KR20090026717A - 비접촉 커넥터 - Google Patents

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추부 니혼 마루코 컴퍼니 리미티드
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Abstract

다 채널 쌍방향의 통신을 행할 수 있는 비접촉 커넥터를 제공하며, 통신의 연속성을 확보한 비접촉 커넥터를 제공하고, 설계 작업이 용이하며, 코스트(cost)가 낮은 비접촉 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 회전축(4) 주위를 회전하는 회전체(1)에 배치된 회전측 발광소자(13), 회전측 수광소자(14)와; 고정체(2)에 배치된 고정측 발광소자(23), 고정측 수광소자(24)와; 하나의 초점을 회전축(4) 상에 위치시켜, 고정체(2)에 설치되는 제1 부분 타원체 반사경(8)과 회전체(1)에 설치되는 제2 부분 타원체 반사경(6)으로 구성되는 비접촉 커넥터(10)에 있어서; 상기 회전측 발광소자(13)와 상기 고정측 수광소자(24) 사이에 3차원 타원형상 반사체(500)의 일부분인 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)을 매개로 하고, 상기 고정측 발광소자(23)와 상기 회전측 수광소자(14) 사이에 3차원 타원형상 반사체(501)의 일부분인 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)을 매개로 한 광로를 구성하여, 비접촉 상태로 데이터의 송수신을 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉 커넥터{Non-contact connector}
본 발명은 데이터의 송수신을 비접촉으로 행하는 비접촉 커넥터에 관한 것이다.
요즘, 무선기술의 진전에 의해 커넥터로서의 기능을 가지면서, 비접촉으로 데이터의 송수신을 행하는 비접촉 커넥터가 등장하기 시작하고 있다.
예를 들어, 회전 가능한 카메라와 신호처리부를 비접촉 커넥터로 접속하는 것에 의해, 카메라에서 촬상한 영상신호를 비접촉으로 신호처리부에 송신하는 것이 가능하다.
비접촉 커넥터의 종래기술로서는, 회전체와 고정체로 구성된 비접촉 커넥터에 있어서, 고정체로부터 회전체의 각 부에 비접촉으로 전력 공급을 행하는 것이 있다(예를 들어, 이하의 특허문헌1).
또, 기어에 접속된 반사경(反射鏡)을 회전체에 설치하여, 이 반사경을 매개로 하여 회전체와 고정체 간의 비접촉에 의한 데이터 송수신을 행하는 것으로, 고 속통신의 연속성을 확보한 비접촉 커넥터도 있다(예를 들어, 이하의 특허문헌2).
[특허문헌1] 일본 특허공개 제2002-075760호 공보
[특허문헌2] 일본 특허공개 제2006-197553호 공보
그렇지만, 일본 특허공개 제2002-075760호 공보에 개시된 발명에서는, 수광소자의 전환을 행할 필요가 있어, 고속으로 데이터가 전송된 경우에 그 전환이 뒤따르지 않으면, 고속통신의 연속성을 확보할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 일본 특허공개 제2006-197553호 공보에 개시된 발명에서는, 고속통신의 연속성을 확보하는 것이 가능하여도, 기어에 의해 반사경을 일정 속도로 회전시키지 않으면 안되기 때문에, 설계작업이 용이하지 않고, 또 기어의 분량만큼 부품 개수도 많아지게 되어, 코스트가 높아진다는 문제가 있었다.
또한, 비접촉 커넥터에 있어서, 회전측과 고정측 사이에서 쌍방향 다 채널로 송수신 가능하도록 하는 요청도 있다.
본 발명은 상기 문제점에 비추어서 생각한 것으로 그 목적은 다 채널 쌍방향의 통신을 행하는 것이 가능한 비접촉 커넥터를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 통신의 연속성을 확보한 비접촉 커넥터를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 설계작업이 용이하고 코스트가 낮은 비접촉 커넥터를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
회전축(4) 주위를 회전하는 회전체(1)에 배치된 회전측 발광소자A(13), 회전측 수광소자A(14)와; 고정체(2)에 배치된 고정측 발광소자A(23), 고정측 수광소자A(24)와; 하나의 초점을 회전축(4) 상에 위치시켜, 고정체(2)에 설치되는 부분 타원체 반사경A(8)와 회전체(1)에 설치되는 부분 타원체 반사경A(6)로 구성되는 비접촉 커넥터(10)에 있어서;
상기 회전측 발광소자A(13)와 상기 고정측 수광소자A(24) 사이에 3차원 타원형상 반사체A(500)의 일부분인 부분 타원체 반사경A(8)를 매개로 하고, 상기 고정측 발광소자A(23)와 상기 회전측 수광소자A(14) 사이에 3차원 타원형상 반사체B(501)의 일부분인 부분 타원체 반사경A(6)를 매개로 한 광로를 구성하여, 비접촉 상태로 데이터의 송수신을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 예를 들어, 회전측 발광소자(13)가 회전체(1)의 회전에 따라 어느 위치에 위치한 경우에서도 회전측 발광소자(13)로부터 발광된 빛은 회전축(4)을 중심으로 회전하는 3차원 타원형상 반사체(500)의 기하학적 타원형상 집광효과에 의해 항상 특정의 고정측 수광소자(24)를 향하기 때문에, 단절 없는 광로가 실현 가능하여 통신의 연속성이 확보된다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
회전축(4) 상에 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 초점과 부분 타원체 반사경B(9)의 초점을 각각 위치시켜, 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 초점에 설치한 상기 회전측 발광소자A(13)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경A(8)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 또 하나의 초점에 설치된 고정측 수광소자A(24)에 이르고, 상기 부분 타원체 반사경B(9)의 초점에 설치한 회전측 발광소자B(131)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경B(9)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경B(9)의 또 하나의 초점에 설치된 고정측 수광소자B(241)에 이르는 광로를 구성하는 것으로, 더 한층 다단화하여 회전측으로부터 고정측을 향하여 복수 개의 광로를 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 두 개의 타원형상 반사체(8)(9)의 타원 주축을 회전축(4)과 일치시키지 않는 설치에 의해, 두 개의 회전측 발광소자(13)(131)와 두 개의 고정측 수광소자(24)(241) 사이에서 타원의 기하학적 특성을 이용 적용하여, 회전측으로부터 고정측으로의 반사광로가 구성 가능하며, 이와 같은 타원체 내에서 다 채널 통신의 연속성이 확보된다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
회전축(4) 상에 상기 부분 타원체 반사경A(6)의 초점과 부분 타원체 반사경B(7)의 초점을 각각 위치시켜, 상기 부분 타원체 반사경A(6)의 초점에 설치한 상기 고정측 발광소자A(23)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경A(6)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경A(6)의 또 하나의 초점에 설치된 회전측 수광소자A(14)에 이르고, 상기 부분 타원체 반사경B(7)의 초점에 설치한 고정측 발광소자B(231)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경B(7)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경B(7)의 또 하나의 초점에 설치된 회전측 수광소자B(141)에 이르는 광로를, 청구항 2의 회전측으로부터 고정측을 향하여 복수 개의 광로와 회전축(4)에 수직한 면대칭으로 구성하는 것으로, 더 한층 다단화하여 고정측으로부터 회전측을 향하여 복수의 광로를 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 두 개의 타원형상 반사체(6)(7)의 타원 주축을 회전축(4)과 일치시키지 않는 설치에 의해, 두 개의 고정측 발광소자(23)(231)와 두 개의 회전측 수광소자(14)(141) 사이의 고정측으로부터 회전측으로의 반사 광로를 상기 회전측으로부터 고정측으로의 반사 광로와 대칭으로 구성시키면, 이와 같은 타원체 내에서 다 채널 데이터의 송수신을 비접촉으로 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
회전측으로부터 고정측을 향하여 복수의 광로를 구성하는 구조와, 고정측으로부터 회전측을 향하여 복수의 광로를 구성하는 구조를, 회전축(4)에 수직한 면에 대향 배치시켜 동시 쌍방향 통신계의 구성을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 예를 들어, 「회전측으로부터 고정측을 향한 광통신계」의 회전계를 「고정측으로부터 회전측을 향한 광통신계」의 고정계에, 한편, 「회전측으로부터 고정측을 향한 광통신계」의 고정계를 「고정측으로부터 회전측을 향한 광통신계」의 회전계로 하는 광로 구성법에 의하여, 다 채널로 동시 쌍방향성 데이터의 송수신을 비접촉으로 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
