JP2010154166A - 光信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸上の所定の空間を利用することなく、相対的に回転する支持台と回転体との間での信号の伝送を可能とする非接触の光信号伝送装置を提供する。
【解決手段】支持台５１と回転体７０との間での信号の伝送のために送信機構１２と受信機構１１とを備える光信号伝送装置１０である。受信機構１１は、符号ｎを自然数として、回転軸Ａｒを取り巻く環状の受光領域１５を形成するｎ個の受光部１３と受光制御部１４とを有し、送信機構１２は、発光部１７と、発光制御部１９と、発光部１７から出射された光束を出射させる発光領域２１を形成すべく光束を導光する導光部１８とを有し、導光部１８は、回転軸Ａｒを取り巻く環状の対向領域２０において、ｎ個の受光部１３のうちのいずれか１つと対向するように対向領域２０を周方向にｎ等分したうちの１つを発光領域２１とすべく延在している。
【選択図】 図５

Description

本発明は、単一の軸線回りに相対的に回転される送信機構と受信機構との間での信号の伝送のための光信号伝送装置に関する。

例えば、土木工事等に伴う測量では、基台上に測距部が回転可能に設けられて構成された測量機が用いられることが知られている。この測量機では、基台（すなわち支持台）と測距部（すなわち回転体）との間で信号が伝送可能であること、例えば、回転する測距部内に設けられた測距光調整部を制御するために基台側に設けられた制御演算部からの制御信号を測距光調整部に伝送することが求められており、測距部側の出力端子と基台側の入力端子とを、回転する回転子に摺動接触する接触子が設けられて構成されたスリップリングを介して電気的に接続することが考えられている。

ところが、測量機では、基台に対して測距部を高速に回転駆動させつつ、基台側の制御演算部からの制御信号を測距部側の測距光調整部に適切に伝送することが求められることから、回転子と接触子とが摺動するスリップリングでは、接触子および回転子の磨耗による劣化、互いの振動等に起因する接触不良を招く虞があり、適切に制御信号を伝送する観点、信頼性の観点等から改善されることが望ましい。

そこで、非接触で信号の伝送を可能とする光スリップリングを用いることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。この光スリップリングは、固定部材（上記した例では基台に相当する）と回転部材（上記した例では測距部に相当する）との双方に、回転軸上に位置するように光受信器が設けられるとともに、対向される部材の光受信器へ向けて光信号を出射可能に光送信器が設けられており、固定部材に対する回転部材の回転位置が変化しても、一方の部材の光送信器から出射された光信号を他方の部材の光受信器で受光することができるので、相対的に回転される固定部材と回転部材との間で信号を伝送することができる。
特開２００４−１１１６９６号公報

ところで、基台上で測距部が回転可能とされた測量機では、例えば、測距部にレーザ出射機構が搭載され、回転軸に対して直交する方向にレーザ光を出射する構成とされているものがある。このものでは、回転出射したレーザ光を受光器で受光し、その受光信号に基づいて当該受光位置における回転軸に直交する平面に対する傾斜角および高さを測定することができる。このような回転レーザ出射装置としての測量機では、傾斜角および高さの測定精度を高めるために、出射されるレーザ光の回転軸に対するぶれの発生を極力抑制することが求められている。このため、当該測量機では、測距部内で回転軸上にミラーが収容され、そのミラーへ向けて回転軸に沿うレーザ光を出射すべくレーザ光源を基台に固定的に設ける構成とすることが考えられている。

このような構成の測量機では、基台および測距部の回転軸上にレーザ光を回転出射するための機構が配置されることから、上記したような固定部材（基台）と回転部材（測距部）との双方に回転軸上に位置するように光受信器を設ける構成の光スリップリングを採用することができない。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、回転軸上の所定の空間を利用することなく、相対的に回転する支持台と回転体との間での信号の伝送を可能とする非接触の光信号伝送装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１に記載の光信号伝送装置は、支持台と、該支持台に対し回転軸回りに回転可能に支持された回転体との間での信号の伝送のために、前記支持台および前記回転体の一方に設けられた送信機構と、前記支持台および前記回転体の他方に設けられた受信機構とを備える光信号伝送装置であって、前記受信機構は、符号ｎを自然数として、前記回転軸に直交する同一面上に前記回転軸を取り巻く環状の受光領域を形成するように、前記支持台と前記回転体との相対的な回転により前記送信機構に対して前記回転軸回りに回転されるｎ個の受光部と、該各受光部からの受光信号を前記送信機構からの信号として処理する受光制御部と、を有し、前記送信機構は、発光部と、伝送する信号に応じて該発光部を点灯駆動する発光制御部と、前記発光部から出射された光束を前記受光領域との対向方向へ向けて出射させる発光領域を形成すべく前記光束を導光する導光部とを有し、該導光部は、前記受光領域と対向され前記回転軸を取り巻く環状の対向領域において、前記各受光部の前記送信機構に対する前記回転軸回りの回転位置に拘わらずｎ個の前記受光部のうちのいずれか１つと対向するように、前記対向領域を周方向にｎ等分したうちの１つを前記発光領域とすべく延在していることを特徴とする。

請求項２の光信号伝送装置は、支持台と、該支持台に対し回転軸回りに回転可能に支持された回転体との間での信号の伝送のために、前記支持台および前記回転体の一方に設けられた送信機構と、前記支持台および前記回転体の他方に設けられた受信機構とを備える光信号伝送装置であって、前記受信機構は、前記回転軸に直交する同一面上に前記回転軸を取り巻く単一の環状の受光領域を形成するように、前記支持台と前記回転体との相対的な回転により前記送信機構に対して前記回転軸回りに回転される複数の受光部と、該各受光部からの受光信号を前記送信機構からの信号として処理する受光制御部と、を有し、前記送信機構は、発光部と、伝送する信号に応じて該発光部を点灯駆動する発光制御部と、前記発光部から出射された光束を前記受光領域との対向方向へ向けて出射させる発光領域を形成すべく前記光束を導光する導光部とを有し、該導光部は、前記受光領域と対向され前記回転軸を取り巻く環状の対向領域において、前記各受光部の前記送信機構に対する前記回転軸回りの回転位置に拘わらず複数の前記受光部のうちの少なくともいずれか１つと対向する前記発光領域を形成するように延在していることを特徴とする。

請求項３の光信号伝送装置は、請求項１または請求項２に記載の光信号伝送装置であって、前記導光部は、前記発光領域を形成すべく入射された前記光束を出射させるための出射面を有し、前記導光部では、前記受光領域と対向された面を前記出射面とするための散乱面が形成されていることを特徴とする。

請求項４の光信号伝送装置は、請求項３に記載の光信号伝送装置であって、前記散乱面は、前記導光部を延在方向に直交する断面で見て、前記出射面とは反対側に形成されていることを特徴とする。

請求項５の光信号伝送装置は、請求項３または請求項４に記載の光信号伝送装置であって、前記出射面は、出射する前記光束のうち前記受信機構の前記受光部へと入射する量を増加させるような効果を奏するレンズ面とされていることを特徴とする。

本発明の光信号伝送装置によれば、送信機構の発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、受信機構の受光部が発光領域から出射された光束すなわち発光部から出射された光束を受光することができるので、送信機構と受信機構との信号の伝送のための接触個所を設けることなく、信号を伝送することができる。

また、受信機構が回転軸を取り巻く環状の受光領域を形成し、送信機構が受光領域に対向する対向領域上に発光領域を形成し、この発光領域から出射された光束を受光領域で受光することにより送信機構と受信機構とで信号を伝送することから、回転軸上の所定の空間を利用することなく、信号を伝送することができる。

特に、前記導光部は、前記発光領域を形成すべく入射された前記光束を出射させるための出射面を有し、前記導光部では、前記受光領域と対向された面を前記出射面とするための散乱面が形成されていると、簡易な構成で発光領域を形成することができる。

