(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーを有するそれぞれの端部を対向させて配置される第１ファイバー部及び第２光ファイバー部と、
これら第１及び第２光ファイバー部のそれぞれの端部に光接続され、光ファイバーのコア径よりも大きい内径を持ち、内面が鏡面とされた２つの管状光伝送路であって、所定の間隙を以って配置された第１及び第２光反射伝送路と、を含み、
上記第１光ファイバー部及び第１光反射伝送路と上記第２光ファイバー部及び第２光反射伝送路とが互いに回転可能となるように構成し、かつ上記第１光反射伝送路と上記第２光反射伝送路との間隙を１ｍｍ以下にした光ロータリージョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ロータリージョイント、特にアンテナを回転させて電波の送受信を行うレーダー装置等に使用され、アンテナと一体で回転する送受信部から、表示装置へ信号を伝送するための伝送路を連結・接続するための光ロータリージョイントの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダー装置は、アンテナから電波を送信して目標物から戻ってくる反射波を受信し、その送受信時間から目標物までの距離を送受信部で計算し、この結果を回転するアンテナの方向と同期させて、目標物までの距離と方位を表示装置に表示するように構成されている。一般的なレーダー装置では、アンテナと送受信部とを接続する伝送路の接続装置としてロータリージョイントが用いられている。
【０００３】
従来から用いられているロータリージョイントは、固定された送受信部側の伝送路に対し、アンテナ側の伝送路だけを回転させる構造となっており、回転するアンテナと送受信部との間で、電波伝送を可能としている。これは、レーダー装置の送受信部の中で、電波の発生、送信にマグネトロンを使用しており、その重量と体積の大きさにより、送受信部を回転するアンテナ側に設置できないためである。
【０００４】
一方、将来的に送受信部（機）を小型化できれば、送受信部とアンテナを一体化させることも可能になるが、この場合においても、アンテナと一体になる送受信部と表示器との間に、ロータリージョイントに相当する回転部を設けなければならず、この回転部を介して送受信データを高速で通信することが必要になる。
【０００５】
このような送受信部とアンテナ間の送受信或いはアンテナと一体になる送受信部と表示器との間の高速データ通信を行う方法として、従来から、導体を使用する方法、電波を使用する方法、光を使用する方法が知られている。上記の導体を使用する方法は、例えばスリップリングのように導体と導体を接触させ回転させるものがあるが、この方法では、スリップ部で発生する雑音等の影響があって、高速の通信ができないし、電波を使用する方法では、周波数により通信速度の制約があるため、所望のデータ転送ができない。
【０００６】
一方、光を使用する方法では、光ロータリージョイントで連結される両部（装置）の光ファイバー等が同一軸上にあれば高速のデータ通信、データ転送が可能であり、この光ロータリージョイントにおいて、最も簡便なものとしては光ファイバーを対向させ接触させる方法がある。しかし、この方法では、接触面が磨耗して通信ができなくなり、装置の寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
また、光ファイバー同士が接触しないようにそれらの間に空隙を設けることも考えられるが、この場合は、回転させたときに空隙分の光拡散と回転による光軸のぶれにより伝達する光量が減少するため、通信レートが落ち十分なデータ転送ができなくなる問題がある。更に、非接触で光通信する方法として、下記の特許文献１に示されるように、海底ケーブルで使用される水中用光ロータリーコネクタがある。
【０００８】
