JP4202351B2 - 非接触コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、データの送受信を非接触で行う非接触コネクタに関する。詳しくは、円筒形状の回転体に光素子を設け、固定体の光素子との間で非接触にデータの送受信を行う非接触コネクタに関する。

従来技術として、固定体から回転体への非接触で電力を供給するとともに、チャネル干渉のない多チャネル非接触データ伝送技術がある（例えば、以下の特許文献１）。
特願２００４−１１６０１８号

しかしながら、回転側と固定側で双方向の信号伝送を実現する場合、光素子を多段に対向させて配置し、１段目を送信、２段目を受信と対向させる必要があり、さらに多チャンネル化するためには多くの段数が必要となる。これは製品のサイズアップ、質量の増加という問題とともに、光素子を固定するための機構や回路基板ならびにアパーチャを回転側、固定側で専用のものを作成しなければならない。

そこで、本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、光素子の固定方法を共通化し多チャンネルの双方向の信号伝送を１段の対向で容易に行う非接触コネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回転軸のまわりを回転する回転体に配置された回転側光素子と、固定体に配置された固定側光素子と、を備え、前記回転側光素子と前記固定側光素子との間で非接触によりデータの送受信を行う非接触コネクタであって、前記回転側光素子と前記固定側光素子とは、それぞれ前記回転軸と略直交する前記回転体の円盤面上と前記固定体の円盤面上に設けられるとともに、それぞれの円盤面に対して共に傾斜して設けられて、前記回転軸に対して傾斜した光路を形成し、更に、前記回転体と前記固定体との間に、前記回転側光素子又は前記固定側光素子から発光した光を通過させるアパーチャを備えることを特徴とする。これにより、例えば、多チャンネルによるデータの双方向伝送を1段の対向で行うとともにチャンネル間の干渉のない非接触コネクタを提供することができる。

また本発明は、上記非接触コネクタにおいて、上記アパーチャは発光した光を透過させる複数の穴を有し、各穴の幅は、穴の一端に受光素子が位置しているときに穴の他の一端にも受光素子が位置する大きさであることを特徴としている。これにより、例えば、途切れることなく発光素子からの光を受光素子が受光することができる。

また本発明は、上記非接触コネクタにおいて、上記アパーチャに設けられた穴の幅は、最短距離にある２つの発光素子が１つの受光素子に同時に出力されない大きさである、ことを特徴としている。これにより、例えば、途切れることなく連続して発光素子からの光を受光素子が受光することができる。

さらに本発明は、上記非接触コネクタにおいて、上記回転側光素子は回転体にあって回転軸の略中央に配置されていることを特徴としている。これにより、例えば、確実に発光素子からの光を受光素子が受光することができる。

さらに本発明は、上記非接触コネクタにおいて、上記回転側光素子は回転軸を中心とする半径の異なる複数の同心円上に複数個配置されている、ことを特徴としている。これにより、例えば、多チャンネルによるデータの送受信を行うことができる。

さらに本発明は、上記非接触コネクタにおいて、固定側光素子から出力されたデータが入力され、当該データがどのチャンネルの入力データであるかを識別して、データをチャンネルに対応する出力チャンネルに出力する切替え手段を有している、ことを特徴としている。これにより、例えば、固定体で複数チャンネルの入力データを受光したときでも、そのデータがどのチャンネルであるかを識別して指定された配線に出力することができる。

さらに、本発明は上記非接触コネクタにおいて、回転体及び固定体の双方にトランス巻線を備え、巻線により固定体から回転体に非接触で電源を供給するようにした、ことを特徴としている。これにより、例えば、非接触で回転体に給電を行うことができる。

本発明による非接触コネクタは、回転体と固定体に配置される光素子の光路を傾斜対向させ、発光素子からの光を集光するための複数の穴を有するアパーチャを備えることによって、チャンネル間の干渉のない多チャンネルデータの双方向伝送を非接触で行う非接触コネクタを提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明が適用される非接触コネクタ１０の全体構成を示す図である。