特に、前記散乱面は、前記導光部を延在方向に直交する断面で見て、前記出射面とは反対側に形成されていると、簡易な構成で、効率よく光束（光信号）を発光領域の全体に渡って導くことを可能としつつ出射面から光束（光信号）を確実に出射させることができる。

特に、前記出射面は、出射する前記光束のうち前記受信機構の前記受光部へと入射する量を増加させるような効果を奏するレンズ面とされていると、出射面から出射された光束（光信号）を効率よく受光部に受光させることができる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の光信号伝送装置１０を説明する。図１は、本発明に係る光信号伝送装置１０が搭載された３次元位置測定装置５０を示す模式的な斜視図である。図２は、３次元位置測定装置５０（そこにおける光信号伝送装置１０）の構成を説明するための模式的な断面図であり、図３は、その３次元位置測定装置５０の電力伝送装置９０を説明するために分解して示す模式的な斜視図であり、図４は、電力伝送装置９０の内部構成を説明するために部分的に断面で示す模式的な斜視図である。

３次元位置測定装置５０には、本発明に係る光信号伝送装置１０が搭載されており、本体５１と、この本体５１に対して回転可能な回転光学部７０とを備えている。この３次元位置測定装置５０では、回転光学部７０が、回転ベアリング８２、８３を介して本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転自在な状態で固定されている。このため、３次元位置測定装置５０では、回転光学部７０が本体５１に対して回転可能とされており、本体５１と回転光学部７０との間のデータ信号のやり取りのために光信号伝送装置１０が設けられ、本体５１から回転光学部７０への電力供給のために電力伝送装置９０が設けられている。この光信号伝送装置１０および電力伝送装置９０については後に詳述する。

先ず、３次元位置測定装置５０での回転機構について説明する。

本体５１には、ステータ５２が配置されている。このステータ５２は、コイルが巻かれた複数のコアが回転軸Ａｒを中心とする円周上に配置されて構成されている。ステータ５２に対向する回転光学部７０の部分には、回転軸Ａｒを中心とする円周上に複数の永久磁石を備えて構成されたロータ７１が配置されている。このステータ５２とロータ７１とは、ＤＣブラシレスモータの原理を利用したＤＤ（ダイレクト・ドライブ）モータを構成している。３次元位置測定装置５０では、ステータ５２のコイルへの通電が図示を略す制御回路によってスイッチングされることで、ステータ５２に対するロータ７１の回転力が生じ、本体５１に対して回転光学部７０が回転する。

次に、本体５１における測定のための機構について説明する。本体５１には、主レンズ系５３が設けられている。主レンズ系５３は、所定の光学特性を得るために複数のレンズを組み合わせた構造とされている。この主レンズ系５３は、回転軸Ａｒに光軸が一致するように配置されており、その主レンズ系５３の後ろ（図の下方）には、第１の副反射ミラー５４が配置されている。第１の副反射ミラー５４は、両面が反射面とされている。また、図２を正面視して、第１の副反射ミラー５４の右側に第２の副反射ミラー５５が配置され、左側に第３の副反射ミラー５６が配置されている。

この第２の副反射ミラー５５の下方には、追尾光発光部５７と測距光発光部５８が配置されている。追尾光発光部５７は、図示は略すがコーナーキューブと称される反射装置を追尾（探索）するための光（追尾光）を出射するものである。測距光発光部５８は、上述したコーナーキューブを照射する距離測定用の光（測距光）を出射するものである。追尾光発光部５７は、ハーフミラーを有し、自らが出射した追尾光の光軸と測距光発光部５８からの測距光の光軸とを一致させた状態で第２の副反射ミラー５５に導くことものとされている。なお、追尾光と測距光とでは、異なる波長が選択されている。

第３の副反射ミラー５６の下方には、測距光を受光する測距光受光部５９が配置され、第１の副反射ミラー５４の下方には、選択反射ミラー６０が配置されている。選択反射ミラー６０は、測距光を上方（第１の副反射ミラー５４へ向けて）に反射し、追尾光を図の左方向（後述する追尾光用ＣＣＤ６２へ向けて）に反射し、その他の光（追尾光と測距光以外の波長の光）を下方（後述する撮像用ＣＣＤ６１へ向けて）に透過させる機能を有している。選択反射ミラー６０の下方には、後述する回転反射ミラー７３に映し出された画像を撮像する撮像用ＣＣＤ６１が配置され、左側には、追尾光を検出する追尾光用ＣＣＤ６２が配置されている。

また、本体５１には、回転光学部７０の指向している方向（水平測角（方位角））を検出するための角度読み取り部となる光検知部６３を備えている。この光検知部６３に対応するように回転光学部７０にスリット円板８１が設けられている。このスリット円板８１は、回転光学部７０の指向している方向を検出するための角度読み取られ部を構成すべく円周方向にスリットが形成されて構成されている。光検知部６３は、図示は略すが、コの字形状の部材の一方の壁部に発光ダイオードを、他方の壁部にフォトトランジスタを有して構成され、その間を通過するスリット円板８１のスリットを通過するパルス光をフォトトランジスタが検出することで、角度情報の信号を出力する。スリット円板８１と光検知部６３は、通常のロータリエンコーダと同じ原理により角度を検出する角度検出装置を構成している。

さらに、本体５１には、本体制御部２２（図５参照）および電源（図示せず）等が設けられている。この本体制御部２２（図５参照）は、ＣＰＵ、メモリ、および各種インターフェース回路を備え、後述する動作制御および距離算出の演算を行う。また、図示は略すが、本体制御部２２（図５参照）のメモリには、各種計測データや画像データ等が格納される。この本体制御部２２（図５参照）は、後述するように本発明に係る光信号伝送装置１０を介して回転光学部７０に収容された回転体制御部１６（図５参照）の動作のための制御信号を伝送する。

次に、支持台となる本体５１に回転可能に支持された回転体としての回転光学部７０の構成について説明する。回転光学部７０は、回転反射ミラー７３を備えている。回転反射ミラー７３は、本体５１に対して回転光学部７０が回転されると、その回転軸Ａｒ回りに本体５１に対して自転するように、すなわちミラー面の中心位置が回転軸Ａｒ上に位置するように配置されている。また、この回転反射ミラー７３は、回転軸部７４によって回転光学部７０において鉛直偏向角変化が可能な状態で軸支されている。この回転軸部７４は、回転ベアリング７５、７６によって回転光学部７０に支持されている。また、回転光学部７０では、開口７０ａ（図１参照）が設けられており、回転反射ミラー７３は、開口７０ａを経て、外部に光を出射し、また外部からの光を採り入れることができる構成とされている。３次元位置測定装置５０では、この回転反射ミラー７３を回転可能とする構造により、出射する光の鉛直方向への偏向制御が可能とされている。ここで、鉛直方向への偏向制御というのは、本体５１側から出射される追尾光や測距光の進行方向を鉛直面内の任意の方向（上下の方向）とする光軸制御すなわち上下方向で見た出射角度のことをいう。なお、この例では、回転軸部７４を軸とする回転反射ミラー７３の回転角を鉛直偏向角として定義している。

この回転反射ミラー７３の偏向制御のために、回転光学部７０には、ステータ７７が配置されている。このステータ７７は、コイルが巻かれた複数のコアが回転軸Ａｒを中心とする円周上に配置されて構成されている。ステータ７７に対向する回転反射ミラー７３の部分には、回転軸Ａｒを中心とする円周上に複数の永久磁石を備えて構成されたロータ７８が配置されている。ステータ７７とロータ７８とは、ＤＣブラシレスモータの原理を利用したＤＤ（ダイレクト・ドライブ）モータを構成している。回転光学部７０（３次元位置測定装置５０）では、ステータ７７のコイルへの通電が、回転光学部７０に収容された後述する回転体制御部１６（図５参照）によってスイッチングされることで、ステータ７７に対するロータ７８の回転力が生じ、回転反射ミラー７３の回転軸部７４回りの鉛直偏向角制御を行うことができる。

