(57)【要約】      （修正有）【課題】共通の回転軸を中心として互いに対して運動する２つの物体の間で非接触データ伝送を行うため及び角度変化を特定する。【解決手段】第１の電極を含む第１の電極担持体が第１の物体に設けられ、第２の電極を含む第２の電極担持体が第２の物体に設けられ、第１及び第２の電極担持体は回転軸の軸方向に離間して対向しており、第１及び第２の電極の間で電気的な結合を通じたデータ伝送が可能であるように第１及び第２の電極が配置されている。少なくとも１つの発光領域と少なくとも１つの吸光領域とを含む標識が第１の電極担持体に設けられ、第１の電極からペイロードを含む信号を第２の電極へ伝送するように構成された制御ユニットが設けられている。第２の物体に対して固定され標識を検出するように構成された光学センサを含む評価ユニットが設けられ、標識に基づいて第１及び第２の物体の間の角度変化を特定するように調整される。【選択図】図１
2017122714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の回転軸（Ａ）を中心として互いに対して運動する２つの物体の間で非接触データ伝送を行うため及び角度変化を特定するための装置であって、
第１の電極（１２）を含む好ましくは板状又はリング板状の第１の電極担持体（１０）が第１の物体に設けられ、第２の電極（１１２）を含む好ましくは板状又はリング板状の第２の電極担持体（１１０）が第２の物体に設けられ、前記第１及び第２の電極担持体（１０、１１０）が前記回転軸（Ａ）の軸方向に離間して対向しており、前記第１及び第２の電極（１２、１１２）の間で電気的な結合を通じたデータ伝送が可能であるように該第１及び第２の電極（１２、１１２）が配置されており、少なくとも１つの発光領域（６４）と少なくとも１つの吸光領域（６６）とを含む標識（５４）が前記第１の電極担持体に設けられており、
前記第１の電極（１２）から前記第２の電極（１１２）へペイロードを含む信号を伝送するように構成された制御ユニットが設けられており、前記第２の物体に対して固定された光学センサであって前記標識（５４）を検出するように構成された光学センサ（５８）を含む評価ユニットが設けられており、該評価ユニットが前記標識（５４）に基づいて前記第１及び第２の物体の間の角度変化を特定するように調整されていること
を特徴とする装置。
【請求項２】
前記標識（５４）が前記第１の電極担持体（１０）の円周全体にわたって延在していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記発光領域（６４）と前記吸収領域（６６）が円周方向に交互に現れること
を特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記標識（５４）が零点位置部を１箇所にだけ備えていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記標識（５４）が、前記２つの物体の少なくとも２つの相対的な角度位置に対して、好ましくは少なくとも１８０個の角度位置に対して、一義的に角度を符号化するものであること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記標識（５４）が少なくとも部分的に導電路から成っていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
前記標識（５４）が複数の同心円状の軌道（６２）を含み、該軌道（６２）上で円周方向に交互に前記発光領域（６４）と前記吸収領域（６６）が配置されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記発光領域（６４）と前記吸収領域（６６）が各軌道（６２）内で円周方向に同じ累積長さを有していること
を特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記発光領域（６４）と前記吸収領域（６６）の数が半径方向に次の軌道（６２）へ移る度に倍増すること
を特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光学センサがフォトダイオード列（５８）を含んでいること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の電極担持体（１０）が前記第２の電極担持体（１１０）より大きな直径を有しており、前記標識（５４）が前記第１の電極担持体（１０）の外側領域に配置されていること