非接触コネクタ１０は図１に示すように全体として、回転体１と固定体２とから構成される。回転体１は中空状のシャフトとして形成される。回転体１は、図示しない回転側装置からの回転駆動により、回転軸４を中心に回転する。

一方、固定体２は、軸受け２３により位置決めされ、回転体１を覆うように円筒状に形成される。固定体２と回転体１とはデータ伝送を互いに双方向に、しかも非接触で行い得る。

回転体１は、光素子回路部１１と、発光素子１２と、受光素子１３と、回転側電気回路部１４と、回転側トランス巻線１５とから構成されている。

固定体２は、軸受け２３と光素子回路部１１と、発光素子１２と、受光素子１３と、固定側電気回路部２１と、固定側トランス巻線２２とから構成されている。

回転体１側の光素子回路部１１と、固定体２側の光素子回路部１１は、発光素子１２を発光させるためのドライバと、後述するマルチプレクサを備え、受光素子１３で受光したデータがどのチャンネルのデータであるかを判別し、各チャンネルを指定された各配線に出力する。

また、回転体１側と固定体２側の両光素子回路部１１は、発光素子１２と受光素子１３とを備える。発光素子１２からデータが送信され、受光素子１３で受信する。非接触によりデータが送受信される。

図１に示すように、回転体１側の光素子１２、１３は、回転軸４側から外周に向けて、発光素子１２、受光素子１３の順で配置される。固定体２側も同様にして、発光素子１２、受光素子１３の順で配置される。回転体１側の光素子回路部１１と固定体２側の光素子回路部１１は、回転軸４と略平行に互いに対向して設けられているため、回転体１側の発光素子１２と固定体側の発光素子１２とは互いに対向し、固定体１側の受光素子１３と回転体側の受光素子１３も互いに対向している。

そして、回転体１側の光素子１２、１３も固定体２側の光素子１２、１３も回転軸４に対して直交する円盤面上に設けられているものの、これらの光素子１２、１３は、この円盤面に対してやや傾斜して設けられている。従って、回転体１側の発光素子１２と固定体２側の受光素子１３とでは、回転軸４に対して傾斜した光路が形成される。回転体１側の受光素子１３と固定体２側の発光素子１２とでも同様に傾斜光路が形成される。

一方、光素子１２、１３の配置に着目すると、回転体１側の光素子１２、１３も固定体２側の光素子１２、１３も回転軸４から外周に向けて発光素子１２、受光素子１３の順で配置される。従って、光素子回路部１１に設けられた光素子１２、１３の配置は回転体１側も固定体２側も同一である。よって、回転体１側と固定体２側とで光素子回路部１１を別々に作成する必要がなく、基盤のデザインを共通化でき装置全体のコストダウンを図ることができる。

回転体１の他の構成について以下説明する。

回転側電気回路部１４は、回転体１に取り付けられ、各データ処理を行う。例えば、回転体１に回転側装置としてカメラが取り付けられているとき、回転側電気回路部１４は撮像した映像をＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の３原色データに変換して必要なら圧縮等の処理を施して固定体２に出力する。また、回転側電気回路部１４は、固定側からカメラへのズームアップ等の制御コマンド信号を処理しカメラへ出力することも出来る。カメラへの制御信号は、回転体１の受光素子１３で受光したデータである。なお、図１上、回転側電気回路部１４は光素子回路部１１の上部に取り付けられているが、このような形態に拘泥することなく、例えば回転体１と離れた回転側装置に取り付けられていてもよい。

回転側トランス巻線１５は、回転体１の外周位置に設けられる。回転側トランス巻線１５は、後述する固定側トランス巻線２２とで回転トランスを構成し、固定体２から回転体１に電力を供給する。これにより、回転側電気回路部１４ならびに光素子回路部１１、更に必要な場合は回転側装置を動作させることができる。回転トランスによる電力供給については後述する。

