CN1808644A - 非接触连接器 - Google Patents

Abstract

非接触连接器。提供了一种确保通信连续性的非接触连接器。该非接触连接器包括位于绕旋转轴旋转的旋转体上的旋转侧光元件和位于位置固定的固定体上的固定侧光元件；此外，该旋转体包括绕该旋转轴旋转的反射体。将两个光元件构造成：使得当特定固定侧光元件位于如下的光路线段上时在这两个光元件之间形成了光路，在所述光路线段上从特定旋转侧光元件发射的光被反射体反射。该反射体以旋转体的旋转速度的二分之一进行旋转。

Description

非接触连接器

技术领域

本发明涉及非接触地发送并接收数据的非接触连接器，具体来说，涉及一种通过设置在旋转体的旋转轴上的反射器在旋转体光元件与固定体光元件之间非接触地发送并接收数据的非接触连接器。

背景技术

在现有技术中，在旋转侧与固定侧之间发送并接收数据。例如，可以将摄像机设置在可旋转基座上，并且将来自该摄像机的视频信号等发送到固定侧信号处理部分。在此情况下，通过使用导线将摄像机与信号处理部分直接连接起来，将来自摄像机的视频信号发送给固定侧信号处理部分。然而，随着近年来无线信号技术的提高，已经变得能够在即使没有直接导线连接的情况下在旋转侧与固定侧之间执行数据发送和接收。

然而，为了在旋转侧进行图像捕获或其他操作，必须向旋转侧提供电力，但是存在难以从固定侧向旋转侧非接触地提供电力的问题。

因此，通常，将多个发光元件设置在盘形旋转体的顶部并将固定体的多个光接收元件设置在固定侧的面对该多个发光元件的位置处，非接触地发送并接收数据，在该旋转侧与固定侧之间构建旋转变压器，从而实现了从固定侧到旋转侧的非接触供电(例如参见日本专利特开No.2002-75760)。

然而，在日本专利特开No.2002-75760中，随着数据通信速率的增大，可能不一定能够将所有数据从旋转体的发光元件发送到固定体的光接收元件。即，在日本专利特开No.2002-75760中，将光路从发光元件切换到其他光接收元件，使得不会由于旋转体的旋转而切断光元件之间的非接触光连接。在该切换方法中，随着数据通信速率的增大，存在这样的情况，即，传输数据的速度比用于切换光路的处理时间要快，因而无法确保高速通信的连续性。

发明内容

因此，鉴于上述问题构思出本发明，本发明的一个目的是提供一种用于确保高速通信的连续性的非接触连接器。

为了实现上述目的，本发明的非接触连接器包括设置在绕旋转轴旋转的旋转体上的旋转侧光元件和设置在固定体上的固定侧光元件，并且在该旋转侧光元件与固定侧光元件之间进行非接触的数据发送和接收，该非接触连接器包括：位于该旋转轴上的反射体，其反射从该旋转侧光元件或从该固定侧光元件发射的光；并且其中经由该反射体在该旋转侧光元件与固定侧光元件之间形成的光路基本上垂直于所述旋转轴；并且，经由该反射体在该旋转侧光元件与固定侧光元件之间的光路被形成为，使得由该旋转侧光元件或由固定侧光元件接收从该反射体反射的光。结果，例如，与该旋转侧光元件由于旋转体的旋转而所处的位置无关地、从该旋转侧光元件发射的光被该反射体反射并总是指向特定固定侧光元件，使得可以无中断地实现光路并且可以确保通信的连续性。

此外，在根据本发明的非接触连接器中，将旋转侧光元件设置在旋转体的与旋转轴相垂直的盘面上，并将固定侧光元件设置在固定体的与旋转体的盘面基本上平行的平面上。结果，例如，在与该旋转轴垂直的平面内形成了经由该反射体在该旋转侧光元件与固定侧光元件之间形成的光路，并确保了该平面内的通信连续性。

此外，在根据本发明的非接触连接器中，反射体绕旋转轴旋转，并被构造成使得该反射体的旋转速度或旋转角是旋转体的旋转速度或旋转角的二分之一。结果，例如，该反射体的反射面沿着绕该旋转轴旋转的反射中心线旋转，使得即使旋转侧光元件的位置由于旋转体的旋转而变化，光也总是指向特定的固定侧光元件。

此外，根据本发明的非接触连接器还包括：第一齿轮，其与旋转体一起绕旋转轴旋转；第二齿轮，其绕该第一齿轮旋转移动；以及连接部分，其将第二齿轮与反射体相连接，其中，第一齿轮与第二齿轮的齿数比被设置成：使得第二齿轮的移动速度是第一齿轮的旋转速度的二分之一。结果，例如，可以使该反射体以该旋转体的旋转速度的二分之一进行旋转。

此外，在根据本发明的非接触连接器中，在旋转体上还设置弹性体，在通过磁力空间连接到固定体的旋转体上，该弹性体的一端被连接在旋转体上的与该旋转体的旋转一起旋转的第一位置处，该弹性体的另一端被连接在不随该旋转体的旋转而旋转的第二位置处，其中，反射体被布置成，使得该反射体的反射面位于这样的线上，该线基本上将连接第一位置和第二位置的线的中点与旋转轴相连接。结果，例如，以作为该旋转体的旋转角的二分之一的旋转角来驱动该反射体。