회전축(4) 상의 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 초점에 설치한 상기 회전측 발광소자A(13)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경A(8)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 또 하나의 초점에 설치된 고정측 수광소자A(24)에 이르고,
회전축(4) 상의 상기 부분 타원체 반사경A(6)의 초점에 설치한 상기 고정측 발광소자A(23)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경A(6)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경A(6)의 또 하나의 초점에 설치된 회전측 수광소자A(14)에 이르는, 하나씩의 광로로 쌍방향 통신계가 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 「회전측으로부터 고정측을 향한 광통신계」와 「고정측으로부터 회전측을 향한 광통신계」의 발광소자를 모두 회전축 상에, 한편, 쌍방의 수광소자는 회전축으로부터 떨어지게 설치하는 광로 구성법에 의하여, 1채널로 동시 쌍방향의 데이터 송수신을 비접촉으로 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
회전축(4) 상의 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 초점에 설치한 상기 회전측 발광소자A(13)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경A(8)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 또 하나의 초점에 설치된 고정측 수광소자A(24)에 이르고,
회전축(4) 상에 설치한 상기 고정측 발광소자A(23)로부터 사출된 빛이 회전축(4) 상에 대향 설치된 회전측 수광소자A(14)에 직접 입광하는, 하나씩의 광로로 쌍방향 통신계가 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 「회전측으로부터 고정측을 향한 광통신계」와 「고정측으로부터 회전측을 향한 광통신계」의 발광소자는 모두 회전축 상에 설치하지만, 수광소자 가운데 「회전측으로부터 고정측을 향한 광통신계」의 수광소자는 회전축으로부터 떨어지게 설치하고, 「고정측으로부터 회전측을 향한 광통신계」의 수광소자는 회전축 상에 설치하는 혼합형 광로 구성법에 의하여, 1채널로 동시 쌍방향 데이터의 송수신을 비접촉으로 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
상기 부분 타원체 반사경A(8)의 회전축(4) 상의 초점에 설치한 상기 회전측 발광소자A(13)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경A(8)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경A(8)의 회전축(4) 상에 설정한 또 하나의 초점에 설치된 고정측 수광소자A(24)에 이르고,
상기 부분 타원체 반사경A(6)의 회전축(4) 상의 초점에 설치한 상기 고정측 발광소자A(23)로부터 사출된 빛이 상기 부분 타원체 반사경A(6)에서 반사되어 상기 부분 타원체 반사경A(6)의 회전축(4) 상에 설정한 또 하나의 초점에 설치된 회전측 수광소자A(14)에 이르는, 하나씩의 광로로 쌍방향 통신계가 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 「회전측으로부터 고정측을 향한 광통신계」와 「고정측으로부터 회전측을 향한 광통신계」의 발광소자를 모두 회전축 상에, 또, 쌍방의 수광소자도 회전축 상에 설치하는 광로 구성법에 의하여, 1채널로 동시 쌍방향의 데이터 송수신을 비접촉으로 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서, 상기 회전체(1) 및 고정체(2)의 각각에 트랜스코어(16)(26)와 트랜스권선(15)(25)을 구비하여, 상기 회전체(1)와 상기 고정체(2)에서 회전트랜스를 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 예를 들어, 고정체(2)로부터 회전체(1)를 향해 비접촉에 의한 전력 공급을 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서, 상기 회전체(1)와 상기 고정체(2)는 상호 감합(嵌合) 가능하게 구성되어, 상기 회전체(1)의 회전하는 방향을 향하여 상기 회전체(1)가 어느 회전위치에 감합 되어도 상기 회전측 광소자(13)(14) 및 (131)(141)와 상기 고정측 광소자(23)(24) 및 (231)(241) 사이에서 광로가 형성되는 블라인드매칭(blind matching) 기능을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 회전체(1)와 고정체(2) 사이에서 블라인드매칭 기능을 구비한 비접촉 커넥터를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
회전체(1) 상에 설치되는 상기 부분 타원체 반사경A(6) 및 부분 타원체 반사경B(7), 또 고정체(2) 상에 설치되는 상기 부분 타원체 반사경A(8) 및 부분 타원체 반사경B(9)를, 각각 2개의 포물면 반사체로 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 2차 곡면경 형상의 타원체 이외에 포물면 형상의 집광경 2개를 이용하여 구성한 비접촉 커넥터를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서,
회전체(1) 상에 설치되는 상기 부분 타원체 반사경A(6) 및 부분 타원체 반사경B(7), 또 고정체(2) 상에 설치되는 상기 부분 타원체 반사경A(8) 및 부분 타원체 반사경B(9) 가운데 어느 하나를, 한 개 내지 두 개의 포물면 반사체로 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 2차 곡면경 형상의 타원체와 포물면 형상의 집광경을 조합시켜 구성한 비접촉 커넥터를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 비접촉 커넥터(10)에 있어서, 상기 회전측 광소자(13)(14) 및 (131)(141)와 상기 고정측 광소자(23)(24) 및 (231)(241)를 각각 광화이버(光 fiber)로 구성하여, 상기 광화이버 사이에서 광로가 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따라, 예를 들어, 다 채널의 고속 데이터 송수신을 비접촉으로 행하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 다 채널 쌍방향의 통신을 행할 수 있는 비접촉 커넥터를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 통신의 연속성을 확보한 비접촉 커넥터를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 설계작업이 용이하며, 코스트 낮은 비접촉 커넥터를 제공하는 것에 있다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 가장 바람직한 형태에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 4는, 본 발명이 적용된 비접촉 커넥터(10)의 기본적 구성과 구조를 도시하는 일 예이다.
도 1은 본 비접촉 커넥터(10)의 기본적 구성을 도시하는 도이며, 도 2a 내지 도 2e는 거울면 부분을 타원체의 1개 개(開)곡면으로 한 경우의 기본적 구성을 도시하는 도이다,
또한, 도 3a 및 도 3b는 거울면 부분이 타원체의 환상(環狀) 폐(閉)곡면으로 한 경우의 구성을 도시한 도이다.
한편, 도 1은 회전축(4)을 포함한 본 비접촉 커넥터(10)의 단면도를 도시한다.
가장 큰 구성요소는 회전체(1)와 고정체(2)이며, 회전체(1)는 회전축(4)을 중심으로 회전 가능하게 구성된다.
또한, 고정체(2)는 회전체(1)에 대향하여 정지한 부위로서 배치된다.
그리고, 회전체(1)는 회전측 부재(600), 회전측 전기회로부(11), 회전측 트랜스권선(15) 및 회전측 트랜스코어(16)로 구성된다.
고정체(2)는 고정측 부재(601), 고정측 전기회로부(21), 고정측 트랜스권선(25) 및 고정측 트랜스코어(26)로 구성된다.
본 발명의 대상이 회전측 부재(600)와 고정측 부재(601)의 구성과 그 기능에 있으므로, 도 2a 내지 도 2e에 근거하여 이하 기술한다.
우선 회전측 부재(600)와 고정측 부재(601)의 세부 구성과 기능을 설명하는 경우에 전제가 되는, 이하 타원의 일반적 광학특성을 기술해 둔다.
「타원체의 한 초점으로부터의 사출광은 타원체 내면에서 반사하여 다른 초점에 반드시 입광한다」
우선 도 2a는 회전측으로부터 고정측으로의 통신계를 도시하고 있고, 타원체(3차원 타원곡면, ellipsoid) 형상의 거울면인 3차원 타원형상 반사체(500)는 회전측 발광소자(13)와 고정측 수광소자(24)를 수납하며, 3차원 타원체(500)의 폐곡면 일부에 고정측 부분 타원체 반사경(8)을 구비한다.
그리고, 3차원 타원형상 반사체(500)의 기능은, 회전축(4) 상에 위치한 3차원 타원체(500)의 한 초점(3)에 설치한 회전측 발광소자A(13)로부터 특정 발광각도로 빛을 출광시켜, 고정측 부분 타원체 반사경(8)에서 반사시킨 후, 3차원 타원 체(500)의 다른 초점에 설치한 고정측 수광소자A(24)에 집광시키는 것이다.
다음으로 도 2b는 상기 회전측 발광소자(13)나 상기 고정측 수광소자(24) 이외 요소의 배치구조를 도시하고 있다.
