JPH0283506A - 光学的信号伝達装置 - Google Patents
光学的信号伝達装置Info
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- JPH0283506A JPH0283506A JP63235065A JP23506588A JPH0283506A JP H0283506 A JPH0283506 A JP H0283506A JP 63235065 A JP63235065 A JP 63235065A JP 23506588 A JP23506588 A JP 23506588A JP H0283506 A JPH0283506 A JP H0283506A
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光学的な信号伝達装置に係り、特に回転体か
ら静止側へ光学的に非接触で信号を伝達する伝達装置に
関するものである。
ら静止側へ光学的に非接触で信号を伝達する伝達装置に
関するものである。
従来、回転体側で得られた情報を、静止側へ伝達する手
段として、スリップリングによる接触方式もしくは、電
波、或は音波による非接触方式等が用いられている。前
者は長時間使用時の寿命の点及び雑音の発生等の問題が
あり、後者は装置が複雑となり、大型になってしまうと
いう問題がある。
段として、スリップリングによる接触方式もしくは、電
波、或は音波による非接触方式等が用いられている。前
者は長時間使用時の寿命の点及び雑音の発生等の問題が
あり、後者は装置が複雑となり、大型になってしまうと
いう問題がある。
また、回転子側に発光ダイオードを取り付け、空洞状の
オプティカルガイドを介して静止側の受光ダイオードへ
信号を伝達する装置も既に提案されている。（Ｍ・Ｕｈ
ｃｌｅ ； Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｎｚｅｉｇｅｒ、 ２
９Ｊｏｈｒｇａｎｇ、 Ｎｒ、 ３．１９７６、ｐ ｐ
３７〜３９． ）然るにこの種の装置では、オプティ
カルガイドの作成、取り付は精度などに極めて難しい工
作上の問題があり、更に多数個の信号を同時に伝送する
には構造が非常に複雑になり真に実用的な装置とはいい
がたい。
オプティカルガイドを介して静止側の受光ダイオードへ
信号を伝達する装置も既に提案されている。（Ｍ・Ｕｈ
ｃｌｅ ； Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｎｚｅｉｇｅｒ、 ２
９Ｊｏｈｒｇａｎｇ、 Ｎｒ、 ３．１９７６、ｐ ｐ
３７〜３９． ）然るにこの種の装置では、オプティ
カルガイドの作成、取り付は精度などに極めて難しい工
作上の問題があり、更に多数個の信号を同時に伝送する
には構造が非常に複雑になり真に実用的な装置とはいい
がたい。
これに対して、回転体もしくは静止側の何れか一方には
複数の信号の各々によりそれぞれ発光する信号の数だけ
の発光手段を間隔を置いて配置し。
複数の信号の各々によりそれぞれ発光する信号の数だけ
の発光手段を間隔を置いて配置し。
他の一方の側の対向面上には信号の数のＮ倍の数の受光
素子を間隔を置いて配置し、更に隣接するＮ個の受光素
子毎にこれらの受光素子の出力から回転体の回転角に応
じて発光手段の発光を受光し得る位置の受光素子の出力
を選択する選択手段を備えた信号伝達装置も開示されて
いる（特開昭５５−９０１４５） 。
素子を間隔を置いて配置し、更に隣接するＮ個の受光素
子毎にこれらの受光素子の出力から回転体の回転角に応
じて発光手段の発光を受光し得る位置の受光素子の出力
を選択する選択手段を備えた信号伝達装置も開示されて
いる（特開昭５５−９０１４５） 。
上記の最後に示した従来例では、精度向上のためには受
光素子の数が多くなると共に、回転体の回転角に対応し
た受光素子を選択するためのタイミングの同期が難しく
なる。また、このように同期をとりながら信号の授受を
するため、通信速度が制限され、かつ離散的な通信とな
るなどの問題がある。
光素子の数が多くなると共に、回転体の回転角に対応し
た受光素子を選択するためのタイミングの同期が難しく
なる。また、このように同期をとりながら信号の授受を
するため、通信速度が制限され、かつ離散的な通信とな
るなどの問題がある。
