CN1945971B - 非接触式连接器 - Google Patents

Abstract

一种非接触式连接器，包括在绕转动轴转动的转动体上的转动侧光元件、以及位于固定的固定体上的固定侧光元件，所述转动体还包括绕转动轴转动的反射体。这两个光元件被构成为使得当指定的固定侧光元件位于反射体反射从指定的转动侧光元件发射的光的光路线段上时在所述两个光元件之间形成光路。反射体以转动体的转动速度的一半来转动。

Description

非接触式连接器

技术领域

本发明涉及无接触地发送和接收数据的非接触式连接器。更具体地，本发明涉及如下的非接触式连接器：其经由设置在转动体的转动轴位置中的反射体，在转动体的发光体或受光体和与该转动体的发光体或受光体相对设置的固定体的受光体或发光体之间无接触地发送和接收数据。

背景技术

常规地，在多种系统中，在转动侧与固定侧之间发送并接收数据。例如，在能够转动的台座上设置摄像机，将来自摄像机的视频信号等发送到固定侧上的信号处理部等。在这种情况下，通过在摄像机与信号处理部之间直接连接布线来将来自摄像机的视频信号发送到固定侧的信号处理部。此外，由于近来从有线到无线的技术的进步，目前即使在不能直接连接布线时，也可以在转动侧与固定侧之间发送并接收数据。

然而，尽管为了使得在转动侧可以进行图像拾取操作等而向转动侧供电，但是存在以下问题：难以无接触地从固定侧向转动侧供电。

结果，常规地，在盘形转动体的顶部设置多个发光元件，并在固定体侧上与发光元件相对的位置设置多个受光元件以无接触地发送和接收数据，并且在转动侧与固定侧之间构成转动变压器以实现从固定侧向转动侧无接触地供电(例如，日本特开2002-75760号公报)。

然而，日本特开2002-75760号公报未必限于如下可能：在数据通信速度增加时，将来自转动体的发光元件的全部数据发送到固定体的受光元件。即，在日本特开2002-75760号公报的情况下，顺序地将源自发光元件的光路切换到另一发光元件，从而使得光元件之间的非接触式光连接不会随着转动体的转动而断开。对于这种切换方法，存在如下问题：当需要比用于切换光路的处理时间更快的数据传送时，不能保证高速通信的连续性。

发明内容

进而，鉴于上述问题构想了本发明，本发明的目的是提供一种保证高速通信的连续性的非接触式连接器。

为了实现上述目的，本发明是一种非接触式连接器，其包括设置在绕转动轴转动的转动体上的转动侧光元件、以及设置在固定体上的固定侧光元件，在转动侧光元件与对应的固定侧光元件之间无接触地发送并接收数据，其中，所述转动体包括位于转动轴位置并且反射从转动侧光元件或固定侧光元件发射的光的反射体；所述非接触式连接器还包括：经由所述反射体形成在转动侧光元件与固定侧光元件之间的光路，其基本正交于转动轴；其中，所述光路经由所述反射体形成在转动侧光元件与固定侧光元件之间，以使得转动侧光元件或固定侧光元件接收到来自反射体的反射光，并且所述非接触式连接器还包括：检测部，检测转动体的转动速度或转动角；反射体驱动部，通过使用检测部检测到的数据来对反射体的转动速度或转动角进行驱动控制；以及计算部，通过使用检测部检测到的数据来计算反射体的转动速度或转动角，以构成从任一转动侧光元件到任一固定侧光元件的光路，其中，所述非接触式连接器用作将来自指定的转动侧光元件的光的光路切换到指定的固定侧光元件的切换器，并且，当向反射体驱动部输入转动体的转动速度或转动角的一半的值时，所述非接触式连接器用作始终将来自恒定的转动侧光元件的光的光路连接到恒定的固定侧光元件的连接器。结果，例如，反射体反射从无论随着转动体的转动其位置如何都用作发光体的转动侧光元件发射的光，并且可以实现始终不中断的光路以向着用作指定受光体的固定侧光元件传播，从而保证通信连续性。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中，所述转动侧光元件设置在转动体的与转动轴正交的盘面上，所述固定侧光元件设置在固定体的与转动体的盘面基本平行的平面上。于是，例如，经由反射体形成在转动侧光元件与固定侧光元件之间的所述光路形成在与转动轴垂直的平面内，由此在该平面内保证通信连续性。

此外，本发明是上述非接触式连接器，还包括：检测部，其检测转动体的转动速度或转动角；和反射体驱动部，其通过使用检测部检测到的数据来对反射体的转动速度或转动角进行驱动控制。于是，例如可以将转动体驱动并控制在期望的转动速度或转动角。