회전체(1)의 회전축(4) 상의 축단(軸端) 위치에 회전측 발광소자A(13), 또 고정체(2) 상에 상기 고정측 부분 타원체 반사경A(8)와 상기 고정측 수광소자A(24)가 설치된다.
다음으로 도 2c는 고정측으로부터 회전측으로의 통신계를 도시하고 있고, 타원체(3차원의 타원곡면, ellipsoid) 형상의 거울면인 3차원 타원형상 반사체(501)는 고정측 발광소자(23)와 회전측 수광소자(14)를 수납하며, 3차원 타원체(501)의 폐곡면 일부에 회전측 부분 타원체 반사경A(6)를 구비한다.
그리고, 3차원 타원형상 반사체(501)의 기능은 회전축(4) 상에 위치한 3차원 타원체(501)의 한 초점에 설치한 고정측 발광소자(23)로부터 특정 발광 각도로 빛을 출광시켜, 회전측 부분 타원체 반사경(6)에서 반사시킨 후, 3차원 타원체(501)의 다른 초점에 설치한 회전측 수광소자A(14)에 집광시키는 것이다.
다음으로 도 2d는 상기 고정측 발광소자A(23)나 상기 회전측 수광소자A(14) 이외 요소의 배치 구조를 도시하고 있다.
고정체(2)의 회전축(4) 상의 축단(軸端) 위치에 고정측 발광소자(23), 또 회전체(1) 상에 상기 회전측 부분 타원체 반사경A(6)와 상기 회전측 수광소자A(14)가 설치된다.
여기에서 유의해야 할 것은, 회전측 발광소자(13)로부터의 출광 신호를 회전 측 수광소자(14)가, 또 고정측 발광소자(23)로부터의 출광 신호를 고정측 수광소자(24)가 수광하는 구성을 행하는 것은 아니라는 점에 있다.
본 발명에서는 회전측 발광소자(13)로부터의 출광 신호는 고정측 수광소자(24)가 수광하도록 광로를 구성하며, 또 고정측 발광소자(23)로부터의 출광 신호는 회전측 수광소자(14)가 수광하도록 광로를 구성하는 것이 주된 요지이다.
즉, 회전측 발광소자(13) 및 회전측 수광소자(14)의 「회전측」은 「회전측에 설치된」의 의미이며, 또 고정측 발광소자(23) 및 고정측 수광소자(24)의 「고정측」은 「고정측에 설치된」의 의미이다.
예를 들면, 회전측 발광소자(13)의 명칭에 포함된 「회전측」으로는 「회전측으로부터 발광된=회전측에 설치된」의 기능을 용이하게 파악 할 수 있을 것이다.
이는 발광소자가 발광이란 능동(能動)동작이기 때문에, 동작의 방향이 일 방향밖에 없기 때문이다.
한편, 회전측 수광소자(14)의 「회전측」은 수광소자가 수동(受動)동작이기 때문에, 2개 방향으로부터의 수광 상태가 있을 수 있다.
즉, 회전측에 설치된 발광소자A(13)로부터의 출광 신호를
- 「회전측에 설치되어 고정측으로부터의 신호를 수광하는」수광소자(14)와
- 「고정측에 설치되어 회전측으로부터의 신호를 수광하는」수광소자(14)의
두 가지가 있다.
그러나, 전자(前者)는 발광소자와 수광소자가 모두 회전측에 존재하는 것으로 되므로, 회전측으로부터 고정측으로의 정보 전송이라는 요구 기능과 일치하지 않아, 이 명칭은 채용될 수 없다.
따라서, 후자가 본 발명의 주된 요지에 일치한다.
그러나 이 경우에는 「고정측에 설치되는」의 기능을 명확화하기 위하여, 그 명칭을 『고정측 수광소자(24)』라 하고 있다.
한편, 이상의 준비를 근거로 하여, 회전측 부재(600)와 고정측 부재(601)의 구성과 기능을 도 2e를 사용하여 설명한다.
우선, 도 2e에 의해 분명한 것이지만, 회전측 부재(600)는 회전체(1)의 회전축(4) 축단(軸端) 위치에, 고정측 부재(601)는 고정체(2)의 회전축(4) 축단(軸端) 위치에 대향 상태로 설치된다.
그리고, 회전측 부재(600)는 회전체(1) 상에 설치된 회전측 발광소자(13), 회전측 부분 타원체 반사경(6) 및 회전측 수광소자(14)로 구성된다.
상술한 바와 같이, 회전측 발광소자(13)는 문자대로 회전측으로부터 발광하는 기능을 가진 부재이지만, 회전측 부분 타원체 반사경(6) 및 회전측 수광소자(14)는 「회전측에 설치되는」「고정측으로부터의 신호를 수광하는」기능을 가진 부재이다.
또한 고정측 부재(601)는 고정체(2) 상에 설치된 고정측 발광소자(23), 고정측 부분 타원체 반사경(8) 및 고정측 수광소자(24)로 구성된다.
이 경우도 회전측 부재(600)와 같은 종류의 구성이므로 설명은 생략한다.
다음으로 도 3a에 거울면 부분을 타원체의 환상(環狀) 폐곡면(閉曲面)으로 한 경우의 구성예를 도시한다.
도 3a에서, 윗 부분의 타원도가 도 2c, 아랫 부분의 타원도가 도 2a에 대응하고 있다.
분명히, 거울면 부분을 한 개의 개(開)곡면으로 하는 경우와 같은 형태로, 이와 같은 환상 거울로서도 광로 구성이 가능하다.
그리고, 부분 타원경의 형상을 단순한 한 개의 폐곡면으로 하거나 타원 환상으로 하는 것은, 발광소자의 회전축(4)으로부터의 취부 각도에 제약되는 경우 등이 발생하므로, 발광소자의 취부 각도가 제약된 요구 사양 등으로의 대처가 가능하다.
타원의 일반적 광학 특성을 「타원체의 한 초점으로부터의 사출광은 타원체 내면에서 반사하여 다른 초점에 반드시 입광한다」라고 전술(前述)했다.
그러나 상술한 바와 같이, 도 2a 내지 도 2e에 도시한 거울면 부분을 한 개의 개(開)곡면으로 한 경우나 도 3a 및 도 3b에 도시한 거울면 부분을 환상의 폐(閉)곡면으로 한 경우로도 분명하지만, 특정 발광 각도로 발광소자로부터 출광 시키면, 타원체의 반사 부위는 타원체의 전체 내면일 필요는 없고, 타원면의 일부 만(부분 타원경)이어도 좋다.
요약하면, 부분 타원경에서 광로 구성을 가능화하는 기술이라 말할 수 있는 것으로 되지만, 이 기술 발명은 중요하다.
다 채널 통신 기능을 성립시키는 기본이 되기 때문이다.
마지막으로, 도 3b는 도 3a의 직사각형 부분의 상세를 도시하고 있다.
따라서, 도 3a의 3차원 타원체(500)에 도시한 직사각형 부분은 고정측 부분 타원체 반사경(8)을, 또 3차원 타원체(501)의 직사각형 부분은 회전측 부분 타원체 반사경(6)을 의미하고 있고, 구체적으로는 도 3b에 굵은 선으로 도시한 타원의 환상 반사경을 의미하고 있다.
도 4는 거울면 부분을 타원체의 환상 폐곡면으로 한 경우의 비접촉 커넥터(10)의 구성예를 도시한 도이다.
도 4의 예는 Down Link계만 도시하고 있지만, Up Link계도 같은 형태로 구성 가능하다.
도 1로 돌아가 다른 구성에 대하여 설명한다.
회전측 전기회로부(11)는 회전체(1)에 마련되어, 회전측에 탑재된 각종 기기로부터 입력되는 신호의 데이터 처리를 행한다.
예를 들면, 각종 기기가 촬상용 카메라인 경우, 회전측 전기회로부(11)에는 카메라로부터의 영상신호 등이 입력되며, 회전측 발광소자(13)를 발광시키는 전기신호를 출력한다.
또한, 고정체(2)로부터 회전체(1)를 향한 통신을 위해서, 회전측 수광소자(14)는 고정측 발광소자(23)로부터의 데이터를 수광하여 회전측 전기회로부(11)로 출력한다.
다음으로, 고정측 전기회로부(21)는 고정체(2)에 마련되어, 본 비접촉 커넥터(10)를 탑재한 기계장치로부터 입력된 데이터를 고정측 발광소자(23)로 출력한다.