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の電極担持体（１０）が平面的な照明（５６）で照らされ、該照明が前記標識（５４）の領域において前記第１の電極担持体（１０）を少なくとも一方の面で、好ましくは均一に、くまなく照らすものであること
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記平面的な照明（５６）が、複数の供給点において光源と結合されている平面的な導光体を含んでいること
を特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の電極担持体（１０）に対して同軸且つ耐回転的に第１のコイル（１４）が設けられ、
前記第２の電極担持体（１１０）に対して同軸且つ耐回転的に第２のコイル（１１４）が設けられ、該第２のコイルは、誘導結合により２つのコイル（１４、１１４）の間でエネルギー伝送ができるような形で、回転軸（Ａ）の軸方向に離間して前記第１のコイル（１４）に対向しており、
前記第１のコイル（１４）と前記第１の電極（１２）の間及び／又は前記第２のコイル（１１４）と前記第２の電極（１１２）の間の放射方向の範囲に電気的な遮蔽のための導電性材料から成る配置物（１８、２０、１１８、１２０）がそれぞれコイル（１４、１１４）と電極（１２、１１２）の間に同軸に設けられていること
を特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
共通の回転軸（Ａ）を中心として互いに対して運動する２つの物体の間で非接触データ伝送を行うため及び角度変化を特定するための方法であって、
第１の電極（１２）を含む好ましくは板状又はリング板状の第１の電極担持体（１０）が第１の物体に設けられ、
第２の電極（１１２）を含む好ましくは板状又はリング板状の第２の電極担持体（１１０）が第２の物体に設けられ、前記第１及び第２の電極担持体（１０、１１０）が前記回転軸（Ａ）の軸方向に離間して対向しており、前記第１及び第２の電極（１２、１１２）の間で電気的な結合を通じたデータ伝送が可能であるように該第１及び第２の電極（１２、１１２）が配置され、少なくとも１つの発光領域（６４）と少なくとも１つの吸光領域（６６）とを含む標識（５４）が前記第１の電極担持体に設けられ、
前記第１の電極（１２）から前記第２の電極（１１２）へペイロードを含む信号が伝送され、
前記第１及び第２の物体の間の角度変化を特定するために、光学センサ（５８）を用いて前記標識（５４）が観察されること
を特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかに記載の非接触データ伝送用及び角度変化特定用の装置を有するレーザスキャナであって、回転軸を中心として相対的に回転可能な、第１の物体となるセンサヘッドと第２の物体となる給電ユニットとを含むレーザスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の回転軸を中心として互いに対して運動する２つの物体の間で非接触データ伝送を行うため及び角度変化を特定するための装置であって、第１の電極を含む好ましくは板状又はリング板状の第１の電極担持体が第１の物体に設けられ、第２の電極を含む好ましくは板状又はリング板状の第２の電極担持体が第２の物体に設けられ、前記第１及び第２の電極担持体が前記回転軸の軸方向に離間して対向しており、前記第１及び第２の電極の間で電気的な結合を通じたデータ伝送が可能であるように該第１及び第２の電極が配置されている装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに対して回転する物体において、該２つの互いに対して運動可能な物体の間でデータの伝送が必要であることはよくある。例えば、自動車のハンドル上で警笛ボタンの押下といった自動車の機能を変更するための入力が行われると、回転するハンドルと自動車側の電子機器との間でその入力を伝送することができる。
【０００３】
他の応用例として、周囲を監視する形態のレーザスキャナがある。この場合、回転するセンサヘッドと固定された評価及び給電ユニットとの間でデータ信号が送受信される。
【０００４】
データ伝送に加えて第２の物体に対する第１の物体の相対的な回転位置の特定もできることが望まれる、ということがよくある。このような回転位置の特定には通常、高価な構造が必要であり、それが今度は装置を大きくしてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえ、本発明の基礎となる課題は、回転軸を中心として互いに対して運動する物体の間の非接触データ伝送ができるとともに、僅かなコストの増大のみで角度変化の特定と装置の小型化が可能であるような装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する非接触データ伝送及び角度変化特定のための装置により解決される。従属請求項は好ましい形態に照準を合わせている。非接触データ伝送及び角度変化特定のための方法が請求項１５に示されている。本発明に係る非接触データ伝送及び角度変化特定のための装置を有するレーザスキャナが請求項１６の対象である。
