JPH0897754A

JPH0897754A - 信号伝送装置

Info

Publication number: JPH0897754A
Application number: JP6227536A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hoshino; 優星野; Toyokazu Sano; 豊和佐野; Takeo Oe; 健夫大江
Original assignee: FUOOSU KK; Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: FUOOSU KK; Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】相対的に移動する２つの装置の間において信
号伝送を行う場合に、小型で対ノイズ性に優れる信号伝
送装置を提供する。【構成】互いに所定の間隔を保持して対向しつつ相対
的に可動とされる二つの送受信エレメント２ａ、３ａを
有する信号伝送装置１ａにおいて、二つの送受信エレメ
ント２ａ、３ａは導電材料よりなり、互いに同一の中心
軸を有する輪形状であって、所定の間隙４ａの外周側に
位置する外輪部３ａと、所定の間隙の内周側に位置する
内輪部２ａと、を有し、互いに対向するそれぞれの対向
面Ｓ_1a、Ｓ _2aは、対向面の総面積を大ならしめる凹凸形
状に成形されている。凹凸形状には、鋸歯形状、矩形状
等を適用する。両エレメントは静電容量で結合され、高
周波信号を効率よく伝送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信号伝送装置に係り、
より詳細には回転部とそれを制御する固定部との間で信
号の授受を行うべく、送信部と受信部とが相対的に回転
する部分を設け、互いの回転に影響を与えないように非
接触状態で信号を伝送するための信号伝送装置に関す
る。

【０００２】これら信号伝送装置の利用法としては、例
えば、工場に設置されるロータリー式の検査機械等にお
いて、製造された製品の検査を行うセンサを搭載しその
センサと制御部とで制御信号を授受する場合に、回転部
と固定部との電気的な接合部分に用いることが考えられ
る。

【０００３】

【従来の技術】一般に、信号の送信部と受信部とが互い
に独立して動くような場合に、非接触で信号の伝送を行
うには、送信アンテナと受信アンテナを用いた無線伝送
方式が用いられる。特に、送信アンテナと受信アンテナ
とが近距離に接する場合は、通常の遠距離無線通信に見
られるような空中線を用いず、互いに相対するアンテナ
エレメントを設けて電波の授受を行っていた。

【０００４】図１４に従来の信号伝送装置（送受信エレ
メント）を示す。図１４に示すように、従来の信号伝送
装置は、ループアンテナ形状の送信エレメント１０１と
受信エレメント１０２とを所定の距離を隔てて両エレメ
ントのいずれか一方を固定、他方を回動可能に設置す
る。送信エレメント１０１には給電点Ｔ₁に信号が供給
され、受信エレメント１０２には給電点Ｔ₂から信号が
出力される。

【０００５】図１５（Ａ）は両給電点が対向する角度に
両エレメントが位置する場合を０度とした場合の両エレ
メントの相対角と得られる信号強度との関係を示したも
のである。図１５（Ａ）から判るように、両給電点は０
゜に位置するときに最も信号の利用効率がよくなること
が判っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の信号伝送装置では、１５（Ｂ）に示すような、必要
とされる周波数特性を得るためには大型のエレメントが
必要であり、信号伝送装置自体の小型化ができなかっ
た。例えば、図１４に示すような従来の信号伝送装置
は、外周径が２０センチメートル以上となり、シールド
カバーまでも含めた全体構成は大きなサイズとなってい
た。

【０００７】また、検査機械等に信号伝送装置を用いる
場合、周辺のモータ等からの外来ノイズに耐えられるこ
とが要求されるが、従来の信号伝送装置は高周波信号に
おけるインピーダンスが高く、サイズの大きさと相俟っ
てノイズの影響を受け易いためノイズ対策を必要とし
た。

【０００８】そこで、本発明の目的は、相対的に可動
（回転）装置の間において信号伝送を行う場合に、小型
で対ノイズ性に優れる信号伝送装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
互いに所定の間隔を保持して対向しつつ相対的に可動と
される二つの送受信エレメントを有する信号伝送装置に
おいて、二つの送受信エレメントは導電材料よりなり、
送受信エレメントの互いに対向するそれぞれの対向面は
当該対向面の総面積を大ならしめる凹凸形状に成形され
ている。

【００１０】請求項２記載の発明の信号伝送装置を図１
に示す。図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、請求項２記載
の発明は、互いに所定の間隔を保持して対向しつつ相対
的に可動とされる二つの送受信エレメント２ａ、３ａを
有する信号伝送装置１ａにおいて、二つの送受信エレメ
ント２ａ、３ａは導電材料よりなり、送受信エレメント
のそれぞれは、互いに同一の回転中心の周りを相対的に
回転する輪形状物体であって、所定の間隙４ａの外周側
に位置する外輪部３ａと、所定の間隙の内周側に位置す
る内輪部２ａと、を有し、外輪部と前記内輪部との互い
に対向するそれぞれの対向面は、Ｓ_1a、Ｓ_2aは、対向面
の総面積を大ならしめる凹凸形状に成形されている。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の信
号伝送装置において、送受信すべき伝送周波数帯域の中
心周波数における信号波長のλに対し、（ｎ＋１／４）
λ（ｎ＝０、１、２、…）相当の長さになるよう巻き付
け全長を調整した導電材料を含むコイルを備える。な
お、導電材料は線状、面状等の形状を含む。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項２記載の信
号伝送装置において、外輪部と内輪部とには、エレメン
ト本体と電気的に接続するための複数の給電点と、それ
ぞれの供給給電点間へ信号を分配し又はそれぞれの給電
点間からの信号を混合し、インピーダンスを整合させる
ため当該複数の給電点間に介装される整合器と、がそれ
ぞれ設けられている。

【００１３】図１（Ｂ）に請求項５記載の信号伝送装置
の断面図を示す。図１（Ｂ）に示すように、請求項５記
載の発明は、それぞれの対向面Ｓ_1a、Ｓ_2aの凹凸形状は
鋸歯形状に成形され、一方の対向面の凸部と他方の対向
面の凹部とが互いにかみ合うような位置関係で所定の間
隙４ａを隔てて近接している。

