JP2017020902A - ロータリージョイントおよびレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実施形態は、通信の信頼性の向上が可能なロータリージョイントを提供する。【解決手段】実施形態に係るロータリージョイントは、第１部位と、前記第１部位に設けられた第１の無線送受信器と、前記第１部位に対して相対的に可動する第２部位と、前記第２部位に設けられ、前記第１の無線送受信器と通信可能な第２の無線送受信器と、前記第１の無線送受信器と前記第２の無線送受信器との間を囲うように設けられた電磁シールド部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ロータリージョイントおよびレーダ装置に関する。

例えばレーダ装置等のような、送受信アンテナの方位回転および仰角可動を伴う製品においては、送受信アンテナで収集したデータを、送受信アンテナを回転可動させる可動部を介して、検知処理を行う固定部の信号処理回路に伝送する必要がある。このように、固定部と可動部との間で信号の送受信が必要な製品においては、固定部と可動部とを機械的に接続するとともに、固定部と可動部とを電気的に接続するロータリージョイントが必須となる。

レーダ装置に組み込まれるロータリージョイントは、高周波ロータリージョイントと、光ロータリージョイントと、に大別される。高周波ロータリージョイントは、数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚの電磁波信号の伝送を目的とするロータリージョイントであり、光ロータリージョイントは、数Ｇｂｐｓの伝送速度、伝送容量での信号の伝送を目的とするロータリージョイントである。

このようなロータリージョイントにおいて、固定部と可動部との間での信号の伝送（電気的な接続）を、無線通信によって行うことが知られている。しかし、無線通信は、ケーブル等を用いた通信と比較して、他の信号や外乱等の影響を受けやすく、ましてやレーダ装置の送信波の干渉を受けてしまうと、通信自体が成立しなくなる。したがって、このような無線通信を用いたロータリージョイントにおける通信の信頼性の向上が望まれる。

なお、信号の授受を伴うロータリージョイントは、例えばロボットアームの関節部分等においても適用されており、このようなロータリージョイントにおいても同様に、通信の信頼性の向上が望まれる。

特開平７−２３４２７３号公報

実施形態は、通信の信頼性を向上させることができるロータリージョイントおよびレーダ装置を提供することを目的とする。

実施形態に係るロータリージョイントは、第１部位と、前記第１部位に設けられた第１の無線送受信器と、前記第１部位に対して相対的に可動する第２部位と、前記第２部位に設けられ、前記第１の無線送受信器と通信可能な第２の無線送受信器と、前記第１の無線送受信器と前記第２の無線送受信器との間を囲うように設けられた電磁シールド部と、を備える。

また、実施形態に係るロータリージョイントは、第１部位、前記第１部位に対して相対的に可動する第２部位、を含み、内部に、電磁的に遮蔽された空間を有するベアリング部と、前記ベアリング部の空間内部に配置され、この空間内部において相互に無線通信可能な第１、第２の無線送受信器と、を備える。

また、実施形態に係るレーダ装置は、モニタ部、アンテナ部、およびこれらを接続するロータリージョイント、を備える。前記モニタ部は、第１の筐体と、前記アンテナ部から受信した目標情報に基づいて検知処理を行う信号処理回路と、を備える。前記アンテナ部は、前記モニタ部に対して相対的に可動する第２の筐体と、前記第２の筐体に設けられ、前記第２の筐体の可動とともに可動する送受信アンテナと、前記送受信アンテナに接続され、前記送受信アンテナにおいて受信した受信信号から目標情報を生成するセンサ回路と、備える。前記ロータリージョイントは、前記第１の筐体の一部である第１部位と、前記第１部位に設けられ、前記信号処理回路に電気的に接続される第１の無線送受信器と、前記第２の筐体の一部である第２部位と、前記第１の無線送受信器と通信可能に前記第２部位に設けられ、前記送受信アンテナおよび是前記センサ回路に接続される第２の無線送受信器と、前記第１の無線送受信器と前記第２の無線送受信器との間を囲うように設けられた電磁シールド部と、を備える。

また、実施形態に係るレーダ装置は、モニタ部、アンテナ部、およびこれらを接続するロータリージョイント、を備える。前記モニタ部は、第１の筐体と、前記アンテナ部から受信した目標情報に基づいて検知処理を行う信号処理回路と、を備える。前記アンテナ部は、前記モニタ部に対して相対的に可動する第２の筐体と、前記第２の筐体に設けられ、前記第２の筐体の可動とともに可動する送受信アンテナと、前記送受信アンテナに接続され、前記送受信アンテナにおいて受信した受信信号から目標情報を生成するセンサ回路と、を備える。前記ロータリージョイントは、第１部位、前記第１部位に対して相対的に可動する第２部位、を含み、内部に、電磁的に遮蔽された空間を有するベアリング部と、前記ベアリング部の空間内部に配置され、この空間内部において相互に無線通信可能な第１、第２の無線送受信器と、を備える。