또한, 회전체(1)로부터 고정체(2)를 향한 통신을 위해서, 고정측 수광소자(24)에 의하여 수광한 데이터는 고정측 전기회로부(21)에 입력되어 처리하여 출 력되며, 고정체(2)에 접속된 본 비접촉 커넥터(10)를 탑재한 기계장치로 출력된다.
회전측 트랜스권선(15)은 회전체(1)의 고정체(2)와 대향하는 위치에 설치되며, 전자 유도작용에 의해 고정체(2)로부터 전력이 공급되며, 이 회전측 트랜스권선(15)에 의해 회전체(1)의 각 부(部)로 전력을 공급하는 것이 가능하다.
회전측 트랜스코어(16)는 회전측 트랜스권선(15)을 둘러싸도록 그 단면이 ㄷ자 형상으로 형성된다.
회전측 트랜스코어(16)는 그 요부(凹部)에 회전측 트랜스권선(15)을 수납하여 고정체(2) 측의 고정측 트랜스권선(25), 고정측 트랜스코어(26)와의 사이에서 회전트랜스를 형성한다.
또한 고정측 트랜스권선(25)은 회전측 트랜스권선(15)과 대향하는 위치에 있고, 고정체(2) 상에 위치한다.
고정측 트랜스권선(25)에는 고정체(2)에 접속된 본 비접촉 커넥터(10)를 탑재한 장치로부터 전력이 공급된다.
고정측 트랜스코어(26)는 고정측 트랜스권선(25)을 둘러싸도록 그 단면이 ㄷ자 형상으로 형성된다.
고정측 트랜스코어(26)는 그 요부(凹部)에 고정측 트랜스권선(25)을 수납하며, 회전체(1) 측의 회전측 트랜스코어(16), 회전측 트랜스권선(15)과의 사이에서 회전트랜스를 형성한다.
더욱이, 본 비접촉 커넥터(10)는 회전체(1)의 회전동작을 원활하게 하며, 회전체(1)와 고정체(2)의 위치 결정 등을 위해서 베어링을 구비한다.
베어링은 회전체(1)와 고정체(2)의 사이공간에 위치한다.
베어링은 전동체(轉動體)와 내륜, 및 외륜으로 구성되지만 부하하중이 작으므로 비자성(非磁性) 베어링이어도 기능 한다.
또한, 회전체(1)의 회전동작 원활화나 위치 결정 등이 불필요한 경우에는 베어링은 생략이 가능하다.
이하에서는 1채널(이하 Ch로 약기(略記))의 회전측으로부터 고정측으로의 통신계(Down Link계, 이하 DL계(系)라 부른다)와 1Ch의 고정측으로부터 회전측으로의 통신계(Up Link계, 이하 UL계라 부른다)에 대하여 설명한다.
여기에서, 1Ch이란 1개의 발광소자로부터 1개의 수광소자로의 통신계를 의미하고 있다.
이하, 복수 개의 발광소자로부터 복수 개의 수광소자로의 통신계를 다 Ch계라 부른다.
이하에서는, 다 Ch의 DL계와 다 Ch의 UL계에 대해서 설명을 행하지만, 우선, 다 Ch의 DL계에 대해서 설명한다.
1Ch의 DL계라면, 회전체(1) 상의 발광소자와 고정체(2) 상의 수광소자를 회전축(4) 상에 대향 배치하면 용이하게 구성 가능하다.
그러나, 2Ch의 DL계로 된다면, 이제는 회전체(1) 상의 2개 발광소자와 고정체(2) 상의 2개 수광소자를 회전축(4) 상에 대향 배치하는 것만으로는 구성 불가능하다.
그 이유는 1Ch의 광로를 다른 Ch용 수광소자가 차광하기 때문이지만, 일반화 하면,
- 2Ch 이상의 DL계는 회전축 상에 수광소자의 적층설치로는 광로구성이 곤란
하다고 정리할 수 있다.
이 곤란한 이유는 「회전축 상에」 및 「수광소자의 적층설치」라는 2가지이다.
그러면 이 해결법은 「회전축 외(外)에」 및 「수광소자의 분산설치」로 가능성이 있는 것으로 된다.
이제, 회전축과 수광소자의 수광 중심축이 일치하는 수광소자의 설치법을 동축(同軸) 설치법이라 부르고, 일치하지 않는 설치법을 비축(非軸) 설치법이라 부르는 것으로 한다.
그러면, 상기 2Ch의 DL계 구성에 관해서는,
- 2Ch의 DL계 구성이 동축 설치법으로는 곤란하다
고 바꾸어 말할 수 있다.
따라서, 이하에서는 그 결과를 비축 설치법에 의한 해결을 도모하여 기술된다.
도 5a 내지 도 5b에 비축 설치의 2Ch DL계를 도시한다.
우선 도 5a는 타원 D1이 1Ch, 타원 D2가 다른 1Ch인 DL계이다.
각각의 회전측 발광소자(13)(131)는 취부부재만큼만 회전축(4) 상에서 평행이동 시켜진 위치 관계에 있고, 또 고정측 수광소자(24)(241)는 비축 설치되어 있는 상태를 도시하고 있지만, 구성광로의 설명도로서는 복잡하므로, 도 5b에 회전측 발광소자(13)(131)의 간격을 확대하여 도시한다.
도 5b는, 회전측 발광소자(13)(131)는 각각의 타원 초점위치에 설치되어 있는 것, 또, 특히 회전측 발광소자(131)는 그 타원 내부의 광로가, 회전측 발광소자(13)의 회전체(1)에서 취부부재에 의해서 차광되는 일없는 발광각도로 되도록 설치하고 있는 것을 도시하고 있다.
같은 형태로, 고정측 부분 타원체 반사경(8)(9)도 고정측에 설치하는 경우에 중첩하는 일 없는 설치위치로 하고 있다.
한편 도 5a 내지 도 5b에 도시한 상태에, 발광소자를 회전축 상에 추가하고, 그에 대응시키는 부분 타원체 반사경을 증설하며, 그 초점에서 수광소자의 비축설치를 행한다면, 3Ch 이상의 DL계의 구성이 가능하게 된다.
즉, 3차원 부분 타원체 반사경의 적용, 발광소자의 회전축 상에서의 적층설치 및 수광소자의 비축설치에 의해서 다 Ch의 DL계 실현이 가능하게 된다.
다음으로, 2Ch의 UL계(고정측으로부터 회전계로의 통신)를 고찰한다.
이 경우도, DL계와 같은 형태로 수광소자의 회전축 상에서의 적층설치로는 실현 곤란하다.
도 5a 및 도 6에, 2Ch의 UL계(고정측으로부터 회전계로의 통신)를 도시한다.
도 6은 본 구성법에 의한 UL계이다.
시찰해 보면 분명하지만, 도 6은 도 5a의 DL계를 회전축(4)에 대하여 수직한 면에 대칭으로 구축한 구조이다.
그 구성법에 대해서 이하 설명한다.
분명히, DL계가 성립되어 있는 것이라면, 그를 그대로 UL계로 보는 것이 가능하다.
즉, 도 5a 내지 도 5b에 있어서 회전측 발광소자(13)를 고정측에 설치된 발광소자로 보는 것이 가능하다.
그 경우에는 고정측 부분 타원체 반사경(8)은 회전측에 있는 것으로 보는 것을 행하면 좋다.
즉, UL계의 구축법은,
『DL계의 회전측을 UL계의 고정측, DL계의 고정측을 UL계의 회전측』으로 한다면 좋은 것으로 된다.
그 결과, UL계는 DL계를 회전축(4)에 대하여 수직한 면에 대칭으로 구축한다면 좋은 것으로 된다.
여기에서, 도 6에 대해서 부언한다.
도 6에 있어서 고정측 발광소자(23)(231)는 고정측에 고정되어 있기 때문에, 발광방향은 일 방향으로 한정된 도면일 것이다.
그러나, 도 6은 도 5a를 반전한 상태로 구축이 가능한 내용, 및 회전측 부분 타원체 반사경(6)(7)의 필요 영역을 도시하기 때문에 발광방향을 일 방향으로 수정하지 않는다.
또한 이상으로부터, 분명히, UL계도 다 Ch화가 가능하다.
