(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台と、該支持台に対し回転軸回りに回転可能に同心的に支持された回転体との間での信号の転送のために、前記支持台および前記回転体の一方に設けられた送信機構と、前記支持台および前記回転体の他方に設けられた受信機構とを備える信号転送装置であって、
前記送信機構は、前記支持台と前記回転体との相対的な回転により前記受信機構に対して前記回転軸回りに回転される複数の発光部を有し、該各発光部が、前記受信機構に対して前記回転軸回りに回転されている際に前記受信機構へ向けて前記回転軸を取り巻く環状の照射光束を出射することにより、前記回転軸に直交する照射面上に前記回転軸を取り巻く互いに重ならない独立した環状の照射領域を形成可能とされ、
前記受信機構は、前記各発光部の前記受信機構に対する前記回転軸回りの回転位置に拘わらず前記各発光部から出射された光束を受光可能に前記各照射領域に対応して配置された複数の受光部を有し、該各受光部は、それぞれが対応する前記照射領域を半径方向に網羅し、
前記各発光部は、発光素子と円錐形状のプリズムとを有し、前記発光素子から出射された光束を前記照射面上で前記回転軸を取り巻く環状の照射光束とすべく前記各プリズムの底面と前記発光素子の出射個所とが対向されて配置され、前記各プリズムが異なる頂角とされていることを特徴とする信号転送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の軸線回りに相対的に回転される送信機構と受信機構との間での信号の転送のための信号転送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、土木工事等に伴う測量では、基台上に測距部が回転可能に設けられて構成された測量機が用いられることが知られている。この測量機では、回転する測距部が受信した信号を基台側に設けられた制御演算部に送信する必要があり、測距部側の出力端子と基台側の入力端子とを、回転する回転子に摺動接触する接触子が設けられて構成されたスリップリングを介して電気的に接続することが考えられている。
【０００３】
ところが、測量機では、基台に対して測距部を高速に回転駆動させつつ測距部からの受信信号を基台側の制御演算部に適切に送信することが求められることから、回転子と接触子とが摺動するスリップリングでは、接触子および回転子の磨耗による劣化、互いの振動等に起因する接触不良を招く虞があり、適切に信号を転送する観点、信頼性の観点等から改善されることが望ましい。
【０００４】
そこで、非接触で信号の転送を可能とする光スリップリングを用いることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。この光スリップリングは、固定部材（上記した例では基台に相当する。）と回転部材（上記した例では測距部に相当する。）との双方に、回転軸上に位置するように光受信器が設けられるとともに、対向される部材の光受信器へ向けて光信号を出射可能に光送信器が設けられており、固定部材に対する回転部材の回転位置が変化しても、一方の部材の光送信器から出射された光信号を他方の部材の光受信器で受光することができるので、相対的に回転される固定部材と回転部材との間で信号を転送することができる。
【特許文献１】特開２００４−１１１６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した光スリップリングでは、回転部材から固定部材への信号の転送が、一対の光送信器と光受信器との間でのみ可能な構成であることから、複数の信号を同時に転送することができない。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、複数の信号系統での信号の転送を可能とする非接触の信号転送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、請求項１に記載の信号転送装置は、支持台と、該支持台に対し回転軸回りに回転可能に同心的に支持された回転体との間での信号の転送のために、前記支持台および前記回転体の一方に設けられた送信機構と、前記支持台および前記回転体の他方に設けられた受信機構とを備える信号転送装置であって、前記送信機構は、前記支持台と前記回転体との相対的な回転により前記受信機構に対して前記回転軸回りに回転される複数の発光部を有し、該各発光部が、前記受信機構に対して前記回転軸回りに回転されている際に前記受信機構へ向けて前記回転軸を取り巻く環状の照射光束を出射することにより、前記回転軸に直交する照射面上に前記回転軸を取り巻く互いに重ならない独立した環状の照射領域を形成可能とされ、前記受信機構は、前記各発光部の前記受信機構に対する前記回転軸回りの回転位置に拘わらず前記各発光部から出射された光束を受光可能に前記各照射領域に対応して配置された複数の受光部を有し、該各受光部は、それぞれが対応する前記照射領域を半径方向に網羅し、前記各発光部は、発光素子と円錐形状のプリズムとを有し、前記発光素子から出射された光束を前記照射面上で前記回転軸を取り巻く環状の照射光束とすべく前記各プリズムの底面と前記発光素子の出射個所とが対向されて配置され、前記各プリズムが異なる頂角とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の信号転送装置によれば、送信機構の発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、受信機構の受光部が、対応する発光部が形成する回転軸を取り巻く環状の光束を受光することができるので、例えば、この発光部と受光部との組み合わせを複数用いたり、発光部と受光部との組み合わせの他に回転軸線上で発光部からの光信号を受光部が受光する構成を用いたりすることで、送信機構と受信機構との信号の転送のための接触個所を設けることなく、複数の系統で同時に信号を転送することができる。