次に固定体２の他の構成について説明する。

固定側電気回路部２１は、固定体２に取り付けられ、各データ処理を行う。例えば、回転体１からの映像データが圧縮されているとき、固定側電気回路部２１は、ＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の３原色データに解凍して固定側のモニタ等に出力する。また、固定側電気回路部２１は回転側のカメラへのズームアップ等の制御コマンド信号を生成し、光素子１２、１３を介して回転体１に出力する。なお、図１上、固定側電気回路部２１は光素子回路部１１の下部に取り付けられているが、このような形態に拘泥することなく、例えば固定体２と離れた固定側装置に取り付けられていてもよい。

固定側トランス巻線２２は、回転側トランス巻線１５と対向する位置に設けられる。固定側トランス巻線２２は、固定側装置から供給された電力を回転体１の回転側トランス巻線１５に供給する。

軸受け２３は、固定体２の内壁部分に設けられている。固定体２は、この軸受け２３により、図１に示す位置で位置決めされる。なお、この軸受け２３は用いない場合もあり、例えば固定体２自体が固定側装置と接続されることで固定体２と回転体１との位置合わせを行う。

図２は、非接触コネクタ１０を上面から見た図である。非接触コネクタ１０を構成する回転体１及び固定体２は円状に形成され、その中心側に回転体１、その外周に固定体２が設けられている。固定体２は実際には回転体１を覆うように構成されているので、非接触コネクタ１０を上部から見ると回転体１は固定体２に隠れて見えないが、説明の便宜のために図２のように図示している。

図３は、固定体２から回転体１への電力供給を説明するための図である。固定体２の固定側トランス巻線２２は、図示しない固定側装置からの電源電流が供給される。固定側トランス巻線２２は固定体２の側面にコアに巻きつけて取り付けられているため、電流が流れることにより固定体２のコアのまわりに磁界が発生する。この磁界が回転体１のコアに誘電されるため、回転体１の側面に巻きつけて取り付けられた回転側トランス巻線１５に電流が発生する。従って、回転体１に固定側装置からの電力が供給される。この電力は、回転側電気回路部１４および光素子回路部１１に供給される。なお、固定体２の固定側電気回路部２１および光素子回路部１１は、直接固定側装置からの電力が供給される。

図４は、非接触コネクタ１０の多チャネル化の形態を示した図である。図４に示すコネクタ１０は、回転体１の中空のシャフトが本コネクタ１０を貫通するように構成される。

回転体１側の光素子回路部１１は中空の円盤状に形成され、その内径部分はシャフトに固定される。一方、固定体２側の光素子回路部１１も円盤状に形成され、その外径部分が固定体の側面に固定されている。そして、固定側光素子回路部１１は、回転軸４と略平行に、回転側光素子回路部１１と対向して設けられている。

尚、回転体１や固定体１の他の構成部分は図１と略同様の構成である。但し、軸受け２１は固定体２の両端に取り付けられている点が異なる。回転体１のぶれや振動を抑制するためである。片軸でも十分な精度と強度が保てるのであれば軸受け２３は一つでも良い。

ここで、図１のように回転体１の円盤下部に光素子回路部１１を設けた場合、この円盤の面積により発光素子１２と受光素子１３の個数は制限される。対向させた１個の発光素子１２と１個の受光素子１３とで１チャンネル分のデータを伝送できるが、個数も制限されるため、取り扱うデータのチャンネル数も制限される。

一方、図４に示すように光素子回路部１１を中空状の円盤形に形成して、多段に設置し円筒を長くすればするほど、発光素子１２、受光素子１３の個数を増やすことができる。よって、図１に示す光素子回路部１１を円盤形とするよりも図４に示すように光素子回路部１１を中空状の円盤形とした方が、チャンネル数を増やすことができる。

