CN101447326A - 非接触式连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非接触式连接器，其包括设置于绕旋转轴旋转的旋转体上的旋转侧光学元件以及设置于固定体上的固定侧光学元件，并且该非接触式连接器在旋转侧光学元件和固定侧光学元件之间以非接触方式执行数据发送和接收，该非接触式连接器还包括设置于该旋转轴上的反射体，其对从该旋转侧光学元件或从该固定侧光学元件发射的光进行反射；并且该反射体是立方镜，该立方镜的外形是矩形平行六面体并通过以下方式形成：在从可见光波长范围到红外波长范围透明的两个矩形平行六面体构件中的一个构件的一个面上蒸发淀积金属薄膜，随后将这个矩形平行六面体构件接合到这两个矩形平行六面体构件中的另一个构件，使该蒸发淀积的膜面介于这二者之间。

Description

非接触式连接器

技术领域

本发明涉及用于以非接触方式进行数据的发送和接收的非接触式连接器。

背景技术

随着过去无线技术的发展，开始出现了以非接触方式进行数据交换而同时具备连接器功能的非接触式连接器。

例如，通过利用非接触式连接器将可旋转照相机与信号处理部相连接，不必接触就可以将由该照相机拍摄的图像信号发送给该信号处理部。

作为现有技术的非接触式连接器技术，存在以下的非接触式连接器：该非接触式连接器包括旋转体和固定体，其中，不必接触就可以将电能从固定体输入到旋转体的多个部分(例如，参见日本专利特开No.2002-75760)。

此外，还存在以下的非接触式连接器：其中，通过提供连接到旋转体的齿轮(gear)上的反射镜，并经由该反射镜在旋转体和固定体之间不接触地交换数据，可确保高速通信的连续性(例如，参见日本专利申请No.2005-277565和日本专利申请No.2005-290472)。

另一方面，通过将金属蒸发淀积到玻璃或其它透明材料的外表面上，形成通过将金属蒸发淀积到一表面上而形成的金属蒸发淀积镜面，以用作平面反射镜，并且使光入射在透明材料内。

然而，在日本专利特开No.2002-75760内公开的发明中，必须执行光接收元件切换，并且当以该切换所不能跟随的高速度发送数据时，使得造成了不能保证高速通信的连续性的问题。

此外，在日本专利申请No.2005-277565和日本专利申请No.2005-290472内公开的发明中，尽管能够确保高速通信的连续性，但是仍存在以下问题：当将反射镜置于光发射元件和光接收元件之间的直线上时，存在来自光发射元件的光被反射镜阻挡的情况。

此外，还要求非接触式连接器能够通过多个通道在旋转侧和固定侧之间的两个方向上进行发送和接收。

因此鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种能够在旋转侧和固定侧之间进行双向通信的非接触式连接器。

本发明的另一目的是提供一种确保通信连续性的非接触式连接器。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的非接触式连接器具有设置于绕旋转轴旋转的旋转体上的旋转侧光学元件，以及设置于固定体上的固定侧光学元件，并且该非接触式连接器在该旋转侧光学元件和该固定侧光学元件之间以非接触方式执行数据发送和接收，该非接触式连接器包括：设置于该旋转轴上的反射体，其对从该旋转侧光学元件或从该固定侧光学元件发射的光进行反射；并且该反射体包括立方镜(cubic mirror)，该立方镜的外形是矩形平行六面体并通过以下方式形成：在从可见光波长范围到红外波长范围透明的两个矩形平行六面体构件中的一个构件的一个面上蒸发淀积金属薄膜，随后将这个矩形平行六面体构件接合到这两个矩形平行六面体构件中的另一个构件，使蒸发淀积的膜面介于这二者之间。

通过本发明，可以提供使得能够在旋转侧和固定侧之间进行双向通信的非接触式连接器。此外，通过本发明，可以提供确保了通信连续性的非接触式连接器。

附图说明

图1是非接触式连接器的截面图；

图2解释了由反射体形成的光通路；

图3解释了由反射体形成的光通路；

图4(A)到图4(D)示出了立方镜的设置示例等；

图5(A)和图5(B)解释了由反射体形成的光通路；

图6示出行星齿轮(planetary gear)变速装置的设置的一个示例；

图7(A)和图7(B)示出了行星齿轮变速装置的设置的另一示例；

图8解释了由反射体形成的光通路；

图9解释了由反射体形成的光通路；

图10示出了非接触式连接器的设置的另一示例；

图11解释了非接触式供电(power feeding)；

图12示出了旋转侧电路部和固定侧电路部的设置的示例；以及

图13示出了其中添加了通道识别符的数据的示例。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本发明的实施方案的优选方面。