【００１８】
特に、送信機構が、複数の発光部とこれらに対応する複数の受光部とを有し、各発光部が、回転軸を取り巻く環状の照射光束で、照射面上に互いに重ならない独立した照射領域を形成可能とされ、各受光部が、それぞれが対応する照射領域を半径方向に網羅していると、送信機構の各発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、各照射領域では周回方向で見たどの角度位置においても各発光部からの環状の照射光束により照射されていることとなり、各照射領域を半径方向に網羅する各受光部では、常に各発光部からの環状の照射光束の一部を受光することができるので、送信機構の各発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、受信機構の各受光部が、対応する発光部から出射された光束を受光することができる。
【００１９】
特に、各発光部が、発光素子と円錐形状のプリズムとを有し、発光素子から出射された光束を照射面上で回転軸を取り巻く環状の照射光束とすべく各プリズムの底面と発光素子の出射個所とが対向されて配置され、各プリズムが異なる頂角とされていると、簡易な構成で、照射面上で回転軸を取り巻く環状の照射光束を形成することができる。
【００２０】
特に、送信機構が、２つの発光部を有し、両発光部とそれに対応される２つの受光部との間に、２つの照射領域のうち回転軸に近い照射中心領域に重複しつつ回転軸と同心位置に配置された円柱形状を呈し一端平面から入射された光束を他端平面から出射する中心導光部材と、２つの照射領域のうち照射中心領域を取り巻く照射周辺領域に重複しつつ回転軸と同心位置に配置された円筒形状を呈し一端平面から入射された光束を他端平面から出射する周辺導光部材とが設け、各受光部が、中心導光部材または周辺導光部材の他端平面から出射された光束を個別に受光可能とされていると、２つの発光部から出射された光束が、周回方向のいずれの角度位置であっても常にそれぞれに対応する中心導光部材または周辺導光部材へと一端平面から入射することから、中心導光部材または周辺導光部材の他端平面から出射された光束を受光する各受光部では、送信機構の各発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、対応する発光部から出射された光束を受光することができる。
【００２１】
特に、送信機構が、３つ以上の発光部を有し、各発光部と各受光部との間に、各照射領域のうち最も回転軸に近い照射中心領域に重複しつつ回転軸と同心位置に配置された円柱形状を呈し一端平面から入射された光束を他端平面から出射する中心導光部材と、各照射領域のうち照射中心領域を取り巻く各照射周辺領域に個別に重複しつつ回転軸と同心位置に配置された円筒形状を呈し一端平面から入射された光束を他端平面から出射する２つ以上の周辺導光部材とが設け、各受光部は、中心導光部材または各周辺導光部材の他端平面から出射された光束を個別に受光可能とされていると、３つ以上の発光部から出射された光束が、周回方向のいずれの角度位置であっても常にそれぞれに対応する中心導光部材または周辺導光部材へと一端平面から入射することから、中心導光部材または周辺導光部材の他端平面から出射された光束を受光する各受光部では、送信機構の各発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、対応する発光部から出射された光束を受光することができる。
【００２２】
特に、受光部が、対応する照射領域を網羅する受光面を有する受光素子で構成されていると、発光部からの光束が、送信機構の発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、常に対応された受光素子の受光面の一部を照射することとなるので、受光部では、送信機構の発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、対応する発光部から出射された光束を受光することができる。このような構成は、受光面において受けた光束を電気信号に変換可能な受光素子であって、全体に環状を呈する本体部により規定される環状面が受光面とされている受光素子を用いると、容易に実施することができる。
【００２３】
特に、各受光部は、複数の受光素子が、対応する各照射領域で受光面が周回方向に沿って隣接するように環状に配置されて構成されていると、送信機構の各発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、各受光部が対応する発光部から出射された光束を受光することができる。
【００２４】
特に、受光部は、受光素子と、対応する照射領域の全域を受光素子に接続する複数の光ファイバとを有すると、送信機構の発光部の受信機構に対する回転軸回りの回転位置に拘わらず、受光部が対応する発光部から出射された光束を受光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を参照しつつ本発明の各実施例を説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、実施例１に係る信号転送装置１０が搭載された測量機５０を示す模式的な斜視図である。図２は、測量機５０における信号転送装置１０の構成を説明するための模式的な断面図であり、図３は、信号転送装置１０の構成を説明するための模式的な斜視図である。図４は、信号転送装置１０の３つの発光部１４ａ、１４ｂ、１４ｃが照射面１８上に３つの照射領域１９ａ、１９ｂ、１９ｃを形成する様子を説明するための説明図である。
