JP2005302965A - 非接触コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】多チャンネルによる非接触のデータ送受信を行うことのできる非接触コネクタを提供する。
【解決手段】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、前記回転側光素子と対向する位置で固定体に配置された固定側光素子と、から構成され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、前記回転体は前記回転軸を中心軸として円筒状に形成され、前記回転側光素子は前記円筒状に形成された前記回転体の外周に沿って、かつ、複数段にわたり複数個配置することを特徴としている。
【選択図】図４

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、円筒形状の回転体の側面に光素子を設け、固定体に設けた光素子との間を非接触でデータの送受信を行う非接触コネクタに関する。

従来から、回転側と固定側との間で直接配線を接続して、例えば回転側に取り付けられたカメラからの映像信号等を固定側に送信して各種信号処理が行われていた。この回転側と固定側とを接続するために接続用のコネクタが用いられている場合も多い。ところが昨今、配線の無線化技術の進展により、赤外線通信等により直接配線を接続しなくても、データの送受信を行うことができるようになった。このため、回転側と固定側とで配線の混乱なく非接触のコネクタを構成することができるようになった。また、発光体と受光体とを組み合わせた光カプラにより非接触で回転側と固定側とでデータの送受信を行うことも通常行われている。

しかし、回転側から固定側に無線によりデータの送受信を行うときに、固定側から回転側への非接触による電力供給が困難であるという問題点があった。このため、従来は円盤状の回転体上部に発光素子、さらに固定側に発光素子と対応する位置に受光素子を設け、光通信により回転側から固定側にデータの送受信を行うとともに、回転側と固定側の双方に回転トランス巻線を設けて光電体に非接触による電力供給を行うようにしていた（例えば、以下の特許文献１）。
特開２００２−７５７６０号公報

しかしながら、昨今取り扱うデータ量の増大により多チャンネルのデータを非接触で送受信することが望まれているが、回転体の円盤上部に発光素子を設けた場合にはその素子の個数に限界があるため、取り扱うデータ量も限られていた。

そこで、本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、多チャンネルのデータを非接触で送受信を行うことのできる非接触コネクタを提供することを目的とするものである。

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、回転側光素子と対向する位置で固定体に配置された固定側光素子と、から構成され回転側光素子と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、回転体は回転軸を中心軸として円筒状に形成され、回転側光素子は円筒状に形成された回転体の外周に沿って、かつ、複数段にわたり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非接触のデータの送受信を行うことができる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、上記回転側光素子は回転体の外周に沿って回転側受光素子と回転側発光素子とが混合され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、回転体と固定体とで双方向の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、上記固定側光素子は回転体の外周に沿って回転側受光素子と回転側発光素子とが混合され配置されているとき、回転側受光素子と回転側発光素子と対向する位置で固定側発光素子と固定側受光素子とが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、回転体と固定体との間で双方向のデータ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、上記回転側光素子は回転体の任意の段に回転側受光素子を配置したとき任意の段とは異なる段に回転側発光素子を配置することを特徴としている。これにより、例えば、回転体と固定体との間で双方向のデータ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、上記固定側光素子は任意の段に配置された回転側受光素子と対向する位置に固定側発光素子が配置され、任意の段とは異なる段に配置された回転側発光素子と対向する位置に固定側受光素子が配置されることを特徴としている。これにより、例えば、回転体と固定体との間で双方向のデータ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、当該データがどの回転側光素子からの入力データであるかを識別して、識別された回転側光素子に対応するよう前記データの出力を切換える切換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のデータ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力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、固定体の固定側光素子と回転体の回転側光素子との間で非接触でデータの送受信を行うとき、回転体を円筒状に設け、その円筒形状の外周に沿って、かつ、複数段にわたり回転側素子を設けたので、多チャンネルによるデータの送受信を非接触で行うことができる。

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は中空状に形成されており、図示しない本体装置からの回転駆動により回転するように構成されている。図１に示すように回転体１は、回転軸４を中心に回転する。また固定体２は、軸受２１により位置決めされ、回転体１を囲うように輪状に形成されている。また固定体２は、回転体１からのデータを非接触で受信することができる。

