(57)【要約】【課題】小型で応用範囲の広い静電容量電気結合装置を簡単な構造で構成し低価格で提供することを目的とする。【解決手段】第一の円筒状電極と、前記第一の円筒状電極と同軸で外周に近接して位置する第二の円筒状電極とで静電容量を構成し、第一の円筒状電極又は第二の円筒状電極のいずれか或いは両方が回転可能な状態で取り付けられ、第一の円筒状電極と第二の円筒状電極間で電気信号を伝達するための電気信号引出し線により構成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の円筒状電極と、前記第一の円筒状電極と同軸で近接して外周に位置する第二の円筒状電極とで静電容量を構成し、前記第一の円筒状電極又は前記第二の円筒状電極のいずれか或いは両方が回転可能に取り付けられ、前記第一の円筒状電極と前記第二の円筒状電極間で電気信号を伝達するための電気結合機能を兼ね備えることを特徴とする静電容量電気結合装置。
【請求項２】
前記第一の円筒状電極と前記第二の円筒状電極により構成される静電容量に外部からの雑音を防ぐための電磁遮蔽電極を兼ね備えたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量電気結合装置。
【請求項３】
前記第一の円筒状電極と前記第二の円筒状電極により構成される静電容量を複数個有し、各静電容量間の干渉を防ぐために前記各静電容量間に電気的遮蔽のための電極を兼ね備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量電気結合装置。
【請求項４】
前記第一の円筒状電極と前記第二の円筒状電極の間に比誘電率が１以上の液体状の物質を充填し、前記液体状の物質を外部に流出させない封止手段を兼ね備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量電気結合装置。
【請求項５】
前記第一の円筒状電極と前記第二の円筒状電極により構成される１組の静電容量構成単位を有し、前記第一の円筒状電極からの電気信号を取り出すために上端及び下端に複数の接点を有すると共に、各上端及び下端の接点間を電気接続する貫通導体が設けられ、前記静電容量構成単位を複数個上下接続するときに、前記各静電容量構成単位の前記第一の円筒状電極に接続された貫通導体が前記各接点を通して最上端或いは最下端の接点まで導通が取れる手段を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量電気結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部電気回路と回転部電気回路の間で電気信号の伝達をおこなうに必要な電気結合機能を有する静電容量電気結合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体に同軸で端面に形成された平坦円環状導体による第一の電極と、前記第一の電極に密接して向い合せに取付けられ、構造的に固定された平坦円環状導体による第二の電極とで構成される静電容量を通じて電気信号の伝達をおこなう提案には特開２０００−３３５０４４などがある。
【０００３】
図５は、従来例の静電容量電気結合装置の説明図であり、５００は回転部、５５０は固定部である。５０１は回転部静電容量円環状電極Ｉ、５０２は回転部静電容量円環状電極ＩＩ、５５１は５０１と対向して第一の静電容量を構成する固定部静電容量円環状電極Ｉ、５５２は５０２と対向して第二の静電容量を構成する固定部静電容量円環状電極ＩＩ、５０３は第一の静電容量から電気信号を取出すための回転部静電容量電極信号引出し線Ｉ、５０４は第二の静電容量から電気信号を取出すための回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩ、５５３は第一の静電容量から電気信号を取出すための固定部静電容量電極信号引出し線Ｉ、５５４は第二の静電容量から電気信号を取出すための固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩである。
【０００４】
前記回転部静電容量円環状電極と前記固定部静電容量円環状電極により構成される静電容量値は、対向する面積と間隙寸法や間隙に存在する物質の誘電率などにより決定される。この静電容量値と外部回路のインピーダンスにより決定される周波数特性条件下で電気信号の伝達をおこなうことが可能となる。
【０００５】