本発明は、従来装置の上記のような問題点を除去するた
め、構成が簡単で、多数個の信号を高速に伝達する光学
的な信号伝達装置を提供することを目的とする。
め、構成が簡単で、多数個の信号を高速に伝達する光学
的な信号伝達装置を提供することを目的とする。
上記目的は、回転体を静止側の間で光伝送により信号を
伝達する装置において、前記回転体側もしくは静止側の
対向面上のいずれか一方には信号を発光する発光手段を
配置し、他の一方の側の対向面上にはライトガイドを円
弧状に対向配置させ、前記発光手段の発光を前記ライト
ガイドで受光したのち前記ライトガイドの受光面で屈折
して内部に入射し、前記ライトガイドの内部で散乱した
光を前記受光面とは異なる位置で受光素子へ入射させる
手段をそれぞれ備えた光学的信号伝達装置により達成さ
れる。
伝達する装置において、前記回転体側もしくは静止側の
対向面上のいずれか一方には信号を発光する発光手段を
配置し、他の一方の側の対向面上にはライトガイドを円
弧状に対向配置させ、前記発光手段の発光を前記ライト
ガイドで受光したのち前記ライトガイドの受光面で屈折
して内部に入射し、前記ライトガイドの内部で散乱した
光を前記受光面とは異なる位置で受光素子へ入射させる
手段をそれぞれ備えた光学的信号伝達装置により達成さ
れる。
本発明では、受光素子を１点」でなく１面」で構成する
。固型受光素子としてはアレー型検出器やＣＯＤ等があ
るが、これらの素子は複雑でかつ高価なので、これらを
用いることは上記目的に反する。しかし、一般に常用さ
れている安価で超小型の受光素子だけを単独で用いたの
では上記の問題点は解決できない。これを解決するため
の手段として受光素子の受光面を実質的に拡げる、即ち
受光素子を光学的結合させたアクリル等からなるライト
ガイドを配置して、これに発光装置から入射した光を、
（１）ライトガイドの入射面での反射をできるだけ少な
くり、 （２）ライトガイド内部における散乱と反射を
用い、（３）ライトガイドに密着させた受光素子の受光
面に導くことで実質的な受光面を拡げることにより解決
する。
。固型受光素子としてはアレー型検出器やＣＯＤ等があ
るが、これらの素子は複雑でかつ高価なので、これらを
用いることは上記目的に反する。しかし、一般に常用さ
れている安価で超小型の受光素子だけを単独で用いたの
では上記の問題点は解決できない。これを解決するため
の手段として受光素子の受光面を実質的に拡げる、即ち
受光素子を光学的結合させたアクリル等からなるライト
ガイドを配置して、これに発光装置から入射した光を、
（１）ライトガイドの入射面での反射をできるだけ少な
くり、 （２）ライトガイド内部における散乱と反射を
用い、（３）ライトガイドに密着させた受光素子の受光
面に導くことで実質的な受光面を拡げることにより解決
する。
以下、本発明の実施例を第１図〜第３図を用いて説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の発光素子と受光素子の位置
関係を説明した図である。図において。
関係を説明した図である。図において。
１は時計方向または反射方向双方に回転することのでき
る回転体（その回転中心を０で示す）、６は回転体１内
に設けられた信号源、２は発光素子（ＬＥＤ、或は半導
体レーザー等）であり、必要個数（本実施例では１個）
が回転体１に配置されており、信号源６からのパルス信
号により発光する。一方、静止側には３のライトガイド
（アクリル２石英ガラス等からなる）が回転体１と同心
円上に配置される。発光素子２からの光線は、ライトガ
イド３へ入射するが入射面で屈折をおこし、ライトガイ
ド３の中へ入射する。その入射光線が入射面の反対側、
即ちライトガイド３がら空気中へ射出する場合、ライト
ガイド３の内面とのなす角度が臨界角以上であれば全反
射を起こし、このライトガイドの中を反射しながら受光
素子（ｐｉｎ−ＳＰＤなどからなる）に入射する。この
場合、回転体１が大型化することによりライトガイド３
の半径ｒが大きくなった場合、（１）式により導かれる
伝搬時間の遅延を起こす。
る回転体（その回転中心を０で示す）、６は回転体１内
に設けられた信号源、２は発光素子（ＬＥＤ、或は半導
体レーザー等）であり、必要個数（本実施例では１個）
が回転体１に配置されており、信号源６からのパルス信
号により発光する。一方、静止側には３のライトガイド