回転体１は、回転側電気回路部１１と、保持板１２と、回転側光素子１３と、回転側トランス巻線１４とから構成されている。回転側電気回路部１１は、回転体１に取り付けられ、各データ処理を行う。例えば本体装置としてカメラが回転体１に取り付けられているとき、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に出力するためのものである。また、回転側電気回路部１１は回転側光素子１３の発光のための駆動データを出力する。なお、図１上、回転側電気回路部１１は回転体１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、例えば回転体１と離れた本体装置側に取り付けられていてもよい。

保持板１２は、回転体１の上部に取り付けられ、固定体２の固定側光素子２２と対向する位置に設けられている。保持板１２は、回転体１の光素子１３を保持するためのものである。

回転側光素子１３は、保持板１２の上部に設けられている。回転側電気回路部１１からの駆動データにより電気回路部１１に入力されたデータを固定体２に出力するよう光素子１３が配置されている。この場合には、この回転側の光素子１３は１個又は複数の光素子により構成されている。本実施例では、１個の回転側光素子１３のうち１個の発光素子が１チャンネル分のデータを送信することができる。

回転側トランス巻線１４は、回転体１の外周位置に設けられ、回転体１と固定体２から構成される回転トランスにより電力が供給される。この電力により、回転側電気回路部１１と、回転側光素子１３、さらに必要な場合は本体装置を動作させる。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について説明する。固定体２は、軸受２１と、固定側光素子２２と、固定側電気回路部２３と、固定側トランス巻線２４とから構成される。

軸受２１は、非磁性の樹脂等から形成され、固定体２と回転体１とを機械的に接続するために設けられている。この軸受２１により固定体２が図１に示す位置で位置決めされる。なお、この軸受２１は用いない場合もあり、その場合には例えば固定体２自体が図示しない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ことになる。

固定側光素子２２は、回転側光素子１３と対向する位置で固定体２に設けられ、回転体１に取り付けられた回転側光素子１３からの光を受光する。この受光により、回転体１と固定体２との間で非接触でデータの送受信を行うことができる。なお、固定側光素子２２も１個又は複数個の光素子により構成されている。また、固定側光素子２２のうち１個の受光素子が１チャンネル分のデータを受信することができる。さらに、固定側光素子２２のうちの受光素子は回転側光素子１３のうちの発光素子からの光を連続的に受光できるように回転側発光素子と同じかそれ以上の数の受光素子が固定体２に設けられている。

固定側電気回路部２３は、固定体２の固定側光素子２２の近傍に設けられている。固定側光素子２２からのデータを受信して本体装置側のデータとして出力する。また、固定側電気回路部２３は、後述するマルチプレクサを備え、固定側受光素子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て、各チャンネルを指定された各配線に出力するように構成されている。

固定側トランス巻線２４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１４に供給する。この固定側トランス巻線２４は、回転側トランス巻線１４と対向する位置に設けられている。

次に図２は、非接触コネクタ１０を上面から見た図である。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、その外周に沿って固定体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、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２４は、図示しない固定側装置からの電源電流が供給される。この固定側トランス巻線２４は固定体２の側面にコアに巻きつけて取り付けてあるため、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のコアにも誘導されるため、回転体１の側面に巻きつけて取り付けた回転側トランス巻線１４に電流が発生することになる。これにより、回転体１に固定側装置からの電力が供給されることになる。この電力は、回転側電気回路部１１に供給されることで、電気回路部１１が駆動され回転側光素子１３を発光させることになる。なお、固定体２の固定側電気回路部２３は、直接固定側装置からの電力が供給され、固定側光素子２２の受光のための駆動等を行うことになる。