이하, 상기 내용을 상대 운동의 시점에서 설명을 실시한다.
회전측으로부터의 통신계(DL계)는 회전측이 회전하고 고정측이 정지하고 있 는 상태에서의 통신계이지만, 상대운동의 시점에서 말하면 고정측에서 본 통신계이다.
이제, 이 DL계를 『고정측이 회전하고 회전측이 정지하고 있는 상태』로 보면, 회전측에서 본 통신계로 된다.
한편, 지금까지 도 5a 내지 도 5b를 기초로 하여 설명한 바와 같이, DL계를 구축하는 경우의 구성법은, 『회전측이 회전하고, 고정측이 정지하고 있는 상태』 하에서 통신광로를 구축할 수 있었다.
이는 『고정측에서 본 통신계를 회전측에 구축한다고 하는 통신계』이었다.(이를 DL계라 부른다)
반대로, 『회전측에서 본 통신계를 고정측에 구축한다고 하는 통신계』를 만들면 UL계로 되는 것으로 된다.
즉, 『회전측에서 본 통신계』로는 『고정측이 회전하고 회전측이 정지하고 있는 상태』에서의 통신계이다.(이를 UL계라 부른다)
결론적으로는, DL계의 시점을 반대로 한 것을 고정측에 설치하여 UL계로 한다면 좋은 것이 된다.
다음으로, 다 Ch로 동시 쌍방향의 통신기능을 실현하는 방책을 고찰한다.
한편, 이미 다 Ch DL계 및 다 Ch UL계의 일방향 통신계는 구축했었기 때문에, 남은 과제는 DL계와 UL계를 조합시키는 방법이라는 것으로 된다.
도 7a 내지 도 10c에 근거하여, 다 Ch로 동시 쌍방향의 통신기능을 실현하는 방법에 대하여 설명한다.
도 7a 내지 도 7c는 1Ch계로 쌍방향 통신계의 구축법을 도시하고 있다.
우선, 도 7a가 UL계를, 도 7b가 DL계를 도시하고 있고, 도 7c가 각각을 조합시킨 쌍방향 상태를 도시하고 있다.
DL계가 구축되어 있다면, UL계는 그 DL계의 대칭구조이기 때문에, 각각의 부분 타원체 반사경(6)(8)이 중첩하지 않도록 조합시킬 뿐, UL계와 DL계가 회전측과 고정측의 회전축(4) 상의 내부 점에 대칭형으로 되므로, 쌍방향 구조가 구축 가능하다.
도 8a 내지 도 8c를 이용하여 그 세부를 설명한다.
여기에서 도 8a 내지 도 8c는 도 7a의 UL계와 도 7b의 DL계를 모식화한 것이다.
한편, 쌍방향계를 구축하기 위해서는 UL계의 고정측 발광소자(23)는 고정측에, 회전측 부분 타원체 반사경(6)과 회전측 수광소자(14)는 회전측에 설치되어야 하며, DL계의 회전측 발광소자(13)는 회전측에 설치되어야 하고, 고정측 부분 타원체 반사경(8)과 고정측 수광소자(24)가 고정측에 설치되어야 한다.
이제 그를 명확화하기 위하여, 도 8a 내지 도 8c에 있어서, 회전측에 설치해야 할 부재를 세로줄무늬 요소로 표시하고, 고정측에 설치해야 할 부재를 줄무늬 없는 요소로 구분한다.
분명히, UL계도 DL계도 세로줄무늬 요소와 줄무늬 없는 요소가 혼재(混在)하고 있다.
한편, 쌍방향계를 구축하기 위해서는 이 혼재한 세로줄무늬 요소와 줄무늬 없는 요소로, UL계의 세로줄무늬 요소와 DL계의 세로줄무늬 요소를 일체화하고, DL계의 줄무늬 없는 요소와 UL계의 줄무늬 없는 요소를 일체화할 필요가 있다.
그러면, 본 모식도의 경우에는 UL계의 화살표 부분을 회전측 최선단(最先端)으로 하고, DL계의 화살표부분을 고정측 최선단으로 하여 조합시키면 분리가 가능한 것이 구분된다.
따라서, 이제 이러한 화살표부분을 대향면(C면이라 부른다)으로 하여 조합시킨 상태를 도 8c에 도시한다.
분명히, 회전측 발광소자(13)와 C면 사이의 거리 및 고정측 발광소자(23)와 C면 사이의 거리는 모두 a로 되며, 조합시킨 면에 대하여 UL계와 DL계는 대칭으로 된다.(수광소자와 화살표선의 위치관계에는 변동이 없기 때문에 수광소자의 대칭성은 말할 필요도 없다)
이 UL계와 DL계 조합법의 성립성에 대해서 이하 설명한다.
도 9a 내지 도 9d에, 도 8a 및 도 8b의 UL계 및 DL계를 더 간략화 한 배치도를 도시한다.
우선 도 9a에 UL계를 구성하는 고정측 발광소자(23)와 회전측 부분 타원체 반사경(6) 가운데 임의점 및 회전측 수광소자(14)의 회전축(4)으로의 사영점(射影点)을 각각 U1, U2 및 U3으로 도시한다.
여기에서 사영점으로 하는 이유는, 수광소자는 비축설치이기 때문에 회전축(4) 상에는 없지만, 회전축(4) 상에서의 대칭성을 논하기 위해서는 사영점으로도 충분하기 때문에 간략화를 행한다.
또한, 도 9b에 DL계를 구성하는 회전측 발광소자(13)와 고정측 부분 타원체 반사경(8) 가운데 임의점 및 고정측 수광소자(24)의 회전축(4)으로의 사영점을 각각 D1, D2 및 D3으로 하여 도시한다.
한편, 전술한 바와 같이 UL계와 DL계는 상하 대칭의 관계에 있다.
이제, 도 9c의 UL계 회전축(4) 밖의 임의 한 점을 O로 하여 점대칭한 선분을 구해 DL계라고 하면, 임의의 O점이 쌍방향계를 구성하는 경우의 반으로 접히는 점으로 된다.
UL계와 DL계의 O점을 회전축(4) 상의 반으로 접히는 점으로 하여 겹쳐서 도시하면 도 9c의 오른쪽 도면으로 된다.
도 8c에 있어서 C면이 O점에 상당하는 것은 이미 자명한 것이지만, 도 9d에 도 8a 내지 도 8c의 상태를 예시한다.
분명히 O점(반으로 접히는 점)에 대하여 대칭으로 되어 있다.
한편 이상에서, O점은 비접촉 커넥터(10)의 구조적인 의미가 있는 범위이라면, 임의의 위치에 선택 가능하다.
따라서, 반드시 쌍방향계가 구성 가능한 것으로 된다.
이상을 요약하여 본 발명에 이르는 다 채널 쌍방향 통신계의 구성법을 설명한다.(물론, 1채널계에도 적용 가능하다)
- 편(片)방향의 다 채널 DL(혹은 UL) 통신계를 비축설치법에 의해 구성한다.
- UL(혹은 DL)계를 DL(혹은 UL)계에 대하여 상하 대칭으로 구성한다.
- DL계와 UL계를 같은 회전축(4) 상에 배치하여 선택점 O에서 반으로 접힌 다.
본 순서를 되밟아보면 쌍방향계의 구성이 가능하게 되므로, 다 채널로 쌍방향의 통신계 구성이 매우 용이하게 된다.
마지막으로, 도 10a 내지 도 10b에 2Ch의 동시 쌍방향 통신계의 구성예를 도시한다.
상기의 순서에 근거하여 쌍방향계를 구성하고 있다.
다음으로, 1Ch의 경우 쌍방향 통신계를 예로, 상기 구성법의 응용예를 도시한다.
- 도 11a ; DL계와 UL계 모두 본 비축 설치법에 의해 구성한 예(도 7a 내지 도 7c와 같은 도면)
- 도 11b ; DL계는 비축 설치법, UL계는 동축 설치법으로 한 혼합형의 구성예.
- 도 11c ; DL계와 UL계 모두 비축 각도를 0°로 하는 비축설치 구성예로서,
이 비축 각도가 0°로 한 특수한 상태가 동축 설치법이라 말할 수 있는 것으로 되지만 어디까지 나도 발광소자는 회전축(4) 상에 있다.