第１の実施形態に係るレーダ装置の概略構成図である。 第１の実施形態に係るレーダ装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第１の実施形態に係るレーダ装置の信号処理回路を含むモニタ部を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るレーダ装置のセンサ回路を含むアンテナ部を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るレーダ装置のロータリージョイントの構造を説明するための断面図である。 第１のベアリングを模式的に示す斜視図である。 図４の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った第１のベアリングの断面図である。 図４の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った第１のベアリングの断面図である。 第２のベアリングを模式的に示す斜視図である。 第３のベアリングを模式的に示す斜視図である。 第２の実施形態に係るレーダ装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第２の実施形態に係るレーダ装置の信号処理回路を含むモニタ部を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るレーダ装置のセンサ回路を含むアンテナ部を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るレーダ装置の第１のベアリングを示す、図５Ｂに対応する断面図である。 第２の実施形態に係るレーダ装置の第１のベアリングを示す、図５Ｃに対応する断面図である。 第３の実施形態に係るレーダ装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第３の実施形態に係るレーダ装置のロータリージョイントの構造を説明するための断面図である。

以下に、実施形態に係るロータリージョイントおよびレーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係るレーダ装置の概略構成図である。図１に示すレーダ装置１０は、アンテナ部１１、アンテナ部１１を可動させる駆動部１２、およびモニタ部１３、によって構成されている。

アンテナ部１１は、送受信アンテナ１４（図２）を備えている。送受信アンテナ１４は、例えばアレイアンテナを有する。アンテナ部１１は、モニタ部１３から受け取ったレーダパラメータにて生成した送信信号を送受信アンテナ１４から送信する。また、アンテナ部１１は、送受信アンテナ１４から受け取った受信信号から目標情報を生成する。

駆動部１２は、アンテナ部１１を回転可動させ、アンテナ部１１に設けられた送受信アンテナ１４を所定方向に向けさせる。

モニタ部１３は、アンテナ部１１から受け取った目標情報に基づいて探知処理を行い、必要に応じて探知結果に基づいて画像を表示する。また、モニタ部１３は、レーダパラメータを出力する。

このようなレーダ装置１０において、モニタ部１３は、固定的に設置される。他方、アンテナ部１１は、モニタ部１３に対して可動可能に設置される。そして、アンテナ部１１の回転可動は、駆動部１２によって行われ、アンテナ部１１は、垂直な回転軸を中心として、同一平面内を回転する。なお、アンテナ部１１は、送受信アンテナ１４があらゆる方向に向くように可動してもよい。

図２は、第１の実施形態に係るレーダ装置の要部を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、レーダ装置１０の固定部であるモニタ部１３は、第１の筐体１５および信号処理回路１６を備える。

第１の筐体１５は、円筒の上端に、第１部位である天板１５１（図４）を設けた形状であって、例えば金属等の導電性材料によって構成されている。

信号処理回路１６は、例えばパッケージ化された電子回路部品であって、アンテナ部１１から受け取った目標情報に基づいて探知処理を行い、探知結果を出力する。また、信号処理回路１６は、所望のレーダパラメータを出力する。この信号処理回路１６は、第１の筐体１５の内部に配置されており、後述の第１の無線送受信器１０１に、ケーブル１８を介して接続されている。

図３Ａは、信号処理回路を含むモニタ部を示すブロック図である。図３Ａに示すように、信号処理回路１６は、制御監視部１９および探知処理部２０を備える。この信号処理回路１６は、上述したように第１の無線送受信器１０１に接続される他、さらに表示部２１にも、ケーブル（不図示）を介して接続される。

信号処理回路１６の制御監視部１９は、表示部２１から受け取る制御信号に基づいて送信信号を生成する。そして、制御監視部１９は、生成した送信信号を、ケーブル１８（図２）を介して第１の無線送受信器１０１に出力する。

他方、信号処理回路１６の探知処理部２０は、アンテナ部１１から受け取った目標情報に基づいて探知処理を行う。そして、探知処理部２０は、探知結果を、ケーブル（不図示）を介して表示部２１に出力する。ここで、探知処理とは、レーダ装置１０から目標までの距離および方向に関する探知情報を得るための信号処理を意味する。

図２を参照する。レーダ装置１０の可動部であるアンテナ部１１は、第２の筐体２２、送受信アンテナ１４、およびセンサ回路２３、を備える。

第２の筐体２２は、円筒の下端に、底板２２１（図４）および凸部２２２（図４）によって構成される第２部位を設けた形状であって、第１の筐体１５と同様に、例えば金属等の導電性材料によって構成されている。この第２の筐体２２は、第１の筐体１５の軸心の軸心方向と同一方向に延在する軸心を有する。そして、第２の筐体２２は、モニタ部１３の第１の筐体１５上に、第１の筐体１５に対して回転可能に設けられている。

第２の筐体２２には、送受信アンテナ１４が配置されている。送受信アンテナ１４は、複数のアンテナ素子が配列されることによって構成されている。送受信アンテナ１４は、モニタ部１３から受け取った送信信号を、アンテナ素子毎に、レーダ装置１０の外部に、レーダ信号として送出する。また、送受信アンテナ１４は、アンテナ素子毎に、目標等の反射物に反射されたレーダ信号を受信する。

