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WO1998000935A1 - Device for transmitting optical signals between a moving part and a stationary part relative thereto - Google Patents

Device for transmitting optical signals between a moving part and a stationary part relative thereto Download PDF

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WO1998000935A1
WO1998000935A1 PCT/DE1997/001345 DE9701345W WO9800935A1 WO 1998000935 A1 WO1998000935 A1 WO 1998000935A1 DE 9701345 W DE9701345 W DE 9701345W WO 9800935 A1 WO9800935 A1 WO 9800935A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
holographic
optical element
transmitting
optical signals
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1997/001345
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans Poisel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schleifring und Apparatebau GmbH
Original Assignee
Schleifring und Apparatebau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schleifring und Apparatebau GmbH filed Critical Schleifring und Apparatebau GmbH
Priority to DE19780642T priority Critical patent/DE19780642D2/en
Priority to AU35368/97A priority patent/AU3536897A/en
Publication of WO1998000935A1 publication Critical patent/WO1998000935A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3604—Rotary joints allowing relative rotational movement between opposing fibre or fibre bundle ends
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting optical signals between a part moving on a trajectory, preferably on a circular path, and a part stationary relative to it, with at least one transmitting device emitting the optical signals and at least one receiving device receiving the optical signals.
  • the simplest form for signal transmission between two parts that move, preferably rotate, relative to one another is the opposite positioning of two optical fibers, the cross-sectional areas of which face each other.
  • a fiber is connected to a rotating part, whereas the other fiber remains stationary.
  • the rotary movement takes place around their common optical axis.
  • the front coupling of several fiber bundles has also been proposed.
  • the fiber ends of the individual optical fibers combined into a bundle are each arranged in concentric rings. Due to the axial rotary movement of the opposite optical fiber ends arranged on concentric rings, however, the light transmission is subject to a light modulation caused by the rotary movement, which leads to considerable signal losses.
  • the light modulation described above which is caused by the rotation of the light bundle fiber arrangements, can be compensated for by means of suitable optical components, such as, for example, a rotating Dove prism which is adapted accordingly to the speed of rotation of the rotating fiber.
  • suitable optical components such as, for example, a rotating Dove prism which is adapted accordingly to the speed of rotation of the rotating fiber.
  • Such arrangements are mechanically very complex to implement, especially since a gearbox is required which precisely matches the rotational movement of the Dove prism to the rotational speed of the relatively rotating parts which carry the optical fiber bundle arrangement.
  • signal transmission at different wavelengths is severely restricted by the dispersion inherently present in the prism.
  • optical rotation transmission systems also all have the disadvantage that the axis of rotation is not free, but is occupied by the optical fiber arrangements themselves.
  • Fresnel zone plates for optical signal transmission between two relatively mutually rotating parts.
  • zone plate or zone lens divergent spherical waves are basically integrated into one Systems transformed from spherical wobbles whose convergence points are at different distances from the zone plate.
  • a disadvantage is the large wavelength dependency of the Fresnel zone plate, which also requires a very critical adjustment. Due to the optical imaging properties of Fresnel zone plates, the convergence points, which are shown further away on the optical axis of the zone plate, are also subject to shading problems due to the detection of the channels which are imaged in front of them on the optical axis.
  • the invention is based on the object of providing a device for transmitting optical signals between a part moving on a trajectory, preferably on a circular path and a part that is stationary relative to it, with at least one transmitting device that emits the optical signals and at least one receiving device that receives the optical signals to further develop that the disadvantages mentioned above can be eliminated.
  • a largely lossless transmission of several optical channels and different ones Wavelengths may be possible.
  • the construction of such an optical rotary transmitter should be able to be implemented without great technical effort and thus relatively cheaply.
  • the axis of rotation should not be obstructed by elements that are used for signal transmission.
  • the device for transmitting optical signals between a part that moves on a trajectory, preferably on a circular path, and a part that is stationary relative to it is designed in such a way that at least one holographic-optical one between the transmitting device and the receiving device Element is arranged, which optically couples the transmitting and receiving device with each other.
  • Holographic-optical elements are beam-deflecting and / or beam-shaping optical elements which can combine one or more of these properties.
  • Hologram lenses are imaging optical elements that preferably consist of a rotationally symmetrical hologram.
  • the holographic-optical element whose imaging properties are predetermined by concentric ring areas, collimated light, essentially perpendicular to the individual ring areas, impinging on the respective fixed points beyond the holographic-optical element.
  • Holographic-optical elements preferably have a multiplicity of concentric ring regions, which each image the irradiated light directed onto the individual ring regions onto different fixed spatial points.
  • This imaging property can be used for multichannel transmission by moving different optical transmission devices on different circular trajectories, which correspond to the concentric ring areas of the holographic-optical element.
  • the light that illuminates the different concentric ring areas of the holographic-optical element is imaged on fixed points that are spatially arranged differently, but these can all lie in a common imaging plane.
  • holographic-optical elements are particularly suitable for the rotational transmission of optical signals, so that, according to the invention, a method for transmitting optical signals between a rotating and a stationary part with at least one transmitting device which emits the optical signals and at least one the optical signals received receiving device is specified such that a holographic-optical element is used for the signal transmission, through which ring areas in which the transmitting devices arranged on the rotating part move, are imaged in individual spatially fixed focal points.
  • the holographic-optical element is arranged directly opposite the rotating part on which the optical transmission devices are located. In the imaging plane of the holographic optical element, in which the individual ring areas are imaged with a sharp focus, there are individual optical receiving devices on the stationary part, which receive the optical signals and forward them accordingly for processing.
  • the idea of the invention should not be limited exclusively to rotationally symmetric holographic-optical elements, but should also include holographic-optical elements with other imaging geometries, for example linearly structured holographic-optical elements.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the operation of a holographic-optical element for optical signal transmission.
  • a holographic-optical element HOE according to FIG. 1 is used according to the invention for optical signal transmission between a rotating part T1 and a part T2 which is stationary relative thereto.
  • the HOE remains together with the
  • Transmitter devices S1 and S2 are attached to the rotating part T1 at different distances from the axis of rotation D, which result from the rotary movement.
  • the trajectories correspond to the ring regions R1 and R2 of the holographic-optical element.
  • the figure additionally shows the top view representation of the holographic-optical element, which is intended to clarify that the transmission devices S1 and S2 move in projection within the ring regions R1 and R2.
  • Each signal transmission channel which is determined by a transmission device, for example S1 and S2, emits collimated light in the direction of the ring zones R1 and R2 of the holographic-optical element HOE, with, as already explained above, each channel being assigned a ring zone.
  • the HOE is designed in such a way that each ring zone focuses all light that is incident on it parallel to the axis of rotation D at a fixed point beyond the HOE.
  • the focus points assigned to the transmitting devices S1 and S2 lie on an imaging plane A in the points P1 and P2, which at the same time also represent the receiving devices.
  • the device according to the invention also has a number of advantages.
  • the axis of rotation D can remain free, for example in that the holographic-optical element HOE is designed to be open in the central region. Since the focal points P1 and P2 or the associated receiving devices are used when using a single wavelength in an Education level A are arranged side by side, no shadowing effects occur, as is the case, for example, when using Fresnel zone lenses. Even when using different wavelengths, the lateral offset can be used to position the receiving devices in such a way that there is no mutual shading.