図４には、特許文献１に示される従来の光ロータリージョイント（ロータリーコネクタ）の連結部の構成が示されており、この光ロータリージョイントでは、グラスファイバーと等価な屈折率を有する光学オイルが満たされた閉容器を固定環と回転環で構成し、例えばこの固定環に図の一方の光ファイバー１が設けられ、回転環に他方の光ファイバー２が設けられると共に、これら光ファイバー１，２が同一軸上で互いに回転可能となるように対向配置される。そして、これら光ファイバー１，２の例えば一方の光ファイバー１の端部に光ガイド３が設けられ、この光ガイド３は、金属スリーブ内に接着されるセラミック又は金属フェルールの中心に光ファイバーグラスを挿入したものであり、この光ガイド３と光ファイバー２との間に空隙を設けた構造にすることで、非接触の光通信が実現できるようになっている。
【特許文献１】特開昭６３−２６７９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図４の従来の光ロータリージョイントでは、対向する光ファイバー１，２を保持する固定環と回転環の内部が光学オイルで満たされており、この光ロータリーコネクタをそのままレーダーに適用する場合には、連続する回転によって光学オイルの温度が上昇し、このオイルが膨張して光軸がずれたり、気泡の発生により伝送損失が増大する等の問題がある。しかも、光学オイルを密封することから、構造が複雑になるという不都合もある。
【００１０】
また、光ファイバー１と光ガイド３との接続、光ガイド３と光ファイバー２との接続において、それぞれの光軸を一致させる必要があるが、一方が回転する構成のロータリージョイントでは、光軸のぶれが起き易く、伝送損失が生じるという問題がある。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学オイルを用いず、簡単な構成で、高速に回転するレーダー用にも使用可能となり、かつ連結された光ファイバーの光軸のぶれが起きる場合でも、伝送損失が生じることのない光ロータリージョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ロータリージョイントは、光ファイバーを有するそれぞれの端部を対向させて配置される第１ファイバー部及び第２光ファイバー部と、これら第１及び第２光ファイバー部のそれぞれの端部に光接続され、光ファイバーのコア径よりも大きい内径を持ち、内面が鏡面とされた２つの管状光伝送路（例えばパイプ）であって、所定の間隙を以って配置された第１及び第２光反射伝送路と、を含み、上記第１光ファイバー部及び第１光反射伝送路と上記第２光ファイバー部及び第２光反射伝送路とが互いに回転可能となるように構成し、かつ上記第１光反射伝送路と上記第２光反射伝送路との間隙を１ｍｍ以下にしたことを特徴とする。
なお、上記第１光ファイバー部及び第１光反射伝送路を第１固定用ブロックに取り付け、上記第２光ファイバー部及び第２光反射伝送路を第２固定用ブロックに取り付け、上記第１固定用ブロック内空間に、ベアリング（転がり軸受、すべり軸受等）を介して上記第２固定用ブロックを取り付け、第１固定用ブロックと第２固定用ブロックとが互いに回転可能となるように構成することができる。
【００１３】
本発明の上記構成によれば、第１及び第２光ファイバー部から送出された光が、光ファイバーのコア径よりも大きい内径の第１及び第２光反射伝送路の内面で反射しながら伝搬されると共に、この第１光反射伝送路と第２光反射伝送路との間に連結部の回転を確保しかつ良好な光伝送を可能にするための１ｍｍ以下の間隙が設けられるので、第１及び第２光ファイバー部間の光通信を光学オイルを用いることなく行うことができる。しかも、第１又は第２光ファイバー部に光軸のぶれがあった場合でも、第１光ファイバー部と第１光反射伝送路との間、第１光反射伝送路と第２光反射伝送路との間、及び第２光反射伝送路と第２光ファイバー部との間の光通信が伝送損失なく良好に行われる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光ロータリージョイントによれば、光学オイルを用いることなく、高速に回転するレーダー用にも使用可能となり、また簡単な構成となるので、低コストで製作することができる。更に、連結部（第１及び第２光反射伝送路）における通信の面積が光ファイバーのコア径よりも大きくなるので、連結された光ファイバーに光軸のぶれが起きる場合でも、光軸のぶれ分を吸収し、伝送損失が生じることがないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１乃至図３には、本発明の実施例に係る光ロータリージョイントの構成が示されており、図１に示されるように、実施例は、第１光ファイバー部１１及び第２光ファイバー部１２と、第１光反射パイプ１５及び第２光反射パイプ１６が設けられる。