此外，根据本发明的非接触连接器还包括：检测部分，其检测旋转体的旋转速度或旋转角；反射体驱动部分，其使反射体以通过该检测部分检测到的旋转速度的二分之一或旋转角的二分之一进行旋转。通过该方式，例如，可以使该反射体以该旋转体的旋转速度的二分之一进行旋转。

此外，在根据本发明的非接触连接器中，在旋转体的盘面上的任意位置处设置有多个旋转侧光元件，在固定体上设置有多个固定侧光元件，其中，在该固定体上将多个固定侧光元件设置为，使得当固定侧光元件位于反射体与旋转侧光元件之间的入射和反射光路线段上时，经由该反射体在该固定侧光元件与旋转侧光元件之间形成了光路。结果，例如，通过该多个旋转侧光元件和多个固定侧光元件，无中断地形成了光路，并可以非接触地执行多信道数据的发送和接收。

此外，在根据本发明的非接触连接器中，在旋转体的盘面上的任意位置处混合地设置有旋转侧发光元件和旋转侧光接收元件，在固定体上混合地设置有接收由该旋转侧发光元件发射的光的固定侧光接收元件和向该旋转侧光接收元件发射光的固定侧发光元件，将固定侧光接收元件和固定侧发光元件混合地布置成：使得当固定侧发光元件或固定侧光接收元件位于反射体与旋转侧光接收元件之间或反射体与旋转侧发光元件之间的入射和反射光路线段上时，经由该反射体在该固定侧光接收元件与旋转侧发光元件之间或在该固定侧发光元件与旋转侧光接收元件之间形成了光路。结果，例如，在该旋转体与固定体之间混合地布置有发光元件和光接收元件，使得可以通过多个信道非接触地发送并接收数据，并具有同时双向性。

此外，在根据本发明的非接触连接器中，在旋转体和固定体上，与旋转轴相垂直地、以多个段的方式分别布置有位于基本上垂直于旋转轴的平面上的多个旋转侧光元件和多个固定侧光元件，在各段中，在该旋转侧光元件与固定侧光元件之间形成了光路。结果，例如，能够通过多个信道进行非接触的数据发送和接收。

此外，根据本发明的非接触连接器还包括切换单元，向该切换单元输入由旋转侧光元件作为经编码的光接收的数据，并且该切换单元将该数据输出给多个输出级中的所请求的输出级。结果，例如，使得可以将输入数据输出给用户希望的输出端口。

此外，根据本发明的非接触连接器还包括旋转变压器，该旋转变压器包括设置在旋转体和固定体中的每一个上的变压器芯和变压器绕组。结果，使得可以在该旋转体与固定体之间非接触地供电。

此外，根据本发明的非接触连接器还包括盲匹配功能，在该盲匹配功能中，旋转体和固定体是可相互嵌合的，并且与嵌合后该旋转体在该旋转体的旋转方向上的位置无关地、在旋转侧光元件与固定侧光元件之间形成光路。结果，可以提供具有将旋转体与固定体盲匹配的功能的非接触连接器。

此外，根据本发明的非接触连接器，该固定侧光元件被设置沿旋转轴方向的与旋转侧光元件的高度不同的高度处，并且以相对于与旋转轴垂直的旋转体的平面所成的角度来布置该旋转侧光元件，使得在该旋转侧光元件与固定侧光元件之间形成光路。结果，例如，可以经由反射体通过固定侧光元件接收从旋转侧光元件发射的光，而光路不会被旋转侧光元件本身阻挡。

此外，根据本发明的非接触连接器，反射体的厚度被设置为，当该反射体由于旋转体的旋转而位于旋转侧光元件与固定侧光元件之间时，该旋转侧光元件与该固定侧光元件之间的光路不会被阻挡，并且该反射体的两个面都是镜面。结果，该固定侧光元件可以接收从旋转侧光元件发射的光而不会被反射体阻挡。

此外，根据本发明的非接触连接器，旋转侧光元件和固定侧光元件包括多个光纤，在该多个光纤之间形成光路。结果，例如，可以非接触地进行通过多个信道的高速的数据发送和接收。

本发明的一种非接触连接器包括位于旋转体的旋转轴上的反射体，并且该反射体被构造成，使得在位于旋转体上的旋转侧光元件与位于固定体上的固定侧光元件之间总是能够形成光路，从而能够提供确保了高速通信的连续性的非接触连接器。

附图说明

图1是应用了本发明的非接触连接器的剖面图；

图2是用于说明由反射体形成的光路的图；

图3是用于说明由反射体形成的光路的图；

图4是用于说明由反射体形成的光路的图；

图5A和图5B是用于说明由反射体形成的光路的图；

图6是用于说明由反射体形成的光路的图；

图7A和图7B是用于说明由多个光元件形成的光路的图；

图8示出了行星齿轮变速装置的结构；

图9是用于说明非接触供电的图；

图10示出了旋转侧电路部分和固定侧电路部分的结构；

图11示出了被添加了信道识别码的数据示例；

图12示出了其中布置有多个级的非接触连接器的示例；

图13A是弹性体驱动装置的俯视图；

图13B是弹性体驱动装置的剖面图；以及

图14用于例示弹性体驱动装置的操作。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的多个优选实施例进行描述。

