JPH087310B2 - 多芯光ケーブルロータリコネクタ - Google Patents

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
の外周円にロー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感帯部分を設け、
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概要図を示したもの
で、船上または地上におかれているコントローラC,及び
モニタテレビＭからなる観測装置と、多芯の光ケーブル
PCを巻回している繰出用のドラムＤを信号線Ｌ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ボットＲに接続してい
る。

ドラムＤと観測装置は通常の信号線Ｌ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
号線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
ても探査ロボット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、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（ａ）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,5C（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１が形
成され、この受光面１には第８図（ｃ）に示すようなリ
ング状の受光素子1A,1B,1Cが設けられている。

そして、各受光素子1A,1B,1C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5
B,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1B,1C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,6Cで伝送されてきた光情報
は受光素子1A,1B,1C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ーブル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。

〔問題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10は高純度に精製された半絶縁性
のシリコンウエ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11A,11B,1
1C,11D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10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,11C,11Dに対峙す
る円周14A,14B,14C,14D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,15D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,15Dの中心からの距離は前記受光素子1
1A,11B,11C,11D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,11C,11
Dの信号端子が挿通する孔16C及び16Dが設けられてい
る。

そして、この孔16D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18,18,……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19,19,19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17C,17Dもそれぞれボンディングワイ
ヤ18C,18D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18（A,B,C,D）の上面に光ファイ
バ芯線15（A,B,C,D）のいずれかが位置したときは、、
第３図は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15D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11Dの出力信号は第４図
に示すようにボンディングワイ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18A,18B,18C,
18Dの陰影効果を利用したものがあるが、さらに、等間
隔に疑似のボンディングワイ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ィップ電圧が16
個得られることになり、このディップ電圧を計数する
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10
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11
E,11E,……が設けられている。

そして、この光反射面11E,11E,……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,11E,……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ビットの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14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、この透過光が受光素
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,11B,
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図のボ
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（ａ）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、10は受光素子11A,11B,11C,11D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,15Dは光ファイバ芯線の接続コネク
タ、18はボンディングワイヤを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 義磨郎 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−127212（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−127213（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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のボ
   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. 【請求項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. 【請求項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。