JPS63267902A - 水中用光ロ−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〕 本発明は水中用光ロータリコネクタに関し、より詳しく
は水中における光フアイバケーブルのねじれを解消する
ため、回転可能な光結合部を構成した水中用光ロータリ
コネクタに関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、光フアイバ端末を光ロータリ部品と閉容器の
、二重構造の回転可能な接続容器に収容して外部からの
衝撃などを吸収することにより、高精度の光結合を行い
、また、閉容器内に充填した光学オイルの気泡を無くし
て光結合損失を安定させ、水密性を高めて水の内部侵入
、オイルの外部流出を防止し、諸機能の安定した水中用
光ロータリコネクタを構成したものである。

〔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大容量のデータを
伝送できる光フアイバケーブルが使われるようになった
。

この光フアイバケーブルは、ケーブルドラムに巻かれた
ものを繰り出して用いるためねじれを生じ、ケーブルに
キングが発生し、機械的特性や伝送特性を悪くするので
、それを解消するために回転自在のケーブル接続ができ
る水中用光ロータリコネクタが用いられ、その内部には
光フアイバ結合部に光の屈折率のマツチングと軸受は部
品の潤滑を兼ねたオイルを封入しているものもある。

（例えば実開昭６１−１４３１０８号）〔発明が解決し
ようとする問題点〕 しかし、このような従来の水中用光ロータリコネクタは
、光フアイバケーブル抗張力体の引き留めを一体にした
構造であり、回転軸芯の精度は大型のベアリングに依存
し、軸ずれが大となるため−に極細の光ファイバによる
光結合損失が大きくなるという問題点を有する。

また、水中用光ロータリコネクタ内に封入された光伝達
のためのオイルには気泡が残存しやすく、光ファイバと
レンズ間にこの気泡を含んだオイルが入り込むと、光フ
ァイバやレンズなどのガラスと気泡の空気との光の屈折
率の差が大きいため、光の反射屈折を生ずるなどにより
光結合損失の増大と不安定をもたらす危険がある。

さらに、光フアイバ導入部が完全な水密構造となってい
ないため、矛イルを介して光フアイバ芯線に水圧が加わ
りマイクロペンドによる光の反射屈折で光損失の増加を
生じ、また、前記水密構造の不完全性により、オイルが
前記コネクタ側からケーブル側へ流出する危険もあり、
深海などの高水圧下においては使用できないなどの問題
点があった・ 本発明はこのような、従来の水中用光ロータリコネクタ
が有する、軸ずれによる光結合損失、オイル内の気泡に
よる光結合損失、水密構造の不完全性によるマイクロペ
ンドと光結合損失、ならびにオイルの流出などの問題点
を解決することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は次のような水中用光
ロータリコネクタを提供する。すなわち本発明は、光フ
ァイバの端末を双方から収容して互いに回転可能に光接
続を行う光ロータリ部品と、この光ロータリ部品を収容
するとともに光フアイバグラスと等価な屈折率を有する
光学オイルを充填・封止しかつ前記光ロータリ部品の回
転と同期し互いに回転可能に構成された閉容器と、前記
光ロータリ部品に成端した光ファイバを装着する耐水圧
光ファイバリードとから構成され、前記光ロータリ部品
はファイバ固定環とファイバ回転環とで構成され、この
ファイバ固定環とファイバ回転環とは前記光学オイルを
内部の空隙に流通させる貫通口を有するとともにファイ
バ固定環にはその両端面を前記光学オイルを介して前記
光ファイバの端面に対面させ光信号を伝達する光ガイド
を有し、前記閉容器は、閉容器固定環と閉容器回転環と
からなり、この閉容器には内部の空気を脱気封止する脱
気封止機構を有するとともに、外圧変化に内圧を対応さ
せる内圧調整機構を有し、さらには光学オイルを注入封
止するオイル注入封止機構を有するとともに耐水圧光フ
アイバリードとの間に可とう性シールを設け、前記耐水
圧光フアイバリードは、耐水圧パイプに挿通された光フ
アイバ端末を成端してフェルールを嵌合密封してなるこ
とを特徴とする、水中用光フアイバコネクタである。

〔作用〕

上記構成において、光ロータリ部品はファイバ固定環と
ファイバ回転環とが回転可能に構成されているので、そ
の両端をブラケットを介して機器とケーブル引留部に連
結することによって、ケープルまたは機器が回転しても
ねじれは解消する。