图1是应用了本发明的非接触连接器10的示例，其示出了在包含旋转轴4的平面内的剖面图。如图1所示，原则上来说，非接触连接器10包括旋转体1和固定体2。将旋转体1构造成使得能够绕旋转轴4旋转。将固定体2布置并固定在旋转体1的附近。

旋转体1包括旋转侧电路部分11、旋转侧保持部分12、旋转侧光元件13、旋转侧变压器绕组14、旋转侧变压器芯15以及反射体7。

将旋转侧电路部分11设置在旋转体1的上部，用于执行各种数据处理。例如，当在旋转体1上安装有用于拍摄图像的摄像机时，将来自该摄像机的图像信号等输入到旋转侧电路部分11，并输出电信号使得旋转侧光元件13发光。

将旋转侧保持部分12布置在旋转侧电路部分11的下部，其用于保持旋转侧电路部分11。

将旋转侧光元件13布置在旋转体1的盘面上，与旋转轴4相垂直。该旋转侧光元件13根据来自旋转侧电路部分11的电信号发射光，以通过反射体7向固定侧光元件23非接触地发送数据。旋转侧光元件13还通过反射体7从固定侧光元件23接收对数据进行编码的光，并向旋转侧电路部分11输出该数据。

旋转侧变压器绕组14位于旋转侧保持部分12的下部，并被布置于旋转体1的外周上的凹陷中。通过电磁感应作用从固定体2供电，并且可以通过该旋转侧变压器绕组14向旋转体1的各部分供电。

将旋转侧变压器芯15形成为：包围旋转侧变压器绕组14，并具有U形剖面。旋转侧变压器芯15将旋转侧变压器绕组14容纳在其凹陷中，并与固定体2一起形成旋转变压器。上述旋转侧保持部分12是该旋转侧变压器芯15的一部分。

将反射体7布置在旋转体1的旋转轴上，并将其构造成可绕旋转轴4旋转。该反射体7反射由各光元件13、23发射的光。因此，反射体7的反射面例如是镜，并包括具有高反射率的材料。在该实施例中，反射体7是平面镜。

接下来，对固定体2进行说明。如图1所示，固定体2包括固定侧电路部分21、固定侧保持部分22、固定侧光元件23、固定侧变压器绕组24以及固定侧变压器芯25。

将固定侧电路部分21设置在固定体2的上部。将固定侧电路部分21连接到固定侧光元件23，其处理来自固定侧光元件23的数据(其被编码成光)并将经处理的数据输出到连接到固定体2的外部设备。固定侧电路部分21还将从该外部设备输入的数据输出给固定侧光元件23。

将固定侧保持部分22布置在固定侧电路部分21的下部，用于保持固定侧电路部分21。

将固定侧光元件23布置在固定体2的平面上，该平面基本上平行于旋转体1(其上布置有旋转侧光元件13)的盘面。固定侧光元件23通过反射体7非接触地接收从旋转侧光元件13发射的光，并将被编码成所接收的光的数据输出到固定侧电路部分21。固定侧光元件23根据来自固定侧电路部分21的数据发射光，并通过反射体7向旋转侧光元件13发送数据。如图1所示，在固定侧光元件23与旋转侧光元件13之间在基本上垂直于旋转轴4的方向上形成了光路。

固定侧变压器绕组24位于与旋转侧变压器绕组14对应的位置处，并位于固定体2的内周侧上。固定侧变压器绕组24提供来自连接到固定体2的外部设备的电力。

将固定侧变压器芯25形成为包围固定侧变压器绕组24，并具有U形剖面。固定侧变压器芯25将固定侧变压器绕组24容纳在其凹陷中，并与旋转体1一起形成旋转变压器。固定侧保持部分22是该固定侧变压器芯25的一部分。

此外，该非接触连接器10包括滚动件31，该滚动件31使旋转体1的旋转动作平滑，并且将旋转体1相对于固定体2定位。将滚动件31布置在旋转体1与固定体2之间的间隙中。为了使该滚动件31的旋转动作平滑，旋转体1和固定体2分别包括内环和外环。由该滚动件31、内环以及外环形成了轴承5。

当旋转体1的旋转动作很平滑时，不必进行定位等，可以略去滚动件31。

接下来，对形成在旋转侧光元件13与固定侧光元件23之间的光路进行说明。图2是一个示例，其为非接触连接器10的俯视图。旋转侧光元件13是发光元件，而固定侧光元件23是光接收元件；反射体7绕旋转中心O旋转，该旋转中心O是旋转轴4与旋转体1的交点。