이 경우 최대 특징은, 도 8c에 있어서 C면(회전체(1)와 고정체(2)가 대향하는 면)에서의 대칭성에 더하여, 회전축(4)에 대해서도 대칭성이 있다는 점에 있다.
즉, 도 11c를 구체화하는 경우에는 이 후자의 특징을 이용하는 것이 가능하다.
우선, 상기 순서에 의해 구체적인 광로를 구성하는 도 16과 같이 된다.
도 16에서는 회전측에 탑재되는 발광소자(13), 수광소자(14) 및 회전측 부분 타원체 반사경(6)이 외측에 도시한 회전체(1) 상에, 또 고정측에 탑재되는 발광소자(23), 수광소자(24) 및 고정측 부분 타원체 반사경(8)이 내측에 도시한 고정체(2) 상에 배치된다.
분명히, 회전측 부분 타원체 반사경(6) 및 고정측 부분 타원체 반사경(8)에는 그 중앙부에 각각 고정체(2)의 지지부재와 회전체(1)의 지지부재를 관통시킨 구멍이 나있다.
한편, 이 도 16에 도시한 쌍방향 1Ch계에 대하여, 상기 「회전축(4)에 대해서도 대칭」이란 특성을 도 16의 구성에 적용하면 도 17과 같이 된다.
도 17에 있어서는, 본래는 회전측에 설치되어야 할 회전측 부분 타원체 반사경(6)은 고정측에, 또 본래는 고정측에 설치되어야 할 고정측 부분 타원체 반사경(8)이 회전측에 설치되어 있다.
이와 같이 간소화한 광로구성도 회전축(4)에 대한 대칭성에 의해 가능해진다.
또한, 이 경우에는 도 16과 같은 타원환으로는 아니고, 부분 타원경으로도 좋으므로 더욱 간소화된다.
다음으로, 도 12를 이용하여 고정체(2)로부터 회전체(1)로의 비접촉에 의한 전력공급에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 회전체(1)의 회전측 트랜스코어(16) 동체부분에는 회전측 트랜스권선(15)이, 고정체(2)의 고정측 트랜스코어(26) 동체부분에는 고정측 트랜 스권선(25)이 감겨져 있다.
이러한 상태에서, 고정측 트랜스권선(25)에 본 비접촉 커넥터(10)를 탑재한 장치로부터 전원전류를 흘리는 것으로, 우선 고정측 트랜스코어(26)의 주위에 자계(磁界)가 발생한다.
다음으로, 자계가 발생한 고정측 트랜스코어(26)와 대향하는 위치에 회전측 트랜스코어(16)가 위치하는 것으로 자기회로가 구성되며, 그 동체부분에 감겨진 회전측 트랜스권선(15)에 전류가 발생한다.(이른바, 전자유도의 법칙)
이에 따라, 회전체(1)에 전력이 공급되며, 예를 들어 회전측 전기회로부(11)가 구동되어 회전측 광소자(13)가 발광 가능한 것으로 된다.
이상은 2차 곡면 반사체의 형상으로서, 타원 형상의 경우에서 광로구성법에 대하여 기술했다.
여기에서는, 도 13a 내지 도 13c에 도시한 바와 같은 포물면 형상의 반사체를 1개 혹은 2개 조합시킨 반사체 형상에 대하여 설명한다.
분명히, 회전축(4)에 발광소자를 설치하는 점은 동일하지만, 수광소자는 타원형과 포물면형 각각의 기하학적인 특성을 이용한 설치위치로 된다.
이는 광로구성의 자유도가 증가하는 것으로 되므로 대상에 따라서 타원형이나 포물면형이 선택되면 좋다.
다음으로 본 비접촉 커넥터(10)의 블라인드매칭 기능에 대하여 설명한다.
일반적으로, 블라인드매칭 기능이란 감합해야 할 커넥터의 수측(male side)과 암측(female side)을 보지 않은 상태로 삽입, 감합시키는 커넥터로서 작용시키 는 기능이다.
본 비접촉 커넥터(10)의 경우에는, 회전체(1)를 고정체(2)에 삽입, 감합 가능한 구조로 고쳐 바꾸면, 회전체(1)가 상기 수측(혹은 암측)에 상당하고, 고정체(2)가 상기 암측(혹은 수측)에 상당한다.
즉, 회전체(1)를 고정체(2)에 보지 않고 삽입하여 감합시켰을 때, 회전체(1)의 회전각도 위치는 불명확하지만, 반드시 어느 발광소자와 어느 수광소자 간의 결합상태가 확보된다.
따라서, 결합 후, 각 채널마다 식별을 행하면 블라인드매칭 커넥터로서 작용한다.
식별법에 대해서는 후술한다.
즉, 본 비접촉 커넥터(10)에 있어서는 회전방향의 어느 위치에 회전체(1)가 감합하여도 회전측 발광소자(13)와 고정측 수광소자(24), 고정측 발광소자(23)와 회전측 수광소자(14) 사이에서 광로가 항상 형성 가능하기 때문에, 본 비접촉 커넥터(10)를 블라인드매칭 커넥터로서 사용하는 것이 가능하다.
한편 이하, 상기 채널 식별법을 도 14를 이용하여 회전측 전기회로부(11)와 고정측 전기회로부(21)의 기능 설명에 의하여 기술한다.
이 예에서는 4개의 채널 데이터(각각 CH.1~CH.4)의 송수신을 행하는 경우의 예로, 각 회전측 광소자(133~136)와 대응하는 각 고정측 광소자(233~236) 사이에서 각각 1채널 분의 데이터 송수신을 행한다.
회전측 전기회로부(11)는 각 채널의 데이터를 처리하기 위한 인터페이 스(I/F)회로(111~114)와 구동회로(115~118)를 구비한다.
본 비접촉 커넥터(10)를 탑재한 장치 측으로부터의 데이터는 I/F회로(111~114)에 입력되어 전기회로부(11) 내에서 처리 가능한 데이터로 변환된다.
그리고, 구동회로(115~118)에서 그 데이터가 광소자 구동 데이터로 변환되며, 이 구동 데이터에 근거하여 각 회전측 광소자(133~136)로부터 빛이 발광된다.
고정측 전기회로부(21)는, 수신회로(2111~2114)와 스위칭회로(2120) 및 I/F회로(2121~2124)로 구성된다.
소정의 고정측 광소자(233~236)에서 수광한 데이터는 수신회로(2111~2114)에 있어서 전기회로부(21) 내에서 처리 가능한 데이터로 변환되며, 스위칭회로(2120)로 출력된다.
스위칭회로(2120)에서는 수신한 각 채널의 데이터를 소정의 출력단으로 출력시키기 위하여 전환이 행해진다.
이에 따라, 1번째 채널의 데이터를 I/F회로(2122)로부터 출력시키고, 2번째 채널의 데이터를 I/F(2123)로부터 출력시키는 등, 사용자가 원하는 출력단으로부터 데이터를 출력시키는 것이 가능하다.
또한, 스위칭회로(2120)에 외부로부터의 전환 제어신호를 입력시켜 원하는 출력단으로 전환하는 것도 가능하다.(이른바, 멀티플렉서(multiplexer) 기능)
또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 본 비접촉 커넥터(10)를 탑재한 장치 측의 처리에 의해 각 채널의 데이터에 대하여 식별부호를 부가시켜, 이 식별부호를 스위칭회로(2120)에서 판별하여 전환하도록 하여도 좋다.
예를 들어, 「00」을 판별한 경우에 「1」번째 채널의 데이터로 하고, I/F(2124)로부터 출력시키는 등이다.
이와 같은 채널의 식별부호화는 고정체(2)에 접속된 본 비접촉 커넥터(10)를 탑재한 장치의 도시하지 않은 데이터 처리회로에서 행해져도 좋고, 회전측 전기회로부(11)의 구동회로(115~118)에서 행해져도 좋다.
또한, 모든 채널의 전체 데이터에 채널 식별부호를 부가하지 않고, 복수의 채널 가운데 어느 하나에 부가시켜, 각 채널의 식별을 행하도록 하여도 좋다.(전용 라인화)
이와 같이, 각 데이터에 식별부호를 부가하는 것으로, 각 채널의 데이터를 고정체(2)에서 수신한 경우, 어느 채널의 데이터인가를 인식하여 소정의 출력에 출력하는 것이 가능하며, 비접촉 커넥터(10)에 있어서 채널 자동식별 기능이 실현 가능하고, 블라인드매칭 커넥터가 구성 가능하다.