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Abstract

A device for transmitting optical signals between a part that moves on a trajectory, preferably an orbit, and a stationary part relative thereto has at least one emitter that radiates optical signals and at least one receiver that receives the optical signals. The invention is characterised in that a holographic optical element is arranged between emitter and receiver to optically couple the emitter to the receiver.

Description

VORRICHTUNG ZUR ÜBERTRAGUNG OPTISCHER SIGNALE ZWISCHEN EINEM SICH BEWEGENDEN UND EINEM RELATIV DAZU STATIONÄREN TEILDEVICE FOR TRANSMITTING OPTICAL SIGNALS BETWEEN A MOVING AND A RELATIVE PART

B e s c h r e i b u n gDescription

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung von optischen Signalen zwischen einem sich auf einer Trajektorie, vorzugsweise auf einer Kreisbahn, bewegenden Teil und einem relativ dazu stationären Teil, mit wenigstens einer die optischen Signale abstrahlenden Sendeeinrichtung und wenigstens einer die optischen Signale empfangenen Empfangseinrichtung.The invention relates to a device for transmitting optical signals between a part moving on a trajectory, preferably on a circular path, and a part stationary relative to it, with at least one transmitting device emitting the optical signals and at least one receiving device receiving the optical signals.

Stand der TechnikState of the art

Gattungsgemäße Vorrichtungen zur Übertragung optischer Signale, die vorzugsweise in einem Lichtwellenleiter geführt werden und zwischen einem sich drehenden und einem dazu stationären Teil übertragen werden, sind in einem Übersichtsartikel von J. Speer und W. Koch "The diversity of fiberoptic rotary connectors", SPIE, Vol. 839, co ponents for fiberoptic applications II, 1987, p. 122 - 129, beschrieben.Generic devices for the transmission of optical signals, which are preferably guided in an optical waveguide and are transmitted between a rotating and a stationary part thereof, are described in a review article by J. Speer and W. Koch "The diversity of fiberoptic rotary connectors", SPIE, Vol. 839, co ponents for fiberoptic applications II, 1987, p. 122-129.

