JPH05134140A - 多芯光ロータリージヨイント - Google Patents
多芯光ロータリージヨイントInfo
- Publication number
- JPH05134140A JPH05134140A JP29595391A JP29595391A JPH05134140A JP H05134140 A JPH05134140 A JP H05134140A JP 29595391 A JP29595391 A JP 29595391A JP 29595391 A JP29595391 A JP 29595391A JP H05134140 A JPH05134140 A JP H05134140A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotary joint
- convex
- convex lens
- lens group
- lens
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Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000005308 flint glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大容量,軽量化に適した多芯光ロータリージ
ョイントを提供する。 【構成】 一方向の厚さが均一でこれに垂直な方向の厚
さはその両側縁が光を集束させる曲線で形成された複数
の凸レンズ21,22又は31〜36を、互いに平行に
且つ少なくとも最も内側の相対向する2枚の凸レンズ2
1,22又は33,34の焦点を同一な点に一致させて
設置し、以て凸レンズ組20を構成し、この凸レンズ組
を回転側光フィバ5a,5bと固定側光ファイバ7a,
7bとの間に配置し、回転側の角速度の半分の角速度で
回転するように構成する。
ョイントを提供する。 【構成】 一方向の厚さが均一でこれに垂直な方向の厚
さはその両側縁が光を集束させる曲線で形成された複数
の凸レンズ21,22又は31〜36を、互いに平行に
且つ少なくとも最も内側の相対向する2枚の凸レンズ2
1,22又は33,34の焦点を同一な点に一致させて
設置し、以て凸レンズ組20を構成し、この凸レンズ組
を回転側光フィバ5a,5bと固定側光ファイバ7a,
7bとの間に配置し、回転側の角速度の半分の角速度で
回転するように構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力端子と出力端子が
相対的に任意の角度に回転できるような複数ファイバを
接続できる光ロータリージョイント、特に大容量,軽量
化に適した多芯光ロータリージョイントに関するもので
ある。
相対的に任意の角度に回転できるような複数ファイバを
接続できる光ロータリージョイント、特に大容量,軽量
化に適した多芯光ロータリージョイントに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来の多芯光ロータリージョイント(実
開昭59-33014号)を1図に示す。同図に示すように、有
底筒状の固定体1中には、回転体2と台形プリズム3を
支持するプリズムホルダ4とが同軸上に回転自在に設け
られている。固定側光ファイバ5a,5bは固定体1に
取り付け入れられた光コネクタ6a,6bにより台形プ
リズム3の入射面3aに結合され、また回転側光ファイ
バ7a,7bは回転体2に取り付けられた光コネクタ8
a,8bにより台形プリズム3の出射面3cに結合され
ている。回転体2とプリズムホルダ4との間には、回転
体2の回転を1/2の回転速度に減速してプリズムホルダ
4に伝達するための変速歯車機構9として変速歯車9
a,9b,9c,9dと変速歯車9eが設けられてい
る。光コネクタ6a,6b,8a,8bの台形プリズム
3側にはマイクロ凸レンズ10a,10b,11a,1
1bが設けられている。
開昭59-33014号)を1図に示す。同図に示すように、有
底筒状の固定体1中には、回転体2と台形プリズム3を
支持するプリズムホルダ4とが同軸上に回転自在に設け
られている。固定側光ファイバ5a,5bは固定体1に
取り付け入れられた光コネクタ6a,6bにより台形プ
リズム3の入射面3aに結合され、また回転側光ファイ
バ7a,7bは回転体2に取り付けられた光コネクタ8
a,8bにより台形プリズム3の出射面3cに結合され
ている。回転体2とプリズムホルダ4との間には、回転
体2の回転を1/2の回転速度に減速してプリズムホルダ
4に伝達するための変速歯車機構9として変速歯車9
a,9b,9c,9dと変速歯車9eが設けられてい
る。光コネクタ6a,6b,8a,8bの台形プリズム
3側にはマイクロ凸レンズ10a,10b,11a,1
1bが設けられている。
【0003】固定側光ファイバ5aから出射した光は、
マイクロレンズ凸レンズ10aで平行光とされて台形プ