【０００７】
本発明に係る装置は以下のような特徴を有している。まず、少なくとも１つの発光領域と少なくとも１つの吸光領域とを含む標識が第１の電極担持体に設けられている。加えて、第１の電極から第２の電極へペイロードを含む信号を伝送するように構成された制御ユニットが設けられている。更に、第２の物体に対して固定された光学センサであって前記標識を検出するように構成された光学センサを含む評価ユニットが設けられており、該評価ユニットが前記標識に基づいて第１及び第２の物体の間の角度変化を特定するように調整されている。
【０００８】
ペイロードは、例えば制御命令、測定データ又はセンサデータ等とすることができ、そのペイロードは例えば評価ユニットにより受信することができる。
【０００９】
第１及び第２の電極の間の「電気的な結合」という概念は、非接触の容量結合と理解すべきものである。
【００１０】
本発明の基礎を成すのは、第１の電極担持体を第１の電極とともに標識のためにも利用することにより本発明に係る装置を非常にコンパクトな構造にできるという知見である。
【００１１】
光学センサは第２の物体に対して固定的に配置されているため、２つの物体が互いに対して回転すると、前記標識は該センサに対して回転する。この回転は標識に基づいて認識することが可能であり、それにより第１及び第２の物体の間の角度変化を特定することができる。
【００１２】
標識の発光領域とは特に「受動的な」発光のことを言う。そういう意味で、例えば反射性の領域及び／又は光を通す（透光性の）領域を発光領域とみなすことができる。その代わりに、又はそれに加えて、発光領域を明るい色（例えば白色）にしてもよい。それに対して吸収領域は光を吸収するので、照明が同じであれば、吸収領域からの放射光は発光領域からの放射光よりも少ない。吸収領域は暗い色、特に黒色とすることができる。
【００１３】
そうすると、前記センサで発光領域と吸収領域の間の明るさの差を検出することができるから、該センサは標識の相対運動を検出することができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、前記標識が第１の電極担持体の円周全体にわたって延在している。これにより、２つの物体の目下の相対的な回転位置に依存することなく、目下の回転位置又は回転位置の変化を特定することができる。
【００１５】
発光領域と吸収領域は円周方向に交互に現れることが好ましい。つまり、円周方向に明領域と暗領域を交互に設けることが可能であり、それらを上述のような形態及び方法で角度測定のために参照することができる。
【００１６】
有利な実施形態では、前記標識が零点位置部を１箇所にだけ備えている。この零点位置部を光学センサにより認識可能にすることで、角度の絶対測定も可能となる。つまり、角度変化だけでなく、第２の物体に対する第１の物体の絶対位置も特定することができる。
【００１７】
前記標識は２つの物体の少なくとも２つの相対的な角度位置に対して一義的に角度を符号化するものであることが好ましい。またこの標識は少なくとも１８０個の角度位置に対して一義的に角度を符号化するものでもよい。このために前記標識は、絶対的な角度位置を符号化した、発光領域と吸収領域から成る二進コードを含むものとすることができる。
【００１８】
角度位置とは角度位置の範囲も含むものと理解すべきである。
【００１９】
例えば２つの角度位置を符号化する場合、２つの物体が互いに対して０°と１８０°の間又は１８０°と３６０°の間のどちらで回転しているか確認することができる。１８０個の角度位置を符号化すれば２°の精度で回転位置を示すことができる。１８０個を超える数の角度位置、例えば３６０個、７２０個、１０２４個又は２０４８個の角度位置を定符号化することもできる。
【００２０】
別の有利な実施形態では、前記標識が少なくとも部分的に導電路から成っている。標識のこのような構成には、元々電極担持体の表面に設けられている電極と一緒に標識を製造できるという利点がある。つまり、第１の電極と標識の製造が一工程で済むため、本発明に係る装置の製造が非常に経済的になる。
【００２１】
