JP2006108337A - 非接触コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】通信の連続性を確保した非接触コネクタを提供すること。
【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回転体の円筒面上であって前記回転体が回転する円周方向に発光するように配置され、前記固定側光素子は前記回転側光素子から発光された光を受光できるよう前記固定体に配置される、ことを特徴としている。
【選択図】図２

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、回転体の回転する円周方向に光路を構成した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データの送受信が行われていた。例えば、回転可能なカメラからの映像信号等を固定側の信号処理部に送信する、などである。この場合に、カメラからの映像信号を固定側に送信するために、カメラと信号処理部との間に直接配線を接続してデータの送受信を行っていた。ところが昨今、無線化技術の進展により、直接配線を接続しなくても、回転側と固定側の間でデータの送受信を行うことができるようになった。

しかし、回転側から固定側に無線でデータを送信するときに、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、従来では、円盤状の回転体上部に発光素子と、この発光素子と対向する位置に固定体の受光素子とを複数設け、データの送受信を非接触で行うとともに、回転側と固定側との間で回転トランスを構成して、固定側から回転側に非接触による給電を実現させていた（例えば、以下の特許文献１）。
特開２００２−７５７６０号公報

しかしながら、特開２００２−７５７６０号では、データの通信速度が高速化すると必ずしも回転体の発光素子から固定体の受光素子にすべてのデータを送信できるとは限らなかった。すなわち、特開２００２−７５７６０号では、回転体の回転に伴い光素子間の非接触による光接続が途切れてしまうため、発光素子からの光路を他の受光素子に光路を切り換えるようにしている。このような切り換え方式では、データの通信速度が高速化すると、光路を切り換えるための処理時間よりも早くデータが伝送される場合もあり、通信の連続性を確保することができなかった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものでその目的は、通信の連続性を確保した非接触コネクタを提供することにある。

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、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回転体の円筒面上であって前記回転体が回転する円周方向に発光するように配置され、前記固定側光素子は前記回転側光素子から発光された光を受光できるよう前記固定体に配置される、ことを特徴としている。これにより、例えば、円周方向に発光された光は回転体の回転によっても切断のない光路を構成することができ、通信の連続性を確保することができる。

また、本発明は上記非接触コネクタにおいて、前記回転側光素子は前記回転体の円筒面上に複数段に亘り配置され、前記固定側光素子は前記固定体に複数段に亘り配置される、ことを特徴としている。これにより、例えば、複数の光素子間でデータの送受信を行うことができるため、多チャンネル化を実現した非接触コネクタを提供できる。

更に、本発明は上記非接触コネクタにおいて、前記回転側光素子と前記固定側光素子は前記回転体と前記固定体との間の領域であって前記回転体の回転する複数の同心円周上に配置され、かつ複数段に亘り配置される、ことを特徴としている。これにより、例えば、複数の同心円周上に亘り回転側光素子及び固定側光素子とは配置されるため、さらに多チャンネル化を実現できる。

更に、本発明は上記非接触コネクタにおいて、前記回転体の円筒面上に回転側受光素子と回転側発光素子とが混合して配置され、前記回転側受光素子及び前記回転側発光素子と前記回転体の回転に伴う切断のない光路を構成する位置にそれぞれ固定側発光素子と固定側受光素子とが混合して配置される、ことを特徴としている。これにより、例えば、回転体から固定体のみならず固定体から回転体へのデータの送受信を行うことができるので双方向の通信によるデータの送受信を行うことができる。

更に、本発明は上記非接触コネクタにおいて、前記回転体の任意の段に回転側発光素子又は回転側受光素子が配置されるとともに、前記回転側発光素子又は回転側受光素子と前記回転体の回転に伴う切断ない光路を構成する位置にそれぞれ固定側受光素子又は固定側発光素子が配置され、更に前記任意の段とは異なる段に回転側受光素子又は回転側発光素子が配置され、前記回転側受光素子又は回転側発光素子と回転に伴う切断のない光路を構成する位置にそれぞれ固定側発光素子又は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、ある段には回転体から固定体にデータが送受信され、別の段では固定体から回転体にデータが送受信されるため、回転体と固定体との双方向でデータの送受信を行うことができる。

更に、本発明は上記非接触コネクタにおいて、回転側受光素子又は固定側受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発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光素子をあらかじめ要求した出力に切り換える切り換え手段を備える、ことを特徴としている。これにより、例えば、任意の出力段に入力データを出力させることができる。

