JPH01102409A - 多芯光ケーブルロータリコネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、回転や捩れをともなう光ケーブルから通信
情報を固定された端末と接続する際に有用なロータリコ
ネクタに関するものである。

〔発明の概要〕

本発明の多芯光ケーブルロータリコネクタは、中心点か
ら異なった半径の円周上に少なくとも２本以上の光ファ
イバ芯線を挿通固定した回転部材と、この回転部材の光
ファイバ芯線の各々の端面と対峙する位置に同心円状の
受光素子が形成されている受光部を備えている固定部材
からなるロータリコネクタにおいて、光ファイバケーブ
ルが回転したときの回転情報を得るために前記受光部の
外周円に四−タリエンコーダを配置し、または前記リン
グ状の受光素子に所定の間隔で光不惑帯部分を設け、ケ
ーブルドラムから引き出されたケーブル長を推測するこ
とができるようにしたものである。

〔従来の技術〕

近年、海底探査用のビデオモニタや海底作業用ロボット
の信号伝送線として同軸ケーブルより軽量で、かつ大容
量のデータを伝送できる多芯の光ファイバケーブルが使
用されている。

第７図はかかる海底探査のためのＪｌｌ同図示したもの
で、船上または地上におかれているコントローラＣ９及
びモニタテレビＭからなるｍ測装置と、多芯の光ケーブ
ルＰＣＩＩｌｔ巻回している繰出用のドラムＤを信号線
りで接続し、ドラムから繰り出された光ケーブルＰＣを
中継器Ｔを介して海底等を移動する探査ロポッ）Ｉｔに
接続している。

ドラムＤと観測装置は通常の信号線りによって接続され
ているが、ドラムＤに巻回されている光ケーブルと信号
＠Ｌを接続するためにロータリコネクタＲＣが設けられ
る。

また、このようなロータリコネクタＲＣは海水中におい
ても探査ロポッ）Ｒと光ケーブルＰＣの接続にも使用さ
れることになる。

このように１回転体や移動体に多芯の光ケーブルを接続
する場合は、一般にケーブルの捩れに対応するために、
その接続部を回転可能にし、かつ、光信号の伝送ができ
るロータリコネクタが必要となる。

第８図（Ｌ）は本出願人が先に出願したロータリコネク
タ（特願昭６１−０６５９５９号）の内部の構造の断面
図を示したもので、多芯の光ファイバケーブルから引き
出された光ファイバ芯線５Ａ、５Ｂ、５Ｇ（３本の場合
を示す）は回転部コネクタ７の成端部６Ａ　、６Ｂ　、
６Ｃに挿入固着されている。

この回転部コネクタ７は一端が閉じた短円筒状であり断
面コ字状に形成され、閉じた側の内面には第８図（ｂ）
に示すように光ファイバ芯線５Ａ、５Ｂ、５Ｃの端面が
露出している。

この回転部コネクタ７の短円筒部内面にはころがり軸受
３の外端部がねじ８で固着され、内端部がねじ４及び突
起２Ｂで固着されて、回転部コネクタ７は回転自在に本
体部コネクタ２に固着される。

本体部コネクタ２は回転部コネクタ７の内面に露出して
いる光ファイバの端面と対向する位置に受光面ｌが形成
され、この受光面ｌには第８図（Ｃ）に示すようなリン
グ状の受光素子ＩＡ。

ＩＢ、Ｉｃが設けられている。

そして、各受光素子ＩＡ、ＩＢ、Ｉｃによって検出され
た光は、電気信号に変換されてリード線９Ａ　、９Ｂ　
、９Ｃから出力されるように構成されている。

本出願人が提案した光ファイバロータリコネクタは上記
したような構成とされているので、光ファイバ芯線５Ｂ
、５Ｃと中心点の距離ａ、ｂに対応するように同心円状
の受光素子ＩＢ、ＩＧの半径を設定しておくと、光ファ
イバケーブルの捩れによって回転部コネクタ７が回転し
たときも、各光ファイバ芯線６Ａ、６Ｂ、８Ｇで伝送さ
れてきた光情報は受光素子ＬＡ、ＩＢ、Ｉｃによって検
出され、リード線９Ａ　、９Ｂ　、９Ｃを介して電気信
号として出力することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、このような光ロータリコネクタを。

前記した第７図のドラムＤに巻回されている光ケ−プル
ＰＣの接続に採用した場合、ドラムによって引き出され
る光ケーブル量を推測するために、別途ドラムＤの回転
数を計数する装置が必要であった。

〔間顯点を解決するための手段〕

本発明は、このようなドラムの回転数を光ロータリコネ
クタＲＣ自体の回転偏位を検出することによって簡単に
計数することができるようにしたものである。

〔作用〕

ドラムに取付けた多芯の光ロータリコネクタは、ドラム
の回転速度と等しい回転運動を行うから、この光ロータ
リコネクタに回転情報を検出する手段を設けることによ
り、ドラムから引き出される光ケーブルの長さを計測す
ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の多芯光ケーブルロータリコネクタの主
要部を分解斜視図としたもので、１０は半導体基板によ
って構成されている同心円状の受光素子アレイである。