图1示出了应用了本发明的非接触式连接器10的示例。旋转体1被设置为可绕旋转轴4旋转。固定体2被固定并设置于旋转体1的外周。

旋转体1包括旋转侧电路部11、旋转侧保持(holding)部12、旋转侧光学元件13、旋转侧变压器绕组(transformer windings)14、旋转侧变压器铁芯(core)15以及反射体7。

旋转侧电路部11设置在旋转体1的上部，并执行各种数据处理。例如，当用于拍摄图像的照相机安装在旋转体1上时，来自照相机的图像信号等被输入到旋转侧电路部11，并且输出使得旋转侧光发射元件13发光的电信号。

旋转侧保持部12设置于旋转侧电路部11的下方，并保持旋转侧电路部11。

旋转侧光学元件13设置于旋转体1的与旋转轴4垂直的盘面上。该旋转侧光学元件13根据来自旋转侧电路部11的电信号而发光，并经由反射体7以非接触方式向固定侧光学元件23发送数据。此外，旋转侧光学元件13经由反射体7从固定侧光学元件23接收数据，并向旋转侧电路部11输出该数据。

旋转侧变压器绕组14位于旋转侧保持部12的下部中，并设置于旋转体1的外周空腔中。从固定体2通过电磁感应作用提供电力，并且可从这些旋转侧变压器绕组14将电力提供到旋转体1的各个部分。

旋转侧变压器铁芯15被形成为具有U形截面，以包围旋转侧变压器绕组14。旋转侧变压器铁芯15在其空腔中容纳旋转侧变压器绕组14，并与固定体2一起形成旋转变压器。上述旋转侧保持部12是该旋转侧变压器铁芯15的一部分。

反射体7设置于旋转体1的旋转轴4上，并被设置为能够绕旋转轴4旋转。该反射体7反射从光学元件13和23的每一个发射的光。反射体7的细节在后面解释。

接下来描述固定体2。如图1所示，固定体2包括固定侧电路部21、固定侧保持部22、固定侧光学元件23、固定侧变压器绕组24以及固定侧变压器铁芯25。

固定侧电路部21位于固定体2的盘面(disc)上。固定侧电路部21连接到固定侧光学元件23，并处理由固定侧光学元件23接收的数据，并向连接到固定体2的外部设备输出数据。此外，固定侧电路部21向固定侧光学元件23输出从外部设备输入的数据。

固定侧保持部22设置于固定侧电路部21的下方，并保持固定侧电路部21。

固定侧光学元件23设置于固定体2的与旋转体1的其上设置了旋转侧光学元件13的盘面基本上平行的平坦盘面上。固定侧光学元件23经由反射体7以非接触方式接收从旋转侧光学元件13发射的光，并且向固定侧电路部21输出所接收的数据。此外，固定侧光学元件23根据来自固定侧电路部21的数据而发光，以经由反射体7向旋转侧光学元件13发送数据。如图1所示，固定侧光学元件23与旋转侧光学元件13在基本上垂直于旋转轴4的方向上形成光通路。

固定侧变压器绕组24位于与旋转侧变压器绕组14相对的位置，并被设置在固定体2的内周侧上。从连接到固定体2的外部设备向固定侧变压器绕组24提供电力。

固定侧变压器铁芯25被形成为具有U形截面，以包围固定侧变压器绕组24。固定侧变压器铁芯25在其空腔中容纳固定侧变压器绕组24，并与旋转体1一起形成旋转变压器。固定侧保持部22是该固定侧变压器铁芯25的一部分。

非接触式连接器10包括滚动体(rolling body)31以使旋转体1的旋转操作平滑，以定位旋转体1和固定体2等。滚动体31设置于旋转体1和固定体2之间的间隙中。为了使得该滚动体31的旋转操作平滑，旋转体1和固定体2分别具有内环和外环。由该滚动体31、内环以及外环形成轴承(bearing)5。

当不需要对旋转体1的旋转操作的平滑、定位等时，可省略滚动体31。

接下来，描述形成于旋转侧光学元件13和固定侧光学元件23之间的光通路。图2是示出了非接触式连接器10的俯视图的一个示例。旋转侧光学元件13是光发射元件，而固定侧光学元件23是光接收元件；反射体7绕作为旋转轴4与旋转体1的交叉点的旋转中心O旋转。