更に、本発明は上記非接触コネクタにおいて、前記回転体及び前記固定体のそれぞれにトランスコア及びトランス巻線とから構成された回転トランスを備える、ことを特徴としている。これにより、例えば、固定体から回転体に非接触による給電を行うことができる。

更に、本発明は上記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穿孔又は切欠きを設け、前記回転側光素子及び前記固定側光素子は前記穿孔又は切欠きに配置される、ことを特徴としている。これにより、例えば、通信の連続性を確保するとともに、回転体及び固定体内部に光素子が設けられているため非接触コネクタの小型化を図ることができる。
更に、本発明は上記非接触コネクタにおいて、前記固定体には、更に前記回転側光素子又は前記固定側光素子から発光された光を反射する鏡を備える、ことを特徴としている。これにより、例えば、回転側光素子や固定側光素子から発光された光は固定体で反射され、回転体が回転しても切断のない光路を構成することができる。

本発明による非接触コネクタは、回転側光素子と固定側光素子間で回転体の回転する円周方向に切断のない光路を構成したことで、通信の連続性を確保する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は円筒形態の非接触コネクタ１０の外観斜視図である。図１において非接触コネクタ１０は回転体１と固定体２とから構成される。

回転体１は図示しない本体装置と接続され本体装置からの回転駆動により回転軸４を中心に回転する。また、回転体１は回転軸４を中心にして中空部７を有する。本非接触コネクタ１０はこの中空部７を介して本体装置の回転シャフトに回転体１を取り付けることができる。また、固定体２は回転軸４を中心に円筒状に形成され、回転体１の周りを取り囲むように設けられている。

さらに、回転体１の円筒の外壁と固定体２の円筒の内壁には、それぞれ複数段に複数個の光素子１３、２３が配置される。本体装置からのデータが回転体１の回転側光素子１３から送信され、非接触で固定体２の固定側光素子２３により受信される。受信したデータは例えば、固定体２に接続された本体装置に出力される。ここで、回転側光素子１３は回転体１の回転する円周方向に向けて発光するように設けられ、また、固定側光素子２３も円周方向からの光を受光できるように固定体２に設けられている。その詳細は後述する。

次に、図２を参照して本非接触コネクタ１０の詳細について説明する。図２は非接触コネクタ１０の回転軸４を含む平面での断面図である。

回転体１は、回転側電気回路部１１と、回転側保持部１２と、回転側光素子１３と、回転側トランス巻線１４と、回転側トランスコア１５と、軸受け５の内輪１６、及び中空部７とから構成される。

回転側電気回路部１１は回転体１の上部に設けられ、各種データ処理を行う。例えば、回転体１に撮像用のカメラを搭載したターンテーブルの回転部が取り付けられているとき、カメラからの映像信号等が入力され、後述する回転側光素子１３を発光させるための電気信号を出力する。

回転側保持部１２は、回転側電気回路部１１の下部に位置し、回転側電気回路部１１を保持する。

回転側光素子１３は、回転側保持部１２の外周にあって、回転体１の外壁に沿って位置する。図２では２段の回転側光素子１３が配置される。回転側光素子１３は、回転側電気回路部１１と接続され、回転側電気回路部１１からの駆動データに基づいて発光することで、非接触で固定側光素子２３にデータを送信する。なお、本実施例では１個の回転側光素子１３により１チャンネル分のデータを送信する。

回転側トランス巻線１４は、回転側保持部１２の下部にあって、回転体１の外周の凹部に位置する。電磁誘導作用により固定体２からの電力が供給され、この回転側トランス巻線１４により回転体１の各部への電力を供給することができる。

回転側トランスコア１５は、回転側トランス巻線１４を取り囲むようにその断面がコ字状に形成される。回転側トランスコア１５は、その凹部に回転側トランス巻線１４を収納し固定体２との間で回転トランスを形成する。固定体２との間における非接触による給電については後述する。

軸受け５の内輪１６は、回転体１の外周に沿って、かつ、転動体３１と接触する位置に設けられ、回転体１の回転動作を滑らかにさせる。この内輪１６は樹脂材等の非磁性材から形成される。