前記標識が複数の同心円状の軌道を含み、該軌道上で円周方向に交互に発光領域と吸収領域が配置されていることが好ましい。この軌道は前記導電路を含んでいてもよく、軌道の幅は例えば１２５μｍ程度とすることができる。隣接する２つの軌道の間には、同様の同心円状の隙間を例えば７５μｍ程度の幅で設けることができる。特に、導電路を保護ラッカーで覆わないようにする、及び／又は、更に金メッキさえ施すことで、導電路の金属的な表面が見えるようにしてもよい。このようにすれば、導電路が光を強く反射するため標識の発光領域となることができる。導電路のない領域は吸収領域となり、特に濃い色のラッカーで覆うことができる。つまり各軌道は導電路のある領域とない領域から成る。
【００２２】
発光領域と吸収領域は各軌道内で円周方向に同じ累積長さを有していることが好ましい。例えば、各軌道内において軌道の円周方向の長さを発光領域又は吸収領域で半分ずつ覆うことができる。つまり発光領域と吸収領域はそれぞれ１８０°の角度範囲を覆うものとすることができる。
【００２３】
発光領域と吸収領域の数は半径方向に次の軌道へ移る度に倍増することが好ましい。つまり、各軌道にある発光領域の数を、半径方向においてそのすぐ前にある軌道の２倍とすることができる。例えば、回転軸からの距離が増すにつれて発光領域の数を増やすことができる。発光領域及び吸収領域の数を各軌道で異ならせることにより、標識による一義的な符号化を行うことができ、それにより２つの物体の互いに対する絶対的な角度位置を特定することができる。この場合、符号化はグレー符号化に似たものとすることができる。あるいは標識がグレー符号化を含んでいてもよい。
【００２４】
特に、第１の軌道（例えば最も内側の軌道）は正確に１つの発光領域と１つの吸収領域を備え、その発光領域と吸収領域がそれぞれ１８０°にわたって延在するものとすることができる。第２の軌道は２つの発光領域と２つの吸収領域を備え、その発光領域と吸収領域が円周方向において交互に現れ、その各々が９０°にわたって延在するものとすることができる。第３の軌道は既に４つの発光領域と４つの吸収領域を備え、その各々が４５°をカバーするものとすることができる。更に後続の軌道があれば、同様に発光領域と吸収領域をより短くすることで角度分解能をより精密にすることができる。
【００２５】
少なくとも１０本の軌道が設けられていることが好ましい。その場合、１０番目の軌道には例えば５１２個の発光領域と５１２個の吸収領域を設けることができる。１０本の軌道があれば０．３６°の角度測定精度が得られる（３６０°／１０２４）。
【００２６】
非常に有利な実施形態では光学センサがフォトダイオード列を含んでいる。この光学センサは、特に標識の各軌道に対してそれぞれ別々のフォトダイオードを含んでいる長尺状のセンサとすることができる。このフォトダイオード列は第２の電極担持体のスリット内に配設され、半径方向に延在するものとすることができる。あるいは、そのセンサは単一のフォトダイオードでもよく、その場合、該フォトダイオードは最も多くの発光領域と吸収領域を有する軌道にのみ面する。単一のフォトダイオードを用いる場合、同様に絶対的な角度位置を特定できるようにするため、最も多くの発光領域と吸収領域を有する軌道に零点位置部を設けてもよい。
【００２７】
フォトダイオード列又は単一のフォトダイオードの代わりに、又はそれに加えて、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ又はカメラを用いてもよい。
【００２８】
加えて、フォトダイオードにより標識をより正確に評価できるようにするため、フォトダイオードと標識の間にレンズを配置してもよい。
【００２９】
別の有利な実施形態では、第１の電極担持体が第２の電極担持体より大きな直径を有しており、前記標識が第１の電極担持体の外側領域に配置されている。第１の電極担持体が第２の電極担持体を越えて外方へ張り出している箇所に標識を配置すれば、該標識を光学センサによって良好に認識できるため好ましい。
【００３０】
第１の電極担持体が平面的な照明で照らされ、該照明が前記標識の領域において第１の電極担持体を少なくとも一方の面で、好ましくは均一に、くなまく照らすものであると更に有利である。平面的な照明であるため、標識が回転位置に依存せず常に等しく照らされ、その結果、光学センサを用いた標識の評価が容易になる。前記照明は、標識の発光領域が光学センサへ光を反射するように取り付けることができる。そのためには照明と光学センサを第１の電極担持体の同じ側に取り付ければよい。あるいは照明と光学センサを第１の電極担持体の異なる側乃至対向する側に取り付けてもよい。このような場合、発光領域は電極担持体の透光性領域から成るものとすることができる。
【００３１】
