特許 7217282 複数パス式の光ファイバー・ロータリー・ジョイント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-25

(45)【発行日】2023-02-02

(54)【発明の名称】複数パス式の光ファイバー・ロータリー・ジョイント

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/32 20060101AFI20230126BHJP

【ＦＩ】

G02B6/32

【請求項の数】 33

(21)【出願番号】P 2020545587

(86)(22)【出願日】2019-03-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-07-08

(86)【国際出願番号】 US2019020386

(87)【国際公開番号】W WO2019169321

(87)【国際公開日】2019-09-06

【審査請求日】2022-02-01

(31)【優先権主張番号】62/637,235

(32)【優先日】2018-03-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501188177

【氏名又は名称】ムーグ インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジェリコ、ステファン、ケイ．

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－２４１７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２２６９３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】蘭国特許出願公開第０８４００５８９（ＮＬ，Ａ）

【文献】特開平０３－１５６４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】John Oliver, et al.，Fibre optic rotational interfaces，OCEANS' 87，米国，IEEE，1987年09月28日，vol.2，pp.418-423

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／００

６／０２

６／２４５

６／２６－６／２７

６／３０－６／３４

６／４２－６／４３

６／４６－６／５４

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの相対的に移動可能な部材によって画定されるインターフェースを横切る光信号の送信のための非接触式のロータリー接続であって、前記ロータリー接続は、
第１のロータリー接続エレメントと；
前記第１のロータリー接続エレメントに対して１次軸線の周りに回転するように構成されている第２のロータリー接続エレメントと；
を含み、
前記第２のロータリー接続エレメントは、第１のサブアッセンブリを有しており、前記第１のサブアッセンブリは、前記第１のロータリー接続エレメントに対する前記１次軸線の周りでの前記第２のロータリー接続エレメントの回転によって、第１の回転軸線の周りに回転するように構成されており；
前記第２のロータリー接続エレメントは、第２のサブアッセンブリを有しており、前記第２のサブアッセンブリは、前記第１のロータリー接続エレメントに対する前記１次軸線の周りでの前記第２のロータリー接続エレメントの回転によって、前記第１の回転軸線に対して平行でない第２の回転軸線の周りに回転するように構成されており；
また、前記ロータリー接続は、
前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェース
を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントは、第１のコリメーティング・レンズおよび第２のコリメーティング・レンズを含み；
前記第１のロータリー接続エレメントは、第３のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズを含み；
前記第１のコリメーティング・レンズおよび前記第３のコリメーティング・レンズは、互いの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って第１の光学経路の中に光信号を方向付けるように構成されており；
前記第２のコリメーティング・レンズおよび前記第４のコリメーティング・レンズは、互いの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って第２の光学経路の中に光信号を方向付けるように構成されており；
前記第１のコリメーティング・レンズおよび前記第３のコリメーティング・レンズのうちの一方は、前記第１の回転軸線と一致して配向されており、前記第１のコリメーティング・レンズおよび前記第３のコリメーティング・レンズのうちの他方は、前記第１の回転軸線に対して平行にまたは前記第１の回転軸線と一致して配向されており；
前記第２のコリメーティング・レンズおよび前記第４のコリメーティング・レンズのうちの一方は、前記第２の回転軸線と一致して配向されており、前記第２のコリメーティング・レンズおよび前記第４のコリメーティング・レンズのうちの他方は、前記第２の回転軸線に対して平行に配向されおり；
それによって、光信号が、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って前記第１の光学経路の中を送信され得り、また、光信号が、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って前記第２の光学経路の中を送信され得る、ロータリー接続。

【請求項2】

前記第１のロータリー接続エレメントは、ハウジングに対して静止しており、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第１のロータリー接続エレメントに対して前記１次軸線の周りに回転する、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項3】

前記第１のロータリー接続エレメントは、前記１次軸線の周りに回転し、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第１のロータリー接続エレメントとは異なる速度で、前記１次軸線の周りに回転する、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項4】

前記第２のロータリー接続エレメントは、ハウジングに対して静止しており、前記第１のロータリー接続エレメントは、前記第２のロータリー接続エレメントに対して前記１次軸線の周りに回転する、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項5】

前記ロータリー・インターフェースは、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間にギャップを含む、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項6】

前記第１のロータリー接続エレメントは、前記第４のコリメーティング・レンズに連結され、前記第２の回転軸線と一致して配向されている、光ファイバーを含み、前記第１のロータリー接続エレメントは、前記第３のコリメーティング・レンズに連結され、前記第１の回転軸線と一致して配向されている、光ファイバーを含み、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第１のコリメーティング・レンズに連結され、前記第１の回転軸線に対して平行にまたは前記第１の回転軸線と一致して配向されている、光ファイバーを含み、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第２のコリメーティング・レンズに連結され、前記第２の回転軸線に対して平行に配向されている、光ファイバーを含む、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項7】

前記第２のロータリー接続エレメントの前記第１のサブアッセンブリは、前記第１の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する第１の円筒形状の部材を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントの前記第２のサブアッセンブリは、前記第２の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する第２の円筒形状の部材を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントは、第３のサブアッセンブリを含み、第３のサブアッセンブリは、前記１次軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する、駆動される円筒形状の部材を含む、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項8】

前記第２のロータリー接続エレメントは、軸線方向に延在するリンケージを含み、前記リンケージは、前記第１の円筒形状の部材、前記第２の円筒形状の部材、および前記駆動される円筒形状の部材を接続しており、前記第１の円筒形状の部材、前記第２の円筒形状の部材、および前記駆動される円筒形状の部材が、前記第１のロータリー接続エレメントに対して一緒に回転するようになっている、請求項７に記載のロータリー接続。

【請求項9】

前記第２の円筒形状の部材は、前記第２の回転軸線に対して垂直に配向されたセンター・ウィンドウと、第１のリフレクターと、前記センター・ウィンドウによって支持されている第２のリフレクターとを含み；
前記第１の光学経路は、前記第１のコリメーティング・レンズから前記センター・ウィンドウを通って前記第３のコリメーティング・レンズへ延在しており；
前記第２の光学経路は、前記第２のコリメーティング・レンズから前記第１のリフレクターへ延在し、前記第１のリフレクターから前記第２のリフレクターへ延在し、そして、前記第２のリフレクターから前記第４のコリメーティング・レンズへ延在している、請求項７に記載のロータリー接続。

【請求項10】

前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第１の光学経路の中の光信号の送信は、第１の波長を有しており、前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第２の光学経路の中の光信号の送信は、第２の波長を有しており、前記第２の波長は、前記第１の波長とは異なっているか、または、前記第１の波長と同じである、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項11】

前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第１の光学経路の中の光信号の送信、および、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第２の光学経路の中の光信号の送信は、同時に起こる、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項12】

前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第１の光学経路の中の光信号の送信、および、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第２の光学経路の中の光信号の送信は、それぞれ双方向になっている、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項13】

前記第２の回転軸線は、前記１次軸線と一致している、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項14】

前記第２の回転軸線は、約４５度よりも小さい角度だけ、前記第１の回転軸線から発散している、請求項１３に記載のロータリー接続。

【請求項15】

前記第２の回転軸線は、約１度から約３０度の間の角度だけ、前記第１の回転軸線から発散している、請求項１４に記載のロータリー接続。

【請求項16】

前記第１のコリメーティング・レンズは、前記第１の回転軸線と一致して配向されており、前記第３のコリメーティング・レンズは、前記第１の回転軸線と一致して配向されており、それによって、光信号は、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って前記第１の光学経路の中を直接的に送信され得る、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項17】

前記第１の回転軸線は、前記１次軸線に対して平行になっておらず、または、前記１次軸線と一致しておらず、前記第２の回転軸線は、前記１次軸線に対して平行になっておらず、または、前記１次軸線と一致していない、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項18】

前記第２のロータリー接続エレメントは、第３のサブアッセンブリを含み、前記第３のサブアッセンブリは、前記第１のロータリー接続エレメントに対する前記１次軸線の周りでの前記第２のロータリー接続エレメントの回転によって、前記第１の回転軸線または前記第２の回転軸線のいずれにも平行になっていない第３の回転軸線の周りに回転するように構成されており；
前記第２のロータリー接続エレメントは、第５のコリメーティング・レンズを含み；
前記第１のロータリー接続エレメントは、第６のコリメーティング・レンズを含み；
前記第５のコリメーティング・レンズおよび前記第６のコリメーティング・レンズは、互いの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って第３の光学経路の中に光信号を方向付けるように構成されており；
前記第５のコリメーティング・レンズおよび前記第６のコリメーティング・レンズのうちの一方は、前記第３の回転軸線と一致して配向されており、前記第５のコリメーティング・レンズおよび前記第６のコリメーティング・レンズのうちの他方は、前記第３の回転軸線に対して平行にまたは前記第３の回転軸線と一致して配向されており；
それによって、光信号が、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って前記第３の光学経路の中を送信され得る、請求項１に記載のロータリー接続。

【請求項19】

前記第２のロータリー接続エレメントの前記第１のサブアッセンブリは、前記第１の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する第１の円筒形状の部材を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントの前記第２のサブアッセンブリは、前記第２の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する第２の円筒形状の部材を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントの前記第２のサブアッセンブリは、前記第３の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する第３の円筒形状の部材を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントは、駆動されるサブアッセンブリを含み、前記駆動されるサブアッセンブリは、前記１次軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する、駆動される円筒形状の部材を含む、請求項１８に記載のロータリー接続。

【請求項20】

前記第２のロータリー接続エレメントは、軸線方向に延在するリンケージを含み、前記リンケージは、前記第１の円筒形状の部材、前記第２の円筒形状の部材、前記第３の円筒形状の部材、および前記駆動される円筒形状の部材を接続しており、前記第１の円筒形状の部材、前記第２の円筒形状の部材、前記第２の円筒形状の部材、および前記駆動される円筒形状の部材が、前記第１のロータリー接続エレメントに対して一緒に回転するようになっている、請求項１９に記載のロータリー接続。

【請求項21】

前記第１の円筒形状の部材は、前記第１の回転軸線に対して垂直に配向された第１のセンター・ウィンドウと、第１のリフレクターと、前記第１のセンター・ウィンドウによって支持されている第２のリフレクターとを含み、前記第１の光学経路は、前記第１のコリメーティング・レンズから前記第１のリフレクターへ延在し、前記第１のリフレクターから前記第２のリフレクターへ延在し、前記第２のリフレクターから前記第３のコリメーティング・レンズへ延在しており；
前記第２の円筒形状の部材は、前記第２の回転軸線に対して垂直に配向された第２のセンター・ウィンドウと、第３のリフレクターと、前記第２のセンター・ウィンドウによって支持されている第４のリフレクターとを含み、前記第２の光学経路は、前記第２のコリメーティング・レンズから前記第３のリフレクターへ延在し、前記第３のリフレクターから前記第４のリフレクターへ延在し、前記第４のリフレクターから前記第４のコリメーティング・レンズへ延在し；
前記第３の円筒形状の部材は、前記第３の回転軸線に対して垂直に配向された第３のセンター・ウィンドウと、第５のリフレクターと、前記第３のセンター・ウィンドウによって支持されている第６のリフレクターとを含み、前記第３の光学経路は、前記第５のコリメーティング・レンズから前記第５のリフレクターへ延在し、前記第５のリフレクターから前記第６のリフレクターへ延在し、前記第６のリフレクターから前記第６のコリメーティング・レンズへ延在している、請求項１９に記載のロータリー接続。

【請求項22】

前記第１の光学経路は、前記第１のコリメーティング・レンズから前記第２のセンター・ウィンドウおよび前記第３のセンター・ウィンドウを通って前記第３のコリメーティング・レンズへ延在しており；
前記第２の光学経路は、前記第２のコリメーティング・レンズから前記第３のセンター・ウィンドウを通って前記第４のコリメーティング・レンズへ延在している、請求項２１に記載のロータリー接続。

