JP2004153708A - トランシーバ - Google Patents
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Abstract
【課題】電界伝達媒体に印加する電圧の減少を防止して、通信品質の向上を図ることのできるトランシーバを提供する。
【解決手段】所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、この送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こす共振手段とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、この送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こす共振手段とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界を伝達する電界伝達媒体に誘起する電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバに関し、より具体的には、人間の身体に装着可能なウェアラブルコンピュータを用いたデータ通信において使用されるトランシーバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータが注目されてきている。
【０００３】
従来、このようなウェアラブルコンピュータ間のデータ通信は、コンピュータにトランシーバを接続し、このトランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体の内部を伝達することによってデータの送受信を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１３は、従来のトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ５は、信号の入出力を行うＩ／Ｏ回路５０１を介してウェアラブルコンピュータ７に接続されるとともに、送受信電極５１１が絶縁体５１３を介して生体９に近接して設けられている。ウェアラブルコンピュータ７から送信される情報（データ）は、送信回路５０３において、発振器５０７で発生する交流信号を搬送波として変調回路５０５で変調される。この変調された変調信号は、送受信電極５１１から絶縁体５１３を介して生体９に電界を誘起し、この電界が生体９内部を伝達して生体９の他の部位に設けられたトランシーバ５や、生体９からの接触によって電気的に接続されるトランシーバ５にウェアラブルコンピュータ７から送信される情報を伝達する。
【０００５】
このようにトランシーバ５を介して伝達されてくる電界を別のトランシーバ５が受信する際には、絶縁体５１３を介して送受信電極５１１で受信した電界を電界検出光学部５１５で電気信号に変換し、信号処理回路５１７に供給する。信号処理回路５１７は、電界検出光学部５１５からの電気信号に対してフィルタリングや増幅等の信号処理を施す。信号処理の後、さらにデータの変調および波形整形が復調回路５２３および波形整形回路５２５でそれぞれ行われ、これら一連の処理が施された信号がウェアラブルコンピュータ７の受信データとしてＩ／Ｏ回路５０１からウェアラブルコンピュータ７に送信される。
【０００６】
このようにウェアラブルコンピュータ７間のデータ通信に使用されるトランシーバ５は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体９に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、情報を受信する際には、生体９に誘起された電界を用いてトランシーバ５が信号を受信する。
【０００７】
図１４は、ウェアラブルコンピュータ７を生体９の例である人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。同図に示すウェアラブルコンピュータ７ａ、７ｂ、および７ｃは、それぞれ対応して接続されるトランシーバ５ａ、５ｂ、および５ｃを介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行う。さらに、生体９の手足の先端が、外部機器である外部端末８０にケーブル９０を介して接続されるトランシーバ５’ａや５’ｂに接触する場合には、ウェアラブルコンピュータ７ａ、７ｂ、および７ｃと外部端末８０との間でデータの送受信を行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３５２２９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトランシーバ５において、ＡＣ電源を用いずに駆動する送信回路５０３は、図１５に示すように大地グランド５１から離れており、送信回路のグランド４１と大地グランド５１間には浮遊容量４３が発生する。また、生体９と大地グランド５１間にも浮遊容量５３が存在し、これら二つの浮遊容量（を有する仮想的コンデンサ）は、変調回路５０５から見て、見かけ上直列に接続されている。