センサ回路２３は、例えばパッケージ化された電子回路部品であって、モニタ部１３から受け取ったレーダパラメータにて生成した送信信号をレーダ装置１０の外部に送出する。また、センサ回路２３は、受信した受信信号を目標情報に変換し、出力する。このセンサ回路２３は、第２の筐体２２の内部に配置されており、送受信アンテナ１４に電気的に接続されるとともに、後述の第２の無線送受信器１０２に、ケーブル２５を介して接続される。

図３Ｂは、センサ回路を含むアンテナ部を示すブロック図である。図３Ｂに示すように、センサ回路２３は、送信処理部２６、増幅器２７、および受信処理部２８、を備える。このセンサ回路２３は、上述したように第２の無線送受信器１０２に接続される他、さらに送受信アンテナ１４にも接続される。

センサ回路２３の送信処理部２６は、モニタ部１３から受け取ったレーダパラメータを基に送信信号の波形やタイミングを制御し、送信信号を生成する。また、増幅器２７は、送信処理部２６において生成された送信信号の電力を増幅し、送受信アンテナ１４に送出する。

他方、センサ回路２３の受信処理部２８は、送受信アンテナ１４から受け取る受信信号に対して受信処理を行い、目標情報を生成する。また、受信処理部２８は、生成した目標情報を、ケーブル２５（図２）を介して第２の無線送受信器１０２に送出する。

以上に説明したアンテナ部１１は、ロータリージョイント１００によって、モニタ部１３に対して回転可能に機械的に接続されるとともに、モニタ部１３に対して電気的に接続されている。ロータリージョイント１００は、モニタ部１３の第１の筐体１５の天板１５１によって構成される第１部位および第１の無線送受信器１０１を含み、アンテナ部１１の第２の筐体２２の底板２２１および凸部２２２によって構成される第２部位および第２の無線送受信器１０２を含んでいる。以下に、ロータリージョイント１００について、図４を参照して具体的に説明する。

図４は、ロータリージョイントの構造を説明するための断面図である。図４に示すように、ロータリージョイント１００は、一つ以上のベアリングによって構成されるベアリング部１０３と、ベアリング部１０３の内部空間内に配置される第１、第２の無線送受信器１０１、１０２と、によって構成される。ベアリング部１０３によって、ロータリージョイント１００は、アンテナ部１１を、モニタ部１３に対して回転可能に機械的に接続する。また、第１、第２の無線送受信器１０１、１０２によって、ロータリージョイント１００は、アンテナ部１１を、モニタ部１３に対して電気的に接続する。

本実施形態において、ロータリージョイント１００のベアリング部１０３は、第１のベアリング１０３ａ、第２のベアリング１０３ｂ、および第３のベアリング１０３ｃ、をこの順に積み重ねることによって構成される。

図５Ａは、第１のベアリングを模式的に示す斜視図である。また、図５Ｂは、図４の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った第１のベアリングの断面図であり、図５Ｃは、図４の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った第１のベアリングの断面図である。以下に、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃを参照して、第１のベアリング１０３ａについて説明する。

図５Ａに示すように、第１のベアリング１０３ａは、第１部位である第１の筐体１５の天板１５１、第２部位の一部である第２の筐体２２の凸部２２２の平面部２２２ａ、を含む。平面部２２２ａは、天板１５１の上面に対して平行な平面内において回転可能に配置されている。

また、第１のベアリング１０３ａは、天板１５１と平面部２２２ａとの間に配置された複数の第１の転動体１０４、を有する。本実施形態において、各第１の転動体１０４は、金属製の球体である。

天板１５１の上面には第１の溝１０５ａが環状に設けられており、平面部２２２ａの下面のうち、第１の溝１０５ａに対向する部分には、第１の溝１０５ｂが環状に設けられている。複数の第１の転動体１０４は、これらの第１の溝１０５ａ、１０５ｂの間に、これらの第１の溝１０５ａ、１０５ｂに沿って移動可能に配置されている。複数の第１の転動体１０４の移動により、平面部２２２ａは、天板１５１に対して回転可動することができる。なお、図示するように、複数の第１の転動体１０４は、これらを保持する第１の保持体１０６によって保持されていてもよい。

このような第１のベアリング１０３ａの第１部位である天板１５１の上面には、第１の無線送受信器１０１が配置される。第１の無線送受信器１０１は、図５Ｂに示すように、天板１５１の上面のうち、略中央部分に、環状に配置された複数の第１の転動体１０４に囲まれるように配置されている。

また、第１のベアリング１０３ａの第２部位の一部である凸部２２２の平面部２２２ａの下面には、第２の無線送受信器１０２が配置される。第２の無線送受信器１０２は、図５Ｃに示すように、平面部２２２ａの下面のうち、略中央部分に、環状に配置された複数の第１の転動体１０４に囲まれるように配置されている。

このように、第１、第２の無線送受信器１０１、１０２は、天板１５１、平面部２２２ａ、および複数の第１の転動体１０４、によって囲まれる第１のベアリング１０３ａの内部空間において、互いに通信可能に配置される。

第１の無線送受信器および第２の無線送受信器１０１、１０２は、無線通信によって互いに通信することが可能な送受信器であればよく、例えば微弱電波、赤外線、ＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ；ＩＥＥＥ８０２．１１ｘに準拠）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；低速磁気カップリング）、ＩＥＥＥ８０２．１５．１に準拠するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、トランスファージェット（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｊｅｔ（登録商標）；超短距離高速無線通信）、等を適用することができる。