中空部７は、回転軸４を中心に中空構造となっており、図示しない本体装置の回転シャフトに取り付けられるようになっている。これにより、本非接触コネクタ１０を本体装置に取り付けることができ、例えば中空部７を介して本体装置から空気や油を図面上上下方向に流すことができる。

次に固定体２について説明する。固定体２は、固定側電気回路部２１と、固定側保持部２２と、固定側光素子２３と、固定側トランス巻線２４と、固定側トランスコア２５、及び軸受け５の外輪２６とから構成される。

固定側電気回路部２１は、固定体２の上部に設けられている。固定側電気回路部２１は、固定側光素子２３と接続され、回転側光素子１３との間で非接触により受信したデータを処理して固定体２と接続された外部装置に出力する。

固定側保持部２２は、固定側電気回路部２１の下部に位置し、固定側電気回路部２１を保持する。

固定側光素子２３は、回転側光素子１３との間で光信号を送受信する位置にあって、固定体２の回転体１と向き合う内壁に設けられている。回転側光素子１３からの光を受光して、回転体１と固定体２との間で非接触によりデータの受信を行う。この固定側光素子２３も回転側光素子１３と同様に図２では左右に２つづつ計４個設けられている。なお、固定側光素子２３は回転側光素子１３からの光を連続して受光できるように回転側光素子１３と同じかそれ以上の数を固定体２に設ける。

固定側トランス巻線２４は、回転側トランス巻線１４と対向する位置にあって、固定体２の内周側に位置する。固定側トランス巻線２４は、固定体２に接続された外部装置から電力が供給される。

固定側トランスコア２５は、固定側トランス巻線２４を取り囲むようにその断面がコ字状に形成される。固定側トランスコア２５はその凹部に固定側トランス巻線２４を収納し、回転体１との間で回転トランスを形成する。

軸受け５の外輪２６は、固定体２の内壁に沿って、かつ、転動体３１と接触する位置に設けられている。この外輪２６も内輪１６と同様に、樹脂材等の非磁性材から形成される。

また、本非接触コネクタ１０は、回転体１と固定体２との間に転動体３１を備え、この転動体３１と、回転体１の内輪１６、及び固定体２の外輪２６により軸受け５が形成される。軸受け５は、回転体１や固定体２を位置決めするとともに回転体１を固定体２の内周での回転を滑らかにする機能を持っている。またこの軸受け５は、鋼鉄材や樹脂材等の非磁性材で構成される。

次に、このように構成された回転側光素子１３と固定側光素子２３により形成される光路について説明する。

図３（Ａ）は、回転側光素子１３と固定側光素子２３とが対向する位置での光路を説明するための図である。この例では、回転側光素子１３と固定側光素子２３とはそれぞれ回転体１と固定体２とに１個ずつ配置されている。

回転側光素子１３から発光された光は回転体１が回転する円周方向に向けて発光される。発光された光は固定体２の内壁に向かうことになるが、固定体２の内壁には光を反射するための鏡が設けられおり、内壁に向かう光はこの鏡に反射される。勿論、反射率の高い素材であれば鏡以外の素材でもよい。回転側光素子１３から発光された光は内壁に設けられた鏡によって反射を繰り返し、図３（Ａ）に示す光路が形成される。そして、図３（Ａ）に示すように固定側光素子２３に入光する。

その後、回転体１の回転に伴い回転側光素子１３の位置も図３（Ａ）に示す位置から図３（Ｂ）に示す位置に移動する。このときも、図に示すように回転側光素子１３から発光された光は固定体２の鏡によって反射を繰り返し固定側光素子２３に入光する。

このように、回転側光素子１３から発光された光の光路が正六角形で形成されるとき、固定側光素子２３に常に回転側光素子１３から発光された光が入光することになる。従って、回転体１が回転しても回転側光素子１３と固定側光素子２３との間では光路が切断されず、通信の連続性を確保することができる。

次に、回転体１と固定体２にそれぞれ２個の回転側光素子１３１、１３２と固定側光素子２３１、２３２を配置したときの光路について図４を参照して説明する。２つの回転側光素子１３１、１３２はともに回転体１の回転する円周方向に向けて光を発光することになるが、図４（Ａ）に示すようにそれぞれ逆方向に向けて発光する。この場合も、固定体２の内壁は鏡が設けられているので、回転側光素子１３１、１３２から発光された光はこの鏡に反射されて図４（Ａ）に示すような光路が形成される。すなわち、回転側光素子１３１から発光された光は固定体２の内壁に設けられた鏡によって反射を繰り返して固定側光素子２３２に入光し、回転側光素子１３２から発光された光も同様に反射を繰り返して固定側光素子２３１に入光する。