如图所示，考虑以下这种情况：其中，旋转侧光发射元件13和固定侧光接收元件23设置于朝向旋转中心O的直线上，而反射体7的平面部分位于线段CE上。在这种情况下，当旋转侧光发射元件13向反射体7发光时，光被反射体7反射并向固定侧光接收元件23传播。在这种情况下，可以理解的是，光发射元件13会阻挡来自反射体7的光，使得光接收元件23不能接收光；但是，例如可以通过在比光发射元件13高的位置设置光接收元件23来避免这个问题。

接下来，如图3所示，考虑其中旋转体1转过预定角度θ的情况。在这种情况下，旋转侧光发射元件13从位置A′移动到位置A＂。

一般地说，当入射光被镜面或其它反射面反射时，由入射光与垂直于反射面的反射中心线形成的角度等于由反射中心线与反射光形成的角度。在图3的示例中，由来自光发射元件13的入射光与反射中心线形成的角度(θ/2)等于由反射中心线与反射光形成的角度(θ/2)。

另一方面，反射中心线随着旋转侧光学元件13的移动绕旋转中心O旋转而移动。如果使得反射体7的反射面随着该移动的旋转中心线而旋转，则由入射光和反射光与反射中心线形成的角度均为θ/2，使得从旋转侧光学元件13发射的光被反射体反射，并始终被引导向特定的固定侧光学元件23。

因此，如果反射体7的旋转速度变为旋转体1的旋转速度的一半，则从旋转侧光发射元件13发射的光始终被引导向特定的固定侧光接收元件23。

即，旋转侧光学元件13和固定侧光学元件23被设置为使得当固定侧光学元件23位于从旋转侧光学元件13发射并被反射体7反射的光的光通路线段上时，在光发射元件13和光接收元件23之间经由反射体7形成光通路。此后，如果反射体7的旋转速度变为旋转体1的旋转速度的一半，则反射体7的反射面绕旋转轴4旋转，使得随着旋转体1的旋转，无论旋转侧光发射元件13在任何位置，始终与位于特定位置的固定侧光接收元件23形成光通路。

如图3所示，当随着旋转体1的旋转，旋转侧光学元件13位于位置A＂时，反射中心线位于θ/2，因此从旋转侧光发射元件13发射的光被反射体7反射，并可被固定侧光接收元件23接收。

图4(A)到图4(D)详细示出了反射体7的设置的示例。本实施方式的反射体7是平面镜，其通过以下方式而构成：在由透明材料形成的两个平行六面体71、72中的平行六面体71的一个外表面73上形成金属蒸发淀积镜面，并随后将该蒸发淀积镜面以夹层(sandwich)的形式接合到另一平行六面体72上，使得反射面的厚度非常薄，并且两个表面都是反射面。

图4(A)和图4(B)示出了由透明材料形成的具有矩形平行六面体形状的两个透明构件71、72。前一平行六面体aFGbdBCc的面abcd73是其上蒸发淀积了金属的平面镜面，并被接合到后一平行六面体EdfHAhgD的面efgh 74，以形成具有平行六面体EFGHABCD形状的立方镜7，即反射体7。

图4(C)示出了立方镜7(平行六面体EFGHABCD)的形状，以及立方镜7作为平面镜的光学功能。该图示出了从立方镜7上的面ABCD入射，并被面abcd反射后从面EFGH发射出的光束的光通路。立方镜7的中心轴是直线，其位于旋转轴4上，穿过立方镜7的边缘ab的中点P和边缘cd的中点Q，并且是立方镜7的反射点。考虑到会造成的复杂度，未示出当入射到立方镜7上时和从立方镜7中射出时由于透明材料的折射率而引起的光通路的折射效果。

图4(D)示出了光通路的细节；图4(D)中的左图是图4(C)的俯视图，右图是侧视图。

首先，光通路1是其中光从面AdcD(在面ABCD中)入射到中心轴(旋转轴)4上并从面EabH(在面EFGH中)射出的光通路。接下来，光通路2是其中光从线cd(在面ABCD中)向旋转轴4入射并从线ab射出的光通路。当然，还存在其中光从面dBCc射出以及光从面aFGb射出的光通路，但是可以完全与光通路2类似地处理这些光通路，因此省略了对其的描述。考虑到会造成的复杂度，该图同样未示出当光入射到立方镜7上并从立方镜7中射出时由于透明材料71和72的折射率的差异而引起的光通路的折射效果。

构成立方镜7的透明构件71、72在从可见光波长范围到近红外波长范围是透明的，并且可见光波长和近红外波长的光在蒸发淀积的金属面73处反射。因此，通过将反射体7构造为该立方镜7，可以反射红外线以及可见光，因此还可以在旋转体1与固定体2之间进行红外线通信。