近年、装置で取り扱うデータ量が増大しているため、非接触コネクタ１０でも多チャンネル化の要求があるが、このように光素子回路部１１を中空状の円盤形とすることで、かかる多チャンネルの双方向データ伝送を容易に行い得る。

図５は、多段構成の非接触コネクタ１０の斜視図である。但し、説明の便宜のため、固定側の光素子回路部１１の発光素子１２、受光素子１３のみ示している。

図１の場合と同様に、回転体１側と固定体２側の各光素子１２、１３は、回転軸４と直交する光素子回路部１１の円盤面に対して傾斜して設けられている。よって、各光素子１２、１３は回転軸４に対して傾斜した光路を形成する。

多段構成の非接触コネクタ１０は、この傾斜光路を２段で構成し、図１に示す光路よりも更に多チャンネルの光路を形成する。勿論、３段、４段と更に複数段とすれば更なる多チャンネル化の非接触コネクタ１０を構成できる。

多段構成も非接触コネクタ１０でも、回転体１側の光素子１２、１３と固定体２側の光素子１２、１３とでその配置は共通のため、光素子回路部１１を回転体１側も固定体２側も共通化できる。従って、１段構成の場合と同様に、非接触コネクタ１０のコスト削減を図ることができる。しかも、複数段あったとしてもすべての段で光素子回路部１１を共通化でき、コスト削減の効果は大きくなる。

図６は、光素子回路部１１の具体的構成を示す図である。この図は４つのチャンネルのデータ送受信を行う場合の例を示す。光素子回路部１１は、大きく分けて、発光素子１２の駆動ブロック１１Ａと受光素子１３の受信ブロック１１Ｂから構成される。

まず、駆動ブロック１１Ａから説明する。駆動ブロック１１Ａは４つのインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１１１ａ〜１１１ｄと、４つの駆動回路１１２ａ〜１１２ｄを備える。

各Ｉ／Ｆ回路１１１ａ〜１１１ｄは、装置側からデータが入力され、光素子回路部１１内で処理できるデータに変換する。本図に示す非接触コネクタ１０は４チャンネル分のデータを処理することができるため、各チャンネルに対応してＩ／Ｆ１１１ａ〜１１１ｄ（全部で４個）が設けられている。

駆動回路１１２ａ〜１１２ｄは、発光素子１２を駆動させるための駆動データを発生する回路である。Ｉ／Ｆ回路１１１ａ〜１１１ｄから出力されたデータが入力され、そのデータに対応するように駆動データを発生する。この駆動回路１１２ａ〜１１２ｄも入力されるチャンネル数に対応した個数分存在する（全部で４個）。生成された駆動データは発光素子１２１〜１２４に供給される。

発光素子１２１〜１２４は、それぞれの駆動回路１１２ａ〜１１２ｄからの駆動データに基づいて、光電変換等により駆動データに対応した光を発光する（本実施例では４個）。

受光素子１３１〜１３８は、回転体１が回転しているときに、発光素子１２１〜１２４からの光を途切れることなく確実に受光することができるように、発光素子１２１〜１２４と同等かそれ以上の個数から構成される。図６の場合は、８個の光素子１３１〜１３８で構成される。対向する発光素子１２１〜１２４からの光は、受光素子１３１〜１３８のいずれかで受光できればよい。例えば、発光素子１２１からの光は受光素子１３１で受光しても、受光素子１３５で受光してもよい。

次に受信ブロック１１Ｂについて説明する。受信ブロック１１Ｂは、各受光素子１３１〜１３８と各々接続される受信回路１１３ａ〜１１３ｈと、マルチプレクサ１１４と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１１５ａ〜１１５ｄを備える。