ここで、モニタ部１３に対するアンテナ部１１の可動に伴って、第２の無線送受信器１０２は、第１の無線送受信器１０１に対して可動する。したがって、第１、第２の無線送受信器１０１、１０２のそれぞれが受け取る無線信号の偏波状態は経時的に変化する。ゆえに、第１、第２の無線送受信器１０１、１０２として、偏波依存型の無線送受信器を適用した場合、通信効率は経時的に変化する。そこで、第１、第２の無線送受信器１０１、１０２として、偏波無依存型の無線送受信器であるトランスファージェット（登録商標）を適用する。これにより、両者間の距離が３センチ程度の近距離であれば、偏波状態に関わらず通信効率が経時的に変化することが抑制され、効率よく通信可能となる。

図６は、第２のベアリングを模式的に示す斜視図である。以下に、図６を参照して、第２のベアリング１０３ｂについて説明する。

図６に示すように、第２のベアリング１０３ｂは、第１の筐体１５の天板１５１の上面に設けられ、例えば第１の筐体１５と同一の材料によって構成された筒状の電磁シールド部１０７、および第２の筐体２２の凸部２２２の側壁部２２２ｂ、を含む。側壁部２２２ｂは、その外周面が電磁シールド部１０７の内周面に対向するように配置されており、電磁シールド部１０７と同一軸を中心に回転可能に配置されている。

また、第２のベアリング１０３ｂは、電磁シールド部１０７と側壁部２２２ｂとの間に配置された複数の第２の転動体１０８、を有する。本実施形態において、各第２の転動体１０８は、金属製の球体である。

電磁シールド部１０７の内周面には第２の溝１０９ａが、内周面に沿って環状に設けられており、側壁部２２２ｂの外周面のうち、第２の溝１０９ａに対向する部分には、第２の溝１０９ｂが、外周面に沿って環状に設けられている。複数の第２の転動体１０８は、これらの第２の溝１０９ａ、１０９ｂの間に、これらの第２の溝１０９ａ、１０９ｂに沿って移動可能に配置されている。複数の第２の転動体１０８の移動により、側壁部２２２ｂは、電磁シールド部１０７に対して回転可動することができる。なお、図示するように、複数の第２の転動体１０８は、これらを保持する第２の保持体１１０によって保持されていてもよい。

この第２のベアリング１０３ｂは、電磁シールド部１０７が第１の筐体１５の天板１５１の上面に接続されており、側壁部２２２ｂが平面部２２２ａに接続されることによって、第１のベアリング１０３ａと一体的に構成される。したがって、第１のベアリング１０３ａの平面部２２２ａが天板１５１に対して回転するとき、第２のベアリング１０３ｂの側壁部２２２ｂは、電磁シールド部１０７に対して回転する。

図７は、第３のベアリングを模式的に示す斜視図である。以下に、図７を参照して、第３のベアリング１０３ｃについて説明する。

図７に示すように、第３のベアリング１０３ｃは、電磁シールド部１０７および第２の筐体２２の底板２２１を含む。底板２２１は、その下面が電磁シールド部１０７の上面に対向するように配置されており、電磁シールド部１０７の上面に対して平行な平面内において回転可能に配置されている。

また、第３のベアリング１０３ｃは、電磁シールド部１０７と底板２２１との間に配置された複数の第３の転動体１１１、を有する。本実施形態において、各第３の転動体１１１は、金属製の球体である。

電磁シールド部１０７の上面には第３の溝１１２ａが、上面に沿って環状に設けられており、底板２２１の下面のうち、第３の溝１１２ａに対向する部分には、第３の溝１１２ｂが環状に設けられている。複数の第３の転動体１１１は、これらの第３の溝１１２ａ、１１２ｂの間に、これらの第３の溝１１２ａ、１１２ｂに沿って移動可能に配置されている。複数の第３の転動体１１１の移動により、底板２２１は、電磁シールド部１０７に対して回転可動することができる。なお、図示するように、複数の第３の転動体１１１は、これらを保持する第３の保持体１１３によって保持されていてもよい。

この第３のベアリング１０３ｃは、第２のベアリング１０３ｂと電磁シールド部１０７を共有するとともに、底板２２１が凸部２２２に接続されることによって、第２のベアリングと１０３ｂ一体的に構成される。したがって、第３のベアリング１０３ｃは、第１、第２のベアリング１０３ａ、１０３ｂと一体的に構成される。この結果、第１のベアリング１０３ａの平面部２２２ａが天板１５１に対して回転するとき、第２のベアリング１０３ｂの凸部２２２および第３のベアリング１０３ｃの底板２２１は、電磁シールド部１０７に対して回転する。

ロータリージョイント１００のベアリング部１０３は、以上に説明したように、第１〜第３のベアリング１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃをこの順積み重ねることによって構成されている。そして、このようなベアリング部１０３を有するロータリージョイント１００は、モニタ部１３に対してアンテナ部１１が相対的に可動可能となるように、モニタ部１３とアンテナ部１１とを、機械的に接続する。