リズム3の入射面3aに入射し、入射面3aで屈折し、
底面3bで全反射し更に出射面3cで屈折して出射し、
マイクロ凸レンズ11bにより集束されて回転側光ファ
イバ7bに入射する。また、他方の固定側光ファイバ5
bと回転側光ファイバ7aとの間も同様に接続される。
回転体2が回転しても、その1/2 の角速度で台形プリズ
ム3が回転して回転体2の回転を光学的に打ち消すよう
に作用するため、固定側光ファイバ5aと回転側光ファ
イバ7bとの間及び固定側光ファイバ5bと回転側光フ
ァイバ7aとの間の接続関係は保証される。また回転側
から固定側に光を伝送しても同様である。
マイクロレンズ凸レンズ10aで平行光とされて台形プ
リズム3の入射面3aに入射し、入射面3aで屈折し、
底面3bで全反射し更に出射面3cで屈折して出射し、
マイクロ凸レンズ11bにより集束されて回転側光ファ
イバ7bに入射する。また、他方の固定側光ファイバ5
bと回転側光ファイバ7aとの間も同様に接続される。
回転体2が回転しても、その1/2 の角速度で台形プリズ
ム3が回転して回転体2の回転を光学的に打ち消すよう
に作用するため、固定側光ファイバ5aと回転側光ファ
イバ7bとの間及び固定側光ファイバ5bと回転側光フ
ァイバ7aとの間の接続関係は保証される。また回転側
から固定側に光を伝送しても同様である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】大容量多ポット伝送す
る場合には、プリズムの大きさと重量とも増大する。例
えば、現時点18ポット数のロータリージョイント、口
径S=20mm、底面の長さL=85mm、底角45°
のプリズムを用いる場合には、ガラス母材のSF6(重
フリントガラス)の密度を約5g/cm3 とすれば、そ
の重さが130gとなる。もし、伝送ポット数の3倍の
54ポットに増やそうとすれば、口径S=60mm,長
さL=255mm,重さが3.51Kgとなる。製造上
と実用上とも問題になる。
る場合には、プリズムの大きさと重量とも増大する。例
えば、現時点18ポット数のロータリージョイント、口
径S=20mm、底面の長さL=85mm、底角45°
のプリズムを用いる場合には、ガラス母材のSF6(重
フリントガラス)の密度を約5g/cm3 とすれば、そ
の重さが130gとなる。もし、伝送ポット数の3倍の
54ポットに増やそうとすれば、口径S=60mm,長
さL=255mm,重さが3.51Kgとなる。製造上
と実用上とも問題になる。
【0005】本発明の目的は、上記課題を解決し、大容
量,軽量化に適した多芯光ロータリージョイントを提供
することにある。
量,軽量化に適した多芯光ロータリージョイントを提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の多芯光ロータリ
ージョイントは、一方向の厚さが均一でこれに垂直な方
向の厚さはその両側縁が光を集束させる曲線で形成され
た複数の凸レンズを、互いに平行に且つ少なくとも最も
内側の相対向する2枚の凸レンズの焦点を同一な点に一
致させて設置し、以て凸レンズ組を構成し、この凸レン
ズ組を回転側光フィバと固定側光ファイバとの間に配置
し、回転側の角速度の半分の角速度で回転するように構
成したものである。
ージョイントは、一方向の厚さが均一でこれに垂直な方
向の厚さはその両側縁が光を集束させる曲線で形成され
た複数の凸レンズを、互いに平行に且つ少なくとも最も
内側の相対向する2枚の凸レンズの焦点を同一な点に一
致させて設置し、以て凸レンズ組を構成し、この凸レン
ズ組を回転側光フィバと固定側光ファイバとの間に配置
し、回転側の角速度の半分の角速度で回転するように構
成したものである。
【0007】
【作用】凸レンズ組を構成する凸レンズの形状は、その
一方向の厚さが均一で(図2(c)参照)、これに垂直
な方向の厚さはその両側縁が光を集束させる曲線で形成
される(図2(a)参照)。従ってレンズ焦点は1本線
となる。この凸レンズを例えば2枚お互いに平行に且つ
焦点を同一な点に設置すると、入射光に対しこれと平行
でしかも縦方向に反対称の出射光が得られる。従ってレ
ンズ組が入射光の回転速度の1/2 で回転すれば、出射光
が固定な位置に出力される。
一方向の厚さが均一で(図2(c)参照)、これに垂直
な方向の厚さはその両側縁が光を集束させる曲線で形成
される(図2(a)参照)。従ってレンズ焦点は1本線
となる。この凸レンズを例えば2枚お互いに平行に且つ
焦点を同一な点に設置すると、入射光に対しこれと平行
でしかも縦方向に反対称の出射光が得られる。従ってレ
ンズ組が入射光の回転速度の1/2 で回転すれば、出射光
が固定な位置に出力される。
【0008】光ロータリジョイントは、従来のプリズム
の代わりに凸レンズ組を用いるものであるため、重量を
大幅に軽減することができ、大容量,軽量化多芯光ロー
タリージョイントを構築することができる。