図４は、非接触コネクタ１０の他の形態を示した図である。この図４に示すコネクタ１０は、回転体１が円筒状に形成され、その側面に1個または複数の回転側光素子１３が設けられている。また、固定体２は円筒状の回転体１を囲うように形成され、その内壁に回転側光素子１３と対向するように１個または複数の固定側光素子２２が設けられている。回転体１を構成する他の部分、すなわち、回転側電気回路部１１、及び回転側トランス巻線１４は図１と同様である。また、固定体２を構成する他の部分、すなわち、軸受２１、固定側電気回路部２３、及び固定側トランス巻線２４も図１と同様の構成である。回転側電気回路部１１への電力供給は、図１及び図３で説明したように、本体装置の図示しない固定側装置から固定側巻線２４に電力が供給され、発生した磁界により回転側巻線１４に電流が誘起され電気回路部１１への電源となる。

ここで、図１のように回転体１の円盤上部に回転側光素子１３を設けた場合、この円盤の面積により回転側光素子１３の個数は制限される。各光素子１３で１チャンネル分のデータを送信することができる場合でも、取り扱うデータのチャンネル数も制限されることになる。一方、図４に示すように回転体１を円筒状に形成して、その側面に回転側光素子１３を設けると、円筒を長くすればするほど、回転側光素子１３及び固定側光素子２２の個数を増やすことができる。よって、図１に示す円盤上部に回転側素子１３を設けるよりも図４に示すように円筒状の側面に回転側光素子１３を設ける方が、チャンネル数を増やすことが容易にできる。近年、本体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、このように回転体１を円筒状にすることで、かかる多チャンネルのデータの送受信を行うことが容易になるのである。

この場合、円筒形状の回転体１の外周に沿って、かつ、複数段にわたり光素子１３が形成されているが、１つの段の外周に光素子を受光素子と発光素子として上述した特許文献１に示すように配置させることで双方向のデータ送受信を行うことができる。もちろん、受光素子と発光素子との組合せは、ある任意の段で受光素子、その段とは異なる段で発光素子とすることもできる。これらの場合固定体２の固定側光素子２２は、回転側光素子１３と対向する位置で受光素子、発光素子となるよう配置させればよいことになる。例えば、回転体１のある段の外周すべて発光素子として光素子１３が配置されているときは、固定体２の光素子２２は回転体１の発光素子と対向する段で受光素子、回転体１の受光素子と対向する段では発光素子として配置させればよい。

図５は、円筒状に回転体１を構成した場合の他の形態の非接触コネクタ１０の斜視図である。ただし、説明の便宜のため回転側、固定側双方の光素子１３、２２のみ示している。回転軸４を中心にして円盤２枚で２段の円筒状に構成されているのが回転体１である。その円盤上面側方には、各段４つの回転側光素子１３が設けられている。回転体１の外周に固定体２が設けられ、各段に８つの固定側光素子２２が設けられている。回転側光素子１３の個数は各段４個で、固定側光素子２２は各段８個の素子が存在するが、これは回転側素子１３から発光された光を固定側光素子２２で連続的に受信するためである。図５に示す例は２段構成となっているが、図４のように構成するには３段構成にすればよい。もちろん、多チャンネル化を実現するために４段、５段と複数段に増加させ構成することができる。なお、図５の例では各段４つの回転側光素子（発光素子）１３を備えているので、全部で８チャンネル分のデータを送受信することが可能となる。

図６は、非接触コネクタ１０のさらなる他の実施の形態である。図１と同様に回転体１の円盤側に回転側光素子１３を設けているが、円盤を複数段設けることで多チャンネル化を実現している。すなわち、回転体１の各円盤の下面に１個又は複数個の回転側光素子１３を設け、さらに回転体１の円盤と対向する面に固定体２の円盤を備え、固定体２の円盤の上面に固定側光素子２２を設けている。この図も、各素子１３、２２以外の部分は省略している。図面上は２段の各円盤で構成されているが、さらに３段、４段と増加させることで、要求に合う多チャンネルを実現することができる。この図６の場合も各段４つの回転側光素子（発光素子）１３を有しているので全部で８チャンネル分のデータの送受信を行うことが可能である。図５の場合と同様に円盤に取り付ける回転側光素子１３の数を増やしたり、段数を多くすることでさらに多チャンネルのデータの送受信を行うことができる。

