JP4644261B2 - 非接触コネクタ - Google Patents
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回転軸(4)の周りを回転する回転体(1)に配置された回転側発光素子A(13)、回転側受光素子A(14)と、固定体(2)に配置された固定側発光素子A(23)、固定側受光素子A(24)と、一つの焦点を回転軸(4)上に置き、固定体(2)に設置される部分楕円体反射鏡A(8) と回転体(1)に設置される部分楕円体反射鏡A(6)と、から構成される非接触コネクタ(10)において、
前記回転側発光素子A(13) と前記固定側受光素子A(24)との間に3次元楕円形状反射体A(500)の一部分である部分楕円体反射鏡A(8)を介し、前記固定側発光素子A(23) と前記回転側受光素子A(14) との間に3次元楕円形状反射体B(501)の一部分である部分楕円体反射鏡A(6)を介した光路を構成し、非接触状態でデータの送受信を行う、
ことを特徴としている。これにより、例えば、回転側発光素子(13)が回転体(1)の回転に伴いどの位置に位置したときでも回転側発光素子(13)から発光された光は回転軸(4)を中心に回転する3次元楕円形状反射体(500)の幾何学的楕円形状の集光効果により常に特定の固定側受光素子(24)に向かうため、切断のない光路が実現でき通信の連続性が確保される。
回転軸(4)上に前記部分楕円体反射鏡A(8) の焦点と部分楕円体反射鏡B(9)の焦点をそれぞれ置き、前記部分楕円体反射鏡A(8) の焦点に設置した前記回転側発光素子A(13) から射出された光が前記部分楕円体反射鏡A(8) で反射され前記部分楕円体反射鏡A(8)のもう一つの焦点に設置された固定側受光素子A(24)に至り、前記部分楕円体反射鏡B(9)の焦点に設置した回転側発光素子B(131)から射出された光が前記部分楕円体反射鏡B(9) で反射され前記部分楕円体反射鏡B(9)のもう一つの焦点に設置された固定側受光素子B(241)に至る光路を構成すること、更に多段化して回転側から固定側に向う複数個の光路を構成する、
ことを特徴としている。この2つの楕円形状の反射体(8、9)の楕円主軸を回転軸(4)と一致させない設置により、2つの回転側発光素子(13、131)と2つの固定側受光素子(24、241)との間で楕円の幾何学的特性を利用適用した、回転側から固定側への反射光路が構成でき、かかる楕円体内で多チャンネルの通信の連続性が確保される。
回転軸(4)上に前記部分楕円体反射鏡A(6) の焦点と部分楕円体反射鏡B(7)の焦点をそれぞれ置き、前記部分楕円体反射鏡A(6) の焦点に設置した前記固定側発光素子A(23) から射出された光が前記部分楕円体反射鏡A(6) で反射され前記部分楕円体反射鏡A(6)のもう一つの焦点に設置された回転側受光素子A(14)に至り、前記部分楕円体反射鏡B(7)の焦点に設置した固定側発光素子B(231)から射出された光が前記部分楕円体反射鏡B(7) で反射され前記部分楕円体反射鏡B(7)のもう一つの焦点に設置された回転側受光素子B(141) に至る光路を、請求項2の回転側から固定側に向う複数個の光路と回転軸(4)に垂直に面対称に構成すること、更に多段化して固定側から回転側に向う複数の光路を構成する、
ことを特徴としている。これにより、2つの楕円形状の反射体(6、7)の楕円主軸を回転軸(4)と一致させない設置により、2つの固定側発光素子(23、231) と2つの回転側受光素子(14、141)との間の固定側から回転側への反射光路を、前記の回転側から固定側への反射光路と対称に構成させれば、かかる楕円体内で多チャンネルデータの送受信を非接触で行うことができる。
回転側から固定側に向う複数の光路を構成する構造と固定側から回転側に向う複数の光路を構成する構造とを、回転軸(4)に垂直な面で対向配置させて同時双方向通信系の構成を行う、
ことを特徴としている。これにより、例えば、「回転側から固定側に向けた光通信系」の回転系を「固定側から回転側に向けた光通信系」の固定系に、一方、「回転側から固定側に向けた光通信系」の固定系を「固定側から回転側に向けた光通信系」の回転系とする光路構成法によって、多チャンネルで同時双方向性データの送受信を非接触で行うことができる。
回転軸(4)上の前記部分楕円体反射鏡A(8) の焦点に設置した前記回転側発光素子A(13) から射出された光が前記部分楕円体反射鏡A(8) で反射され前記部分楕円体反射鏡A(8)のもう一つの焦点に設置された固定側受光素子A(24)に至り、
回転軸(4)上の前記部分楕円体反射鏡A(6) の焦点に設置した前記固定側発光素子A(23) から射出された光が前記部分楕円体反射鏡A(6) で反射され前記部分楕円体反射鏡A(6)のもう一つの焦点に設置された回転側受光素子A(14)に至る、双方向通信系が一本づつの光路で構成される、