Die einfachste Form zur Signalübertragung zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden, vorzugsweise drehenden Teilen, ist die gegenüberliegende Positionierung zweier optischer Fasern, deren Querschnittsflächen einander zugewandt sind. Eine Faser ist mit einem sich drehenden Teil verbunden, wohingegen die andere Faser stationär verbleibt. Die Drehbewegung erfolgt um ihre gemeinsame optische Achse. Bei der bloßen Gegenüberstellung zweier Faserenden, die die direkte Kopplung der Lichtsignale aus der einen in die andere Faser vorsieht, treten jedoch beträchtliche Koppelverluste auf, wohingegen das Übertragungsverhalten zwischen beiden beabstandeten Faserenden in einer weiteren Aus führungsform durch ein zwischengeschaltetes optisches Abbildungssystem verbessert ist. Der Nachteil bei der Verwendung von Einzelfasern besteht jedoch darin, daß Signale nur auf einem einzigen Informationskanal übertragen werden können.The simplest form for signal transmission between two parts that move, preferably rotate, relative to one another is the opposite positioning of two optical fibers, the cross-sectional areas of which face each other. A fiber is connected to a rotating part, whereas the other fiber remains stationary. The rotary movement takes place around their common optical axis. In the mere comparison of two fiber ends, which provides for the direct coupling of the light signals from one fiber to the other, considerable coupling losses occur, whereas the transmission behavior between the two spaced fiber ends is improved in a further embodiment by an interposed optical imaging system. The disadvantage of using single fibers, however, is that signals can only be transmitted on a single information channel.

Zur Übertragung mehrerer Signalkanäle ist überdies die stirnseitige Kopplung mehrerer Faserbündeln vorgeschlagen worden. Hierzu sind die Faserenden der einzelnen zu einem Bündel zusammengefassten Lichtleitfasern jeweils in konzentrischen Ringen angeordnet. Aufgrund der axialen Drehbewegung der sich gegenüberliegenden, auf konzentrischen Ringen angeordneten Lichtleitfaserenden unterliegt die Lichtübertragung jedoch einer durch die Drehbewegung hervorgerufenen Lichtmodulation, die zu erheblichen Ξignalverlusten führt. Darüberhinaus besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Anzahl der zu übertragenden Kanäle und der dafür notwendigen Einzelfasern. Möchte man optische Signale möglichst auf unterschiedlichen Kanälen übertragen, so wächst der für die Signalübertragung erforderliche Gesamtbündeldurchmesser stark an. Ferner sind die zu übertragenden Bandbreiten aufgrund der durch die Drehbewegung verursachten Lichtmodulation stark eingeschränkt. Schließlich ist der hohe konstruktive Aufwand eines derartigen optischen Drehübertragers als weiterer Nachteil zu nennen.For the transmission of several signal channels, the front coupling of several fiber bundles has also been proposed. For this purpose, the fiber ends of the individual optical fibers combined into a bundle are each arranged in concentric rings. Due to the axial rotary movement of the opposite optical fiber ends arranged on concentric rings, however, the light transmission is subject to a light modulation caused by the rotary movement, which leads to considerable signal losses. In addition, there is a direct relationship between the number of channels to be transmitted and the individual fibers required for this. If one wants to transmit optical signals on different channels, the total bundle diameter required for the signal transmission increases rapidly. Furthermore, the bandwidths to be transmitted are severely limited due to the light modulation caused by the rotary movement. After all, the high design effort of such an optical rotary transmitter to be mentioned as a further disadvantage.

Die vorstehend beschriebene Lichtmodulation, die durch die Drehung der Lichtbündelfaseranordnungen verursacht wird, kann mittels geeigneter optischer Komponenten, wie beispielsweise eines sich entsprechend an die Drehgeschwindigkeit der drehenden Faser angepaßtes mitdrehenden Dove-Prismas kompensiert werden. Derartige Anordnungen sind jedoch mechanisch sehr aufwendig zu realisieren, zumal ein Getriebe nötig ist, das die Drehbewegung des Dove-Prismas exakt auf die Drehgeschwindigkeit der sich relativ drehenden Teile, die die Lichtleitfaserbündelanordnung tragen, abstimmt. Überdies ist die Signalübertragung auf unterschiedlichen Wellenlängen durch die im Prisma immanent vorhandene Dispersion stark eingeschränkt.The light modulation described above, which is caused by the rotation of the light bundle fiber arrangements, can be compensated for by means of suitable optical components, such as, for example, a rotating Dove prism which is adapted accordingly to the speed of rotation of the rotating fiber. Such arrangements, however, are mechanically very complex to implement, especially since a gearbox is required which precisely matches the rotational movement of the Dove prism to the rotational speed of the relatively rotating parts which carry the optical fiber bundle arrangement. In addition, signal transmission at different wavelengths is severely restricted by the dispersion inherently present in the prism.