또한, 본 기능은 비접촉 커넥터(10)에 있어서 채널 자동 전환기능이 실현 가능한 것을 의미하고 있다.
도 14에 도시한 예에서는, 회전측 광소자(133~136)를 발광소자, 고정측 광소자(233~236)를 수광소자로 한 경우의 각 전기회로부(11)(21)의 구성을 도시하였다.
이 이외에도, 회전측 광소자(133~136)를 수광소자, 고정측 광소자(233~236)를 발광소자로 하여도 좋다.
이 경우, 회전측 전기회로부(11)에는 수신회로(2111~2114), 스위칭회로(2120), 및 I/F회로(2121~2124)를 구비하며, 고정측 전기회로부(21)에는 I/F회 로(111~114) 및 구동회로(115~118)를 구비한 것으로 된다.
상술한 예에서는, 회전측 광소자(13)와 고정측 광소자(23), 및 각종 반사체로 광로를 형성하는 예에 대해서 설명하였지만, 회전측 광소자(13)와 고정측 광소자(23)를 광화이버로 치환하여, 고정측 광화이버와 회전측 광화이버에 의해 단절 없는 광로를 형성하는 것도 가능하다.
도 16 및 도 17은 부분 타원체 반사경(6)(8)을 이용한 광로의 구성예를 도시한 도이다.
도 16에 도시한 바와 같이, 회전체(1)는 회전측 발광소자(13)와, 회전측 수광소자(14) 및 제2 부분 타원체 반사경(6)을 구비하며, 고정체(2)는 고정측 발광소자(23)와, 고정측 수광소자(24) 및 제1 부분 타원체 반사경(8)을 구비한다.
그리고, 제1 부분 타원체 반사경(8)으로부터 제2 부분 타원체 반사경(6)의 각부는 회전축(4) 상에 마련되어져 있다.
또한, 제1 부분 타원체 반사경(8)의 중앙 구멍을 통하여 고정체(2)는 고정되며, 제2 부분 타원체 반사경(6)의 중앙 구멍을 통하여 회전체(1)는 회전 가능하게 되어 있다.
회전측 발광소자(13)로부터 발광된 빛은 고정체(2)의 제1 부분 타원체 반사경(8)을 매개로 하여 고정측 수광소자(24)에 입광하고, 고정측 발광소자(23)로부터 발광된 빛은 회전체(1)의 제2 부분 타원체 반사경(6)을 매개로 하여 회전측 수광소자(14)에 입광한다.
쌍방향의 단절 없는 광로가 형성된다.
또한, 도 16에 도시한 회전체(1)를 고정체(2)로, 고정체(2)를 회전체(1)로 하여 각부를 마련하도록 하여도 좋지만, 도 16에 도시한 바와 같이 내측을 고정체(2)로 한 방법이 타원경(6)(8)의 구멍을 통과하는 구조가 간이하게 된다는 효과가 있다.
도 17은 부분 타원경(6)(8)의 위치를 종래의 LED와 같은 형태로 타원의 어깨 위치로 한 경우의 구성예를 도시한 도이다.
고정측 수광소자(24)가 회전체(1) 측에 합쳐져 있다.
이 경우도 회전측 발광소자(13)로부터 발광된 빛은 제1 부분 타원체 반사경(8)을 매개로 하여 고정측 수광소자(24)에 입광하고, 고정측 발광소자(23)로부터 발광된 빛은 제2 부분 타원체 반사경(6)을 매개로 하여 회전측 수광소자(14)에 입광한다.
회전체(1)와 고정체(2) 사이에서 쌍방향의 단절 없는 광로가 형성된다.
도 18은 부분 타원경(6)(8)을 이용한 다른 구성예를 도시한 도이다.
회전측 발광소자(13)로부터 발광된 빛은 초점 B를 통과하여 회전체(1)의 제2 부분 타원경(6)에서 반사하며, 초점 B' 상의 고정측 수광소자(24)에 입광한다.
이때, 회전측 발광소자(13)로부터의 빛은 초점 B에 집광한다.
초점 B로부터 빛이 발광된 경우와 같은 형태의 광로가 형성된다.
또한, 제2 부분 타원경(6)은 고정측 수광소자(24)에 집광하도록 마련되어진다.
따라서, 고정측 수광소자(24)는 집광한 빛을 수광하기 때문에, 발산한 빛을 수광하는 경우와 비교하여 확실히 빛을 수광 가능한 광량도 안정한다.
더욱이, 회전측 발광소자(13)와 제2 부분 타원경(6)은 회전체(1)의 동일면에 고정된다.
따라서, 타원면에서의 입광각도가 안정하며, 반사광량이나 광로도 안정한다.
회전운동 시 흔들림 등도 걱정하지 않고 설계 가능하다.
한편, 고정측 발광소자(23)로부터 발광된 빛은 초점 A를 통과하며, 고정체(2)의 제1 부분 타원경(8)에서 반사하여, 또 하나의 초점 A' 상의 회전측 수광소자(14)에 입광한다.
이 경우도 같은 형태로, 고정측 발광소자(23)로부터의 빛은 초점 A에서 집광하도록 하고 있기 때문에, 초점 A로부터 빛이 발광된 경우와 같은 형태의 광로가 형성된다.
또한, 제1 부분 타원경(8)은 회전측 수광소자(14)에 집광하도록 마련되어지기 때문에, 확실히 빛을 수광 가능한 광량도 안정한다.
더욱이, 고정체(2)의 동일면 상에 고정측 발광소자(23)와 제1 부분 타원경(8)이 있기 때문에, 타원면에서의 입사각도가 안정하며, 반사 광량이나 광로가 안정한다.
한편, 상술한 예에서는 회전체(1)와 고정체(2)를 반대로 하여도 모두 같은 형태로 실시 가능하다.
도 1은 본 발명이 적용된 비접촉 커넥터의 구성예를 도시하는 도,
도 2a는 거울면 부분을 타원체 1개의 개곡면으로 한 경우의 비접촉 커넥터의
기본적 구성예를 도시하는 도,
도 2b는 거울면 부분을 타원체 1개의 개곡면으로 한 경우의 비접촉 커넥터의
기본적 구성예를 도시하는 도,
도 2c는 거울면 부분을 타원체 1개의 개곡면으로 한 경우의 비접촉 커넥터의
기본적 구성예를 도시하는 도,
도 2d는 거울면 부분을 타원체 1개의 개곡면으로 한 경우의 비접촉 커넥터의
기본적 구성예를 도시하는 도,
도 2e는 거울면 부분을 타원체 1개의 개곡면으로 한 경우의 비접촉 커넥터의
기본적 구성예를 도시하는 도,
도 3a는 거울면 부분이 타원체의 환상 폐곡면으로 된 경우의 비접촉
커넥터의 구성예를 도시하는 도,
도 3b는 거울면 부분이 타원체의 환상 폐곡면으로 된 경우의 비접촉
커넥터의 구성예를 도시하는 도,
도 4는 비접촉 커넥터의 구성예를 도시하는 도,
도 5a는 부분 타원 반사경을 사용한 DL계 구성법의 설명도,
도 5b는 부분 타원 반사경을 사용한 DL계 구성법의 설명도,
도 6은 부분 타원경을 사용한 UL계 구성법의 설명도,
도 7a는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 7b는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 7c는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 8a는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 8b는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 8c는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 9a는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 9b는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 9c는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 9d는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 10a는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 10b는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 10c는 다 채널에서 쌍방향 통신계 구성법의 설명도,
도 11a는 쌍방향 1채널의 구성도,
도 11b는 쌍방향 1채널의 구성도,
도 11c는 쌍방향 1채널의 구성도,
도 12는 회전트랜스의 구성예를 도시하는 도,
도 13a는 타원형상 반사체와 포물면 반사체의 구성예를 도시하는 도,
도 13b는 타원형상 반사체와 포물면 반사체의 구성예를 도시하는 도,
도 13c는 타원형상 반사체와 포물면 반사체의 구성예를 도시하는 도,
도 14는 전기회로부의 구성예를 도시하는 도,
도 15는 채널 식별부호가 삽입된 데이터 예를 도시하는 도,
도 16은 부분 타원경을 이용한 광로의 구성예를 도시하는 도,
도 17은 부분 타원경을 이용한 광로의 구성예를 도시하는 도,
도 18은 부분 타원경을 이용한 광로의 구성예를 도시하는 도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 회전체 2 : 고정체
3 : 발광측 초점 4 : 회전축
6 : 회전측 부분 타원체 반사경(회전측에 설치된 반사경의 의미)
7 : 회전측 부분 타원체 반사경(회전측에 설치된 반사경의 의미)
8 : 고정측 부분 타원체 반사경(고정측에 설치된 반사경의 의미)
9 : 고정측 부분 타원체 반사경(고정측에 설치된 반사경의 의미)
10 : 비접촉 커넥터 13 : 회전측 발광소자
131 : 회전측 발광소자 14 : 회전측 수광소자
141 : 회전측 수광소자 15 : 회전측 트랜스권선
16 : 회전측 트랜스코어 23 : 고정측 발광소자
231 : 고정측 발광소자 24 : 고정측 수광소자
241 : 고정측 수광소자 25 : 고정측 트랜스권선
26 : 고정측 트랜스코어 11 : 회전측 전기회로부
21 : 고정측 전기회로부 500 : 3차원 타원형상 반사체
501 : 3차원 타원형상 반사체 600 : 회전측 부재
601 : 고정측 부재

Claims (14)

  1. 회전축(4) 주위를 회전하는 회전체(1)에 배치된 회전측 발광소자(13), 회전측 수광소자(14)와; 고정체(2)에 배치된 고정측 발광소자(23), 고정측 수광소자(24)와; 하나의 초점을 회전축(4) 상에 위치시켜, 고정체(2)에 설치되는 제1 부분 타원체 반사경(8)과 회전체(1)에 설치되는 제2 부분 타원체 반사경(6)으로 구성되는 비접촉 커넥터(10)에 있어서;