また、ロータリージョイント１００の第１の無線送受信器１０１および第２の無線送受信器１０２は、ベアリング部１０３によって構成される内部空間（特に、第１のベアリング１０３ａの内部空間）に配置されており、この空間内において無線通信が可能となっている。したがって、モニタ部１３に対してアンテナ部１１が相対的に可動するにも関わらず、ロータリージョイント１００は、モニタ部１３とアンテナ部１１とを、電気的に接続する。

このように固定部であるモニタ部１３と可動部であるアンテナ部１１とを、無線通信によって電気的に接続することによって、両者間の電気的な接続のための配線設計を考慮する必要がないため、モニタ部１３およびアンテナ部１１を含むレーダ装置１０の製品設計の自由度を大幅に向上させることが可能となる。

ここで、レーダ装置１０の使用時に、少なくとも電磁シールド部１０７を接地することにより、第１の無線送受信器１０１の周囲、第２の無線送受信器１０２の周囲、およびこれらの間が接地電位で囲まれ、ベアリング部１０３の内部に、ベアリング部１０３の外部から電磁的に遮蔽された内部空間を形成することができる。電磁シールド部１０７に加えて、さらに第１、第２の無線送受信器１０１、１０２を除く各ベアリング１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの構成部品（天板１５１、底板２２１、凸部２２２、複数の転動体１０４、１０８、１１１）も接地することにより、第１の無線送受信器１０１の周囲、第２の無線送受信器１０２の周囲、およびこれらの間を、より確実に接地電位で囲むことができ、ベアリング部１０３の内部に、ベアリング部１０３の外部から電磁的に遮蔽された内部空間をより確実に形成することができる。ただし、電磁シールドの各構成部品間の隙間は、レーダ装置１０の送受信信号の波長に対して、十分小さい必要がある。

なお、本実施形態において、ロータリージョイント１００は、ベアリング部１０３を有するが、ベアリング部１０３以外によって構成されてもよい。ロータリージョイントがベアリング部１０３以外によってアンテナ部１１を、モニタ部１３に対して回転可能に機械的に接続する場合であっても、第１の無線送受信器１０１の周囲、第２の無線送受信器１０２の周囲、およびこれらの間を囲うように筒状の接地された電磁シールド部を設けてもよい。

次に、以上に説明したロータリージョイント１００を含むレーダ装置１０の動作について図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。

表示部２１（図３Ａ）からの設定・制御に基づいて信号処理回路１６の制御監視部１９（図３Ａ）はレーダパラメータを生成し、第１の無線送受信器１０１（図３Ａ）に出力する。第１の無線送受信器１０１は、受け取ったパラメータデータを搬送波に重畳し、これを無線信号として出力する。

第１の無線送受信器１０１から出力された無線信号は、第２の無線送受信器１０２（図３Ｂ）で受け取られる。第２の無線送受信器１０２は、受け取った無線信号からレーダパラメータを復調し、復調したレーダパラメータを送信処理部２６（図３Ｂ）に出力する。送信処理部２６では、レーダパラメータを基に波形やタイミングが制御された送信信号を生成し、増幅器２７（図３Ｂ）に出力する。増幅器２７は、送信信号の電力を増幅し、送受信アンテナ１４（図３Ｂ）に出力する。

送受信アンテナ１４のアンテナ素子は、受け取った送信信号をレーダ信号として空中に送出する。送出されたレーダ信号の一部は、目標等の反射物に反射され、送受信アンテナ１４のアンテナ素子で受信される。

センサ回路２３の受信処理部２８（図３Ｂ）が、送受信アンテナ１４で受信された受信信号を受け取ると、受け取った受信信号に基づいて目標情報を生成する。その後、受信処理部２８は、目標情報を第２の無線送受信器１０２（図３Ａ）に出力する。第２の無線送受信器１０２は、受け取った目標情報データを搬送波に重畳し、これを無線信号として出力する。

第２の無線送受信器１０２から出力された無線信号は、第１の無線送受信器１０１（図３Ａ）で受け取られる。第１の無線送受信器１０１は、受け取った無線信号から目標情報を復調し、復調した目標情報を探知処理部２０（図３Ａ）に出力する。探知処理部２０は、目標情報に基づいて、レーダ装置１０から目標までの距離および方向に関する探知情報（探知結果）を得るための探知処理を行う。探知処理部２０は、得られた探知結果を、表示部２１に出力する。表示部２１は、受け取った探知結果に基づいた画像を表示する。

以上に説明した本実施形態に係るロータリージョイント１００およびレーダ装置１０によれば、第１の無線送受信器１０１と第２の無線送受信器１０２との間の空間が、電磁シールド部１０７で囲われている。したがって、第１の無線送受信器１０１と第２の無線送受信器１０２と間で行われる無線通信の品質が、送受信アンテナ１４において送受信されるレーダ信号や外乱等の影響によって劣化することを抑制することができ、通信の信頼性を向上させることができる。その結果、レーダ装置１０の信頼性を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
図８は、第２の実施形態に係るレーダ装置の要部を模式的に示す斜視図である。また、図９Ａは、第２の実施形態に係るレーダ装置のモニタ部を示すブロック図であり、図９Ｂは、第２の実施形態に係るレーダ装置のアンテナ部を示すブロック図である。図８、図９Ａ、および図９Ｂに示すレーダ装置３０は、ロータリージョイント３００に、複数個（例えば３個）の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを備えているとともに、複数の第１の無線送受信器と同数の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを、備えている。この点において、第１の実施形態に係るレーダ装置１０およびロータリージョイント１００と異なる。複数の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの各々は、信号処理回路１６に、ケーブル１８を介して接続されており、複数の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々は、センサ回路２３に、ケーブル２５を介して接続されている。