受信回路１１３ａ〜１１３ｈは、各受光素子１３１〜１３８と接続されるとともに、マルチプレクサ１１４と接続され、受光素子１３１〜１３８からの受光信号が入力される。受信回路１１３ａ〜１１３ｈは、この受光信号を受信回路ブロック１１Ｂで処理できるデータに変換してマルチプレクサ１１４に出力する。図６の例では、受信回路１１３ａ〜１１３ｈは、８つの受光素子１３１〜１３８に対応するように８個の回路から構成される。

マルチプレクサ１１４は、各受信回路１１３ａ〜１１３ｈからのデータが入力されて、各データを対応するチャンネルの出力段に供給できるように入力データを切替えるためのものである。実際には複数の論理回路により構成される。図の例では、４つのチャンネル分のデータを送受信できる非接触コネクタ１０のため、対応する４つの出力段を備える。

Ｉ／Ｆ回路１１５ａ〜１１５ｄは、マルチプレクサ１１４から供給されたデータが入力されて外部に出力できるデータに変換する。この例の場合、マルチプレクサ１１４は４つの出力段を有しているため４つのインターフェース回路が存在する。そして、各Ｉ／Ｆ回路１１５ａ〜１１５ｈは入力データをチャンネルに対応する出力段に出力する。図６では上から順番にＣＨ−１、ＣＨ−２、ＣＨ−３、ＣＨ−４の各データが出力される。

このように構成された電気回路部の各ブロック１１Ａ、１１Ｂを含めた動作を、図７や図８等を適宜利用しながら説明する。

まず、固定側装置で電源が投入されると、固定側電気回路部２１および固定体２側の光素子回路部１１に電源が供給される。更に、固定側トランス巻線２２にも電力が供給されて、上述したように、回転体１の回転側トランス巻線１５に電力が供給される。これにより、回転側電気回路部１４および回転側に搭載された光素子回路部１１が駆動される。

また、回転側装置の駆動によりコネクタ１０の回転体１が回転する。例えば回転側装置が３６０°回転可能なカメラであれば、映像を撮影するためにカメラ自体が回転し、さらに回転体１も回転する。そして、回転側装置からデータが本非接触コネクタ１０に供給されると、光素子回路部１１にデータが入力される。データの例を図７及び図８に示す。

図７の例は、チャンネル１（ＣＨ−１）とチャンネル３（ＣＨ−３）にそれぞれ異なるデータ（例えばそれぞれ映像と音声のデータ）が入力される例である。また、チャンネル２（ＣＨ−２）とチャンネル４（ＣＨ−４）にはそれぞれチャンネル１とチャンネル３のデータに対する同期のためのクロックデータが入力される。このようにチャンネルごとに異なるデータが生成されて本非接触コネクタ１０に入力される。なお、このようなデータの生成とチャンネルごとのデータの切り分けは、回転側電気回路部１４で行っても良いし、回転側装置の図示しない処理回路で行っても良い。

各チャンネルのデータは、光素子回路部１１の各Ｉ／Ｆ１１１ａ〜１１１ｄを介して各駆動回路１１２ａ〜１１２ｄに入力される。ここで、チャンネル２のデータが入力される駆動回路１１２ｂは、そのデータのレベルを入力レベルより高い所定のレベル（例えば２倍のレベル）に引き上げる処理を行う。これにより、マルチプレクサ１１４は、固定体２のいずれかの光素子１３１〜１３８で受光したデータのうち、どのデータがチャンネル２のデータであるかを識別できる。

そして、回転側光素子（発光素子）１２１〜１２４の円盤上の配置から、固定側光素子（受光素子）１３１〜１３８で受光した光がどのチャンネルかを識別することができる。例えば、チャンネル２のデータが発光素子１２２から発光して受光素子１３２で受光したとする。そのとき、発光素子の配置関係、例えば、発光素子が円盤上時計まわりに順番にチャンネル１の発光素子１２１、チャンネル２の発光素子１２２、チャンネル３の発光素子１２３、チャンネル４の発光素子１２４と配置されていると、受光素子１３４で受光したデータはチャンネル３のデータ、受光素子１３６で受光したデータはチャンネル４のデータ、受光素子１３８で受光したデータはチャンネル１のデータであると識別することが可能である。