    상기 회전측 발광소자(13)와 상기 고정측 수광소자(24) 사이에 3차원 타원형상 반사체(500)의 일부분인 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)을 매개로 하고, 상기 고정측 발광소자(23)와 상기 회전측 수광소자(14) 사이에 3차원 타원형상 반사체(501)의 일부분인 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)을 매개로 한 광로를 구성하여, 비접촉 상태로 데이터의 송수신을 행하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  2. 제 1항에 있어서,
    회전축(4) 상에 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 초점과 제3 부분 타원체 반사경(9)의 초점을 각각 위치시켜, 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 초점에 설치된 상기 회전측 발광소자(13)로부터 사출(射出)된 빛이 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)에서 반사하여 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 또 하나의 초점에 설치된 상기 고정측 수광소자(24)에 이르고, 상기 제3 부분 타원체 반사경(9)의 초점에 설 치된 회전측 발광소자(131)로부터 사출된 빛이 상기 제3 부분 타원체 반사경(9)에서 반사하여 상기 제3 부분 타원체 반사경(9)의 또 하나의 초점에 설치된 고정측 수광소자(241)에 이르는 광로를 구성하는 것으로, 다단화하여 회전측으로부터 고정측을 향한 복수 개의 광로를 구성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  3. 제 1항에 있어서,
    회전축(4) 상에 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 초점과 제4 부분 타원체 반사경(7)의 초점을 각각 위치시켜, 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 초점에 설치된 상기 고정측 발광소자(23)로부터 사출된 빛이 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)에서 반사하여 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 또 하나의 초점에 설치된 상기 회전측 수광소자(14)에 이르고, 상기 제4 부분 타원체 반사경(7)의 초점에 설치된 고정측 발광소자(231)로부터 사출된 빛이 상기 제4 부분 타원체 반사경(7)에서 반사하여 상기 제4 부분 타원체 반사경(7)의 또 하나의 초점에 설치된 회전측 수광소자(141)에 이르는 광로를, 제 2항의 회전측으로부터 고정측을 향한 복수 개의 광로와 회전축(4)에 수직한 면대칭으로 구성하는 것으로, 다단화하여 고정측으로부터 회전측을 향한 복수의 광로를 구성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  4. 제 1항에 있어서,
    제 2항의 회전측으로부터 고정측을 향한 복수의 광로를 구성하는 구조와, 제 3항의 고정측으로부터 회전측을 향한 복수의 광로를 구성하는 구조를, 회전축(4)에 수직한 면으로 대향(對向) 배치시켜 동시 쌍방향 통신계의 구성을 행하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  5. 제 1항에 있어서,
    회전축(4) 상의 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 초점에 설치한 상기 회전측 발광소자(13)로부터 사출된 빛이 상기 제1 부분 타원체 반사경A(8)에서 반사하여 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 또 하나의 초점에 설치된 고정측 수광소자(24)에 이르고,
    회전축(4) 상의 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 초점에 설치한 상기 고정측 발광소자(23)로부터 사출된 빛이 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)에서 반사되어 상기 제2 부분 타원체 반사경A(6)의 또 하나의 초점에 설치된 회전측 수광소자(14)에 이르는, 하나씩의 광로로 쌍방향 통신계가 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  6. 제 1항에 있어서,
    회전축(4) 상의 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 초점에 설치한 상기 회전 측 발광소자(13)로부터 사출된 빛이 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)에서 반사되어 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 또 하나의 초점에 설치된 상기 고정측 수광소자(24)에 이르고,
    회전축(4) 상에 설치한 상기 고정측 발광소자(23)로부터 사출된 빛이 회전축(4) 상에 대향 설치된 상기 회전측 수광소자(14)에 직접 입광하는, 하나씩의 광로로 쌍방향 통신계가 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 회전축(4) 상의 초점에 설치한 상기 회전측 발광소자(13)로부터 사출된 빛이 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)에서 반사되어 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 회전축(4) 상에 설정한 또 하나의 초점에 설치된 상기 고정측 수광소자에 이르고,
    상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 회전축(4) 상의 초점에 설치한 상기 고정측 발광소자(23)로부터 사출된 빛이 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)에서 반사되어 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 회전축(4) 상에 설정한 또 하나의 초점에 설치된 상기 회전측 수광소자에 이르는, 하나씩의 광로로 쌍방향 통신계가 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 회전체(1) 및 고정체(2)의 각각에 트랜스코어와 트랜스권선을 구비하여, 상기 회전체(1) 및 상기 고정체(2)에서 회전트랜스를 구성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 회전체(1)와 상기 고정체(2)는 상호 감합(嵌合) 가능하게 구성되어, 상기 회전체(1)의 회전하는 방향을 향하여 상기 회전체(1)가 어느 회전위치에 감합되어도 회전측 광소자와 고정측 광소자 사이에서 광로가 형성되는 블라인드매칭(blind matching) 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  10. 제 1항에 있어서,
    회전체(1) 상에 설치되는 상기 제2 부분 타원체 반사경(6) 및 제4 부분 타원체 반사경(7), 또 고정체(2) 상에 설치되는 상기 제1 부분 타원체 반사경A(8) 및 제3 부분 타원체 반사경B(9)를, 각각 2개의 포물면 반사체로 형성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  11. 제 1항에 있어서,
    회전체(1) 상에 설치되는 상기 제2 부분 타원체 반사경(6) 및 제4 부분 타원체 반사경(7), 또 고정체(2) 상에 설치되는 상기 제1 부분 타원체 반사경(8) 및 제3 부분 타원체 반사경(9) 가운데 어느 하나를 한 개 내지 두 개의 포물면 반사체로 형성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 회전측 광소자(13)(14) 및 상기 회전측 광소자(131)(141)와, 상기 고정측 광소자(23)(24) 및 상기 고정측 광소자(231)(241)를 광화이버로 구성하여, 상기 광화이버 사이에서 광로가 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  13. 제 1항에 있어서,
    회전축(4) 상에 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)과 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 초점을 각각 위치시켜, 상기 회전측 발광소자(13)로부터 사출한 빛은 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)의 초점을 경유하여 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)에서 반사하여 상기 고정측 수광소자(24)에 이르는 광로를 구성하고, 상기 고정측 발광소자(23)로부터 사출한 빛은 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)의 초점을 경유하여 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)에서 반사하여 상기 회전측 수광소자(14)에 이 르는 광로를 구성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 회전측 발광소자(13)와 상기 제2 부분 타원체 반사경(6)은 동일 평면 상에 배치되며, 상기 고정측 발광소자(23)와 상기 제1 부분 타원체 반사경(8)은 동일 평면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 커넥터.
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