【００１４】図２（Ｂ）に請求項６記載の信号伝送装置
の断面図を示す。図２（Ｂ）に示すように、請求項６記
載の発明は、それぞれの対向面Ｓ_1b、Ｓ_2bの凹凸形状は
矩形状に成形され、一方の対向面の凸部と他方の対向面
の凹部とが互いにかみ合うような位置関係で所定の間隙
４ｂを隔てて近接している。

【００１５】

【作用】請求項１記載の発明によれば、二つの送受信エ
レメントは導電材料を成形してなる。両エレメントは、
互いに対向するそれぞれの対向面がその総面積を大なら
しめるような凹凸形状を有しているので、両エレメント
間の静電容量が大きくなり、両エレメント間のインピー
ダンスが大幅に低下する。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、図１（Ｂ）
に示すように、二つの送受信エレメント２ａ、３ａは導
電材料でそれぞれ同一の回転中心の軸の周りを回転する
輪形状の物体に成形されているので、いずれか一方を固
定すると他方が回動可能となる。互いに対向するそれぞ
れの対向面Ｓ₁、Ｓ₂は、信号供給時に電波の放射面と
なり信号受信時に電波の受信面となる。それぞれの対向
面は総面積を大ならしめる凹凸形状に成形されているの
で、両エレメント間の静電容量が大きくなり、両エレメ
ント間のインピーダンスが大幅に低下する。

【００１７】請求項３記載の発明によれば、外輪部の外
周端面と内輪部の内周端面とのそれぞれに設けられたコ
イルのいずれかに一方は、供給された信号を導電材料で
ある一方のエレメントに誘導する。両エレメントは導電
材料であるため、一方のコイルに誘起される磁束の変化
は減衰することなく他方のコイルに伝達される。他方の
コイルは伝達される磁束密度の変化に伴って信号電流を
誘起する。

【００１８】コイルの巻き付け長として最も伝送効率の
よい（ｎ＋１／４）波長（ｎ＝０、１、２、…）の導電
材料（線、帯状等の形状をなす。）を含む、コイルを設
けたので、最も効率よく信号電流の変化が磁束密度の変
化に変換される。

【００１９】請求項４記載の発明によれば、外輪部と内
輪部に分かれる送受信エレメントのいずれか一方に信号
が供給されると、一方のバランは信号のインピーダンス
整合を行い、複数の給電点にこの信号を供給する。一方
のエレメントは信号を対向面より放射し、他方のエレメ
ントの対向面が伝送された信号を受ける。他方のエレメ
ントは複数の給電点より伝送された信号を整合器に供給
する。他方の整合器は複数の給電点から供給された信号
のインピーダンス整合をとり、複数の給電点より供給さ
れた信号を混合し出力する。

【００２０】図１（Ｂ）に示すように、請求項５記載の
発明によれば、対向面Ｓ_1a、Ｓ_2aに成形された鋸歯形状
は対向面Ｓ_1a及びＳ_2aの表面積を大ならしめる。また、
両エレメントの対向面Ｓ_1a、Ｓ_2aの形状は互いに噛み合
うような形状であるため、間隙４ａは狭くなる。よっ
て、両エレメント２ａ、３ａ間の静電容量は大きくなる
ので、両エレメント間のインピーダンスは低下する。

【００２１】図２（Ｂ）に示すように、請求項６記載の
発明によれば、対向面Ｓ_1b、Ｓ_2bに成形された矩形状は
対向面Ｓ_1b及びＳ_2bの表面積を大ならしめる。また、両
エレメントの対向面Ｓ_1b、Ｓ_2bの形状は、互いに噛み合
うような形状であるため、間隙４ｂは狭くなる。よっ
て、両エレメント２ｂ、３ｂ間の静電容量は大きくなる
ので、両エレメント間のインピーダンスは低下する。

【００２２】

【実施例】本発明の信号伝送装置に係る好適な実施例を
図面を参照して説明する。（Ｉ）第１実施例本発明の第１実施例は、ロータリー式の検査装置に、請
求項１、請求項２及び請求項３の信号伝送装置に請求項
５記載の鋸歯状の対向面を有する信号伝送装置を適用し
たものである。勿論、請求項５記載の鋸歯状の対向面の
他に請求項６記載の矩形状の対向面等を適用することも
できる。

【００２３】構成の説明ｉ）本発明の信号伝送装置を適用するロータリー式検査
装置図７に、上記に説明した信号伝送装置を適用したロータ
リー式検査装置の全体図を示す。本実施例のロータリー
式検査装置２００は、ボトル等の容器を製造する生産ラ
インにおいて、生産されたボトル（以下「ワークボト
ル」という。）に存在する欠損、異物を検出するため
に、生産ラインの検査工程に設置される。

【００２４】図７に示すように、ロータリー式検査装置
２００において、搬送コンベアＨは製造されたワークボ
トルＢを搬送し、スターホイル１２は検査装置の回転速
度に搬送速度を同期させる。基台１４は内蔵するロータ
リー用モータ等により検査装置の主たる回転を担う。回
転検査台１６はスターホイル１２により搬送されたワー
クボトルＢを矢印方向に等角速度で搬送し、ワークボト
ルＢのそれぞれはカムフォロア１８に連結された図示し
ない歯車機構により回転する。また、カムフォロア１８
は、回転検査台１６の回転に伴い基台１４に固定状態の
カム１９に沿って移動する。ワークボトルＢは、カム１
９の作用により上下動方向に駆動されるカムフォロア１
８と一体化されたシャフト１７により往復運動をする。
回転盤２０は、複数の内視鏡１３とＣＣＤカメラ１５の
セットを取り付けており、回転検査台１６と共に回転軸
２２に固定されロータリー用モータ等により全体が駆動
されている。