通过这种立方镜7，当旋转体1旋转180°(θ＝180°)时，从反射体(立方镜)7到光接收元件23的光通路通过蒸发淀积金属面73延续而不会中断。与其中反射体7包括反射镜的情况相比，可以在所有角度上容易地确保到光接收元件23的光通路，而不需要采取例如减小反射体7的厚度的措施。

当旋转体1旋转90°(θ＝90°)时，立方镜7旋转了45°，并且反射中心线位于45°。此时，旋转侧光发射元件13位于线段CO上，来自光发射元件13并被反射体7反射的光向位于位置B的光接收元件23传播。

当旋转体1旋转270°(θ＝270°)时，立方镜7旋转了135°(θ/2)，并且反射中心线位于135°。旋转侧光学元件13位于线段EO上，并且从旋转侧光发射元件13发射的光向位于位置B的固定侧光接收元件23传播。

因此，无论旋转侧光学元件13随着旋转体1的旋转移动到了任何位置，始终与位于特定位置的固定侧光接收元件23形成光通路。因此，在旋转侧光学元件13和固定侧光学元件23之间形成不间断的光通路，并确保了通信的连续性。由于光的可逆性，如果旋转侧光学元件13是光接收元件而固定侧光学元件23是光发射元件，则类似的说明同样适用。

接下来，参照图5(A)和图5(B)来描述以下这种情况：其中多个光发射元件13设置于旋转体1上，而与之相应的多个光接收元件23设置于固定体2上。在图5(A)和图5(B)中，示出了其中旋转侧光发射元件13和固定侧光接收元件23位于正六边形的各个顶点的示例。

在该示例中，还将旋转侧光学元件13和固定侧光学元件23中的每一个设置为使得当固定侧光学元件23位于从旋转侧光学元件13发射并被立方镜7反射的光的光通路线段上时，在旋转侧光学元件13与固定侧光学元件23之间形成光通路，反射体7位于其间。

考虑图5(A)的位置中的光通路。立方镜7的反射面被设置为与连接B3和B6的线段平行。在这种情况下，反射中心线如图所示设置。因此，从旋转侧光发射元件A1发射的光被反射体7反射，并向固定侧光接收元件B1传播。此外，旋转侧光发射元件A2还与相应的固定侧光接收元件B2形成光通路。同样，与上述描述类似，形成从旋转侧光发射元件A3到固定侧光接收元件B3的光通路。因为立方镜7在蒸发淀积膜73的两侧都具有反射面，所以对于其余光发射元件A4到A6的说明完全类似。

在此，考虑其中旋转体1逆时针旋转60°的情况，如图5(B)所示。光发射元件A1到A6中的每一个也移动60°。此时，立方镜7的旋转速度为旋转体1旋转速度的一半，因此旋转30°。因此，反射中心线如图所示设置。旋转侧光发射元件A1形成朝向固定侧光接收元件B1的光通路，旋转侧光发射元件A2形成朝向固定侧光接收元件B2的光通路。因为立方镜7的蒸发淀积膜73的两侧都是反射面，所以对于其余光发射元件A3到A6的说明与之类似。

甚至当以这种方式来设置多个旋转侧光发射元件13和固定侧光接收元件23时，也始终能够在旋转侧光发射元件13中的每一个与相应的固定侧光接收元件23之间形成光通路。因此，甚至当存在多个旋转侧光发射元件13和固定侧光接收元件23时，仍然在元件13和23之间形成不间断的光通路，并可以确保通信的连续性。通过经由多个光学元件13和23的通信，可以在非接触式连接器10中执行多通道数据发送和接收。

为了帮助说明图5(A)和图5(B)所示的示例，以60°的间隔来设置元件13和23；但间隔不限于60°，而是可以采用任意位置。这是因为如果反射体(立方镜)7的旋转速度设为旋转体1的旋转速度的一半，则始终可以在旋转侧光发射元件13与相应的固定侧光接收元件23之间形成光通路。此时，反射体7的初始角度位置可被设置为反射体7的倾角(inclination)，使得例如在旋转侧光发射元件13和光接收元件23之间形成光通路。

此外，在图5(A)和图5(B)中所示的示例中，旋转侧光学元件13的位置使得到旋转中心O的距离恒定；但到这些位置的距离可任意地选择。在这种情况下，旋转侧光学元件13中的每一个设置于旋转体1上，其相应的安装角度α被设置为使得与相应的固定侧光学元件23形成光通路。