その後、回転体１の回転に伴い、回転側光素子１３１、１３２の位置も図４（Ｂ）に示す位置に移動するが、この場合も回転側光素子１３１から発光された光は直接固定側光素子２３２に入光し、回転側光素子１３２から発光された光は反射を繰り返して固定側光素子２３１に入光する。

このように回転体１を回転しても回転側光素子１３１、１３２から発光された光は固定側光素子２３１、２３２に常に入光するため、回転側光素子１３１、１３２と固定側光素子２３１、２３１との間で光路は切断されず、通信の連続性を確保することができる。

図５は、回転体１に６個の回転側光素子１３１〜１３６、固定体２に１個の固定側光素子２３を配置した例である。例えば、回転側光素子１３１に着目すると、回転体１が回転しても図３と同様の光路が形成され、回転側光素子１３１から発光された光は常に固定側光素子２３に入光する。回転側光素子１３２についても同様である。従って、固定側光素子２３には６個の回転側光素子１３１〜１３６から発光された光が常に入光され、切断のない光路が形成される。よって、通信の連続性を確保することができる。但し、この例の場合、回転体１と固定体２との間の領域は各回転側光素子１３１〜１３６からの光路が複数存在することになる。

図３乃至図５の例は、回転側光素子１３から光を発光して固定側受光素子２３で受光する例であった。すなわち、回転側光素子１３が発光素子、固定側光素子２３が受光素子として機能する例であった。これ以外でも、固定側光素子２３を発光素子、回転側光素子１３を受光素子としてもよい。この場合、図３等に示した光路には可逆性があるため、固定側光素子２３から発光された光は任意の位置において回転側光素子１３で受光することができる。従って、切断のない光路が形成され、通信の連続性を確保することができる。

また、図３等の例では回転体１の回転する円周上に１個又は複数の回転側光素子１３を配置した例であったが、図２に示すように回転側光素子１３を回転体１の外周の側壁に複数段設けるようにしてもよい。各段における光路は図３等の例と全く同様である。この場合は、通信の連続性とともに、複数の光素子１３、２３が配置されるため多チャンネル化を実現することができる。

更に、ある段では回転側光素子１３は発光素子で固定側光素子２３は受光素子、別の段では回転側光素子１３は受光素子で固定側光素子２３は発光素子とすることも可能である。この場合は、回転体１から固定体２へのデータの送受信のみならず固定体２から回転体１へのデータの送受信を行うことができるため、多チャンネル化とともに双方向通信を実現できる。

更に、ある段で回転側光素子１３について発光素子と受光素子とを混合して配置するとともに、固定側光素子２３についても発光素子と受光素子とを混合して配置することもできる。これにより、回転体１と固定体２との間で双方向に通信を行うことができる。そしてこれを回転体１、固定体２に複数段設けることで多チャンネル化も実現できる。

図６は、複数段に構成された回転側光素子１３と固定側光素子２３の更なる多チャンネル化を実現したときの構成図である。図１と同様に回転軸４を含む平面での断面図である。

回転体１と固定体２との間の領域に回転体１から回転側光素子１３を支えるための柱が固定体２方向に複数段延びている。固定体２からも同様に回転体１に向けて柱が複数段延びている。そして、それぞれの柱からは上下噛み合わせた櫛の歯状となるように回転軸４と平行にさらに柱が延びている。これらの柱に回転側光素子１３と固定側光素子２３とが互いに対向するように配置される。従って、回転体１と固定体２との間の領域において複数の同心円の位置に回転側光素子１３と固定側光素子２３とが対となるように配置される。

この場合でも、同じ段に位置した回転側光素子１３と固定側光素子２３との間では図３等で説明した切断のない光路が形成される。よって、通信の連続性を確保するとともに更なる多チャンネル化を実現した非接触コネクタを提供できる。