このようにマルチプレクサを論理回路で構成することで、チャンネルごとのデータを識別して対応する出力側の各チャンネルに出力することができる。勿論、チャンネル２以外のチャンネルに対してそのレベルをそれ以外のチャンネルより高く設定しても同様である。

駆動回路１１２ａ〜１１２ｄからは、回転側光素子１２１〜１２４を駆動するための駆動データが供給される。そして、駆動データに基づいて素子１２１〜１２４が発光して、固定側の素子１３１〜１３８のいずれかで受光する。そして、受光したデータは、上述したように各受信回路１１３ａ〜１１３ｈを介してマルチプレクサ２３２に入力されて、各チャンネルに対応するように切替えられて、指定された各出力段からＩ／Ｆ１１５ａ〜１１５ｄを介して外部に出力される。

上述の例では、入力データのうちいずれか１つのチャンネルのデータに対して、他のチャンネルのデータレベルと異なるように設定することで当該チャンネルを識別し、さらに素子１２１〜１２４の配置関係から各データがどのチャンネルのデータであるかを認識するようにしていた。それ以外にも図８に示すデータにより各チャンネルのデータを識別することができる。即ち、各チャンネルのデータの先頭にチャンネル識別のためのデータを挿入して発光素子１２１〜１２４から発光させることで、固定側のマルチプレクサ１１４はどのチャンネルのデータであるかを識別することも可能である。

図８に示すように、各チャンネルの各データの先頭に２ビットの識別符号が付加されて、発光素子１２１〜１２４から発光する。図７と同様に、受光素子１３１〜１３８のいずれかの素子１３１〜１３８により発光素子１２１〜１２４からそれぞれ発光した光を受光する。そして、受信回路１１３ａ〜１１３ｈを介してマルチプレクサ１１４に入力されたデータは、この識別符号により、受信したデータがどのチャンネルのデータであるかを識別する。

具体的には、図８に示すように識別符号が“００”のときは１チャンネル目のデータ、“０１”のときは２チャンネル目のデータ、“１０”のときは３チャンネル目のデータ、“１１”のときは４チャンネル目のデータとしてデータの先頭に付加され、マルチプレクサ１１４は、識別符号が“００”のときは１チャンネル目のデータとしてその出力をＩ／Ｆ１１５ａに出力するように入力データを切替える。同様に２チャンネル目はＩ／Ｆ１１５ｂ、３チャンネル目はＩ／Ｆ１１５ｃ、４チャンネル目はＩ／Ｆ１１５ｄに出力する。なお、この識別符号は、図８に示すように１クロック分のデータの先頭に付加している。

このようなチャンネルの識別符号は、回転側装置の図示しないデータ処理回路で行われてもよいし、回転側電気回路１４で付加してもよい。また、すべてのチャンネルの各データに付加するのではなく、複数のチャンネルのうちいずれか１つ付加させ、発光素子１２１〜１２４の配置関係により、各チャンネルを識別してもよい。更に、識別符号の付加は、クロックごとではなく、所定クロック数ごとに付加してもよいし、例えば映像データの各フレーム先頭に付加してもよい。

このように、データのレベルをあるチャンネルのみ異なる設定にしたり、チャンネル識別符号を付加することで、多チャンネルのデータを固定側で受信したとき、どのチャンネルのデータであるかを認識して所定の出力段に出力することができ、非接触コネクタ１０の多チャンネル化の要請に答えることができる。

