(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の通信装置のそれぞれに、データ信号を出力するデータ信号出力部と、データ信号を入力するデータ信号入力部と、データ信号の入出力タイミングに応じて論理を反転させるゲート信号出力部とを備え、半二重方式により通信を行う通信システムに用いられ、前記ゲート信号によって送信モードまたは受信モードとして示される各通信装置の通信モードに対応しながら双方向に信号を伝送する信号伝送装置であって、
非接触で対向配置された一対の送受信アンテナと、
前記一対の送受信アンテナにそれぞれ接続される送信アンプ及び受信アンプを備え、通信方向毎に異なる搬送周波数を用いる一対の送受信手段と、
前記各送受信手段と前記各通信装置との間に設けられ、前記ゲート信号が前記送信モードを示す論理の時には、前記データ信号出力部から出力されるデータ信号を前記送受信手段に供給すると共に、前記受信アンプから出力されるデータ信号の前記データ信号入力部への供給を停止し、前記ゲート信号が前記受信モードを示す論理の時には、前記受信アンプから出力されるデータ信号を、前記データ信号入力部に供給すると共に、前記送信アンプに対しダミー信号として供給する一対のインターフェース手段と、
を備えることを特徴とする信号伝送装置。
【請求項２】
前記一対のインターフェース手段は、前記送受信手段における前記送信アンプに供給する信号として、前記ゲート信号が前記送信モードを示す論理の時には、前記通信装置の前記データ信号出力部から出力されるデータ信号を選択し、前記ゲート信号が前記受信モードを示す論理の時には、前記送受信手段の前記受信アンプから出力されるデータ信号を選択する送信アンプ側信号供給手段と、
前記通信装置の前記データ信号入力部に供給する信号として、前記ゲート信号が前記受信モードを示す論理の時には、前記受信アンプから出力されるデータ信号を選択し、前記ゲート信号が前記送信モードを示す論理の時には、定電圧出力信号を選択する信号入力部側信号供給手段とをそれぞれ備える、
ことを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
【請求項３】
前記一対の送受信アンテナと、前記一対の送受信手段と、前記一対のインターフェース手段とは、互いに相対的に回転自在に設けられたロータリージョイントの静止側と回転側のそれぞれに取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の信号伝送装置。
【請求項４】
前記送信アンプ及び受信アンプは、交流アンプであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の信号伝送装置。
【請求項５】
第１と第２の通信装置のそれぞれに、データ信号を出力するデータ信号出力部と、データ信号を入力するデータ信号入力部と、データ信号の入出力タイミングに応じて論理を反転させるゲート信号出力部とを備え、半二重方式により通信を行う際に、前記ゲート信号によって送信モードまたは受信モードとして示される各通信装置の通信モードに対応しながら双方に信号を伝送する信号伝送方法であって、
前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記第１の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を第１の送信アンプに供給し、所定の搬送周波数を用いて第１の送受信アンテナを介して送信すると共に、第１の受信アンプから出力されるデータ信号の前記第１の通信装置における前記データ信号入力部への供給を停止する工程と、
第２の送受信アンテナを介して第２の受信アンプから出力されるデータ信号を前記第２の通信装置のデータ信号入力部に供給すると共に、第２の送信アンプに対しダミー信号として供給する工程と、を備え、
前記第２の通信装置から前記第１の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記第２の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を第２の送信アンプに供給し、前記第１の通信装置から第２の通信装置への通信時における搬送周波数とは異なる搬送周波数を用いて第２の送受信アンテナを介して送信すると共に、第２の受信アンプから出力されるデータ信号の前記第２の通信装置における前記データ信号入力部への供給を停止する工程と、
第１の送受信アンテナを介して第１の受信アンプにより出力されるデータ信号を、前記第１の通信装置のデータ信号入力部に供給すると共に、第１の送信アンプにダミー信号として供給する工程と、を備える、
ことを特徴とする信号伝送方法。
【請求項６】
前記通信の方向の検出を、前記ゲート信号の論理に応じて行う工程を更に備えることを特徴とする請求項５記載の信号伝送方法。
【請求項７】
前記データ信号入力部へのデータ信号供給を停止する際には、前記データ信号入力部にに定電圧出力信号を供給する工程とを更に備えることを特徴とする請求項５または６記載の信号伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号を半二重方式で伝送する信号伝送装置、及び信号伝送方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、二つの装置間で通信を行う方式の一つとして、半二重方式と呼ばれる方式がある。この半二重方式においては、二つの装置間における信号伝送経路は基本的に一つであり、一方が発信側となる場合には他方は受信側となり、反対に他方が発信側となる場合には一方は受信側となる。このように、双方から同時に発信することは出来ない。半二重方式を採用する装置の例としては、トランシーバーが挙げられる。
【０００３】
トランシーバーのような無線通信装置に半二重方式を採用する場合には、混信防止あるいはノイズ対策のために、アナログ信号では、ＡＭ（Amplitude Modulation）方式またはＦＭ（Frequency Modulation）方式等の変調を行い、デジタル信号では、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式、もしくはＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式等により変調を行い、アナログ信号やデジタル信号を所定の周波数の搬送波に重畳して通信を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような無線通信方式によれば、前記データ信号を送受信するためのアンプとして製造し易いＡＣ（交流）アンプを用いていたため、無信号状態が長くなると、ＡＣアンプに対する入力信号がＤＣ（直流）的になり、ＡＣアンプにおいて入力信号の基準レベルを正しく検知することが出来なくなるという問題があった。
【０００５】
例えば、半二重方式を採用した通信システムにおいて、一方から他方への送信データ量が多くなると、一方から他方への送信時間が長くなり、この間は他方から一方への送信を行うことができなくなる。従って、他方側の送信アンプ及び一方側の受信アンプに対する無信号状態が長くなり、当該送信アンプ及び受信アンプにおいて信号の基準レベルを正しく検出出来なくなる。その結果、前記送信が終了し、前記他方から前記一方への送信が行われる際には、通信が正しく行われなくなる。例えば、５ＭＨｚのクロック周波数を用いた場合には、前記無信号状態が数ｍｓｅｃになると適切な通信を行うことが出来ない場合がある。
【０００６】
この問題は前記送受信用のアンプとしてＤＣアンプを用いることによって解決することが可能であるが、一般に広帯域のＤＣアンプはＡＣアンプに比して製造が困難であり、コストの上昇を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記問題点を解決し、送受信用のアンプに交流アンプを用いた場合でも、正確に信号伝送を行うことのできる信号伝送装置及び信号伝送方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の信号伝送装置は、前記課題を解決するために、一対の通信装置のそれぞれに、データ信号を出力するデータ信号出力部と、データ信号を入力するデータ信号入力部と、データ信号の入出力タイミングに応じて論理を反転させるゲート信号出力部とを備え、半二重方式により通信を行う通信システムに用いられ、前記ゲート信号によって送信モードまたは受信モードとして示される各通信装置の通信モードに対応しながら双方向に信号を伝送する信号伝送装置であって、
非接触で対向配置された一対の送受信アンテナと、