図７は、回転側の電気回路部１１と固定側の電気回路部２３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ＣＨ．１〜ＣＨ．４の送受信を行う場合の例を示している。図７に示すように電気回路部１１は、４つのインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１１１〜１１４と、４つの駆動回路１１６〜１１９とから構成される。

各Ｉ／Ｆ回路１１１〜１１４は、回転側装置から供給されるデータＣＨ．１〜ＣＨ．４が入力され、電気回路部１１内で処理できるデータに変換する。図７の場合には４つのチャンネルのデータを送受信することのできるコネクタ１０としているため、各チャンネルごとにそれぞれＩ／Ｆ１１１〜１１４（全部で４個）が設けられている。

駆動回路１１６〜１１９は、回転側光素子１３を駆動させるための駆動データを発生する回路であって、Ｉ／Ｆ回路１１１〜１１４から出力されたデータが入力されて、そのデータに対応するように駆動データを発生させることになる。この駆動回路１１６〜１１９も入力されるチャンネル数に対応した個数分存在することになる（全部で４個）。生成された駆動データは各回転側光素子１３１〜１３４にそれぞれ供給される。

回転側光素子１３１〜１３４は、それぞれの駆動回路１１６〜１１９から供給された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ことになる。この例の場合、回転側の光素子１３１〜１３４は発光素子であり、入力チャンネル数に対応した個数の素子から構成される（本実施例では４個）。

固定側光素子２２１〜２２８は、上述したように回転側光素子１３１〜１３４からの光を回転体１が回転しているときに途切れることなく連続して受光することができるように、回転側素子１３１〜１３４と同等かそれ以上の個数から構成される。図７の場合は、８個の受光素子２２１〜２２８から構成されている。回転側発光素子１３１〜１３４からの光は、固定側素子２２１〜２２８のいずれかで受光できればよい。例えば、素子１３１からの光は素子２２１で受光しても、素子２２５で受光してもよい。なお、本例の場合、固定側光素子２２１〜２２８は、受光素子として機能する。

固定側電気回路部２３は、図７に示すように、各固定側光素子２２１〜２２８と各々接続される受信回路２３１１〜２３１８と、マルチプレクサ２３２と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２３６〜２３９とから構成される。

受信回路２３１１〜２３１８は、各固定側光素子２２１〜２２８と接続されるとともに、マルチプレクサ２３２と接続され、固定側光素子２２１〜２２８からの受光信号がそれぞれ入力される。受信回路２３１１〜２３１８は、この受光信号を固定側電気回路部２３で処理できるデータに変換してマルチプレクサ２３２に出力する。この例の場合、８つの光素子２２１〜２２８があるので受信回路２３１１〜２３１８もこの素子に対応し８個ある。

マルチプレクサ２３２は、各受信回路２３１１〜２３１８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す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ている。この例の場合、４つのチャンネルの送受信を行うことができるコネクタ１０であるため、対応するように４つの出力段を備えることになる。

Ｉ／Ｆ回路２３６〜２３９は、マルチプレクサ２３２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２３２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ことになる。そして、各Ｉ／Ｆ回路２３６〜２３９が入力データのチャンネルに対応する出力段に出力される。図７では上から順番にＣＨ．１、ＣＨ．２、ＣＨ．３、ＣＨ．４の出力データが出力されることになる。

このように構成された各電気回路部１１、２３を含めた動作の例について、図８や図９等を適宜利用して説明する。

まず、固定側装置で電源が投入されると、適当なタイミングで図１や図４に示す固定側電気回路部２３に電源が供給される。また、回転側装置の駆動によりコネクタ１０の回転体１の回転が行われることになる。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も回転することになる。さらに、固定側トランス巻線２４にも電力が供給される。この巻線２４に電流が供給されることで、上述したように磁界が発生し、回転体１の回転側トランス巻線１４に電力が供給される。これにより、回転側光素子１３を駆動することができる。そして、本体側からデータがコネクタ１０に供給されると、上述した図７に示すように回転側電気回路部１１にかかるデータが入力される。データの例を図８及び図９に示す。