同図では２個の静電容量により構成される静電容量電気結合装置を示しているが、同心円状に静電容量円環状電極を増設することができ、１個または３個以上の静電容量を形成することも可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した静電容量電気結合装置では大きな静電容量が必要な場合には直径を大きくして静電容量円環状電極の面積を大きくするか静電容量円環状電極間の間隙寸法を小さくしなければならないなど製品形状や製造上の問題があった。又複数の静電容量結合による電気信号の伝送が必要な場合には各同心円状に形成された円環状の電極を半径方向に増設してゆく必要があり、形状的条件が各電極によって異なってしまうと共に静電容量電気結合装置の直径が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、小型で応用範囲の広い静電容量電気結合装置を簡単な構造で構成し、低価格で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の静電容量電気結合装置は、第一の円筒状電極と、前記第一の円筒状電極と同軸で近接して外周に位置する第二の円筒状電極とで静電容量を構成し、前記第一の円筒状電極又は前記第二の円筒状電極のいずれか或いは両方が回転可能に取り付けられ、前記第一の円筒状電極と前記第二の円筒状電極間で電気信号を伝達するための電気結合機能を兼ね備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型で応用範囲の広い静電容量電気結合装置を簡単な構成で低価格で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態を説明する図である。
同図において１００は回転部、１５０は固定部、１０１は回転部静電容量円筒状電極Ｉ、１０２は回転部静電容量円筒状電極ＩＩ、１０３は回転部静電容量電極信号引出し線Ｉ、１０４は回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩ、１０５は回転部静電容量間電気遮蔽回転軸、１０６は回転部静電容量電極絶縁部材、１０７は回転部電気遮蔽接地電極引出し線、１５１は固定部静電容量円筒状電極Ｉ、１５２は固定部静電容量円筒状電極ＩＩ、１５３は固定部静電容量電極信号引出し線Ｉ、１５４は固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩである。
【００１１】
１５５は固定部電気遮蔽部材、１５６は固定部静電容量電極絶縁部材、１５７は固定部電気遮蔽接地電極引出し線、１７１、１７２は軸受けである。回転部静電容量円筒状電極Ｉである１０１及び回転部静電容量円筒状電極ＩＩである１０２は、回転部静電容量電極絶縁部材１０６により絶縁された状態で回転部静電容量間電気遮蔽回転軸１０５に配置され、回転部静電容量電極信号引出し線Ｉである１０３及び回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩである１０４により外部に電気信号が引き出せるように接続されて回転部１００が構成される。
【００１２】
固定部静電容量円筒状電極Ｉである１５１及び固定部静電容量円筒状電極ＩＩである１５２は、固定部静電容量電極絶縁部材１５６により絶縁された状態で固定部電気遮蔽部材１５５に配置され、固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩである１５３及び固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩである１５４により外部に電気信号が引き出せるように接続されて固定部１５０が構成される。
【００１３】
回転部１００は、軸受け１７１及び１７２を介して固定部１５０に固定されると共に、回転部１００からは電気的干渉及び外来電磁雑音の遮蔽のため回転部静電容量間電気遮蔽回転軸１０５に回転部電気遮蔽接地電極引出し線１０７が接続され、固定部１５０からは電気的干渉及び遮蔽のため固定部電気遮蔽部材１５５に固定部電気遮蔽接地電極引出し線１５７が接続されている。
【００１４】
回転部静電容量円筒状電極Ｉである１０１と固定部静電容量円筒状電極Ｉである１５１で形成される静電容量の容量値Ｃは、以下の式１で求まる。
【００１５】
【数１】
2006287052.tif 000003
【００１６】
同図では静電容量を２個含む構成としているが、１個或いは３個以上必要な場合には前記静電容量と同じ構成のものを上下に配置することで容易に同じ特性の静電容量結合状態を形成することが可能である。また必要に応じて異なる寸法の静電容量円筒状電極とすることで各静電容量毎に異なる容量値となる静電容量電気結合装置を構成することも可能である。
【００１７】