この回転軸部７４の他端には、その鉛直偏向を検出するための角度読み取られ部を構成すべく円周方向にスリットが形成されたスリット円板７９が取り付けられている。このスリット円板７９に対応して、回転光学部７０には、光検知部８０が設けられている。この光検知部８０は、図示は略すがコの字形状の部材の一方の壁部に発光ダイオードを、他方の壁部にフォトトランジスタを備え、その間を通過するスリット円板７９のスリットを通過するパルス光をフォトトランジスタが検出することで、角度情報の信号を出力する。スリット円板７９と光検知部８０とは、通常のロータリエンコーダと同じ原理により角度を検出する角度検出装置を構成している。

３次元位置測定装置５０では、上述したように、本体５１から回転光学部７０への電力供給が電力伝送装置９０により行われている。次に、電力伝送装置９０について説明する。電力伝送装置９０は、本体５１側に配置された本体側電力送信部９１と、回転光学部７０側に配置された回転光学部側電力受信部９２を備えている。本体側電力送信部９１と回転光学部側電力受信部９２とは、共に磁性体（フェライト）で構成され、図２および図３に示すように、断面が凹型の円環形状を有している。

この本体側電力送信部９１の凹型断面の内側には、コイル９３が収容され、回転光学部側電力受信部９２の凹型断面の内側には、コイル９４が収容されている。電力伝送装置９０は、本体側電力送信部９１の凹型断面の開口部と回転光学部側電力受信部９２の凹型断面の開口部とが対向し、かつ両者間に所定の間隔（数十μｍ〜数百μｍ）を置いて本体側電力送信部９１と回転光学部側電力受信部９２とが対向されて構成されている。

電力伝送装置９０では、このように構成されていることから、本体側電力送信部９１もしくは回転光学部側電力受信部９２のいずれか一方のコイルに高周波電流を流すと、他方のコイルに相互誘導により同じ周波数の高周波電流が流れる。電力伝送装置９０は、この原理を利用して、非接触の電力伝送を行う。この電力伝送装置９０では、相互誘導の際、磁性材料で構成される本体側電力送信部９１と回転光学部側電力受信部９２とにおいて内部を貫く閉じた磁路が形成されるので、伝送損失を低く抑えることができる。

３次元位置測定装置５０では、上述したように、本体５１と回転光学部７０との間のデータ信号のやり取りが光信号伝送装置１０により行われているが、この構成および作用については後に詳述する。この例では、光信号伝送装置１０は、回転反射ミラー７３の鉛直偏向角制御のための制御信号を、本体５１に設けられた本体制御部２２から回転光学部７０に設けられた回転体制御部１６（図５参照）へと伝送するものとする。

次に、３次元位置測定装置５０における動作の一例を説明する。なお、以下の動作は、本体５１に内蔵された本体制御部２２（図５参照）によって制御され実行される。

３次元位置測定装置５０では、３次元位置測定動作が開始されると、まず目標とする対象物付近に設置したコーナーキューブ（図示せず）を探す動作が行われる。この動作では、図２に示すように、追尾光発光部５７から追尾光が出射され、この追尾光が第２の副反射ミラー５５および第１の副反射ミラー５４で反射されて主レンズ系５３に至る。この主レンズ系５３を透過した追尾光は、本体５１から出射されて回転光学部７０に至り、回転軸Ａｒ上に配置された回転反射ミラー７３で反射されて、回転光学部７０の開口７０ａから装置の外部に出射される。

このとき、ステータ５２には、制御電流が流され、回転光学部７０が本体５１に対して回転されている。また、本体５１の本体制御部２２（図５参照）からは、光信号伝送装置１０を介して、回転光学部７０の回転体制御部１６（図５参照）に回転反射ミラー７３の鉛直偏向角制御に関するデータが回転光学部７０の回転体制御部１６（図５参照）に送られ、当該回転体制御部１６により回転反射ミラー７３の鉛直面内における向きの制御（追尾光の偏向制御）が行われる。

このように、水平角および鉛直偏向角により追尾光で走査することで、コーナーキューブ（図示せず）からの反射光の探索が行われる。コーナーキューブからの反射光が回転反射ミラー７３に入射すると、その光線は、主レンズ系５３を介して、本体５１内に取り込まれる。本体５１内に取り込まれた追尾光の反射光は、選択反射ミラー６０において、図の左方向に反射され、追尾光用ＣＣＤ６２で検出される。追尾光用ＣＣＤ６２が撮像した画像は、本体制御部２２（図５参照）内の図示を略す画像処理装置で画像処理される。そして、本体制御部２２（図５参照）において、撮像画像の中央にコーナーキューブが位置するようにステータ５２（水平角）およびステータ７７（鉛直偏向角）に出力する制御電流が調整され、回転光学部７０の水平角および回転反射ミラー７３の鉛直偏向角が微調整される。

追尾光用ＣＣＤ６２の撮像画像の中央にコーナーキューブが位置したら、追尾光からの出射が停止され、測距光発光部５８から測距光が出射される。測距光は、第２の副反射ミラー５５および第１の副反射ミラー５４で反射され、主レンズ系５３を経て回転反射ミラー７３に至り、そこで反射される。回転反射ミラー７３で反射された測距光は、回転光学部７０の開口７０ａから装置の外部に出射され、上記探索したコーナーキューブ（図示せず）を照射する。

測距光は、そのコーナーキューブで反射されて回転反射ミラー７３に入射して反射され、主レンズ系５３から本体５１内に取り込まれ、さらに選択反射ミラー６０で上方に反射され、第１の副反射ミラー５４で左方向に反射される。この反射された測距光は、第３の副反射ミラー５６でさらに下方に反射され、測距光受光部５９で受光される。

ここで、測距光発光部５８では、本体制御部２２（図５参照）の制御により、所定の間隔でパルス状の測距光の出射（発光）が繰り返されているので、この出射のタイミングと測距光受光部５９での受光（測距光受光部５９からの受光信号）のタイミングとに基づいて、コーナーキューブまでの距離を本体制御部２２が算出する。

このように３次元位置測定装置５０では、任意の位置に設置されたコーナーキューブ（図示せず）までの距離の計測を行うことができる。また、３次元位置測定装置５０では、この距離の計測を行った際、距離測定位置の画像情報を取得するために、撮像用ＣＣＤ６１により当該コーナーキューブが中心に位置する画像を撮像する。この画像データは、本体制御部２２の図示を略すメモリに格納される。

３次元位置測定装置５０では、この距離の計測を、他のコーナーキューブ（図示せず）に対しても同様に繰り返し行うことにより、複数のコーナーキューブまでの距離を計測し、３次元的な位置計測を行う。

この動作において、回転光学部７０は、本体５１に対して適宜回転されており、かつ回転反射ミラー７３も適宜鉛直偏向角の制御が行われているが、光信号伝送装置１０および電力伝送装置９０では、非接触状態でデータ伝送および電力伝送を行っている。このため、摺動に起因する電極部材の摩耗等の問題が発生することはなく、高い耐久性および信頼性を得ることができ、メンテナンスコストや部品コストを抑えることができる。

次に、この光信号伝送装置１０について説明する。図５は、光信号伝送装置１０の構成を説明するための模式的な斜視図である。

光信号伝送装置１０は、受信機構１１と送信機構１２とを備える。この光信号伝送装置１０は、測距光および追尾光の出射のための機構、すなわち本体５１において回転軸Ａｒ上に配置された光学部材および回転光学部７０において回転軸Ａｒ上に配置された回転反射ミラー７３を取り囲む環状の構成とされている。この実施形態の光信号伝送装置１０では、本体５１における測距光および追尾光の出射のための機構の周囲に位置する上端に送信機構１２が設けられ、そこに対向された回転光学部７０の下端に受信機構１１が設けられている。このため、光信号伝送装置１０では、測距光および追尾光の出射のための機構の設置を可能としつつ、受信機構１１が送信機構１２に対して回転軸Ａｒ回りに回転可能とされていることとなる。