このようなレーダ装置３０においても、第１の実施形態に係るレーダ装置１０と同様に、モニタ部１３とアンテナ部１１とは、ロータリージョイント３００によって電気的にかつ機械的に接続されている。なお、ロータリージョイント３００がベアリング部１０３を備えており、ベアリング部１０３がモニタ部１３とアンテナ部１１とを機械的に接続する点は、第１の実施形態と同様である。また、ロータリージョイント３００の複数の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよび複数の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ベアリング部１０３によって構成される内部空間（特に、第１のベアリング１０３ａの内部空間）に配置されており、この空間内において無線通信が可能となっている点についても、第１の実施形態と同様である。

図１０Ａは、ロータリージョイントを構成する第１のベアリングを示す、図５Ｂに対応する断面図である。図１０Ａに示すように、例えば３個の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、第１の筐体１５の天板１５１の上面の略中央部分に、環状に配置された複数の第１の転動体１０４に囲まれるように配置されている。

図１０Ｂは、ロータリージョイントを構成する第１のベアリングを示す、図５Ｃに対応する断面図である。図１０Ｂに示すように、例えば３個の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、第２の筐体２２の底板２２１に設けられた凸部２２２の平面部２２２ａの下面の略中央部分に、環状に配置された複数の第１の転動体１０４に囲まれるように配置されている。

このようにして、複数個の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよび複数個の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、天板１５１、平面部２２２ａ、および複数の第１の転動体１０４、によって囲まれる第１のベアリング１０３ａの内部空間に配置される。

このような空間に配置された複数個の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの各々と、複数個の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々と、は、第１のベアリング１０３ａの内部空間内部において、それぞれ一対で無線通信を行う。各対の無線送受信器が行う無線通信の混線を抑制するために、複数の無線信号は、互いに異なる周波数の信号となっている。または、通信プロトコルに制約を設けることによって、通信の混線を抑制してもよい。

以上に説明したロータリージョイント３００を含むレーダ装置３０の動作については、第１の実施形態に係るロータリージョイント１００を含むレーダ装置１０と同様であるため、説明を省略する。

以上に説明した本実施形態に係るロータリージョイント３００およびレーダ装置１０においても、複数個の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと複数個の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとの間の空間が、電磁シールド部１０７で囲われている。したがって、複数個の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと複数個の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとの無線通信の品質が、送受信アンテナ１４において送受信されるレーダ信号や外乱等の影響によって劣化することを抑制することができ、通信の信頼性を向上させることができる。その結果、レーダ装置３０の信頼性を向上させることができる。ただし、電磁シールドの各構成部品間の隙間は、レーダ装置３０の送受信信号の波長に対して、十分小さい必要がある。

また、本実施形態に係るロータリージョイント３００およびレーダ装置３０によれば、複数個の第１の無線送受信器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよび複数個の第２の無線送受信器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを適用するため、モニタ部１３とアンテナ部１１との間の通信を、高速・大容量化することができる。または、モニタ部１３とアンテナ部１１との間において、互いに異なる複数種類の信号を用いて通信を行うことができる。

＜第３の実施形態＞
図１１は、第３の実施形態に係るレーダ装置の要部を模式的に示す斜視図である。このレーダ装置５０は、第１の実施形態に係るレーダ装置１０と比較して、モニタ部１３に対するアンテナ部１１の回転方向が異なる。したがって、レーダ装置５０のロータリージョイント５００の構成が、第１の実施形態に係るレーダ装置１０のロータリージョイント１００の構成と異なる。なお、レーダ装置５０の固定部であるモニタ部１３の構成、および可動部であるアンテナ部１１の構成、については、レーダ装置１０と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

図１２は、ロータリージョイントの構造を説明するための断面図である。図１２に示すように、ロータリージョイント５００は、一つ以上のベアリングによって構成されるベアリング部５０１と、ベアリング部５０１の内部空間内に配置される第１、第２の無線送受信器１０１、１０２と、によって構成される。ベアリング部５０１によって、ロータリージョイント５００は、アンテナ部１１を、モニタ部１３に対して回転可能に機械的に接続する。また、第１、第２の無線送受信器１０１、１０２によって、ロータリージョイント５００は、アンテナ部１１を、モニタ部１３に対して電気的に接続する。

本実施形態において、ロータリージョイント５００のベアリング部５０１は、第１のベアリング部５０２、第２のベアリング部５０３、および第１のベアリング部５０２と第２のベアリング部５０３とを機械的に接続する連結部５０４、によって構成される。