【００１０】
このため、送信回路５０３と送信回路のグランド４１間の電圧Ｖｓ は、二つの浮遊容量４３および５３に分割して印加される。このうち、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、浮遊容量４３および５３の値をそれぞれＣｇ およびＣｂ とおくと、
【数１】
となる。ここでｊは虚数単位（−１）１／２ 、ωは印加電圧の角周波数を表している。
【００１１】
ＡＣ電源を利用する場合には、浮遊容量５３は無限大とみなすことができるので、式（１）からも明らかなようにＶｂ ＝Ｖｓ となり、信号は減衰することなく生体９に印加される。他方、ＡＣ電源を利用しない場合には、式（１）よりＶｂ ＜Ｖｓ となるため、生体９に印加される信号が減少するという問題があった。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、電界伝達媒体に印加する電圧の減少を防止して、通信品質の向上を図ることのできるトランシーバを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて少なくとも情報の送信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、この送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こす共振手段とを備えたことを要旨とする。
【００１４】
請求項１記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、この送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こす共振手段とを備えたトランシーバを提供することにより、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００１６】
請求項２記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために送信手段および送受信電極と直列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、共振手段の特性を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項３記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を前記送受信電極を介して検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために送信手段および送受信電極と直列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、交流信号の周波数を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明は、請求項２または３記載の発明において、前記制御手段は、前記電気信号を増幅する増幅器と、前記基準信号と前記増幅器の出力信号の差を求め、この差を増幅する差動増幅器と、この差動増幅器の出力信号と前記基準信号の積を求める乗算器と、この乗算器で求められた前記差動増幅器の出力信号と前記基準信号の積を与える信号の高調波成分を除去するフィルタと、このフィルタからの出力信号を積分した結果に基づいて前記制御信号を発生する第１の積分器とを有することを要旨とする。
【００２０】
請求項５記載の本発明は、請求項４記載の発明において、前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記共振手段を接続する一方で、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送信手段と前記共振手段の接続を切断する第１の接続手段と、前記情報の送信を行うときには前記電界検出手段と前記増幅器を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段とを備えたことを要旨とする。
【００２１】
請求項６記載の本発明は、請求項４記載の発明において、前記制御手段は、前記増幅器の利得を制御するための利得制御信号を発生する第２の積分器と、この第２の積分器から発生した利得制御信号によって制御された前記増幅器の利得を一定に保つために当該増幅器に一定の電圧を印加可能な固定電圧源とをさらに有することを要旨とする。
【００２２】