如图所示，考虑这样的情况：将旋转侧发光元件13和固定侧光接收元件23布置在面对旋转中心O的直线上，反射体7的平面部分位于线段CE上。在此情况下，当旋转侧发光元件13向反射体7发光时，在反射体7处该光被反射并指向固定侧光元件23。然而，反射光的光路被旋转侧发光元件13阻挡。因此，如图5(A)所示，将固定侧光接收元件23安装在比旋转侧发光元件13更高的位置处。与图1类似，图5(A)是非接触连接器10的侧视图。按相对于旋转体1的底部的安装角α设置旋转侧发光元件13，以使得能够通过处于不同高度的固定侧光接收元件23接收光。通过这种方式，反射体7所反射的光可以在旋转侧发光元件13的上方通过并能够由固定侧光接收元件23接收而不阻挡光路。

接下来，如图3所示，考虑了其中旋转体1旋转了规定角度θ的情况。在此情况下，旋转侧发光元件13从位置A′移动到位置A″。

通常，当由镜或其他反射面反射入射光时，垂直于反射面的反射中心线与入射光的夹角等于该反射中心线与反射光的夹角。在图3的示例中，来自发光元件13的入射光与反射中心线的夹角(θ/2)等于反射中心线与反射光的夹角(θ/2)。

另一方面，随着旋转侧光元件13的移动，该反射中心线绕旋转中心O旋转移动。如果反射体7的反射面随着该移动旋转中心线而移动，那么入射光和反射光与反射中心线的夹角均为θ/2，因此发自旋转侧光元件13的光始终被反射体7反射并指向特定固定侧光元件23。

因此，如果使得反射体7的旋转速度是旋转体1的旋转速度的二分之一，那么发自旋转侧光元件13的光始终指向固定侧光接收元件23。

即，将旋转侧光元件13和固定侧光元件23布置成：使得发自旋转侧光元件13的光能够被反射体7反射，并且当固定侧光元件23被布置在该光路线段上时，在发光元件13与光接收元件23之间经由反射体7形成了光路。然后，如果反射体7的旋转速度是旋转体1的旋转速度的二分之一，那么由于反射体7的反射面绕旋转轴4旋转，与旋转侧发光元件13由于旋转体1的旋转而所处的位置无关地，总会在旋转侧发光元件13与位于特定位置的固定光接收元件23之间形成光路。

如图3所示，当旋转侧光元件13由于旋转体1的旋转而位于位置A″处时，反射中心线位于θ/2处，因此从旋转侧发光元件13发射的光被反射体7反射并可由固定侧光接收元件23接收。

当旋转体1旋转了90°(θ＝90°)时，反射体7旋转了45°，并且反射中心线位于45°处。此时，旋转侧发光元件13位于线段CO上，并且被反射体7反射的来自发光元件13的光指向位置B处的光接收元件23。

接下来，考虑其中旋转体1旋转了180°(θ＝180°)的情况(如图4所示)。反射中心线位于线段CO处(θ/2＝90°)，始自旋转侧发光元件13的光路通过反射体7指向位置B处的固定侧光接收元件23。在此情况下，反射体7的反射面与始自发光元件13的光路是平行的。因此，光不会被反射体7反射，相反，光路被反射体7阻挡。因此，如图5(B所示)，应当使反射体7很薄，以不阻挡从发光元件13指向光接收元件23的光路。

如图6所示，从发光元件13发射的光具有一定宽度d。通过将反射体7设计成比该宽度d薄，即使在θ＝180°时反射体7也不会阻挡光路，并且光接收元件23可以接收到来自发光元件13的光。

接下来，回到图3，当旋转体1旋转到270°(θ＝270°)时，反射体7旋转到135°(θ/2)，并且反射中心线位于135°处。旋转侧光元件13位于线段EO上，并且发自旋转侧发光元件13的光指向位置B处的固定侧光接收元件23。

因此，与旋转侧光元件13由于旋转体1的旋转而所处的位置无关地，总会在旋转侧光元件13与位于特定位置的固定侧光接收元件23之间形成光路。因此，在旋转侧光元件13与固定侧光元件23之间无中断地形成了光路，确保了通信的连续性。根据光的可逆性，当旋转侧光元件13是光接收元件而固定侧光元件23是发光元件时可获得类似的行为。

接下来，参照图7，对如下的情况进行说明：将多个发光元件13设置在旋转体1上，将与之对应的多个光接收元件23设置在固定体2上。在图7的示例中，将多个旋转侧发光元件13和多个固定侧光接收元件23布置在正六边形的顶点位置处。

而且，在该示例中，将各旋转侧光元件13和固定侧光元件23布置成：使得从旋转侧光元件13发射的光被反射体7反射，并且当固定侧光元件23被布置在光路线段上时，在旋转侧光元件13与固定侧光元件23之间经由反射体7形成了光路。

针对图7(A)中的位置考查光路。将反射体7的反射面布置为和连接B3与B6的线段相平行。在此情况下，反射中心线位于如图所示的位置处。因此从旋转侧发光元件A1发射的光被反射体7反射并指向固定侧光接收元件B1。此时，旋转侧发光元件A2阻挡了到固定侧光接收元件B1的光路，但是如图5(A)所示，按相对于旋转体1的底部的安装角α设置旋转侧发光元件A1，使得光路在旋转侧发光元件A2的上方通过并指向固定侧光接收元件B1。在旋转侧发光元件A2与对应的固定侧光接收元件B2之间也形成了光路。此外，如上所述，由于使反射体7的厚度不会阻挡光路，因此从旋转侧发光元件A3到固定侧光接收元件B3也形成了光路。由于反射体7的两面都是反射面，因此对于其他发光元件A4到A6中的每一个，情况完全相同。