Die vorstehend bekannten optischen Drehübertragungssysteme weisen zudem allesamt den Nachteil auf, daß die Drehachse nicht frei ist, sondern durch die Lichtleit- faεeranordnungen selbst belegt ist.The previously known optical rotation transmission systems also all have the disadvantage that the axis of rotation is not free, but is occupied by the optical fiber arrangements themselves.

In einer Reihe von technischen Anwendungen ist es jedoch wünschenswert, die Drehachse und zugleich auch die Symmetrieachse der sich relativ zueinander drehenden Teile frei zu lassen, um in diesem Raum anderweitige Komponenten unterbringen zu können.In a number of technical applications, however, it is desirable to leave the axis of rotation and at the same time also the axis of symmetry of the parts rotating relative to one another in order to be able to accommodate other components in this space.

Auch ist der Einsatz sogenannter Fresnelscher Zonenplatten für die optische Signalübertragung zwischen zwei sich relativ gegenseitig drehenden Teilen bekannt. Mit Hilfe der Zonenplatte bzw. Zonenlinse werden grundsätzlich divergente Kugelwellen in ein Syste aus Kugelwelien umgewandelt, deren Konvergenzpunkte unterschiedliche Entfernungen zu der Zonenplatte haben. Nachteilhaft ist die große Wellenlängenabhängigkeit der fresnelschen Zonenplatte, die zudem einer sehr kritischen Justierung bedarf. Aufgrund der optischen Abbildungseigenschaften von Fresnel- Zonenplatten unterliegen zudem die weiter weg auf der optischen Achse der Zonenplatte abgebildeten Konvergenzpunkte Abschattungsprobleme durch die Detek- tion der Kanäle, die vor diesen auf der optischen Achse abgebildet werden. Als Beispiel für die Verwendung einer Fresnel ' sehen Zonenplatte wird auf die US 4 519 670 verwiesen. Aus Figur 1 der Druckschrift geht hervor, daß die Stufenlinse SL die von den rotierenden Lichtleitern LWL1, LWL2 und LWL3 abgestrahlten Lichtsignale auf hintereinander liegende Fokuspunkte FI, F2 und F3 abbildet. Dieser Abbildunseigenschaft haftet jedoch der Nachteil an, daß die optischen Empfangseinheiten auf der ruhenden Seite derart klein und kompakt auszubilden sind, daß sie sich gegenseitig nicht optisch abdecken.The use of so-called Fresnel zone plates for optical signal transmission between two relatively mutually rotating parts is also known. With the help of the zone plate or zone lens, divergent spherical waves are basically integrated into one Systems transformed from spherical wobbles whose convergence points are at different distances from the zone plate. A disadvantage is the large wavelength dependency of the Fresnel zone plate, which also requires a very critical adjustment. Due to the optical imaging properties of Fresnel zone plates, the convergence points, which are shown further away on the optical axis of the zone plate, are also subject to shading problems due to the detection of the channels which are imaged in front of them on the optical axis. As an example of the use of a Fresnel zone plate, reference is made to US 4,519,670. From FIG. 1 of the document it can be seen that the stepped lens SL images the light signals emitted by the rotating light guides LWL1, LWL2 and LWL3 onto successive focus points FI, F2 and F3. This imaging property has the disadvantage, however, that the optical receiving units on the idle side are so small and compact that they do not cover one another optically.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Übertragung von optischen Signalen zwischen einem sich auf einer Trajektorie, vorzugsweise auf einer Kreisbahn bewegenden und einem relativ dazu stationären Teil mit wenigstens einer die optischen Signale abstrahlenden Sendeeinrichtung und wenigstens einer die optischen Signale empfangenen Empfangseinrichtung, derart weiterzubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile beseitigt werden können. Insbesondere soll eine weitgehend verlustfreie Übertragung mehrerer optischer Kanäle sowie unterschiedlicher Wellenlängen möglich sein. Der Aufbau eines derartigen optischen Drehübertragers sollte ohne großen technischen Aufwand und somit verhältnismäßig günstig realisierbar sein. Die Drehachse sollte dabei nicht durch Elemente verbaut sein, die der Signalübertragung dienen .The invention is based on the object of providing a device for transmitting optical signals between a part moving on a trajectory, preferably on a circular path and a part that is stationary relative to it, with at least one transmitting device that emits the optical signals and at least one receiving device that receives the optical signals to further develop that the disadvantages mentioned above can be eliminated. In particular, a largely lossless transmission of several optical channels and different ones Wavelengths may be possible. The construction of such an optical rotary transmitter should be able to be implemented without great technical effort and thus relatively cheaply. The axis of rotation should not be obstructed by elements that are used for signal transmission.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Ferner wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Übertragung von optischen Signalen zwischen einem bewegten und einem stationären Teil im Anspruch 10 angegeben. Die den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildenden Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.The solution to the problem on which the invention is based is specified in claim 1. Furthermore, a method according to the invention for the transmission of optical signals between a moving and a stationary part is specified in claim 10. The features which advantageously further develop the inventive concept are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Übertragung von optischen Signalen zwischen einem sich auf einer Trajektorie, vorzugsweise auf einer Kreisbahn, bewegenden und einem relativ dazu stationären Teil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, derart ausgebildet, daß zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung wenigstens ein holographisch- optisches Element angeordnet ist, welches die Sende- und Empfangseinrichtung optisch miteinander koppelt.According to the invention, the device for transmitting optical signals between a part that moves on a trajectory, preferably on a circular path, and a part that is stationary relative to it is designed in such a way that at least one holographic-optical one between the transmitting device and the receiving device Element is arranged, which optically couples the transmitting and receiving device with each other.