図８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。このように各チャンネルごとに異なるデータが生成されて本コネクタ１０に入力されることになる。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、固定側装置の図示しない処理回路で行われるものとする。

図８に示すデータは、電気回路部１１の各Ｉ／Ｆ１１１〜１１４を介して各駆動回路１１６〜１１９にそれぞれ入力されることになる。ここで、チャンネル２のデータが入力される駆動回路１１７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。このようにすることで、マルチプレクサ２３２は、固定体２のいずれかの光素子２２１〜２２８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することができる。そして、回転側光素子（発光素子）１３１〜１３４の円盤上の配置、または円筒上での配置から、固定側光素子（受光素子）２２１〜２２８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１３２から発光して受光素子２２２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１３１、チャンネル２の発光素子１３２、チャンネル３の発光素子１３３、チャンネル４の発光素子１３４と配置されていると、受光素子２２４で受光したデータはチャンネル３のデータ、受光素子２２６で受光したデータはチャンネル４のデータ、受光素子２２８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、各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のである。もちろん、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２倍より高く設定しても同様である。

駆動回路１１６〜１１９からは、回転側光素子１３１〜１３４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１３１〜１３４が発光して、固定側の光素子２２１〜２２８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２３１１〜２３１８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／Ｆ２３６〜２３９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、さらに固定側光素子１３１〜１３４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９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。すなわち、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１３１〜１３４から発光させることで、固定側のマルチプレクサ２３２はそのチャンネルのデータを識別することも可能である。

すなわち、図９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１３１〜１３４から発光することになる。図８と同様に、受光素子２２１〜２２８のいずれかの素子２２１〜２２８により発光素子１３１〜１３４からそれぞれ発光した光を受光することになる。そして、受信回路２３１１〜２３１８を介してマルチプレクサ２３２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ことになる。

具体的には、図９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２３２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／Ｆ２３６に出力するように入力データを切替えることになる。同様に２チャンネル目はＩ／Ｆ２３７、３チャンネル目はＩ／Ｆ２３８、４チャンネル目はＩ／Ｆ２３９に出力するようにする。なお、この識別符号は、図９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。また、このようなチャンネルの識別符号は、固定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１１の駆動回路１１６〜１１９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、図８の場合と同様に発光素子１３１〜１３６の配置関係により、各チャンネルの識別を行うようにしてもよい。さらに、識別符号の付加は、図９に示すように各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、回転体１の円盤上にアパーチャ３０を設けた回転コネクタ１０について説明する。アパーチャ３０の例を図１０に示す。上述したように、複数の発光素子（回転側光素子）１３１〜１３４を回転体１の円盤上に設けた場合にその配置によっては、例えば発光素子１３１から発光された光が、受光素子（固定側光素子）２２１〜２２８のうちの所定の受光素子ではなく受光素子２２１〜２２８のうちの所定外の受光素子に同時に入力されることがある。このとき、いわゆるチャンネル間の干渉の問題が発生し、固定体２の電気回路部２３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１３１〜１３４からの光を所定の受光素子２２１〜２２８のみが受光できるように、回転体１の円盤上にアパーチャ３０を設けるのである。

図１０（Ａ）は、アパーチャ３０を上部から見た図である。異なる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１３１〜１３４からの光が出力されるように構成されている。この場合のチャンネル間の干渉は、異なる半径方向に存在する受光素子２２１〜２２８間で発生するからである。

図１０（Ｂ）は、アパーチャ２０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との間にアパーチャ３０が存在する場合は、回転体１の回転を妨げることのない厚みである。なお、受光素子２２１〜２２８のチャンネル間の干渉を防止するためには、アパーチャ３０に設けられた穴を離散的でなく連続して設けることも考えられる。しかし、そのような構成では異なる大きさのアパーチャ３０を複数用意する必要があり、部品点数がその分多くなり、コネクタ１０の構成も複雑になる。そこで、図１０に示すように、離散的に穴を設けることで、一体的にアパーチャ３０を構成している。