【請求項23】

２つの相対的に移動可能な部材によって画定されるインターフェースを横切る光信号の送信のための非接触式のロータリー接続であって、前記ロータリー接続は、
第１のロータリー接続エレメントと；
前記第１のロータリー接続エレメントに対して回転するように構成されている第２のロータリー接続エレメントと；
を含み、
前記第２のロータリー接続エレメントは、第１のサブアッセンブリを有しており、前記第１のサブアッセンブリは、前記第１のロータリー接続エレメントに対する前記第２のロータリー接続エレメントの回転によって、第１の回転軸線の周りに回転するように構成されており；
前記第２のロータリー接続エレメントは、第２のサブアッセンブリを有しており、前記第２のサブアッセンブリは、前記第１のロータリー接続エレメントに対する前記第２のロータリー接続エレメントの回転によって、前記第１の回転軸線に対して平行でない第２の回転軸線の周りに回転するように構成されており；
また、前記ロータリー接続は、
前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェース
を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントは、第１のコリメーティング・レンズおよび第２のコリメーティング・レンズを含み；
前記第１のロータリー接続エレメントは、第３のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズを含み；
前記第１のコリメーティング・レンズおよび前記第３のコリメーティング・レンズは、互いの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って第１の光学経路の中に光信号を方向付けるように構成されており；
前記第２のコリメーティング・レンズおよび前記第４のコリメーティング・レンズは、互いの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って第２の光学経路の中に光信号を方向付けるように構成されており；
前記第２のコリメーティング・レンズおよび前記第４のコリメーティング・レンズのうちの一方は、前記第１の回転軸線と一致して配向されており、前記第２のコリメーティング・レンズおよび前記第４のコリメーティング・レンズのうちの他方は、前記第１の回転軸線に対して平行に配向されおり；
前記第１のコリメーティング・レンズおよび前記第３のコリメーティング・レンズのうちの一方は、前記第２の回転軸線と一致して配向されており、前記第１のコリメーティング・レンズおよび前記第３のコリメーティング・レンズのうちの他方は、前記第２の回転軸線と一致して配向されており；
それによって、光信号が、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って前記第１の光学経路の中を直接的に送信され得り、また、光信号が、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間で前記ロータリー・インターフェースを横切って前記第２の光学経路の中を送信され得る、ロータリー接続。

【請求項24】

前記第１のロータリー接続エレメントは、ハウジングに対して静止しており、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第１のロータリー接続エレメントに対して回転し、または、前記第２のロータリー接続エレメントは、ハウジングに対して静止しており、前記第１のロータリー接続エレメントは、前記第２のロータリー接続エレメントに対して回転する、請求項２３に記載のロータリー接続。

【請求項25】

前記第１のロータリー接続エレメントは、前記第１の回転軸線の周りに回転し、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第１のロータリー接続エレメントとは異なる速度で、前記第１の回転軸線の周りに回転する、請求項２３に記載のロータリー接続。

【請求項26】

前記ロータリー・インターフェースは、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間にギャップを含む、請求項２３に記載のロータリー接続。

【請求項27】

前記第１のロータリー接続エレメントは、前記第４のコリメーティング・レンズに連結され、前記第１の回転軸線と一致して配向されている、光ファイバーを含み、前記第１のロータリー接続エレメントは、前記第３のコリメーティング・レンズに連結され、前記第２の回転軸線と一致して配向されている、光ファイバーを含み、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第１のコリメーティング・レンズに連結され、前記第２の回転軸線と一致して配向されている、光ファイバーを含み、前記第２のロータリー接続エレメントは、前記第２のコリメーティング・レンズに連結され、前記第１の回転軸線に対して平行に配向されている、光ファイバーを含む、請求項２３に記載のロータリー接続。

【請求項28】

前記第２のロータリー接続エレメントの前記第１のサブアッセンブリは、前記第１の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する第１の円筒形状の部材を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントの前記第２のサブアッセンブリは、前記第２の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する第２の円筒形状の部材を含み；
前記第２のロータリー接続エレメントは、第３のサブアッセンブリを含み、前記第３のサブアッセンブリは、前記第１の回転軸線の周りに配向された外側軸受表面を有する、駆動される円筒形状の部材を含む、請求項２３に記載のロータリー接続。

【請求項29】

前記第２のロータリー接続エレメントは、軸線方向に延在するリンケージを含み、前記リンケージは、前記第１の円筒形状の部材、前記第２の円筒形状の部材、および前記駆動される円筒形状の部材を接続しており、前記第１の円筒形状の部材、前記第２の円筒形状の部材、および前記駆動される円筒形状の部材が、前記第１のロータリー接続エレメントに対して一緒に回転するようになっている、請求項２８に記載のロータリー接続。

【請求項30】

前記第１の円筒形状の部材は、前記第１の回転軸線に対して垂直に配向されたセンター・ウィンドウと、第１のリフレクターと、前記センター・ウィンドウによって支持されている第２のリフレクターとを含み；
前記第１の光学経路は、前記第１のコリメーティング・レンズから前記センター・ウィンドウを通って前記第３のコリメーティング・レンズへ延在しており；
前記第２の光学経路は、前記第２のコリメーティング・レンズから前記第１のリフレクターへ延在し、前記第１のリフレクターから前記第２のリフレクターへ延在し、そして、前記第２のリフレクターから前記第４のコリメーティング・レンズへ延在している、請求項２８に記載のロータリー接続。

【請求項31】

前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第１の光学経路の中の光信号の送信は、第１の波長を有しており、前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第２の光学経路の中の光信号の送信は、第２の波長を有しており、前記第２の波長は、前記第１の波長とは異なっているか、または、前記第１の波長と同じである、請求項２３に記載のロータリー接続。

【請求項32】

前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第１の光学経路の中の光信号の送信、および、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第２の光学経路の中の光信号の送信は、同時に起こる、請求項２３に記載のロータリー接続。

【請求項33】

前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第１の光学経路の中の光信号の送信、および、前記第１のロータリー接続エレメントと前記第２のロータリー接続エレメントとの間の前記ロータリー・インターフェースを横切る前記第２の光学経路の中の光信号の送信は、それぞれ双方向になっている、請求項２３に記載のロータリー接続。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、光ファイバー・ロータリー・ジョイントに関し、より具体的には、共通の回転軸線の周りに互いに対して回転可能に装着されている２つのカップリング・コンポーネントの間の少なくとも２つの別個の光学的な送信経路に沿って光信号を送信するためのロータリー・カップリングに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバー・ロータリー・ジョイントはよく知られており、互いに対して回転している部材の上にそれぞれ位置付けされているファイバー同士の間で光信号が伝送されることを可能にする。このタイプの単一のチャネル・デバイスは、通信する光ファイバーが回転軸線に沿って位置付けされているときには、軸上ロータリー・ジョイントとして分類され得り、通信する光ファイバーが回転軸線または中心線の上に位置付けされていないときには、軸外ロータリー・ジョイントとして分類され得る。加えて、このタイプのデバイスは、単一チャネル・ロータリー・ジョイントまたはマルチ・チャネル・ロータリー・ジョイントとして分類され得る。

【0003】

たとえば、米国特許第７，１４２，７４７号は、内部キャビティーを画定するハウジングを有する光ファイバー・ロータリー・ジョイント（ＦＯＲＪ）に関するものである。ハウジングは、光ファイバーの２つの束の端部部分に係合するように適合されており、２つの束は、内部キャビティーの両側に配設された状態になっている。光ファイバーの第１および第２の束を適当に整合させることによって、第１および第２の束のそれぞれの対の光ファイバーは、内部キャビティーを横切って通信することが可能である。光ファイバーの第１および第２の束は、一般的に、光学的なコリメーション・アレイによって終端している。コリメーティング・レンズ（たとえば、ボール・レンズなど）は、それぞれの光ファイバーと関連付けられ得り、それらのそれぞれの光ファイバーによって放出される信号が、内部キャビティーを通して発射される前に、ボール・レンズによってコリメートされるようになっている。光学的なコリメーション・アレイのうちの少なくとも１つは（両方でない場合には）、ハウジングに対して長手方向軸線の周りに回転するように適合されている。ＦＯＲＪは、高い大気圧力における使用のために光学的にクリアな流体によって充填されており、回転するコリメーター・アレイの半分の速度で回転する反転プリズムを使用する。

【0004】

多くの光ファイバー・システムにおいて、２つ以上のファイバーおよびチャネルが、冗長性、バンド幅、またはシステム・コスト考慮事項のために必要とされる。たとえば、デュープレックス・ネットワーク、または、スペア・チャネルを要求する設備など、２つのチャネルが、最適な数のファイバーであることが多い。たとえば、米国特許第５，５８８，０７７号は、別個の光ファイバーの上でそれぞれ運搬される２つのデータ・ストリームを送信することができるインラインの２パス式の光ファイバー・ロータリー・ジョイントに関するものである。１９９６年１２月２４日に発行された米国特許第５，５８８，０７７号の内容全体は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。米国特許出願公開第２０１５／００３０２８４号は、２つの光学経路を有する光ファイバー・デュアル・チャネル・ロータリー・ジョイントに関するものであり、これらの２つの光学経路のいずれも直接的になっていない。光学リフレクターが、両方の光学的なチャネルの中に提供されており、いずれの光学経路も、送信される光の偏向がない状態にはなっていない。

【発明の概要】

【0005】

単なる図示の目的のために、および、限定としてではなく、開示されている実施形態の対応するパーツ、部分、または表面を括弧書きで示して参照して、２つの相対的に移動可能な部材によって画定されるインターフェースを横切る光信号の送信のための非接触式のロータリー接続（１５、１１５）が提供され、ロータリー接続は、第１のロータリー接続エレメント（１８、１１８）と；第１のロータリー接続エレメントに対して１次軸線（ｘ－ｘ）の周りに回転するように構成されている第２のロータリー接続エレメント（１９、１１９）と；を含み、第２のロータリー接続エレメントは、第１のサブアッセンブリ（３３、１３４Ａ）を有しており、第１のサブアッセンブリ（３３、１３４Ａ）は、第１のロータリー接続エレメントに対する１次軸線（ｘ－ｘ）の周りでの第２のロータリー接続エレメントの回転によって、第１の回転軸線（３１、１３１）の周りに回転するように構成されており；第２のロータリー接続エレメントは、第２のサブアッセンブリ（３４、１３４Ｂ）を有しており、第２のサブアッセンブリ（３４、１３４Ｂ）は、第１のロータリー接続エレメントに対する１次軸線（ｘ－ｘ）の周りでの第２のロータリー接続エレメントの回転によって、第１の回転軸線（３１、１３１）に対して平行でない第２の回転軸線（３０、１３２）の周りに回転するように構成されており；また、ロータリー接続は、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェース（２０、１２０）を含み；第２のロータリー接続エレメントは、第１のコリメーティング・レンズ（２１、１２４）および第２のコリメーティング・レンズ（２２、１２５）を含み；第１のロータリー接続エレメントは、第３のコリメーティング・レンズ（２３、１２１）および第４のコリメーティング・レンズ（２４、１２２）を含み；第１のコリメーティング・レンズおよび第３のコリメーティング・レンズは、互いの間でロータリー・インターフェースを横切って第１の光学経路（Ｐ１、Ｐ１０）の中に光信号を方向付けるように構成されており；第２のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズは、互いの間でロータリー・インターフェースを横切って第２の光学経路（Ｐ２、Ｐ２０）の中に光信号を方向付けるように構成されており；第１のコリメーティング・レンズおよび第３のコリメーティング・レンズのうちの一方（２３、１２１）は、第１の回転軸線（３１、１３１）と一致して配向されており、第１のコリメーティング・レンズおよび第３のコリメーティング・レンズのうちの他方（１２４、２１）は、第１の回転軸線（３１、１３１）に対して平行にまたは第１の回転軸線（３１、１３１）と一致して配向されており；第２のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズのうちの一方（２４、１２２）は、第２の回転軸線（３０、１３２）と一致して配向されており、第２のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズのうちの他方（２２、１２５）は、第２の回転軸線（３０、１３２）に対して平行に配向されおり；それによって、光信号が、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間でロータリー・インターフェースを横切って第１の光学経路（Ｐ１、Ｐ１０）の中を直接的に送信され得り、また、光信号が、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間でロータリー・インターフェースを横切って第２の光学経路（Ｐ２、Ｐ２０）の中を送信され得る。

【0006】

第１のロータリー接続エレメント（１８、１１８）は、ハウジング（１６）に対して静止していることが可能であり、第２のロータリー接続エレメント（１９、１１９）は、第１のロータリー接続エレメントに対して１次軸線（ｘ－ｘ）の周りに回転することが可能である。第１のロータリー接続エレメントは、１次軸線（ｘ－ｘ）の周りに回転することが可能であり、第２のロータリー接続エレメントは、第１のロータリー接続エレメントとは異なる速度で、１次軸線（ｘ－ｘ）の周りに回転することが可能である。第２のロータリー接続エレメントは、ハウジングに対して静止していることが可能であり、第１のロータリー接続エレメントは、第２のロータリー接続エレメントに対して１次軸線の周りに回転することが可能である。