这里，考虑了旋转体1逆时针旋转60°的情况(如图7(B)如示)。各光元件A1到A6也移动60°。此时，反射体7仅具有旋转体1的二分之一的旋转速度，因此旋转通过30°。因此反射中心线位于如图所示的位置处。旋转侧发光元件A1形成了指向固定侧光接收元件B1的光路，旋转侧发光元件A2形成了指向固定侧光接收元件B2的光路。由于反射体7的两面都是反射面，因此对于所有其他发光元件A3到A6，情况是类似的。

即使按此方式布置了多个旋转侧发光元件13和多个固定侧光接收元件23，也总是能够在各旋转侧发光元件13与对应的固定侧光接收元件23之间形成光路。因此，即使存在多个旋转侧光元件13和多个固定侧光元件23，也在各对元件13、23之间无中断地形成了光路，从而可以确保通信连续性。通过多个光元件13、23进行通信，可以通过非接触连接器10进行多信道数据发送和接收。

在图7所示的示例中，为便于进行说明，按60°间隔布置元件13、23；但是间隔并不限于60°，而是可以选择任意位置。这是因为如果使反射体7的旋转速度是旋转体1的旋转速度的二分之一，那么总是可以在旋转侧发光元件13与对应的固定侧光接收元件23之间形成光路。此时，可以将反射体7的初始角位置设置成：使得反射体7的取向是这样的，即，使得在旋转侧发光元件13与固定侧光接收元件23之间形成光路。

在图7所示的示例中，将所有旋转侧光元件13设置在距旋转中心O恒定距离的位置处，但是可以使用在任意距离处的位置。在此情况下，应当对旋转体1提供各安装角α设定，使得各旋转侧光元件13与对应的固定侧光元件23形成光路。

此外，在图7所示的示例中，旋转侧光元件13是发光元件，而固定侧光元件23是光接收元件；但是由于光的可逆性，即使旋转侧光元件13是光接收元件而固定侧光元件23是发光元件，也会形成完全类似的光路。通过这种方式，通过使用非接触连接器10可以进行同时的双向数据发送和接收。

混合布置的情况是类似的，其中多个旋转侧光元件13中的一部分是发光元件，而其余是光接收元件。例如，如果旋转侧光元件A1是发光元件而光元件A2是光接收元件，则采用这样的混合布置：固定侧光元件B1是光接收元件而光元件B2是发光元件。

接下来，对使反射体7的旋转速度是旋转体1的旋转速度的二分之一的旋转控制进行说明。图8作为一个示例示出了行星齿轮变速装置40。例如将该行星齿轮变速装置40设置在旋转体1内。

行星齿轮变速装置40包括恒星齿轮41、行星齿轮42、内部齿轮43以及臂44。将恒星齿轮41设置在旋转体1的中心。由于使该恒星齿轮41的旋转轴与主装置(其使得旋转体1旋转)的旋转轴重合，因此恒星齿轮41与旋转体1一起绕旋转轴4旋转。

另一方面，将行星齿轮42布置在恒星齿轮41的外部，并且行星齿轮42随着恒星齿轮41的旋转而旋转，并且在恒星齿轮41与内部齿轮43之间移动。行星齿轮42具有二级结构，其中将与恒星齿轮41(固定齿轮)相啮合的齿轮布置在与内部齿轮43相啮合的齿轮的上部。将臂44布置在连接行星齿轮42的中心与反射体7的中心(旋转轴4上的位置)的线段上。

其中，如果恒星齿轮41由于主单元装置的旋转而沿方向G旋转，那么行星齿轮42沿方向H旋转。伴随着该运动，反射体7也沿方向H旋转。通过选择恒星齿轮41的齿数与行星齿轮42的齿数之比的预定值，使得行星齿轮42的移动速度是恒星齿轮41的旋转速度的二分之一。通过这种方式，反射体7按旋转体1的旋转速度的二分之一绕旋转轴4旋转。

接下来对使反射体7按旋转速度或旋转角的二分之一旋转的另一控制示例进行描述。

图13A是非接触连接器10的俯视图，而图13B是非接触连接器10的剖面图。如图所示，按从旋转轴4侧起的顺序，旋转体1包括内轮532、滚动件533、外轮531以及旋转侧磁体541。由内轮532、滚动件533以及外轮531构成上述轴承5。此外，固定体2包括位于面对旋转侧磁体541的位置处的固定侧磁体542。

此外，旋转体1还包括两个弹性体51和52。这两个弹性体51和52都具有基本上相同的弹性。如图13A等所示，串联地连接这两个弹性体51和52。此外，将弹性体51的一端连接到内轮532，并且将弹性体52的一端连接到外轮531。

同时，将旋转侧磁体541与固定侧磁体542布置成相互面对。因此，这两个磁体541和542通过磁力空间连接。因此，即使旋转体1旋转，由于固定侧磁体542及其磁力的作用，旋转侧磁体541也不会旋转。此外，由于还将外轮531与旋转侧磁体541一体地相连，因此外轮531也不会旋转。由旋转侧磁体541和外轮531构成了空间固定体。