【００２７】
信号転送装置１０は、図２に示すように、支持台（５１）と、その支持台（５１）に対し回転軸１３回り回転可能に同心的に支持された回転体（５２）との間での信号の転送のために用いられるものであり、実施例１では、測量機５０（図１参照）に適用されている。以下の説明および各図面では、理解容易のために、回転軸１３をＺ軸方向とし、そこに直交する平面をＸ−Ｙ平面とする。
【００２８】
測量機５０は、図１に示すように、支持台としての基準面形成部５１と、回転体としての測距部５２とを備える。この測量機５０は、測量の際に既知点に設置され、基準面形成用レーザ光線５３を一定の速度で回転照射するとともに測距光５４を回転照射し、図示を略す測定対象物により反射された測距光５４を受光することで、当該測定対象物までの距離を測定することができる。
【００２９】
この測量機５０は、図２に示すように、測距部５２が回転軸１３回りに回転可能に基準面形成部５１に支持されて構成されており、測距部５２に測距制御盤５５が設けられ、基準面形成部５１に演算制御盤５６が設けられている。測量機５０は、測距制御盤５５からの各種信号（例えば、反射された測距光５４の受光信号）を演算制御盤５６が受信して演算することにより、測定対象物までの距離を測定する。この測距制御盤５５から演算制御盤５６への各種信号の転送のために、信号転送装置１０が設けられている。
【００３０】
信号転送装置１０は、送信機構１１と受信機構１２とを備える。この信号転送装置１０では、回転軸１３に直交する平面とされた測距部５２の下面５２ａに送信機構１１が設けられ、下面５２ａに平行に対向された基準面形成部５１の凹所に設けられた上面５１ａに受信機構１２が設けられている。送信機構１１は、回転軸１３回りに一体的に回転可能に測距部５２に設けられ、測距制御盤５５に電気的に接続されており、受信機構１２は、基準面形成部５１に設けられ演算制御盤５６に電気的に接続されている。
【００３１】
送信機構１１は、複数の発光部１４を有する。各発光部１４は、測距部５２が基準面形成部５１に対して回転軸１３回りに回転駆動されることにより、受信機構１２に対して回転軸１３回りに回転される。実施例１の信号転送装置１０では、受信機構１２が３つの発光部１４を有し、この３つの発光部１４が回転軸１３に直交する面で見て回転軸１３を中心とする単一の円上で互いに等しい間隔となるように配置されている。各発光部１４は、発光素子としてのＬＥＤ１５と、その出射光軸上で軸線が一致するように設けられた円錐形状を呈するコーンプリズム１６とを有する。
【００３２】
各ＬＥＤ１５は、平行光束を出射可能とされており、実施例１ではそれぞれがＺ軸方向に沿う（回転軸１３と平行な）出射光軸で受信機構１２側へ向けて平行光束を出射可能とされている。各ＬＥＤ１５は、測距制御盤５５に接続されており、測距制御盤５５からの信号の転送のために当該測距制御盤５５により点灯制御される。このため、各ＬＥＤ１５からは、測距制御盤５５からの信号光が出射されることとなる。この各ＬＥＤ１５の出射個所１５１と、各コーンプリズム１６の底面１６１とが対向するように、各発光部１４が構成されている。
【００３３】
この各発光部１４では、ＬＥＤ１５から出射された平行光束が、底面１６１からコーンプリズム１６へと入射して側面１６２から出射されることにより、環状の照射光束１７とされて受信機構１２側を照射することができる（図３および図４参照）。ここで、各コーンプリズム１６は、その軸線に沿う断面で見た頂角が、発光部１４毎に異なる構成とされており、各発光部１４からの３つの環状の照射光束１７は、互いに異なる大きさ寸法とされている。
【００３４】
この３つの環状の照射光束１７は、受信機構１２が設けられた基準面形成部５１の上面５１ａを照射するので、この上面５１ａが、実施例１では、照射面１８に相当する。３つの環状の照射光束１７は、図４に示すように、照射面１８上において、それぞれが回転軸１３を含むことなく回転軸１３を取り囲んでいる。各環状の照射光束１７は、各発光部１４が受信機構１２に対して回転軸１３回りに回転（公転）されることにより、照射面１８上に回転軸１３を中心とする円環状の軌跡を描くこととなり、この円環状の軌跡が照射領域１９となる。ここで、各発光部１４は、照射面１８上において、互いに重なることなく回転軸１３を取り囲む照射領域１９を形成するように、換言するとそれぞれ独立して回転軸１３を取り囲む３つの円環状の照射領域１９を同心的に形成するように、設定されている。詳細には、図２に示すように、第１コーンプリズム１６ａを最も小さな頂角とし、第３コーンプリズム１６ｃを最も大きな頂角とし、第２コーンプリズム１６ｂをそれらの間の頂角として、これらの各頂角と各発光部１４から照射面１８までの距離とを適宜調節することにより、以下のように設定されている。
【００３５】
ここで、各環状の照射光束１７を、大きさ寸法の小さい方（回転軸１３に近い方）から順に、第１環状照射光束１７ａ、第２環状照射光束１７ｂ、第３環状照射光束１７ｃとし、第１環状照射光束１７ａが形成する照射領域を第１照射領域１９ａ、第２環状照射光束１７ｂが形成する照射領域を第２照射領域１９ｂ、第３環状照射光束１７ｃが形成する照射領域を第３照射領域１９ｃとする（図４参照）。また、第１環状照射光束１７ａを形成する発光部を第１発光部１４ａ（第１ＬＥＤ１５ａおよび第１コーンプリズム１６ａ）とし、第２環状照射光束１７ｂを形成する発光部を第２発光部１４ｂ（第２ＬＥＤ１５ｂおよび第２コーンプリズム１６ｂ）とし、第３環状照射光束１７ｃを形成する発光部を第３発光部１４ｃ（第３ＬＥＤ１５ｃおよび第３コーンプリズム１６ｃ）とする（図３および図４参照）。
【００３６】