上記の説明で明らかなように、直径に寸法的制約がある場合においても、回転部静電容量円筒状電極と固定部静電容量円筒状電極の間隙寸法や長さ寸法の最適化により、自由に静電容量値を決めることができ、各静電容量の配置には関係なく各静電容量を同等の電気的特性とすることも可能である。回転部静電容量円筒状電極と固定部静電容量円筒状電極の非常に狭い間隙に異物が混入すると電気的或いは回転機構としての信頼性低下を招くことになるが、本実施形態の構成では使用時の埃など外部からの異物混入を防ぐための封止構造とした静電容量電気結合装置とすることも容易である。
【００１８】
基本構造が簡単なため製造が容易であり低価格で小径化が可能な静電容量電気結合装置を提供することが可能である。
【００１９】
本実施形態の静電容量電気結合装置により電気的接続をおこなうことで、回転角に制限のない無限に回転可能な回転体との高速な電気信号の伝達を実現することが可能となる。
【００２０】
（第２の実施形態）
図２は第２の実施形態を説明する図である。
同図において、２００は回転部、２５０は固定部、２７０ａは静電容量電気結合構成単位ａ、２７０ｂは静電容量電気結合構成単位ｂ、２０１は回転部静電容量円筒状電極、２０２は回転部回転軸、２０３は回転部静電容量電極信号引出し貫通導体、２０４は回転部静電容量電極信号引出し接点、２０５は静電容量電気結合構成単位接続位置決め用凸部、２０６は静電容量電気結合構成単位接続位置決め用凹部、２０７は回転部静電容量電極信号引出し接点、２５１は固定部静電容量円筒状電極、２５２は固定部静電容量電極絶縁部材、２５３は固定部静電容量電極信号引出し線、２５４は固定部電気遮蔽部材、２５５は固定部電気遮蔽接地電極引出し線である。
【００２１】
２７１、２７２は軸受けであり、回転部静電容量円筒状電極２０１は回転部回転軸２０２に絶縁された状態で配置され回転部静電容量電極信号引出し貫通導体２０３に電気的に接続され、回転部静電容量電極信号引出し接点２０４、２０７が円筒状回転部の端面に設けられ、１つは前記回転部静電容量円筒状電極２０１に接続された回転部静電容量電極信号引出し貫通導体２０３に接続され、他の回転部静電容量電極信号引出し接点２０４は対応する回転部静電容量電極信号引出し接点２０７に回転部静電容量電極信号引出し貫通導体２０３を介して接続されることで回転部２００を構成している。
【００２２】
固定部静電容量円筒状電極２５１は、固定部静電容量電極絶縁部材２５２で絶縁された状態で固定部電気遮蔽部材２５４に配置され、固定部静電容量電極信号引出し線２５３により外部に電気信号が引出せるように接続され、固定部電気遮蔽部材２５４は固定部電気遮蔽接地電極引出し線２５５により電気的遮蔽のために接地が可能とし固定部２５０を構成している。
【００２３】
回転部２００は、軸受け２７１、２７２を介して固定部２５０に固定され、静電容量電気結合構成単位ａ２７０ａを構成している。また、静電容量電気結合構成単位ｂ２７０ｂも全く同じ構成となっている。静電容量電気結合構成単位ａ２７０ａと静電容量電気結合構成単位ｂ２７０ｂは同軸方向に結合することが可能で、静電容量電気結合構成単位ａ２７０ａの回転部静電容量電極信号引出し接点２０７と静電容量電気結合構成単位ｂ２７０ｂの回転部静電容量電極信号引出し接点２０４が接触し、回転部静電容量電極信号引出し貫通導体２０３を通して回転部２００の端面から電気信号が取出せるようになっている。
【００２４】
前記静電容量電気結合構成単位の端面には、静電容量電気結合構成単位接続位置決め用凸部２０５、もう一方の端面には静電容量電気結合構成単位接続位置決め用凹部２０６が設けられ、接続される各静電容量電気結合構成単位の各回転部静電容量円筒状電極２０１が接続された各回転部静電容量電極信号引出し貫通導体２０３において短絡せずに端面まで引出せるように、各回転部静電容量電極信号引出し接点２０４、２０７の配置に合わせて回転させた状態で結合されるようになっている。
【００２５】
同図では、静電容量電気結合構成単位を２段結合させた実施形態を示しているが、４個の回転部静電容量電極信号引出し接点を有するこの静電容量電気結合構成単位の場合、４段まで結合可能であり電気信号４本の伝達が可能である。また、回転部静電容量電極信号引出し接点２０４、２０７と回転部静電容量電極信号引出し貫通導体２０３を必要な数だけ設けることで、任意の極数まで対応した静電容量電気結合構成単位を構成することが可能である。前記静電容量電気結合構成単位は端面の結合条件を統一することで、静電容量の異なるもの、電気的遮蔽仕様の異なるものなどを任意に結合して構成することも可能である。
【００２６】
標準的な静電容量電気結合構成単位を用意しておくことで、必要に応じて任意の極数で静電容量電気結合装置を構成することが可能であり、搭載する製品を問わず共通の部品とすることが可能となり、開発期間の短縮化や低価格化が容易な静電容量電気結合装置を提供することが可能である。
固定部の電極取出しも、回転部同様の構成とすることで、端面或いは任意の１ヵ所に纏めて配置することも可能である。
【００２７】
（第３の実施形態）