【0007】

ロータリー・インターフェースは、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間にギャップを含むことが可能である。第１のロータリー接続エレメントは、第４のコリメーティング・レンズ（２４、１２２）に連結され、第２の回転軸線（３０、１３２）と一致して配向されている、光ファイバー（５４、１５２Ｂ）を含むことが可能であり、第１のロータリー接続エレメントは、第３のコリメーティング・レンズ（２３、１２１）に連結され、第１の回転軸線（３１、１３１）と一致して配向されている、光ファイバー（５３、１５２Ａ）を含むことが可能であり、第２のロータリー接続エレメントは、第１のコリメーティング・レンズ（２１、１２４）に連結され、第１の回転軸線（３１、１３１）に対して平行にまたは第１の回転軸線（３１、１３１）と一致して配向されている、光ファイバー光ファイバー（５１、１５１Ａ）を含むことが可能であり、第２のロータリー接続エレメントは、第２のコリメーティング・レンズ（２２、１２５）に連結され、第２の回転軸線（３０、１３２）に対して平行に配向されている、光ファイバー（５２、１５１Ｂ）を含むことが可能である。

【0008】

第２のロータリー接続エレメントの第１のサブアッセンブリは、第１の回転軸線（３１、１３１）の周りに配向された外側軸受表面（４３、１４２Ａ）を有する第１の円筒形状の部材（３３、１３４Ａ）を含むことが可能であり；第２のロータリー接続エレメントの第２のサブアッセンブリは、第２の回転軸線（３０、１３２）の周りに配向された外側軸受表面（４４、１４２Ｂ）を有する第２の円筒形状の部材（３４、１３４Ｂ）を含むことが可能であり；第２のロータリー接続エレメントは、第３のサブアッセンブリを含み、第３のサブアッセンブリは、１次軸線（ｘ－ｘ）の周りに配向された外側軸受表面（４２、１４２Ｄ）を有する、駆動される円筒形状の部材（３２、１３０）を含むことが可能である。第２のロータリー接続エレメントは、軸線方向に延在するリンケージ（５６、１５６）を含むことが可能であり、リンケージ（５６、１５６）は、第１の円筒形状の部材、第２の円筒形状の部材、および駆動される円筒形状の部材を接続しており、第１の円筒形状の部材、第２の円筒形状の部材、および駆動される円筒形状の部材が、第１のロータリー接続エレメントに対して一緒に回転するようになっている。第２の円筒形状の部材は、第２の回転軸線に対して垂直に配向されたセンター・ウィンドウ（２８、１６８）と、第１のリフレクター（２５、１６６Ｂ）と、ウィンドウによって支持されている第２のリフレクター（２６、１６５Ｂ）とを含むことが可能であり；第１の光学経路（Ｐ１、Ｐ１０）は、第１のコリメーティング・レンズからセンター・ウィンドウを通って第３のコリメーティング・レンズへ延在しており；第２の光学経路（Ｐ２、Ｐ２０）は、第２のコリメーティング・レンズから第１のリフレクターへ延在し、第１のリフレクターから第２のリフレクターへ延在し、そして、第２のリフレクターから第４のコリメーティング・レンズへ延在している。

【0009】

ロータリー・インターフェースを横切る第１の光学経路の中の光信号の送信は、第１の波長を有することが可能であり、ロータリー・インターフェースを横切る第２の光学経路の中の光信号の送信は、第２の波長を有することが可能であり、第２の波長は、第１の波長とは異なっているか、または、第１の波長と同じである。第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェースを横切る第１の光学経路の中の光信号の送信、および、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェースを横切る第２の光学経路の中の光信号の送信は、同時に起こることが可能であり、および／または、それぞれ双方向になっていることが可能である。

【0010】

第２の回転軸線（３０）は、１次軸線（ｘ－ｘ）と一致していることが可能である。第２の回転軸線は、約４５度よりも小さい角度（３８）だけ、第１の回転軸線から発散していることが可能である。第２の回転軸線は、約１度から約３０度の間にある角度（３８）だけ、第１の回転軸線から発散していることが可能である。第１のコリメーティング・レンズ（２１）は、第１の回転軸線（３１）と一致して配向され得り、第３のコリメーティング・レンズ（２３）は、第１の回転軸線と一致して配向され得り、それによって、光信号は、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントの間でロータリー・インターフェースを横切って第１の光学経路の中を直接的に送信され得る。

【0011】

第１の回転軸線（１３４Ａ）は、１次回転軸線（ｘ－ｘ）に対して平行になっていなくてもよく、または、１次回転軸線（ｘ－ｘ）と一致していなくてもよく、第２の回転軸線（１３４Ｂ）は、１次回転軸線（ｘ－ｘ）に対して平行になっていなくてもよく、または、１次回転軸線（ｘ－ｘ）と一致していなくてもよい。

【0012】

第２のロータリー接続エレメントは、第３のサブアッセンブリ（１３４Ｃ）を含むことが可能であり、第３のサブアッセンブリ（１３４Ｃ）は、第１のロータリー接続エレメントに対する１次軸線（ｘ－ｘ）の周りでの第２のロータリー接続エレメントの回転によって、第１の回転軸線（１３１）または第２の回転軸線（１３２）のいずれにも平行になっていない第３の回転軸線（１３３）の周りに回転するように構成されており；第２のロータリー接続エレメントは、第５のコリメーティング・レンズ（１２６）を含むことが可能であり；第１のロータリー接続エレメントは、第６のコリメーティング・レンズ（１２３）を含むことが可能であり；第５のコリメーティング・レンズおよび第６のコリメーティング・レンズは、互いの間でロータリー・インターフェースを横切って第３の光学経路（Ｐ３０）の中に光信号を方向付けるように構成され得り；第５のコリメーティング・レンズおよび第６のコリメーティング・レンズのうちの一方（１２３）は、第３の回転軸線と一致して配向され得り、第５のコリメーティング・レンズおよび第６のコリメーティング・レンズのうちの他方（１２６）は、第３の回転軸線に対して平行にまたは第３の回転軸線と一致して配向され得り；それによって、光信号が、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間でロータリー・インターフェースを横切って第３の光学経路（Ｐ３０）の中を送信され得る。第２のロータリー接続エレメントの第１のサブアッセンブリは、第１の回転軸線（１３１）の周りに配向された外側軸受表面（１４２Ａ）を有する第１の円筒形状の部材（１３４Ａ）を含むことが可能であり；第２のロータリー接続エレメントの第２のサブアッセンブリは、第２の回転軸線（１３２）の周りに配向された外側軸受表面（１４２Ｂ）を有する第２の円筒形状の部材（１３４Ｂ）を含むことが可能であり；第２のロータリー接続エレメントの第２のサブアッセンブリは、第３の回転軸線（１３３）の周りに配向された外側軸受表面（１４２Ｃ）を有する第３の円筒形状の部材（１３４Ｃ）を含むことが可能であり；第２のロータリー接続エレメントは、駆動されるサブアッセンブリを含み、駆動されるサブアッセンブリは、１次軸線（ｘ－ｘ）の周りに配向された外側軸受表面（１４２Ｄ）を有する、駆動される円筒形状の部材（１３０）を含むことが可能である。第２のロータリー接続エレメントは、軸線方向に延在するリンケージ（１５６）を含むことが可能であり、リンケージ（１５６）は、第１の円筒形状の部材、第２の円筒形状の部材、第３の円筒形状の部材、および駆動される円筒形状の部材を接続しており、第１の円筒形状の部材、第２の円筒形状の部材、第２の円筒形状の部材、および駆動される円筒形状の部材が、第１のロータリー接続エレメントに対して一緒に回転するようになっている。

【0013】

第１の円筒形状の部材は、第１の回転軸線に対して垂直に配向された第１のセンター・ウィンドウ（１６７）と、第１のリフレクター（１６６Ａ）と、第１のウィンドウによって支持されている第２のリフレクター（１６５Ａ）とを含むことが可能であり、第１の光学経路（Ｐ１０）は、第１のコリメーティング・レンズから第１のリフレクターへ延在し、第１のリフレクターから第２のリフレクターへ延在し、第２のリフレクターから第３のコリメーティング・レンズへ延在することが可能であり；第２の円筒形状の部材は、第２の回転軸線（１３２）に対して垂直に配向された第２のセンター・ウィンドウ（１６８）と、第３のリフレクター（１６６Ｂ）と、第２のウィンドウによって支持されている第４のリフレクター（１６５Ｂ）とを含むことが可能であり、第２の光学経路（Ｐ２０）は、第２のコリメーティング・レンズから第３のリフレクターへ延在し、第３のリフレクターから第４のリフレクターへ延在し、第４のリフレクターから第４のコリメーティング・レンズへ延在することが可能であり；第３の円筒形状の部材は、第３の回転軸線（１３３）に対して垂直に配向された第３のセンター・ウィンドウ（１６９）と、第５のリフレクター（１６６Ｃ）と、第３のウィンドウによって支持されている第６のリフレクター（１６５Ｃ）とを含むことが可能であり、第３の光学経路（Ｐ３０）は、第５のコリメーティング・レンズから第５のリフレクターへ延在し、第５のリフレクターから第６のリフレクターへ延在し、第６のリフレクターから第６のコリメーティング・レンズへ延在することが可能である。第１の光学経路は、第１のコリメーティング・レンズから第２のセンター・ウィンドウおよび第３のセンター・ウィンドウを通って第３のコリメーティング・レンズへ延在することが可能であり；第２の光学経路は、第２のコリメーティング・レンズから第３のセンター・ウィンドウを通って第４のコリメーティング・レンズへ延在することが可能である。

【0014】

別の態様では、２つの相対的に移動可能な部材によって画定されるインターフェースを横切る光信号の送信のための非接触式のロータリー接続（１５）が提供され、ロータリー接続は、第１のロータリー接続エレメント（１８）と；第１のロータリー接続エレメントに対して回転するように構成されている第２のロータリー接続エレメント（１９）と；を含み、第２のロータリー接続エレメントは、第１のサブアッセンブリ（３４）を有しており、第１のサブアッセンブリ（３４）は、第１のロータリー接続エレメントに対する第２のロータリー接続エレメントの回転によって、第１の回転軸線（３０）の周りに回転するように構成されており；第２のロータリー接続エレメントは、第２のサブアッセンブリ（３３）を有しており、第２のサブアッセンブリ（３３）は、第１のロータリー接続エレメントに対する第２のロータリー接続エレメントの回転によって、第１の回転軸線に対して平行でない第２の回転軸線（３１）の周りに回転するように構成されており；また、ロータリー接続は、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェース（２０）を含み；第２のロータリー接続エレメントは、第１のコリメーティング・レンズ（２１）および第２のコリメーティング・レンズ（２２）を含み；第１のロータリー接続エレメントは、第３のコリメーティング・レンズ（２３）および第４のコリメーティング・レンズ（２４）を含み；第１のコリメーティング・レンズおよび第３のコリメーティング・レンズは、互いの間でロータリー・インターフェースを横切って第１の光学経路（Ｐ１）の中に光信号を方向付けるように構成されており；第２のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズは、互いの間でロータリー・インターフェースを横切って第２の光学経路（Ｐ２）の中に光信号を方向付けるように構成されており；第２のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズのうちの一方（２４）は、第１の回転軸線（３０）と一致して配向されており、第２のコリメーティング・レンズおよび第４のコリメーティング・レンズのうちの他方（２２）は、第１の回転軸線（３０）に対して平行に配向されおり；第１のコリメーティング・レンズおよび第３のコリメーティング・レンズのうちの一方（２１）は、第２の回転軸線（３１）と一致して配向されており、第１のコリメーティング・レンズおよび第３のコリメーティング・レンズのうちの他方（２３）は、第２の回転軸線と一致して配向されており；それによって、光信号が、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間でロータリー・インターフェースを横切って第１の光学経路（Ｐ１）の中を直接的に送信され得り、また、光信号が、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間でロータリー・インターフェースを横切って第２の光学経路（Ｐ２）の中を送信され得る。

【0015】

第１のロータリー接続エレメントは、ハウジング（１６）に対して静止していることが可能であり、第２のロータリー接続エレメントは、第１のロータリー接続エレメントに対して回転することが可能である。第１のロータリー接続エレメントは、第１の回転軸線の周りに回転することが可能であり、第２のロータリー接続エレメントは、第１のロータリー接続エレメントとは異なる速度で、第１の回転軸線の周りに回転することが可能である。第２のロータリー接続エレメントは、ハウジングに対して静止していることが可能であり、第１のロータリー接続エレメントは、第２のロータリー接続エレメントに対して回転することが可能である。