図３に示されるように、上記第１光ファイバー部１１及び第２光ファイバー部１２は、その中心部に、コア１７Ｃとクラッド１７Ｋからなる光ファイバー１７を備えており、第１光反射パイプ１５及び第２光反射パイプ１６は、内面が鏡面とされた円筒管であり、実施例では、その内径を上記コア１７Ｃの径よりも大きくし、上記クラッド１７Ｋの径（０．２ｍｍ程度）と略同一に設定している。なお、パイプ１５，１６の長さは、例えば４．４ｍｍ程度である。
【００１６】
また、第１光ファイバー部１１と第１光反射パイプ１５を固定・保持するための第１固定用ブロック１９、第２光ファイバー部１２と第２光反射パイプ１６を固定・保持するための第２固定用ブロック２０、２つのベアリング（例えばボールベアリング）２１，２２、これらベアリング２１，２２を第１固定用ブロック１９内に固定するためのベアリング固定部材２４が設けられる。
【００１７】
上記第１固定用ブロック１９には、第１光ファイバー部１１の先端側円筒部内面に形成された雌ネジ部１１ａに螺合し、第１光ファイバー部１１を固定するための雄ネジ部１９ａ、第１光ファイバー部１１の先端部を挿入する空間（円柱状）領域（挿入部）１９ｂ、第１光反射パイプ１５を挿入固定する空間領域１９ｃ、第２固定用ブロック２０及びベアリング２１，２２を挿入配置する空間領域１９ｄが形成され、この空間領域１９ｃと１９ｄの間に、ベアリング２１の回転を確保すると共に、第１光反射パイプ１５と第２光反射パイプ１６の間隙を確保するための調整空間１９ｅが設けられる。
【００１８】
即ち、この調整空間１９ｅは、空間領域１９ｄにベアリング２１を挿入したとき、このベアリング２１の内軸が回転可能になるように、該内軸外径より大きくし、外軸（側面）のみに接触するように加工され、またその横幅は、第１及び第２光反射パイプ１５と１６の間隙ｄが１ｍｍ以下（例えば０．１５ｍｍ程度）になるように設定される。また、この第１固定用ブロック１９の空間領域１９ｄの外周側端部には、ベアリング固定部材２４を固定するためのネジ穴１９ｆが形成される。
【００１９】
次に、第２固定用ブロック２０には、第２光ファイバー部１２の先端側円筒部内面に形成された雌ネジ部１２ａに螺合し、第２光ファイバー部１２を固定するための雄ネジ部２０ａ、第２光ファイバー部１２の先端部を挿入する空間領域２０ｂ、第２光反射パイプ１６を挿入固定する空間領域２０ｃ、ブロック外周に設けられ、ベアリング１５，１６の内軸側面のみに接する環状突起２０ｄが形成される。
【００２０】
上記ベアリング２１，２２は、内軸（内輪）と外軸（外輪）との間に配置されたボール、ローラ等によって、内軸と外軸が互いに回転可能となる軸受である。上記ベアリング固定部材２４は、第１固定用ブロック１９の空間領域１９ｄにベアリング２１，２２と第２固定用ブロック２０を配置して固定する蓋のような役割をし、空間領域１９ｄ内に嵌合してベアリシグ２２の外軸のみに接する凸部２４ａ、上記ネジ穴１９ｅの位置に一致するネジ固定用孔２４ｂが形成される。
【００２１】
実施例は以上の構成からなり、実施例の光ロータリージョイントは、図２の状態に組み立てられる。即ち、第１固定用ブロック１９の空間領域１９ｃに、空間領域１９ｂ側から第１光反射パイプ１５を挿入し、この空間領域１９ｂに第１光ファイバー部１１の先端部を配置しながら、この雌ネジ部１１ａに雄ネジ部１９ａを螺合結合すれば、第１光ファイバー部１１が第１固定用ブロック１９に固定・保持され、同時に第１光反射パイプ１５も固定状態となる。その後、第２固定用ブロック２０の空間領域２０ｃに、空間領域２０ｂ側から第２光反射パイプ１６を挿入し、この空間領域２０ｂに第２光ファイバー部１２の先端部を配置しながら、この雌ネジ部１２ａに雄ネジ部２０ａを螺合結合すれば、第２光ファイバー部１２が第２固定用ブロック２０に固定・保持され、第２光反射パイプ１６も固定状態になる。
【００２２】