ことを特徴としている。これにより、「回転側から固定側に向けた光通信系」と「固定側から回転側に向けた光通信系」の発光素子を共に回転軸上に、一方、双方の受光素子は回転軸から離して設置する光路構成法によって、1チャンネルで同時双方向のデータの送受信を非接触で行うことができる。
回転軸(4)上の前記部分楕円体反射鏡A(8) の焦点に設置した前記回転側発光素子A(13) から射出された光が前記部分楕円体反射鏡A(8) で反射され前記部分楕円体反射鏡A(8)のもう一つの焦点に設置された固定側受光素子A(24)に至り、
回転軸(4)上に設置した前記固定側発光素子A(23) から射出された光が回転軸(4)上に対向設置された回転側受光素子A(14)に直接入光する、双方向通信系が一本づつの光路で構成される、
ことを特徴としている。これにより、「回転側から固定側に向けた光通信系」と「固定側から回転側に向けた光通信系」の発光素子は共に回転軸上に設置するものの、受光素子のうち「回転側から固定側に向けた光通信系」の受光素子は回転軸から離して設置し、「固定側から回転側に向けた光通信系」の受光素子は回転軸上に設置する混合型光路構成法によって、1チャンネルで同時双方向のデータの送受信を非接触で行うことができる。
前記部分楕円体反射鏡A(8) の回転軸(4)上の焦点に設置した前記回転側発光素子A(13) から射出された光が前記部分楕円体反射鏡A(8) で反射され前記部分楕円体反射鏡A(8)の、回転軸(4)上に設定したもう一つの焦点に設置された固定側受光素子A(24)に至り、
前記部分楕円体反射鏡A(6) の回転軸(4)上の焦点に設置した前記固定側発光素子A(23) から射出された光が前記部分楕円体反射鏡A(6) で反射され前記部分楕円体反射鏡A(6)の、回転軸(4)上に設定したもう一つの焦点に設置された回転側受光素子A(14)に至る、双方向通信系が一本づつの光路で構成される、
ことを特徴としている。これにより、「回転側から固定側に向けた光通信系」と「固定側から回転側に向けた光通信系」の発光素子を共に回転軸上に、また、双方の受光素子も回転軸上に設置する光路構成法によって、1チャンネルで同時双方向のデータの送受信を非接触で行うことができる。
回転体(1)上に設置される、前記部分楕円体反射鏡A(6)及び部分楕円体反射鏡B(7)、更に固定体(2)上に設置される、前記部分楕円体反射鏡A(8) 及び部分楕円体反射鏡B(9)を、それぞれ、2個の放物面反射体で形成する、ことを特徴としている。これにより、2次曲面鏡形状として楕円体以外に放物面形状の集光鏡2個を用いて構成した非接触コネクタを提供することができる。
回転体(1)上に設置される、前記部分楕円体反射鏡A(6)及び部分楕円体反射鏡B(7)、更に固定体(2)上に設置される、前記部分楕円体反射鏡A(8) 及び部分楕円体反射鏡B(9)のうちのいずれかを、1個ないし2個の放物面反射体で形成する、ことを特徴としている。これにより、2次曲面鏡形状として楕円体と放物面形状の集光鏡とを組み合わせて構成した非接触コネクタを提供することができる。
「楕円体の一方の焦点からの射出光は、楕円体内面で反射し他の焦点に必ず入光する」。
・「回転側に設置され固定側からの信号を受光する」受光素子(14)と
・「固定側に設置され回転側からの信号を受光する」受光素子(14)との
二通りである。
図4は、鏡面部分を楕円体の環状の閉曲面とした場合の非接触コネクタ10の構成例を示す図である。図4の例は、Down Link系のみ示しているが、Up Link系も同様に構成できる。
・2Ch以上のDL系は、回転軸上に受光素子の積層設置では光路構成が困難
とまとめることができる。
・ 2ChのDL系の構成が同軸設置法では困難である
と言い換えることができる。
まず図5Aは、楕円D1が1Ch、楕円D2が他の1ChのDL系である。
『DL系の回転側をUL系の固定側、DL系の固定側をUL系の回転側』とすればよいこととなる。
逆に、『回転側からみた通信系を固定側に構築するという通信系』を作ればUL系になることとなる。
結論的には、DL系の視点を逆にしたものを固定側に設置しUL系とすればよい、こととなる。
さて、既に、多ChDL系及び多ChUL系の一方向の通信系は構築済みであるから、残る課題はDL系とUL系の組み合わせ方法ということとなる。
まず、図7AがUL系を、図7BがDL系を示しており、図7Cがそれぞれを組み合わせた双方向状態を示している。
このUL系とDL系との組み合わせ法の成立性について以下述べる。
・ 片方向の多チャンネルDL(或いはUL)通信系を非軸設置法により構成する。
・ UL (或いはDL) 系を、DL(或いはUL)系に対し上下対称に構成する。