【0016】

ロータリー・インターフェースは、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間にギャップを含むことが可能である。第１のロータリー接続エレメントは、第４のコリメーティング・レンズ（２４）に連結され、第１の回転軸線（３０）と一致して配向されている、光ファイバー（５４）を含むことが可能であり、第１のロータリー接続エレメントは、第３のコリメーティング・レンズ（２３）に連結され、第２の回転軸線（３１）と一致して配向されている、光ファイバー（５３）を含むことが可能であり、第２のロータリー接続エレメントは、第１のコリメーティング・レンズ（２１）に連結され、第２の回転軸線（３１）と一致して配向されている、光ファイバー（５１）を含むことが可能であり、第２のロータリー接続エレメントは、第２のコリメーティング・レンズ（２２）に連結され、第１の回転軸線（３０）に対して平行に配向されている、光ファイバー（５２）を含むことが可能である。

【0017】

第２のロータリー接続エレメントの第１のサブアッセンブリは、第１の回転軸線（３０）の周りに配向された外側軸受表面（４４）を有する第１の円筒形状の部材（３４）を含むことが可能であり；第２のロータリー接続エレメントの第２のサブアッセンブリは、第２の回転軸線（３１）の周りに配向された外側軸受表面（４３）を有する第２の円筒形状の部材（３３）を含むことが可能であり；第２のロータリー接続エレメントは、第３のサブアッセンブリを含み、第２の回転軸線第３のサブアッセンブリは、第１の回転軸線（３０）の周りに配向された外側軸受表面（４２）を有する、駆動される円筒形状の部材（３２）を含むことが可能である。第２のロータリー接続エレメントは、軸線方向に延在するリンケージ（５６）を含むことが可能であり、リンケージ（５６）は、第１の円筒形状の部材、第２の円筒形状の部材、および駆動される円筒形状の部材を接続しており、第１の円筒形状の部材、第２の円筒形状の部材、および駆動される円筒形状の部材が、第１のロータリー接続エレメントに対して一緒に回転するようになっている。第１の円筒形状の部材は、第１の回転軸線に対して垂直に配向されたセンター・ウィンドウ（２８）と、第１のリフレクター（２５）と、ウィンドウによって支持されている第２のリフレクター（２６）とを含むことが可能であり；第１の光学経路は、第１のコリメーティング・レンズからセンター・ウィンドウを通って第３のコリメーティング・レンズへ延在しており；第２の光学経路は、第２のコリメーティング・レンズから第１のリフレクターへ延在し、第１のリフレクターから第２のリフレクターへ延在し、そして、第２のリフレクターから第４のコリメーティング・レンズへ延在している。

【0018】

ロータリー・インターフェースを横切る第１の光学経路の中の光信号の送信は、第１の波長を有することが可能であり、ロータリー・インターフェースを横切る第２の光学経路の中の光信号の送信は、第２の波長を有することが可能であり、第２の波長は、第１の波長とは異なっているか、または、第１の波長と同じである。第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェースを横切る第１の光学経路の中の光信号の送信、および、第１のロータリー接続エレメントと第２のロータリー接続エレメントとの間のロータリー・インターフェースを横切る第２の光学経路の中の光信号の送信は、同時に起こることが可能である。第２の回転軸線は、約４５度よりも小さい角度（３８）だけ、第１の回転軸線から発散していることが可能である。第２の回転軸線は、約１度から約３０度の間にある角度（３８）だけ、第１の回転軸線から発散していることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】改善された光ファイバー・ロータリー接続の第１の実施形態の等角図である。

【図2】中心の軸線ｘ－ｘを通過する平面の上で一般的に見た、図１に示されている光ファイバー・ロータリー接続の縦断面図である。

【図3】図２に示されている断面図からオフセットされた角度で中心の軸線ｘ－ｘを通過する平面の上で一般的に見た、図１に示されている光ファイバー・ロータリー接続の縦断面図である。

【図4】同じ断面の平面で光学的なエレメントおよびリンケージを示す、図１に示されている光ファイバー・ロータリー接続の概略縦断面図である。

【図5】改善された光ファイバー・ロータリー接続の第２の実施形態の端面図である。

【図6】図５の線Ａ－Ａの上で一般的に見た、図５に示されている光ファイバー・ロータリー接続の垂直方向の縦断面図である。

【図7】図５の線Ｂ－Ｂの上で一般的に見た、図５に示されている光ファイバー・ロータリー接続の水平方向の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

最初に、同様の参照番号は、いくつかの図面の全体を通して一貫して、同じ構造エレメント、部分、または表面を識別することを意図しており、そうであるので、エレメント、部分、または表面は、書面による明細書全体によってさらに記載または説明され得り、この詳細な説明は、明細書の一体部であるということが明確に理解されるべきである。別段の指示がない限り、図面は、明細書とともに読まれることを意図しており（たとえば、クロスハッチング、パーツの配置、割合、程度など）、書面によるこの発明の説明全体の一部分として考えられるべきである。以下の説明の中で使用されるように、「水平方向」、「垂直方向」、「左」、「右」、「上」、および「下」という用語、ならびに、それらの形容詞および副詞の派生語（たとえば、「水平方向に」、「右方向に」、「上向きに」など）は、特定の図面が読者に向いているときに図示されている構造体の配向を単に表している。同様に、「内向きに」および「外向きに」という用語は、一般的に、必要に応じて、その伸長軸線または回転軸線に対する表面の配向を表している。

【0021】

ここで図面を参照すると、および、より具体的には、そのうちの図１～図３を参照すると、改善された光学的ロータリー接続が提供されており、その第１の実施形態が、全体的に１５で示されている。この実施形態では、２パス式のロータリー接続が提供される。光ファイバー・ロータリー・ジョイント１５は、ハウジング１６を広く含むものとして示されており、ハウジング１６は、この実施形態では、一般的に、静止した接続エレメント１８および回転する接続エレメント１９を支持している。示されているように、ハウジング１６は、接続エレメント１８と接続エレメント１９との間にロータリー・ジョイントを提供するように構成されており、それは、接続エレメント１８または１９のうちの少なくとも一方が他方に対して回転することを可能にする。示されているように、ハウジング１６は、回転エレメント１９を収容する細長い内側円筒形状キャビティー１７を有する概して円筒形状の部材である。この実施形態では、エレメント１８は、一般的に、静止して保持されており、エレメント１９は、一般的に、その長手方向軸線ｘ－ｘの周りに回転することを許容されているが、代替的に、両方のエレメント１８および１９が、異なる速度でおよび／または異なる方向に、軸線ｘ－ｘの周りに回転するように構成され得る。別の代替例として、および、さらに下記に説明されているように、接続エレメント１９は、静止して保持されるように構成され得り、一方、エレメント１８は、一般的に、その長手方向軸線ｘ－ｘの周りに回転することを許容される。したがって、接続エレメント１８および１９のうちの一方または両方が、回転可能に装着されており、一方のエレメントが他方のエレメントに対してそのそれぞれの長手方向軸線の周りに回転することができるようになっている。したがって、この実施形態では、接続１５は、ロータリー・サイドまたはローター１９および静止サイド、ステーター、または本体部１８を有するものとして説明されているが、２つのエレメントは、相互交換可能であり、いずれかのサイドが、他方のサイドとして作用することが可能である。

【0022】

接続エレメント１８および１９は、一般的に、ロータリー・インターフェースまたはジョイント２０の反対側に位置決めされており、特別に位置決めおよび配向されたコリメーター２１、２２、２３、および２４と、光導波路５１、５２、５３、および５４とを含み、光導波路５１、５２、５３、および５４は、ロータリー・インターフェース２０を横切って光信号を送信するように構成されている。接続エレメント１８および１９は、少なくとも２つの経路（Ｐ１およびＰ２）を有するマルチパス式の光学的ジョイントを提供しており、経路Ｐ１は、軸外になっており、直接的になっている。少なくとも軸外の経路Ｐ１において、光は、偏向なしに、および、中間光学リフレクターなしに、インターフェース２０を横切って、対向する導波路の間を進行する。したがって、双方向の２チャネル式または２パス式の光ファイバー・ロータリー・ジョイントが提供され、パスは、１対の光学コリメーターを伴う光ファイバー接続であり、ここで、光信号は、一方の光学コリメーターから他方へパスされる。両方のチャネルＰ１およびＰ２は、また、双方向になっており、それぞれが、いずれかの方向に信号を運搬することができるようになっている。本実施形態では、両方のパスは、コリメーターとして標準的なＧＲＩＮレンズを使用している。ＧＲＩＮレンズまたは屈折率分布型レンズは、光ファイバーと連結され、コリメートされたビームを作り出す。しかし、他のビームを方向付けるレンズまたはデバイスも、代替例として使用され得る。

【0023】

図２～図４に示されているように、第２の光学パス・チャネルＰ２は、静止サイド１８にある軸上のコリメーター２４が回転サイド１９にある軸外のコリメーター２２と整合させられるように配置されている。本実施形態では、パスＰ２は、２つの標準的なＧＲＩＮレンズ２２および２４、ならびに、２つのリフレクター２５および２６を使用し、１つのリフレクター２６が、ウィンドウ２８の上に装着された状態になっており、ビームを方向付け、ロータリー・インターフェース２０を横切って２つの対向するコリメーター２２および２４を整合させている。

【0024】

第１の光学パスＰ１は、直接的であり、リフレクターを備えていない。第１の光学パス・チャネルＰ１に関して、静止サイド１８にある軸外のコリメーター２３は、回転サイド１９にあるコリメーター２１と整合させられており、コリメーター２１は、第１の回転軸線３０から傾けられ、第２の回転軸線３１と整合している。本実施形態では、チャネルＰ１は、２つの標準的なＧＲＩＮレンズ２１および２３を使用しており、ここで、レンズまたはコリメーターのうちの一方は、ディスク３３の中心に座っており、ディスク３３は、環状軸受３６の中に座っており、環状軸受３６は、ローター・サイド１９にある回転軸線３０から角度３８だけ傾けられている。第１のパスＰ１のための相手側コリメーター２３は、ステーター１８の中の第２のパスＰ２のコリメーター２４の隣に軸外に座っており、第１のパス・ディスク３３の上のコリメーター２１と整合するように傾けられている。第１のパスＰ１のコリメートされたビームは、第２のパス・ウィンドウ２８を通して、ステーター１８の中の相手側コリメーター２３に直接的に方向付けられる。したがって、２つのコリメーターの機械的な配置は、それらが回転の間にアライメントを追跡および維持すること、ならびに、光学的な送信のための直接的な経路を提供することを可能にする。このティルト・メカニズムを使用することによって、２つのコリメーター２１および２３は、第２のパスＰ２と干渉することなく、および、中間リフレクターまたはそれに類するものを必要とすることなく、３６０度の回転にわたって直接的なアライメント状態に維持される。

【0025】

図４を参照すると、２パス式の光学的ロータリー・ジョイント１５が、長手方向の断面で概略的に図示されている。示されているように、ロータリー・ジョイント１５は、静止した本体部１８およびローター１９を含み、ローター１９は、３つの回転エレメント、すなわち、１次ローテーター・ディスク３２と、傾けられた第１のパス・ディスク３３と、ウィンドウを保持する第２のパス・ディスク３４とを含む。入力導波路５１および５２は、光学的ロータリー・ジョイント１５の回転サイド１９に進入するように図示されており、出力導波路５３および５４は、静止サイド１８を離れるように図示されている。

【0026】

本体部１８は、一方の端部に装着されている２つの光学コリメーター２３および２４を含有しており、コリメーター２３が、回転軸線３０から離れてステーター１８の上に位置決めされ、回転軸線３１と整合するように角度３８を付けられた状態になっており、回転サイド１９に位置決めされているコリメーター２１とそれが光学的に整合させられるようになっている。光が、コリメーター２１および２２からそれぞれコリメーター２３および２４へ発射されるか、または、コリメーター２３および２４からそれぞれコリメーター２１および２２へ発射される。したがって、２つの双方向光学パスＰ１およびＰ２が存在している。

【0027】

間接的なパスＰ２は、光学コリメーター２２および２４を含み、光ファイバーが、エポキシまたは他の手段によってそれぞれのＧＲＩＮレンズに光学的に整合および取り付けられた状態になっている。コリメーター２４は、回転軸線３０の上に位置決めされており、第１のリフレクター２５および第２のリフレクター２６を使用してコリメーター２２と整合させられており、第２のリフレクター２６は、ディスク３４のウィンドウ２８の上に装着されている。

【0028】

直接的なパスＰ１は、ＧＲＩＮコリメーター２１およびＧＲＩＮコリメーター２３の光学的なアライメントを含み、光ファイバーが、エポキシまたは他の手段によってそれぞれのＧＲＩＮレンズに光学的に整合および取り付けられた状態になっている。