此外，本发明是上述非接触式连接器，还包括计算部，该计算部通过使用检测部检测到的数据来计算反射体的转动速度或转动角，以构建从任一转动侧光元件到任一固定侧光元件的光路。结果，例如，即使当转动体转动时，也可以计算并输入用于将转动体驱动控制在可选的转动速度或转动角的输入值。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中，当转动体转动或静止时，向所述反射体驱动部输入转动体的转动速度或转动角的一半的值；还包括：连接器部，始终将来自指定光元件的光的光路连接到指定光元件；和切换器部，将来自指定光元件的光的光路切换到指定光元件，其中连接器部和切换器部具有相同的结构。结果，例如，可以实现如下的装置：其具有连接器功能，从而即使当转动体转动时，也可以通过将反射体驱动在等于转动体的转动速度或转动角一半的转动速度或转动角，使得即使转动侧发光体的位置由于转动体的转动而改变时也强制性地使光朝着指定的固定侧受光体传播，并且可以实现通过从外部将反射体驱动在设置角度而具有切换器功能的装置。此外，自然，可以获得在静止时也具有连接器功能的装置和具有切换器功能的装置。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中在转动体盘面上的任意位置处设置有多个转动侧光元件，在固定体上按如下方式设置有多个固定侧光元件：当固定侧光元件位于反射体与转动侧光元件的入射和反射的光路线段上时，在各固定侧光元件与各转动侧光元件之间经由反射体形成光路。结果，例如，通过使用多个转动侧光元件和固定侧光元件，形成了连续光路，可以无接触地发送和接收多信道数据。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中，在转动体的盘面的任意位置混和地设置有具有发光功能的转动侧光元件和具有受光功能的转动侧光元件，在固定体上混和地设置有具有接收从有发光功能的转动侧光元件发射的光的受光功能的固定侧光元件、以及具有向有受光功能的转动侧光元件发光的发光功能的固定侧光元件，并且，具有受光功能的固定侧光元件和具有发光功能的固定侧光元件被混和设置为：当具有发光功能的固定侧光元件或具有受光功能的固定侧光元件位于反射体与具有受光功能的转动侧光元件或具有发光功能的转动侧光元件的入射和反射的光路线段上时，分别在具有发光功能的转动侧光元件与具有受光功能的转动侧光元件之间经由反射体形成光路。结果，因为具有发光功能的光元件与具有受光功能的光元件例如混和设置在转动体和固定体上，因此可以无接触地发送并接收多信道的同时双向的数据。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中，位于与转动轴基本垂直的面内的转动侧光元件和固定侧光元件按分别与转动轴基本平行的多段设置在转动体和固定体上，并且在各段中在转动侧光元件与固定侧光元件之间形成光路。结果，例如可以无接触地发送并接收多信道数据。

此外，本发明是上述非接触式连接器，还包括切换部，该切换部用于输入转动侧光元件或固定侧光元件接收到的数据，并将数据输出到多个输出端子中的期望输出端子。于是，例如，可以将输入数据输入到用户期望的输出端口。

此外，本发明是上述非接触式连接器，还针对转动体和固定体中的每一个包括由变压器芯和变压器绕组构成的转动变压器。于是，例如，可以在转动体与固定体之间无接触地进行供电。

此外，本发明是上述非接触式连接器，还包括盲配部，其结构使得可以在转动体与固定体之间相互配合，其使得可以通过计算反射体的初始角而与转动体在其转动方向的配合位置无关地在转动侧光元件与固定侧光元件之间形成预定光路。结果，可以提供在转动体与固定体之间具有盲配功能的非接触式连接器。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中，固定侧光元件被设置为沿转动轴的方向高度与转动侧光元件的高度不同，并且，转动侧光元件被设置为相对于转动体的正交于转动轴的平面盘成使得在转动侧光元件与固定侧光元件之间形成光路的角度。于是，例如，从转动侧光元件发射的光可以经由反射体由具有受光功能的固定侧光元件来接收，而光路不会被用作发光体的转动侧光元件本身所遮挡。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中，当反射体随转动体的转动而位于转动侧光元件与固定侧光元件之间时，反射体包括距离转动轴为光路的光束径(pencil of light)的反射面，反射体是防止遮挡转动侧光元件与固定侧光元件之间的光路的结构，且反射体两面都是镜面。于是，从用作发光体的转动侧光元件发射的光可以由用作受光体的固定侧光元件来接收，而不会被反射体遮挡。

此外，本发明是上述非接触式连接器，其中，转动侧光元件和固定侧光元件当用作发光元件时形成在光纤光输出端，转动侧光元件和固定侧光元件当用作受光元件时形成在光纤光输入端，并且在光纤光输出端与光纤光输入端之间经由反射体形成有光路。于是，例如，可以无接触地发送和接收多信道高速数据。

本发明的非接触式连接器被构造为在转动体的转动轴位置包括反射体，其中，在构成转动体的转动侧光元件的发光体或受光体与构成与转动体相对的固定体的固定侧光元件的受光体或发光体之间始终经由反射体形成光路。因此，可以提供保证高速通信连续性的非接触式连接器。

附图说明

图1示出了应用本发明的非接触式连接器的剖面图；

图2示出了形成在转动侧光元件与固定侧光元件之间的光路；

图3A和3B用于示出通过反射体形成的光路；

图4用于示出通过反射体形成的光路；

图5用于示出通过反射体形成的光路；

图6示出了当反射体较厚时为了避免遮挡光路的说明图；

图7A到图7G用于示出与图6相关的当反射体与转动轴的中心偏心时的转动方向的状态；

图8A和8B用于示出如下情况：转动体设置有多个发光元件，固定体与所述多个发光元件对应地设置有多个受光元件；

图9用于示出其中将连接器功能的结构用作切换器功能的示例；

图10用于示出无接触供电；

图11示出了转动侧电路部和固定侧电路部的结构；

图12A到12D示出了加入了信道标识码的数据的示例；以及

图13示出了按多段设置的非接触式连接器的示例。

具体实施方式

下面将参照附图来说明实现本发明的优选实施例。至于说明的过程，首先将发光体描述为发光元件，而将受光体描述为受光元件。进一步，最后，发光元件和受光元件可以扩展为光纤的光输出端和光输入端。