前記一対の送受信アンテナにそれぞれ接続される送信アンプ及び受信アンプを備え、通信方向毎に異なる搬送周波数を用いる一対の送受信手段と、
前記各送受信手段と前記各通信装置との間に設けられ、前記ゲート信号が前記送信モードを示す論理の時には、前記データ信号出力部から出力されるデータ信号を前記送受信手段に供給すると共に、前記受信アンプから出力されるデータ信号の前記データ信号入力部への供給を停止し、前記ゲート信号が前記受信モードを示す論理の時には、前記受信アンプから出力されるデータ信号を、前記データ信号入力部に供給すると共に、前記送信アンプに対しダミー信号として供給する一対のインターフェース手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の信号伝送装置によれば、一対の通信装置を構成する一方の通信装置から他方の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記一対のインターフェース手段を構成する一方のインターフェース手段は、前記一方の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を、一対の送受信アンテナを構成する一方の送受信アンテナに接続された送信アンプに供給する。次に、この送信アンプを備えた送受信手段は、所定の搬送周波数を用いて前記一方の送受信アンテナから前記データ信号を送信する。その結果、前記信号は  前記一対の送受信アンテナを構成する他方の送受信アンテナを介して該他方の送受信アンテナに接続された受信アンプにより受信される。次に、一対のインターフェース手段を構成する他方のインターフェース手段は、受信された信号を前記一対の通信装置を構成する他方の通信装置におけるデータ信号入力部に供給する。これにより、前記一方の通信装置から前記他方の通信装置への信号の伝送が行われる。
【００１０】
また、前記他方のインターフェース手段は、前記受信された信号を、前記他方の送受信アンテナに接続された送信アンプに対しダミー信号として供給する。従って、このダミー信号は、この送信アンプを備えた送受信手段によって前記他方の送受信アンテナを介して送信され、前記一方の送受信アンテナを介して前記一方の送受信アンテナに接続された受信アンプにより受信される。そして、このように受信されたダミー信号は、前記一方のインターフェース手段に供給されるが、前記一方のインターフェース手段はこのダミー信号を前記一方の通信装置における前記データ信号入力部に対して供給しない。従って、送信モードで動作している前記一方の通信装置にダミー信号が入力されることがなく、通信にエラーを生じさせることがない。しかし、以上のようにダミー信号が送信される結果、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの、前記他方の通信装置から前記一方の通信装置への方向の信号伝送経路において通信が行われることになり、前記一方の送受信アンテナに接続された受信アンプとして交流アンプを用いた場合であっても、安定した信号伝送を行うことができる。
【００１１】
次に、前記他方の通信装置から前記一方の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記他方のインターフェース手段は、前記他方の通信装置のデータ信号出力部から出力されたデータ信号を前記他方の送受信アンテナに接続された送信アンプに供給する。次に、この送信アンプを備えた送受信手段は、前記一方の通信装置から前記他方の通信装置への通信時における搬送周波数とは異なる搬送周波数を用いて前記他方の送受信アンテナを介して送信する。従って、前記信号は、前記一方の送受信アンテナを介して該一方の送受信アンテナに接続された受信アンプにより受信される。次に、前記一方のインターフェース手段は、受信されたデータ信号を前記一方の通信装置におけるデータ信号入力部に供給する。これにより、前記他方の通信装置から前記一方の通信装置へのデータ信号の伝送が行われる。
【００１２】
また、前記一方のインターフェース手段は、前記受信された信号を、前記一方の送受信アンテナに接続された送信アンプに対しダミー信号として供給する。従って、このダミー信号は、この送信アンプを備えた送受信手段によって前記一方の送受信アンテナを介して送信され、前記他方の送受信アンテナを介して前記他方の送受信アンテナに接続された受信アンプにより受信される。そして、前記他方の送受信アンテナに接続された受信アンプにより受信されたダミー信号は、前記他方のインターフェース手段に供給されるが、前記他方のインターフェース手段はこのダミー信号を前記他方の通信装置における前記データ信号入力部に対して供給しない。従って、送信モードで動作している前記他方の通信装置にダミー信号が入力されることがなく、通信にエラーを生じさせることがない。その結果、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの、前記一方の通信装置から前記他方の通信装置への方向の信号伝送経路において、ダミー信号を用いた通信が行われることになるので、前記一方の送受信アンテナに接続された受信アンプとして交流アンプを用いた場合であっても、安定した信号伝送を行うことができる。
【００１３】
請求項２記載の信号伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１記載の信号伝送装置において、前記一対のインターフェース手段は、前記送受信手段における前記送信アンプに供給する信号として、前記ゲート信号が前記送信モードを示す論理の時には、前記通信装置の前記データ信号出力部から出力されるデータ信号を選択し、前記ゲート信号が前記受信モードを示す論理の時には、前記送受信手段の前記受信アンプから出力されるデータ信号を選択する送信アンプ側信号供給手段と、
前記通信装置の前記データ信号入力部に供給する信号として、前記ゲート信号が前記受信モードを示す論理の時には、前記受信アンプから出力されるデータ信号を選択し、前記ゲート信号が前記送信モードを示す論理の時には、定電圧出力信号を選択する信号入力部側信号供給手段とをそれぞれ備える、
ことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の信号伝送装置によれば、前記一対のインターフェース手段における送信アンプ側信号供給手段は、前記ゲート信号が前記送信モードを示す論理の時には、前記通信装置の前記データ信号出力部から出力されるデータ信号を選択し、前記送受信手段における前記送信アンプに対して供給する。従って、一方の通信装置から出力されたデータ信号は一方の送受信アンテナを介して送信され、また、他方の通信装置から出力されたデータ信号は他方の送受信アンテナを介して送信される。
【００１５】
一方、前記一対のインターフェース手段における信号入力部側信号供給手段は、前記ゲート信号が前記受信モードを示す論理の時には、前記受信アンプからの受信信号を前記通信装置の前記データ入力部に対して供給する。従って、他方の送受信アンテナを介して他方の受信アンプにおいて受信されたデータ信号は、他方の通信装置のデータ信号入力部に供給され、また、一方の送受信アンテナを介して一方の受信アンプにおいて受信されたデータ信号は、一方の通信装置のデータ信号入力部に供給される。
【００１６】
このようにして、送信アンプ側信号供給手段は送信モードの時にデータ信号が送信されるように、また信号入力部側信号供給手段は受信モードの時にデータ信号が受信されるように作用し、二つの通信装置間におけるデータ信号の伝送を実現させる。
【００１７】
これに対し、前記ゲート信号が受信モードを示す場合における送信アンプ側信号供給手段は、前記送受信手段の前記受信アンプから出力される受信信号をダミー信号として前記送信アンプに対して供給する信号として選択し、前記ゲート信号が送信モードを示す場合における信号入力部側信号供給手段は、データ信号入力部に供給する信号として定電圧出力信号を選択する。従って、上述したような送信モード側から受信モード側への通常の方向でのデータ信号の伝送が行われると同時に、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの受信モード側から送信モード側への方向において、ダミー信号の伝送が行われる。そして、このダミー信号はデータ信号入力部に供給されることはない。その結果、一対の送受信手段における受信アンプには、通信モードに拘わらず何らかの信号が供給されることになり、ＤＣ的な信号の入力が防止されるので、交流アンプを用いた場合でも安定した信号の伝送を可能にする。
【００１８】