受信機構１１は、図５に示すように、受光部１３とレシーバＰＣＢ１４とを有する。受光部１３は、受光素子としてのフォトダイオードで構成されており、受光面１３ａで光を受光するとその強度に応じた電気信号を生成して出力することができる。受光部１３は、受光面１３ａが本体５１の上端に設けられた送信機構１２（後述する導光部１８の出射面１８ｄ）に対向するように、すなわち受光光軸を送信機構１２（後述する導光部１８の出射面１８ｄ）からの出射方向（この例では、回転軸Ａｒ方向）と一致させるように設けられている。この受光部１３は、回転光学部７０が本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転されると、送信機構１２に対して回転軸Ａｒ回りに回転されるので、その受光面１３ａは、送信機構１２に対して回転軸Ａｒを取り囲む環状の軌跡（符号１５参照）を描くこととなる。

このことから、受信機構１１では、回転光学部７０が本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転されている状態であっても、この環状の軌跡（１５）上のいずれか一箇所に受光部１３の受光面１３ａが存在することとなるので、環状の軌跡（１５）の全領域へ向けて光を照射すれば、受光部１３に当該光を必ず受光させることができる。このため、この環状の軌跡が、受光部１３（受信機構１１）において、後述するように送信機構１２から出射される光束（光信号）を受信する受光領域１５となる。

この受光部１３は、レシーバＰＣＢ１４と電気的に接続されている。レシーバＰＣＢ１４は、回転光学部７０に設けられた回転体制御部１６に電気的に接続されており、受光部１３から出力された電気信号を受け取ると、当該電気信号を後述する本体５１の本体制御部２２からの制御信号に復調して、復調した制御信号を回転体制御部１６へと出力する。このため、レシーバＰＣＢ１４は、受信機構１１において、受光部からの受光信号を送信機構からの信号として処理する受光制御部として機能する。この本体５１の本体制御部２２からの制御信号は、送信機構１２から光束（光信号）として出力される。

この送信機構１２は、発光部１７と導光部１８とトランシーバＰＣＢ１９と有する。発光部１７は、発光素子としてのＬＥＤで構成されており、全体的に出射光軸に沿うように光束を出射する。この発光部１７は、トランシーバＰＣＢ１９と電気的に接続されている。発光部１７は、出射光軸が導光部１８の入射端面１８ａと直交するように当該入射端面１８ａと対向されて配置されている。

導光部１８は、発光部１７から出射された光束を、回転軸Ａｒを中心としつつ取り囲む環状の対向領域２０から受光領域１５へ向けて出射させるために、当該光束を導光するものである。この対向領域２０とは、受信機構１１と送信機構１２との対向方向（この例では、回転軸Ａｒ方向）で見て、本体５１の上端において受光領域１５が対向される領域のことをいう。このため、受信機構１１の受光部１３は、対向領域２０から対向方向（この例では、回転軸Ａｒ方向）へと出射された光束を効率よく受光することができる。

この導光部１８は、本実施の形態では、アクリル材料からなる角柱状の部材が円環状に湾曲されて構成されており、円環状の導光本体部分１８ｂと、その一部から接線方向へと延出された入射路部分１８ｃとを有している。この入射路部分１８ｃの延出端は、その延出方向に直交する平面とされており、この平面により入射端面１８ａが形成されている。また、導光部１８は、総ての表面が極めて高い精度で平滑な面（所謂鏡面仕上げされたような面）とされている。このため、導光部１８は、発光部１７から出射されて入射端面１８ａから入射された光束を、入射路部分１８ｃを経て導光本体部分１８ｂ内へと効率よく導くことができる。

この導光部１８は、円環状の導光本体部分１８ｂの上面（１８ｄ）が対向領域２０に位置するように、回転光学部７０の上端に設けられている。また、導光部１８は、導光本体部分１８ｂにおいて、導光された光束を上面（１８ｄ）から積極的に出射させる構成とされており、この上面が出射面１８ｄとされている。この出射面１８ｄ（上面）から積極的に出射させる構成とは、例えば、図示は略すが、導光本体部分１８ｂ内に導光されて延在方向に向けて進行する光束を受信機構１１（後述する受光領域１５）へ向けて出射させるべく出射面１８ｄをフレネルレンズ状の傾斜面とすることや、到達した光束を散乱させるための加工を出射面１８ｄに施すことや、出射面１８ｄに対して臨界角よりも小さな入射角で入射するような光束を導光本体部分１８ｂ内に生じさせる加工を施すこと等があげられる。

このため、導光部１８は、発光部１７から出射されて入射端面１８ａから入射された光束を、入射路部分１８ｃを経て導光本体部分１８ｂ内へと導くものであって、この導かれた光束を導光本体部分１８ｂの全長に渡ってその上面である出射面１８ｄから、受信機構１１が形成する受光領域１５へ向けて出射させるものである。このことから、この実施の形態では、導光本体部分１８ｂの上面である出射面１８ｄが、発光部１７から出射された光束（光信号）を受信機構１１の受光領域１５へ向けて出射させる発光領域２１を形成している。このため、本実施の形態では、発光領域２１が対向領域２０と一致されていることとなる。これは、本実施の形態では、受信機構１１が単一の受光部１３を有する構成であることから、受光領域１５においていずれか一箇所に受光部１３の受光面１３ａが存在するためである。

この導光部１８へ導光される光束を出射する発光部１７は、電気的に接続されたトランシーバＰＣＢ１９により駆動制御される。トランシーバＰＣＢ１９は、本体５１に設けられた本体制御部２２に電気的に接続されており、その本体制御部２２が回転光学部７０の回転体制御部１６に対して伝送する制御信号に応じて、発光部１７の点灯駆動を制御するすなわち点滅制御するものである。このため、トランシーバＰＣＢ１９は、送信機構１２において発光制御部として機能する。

これにより、送信機構１２では、本体制御部２２が伝送する制御信号に応じた光信号を、導光部１８の出射面１８ｄから受信機構１１の受光領域１５へ向けて出射させることができる。換言すると、受信機構１１の受光部１３は、送信機構１２と受信機構１１とが対向する方向（この例では、回転軸Ａｒ方向）で見て、送信機構１２の導光部１８の出射面１８ｄと対向する位置に受光領域１５を形成するように設けられていることとなる。

このように、本発明に係る光信号伝送装置１０では、回転光学部７０が本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転されることに伴って受信機構１１が形成する受光領域１５と対向する対向領域２０上であって、回転位置（姿勢）に拘らず受信機構１１の受光部１３の受光面１３ａの少なくともいずれか１つ（この場合は単一の受光面１３ａ）と対向する位置に送信機構１２が発光領域２１を形成するものであることから、回転光学部７０が本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転されているか否かに拘らず、送信機構１２から受信機構１１へと所望の信号（データ）を伝送することができる。

また、光信号伝送装置１０は、送信機構１２から出射された光束を受信機構１１が受光することにより信号の伝送を行うものであって、互いに接触する構成ではないことから、摺動に起因する電極部材の摩耗等の問題が発生することはなく、高い耐久性および信頼性を得ることができ、メンテナンスコストや部品コストを抑えることができる。

次に、本発明に係る光信号伝送装置の具体例について説明する。

図６は、具体的な一例としての実施例１の光信号伝送装置１０１を模式的に示す斜視図であり、図７は、送信機構１２１の導光部１８１と、受信機構１１１の受光部１３１との配置関係を説明するために回転軸Ａｒ方向で上方から見た様子を模式的に示す説明図である。図８は、図６のＩ−Ｉ線に沿って得られた断面図であり、（ａ）は界面において全反射されるイメージを示したものであり、（ｂ）は散乱面１８１ｅにおいて散乱されるイメージを示したものである。図９は、図６のII−II線に沿って得られた断面図であって、出射面１８１ｄの作用を説明するためのものである。

実施例１の光信号伝送装置１０１は、光信号伝送装置１０と同様に３次元位置測定装置５０に搭載されているものであって、その基本的な構成は実施例１の光信号伝送装置１０と同様であるので、同一機能部分には実施例１と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例１の光信号伝送装置１０１は、送信機構１２１が、図６および図７に示すように、環状の対向領域２０上であって、周方向に３等分したうちの１つの領域のみに、発光領域２１１を形成している例である。