この受光素子アレイｌＯは高純度に精製された半絶縁性
のシリコンウェハの一方の側から同心円状にＰ形不純物
を拡散させ、他方の側からＮ形の不純物を拡散して断面
１２がＰＩＮ構造とされている同心円状の受光素子１１
Ａ、ＩＩＢ、１１Ｃ，１１０を形成したもので、その中
心には別構造の発光素子１３が挿着されている。

なお、実施例の受光素子はシリコンホトダイオードであ
、るが、他の半導体についても適用される。すなわち、
実施例では受光面はＰ形（Ｐ／Ｎタイプ）であるが、受
光面が反対のＮ形（Ｎ／Ｐタイプ）のＰＩＮダイオード
についても適用される。

１４は前記受光素子アレイｌＯの前面を覆うように配置
されているガラス材からなる保護板を示し、この保護板
１４にも前記同心円状の受光素子１１Ａ、１１Ｂ、ＩＩ
Ｃ，ＩＩＤに対峙する円周１４Ａ、１４Ｂ、１４ｃ、１
４Ｄ上のみを光が通過するように他の部分には蒸着膜が
施されている。

１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ，１５０は後述する回転部材に
挿着されている光ファイバ芯線１５の接続コネクタを示
し、各接続コネクタ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ，１５０の
中心からの距離は前記受光素子１１Ａ、ＩＩＢ、ＩＩＣ
，ＩＩＤの半径と等しくなるように設定される。

なお、１５Ｅは中心部に配置された前記発光素子１３の
光を受信し、逆方向の通信回線となる光ファイバの接続
コネクタである。

１６は受光素子アレイ１０及び保護板１４を保持するた
めに、底面１６Ａと円形のフランジ１６Ｂから形成され
ている円筒状のケースを示し、例えばセラミック等によ
って構成されている。そして、底面１６Ａには発光素子
（発光ダイオード）１３のリード線１３Ａ、及び受光素
子１１Ａ。

１１Ｂ、ＩＩＣ，ＩＩＤの信号端子が挿通する孔ｉａｃ
及び１６０が設けられている。

そして、この孔１６０から突出しているリード端子に受
光素子１１（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）の電極を引き出すボンデ
ィングワイヤ１８．１Ｂ、・・・・・・が接続され、受
光素子１１（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）の入射光を電気信号に変
換して出力するようになされている。

第２図は受光素子アレイ１０を拡大した正面図を示した
もので、最内側の受光素子１１Ａの電極１７Ａは各受光
素子の中間部分に配置されている中継体１９，１９．１
９を橋脚としてボンディングワイヤ１８Ａによって外周
方向に引き出されている。

また、次の受光素子１１Ｂの電極１７Ｂも中継体１９を
橋脚としてボンディングワイヤ１８Ｂによって受光部の
外側に引き出され、同様にリング状の受光素子１１Ｃ，
及び最外側の受光素子１１Ｄの電極１７Ｇ、１７Ｄもそ
れぞれボンディングワイヤ１８ｃ、１８０を介して外側
に引き出される。　　　。

この場合、各ボンディングワイヤ１８（Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ）は中継体１９，１９．・・・・・・によっ
て橋設固定されることになるから、このボンディングワ
イヤ１８（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）の上面に光ファイバ芯線１
５（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）のいずれかが位置したときは、第
３図に示すように受光素子１１の上に影Ｓの部分が発生
し、この陰影効果によって受光素子１１の出力レベルが
僅かに低下（−０，８ｄＢ）する。

したがって、最外側の受光素子１１Ｄに対峙する光ファ
イバ芯線１５０から光が照射されている状態でロータリ
コネクタが回転すると、受光素子ＬＩＤの出力信号は第
４図に示すようにボンディングワイヤ１８（Ａ、Ｂ、Ｃ
，Ｄ）の位置でレベルが低下することになり、このレベ
ルが低下した電位をクリップしてカウンタ等で計数する
とロータリコネクタの回転数を計測するこ゛とができる
。

以上の実施例は４本のボンディングワイヤ１８Ａ、１８
Ｂ、１８Ｇ、１８０の陰影効果を利用したものであるが
、さらに、等間隔に疑似のボンディングワイヤ１８Ｘを
第２図で示すように複数個設けると、ロータリコネクタ
の１回転で、受光素子１１Ｄの出力電位が瞬間的な低下
するデイツプ電圧が１６個得られることになり、このデ
イツプ電圧を計数すると、より細かく回転数の検出がで
きるようになる。