また、この回転に伴い、閉容器は閉容器固定環が前記光
ロータリ部品のファイバ固定環とともに、また閉容器回
転環はファイバ回転環とともに互いに回転する。

前記閉容器内に充填密封された光学オイルは、内圧の保
持、および光信号の伝達を行うための媒体となる。

前記光ロータリ部品の光ガイドは、外筒の貫通孔を流通
する前記光学オイルとともに、一方の光フアイバ端面か
らの光信号を他の光フアイバ端面に伝達する。

前記閉容器の脱気封止機構は、内部を脱気して真空度を
高めることによって、光学オイル内の気泡を除き、同オ
イルの透明度を増し、かつ安定させる作用を有する。

また、閉容器の内圧調整機構は、外部の水圧が高いとき
は内部側に向かって伸びて光学オイルの油圧を高め、外
部水圧と内部油圧とが常に自動的に均衡を保つ作用をす
る。

前記閉容器のオイル注入封止機構は、光学オイル供給源
から光学オイルを注入後直ちに密封して前記内部の脱気
による真空度を保ち、光学オイル内に気泡が発生するの
を防止する。

さらに、同閉容器回転環と耐水圧光フアイバリードとの
間に取り付けた可とう性シールは、閉容器回転環と耐水
圧光フアイバリードとを柔軟に結合させ、その閉容器回
転環に無理な外力が加わってもその外力を柔軟に吸収す
る。

耐水圧光フアイバリードは、高精度に調芯されたフェル
ールにより成端された光ファイバを軸心に正確に固定し
、回転に伴う軸心のずれを防止する。

〔実施例〕

本発明の実施例について、以下図面にしたがって本発明
の構成が実際上どのように具体化されるかをその作用と
ともに説明する。

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図はその断面
図を示したものである。これらの図において、１０は光
ロータリ部品で、以下、符号１１〜１７で説明する部品
によって構成されている。

この光ロータリ部品１０を覆いかつ同期して互いに回転
可能な閉容器２０があり、この閉容器２０は符号２１〜
２９で示す部品によって構成されている。

また、この閉容器２０内には光ファイバ３１の端末を前
記光ロータリ部品ｌＯ内に固定するための耐水圧光フア
イバリード３０が内蔵され、この光フアイバリード３０
は以下、符号３２〜３４によって説明する部品によって
形成されている。

前記光ロータリ部品１０および閉容器２０の内部空隙に
は屈折率１．４５程度の光学オイル０が充填されている
。

この光ロータリ部品ｌＯは、ファイバ固定環１１とファ
イバ回転環１４とを回転軸受は部品（ベアリング）１５
ａ、１５ｂによって互いに回転可能に構成されている。

ファイバ回転環１４は筒環部分１４ａと円環部分１４ｂ
とが螺子（図示せず）によって互いに結合されてなるも
のである。

ファイバ固定環１１内部には光信号を伝達するための光
ガイド１２が取り付けられ、その光ガイド１２は金属ス
リーブ内に接着されているセラミックまたは金属フェル
ールの中心に光フアイバグラスを挿入したもので形成さ
れている。

また、前記ファイバ固定環１１にはナツト１６を取り付
けることによって１回転軸受は部品１５ａ、１５ｂをフ
ァイバ固定環１１の円筒部１１ａに安定装着させ、ファ
イバ回転環１４を同ファイバ固定環１１に対して回転可
能に結合させる。

ファイバ固定環１１およびファイバ回転環１４にはそれ
ぞれ複数の貫通孔１７があって、前記光学オイル０を連
通させ、前記光ファイバ３１の端面付近や回転軸受は部
品１５ａ、１５ｂ付近の空隙を満たしている。

この複数の連通孔１７によって光学オイルＯの液体圧力
は内部空隙に一様に伝達され、常に光学オイルＯは光ロ
ータリ部の内外で圧力の調和がとれているので、同オイ
ル内に気泡が生じたり部品の変形を生じたすせず、した
がって光結合損失も一定に保たれる。

また、光ロータリ部品１０のファイバ回転環１４の連通
用ビン孔１４ｃは閉容器回転環２２のピン２９の直径の
１．２倍から２倍の大きさの孔径を有し、この遊び間隙
によって光ロータリ部品１０と閉容器２０との回転軸芯
のずれを吸収するため、閉容器ＫＯへの外力があっても
光ロータリ部品ｌＯに変形が生ずることなく、したがっ
て光軸が一定に保たれ、回転しても安定した光結合損失
を保証できる構造となされている。