即，由于将弹性体52的一端连接到旋转体1的空间固定体，因此即使旋转体1旋转，弹性体52也不会旋转。同时，由于将弹性体51的一端连接到内轮532，因此弹性体51随旋转体1的旋转一起旋转。此外，由这两个弹性体51和52构成了弹性体驱动装置50。

接下来对弹性体驱动装置50的操作进行描述。图14用于例示弹性体驱动装置50的操作。考虑这样的情况，即：在将两个弹性体51和52布置在线段PQ上之后旋转体1旋转了旋转角θ。换句话说，考虑其中弹性体51的一端从点Q移动到Q′的情况。

当这两个弹性体51和52由于旋转体1的旋转而总体上延伸了‘x’时，两个弹性体51和52的弹性基本上相同。因此，弹性体51延伸了‘x/2’，而弹性体52也延伸了‘x/2’。

其中，当考虑两个三角形OPS和OQ′S时，这两个三角形具有相同的形状。这是因为线段PS延伸了‘x/2’，并且线段SQ′也延伸了‘x/2’。

此外，当旋转体1旋转约θ时，线段PS延伸‘x/2’，因此，反射体7从线段OR上的位置旋转了‘θ/2’。因此，可以使反射体7旋转通过旋转体1的旋转角的二分之一。

因此，在通过磁力与固定体2空间连接的旋转体1上，将弹性体51的一端连接在旋转体1上的随旋转体1的旋转一起旋转的位置(点Q和Q′)处，而将弹性体52的另一端连接在不随旋转体1的旋转而旋转的位置(点P)处。将反射体7设置成：使得反射体7的反射面位于基本上连接线段PQ(线段PQ′)的中点与旋转轴4的线段OR(线段OS)上。

如图13A等所示，在弹性体驱动装置50的一个示例中，也可以将旋转体1和固定体2构成为相隔开。因此，通过诸如匹配操作的简单操作可以构成光路，例如，使旋转体1与固定体2相匹配，从而可以容易地建立非接触光连接器或光出口。

此外，实践中，通过弹簧或橡胶等构成弹性体51和52。此外，可以有一个而非两个弹性体51和52，或者该结构可以包括3个或更多个弹性体。此外，可以将弹性体51的一端连接在任何位置处，只要该端位于随旋转体1一起旋转的位置处，并且可以将弹性体52的一端连接在任何位置处，只要弹性体52位于旋转体1上的空间固定体的上方。

为了使反射体7以所述旋转速度或旋转角的二分之一进行旋转，除该行星齿轮变速装置40以外，例如，可以设置使反射体7旋转的反射元件驱动装置(如电机等)和检测旋转体1的旋转速度和旋转角的检测装置，将反馈控制应用于该反射元件驱动装置，使得根据检测装置的检测结果该反射元件的旋转速度和旋转角是旋转部件的旋转速度和旋转角的二分之一。

接下来，对反射体7的初始角位置进行说明。

当使用上述行星齿轮变速装置40时，通过一系列齿轮将反射体7连接到旋转体1，使得反射体7相对于旋转体1的位置关系不会改变。即，不必设置反射体7的初始位置。然而，当使用反射体驱动装置时，如果安装有制动机构或类似机构，则可能需要设置反射体7的初始位置。在此情况下，例如，如果检测旋转体1的旋转角的检测装置的初始角位置是当旋转侧发光元件13和固定侧光接收元件23位于指向反射体7的旋转中心O的直线上时的位置，那么应当通过输入该旋转角的二分之一作为反射体7的初始位置来进行设置，并将反馈控制应用于该反射元件驱动装置。

只要实现了以下结构就可以构成非接触光连接器：在旋转轴4上仅安装反射体7(而不安装上述反射体驱动机构和旋转角检测装置)，并且通过将固定体2与旋转体1相匹配来在旋转体1与固定体2之间构成光路。

此外，没有反射体驱动机构的结构构成了反射体驱动系统的这样一种使用形式，即：该形式与其中所述反射体驱动机构的输入为0(驱动停止)的状态基本上相同。

此外，没有反射体驱动机构的结构构成了弹性体驱动装置50的这样一种使用形式，即：该形式与弹性体驱动装置50的弹性常数很大(反射体7几乎不移动)的状态基本上相同。

这种结构使得能够构成与现有套圈(ferrule)接触系统的非接触光连接器不同的非接触光连接器。

以下利用图9对从固定体2向旋转体1的非接触供电进行描述。如上所述，旋转侧变压器绕组14缠绕在旋转体1的旋转侧变压器芯15的主干部分上，而固定侧变压器绕组24缠绕在固定体2的固定侧变压器芯25的主干部分上。在此状态下，由于从主体装置流向固定侧变压器绕组24的供应电流而在固定侧变压器芯25的周边产生了磁场。通过旋转体1的旋转动作，当旋转侧变压器芯15位于与生成磁场的固定侧变压器芯25对应的位置处时形成了磁路，并在缠绕在旋转侧变压器芯15的主干部分上的旋转侧变压器绕组14中(由于所谓的电磁感应定律)产生了电流。结果，向旋转体1的各部分供应了电力，并且驱动了旋转侧电路部分11并且例如旋转侧发光元件13发光。