【0029】

光学的ローター接続エレメント１９は、一般的に、１次ローテーター・ディスク３２と、傾けられた第１のパス・ディスク３３と、第２のパス・ディスク３４とを含む。１次ローテーター・ディスク３２、傾けられた第１のパス・ディスク３３、および第２のパス・ディスク３４は、すべて、リンケージ・ピン５６を介して、静止エレメント１８に対して一緒に回転する。

【0030】

ハウジング１６の円筒形状の内側表面４１と第２のパス・ディスク３４の円筒形状の外側表面４４との間の環状軸受３７のセットは、第２のパス・ディスク３４を回転方向に支持しており、１次ローテーター・ディスク３２がハウジング１６およびステーター１８に対して回転するときに、第２のパス・ディスク３４が第１の回転軸線３０の周りに回転するようになっている。示されているように、ハウジング１６の円筒形状の内側表面４１、および、第２のパス・ディスク３４の円筒形状の外側表面４４は、両方とも、回転軸線３０の周りに配向されている。示されているように、第２のパス・ディスク３４は、円筒形状の外側表面４４および円筒形状の内側表面４５によって画定された概して円筒形状のリング状の部材であり、円筒形状の外側表面４４および円筒形状の内側表面４５は、両方とも、回転軸線３０の周りに配向されている。円筒形状の内側表面４５は、回転軸線３０の周りに配向された、第２のパス・ディスク３４の中の中心の環状の開口部または貫通ボア５０を画定している。

【0031】

第２のパス・ディスク３４は、ウィンドウ２８を支持しており、そして、ウィンドウ２８は、リフレクター２６を支持している。示されているように、ウィンドウ２８は、第２のパス・ディスク３４の中の中心の開口部５０の右側端部を横切って延在している。リフレクター２６は、軸線３０の上におよびウィンドウ２８の表面の上に中心に配向されており、リフレクター２５と整合させられており、リフレクター２５は、ディスク３４の上に開口部５０およびウィンドウ２８の外側に支持されている。リフレクター２５は、回転軸線３０に対して平行にコリメーター２２と光学的に整合させられており、回転軸線３０に対して垂直にリフレクター２６と光学的に整合させられている。コリメーター２４は、回転軸線３０の上でリフレクター２６と光学的に整合させられている。開口部５０およびウィンドウ２８は、コリメーター２４およびリフレクター２５に対して適切な位置にリフレクター２６を保持しながら、コリメーター２１からの直接的な光学経路Ｐ１が通過すること、および、コリメーター２３とインターフェース接続することを可能にし、したがって、コリメーター２２とコリメーター２４との間のアライメントを維持する。ディスク３４は、装着用の凹部５９を含み、凹部５９は、ドライブ・ピン５６の一方の端部を受け入れている。

【0032】

ハウジング１６の円筒形状の内側表面４０と第１のパス・ディスク３３の円筒形状の外側表面４３との間の環状軸受３６は、第１のパス・ディスク３３を回転方向に支持しており、１次ローテーター・ディスク３２がハウジング１６およびステーター１８に対して第１の回転軸線３０の周りに回転するときに、第１のパス・ディスク３３が第２の回転軸線３１の周りに回転するようになっている。示されているように、ハウジング１６の円筒形状の内側表面４０、および、第２のパス・ディスク３４の円筒形状の外側表面４３は、両方とも、第２の回転軸線３１の周りに配向されている。１次パス・ディスク３３は、コリメーター２１を支持しており、コリメーター２１は、ディスク３３の上に中心に位置付けされており、回転軸線３１に沿って整合させられている。示されているように、軸受３６は、ハウジング１６の角度を付けられた円筒形状のボア４０の中に座っている。ボア４０は、軸線３０に対して平行に配向されているハウジング１６の内側表面４１から角度３８を付けられており、コリメーター２１がコリメーター２３と整合させられるようになっており、コリメーター２３とコリメーター２１との間のパス光学経路Ｐ１が、開口部５０およびウィンドウ２８を通過するが、リフレクター２６または第２のパス・ディスク３４によって妨害されないようになっている。ディスク３３の傾けられた回転軸線３１は、それが回転軸線３０に対して角度３８で軸外になるようになっている。限定するわけではないが、角度３８は、望まれるユニット寸法に応じて、約１／２度から４５度の間にあることが可能であり、好ましくは、約１度から約３０度の間にあることが可能である。導波路５２（それは、コリメーター２２に取り付けられている）は、ディスク３３の中の中心外に位置付けされている開口部または貫通ボア４６を通過している。

【0033】

ハウジング１６の円筒形状の内側表面３９と１次ローテーター・ディスク３２の円筒形状の外側表面４２との間の環状軸受３５は、１次ローテーター・ディスク３２を回転方向に支持しており、１次ローテーター・ディスク３２が回転するハウジング１６およびステーター１８に対して回転軸線３０の周りに回転するようになっている。示されているように、ハウジング１６の円筒形状の内側表面３９、および、１次ローテーター・ディスク３２の円筒形状の外側表面４２は、両方とも、回転軸線３０の周りに配向されている。軸受３５は、ハウジング１６の中に中心に位置付けされており、回転軸線３０の周りに配向されている。１次ローテーター・ディスク３２は、装着用の凹部５８を含み、装着用の凹部５８は、ドライブ・ピン５６の一方の端部を受け入れている。導波路５２（それは、コリメーター２２に取り付けられている）は、ローテーター・ディスク３２の中の中心外に位置付けされている開口部または貫通ボア４７を通過している。導波路５１（それは、コリメーター２１に取り付けられている）は、ローテーター・ディスク３２の中に中心に位置付けされている開口部または貫通ボア４８を通過している。

【0034】

ドライブ・ピン５６は、１次ローテーター・ディスク３２の回転移動をディスク３３およびディスク３４に伝達し、１次ローテーター・ディスク３２、ディスク３３、およびディスク３４が回転方向に連結されるようになっている。ドライブ・ピン５６の一方の端部は、ローテーター３２の凹部５８の中に座っている。ドライブ・ピン５６は、第１のパス・ディスク３３の中の開口部４９を通って延在しており、ドライブ・ピン５６の他方の端部は、第２のパス・ディスク３４の凹部５９の中に座っている。ローテーター３２がトルク・ピンを介して回転させられるときには、それは、順に、回転軸線３０の周りにドライブ・ピン５６を回転させ、ドライブ・ピン５６は、貫通ボア４９において第１のパス・ディスク３３に接触しており、凹部５９の中において第２のパス・ディスク３４に接触しており、それによって、ローテーター３２と同じ方向におよび同じ速度で、ハウジング１６および本体部１８に対して第１のパス・ディスク３３および第２のパス・ディスク３４の両方を駆動する。本体部１８が回転させられており、ローテーター３２が固定して保持されているときには、ドライブ・ピン５６は、第１のパス・ディスク３３および第２のパス・ディスク３４を回転しないように維持する。

【0035】

ローテーター３２が回転させられるときに、ドライブ・ピン５６は、第１のパス・ディスク３３を駆動し、第１のパス・ディスク３３は、その自身の２次回転軸線３１の周りに回転し、ハウジング１６の中の角度を付けられたボア４０に起因して、その全回転にわたって同じ配向に角度３８だけ傾けられたままになっている。コリメーター２１および第１の光学経路Ｐ１は、２次回転軸線３１の周りに回転するが、コリメーター２３に向けて角度３８だけ傾けられたままになっており、したがって、中心回転軸線３０の周りにローテーター３２の完全３６０度の角度回転にわたって、コリメーター２３とのアライメントを維持している。

【0036】

他方では、本体部１８が回転させられ得り、ローテーター３２が固定して保持され得る。この動作において、１８が回転するときに、ディスク・ボア４０の角度３８は、軸受３６および第１のパス・ディスク３３を正しい角度３８に維持し、第１のパス・ディスク３３の中に位置付けされているコリメーター２１と本体部１８の中に位置付けされているコリメーター２３との間のアライメントを維持する。ドライブ・ピン５６は、第１のパス・ディスク３３をその自身の回転軸線３１の周りに回転しないように停止させ、それにしたがって、回転軸線３１は、回転軸線３０の周りで処理し、その光学経路Ｐ１は、本体部１８が回転するときにコリメーター２３が追跡する円形をトレースする。したがって、直接的な光学経路Ｐ１は、この代替的な回転構成においても提供される。

【0037】

したがって、２つの光ファイバー信号のうちの第２のものＰ２は、ロータリー・インターフェース２０の一方のサイド１８において外部からアクセス可能な回転軸線３０に一致するコリメーター２４と、ロータリー・インターフェース２０の他方のサイド１９において回転軸線３０に対して平行のコリメーター２２との間で方向付けられており、光学的なカップリングが、２つのミラー２５および２６の使用によって実現され、軸線３０の上からの光のコリメートされたビームを軸線３０に対して平行に方向付ける。２つの光ファイバー信号のうちの第１のものＰ１は、開口部５０およびウィンドウ２８を通してコリメーター２１からコリメーター２３へ方向付けられており、コリメーター２１は、第２の光ファイバー信号Ｐ２の回転軸線３０から傾けられているが、ロータリー・インターフェース２０の一方のサイド１９にある第２の内部回転軸線３１に一致しており、コリメーター２３は、ロータリー・インターフェース２０の他方のサイド１８にある第２の回転軸線３１に一致しており、ウィンドウ２８は、第２の光ファイバー信号Ｐ２のために使用されるミラー２６を支持している。光ファイバー・ロータリー・ジョイント１５の機械的な構築は、一方のビームのオプティクスを支持する機械的な構造体によって他方のビームが覆い隠されることに起因する著しい損失無しに、光学経路Ｐ１およびＰ２のいずれかの上でいずれかの方向に信号が送られることを可能にする。

【0038】

ロータリー・インターフェースのサイド１９が静止して保持されている状態で、外部からアクセス可能な回転軸線ｘ－ｘの周りでのロータリー・インターフェース２０のサイド１８の回転の間に、ロータリー・インターフェース２０のサイド１８にある第２の光ファイバー信号Ｐ２のコリメーター２４は、すべての回転角度において外部回転軸線ｘ－ｘに一致する軸線３０の周りに回転し、一方、ロータリー・インターフェース２０のサイド１９にある第２の光ファイバー信号Ｐ２のコリメーター２２は、静止して外部回転軸線３０に対して平行になっているままであり、回転軸線３０の周りのすべての回転角度にわたって光学的なアライメントを維持しており、また、ロータリー・インターフェース２０のサイド１８にある第１の光ファイバー信号Ｐ１のコリメーター２３は、第２の内部回転軸線３１に一致して回転し、外部からアクセス可能な回転軸線３０の周りで処理し、一方、ロータリー・インターフェース２０のサイド１９にある第１の光ファイバー信号Ｐ１のコリメーター２１は、静止して第２の内部回転軸線３１と一致したままになっており、それは、また、外部からアクセス可能な回転軸線３０の周りで処理し、すべての回転角度にわたって光学的なアライメントを維持する。逆に、ロータリー・インターフェース２０のサイド１８が静止して保持された状態で、外部からアクセス可能な回転軸線３０の周りでのロータリー・インターフェース２０のサイド１９の回転の間に、ロータリー・インターフェース２０のサイド１９にある第２の光ファイバー信号Ｐ２のコリメーター２２は、外部からアクセス可能な回転軸線３０の周りを回り、一方、ロータリー・インターフェース２０のサイド１８にある第２の光ファイバー信号Ｐ２のコリメーター２４は、静止して外部からアクセス可能な回転軸線３０に一致したままになっており、すべての回転角度にわたって光学的なアライメントを維持しており、また、ロータリー・インターフェース２０のサイド１９にある第１の光ファイバー信号Ｐ１のコリメーター２１は、すべての回転角度において、内部回転軸線３１と一致しており、内部回転軸線３１の周りに回転し、一方、ロータリー・インターフェース２０のサイド１８にある第１の光ファイバー信号Ｐ１のコリメーター２３は、内部回転軸線３１と一致して内部回転軸線３１に対して静止したままであり、すべての回転角度にわたって光学的なアライメントを維持している。したがって、サイド１９がサイド１８に対して回転するときには、コリメーター２１および２２は、異なる非平行の軸線の周りに回転し、光ファイバー・ロータリー・ジョイント１５は、ロータリー・ジョイントの内側の両方の光学経路の上での完全な双方向の送信を可能にする。