此外，在图5(A)和图5(B)中所示的示例中以旋转侧光学元件13作为光发射元件，而以固定侧光学元件23作为光接收元件进行说明；但由于光的可逆性，如果旋转侧光学元件13是光接收元件而固定侧光学元件是光发射元件，也可以完全类似地形成光通路。通过这种方式，在非接触式连接器10中可执行同时双向数据发送和接收。

此外，对于混合(intermix)设置(其中多个旋转侧光学元件13的一部分是光发射元件，而其余的旋转侧光学元件13是光接收元件)的说明类似。例如，以下混合设置是可能的：其中旋转侧光学元件A1是光发射元件而光学元件A2是光接收元件，而固定侧光学元件B1是光接收元件而光学元件B2是光发射元件。

接下来，描述其中将反射体7的旋转速度设为旋转体1的旋转速度的一半的旋转控制。图6示出了行星齿轮变速装置40作为一个示例。该行星齿轮变速装置40例如设置在旋转体1中。

行星齿轮变速装置40包括中心齿轮41、行星齿轮42、内部齿轮43以及臂44。中心齿轮41安装在旋转体1的中心。因为该中心齿轮41的旋转轴与位于使旋转体1旋转的主单元装置侧的旋转轴重合，所以中心齿轮41与旋转体1一起绕旋转轴4旋转。

另一方面，行星齿轮42被设置在中心齿轮41的外部，并被设置为随着中心齿轮41的旋转而旋转，同时还在中心齿轮41与内部齿轮43之间移动。行星齿轮42具有两级(two-stage)构造，包括与内部齿轮43啮合的齿轮，在该齿轮上有与中心齿轮41啮合的齿轮(固定齿轮)。臂44位于连接行星齿轮42的中心和反射体7(旋转轴4上的位置)的线段上。

在此，当中心齿轮41由于主单元装置的旋转而在方向G上旋转时，行星齿轮42在方向H上移动。作为该移动的结果，反射体7也在方向H上旋转。在此，通过将中心齿轮41的齿数和行星齿轮42的齿数的比率设定为预定值，使得行星齿轮42的移动速度是中心齿轮41的旋转速度的一半。通过这种方式，反射部7以旋转体1的旋转速度的一半绕旋转轴4旋转。

接下来，描述将反射体7的旋转速度或旋转角度减半的旋转控制的另一示例。

图7(A)是非接触式连接器10的俯视图，而图7(B)是非接触式连接器10的截面图。如图所示，从旋转轴4侧开始，旋转体1按顺序包括内环532、滚动体533、外环531以及旋转侧磁体541。上述轴承5由内环532、滚动体533以及外环531形成。固定体2包括位于与旋转侧磁体541相对的位置处的固定侧磁体542。

并且，旋转体1还包括两个弹性体51、52。这两个弹性体51、52具有基本上相同的弹性特性。如图7(A)所示，两个弹性体51、52串联连接。弹性体51的一端连接到内环532，而弹性体52的一端连接到外环531。

因为旋转侧磁体541和固定侧磁体542彼此相对设置，所以两个磁体541和542通过磁力的方式在空间上耦合。因此，甚至当旋转体1旋转时，由于与固定侧磁体542的磁力，旋转侧磁体541也不旋转。此外，因为外环531也一体地连接到旋转侧磁体541，所以外环531也不旋转。由旋转侧磁体541和外环531形成空间固定体。

即，因为弹性体52的一端连接到旋转体1的空间固定体，所以甚至当旋转体1旋转时它也不旋转。另一方面，弹性体51的一端连接到内环532，使得其与旋转体1的旋转一起旋转。由两个弹性体51和52形成弹性体驱动装置50。

接下来，描述弹性驱动装置50的操作。图8用于描述此操作。从两个弹性体51和52位于线段PQ上的时刻开始，考虑旋转体1旋转角度θ。即，考虑其中弹性体51的一端从点Q移动到点Q′的情况。

当由于旋转体1的旋转而使得两个弹性体51和52被拉伸了量“x”时，因为两个弹性体51、52的弹性特性基本上相同，所以弹性体51被拉伸了“x/2”，弹性体52也被拉伸了“x/2”。