図１１は、図１や図６における円盤上に発光素子１３を設けた場合で、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１１（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１３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２２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１１（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２２に集光する。したがって、発光素子１３からの光は確実に受光素子２２のみ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２２は同時に２つの発光素子１３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の穴の高さ（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。よって、できるだけその穴の高さを回転体１と固定体２との空隙の高さ分に近づけるようにすればよい。

さらに、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２２が位置したとき、穴の他方の端部に別の受光素子２２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１３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２２が連続的に受光するためである。

このとき、２つの受光素子２２は１つの発光素子１３からの光を同時に受光することになる。しかし、固定体２３のマルチプレクサ２３２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。

また、このアパーチャ３０は本実施例では回転体１側に設けられている。図１２にその例を示す。回転体１が回転しながら、発光素子１３から発光した光はアパーチャ３０の穴の内面に反射して、いずれか１つの受光素子２２、または相となり合う２つの受光素子２２で受光することができるのである。

上述した例では、回転体１側に発光素子１３、固定体２側に受光素子２２を設けた例について説明したが、回転体１側に受光素子２２、固定体２側に発光素子１３を設けても同じ作用効果を奏する。この場合に、回転側の電気回路部１１に受信回路、マルチプレクサ、Ｉ／Ｆを設け、固定側の電気回路部２３にＩ／Ｆ、発光素子駆動回路を設けるようにすればよい。

また、回転体１と固定体２双方に発光素子、受光素子の双方を設けることで、回転体１と固定体２とで双方向の非接触によるデータの送受信を行うことが可能となる。この場合に、回転側電気回路部１１と固定側電気回路部２３は、ともにＩ／Ｆ、駆動回路、受信回路、マルチプレクサ等を設けることになる。

回転体１を円盤状に構成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。 回転体１を円筒状に構成したときの非接触コネクタ１０の側面図である。 回転体１を円筒状に構成したときの非接触コネクタ１０の斜視図である。 回転体１の円盤を複数有したときの非接触コネクタ１０の斜視図である。 回転側電気回路部１１と固定側電気回路部２３の構成図である。 回転側電気回路部１１に入力されるデータの例を示す図である。 回転側電気回路部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１３から受光素子２２への光線の例を示す図である。 アパーチャ３０を回転体１に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
４ 回転軸
１０ 非接触コネクタ
１１ 回転側電気回路部
１１１ Ｉ／Ｆ
１１６ 駆動回路
１２ 保持板
１３ 回転側光素子
１４ 回転側トランス巻線
２１ 軸受
２２ 固定側光素子
２３ 固定側電気回路部
２３１１ 受信回路
２３２ マルチプレクサ
２３６ Ｉ／Ｆ
２４ 固定側トランス巻線
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、
   前記回転側光素子と対向する位置で固定体に配置された固定側光素子と、から構成され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、
   前記回転体は前記回転軸を中心軸として円筒状に形成され、前記回転側光素子は前記円筒状に形成された前記回転体の外周に沿って、かつ、複数段にわたり複数個配置されている、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、
   前記回転側光素子は、前記回転体の外周に沿って回転側受光素子と回転側発光素子とが混合され配置されている、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、
   前記固定側光素子は、前記回転体の外周に沿って回転側受光素子と回転側発光素子とが混合され配置されているとき、前記回転側受光素子と前記回転側発光素子と対向する位置で固定側発光素子と固定側受光素子とが配置されている、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、前記回転体の任意の段に回転側受光素子を配置したとき、前記任意の段とは異なる段に回転側発光素子を配置する、ことを特徴とする非接触コネクタ。
5. 請求項４記載の非接触コネクタにおいて、
   前記固定側光素子は、前記任意の段に配置された回転側受光素子と対向する位置に固定側発光素子が配置され、前記任意の段とは異なる段に配置された回転側発光素子と対向する位置に固定側受光素子が配置される、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、当該データがどの前記回転側光素子からの入力データであるかを識別して、識別された前記回転側光素子に対応するよう前記データの出力を切換える切換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力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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