【0039】

光ファイバー・ロータリー・ジョイント１５は、非ギヤ式のコンパクトな２チャネル式の光ファイバー・ロータリー非接触接続を提供する。それは、パッシブで双方向のデバイスであり、それは、スタンドアロンのデバイスとして使用され得り、または、ロータリー・アッセンブリの中へ容易に一体化され得り、回転式インターフェースを横切る高データ・レート光信号の転送を可能にする。２チャネル式の実施形態が示されて説明されてきたが、３つ以上のチャネルを有する光ファイバー・ロータリー接続も代替例として用いられ得る。

【0040】

ここで図５～図７を参照すると、光学的ロータリー接続の第２の実施形態１１５が提供されている。この実施形態は、光学的ロータリー接続１５と同様であるが、２パス式の接続の代わりに、実施形態１１５は、３パス式の接続を提供する。光ファイバー・ロータリー・ジョイント１１５は、ハウジングを含み、ハウジングは、静止した接続エレメント１１８および回転する接続エレメント１１９を支持しており、接続エレメント１１８と接続エレメント１１９との間にロータリー・ジョイントを提供するように構成されており、それは、接続エレメント１１８または１１９のうちの少なくとも一方が他方に対して回転することを可能にする。この実施形態では、エレメント１１８は、一般的に、静止して保持されており、エレメント１１９は、一般的に、その長手方向軸線ｘ－ｘの周りに回転することを許容されているが、代替的に、両方のエレメント１１８および１１９が、異なる速度でおよび／または異なる方向に、軸線ｘ－ｘの周りに回転するように構成され得る。別の代替例として、および、さらに下記に説明されているように、接続エレメント１１９は、静止して保持されるように構成され得り、一方、エレメント１１８は、一般的に、その長手方向軸線ｘ－ｘの周りに回転することを許容される。したがって、接続エレメント１１８および１１９のうちの一方または両方が、回転可能に装着されており、一方のエレメントが他方のエレメントに対してそのそれぞれの長手方向軸線の周りに回転することができるようになっている。したがって、この実施形態では、接続１１５は、ロータリー・サイドまたはローター１１９および静止サイド、ステーター、または本体部１１８を有するものとして説明されているが、２つのエレメントは、相互交換可能であり、いずれかのサイドが、他方のサイドとして作用することが可能である。

【0041】

接続エレメント１１８および１１９は、一般的に、ロータリー・インターフェース１２０の反対側に位置決めされており、特別に位置決めおよび配向された傾けられたロータリー・ディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃと、ディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃによってそれぞれ支持されているコリメーター１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、および１２６と、コリメーター１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、および１２６へおよびコリメーター１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、および１２６から光信号をそれぞれ送信するように構成されている光導波路１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５２Ａ、１５２Ｂ、および１５２Ｃとを含む。接続エレメント１１８および１１９は、少なくとも３つの経路Ｐ１０、Ｐ２０、およびＰ３０を有するマルチパス式の光学的ジョイントを提供し、経路Ｐ１０、Ｐ２０、およびＰ３０は、すべて、長手方向軸線ｘ－ｘに対して横断方向になっており、間接的になっている。

【0042】

図６に示されているように、パスＰ１０は、２つの標準的なＧＲＩＮレンズ１２１および１２４、ならびに、２つのリフレクター１６５Ａおよび１６６Ａを使用しており、一方のリフレクター１６５Ａがウィンドウ１６７の上に装着された状態になっており、ロータリー・インターフェース１２０を横切って２つの対向するコリメーター１２１および１２４の間でビームを方向付けている。第１の光学パス・チャネルＰ１０は、コリメーター１２１が静止サイド１１８のディスク１３４Ａの回転軸線１３１と一致して配向されるように配置されている。静止サイド１１８のコリメーター１２１は、回転サイド１１９のコリメーター１２４と対にされている。コリメーター１２４は、回転サイド１１９のディスク１３４Ａの上に装着されている。ディスク１３４Ａは、長手方向軸線ｘ－ｘから傾けられており、ディスク１３４Ａが回転軸線１３１の周りに回転し、回転軸線１３１と整合するようになっている。したがって、コリメーター１２４は、ディスク１３４Ａの中に座っており、そして、ディスク１３４Ａは、環状軸受１３６Ａの中に支持されており、環状軸受１３６Ａは、ローター・サイド１１９において長手方向回転軸線ｘ－ｘから角度１３８Ａだけ傾けられている。第１のパスＰ１０のための相手側コリメーター１２１は、ステーター１１８の中に座っており、回転軸線１３１の上に整合するように傾けられている。第１のパスＰ１０のコリメートされたビームは、ステーター１１８の上のコリメーター１２１から、ロータリー・インターフェース１２０を横切って、第３のパス・ウィンドウ１６９および第２のパス・ウィンドウ１６８の両方を通って、ウィンドウ１６７の上に装着されたリフレクター１６５Ａからリフレクター１６６Ａへ、そして、ローター１１９のディスク１３４Ａの中の相手側コリメーター１２４へ一方の方向に方向付けられる。第１のパスＰ１０のコリメートされたビームは、ローター１１９のディスク１３４Ａの中のコリメーター１２４から、リフレクター１６６Ａからウィンドウ１６７の上に装着されたリフレクター１６５Ａへ、第２のパス・ウィンドウ１６８および第３のパス・ウィンドウ１６９の両方を通って、ロータリー・インターフェース１２０を横切って、ステーター１１８の中の相手側コリメーター１２１へ他方の方向に方向付けられる。したがって、２つのコリメーターの機械的な配置は、それらが回転の間のアライメントを追跡および維持すること、ならびに、光学的な送信のための経路を提供することを可能にする。このティルト・メカニズムを使用することによって、２つのコリメーター１２１および１２４は、第２のパスＰ２０または第３のパスＰ３０と干渉することなく、および、追加的な中間リフレクターまたはそれに類するものを必要とすることなく、３６０度の回転にわたってアライメント状態に維持される。

【0043】

図６に示されているように、パスＰ２０は、２つの標準的なＧＲＩＮレンズ１２２および１２５、ならびに、２つのリフレクター１６５Ｂおよび１６６Ｂを使用しており、一方のリフレクター１６５Ｂがウィンドウ１６８の上に装着された状態になっており、ロータリー・インターフェース１２０を横切って２つの対向するコリメーター１２２および１２５の間でビームを方向付けている。第２の光学パス・チャネルＰ２０は、コリメーター１２２が静止サイド１１８のディスク１３４Ｂの回転軸線１３２と一致して配向されるように配置されている。静止サイド１１８のコリメーター１２２は、回転サイド１１９のコリメーター１２５と対にされている。コリメーター１２５は、回転サイド１１９のディスク１３４Ｂの上に装着されている。ディスク１３４Ｂは、長手方向軸線ｘ－ｘから傾けられており、ディスク１３４Ｂが回転軸線１３２の周りに回転し、回転軸線１３２と整合するようになっている。したがって、コリメーター１２５は、ディスク１３４Ｂの中に座っており、そして、ディスク１３４Ｂは、環状軸受１３６Ｂの中に支持されており、環状軸受１３６Ｂは、ローター・サイド１１９において長手方向回転軸線ｘ－ｘから角度１３８Ｂだけ傾けられている。第２のパスＰ２０のための相手側コリメーター１２２は、ステーター１１８の中に座っており、回転軸線１３２の上に整合するように傾けられている。第２のパスＰ２０のコリメートされたビームは、ステーター１１８の上のコリメーター１２２から、ロータリー・インターフェース１２０を横切って、第３のパス・ウィンドウ１６９を通って、ウィンドウ１６８の上に装着されたリフレクター１６５Ｂからリフレクター１６６Ｂへ、そして、ローター１１９のディスク１３４Ｂの中の相手側コリメーター１２５へ一方の方向に方向付けられる。第２のパスＰ２０のコリメートされたビームは、ローター１１９のディスク１３４Ｂの中のコリメーター１２５から、リフレクター１６６Ｂからウィンドウ１６８の上に装着されたリフレクター１６５Ｂへ、第３のパス・ウィンドウ１６９を通って、ロータリー・インターフェース１２０を横切って、ステーター１１８の中の相手側コリメーター１２２へ他方の方向に方向付けられる。したがって、２つのコリメーターの機械的な配置は、それらが回転の間のアライメントを追跡および維持すること、ならびに、光学的な送信のための経路を提供することを可能にする。このティルト・メカニズムを使用することによって、２つのコリメーター１２２および１２５は、第１のパスＰ１０または第３のパスＰ３０と干渉することなく、および、追加的な中間リフレクターまたはそれに類するものを必要とすることなく、３６０度の回転にわたってアライメント状態に維持される。

【0044】

図７に示されているように、パスＰ３０は、２つの標準的なＧＲＩＮレンズ１２３および１２６、ならびに、２つのリフレクター１６５Ｃおよび１６６Ｃを使用しており、一方のリフレクター１６５Ｃがウィンドウ１６９の上に装着された状態になっており、ロータリー・インターフェース１２０を横切って２つの対向するコリメーター１２３および１２６の間でビームを方向付けている。第３の光学パス・チャネルＰ３０は、コリメーター１２３が静止サイド１１８のディスク１３３の回転軸線１３３と一致して配向されるように配置されている。静止サイド１１８のコリメーター１２３は、回転サイド１１９のコリメーター１２６と対にされている。コリメーター１２６は、回転サイド１１９のディスク１３４Ｃの上に装着されている。ディスク１３４Ｃは、長手方向軸線ｘ－ｘから傾けられており、ディスク１３４Ｃが回転軸線１３３の周りに回転し、回転軸線１３２と整合するようになっている。したがって、コリメーター１２６は、ディスク１３４Ｃの中に座っており、そして、ディスク１３４Ｃは、環状軸受１３６Ｃの中に支持されており、環状軸受１３６Ｃは、ローター・サイド１１９において長手方向回転軸線ｘ－ｘから角度１３８Ｃだけ傾けられている。第３のパスＰ３０のための相手側コリメーター１２３は、ステーター１１８の中に座っており、回転軸線１３３の上に整合するように傾けられている。第３のパスＰ３０のコリメートされたビームは、ステーター１１８の上のコリメーター１２３から、ロータリー・インターフェース１２０を横切って、ウィンドウ１６９の上に装着されたリフレクター１６５Ｃからリフレクター１６６Ｃへ、そして、ローター１１９のディスク１３４Ｃの中の相手側コリメーター１２６へ一方の方向に方向付けられる。第３のパスＰ３０のコリメートされたビームは、ローター１１９のディスク１３４Ｃの中のコリメーター１２６から、リフレクター１６６Ｃからウィンドウ１６９の上に装着されたリフレクター１６５Ｃへ、ロータリー・インターフェース１２０を横切って、ステーター１１８の中の相手側コリメーター１２３へ他方の方向に方向付けられる。したがって、２つのコリメーターの機械的な配置は、それらが回転の間のアライメントを追跡および維持すること、ならびに、光学的な送信のための経路を提供することを可能にする。このティルト・メカニズムを使用することによって、２つのコリメーター１２３および１２６は、第２のパスＰ２０または第３のパスＰ３０と干渉することなく、および、追加的な中間リフレクターまたはそれに類するものを必要とすることなく、３６０度の回転にわたってアライメント状態に維持される。

【0045】

したがって、双方向の３チャネル式または３パス式の光ファイバー・ロータリー・ジョイントが提供される。本実施形態では、すべての３つのパスは、コリメーターとして標準的なＧＲＩＮレンズを使用している。ＧＲＩＮレンズまたは屈折率分布型レンズは、光ファイバーと連結され、コリメートされたビームを作り出す。しかし、他のビームを方向付けるレンズまたはデバイスも、チャネルのうちの１つまたは複数の中の代替例として使用され得る。

【0046】

したがって、３パス式の光学的ロータリー・ジョイント１１５が、図６および図７に長手方向の断面で図示されている。示されているように、ローター１１９は、４つの回転エレメント、すなわち、１次ローテーター・ディスク１３０と、ウィンドウを保持する傾けられた第１のパス・ディスク１３４Ａと、ウィンドウを保持する傾けられた第２のパス・ディスク１３４Ｂと、ウィンドウを保持する傾けられた第３のパス・ディスク１３４Ｃとを含む。導波路１５１Ａ、１５１Ｂ、および１５１Ｃは、光学的ロータリー・ジョイント１１５の回転サイド１１９に進入するように図示されており、導波路１５２Ａ、１５２Ｂ、および１５２Ｃは、静止サイド１１８に進入するように図示されている。