（アクリル２石英ガラス等からなる）が回転体１と同心
円上に配置される。発光素子２からの光線は、ライトガ
イド３へ入射するが入射面で屈折をおこし、ライトガイ
ド３の中へ入射する。その入射光線が入射面の反対側、
即ちライトガイド３がら空気中へ射出する場合、ライト
ガイド３の内面とのなす角度が臨界角以上であれば全反
射を起こし、このライトガイドの中を反射しながら受光
素子（ｐｉｎ−ＳＰＤなどからなる）に入射する。この
場合、回転体１が大型化することによりライトガイド３
の半径ｒが大きくなった場合、（１）式により導かれる
伝搬時間の遅延を起こす。
に
こで、ｎはライトガイドの屈折率、ｄはライトガイドの
中での光の径路の長さ、Ｃは光速である。
中での光の径路の長さ、Ｃは光速である。
ライトガイド３への光線の入射点と受光素子４との距離
は最大πｒ（ここでｒはライトガイドの半径）となるが
、ライトガイド中を反射しながら進む光線の軌跡の長さ
は光線の進む方向に沿って測ったライトガイドの長さの
Ｅ−２倍であるので入射点から受光素子までの実質的な
距離は（ＪＴ〜２）πｒとなる。
は最大πｒ（ここでｒはライトガイドの半径）となるが
、ライトガイド中を反射しながら進む光線の軌跡の長さ
は光線の進む方向に沿って測ったライトガイドの長さの
Ｅ−２倍であるので入射点から受光素子までの実質的な
距離は（ＪＴ〜２）πｒとなる。
ここで、例えばｒ＝１ｍのライトガイド中に入射した光
線が１８０°すすんで受光素子まで到達する時間ｔｄは
およそ、 となり、５０％の遅延余裕を見積ると全体で約５０ｎ
ｓの遅れを見込む必要を生じ、即ちこれは伝達速度の上
限が２０Ｍｂｐｓに制限されることを意味する。この伝
播時間は（］）式から分かる通り半径ｒに比例して増大
する。
線が１８０°すすんで受光素子まで到達する時間ｔｄは
およそ、 となり、５０％の遅延余裕を見積ると全体で約５０ｎ
ｓの遅れを見込む必要を生じ、即ちこれは伝達速度の上
限が２０Ｍｂｐｓに制限されることを意味する。この伝
播時間は（］）式から分かる通り半径ｒに比例して増大
する。
また発光素子２と受光素子４とが第１図のごとき位に関
係にあるとき、発光素子２より発射されライトガイド３
へ入射した光線は図の時計方向、反時計方向のどちらへ
も反射しながら進んでゆく。
係にあるとき、発光素子２より発射されライトガイド３
へ入射した光線は図の時計方向、反時計方向のどちらへ
も反射しながら進んでゆく。
第１図では回転体１の回転中心Ｏと発光素子２及び受光
素子４とがなす角度が時計方向は小さく、反時計方向は
大きいため両方向を伝播した光は異なる時刻に受光素子
４に到達する。
素子４とがなす角度が時計方向は小さく、反時計方向は
大きいため両方向を伝播した光は異なる時刻に受光素子
４に到達する。
例えば、ｒ＝＝１ｍ、鋭角側の角度０ｘ＝７ｃ／４、も
う一方の角度θ２＝７π／４である時各々の光路を進ん
だ光線は下記のｔ ｄｉ、 ｔ ａ２と言う異なる２
つの遅延時刻後に受光素子４へ到達し、各々の時刻に受
光する。
う一方の角度θ２＝７π／４である時各々の光路を進ん
だ光線は下記のｔ ｄｉ、 ｔ ａ２と言う異なる２
つの遅延時刻後に受光素子４へ到達し、各々の時刻に受
光する。
二の遅延時刻の差は、信号を重複させたり、クロストー
クを発生させ伝播エラーをおこしＳ／Ｎ比を劣化させて
しまう。
クを発生させ伝播エラーをおこしＳ／Ｎ比を劣化させて
しまう。
そこで、ライトガイド３の半径ｒが大きくなる場合や信
号の伝送速度が速い場合は、ライトガイドを複数個に分
割し、かつ各々のライ１−ガイドに複数個の受光素子を
配置すればよい。
号の伝送速度が速い場合は、ライトガイドを複数個に分
割し、かつ各々のライ１−ガイドに複数個の受光素子を
配置すればよい。
第２図にライトガイドを分割した場合の実施例を示す。
本実施例ではライトガイドを３分割し、各々のライトガ
イド３１，３２．３３の両端部に受光素子４１１，４１
２，４２１，４２２，４３１゜４３２を設置している。
イド３１，３２．３３の両端部に受光素子４１１，４１
２，４２１，４２２，４３１゜４３２を設置している。
ライトガイドは３分割することにより光路は１／３に短
縮され、また受光素子がライトガイド毎に２個ずつ設置
しであるため、上記の遅延時刻差は約１／６に低減でき
る。
縮され、また受光素子がライトガイド毎に２個ずつ設置