第１発光部１４ａは、図４に示すように、形成する第１照射領域１９ａが回転軸１３上を含まない環状となるように、第１発光部１４ａ（第１コーンプリズム１６ａ）の軸位置から回転軸１３までの間隔ｄ１よりも、照射面１８上における第１環状照射光束１７ａの内側の半径ｒｉ１の方が大きく設定されている。
【００３７】
また、第２発光部１４ｂは、形成する第２照射領域１９ｂが第１照射領域１９ａと間隔を置きつつその第１照射領域１９ａを同心状に取り囲むように、回転軸１３から第１環状照射光束１７ａの外周における最も離間した位置までの間隔ｄ２よりも、回転軸１３から第２環状照射光束１７ｂの内周における最も近接した位置までの間隔ｄ３の方が大きく設定されている。
【００３８】
さらに、第３発光部１４ｃは、形成する第３照射領域１９ｃが第２照射領域１９ｂと間隔を置きつつその第２照射領域１９ｂを同心状に取り囲むように、回転軸１３から第２環状照射光束１７ｂの外周における最も離間した位置までの間隔ｄ４よりも、回転軸１３から第３環状照射光束１７ｃの内周における最も近接した位置までの間隔ｄ５の方が大きく設定されている。
【００３９】
この各照射領域１９で各発光部１４からの光束を受光するために、図２に示すように、基準面形成部５１の上面５１ａすなわち照射面１８に受信機構１２が設けられている。受信機構１２は、３つの発光部１４に対応して、フォトダイオードからなる３つの受光素子２０を有し、この各受光素子２０が、基準面形成部５１の上面５１ａすなわち照射面１８の一部を受光面２１で形成するように、基準面形成部５１に設けられている。各受光素子２０は、それぞれ別個に基準面形成部５１の演算制御盤５６に接続されている。各受光素子２０は、図４に示すように、それぞれが対応する照射領域１９を半径方向に縦断して配置されており、それぞれが対応する照射領域１９を半径方向に網羅する構成と、すなわち円環状の照射領域１９を半径方向で見て最内位置から最外位置に至る間を漏らすことなく受光可能とされている。このため、各受光素子２０は、各発光部１４の回転位置に拘わらず、それぞれが対応する発光部１４から出射された環状の照射光束１７の一部を受光することができる。これは、送信機構１１の各発光部１４の受信機構１２に対する回転軸１３回りの回転位置に拘わらず、各照射領域１９では周回方向で見たどの角度位置においても各発光部１４からの環状の照射光束１７により照射されていることとなり、各照射領域１９を半径方向に網羅する各受光素子２０では、常に各発光部１４からの環状の照射光束１７の一部を受光することができることによる。各受光素子２０が各発光部１４からの環状の照射光束１７の一部を受光すると、この受光に基づく情報がそれぞれ別個に基準面形成部５１の演算制御盤５６に送信される。換言すると、各発光部１４から出射された信号光が、対応する各受光素子２０に受光されることにより、信号が演算制御盤５６に伝えられる。このため、信号転送装置１０では、各受光素子２０が受信機構１２における受光部２２として機能することとなる。以下では、第１発光部１４ａに対応する受光素子を第１受光素子２０ａとし、第２発光部１４ｂに対応する受光素子を第２受光素子２０ｂとし、第３発光部１４ｃに対応する受光素子を第３受光素子２０ｃとする。
【００４０】
上記したように、信号転送装置１０では、受信機構１２に対して送信機構１１が回転軸１３回りに回転されても、常に第１発光部１４ａから第１受光素子２０ａを経る系統と、第２発光部１４ｂから第２受光素子２０ｂを経る系統と、第３発光部１４ｃから第３受光素子２０ｃを経る系統とで同時に信号を転送することができるので、送信機構１１から受信機構１２へと複数（実施例１では３つ）の信号を同時に転送することができる。このため、信号転送装置１０が搭載された測量機５０では、測量を行うために測距部５２が基準面形成部５１に対して回転駆動されている場合であっても、測距部５２の測距制御盤５５から基準面形成部５１の演算制御盤５６へと複数の信号を随時転送することができ、迅速に測量することができる。
【００４１】
また、信号転送装置１０では、受信機構１２に設けられた複数の発光部１４（実施例１では３つ）と、送信機構１１に設けられた複数の受光素子２０（実施例１では３つ）との間での光の授受により信号を転送するものであることから、受信機構１２と送信機構１１との間での信号の転送のために物理的な接触個所がないので、磨耗による劣化、互いの振動等に起因する接触不良が生じることはなく、適切に信号を転送することができる。
【００４２】
さらに、信号転送装置１０では、一対にＬＥＤ１５およびコーンプリズム１６で各発光部１４が構成され、当該発光部１４により形成される各照射領域１９に適合する位置にそれぞれ受光素子２０を設ける構成であることから、例えばレンズを用いて焦点位置を調節する構成のように高い設定精度を必要とすることなく、例えば複雑な光学的特性のレンズを使用する構成のように高い加工精度を必要とすることのない、簡易な構成で非接触での複数の信号の転送を実現することができる。
【００４３】
信号転送装置１０では、第１照射領域１９ａが、回転軸１３上を含まない環状とされていることから、第１発光部１４ａに対応された第１受光素子２０ａでは、第１発光部１４ａの回転位置に拘わらず常に、第１環状照射光束１７ａのうちの周回方向で見た１個所のみを受光することとなるので、安定して正確に第１発光部１４ａからの信号を受信することができる。これは、第１発光部１４ａの回転位置によって、第１環状照射光束１７ａのうちの周回方向で見た１個所のみを受光する場合と、第１環状照射光束１７ａのうちの周回方向で見た２個所を受光する場合とが混在すると、第１受光素子２０ａでの受光により生成された信号に含まれる誤差が大きくなる虞があることによる。
【００４４】
したがって、実施例１の信号転送装置１０では、相対的に回転される送信機構１１と受信機構１２とを非接触としつつ、複数の信号系統で同時に信号を転送することができる。
【００４５】