第１のベアリング部５０２は、第１の筐体１５の軸心の軸心方向と同一方向に延在する軸心を中心に回転可能に、モニタ部１３に機械的に接続されており、第１のベアリング５０２ａ、第２のベアリング５０２ｂ、第３のベアリング５０２ｃ、によって構成されている。なお、第１のベアリング部５０２は、第１の実施形態に係るロータリージョイント１００のベアリング部１０３とほぼ同様であるため、ここではその詳しい説明を省略するが、第１のベアリング部５０２には、ベアリング部１０３に設けられた電磁シールド部１０７と同様の電磁シールド部である第１の電磁シールド部５０５が、天板１５１の上面に、少なくとも第１の無線送受信器１０１を囲うように設けられている。

また、第２のベアリング部５０３は、第１の筐体１５の軸心の軸心方向と異なる方向（例えば垂直方向）に延在する軸心を中心に回転可能に、アンテナ部１１に機械的に接続されている。この第２のベアリング部５０３も、第１のベアリング部５０２と同様に、第１のベアリング５０３ａ、第２のベアリング５０３ｂ、第３のベアリング５０３ｃ、によって構成されている。なお、第２のベアリング部５０３も、第１の実施形態に係るロータリージョイント１００のベアリング部１０３とほぼ同様であるため、ここではその詳しい説明を省略するが、第２のベアリング部５０３にも、ベアリング部１０３に設けられた電磁シールド部１０７と同様の電磁シールド部である第２の電磁シールド部５０６が、後述する連結部５０４の端部に、少なくとも第２の無線送受信器１０２を囲うように設けられている。

このような第１のベアリング部５０２および第２のベアリング部５０３とは、筒状の連結部５０４によって機械的に接続されている。連結部５０４も、第１、第２の電磁シールド部５０５、５０６と同様に、電磁シールド部を構成する。

このように構成されるベアリング部５０１は、第１のベアリング部５０２、第２のベアリング部５０３、およびこれらを接続する連結部５０４、によって一つの内部空間を形成している。そして、第１の無線送受信器１０１が、第１の筐体１５の天板１５１の上面に配置され、第２の無線送受信器１０２が、第２の筐体２２の凸部２２２の平面部２２２ａに配置されることによって、これらの無線送受信器１０１、１０２は、ベアリング部５０１の内部空間内に配置される。

ここで、レーダ装置５０の使用時に、少なくとも第１、第２の電磁シールド部５０５、５０６、および連結部５０４、を接地することにより、第１の無線送受信器１０１の周囲、第２の無線送受信器１０２の周囲、およびこれらの間が接地電位で囲まれ、ベアリング部５０１の内部に、ベアリング部５０１の外部から電磁的に遮蔽された内部空間を形成することができる。第１、第２の電磁シールド部５０５、５０６、および連結部５０４、に加えて、さらに第１、第２の無線送受信器１０１、１０２を除くベアリング部５０１の構成部品も接地することにより、第１の無線送受信器１０１の周囲、第２の無線送受信器１０２の周囲、およびこれらの間を、より確実に接地電位で囲むことができ、ベアリング部５０１の内部に、ベアリング部５０１の外部から電磁的に遮蔽された内部空間をより確実に形成することができる。ただし、電磁シールドの各構成部品間の隙間は、レーダ装置５０の送受信信号の波長に対して、十分小さい必要がある。

なお、本実施形態においても、ロータリージョイント５００は、ベアリング部５０１を有するが、ベアリング部５０１以外によって構成されてもよい。ロータリージョイントがベアリング部５０１以外によってアンテナ部１１を、モニタ部１３に対して回転可能に機械的に接続する場合であっても、第１の無線送受信器１０１の周囲、第２の無線送受信器１０２の周囲、およびこれらの間を囲うように筒体を設け、使用時には、筒体を接地することにより、電磁シールド部を構成してもよい。

以上に説明したロータリージョイント５００を含むレーダ装置５０の動作についても、第１の実施形態に係るロータリージョイント１００を含むレーダ装置１０と同様であるため、説明を省略する。

以上に説明した本実施形態に係るロータリージョイント５００およびレーダ装置５０においても、第１の無線送受信器１０１と第２の無線送受信器１０２との間の空間が、少なくとも第１の電磁シールド部５０５および連結部５０４を含む電磁シールド部で囲われている。したがって、第１の無線送受信器１０１と第２の無線送受信器１０２との無線通信の品質が、送受信アンテナ１４において送受信されるレーダ信号や外乱等の影響によって劣化することを抑制することができ、通信の信頼性を向上させることができる。その結果、レーダ装置５０の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るロータリージョイント５００およびレーダ装置５０によれば、固定部であるモニタ部１３（第１部位）と可動部であるアンテナ部１１（第２部位）とが、互いに異なる方向に軸心を有する第１、第２のベアリング部５０２、５０３を含むベアリング部５０１によって接続されている。したがって、第１の実施形態に係るロータリージョイント１００およびレーダ装置１０と比較して、モニタ部１３（第１部位）に対するアンテナ部１１（第２部位）の可動方向を拡大することができる。

以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、本実施形態に係るロータリージョイントは、レーダ装置に限らず、例えばロボットアームの関節部分、等のように、少なくとも一方が他方に対して可動可能に機械的に接続されるとともに、両者が電気的に接続される部分に適用することができる。