次に、図７を用いて固定体２から回転体１への非接触による電力供給について説明する。上述したように、回転体１の回転側トランスコア１５の胴体部分には回転側トランス巻線１４が巻きつけられ、また、固定体２の固定側トランスコア２５の胴体部分には固定側トランス巻線２４が巻きつけられている。かかる状態で、固定側トランス巻線２４に本体装置からの電源電流を流すことで、固定側トランスコア２５の周囲に磁界が発生する。回転体１の回転動作により、磁界が発生した固定側トランスコア２５と対向する位置に回転側トランスコア１５が位置すると磁気回路が構成され、その胴体部分に巻き付けられた回転側トランス巻線１４に電流が発生する（いわゆる、電磁誘導の法則）。これにより、回転体１の各部に電力が供給され、例えば電気回路部１１が駆動されて回転側光素子１３が発光することになる。従って、固定体２から回転体１へ非接触による給電を行うことができる。なお、固定体２の固定側電気回路部２１は、直接本体装置からの電力が供給される。

次に、本発明に係る非接触コネクタ１０の他の形態を、図８乃至図１４を参照して説明する。いずれも、回転側光素子１３は回転体１の回転する円周方向に光路が形成されるよう設けられ、固定側光素子２３も回転側光素子１３からの光を受光できるように設けられている。

図８の例は、図２と同様に回転側光素子１３が回転側保持部１２の外周に位置し、固定側光素子２３は回転側光素子１３と対向するように配置される。この例では、図２と異なり、１段の回転側光素子１３、固定側光素子２３である。図２と比較して回転体１の円筒の長さを短くできるので、通信の連続性とともに非接触コネクタ１０の小型化を実現できる。

図９は、軸受け５を回転側トランスコア１５及び固定側トランスコア２５から離れた位置に配置し、軸受け５と光素子１３、２３などの光通信用部品とを別部材とした例である。回転側光素子１３と固定側光素子２３は、それぞれ軸受け５と回転側トランスコア１５又は軸受け５と固定側トランスコア２５との間に配置される。

この例では、軸受け５はトランスコア１５、２５及びトランス巻線１４、２４から形成された磁気回路から分離した位置に配置されるため、軸受けの部材を非磁性材料とする必要がなくなり、磁性材料など種々の材料で軸受け５を構成することができる。

なお、回転側光素子１３と固定側光素子２３とを図９に示すようにそれぞれ回転側トランス巻線１４と固定側トランス巻線２４の下部に配置させる必要はなく、例えば、巻線１４、２４の上部に配置させてもよい。この場合でも両光素子１３、２３は図３等に示す光路が形成されるので通信の連続性を確保できるのは言うまでもない。

図１０は、軸受け５と光通信用部品とを同一部材とした例である。すなわち、内輪１６が回転側トランスコア１５の一部であって、外輪２６が固定側トランスコア２５の一部となっている例である。図９等と比較して、この例ではトランスコア１５、２５の長さを回転軸４の沿って長くしたものである。この場合も、回転側光素子１３は回転側トランス巻線１４の下部ではなく上部に、固定側光素子２３も固定側トランス巻線２４の上部に設けてもよい。

図１１は、回転側保持部１２の外壁と固定側保持部２２の内壁に各々穿孔を設け、その穿孔内にそれぞれ回転側光素子１３と固定側光素子２３とを配置した例である。すなわち、回転側保持部１２の外壁に回転軸４方向に向けて穿孔を設ける。また、固定側保持部２２の内壁に回転軸４方向とは反対方向に向けて穿孔を設ける。そして、これらの穿孔内に回転側光素子１３と固定側光素子２３とを配置させる。両光素子１３、２３による光路はこの穿孔内にも形成されるものの、その光路は図３等と同様である。よって、通信の連続性は確保されている。

この場合、回転体１と固定体２との間に光素子１３、２３を設けた図３等の例と比較して、回転体１や固定体２の内部に光素子１３、２３が配置されるため、回転体１の回転動作に支障をきたすことがない。また、回転体１と固定体２との間に光素子１３、２３を設けるためのスペースが必要でなくなり、その分非接触コネクタ１０の小型化を実現できる。図１１では、軸受け５上部の保持部１２、２２に穿孔を設けているが、軸受け５下部のトランスコア１５、２５に穿孔を設けてもよい。

なお、この穿孔の位置は回転側保持部１２及び固定側保持部２２に拘泥されない。例えば、軸受け５の内輪１６及び外輪２６に設けることもできる。本来、転動体３１保持等のために設けられた内輪１６及び外輪２６に光素子１３、２３を設けることでスペース効率が上がり、この場合も非接触コネクタ１０の小型化を実現できる。さらには、回転側保持部１２及び固定側保持部２２にも穿孔を設けることで複数段に亘り光素子１３、２３を配置でき多チャンネル化も可能である。