接下来，对非接触连接器10的盲匹配(blind mating)功能进行说明。该盲匹配功能是这样的功能，即：通过该功能，当装配非接触连接器10时，如果将旋转体1插入并与固定体2嵌合在一起，则可以使用非接触连接器10而不考虑旋转体1在旋转方向上的位置。在非接触连接器10具有这种盲匹配功能的情况下，不必对旋转体1进行定位，从而可以略去包括滚动件31的轴承5。

例如，在将旋转体1与固定体2嵌合之后，假设将旋转体1嵌合在图3所示的位置处。如果在设计时或其他时候，将反射体7的位置确定为使得：当旋转侧光元件13和固定侧光元件23位于指向旋转中心O的直线上时，使从反射体7反射的光指向固定侧光元件23，那么可以将嵌合后的位置视为与旋转体1旋转之后的位置类似。即，将旋转体1定位在嵌合后的如图3所示的位置处等效于定位在旋转体1旋转之后的如图3所示的位置处。因此与在旋转体1的旋转方向上的嵌合位置无关地，总是可以在旋转侧光元件13与固定侧光元件23之间形成光路，使得通过该非接触连接器10可以实现盲匹配功能。

接下来，利用图10对旋转侧电路部分11和固定侧电路部分21进行详细说明。在本示例中，在其中通过4个信道(CH 1到CH 4)发送并接收数据的情况下，通过使用各旋转侧光元件133到136和对应的固定侧光元件233到236来发送并接收一个信道的数据。

旋转侧电路部分11包括：用于处理各信道数据的接口(I/F)电路111到114，和驱动电路115到118。将来自主体装置的数据输入给I/F电路111到114，并将其转换成可以在电路部分11内处理的数据。在驱动电路115到118中将该数据转换成驱动数据，根据该驱动数据，使得从旋转侧发光元件133到136发射光。

固定侧电路部分21包括接收电路2111到2114、切换电路2120以及I/F电路2121到2124。在接收电路2111到2114中将通过规定的固定侧光接收元件233到236接收到的被编码成光的数据转换成可以在电路部分21内处理的数据，并将该数据输出给切换电路2120。在切换电路2120中，执行切换以向规定的输出级输出在各信道中接收的数据。通过该装置，从I/F电路2122输出第一信道中的数据，从I/F电路2123输出第二信道中的数据，类似地，可以使数据从用户所希望的输出级输出。此外，可以从外部设备将切换控制信号输入给切换电路2120，以使得切换到希望的输出级(所谓的多路复用器功能)。

此外，如图11所示，通过主体设备的处理可以将识别码添加给各信道的数据，并可以通过切换电路2120使用该识别码来执行鉴别和切换。例如，当鉴别为“00”时，将数据从I/F电路2124输出，作为第一信道中的数据。

可以通过连接到固定体2的主体装置的数据处理电路或者可以通过旋转侧电路11的驱动电路115到118，来执行这种信道识别编码。此外，除了将信道识别码添加给所有信道的所有数据以外，还可以将该码只添加给该多个信道中的一些信道，以执行对单个信道(专线使用)的识别。

通过如此将识别码添加给数据，可以通过固定体2处的多个信道接收数据，并可以识别数据项的信道并将数据输出给规定的输出级，使得可以在非接触连接器10中实现自动信道切换功能。

在图10所示的示例中，示出了电路部分11和21的结构，其中旋转侧光元件133到136是发光元件而固定侧光元件233到236是光接收元件。除此以外，旋转侧光元件133到136可以是光接收元件，而固定侧光元件233到236是发光元件。在此情况下，旋转侧电路部分11包括接收电路2111到2114、切换电路2120以及I/F电路2121到2124，而固定侧电路部分21包括I/F电路111到114和驱动电路115到118。

以上，对在旋转侧光元件13、固定侧光元件23以及反射体7之间形成多个光路的示例进行了说明。此外，如图12所示，可以将旋转侧光元件13和固定侧光元件23布置在与旋转轴4基本上平行的多个段上。通过多段布置，能够在更多数量的信道上进行数据的发送和接收。在此情况下，将固定侧光元件23设置在固定体2的侧面上，以在各段中在固定侧光元件23与旋转侧光元件13之间形成如上所述的不会被中断的多个光路。此外，如上所述，在各段中可以布置有多个旋转侧光元件13和多个固定侧光元件23，并可以与光接收元件相混合地布置发光元件。通过轴33连接旋转侧上的多个段，并将它们安装成使得能够随旋转体1的旋转而旋转。

可以用光纤替换旋转侧光元件13和固定侧光元件23，以通过固定侧光纤和旋转侧光纤形成无中断的光路。

本申请基于并要求于2004年12月17日提交的在先日本专利申请No.2004-365483和于2005年9月26日提交的在先日本专利申请No.2005-277565的优先权，通过引用将其全部内容并入于此。

Claims (15)