前記平面的な照明は、複数の供給点において光源と結合されている平面的な導光体を含んでいることが好ましい。光源が平面的に配置されていなくても、この導光体により平面的な照明が可能となる。このような導光体は携帯電話のキー操作部の背景照明に似たものとすることができる。特に、導光体の大きさと形状を標識と一致させることで、該標識が全ての位置で導光体により照らされるようにすることができる。
【００３２】
平面的な照明の代わりに、又はそれに加えて、光学センサの近傍に固定的に配置された部分照明を設けてもよい。部分照明は、標識のうち光学センサの視野内にある部分をその都度照らすことができる。一方、標識の残りの部分は照らさずに暗いままにしておいてもよい。
【００３３】
別の有利な実施形態では、第１の電極担持体に対して同軸且つ耐回転的に第１のコイルが設けられ、第２の電極担持体に対して同軸且つ耐回転的に第２のコイルが設けられ、該第２のコイルは、誘導結合により２つのコイルの間でエネルギー伝送ができるような形で、回転軸の軸方向に離間して第１のコイルに対向している。特にこの装置は第１及び第２の物体の間でエネルギー伝送を行うように構成される。従って、データ伝送に加えて物体間のエネルギー伝送も可能であり、これにより、例えばレーザスキャナのセンサヘッドの駆動に必要なエネルギーをこの装置で伝送することができる。
【００３４】
第１のコイルと第１の電極の間及び／又は第２のコイルと第２の電極の間の放射方向の範囲に電気的な遮蔽のための導電性材料から成る配置物がそれぞれコイルと電極の間に同軸に設けられていることが好ましい。これにより、装置の配置をコンパクトにしながらも、コイルを用いて隣で行われる誘導的なエネルギー伝送が電極を介したデータ伝送に干渉することを効果的に抑制できる。それでも構造を小さくできるのは、誘導的なエネルギー伝送と電気的なデータ伝送が近接している場合に生じる電磁気的なノイズを防止するために、大きな間隔を空ける必要はないからである。
【００３５】
簡素で取り扱いの容易な構成では、前記コイルが物体の相対運動の回転軸に対して同心円状になっている。
【００３６】
基本的にはコイルを自立支持型の構造にすることができる。しかし、第１の物体が第１のコイルを担持する板状又はリング板状の第１のコイル担持体を含み、第２の物体が第２のコイルを担持する板状又はリング板状の第２のコイル担持体を含んでいれば非常に有利である。このような板状又はリング板状のコイル担持体は製造が簡単であり、例えばその表面にコイルを形成するためにリソグラフィ工程で処理することができる。
【００３７】
加えて、上記のような構成では、電極担持体が板状又はリング板状に形成されてデータ伝送のために軸方向に離間して対向しているだけでなく、該板状又はリング板状の電極担持体上のコイルも、エネルギー伝送のための誘導結合を可能とするために軸方向に離間して対向している。このようにして非常にコンパクトで簡単な構造が保証される。特に、コイル担持体が、エネルギー伝送用の各コイル巻線が表面に配設された配線基板として直接構成されていれば非常に簡単且つ有利である。同様に電極担持体も、データ伝送用の電極が表面に配設された配線基板を含むものとすることができる。エネルギー伝送用の金属製のコイル巻線乃至データ伝送用の電極は公知のリソグラフィ工程（例えば蒸着やエッチング）により配線基板上に非常に簡単に形成することができる。
【００３８】
このような方法で、コイル巻線乃至電極の形状を簡単に確定し、配線基板そのものをコイル巻線乃至電極の担持体として利用することができる。
【００３９】
第１の物体上に第１のコイル担持体と第１の電極担持体が一体的に設けられている（つまり単一の部品として形成されている）、及び／又は、第２の物体上に第２のコイル担持体と第２の電極担持体が一体的に設けられているようにすれば、特に簡単で製造コストも安くなる。このようにすれば、物体毎に担持体構造物（例えば配線基板）が１つだけで済む。そしてこの配線基板上にエネルギー伝送用のコイルとデータ伝送用の電極をそれぞれ設け、製造の際に同時に処理することができる。
【００４０】
コイル担持体乃至電極担持体が配線基板として設けられている形態では、他の（特に電子的な）構成要素及び接続配線を省スペースなやり方で配設できるようにすることが更に非常に有利である。
【００４１】
第１の物体が第１のコイルを担持した板状又はリング板状の第１のコイル担持体を含み、第２の物体が第２のコイルを担持した板状又はリング板状の第２のコイル担持体を含む本発明の構成において、これらのコイルは平らに形成されていることが有利である。これは、各コイルが、板状又はリング板状の各コイル担持体の表面に互いに隣接して配置されたコイル巻線を含んでいるということである。基本的には、例えばフェライト構造物を通じて誘導結合を強める別の平坦なコイルを各コイル担持体のもう一方の表面に設けることができる。