【００２５】カメラセレクタ２４は、複数の伝送チャネ
ル（例えば、６チャネル）を同時に選択して出力する。
セレクタ２４は複数のカメラ１５の中からいくつかのカ
メラを選択し必要な画像を取り込み、Ａ／Ｄ変換して、
デジタル信号とする。更に、セレクタ２４は、それぞれ
の伝送周波数の伝送信号で出力する。ミキサ２６は、セ
レクタ２４の出力した複数の伝送チャネルのデジタル信
号を周波数混合する。アンテナ部２８はシールド体と本
発明の信号伝送装置本体１ｃ（図３参照）とにより構成
される。ミキサ２６で混合されたデジタル伝送信号はア
ンテナ部２８を通じて伝達され、通常のＮＴＳＣ信号に
変換され検査部３２に伝送される。制御部３０もアンテ
ナ部２８を介して制御信号を送り、検査装置各部の制御
モータ等の動作を制御する。回転レゾルバ３４と固定レ
ゾルバ３６と、は回転軸等の角度位置情報を電気信号で
与える装置である。回転レゾルバ３４は、回転ブロック
側の角度位置情報を検出する。固定レゾルバ３６は固定
側の角度位置情報を検出する。両レゾルバは固定ブロッ
ク側と回転ブロック側との間に設けられた図示しない歯
車により回転角を検出する。

【００２６】ｉｉ）信号伝送装置本体図３に、図７のアンテナ部２８に格納される第１実施例
の信号伝送装置の構成図を示す。同図（Ａ）は本実施例
の信号伝送装置１ｃの正面図と側面図、同図（Ｂ）は同
図（Ａ）の一点鎖線で切断した場合の断面構造図であ
る。

【００２７】図３（Ａ）に示すように、実施例の信号伝
送装置１ｃは、図１の請求項５記載の信号伝送装置本体
１ａにコイルを設けたものであり、アンテナの働きをす
る本体部分が鉄（Ｆｅ）を材料として成形された内輪部
２ａと、内輪部２ａとは所定の間隙４ａを隔てて相対的
に回転させることができ、アルミニウム（Ａｌ）で成形
された外輪部３ａと、により構成される。内輪部２ａの
内径ＤＩは例えば１２〔cm〕、外輪部３の外形ＤＯは例
えば１４〔cm〕というサイズに製造する。

【００２８】図３（Ｂ）に示すように、内輪部２ａの内
周面には内輪部２ａの信号伝送を司る内周コイル５が設
けられている。外輪部３ａの外周面には外輪部３ａの信
号伝送を司る外周コイル６が設けられている。それぞれ
のコイルの導電線はエナメル等の絶縁皮膜に覆われてお
り、この導電線は所定の回数巻かれた状態で樹脂等の絶
縁材７にて固定されている。絶縁材７は、所定のシール
ド体（図９参照）に信号伝送装置１ｃを固定した場合
に、エレメント本体とシールド体とが電気的に絶縁され
るように、それぞれのエレメントにおいて端面といずれ
か一方の面のみに設けられている。なお、コイルの導線
は絶縁皮膜された導線てなく、帯状等の形状を有してい
てもよい。

【００２９】内輪部２ａと外輪部３ａとで用いる導電材
料が異なるのは、より狭い間隙を作るための製造上の要
求による。則ち、鉄とアルミニウムとは熱膨張率が異な
るため、製造時に高熱状態で両エレメントをある程度広
い間隙４ａで組み合わせておくと、両エレメントは温度
の低下と共に収縮し、最終的に非常に狭い間隙をつくる
ことができる。このようにして、間隙４ａは、例えば、
標準値を１．３〔mm〕に設定するとき±０．７〔mm〕の
誤差範囲で製造できる。

【００３０】導電材料としては、上記のように、鉄とア
ルミニウムの組合せによらず、熱膨張率の相違する導電
材料であれば、本発明の信号伝送装置を製造できる。ま
た、熱膨張率の違いを利用した製造法を用いない場合に
は、導電材料は、同種（例えばアルミニウム同士）の材
料を両エレメントの素材としてもよい。

【００３１】また、内輪部２ａと外輪部３ａの対向面
は、請求項５に記載した鋸歯状の凹凸形状に成形してあ
る。但し、この凹凸形状は請求項６に記載した矩形状の
ものであってもよい。このとき、矩形の凸部の‘山’の
高さ、又は、凹部の‘谷’の深さを大きくすれば、対向
面の総面積はさらに広がり、より好ましい周波数特性が
得られる。

【００３２】なお、本実施例では間隙４ａは空気の存在
を前提としているが、間隙間に誘電材料、絶縁材料、油
等を浸潤させてもよい。このような密封材料を用いるこ
とで、信号伝送装置は更に静電容量が増し、周波数特性
が良好になる。また、密封材料の存在により、間隙に異
物の混入を防ぐことも可能である。間隙は幅が狭いの
で、毛細管現象によるこれら密封物質の喪失を防止でき
る。さらに、信号伝送装置の側面に密封用の膜（例えば
導電ナイロン等）を貼り付けることで、密封材料の流出
を防止できる。

【００３３】iii ）信号伝送ブロック図４に第１実施例の信号伝送装置の周辺の接続図を示
す。図４に示すように、信号伝送ブロック１００ａは、
図３に示した信号伝送装置１ｃと整合器８及び９とによ
り構成される。所定の回数巻かれた内周コイル５は整合
器８に接続されている。所定の回数巻かれた外周コイル
６は整合器９に接続されている。整合器８及び９は、波
長に応じて適宜変更される内周コイル５及び外周コイル
６のインピーダンスを送信機の出力インピーダンス、受
信機の入力インピーダンスに適合させるよう所定のイン
ピーダンス（例えば５０〔Ω〕）に変換する。インピー
ダンス変換した信号伝送ブロック１００ａは、インピー
ダンスの整合がとれているので、このブロックに送信機
や受信機を直接接続できる。

【００３４】それぞれのエレメントに巻き付けられてい
るコイルの導電線の長さは、製造が完了した状態で、請
求項３に記載するように伝送すべき周波数帯域の中心周
波数の波長λに対し、（ｎ＋１／４）λの関係を有する
長さ（ｎ＝０、１、２、…）とする。例えば、ｎ＝１と
するとき、この中心周波数ｆ_Cが３８０〔MHz 〕のとき
のコイルの線長は、