請求項３記載の信号伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１または２記載の信号伝送装置において、前記一対の送受信アンテナと、前記一対の送受信手段と、前記一対のインターフェース手段とは、互いに相対的に回転自在に設けられたロータリージョイントの静止側と回転側のそれぞれに取り付けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の信号伝送装置によれば、前記一対の送受信アンテナと、前記一対の送受信手段と、前記一対のインターフェース手段とは、互いに相対的に回転自在に設けられたロータリージョイントの静止側と回転側のそれぞれに取り付けられているので、一方の通信装置が静止側に配置され、他方の通信装置が回転側に配置された場合においても、良好な双方通信が行われることになる。しかも、この場合においても、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となる信号伝送経路において信号の伝送を行わせるので、受信アンプに交流アンプを用いた場合でも安定した信号の伝送を可能にする。
【００２０】
請求項４記載の信号伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１ないし３のいずれか１記載の信号伝送装置において、前記送信アンプ及び受信アンプは、交流アンプであることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の信号伝送装置によれば、前記送信アンプ及び受信アンプは、交流アンプなので、信号伝送装置の製造コストの低減に寄与する。しかも、上述したダミー信号による信号伝送の結果、交流アンプを用いた場合でも安定した信号の伝送が可能となる。
【００２２】
請求項５記載の信号伝送方法は、前記課題を解決するために、第１と第２の通信装置のそれぞれに、データ信号を出力するデータ信号出力部と、データ信号を入力するデータ信号入力部と、データ信号の入出力タイミングに応じて論理を反転させるゲート信号出力部とを備え、半二重方式により通信を行う際に、前記ゲート信号によって送信モードまたは受信モードとして示される各通信装置の通信モードに対応しながら双方に信号を伝送する信号伝送方法であって、
前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記第１の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を第１の送信アンプに供給し、所定の搬送周波数を用いて第１の送受信アンテナを介して送信すると共に、第１の受信アンプから出力されるデータ信号の前記第１の通信装置における前記データ信号入力部への供給を停止する工程と、
第２の送受信アンテナを介して第２の受信アンプから出力されるデータ信号を前記第２の通信装置のデータ信号入力部に供給すると共に、第２の送信アンプに対しダミー信号として供給する工程と、を備え、
前記第２の通信装置から前記第１の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記第２の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を第２の送信アンプに供給し、前記第１の通信装置から第２の通信装置への通信時における搬送周波数とは異なる搬送周波数を用いて第２の送受信アンテナを介して送信すると共に、第２の受信アンプから出力されるデータ信号の前記第２の通信装置における前記データ信号入力部への供給を停止する工程と、
第１の送受信アンテナを介して第１の受信アンプにより出力されるデータ信号を、前記第１の通信装置のデータ信号入力部に供給すると共に、第１の送信アンプにダミー信号として供給する工程と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の信号伝送方法によれば、一対の通信装置を構成する第１の通信装置から第２の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記第１の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号は、第１の送受信アンテナに接続された第１の送信アンプに供給される。次に、供給されたデータ信号は、第１の送受信アンプを備えた第１の送受信手段により、所定の搬送周波数を有する信号として、第１の送受信アンテナから送信される。その結果、前記信号は  第２の送受信アンテナを介して該第２の送受信アンテナに接続された第２の受信アンプにより受信される。次に、受信されたデータ信号は、第２の通信装置におけるデータ信号入力部に供給される。これにより、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への信号の伝送が行われる。
【００２４】
また、この時、前記受信された信号は、第２の送受信アンテナに接続された第２の送信アンプに対しダミー信号として供給される。従って、このダミー信号は、第２の送信アンプを備えた第２の送受信手段によって第２の送受信アンテナを介して送信され、第１の送受信アンテナを介して第１の送受信アンテナに接続された第１の受信アンプにより受信される。その結果、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置への方向の信号伝送経路において、ダミー信号を用いた通信が行われることになるので、前記第１の送受信アンテナに接続された第１の受信アンプに対する信号入力が長期間に亘って途絶えることがないので、第１の受信アンプに交流アンプを用いた場合であっても、安定した信号伝送を行うことができる。また、前記ダミー信号は、送信モードで動作している第１の通信装置におけるデータ信号入力部に対しては供給されないので、通信にエラーを生じさせることがない。
【００２５】
次に、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置への方向の通信が行われる時には、前記第２の通信装置のデータ信号出力部から出力されたデータ信号は前記第２の送受信アンテナに接続された第２の送信アンプに供給される。次に、供給されたデータ信号は、第２の送信アンプを備えた第２の送受信手段により、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への通信時における搬送周波数とは異なる搬送周波数を有する信号として前記第２の送受信アンテナを介して送信される。従って、前記信号は  前記第１の送受信アンテナを介して該第１の受信アンプにより受信される。次に、この受信されたデータ信号は前記第１の通信装置におけるデータ信号入力部に供給される。これにより、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置への信号の伝送が行われる。
【００２６】
また、この時、前記受信された信号は、前記第１の送受信アンテナに接続された第１の送信アンプに対しダミー信号として供給される。従って、このダミー信号は、第１の送信アンプを備えた第１の送受信手段によって第１の送受信アンテナを介して送信され、第２の送受信アンテナを介して前記第２の送受信アンテナに接続された第２の受信アンプに受信される。その結果、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への方向の信号伝送経路において、ダミー信号を用いた通信が行われることになるので、第２の送受信アンテナに接続された第２の受信アンプに対する信号入力が長期間に亘って途絶えることがなく、第２の受信アンプとして交流アンプを用いた場合であっても、安定した信号伝送を行うことができる。
【００２７】
請求項６記載の信号伝送方法は、前記課題を解決するために、請求項５記載の信号伝送方法において、前記通信の方向の検出を、前記ゲート信号の論理に応じて行う工程を更に備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項６記載の信号伝送方法によれば、前記通信の方向の検出は、前記ゲート信号の論理に応じて行われるので、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの信号伝送経路において、ダミー信号を用いた信号伝送が、通信にエラーを与えることなく確実に実行される。
【００２９】