図３は第３の実施形態を説明する図である。
同図において、３００は回転部、３５０は固定部、３０１は回転部静電容量円筒状電極Ｉ、３０２は回転部静電容量円筒状電極ＩＩ、３０３は回転部静電容量電極信号引出し線Ｉ、３０４は回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩ、３０５は回転部回転軸、３５１は固定部静電容量円筒状電極Ｉ、３５２は固定部静電容量円筒状電極ＩＩ、３５３は固定部静電容量電極信号引出し線Ｉ、３５４は固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩ、３５５は固定部電気遮蔽接地電極引出し線、３５６は固定部電気遮蔽部材、３５７は固定部静電容量電極絶縁部材、３７１は可回転液体封止構造体、３７２は液体である。
【００２８】
回転部静電容量円筒状電極Ｉである３０１及び回転部静電容量円筒状電極ＩＩである３０２は、回転部回転軸３０５配置され、回転部静電容量電極信号引出し線Ｉである３０３及び回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩである３０４により外部に電気信号が引出せるように接続されて回転部３００が構成される。
【００２９】
固定部静電容量円筒状電極Ｉである３５１及び固定部静電容量円筒状電極である３５２は、固定部静電容量電極絶縁部材３５７により絶縁された状態で固定部電気遮蔽部材３５６に配置され、固定部静電容量電極信号引出し線Ｉである３５３及び固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩである３５４により、外部に電気信号が引出せるように接続されて固定部３５０が構成される。
【００３０】
回転部３００は、固定部３５０に組込まれると共に、液体３７２が充填され、可回転液体封止構造体３７１により封止されている。固定部３５０からは電気的干渉及び外来電磁雑音の遮蔽のため固定部電気遮蔽部材３５６に固定部電気遮蔽接地電極引出し線３５５が接続されている。
【００３１】
回転部静電容量円筒状電極Ｉ３０１と固定部静電容量円筒状電極Ｉ３５１、或いは回転
部静電容量円筒状電極ＩＩ３０２と固定部静電容量円筒状電極ＩＩ３５２で形成される静電容量の容量値Ｃは、上記の式１で求まる。式１中、εsは液体３７２の比誘電率であり、εsの大きな値の液体を充填することにより同形状でも大きな静電容量となり、電気信号の伝達のための電気回路設計が容易な静電容量電気結合装置を提供することが可能である。
【００３２】
同図では、静電容量を２個含む構成としているが、１個或いは３個以上必要な場合には前記静電容量と同じ構成のものを上下に配置することで容易に同じ特性の静電容量結合状態を形成することが可能である。また、必要に応じて異なる寸法の静電容量円筒状電極を用意することで各静電容量毎に異なる容量値となる静電容量電気結合装置を構成することも可能である。
【００３３】
上記説明で明らかなように、直径や長さの寸法的制約がある場合においても、回転部静電容量円筒状電極と固定部静電容量円筒状電極の間隙に比誘電率の高い液体を充填することにより、大きな静電容量値を得ることができ、各静電容量の配置には関係なく同等の電気的特性とすることも可能である。回転部静電容量円筒状電極と固定部静電容量円筒状電極の非常に狭い間隙に異物が混入すると電気的或いは回転機構としての信頼性低下を招くことになるが、実施形態の構成では使用時の埃など外部からの異物混入を防ぐための封止構造とした静電容量電気結合装置とすることも容易である。
【００３４】
基本構造が簡単なため製造が容易であり低価格で小径化が可能な大きい静電容量をもった静電容量電気結合装置を提供することが可能である。
【００３５】
（第４の実施形態）
図４は、雲台カメラのような回転する装置から映像信号等をデータ転送する実施形態を説明する図面である。
同図において、４０１は映像信号入力、４０２はシリアル・データ変換、４０３は差動信号変換、４０４はサグ補正、４０５は静電容量電気結合装置、４０５ａは静電容量電気結合構成単位ａ、４０５ｂは静電容量電気結合構成単位ｂ、４０６はサグ量検出、４０７はサグ補正帰還である。
【００３６】
４０８は差動信号出力であり、ビデオカメラ等から入力されたディジタル映像信号入力４０１はシリアル・データ変換４０２によりシリアル・データ化され、差動信号変換４０３により差動信号に変換されたあとサグ補正４０４を通して静電容量電気結合装置４０５に入力される静電容量電気結合装置４０５からの出力は差動信号出力４０８と出力されるが、静電容量電気結合装置４０５でサグが発生している場合には、サグ量検出４０６でサグ量を検出してサグ補正帰還４０７を通してサグ補正４０４の補正量を制御する。本実施形態では、差動信号による伝送を行うため、４０５ａと４０５ｂによる２極の静電容量電気結合装置４０５で構成されている。