【００３５】

【数１】となる。例えば、内径ＤＩが１２〔cm〕、外径ＤＯが１
４〔cm〕とすると、コイル用の導電線は、内周コイル５
として１．７回、外周コイル６として２．３回それぞれ
巻かれることになる。但し、コイルの巻き方に制限はな
く、同じコイルを複数個重ねて巻き付けそれぞれのコイ
ルの入出力を混合器等で混合し、インピーダンスの整合
をとるようにしてもよい。この場合、インダクタンスに
より誘導される信号レベルが上昇してより好ましい結果
が得られる。重要なのは、内周コイルと外周コイルとの
相互インダクタンスを大きくするコイルの設け方にする
点である。

【００３６】なお、製造上は、コイルの導電線の全長を
導電線の弛み、絶縁材の固着等の影響（容量成分）によ
る短縮率を考慮し、式（１）の（ｎ＋１／４）λとする
代わりに（ｎ＋１／３）λ程度に切断しておけば、コイ
ルの巻き付け作業が終了した状態で巻き付け全長が（ｎ
＋１／４）λ相当の長さになる。

【００３７】ｉｖ）信号伝送システム図８に、図７のロータリー式検査装置に適用される第１
実施例の信号伝送装置を用いた信号伝送のためのシステ
ム図を示す。

【００３８】図８に示すように、信号伝送のためのシス
テムは、図４に示す信号伝送ブロック１００ａを境に回
転部Ｒと固定部Ｆとに分割される。回転部Ｒは、ロータ
リー式検査装置２００の回転軸２２と共に回転する部分
であり、個々の変調されたデジタ信号を生成する送信機
Ｔ₁〜Ｔ_nと、送信機Ｔ₁〜Ｔ_nからのデジタル信号を
混合する混合器４０と、を備え、混合された送信信号Ｔ
ｘを信号伝送ブロック１００ａに供給する。送信機Ｔ₁
〜Ｔ_nは例えば、ＣＣＤカメラ１５のそれぞれに相当す
る。混合器４０は図７のミキサ２６に相当し、各カメラ
１５からの信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号として混
合する。

【００３９】固定部Ｆは図７の制御部３０の内部に設け
られ、信号伝送ブロック１００ｂから出力された受信信
号Ｒｘを複数に分配する分配器４２と、複数のデジタル
信号が混合されている混合信号からそれぞれの送信機の
デジタル信号を復調する受信機Ｒ₁〜Ｒ_nと、を備え
る。

【００４０】上記に拘らず、回転部Ｒが送信側、固定部
Ｆが受信側である必要はなく、固定部Ｆが送信、回転部
Ｒが受信側であってもよい。また、送受信動作を固定部
Ｆ、回転部Ｒのそれぞれが行う構成であってもよい。

【００４１】それぞれの送信機Ｔ₁〜Ｔ_nは、デジタル
信号を生成するデジタル信号発生器４４と、デジタル信
号発生器４４のデジタル信号をＦＳＫ（Frequency Shif
t Keying）変調するＦＳＫ変調器４６と、を備える。

【００４２】ｉｖ）受信機図９に受信機のブロック図を示す。いずれの受信機も同
等の構成を有するので、以下受信機Ｒ_nを例に採る。

【００４３】図９に示すように、受信機Ｒ_nは、バンド
パスフィルタで規定される周波数の変調デジタル信号を
それぞれ復調する。ＲＦアンプ５０は受信信号Ｒｘを増
幅する。第１バンドパスフィルタ５１は、所定の周波数
帯域データのみをフィルタリングさせる。第２バンドパ
スフィルタ５２は、第１バンドパスフィルタ５１で濾過
された所定の周波数帯域の中からさらに狭い周波数帯域
の信号を選択する。ＲＦアンプ５３は周波数の選択され
た伝送信号を増幅する。１／４分周器５４は、伝送信号
を分周し、復調容易な信号とする。復調器５５は、デー
タ信号周波数帯域で伝送信号を直接検波し、元のデジタ
ル信号に復調して出力する。アンプ５６は、データ信号
周波数帯域の信号を増幅する。波形整形回路５７は、
‘なまり’のあるデジタル信号を方形パルスに整形す
る。ラインドライバ５８は整形されたデジタル信号を電
流増幅し、所定のインピーダンス（例えば、７５
〔Ω〕）で出力する。

【００４４】ｖ）取付機構図１０に、図７のアンテナ部２８の中において、第１実
施例の信号伝送装置を実際に固定する場合の取付機構の
例を示す。

【００４５】図１０に示すように、回転軸２２はロータ
リー式検査装置２００の中心軸をなす。ベアリング６１
及び６２は回転側シールド体６６と回転軸２２との間に
介装され、回転側シールド体６６を回動可能に固定す
る。ベアリング６３及び６４は固定側シールド体６８と
回転軸２２との間に介装され、固定側シールド体６８を
回動可能に固定する。回転側シールド体６６は、信号伝
送装置１ｃの内輪部２を固定する。固定側シールド体６
８は、信号伝送装置１ｃの外輪部３を固定する。回転側
シールド体６６は、固定側シールド体６８に対し相対的
な回転を行う。よって、信号伝送装置１ｃの内輪部２と
外輪部３とも相対的な回転を行う。例えば、固定側シー
ルド体６８から送信される送信信号Ｔｘ₁は信号伝送装
置１ｃを介して回転側シールド体６６に受信信号Ｒｘ₁
として伝送される。回転側シールド体６６から送信され
る送信信号Ｔｘ₂は信号伝送装置１ｃを介して固定側シ
ールド体６８に受信信号Ｒｘ₂として伝送される。

【００４６】なお、本発明の信号伝送装置は体積が小さ
く、整合器を信号伝送装置の内部に格納可能である。例
えば、図１０のエリアＡ（斜線）の部分に回転側の整合
器８を設けることが可能である。