图1示出了应用了本发明的非接触式连接器10的示例。示出了在包括转动轴4的平面的剖面图。如图1所示，根据本发明的非接触式连接器10主要由转动体1和固定体2构成。转动体1被构造为能够绕转动轴4转动。此外，固定体2设置并固定在转动体1的周围。

转动体1由转动侧电路部11、转动侧支持部12、转动侧光元件13、转动侧变压器绕组14、转动侧变压器芯15、以及反射体7构成。

转动侧电路部11设置在转动体1的顶部并执行各种数据处理。例如，当将成像摄像机附接于转动体1时，来自作为外部装置的摄像机的视频信号等输入到转动侧电路部11，并输出使得转动侧光元件13发光的电信号。转动侧电路部11与转动侧光元件13电连接，对由于转动侧光元件13接收的光而产生的数据进行处理并将其输出到与转动体1相连接的外部装置。此外，当检测转动体1的转动速度或转动角的检测部位于转动体1侧时，该检测部包含计算部，所述计算部通过使用检测到的数据来计算转动速度或转动角以用于驱动反射体7从而形成从转动侧光元件13中的任一元件到固定侧光元件23中的任一元件的光路。

转动侧支持部12位于转动侧电路部11的下部，并支持转动侧电路部11。

转动侧光元件13位于转动体1的与转动轴4垂直的盘形面上。转动侧光元件13通过基于来自转动侧电路部11的电信号而发光，从而经由反射体7无接触地将数据发送到固定侧光元件23。此外，反之，转动侧光元件13经由反射体7接收来自固定侧光元件23的数据，并将该数据输出到转动侧电路部11。

转动侧变压器绕组14位于转动侧支持部12的下部、转动体1的外周的凹部内。由于磁感应的作用，从固定体2供电，并可以通过转动侧变压器绕组14向转动体1的各部分供电。

转动侧变压器芯15被形成为C形剖面，包围转动侧变压器绕组14。即，转动侧变压器芯15将转动侧变压器绕组14容纳在其C形凹部内，在转动侧变压器芯15与固定体2之间形成转动变压器。此外，前述转动侧支持部12是转动侧变压器芯15的一部分。

反射体7被构造为能够绕转动轴4转动，并具有如下结构：在按直角接合于转动轴4的预定长度d的臂的端部垂直安装有平面镜。反射体7反射从转动侧光元件13和固定侧光元件23发射的光。因此，反射体7由在其正面和背面具有高反射率的反射面的部件构成。

此外，驱动反射体7的反射体驱动部包括在图1中的反射体7内，尽管反射体驱动部被示出为安装在转动体1侧的状态，但该反射体驱动部还可以安装于固定体2侧。

接着将描述固定体2。如图1所示，固定体2由固定侧电路部21、固定侧支持部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构成。

固定侧电路部21设置在固定体2的盘的顶部。固定侧电路部21与固定侧光元件23电连接，并且对由于固定侧光元件23接收的光而产生的数据进行处理并将其输出到与固定体2相连接的外部装置。此外，在转动侧光元件13与固定侧光元件23之间的双向通信期间，固定侧电路部21将从外部装置输入的数据输出到固定侧光元件23。此外，当检测转动体1的转动速度或转动角的检测部位于固定体2侧时，该检测部包含计算部，所述计算部通过使用检测部检测到的数据来计算转动速度或转动角以用于驱动反射体7从而形成从转动侧光元件13中的任一元件到固定侧光元件23中的任一元件的光路。

固定侧支持部22位于固定侧电路部21的下方，并支持固定侧电路部21。

固定侧光元件23位于固定体2的平面盘上，该平面盘与转动体1的设置有转动侧光元件13的盘面基本平行。固定侧光元件23经由反射体7无接触地接收从转动侧光元件13发射的光，并将由于接收光而产生的数据输出到固定侧电路部21。此外，固定侧光元件23基于来自固定侧电路部21的数据而发光，并经由反射体7将数据发送到转动侧光元件13。如图1所示，在固定侧光元件23与转动侧光元件13之间沿与转动轴4基本正交的方向形成光路。

固定侧变压器绕组24位于固定体2内的与转动侧变压器绕组14相对的位置处。固定侧变压器绕组24从与固定体2相连接的外部装置供电。

固定侧变压器芯25具有形成为C形以包围固定侧变压器绕组24的剖面。固定侧变压器芯25将固定侧变压器绕组24容纳在其凹部内，在固定侧变压器芯25与转动体1之间形成转动变压器。此外，固定侧支持部22是固定侧变压器芯25的一部分。

此外，非接触式连接器10包括滚动元件31，该滚动元件31用于使得转动体1的转动动作平滑、并将转动体1与固定体2对准等。滚动元件31位于转动体1与固定体2之间的间隙中。转动体1和固定体2分别包括用于使得滚动元件31的转动动作平滑的内轮和外轮。滚动元件31以及内轮和外轮构成轴承5。