請求項７記載の本発明は、請求項６記載の発明において、前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記共振手段を接続し、前記増幅器の利得を調整するときには前記共振手段を介さずに前記送信手段と前記電界検出手段を接続し、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには接続を行わない第１の接続手段と、前記情報の送信を行うとき並びに前記増幅器の利得を調整するときには前記電界検出手段と前記制御手段を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段と、前記増幅器の利得を調整するときには前記送信手段と前記電界検出光学部を接続する一方で、前記情報の送信を行うとき並びに前記電界の受信を行うときには前記送受信電極と前記電界検出手段を接続する第３の接続手段と、前記情報の送信を行うとき並びに前記電界の受信を行うときには前記フィルタと前記第１の積分器とを接続するとともに前記第２の積分器と前記固定電圧源を接続する一方で、前記増幅器の利得を調整するときには前記フィルタと前記第２の積分器を接続する第４の接続手段とを備えたことを要旨とする。
【００２３】
請求項８記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続されるトランスと、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記トランスと並列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換された電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００２４】
請求項８記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段および送受信電極と直列に接続されるトランスと、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすためにトランスと並列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、共振手段の特性を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００２５】
請求項９記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続されるトランスと、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記トランスと並列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００２６】
請求項９記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段および送受信電極と直列に接続されるトランスと、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすためにトランスと並列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、交流信号の周波数を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００２７】
請求項１０記載の本発明は、請求項８または９記載の発明において、前記制御手段は、前記基準信号と前記電気信号の積を求める乗算器と、この乗算器で求められた前記基準信号と前記電気信号の積を与える信号の高調波成分を除去するフィルタと、このフィルタからの出力信号を積分した結果に基づいて前記制御信号を発生する積分器とを有することを要旨とする。
【００２８】
請求項１１記載の本発明は、請求項１０記載の発明において、前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記トランスを接続する一方で、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送信手段と前記トランスの接続を切断する第１の接続手段と、前記情報の送信を行うときには前記電界検出手段と前記乗算器を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段と、前記情報の送信を行うときには前記共振手段と前記電界検出手段を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送受信電極と前記電界検出手段を接続する第３の接続手段とを備えたことを要旨とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