Holographisch-optische Elemente sind strahlablenkende und/oder Strahlformende optische Elemente, die eine oder mehrere dieser Eigenschaften vereinen können.Holographic-optical elements are beam-deflecting and / or beam-shaping optical elements which can combine one or more of these properties.

Hologramm-Linsen sind abbildende optische Elemente, die vorzugsweise aus einem rotationssymmetrischen Hologramm bestehen. Hierbei bildet das holographischoptische Element, dessen Abbildungseigenschaften durch konzentrische Ringbereiche vorgegeben ist, kollimiertes, im wesentlichen senkrecht zu den einzelnen Ringbereichen auf diese auftreffendes Licht auf jeweils feste Punkte jenseits des holographischoptischen Elements ab.Hologram lenses are imaging optical elements that preferably consist of a rotationally symmetrical hologram. The holographic-optical element, whose imaging properties are predetermined by concentric ring areas, collimated light, essentially perpendicular to the individual ring areas, impinging on the respective fixed points beyond the holographic-optical element.

Der Vorteil der Verwendung eines derartigen optisch abbildenden Elementes ist darin zu sehen, daß das von einem sich auf einer Kreisbahn bewegenden lichtemittierenden Sender abgestrahlte Licht durch die Abbildungseigenschaften des holographisch-optischen Elementes auf einen einzigen festen Raumpunkt fokussiert wird, der im Gegensatz zur Zonenlinse nicht auf der Drehachse liegen muß. Auf diese Weise ist es ohne Zuhilfenahme weiterer optischer Abbildungssysteme möglich, eine optische Signalübertragung zwischen einem sich drehenden Teil, an dem vorzugsweise ein lichtemittierender Sender angebracht ist und einem relativ dazu feststehenden Teil, an dem die optische Empfangseinrichtung vorgesehen ist, zu realisieren.The advantage of using such an optical imaging element can be seen in the fact that the light emitted by a light-emitting transmitter moving on a circular path is focused by the imaging properties of the holographic-optical element on a single fixed spatial point which, in contrast to the zone lens, does not focus on the axis of rotation must lie. In this way, it is possible, without the aid of further optical imaging systems, to implement an optical signal transmission between a rotating part, to which a light-emitting transmitter is preferably attached, and a part which is fixed relative thereto and on which the optical receiving device is provided.

Holographisch-optische Elemente weisen vorzugsweise eine Vielzahl konzentrischer Ringbereiche auf, die das auf die einzelnen Ringbereiche gerichtetes, eingestrahlte Licht jeweils auf unterschiedliche feste Raumpunkte abbilden. Diese Abbildungseigenschaf kann für eine Mehrkanal-Übertragung nutzbar gemacht werden, indem auf unterschiedlichen kreisförmigen Trajektorien, die mit den konzentrischen Ringbereichen des holographisch-optischen Elements korrespondieren, unterschiedliche optische Sendeeinrichtungen bewegt werden .Holographic-optical elements preferably have a multiplicity of concentric ring regions, which each image the irradiated light directed onto the individual ring regions onto different fixed spatial points. This imaging property can be used for multichannel transmission by moving different optical transmission devices on different circular trajectories, which correspond to the concentric ring areas of the holographic-optical element.

Werden ausschließlich optische Sendeeinrichtungen mit jeweils gleichen Emissionswellenlängen verwendet, so wird das Licht, das die unterschiedlichen konzentrischen Ringbereiche des holographisch-optischen Elementes beleuchten, zwar auf jeweils räumlich unterschiedlich angeordnete feste Punkte abgebildet, doch können diese alle in einer gemeinsamen Abbildungsebene liegen.If only optical transmitters with the same emission wavelengths are used, Thus, the light that illuminates the different concentric ring areas of the holographic-optical element is imaged on fixed points that are spatially arranged differently, but these can all lie in a common imaging plane.