当不必使得转动体1的转动动作平滑并执行对准等时，可以省略滚动元件31。

接下来将描述在转动侧光元件13与固定侧光元件23之间形成的光路。图2示出了该光路的示例，图2是该非接触式连接器10的顶视图。

在以下说明中，设定转动侧光元件13为发光元件，而固定侧光元件23为受光元件。如随后所述的，其中相反地转动侧光元件13为受光元件、而固定侧光元件23为发光元件的结构也是可行的。

如前所述，反射体7为如下的结构：在按直角接合于转动轴4的预定长度d的臂的端部垂直安装有平面镜。然而，为了表示反射体7的基本功能，首先来描述d＝0的情况，即不存在反射镜附接于其上的臂的情况。

接着将通过与无臂情况进行比较来说明d≠0的情况，即存在反射镜附接于其上的臂的情况。

首先，如图2所示，考虑如下情况：转动侧光元件13与固定侧光元件23位于朝向转动中心O的直线上，并且反射体7的平面部分位于线段CE上，图2中的位置是转动体1和反射体7的初始位置。

在该位置处，当转动侧发光元件13向反射体7发光时，该光被反射体7发射，并向固定侧光元件23传播。然而，转动侧光元件13遮挡了反射光的光路。这是因为入射光和反射光具有相同的路径。

因此，如图3A所示，将固定侧光元件23安装在比转动侧光元件13高的位置处。此外，图3是按照图1的非接触式连接器10的侧面图。此外，将转动侧光元件13设置为与转动体1的底面成接合角α，以使得位于不同设置高度的固定侧光元件23可以接收到光。于是，光路没有受到遮挡，反射体7反射的光传过转动侧光元件13的顶上，从而固定侧光元件23可以接收到该光。

即，构成了从初始位置A’处的发光元件13到固定位置B处的受光元件23的光路。

接着，如图4所示，考虑转动体1从初始位置转过转动角θ的情况。在这种情况下，转动侧光元件13从位置A’移动到位置A”。

通常，当入射光被诸如镜的反射面反射时，由正交于反射面的反射中心线与入射光形成的角度(称为入射角)和由反射中心线和反射光形成的角度(称为反射角)相等。在图4所示的示例中，由来自发光元件13的入射光与反射中心线形成的角度(入射角，θ/2)等于由反射中心线与反射光形成的角度(反射角，θ/2)。

同时，反射中心线随着转动侧光元件13的运动而绕转动中心O转动。如果反射体7的反射面沿着转动反射中心线转动，则入射角和反射角都为θ/2。因此，从转动侧光元件13发射的光被反射体7反射，并且始终朝着指定的固定侧光元件23传播。

因此，如果反射体7的转动速度(或转动角)为转动体1的转动速度(或转动角)的一半，则从转动侧光元件13发射的光始终能朝着指定的固定侧光元件23传播。

即，转动侧光元件13和固定侧光元件23被设置为使得当从转动侧光元件13发射的光被反射体7反射并且固定侧光元件23位于光路线段上时在发光元件13与受光元件23之间经由反射体7形成光路。此外，随后，如果反射体7的转动速度为转动体1的转动速度的一半，那么，由于反射体7的反射面绕转动轴4转动，因此无论转动侧光元件13随着转动体1的转动而位于什么位置，总是在转动侧光元件13与指定位置的固定侧光元件23之间形成光路。

为了在图4的情况下对此进行描述，当转动侧光元件13由于转动体1的转动而位于位置A”时，反射中心线位于θ/2处，因此，从转动侧光元件13发射的光被反射体7反射，并且可以由固定侧光元件23接收。即，构成了从当转动体1转过了θ时的发光元件A”到固定位置B的受光元件23的光路。

此外，当转动体1转过90°(θ＝90°)时，转动侧光元件13位于线段CO上。这里，如果反射体7转过了45°，则反射中心线位于45°处，因此反射体7反射的来自发光元件13的光也构成到固定位置B处的受光元件23的光路。

接下来，考虑如图5所示的转动体1转动了180°(θ＝180°)的情况。反射中心线位于线段CO上(θ/2＝90°)，源自转动侧光元件13的光路穿过反射体7并朝着位置B处的固定侧受光元件23传播。

在这种情况下，反射体7的反射面与源自发光元件13的光路平行。因此，反射体7并不反射光，并且，如图3B所示，来自发光元件13的发射光束直接朝着受光元件23传播。然而，当反射体7较厚时存在遮挡光路的风险。在这种情况下，为了光路不被遮挡，从发光元件13发射的光束不能接触反射体7。

也就是说，如图6所示，当假设从发光元件13发射的光束是半径为d的圆柱形时，如果反射体7被安装为与转动轴4的中心O间隔开直径宽度d，则即使θ＝180°时光路也不会被反射体7遮挡，并且受光元件23可以接收来自发光元件13的光。

此外，如上所详述，反射体7被安装为与转动轴4的中心O偏离开直径宽度d。因此，下面将考虑在d≠0(即，存在反射体7附接于其上的反射体支承臂71(臂长度＝d))的情况下的光路。