【００３７】
上記説明で明らかなように、サグの帰還回路は通常の負帰還回路とは異なり、サグの大きさの情報のみ帰還すればよく、出力の波形を歪なく帰還する必要はないため、サグ補正帰還４０７は簡単な光を利用した帰還方式などが採用可能であり、応答速度や波形歪特性などもあまり要求されない。サグ補正回路を採用することで静電容量電気結合装置の静電容量を小さくすることができ、小型で低価格な装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電容量電気結合装置を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る静電容量電気結合装置を説明する図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る静電容量電気結合装置を説明する図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る静電容量電気結合装置を説明するブロック線図である。
【図５】従来例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００  回転部
１５０  固定部
１０１  回転部静電容量円筒状電極Ｉ
１０２  回転部静電容量円筒状電極ＩＩ
１０３  回転部静電容量電極信号引出し線Ｉ
１０４  回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩ
１０５  回転部静電容量間電気遮蔽回転軸
１０６  回転部静電容量電極絶縁部材
１０７  回転部電気遮蔽接地電極引出し線
１５１  固定部静電容量円筒状電極Ｉ
１５２  固定部静電容量円筒状電極ＩＩ
１５３  固定部静電容量電極信号引出し線Ｉ
１５４  固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩ
１５５  固定部電気遮蔽部材
１５６  固定部静電容量電極絶縁部材
１５７  固定部電気遮蔽接地電極引出し線
１７１、１７２  軸受け
２００  回転部
２５０  固定部
２７０ａ  静電容量電気結合構成単位ａ
２７０ｂ  静電容量電気結合構成単位ｂ
２０１  回転部静電容量円筒状電極
２０２  回転部回転軸
２０３  回転部静電容量電極信号引出し貫通導体
２０４  回転部静電容量電極信号引出し接点
２０５  静電容量電気結合構成単位接続位置決め用凸部
２０６  静電容量電気結合構成単位接続位置決め用凹部
２０７  回転部静電容量電極信号引出し接点
２５１  固定部静電容量円筒状電極
２５２  固定部静電容量電極絶縁部材
２５３  固定部静電容量電極信号引出し線
２５４  固定部電気遮蔽部材
２５５  固定部電気遮蔽接地電極引出し線
２７１、２７２  軸受け
３００  回転部
３５０  固定部
３０１  回転部静電容量円筒状電極Ｉ
３０２  回転部静電容量円筒状電極ＩＩ
３０３  回転部静電容量電極信号引出し線Ｉ
３０４  回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩ
３０５  回転部回転軸
３５１  固定部静電容量円筒状電極Ｉ
３５２  固定部静電容量円筒状電極ＩＩ
３５３  固定部静電容量電極信号引出し線Ｉ
３５４  固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩ
３５５  固定部電気遮蔽接地電極引出し線
３５６  固定部電気遮蔽部材
３５７  固定部静電容量電極絶縁部材
３７１  可回転液体封止構造体
３７２  液体
４０１  映像信号入力
４０２  シリアル・データ変換
４０３  差動信号変換
４０４  サグ補正
４０５  静電容量電気結合装置
４０５ａ  静電容量電気結合構成単位ａ
４０５ｂ  静電容量電気結合構成単位ｂ
４０６  サグ量検出
４０７  サグ補正帰還
４０８  差動信号出力
５００  回転部
５５０  固定部
５０１  回転部静電容量円環状電極Ｉ
５０２  回転部静電容量円環状電極ＩＩ
５０３  回転部静電容量電極信号引出し線Ｉ
５０４  回転部静電容量電極信号引出し線ＩＩ
５５１  固定部静電容量円環状電極Ｉ
５５２  固定部静電容量円環状電極ＩＩ
５５３  固定部静電容量電極信号引出し線Ｉ
５５４  固定部静電容量電極信号引出し線ＩＩ
【図１】
2006287052.tif 000004
【図２】
2006287052.tif 000005
【図３】
2006287052.tif 000006
【図４】
2006287052.tif 000007
【図５】
2006287052.tif 000008