請求項７記載の信号伝送方法は、前記課題を解決するために、請求項５または６記載の信号伝送方法において、前記データ信号入力部に対する信号供給を停止させる際には、前記データ信号入力部に定電圧出力信号を供給する工程とを更に備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の信号伝送方法によれば、前記ゲート信号により第１または第２の通信装置が受信状態であることが検出されると、当該受信状態の通信装置における前記データ信号入力部に対しては、定電圧出力信号を供給することにより、当該データ信号入力部に対する信号の供給を停止させる。従って、前記ダミー信号による信号伝送が行われる場合でも当該ダミー信号が前記受信状態にある通信装置のデータ信号入力部に入力されることがなく、通信にエラーを生じさせることがない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態としての信号伝送装置を含む通信システムの概略構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施形態としての信号伝送装置の外観斜視図、図３は図２の信号伝送装置の概略構成を示す断面図である。
【００３２】
本実施形態は、図１に示すように、静止側に設けられたマスタ２と、回転側に設けられたスレーブ１３間において通信を行う通信システム１に、本発明の信号伝送装置３０を適用したものである。本発明の信号伝送装置３０は図１において点線で囲まれた部分に相当する。
【００３３】
静止側と回転側との間で通信を行う例としては、検査装置あるいは工作機器等において、所定平面に対して回動可能に設けた移動ロボットの制御、または回転ステージ上に設けたワークの支持装置の制御を、所定平面上に設置したコンピュータにより行う場合等が挙げられる。
【００３４】
マスタ２は、例えば前記の例においてパーソナルコンピュータ等により実現される情報処理装置であり、スレーブ１３からの送信要求等のコマンド及びその他のデータ等を表すデータ信号を受信すると共に、スレーブ１３に対して当該要求に係るデータ及びその他のコマンド等を表すデータ信号を送信する。
【００３５】
スレーブ１３は、例えば前記の例において移動ロボットまたはワークの支持装置の駆動制御を行うマイクロコンピュータ等により実現される情報処理装置であり、マスタ２に対して送信要求等のコマンド及びその他のデータ等を表すデータ信号を送信すると共に、マスタ２から送信されて来るデータ及びその他のコマンド等のデータ信号を受信して処理する。
【００３６】
マスタ２とスレーブ１３間の通信方式は半二重方式であり、通信の制御はリピータと呼ばれる一対の通信装置により行われる。マスタ２側にはマスタリピータ３が設けられており、スレーブ１３側にはスレーブリピータ１４が設けられている。
【００３７】
なお、マスタ２とマスタリピータ３との通信、及びスレーブ１３とスレーブリピータ１４との通信についても半二重方式により行われる。
【００３８】
マスタリピータ３は、図示しないバッファと、半二重方式により通信を行うための図示しないデータ信号出力部とデータ信号入力部とゲート信号出力部とを備えている。マスタ２から出力されたデータ信号は、一時的にバッファに格納され、データ信号出力部からマスタリピータ３の外部に出力される。マスタリピータ３の外部から供給されるデータ信号はデータ信号入力部において入力され、一時的にバッファに格納された後、マスタ２に出力される。また、ゲート信号出力部は、マスタリピータ３の通信モードに応じてゲート信号を切り換えるように構成されている。受信モード時においては、ゲート信号はローレベルに切り換えられ、データ信号入力部においてデータ信号を入力可能な状態であることを示す。一方、送信モード時においては、ゲート信号はハイレベルに切り換えられ、データ信号出力部においてデータ信号の出力が可能な状態であることを示す。
【００３９】
スレーブリピータ１４は、マスタリピータ３と同様に、図示しないバッファと、半二重方式により通信を行う図示しないデータ信号出力部及びデータ信号入力部並びにゲート信号出力部とを備えている。スリーブ１３から出力されたデータは、一時的にバッファに格納され、データ信号出力部からスレーブリピータ１４の外部に出力される。スレーブリピータ１４の外部から供給されるデータ信号はデータ信号入力部において入力され、一時的にバッファに格納された後、スリーブ１３に出力される。また、ゲート信号出力部は、通信モードに応じてゲート信号を切り換えるように構成されている。受信モード時においては、ゲート信号はローレベルに切り換えられ、データ信号入力部においてデータ信号を入力可能な状態であることを示す。一方、送信モード時においては、ゲート信号はハイレベルに切り換えられ、データ信号出力部においてデータ信号の出力が可能な状態であることを示す。
【００４０】
静止側においては、ＤＣ２４Ｖ、３．５Ａの電源が電源フィルタ６に供給される。電源フィルタ６に供給された電源は電源フィルタ６においてリップルを除去され、電源４及び電源５並びに送電部１１に供給される。
【００４１】
電源４は変圧器等の絶縁型電源であり、ＤＣ５Ｖ、２００ｍＡの電源をマスタリピータ３に対して供給する。
【００４２】
電源５は変圧器等の絶縁型電源であり、ＤＣ８Ｖ、３００ｍＡの電源を後述する静止側の送信部８ａ及び受信部８ｂに対して供給する。
【００４３】
後述する送電部１１に供給されたＤＣ２４Ｖ、３．５Ａの電源は、送電部１１、フェライトコアコイルユニット１２、フェライトコアコイルユニット２３及び受電部２２を介して回転側に伝送される。
【００４４】
回転側に伝送された電源は、受電部２２から、電源１５、電源１６、及び電源１７に供給される。
【００４５】
電源１５は変圧器等の絶縁型電源であり、ＤＣ５Ｖ、２００ｍＡの電源をスレーブリピータ１４に供給する。
【００４６】
電源１６は変圧器等の絶縁型電源であり、ＤＣ８Ｖ、３００ｍＡの電源を後述する回転側の送信部１９ａ及び受信部１９ｂに供給する。
【００４７】
電源１７は例えばＤＣ／ＤＣ変換型電源等の非絶縁型電源であり、ＤＣ２４Ｖ、２Ａの電源を回転側に供給する。
【００４８】
次に、本発明の信号伝送装置３０の構成について説明する。本発明の信号伝送装置３０は、図１に示すように、静止側においては、ダミー信号制御部７と、送信部８ａと、受信部８ｂと、アンテナ１０と、送電部１１と、ファライトコアコイルユニット１２とから構成される。また、回転側においては、ダミー信号制御部１８と、送信部１９ａと、受信部１９ｂと、フェライトコアコイルユニット２１と、受電部２２と、アンテナ２３とから構成される。
【００４９】
以上のような信号伝送装置３０は、図２に示すようなハウジング内に収容される。ハウジングは、ステンレス鋼あるいはアルミニウム等で形成された胴部３１、天板部３２、及び底板部３３とから構成される。
【００５０】
胴部３１と天板部３２は、静止側において固定的に支持される。底板部３３には同じくステンレス鋼あるいはアルミニウム等で形成された軸部３６が嵌め合わされており、該底板部３３と軸部３６は、図３に示す軸受３９及び軸受４０を介して胴部３１及び天板部３２に対して回転自在に支持されている。
【００５１】
天板部３２の表面には、静止側のインターフェース手段としてのダミー信号制御部７が取り付けられており、前記底板部３３には回転側のダミー信号制御部１８が設けられている。静止側のダミー信号制御部７は、マスタリピータ３の通信モードに合わせてマスターリピータ３と後述する静止側の送信部８ａ及び受信部８ｂとの間の接続状態を制御すると共に、マスターリピータ３が受信モードであり回転側から送信された信号を静止側で受信している場合には、受信部８ｂにおいて受信した信号を、そのまま送信部８ａにダミー信号として供給し、静止側から回転側への信号伝送経路における無信号状態を減少させる制御を行う。
【００５２】
また同様に、回転側のインターフェース手段としてのダミー信号制御部１８は、スレーブリピータ１４の送受信動作モードに合わせてスレーブリピータ１４と回転側の送信部１９ａび受信部１９ｂとの間の接続状態を制御すると共に、スレーブリピータ１４が受信モードであり静止側から送信された信号を回転側で受信している場合には、受信部１９ｂにおいて受信した信号を、そのまま送信部１９ａにダミー信号として供給し、回転側から送信側への信号伝送経路における無信号状態を減少させる制御を行う。
【００５３】
マスタリピータ３とダミー信号制御部７との接続、及びスレーブリピータ１４とダミー信号制御部１８との接続は、図３に示すように、ケーブル３８を用いて行う。前記天板部３２と底板部３３には、図２に示す端子台３７が設けられており、この端子台３７の端子にケーブル３８を結線する。
【００５４】
静止側の送受信手段としての送信部８ａ及び受信部８ｂは、後述する送電部１１と共に、図３に示すような送受信モジュール９として天板部３２の裏面に取り付けられている。また、回転側の送受信手段としての送信部１９ａ及び受信部１９ｂは、後述する受電部２２と共に、図３に示すような送受信モジュール２０として底板部３３の裏面に取り付けられている。
【００５５】