以後の説明においては、ウェアラブルコンピュータがトランシーバを介して生体に電界を誘起してデータを送信する場合を「データ送信時」とし、生体に誘起された電界から検出されるデータをトランシーバを介してウェアラブルコンピュータが受信する場合を「データ受信時」とする。
【００３１】
（基本構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るトランシーバ要部の構成を示す説明図である。同図においては、本発明に係る実施の形態に共通する構成を示すのが目的であるため、トランシーバ全体の詳細な構成については、後述する各実施形態で説明する。
【００３２】
図１に示すトランシーバは、ウェアラブルコンピュータ７から受信するデータ（情報）を出力するとともに受信した信号を受け取るＩ／Ｏ回路１１、この信号を変調して送信する送信回路１３、電界伝達媒体である生体９に電界を誘起するために導電性部材からなる送受信電極２１、および生体９に電流が流れるのを防止するとともに送受信電極２１による生体９の金属アレルギの危険性を除去するために送受信電極２１と生体９間に配置される絶縁体２３を少なくとも有する。
【００３３】
このうち送信手段としての送信回路１３は、所定の周波数の交流信号を発生する発振器１７と、発振器１７で発生した交流信号を搬送波としてＩ／Ｏ回路１１からの信号を変調する変調回路１５からなる。
【００３４】
本実施形態に係るトランシーバの特徴は、送信回路１３と送受信電極２１との間に共振手段であるリアクタンス部１９を挿入した点である。なお、ここで言う「リアクタンス部」とは、インダクタ（コイル）やコンデンサ等の複数の回路素子を接続して構成した回路網のことを意味している。このリアクタンス部１９は変調回路１５から見て直列に接続されるため、送信回路のグランド４１と大地グランド５１の間に生じる浮遊容量４３とリアクタンス部１９で直列共振回路が構成され、浮遊容量４３の変化による生体９への印加電圧の減衰を防止することが可能となる。
【００３５】
次に、本実施形態に係るトランシーバの作用について説明する。ウェアラブルコンピュータ７から送信され、Ｉ／Ｏ回路１１から出力されたデータは、発振器１７から発生する交流信号を搬送波として変調回路１５で変調された後、リアクタンス部１９から送受信電極２１に達し、絶縁体２３を介して生体９に誘起される電界を介して伝達される。
【００３６】
リアクタンス部１９、浮遊容量４３、および生体と大地グランド間に生じる浮遊容量５３は変調回路１５から見て直列に接続されているので、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、浮遊容量４３および５３の値をそれぞれＣｇ およびＣｂ 、変調回路１５の出力電圧をＶｓ 、リアクタンス部１９が有するインピーダンスの虚数成分であるリアクタンスをＸとして次式で表される。
【数２】
【００３７】
この式（２）より、リアクタンス部１９のリアクタンスＸが
【数３】
を満たすときにＶｂ ＝Ｖｓ となり、信号は減衰せずに生体９に印加される。ここで、ｆは発振器１７の発振周波数を、πは円周率をそれぞれ表している。
【００３８】
なお、リアクタンス部１９をインダクタのみで構成することも勿論可能である。この場合、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、インダクタが有するインダクタンス（リアクタンス）をＬとして、
【数４】
と表される。したがって、
【数５】
を満たすときにＶｂ ＝Ｖｓ となり、信号は減衰せずに生体９に印加される。
【００３９】
以上説明した本発明の実施の形態に係る基本構成に基づいて発振周波数ｆまたはリアクタンスＸを可変とすることにより、リアクタンス部１９と浮遊容量４３が直列共振を生じるように適宜制御を行い、生体９に印加される電圧の減少を防止して通信品質の向上を図ることが可能となる。
【００４０】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ１において、Ｉ／Ｏ回路１０１、送信回路１０３、変調回路１０５、発振器１０７、送受信電極１１１、および絶縁体１１３については、図１を用いて説明した対応部位と同様の機能を有する。この点については、後述する実施形態においても同様である。なお、ここで送受信電極１１１を、送信用電極および受信用電極に分割して設けることも勿論可能である。その場合には、絶縁体もそれぞれの電極に対応して二つ設けられる。また、発振器１０７から発生する交流信号の周波数は、１０ｋＨｚ（キロヘルツ）〜１００ＭＨｚ（メガヘルツ）程度の値が想定されるが、１０ＭＨｚ程度であればより好ましい。ここで、１ｋＨｚ＝１０３ Ｈｚ、１ＭＨｚ＝１０６ Ｈｚである。
【００４１】
トランシーバ１に備えられた共振手段であるリアクタンス部は、発振周波数を一定に保つためにリアクタンスの変更が可能な可変リアクタンス部１０９であり、この可変リアクタンス部１０９と送信回路１０３の間には、生体９を介したデータ受信時に信号が送信側の回路に混入するのを防止するためにスイッチＳＷ１（第１の接続手段）が設けられている。図２では、スイッチＳＷ１が二つの端子ａ１とａ２を接続することによって閉成し、ウェアラブルコンピュータ７からのデータ送信時の状況を示している。