次に、上記第１固定用ブロック１９の空間領域１９ｄに対し、ベアリング２１、第２光ファイバー部１２を固定した第２固定用ブロック２０、ベアリング２２を挿入し、このベアリング２２の外軸側面に、凸部２４ａを当接しながらベアリング固定部材２４を配置し、このベアリング固定部材２４をネジ２６で第１固定用ブロック１９（ネジ穴１９ｆ）に固定すれば、光ロータリージョイントの組み立てが完了する。
【００２３】
図３には、第１光ファイバー部１１と第２光ファイバー部１２の対向部分の拡大図が示されており、実施例では、第１光ファイバー部１１の右側端面に第１光反射パイプ１５が接触固定され、第２光ファイバー部１２の左側端面に第２光反射パイプ１６が接触固定されると共に、これら第１光反射パイプ１５と第２光反射パイプ１６との間には、例えば０．１５ｍｍ程度の隙間ｄができる。
【００２４】
この第１光反射パイプ１５と第２光反射パイプ１６との間隙の適正値は、実験の結果、第１及び第２光ファイバー部１１，１２内の光ファイバーのコア径が１００μｍ程度、クラッド径が０．２ｍｍ程度のとき、光反射パイプ１５，１６間の間隙を１ｍｍ以下とすれば、良好な光通信が可能であることが分かった。また、第１光ファイバー部１１と第２光ファイバー部１２の間隔を最大で２０ｍｍとし、第１及び第２の光反射パイプ１５，１６の長さとそれらの間隙（ｄ＝０．１５ｍｍ程度）を設定すると、第１及び第２光反射パイプ１５，１６の内径は、０．１ｍｍよりも大きく、０．７ｍｍ以下の範囲で良好な光通信が可能となった。
【００２５】
そして、実施例の構成によれば、例えば第２光ファイバー部１２から送出された光は、第２固定用ブロック２０に挿入された第２光反射パイプ１６の内面を反射し第１固定用ブロック１９に挿入された第１光反射パイプ１５に入射し、その後内部を反射して第１光ファイバー部１１へ入射する。
【００２６】
一方、第１光ファイバー部１１及び第１固定用ブロック１９が固定側となる場合は、第２光ファイバー部１２及び第２固定用ブロック２０が回転し、又は第２光ファイバー部１２及び第２固定用ブロック２０が固定側となる場合は、第１光ファイバー部１１及び第１固定用ブロック１９が回転することになり、いずれの光ファイバー部１１，１２を回転させた場合でも光の送受信が可能となる。即ち、第１又は第２光ファイバー部１１，１２のいずれか一方を送受信部又は表示器側に、他方をアンテナ又は送受信部を一体化したアンテナ側に配置した光ロータリージョイントが実現可能となる。
【００２７】
また、実施例では、第１光ファイバー部１１と第２光ファイバー部１２の回転時の光軸のぶれは、大きく見積ってもベアリング２１，２２自体のぶれ程度であり、第１及び第２光反射パイプ１５，１６により連結部での光拡散を防止する効果と合わせると、光ファイバーを直接対向配置した場合より大きい許容範囲となり、回転ぶれによる通信劣化が良好に抑制できるという効果がある。
【００２８】
上記実施例では、第１及び第２光反射伝送路として、光反射パイプ１５，１６を設けたが、図１において、第１固定用ブロック１９の空間領域（パイプ挿入部）１９ｃ及び第２固定用ブロック２０の空間領域２０ｃの内面を鏡面に形成して、この管状空間を光反射パイプ１５，１６の代わりとして用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例に係る光ロータリージョイントの構成を示す分解断面図である。
【図２】実施例の光ロータリージョイントを組み立てたときの一部断面図である。
【図３】図２の光ロータリージョイントの第１光ファイバー部と第２光ファイバー部が対向する部分の拡大断面図である。
【図４】従来の光ロータリージョイントの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２，１７…光ファイバー、
１１…第１光ファイバー部、      １２…第２光ファイバー部、
１５…第１光反射パイプ、        １６…第２光反射パイプ
１７Ｃ…コア、                  １７Ｋ…クラッド
１９…第１固定用ブロック、      ２０…第２固定用ブロック、
２１，２２…ベアリング、        ２４…ベアリング固定部材。
【図１】
0005064246.tif 000002
【図２】
0005064246.tif 000003
【図３】
0005064246.tif 000004
【図４】
0005064246.tif 000005