【００４７】動作の説明次に動作を説明する。図８において、ＣＣＤカメラ１５
に備えられた送信機Ｔ₁〜Ｔ_nはそれぞれ独自にデジタ
ル信号を生成する。送信されたデータとしては、制御用
のデジタル信号、位置情報等が考えられる。デジタル信
号発生器４４は、具体的には各カメラ１５を司るマイク
ロコンピュータとなる。ＦＳＫ変調器４６はデジタル信
号をＦＳＫ変調する。変調されたデジタル信号は通常２
０〔MHz 〕程度の帯域幅を有する。但し、ＦＳＫ変調器
４６において、１０〔MHz 〕程度まで帯域制限をしても
デジタル信号の復調は可能である。

【００４８】各送信機Ｔ₁〜Ｔ_nは互いに異なる中心周
波数でデジタル信号をＦＳＫ変調する。但し、同時に変
調可能な周波数帯域の数、則ち送信機の数は信号伝送装
置１ｃの周波数特性の平坦性が許容される限度で設置可
能である。また、各送信器Ｔ ₁〜Ｔ_nは同一の中心周波
数でＦＳＫ変調し、時分割で送信されるものであっても
よい。それぞれの送信機Ｔ₁〜Ｔ_nの出力は所定の出力
インピーダンス（例えば５０〔Ω〕）を有する。混合器
４０は複数の送信機から出力された変調済みのデジタル
信号を混合し、所定のインピーダンス（例えば５０
〔Ω〕）に整合した送信信号Ｔｘとして、アンテナ部２
８内の信号伝送ブロック１００ａに出力する。

【００４９】図４に示す信号伝送ブロック１００ａにお
いて、整合器８は送信信号Ｔｘを信号伝送装置１ｃ自体
のインピーダンスに整合させる。信号伝送装置１ｃの内
周コイル５は、供給される送信信号Ｔｘにより対応する
磁界を発生させる。信号伝送装置１ｃの内輪部２及び外
輪部３は、内周コイル５及び外周コイル６に対し、トラ
ンスの鉄芯と同様に作用する。則ち、導電材料で成形さ
れた内輪部２及び外輪部３は、内周コイル５と外周コイ
ル６との相互インダクタンスを強める。よって、内周コ
イル２に流れる電流による磁束密度の変化は、少ない減
衰量で外周コイル３に伝達される。外周コイル６は、供
給される磁束密度の変化に応じた電流を誘導し、受信信
号Ｒｘを生成する。また、内輪部２の対向面Ｓ₁と外輪
部３の対向面Ｓ₂との間には、図３（Ｂ）に示す間隙４
による静電容量が存在するので、内輪部２と外輪部３と
の間には、容量リアクタンス成分も存在すると考えられ
る。整合器９は、外周コイル６と、外部のインピーダン
ス（例えば５０〔Ω〕）とのインピーダンス整合を行
い、インピーダンス変換された受信信号Ｒｘを出力す
る。

【００５０】図８において、分配器４２は信号伝送ブロ
ック１００ａから出力された受信信号Ｒｘを複数の系統
に分配する。分配された各デジタル信号はそれぞれ受信
機Ｒ ₁〜Ｒ_nで選択され復調される。

【００５１】図９において、受信機の動作を詳しく説明
する。第１バンドパスフィルタ５１はＱ値の高いヘリカ
ルコイル等を用い、所定の周波数帯域成分（例えば、中
心周波数ｆ_C＝２５０〔MHz 〕、バンド幅ＢＷ₁＝±３
０〔MHz 〕）のみを通過させる。第２バンドパスフィル
タ５２は、更に狭い周波数帯域（例えば、バンド幅ＢＷ
₂＝±１０〔MHz 〕）を通過させる。両バンドパスフィ
ルタは、受動素子のみを使用した場合には小さい値しか
期待できない減衰特性を、複数のフィルタの作用により
高め、結果として特定のＦＳＫ変調信号の周波数帯域の
みを選択することとなる。なお、第１バンドパスフィル
タ５１と第２バンドパスフィルタ５２とを用いる代わり
に、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave ）フィルタを用い
ると、フィルタ１段のみで鋭い選択特性を得ることがで
きる。１／４分周器５４は、安定した復調動作を行うた
めに適当な周波数を得るために、選択された周波数を４
分の１にする。復調器５５は、１／４分周された受信信
号をＦＳＫ復調し、変調前のデジタル信号を得る。受信
信号は、例えば１０〔MHz 〕という狭い帯域を有してい
るために、復調された信号は大いになまった波形となっ
ているので、波形整形回路５７は、復調された受信信号
に対してリミッタをかけて方形波とする。

【００５２】特性の説明図１１（Ａ）及び図１２に第１実施例の信号伝送装置に
よる伝送特性を示す。図１１（Ａ）は、内輪部２と外輪
部３との相対的な回転角度と受信信号の信号強度の関係
である。同図より判るように、角度による受信信号の強
度の変化は、±５〔dB〕以内に抑えられている。この程
度の変化率は、特に伝送信号がデジタル信号である場合
は、最小の受信信号強度のときでも安定したデジタルデ
ータが復調される程度に強い送信信号を供給すれば、感
度のよい角度での信号振幅値が飽和するので全体的な信
号振幅の変動がなくなり実用上の支障はない。

【００５３】図１２は、周波数特性である。図１２に示
すように、伝送信号の減衰特性が改善されている。例え
ば、中心周波数２５０〔MHz 〕のＦＳＫ変調データはバ
ンド幅ＢＷを２０〔MHz 〕としたときに、このバンド幅
ＢＷ内での中心値の減衰率が１〔dB〕以内である。その
ため、この範囲であれば、十分デジタルデータの復調が
可能である。１００〔MHz 〕〜５００〔MHz 〕の範囲で
の信号レベルの減衰量は１５〔dB〕程度であり減衰カー
ブは緩慢である。この範囲でのデータ伝送に使用する信
号伝送装置として、本実施例の信号伝送装置を適用でき
る。

【００５４】図１３は第１実施例の受信特性である。図
１３に示すように、無信号時には受信信号レベルが−７
０［dbm ］程度であり、信号受信時の信号レベルが−３
０［dbm ］以上であれば、信号を充分取り出すことが可
能である。実際に使用可能な伝送速度として、本実施例
の信号伝送装置は２５０〔MHz 〕で１〔Mbps〕程度のデ
ータ通信速度に適する。