の代わりに凸レンズ組を用いるものであるため、重量を
大幅に軽減することができ、大容量,軽量化多芯光ロー
タリージョイントを構築することができる。
【0009】
【実施例】以下、図示の実施例に基づいて説明する。
【0010】本発明の光ロータリジョイントの基本的な
構造は従来と同じで、図6で用いられているプリズム3
の代わりに、図1に示すような2つの同じ凸レンズ2
1,22を焦点23を一致させて配置した凸レンズ組2
0を用いる。
構造は従来と同じで、図6で用いられているプリズム3
の代わりに、図1に示すような2つの同じ凸レンズ2
1,22を焦点23を一致させて配置した凸レンズ組2
0を用いる。
【0011】2つの凸レンズ21,22は共に同じもの
であるので、代表的に凸レンズ21を例にして形状を説
明する。図2において、(a)はレンズ側面24を,
(b)はレンズ正面25を,(c)はレンズ上面26を
示す。凸レンズ21は、図2(b)のA−Aに沿った縦
断面の肉厚形状が通常の凸レンズと同じ凸状で、図2
(b)のB−Bに沿った横断面の肉厚が均一であるよう
な形状をしている。即ち、凸レンズ21の左右の側面2
4から見た形状は、図2(a)に示す如く、その両側縁
24a,24bの縦方向が光を集束させる曲線で形成さ
れている。またレンズ上面26から見た形状は、図2図
(c)に示す如く、横方向の厚さが均一となっている。
横方向の厚さが変化しないために、レンズ焦点23が1
点だけではなく、1本線となる。尚、本実施例の場合、
レンズ正面25の形状は図2(b)に示す如く長方形を
なしている。
であるので、代表的に凸レンズ21を例にして形状を説
明する。図2において、(a)はレンズ側面24を,
(b)はレンズ正面25を,(c)はレンズ上面26を
示す。凸レンズ21は、図2(b)のA−Aに沿った縦
断面の肉厚形状が通常の凸レンズと同じ凸状で、図2
(b)のB−Bに沿った横断面の肉厚が均一であるよう
な形状をしている。即ち、凸レンズ21の左右の側面2
4から見た形状は、図2(a)に示す如く、その両側縁
24a,24bの縦方向が光を集束させる曲線で形成さ
れている。またレンズ上面26から見た形状は、図2図
(c)に示す如く、横方向の厚さが均一となっている。
横方向の厚さが変化しないために、レンズ焦点23が1
点だけではなく、1本線となる。尚、本実施例の場合、
レンズ正面25の形状は図2(b)に示す如く長方形を
なしている。
【0012】上記凸レンズ2枚を、図1に示すように、
凸レンズ21,22が互いに平行となるように且つ焦点
23が同一な点になるように設置する。入射する光が凸
レンズ21で屈折され、焦点23を通った後凸レンズ2
2で屈折され、入射光と平行する、しかも縦方向に反対
称のように出射する。この様な凸レンズ組20を、従来
のプリズム3の代わりにホルダ4内に収め、変速歯車機
構9により入射光の回転速度の1/2 で回転すれば、出射
光が固定な位置に出力する。この場合、光ロータリジョ
イントはプリズムの代わりに凸レンズ組20を用いてい
るため、重量を大幅に軽減することができ、大容量,軽
量化多芯光ロータリージョイントを構築できる。
凸レンズ21,22が互いに平行となるように且つ焦点
23が同一な点になるように設置する。入射する光が凸
レンズ21で屈折され、焦点23を通った後凸レンズ2
2で屈折され、入射光と平行する、しかも縦方向に反対
称のように出射する。この様な凸レンズ組20を、従来
のプリズム3の代わりにホルダ4内に収め、変速歯車機
構9により入射光の回転速度の1/2 で回転すれば、出射
光が固定な位置に出力する。この場合、光ロータリジョ
イントはプリズムの代わりに凸レンズ組20を用いてい
るため、重量を大幅に軽減することができ、大容量,軽
量化多芯光ロータリージョイントを構築できる。
【0013】次に、図3の示すように、同じSF6ガラ
スを用いて、54ポットのレンズ口径S1 =60cm、
球面レンズの口径比(レンズの口径割る焦点距離)を
“2”とする凸レンズ組20を構成するものとし、その
場合のサイズと重量を計算してみる。
スを用いて、54ポットのレンズ口径S1 =60cm、
球面レンズの口径比(レンズの口径割る焦点距離)を
“2”とする凸レンズ組20を構成するものとし、その
場合のサイズと重量を計算してみる。
【0014】凸レンズ21,22の焦点距離は口径の半
分と等しく30mmとなり、レンズの頂角部27におけ
る光の偏角ν=45°となる。レンズの頂角Φを計算す
るため、レンズの頂角部27付近をプリズムに等価的に
考え、その局部の拡大図を図4に示す。光の入射角及び
屈折角を、第1面に対してα1 ,α2 、第2面に対して
β1 ,β2 にとると、次の方程式が得られる。
分と等しく30mmとなり、レンズの頂角部27におけ
る光の偏角ν=45°となる。レンズの頂角Φを計算す
るため、レンズの頂角部27付近をプリズムに等価的に
考え、その局部の拡大図を図4に示す。光の入射角及び