Es ist jedoch auch möglich, pro abbildenden Ringbereich mehrere optische Sendeeinrichtungen zu verwenden, die jedoch auf unterschiedlichen Wellenlängen emittieren. Da das holographisch-optische Element wellenlängenselektiv abbildet, werden die Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen in räumlich getrennt liegende Punkte abgebildet. Auf diese Weise können eine Vielzahl von Übertragungskanälen mit Hilfe des holographischoptischen Elements übertragen werden.However, it is also possible to use a plurality of optical transmission devices per imaging ring area, which, however, emit at different wavelengths. Since the holographic-optical element images in a wavelength-selective manner, the signals with different wavelengths are imaged in spatially separated points. In this way, a large number of transmission channels can be transmitted using the holographic-optical element.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß sich holographisch-optische Elemente besonders für die Drehübertragung optischer Signale eignet, so daß erfindungsgemäß ein Verfahren zur Übertragung von optischen Signalen zwischen einem drehenden und einem stationären Teil mit wenigstens einer die optischen Signale abstrahlenden Sendeeinrichtung und wenigstens einer die optischen Signale empfangenen Empfangseinrichtung derart angegeben wird, daß für die Signalübertragung ein holographisch-optisches Element verwendet wird, durch das Ringbereiche, in denen sich die auf dem drehenden Teil angeordneten Sendeeinrichtungen bewegen, in einzelne räumlich feststehende Fokuspunkte abgebildet werden. Das holographisch-optische Element wird unmittelbar gegenüber dem sich drehenden Teil, auf dem sich die optischen Sendeeinrichtungen befinden, angeordnet. In der Abbildungsebene des holographisch- optischen Elements, in die die einzelnen Ringbereiche scharf fokussiert abgebildet werden, befinden sich auf dem stationären Teil einzelne optische Empfangseinrichtungen, die die optischen Signale aufnehmen und entsprechend zur Verarbeitung weiterleiten.According to the invention, it has been recognized that holographic-optical elements are particularly suitable for the rotational transmission of optical signals, so that, according to the invention, a method for transmitting optical signals between a rotating and a stationary part with at least one transmitting device which emits the optical signals and at least one the optical signals received receiving device is specified such that a holographic-optical element is used for the signal transmission, through which ring areas in which the transmitting devices arranged on the rotating part move, are imaged in individual spatially fixed focal points. The holographic-optical element is arranged directly opposite the rotating part on which the optical transmission devices are located. In the imaging plane of the holographic optical element, in which the individual ring areas are imaged with a sharp focus, there are individual optical receiving devices on the stationary part, which receive the optical signals and forward them accordingly for processing.

Der Erfindungsgedanke soll sich jedoch nicht ausschließlich auf rotationssysmmetrische Holographisch-optische Elemente beschränken, sondern soll auch Holographisch-optische Elemente mit anderen Abbildungsgeometrien, bspw. linerar strukturierte holographisch-optische Elemente, einschließen.However, the idea of the invention should not be limited exclusively to rotationally symmetric holographic-optical elements, but should also include holographic-optical elements with other imaging geometries, for example linearly structured holographic-optical elements.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:The invention is described below by way of example without limitation of the general inventive concept using an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 schematisierte Darstellung der Funktionsweise eines holographisch-optischen Elementes zur optischen Signalübertragung .Fig. 1 shows a schematic representation of the operation of a holographic-optical element for optical signal transmission.

Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment

Zur optischen Signalübertragung zwischen einem sich drehenden Teil Tl und einem relativ dazu stationären Teil T2 wird erfindungsgemäß ein holographischoptisches Element HOE gemäß Fig. 1 verwendet. Das HOE verbleibt zusammen mit demA holographic-optical element HOE according to FIG. 1 is used according to the invention for optical signal transmission between a rotating part T1 and a part T2 which is stationary relative thereto. The HOE remains together with the

Teil T2 stationär relativ zum drehenden Teil Tl. An dem sich drehenden Teil Tl sind in unterschiedlichen Abständen zur Drehachse D Sendeeinrichtungen Sl und S2 angebracht, deren sich durch die Drehbewegung ergeben- den Trajektorien den Ringbereichen Rl und R2 des holographisch-optischen Elementes entsprechen. In der Figur ist hierzu zur Verdeutlichung die Draufsichtsdarstellung des holographisch-optischen Elements zusätzlich angegeben, die verdeutlichen soll, daß sich die Sendeeinrichtungen Sl und S2 in Projektion innerhalb der Ringbereiche Rl und R2 bewegen.Part T2 stationary relative to the rotating part T1. Transmitter devices S1 and S2 are attached to the rotating part T1 at different distances from the axis of rotation D, which result from the rotary movement. the trajectories correspond to the ring regions R1 and R2 of the holographic-optical element. For this purpose, the figure additionally shows the top view representation of the holographic-optical element, which is intended to clarify that the transmission devices S1 and S2 move in projection within the ring regions R1 and R2.