この光信号伝送装置１０１では、受信機構１１１において、受光部１３１が３つ設けられている。この３つの受光部１３１は、それぞれレシーバＰＣＢ１４１に電気的に接続されている。このレシーバＰＣＢ１４１は、いずれの受光部１３１からの電気信号を出力された電気信号を受け取った場合であっても、当該電気信号を本体５１の本体制御部２２からの制御信号に復調して、復調した制御信号を回転体制御部１６へと出力する。すなわち、受信機構１１１（光信号伝送装置１０１）では、３つの受光部１３１で、送信機構１２１からの光信号すなわち後述する発光部１７１から出射された光束（光信号）を受光するものである。

この３つの受光部１３１は、図７に示すように、単一の受光領域１５を形成することができる位置、すなわち回転光学部７０において回転軸Ａｒからの距離が等しくなる同一の円周上であって、回転（周）方向で見て互いに等しい間隔となる位置に設けられている。すなわち、３つの受光部１３１は、回転軸Ａｒを中心とする回転角度で見ると、互いに１２０度の間隔とされている。このため、各受光部１３１は、回転光学部７０が本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転されると、各受光面１３１ａが単一の受光領域１５上を移動することとなり、その受光領域１５上において周方向で見て等間隔となる３箇所にいずれかの受光面１３１ａが存在することとなる。このため、光信号伝送装置１０１では、受光領域１５に対向する環状の対向領域２０上であって、周方向に３等分したうちの１つの領域のみに発光領域２１１を形成すれば、当該発光領域２１１は、回転光学部７０の本体５１に対する回転軸Ａｒ回りの回転に拘らず、３つの受光面１３１ａのうちのいずれか１つに対向させることができる。

その発光領域２１１を形成する送信機構１２１では、導光部１８１が断面円形の線状（円柱状）のアクリル部材が湾曲されて形成されており、発光領域２１１を形成すべく対向領域２０の３分の１の領域に沿うように湾曲された導光本体部分１８１ｂと、そこから対向領域２０の外方へと延在する入射路部分１８１ｃと、を有し、その入射路部分１８１ｃの延在端が入射端面１８１ａとされている。この導光部１８１は、本体５１の上端に設けられた溝部５１ａ内に設置されている。実施例１では、図示は略すが、この溝部５１ａには、表面を反射面とする加工が施されている。

この導光部１８１は、アクリル材料が引き抜き加工されることにより形成された円柱状のアクリル部材が用いられており、周方向で見た表面が極めて高い精度で滑らかな面（所謂鏡面仕上げのような）とされている。

また、導光部１８１では、発光領域２１１を形成すべく対向領域２０の３分の１の領域に沿って湾曲された導光本体部分１８１ｂにおいて、図８および図９に示すように、受信機構１１１の受光領域１５（３つの受光部１３１）と対向される面が出射面１８１ｄとなるが、断面で見て出射面１８１ｄとは反対側に位置する表面（溝部５１ａの底面に載置される側の表面）に散乱面１８１ｅが形成されている。この散乱面１８１ｅは、導光部１８１内に導かれた光束を散乱させるものである。散乱面１８１ｅは、導光部１８１の表面に粗面加工を施すこと、例えば、ヤスリがけやブラスト加工を施すことにより簡易に形成することができる。

この送信機構１２１では、図６に示すように、発光部１７１が導光部１８１の入射端面１８１ａに対向されるように設けられてはおらず、光ファイバ２３が介在されている。すなわち、送信機構１２１では、発光部１７１が光ファイバ２３の一端に対向され、その光ファイバ２３の他端が導光部１８１の入射端面１８１ａに対向されている。ここで、発光部１７１から出射される光束は、全体的に出射光軸に沿うものであることから、光ファイバ２３を経て入射端面１８１ａから導光部１８１に入射すると、図８（ａ）に示すように、導光部１８１内においてその延在方向に近い方向へと（延在方向に対して小さな傾斜角で）進行することとなる。この導光部１８１は、上述したように、表面が極めて高い精度で滑らかな面とされていることから、発光部１７１から出射されて導光部１８１内へと導かれた光束は、基本的に導光部１８１の界面（導光部１８１と外部との境界面）において全反射されることとなり、外部へと漏れ出ることなく延在方向へと導かれることとなる。

また、導光部１８１では、散乱面１８１ｅが設けられていることから、内部に導かれた光束を、出射面１８１ｄから受信機構１１１（特に、受光領域１５）へ向けて出射させることができる。これは次のことによる。上述したように、導光部１８１では、発光部１７１から出射されて内方へと導かれた光束を、全反射により外部へと漏れ出させることなく延在方向へと導いている（図８（ａ）参照）。このように、導光部１８１内では、導かれた光束が界面に到達することとなるので、その一部が散乱面１８１ｅに到達する。光束は、散乱面１８１ｅに到達すると、図８（ｂ）に示すように、そこで散乱される。このため、導光部１８１内において延在方向に近い方向で進行していた光束は、一部が散乱面１８１ｅで散乱されることにより、散乱面１８１ｅと反対側に位置する出射面１８１ｄに対して臨界角よりも大きな入射角で界面に到達する。この臨界角よりも大きな入射角で界面に到達した光束は、この界面から導光部１８１の外方へと出射されることとなる。ここで、散乱面１８１ｅで散乱された光束は、導光部１８１内において散乱された位置から直進することから、導光部１８１の界面では、断面で見て、散乱面１８１ｅから遠ざかるほど、散乱された光束の進行方向に対する角度が臨界角よりも大きくなる確率が高くなる。このため、導光部１８１では、内部に導かれた光束を、主に断面で見て散乱面１８１ｅとは反対側の表面から出射させることとなり（図９参照）、この反対側の表面が出射面１８１ｄとなる。このため、導光部１８１では、内部に導かれた光束を、対向領域２０の３分の１の領域に位置された導光本体部分１８１ｂの出射面１８１ｄから受信機構１１１（特に、受光領域１５）へ向けて出射させることができる。これにより、送信機構１２１では、対向領域２０の３分の１の領域に発光領域２１１を形成することができる。

この光信号伝送装置１０１では、図７に示すように、送信機構１２１が形成した対向領域２０の３分の１の領域の発光領域２１１から光信号が出射される。光信号伝送装置１０１では、受信機構１１１において、３つの受光面１３１ａのうちのいずれか１つが必ず当該発光領域２１１と対向されている。このため、光信号伝送装置１０１では、送信機構１２１が発光領域２１１から光信号を出射させると、回転光学部７０の本体５１に対する回転軸Ａｒ回りの回転に拘らず、受信機構１１１の３つの受光部１３１のいずれか１つで発光領域２１１からの光信号を受け取ることができる。

この光信号伝送装置１０１では、以下の（１）〜（１０）の効果を得ることができる。
（１）回転光学部７０が本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転されているか否かに拘らず、送信機構１２１から受信機構１１１へと所望の信号（データ）を確実に伝送することができる。
（２）送信機構１２１から出射された光束（光信号）を受信機構１１１が受光することにより信号の伝送を行うものであって、互いに接触する構成ではないことから、摺動に起因する電極部材の摩耗等の問題が発生することはなく、高い耐久性および信頼性を得ることができ、メンテナンスコストや部品コストを抑えることができる。
（３）受信機構１１１が形成する回転軸Ａｒを中心とする円環状の受光領域１５に対して、そこに対向する対向領域２０上に送信機構１２１が形成した発光領域２１１から光束（光信号）を出射させる構成であることから、すなわち相対的な回転の影響を受けない回転軸Ａｒ上を利用する構成ではないことから、回転軸Ａｒ上の所定の空間を利用することなく、信号(データ)を伝送することができる。
（４）環状の対向領域２０上であって、周方向に３等分したうちの１つの領域のみに、送信機構１２１が発光領域２１１を形成していることから、光信号伝送装置１０（図５参照）と比較して、コストの大幅な上昇を招くことなく伝送効率を向上させることができる。これは、次のことによる。