静止側の送信部８ａは、例えばキャリア周波数３４０ＭＨｚを用いて周波数変調方式により信号を送信する手段であり、ビットレートは５Ｍｂｐｓに設定している。具体的には周波数変調方式の送信部として一般的に良く知られた構成を有しており、ＶＣＯ、ＲＦ交流アンプ、及びバンドパスフィルタ等から構成されている。
【００５６】
一方、前記静止側の送信部８ａからの信号を受信する回転側の受信部１９ｂは、例えばキャリア周波数３４０ＭＨｚを用いて周波数復調方式により信号を受信する手段であり、ビットレートは５Ｍｂｐｓを採用している。具体的には周波数復調方式の受信部として一般的に良く知られた構成を有しており、バンドパスフィルタ、ＲＦ交流アンプ、ＡＧＣアンプ、検波器、ローパスフィルタ及びコンパレータ等から構成されている。
【００５７】
回転側の送信部１９ａは、例えばキャリア周波数４９０ＭＨｚを用いて周波数変調方式により信号を送信する手段であり、ビットレートは５Ｍｂｐｓに設定している。具体的にはＶＣＯ、バンドパスフィルタ、及びＲＦ交流アンプ等から構成されている。
【００５８】
一方、前記回転側の送信部１９ａからの信号を受信する静止側の受信部８ｂは、例えばキャリア周波数４９０ＭＨｚを用いて周波数復調方式により信号を受信する手段であり、ビットレートは５Ｍｂｐｓを採用している。具体的にはバンドパスフィルタ、ＲＦ交流アンプ、ＡＧＣアンプ、検波器、ローパスフィルタ及びコンパレータ等から構成されている。
【００５９】
静止側のアンテナ１０と回転側のアンテナ２１は、図４に示すようにリング状のプリント基板４１上にアンテナ端子としての配線パターン４２，４３が形成された部材である。但し、配線パターンは図４に示す例に限定されるものではない。本実施形態においては、図４に示すように、外側の配線パターン４２を接地側に接続し、内側の配線パターンを信号側に接続した二重リング状アンテナを採用している。本実施形態では、このような静止側のアンテナ１０と回転側のアンテナ２１を、図３に示すように静止側の支持台４４及び回転側の支持台４５に取り付け、アンテナ同士が互いに０．５ｍｍ〜１ｍｍの間で設定した間隔を有して非接触となるように設けられている。静止側の支持台４４は胴部３１に固定した静止側の内部固定板３４上に取り付けられており、回転側の支持台４５は軸部３６に固定した回転側の内部固定板３５上に取り付けられている。
【００６０】
また、リング状プリント基板４１の回転中心位置は互いに一致している。従って、アンテナ１０とアンテナ２１とが相対的に回転した場合でも、前記配線パターンは常に一定の間隙を保って対向している。
【００６１】
このように構成することにより、各配線パターン４２，４３が空気層を介して容量結合していると考えることができ、同軸ケーブルとほぼ同様にフラットな特性で高周波信号を伝送することが可能になる。
【００６２】
また、本実施形態では、以上のような非接触信号伝送において、マスタリピータ３からスレーブリピータ１４への伝送と、スレーブリピータ１４からマスタリピータ３への伝送に、それぞれ独立した２つの異なるキャリア周波数を用いるので、一つの装置内で送信機能と受信機能を切り換えるといった処理を行う必要がなく、高速に通信を行うことができる。また、キャリア周波数が異なるので混信の恐れもない。
【００６３】
次に、前記送受信モジュール９として静止側に設けられた送電部１１は、電源フィルタ６から供給される２４Ｖ、３．５ＡのＤＣ電源を、３０ｋＨｚ前後の高周波数パルス信号に変換し、静止側のフェライトコアユニット１２に供給する手段である。具体的には、スイッチングドライバー、ドライバー、及びオシレータ等から構成される。
【００６４】
一方、前記送受信モジュール２０として回転側に設けられた受電部２２は、前記送電部１１から出力され、後述するフェライトコアユニット１２，２３を介して回転側に伝送される３０ｋＨｚ前後の高周波数信号を、２４Ｖ、２．０ＡのＤＣ電源に変換し、回転側の電源１７に供給する手段である。具体的には整流部等から構成される。
【００６５】
静止側のフェライトコアコイルユニット１２は、静止側の内部固定板３４上に取り付けられ、回転側のフェライトコアコイルユニット２３は、回転側の内部固定板３５上に取り付けられている。フェライトコアコイルユニット１２、２３は、図４に示すように、各内部固定板３４，３５上に円環状に設けられた複数のフェライトコア５０と、これらのフェライトコア５０の溝部に収納されたコイル５１とから構成されている。各コイル５１は、それぞれ前記送電部１１及び受電部２２と電気的に接続されており、フェライトコアコイルユニット１２とフェライトコアコイルユニット２３は、０．５ｍｍ〜１ｍｍの間隙を有して対向配置されている。
【００６６】
本実施形態で用いたフェライトコア５０は、図５（Ｂ）に示すように、一般にケーブルのシールド用クランプフィルタに使用されているものであり、半円筒形状の分割型のフェライトコアである。クランプフィルタに用いる場合には、図５（Ａ）に示すように二つの半円筒形状の分割型フェライトコア５０を組み合わせて使用する。このようなクランプフィルタに用いられる半円筒形状の分割型フェライトコア５０は、図５（Ａ）に示すように合わせた際に磁束の漏洩を確実に防止する必要があるため、表面の加工精度が高く、寸法精度も高い。従って、図４に示すように、それぞれの分割型フェライトコア５０を内部固定板４４，４５上に環状に配置した場合でも、図５（Ｃ）に示すように内部固定板４４，４５からの高さｈを均一に揃えることができる。その結果、静止側フェライトコアコイルユニット１２を一次側とし、回転側フェライトコアコイルユニット２３を二次側として、図３に示すように同軸上に対向させ、相対的に回転させた場合でも、両者の間隙を一定に保つことが可能である。
【００６７】
本実施形態では、分割型フェライトコア５０の溝部に３０ターン程度巻いた空芯コイル５１を装着することにより、相互誘導の原理による電源の伝送を可能にしている。空芯コイル５１には、銅線で形成されたコイルの表面に、メチルアルコールで溶融する樹脂がコーティングされた、所謂アルコール融着線を用いている。本実施形態では、このアルコール融着線を巻き上げ装置により３０ターン程度巻き上げた後、メチルアルコールに浸している。これにより、コイルの表面にコーティングされた樹脂が溶融し、空芯コイル５１全体が固められる。そして、このように固められた空芯コイル５１をエポキシ系接着剤により前記溝部に接着している。従って、空芯コイル５１は分割型フェライトコア５０の全体を押さえ付け、分割型フェライトコア５０を内部固定板４４，４５から離脱させないという働きも有している。
【００６８】
分割型フェライトコア５０の内部固定板４４，４５への取り付けには、低温で接着可能な２液性のエポキシ系接着剤を使用した。高温で接着を行う接着剤を用いた場合には、冷却時において固定板と分割型フェライトコアの接着面において、熱膨張率の違いにより、分割型フェライトコア５０にクラック等を生じさせる場合があるが、本実施形態では低温で接着可能であるため、このようなクラック等を生じさせることがない。
【００６９】
また、内部固定板４４，４５は、上述したように非磁性体のステンレス鋼で形成されているため、磁束の漏洩が生じても発熱することがなく、分割型フェライトコア５０を内部固定板４４，４５から離脱させることがない。
【００７０】
以上のような構成において、送電部１１から静止側のフェライトコアユニット１２内のコイルに電流が流されると、フェライトコアコイルユニット１２において磁場が発生し、相互誘導の作用により回転側のフェライトコアコイルユニット２３に誘導起電力が発生する。このように、静止側のフェライトコアコイルユニット１２と回転側のフェライトコアコイルユニット２３は、相互誘導（電磁誘導）による起電力で電源の伝送を行う電源伝送用カプラを構成している。本実施形態においては、図６（Ａ）に示すように、一次側をバイフェラル巻きとし、二次側をノーマル巻きとすることにより、一次側のオン／オフを交互に繰り返し、図６（Ｂ）に示すように３０ｋＨｚ前後の周波数として、二次側でこれを合成して効率を高めている。
【００７１】
更に、本実施形態においては、静止側のアンテナ１０及び回転側のアンテナ２１と、静止側のフェライトコアコイルユニット１２及び回転側のフェライトコアコイルユニット２３を図３に示すように同心円状に設けているので、軸方向における配置スペースに余裕を持たせることができる。このように、電源伝送用カプラとアンテナ部材を同一区画内に混在させることができるのは、アンテナによる信号の伝送周波数が例えば３４０ＭＨｚ及び４９０ＭＨｚであるのに対し、電源伝送用カプラによる電源の伝送周波数が２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚであるため、互いに干渉することがないからである。
【００７２】