次に、光素子回路部１１上にアパーチャ３０を設けた非接触コネクタ１０について説明する。アパーチャ３０の例を図９に示す。上述したように、複数の発光素子１２１〜１２４を光素子回路部１１に設けた場合にその配置によっては、例えば発光素子１２１から発光された光が、１つの受光素子１３１〜１３８ではなく複数の受光素子１３１〜１３８に同時に入力されることがある。いわゆるチャンネル間の干渉の問題が発生し、受光した光素子回路部１１では受光したデータがどのチャンネルのデータであるかを識別することができないことがある。そこで、１つの発光素子１２１〜１２４からの光を１つの受光素子１３１〜１３８が受光できるように、光素子回路部１１上にアパーチャ３０を設ける。

図９（Ａ）は、アパーチャ３０を上部から見た図である。同じ半径の円周上に沿って複数の穴が設けられており、各穴から発光素子１２１〜１２４からの光が出力される。この場合のチャンネル間の干渉は、同じ半径上に存在する受光素子１３１〜１３８間で発生するからである。

図９（Ｂ）は、アパーチャ３０の斜視図である。アパーチャ３０は一定の厚みを有しているが、回転体１と、固定体２の回転を妨げることのない厚みである。

図１０は、図１や図４におけるアパーチャ３０を設けた場合と設けていない場合の光線の違いを説明するための図である。図１０（Ａ）に示すように、アパーチャ３０を設けていない場合には、発光素子１２から発光された光がその光の散乱により３つの受光素子１３に受光されている。いわゆる、チャンネル間の干渉の問題が発生している。一方、図１０（Ｂ）に示すようにアパーチャ３０を設けた場合、発光素子１３からの光は散乱するものの、アパーチャ３０の穴の内面に反射して受光素子１３に集光する。したがって、発光素子１２からの光は確実に受光素子１３で受光することができるのである。逆にいえば、１つの受光素子１３は同時に２つの発光素子１２からの異なる光を同時に受光しないことになる。

なお、アパーチャ３０の高さ（アパーチャ３０の厚さ）は、発光素子１３からのすべての光を反射させるように回転体１と固定体２との間の空隙の高さ分設ければよいが、それでは回転体１の回転が妨げられるおそれがある。発光素子１２と受光素子１３は光素子回路部１１に搭載されているので、アパーチャ３０は回転体１の光素子回路部１１と、固定体２の光素子回路部１１の隙間の１／２以下の厚みが好ましい。

更に、このアパーチャ３０の穴の幅は、回転体１の回転により、この穴の一方の端部に受光素子１３が位置したとき、穴の他方の端部に別の受光素子１３が位置するような幅であればよい。回転体１が回転しながら、発光素子１２から発光された光を途切れることなくいずれかの受光素子１３が確実に受光するためである。

このとき、２つの受光素子１３は１つの発光素子１２からの光を同時に受光することになる。しかし、光素子回路部１１のマルチプレクサ１１４で同時に受信した２つのデータのうちいずれか一方のデータを選択するようにしたり、受信した２つのデータの“ＯＲ”となるような論理回路を構成することで、チャンネル間の干渉の問題は発生しないことになる。

上述の例では、同じ半径の円周上に複数の発光素子１２を配置したが、チャンネル間の干渉の問題は発生しないことから、異なる半径の円周上に複数の発光素子１２を配置することも可能である。

図１１は、アパーチャ３０を備える本非接触コネクタ１０の全体構成例を示す図である。回転体１側のアパーチャ３０は固定体２が位置する下部方向に向けて配置され、固定体２側のアパーチャ３０は回転体１が位置する上方方向に向けて配置される。

この例も図１等と同様に、傾斜光路が形成され、回転体１側の光素子回路部１１と固定体２側の光素子回路部１１とは共に光素子１２、１３の配置が同一のため共通化できる。また、アパーチャ３０により発光素子１２から発光された光は所定の受光素子１３に集光するため、他の受光素子１３により受光することによるチャンネル間の干渉の問題も発生しない。