光信号伝送装置１０では、送信機構１２の導光部１８の環状の導光本体部分１８ｂの上面が全周に渡って出射面１８ｄとされている。これは、受信機構１１では、単一の受光部１３により送信機構１２からの光信号を受光する構成であることから、回転光学部７０が本体５１に対して回転軸Ａｒ回りに回転された際、環状の受光領域１５における受光面１３ａが存在する個所でのみ送信機構１２からの光信号を受光していることとなるので、送信機構１２を受光領域１５の全領域に対して同一の光信号を出射させる必要があることによる。ここで、送信機構１２の導光部１８内では、入射端面１８ａから入射路部分１８ｃを経て導光本体部分１８ｂを進行していくうちに導光する光束の強度が減衰されていくことから、出射面１８ｄから出射される光束には、導光本体部分１８ｂの周方向で見た位置の差異により強度の差異が生じてしまう。また、出射面１８ｄから出射される光束は、光束の進行方向で見て、入射路部分１８ｃから遠ざかるに連れて強度が低下してしまうことから、導光本体部分１８ｂにおける光束の進行方向で見て入射路部分１８ｃから最も遠い位置で出射面１８ｄから出射される光束を適切に受光することが困難であり、当該光信号に基づく電気信号を本体制御部２２からの制御信号に復調することが困難となる。これらの問題点を解決する方法としては、発光部１７の出射強度を高めることや導光部１８における減衰率を低下させることが考えられるが、いずれもコストの大幅な上昇を招いてしまう。

これに対し、光信号伝送装置１０１では、環状の対向領域２０を周方向に３等分したうちの１つの領域のみに送信機構１２１が発光領域２１１を形成する構成であることから、導光部１８１の長さ寸法が小さくされているので、導光部１８１内を進行する光束の減衰量を低減することができる。また、この構成とするためには、受信機構１１１において３つの受光部１３１を用いるだけでよいことから、コストの上昇を極力低減することができる。
（５）導光部１８１が全反射を利用して光信号としての光束を導くものであることから、効率よく光信号を発光領域２１１全体に導くことができる。
（６）導光部１８１が円柱状のアクリル部材を湾曲させて構成されていることから、簡易に形成することができる。このことは、光信号伝送装置１０（図５参照）と比較すると大きな差異がある。光信号伝送装置１０では、導光部１８が円環状の導光本体部分１８ｂと、その一部から接線方向へと延出された入射路部分１８ｃとを有するものであることから、角柱状のアクリル部材を湾曲させて導光本体部分１８ｂを形成した後、入射路部分１８ｃを接合する必要があった。また、導光部１８は、アクリル材料から型抜き成形により形成することも考えられるが、全反射を利用すべく表面を平滑にするための加工を表面に施す必要がある。これに対し、導光部１８１は、引き抜き成形により形成された円柱状のアクリル部材を湾曲させて配置するだけでよいことから、簡易に形成することができ、製造工程および製造コストを大幅に低減することができる。
（７）導光部１８１では、断面で見て出射面１８１ｄと反対側に位置する表面に散乱面１８１ｅが形成されていることから、全反射を利用して効率よく光束（光信号）を発光領域２１１の全体に渡って導くことを可能としつつ出射面１８１ｄから光束（光信号）を確実に出射させることができる。また、この散乱面１８１ｅは、導光部１８１の表面に粗面加工を施すだけでよいことから、簡易に形成することができる。
（８）導光部１８１が、円柱状のアクリル部材で形成されていることから、図９に示すように、断面で見て出射面１８１ｄが半円形となるので、出射面１８１ｄから出射させた光束(光信号)を効率よく受信機構１１１の各受光部１３１の受光面１３１ａに入射させることができる。これは次のことによる。出射面１８１ｄから出射される光束は、直交方向で界面を通過するものを除くと、その出射面１８１ｄすなわち導光部１８１の界面において屈折されることとなる。このとき、散乱面１８１ｅに散乱されて出射面１８１ｄへと向かう光束には、その進行方向が受光面１３１ａへは向かっていなかったが屈折することにより受光面１３１ａに向かうこととなるものがある。このように、出射面１８１ｄが半円形とされていることから、当該出射面１８１ｄでは所謂レンズ作用が生じることとなり、出射面１８１ｄと受信機構１１１の各受光部１３１の受光面１３１ａとの距離を適切なものとすることにより、出射面１８１ｄから出射された光束（光信号）を効率よく受光面１３１ａに入射させることができる。このレンズ作用は、換言すると、受光面１３１ａ側から導光部１８１を見ると、散乱面１８１ｅが拡大されて見えるものである。このため、出射面１８１ｄは、導光部１８１の内方から出射させる光束において、受信機構１１１の各受光部１３１（その受光面１３１ａ）へと入射する量を増加させるような効果を奏するレンズ面とされていることとなる。
（９）発光部１７１が光ファイバ２３の一端に対向され、その光ファイバ２３の他端が導光部１８１の入射端面１８１ａに対向されていることから、発光部１７１およびそこに電気的に接続されるトランシーバＰＣＢ１９等の配置の自由度を高めることができるとともに、電磁波対策を容易なものとすることができる。この電磁波対策とは、例えば、図６に示すように、電磁波の放出を遮断する筐体２４に発光部１７１およびトランシーバＰＣＢ１９を収容すること等があげられる。これは、トランシーバＰＣＢ１９では、発光部１７１の駆動のために瞬間的に比較的大きな電流を流すことから、電磁波を発生させてしまうことによる。
（１０）導光部１８１が設置されている本体５１の溝部５１ａには、表面を反射面とする加工が施されていることから、導光部１８１内に導かれた光束（光信号）をより効率よく利用することができる。

よって、本発明に係る光信号伝送装置１０１では、回転軸Ａｒ上の所定の空間を利用することなく、相対的に回転する本体５１（支持台）と回転光学部７０（回転体）との間での非接触の光伝送により信号を伝送することができる。

なお、実施例１では、受信機構１１１が、同一の円周上（単一の受光領域１５）であって、回転（周）方向で見て互いに等しい間隔となるように３つの受光部１３１を有するものとされ、かつ送信機構１２１が、単一の受光領域１５に対向する対向領域２０の３分の１の領域に発光領域２１１を形成する構成とされていたが、回転光学部７０の本体５１に対する回転軸Ａｒ回りの回転に拘らず、受信機構１１１が発光領域２１１からの光信号を受け取ることができるものであればよく、実施例１の構成に限定されるものではない。すなわち、本発明に係る光信号伝送装置では、ｎを（１以上の）自然数として、受信機構が、同一の円周上（単一の受光領域）であって、回転（周）方向で見て互いに等しい間隔となるようにｎ個の受光部を有するものとされ、かつ送信機構が、単一の受光領域に対向する対向領域のｎ分の１の領域に発光領域を形成する構成とすることにより、回転光学部７０の本体５１に対する回転軸Ａｒ回りの回転に拘らず、受信機構が発光領域からの光信号を受け取ることができるものとするものである。このため、上記した光信号伝送装置１０は、ｎ＝１である例であり、実施例１の光信号伝送装置１０１は、ｎ＝３の例である。ここで、受信機構が、同一の円周上（単一の受光領域）に複数の受光部を有するものである場合、その受光領域に対向する対向領域において、各受光部の送信機構に対する回転軸Ａｒ回りの回転位置に拘らず少なくともいずれか１つの受光部と対向する位置に、発光領域を形成するように送信機構の導光部が延在されていれば、回転光学部７０の本体５１に対する回転軸Ａｒ回りの回転に拘らず、受信機構が発光領域からの光信号を受け取ることができるので、受信機構が必ずしも回転（周）方向で見て互いに等しい間隔とされていなくてもよく、送信機構が必ずしも対向領域のｎ分の１の領域に発光領域を形成するものでなくてもよく、送信機構が少なくとも対向領域のｎ分の１の領域よりも大きい発光領域を形成するものであってもよい。しかしながら、受信機構を、同一の円周上（単一の受光領域）であって、回転（周）方向で見て互いに等しい間隔となるようにｎ個の受光部を有するものとし、かつ送信機構を、単一の受光領域に対向する対向領域のｎ分の１の領域に発光領域を形成するものとすると、最も効率のよい構成とすることができる。ここでいうｎ分の１の領域に形成される発光領域とは、厳密に対向領域をｎ分の１としたものに限定されるものではなく、例えば、ｎ分の１の領域に各受光部の回転（周）方向で見た大きさ（幅）寸法を加えることにより、回転（周）方向で前後する２つの受光部が同時に対向可能とするものを含むものとしてもよい。