また、前記静止側のアンテナ１０及び回転側のアンテナ２１の外側は図３に示すようにアルミニウム等で形成された電波遮蔽部４６により覆われており、伝送信号の信号伝送装置３０外への漏洩、あるいは外部からのノイズの影響を減少させている。
【００７３】
（信号伝送方式）
次に、以上のような本実施形態における信号伝送装置３０による信号伝送方式を図７乃至図１０に基づいて詳しく説明する。
【００７４】
図７は、以下の説明に用いるためのブロック図であり、理解の容易のために各信号に名前を付してある。図７に示すように、静止側においては、マスタリピータ３からダミー信号制御部７への出力信号をＭＳＤ、ダミー信号制御部７からマスタリピータ３に対する入力信号をＭＲＤ、及びマスタリピータ３から出力されるゲート信号をＭＣとする。また、ダミー信号制御部７から送信部８ａへの出力信号をＭＳＤＭ、受信部８ｂからダミー信号制御部７に対する入力信号をＭＲＤＭとする。
【００７５】
一方、回転側においては、受信部１９ｂからダミー信号制御部１８に対する入力信号をＳＲＤＭ、ダミー信号制御部１８からスレーブリピータ１４に対する入力信号をＳＲＤ、スレーブリピータ１４からダミー信号制御部１８への出力信号をＳＳＤ、スレーブリピータ１４から送信部１９ａに対する出力信号をＳＳＤＭ、スレーブリピータ１４から出力されるゲート信号をＳＣとする。
【００７６】
ここで、ダミー信号制御部７の具体的な構成例を図８に基づいて説明する。ダミー信号制御部７は、図８に示すように、バッファ７ａ、７ｂ、ＮＡＮＤゲート回路７ｃ、バッファ７ｄ、ＮＡＮＤゲート回路７ｅ、ＮＯＴ回路７ｆ、ＮＡＮＤゲート回路７ｇ、及びＮＯＴ回路７ｆから構成されている。
【００７７】
送信アンプ側信号供給手段としてのＮＡＮＤゲート回路７ｃは、ＮＡＮＤゲート回路７ｅの出力がハイレベルに固定される時、即ち送信モード時にはマスタリピータ３の出力端子ＳＤから出力される送信データ信号を、静止側の送信部８ａの入力端子ＳＤ（ＩＮ）に供給するゲート回路である。また、マスタリピータ３の出力端子ＳＤから出力される信号がハイレベルに固定される時、即ち受信モード時には、静止側の受信部８ｂの出力端子ＲＤ（ＯＵＴ）から出力されＮＡＮＤゲート回路７ｅを介して供給される受信データ信号を、静止側の送信部８ａの入力端子ＳＤ（ＩＮ）に供給するゲート回路である。
【００７８】
信号入力側信号供給手段としてのＮＡＮＤゲート回路７ｇは、マスタリピータ３のゲート出力端子Ｔから出力されるゲート信号がローレベルの時、即ち受信モード時に、静止側の受信部８ｂの出力端子ＲＤ（ＯＵＴ）からの受信データを、マスタリピータ３の入力端子ＲＤに供給するゲート回路である。また、マスタリピータ３のゲート出力端子Ｔから出力されるゲート信号がハイレベルの時、即ち送信モード時に、マスタリピータ３の入力端子ＲＤにハイレベルに固定される信号を供給するゲート回路である。
【００７９】
ＮＡＮＤゲート回路７ｅは、マスタリピータ３のゲート出力端子Ｔから出力されるゲート信号がハイレベルの時、即ち送信モード時に、ＮＡＮＤゲート回路７ｃに対してハイレベルに固定される信号を出力するゲート回路である。また、マスタリピータ３のゲート出力端子Ｔから出力されるゲート信号がローレベルの時、即ち受信モード時に、静止側の受信部８ｂの出力端子ＲＤ（ＯＵＴ）からの受信データを、ＮＡＭＤゲート回路７ｃに供給する回路である。
【００８０】
各ゲート回路の論理値表を図９に示す。図９（Ａ）は、ＮＡＮＤゲート回路７ｅの論理値表である。マスタリピータ３のゲート信号出力端子Ｔから出力されるゲート信号は、マスタリピータ３の通信モードによって切り換えられ、送信モード時にはハイレベル、受信モード時にはローレベルの信号となる。このゲート信号はＮＯＴ回路７ｆによって反転されてＮＡＮＤゲート回路７ｅに入力される。また、受信部８ｂの出力端子ＲＤ（ＯＵＴ）から出力される受信データ信号は、ＮＯＴ回路７ｈによって反転され、ＮＡＮＤ回路７ｅに入力される。図９（Ａ）に示すように、ゲート信号がハイレベルの時、即ち送信モード時には、ＮＯＴ回路７ｈの出力信号、即ち受信データ信号に拘わらずＮＡＮＤゲート回路７ｅの出力はハイレベルに固定される。つまり、ＮＡＮＤゲート回路７ｅは送信モード時には出力をハイレベルに固定する。一方、ゲート信号がローレベルの時、即ち受信モード時には、ＮＯＴ回路７ｈの出力信号、即ち受信データ信号に応じてＮＡＮＤゲート回路７ｅの出力が変化する。つまり、ＮＡＮＤゲート回路７ｅは受信モード時において受信データ信号をＮＡＮＤゲート回路７ｃに供給する。
【００８１】
次に、図９（Ｂ）はＮＡＮＤゲート回路７ｃの真理値表である。上述したように、送信モード時には、ＮＡＮＤゲート回路７ｅの出力がハイレベルに固定されるため、マスタリピータ３の出力端子ＳＤから出力され、バッファ回路７ａ，７ｂを介して出力される送信データ信号に応じて、ＮＡＮＤゲート回路７ｃの出力が変化する。つまり、ＮＡＮＤゲート回路７ｅは送信モード時において送信データ信号を送信部８ａに供給する。一方、受信モード時においては、上述したようにＮＡＮＤゲート回路７ｅの出力信号が受信データ信号に応じて変化するが、マスタリピータ３の出力端子ＳＤからの出力信号はハイレベル信号に固定される。従って、ＮＡＮＤゲート回路７ｃは、受信モード時において受信データ信号を送信部８ａに供給する。
【００８２】
次に、図９（Ｃ）はＮＡＮＤゲート回路７ｇの真理値表である。上述したように、受信モード時においては、ゲート信号がローレベルとなり、このローレベルの信号がＮＯＴ回路７ｆによって反転されて入力されるので、ＮＡＮＤゲート回路７ｇの出力はＮＯＴ回路７ｈを介して入力される受信データ信号に応じて変化する。つまり、ＮＡＮＤゲート回路７ｇは受信モード時において受信データ信号をマスタリピータ３の入力端子ＲＤに供給する。一方、送信モード時においては、ゲート信号はハイレベルとなり、ＮＯＴ回路７ｆによって反転されて入力されるので、ＮＯＴ回路７ｈを介して入力される受信データ信号に拘わらず、ＮＡＮＤゲート回路７ｇの出力はハイレベル信号に固定される。つまり、ＮＡＮＤゲート回路７ｇは、受信モード時においてハイレベルに固定した信号をマスタリピータ３の入力端子ＲＤに供給する。
【００８３】
なお、説明は省略するが、回転側のダミー信号制御部１８についても静止側のダミー信号制御部７と同様な構成及び機能を有する。
【００８４】
以下、マスタリピータ３とスレーブリピータ１４との間の信号伝送について説明する。  図１０及び図１１は、以上のようなダミー信号制御部７及びダミー信号制御部１８の機能を簡略化して示したずであり、図１０は、マスタリピータ３からスレーブリピータ１４に対して信号を伝送する場合、図１１は、スレーブリピータ１４からマスタリピータ３に信号を伝送する場合を示している。
【００８５】
図１０に示すように、マスタリピータ３における送信モード時には、静止側のダミー信号制御部７は、マスタリピータ３からダミー信号制御部７に対する出力信号ＭＳＤを、ダミー信号制御部７から静止側の送信部８ａへの出力信号ＭＳＤＭとして供給可能にする。また、ダミー信号制御部７は、ダミー信号制御部７からマスタリピータ３への入力信号ＭＲＤとしてハイレベルに固定した信号を供給する。一方、回転側のダミー信号制御部１８は、スレーブリピータ１４への入力信号ＳＲＤとして、回転側の受信部１９ｂにおいて受信したデータ信号を供給可能にする。またそれと同時に、ダミー信号制御部１８から回転側の送信部１９ａに対する出力信号ＳＳＤＭとして、前記受信データ信号をそのまま供給する。
【００８６】
従って、図１２に示すように、マスタリピータ３から出力されるゲート信号ＭＣがハイレベルの時に(図12(B))、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においてマスタリピータ３の出力信号ＭＳＤとして有効データ信号が出力されると(図12(A))、この有効データ信号は、ダミー信号制御部７から送信部８ａへの出力信号ＭＳＤＭとして送信部８ａに出力される（図12(D)）。その結果、この有効データ信号は、送信部８ａ、アンテナ１０、アンテナ２１、及び受信部１９ｂを介して回転側において受信され、受信部１９ｂからダミー信号制御部１８への入力信号ＳＲＤＭとしてダミー信号制御部１８に供給される（図12(E))。そして、この有効データ信号は、ダミー信号制御部１８からのスレーブリピータ１４に対する入力信号ＳＲＤとしてスレーブリピータ１４に供給され（図12(F)）、これによりマスタリピータ３からスレーブリピータ１４への信号の伝送が行われたことになる。
【００８７】