【００４２】
もっとも、（第１の物体側の）第１のコイルの巻線と（第２の物体側の）第２のコイルの巻線が、後で図に示した実施形態を参照しながら再度説明するように、２つのコイル担持体の相対する側で対向していることが好ましい。
【００４３】
配線基板を担持構造体として利用する実施形態におけるエネルギー伝送用コイルとデータ伝送用電極の間の遮蔽は、各配線基板内に、導電性材料を内部に有する貫通穴をコイル巻線と導電体の間に設けることにより簡単に実現できる。特に、配線基板内の前記貫通穴の内周面を金属材料で被覆して遮蔽作用を生じさせるようにすれば、担持構造体の強度を過度に低下させずに簡単に遮蔽を実現することができる。
【００４４】
本装置が導電性材料から成る第１の深皿状ケース及び／又は導電性材料から成る第２の深皿状ケースを備え、第１の深皿状ケースが第１の物体と耐回転的に固定され、第２の深皿状ケースが第２の物体と耐回転的に固定されていると非常に有利である。導電性材料から成る深皿状ケースは外部に対してシステムを電気的に遮蔽する働きをし、外的な影響による干渉を効果的に防止する。
【００４５】
更に、前述のように配置及び構成された深皿状ケースは、真の接地と仮想接地の間に容量結合を生じさせることにより、仮想接地への接続を提供する。
【００４６】
上記構成において、第１の深皿状ケースが第１のコイルの巻線と第１の導電体の間にある電気的な配置物と電気的に接続され、第２の深皿状ケースが第２のコイルの巻線と第２の導電体の間における電気的な遮蔽のための導電性材料から成る電気的な配置物と電気的に接続されていれば非常に有利である。
【００４７】
このようにすれば、各々のコイル巻線と電極の間にある遮蔽用配置物がそれぞれ一方の深皿状ケースに接続されるため、あらゆる外的な影響から、特にエネルギー伝送用コイルの影響から、データ伝送が効果的に遮蔽される。電極担持体のうち遮蔽体に囲まれていないのは、互いに回転する他方の物体上にある電極担持体に直接面している側だけである。
【００４８】
前記接続は、例えばコイルと電極の間に回転軸と同軸に配置されたリング状の導電性構造物（例えば導電性の発泡材料）で形成することができる。
【００４９】
両方の深皿状ケースがその半径方向の外側の領域にそれぞれ曲がり領域を含み、両方の深皿状ケースの該曲がり領域が半径方向に離間して互いに隣接していれば、深皿状ケースによる遮蔽が特に効果的となる。遮蔽体（特に深皿状ケース）が重なっている領域が広ければ広いほど、そして重なっている領域の間隔が小さければ小さいほど、遮蔽効果が高くなる。
【００５０】
本発明の別の対象は、共通の回転軸を中心として互いに対して運動する２つの物体の間で非接触データ伝送を行うため及び角度変化を特定するための方法であって、第１の電極を含む好ましくは板状又はリング板状の第１の電極担持体が第１の物体に設けられ、第２の電極を含む好ましくは板状又はリング板状の第２の電極担持体が第２の物体に設けられ、前記第１及び第２の電極担持体が前記回転軸の軸方向に離間して対向しており、前記第１及び第２の電極の間で電気的な結合を通じたデータ伝送が可能であるように該第１及び第２の電極が配置されている方法である。そして、少なくとも１つの発光領域と少なくとも１つの吸光領域とを含む標識が第１の電極担持体に設けられる。本方法では第１の電極から第２の電極へペイロードを含む信号が伝送される。更に、第１及び第２の物体の間の角度変化を特定するために、光学センサを用いて前記標識が観察される。
【００５１】
更に本発明は、前述のような種類の非接触データ伝送用及び角度変化特定用の装置を有するレーザスキャナであって、回転軸を中心として相対的に回転可能な、第１の物体となるセンサヘッドと第２の物体となる給電ユニットとを含むレーザスキャナにも関する。
【００５２】
あるいは、前記センサヘッドが第２の物体となり、給電ユニットが第１の物体となるようにしてもよい。
【００５３】
本発明に係る装置に該当する記述、特にその利点及び好ましい実施形態に関する記述は、本発明に係る方法及び本発明に係るレーザスキャナにも相応に当てはまる。
【００５４】
以下、添付の図面を参照しながら、あくまで単なる模範例として本発明の説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】側方から見た本発明に係る装置の断面を示す概略図。
【図２】上方から見た標識の概略図
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１は側方から見た本発明に係る装置の一形態の断面を概略図で示している。この側方断面図を見ると、第１の配線基板１０が第２の配線基板１１０に対向しているのが分かる。配線基板１０、１１０は軸Ａを中心として互いに対して運動可能である。