1、一种非接触连接器，其包括设置在绕旋转轴旋转的旋转体上的旋转侧光元件和设置在固定体上的固定侧光元件，并在该旋转侧光元件与该固定侧光元件之间执行非接触的数据发送和接收，该非接触连接器包括：

位于所述旋转轴上的反射体，其反射从所述旋转侧光元件或从所述固定侧光元件发射的光；并且其中

经由所述反射体在所述旋转侧光元件与所述固定侧光元件之间形成的光路基本上垂直于所述旋转轴；并且，

经由所述反射体在所述旋转侧光元件与所述固定侧光元件之间的所述光路被形成为，使得由所述旋转侧光元件或所述固定侧光元件接收从所述反射体反射的光。

2、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，所述旋转侧光元件被设置在所述旋转体的与所述旋转轴相垂直的盘面上，并且所述固定侧光元件被设置在所述固定体的与所述旋转体的盘面基本上平行的平面上。

3、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，所述反射体绕所述旋转轴旋转，并被构造成使得所述反射体的旋转速度或旋转角是所述旋转体的旋转速度或旋转角的二分之一。

4、根据权利要求3所述的非接触连接器，其还包括：第一齿轮，其与所述旋转体一起绕所述旋转轴旋转；第二齿轮，其绕所述第一齿轮旋转移动；以及，连接部分，其将所述第二齿轮与所述反射体相连接，其中所述第一齿轮与所述第二齿轮的齿数比被设置成，使得所述第二齿轮的移动速度是所述第一齿轮的旋转速度的二分之一。

5、根据权利要求3所述的非接触连接器，其中，在所述旋转体上还设置有弹性体，在通过磁力与所述固定体空间连接的所述旋转体上，将所述弹性体的一端连接在所述旋转体上的与所述旋转体的旋转一起旋转的第一位置处，将所述弹性体的另一端连接在不随所述旋转体的旋转而旋转的第二位置处；并且

所述反射体被设置成，使得该反射体的反射面位于这样的线上，该线基本上将连接第一位置和第二位置的线的中点与所述旋转轴连接起来。

6、根据权利要求3所述的非接触连接器，其还包括：检测部分，其检测所述旋转体的旋转速度或旋转角；反射体驱动部分，其使所述反射体以通过所述检测部分检测到的旋转速度的二分之一或旋转角的二分之一进行旋转。

7、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，在所述旋转体的盘面上的任意位置处设置有多个旋转侧光元件，在所述固定体上设置有多个固定侧光元件，其中，所述多个固定侧光元件被这样设置在所述固定体上，使得当所述固定侧光元件位于所述反射体与旋转侧光元件之间的入射和反射光路线段上时，经由所述反射体在所述固定侧光元件与所述旋转侧光元件之间形成了光路。

8、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，在所述旋转体的盘面上的任意位置处混合地设置有旋转侧发光元件和旋转侧光接收元件，在所述固定体上混合地设置有接收从所述旋转侧发光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发光元件，其中

将所述固定侧光接收元件和所述固定侧发光元件混合地设置成，使得当所述固定侧发光元件或固定侧光接收元件位于所述反射体与所述旋转侧光接收元件之间或所述反射体与所述旋转侧发光元件之间的入射和反射光路线段上时，经由该反射体在该固定侧光接收元件与旋转侧发光元件之间或在固定侧发光元件与旋转侧光接收元件之间形成了光路。

9、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，分别在所述旋转体和所述固定体上，与所述旋转轴相垂直地、在多个段上布置有位于基本上垂直于所述旋转轴的平面上的所述旋转侧光元件和所述固定侧光元件，并且在各个段中，在所述旋转侧光元件与所述固定侧光元件之间形成了光路。

10、根据权利要求1所述的非接触连接器，其还包括切换单元，向该切换单元输入由所述旋转侧光元件或所述固定侧光元件作为经编码的光接收的数据，并且所述切换单元将该数据输出给多个输出级中的所请求的输出级。

11、根据权利要求1所述的非接触连接器，其还包括旋转变压器，该旋转变压器包括设置在所述旋转体和所述固定体中的每一个上的变压器芯和变压器绕组。

12、根据权利要求1所述的非接触连接器，其还包括盲匹配功能，在该盲匹配功能中，所述旋转体和所述固定体是可相互嵌合的，并且与嵌合后所述旋转体在所述旋转体的旋转方向上的位置无关地、在所述旋转侧光元件与所述固定侧光元件之间形成光路。

13、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，将所述固定侧光元件布置在沿所述旋转轴方向的与所述旋转侧光元件的高度不同的高度处，并且以相对于所述旋转体的与所述旋转轴相垂直的平面所成的一角度来布置所述旋转侧光元件，使得在该旋转侧光元件与固定侧光元件之间形成光路。

14、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，所述反射体的厚度被设置为：当所述反射体由于所述旋转体的旋转而位于所述旋转侧光元件与所述固定侧光元件之间时，在所述旋转侧光元件与所述固定侧光元件之间的光路不会被阻挡，并且所述反射体的两个面都是镜面。

15、根据权利要求1所述的非接触连接器，其中，所述旋转侧光元件和所述固定侧光元件包括多个光纤，并且在所述多个光纤之间形成光路。

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