【００４２】
トランシーバ１は、以上に加えて、生体９に誘起された電界を受信してこの電界を光学的に検出した後、電気信号に変換する電界検出光学部１１５、低雑音増幅、雑音除去、および波形整形等の処理を行う信号処理回路１１７を有しており、これらが電界検出手段を構成している。
【００４３】
電界検出光学部１１５は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法により電界を検出するものであり、少なくともレーザ光源を構成するレーザダイオードおよびＬｉＮｂＯ３ やＬｉＴａＯ３ 等の電気光学結晶（ＥＯ結晶：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｏｐｔｉｃ 結晶）からなる電気光学素子を有する（図示せず）。この電気光学素子として、例えば、レーザダイオードから発射されるレーザ光の進行方向に対して垂直な方向の電界成分のみに感度を有し、この電界強度によって光学特性、すなわち複屈折率が変化し、この複屈折率の変化によりレーザ光の偏光が変化するようなものを用いることができる。また、場合によっては電界によって電気光学素子の結晶が歪む逆圧電効果による偏光の変化も含まれる。
【００４４】
このような電気光学素子を通過して偏光が変化したレーザ光は、波長板を用いて偏光状態の調整を受けた後、偏光ビームスプリッタに入射することによりＰ波およびＳ波に分離され、光の強度変化に変換される。分離された各レーザ光は、コリメータ（集光レンズ）で集光されてから、光を電気信号に変換するためにそれぞれ設けられる二つのフォトダイオードに供給され、例えばその差を差動増幅することによって受信した電界に係る電気信号として出力される。
【００４５】
なお、以上説明した電界検出光学部１１５の構成および作用はあくまでも一例であり、本実施形態に係るトランシーバ１に適用される電界検出光学部が必ずしもこのような場合にのみ特有の効果を奏するわけではない。この点については、後述する実施形態においても同じことがいえる。
【００４６】
信号処理回路１１７から出力される信号は、隣接して設けられるスイッチＳＷ２（第２の接続手段）の接続状態に応じて送信先が変更される。図２に示すデータ送信時の場合、スイッチＳＷ２の３つの端子のうち端子ｂ１と端子ｂ３が接続され、信号処理回路１１７からの出力信号をモニタする振幅モニタ部１１９へ送信される。振幅モニタ部１１９では、信号処理回路１１７の出力信号と、送信回路１０３から送信される基準信号との差分を抽出してその抽出結果を制御信号発生部１２１へ送る。制御信号発生部１２１は、振幅モニタ部１１９の出力信号に基づいて、可変リアクタンス部１０９のリアクタンスを制御する制御信号を発生する。このようにデータ送信時には、振幅モニタ部１１９と制御信号発生部１２１を用いて負帰還回路を構成する。
【００４７】
他方、データ受信時には、スイッチＳＷ２では端子ｂ２と端子ｂ３が接続される。このときには、信号処理回路１１７からの出力信号が復調回路１２３（復調手段）で復調され、波形整形回路１２５で波形の整形が行われてＩ／Ｏ回路１０１に達し、ウェアラブルコンピュータ７にデータが送られる。このデータ受信時には、スイッチＳＷ１で端子ａ１−ａ２間の接続が切断され、送信回路１０３にデータが混入するのを防止する。
【００４８】
なお、上述したデータの送信時および受信時においては、スイッチＳＷ１およびＳＷ２の各々の端子間の接続が連動して切り替わる。図２ではこの切替を制御する切替制御手段として制御回路１４１をＩ／Ｏ回路１０１に接続することにより、制御信号を各スイッチに送信する構成を取る場合を示している。同図において、Ａの丸印で記載されている箇所同士は配線によって接続していることを示している。制御回路１４１から発せられるスイッチ切替のための制御信号は、ウェアラブルコンピュータ７から送信するようにしてもよいし、トランシーバ１に入力手段を設けてこの入力手段から送信するようにしてもよいが、接続切替手段としての各スイッチおよび制御回路の構成がここで説明したものに限られるわけでないことはいうまでもない。
【００４９】
図３は、図２の振幅モニタ部１１９の詳細な構成例を示すための構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ１は、振幅モニタ部１１９の詳細な構成および制御信号発生部として積分器１２１が記載されている点を除いて、その構成は図２と同じである。したがって、図３に示すトランシーバ１は、ウェアラブルコンピュータ７からのデータ送信時の接続状況を示している。
【００５０】