【００５５】また、容量リアクタンス成分の存在により
両エレメント間のインピーダンスは低い。例えば、実測
で１〔kHz 〕で５〔Ω〕程度のインピーダンスを実現で
きる。信号伝送装置自体からの電波の放射（いわゆる不
要輻射）は、間隙から漏れ出る微少量なので、シールド
体の併用により遮断ができる。

【００５６】また、整合器８は簡単なコイルのみで構成
でき、備え付けたときの体積を小さくできるので、内輪
部２の内周側に存在する空間に基板を設けて設置でき
る。インピーダンスが整合した小型の信号伝送装置を提
供することができる。

【００５７】効果以上の如く、第１実施例の信号伝送装置によれば、伝送
信号レベルが高いので、小出力で効率よく信号伝送がで
きる。

【００５８】また、第１実施例の信号伝送装置は、従来
の信号伝送装置に比べ小型化でき、アンテナ部２８等自
体の体積容量を小型化できる。このため、ノイズに対し
て強い信号伝送が実現できる。

【００５９】なお、第１実施例の信号伝送装置は、イン
ダクタンス成分を利用した信号伝送を用いているので、
比較的低い伝送周波数のとき低いインピーダンスを示
し、耐ノイズ性が向上すると考えられる。

【００６０】一方、本実施例に開示した受信機によれ
ば、局部発振器を用いることなく、直接検波ができるの
で、広い帯域の検波が可能であり、ヘテロダイン方式を
用いる場合に発生するヘテロダイン特有のビート障害も
発生しない。また、超再生受信方式を採用する場合に比
べ、動作の安定度が高く、回路が簡単であり受信機自体
の小型化が図れる。（ＩＩ）第２実施例本発明の第２実施例は、請求項１、請求項２及び請求項
４の信号伝送装置に請求項６記載の矩形状の対向面を有
する信号伝送装置を第１実施例と同様のロータリー式検
査装置に適用したものである。勿論、請求項６記載の矩
形状の対向面の他に請求項５記載の鋸歯形状の対向面等
を適用することもできる。

【００６１】構成の説明ロータリー式検査装置、信号伝送システムは、図７に示
す第１実施例と同じものを用いるので説明は省略する。
本実施例の信号伝送装置はアンテナ部２８に格納され
る。

【００６２】図５に本発明の第２実施例の信号伝送装置
の構成図を示す。同図（Ａ）は本実施例の信号伝送装置
１ｄの正面図と側面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の一点
鎖線で切断した場合の断面構造図である。

【００６３】ｉ）信号伝送装置本体図５（Ａ）に示すように、実施例の信号伝送装置１ｄ
は、図１の請求項５記載の信号伝送装置本体１ｂに端子
と絶縁材を設けたものであり、アンテナの働きをする本
体部分が鉄（Ｆｅ）を材料として成形された内輪部２ｂ
と、内輪部２ｂとは所定の間隙４ｂを隔てて相対的に回
転させることができるアルミニウム（Ａｌ）で成形され
た外輪部３ｂと、により構成される。内輪部２ｂの内径
ＤＩは例えば１２〔cm〕、外輪部３の外形ＤＯは例えば
１４〔cm〕というサイズに製造する。

【００６４】図５（Ｂ）に示すように、内輪部２ｂの内
周面には、内輪部２ａと外部との電気的に接続される給
電点ＴＩ₁〜ＴＩ₄が設けられている。外輪部３ｂの外
周面には外輪部３ｂと外部との電気的に接続される給電
点ＴＯ₁〜ＴＯ₄が設けられている。それぞれの給電点
は半田付けのような手法で導線を接続するものでもよ
い。また、端子を設け、当該端子に導線を接続するもの
でもよい。給電点を設けた後に、絶縁材７が設けられ
る。

【００６５】絶縁材７の成形形状は第１実施例と同様で
ある。また、内輪部２ｂと外輪部３ｂとで用いる導電材
料、凹凸形状、密封材料に関しては、第１実施例と同様
であるので、説明を省略する。

【００６６】なお、給電点は上記のように４点ずつに限
られず、容積的に可能な限度で給電点の数を増やすこと
ができる。給電点は、その数が多いほど信号伝送装置の
各部における電圧分布の差異をより平均化でき、内輪部
と外輪部との相対角度による特性の変動を少なくするこ
とができる。

【００６７】ｉｉ）信号伝送ブロック図６に第２実施例の信号伝送装置の接続図を示す。図６
に示すように、信号伝送ブロック１００ｂは、図５に示
した信号伝送装置１ｄとバラン１０及び１１とにより構
成される。

【００６８】バラン１０は、コイルＬ₁〜Ｌ₃を有す
る。コイルＬ₂は給電点ＴＩ₁及びＴＩ₄と接続され
る。バラン１１は、コイルＬ₄〜Ｌ₆を有する。コイル
Ｌ₄は給電点ＴＯ₁及びＴＯ₄とに接続される。

【００６９】バラン１０は、小型のコイルで構成される
ものであり体積が小さいので、信号伝送装置１ｄの内周
部の空間に基板を設ける等して、バラン自体を信号伝送
装置１ｄと一体化することができる。

【００７０】動作の説明信号の流れの大筋は第１実施例で述べた通りなので、信
号伝送ブロック１００ｂの前後の動作のみを説明する。

【００７１】図８において、周波数混合された送信信号
Ｔｘは信号伝送ブロック１００ｂに供給される。図６に
おいて、バラン１０は、送信機側の混合器４０から供給
された送信信号ＴｘをコイルＬ₁に供給する。コイルＬ
₁は相互インダクタンスの作用によりコイルＬ₂及びＬ
₃に送信信号を誘導する。コイルＬ₂は給電点ＴＩ₁と
ＴＩ₄とに信号を供給する。コイルＬ₃は給電点ＴＩ₂
とＴＩ₃とに信号を供給する。