屈折角を、第1面に対してα1 ,α2 、第2面に対して
β1 ,β2 にとると、次の方程式が得られる。
【0015】sinα1 =n・sinα2 n・sinβ1 =sinβ2 α2 +β1 =Φ β2 =Φ+45° α1 =Φ/2 ここで、nはガラス材の屈折率で、波長1.3μmの光
に対してSF6の屈折率は1.76822 である。空気の屈折
率を1とする。これらの方程式により、レンズの頂角Φ
をΦ=43.34°のように求めた。レンズ表面の曲率
半径は81.24mm、レンズの中央の厚さは11.5
mm、体積が27.75cm3 で、重さが138.7g
となる。凸レンズ組20はレンズ2枚を用いる場合に、
全体の重さが277.5gとなる。全体の長さL1 は焦
点距離の2倍にレンズ中央部の厚さを加えた値であり7
1.5mmとなる。従来のプリズムを用いる場合と比べ
て、重量を約12分の1に軽減し、長さを約4分の1に
短縮することができた。
に対してSF6の屈折率は1.76822 である。空気の屈折
率を1とする。これらの方程式により、レンズの頂角Φ
をΦ=43.34°のように求めた。レンズ表面の曲率
半径は81.24mm、レンズの中央の厚さは11.5
mm、体積が27.75cm3 で、重さが138.7g
となる。凸レンズ組20はレンズ2枚を用いる場合に、
全体の重さが277.5gとなる。全体の長さL1 は焦
点距離の2倍にレンズ中央部の厚さを加えた値であり7
1.5mmとなる。従来のプリズムを用いる場合と比べ
て、重量を約12分の1に軽減し、長さを約4分の1に
短縮することができた。
【0016】このように、プリズの代わりに本レンズ組
20を用いるとすれば、その長さを短縮でき、重量も大
幅に軽減できる。従って大伝送容量の光ロータリージョ
イントを構成する場合に非常に有利となる。
20を用いるとすれば、その長さを短縮でき、重量も大
幅に軽減できる。従って大伝送容量の光ロータリージョ
イントを構成する場合に非常に有利となる。
【0017】上記実施例では2枚の凸レンズ21,22
で凸レンズ組20を構成したが、図5にで示すように、
同様に構成した多枚数の凸レンズ凸レンズ31〜36か
ら成るレンズ群を用い、これにより実際の必要に応じて
焦点の短縮化とレンズの球面収差歪の補正を行い、より
良い性能のレンズ組を得ることができる。従って、本レ
ンズ組を用いる場合は、プリズムを用いる場合より優れ
た設計柔軟性を持っている。尚、この場合でも、互いに
平行に置かれた複数の凸レンズ31〜36のうち、少な
くとも最も内側の相対向する2枚の凸レンズ33,34
については、その焦点を同一な点に一致させて凸レンズ
組を構成することになる。
で凸レンズ組20を構成したが、図5にで示すように、
同様に構成した多枚数の凸レンズ凸レンズ31〜36か
ら成るレンズ群を用い、これにより実際の必要に応じて
焦点の短縮化とレンズの球面収差歪の補正を行い、より
良い性能のレンズ組を得ることができる。従って、本レ
ンズ組を用いる場合は、プリズムを用いる場合より優れ
た設計柔軟性を持っている。尚、この場合でも、互いに
平行に置かれた複数の凸レンズ31〜36のうち、少な
くとも最も内側の相対向する2枚の凸レンズ33,34
については、その焦点を同一な点に一致させて凸レンズ
組を構成することになる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、従来のプ
リズムの代わりに凸レンズ組を用いて多心光ロータリー
ジョイントを構成するものであるため、その重量を大幅
に軽減することができる。従って、大伝送容量且つ軽量
の多心光ロータリージョイントを容易に構成することが
できる。
リズムの代わりに凸レンズ組を用いて多心光ロータリー
ジョイントを構成するものであるため、その重量を大幅
に軽減することができる。従って、大伝送容量且つ軽量
の多心光ロータリージョイントを容易に構成することが
できる。
【図1】本発明による多心光ロータリージョイントを構
成する凸レンズ組の一構成例を示す光路図である。
成する凸レンズ組の一構成例を示す光路図である。
【図2】図1の凸レンズの形状図であり、(a)はレン
ズの側面図,(b)はレンズの正面図,(c)はレンズ
の上面図である。
ズの側面図,(b)はレンズの正面図,(c)はレンズ
の上面図である。
【図3】凸レンズ組における口径,焦点距離と頂角との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図4】凸レンズの頂角の付近の拡大図である。
【図5】凸レンズ組の変形として多枚数レンズ群の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図6】従来公知の光ロータリージョイントの構成図で
ある。
ある。