なお、上記した信号転送装置１０では、第１発光部１４ａが、第２発光部１４ｂおよび第３発光部１４ｃと同一の軌道上で回転軸１３回りを公転する構成とされていたが、実施例１に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、第１発光部１４ａを回転軸１３と同軸上に設けられＬＥＤ１５のみで構成し、そこから出射される平行光束が形成する円形の照射領域を第１照射領域１９ａ´とするとともに、この円形の第１照射領域１９ａ´に重複する受光面を有する第１受光素子２０ａ´を配置してもよい。この場合であっても、第１照射領域１９ａ´と間隔を置きつつその第１照射領域１９ａ´を同心状に取り囲むように第２照射領域１９ｂ´を形成し、この第２照射領域１９ｂ´と間隔を置きつつその第２照射領域１９ｂ´を同心状に取り囲むように第３照射領域１９ｃ´を形成するように、第２発光部１４ｂおよび第３発光部１４ｃを適宜設定すればよい。
【００４６】
また、上記した信号転送装置１０では、各コーンプリズム１６が互いの軸線が平行となるように設定されていたが、互いの照射領域１９が重ならないように設定されていれば、例えば、各コーンプリズム１６が配置位置を考慮しつつ軸線をＺ軸方向に対して適宜傾斜させるものであってもよく、実施例１に限定されるものではない。この例の場合、各コーンプリズム（１６）を経た光束による照射面１８上での各照射光束（１７）は楕円形状となるが、送信機構１１と受信機構１２との相対的に回転に伴う各照射光束（１７）の振れ量すなわち各照射領域（１９）の半径方向の幅を小さくすることができる。このため、信号転送装置（１０）をよりコンパクトなものとすることができるとともに、大きさ寸法の増大を抑制しつつより多くの信号系統を設けることすなわち発光部（１４）と受光部（２２）との組み合わせを増やすことができる。
【００４７】
さらに、上記した信号転送装置１０では、各コーンプリズム１６の頂角を異なる構成とすることにより、各発光部１４が形成する照射領域１９が重ならないものとしていたが、例えば、各コーンプリズム１６と照射面１８との間隔を適宜異なる構成とすることにより各発光部１４が形成する照射領域１９が重ならないものとしてもよく、上記した実施例１に限定されるものではない。
【実施例２】
【００４８】
次に、実施例２の信号転送装置１０２について説明する。実施例２の信号転送装置１０２は、実施例１の信号転送装置１０において、送信機構と受信機構との間に導光部２３が配置されるとともに、その導光部２３に合わせて送信機構および受信機構が一部異なる構成とされた例である。信号転送装置１０２は、その基本的な構成は実施例１の信号転送装置１０と同様であるので、同一機能部分には実施例１と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、図６は、信号転送装置１０２の構成を模式的に示す図２と同様の断面図であり、図７は、信号転送装置１０２における送信機構１１２の各発光部１４２および導光部２３を模式的に示す斜視図である。
【００４９】
信号転送装置１０２は、図６に示すように、送信機構１１２と、受信機構１２２と、それらの間に設けられた導光部２３とを有する。送信機構１１２は、実施例１の送信機構１１の発光部１４と同様のＬＥＤ１５が３つ用いられて３つの発光部１４２が構成され、各ＬＥＤ１５が測距部５２の測距制御盤５５に接続されている。３つの発光部１４２すなわち３つのＬＥＤ１５は、測距部５２が基準面形成部５１に対して回転駆動されると、図７に示すように、それぞれ異なる半径位置で回転軸１３回りを公転するように設定されている。このため、３つのＬＥＤ１５（発光部１４２）は、回転軸１３に直交する任意の平面上に回転軸１３を中心とする３つの同心状の照射領域１９２を形成する。この３つの照射領域１９２に対応して、導光部２３が設けられている。
【００５０】
導光部２３は、円柱形状を呈する中心導光部材２３ａと、そこと間隔を置きつつ取り囲む円筒形状を呈する第１周辺導光部材２３ｂと、そこと間隔を置きつつ取り囲む円筒形状を呈する第２周辺導光部材２３ｃとを有する。この中心導光部材２３ａ、第１周辺導光部材２３ｂおよび第２周辺導光部材２３ｃは、上面２３１から光束が入射されると、その入射位置に拘わらず、側面から出射させることなく下面２３２の全領域から略一様に出射させる構成とされている。
【００５１】
中心導光部材２３ａは、上面が最内側の第１ＬＥＤ１５ａが形成する第１照射領域１９２ａに重複するように、第１周辺導光部材２３ｂは、上面が真中の第２ＬＥＤ１５ｂが形成する第２照射領域１９２ｂに重複するように、第２周辺導光部材２３ｃは、上面が最外側の第３ＬＥＤ１５ｃが形成する第３照射領域１９２ｃに重複するように、設定されている。このため、実施例２の信号転送装置１０２では、導光部２３（中心導光部材２３ａ、第１周辺導光部材２３ｂおよび第２周辺導光部材２３ｃ）の上面を照射面１８とみなすことができる。この中心導光部材２３ａ、第１周辺導光部材２３ｂおよび第２周辺導光部材２３ｃの下面には、それぞれに実施例１の受信機構１２と同様の個別の受光素子２０が、受光面２１を対向させて配置されている。各受光素子２０（中心導光部材２３ａの下面に配置されたものを第１受光素子２０ａとし、第１周辺導光部材２３ｂの下面に配置されたものを第２受光素子２０ｂとし、第２周辺導光部材２３ｃの下面に配置されたものを第３受光素子２０ｃとする。）は、図６に示すように、それぞれ基準面形成部５１の演算制御盤５６に接続されている。
【００５２】