尽管在图7中示出了详细说明，但是由于反射体7位于距转动轴4的中心O距离为d处，因此情况会由于转动方向而有所不同。

首先，图7A到7D示出了转动体1从位置θ＝0°沿CCW(逆时针)方向转动的情况。

(i)转动侧发光体13被设置为θ＝0°并且反射体支承臂转动角＝0°的情况(图7A)可以是与图2和3A的途径完全相同的途径。

(ii)转动侧发光体13被设置为θ＝90°并且反射体支承臂转动角＝45°的情况(图7B)可以是与图4的途径完全相同的途径，只是反射体7反射的反射光从固定侧受光元件的位置B向上移动d+β。这里，β约为d/2。

(iii)转动侧发光体13被设置为θ＝180°并且反射体支承臂转动角＝90°的情况(图7C)是图3B和5示出的方式，图6所示的方式自然也成立。即，反射体7位于距转动轴4的中心O距离d处，由此发射的光束直接进入固定侧光元件23，而不会被反射体7所遮挡。

(iv)转动侧发光体13被设置为θ＝270°并且反射体支承臂转动角＝135°的情况(图7D)是与图4的途径完全相同的途径。然而，反射体7反射的反射光从固定侧受光元件23的位置B向上移动d+β。这里，β约为d/2。

图7E到7G示出了转动体1从θ＝0°位置沿CW(顺时针)方向转动的情况。

(v)转动侧发光体13被设置为θ＝-90°并且反射体支承臂转动角＝-45°的情况(图7E)是与沿CCW方向的图7B的途径完全相同的途径。

(vi)转动侧发光体13被设置为θ＝-180°并且反射体支承臂转动角＝-90°的情况(图7F)是与CCW方向的途径完全相同的途径，并且，由于反射体7位于距转动轴4的中心O距离d处，因此光束直接进入固定侧光元件23，而不会被反射体7所遮挡。

(vii)转动侧发光体13被设置为θ＝-270°并且反射体支承臂转动角＝-135°的情况(图7G)是与CCW方向的途径完全相同的途径，只是反射镜反射的反射光从固定侧受光元件的位置向下移动d+β。这里，β约为d/2。

(viii)转动侧发光体13被设置为θ＝-270°并且反射体支承臂转动角＝-135°的情况(图7G)是与CCW方向的途径完全相同的途径，只是反射镜反射的反射光从固定侧受光元件的位置向下移动d+β。这里，β约为d/2。

(ix)转动侧发光体13被设置为θ＝-270°并且反射体支承臂转动角＝-135°的情况(图7G)是与CCW方向的途径完全相同的途径，只是反射镜反射的反射光从固定侧受光元件的位置向下移动d+β。这里，β约为d/2。

如前所述，假设该结构为将反射体7安装为与转动轴4的中心O间隔开距离d，则可能需要如下的措施，例如为发光元件13和受光元件23提供具有很大孔径的光学系统等。然而，无论转动侧发光元件13随着转动体1的转动而移动到什么位置，在转动侧发光元件13与指定位置的固定侧光元件23之间始终形成有光路。因此，在转动侧发光元件13与固定侧光元件23之间形成有连续光路，保证了通信的连续性。

此外，由于光的可逆性，所以当转动侧光元件13为受光元件而固定侧光元件23为发光元件时也是完全相同的。

接下来，将参照图8A和8B来描述如下情况：转动体1设置有多个发光元件13，固定体2按与发光元件13对应的方式设置有多个受光元件23。图8A和8B所示的示例是转动侧发光元件13和固定侧受光元件23位于正六边形顶点位置处的示例。然而，为了简化附图，示出了d＝0的情况，即不存在反射体7附接于其的臂的情况。

即使在具有多个发光元件和受光元件的该示例中，当反射体7反射转动侧发光元件13发射的光并且固定侧光元件23位于光路线段上时，各转动侧发光元件13和各固定侧光元件23也被设置为在转动侧发光元件13与固定侧光元件23之间经由反射体7形成光路。

考虑图8A的位置的光路。反射体7的反射面被设置为平行于连接位置B3和B6的线段。在这种情况下，如图8A所示，反射中心线处于垂直状态。因此，从转动侧发光元件13的位置A1发射的光被反射体7反射，并朝着固定侧光元件23的位置B1传播。

此外，为了尽可能简化下面对图8A和8B的说明，用位置A1到A6的标号来表示设置在这些位置的各个转动侧发光元件13。类似地，用固定侧位置B1到B6的标号来表示设置在这些位置B1到B6的各个固定侧光元件23。

位置A2处的转动侧发光元件13(因此示为“转动侧发光元件A2”)遮挡了到位置B1处的固定侧光元件23(因此示为“固定侧受光元件B1”)的光路。然而，由于如图3A所示，转动侧发光元件A2被设立为与转动体1的底面成接合角α，因此光路穿过转动侧发光元件A2的上方并朝着固定侧受光元件B1传播。

此外，在转动侧发光元件A2与相应的固定侧受光元件B2之间形成有光路。

此外，如图6所示，由于反射体7还设置在距转动轴中心O距离d处(在此处不遮挡光路)，因此光路被形成为朝着固定侧受光元件B3传播。反射体7在其两侧都形成有反射面，因此，其他各个发光元件A4到A6都是相同的。