在此，考虑两个三角形OPS和OQ′S；这两个三角形的形状相同。这是因为线段PS延伸了“x/2”，并且线段SQ′也延伸了“x/2”。

当旋转体1旋转角度θ时，线段PS延伸了“x/2”，使得反射体7从线段OR上的位置开始旋转了“θ/2”。因此，可使得反射体7旋转了旋转体1的旋转角度量的一半。

通过这种方式，弹性体51的一端连接在旋转体1上方的位置(点Q，点Q′)，并与旋转体1一起旋转，并且弹性体52的另一端连接在旋转体1上方的位置(点P)，弹性体52的该另一端通过磁力与固定体2在空间上耦合并且不与旋转体1的旋转一起旋转。反射体7被设置为使得反射体7的反射面位于连接线段PQ(线段PQ′)的大致中心和旋转轴4的线段OR(线段OS)上。

如图7(A)和其它地方所示，在弹性体驱动装置50的该示例中，也可以单独地设置旋转体1和固定体2。因此，可以容易地组合旋转体1和固定体2以形成光通路，例如通过配合(mating)操作，使得可以容易地制造无连接的光学连接器和光学插口(outlet)。

弹性体51和52实际上包括弹簧、橡胶构件等。弹性体51、52可包括单一体而不是两个体，或可包括三个或更多个体。此外，弹性体51的一端可连接到任意位置，只要该位置与旋转体1一起旋转，并且弹性体52的一端可连接到任意位置，只要该位置位于旋转体1的空间固定体上。

为了使反射体7的旋转速度或旋转角度减半，除了行星齿轮变速装置40之外，可以提供例如使反射体7旋转的电动机或其它反射体驱动装置以及检测旋转体1的旋转速度或旋转角度的检测装置，并且基于该检测装置的检测结果，可以对反射体驱动装置施加反馈控制，使得反射体7的旋转速度或旋转角度减半。

接下来，描述当采用反射体驱动装置时的反射体7的初始角度位置。

当采用上述行星齿轮变速装置40时，反射体7通过齿轮连接到旋转体1，使得反射体7相对于旋转体1的位置关系没有变化。即，不需要设定反射体7的初始位置。然而，当采用反射体驱装置时，如果未安装制动机构等，则会出现必须设定反射体7的初始位置的情况。在这种情况下，例如，如果将旋转侧光发射元件13和固定侧光接收元件23位于朝向反射体7的旋转中心O的直线上的位置设置为检测旋转体1的旋转角度的检测装置的初始角度位置，则此时的旋转角度的一半作为反射体7的初始角度位置而被输入，并且对反射体驱动装置施加反馈控制。

如果没有安装上述反射体驱动机构或旋转角度检测装置，而仅有反射体7被安装在旋转轴4上，并采用了其中通过对旋转体1和固定体2进行配合(mate)而在旋转体1和固定体2之间形成光通路的结构，则可设置非接触式光学连接器。

此外，没有反射体驱动机构的设置与其中反射体驱动机构的输入为零(驱动停止)的状态基本上相同，因此是反射体驱动设计的一种使用模式。

此外，没有反射体驱动机构的这种设置与其中弹性体驱动装置50的弹性常数非常大(使得反射体7几乎不移动)的状态基本上相同，因此是反射体驱动装置50的一种使用模式。

通过这些设置，可设置与现有的利用套筒(ferrule)的接触式设计不同的非接触式光学连接器。

可以针对切换功能而对该连接器的设置进行修改，以切换光通路。图9示出了(切换)示例，其中从位置A＂的光发射元件13切换到位置F(从位置B移动了角度γ的位置)的光接收元件23。

如图所示，当光接收元件23从位置B旋转γ时，如果反射体7旋转γ/2(总共为θ/2+γ/2)，则可执行从位置B的光接收元件23到位置F的光接收元件23的切换。

当考虑反射中心线时，尽管在图3的位置反射中心线为θ/2，但是在图9的位置反射中心线为θ/2+γ/2，使得通过将反射体7旋转θ/2+γ/2，可以执行从位置B的光接收元件23到位置F的光接收元件23的切换。

图10是多级(multistage)非接触式连接器1的设置的示例。除了上述具有单级设置的非接触式连接器1之外，通过采用如图10所示的多级设置，可执行多通道数据发送和接收。在这种情况下，固定侧光学元件23位于固定体2的侧面上，并且在每一级中在固定侧光学元件23与和旋转侧光学元件13之间形成上述的不间断光通路。如上所述，在每一级中，可以设置多个旋转侧光学元件13和固定侧光学元件23，并且可混合光发射元件和光接收元件。旋转侧的各级由被安装为能够随旋转体1的旋转而旋转的轴(shaft)33来连接。