【００５７】
第１の配線基板１０は第２の配線基板１１０よりも大きな半径を有している。それゆえ、第１の配線基板１０は第２の配線基板１１０を越えて半径方向に突き出ている。
【００５８】
第１の配線基板１０の半径方向内側の領域１０’には、配線基板１１０に面した側に、相対運動の回転軸Ａとほぼ同心円状に配設されたコイル巻線を有するコイル１４がある。図１の断面図では、このコイル巻線は配線基板部分１０’の下面側に単なる黒い横棒として概略的に描かれている。コイル巻線は各配線基板上に蒸着又はエッチングで形成された導電路から成る。なお、説明を簡単にするため、ここでは第１の配線基板１０上のコイル１４とそれを成すコイル巻線に同じ符号１４を用いる。
【００５９】
第１の配線基板１０の外側の領域には、第２の配線基板１１０に面した側に、導電路として回転軸Ａと同心円状にリングの形で配置された第１の電極１２がある。
【００６０】
図示していないが、第１の電極１２が表面に配設された第１の配線基板１０の領域とコイル１４が表面に配設された配線基板領域１０’は適宜の放射状のブリッジにより互いに結合されている。つまり、本実施形態ではコイル担持領域１０’と第１の電極１２を有する電極担持体とが一体的に第１の配線基板１０を構成している。
【００６１】
第１の配線基板１０は一又は複数の絶縁用スペーサ１６（図１）を介して金属製の深皿状ケース２２と結合されている。このケースは例えば深絞り薄板を含むものとすることができる。本実施形態ではこの深皿状ケース２２が駆動モータ５０の駆動シャフト５２に耐回転的に結合されているため、深皿状ケース２２は第１の配線基板１０及びその表面に配設された構造物と共に回転する。
【００６２】
駆動シャフト５２は第１の物体（図示せず）に耐回転的に結合されているため、深皿状ケース２２と配線基板１０は第１の物体に対しても耐回転的である。駆動モータ５０のケーシングは適宜の方法で第２の物体（これも図示せず）に耐回転的に結合されている。従って第２の物体は第２の配線基板１１０と耐回転的に結合されている。
【００６３】
第１の配線基板１０の内部又は表面において、第１の電極１２に対して半径方向内側へずれたところに、遮蔽構造物１８、２０が設けられている。これらは本実施形態では以下のように構成されている。
【００６４】
第１の配線基板１０の内部において、電極１２に対して半径方向内側へずれたところに、リング上に配置された貫通穴２０がある。その内側は例えば適宜の蒸着処理により金属で被覆されている。この金属被覆された貫通穴２０は金属部材１８を通じて深皿状ケース２２と電気的に接続されている。金属部材１８は例えば導電性の発泡材料とすることができる。
【００６５】
図１から分かるように、深皿状ケース２２は曲がり領域２６を第１の配線基板１０の半径方向外側に有している。こうして、金属被覆された貫通穴２０、リング状の金属構造物１８、深皿状ケース２２の平らな表面、及び深皿状ケース２２の曲がり領域２２から成る遮蔽構造が全体で出来上がっている。
【００６６】
本構成では駆動モータ５０上に深皿状ケース１２２が固定的に取り付けられている。この深皿状ケース１２２には、深皿状ケース２２に設けられた前記構造物と基本的に（つまり、後述する違いを除いて）一致し、それと対向する構造物が搭載されている。即ち、ここでは第２の電極１１２が、第２の配線基板１１０のうち一又は複数の絶縁用スペーサ１１６を介して金属製の深皿状ケース１２２と結合された配線基板領域に設けられている。金属製の発泡材料１１８から成るリング状構造物が、深皿状ケース１２２と、第２の配線基板１１０内にリング状に配置され且つ金属被覆された貫通穴１２０とを接続している。深皿状ケース１２２の半径方向の最も外側の領域には曲がり領域１２６がある。
【００６７】
対向する配線基板１０乃至１１０上において対向する電極１２乃至１１２が、深皿状ケース２２、１２２及びその曲がり領域２６、１２６、金属製の発泡材料ームプラスチック１８、１１８並びにリング状に配置され且つ金属被覆された貫通穴２０、１２０から成る遮蔽構造により効果的に遮蔽されていることが分かる。図示した実施形態のように２つの深皿状ケース２２、１２２の曲がり領域２６、１２６が重なっていれば、外部に対する遮蔽が特に効果的となる。
【００６８】
深皿状ケース２２、１２２と、特にその曲がり領域２６、１２６とが、互いに相対的に回転する要素の間に接地のための有効な容量結合を形成する。
【００６９】