这里，考虑如图8B所示的转动体1逆时针转动60°的情况。发光元件A1到A6中的每一个也转动60°。于是，由于反射体7的转动角是转动体1的转动角的一半，所以反射体7转动30°。因此，反射中心线的位置如图8B所示。转动侧发光元件A1形成朝着固定侧受光元件B1传播的光路，而转动侧发光元件A2形成朝着固定侧受光元件B2传播的光路。由于反射体7的两侧都是反射面，因此其他的发光元件A3到A6都完全相同。

即使在如此设置有多个转动侧发光元件13和固定侧光元件23的情况下，在各转动侧发光元件13与各相应固定侧受光元件23之间也始终可以形成光路。因此，即使存在多个转动侧光元件13和固定侧光元件23，也可以在各元件13和23之间形成连续的光路，并且可以保证通信的连续性。此外，由于使用了多个光元件13、23进行通信，因此可以在本发明的非接触式连接器10的多个信道上发送并接收数据。

此外，尽管为了简化对图8A和8B示出的示例的描述而按60°的间隔来设置各个元件13、23，但是间隔并不限于60°的间隔，任何位置都是可以的。这是因为，只要反射体7的转动速度为转动体1的转动速度的一半，就始终可以在转动侧发光元件13与相应的固定侧光元件23之间形成光路。

此外，尽管在图8A和8B示出的示例中，各转动侧光元件13设置在距转动中心O的距离固定的位置处，但距离可以是任何位置的距离。在这种情况下，可以通过在各情况中设立附接角α以使得形成到对应固定侧光元件23的光路，将各转动侧发光元件13设置在转动体1上。

此外，尽管在图8A和8B所示的示例中转动侧光元件13为发光元件而固定侧光元件23为受光元件，但是由于光的可逆性，即使转动侧光元件13为受光元件而固定侧光元件23为发光元件，也可以按完全相同的方式形成光路。于是，本发明的非接触式连接器10能够同时发送并接收双向数据。

此外，这对于其中多个转动侧光元件13中的一些为发光元件而剩余的为受光元件的混和设置也是正确的。例如，混和设置可以如下：如果转动侧光元件A1为发光元件且光元件A2为受光元件，则固定侧光元件B1为受光元件且光元件B2为发光元件。

为了使反射体7的转动速度或转动角为转动体1的转动速度或转动角的一半，除了行星齿轮系等之外，这例如可以如下实现：提供驱动反射体7的诸如电机的反射体驱动器装置以及检测转动体1的转动速度或转动角的检测装置，然后基于检测装置的检测结果来实现对反射体驱动器装置的反馈控制以使反射体7的转动速度或转动角减半。

现在将描述在应用诸如电机的反射体驱动器装置的情况下反射体7的初始角度位置。当应用反射体驱动器装置时，有时在没有设置制动机构等的时候必须设置反射体7的初始位置。在这种情况下，例如，当用于检测转动体1的转动角的检测装置的初始角度位置是当转动体发光元件13和固定侧受光元件23位于面对反射体7的转动中心O的直线上时的时候，可以通过输入此时转动角的一半以设立反射体7的初始角度位置来对反射体驱动器装置应用反馈控制，从而进行设置。

通过如上所详述地设置反射体7，可以将非接触式连接器构成为始终光学连接转动体1上的光元件和固定体2上的光元件。

另一方面，可以该连接器功能的结构应用到另一用途：作为对从转动体1上的光元件到固定体2上的光元件的光路进行切换的切换器功能。

尽管基于图9对此进行描述，但基本状态为图4中的状态。

即，图4示出了以下状态：由于转动体1从基准位置转过了θ，因此通过使得反射体7转过θ/2来连接位置A”处的发光元件和位置B处的受光元件。

同时，在图9所示的示例中，考虑从位置A”处的发光元件13到位置F(与位置B间隔角度γ的位置)处的受光元件23的切换的情况。

显然，在这种情况下，由于受光元件23从位置B转过γ，因此如果反射体7也转过γ/2(θ/2+γ/2的总和)，则实现从位置B处的受光元件23到位置F处的受光元件23的切换。

此外，如果将反射中心线作为基准，则尽管在图4的位置中反射中心线＝θ/2，但是由于通过使反射体7转过θ/2+γ/2而使得在图9的位置中反射中心线＝θ/2+γ/2，所以从位置B处的受光元件23切换到位置F处的受光元件23的其他途径也是可行的。

上面以图4中的状态为基础，但接下来将考虑该状态的有效性。

当连接转动侧光元件13与转动中心O的线段和连接固定侧光元件23与转动中心O的线段处于角度θ时，将反射体7的初始位置确定为使得来自反射体7的反射光朝着固定侧光元件23传播，并且，如果从包含在转动侧电路部11或固定侧电路部21中的计算部输出了初始位置且由反射体驱动器装置来使反射体7转动，则导致初始光路连接的状态。因此，可以将图4中的位置设立为基准位置。

此外，尽管上面考虑了转动体1转动的情况，但是此处将考虑转动体1也静止的情况。

然而，在这种情况下，可以将前面关系式中的θ看作是转动体1上的转动侧光元件13的安装角而不是转动体1的转动角，可以原样地应用关系式。即，可以按完全相同的方式来处理转动体1静止的情况。