接下来，使用图11来描述从固定体2向旋转体1无接触地供电。如上所述，旋转侧变压器绕组14绕旋转体1的旋转侧变压器铁芯15的主体(trunk)部分缠绕，固定侧变压器绕组24绕固定体2的固定侧变压器铁芯25的主体部分缠绕。在这种状态下，通过使供电电流从主单元装置流过固定侧变压器绕组24，在固定侧变压器铁芯25的周围生成磁场。通过旋转体1的旋转操作，由与生成该磁场的固定侧变压器铁芯25相对设置的旋转侧变压器铁芯15形成磁路，并且在绕其主体部分缠绕的旋转侧变压器绕组14中生成电流(通过所谓的电磁感应定律)。通过这种方式，向旋转体1的各个部分提供电力，使得例如驱动旋转侧电路部11而且旋转侧光学元件13发光。

接下来，使用图12来描述旋转侧电路部11和固定侧电路部21的细节。在该示例中，发送和接收4个通道(CH.1到CH.4)的数据；在旋转侧光学元件133到136中的每一个与相应的固定侧光学元件233到236之间发送和接收一个通道的数据。

旋转侧电路部11包括用于处理各个通道的数据的接口(I/F)电路111到114以及驱动电路115到118。来自主单元装置的数据被输入到I/F电路111到114，并被转换为可在电路部11中处理的数据。随后，驱动电路115到118将该数据转换为驱动数据，并且基于该驱动数据，从旋转侧光学元件133到136中的每一个发射光。

固定侧电路部21包括接收电路2111到2114、切换电路2120以及I/F电路2121到2124。由规定的固定侧光学元件233到236所接收的数据在接收电路2111到2114内被转换为可在电路部21中处理的数据，并被输出到切换电路2120。在切换电路2120中，进行切换到，以将在每个通道中接收的数据输出到规定的输出级。通过这种方式，使得第一通道中的数据从I/F电路2122输出，第二通道中的数据从I/F2123输出，并且类似地，使得数据从用户希望的输出级输出。另外，可从外部设备向切换电路2120输入切换控制信号，以使得切换到希望的级(所谓的多路复用器功能)。

此外，如图13所示，通过由主单元装置进行处理可在每个通道中的数据上附加识别符，并且切换电路2120对这些识别符进行区分，以执行切换。例如，当区分出“00”时，使得数据作为“第一”通道的数据而被输出到I/F 2124，并且对于其它通道也与之类似。

可在连接到固定体2的主单元装置的数据处理电路(未示出)中执行这种通道识别符的添加，或者可由旋转侧电路部11的驱动电路115到118来执行。此外，不是向所有通道的所有数据添加通道识别符，而是可以将符号添加到多个通道中的一个通道，以执行通道区分(专线系统)。

通过这种方式，通过向数据添加识别符，当固定体2接收到多通道数据时，可以识别出数据的通道并且可以将数据输出到预定的输出级，并且非接触式连接器可具有自动通道识别功能。

在图12所示的示例中，示出了在旋转侧光学元件133到136是光发射元件而固定侧光学元件233到236是光接收元件的情况下的电路部11、21的设置。另外，旋转侧光学元件133到136可以是光接收元件，而固定侧光学元件233到236可以是光发射元件。在这种情况下，旋转侧电路部11包括接收电路2111到2114、切换电路2120以及I/F电路2121到2124，而固定侧电路部21包括I/F电路111到114以及驱动电路115到118。

此外，旋转侧光学元件13和固定侧光学元件23可用光纤来代替，并且可由固定侧光纤和旋转侧光纤来形成不间断光通路。

相关申请的交叉引用

本申请基于2007年11月27日提交的在先日本专利申请No.2007-305509并要求其优先权，在此通过引用并入其全部内容。

Claims (14)

1、一种非接触式连接器，该非接触式连接器包括：设置于绕旋转轴旋转的旋转体上的旋转侧光学元件；以及设置于固定体上的固定侧光学元件，而且，该非接触式连接器在该旋转侧光学元件和该固定侧光学元件之间以非接触方式执行数据发送和接收，其中，

反射体，其对从所述旋转侧光学元件或从所述固定侧光学元件发射的光进行反射，并设置于所述旋转轴上，并且

所述反射体包括立方镜，该立方镜的外形是矩形平行六面体，并通过以下的方式形成：在从可见光波长范围到红外波长范围透明的两个矩形平行六面体构件中的一个矩形平行六面体构件的一个面上蒸发淀积金属薄膜，并随后将所述一个矩形平行六面体构件接合到所述两个矩形平行六面体构件中的另一个矩形平行六面体构件，使所述蒸发淀积的膜面介于这二者之间。