図１２の例は、穿孔ではなく上部に切欠き１７、２７を設け、その切欠き１７、２７内に光素子１３、２３を設けた例である。すなわち、回転側保持部１２の上部であって回転側電気回路部１１の下部に軸受け５方向に向けて切欠き１７を設け、その切欠き１７内に回転側光素子１３を配置させる。また、固定側保持部２２の上部であって固定側電気回路部２１の下部に軸受け５方向に向けて切欠き２７を設け、その切欠き２７内に固定側光素子２３を設ける。回転体１が回転する円周方向に対しては回転側光素子１３と固定側光素子２３との間での光路が阻害されないように互いに円周方向に向けて対抗するように配置される。

従って、この場合でも図３等と同様に切断のない光路が形成され、通信の連続性は確保される。また、穿孔を設けた例と同様にスペースの効率を上げ、非接触コネクタ１０の小型化を実現することができる。図１２の例では切欠き１７、２７を保持部１２、２２に設けているが、例えばトランス巻線１４、２４の下部に切欠き１７、２７を設けて互いに対向するように光素子１３、２３を配置させてもよい。

図１３の例は、光素子１３、２３を回転体１、固定体２の上部に配置した例である。すなわち、回転体１の外壁、固定体２の内壁に沿った回転体１と固定体２の円板上部に配置させた例である。この場合も、回転側光素子１３と固定側光素子２３との間で図３等と同様の光路が形成され、切断のない光路となり、通信の連続性は確保される。

また、この例も光素子１３、２３が回転体１と固定体２の内側に配置されているため、回転体１の回転動作に支障をきたすことがなく、非接触コネクタ１０の大きさを小さくすることができる。この場合も、図１３に示すように回転体１と固定体２の上部に光素子１３、２３を設けるのではなく下部に設けるようにしても同様の作用効果を奏する。

図１４は、回転トランスを構成するための磁気回路を排除した例である。すなわち、回転体１及び固定体２からそれぞれトランス巻線１４、２４とトランスコア１５、２５とを排除した例である。回転体１への電源供給は、例えば回転体１に蓄電池や乾電池を備えその電力により、回転側電気回路部１１等が駆動される。更に、回転体１及び固定体２の双方に本体装置からの電源が供給されるようにしてもよい。

この例では、磁気回路を考慮する必要がないため、軸受け５を非磁性材料とする必要もなくなり種々の材料により構成できる。また、回転側電気回路部１１は回転側保持部１２の内周側に配置させ、固定側電気回路部２１は固定側保持部２２の外周側に配置させる。本来、その位置にはトランス巻線１４、２４が配置されていたが、この巻線１４、２４がない分だけ電気回路部１１、２１を配置させる位置の自由度が増えることになる。従って、非接触コネクタ１０の小型化を実現できる。勿論、電気回路部１１、２１は保持部１２、２２の上部や下部に配置させてもよい。

この例での回転側光素子１３は、回転側保持部１２の上部であって回転体１の外壁に配置され、固定側光素子２３は固定側保持部２２の上部であって固定体２の内壁に配置される。両光素子１３、２３の配置は、回転トランスを排除したものであれば図１４の例には拘泥せず、例えば穿孔を設けてその穿孔内に配置させても（図１１）、切欠き１７、２７を設けた場合でも（図１２）、円板上部に設けた場合（図１３）でもよい。いずれの場合も通信の連続性を確保するとともに、双方向で多チャンネル、かつ小型化を実現することができる。

次に回転側電気回路部１１及び固定側電気回路部２１の構成と動作について説明する。図１５はその構成を示す図である。この図では４つのチャンネルのデータ（それぞれ、ＣＨ．１〜ＣＨ．４）の送受信を行う場合の例を示す。なお、本図に示す電気回路部１１、２１は図１から図１４に示すいずれの非接触コネクタ１０でも適用される。

図１５に示すように回転側電気回路部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１１５〜１１８とから構成される。

各Ｉ／Ｆ回路１１１〜１１４は、回転体１と接続された本体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１５の例では４つのチャンネルのデータを送受信するため、チャンネルごとにそれぞれＩ／Ｆ回路１１１〜１１４（全部で４個）が設けられている。