【００７２】内輪部２ｂと外輪部３ｂとは、広い面積を
有する対向面Ｓ_1b、間隙４ｂ及び外輪部３ｂの対向面Ｓ
_2bとにより容量リアクタンス成分を有する。そのため、
内輪部２ｂの給電点ＴＩ₁〜ＴＩ₄に分散されて給電さ
れた送信信号Ｔｘは、高周波信号であるため、低いイン
ピーダンスで外輪部３ｂに伝達する。伝達された信号
は、伝送周波数により外輪部３ｂの各部において異なる
電圧分布を示すが、均等に設けられた複数の給電点ＴＯ
₁〜ＴＯ₄により各部の電圧分布をそれぞれ取り出すこ
とができる。

【００７３】バラン１１は外輪部３ｂの給電点ＴＯ₁と
ＴＯ₄とをコイルＬ₄に接続し、給電点ＴＯ₂とＴＯ₃
とをコイルＬ₅に接続する。コイルＬ₆は外部のインピ
ーダンス（例えば５０〔Ω〕）に整合するインピーダン
スを有し、コイルＬ₄及びＬ ₅との相互インダクタンス
の作用により給電点ＴＯ₁〜ＴＯ₄から得られる信号を
混合してインピーダンス整合のとれた受信信号Ｒｘとし
て外部に出力する。

【００７４】以上により、伝送信号による電圧分布を平
均化した受信信号Ｒｘが、図７における分配器４２に供
給される。特性の説明図１１（Ｂ）及び図１２に、第２実施例の信号伝送装置
の特性を示す。

【００７５】図１１（Ｂ）は、相対角度と信号強度の関
係であり、図１２は、周波数特性である。本実施例にお
いても、第１実施例と同様に信号伝送に十分な伝達特性
が得られる。本実施例の信号伝送装置においても、実測
で１〔kHz 〕で５〔Ω〕以下の低いインピーダンスを実
現している。実際に使用可能な伝送速度として、本実施
例の信号伝送装置は、２５０〔MHz 〕で１〔Mbps〕程度
のデータ通信速度に適する。

【００７６】また、バランを内輪部の内周側の空間に格
納し一体化することで、インピーダンス整合された伝送
信号を使用可能な信号伝送装置を提供できる。給電点
は、多数を設けることで、図１１（Ｂ）に示す回転各毎
の受信信号強度の変動率をさらに下げることができる。

【００７７】効果以上のように第２実施例の信号伝送装置によれば、相対
的なエレメントの回転による信号レベルの変動が少な
く、安定した伝送信号を供給しうる。その他の変形例本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

【００７８】上記実施例では、矩形状、鋸歯状の対向面
形状を有する信号伝送装置を用いたが、表面積を広げる
ことが可能な形状であれば、他の形状を適用することも
できる。例えば、正弦波形状、台形状等が可能である。
矩形状の信号伝送装置は双方の矩形状の幅を狭くした単
純な平板状同士の組合せとし、いわゆる空気コンデンサ
（可変コンデンサ）と類似の極板形状とすると、更に好
ましい。

【００７９】信号伝送装置の寸法は、例示に過ぎず、他
の伝送信号の周波数に合わせて変更が可能である。実施
例の信号伝送装置は、内輪部と外輪部で相対的な回転動
作を行うことが前提であったが、回転動作に限らず、平
行動作を行うエレメント同士等にも適用可能である。例
えば、一方のエレメントが固定されて長い全長を有し、
他方の短い全長のエレメントがその上を摺動するような
場合でも、本発明の信号伝送装置を適用できる。

【００８０】伝送に使用する変調方式は、上記実施例で
はＦＳＫ変調であったが、他の変調方式、例えば、ＰＳ
Ｋ（Phase Shift Keting）、ＡＳＫ（Amplitude Shift
Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulayion
）等の変調方式が適用できる。但し、ＡＳＫは耐ノイ
ズ性の点で問題がある。その他の態様請求項２乃至請求項４記載の信号伝送装置において、対
向面のそれぞれには複数の平板が相対的な回転の接線方
向と平行になるよう立設され、一方の対向面の平板間の
間隙に他方の対向面の平板が介在するよう他方の対向面
に複数の平面をずらして立設し、一方の対向面の平板の
いずれもが他方の対向面の平板又は他方のエレメント本
体に接触しないように所定の間隙を隔てて近接している
信号伝送装置は、好ましい特性を示す。

【００８１】上記の信号伝送装置にれば、内輪部と外輪
部とは空気コンデンサの如くに高い静電容量を示し、所
定の周波数の高周波信号を効率よく一方から他方へ伝送
することができる。

【００８２】このような信号伝送装置によれば、伝達効
率のよい小型の信号伝送装置を提供できる。

【００８３】

【発明の効果】以上の通り、請求項１及び請求項２記載
の発明によれば、互いに対向する両エレメントはその総
面積を大ならしめるような凹凸形状により両エレメント
間のインピーダンスが低下するので、全体サイズが小型
であっても外来ノイズの影響を受けることのない好適な
伝送特性を示す信号伝送装置を提供できる。

【００８４】請求項３記載の発明によれば、両エレメン
トのそれぞれに、伝送効率として最も好ましい（ｎ＋１
／４）波長（ｎ＝０、１、２、…）の長さのコイルが設
けられているので、両コイル間の相互インダクタンスが
高くなり、効率のよい伝送特性となる。また、エレメン
ト間の間隙による容量成分が存在するので、総合的なイ
ンピーダンスを低くでき、耐ノイズ性に優れる信号伝送
装置を従来より小さいサイズで提供できる。

【００８５】請求項４記載の発明によれば、両エレメン
トには複数の給電点が設けられているので、両エレメン
ト間の相対位置が変化することにより生ずる電圧分布の
差が平均化され、両エレメントの回転角によらずほぼ一
定の信号強度の伝送が行える。また、当該発明によれ
ば、両エレメントは容量リアクタンスで結合されるの
で、高い高周波信号に対しても効率が低下せず、高い耐
ノイズ性能を有する信号伝送装置を提供できる。