【0047】

本体部１１８は、３つの光学コリメーター１２１、１２２、および１２３を含有しており、３つの光学コリメーター１２１、１２２、および１２３は、一方の端部に装着されており、それぞれ、軸線１３１、１３２、および１３３の上に整合させられている。軸線１３１、１３２、および１３３のいずれも、中心の長手方向軸線ｘ－ｘに対して平行になっておらず、または、中心の長手方向軸線ｘ－ｘに一致していない。ローター・サイド１１９は、３つの光学コリメーター１２４、１２５、および１２６を含有しており、３つの光学コリメーター１２４、１２５、および１２６は、傾けられたディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃの上に装着されており、傾けられたディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃは、軸線ｘ－ｘの周りの１次ローテーター・ディスク１３０の回転によって、ステーター・サイド１１８に対して軸線１３１、１３２、および１３３の周りにそれぞれ回転する。光が、コリメーター１２１、１２２、および１２３からそれぞれコリメーター１２４、１２５、および１２６へ発射されて方向付けされるか、または、コリメーター１２４、１２５、および１２６からそれぞれコリメーター１２１、１２２、および１２３へ発射される。こては、３つの双方向光学パスＰ１０、Ｐ２０、およびＰ３０を提供する。

【0048】

間接的なパスＰ１０は、光学コリメーター１２１および１２４を含み、それぞれ、光ファイバー１５２Ａおよび１５１Ａが、エポキシまたは他の手段によってそれぞれのＧＲＩＮレンズに光学的に整合および取り付けられた状態になっている。コリメーター１２１は、回転軸線１３１の上に位置決めされており、第１のリフレクター１６５Ａおよび第２のリフレクター１６６Ａを使用してコリメーター１２４と整合させられており、第１のリフレクター１６５Ａは、ディスク１３４Ａのウィンドウ１６７の上に装着されている。

【0049】

間接的なパスＰ２０は、光学コリメーター１２２および１２５を含み、それぞれ、光ファイバー１５２Ｂおよび１５１Ｂが、エポキシまたは他の手段によってそれぞれのＧＲＩＮレンズに光学的に整合および取り付けられた状態になっている。コリメーター１２２は、回転軸線１３２の上に位置決めされており、第１のリフレクター１６５Ｂおよび第２のリフレクター１６６Ｂを使用してコリメーター１２５と整合させられており、第１のリフレクター１６５Ｂは、ディスク１３４Ｂのウィンドウ１６８の上に装着されている。

【0050】

間接的なパスＰ３０は、光学コリメーター１２３および１２６を含み、それぞれ、光ファイバー１５２Ｃおよび１５１Ｃが、エポキシまたは他の手段によってそれぞれのＧＲＩＮレンズに光学的に整合および取り付けられた状態になっている。コリメーター１２３は、回転軸線１３３の上に位置決めされており、第１のリフレクター１６５Ｃおよび第２のリフレクター１６６Ｃを使用してコリメーター１２５と整合させられており、第１のリフレクター１６５Ｃは、ディスク１３４Ｃのウィンドウ１６９の上に装着されている。

【0051】

光学的ローター接続エレメント１１９は、一般的に、１次ローテーター・ディスク１３０と、傾けられた第１のパス・ディスク１３４Ａと、傾けられた第２のパス・ディスク１３４Ｂと、傾けられた第３のパス・ディスク１３４Ｃとを含む。１次ローテーター・ディスク１３０、傾けられた第１のパス・ディスク１３４Ａ、傾けられた第２のパス・ディスク１３４Ｂ、および傾けられた第３のパス・ディスク１３４Ｃは、すべて、リンケージ・ピン１５６を介して、静止エレメント１１８に対して一緒に回転する。

【0052】

１次ローテーター・ディスク１３０は、長手方向軸線ｘ－ｘの周りに配向された円筒形状の外側表面１４２Ｄによって画定された概して円筒形状のリング状の部材である。ステーター１１８の円筒形状の内側表面１４５Ａと１次ローテーター・ディスク１３０の円筒形状の外側表面１４２Ｄとの間の環状軸受１３６Ｄは、１次ローテーター・ディスク１３０を回転方向に支持しており、１次ローテーター・ディスク１３０がハウジング・ステーター１１８に対して長手方向軸線ｘ－ｘの周りに回転するようになっている。示されているように、円筒形状の内側表面１４５Ａおよび１次ローテーター・ディスク１３０の円筒形状の外側表面１４２Ｄは、両方とも、長手方向軸線ｘ－ｘの周りに配向されている。軸受１３６Ｄは、ステーター１１８の中に中心に位置付けされており、長手方向軸線ｘ－ｘの周りに配向されている。１次ローテーター・ディスク１３０は、装着用の凹部１５８を含み、装着用の凹部１５８は、ドライブ・ピン１５６の一方の端部を受け入れている。導波路１５１Ａ、１５１Ｂ、および１５１Ｃは、ローテーター・ディスク１３０の中の開口部、または、ローテーター・ディスク１３０の中に中心に位置付けされている貫通ボア１４７を通過している。

【0053】

傾けられた第１のパス・ディスク１３４Ａは、円筒形状の外側表面１４２Ａおよび円筒形状の内側表面１４３Ａによって画定された概して円筒形状のリング状の部材であり、円筒形状の外側表面１４２Ａおよび円筒形状の内側表面１４３Ａは、両方とも、回転軸線１３１の周りに配向されている。円筒形状の内側表面１４３Ａは、回転軸線１３１の周りに配向された、第１のパス・ディスク１３４Ａの中の中心の環状の開口部または貫通ボア１５０Ａを画定している。ハウジング・ステーター１１８の円筒形状の内側表面１４１Ａと第１のパス・ディスク１３４Ａの円筒形状の外側表面１４２Ａとの間の環状軸受１３６Ａは、第１のパス・ディスク１３４Ａを回転方向に支持しており、１次ローテーター・ディスク１３０がステーター１１８に対して軸線ｘ－ｘの周りに回転するときに、第１のパス・ディスク１３４Ａが第１の回転軸線１３１の周りに回転するようになっている。示されているように、ハウジング１１６の円筒形状の内側表面１４１Ａ、および、第１のパス・ディスク１３４Ａの円筒形状の外側表面１４２Ａは、両方とも、回転軸線１３１の周りに配向されている。示されているように、軸受１３６Ａは、ステーター１１８の角度を付けられた円筒形状のボア１４１Ａの中に座っている。ボア１４１Ａは、ステーター１１８の円筒形状の内側表面１４５から角度１３８Ａを付けられており、表面１４５は、長手方向軸線ｘ－ｘに対して同心円状に配向された状態になっている。ディスク１３４Ａの傾けられた回転軸線１３１は、それが長手方向回転軸線ｘ－ｘに対して角度１３８Ａで軸外になるようになっている。限定するわけではないが、角度１３８Ａは、望まれるユニット寸法に応じて、約１／２度から４５度の間にあることが可能であり、好ましくは、約１度から約３０度の間にあることが可能である。導波路１５１Ａ（それは、コリメーター１２４に取り付けられている）は、ローテーター・ディスク１３０の中の開口部または貫通ボア１４７を通過している。

【0054】

第１のパス・ディスク１３４Ａは、ウィンドウ１６７を支持しており、そして、ウィンドウ１６７は、リフレクター１６５Ａを支持している。示されているように、ウィンドウ１６７は、第１のパス・ディスク１３４Ａの中の中心の開口部１５０Ａの左側端部を横切って延在している。リフレクター１６５Ａは、ウィンドウ１６７の表面の軸線１３１の上に中心に配向されており、リフレクター１６６Ａと整合させられており、リフレクター１６６Ａは、ディスク１３４Ａの上に開口部１５０Ａおよびウィンドウ１６７の外側に支持されている。リフレクター１６６Ａは、回転軸線１３１に対して平行にコリメーター１２４と光学的に整合させられており、回転軸線１３１に対して垂直にリフレクター１６５Ａと光学的に整合させられている。コリメーター１２４は、回転軸線１３１に対して平行にリフレクター１６６Ａと光学的に整合させられている。開口部１５０Ａおよびウィンドウ１６７は、コリメーター１２１およびリフレクター１６６Ａに対して適切な位置にリフレクター１６５Ａを保持しており、したがって、コリメーター１２１とコリメーター１２４との間のアライメントを維持する。ディスク１３４Ａは、開口部１４９Ａを含み、ドライブ・ピン１５６が、開口部１４９Ａを通って延在している。

【0055】

傾けられた第２のパス・ディスク１３４Ｂは、円筒形状の外側表面１４２Ｂおよび円筒形状の内側表面１４３Ｂによって画定された概して円筒形状のリング状の部材であり、円筒形状の外側表面１４２Ｂおよび円筒形状の内側表面１４３Ｂは、両方とも、回転軸線１３２の周りに配向されている。円筒形状の内側表面１４３Ｂは、回転軸線１３２の周りに配向された、第２のパス・ディスク１３４Ｂの中の中心の環状の開口部または貫通ボア１５０Ｂを画定している。ハウジング・ステーター１１８の円筒形状の内側表面１４１Ｂと第２のパス・ディスク１３４Ｂの円筒形状の外側表面１４２Ｂとの間の環状軸受１３６Ｂは、第２のパス・ディスク１３４Ｂを回転方向に支持しており、１次ローテーター・ディスク１３０がステーター１１８に対して軸線ｘ－ｘの周りに回転するときに、第２のパス・ディスク１３４Ｂが第２の回転軸線１３２の周りに回転するようになっている。示されているように、ハウジング１１６の円筒形状の内側表面１４１Ｂ、および、第２のパス・ディスク１３４Ｂの円筒形状の外側表面１４２Ｂは、両方とも、回転軸線１３２の周りに配向されている。示されているように、軸受１３６Ｂは、ステーター１１８の角度を付けられた円筒形状のボア１４１Ｂの中に座っている。ボア１４１Ｂは、ステーター１１８の円筒形状の内側表面１４５から角度１３８Ｂを付けられている。ディスク１３４Ｂの傾けられた回転軸線１３２は、それが長手方向回転軸線ｘ－ｘに対して角度１３８Ｂで軸外になるようになっている。限定するわけではないが、角度１３８Ｂは、望まれるユニット寸法に応じて、約１／２度から４５度の間にあることが可能であり、好ましくは、約１度から約３０度の間にあることが可能である。導波路１５１Ｂ（それは、コリメーター１２５に取り付けられている）は、第１のディスク１３４Ａの中の開口部または貫通ボア１４７Ａ、および、ローテーター・ディスク１３０の中の開口部または貫通ボア１４７を通過している。

【0056】

第２のパス・ディスク１３４Ｂは、ウィンドウ１６８を支持しており、そして、ウィンドウ１６８は、リフレクター１６５Ｂを支持している。示されているように、ウィンドウ１６８は、第２のパス・ディスク１３４Ｂの中の中心の開口部１５０Ｂの左側端部を横切って延在している。リフレクター１６５Ｂは、ウィンドウ１６８の表面の軸線１３２の上に中心に配向されており、リフレクター１６６Ｂと整合させられており、リフレクター１６６Ｂは、ディスク１３４Ｂの上に開口部１５０Ｂおよびウィンドウ１６８の外側に支持されている。リフレクター１６６Ｂは、回転軸線１３２に対して平行にコリメーター１２５と光学的に整合させられており、回転軸線１３２に対して垂直にリフレクター１６５Ｂと光学的に整合させられている。コリメーター１２５は、回転軸線１３２に対して平行にリフレクター１６６Ｂと光学的に整合させられている。開口部１５０Ｂおよびウィンドウ１６８は、コリメーター１２２およびリフレクター１６６Ｂに対して適切な位置にリフレクター１６５Ｂを保持しており、したがって、コリメーター１２２とコリメーター１２５との間のアライメントを維持する。また、開口部１５０Ｂおよびウィンドウ１６８は、コリメーター１２１からの第１の光学経路Ｐ１０が通過すること、ならびに、ディスク１３４Ａの上のリフレクター１６５Ａおよびコリメーター１２４とインターフェース接続することを可能にする。ディスク１３４Ｂは、開口部１４９Ｂを含み、ドライブ・ピン１５６が、開口部１４９Ｂを通って延在している。