また、実施例１では、送信機構１２１の導光部１８１が、断面が円形で全体に線状とされたアクリル部材から形成されていたが、発光部から出射された光束（光信号）を発光領域から出射させるべく延在方向に導くものであればよく、実施例１の構成に限定されるものではない。ここで、例えば、光信号伝送装置１０のように断面が方形であると、拡散面（実施例１では符号１８１ｅ）で拡散されて側面に向かう光束が、当該側面に対して臨界角よりも小さな入射角であると当該側面に全反射されて出射面（１８ｄ）へと向かい、当該出射面に対しては臨界角よりも大きな入射角となって当該出射面から出射させることができる。このように、拡散面で拡散された光束を、側面で全反射させて出射面へと向かわせ、当該出射面から出射させる構成とすると、導光部に導かれた光束（光信号）をより効率よく利用することができる。このとき、出射面を実施例１の出射面１８１ｄのように、レンズ効果を利用することができるものとすると、導光部に導かれた光束（光信号）をさらに効率よく利用することができることとなる。

次に、実施例２の光信号伝送装置１０２について説明する。実施例２の光信号伝送装置１０２は、実施例１の光信号伝送装置１０１において、複数の信号を同時に伝送することを可能とする構成とされた例である。光信号伝送装置１０２は、その基本的な構成は実施例１の光信号伝送装置１０１と同様であるので、同一機能部分には実施例１と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、図１０は、光信号伝送装置１０２の構成を模式的に示す図７と同様の説明図である。

光信号伝送装置１０２は、図１０に示すように、受信機構１１２が２種類の光束（光信号）を同時に受け取ることが可能な構成とされ、送信機構１２２が２種類の光束（光信号）を同時に出射することが可能な構成とされている。

詳細には、受信機構１１２は、３つの受光部１３２ａと、３つの受光部１３２ｂと、各受光部１３２ａに対応されたレシーバＰＣＢ１４２ａと、各受光部１３２ｂに対応されたレシーバＰＣＢ１４２ｂとを有する。３つの受光部１３２ａは、同一の円周上（単一の受光領域１５）であって、回転（周）方向で見て互いに等しい間隔となるように設けられている。各受光部１３２ａは、レシーバＰＣＢ１４２ａに電気的に接続され、このレシーバＰＣＢ１４２ａは、図示は略すが回転光学部７０に設けられた回転体制御部１６（図６等参照）に電気的に接続されている。この各受光部１３２ａは、後述する発光部１７２ａから出射される光束の波長に対応された構成（例えば、当該波長域のみを受光可能とする）とされている。このような構成は、例えば、図示は略すが、各受光部１３２ａの受光面にフィルタを設けることにより簡易に実現することができる。

また、３つの受光部１３２ｂは、３つの受光部１３２ａが位置された同一の円周上（単一の受光領域１５）であって、回転（周）方向で見て互いに等しい間隔となるように設けられている。各受光部１３２ｂは、３つの受光部１３２ａとは重ならないように回転（周）方向で見た角度位置が互いにずれて（実施例２では６０度）配置されている。各受光部１３２ｂは、レシーバＰＣＢ１４２ｂに電気的に接続され、このレシーバＰＣＢ１４２ｂは、図示は略すが回転光学部７０に設けられた回転体制御部１６（図６等参照）に電気的に接続されている。この各受光部１３２ｂは、後述する発光部１７２ｂから出射される光束の波長に対応された構成（例えば、当該波長域のみを受光可能とする）とされている。このような構成は、例えば、図示は略すが、各受光部１３２ｂの受光面にフィルタを設けることにより簡易に実現することができる。

このレシーバＰＣＢ１４２ａおよびレシーバＰＣＢ１４２は、対応する各受光部（１３２ａ、１３２ｂ）出力された電気信号を受け取ると、当該電気信号を後述する本体５１の本体制御部２２からの制御信号に復調して、復調した制御信号を回転体制御部１６へと出力する。

送信機構１２２では、発光部として、発光部１７２ａと発光部１７２ｂとハーフミラー２６とが用いられている。発光部１７２ａは、各受光部１３２ａに対応する波長域の光束を出射可能とされており、トランシーバＰＣＢ１９２ａに接続されている。発光部１７２ｂは、各受光部１３２ｂに対応する波長域の光束を出射可能とされており、トランシーバＰＣＢ１９２ｂに接続されている。トランシーバＰＣＢ１９２ａおよびトランシーバＰＣＢ１９２ｂは、図示は略すが本体５１の本体制御部２２に接続されており、当該本体制御部２２を制御下で、それぞれが対応する発光部（１７２ａ、１７２ｂ）の点灯駆動を制御する。

また、発光部１７２ａは、導光部１８１の入射端面１８１ａとハーフミラー２６を介して正対されており、発光部１７２ｂは、発光部１７２ａの光軸に直交するようにハーフミラー２６に対向されている。このため、発光部１７２ａから出射された光束(光信号)と、発光部１７２ｂから出射された光束(光信号)とは、互いの光軸が一致された状態で入射端面１８１ａから導光部１８１内へと入射され、当該導光部１８１により導かれることとなる。

この光信号伝送装置１０２では、発光部１７２ａから出射された光束(光信号)を、各受光部１３２ａにより受信させてレシーバＰＣＢ１４２ａで処理させることにより、一方の信号を伝送することができ、発光部１７２ｂから出射された光束(光信号)を、各受光部１３２ｂにより受信させてレシーバＰＣＢ１４２ｂで処理させることにより、他方の信号を伝送することができる。よって、光信号伝送装置１０２では、光信号伝送装置１０で得られる効果に加えて、２種類の光束（光信号）を同時に伝送することができる。このため、光信号伝送装置１０２が搭載された３次元位置測定装置５０（図１参照）では、測量を行うために回転光学部７０が本体５１に対して回転駆動されている場合であっても、本体５１の本体制御部２２から回転光学部７０の回転体制御部１６（図６等参照）へと複数の信号を随時伝送することができ、迅速に測量することができる。

なお、実施例２の光信号伝送装置１０２では、送信機構１２２において、単一の導光部１８１を利用する構成とされていたが、例えば、図１１に示すように、送信機構１２２´が２つの導光部１８１１、１８１２を有する構成の光信号伝送装置１０２´とすることもできる。この両導光部１８１１、１８１２は、導光部１８１と同様の構成であって、互いに干渉しないように配置されている。この光信号伝送装置１０２´では、２つの導光部１８１１、１８１２を用いる必要があるが、ハーフミラー２６を用いることがなく、発光部１７２ａおよび発光部１７２ｂの配置の自由度を高めることができる。

また、実施例２の光信号伝送装置１０２では、受信機構１１２において、３つの受光部１３２ａと３つの受光部１３２ｂとが単一の受光領域１５を形成する構成とされていたが、例えば、図１２に示すように、２つの受光領域１５ａおよび受光領域１５ｂを形成する構成の光信号伝送装置１０２´´とすることもできる。この光信号伝送装置１０２´´では、２つの導光部１８１１´、１８１２´を用いる必要があり、互いが対応する受光領域１５ａ、１５ｂに対向可能に湾曲されている。この光信号伝送装置１０２´´では、２つの導光部１８１１´、１８１２´が互いに並行されているので、両者を光学的に遮断する遮蔽部材２７を間に設けることが望ましい。