【００８６】請求項５記載の発明によれば、対向面
Ｓ_1a、Ｓ_2aは鋸歯形状を有しているので、全体サイズが
小さくても、表面積を大きく、両エレメント間の間隙４
ａを小さくできる。よって、低いインピーダンスとなり
外来ノイズの影響を受けにくい信号伝送装置を提供でき
る。

【００８７】請求項６記載の発明によれば、対向面
Ｓ_1b、Ｓ_2bは矩形状をしているので、全体サイズが小さ
くても、表面積を大きく、両エレメント間の間隙４ｂを
小さくできる。よって、低いインピーダンスとなり外来
ノイズの影響を受けにくい信号伝送装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋸歯形状の対向面を有する信号伝送装置であ
り、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面構造図である。

【図２】矩形状の対向面を有する信号伝送装置であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面構造図である。

【図３】第１実施例の信号伝送装置の説明図であり、
（Ａ）は正面図・側面図、（Ｂ）は断面構造図である。

【図４】第１実施例の信号伝送装置の接続図である。

【図５】第２実施例の信号伝送装置の説明図であり、
（Ａ）は正面図・側面図、（Ｂ）は断面構造図である。

【図６】第２実施例の信号伝送装置の接続図である。

【図７】本発明の信号伝送装置を適用するロータリー式
検査装置の全体図である。

【図８】第１・第２実施例の信号伝送装置の全体接続図
である。

【図９】受信機のブロック図である。

【図１０】第１・第２実施例の信号伝送装置の取付機構
例である。

【図１１】実施例の信号伝送装置の相対角度と信号強度
の関係であり、（Ａ）は第１実施例の信号伝送装置、
（Ｂ）は第２実施例の信号伝送装置に関する特性であ
る。

【図１２】実施例の周波数特性図である。

【図１３】実施例の受信特性図である。

【図１４】従来の信号伝送装置の説明図である。

【図１５】従来の信号伝送装置の伝送特性図であり、
（Ａ）は相対角度と信号強度の関係、（Ｂ）は周波数特
性図である。

【符号の説明】

Ｈ…搬送コンベアＢ…ワークボトル１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…信号伝送装置２ａ、２ｂ…内輪部３ａ、３ｂ…外輪部４ａ、４ｂ…間隙５…内周コイル６…外周コイル７…絶縁材８、９…整合器１０、１１…バラン（混合・分配器）１２…入口スターホイル１３…内視鏡１４…基台１５…ＣＣＤカメラ１６…回転検査台１７…シャフト１８…カムフォロア１９…カム２０…回転盤２２…回転軸２４…カメラセレクタ２６…ミキサ２８…アンテナ部３０…制御部３２…検査部３４…回転レゾルバ３６…固定レゾルバ４０…混合器４２…分配器４４…デジタル信号発生器４６…ＦＳＫ変調器５０、５３…ＲＦ（Radio Frequency ）アンプ５１…第１バンドパスフィルタ５２…第２バンドパスフィルタ５４…１／４分周器５５…復調器５６…アンプ５７…波形整形回路５８…ラインドライバ６０…回転軸６１〜６４…ベアリング６６…固定側シールド体６８…回転側シールド体１００ａ、１００ｂ…信号伝送ブロック１０１…送信エレメント１０２…受信エレメント２００…ロータリー式検査装置Ｔ₁〜Ｔ_n…送信機Ｒ₁〜Ｒ_n…受信機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野豊和北海道石狩郡石狩町新港中央３丁目761番６株式会社フォース内 (72)発明者大江健夫北海道石狩郡石狩町新港中央３丁目761番６株式会社フォース内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに所定の間隔を保持して対向しつつ
相対的に可動とされる二つの送受信エレメントを有する
信号伝送装置において、前記二つの送受信エレメントは導電材料よりなり、前記
送受信エレメントの互いに対向するそれぞれの対向面は
当該対向面の総面積を大ならしめる凹凸形状に成形され
ていること、を特徴とする信号伝送装置。
【請求項２】互いに所定の間隔を保持して対向しつつ
相対的に可動とされる二つの送受信エレメントを有する
信号伝送装置において、前記二つの送受信エレメントは導電材料よりなり、前記
送受信エレメントのそれぞれは、互いに同一の回転中心
の周りを相対的に回転する輪形状物体であって、前記所
定の間隙の外周側に位置する外輪部と、前記所定の間隙
の内周側に位置する内輪部と、のいずれか一方に相当
し、前記外輪部と前記内輪部との互いに対向するそれぞれの
対向面は、当該対向面の総面積を大ならしめる凹凸形状
に成形されていること、を特徴とする信号伝送装置。
【請求項３】請求項２記載の信号伝送装置において、前記外輪部の外周端面及び前記内輪部の内周端面のそれ
ぞれには、送受信すべき伝送周波数帯域の中心周波数に
おける信号波長λに対し、（ｎ＋１／４）λ（ｎ＝０、
１、２、…）相当の長さになるよう巻き付け全長を調整
した導電材料を含むコイルを備えたこと、を特徴とする
信号伝送装置。
【請求項４】請求項２記載の信号伝送装置において、前記外輪部と前記内輪部とには、エレメント本体と電気
的に接続するための複数の給電点と、それぞれの前記供給給電点間へ信号を分配し又はそれぞ
れの前記給電点間からの信号を混合し、外部へのインピ
ーダンスを整合させるため当該複数の給電点間に介装さ
れる整合器と、がそれぞれ設けられていること、を特徴とする信号伝送装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４記載の信号伝送装
置において、前記それぞれの対向面の前記凹凸形状は鋸歯形状に成形
され、一方の前記対向面の凸部と他方の前記対向面の凹
部とが互いにかみ合うような位置関係で前記所定の間隙
を隔てて近接していること、を特徴とする信号伝送装
置。
【請求項６】請求項１乃至請求項４記載の信号伝送装
置において、前記それぞれの対向面の凹凸形状は矩形状に成形され、
一方の前記対向面の凸部と他方の前記対向面の凹部とが
互いにかみ合うような位置関係で前記所定の間隙を隔て
て近接していること、を特徴とする信号伝送装置。