なお、ファイバ固定環１１は締結用の螺子１３により座
金１３ａを介して閉容器固定環２１に固定されている。

閉容器２０は閉容器固定環２１と閉容器回転環２２とか
らなり、両者はスラスト型回転軸受は部品２３ａとラジ
アル型回転軸受は部品２３ｂとを介在させることによっ
て、互いに回転可能に結合されている。

また、前記閉容器固定環２１側に端面板２４を螺合する
ことによって、ラジアル型回転軸受は部品２３ｂおよび
スラスト型回転軸受は部品２３ａを封入し、かつこの端
面板２４には、閉容器固定環２１との間を水密に保つ０
リングまたはバッキング２５ａを、また閉容器回転環２
２との間には０リングなどの回転軸シール部品２５ｂ、
２５ｃを介在させ、外部からの水の侵入や、内部からの
光学オイルＯの流出を防止し、各種機能の安定を図って
いる。

また、前記閉容器回転環２２には、フレキシブツなダイ
アプラム２６（内圧調整機構）が、取り付は板２７によ
って密封取り付けされている。

これは、閉容器２０の内部の光学オイル０の圧力を、同
外部の水や海水などの液体圧力と常に均衡を保つための
ものであり、外部の液体圧力が高いときは、このダイア
フラム２６は内部に伸びて光学オイル０を圧縮し、反対
に、外部の液体圧力が低いときは前記ダイアフラム２６
は縮んで内部の光学オイル０は膨張して内外の液体圧力
は均衡する。

これにより、例えばスラスト型回転軸受は部品２３ａ、
ラジアル型回転軸受は部品２３ｂ、端面板２４など総て
の部品は内外の圧力が均衡し、無理な力が加わらないの
で歪みが発生せず、回転機能や水密機能が長期にわたっ
て保たれる。

また、前記閉容器回転環２２には、密封栓付き光学オイ
ル注入孔２８ａ（オイル注入封止機構）があり、閉容器
固定環２１には密封栓付き真空脱気孔２８ｂ（脱気封止
機構）がある。

これらにより閉容器２０の内部に光学オイルＯを注入す
るときは、まず、光ロータリ部品１０と閉容器２０と耐
水圧光フアイバリード３０とを組み立てた後、閉容器回
転環２２の密封栓付き光学オイル注入孔２８ａをオイル
供給源に接続し、封止した後、今度は閉容器固定環２１
の密封栓付き真空脱気孔２８ｂから十分な真空度まで脱
気し、しかる後、前記密封栓付き光学オイル注入孔２８
ａを開き、前記光学オイル０を注入充填させた後、前記
注入孔２８ａおよび前記脱気孔２８ｂともに封止する。

その結果、閉容器２０内には、気泡を除かれ光学的性質
の優れた光学オイルＯが充満し、光結合損失を小さく安
定に保ち、かつ外部水圧を光学オイル全体に一様に伝え
ることができる。

次に、３０は耐水圧光フアイバリードで、これを構成す
る３１は中心の光ファイバ、３２はその光ファイバ３１
を外部から保護するコーティング層で、一般に光フアイ
バ心線はこのような光ファイバとコーティング層とで構
成されている。

３３は光ファイバを水圧から保護する耐水圧パイプ、３
４はフェルールである。

この耐水圧パイプは光ファイバを外部圧力から守り、マ
イクロベンディングによる光損失の発生を抑制する。

また、このフェルール３４は、ファイバ固定環１１、光
ファイバのコーティング層３２及び耐水圧パイプ３３と
、はめあい公差０．００１　ミリメートル以下でしかも
高精度に調芯した部品であり、光ファイ／＜３１、光フ
ァイバのコーティング層３２、耐水圧パイプ３３との嵌
合面は接着封止され、固定されている。

密封処理部３５は、耐水圧パイプ３３とフェルール３４
とを密封処理している。

また、３６は袋ナツトであり、フェルール３４とファイ
バ固定環１１またはファイバ回転環１４の円環１４ｂと
を嵌合固定している。

このような構造としたので、光ファイバに圧力が加わる
部分は、両方の光フアイバ３１先端の端面のみであり、
したがってマイクロベンドによる光損失の増加を防ぐと
ともに、閉容器内部に注入されである光学オイルの外部
流出を防止することができる。

なお、閉容器２０と耐水圧パイプ３３とは封止部３７に
おいて爆接または接着によって封止され、外部からの水
の流入または内部からの光学オイルの流出を防止してい
る。

閉容器の回転環２２と耐水圧パイプ３３とは、軟質ゴム
などで形成されたベローズ３８（可とう性シール）の両
端付近を締結金具３９ａ、３９ｂによって締め付けるこ
とによって柔軟に結合される。