なお、上記した各実施例では、本体５１に送信機構１２が設けられ、かつ回転光学部７０に受信機構１１が設けられていたが、その配置が逆であってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。この場合、回転光学部７０では、送信機構を、回転軸Ａｒ上に重心が位置しつつ回転軸Ａｒから周方向で見た重さの分布が等しくなるような構成とすることが望ましい。

また、上記した各実施例の構成において、受信機構１１の受光部１３（それに伴ってレシーバＰＣＢ１４も）と、送信機構１２の発光部１７の位置（それに伴ってトランシーバＰＣＢ１９も）とを入れ替えると、光の逆進性により、受信機構１１を送信機構として機能させるとともに送信機構１２を受信機構として機能させることができる。このため、例えば、実施例２の構成を利用すれば、受信機構と送信機構との双方向の信号の伝送を可能とすることができる。

さらに、上記した各実施例では、導光部（符号１８等）において、アクリル材料からなる柱状の部材が用いられていたが、送信機構１２の発光部１７から出射された光束（光信号）を受信機構１１の受光部１３に受光させるべく発光領域２１から出射させるために導光することができるものであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

上記した各実施例では、受光部１３としてＬＥＤが用いられていたが、信号伝達のために点灯制御（光束の出射の制御）が可能なものであれば、例えばレーザダイオードであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施形態では、コーナーキューブからの反射光を検出し、距離の計測を行う例を説明したが、コーナーキューブを用いずに、直接被照射物からの反射光を検出し、距離の測定を行う３次元位置測定装置に本発明を利用することもできる。

上記した実施例１（実施例２も同様）では、対向領域２０を周方向にｎ等分（実施例１では３等分）したうちの１つの領域のみに、送信機構１２１が発光領域２１１を形成することにより、伝送効率を向上させるものとされていたが、例えば、図１３に示す構成の光信号伝送装置１０３とすることもできる。光信号伝送装置１０３では、光信号伝送装置１０（図５参照）とは、送信機構１２３の導光部１８３が異なる例である。導光部１８３では、円環状の導光本体部分１８３ｂから延出するように、２つの入射路部分１８３ｃａ、１８３ｃｂが設けられている。各入射路部分１８３ｃａ、１８３ｃｂの延出端は、その延出方向に直交する平面とされており、この平面により入射端面１８３ａａ、１８３ａｂが形成されている。また、送信機構１２３では、入射端面１８３ａａに対応して発光部１７３ａおよびトランシーバＰＣＢ１９３ａが設けられ、かつ入射端面１８３ａｂに対応して発光部１７３ｂおよびトランシーバＰＣＢ１９３ｂが設けられている。この発光部１７３ａおよび発光部１７３ｂからは、同一の光信号が出射される。この光信号伝送装置１０３では、出射強度の高い発光部１７を用いることなく伝送効率を向上させることができる。

本発明に係る光信号伝送装置が搭載された３次元位置測定装置を示す模式的な斜視図である。 ３次元位置測定装置（そこにおける光信号伝送装置）の構成を説明するための模式的な断面図である。 ３次元位置測定装置の電力伝送装置を説明するために当該電力伝送装置を分解して示す模式的な斜視図である。 電力伝送装置の内部構成を説明するために部分的に断面で示す模式的な斜視図である。 光信号伝送装置の構成を説明するための模式的な斜視図である。 具体的な一例としての実施例１の光信号伝送装置を模式的に示す斜視図である。 実施例１の光信号伝送装置における送信機構の導光部と、受信機構の受光部との配置関係を説明するために回転軸方向で上方から見た様子を模式的に示す説明図である。 図６のＩ−Ｉ線に沿って得られた断面図であり、（ａ）は界面において全反射されるイメージを示したものであり、（ｂ）は散乱面において散乱されるイメージを示したものである。 図６のII−II線に沿って得られた断面図であって、出射面の作用を説明するためのものである。 実施例２の光信号伝送装置の構成を模式的に示す図７と同様の説明図である。 実施例２の他の例の光信号伝送装置の構成を模式的に示す図７と同様の説明図である。 実施例２の他の例の光信号伝送装置の構成を模式的に示す図７と同様の説明図である。 他の例の光信号伝送装置の構成を模式的に示す図７と同様の説明図である。

符号の説明

１０、１０１、１０２、１０２´、１０２´´、１０３ 光信号伝送装置
１１、１１１、１１２、１１２´、１１２´´、１１３ 受信機構
１２、１２１、１２２、１２２´、１２２´´、１２３ 送信機構
１３ 受光部
１４、１４１、１４２ （受光制御部としての）レシーバＰＣＢ
１５、１５ａ、１５ｂ 受光領域
１７、１７２ａ、１７２ｂ、１７３ａ、１７３ｂ 発光部
１８、１８１、１８２、１８３ 導光部
１８ｄ 出射面
１９ （発光制御部としての）トランシーバＰＣＢ
２０ 対向領域
２１、２１１ 発光領域
１８１ｅ 散乱面
Ａｒ 回転軸

Claims (5)

1. 支持台と、該支持台に対し回転軸回りに回転可能に支持された回転体との間での信号の伝送のために、前記支持台および前記回転体の一方に設けられた送信機構と、前記支持台および前記回転体の他方に設けられた受信機構とを備える光信号伝送装置であって、
   前記受信機構は、符号ｎを自然数として、前記回転軸に直交する同一面上に前記回転軸を取り巻く単一の環状の受光領域を形成するように、前記支持台と前記回転体との相対的な回転により前記送信機構に対して前記回転軸回りに回転されるｎ個の受光部と、該各受光部からの受光信号を前記送信機構からの信号として処理する受光制御部と、を有し、
   前記送信機構は、発光部と、伝送する信号に応じて該発光部を点灯駆動する発光制御部と、前記発光部から出射された光束を前記受光領域との対向方向へ向けて出射させる発光領域を形成すべく前記光束を導光する導光部とを有し、
   該導光部は、前記受光領域と対向され前記回転軸を取り巻く環状の対向領域において、前記各受光部の前記送信機構に対する前記回転軸回りの回転位置に拘わらずｎ個の前記受光部のうちのいずれか１つと対向するように、前記対向領域を周方向にｎ等分したうちの１つを前記発光領域とすべく延在していることを特徴とする光信号伝送装置。
2. 支持台と、該支持台に対し回転軸回りに回転可能に支持された回転体との間での信号の伝送のために、前記支持台および前記回転体の一方に設けられた送信機構と、前記支持台および前記回転体の他方に設けられた受信機構とを備える光信号伝送装置であって、
   前記受信機構は、前記回転軸に直交する同一面上に前記回転軸を取り巻く単一の環状の受光領域を形成するように、前記支持台と前記回転体との相対的な回転により前記送信機構に対して前記回転軸回りに回転される複数の受光部と、該各受光部からの受光信号を前記送信機構からの信号として処理する受光制御部と、を有し、
   前記送信機構は、発光部と、伝送する信号に応じて該発光部を点灯駆動する発光制御部と、前記発光部から出射された光束を前記受光領域との対向方向へ向けて出射させる発光領域を形成すべく前記光束を導光する導光部とを有し、
   該導光部は、前記受光領域と対向され前記回転軸を取り巻く環状の対向領域において、前記各受光部の前記送信機構に対する前記回転軸回りの回転位置に拘わらず複数の前記受光部のうちの少なくともいずれか１つと対向する前記発光領域を形成するように延在していることを特徴とする光信号伝送装置。
3. 前記導光部は、前記発光領域を形成すべく入射された前記光束を出射させるための出射面を有し、
   前記導光部では、前記受光領域と対向された面を前記出射面とするための散乱面が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光信号伝送装置。
4. 前記散乱面は、前記導光部を延在方向に直交する断面で見て、前記出射面とは反対側に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光信号伝送装置。
5. 前記出射面は、出射する前記光束のうち前記受信機構の前記受光部へと入射する量を増加させるような効果を奏するレンズ面とされていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光信号伝送装置。
   

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