このように、信号転送装置１０２では、各ＬＥＤ１５（発光部１４２）が形成する各照射領域１９２に合わせて導光部２３（中心導光部材２３ａ、第１周辺導光部材２３ｂおよび第２周辺導光部材２３ｃ）が配置されており、各ＬＥＤ１５から出射された光束は、それぞれが対応する導光部２３を経て、それぞれが対応する各受光素子２０により受光される。各受光素子２０が各発光部１４２からの光束を受光すると、この受光に基づく情報がそれぞれ別個に基準面形成部５１の演算制御盤５６に送信される。このため、信号転送装置１０２では、各受光素子２０が受信機構１２２における受光部２２２として機能することとなる。
【００５３】
よって、信号転送装置１０２では、受信機構１２２に対して送信機構１１２が回転軸１３回りに回転されても、常に第１ＬＥＤ１５ａから中心導光部材２３ａを経て第１受光素子２０ａに至る系統と、第２ＬＥＤ１５ｂから第１周辺導光部材２３ｂを経て第２受光素子２０ｂに至る系統と、第１ＬＥＤ１５ａから中心導光部材２３ａを経て第３受光素子２０ｃに至る系統と、で同時に信号を転送することができるので、送信機構１１２から受信機構１２２へと複数（実施例２では３つ）の信号を転送することができる。このため、信号転送装置１０が搭載された測量機５０では、測量を行うために測距部５２が基準面形成部５１に対して回転駆動されている場合であっても、測距部５２の測距制御盤５５から基準面形成部５１の演算制御盤５６へと複数の信号を同時に転送することができる。
【００５４】
また、信号転送装置１０２では、複数（実施例２では３つ）のＬＥＤ１５が形成する複数の照射領域１９２に対応する導光部２３（実施例２では、中心導光部材２３ａ、第１周辺導光部材２３ｂおよび第２周辺導光部材２３ｃ）を配置し、その導光部材２３の下面に受光面２１を対向させて受光素子２０を設けるだけでよいことから、容易に実施することができる。
【００５５】
したがって、実施例２の信号転送装置１０２では、実施例１の信号転送装置１０と同様に、相対的に回転される送信機構１１２と受信機構１２２とを非接触としつつ、複数の信号系統を有するすなわち複数の信号を同時に転送することができる。
【実施例３】
【００５６】
次に、実施例３の信号転送装置１０３について説明する。実施例３の信号転送装置１０３は、実施例２の信号転送装置１０２において、導光部２３を設けることに代えて、受信機構が異なる構成とされた例である。信号転送装置１０３は、その基本的な構成は実施例２の信号転送装置１０２と同様であるので、同一機能部分には実施例２と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、図８は、信号転送装置１０３の構成を模式的に示す図６と同様の断面図であり、図９は、信号転送装置１０３における受信機構１２３の各受光素子２０３を模式的に示す斜視図である。
【００５７】
信号転送装置１０３では、図８および図９に示すように、送信機構１１３において、第１ＬＥＤ１５ａが回転軸１３回りに自転する構成とされ、第２ＬＥＤ１５ｂおよび第３ＬＥＤ１５ｃが互いに間隔を置いて回転軸１３回りに公転する構成とされている。
【００５８】
受信機構１２３は、図８に示すように、それぞれ３つの受光素子２０３（第１受光素子２０３ａ、第２受光素子２０３ｂおよび第３受光素子２０３ｃ）により構成されている。この第２受光素子２０３ｂおよび第３受光素子２０３ｃは、第１受光素子２０３ａ（回転軸１３）に対して同心的に入れ子状に配置可能な円環状の本体部２０３ｂ１、２０３ｃ１を有し、その上面が受光面２１３とされ、それぞれ基準面形成部５１の演算制御盤５６に接続されている。
【００５９】
第１受光素子２０３ａは、第１ＬＥＤ１５ａが形成する円形状の第１照射領域１９３ａに重複する、すなわち当該第１照射領域１９３ａを網羅する円形状の第１受光面２１３ａを有している。第２受光素子２０３ｂは、第２ＬＥＤ１５ｂが形成する円環状の第２照射領域１９３ｂに重複する、すなわち当該第２照射領域１９３ｂを網羅する円環状の第２受光面２１３ｂを有している。第３受光素子２０３ｃは、第３ＬＥＤ１５ｃが形成する円環状の第３照射領域１９３ｃに重複する、すなわち当該第３照射領域１９３ｃを網羅する円環状の第３受光面２１３ｃを有している。
【００６０】
このように、信号転送装置１０３では、各ＬＥＤ１５（発光部１４３）が形成する各照射領域１９３に合わせて３つの第１受光素子２０３ａ、第２受光素子２０３ｂおよび第３受光素子２０３ｃが設けられていることから、各発光部１４３から出射された光束は、それぞれが対応する第１受光素子２０３ａ、第２受光素子２０３ｂおよび第３受光素子２０３ｃにより受光される。各受光素子２０３が各ＬＥＤ１５からの光束を受光すると、この受光に基づく情報がそれぞれ別個に基準面形成部５１の演算制御盤５６に送信される。このため、信号転送装置１０３では、各受光素子２０３が受信機構１２３における受光部２２３として機能することとなる。
【００６１】
よって、信号転送装置１０３では、受信機構１２３に対して送信機構１１３が回転軸１３回りに回転されても、常に第１ＬＥＤ１５ａから第１受光素子２０３ａに至る系統と、第２ＬＥＤ１５ｂから第２受光素子２０３ｂに至る系統と、第３ＬＥＤ１５ｃから第３受光素子２０３ｃに至る系統と、で同時に信号を転送することができるので、送信機構１１３から受信機構１２３へと複数（実施例２では３つ）の信号を転送することができる。このため、信号転送装置１０３が搭載された測量機５０では、測量を行うために測距部５２が基準面形成部５１に対して回転駆動されている場合であっても、測距部５２の測距制御盤５５から基準面形成部５１の演算制御盤５６へと複数の信号を同時に転送することができる。
【００６２】
また、信号転送装置１０３では、複数（実施例２では３つ）のＬＥＤ１５が形成する複数の照射領域１９３に対応する形状の受光面２１３を有する第１受光素子２０３ａ、第２受光素子２０３ｂおよび第３受光素子２０３ｃを設けるだけでよいことから、容易に実施することができる。
【００６３】