図１１に示す例は、１段構成の傾斜光路が形成されているが、図４と同様に複数段構成としてもよい。複数段としても光素子回路部１１は共通化されているためコストダウンを図ることができるとともに、チャンネル間の干渉の問題が発生せず、しかも、多チャンネルによるデータ送受信を行い得る本非接触コネクタ１０を実現できる。

上述した全ての例で、光素子１２、１３の配列は、回転軸４から外周方向に向けて、発光素子１２、受光素子１３の順としたが、勿論、その逆であってもよい。この場合でも、上述した例と全く同様の作用効果を奏する。

円盤状の光素子回路部１１を１対で対向したときの非接触コネクタ１０の側面図である。 非接触コネクタ１０の上面図である。 固定体２から回転体１への電力供給を説明するための図である。 中空の円盤状の光素子回路部１１を複数対向したときの非接触コネクタ１０の側面図である。 中空の円盤状の光素子回路部１１を複数対向したときの非接触コネクタ１０の斜視図である。 光素子回路部１１の構成図である。 光素子回路部１１に入力されるデータの例を示す図である。 光素子回路部１１に入力されるデータの例を示す図である。 アパーチャ３０の例を示す図である。 発光素子１２から受光素子１３への光線の例を示す図である。 アパーチャ３０を設けたときの非接触コネクタの側面図である。

符号の説明

１ 回転体
２ 固定体
１０ 非接触コネクタ
１１ 光素子回路部
１１Ａ 駆動ブロック
１１Ｂ 受信ブロック
１１１ａ Ｉ／Ｆ
１１２ａ 駆動回路
１１３ａ 受信回路
１１４ マルチプレクサ
１１５ａ 駆動回路
１１６ Ｉ／Ｆ
１２ 発光素子
１３ 受光素子
１４ 回転側電気回路部
１５ 回転側トランス巻線
２１ 固定側電気回路部
２２ 固定側トランス巻線
２３ 軸受け
３０ アパーチャ

Claims (7)

1. 回転軸のまわりを回転する回転体に配置された回転側光素子と、
   固定体に配置された固定側光素子と、
   を備え、前記回転側光素子と前記固定側光素子との間で非接触によりデータの送受信を行う非接触コネクタであって、
   前記回転側光素子と前記固定側光素子とは、それぞれ前記回転軸と略直交する前記回転体の円盤面上と前記固定体の円盤面上に設けられるとともに、それぞれの円盤面に対して共に傾斜して設けられて、前記回転軸に対して傾斜した光路を形成し、
   更に、前記回転体と前記固定体との間に、前記回転側光素子又は前記固定側光素子から発光した光を通過させるアパーチャを備えることを特徴とする非接触コネクタ。
2. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて
   前記アパーチャは前記発光した光を透過させる複数の穴を有し、前記各穴の幅は、前記光素子のうち一方を発光素子、他方を受光素子とした場合、前記穴の一端に受光素子が位置しているときに前記穴の他の一端にも受光素子が位置する大きさであることを特徴とする非接触コネクタ。
3. 請求項２記載の非接触コネクタにおいて、
   前記アパーチャに設けられた前記穴の幅は、最短距離にある２つの前記発光素子が１つの前記受光素子に同時に出力されない大きさである、ことを特徴とする非接触コネクタ。
4. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて、
   前記回転側光素子は、前記回転体であって前記回転軸の略中央に配置されている、ことを特徴とする非接触コネクタ。
5. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて、
   前記光素子は前記回転軸を中心とする半径の異なる同心円上に複数個配置されることを特徴とする非接触コネクタ
6. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて、
   前記固定側光素子から出力されたデータが入力され、当該データがどのチャンネルの入力データであるかを識別して、前記データを前記チャンネルに対応する出力チャンネルに出力する切替え手段を有している、ことを特徴とする非接触コネクタ。
7. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて、
   前記回転体及び前記固定体の双方にトランス巻線を備え、前記巻線により前記固定体から前記回転体に非接触で電源を供給するようにした、ことを特徴とする非接触コネクタ。

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