第５図は本発明の他の実施例を示す受光素子アレイｌＯ
の平面図を示したもので、この実施例の場合は回転情報
を得るために半径方向に延びている複数個の光反射面１
１Ｅ、ＩＩＥ、・・・・・・が設けられている。

そして、この光反射面１１Ｅ、ＩＩＥ、・・・・・・と
対峙する位置に反射型の光電検出素子を設け、受光素子
アレイ１０が回転したときの反射光を計数することによ
って回転情報を得るようにしている。

なお、光反射面１１Ｅ、ＩＩＥ、・・・・・・は、例え
ば点線で示すように４分割し、この分割された領域を反
射面と非反射面に形成し、各分割面１１Ｅａ、１１Ｅｂ
、１１Ｅｃ、１１Ｅｄに発光素子と検出素子アレイを対
峙して配置すると、各分割面からの反射光が４ビツトの
２進コードとして検出され受光部の回転角度情報を検出
することができるようになる。

さらに、第１図で示した保護板１４の外周側部分に第６
図（ａ）で示すように渦巻状の不透明領域１４Ｅ、また
は円周方向に連続して光透過度が変化するよう円帯領域
を設けて、この外側部分に光スポットを照射するように
すると、保護板［４の回転によって透過光の強さが第６
図（ｂ）に示すように変化するので、この透過光を受光
素子によって検出するように構成すると、同様にロータ
リコネクタの回転情報を得ることができる。

さらに、保護板１４の円周１４Ａ、１４Ｂ。

１４ｃ、１４Ｄのいずれか１つの光透過度を円周方向に
連続的して僅かに変化させると、この円周の部分を透過
した光を受光素子１１Ａ、ＩＩＢ。

１１Ｃ，１１Ｄのいずれかで検出すると、ロータリコネ
クタの回転と共に、第６図（ｂ）に示すように光強度が
変化する信号も得られることになり、この信号を分離す
るとロータリコネクタの回転情報を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の多芯光ケーブルロータリ
コネクタは、リング状の受光素子が形成されている受光
部、または保護板に回転情報を検出するためのボンディ
ングワイヤや、光の不感帯部分が設けられているので、
光ケーブルが巻回されているケーブルドラム等に採用す
ると、ドラムから繰り出されるケーブル長を計測するこ
とができるという効果がある。

また、この回転情報によって光ケーブルの捩れを検出す
ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部を示すロータリコネクタの分解
斜視図、第２図は受光素子アレイの正面図、第３図はボ
ンディングワイヤの形状を示す斜視図、第４図は回転情
報を示す検出信号の波形図、第５図は本発明の他の実施
例を示す保護板の正面図、第６図（Ｌ）は本発明のさら
に他の実施例を示す保護板の正面図、第６図（ｂ）は回
転情報を示す波形図、第７図は海底探査の説明図、第８
図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は先行技術を示すロータリコ
ネクタの説明図である。 図中、ｌＯは受光素子１１Ａ、ＩＩＢ、１１Ｃ，１１０
を含んだは受光素子アレイ、１４は保護板、１４Ｅはシ
リンドリカルレンズ、１５Ａ。 １５Ｂ、１５Ｃ，１５０は光ファイバ芯線の接続コネク
タ、１Ｂはボンディングワイヤを示す。 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心点から異なった半径の円周上に少なくとも２
   本以上の光ファイバ芯線を挿通固定した回転部材と、前
   記回転部材に挿通されている光ファイバ芯線と対峙する
   位置に同心円状の受光素子が形成されている受光部を備
   えている固定部材とを相互に回転可能に支持した多芯光
   ケーブルロータリコネクタにおいて、前記受光素子の表
   面に回転情報を検出するための光不感帯部がボンディン
   グワイヤによって所定の回転角度で形成されていること
   を特徴とする多芯光ケーブルロータリコネクタ。
2. （２）中心点から異なった半径の円周上に少なくとも２
   本以上の光ファイバ芯線を挿通固定した回転部材と、前
   記回転部材に挿通されている光ファイバ芯線と対峙する
   位置に同心円状の受光素子が形成されている受光部を備
   えている固定部材とを相互に回転可能に支持した多芯光
   ケーブルロータリコネクタにおいて、前記受光部の外周
   にロータリエンコーダが形成されていることを特徴とす
   る多芯光ケーブルロータリコネクタ。
3. （３）中心点から異なった半径の円周上に少なくとも２
   本以上の光ファイバ芯線を挿通固定した回転部材と、前
   記回転部材に挿通されている光ファイバ芯線と対峙する
   位置に同心円状の受光素子が形成されている受光部を備
   えている固定部材とを相互に回転可能に支持した多芯光
   ケーブルロータリコネクタにおいて、受光部を保護する
   透明な保護板を設け、前記保護板の光透過度を回転角度
   に対応して変化させることによって回転情報が得られる
   ようにしたことを特徴とする多芯光ケーブルロータリコ
   ネクタ。