また、回転側の受信部１９ｂからダミー信号制御部１８への入力信号ＳＲＤＭとして供給された有効データ信号は（図12(I)(なお、図12(I)は理解を容易にするために図12(E)と同じものを重複記載した。))、上述したようにスレーブリピータ１４に対する入力信号ＳＲＤとして供給されるだけでなく、ダミー信号制御部１８から回転側の送信部１９ａへの出力信号ＳＳＤＭとして送信部１９ａに供給される(図12(J))。そして、このデータ信号は、送信部１９ａ、アンテナ２１、アンテナ１０、及び受信部８ｂを介して静止側において受信され、受信部８ｂからのダミー信号制御部７への入力信号ＭＲＤＭとしてダミー信号制御部７に供給される(図12(K))。しかしながら、ダミー信号制御部７は、この入力信号ＭＲＤＭを有効な受信データ信号として取り扱わず、ダミー信号制御部７の外部には出力しない。
【００８８】
このように、本実施形態においては、スレーブリピータ１４から出力されるゲート信号ＳＣがローレベルであり(図12(H))、スレーブリピータ１４が受信モードで動作している場合であっても、回転側の送信部１９ａにデータ信号が供給され、更にアンテナ２１及びアンテナ１０を介して静止側の受信部８ｂにもデータ信号が供給されることになる。従って、このデータ信号は、スレーブリピータ１４から見れば有効な送信データ信号ではなく、且つマスタリピータ３から見ても有効な受信データ信号ではないが、半二重方式の通信プロトコルに従えば本来は非通信状態であるはずの回転側送信部１９ａと静止側受信部８ｂとの間に、ダミーの通信状態を形成するためのダミー信号として用いられている。その結果、静止側の受信部８ｂにおける無信号状態、即ちＤＣ信号の入力期間を減少させることができるので、受信部８ｂにＡＣアンプを用いた場合でも、安定して動作させることができる。
【００８９】
次に、スレーブリピータ１４からマスタリピータ３に対する信号伝送については、以下のように行われる。
【００９０】
マスタリピータ３は、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２にて有効データ信号の出力が終了すると、時刻ｔ２から所定時間後の時刻ｔ３において、ゲート信号ＭＣをローレベルの信号に切り換える。これにより、マスタリピータ３は受信モードとなる。
【００９１】
一方、スレーブリピータ１４は、図１２（Ｆ）、（Ｈ）に示すように、時刻ｔ２にて有効データ信号の入力が終了すると、時刻ｔ２から所定時間経過後の時刻ｔ４にて、ゲート信号ＳＣをハイレベルの信号に切り換える。これにより、スレーブリピータ１４は送信モードとなる。
【００９２】
スレーブリピータ１４が送信モードになると、回転側のダミー信号制御部１８は、図１１に示すようにスレーブリピータ１４からダミー信号制御部１８に対する出力信号ＳＳＤを、ダミー信号制御部１８から回転側の送信部１９ａへの出力信号ＳＳＤＭとして供給可能にする。また、ダミー信号制御部１８は、ダミー信号制御部１８からスレーブリピータ１４への入力信号ＳＲＤとしてハイレベルに固定した信号を供給する。一方、静止側のダミー信号制御部７は、マスタリピータ３への入力信号ＭＲＤとして、静止側の受信部８ｂにおいて受信したデータ信号を供給可能にする。またそれと同時に、ダミー信号制御部７から回転側の送信部８ａに対する出力信号ＭＳＤＭとして、前記受信データ信号をそのまま供給する。
【００９３】
スレーブリピータ１４は、図１２に示すように、ゲート信号ＳＣを時刻ｔ４においてハイレベルに切り換え(図12(H))、この時刻ｔ４から所定時間経過後の時刻ｔ５に有効データ信号の出力をスレーブリピータ１４の出力信号ＳＳＤとして開始すると(図12(G))、この有効データ信号は、ダミー信号制御部１８から送信部１９ａへの出力信号ＳＳＤＭとして送信部１９ａに出力される（図12(Ｊ)）。
【００９４】
なお、ここで有効データ信号の出力を介しする時刻ｔ５は、ゲート信号ＳＣがハイレベル信号に切り換えられる時刻ｔ４から、伝送ビットで換算して少なくとも１ビット分の時間を確保するように設定されている。本実施形態においては、この時間確保のために、図８に示すようにバッファ７ａ，７ｂを設けている。このように構成することにより、ダミー信号制御部１８内のゲート遅延によって、ゲート信号ＳＣの出力タイミングから、ダミー信号制御部１８内部の信号供給状態が図１１に示す状態に切り換えられるタイミングまでの時間遅延が生じたとしても、確実にスレーブリピータ１４からの有効データ信号を、送信部１９ａへの出力信号ＳＳＤＭとして出力させ、送信させることができる。
【００９５】
次に、前記有効データ信号は、送信部１９ａ、アンテナ２１、アンテナ１０、及び受信部８ｂを介して静止側において受信され、受信部８ｂからダミー信号制御部７への入力信号ＭＲＤＭとしてダミー信号制御部７に供給される（図12(K))。そして、この有効データ信号は、ダミー信号制御部７からのマスタリピータ３に対する入力信号ＭＲＤとしてマスタリピータ３に供給され（図12(L)）、これによりスレーブリピータ１４からマスタリピータ３への信号の伝送が行われたことになる。図１２に示す例では、時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間においてスレーブリピータ１４からマスタリピータ３への信号の伝送が行われる。
【００９６】
また、静止側の受信部８ｂからダミー信号制御部７への入力信号ＭＲＤＭとして供給された有効データ信号は（図12(C)(なお、図12(C)は理解を容易にするために図12(K)と同じものを重複記載した。))、上述したようにマスタリピータ３に対する入力信号ＭＲＤとして供給されるだけでなく、ダミー信号制御部７から静止側の送信部８ａへの出力信号ＭＳＤＭとして送信部８ａに供給される(図12(D))。そして、このデータ信号は、送信部８ａ、アンテナ１０、アンテナ２１、及び受信部１９ｂを介して回転側において受信され、受信部１９ｂからのダミー信号制御部１８への入力信号ＳＲＤＭとしてダミー信号制御部１８に供給される(図12(E))。しかしながら、ダミー信号制御部１８は、この入力信号ＳＲＤＭを有効な受信データ信号として取り扱わず、ダミー信号制御部１８の外部には出力しない。
【００９７】
このように、本実施形態においては、マスタリピータ３から出力されるゲート信号ＭＣがローレベルであり(図12(B))、マスタリピータ３が受信モードで動作している場合であっても、静止側の送信部８ａにデータ信号が供給され、更にアンテナ１０及びアンテナ２１を介して回転側の受信部１９ｂにもデータ信号が供給されることになる。従って、このデータ信号は、マスタリピータ３から見れば有効な送信データ信号ではなく、且つスレーブリピータ１４から見ても有効な受信データ信号ではないが、半二重方式の通信プロトコルに従えば本来は非通信状態であるはずの静止側送信部８ａと回転側受信部１９ｂとの間に、ダミーの通信状態を形成するためのダミー信号として用いられている。その結果、回転側の受信部１９ｂにおける無信号状態、即ちＤＣ信号の入力期間を減少させることができるので、受信部１９ｂにＡＣアンプを用いた場合でも、安定して動作させることができる。
【００９８】
次に、スレーブリピータ１４は、図１２（Ｈ）、（Ｉ）に示すように、時刻ｔ６にて有効データ信号の出力を終了すると、この時刻ｔ６から所定時間経過後の時刻ｔ７において、ゲート信号ＳＣをローレベル信号に切り換え、受信モード状態となる。
【００９９】
一方、マスタリピータ３は、図１２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スレーブリピータ１４からの有効データ信号の入力を時刻ｔ６にて終了すると、この時刻ｔ６から所定時間経過後の時刻ｔ８において、ゲート信号ＭＣをハイレベル信号に切り換え、送信モードとなる。
【０１００】
そして、図１２（Ａ）に示すように、ゲート信号ＭＣがハイレベル信号を切り換えた時刻ｔ８から所定時間経過後の時刻ｔ９において、有効データ信号を出力信号ＭＳＤとして出力し、ダミー信号制御部７は時刻ｔ９においてこの有効データ信号を静止側の送信部８ａに出力する。ここで、ゲート信号ＭＣがハイレベル信号を切り換えた時刻ｔ８から、送信部８ａに対する出力信号ＭＳＤＭの出力タイミングである時刻ｔ９までの期間は、伝送レート換算で少なくとも１ビット以上に設定されており、確実なデータ信号の送信を確保している。具体的には、静止側においても、バッファａ，７ｂによって信号の遅延を生じさせている。
【０１０１】
以上のように、本実施形態によれば、半二重方式の通信プロトコルに従えば本来は非通信状態であるはずの信号伝送経路に、ダミー信号による通信状態を形成させることができるので、何れの方向の信号伝送経路についても、ハイレベルまたはローレベルの信号が所定期間に亘って供給されるような非通信状態となる期間を減少させることができる。その結果、受信部にＡＣアンプを用いた場合であっても、受信開始直後の先頭データ信号の欠落、データを誤って検出する検出エラー等の通信エラーを無くすことができ、正確な信号伝送を行うことができる。
【０１０２】