振幅モニタ部１１９は、データ送信時に信号処理回路１１７の出力信号を増幅して出力する増幅器１２７、送信回路１０３から発生する基準信号と増幅器１２７の出力信号の差を取り出力する差動増幅器１２９、差動増幅器１２９の出力信号と基準信号を乗算し、その結果を出力する乗算器１３１、乗算器１３１の出力信号の高調波成分を除去するフィルタ１３３から構成される。
【００５１】
高調波成分が除去されたフィルタ１３３からの出力信号は制御信号発生部としての積分器１２１（第１の積分器）へ入力される。積分器１２１では、フィルタ１３３の出力信号を積分して可変リアクタンス部１０９に制御信号を出力する。より具体的には、式（３）から求められる発振周波数
【数６】
が浮遊容量４３（Ｃｇ ）の変化に伴って変化した分を可変リアクタンス部１０９への制御信号によって補償することにより、発振周波数ｆを元の値のまま保持する。
【００５２】
結局、これら振幅モニタ部１１９と制御信号発生部（積分器）１２１が、可変リアクタンス部１０９（共振手段）が有する特性としてのリアクタンスを制御する制御手段を構成している。
【００５３】
以上の構成を有するトランシーバ１の作用についてさらに詳細に説明する。Ｉ／Ｏ回路１０１から出力されたデータは変調回路１０５で変調された後、可変リアクタンス部１０９および送受信電極１１１を介して生体９へ印加される。変調回路１０５から見て可変リアクタンス部１０９と浮遊容量４３および５３は直列に接続されているので、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、変調回路１０５の出力電圧をＶｓ 、可変リアクタンス部１０９のリアクタンスをＸとして、式（２）で表される。そこでこの式（２）でＶｂ ＝Ｖｓ を満たすように可変リアクタンス部１０９のリアクタンスＸを調整する（式（３）を参照）ために制御信号を送信する。
【００５４】
図１０は、データ送信時の制御信号発生までの振幅モニタ部１１９の各構成ユニットおよび積分器１２１の各々から出力される信号波形の例を示す説明図である。
【００５５】
このうち図１０（ａ）は送信回路と大地グランド間の浮遊容量４３が減少したときの信号波形の変化を示すものである。この場合、式（２）より生体９に印加される電圧Ｖｂ も減少するため、差動増幅器１２９の出力信号６１は送信回路１０３から送信される基準信号６３と同位相になる。このため、両者を乗算することによって得られる乗算器１３１の出力信号６５は正方向のみの変位を有する波形になる。この出力信号６５の高調波成分をフィルタ１３３によって除去したものが信号６７である。フィルタ１３３から出力される信号６７は積分器１２１で積分された結果、式（３）からも明らかなように、Ｖｂ ＝Ｖｓ とするために可変リアクタンス部１０９のリアクタンスＸを増加させる制御信号６９が積分器１２１から可変リアクタンス部１０９に出力され、この結果Ｖｂ ＝Ｖｓ の状態が保持される。
【００５６】
図１０（ｂ）は、浮遊容量４３が増加したときの信号波形の変化を示す説明図である。この場合には浮遊容量４３の増加に伴って生体９に印加される電圧Ｖｂ も増加するので、差動増幅器１２９の出力信号７１は基準信号７３と逆位相になる。このため、両者を乗算して得られる乗算器１３１の出力信号７５は負方向のみの変位を有し、この出力信号７５の高調波成分をフィルタ１３３によって除去した信号７７を積分器１２１で積分した結果、Ｖｂ ＝Ｖｓ とするために可変リアクタンス部１０９のリアクタンスＸを減少させる制御信号７９が積分器１２１から可変リアクタンス部１０９に出力されることになる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、Ｖｂ ＝Ｖｓ のときに増幅器１２７の出力がＶｓ となるように増幅器１２７の利得が予め調整されているものとした。
【００５８】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、信号処理回路１１７から出力され、増幅器１２７で増幅された出力信号と送信回路１０３からの基準信号の差分を取り、この差分に基づいて可変リアクタンス部１０９のリアクタンスを制御する制御信号を送信して直列共振を起こすような負帰還回路を振幅モニタ部１１９および制御信号発生部１２１を用いて構成することにより、生体９に印加される電圧の減少を防止して、通信品質の向上を図ることが可能になる。
【００５９】
本実施形態に係るトランシーバ１の具体的な利用形態については、図１４に示した従来技術と同様の利用形態が想定されることはいうまでもない。
【００６０】
（第１の実施形態の変形例）
前述した第１の実施形態においては、トランシーバ１に設けられる増幅器１２７の利得が既に調整されているものとして説明したが、この増幅器１２７の利得を可変とし、利得を自動的に調整する機能を付加することも可能である。
【００６１】