1 固定体 2 回転体 3 台形プリズム 3a 入射面 3b 底面 3c 出射面 4 プリズムホルダ 5a,5b 固定側光ファイバ 6a,6b 光コネクタ 7a,7b 回転側光ファイバ 8a,8b 光コネクタ 9 変速歯車機構 9a〜9e 変速歯車 10a,10b,11a,11b マイクロ凸レンズ 20 凸レンズ組 21,22 凸レンズ 23 焦点 24 レンズ側面 24a,24b 両側縁 25 レンズ正面 26 レンズ上面 27 レンズの頂角部
Claims (1)
- 【請求項1】 一方向の厚さが均一でこれに垂直な方向
の厚さはその両側縁が光を集束させる曲線で形成された
複数の凸レンズを、互いに平行に且つ少なくとも最も内
側の相対向する2枚の凸レンズの焦点を同一な点に一致
させて設置し、以て凸レンズ組を構成し、この凸レンズ
組を回転側光フィバと固定側光ファイバとの間に配置
し、回転側の角速度の半分の角速度で回転するように構
成したことを特徴とする多芯光ロータリージョイント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29595391A JPH05134140A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 多芯光ロータリージヨイント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29595391A JPH05134140A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 多芯光ロータリージヨイント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05134140A true JPH05134140A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17827244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29595391A Pending JPH05134140A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 多芯光ロータリージヨイント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05134140A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7474819B2 (en) | 2005-10-03 | 2009-01-06 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector |
| US7532788B2 (en) | 2004-12-17 | 2009-05-12 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector |
| US7534992B2 (en) | 2005-09-27 | 2009-05-19 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector for data transmission including rotating and fixed light elements |
| US7539372B2 (en) | 2004-10-05 | 2009-05-26 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP29595391A patent/JPH05134140A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7539372B2 (en) | 2004-10-05 | 2009-05-26 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector |
| US7532788B2 (en) | 2004-12-17 | 2009-05-12 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector |
| US7534992B2 (en) | 2005-09-27 | 2009-05-19 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector for data transmission including rotating and fixed light elements |
| US7474819B2 (en) | 2005-10-03 | 2009-01-06 | Chubu Nihon Maruko Co., Ltd. | Contactless connector |
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