・ DL系とUL 系をともに回転軸(4)上に配置し選択点Oで折り返す。
・ 図11A;DL系とUL系共に本非軸設置法により構成した例(図7A乃至同図Cと同図)。
・ 図11B;DL系は非軸設置法、UL系は同軸設置法という混合型の構成例。
・ 図11C;DL系とUL系共に非軸角度を0°とする非軸設置構成例であり、
この非軸角度が0°という特殊な状態が同軸設置法といえることとなるがあくまでも発光素子は回転軸4上にある。この場合の最大の特徴は、図8CにおけるC面(回転体(1)と固定体(2)とが対向する面)での対称性に加え、回転軸(4)に対しても対称性である点である。即ち、図11Cを具体化する場合には、この後者の特徴を利用することができる。
2 固定体
3 発光側の焦点
4 回転軸
6 回転側部分楕円体反射鏡(回転側に設置される反射鏡、の意)
7 回転側部分楕円体反射鏡(回転側に設置される反射鏡、の意)
8 固定側部分楕円体反射鏡(固定側に設置される反射鏡、の意)
9 固定側部分楕円体反射鏡(固定側に設置される反射鏡、の意)
10 非接触コネクタ
13 回転側発光素子
131 回転側発光素子
14 回転側受光素子
141 回転側受光素子
15 回転側トランス巻線
16 回転側トランスコア
23 固定側発光素子
231 固定側発光素子
24 固定側受光素子
241 固定側受光素子
25 固定側トランス巻線
26 固定側トランスコア
11 回転側電気回路部
21 固定側電気回路部
500 3次元楕円形状反射体
501 3次元楕円形状反射体
600 回転側部材
601 固定側部材
Claims (12)
- 回転軸(4)の周りを回転する回転体(1)に配置された回転側発光素子(13)、及び回転側受光素子(14)と、
固定体(2)に配置された固定側発光素子(23)、及び固定側受光素子(24)と、
前記固定体(2)に設置される第1の部分楕円体反射鏡(8) と回転体(1)に設置される第2の部分楕円体反射鏡(6)と、から構成される非接触コネクタ(10)において、
前記回転側発光素子(13) と前記固定側受光素子(24)との間に3次元楕円形状反射体(500)の一部分である前記第1の部分楕円体反射鏡(8)を介し、前記固定側発光素子(23) と前記回転側受光素子(14) との間に3次元楕円形状反射体(501)の一部分である前記第2の部分楕円体反射鏡(6)を介した光路を構成し、非接触状態でデータの送受信を行い、
前記固定体は前記回転軸と交差する面内に配置され、
前記回転側発光素子(13)と前記固定側受光素子(24)は、前記第1の部分楕円体反射鏡(8)により形成される第1の楕円における2つの焦点上に夫々配置され、
前記回転側受光素子(14)と前記固定側発光素子(23)は、前記第2の部分楕円体反射鏡(6)により形成される第2の楕円における2つの焦点上に夫々配置され、
前記第1及び第2の楕円における2つの焦点のうち、少なくとも1つの焦点は前記回転軸(4)上に夫々配置される、
ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
回転軸(4)上に前記第1の部分楕円体反射鏡(8) の焦点と第3の部分楕円体反射鏡(9)の焦点をそれぞれ置き、前記第1の部分楕円体反射鏡(8) の焦点に設置した前記回転側発光素子(13) から射出された光が前記第1の部分楕円体反射鏡(8) で反射して前記第1の部分楕円体反射鏡(8)のもう一つの焦点に設置された前記固定側受光素子(24)に至り、前記第3の部分楕円体反射鏡(9)の焦点に設置した回転側発光素子(131)から射出された光が前記第3の部分楕円体反射鏡(9) で反射して前記第3の部分楕円体反射鏡(9)のもう一つの焦点に設置された固定側受光素子(241)に至る光路を構成すること、更に多段化して回転側から固定側に向う複数個の光路を構成する、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
回転軸(4)上に前記第2の部分楕円体反射鏡(6) の焦点と第4の部分楕円体反射鏡(7)の焦点をそれぞれ置き、前記第2の部分楕円体反射鏡(6) の焦点に設置した前記固定側発光素子(23) から射出された光が前記第2の部分楕円体反射鏡(6) で反射して前記第2の部分楕円体反射鏡(6)のもう一つの焦点に設置された前記回転側受光素子(14)に至り、前記第4の部分楕円体反射鏡(7)の焦点に設置した固定側発光素子(231)から射出された光が前記第4の部分楕円体反射鏡(7) で反射し前記第4の部分楕円体反射鏡(7)のもう一つの焦点に設置された回転側受光素子(141) に至る光路を、請求項2の回転側から固定側に向う複数個の光路と回転軸(4)に垂直に面対称に構成すること、更に多段化して固定側から回転側に向う複数の光路を構成する、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