したがって、実施例３の信号転送装置１０３では、上記した信号転送装置１０および信号転送装置１０２と同様に、相対的に回転される送信機構１１３と受信機構１２３とを非接触としつつ、複数の信号系統を有するすなわち複数の信号を同時に転送することができる。
【実施例４】
【００６４】
次に、実施例４の信号転送装置１０４について説明する。実施例４の信号転送装置１０４は、実施例３の信号転送装置１０３において、受信機構が異なる構成とされた例である。信号転送装置１０４は、その基本的な構成は実施例３の信号転送装置１０３と同様であるので、同一機能部分には実施例３と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、図１０は、信号転送装置１０４における受信機構１２４の各受光部２２４を模式的に示す斜視図である。
【００６５】
受信機構１２４は、図１０に示すように、それぞれ複数の受光素子２０を有する３つの受光部２２４（回転軸１３側から順に、第１受光部２２４ａ、第２受光部２２４ｂ、第３受光部２２４ｃ）により構成されている。
【００６６】
第１受光部２２４ａは、第１ＬＥＤ１５ａが形成する第１照射領域１９３ａに重複するように、複数の受光素子２０の受光面２１が周回方向に沿って隣接されて構成されており、これらの各受光素子２０が、第１受光部２２４ａによる受光であることを認識可能とされて基準面形成部５１（図８参照）の演算制御盤５６に接続されている。
【００６７】
また、第２受光部２２４ｂは、第２ＬＥＤ１５ｂが形成する第２照射領域１９３ｂに重複するように、複数の受光素子２０の受光面２１が周回方向に沿って隣接されて構成されており、これらの各受光素子２０が、第２受光部２２４ｂによる受光であることを認識可能とされて基準面形成部５１の演算制御盤５６に接続されている。
【００６８】
さらに、第３受光部２２４ｃは、第３ＬＥＤ１５ｃが形成する第３照射領域１９３ｃに重複するように、複数の受光素子２０の受光面２１が周回方向に沿って隣接されて構成されており、これらの各受光素子２０が、第３受光部２２４ｃによる受光であることを認識可能とされて基準面形成部５１の演算制御盤５６に接続されている。
【００６９】
よって、信号転送装置１０４では、受信機構１２４に対して送信機構１１３が回転軸１３回りに回転されても、常に第１ＬＥＤ１５ａから第１受光部２２４ａに至る系統と、第２ＬＥＤ１５ｂから第２受光部２２４ｂに至る系統と、第３ＬＥＤ１５ｃから第３受光部２２４ｃに至る系統と、で同時に信号を転送することができるので、送信機構１１３から受信機構１２４へと複数（実施例２では３つ）の信号を転送することができる。このため、信号転送装置１０４が搭載された測量機５０では、測量を行うために測距部５２が基準面形成部５１に対して回転駆動されている場合であっても、測距部５２の測距制御盤５５から基準面形成部５１の演算制御盤５６へと複数の信号を同時に転送することができる。
【００７０】
また、信号転送装置１０４では、複数（実施例２では３つ）のＬＥＤ１５が形成する複数の照射領域１９３に対応するように複数の受光素子２０を周回方向に沿って隣接させて受光部２２４を構成するだけでよいことから、容易に実施することができる。
【００７１】
したがって、実施例４の信号転送装置１０４では、信号転送装置１０、信号転送装置１０２および信号転送装置１０３と同様に、相対的に回転される送信機構１１３と受信機構１２４とを非接触としつつ、複数の信号系統を有するすなわち複数の信号を同時に転送することができる。
【実施例５】
【００７２】
次に、実施例５の信号転送装置１０５について説明する。実施例５の信号転送装置１０５は、実施例３の信号転送装置１０３において、受信機構が異なる構成とされた例である。信号転送装置１０５は、その基本的な構成は実施例３の信号転送装置１０３と同様であるので、同一機能部分には実施例３と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、図１１は、信号転送装置１０５における受信機構１２５の各受光部２２５を模式的に示す斜視図である。
【００７３】
受信機構１２５は、図１１に示すように、３つの受光部２２５（回転軸１３側から順に、第１受光部２２５ａ、第２受光部２２５ｂ、第３受光部２２５ｃ）を有する。この各受光部２２５は、それぞれに対応する受光素子２０５を有しており、受光素子２０５の受光面２１５と、照射面１８における各受光領域２４（回転軸１３側から順に、第１受光領域２４ａ、第２受光領域２４ｂ、第３受光領域２４ｃ）とが複数の光ファイバ２５により接続されて構成されている。この各受光素子２０５は、基準面形成部５１（図８参照）の演算制御盤５６に接続されている。
【００７４】
第１受光部２２５ａの第１受光領域２４ａは、第１ＬＥＤ１５ａが形成する第１照射領域１９３ａに重複するように設定されており、この第１受光領域２４ａには、各光ファイバ２５の一端面２５ａが敷き詰められ、各光ファイバ２５の他端面２５ｂが、対応する第１受光素子２０５ａの第１受光面２１５ａに対向されている。また、第２受光部２２５ｂの第２受光領域２４ｂは、第２ＬＥＤ１５ｂが形成する第２照射領域１９３ｂに重複するように設定されており、この第２受光領域２４ｂには、各光ファイバ２５の一端面２５ａが敷き詰められ、各光ファイバ２５の他端面２５ｂが、対応する第２受光素子２０５ｂの第２受光面２１５ｂに対向されている。さらに、第３受光部２２５ｃの第３受光領域２４ｃは、第３ＬＥＤ１５ｃが形成する第３照射領域１９３ｃに重複するように設定されており、この第３照射領域１９３ｃには、各光ファイバ２５の一端面２５ａが敷き詰められ、各光ファイバ２５の他端面２５ｂが、対応する第３受光素子２０５ｃの第３受光面２１５ｃに対向されている。
【００７５】