駆動回路１１５〜１１８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る。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する。この駆動回路１１５〜１１８も入力されるチャンネル数に対応した個数分存在する（本実施例では全部で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。

次に、回転側光素子１３１〜１３４は、それぞれの駆動回路１１５〜１１８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。この例の場合、回転側光素子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２３１〜２３４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と同等以上の個数から構成される。図１５の場合は、４個の固定側光素子２３１〜２３４から構成される。回転側光素子１３１〜１３４からの光は、固定側素子２３１〜２３４と対をなして受光する。なお、本例の場合、固定側光素子２３１〜２３４は、受光素子として機能する。

固定側電気回路部２１は、各固定側光素子２３１〜２３４と各々接続される受信回路２１１１〜２１１４と、スイッチング回路２１２０と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２１２１〜２１２４とから構成される。

受信回路２１１１〜２１１４は、スイッチング回路２１２０とも接続され、固定側光素子２３１〜２３４からの受光信号がそれぞれ入力される。受信回路２１１１〜２１１４は、この受光信号を固定側電気回路部２１内で処理できるデータに変換してスイッチング回路２１２０に出力する。この例の場合、４つの光素子２３１〜２３４があるので受信回路２１１１〜２１１４もこの素子に対応し４個ある。

スイッチング回路２１２０は、各受信回路２１１１〜２１１４からのデータが入力されて、各データを要求するチャンネルの出力ポートに供給するように入力データを切り換えるためのものである。即ち本スイッチング回路２１２０は、非接触コネクタ１０の入力チャンネルと出力チャンネル間の自由な接続関係を実現するためのものであり、実際には複数の論理回路により構成される。この例の場合、４つのチャンネルの送受信を行う非接触コネクタ１０であるため、対応するように４つの出力ポートを備える。

Ｉ／Ｆ回路２１２１〜２１２４は、スイッチング回路２１２０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、４つの出力ポートを有しているため４つのＩ／Ｆ回路２１２１〜２１２４が存在する。そして、各Ｉ／Ｆ回路２１２１〜２１２４から出力されるデータは、要求する各チャンネルに対応する出力ポートに出力される。図１５では上から順にＣＨ．１、ＣＨ．２、ＣＨ．３、ＣＨ．４の出力データが出力される。

このように構成された各電気回路部１１、２１を含めた動作の例について、図１６を用いて説明する。

まず、固定体２に接続された本体装置に電源が投入されると、適当なタイミングで固定側電気回路部２１に電源が供給される。また、回転体１に接続された本体装置の駆動により回転体１は回転駆動する。例えば本体装置が３６０°回転可能なターンテーブルであれば、その上のカメラ自体が回転されて、ターンテーブルに接続された回転体１も回転する。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、本体装置上のカメラから回転体１に映像データ等が供給されると、上述した図１５に示すように回転側電気回路部１１にこの映像データ等が入力される。データの例を図１６に示す。

図１６の例では、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、本体装置の図示しない処理回路で行われるものとする。

図１６に示すデータの符号化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、固定体２のスイッチング回路２１２０は入力されたチャンネルのデータを識別することが可能となる。従って、スイッチング回路２１２０では、入力されたいずれかのチャンネルのデータが所望の出力段に出力されるよう、切り換えることが可能となる。

すなわち、図１６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から発光した光を、受光素子２３１〜２３４により受光する。そして、受信回路２１１１〜２１１４を介してスイッチング回路２１２０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が可能となり、あらかじめ組み込まれた論理に応じた入出力関係が得られる。

例えば、図１６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ていれば、スイッチング回路２１２０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／Ｆ２１２１に出力するように入力データを切り換える。同様に２チャンネル目はＩ／Ｆ２１２２、３チャンネル目はＩ／Ｆ２１２３、４チャンネル目はＩ／Ｆ２１２４に出力するようにしておく。なお、この例においてこの識別符号は、図１６に示すように１クロック分のデータの先頭に付加する。

また、このようなチャンネルの識別符号化は、固定体２に接続された本体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１１５〜１１８で行われてもよい。また、すべてのチャンネルの全データにチャンネルの識別符号を付加するのではなく、複数のチャンネルのうちいずれかに付加させ、各チャンネルの識別を行うようにしてもよい（専用ライン化）。さらに、識別符号の付加は、図１６に示すように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、チャンネルに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体２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ポートに出力することができ、非接触コネクタ１０に自動チャンネル切換機能を与えることができる。