請求項2に記載の回転側から固定側に向う複数の光路を構成する構造と請求項3に記載の固定側から回転側に向う複数の光路を構成する構造とを、回転軸(4)に垂直な面で対向配置させて同時双方向通信系の構成を行う、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
回転軸(4)上の前記第1の部分楕円体反射鏡(8) の焦点に設置した前記回転側発光素子(13) から射出された光が前記第1の部分楕円体反射鏡A(8) で反射して前記第1の部分楕円体反射鏡(8)のもう一つの焦点に設置された固定側受光素子(24)に至り、
回転軸(4)上の前記第2の部分楕円体反射鏡(6) の焦点に設置した前記固定側発光素子(23) から射出された光が前記第2の部分楕円体反射鏡(6) で反射され前記第2の部分楕円体反射鏡A(6)のもう一つの焦点に設置された回転側受光素子(14)に至る、双方向通信系が一本づつの光路で構成される、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
回転軸(4)上の前記第1の部分楕円体反射鏡(8) の焦点に設置した前記回転側発光素子(13) から射出された光が前記第1の部分楕円体反射鏡(8) で反射され前記第1の部分楕円体反射鏡(8)のもう一つの焦点に設置された前記固定側受光素子(24)に至り、
回転軸(4)上に設置した前記固定側発光素子(23) から射出された光が回転軸(4)上に対向設置された前記回転側受光素子(14)に直接入光する、双方向通信系が一本づつの光路で構成される、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
前記第1の部分楕円体反射鏡(8) の回転軸(4)上の焦点に設置した前記回転側発光素子(13) から射出された光が前記第2の部分楕円体反射鏡(8) で反射され前記第2の部分楕円体反射鏡(8)の、回転軸(4)上に設定したもう一つの焦点に設置された前記固定側受光素子(24)に至り、
前記第2の部分楕円体反射鏡(6) の回転軸(4)上の焦点に設置した前記固定側発光素子(23) から射出された光が前記第2の部分楕円体反射鏡(6) で反射され前記第2の部分楕円体反射鏡(6)の、回転軸(4)上に設定したもう一つの焦点に設置された前記回転側受光素子(14)に至る、双方向通信系が一本づつの光路で構成される、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
更に、前記回転体(1)及び固定体(2)のそれぞれにトランスコアとトランス巻線を備え、前記回転体(1)前記固定体(2)とで回転トランスを構成する、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
回転体(1)上に設置される、前記第2の部分楕円体反射鏡(6)及び第4の部分楕円体反射鏡(7)、更に固定体(2)上に設置される、前記第1の部分楕円体反射鏡A(8) 及び第3の部分楕円体反射鏡B(9)を、それぞれ、2個の楕円反射体で形成する、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
回転体(1)上に設置される、前記第2の部分楕円体反射鏡(6)及び第4の部分楕円体反射鏡(7)、更に固定体(2)上に設置される、前記第1の部分楕円体反射鏡(8) 及び第3の部分楕円体反射鏡(9)のうちのいずれかを、1個ないし2個の楕円反射体で形成する、ことを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項1に記載の非接触コネクタにおいて、
回転軸(4)上に前記第1の部分楕円体反射鏡(8)と前記第2の部分楕円体反射鏡(6)の2つの焦点をそれぞれ置き、前記回転側発光素子(13)から出射した光は前記第2の部分楕円体反射鏡(6)の前記2つの焦点を経由して前記第2の部分楕円体反射鏡(6)で反射して前記固定側受光素子(24)に至る光路を構成し、前記固定側発光素子(23)から出射した光は前記第1の部分楕円体反射鏡(8)の前記2つの焦点を経由して前記第1の部分楕円体反射鏡(8)で反射して前記回転側受光素子(14)に至る光路を構成することを特徴とする非接触コネクタ。 - 請求項11に記載の非接触コネクタにおいて、
前記回転側発光素子(13)と前記第2の部分楕円体反射鏡(6)とは同一平面上に配置され、前記固定側発光素子(23)と前記第1の部分楕円体反射鏡(8)とは同一平面上に配置されることを特徴とする非接触コネクタ。
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