Jeder Signalübertragungskanal, der durch eine Sendeeinrichtung beispielsweise Sl und S2 bestimmt ist, strahlt kollimiertes Licht in Richtung der Ringzone Rl und R2 des holographisch-optischen Elementes HOE ab, wobei, wie bereits vorstehend ausgeführt, jedem Kanal eine Ringzone zugeordnet ist. Das HOE ist dabei derart beschaffen, daß jede Ringzone alles Licht, das achsparallel zur Drehachse D auf sie einfällt, auf einen festen Punkt jenseits des HOE fokussiert. Die den Sendeeinrichtungen Sl und S2 zugeordneten Fokuspunkte liegen auf einer Abbildungsebene A in den Punkten Pl und P2 , die zugleich auch die Empfangseinrichtungen darstellen .Each signal transmission channel, which is determined by a transmission device, for example S1 and S2, emits collimated light in the direction of the ring zones R1 and R2 of the holographic-optical element HOE, with, as already explained above, each channel being assigned a ring zone. The HOE is designed in such a way that each ring zone focuses all light that is incident on it parallel to the axis of rotation D at a fixed point beyond the HOE. The focus points assigned to the transmitting devices S1 and S2 lie on an imaging plane A in the points P1 and P2, which at the same time also represent the receiving devices.

Auf diese Weise ist es möglich, daß die Sendeeinrichtungen Sl und S2 um eine Achse D rotieren, während die Empfangseinrichtungen Pl und P2 raumfest verbleiben .In this way it is possible for the transmitting devices S1 and S2 to rotate about an axis D, while the receiving devices P1 and P2 remain fixed in space.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist darüberhinaus eine Reihe von Vorteilen auf. Zum einen kann die Drehachse D frei bleiben, indem beispielsweise das holographisch-optische Element HOE im Mittelbereich offen ausgeführt ist. Da die Fokuspunkte Pl und P2 respektive die zugeordneten Empfangseinrichtungen bei Verwendung einer einzigen Wellenlänge in einer Ab- bildungsebene A nebeneinander angeordnet sind, treten keine Abschattungseffekte auf, wie es beispielsweise bei der Verwendung von fresnelschen Zonenlinsen der Fall ist. Selbst bei Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen kann der seitliche Versatz dazu genutzt werden, die Empfangseinrichtungen derart zu positionieren, daß eine gegenseitige Abschattung nicht stattfindet .The device according to the invention also has a number of advantages. On the one hand, the axis of rotation D can remain free, for example in that the holographic-optical element HOE is designed to be open in the central region. Since the focal points P1 and P2 or the associated receiving devices are used when using a single wavelength in an Education level A are arranged side by side, no shadowing effects occur, as is the case, for example, when using Fresnel zone lenses. Even when using different wavelengths, the lateral offset can be used to position the receiving devices in such a way that there is no mutual shading.