第１の電極１２を有する構造の半径方向内側には、リソグラフィ法で作られた前述のコイル巻線１４が配線基板領域１０’上に設けられている。このコイル巻線１４に対して、図１の下側にある（第２の）配線基板１１０の領域１１０’上でコイル巻線１１４が対向している。この巻線も前記コイル巻線１４と同様にその配線基板上にリソグラフィ法で作られたものである。なお、説明を簡単にするため、ここでは第２の配線基板１１０上のコイルとそれを成すコイル巻線に同じ符号１１４を用いる。
【００７０】
配線基板領域１０’はフェライト構造物２４により取り囲まれている。図から分かるように、この構造物には第１の配線基板１０を貫通する曲がり領域３０、３２がある。このうち外側の曲がり部分３２は、第１の配線基板１０の配線基板領域１０’と該配線基板の他の部分とを接続するブリッジ領域を通すための部分においてのみ、切り欠きを有している。
【００７１】
このように、フェライト構造物２４は、他方の配線基板１１０のフェライト構造物１２４と協働して非常に効果的に作用する。第２のフェライト構造物１２４は、フェライト構造物２４が第１の配線基板１０の配線基板領域１０’を取り囲んでいるのと同様に、第２の配線基板１１０の配線基板領域１１０’を取り囲んでいる。こうして、対向するコイル１４、１１４の間の誘導結合がフェライト構造物２４、１２４を通じてトランスの作用により効果的に強められる。加えてフェライト構造物２４、１２４には、データ伝送用の電極１２、１１２の電気的な結合がコイル１４及び１１４の間の誘導結合により全く干渉されない又はその干渉が弱まるという意味で、遮蔽作用もある。
【００７２】
先に述べたように、第１の配線基板１０は第２の配線基板１１０より大きな半径を有するため、第１の配線基板１０は第２の配線基板１１０を越えて半径方向に突き出ている。第２の配線基板１１０を越えて突き出た第１の配線基板１０の半径方向の外側領域には、同心円状の４本の円形軌道６２（図２）を含む標識５４が設けられている。この標識５４は平面的な照明５６で照らされているため、半径方向に延在するフォトダイオード列５８によって該標識５４を検出することができる。
【００７３】
平面的な照明５６は深皿状ケース２２の曲がり領域２６に配置されている。あるいは、深皿状ケース１２２のうち第１の配線基板１０と平行に延在する領域に平面的な照明を配置してもよい。
【００７４】
フォトダイオード列５８は深皿状ケース１２２に固定的に配置されており、例えば深皿状ケース１２２のスリット６０内で延在している。あるいは、場所的な条件が許すのであれば、フォトダイオード列５８を深皿状ケースの内側に設けてもよい。
【００７５】
フォトダイオード列は評価ユニット（図示せず）と結合されている。評価ユニットは、標識５４に由来するフォトダイオード列５８の信号に基づいて深皿状ケース２２、１２２の角度位置を推定する。
【００７６】
図２は標識５４の概略平面図である。標識５４は同心円状の４本の軌道６２を含んでおり、各軌道６２は少なくとも１つの発光領域６４と１つの吸収領域６６を含んでいる。
【００７７】
本実施形態では発光領域６４が被覆のない導電路から成る一方、吸収領域６６には導電路が設けられていない。なお、見易くするために図では軌道６２の間の隙間を白色で示している。
【００７８】
軸Ａに最も近い軌道６２には１つの発光領域６４と１つの吸収領域６６がある。それより外側にある各軌道６２の発光領域６４と吸収領域６６の数はそれぞれすぐ内側の軌道６２の２倍になっている。従って、軸Ａから最も遠い４番目の軌道６２には８つの発光領域６４と８つの吸収領域６６がある。
【００７９】
図示した模範例の標識５４を用いれば２２．５°の精度で絶対的な角度測定を行うことができる。更に軌道６２を追加し、その都度発光領域６４と吸収領域６６の数を２倍にすることで、精度を大きく高めることができるのは当然である。
【符号の説明】
【００８０】
１０、１１０…第１の配線基板、第２の配線基板
１０’、１１０’…配線基板の半径方向内側の領域
１２、１１２…第１の電極、第２の電極
１４、１１４…コイル、コイル巻線
１６、１１６ …絶縁用スペーサ
１８、１１８…リング状の金属製発泡材料の構造物
２０、１２０…リング状に配置され、金属被覆された貫通穴
２２、１２２…深皿状ケース
２４、１２４…フェライト構造物
２６、１２６…深皿状ケースの曲がり領域
３０、１３０…フェライト構造物の半径方向内側の曲がり領域
３２、１３２…フェライト構造物の半径方向外側の曲がり部分
５０…駆動モータ
５２…駆動シャフト
５４…標識
５６…平面的な照明
５８…フォトダイオード列
６０…スリット
６２…軌道
６４…発光領域
６６…吸収領域
Ａ…相対的な回転運動の軸
【図１】
2017122714.tif 000003
【図２】
2017122714.tif 000004
【外国語明細書】
2017122714000001.pdf