よって、信号転送装置１０５では、受信機構１２５に対して送信機構１１３が回転軸１３回りに回転されても、常に第１ＬＥＤ１５ａから第１受光部２２５ａに至る系統と、第２ＬＥＤ１５ｂから第２受光部２２５ｂに至る系統と、第３ＬＥＤ１５ｃから第３受光部２２５ｃに至る系統と、で同時に信号を転送することができるので、送信機構１１３から受信機構１２５へと複数（実施例５では３つ）の信号を転送することができる。このため、信号転送装置１０５が搭載された測量機５０では、測量を行うために測距部５２が基準面形成部５１に対して回転駆動されている場合であっても、測距部５２の測距制御盤５５から基準面形成部５１の演算制御盤５６へと複数の信号を同時に転送することができる。
【００７６】
また、信号転送装置１０５では、複数（実施例５では３つ）のＬＥＤ１５が形成する複数の照射領域１９３に対応する各受光領域２４に複数の光ファイバ２５の一端２５ａを敷き詰めて、それらの他端を各受光素子２０５の受光面２１５に対向させるだけでよいことから、容易に実施することができる。
【００７７】
したがって、実施例５の信号転送装置１０５では、信号転送装置１０、信号転送装置１０２、信号転送装置１０３および信号転送装置１０４と同様に、相対的に回転される送信機構１１３と受信機構１２５とを非接触としつつ、複数の信号系統を有するすなわち複数の信号を同時に転送することができる。
【００７８】
なお、上記した各実施例では、送信機構に３つの発光部（ＬＥＤ）が設けられ、かつそれに対応して受信機構に３つの受光部が設けられていたが、送信機構から受信機構に至る間が各実施例と同様の構成とされていればよく、発光部（ＬＥＤ）および受光部の数は任意に設定することができる。
【００７９】
また、上記した各実施例では、発光素子としてＬＥＤ１５が用いられていたが、信号伝達のために点灯制御（光束の出射の制御）が可能なものであれば、例えばレーザダイオードであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００８０】
さらに、上記した各実施例では、本発明にかかる信号転送装置は測量機５０（図１参照）に搭載されていたが、図１２に示すトータルステーションである測量機６０等のように回転部を有する測量機全般、換言すると支持台とそれに対し回転軸回りに回転可能に同心的に支持された回転体との間で信号を転送する構成のもの全般であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。なお、測量機６０は、主に望遠鏡部６１、望遠鏡部６１を上下方向に回転可能に支持する托架部６２、托架部６２を水平方向に回転可能に支持する基盤部６３、基盤部６３を支持する整準部６４から構成され、整準部６４は三脚等に取付け可能となっている。望遠鏡部６１には、対物レンズ６５を含む光学系、撮像部等が内蔵され、托架部６２は、画像を表示する表示装置６６、操作・入力部６７を具備している。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】信号転送装置が搭載された測量機を示す模式的な斜視図である。
【図２】測量機における信号転送装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図３】実施例１の信号転送装置の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図４】信号転送装置の３つの発光部が照射面上に３つの照射領域を形成する様子を説明するための説明図である。
【図５】図４とは異なる態様で３つの発光部が照射面上に３つの照射領域を形成する様子を説明するための説明図である。
【図６】実施例２の信号転送装置の構成を模式的に示す図２と同様の断面図である。
【図７】実施例２の信号転送装置における送信機構の発光部および導光部材を模式的に示す斜視図である。
【図８】実施例３の信号転送装置の構成を模式的に示す図６と同様の断面図である。
【図９】実施例３の信号転送装置における受信機構の受光素子を模式的に示す斜視図である。
【図１０】実施例４の信号転送装置における受信機構の受光素子を模式的に示す図９と同様の斜視図である。
【図１１】実施例５の信号転送装置における受信機構の受光素子を模式的に示す図９と同様の斜視図である。
【図１２】本発明に係る信号転送装置が搭載された図１とは異なる例の測量機を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  信号転送装置
１２、１２２、１２３、１２４、１２５  受信機構
１１、１１２、１１３  送信機構
１３  回転軸
１４、１４２、１４３  発光部
１５  （発光素子としての）ＬＥＤ
１６  コーンプリズム
１８  照射面
１９、１９２、１９３  照射領域
２０  受光素子
２０３ｂ  （環状の受光面を有する受光素子としての）第２受光素子
２０３ｃ  （環状の受光面を有する受光素子としての）第３受光素子
２１  受光面
２２、２２２、２２３、２２４、２２５  受光部
２３ａ  中心導光部材
２３ｂ  周辺導光部材
２３ｃ  周辺導光部材
２５  光ファイバ
５１  （支持台としての）基準面形成部
５２  （回転体としての）測距部
【図１】
0005044304.tif 000002
【図２】
0005044304.tif 000003
【図３】
0005044304.tif 000004
【図４】
0005044304.tif 000005
【図５】
0005044304.tif 000006
【図６】
0005044304.tif 000007
【図７】
0005044304.tif 000008
【図８】
0005044304.tif 000009
【図９】
0005044304.tif 000010
【図１０】
0005044304.tif 000011
【図１１】
0005044304.tif 000012
【図１２】
0005044304.tif 000013