【0057】

傾けられた第３のパス・ディスク１３４Ｃは、円筒形状の外側表面１４２Ｃおよび円筒形状の内側表面１４３Ｃによって画定された概して円筒形状のリング状の部材であり、円筒形状の外側表面１４２Ｃおよび円筒形状の内側表面１４３Ｃは、両方とも、回転軸線１３３の周りに配向されている。円筒形状の内側表面１４３Ｃは、回転軸線１３３の周りに配向された、第３のパス・ディスク１３４Ｃの中の中心の環状の開口部または貫通ボア１５０Ｃを画定している。ハウジング・ステーター１１８の円筒形状の内側表面１４１Ｃと第３のパス・ディスク１３４Ｃの円筒形状の外側表面１４２Ｃとの間の環状軸受１３６Ｃは、第２のパス・ディスク１３４Ｃを回転方向に支持しており、１次ローテーター・ディスク１３０がステーター１１８に対して軸線ｘ－ｘの周りに回転するときに、第２のパス・ディスク１３４Ｃが第３の回転軸線１３３の周りに回転するようになっている。示されているように、ハウジング１１６の円筒形状の内側表面１４１Ｃ、および、第３のパス・ディスク１３４Ｃの円筒形状の外側表面１４２Ｃは、両方とも、回転軸線１３３の周りに配向されている。示されているように、軸受１３６Ｃは、ステーター１１８の角度を付けられた円筒形状のボア１４１Ｃの中に座っている。ボア１４１Ｃは、ステーター１１８の円筒形状の内側表面１４５から角度１３８Ｃを付けられている。ディスク１３４Ｃの傾けられた回転軸線１３３は、それが長手方向回転軸線ｘ－ｘに対して角度１３８Ｃで軸外になるようになっている。限定するわけではないが、角度１３８Ｃは、望まれるユニット寸法に応じて、約１／２度から４５度の間にあることが可能であり、好ましくは、約１度から約３０度の間にあることが可能である。導波路１５１Ｃ（それは、コリメーター１２６に取り付けられている）は、第２のディスク１３４Ｂの中の開口部または貫通ボア、第１のディスク１３４Ａの中の開口部１４７Ａ、および、ローテーター・ディスク１３０の中の開口部または貫通ボア１４７を通過している。

【0058】

第３のパス・ディスク１３４Ｃは、ウィンドウ１６９を支持しており、そして、ウィンドウ１６９は、リフレクター１６５Ｃを支持している。示されているように、ウィンドウ１６９は、第３のパス・ディスク１３４Ｃの中の中心の開口部１５０Ｃの左側端部を横切って延在している。リフレクター１６５Ｃは、ウィンドウ１６９の表面の軸線１３３の上に中心に配向されており、リフレクター１６６Ｃと整合させられており、リフレクター１６６Ｃは、ディスク１３４Ｃの上に開口部１５０Ｃおよびウィンドウ１６９の外側に支持されている。リフレクター１６６Ｃは、回転軸線１３３に対して平行にコリメーター１２５と光学的に整合させられており、回転軸線１３３に対して垂直にリフレクター１６５Ｃと光学的に整合させられている。コリメーター１２６は、回転軸線１３３に対して平行にリフレクター１６６Ｃと光学的に整合させられている。開口部１５０Ｃおよびウィンドウ１６９は、コリメーター１２３およびリフレクター１６６Ｃに対して適切な位置にリフレクター１６５Ｃを保持しており、したがって、コリメーター１２３とコリメーター１２６との間のアライメントを維持する。また、開口部１５０Ｃおよびウィンドウ１６９は、コリメーター１２１からの第１の光学経路Ｐ１０、および、コリメーター１２２からの第２の光学経路Ｐ２０が通過すること、ならびに、ディスク１３４Ａの上のリフレクター１６５Ａおよびコリメーター１２４ならびにディスク１３４Ｂの上のリフレクター１６５Ｂおよびコリメーター１２５とそれぞれインターフェース接続することを可能にする。ディスク１３４は、開口部１４９Ｃを含み、ドライブ・ピン１５６が、開口部１４９Ｃを通って延在している。

【0059】

ドライブ・ピン１５６は、１次ローテーター・ディスク１３０の回転移動をディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃに伝達し、１次ローテーター・ディスク１３０ならびにディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃが回転方向に連結されるようになっている。ドライブ・ピン１５６の一方の端部は、ローテーター１３０の凹部１５８の中に座っている。ドライブ・ピン１５６は、ディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃの中の開口部を通って延在している。ローテーター１３０がトルク・ピンを介して回転させられるときには、それは、順に、軸線ｘ－ｘの周りにドライブ・ピン１５６を回転させ、ドライブ・ピン１５６は、ディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃに接触しており、それによって、ローテーター１３０と同じ方向におよび同じ速度で、ハウジング１６および本体部１１８に対してディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃのそれぞれを駆動する。本体部１１８が回転させられており、ローテーター１３０が固定して保持されているときには、ドライブ・ピン１５６は、ディスク１３４Ａ、１３４Ｂ、および１３４Ｃを回転しないように維持する。

【0060】

ローテーター１３０が回転させられるときに、ドライブ・ピン１５６は、第１のパス・ディスク１３４Ａを駆動し、第１のパス・ディスク１３４Ａは、その自身の２次回転軸線１３１の周りに回転し、ステーター１１８の中の角度を付けられたボア１４１Ａに起因して、その全回転にわたって同じ配向に角度１３８Ａだけ傾けられたままになっている。コリメーター１２４および第１の光学経路Ｐ１０は、２次回転軸線１３１の周りに回転するが、コリメーター１２１に向けて角度１３８Ａだけ傾けられたままになっており、したがって、中心回転軸線ｘ－ｘの周りにローテーター１３０の完全３６０度の角度回転にわたって、コリメーター１２１とのアライメントを維持している。ローテーター１３０が回転させられるときに、ドライブ・ピン１５６は、第２のパス・ディスク１３４Ｂを駆動し、第２のパス・ディスク１３４Ｂは、その自身の２次回転軸線１３２の周りに回転し、ステーター１１８の中の角度を付けられたボア１４１Ｂに起因して、その全回転にわたって同じ配向に角度１３８Ｂだけ傾けられたままになっている。コリメーター１２５および第２の光学経路Ｐ２０は、２次回転軸線１３２の周りに回転するが、コリメーター１２２に向けて角度１３８Ｂだけ傾けられたままになっており、したがって、中心回転軸線ｘ－ｘの周りにローテーター１３０の完全３６０度の角度回転にわたって、コリメーター１２２とのアライメントを維持している。ローテーター１３０が回転させられるときに、ドライブ・ピン１５６は、第３のパス・ディスク１３４Ｃを駆動し、第３のパス・ディスク１３４Ｃは、その自身の２次回転軸線１３３の周りに回転し、ステーター１１８の中の角度を付けられたボア１４１Ｃに起因して、その全回転にわたって同じ配向に角度１３８Ｃだけ傾けられたままになっている。コリメーター１２６および第３の光学経路Ｐ３０は、２次回転軸線１３３の周りに回転するが、コリメーター１２３に向けて角度１３８Ｃだけ傾けられたままになっており、したがって、中心回転軸線ｘ－ｘの周りにローテーター１３０の完全３６０度の角度回転にわたって、コリメーター１２３とのアライメントを維持している。

【0061】

したがって、３つの光ファイバー信号のうちの第１のものＰ１０は、ロータリー・インターフェース１２０の一方のサイド１１８において回転軸線１３１に一致するコリメーター１２１と、ロータリー・インターフェース１２０の他方のサイド１１９において回転軸線１３１に対して平行のコリメーター１２４との間で方向付けられており、光学的なカップリングが、２つのミラー１６５Ａおよび１６６Ａの使用によって実現され、軸線１３１の上からの光のコリメートされたビームを軸線１３１に対して平行に方向付ける。軸線１３１は、長手方向軸線ｘ－ｘに対して平行になっていない。３つの光ファイバー信号のうちの第２のものＰ２０は、ロータリー・インターフェース１２０の一方のサイド１１８において回転軸線１３２に一致するコリメーター１２２と、ロータリー・インターフェース１２０の他方のサイド１１９において回転軸線１３２に対して平行のコリメーター１２５との間で方向付けられており、光学的なカップリングが、２つのミラー１６５Ｂおよび１６６Ｂの使用によって実現され、軸線１３２の上からの光のコリメートされたビームを軸線１３２に対して平行に方向付ける。軸線１３２は、長手方向軸線ｘ－ｘまたは回転軸線１３１のいずれに対しても平行になっていない。３つの光ファイバー信号のうちの第３のものＰ３０は、ロータリー・インターフェース１２０の一方のサイド１１８において回転軸線１３３に一致するコリメーター１２３と、ロータリー・インターフェース１２０の他方のサイド１１９において回転軸線１３３に対して平行のコリメーター１２６との間で方向付けられており、光学的なカップリングが、２つのミラー１６５Ｃおよび１６６Ｃの使用によって実現され、軸線１３３の上からの光のコリメートされたビームを軸線１３３に対して平行に方向付ける。軸線１３３は、長手方向軸線ｘ－ｘ、回転軸線１３１、または回転軸線１３２のいずれに対しても平行になっていない。したがって、サイド１１９が軸線ｘ－ｘの周りにサイド１１８に対して回転するときには、コリメーター１２４、１２５、および１２６は、異なる非平行の軸線の周りに回転する。光ファイバー・ロータリー・ジョイント１１５の機械的な構築は、一方のビームのオプティクスを支持する機械的な構造体によって他方のビームが覆い隠されることに起因する著しい損失無しに、光学経路Ｐ１０、Ｐ２０、およびＰ３０のいずれかの上でいずれかの方向に信号が送られることを可能にする。

【0062】

他方では、本体部１８が回転させられ得り、ローテーター１３０が固定して保持され得る。この動作において、本体部１１８が回転するときに、ディスク・ボア１４１Ａの角度１３８Ａは、軸受１３６Ａおよび第１のパス・ディスク１３４Ａを正しい角度１３８Ａに維持し、第１のパス・ディスク１３４Ａの中に位置付けされているコリメーター１２４と本体部１１８の中に位置付けされているコリメーター１２１との間のアライメントを維持しており、ディスク・ボア１４１Ｂの角度１３８Ｂは、軸受１３６Ｂおよび第２のパス・ディスク１３４Ｂを正しい角度１３８Ｂに維持し、第２のパス・ディスク１３４Ｂの中に位置付けされているコリメーター１２５と本体部１１８の中に位置付けされているコリメーター１２２との間のアライメントを維持しており、ディスク・ボア１４１Ｃの角度１３８Ｃは、軸受１３６Ｃおよび第３のパス・ディスク１３４Ｃを正しい角度１３８Ｃに維持し、第３のパス・ディスク１３４Ｃの中に位置付けされているコリメーター１２６と本体部１１８の中に位置付けされているおよびコリメーター１２３との間のアライメントを維持している。ドライブ・ピン１５６は、第１のパス・ディスク１３４Ａをその自身の回転軸線１３１の周りに回転しないように停止させ、それにしたがって、回転軸線１３１は、長手方向軸線ｘ－ｘの周りで処理し、その光学経路Ｐ１０は、本体部１１８が回転するときにコリメーター１２１が追跡する円形をトレースする。ドライブ・ピン１５６は、第２のパス・ディスク１３４Ｂをその自身の回転軸線１３２の周りに回転しないように停止させ、それにしたがって、回転軸線１３２は、長手方向軸線ｘ－ｘの周りで処理し、その光学経路Ｐ２０は、本体部１１８が回転するときにコリメーター１２２が追跡する円形をトレースする。ドライブ・ピン１５６は、第３のパス・ディスク１３４Ｃをその自身の回転軸線１３３の周りに回転しないように停止させ、それにしたがって、回転軸線１３３は、長手方向軸線ｘ－ｘの周りで処理し、その光学経路Ｐ３０は、本体部１１８が回転するときにコリメーター１２３が追跡する円形をトレースする。したがって、光学経路Ｐ１０、Ｐ２０、およびＰ３０は、この代替的な回転構成においても提供される。したがって、光ファイバー・ロータリー・ジョイント１１５は、ロータリー・ジョイントの内側の３つの光学経路の上で完全な双方向の送信を可能にする。

【0063】

光ファイバー・ロータリー・ジョイント１１５は、非ギヤ式のコンパクトな３チャネル式の光ファイバー・ロータリー非接触接続を提供する。それは、パッシブで双方向のデバイスであり、それは、スタンドアロンのデバイスとして使用され得り、または、ロータリー・アッセンブリの中へ容易に一体化され得り、回転式インターフェースを横切る高データ・レート光信号の転送を可能にする。３チャネル式の実施形態が示されて説明されてきたが、４つ以上のチャネルを有する光ファイバー・ロータリー接続も代替例として用いられ得る。

【0064】

本発明は、多くの変形例および修正例が作製され得るということを企図する。したがって、改善されたロータリー接続の形態が示されて説明されており、複数の代替例が議論されてきたが、さまざまな追加的な変形例および修正例が、以下の特許請求の範囲によって定義および差別化されているような本発明の範囲を逸脱することなく作製され得るということを当業者は容易に理解することとなる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】