这里，考虑连接器功能和切换器功能。

此处，尽管基本功能是图4中的状态，但是唯一的区别在于切换器功能从受光元件B切换到受光元件F，而连接器功能从受光元件F切换到受光元件B。

此外，由转动侧电路部11或固定侧电路部21中包含的计算部来确定受光元件23位于位置F还是位于位置B。

即，在使用反射体7的转动型非接触式连接器的情况下，连接器功能和切换器功能之间的差别仅在于连接目的地受光元件的相似和不同。因此，同一非接触式连接器能够同时处理(共享)这两个功能。

因此，也可以说使用反射体7的切换器功能是使用反射体7的连接器功能的扩展。

下面将使用图10来描述从固定体2到转动体1的非接触式供电。如前所述，转动侧变压器绕组14卷绕在转动体1的转动侧变压器芯15的本体部分的周围，固定侧变压器绕组24卷绕在固定体2的固定侧变压器芯25的本体部分的周围。在这种状态下，由于从主体装置流向固定侧变压器绕组24的电源电流，因此在固定侧变压器芯25的周围产生磁场。由于转动体1的转动动作，当转动侧变压器芯15位于与固定侧变压器芯25相对的位置(其中产生磁场)时构成磁路。在卷绕在本体部分上的转动侧变压器绕组14中产生电流(所谓的磁感应定律)。因此，向转动体1的各部分供电，例如驱动转动侧电路部11，并且转动侧光元件13发光。

接下来将说明根据本发明的非接触式连接器10的盲配功能。盲配功能是如下的功能：其使得只要在组装本发明的非接触式连接器10时将转动体1插入固定体2并将其与固定体2相配，就无论转动体1的转动方向上的位置如何都可以使用非接触式连接器10。

此外，在具有盲配功能的非接触式连接器10的情况下，由于不需要对准转动体1，因此可以略去包括滚动元件31的轴承5。

例如，假设在转动体1与固定体2相配之后转动体1嵌合于图4所示的位置。如果在设计阶段等将反射体7的位置确定为使得当转动侧光元件13和固定侧光元件23位于朝向转动中心O的直线上时来自反射体7的反射光朝着固定侧光元件23传播，则可以认为相配后的位置与转动体1的转动之后的位置相同。

即，在相配后图4所示位置中转动体1的位置和由于转动而导致的图4所示位置中转动体1的位置相同。因此，由于无论转动体1的转动方向上的相配位置如何都始终形成与固定侧光元件23的光路，因此可以使用本发明的非接触式连接器10，并可以实现盲配功能。

接下来，将使用图11来说明转动侧电路部11和固定侧电路部21的数据处理功能的详细情况。在该示例中，在发送并接收四信道数据(分别为CH.1到CH.4)的情况的示例中，在转动侧光元件133到136中的每一个与对应的固定侧光元件233到236中的每一个之间发送并接收一个信道具有的数据。

转动侧电路部11包括用于处理各个信道的数据的接口(I/F)电路111到114以及驱动器电路115到118。来自主体装置的数据输入到I/F电路111到114，并将其转换为可以在转动侧电路部11中进行处理的数据。然后由驱动器电路115到118将该数据转换为驱动数据，基于该驱动数据从各个转动侧光元件133到136发光。

固定侧电路部21由接收器电路2111到2114、切换电路2120、以及I/F电路2121到2124构成。接收器电路2111到2114将由于预定的固定侧光元件233到236接收的光而产生的数据转换为可以在固定侧电路部21中进行处理的数据，之后将其输出到切换电路2120。切换电路2120执行切换以将接收到的各信道的数据输出到预定的输出段。于是，例如，从I/F电路2122输出第一信道的数据，从I/F电路2123输出第二信道的数据，等等，由此可以从用户期望的输出段输出数据。此外，还可以通过从外部输入切换控制信号SWS来使得切换电路2120切换到期望的输出段(所谓的“复用器功能”)。

此外，如图12A到12D所示，通过主体装置侧的处理向各信道的数据加入标识码，切换电路2120通过使用标识码来识别信道并对各信道的数据进行切换。例如，当判断出标识号码“00”时，从I/F电路2124输出信道“1”的数据，等等。

可以通过与固定体2相连接的主体装置的数据处理电路、或者可以通过转动侧电路部11的驱动器电路115到118来执行这种信道标识编码。此外，可以通过向多个信道中的任一信道加入信道标识码、而不是向全部信道的全部数据加入信道标识码来执行对各信道的标识(以建立专用线)。

由此，通过向各数据添加标识码，可以由固定体2接收多信道的数据，可以识别任一信道的数据并将其输出到预定输出段，并且，可以由非接触式连接器10来实现自动信道切换功能。

图11中所示的示例示出了当转动侧光元件133到136为发光元件而固定侧光元件233到236为受光元件时电路部11、21各自的结构。此外，转动侧发光元件133到136也可以是受光元件，固定侧光元件233到236可以是发光元件。在这种情况下，转动侧电路部11包括接收器电路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以及驱动器电路115到118。