2、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，所述立方镜具有反射平面镜的功能，其中可见光波和红外光波照射与所述蒸发淀积的膜面垂直的面，所述光在所述蒸发淀积的膜面处反射，并且使得所述光从与所述蒸发淀积的膜面垂直的面射出。

3、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，在所述旋转侧光学元件和所述固定侧光学元件之间形成的光通路与所述旋转轴基本垂直地交叉，所述反射体介于所述旋转侧光学元件和所述固定侧光学元件之间，并且

在所述旋转侧光学元件和所述固定侧光学元件之间形成所述光通路，所述反射体介于所述旋转侧光学元件和所述固定侧光学元件之间，使得所述旋转侧光学元件或所述固定侧光学元件接收从所述反射体反射的光。

4、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，所述旋转侧光学元件设置于所述旋转体的与所述旋转轴垂直交叉的盘面上，并且所述固定侧光学元件设置于所述固定体的与所述旋转体的所述盘面基本上平行的平面上。

5、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，所述反射体绕所述旋转轴旋转，并且所述反射体被设置为使得其旋转速度或旋转角度是所述旋转体的旋转速度或旋转角度的一半。

6、根据权利要求5所述的非接触式连接器，该非接触式连接器还包括：与所述旋转体一起绕所述旋转轴旋转的第一齿轮；绕所述第一齿轮旋转而移动的第二齿轮；以及连接所述第二齿轮和所述反射体的连接部，其中

所述第一齿轮和所述第二齿轮的齿数比被设定为使得所述第二齿轮的移动速度是所述第一齿轮的转动速度的一半。

7、根据权利要求5所述的非接触式连接器，该非接触式连接器还包括位于所述旋转体上的弹性体，其中，

所述弹性体的一端连接到所述旋转体上的与所述旋转体一起旋转的第一位置，而所述弹性体的另一端连接到所述旋转体上的第二位置，所述另一端通过磁力在空间上耦合到所述固定体，并且所述弹性体不随所述旋转体的旋转而旋转，并且

所述反射体被设置为使得所述反射体的反射面位于将所述旋转轴连接到连接所述第一位置和所述第二位置的线的大致中心的线上。

8、根据权利要求5所述的非接触式连接器，该非接触式连接器还包括：检测部，该检测部对所述旋转体的旋转速度或旋转角度进行检测；以及反射体驱动部，该反射体驱动部使得所述反射体以由所述检测部检测出的旋转速度或旋转角度的一半进行旋转。

9、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，

在所述旋转体的盘面上的任意位置处设置多个所述旋转侧光学元件，并且在所述固定体上设置多个所述固定侧光学元件，并且

多个所述固定侧光学元件设置在所述固定体上，使得当所述固定侧光学元件设置于由所述旋转侧光学元件以及所述反射体入射和反射的光通路线段上时，经由所述反射体分别在所述多个固定侧光学元件和所述多个旋转侧光学元件之间形成光通路。

10、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，

在所述旋转体的盘面上的任意位置处一起设置旋转侧光发射元件和旋转侧光接收元件，并且在所述固定体上一起设置接收从所述旋转侧光发射元件发射的光的固定侧光接收元件和向所述旋转侧光接收元件发射光的固定侧光发射元件；并且

将所述固定侧光接收元件和所述固定侧光发射元件设置在一起，使得当所述固定侧光发射元件或所述固定侧光接收元件设置于由所述旋转侧光接收元件或所述旋转侧光发射元件以及所述反射体入射和反射的光通路线段上时，在所述固定侧光接收元件或所述固定侧光发射元件与所述旋转侧光发射元件或所述旋转侧光接收元件之间形成光通路，并且所述反射体介于其间。

11、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，

在所述旋转体和所述固定体中，位于基本上垂直于所述旋转轴的平面中的多级所述旋转侧光学元件和多级所述固定侧光学元件分别被设置为与所述旋转轴基本上平行，并且在各级中，在所述旋转侧光学元件和所述固定侧光学元件之间形成光通路。

12、根据权利要求1所述的非接触式连接器，该非接触式连接器还包括切换单元，将由所述旋转侧光学元件或所述固定侧光学元件接收到的数据输入到所述切换单元，并且所述切换单元向多个输出级中的所需输出级输出所述数据。

13、根据权利要求1所述的非接触式连接器，该非接触式连接器在所述旋转体和所述固定体中的每一个中还包括旋转变压器，所述旋转变压器包括变压器铁芯和变压器绕组。

14、根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，所述旋转侧光学元件和所述固定侧光学元件包括光纤，并且在所述光纤之间形成光通路。

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