しであるため、上記の遅延時刻差は約１／６に低減でき
る。
回転体１とライトガイド３１，３２．３３が第２図に示
す位置関係にあるときは、発光素子２から発光され、ラ
イトガイド３２に入射した光線は時計方向または反時計
方向双方に進み受光素子４２１゜４２２で検出される。
す位置関係にあるときは、発光素子２から発光され、ラ
イトガイド３２に入射した光線は時計方向または反時計
方向双方に進み受光素子４２１゜４２２で検出される。
本実施例の詳細を第３図により説明する。発光素子２よ
りライトガイド３２に入射した光は、ライトガイド３２
の入射点７から各々の受光素子４２１．４２２までの距
離により受光素子に到達する時刻が異なるが、受光素子
４２１，４２２がそれぞれ検出した２倍号を信号処理回
路８に導き、４次相関等の高次相関を各検出信号に適用
することにより到達時刻の確定を行うことができる。
りライトガイド３２に入射した光は、ライトガイド３２
の入射点７から各々の受光素子４２１．４２２までの距
離により受光素子に到達する時刻が異なるが、受光素子
４２１，４２２がそれぞれ検出した２倍号を信号処理回
路８に導き、４次相関等の高次相関を各検出信号に適用
することにより到達時刻の確定を行うことができる。
この結果、信号の重複などによるエラー率が激減し、Ｓ
／Ｎ比が向上することにより信号の伝送精度が向上する
。
／Ｎ比が向上することにより信号の伝送精度が向上する
。
本発明は以上説明したごとく、回転体側または静止側の
対向面上のいずれか一方には信号を発光する発光手段を
配置し、他の一方の側の対向面上にはライトガイドを円
弧状に対向配置させ、発光手段の発光をライトガイドで
受光した後、ライトガイドの内部で反射する光を受光面
とは異なる位置で受光素子に入射させる手段をそれぞれ
備えたことにより、受光素子の数を最少限に押えること
ができ、送受タイミングの同期が不要となり、また連続
かつ高速通信の可能な光学的信号伝達装置を構成するこ
とができる。
対向面上のいずれか一方には信号を発光する発光手段を
配置し、他の一方の側の対向面上にはライトガイドを円
弧状に対向配置させ、発光手段の発光をライトガイドで
受光した後、ライトガイドの内部で反射する光を受光面
とは異なる位置で受光素子に入射させる手段をそれぞれ
備えたことにより、受光素子の数を最少限に押えること
ができ、送受タイミングの同期が不要となり、また連続
かつ高速通信の可能な光学的信号伝達装置を構成するこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例の発光素子と受光素子の位置
関係を説明した図、第２図は他の実施例を示す図、第３
図は第２図の一部詳細図である。 １・・・回転体、２・・・発光素子、３，３１，３２゜
３３・・・ライトガイド、４，４１１，４１２，４２１
゜４２２．４３１゜ ４３２・・・受光素子。 ６・・・信号源、 第 昭 ≠３０ 第２回
関係を説明した図、第２図は他の実施例を示す図、第３
図は第２図の一部詳細図である。 １・・・回転体、２・・・発光素子、３，３１，３２゜
３３・・・ライトガイド、４，４１１，４１２，４２１
゜４２２．４３１゜ ４３２・・・受光素子。 ６・・・信号源、 第 昭 ≠３０ 第２回
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、回転体側と静止側の間で光伝送により信号を伝達す
る装置において、前記回転体側もしくは静止側の対向面
上のいずれか一方には信号を発光する発光手段を配置し
、他の一方の側の対向面上にはライトガイドを円弧状に
対向配置させ、前記発光手段の発光を前記ライトガイド
で受光したのち前記ライトガイドの受光面で屈折して内
部に入射し、前記ライトガイドの内部で散乱した光を前
記受光面とは異なる位置で受光素子へ入射させる手段を
それぞれ備えたことを特徴とする光学的信号伝達装置。 ２、前記発光手段は前記回転体側に、前記ライトガイド
及び前記受光素子は静止側に配置され、前記回転体から
前記静止側へ信号を伝達することを特徴とする請求項第
１項記載の光学的信号伝達装置。 ３、前記ライトガイドは全周に亘つて配置され、前記発
光手段が全周に亘つて信号を発光できることを特徴とす
る請求項第１項記載の光学的信号伝達装置。 ４、前記ライトガイドが同一円弧上に複数個存在し、各
々のライトガイドに前記受光素子が配置されていること