在以上示例中，描述了通过转动侧光元件13、固定侧光元件23、以及反射体7来形成光路的示例。此外，如图13所示，可以将转动侧光元件13和固定侧光元件23设置为与转动轴4基本平行的多个段。由于多段设置，还可以发送并接收多信道的数据。在这种情况下，固定侧光元件23设置在固定体2的侧面，在各段中在固定侧光元件23与转动侧光元件13之间构成上述连续光路。此外，在各段中，可以如上所述地设置多个转动侧光元件13和固定侧光元件23，并且发光元件和受光元件可以具有混和设置。转动体1上的各段通过轴33而连接，并且被接合为可以随着转动体1的转动而转动。

此外，通过以光纤来代替转动侧光元件13和固定侧光元件23，还可以由固定侧光纤和转动侧光纤来形成连续光路。

Claims (11)

1.一种非接触式连接器，包括设置在绕转动轴转动的转动体上的转动侧光元件、以及设置在固定体上的固定侧光元件，在转动侧光元件与对应的固定侧光元件之间无接触地发送并接收数据，

其中，所述转动体包括位于转动轴位置并且反射从转动侧光元件或固定侧光元件发射的光的反射体；所述非接触式连接器还包括：

经由所述反射体形成在转动侧光元件与固定侧光元件之间的光路，其与转动轴基本正交；

其中，所述光路按如下方式经由所述反射体形成在转动侧光元件与固定侧光元件之间：使得转动侧光元件或固定侧光元件接收到来自反射体的反射光，并且

所述非接触式连接器还包括：

检测部，检测转动体的转动速度或转动角；

反射体驱动部，通过使用检测部检测到的数据来对反射体的转动速度或转动角进行驱动控制；以及

计算部，通过使用检测部检测到的数据来计算反射体的转动速度或转动角，以构成从任一转动侧光元件到任一固定侧光元件的光路，

其中，所述非接触式连接器用作将来自指定的转动侧光元件的光的光路切换到指定的固定侧光元件的切换器，并且，

当向反射体驱动部输入转动体的转动速度或转动角的一半的值时，所述非接触式连接器用作始终将来自恒定的转动侧光元件的光的光路连接到恒定的固定侧光元件的连接器。

2.根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，转动侧光元件设置在转动体的与转动轴正交的盘面上，固定侧光元件设置在固定体的与转动体的盘面基本平行的平面上。

3.根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，转动侧光元件多个地设置在转动体的盘面上的任意位置；相应的固定侧光元件多个地按如下方式设置在固定体上：当固定侧光元件位于反射体与转动侧光元件的入射和反射的光路线段上时，在相应固定侧光元件与相应转动侧光元件之间经由反射体形成光路。

4.根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，具有发光功能的转动侧光元件和具有受光功能的转动侧光元件混和地设置在转动体的盘面的任意位置；具有受光功能的固定侧光元件和具有发光功能的固定侧光元件混和地设置在固定体上，所述具有受光功能的固定侧光元件用于接收从具有发光功能的转动侧光元件发射的光，所述具有发光功能的固定侧光元件用于向具有受光功能的转动侧光元件发光；并且，具有受光功能的固定侧光元件和具有发光功能的固定侧光元件是按如下方式混和设置的：当具有发光功能的固定侧光元件或具有受光功能的固定侧光元件位于反射体与具有受光功能的转动侧光元件或具有发光功能的转动侧光元件的入射和反射的光路线段上时，经由反射体，分别在具有发光功能的转动侧光元件与具有受光功能的固定侧光元件之间、以及在具有受光功能的转动侧光元件与具有发光功能的固定侧光元件之间形成光路。

5.根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，位于与转动轴基本垂直的面内的转动侧光元件和固定侧光元件按分别与转动轴基本平行的多段设置在转动体和固定体上，并且在各段中在转动侧光元件与固定侧光元件之间形成光路。

6.根据权利要求1所述的非接触式连接器，还包括：

切换部，用于输入转动侧光元件或固定侧光元件接收到的数据，并将该数据输出到多个输出端子中的期望输出端子。

7.根据权利要求1所述的非接触式连接器，还包括：

转动体和固定体各自的由变压器芯和变压器绕组构成的转动变压器。

8.根据权利要求1所述的非接触式连接器，该非接触式连接器具有盲配功能，其使得在转动体与固定体之间可以相互配合，其使得可以通过计算反射体的初始角而与转动体在其转动方向的配合位置无关地在转动侧光元件与固定侧光元件之间形成预定光路。

9.根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，固定侧光元件被设置为在转动轴方向上具有与转动侧光元件的高度不同的高度，转动侧光元件被设置为相对于转动体的正交于转动轴的平面盘成使得在转动侧光元件与固定侧光元件之间形成光路的角度。

10.根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，当反射体随着转动体的转动而位于转动侧光元件与固定侧光元件之间时，反射体包括距转动轴的距离为光路的光束径的反射面，反射体是防止遮挡转动侧光元件与固定侧光元件之间的光路的结构，且反射体的两面都是镜面。

11.根据权利要求1所述的非接触式连接器，其中，转动侧光元件和固定侧光元件当用作发光元件时形成在光纤光输出端，转动侧光元件和固定侧光元件当用作受光元件时形成在光纤光输入端，并且，在光纤光输出端与光纤光输入端之间经由反射体形成光路。

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