そのため、外力によって二重構造の光ロータリ部品ｌＯ
と閉容器２０の回転側軸芯にずれが生じても、耐水圧パ
イプ３３に無理な力が加わらないから、前記光結合は安
定を保つことができる。

実使用にあたっては、閉容器固定環２１および同回転環
２２の部分に適当なブラケットを介して機器およびケー
ブル引き止め部にとりつけ、フィールドスルーを介して
ケーブルおよび機器側ファイバと光フアイバリードとを
融着法などにより接続すればよい。

また、耐圧パイプ被覆ファイバを用いた構造の光ケーブ
ルであれば、フェルール３４を取り付けて、光ロータリ
コネクタと直結してもよい。

以上実施例について述べたように、本発明は二重構造に
よる光軸の軸ずれの防止と、脱気による光学オイルの光
学的特性の向上安定化と、水密構造による諸機能の安定
維持とを図った水中用光ロータリコネクタを構成してい
る。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、光ロータリ部品とこれを被覆する
閉容器とを設けて二重構造としたので、光ロータリ部品
の高精度化が図られ、安定した低損失の光接続ができる
。

また、光ロータリ部品は互いに回転可能なファイバ固定
環とファイバ回転環とで構成し、これを被覆する閉容器
も、前記光ロータリ部品と遊び間隙を介して互いに回転
可能な閉容器固定環と閉容器回転環とで構成したので、
閉容器に外部応力が加わったときもファイバ固定環とフ
ァイバ回転環とにそれぞれ成端固定された光ファイバの
中心軸のずれの発生を解消することができる。

さらに、閉容器内には光フアイバグラスと等価な屈折率
を有する光学オイルを充填・封止したので、伝送媒体の
屈折率の違いに基づく光の反射屈折などの光結合損失を
最小限に抑えることができる。

加えて、閉容器には内圧調整機構を有するので、外部水
圧と内部油圧との均衡が自動的に図られ、閉容器や内部
機器に無理な力がかからないから変形歪みの発生や回転
部分の摩耗を防ぐとともに、水の侵入や光学オイルの流
出を防止できる。

同時に、閉容器に脱気封止機構とオイル注入機構を設け
たので、光学オイル注入前に脱気して、その後光学オイ
ルを入れることにより、光学オイル内に気泡の発生する
のを防止することができる。

また、ファイバ固定環および回転環には内外を貫通する
穴が設けられているので、注入された光学オイルは光ロ
ータリ部の内外で均一となり、気泡の発生をなくすると
ともに、均一の伝送特性を維持することができる等の効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部切欠斜視図、第２図は
第１図の断面図である。 １０・・・・・・光ロータリ部品、 １１・・・・・・ファイバ固定環、 ｌ２・・・・・・光ガイド、 １４・・・・・・ファイバ回転環、 １７・・・・・・貫通孔、 ２０・・・・・・閉容器、 ２１・・・・・・閉容器固定環、 ２２・・・・・・閉容器回転環、 ２６・・・・・・ダイアフラム（内圧調整機構）、２８
・・・・・・密封栓付き光学オイル注入孔（オイル注入
封止機構）、 ２８ｂ・・・・・・密封栓付き真空脱気孔（脱気封止機
構）、 ３０・・・・・・耐水圧光フアイバリード、３４・・・
・・・フェルール、 ３８・・・・・・ヘロース（可とう性シール）。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）双方の光ファイバの端末をフェルールを介して固
   定し、かつ、相互に回転可能に支持されているファイバ
   固定環とファイバ回転環からなる光ロータリ部品と、こ
   の光ロータリ部品を収容し、光ファイバと等価な屈折率
   を有する光学オイルが充填されている互いに回転可能な
   閉容器固定環と閉容器回転環からなる閉容器とからなり
   、前記閉容器固定環に前記ファイバ固定環を固着し、前
   記閉容器回転環には前記ファイバ回転環が互いに遊び間
   隙を介して連結されていることを特徴とする水中用光ロ
   ータリコネクタ。
2. （２）ファイバ固定環及びファイバ回転環には中心部に
   貫通する複数個の小孔が設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の水中用光ロータリ
   コネクタ。
3. （３）閉容器には脱気封止機構とオイル注入封止機構及
   び内圧調整機構が設けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項に記載の水中用光ロータリコネク
   タ。