を特徴とする請求項第１項記載の光学的信号伝達装置。 ５、前記ライトガイドにはそれぞれ複数個の前記受光素
子が配置されていることを特徴とする請求項第４項記載
の光学的信号伝達装置。 ６、前記複数個の受光素子の出力に対して前記ライトガ
イドに入射光線が到達した時刻を確定する処理を施すこ
とを特徴とする請求項第５項記載の光学的信号伝達装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235065A JPH0283506A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 光学的信号伝達装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235065A JPH0283506A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 光学的信号伝達装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283506A true JPH0283506A (ja) | 1990-03-23 |
Family
ID=16980552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235065A Pending JPH0283506A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 光学的信号伝達装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0283506A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009251614A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Siemens Ag | 回転伝送装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5427669A (en) * | 1977-08-03 | 1979-03-01 | Japan Aviation Electron | Slip ring |
| JPS57138228A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | Optical slip ring |
| JPS57138229A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | Optical slip ring |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP63235065A patent/JPH0283506A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5427669A (en) * | 1977-08-03 | 1979-03-01 | Japan Aviation Electron | Slip ring |
| JPS57138228A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | Optical slip ring |
| JPS57138229A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | Optical slip ring |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009251614A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Siemens Ag | 回転伝送装置 |
| US8121448B2 (en) | 2008-04-09 | 2012-02-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotary transformer |
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