１０、３０、５０・・・レーダ装置
１１・・・アンテナ部
１２・・・駆動部
１３・・・モニタ部
１４・・・送受信アンテナ
１５・・・第１の筐体
１５１・・・天板
１６・・・信号処理回路
１８・・・ケーブル
１９・・・制御監視部
２０・・・探知処理部
２１・・・表示部
２２・・・第２の筐体
２２１・・・底板
２２２・・・凸部
２２２ａ・・・平面部
２２２ｂ・・・側壁部
２３・・・センサ回路
２５・・・ケーブル
２６・・・送信処理部
２７・・・増幅器
２８・・・受信処理部
１００、３００、５００・・・ロータリージョイント
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ・・・第１の無線送受信器
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・第２の無線送受信器
１０３・・・ベアリング部
１０３ａ・・・第１のベアリング
１０３ｂ・・・第２のベアリング
１０３ｃ・・・第３のベアリング
１０４・・・第１の転動体
１０５ａ、１０５ｂ・・・第１の溝
１０６・・・第１の保持体
１０７・・・電磁シールド部
１０８・・・第２の転動体
１０９ａ、１０９ｂ・・・第２の溝
１１０・・・第２の保持体
１１１・・・第３の転動体
１１２ａ、１１２ｂ・・・第３の溝
１１３・・・第３の保持体
５０１・・・ベアリング部
５０２・・・第１のベアリング部
５０２ａ・・・第１のベアリング
５０２ｂ・・・第２のベアリング
５０２ｃ・・・第３のベアリング
５０３・・・第２のベアリング部
５０３ａ・・・第１のベアリング
５０３ｂ・・・第２のベアリング
５０３ｃ・・・第３のベアリング
５０４・・・連結部
５０５・・・第１の電磁シールド部
５０６・・・第２の電磁シールド部

Claims (8)

1. 第１部位と、
   前記第１部位に設けられた第１の無線送受信器と、
   前記第１部位に対して相対的に可動する第２部位と、
   前記第２部位に設けられ、前記第１の無線送受信器と通信可能な第２の無線送受信器と、
   前記第１の無線送受信器と前記第２の無線送受信器との間を囲うように設けられた電磁シールド部と、
   を備えるロータリージョイント。
2. 前記第１の無線送受信器および前記第２の無線送受信器はそれぞれ、近距離用の無線送受信器である請求項１に記載のロータリージョイント。
3. 前記近距離用の無線送受信器は、偏波無依存型の無線送受信器である請求項２に記載のロータリージョイント。
4. 第１部位、前記第１部位に対して相対的に可動する第２部位、を含み、内部に、電磁的に遮蔽された空間を有するベアリング部と、
   前記ベアリング部の空間内部に配置され、この空間内部において相互に無線通信可能な第１、第２の無線送受信器と、
   を備えるロータリージョイント。
5. 前記第１の無線送受信器および前記第２の無線送受信器はそれぞれ、近距離用の無線送受信器である請求項４に記載のロータリージョイント。
6. 前記近距離用の無線送受信器は、偏波無依存型の無線送受信器である請求項５に記載のロータリージョイント。
7. モニタ部、アンテナ部、およびこれらを接続するロータリージョイント、を備えるレーダ装置であって、
   前記モニタ部は、第１の筐体と、
   前記アンテナ部から受信した目標情報に基づいて検知処理を行う信号処理回路と、
   を備え、
   前記アンテナ部は、前記モニタ部に対して相対的に可動する第２の筐体と、
   前記第２の筐体に設けられ、前記第２の筐体の可動とともに可動する送受信アンテナと、
   前記送受信アンテナに接続され、前記送受信アンテナにおいて受信した受信信号から目標情報を生成するセンサ回路と、
   を備え、
   前記ロータリージョイントは、
   前記第１の筐体の一部である第１部位と、
   前記第１部位に設けられ、前記信号処理回路に電気的に接続される第１の無線送受信器と、
   前記第２の筐体の一部である第２部位と、
   前記第１の無線送受信器と通信可能に前記第２部位に設けられ、前記送受信アンテナおよび前記センサ回路に接続される第２の無線送受信器と、
   前記第１の無線送受信器と前記第２の無線送受信器との間を囲うように設けられた電磁シールド部と、
   を備えるレーダ装置。
8. モニタ部、アンテナ部、およびこれらを接続するロータリージョイント、を備えるレーダ装置であって、
   前記モニタ部は、第１の筐体と、
   前記アンテナ部から受信した目標情報に基づいて検知処理を行う信号処理回路と、
   を備え、
   前記アンテナ部は、前記モニタ部に対して相対的に可動する第２の筐体と、
   前記第２の筐体に設けられ、前記第２の筐体の可動とともに可動する送受信アンテナと、
   前記送受信アンテナに接続され、前記送受信アンテナにおいて受信した受信信号から目標情報を生成するセンサ回路と、
   を備え、
   前記ロータリージョイントは、
   第１部位、前記第１部位に対して相対的に可動する第２部位、を含み、内部に、電磁的に遮蔽された空間を有するベアリング部と、
   前記ベアリング部の空間内部に配置され、この空間内部において相互に無線通信可能な第１、第２の無線送受信器と、
   を備えるレーダ装置。

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