特に、本実施形態においては、本発明の信号伝送装置を、ステンレス鋼等で形成されたハウジング内に収納し、信号伝送部を電波遮蔽部で覆う構成としたので、ノイズ源の多い環境においても、静止側と回転側との間で通信エラーのない安定した信号伝送を行うことができる。
【０１０３】
また、本実施形態によれば、非接触方式により以上のような信号の伝送が可能であるため、静止系と回転系との間における通信を長期間に亘って良好に行うことが可能である。  更に、本実施形態においては、ＦＳＫ方式を用いて信号伝送を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＡＳｋ方式等の他の方式であっても適用可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
請求項１記載の信号伝送装置によれば、一方の通信装置が送信状態にある時には、当該一方の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を送信アンプに供給すると共に、受信アンプから出力されるデータ信号の当該一方の通信装置におけるデータ信号入力部に対する供給を停止し、更に受信状態にある他方の通信装置側では、受信アンプから出力されるデータ信号を、当該他方の通信装置のデータ信号入力部に供給すると共に、送信アンプに対しダミー信号として供給するので、一対の通信装置間の半二重方式による通信を良好に行いつつ、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの、信号伝送経路において、ダミー信号を用いた通信が行われることになるので、受信アンプとして交流アンプを用いた場合であっても、安定した信号伝送を行うことができる。
【０１０５】
請求項２記載の信号伝送装置によれば、一方の通信装置が送信状態にある時には、当該通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を送信アンプに対して供給し、受信状態にある他方の通信装置側においては、受信アンプから出力されるデータ信号を送信アンプに対して供給するので、一対の通信装置間の半二重方式による通信を良好に行いつつ、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの、信号伝送経路において、ダミー信号を用いた通信が行われることになるので、受信アンプとして交流アンプを用いた場合であっても、安定した信号伝送を行うことができる。また、一方の通信装置が受信状態にある時には、受信アンプからの受信信号を当該通信装置の信号入力部に対して供給し、送信状態にある他方の通信装置側では、定電圧出力信号を当該通信装置の信号入力部に対して供給する。従って、前記ダミー信号による信号伝送が行われる場合でも、通信エラーの発生を確実に防止することができる。
【０１０６】
請求項３記載の信号伝送装置によれば、前記一対の送受信アンテナと、前記一対の送受信手段と、前記一対のインターフェース手段とは、互いに相対的に回転自在に設けられたロータリージョイントの静止側と回転側のそれぞれに取り付けたので、一方の通信装置が静止側に配置され、他方の通信装置が回転側に配置された場合においても、良好な双方通信を行うことができる。しかも、この場合においても、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となる信号伝送経路において信号の伝送を行わせるので、受信アンプに交流アンプを用いた場合でも安定した信号の伝送を行うことができる。
【０１０７】
請求項４記載の信号伝送装置によれば、前記送信アンプ及び受信アンプとして交流アンプを用いたので、信号伝送装置の製造コストの低減に寄与することができる。しかも、上述したダミー信号による信号伝送の結果、交流アンプを用いた場合でも安定した信号の伝送を行うことができる。
【０１０８】
請求項５記載の信号伝送方法によれば、一方の通信装置が送信状態にある時には、当該一方の通信装置のデータ信号出力部から出力されるデータ信号を送信アンプに供給すると共に、受信アンプから出力されるデータ信号の当該一方の通信装置におけるデータ信号入力部に対する供給を停止し、更に受信状態にある他方の通信装置側では、受信アンプから出力されるデータ信号を、当該他方の通信装置のデータ信号入力部に供給すると共に、送信アンプに対しダミー信号として供給するので、一対の通信装置間の半二重方式による通信を良好に行いつつ、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの、信号伝送経路において、ダミー信号を用いた通信が行われることになるので、受信アンプとして交流アンプを用いた場合であっても、安定した信号伝送を行うことができる。
【０１０９】
請求項６記載の信号伝送方法によれば、前記通信の方向の検出を、前記ゲート信号の論理に応じて行うので、半二重方式のプロトコルに従えば本来は非通信状態となるはずの信号伝送経路において、ダミー信号を用いた信号伝送が、通信にエラーを与えることなく確実に実行することができる。
【０１１０】
請求項７記載の信号伝送方法によれば、前記データ信号入力部に対する信号供給を停止させる際には、前記データ信号入力部にに定電圧出力信号を供給するので、前記ダミー信号による信号伝送が行われる場合でも当該ダミー信号が前記受信状態にある通信装置のデータ信号入力部に入力されることがなく、通信エラーの発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の通信システムに用いられる信号伝送装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図２の信号伝送装置の断面図である。
【図４】図２の信号伝送装置に用いられるフェライトコアコイルユニット及びアンテナの構成を示す平面図である。
【図５】図４のフェライトコアコイルユニットに用いられるフェライトコアを示す図であり、（Ａ）は外観を示す斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は内部固定板に取り付けられコイルを収納した状態を示す側面図である。
【図６】（Ａ）は図４のフェライトコアコイルユニットを用いた電源伝送方式の等価回路を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の方式により伝送される電源の波形を示す図である。
【図７】図１の通信システムにおける信号伝送方式を説明するためのブロック図である。
【図８】図２の信号伝送装置におけるダミー信号制御部の構成例を示す回路図である。
【図９】図８に示すゲート回路の論理値表であり、（Ａ）はＮＡＮＤ回路７ｃの論理値表、（Ｂ）はＮＡＮＤ回路７ｅの論理値表、（Ｃ）はＮＡＮＤ回路７ｇの論理値表である。
【図１０】図１の通信システムにおいてマスタリピータからスレーブリピータ側に有効データ信号が伝送される場合のダミー信号制御部の状態を示すブロック図である。
【図１１】図１の通信システムにおいてスレーブリピータからマスタリピータ側に有効データ信号が伝送される場合のダミー信号制御部の状態を示すブロック図である。
【図１２】図１の通信システムにおいてマスタリピータとスレーブリピータとの間で通信が行われる際の各信号のタイミングチャートであり、（Ａ）はマスタリピータからダミー信号制御部への出力信号、（Ｂ）はマスタリピータから出力されるゲート信号、（Ｃ）はマスタリピータ側の受信アンプからダミー信号制御部に対する入力信号、（Ｄ）はダミー信号制御部からマスタリピータ側の送信アンプに対する出力信号、（Ｅ）はスレーブリピータ側の受信アンプからダミー信号制御部に対する入力信号、（Ｆ）はダミー信号制御部からスレーブリピータに対する入力信号、（Ｇ）はスレーブリピータからダミー信号制御部に対する出力信号、（Ｈ）はスレーブリピータから出力されるゲート信号、（Ｉ）はスレーブリピータ側の受信アンプからダミー信号制御部に対する入力信号、（Ｊ）はダミー信号制御部からスレーブリピータ側の送信アンプに対する出力信号、（Ｋ）はマスタリピータ側の受信アンプからダミー信号制御部に対する入力信号、（Ｌ）はダミー信号制御部からマスタリピータに対する入力信号をそれぞれ示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…通信システム
２…マスタ
３…マスタリピータ
７，１８…ダミー信号制御部
８ａ，１９ａ…送信アンプ
８ｂ，１９ｂ…受信アンプ
１０，２１…アンテナ
１３…スレーブ
１４…スレーブリピータ
３０…信号伝送装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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