上述した例では、回転側光素子１３を発光素子とし固定側光素子２３を受光素子とした例で説明したが、逆に回転側光素子１３を受光素子、固定側光素子２３を発光素子としてもよい。この場合に、回転体１の電気回路部１１に上述した受信回路、スイッチング回路、Ｉ／Ｆを設け、固定体２の電気回路部２１にＩ／Ｆ、駆動回路を設けるようにすればよい。また、回転側光素子１３と固定側光素子２３で発光素子、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２１は、ともにＩ／Ｆ、駆動回路、受信回路、スイッチング回路等を設けることになる。

本発明が適用される非接触コネクタ１０の斜視図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の断面図である。 回転側光素子１３と固定側光素子２３とで構成される光路を説明するための図である。 回転側光素子１３と固定側光素子２３とで構成される光路を説明するための図である。 回転側光素子１３と固定側光素子２３とで構成される光路を説明するための図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の断面図である。 非接触による給電を説明するための図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の他の例を示す図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の他の例を示す図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の他の例を示す図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の他の例を示す図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の他の例を示す図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の他の例を示す図である。 本発明が適用される非接触コネクタ１０の他の例を示す図である。 回転側電気回路部１１と固定側電気回路部２１の構成を示す図である。 電気回路部１１、２１で処理されるデータの例を示す図である。

符号の説明

１ 回転体
２ 固定体
４ 回転軸
５ 軸受け
７ 中空部
１０ 非接触コネクタ
１１ 回転側電気回路部
１２ 回転側保持部
１３ 回転側光素子
１４ 回転側トランス巻線
１５ 回転側トランスコア
１７ 切欠き
２１ 固定側電気回路部
２２ 固定側保持部
２３ 固定側光素子
２４ 固定側トランス巻線
２５ 固定側トランスコア
２７ 切欠き
３１ 転動体
１３１ 回転側光素子
１３２ 回転側光素子
２３１ 固定側光素子
２３２ 固定側光素子
２１２０ スイッチング回路

Claims (9)

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回転体の円筒面上であって前記回転体が回転する円周方向に発光するように配置され、前記固定側光素子は前記回転側光素子から発光された光を受光できるよう前記固定体に配置される、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円筒面上に複数段に亘り配置され、前記固定側光素子は前記固定体に複数段に亘り配置される、ことを特徴とする非接触コネクタ。
3. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて、
   前記回転側光素子と前記固定側光素子は前記回転体と前記固定体との間の領域であって前記回転体の回転する複数の同心円周上に配置され、かつ複数段に亘り配置される、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、
   前記回転体の円筒面上に回転側受光素子と回転側発光素子とが混合して配置され、前記回転側受光素子及び前記回転側発光素子と前記回転体の回転に伴う切断のない光路を構成する位置にそれぞれ固定側発光素子と固定側受光素子とが混合して配置される、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、
   前記回転体の任意の段に回転側発光素子又は回転側受光素子が配置されるとともに、前記回転側発光素子又は回転側受光素子と前記回転体の回転に伴う切断ない光路を構成する位置にそれぞれ固定側受光素子又は固定側発光素子が配置され、更に前記任意の段とは異なる段に回転側受光素子又は回転側発光素子が配置され、前記回転側受光素子又は回転側発光素子と回転に伴う切断のない光路を構成する位置にそれぞれ固定側発光素子又は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、
   更に、回転側受光素子又は固定側受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発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光素子をあらかじめ要求した出力に切り換える切り換え手段を備える、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、
   更に、前記回転体及び前記固定体のそれぞれにトランスコア及びトランス巻線とから構成された回転トランスを備える、ことを特徴とする非接触コネクタ。
8. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて、
   更に、前記回転体及び前記固定体の双方に穿孔又は切欠きを設け、前記回転側光素子及び前記固定側光素子は前記穿孔又は切欠きに配置される、ことを特徴とする非接触コネクタ。
9. 請求項１記載の非接触コネクタにおいて、
   前記固定体には、更に前記回転側光素子又は前記固定側光素子から発光された光を反射する鏡を備える、ことを特徴とする非接触コネクタ。

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