Schließlich ist die Herstellung von holographischoptischen Elementen im Wege der Massenfertigung möglich, so daß die Herstellungskosten derartiger Drehübertrager als gering zu bezeichnen sind. Finally, the production of holographic-optical elements by mass production is possible, so that the manufacturing costs of such rotary transmitters can be described as low.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims 1. Vorrichtung zur Übertragung von optischen Signalen zwischen einem sich auf einer Trajektorie, vorzugsweise auf einer Kreisbahn, bewegenden und einem relativ dazu stationären Teil mit wenigstens einer die optischen Signale abstrahlenden Sendeeinrichtung und wenigstens einer die optischen Signale empfangenden Emp angseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung wenigstens ein Holographisch-optisches-Element angeordnet ist, welches die Sende- und Empfangseinrichtung optisch miteinander koppelt .1. Device for transmitting optical signals between a moving on a trajectory, preferably on a circular path, and a relatively stationary part with at least one transmitting device emitting the optical signals and at least one receiving device receiving the optical signals, characterized in that between at least one holographic optical element is arranged in the transmitting device and in the receiving device, which optically couples the transmitting and receiving device to one another. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holographisch- optische-Element derart ausgebildet ist, daß Strahlung, die in einem vorgegebenen Bereich, vorzugsweise einen Ringbereich, des Holographisch-optischen-Elements einfällt, in einen Punkt abgelenkt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the holographic-optical element is designed such that radiation which is incident in a predetermined area, preferably a ring area, of the holographic-optical element is deflected into a point. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Holographisch- optische-Element einen ersten Ringbereich in einen ersten Punkt abbildet, und weitere konzentrisch zum ersten Ringbereich angeordnete Ringbereiche in jeweils weitere Punkte mit unterschiedlicher Lage abbildet.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the holographic-optical element maps a first ring area into a first point, and maps further ring areas arranged concentrically to the first ring area in each case in further points with different positions. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung am bewegten Teil vorgesehen ist und durch die Bewegung eine Trajektorie beschreibt, die innerhalb einer Ringform liegt, die durch das Holographisch- optische-Element in einen Punkt abbildbar ist, in dem die Empfangseinrichtung am stationären Teil angeordnet ist .4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transmitting device is provided on the moving part and by the Movement describes a trajectory that lies within a ring shape that can be mapped by the holographic-optical element into a point in which the receiving device is arranged on the stationary part. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am bewegten Teil mehrere Sendeeinrichtungen vorgesehen sind, deren durch die Bewegung gebildeten Trajektorien innerhalb konzentrischer Ringformen liegen, die gegenseitig jeweils beabstandet sind.5. The device according to claim 4, characterized in that several transmitting devices are provided on the moving part, the trajectories formed by the movement lie within concentric ring shapes which are spaced from one another. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß pro Sende- und Empfangseinrichtung ein Signalkanal übertragbar ist.6. The device according to claim 5, characterized in that a signal channel can be transmitted per transmitting and receiving device. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das von der Sendeeinrichtung ausgehende und parallel zur Drehachse des sich bewegenden Teils auf das Holographisch-optische-Element abgestrahlte Licht auf einen raumfesten Punkt fokussierbar ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the light emanating from the transmitter and parallel to the axis of rotation of the moving part on the holographic optical element light can be focused on a fixed point. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Holographisch-optische- Element dem bewegten Teil gegenüberstehend angeordnet ist und im Bereich der Drehachse des bewegten Teils, die das Holographisch-optische-Element durchsetzt, offen ausgebildet ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the holographic optical element is arranged opposite the moving part and is open in the region of the axis of rotation of the moving part which passes through the holographic optical element. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ringbereich mehrere Sendeeinrichtungen am bewegten Teil angebracht sind, die jeweils in unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, und daß das Holographisch-optische-Element wellenlängenselektiv die optischen Signale auf jeweils unterschiedliche Punkte abbildet.9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that a plurality of transmitting devices are attached to the moving part in an annular region are, which each emit in different wavelengths, and that the holographic optical element selectively maps the optical signals to different points. 10. Verfahren zur Übertragung von optischen Signalen zwischen einem bewegten und einem stationären Teil mit wenigstens einer die optischen Signale abstrahlenden Sendeinrichtung und wenigstens einer die optischen Signale empfangenden Empfangseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß für die Signalübertragung ein Holographisch-optisches-Element verwendet wird, durch das Ringbereiche, in denen sich die auf dem bewegten Teil angeordneten Sendeeinrichtungen bewegen in einzelne räumlich feststehende Punkte abbge- bildet werden. 10. A method for transmitting optical signals between a moving and a stationary part with at least one transmitting device emitting the optical signals and at least one receiving device receiving the optical signals, characterized in that a holographic optical element is used for the signal transmission, by the Ring areas in which the transmitting devices arranged on the moving part move are depicted in individual spatially fixed points.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246810B1 (en) 1998-06-16 2001-06-12 Electro-Tec Corp. Method and apparatus for controlling time delay in optical slip rings
US7557987B1 (en) * 1996-06-27 2009-07-07 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Device for receiving optical signals with a light guide
WO2021130679A1 (en) 2019-12-23 2021-07-01 Kerry Luxembourg S.a.r.l. Methods for formaldehyde control

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004037684B4 (en) 2004-08-02 2006-09-21 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Devices for optical rotation transmission with free inner diameter
DE10344875A1 (en) * 2003-09-26 2005-04-28 Siemens Ag Data transmission method and optical rotary transformer with implementation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2183416A (en) * 1985-11-23 1987-06-03 Gen Electric Co Plc Apparatus for transmitting radiation between rotating members
US4854662A (en) * 1988-09-27 1989-08-08 Eastman Kodak Company Optical data signal apparatus for optically coupling a plurality of data channels between stationary and rotating systems
US4907851A (en) * 1987-09-22 1990-03-13 Northwestern University Single-mode 1×N holographic fiber optics coupler

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4519670A (en) * 1982-03-02 1985-05-28 Spinner Gmbh, Elektrotechnische Fabrik Light-rotation coupling for a plurality of channels
US5245404A (en) * 1990-10-18 1993-09-14 Physical Optics Corportion Raman sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2183416A (en) * 1985-11-23 1987-06-03 Gen Electric Co Plc Apparatus for transmitting radiation between rotating members
US4907851A (en) * 1987-09-22 1990-03-13 Northwestern University Single-mode 1×N holographic fiber optics coupler
US4854662A (en) * 1988-09-27 1989-08-08 Eastman Kodak Company Optical data signal apparatus for optically coupling a plurality of data channels between stationary and rotating systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7557987B1 (en) * 1996-06-27 2009-07-07 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Device for receiving optical signals with a light guide
US6246810B1 (en) 1998-06-16 2001-06-12 Electro-Tec Corp. Method and apparatus for controlling time delay in optical slip rings
WO2021130679A1 (en) 2019-12-23 2021-07-01 Kerry Luxembourg S.a.r.l. Methods for formaldehyde control

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