図４は、利得調整時のトランシーバ１の構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ１は、振幅モニタ部１１９の詳細な構成、利得調整時に変調回路１０５と直接電界検出光学部１１５を可変リアクタンス部１０９を介さずに直接接続するための配線、およびこの配線に伴う新たなスイッチＳＷ３（第３の接続手段）が設けられている点を除けば、上記第１の実施形態と同様である。すなわち、利得調整時には、スイッチＳＷ３の端子ｃ１と端子ｃ２を閉成することで、変調回路１０５と電界検出光学部１１５を可変リアクタンス部１０９を介さずに直接接続し、電界検出光学部１１５に変調回路１０５の出力電圧Ｖｓ を減衰させずに印加することが可能となる。この場合、スイッチＳＷ１が端子ａ１−ａ２間を閉成していることはいうまでもない。
【００６２】
振幅モニタ部１１９には、利得の変更可能な可変利得増幅器１２７、この可変利得増幅器１２７に利得を制御するための制御信号を出力する積分器１３５（第２の積分器）、利得調整後のデータ送受信時に利得を一定に保つために積分器１３５の出力を一定にする信号を出力する固定電圧源１３７を新たに有している。固定電圧源１３７からは、通常零の信号が出力される。差動増幅器１２９、乗算器１３１、およびフィルタ１３３の機能については第１の実施形態と同様である。
【００６３】
また、振幅モニタ部１１９には新たに二つのスイッチＳＷ４およびＳＷ５が設けられ、これらが第４の接続手段を構成している。図４に示す利得調整時には、スイッチＳＷ４は端子ｄ１−ｄ２間が接続されるとともに、スイッチＳＷ５は端子ｅ１−ｅ２間が接続される。この結果、基準信号と差動増幅器１２９から出力信号を乗算器１３１で乗算後にフィルタ１３３で高調波成分が除去された信号は、積分器１３５で積分されて可変利得増幅器１２７に対する制御信号を発生して利得を変化させることができる。この際の利得は、電界検出光学部１１５にＶｓ の電圧が印加されたときに可変利得増幅器１２７の出力がＶｓ となるように調整する。なお、利得調整時にはデータ信号を一定にしておき、発振器１０７からの信号が変調されないようにしておく。
【００６４】
利得調整時の作用を、再び図１０を用いて説明する。利得が小さい場合、基準信号と差動増幅器１２９の出力信号が同位相となるため、乗算器１３１から出力され、フィルタ１３３により高調波が除去された信号を積分した結果、積分器１３５からは可変利得増幅器１２７における利得を増加させる制御信号（利得制御信号）が出力される。したがってこの場合には、振幅モニタ部１１９の各構成ユニットの出力波形は図１０（ａ）と本質的に同様なものになる。この際の制御信号６９は、差動増幅器１２９から出力される出力信号（基準信号６３と可変利得増幅器１２７の出力信号の差分）が０（ゼロ）になるまで利得を増加するような信号である。
【００６５】
一方、図１０（ｂ）は利得が大きい場合に振幅モニタ部１１９の各構成ユニットから出力される信号波形に対応している。この場合には基準信号７３と差動増幅器１２９の出力信号７１が逆位相となるため、積分器１３５からは差動増幅器１２９からの出力信号が０（ゼロ）となるまで利得を減少する制御信号７９が出力される。
【００６６】
以下、利得調整後のデータ送受信時の各スイッチの接続状態を説明する。
【００６７】
図５は、データ送信時のスイッチの接続状態を示すブロック図である。スイッチＳＷ１は、上述した第１の実施形態と同様に送信回路１０３からの出力を可変リアクタンス部１０９を介して生体９へ印加するように端子ａ２−ａ３間で接続される。スイッチＳＷ２は、利得調整時と同様に可変利得増幅器１２７側に接続されて負帰還回路を構成する（端子ｂ１−ｂ３間の接続）。スイッチＳＷ３は、生体９からの信号を受信するために送受信電極１１１側に接続する（端子ｃ２−ｃ３間の接続）。スイッチＳＷ４は、フィルタ１３３からの信号を積分して可変リアクタンス部１０９のリアクタンスを制御するために積分器１２１側に接続する（端子ｄ１−ｄ３間の接続）。スイッチＳＷ５は積分器１３５と固定電圧源１３７を接続する（端子ｅ２−ｅ３間の接続）。
【００６８】
一方、図６は、データ受信時のスイッチの接続状態を示すブロック図である。同図に示すように、データ受信時には第１の実施形態と同様に送信回路１０３への逆流を防止するために、スイッチＳＷ１を切断しておく。スイッチＳＷ２は、信号処理回路１１７から出力される信号を復調回路１２３に送信するように端子ｂ２−ｂ３間を接続する。それ以外のスイッチＳＷ３、ＳＷ４、およびＳＷ５の接続は、前述したデータ送信時と同じである。
【００６９】
なお、各スイッチの接続が、利得調整時、データ送信時、およびデータ受信時に応じた制御回路１４１からの切替制御信号によって連動して切り替えられる点については第１の実施形態と同様である。
【００７０】
以上説明した利得調整機能を有する本実施形態（第１の実施形態の変形例）が第１の実施形態と同様の効果を有するのは勿論である。加えて本実施形態によれば、振幅モニタ部１１９内に設けられる可変利得増幅器１２７の利得を自動的に調整することにより、状況に応じて最適な利得を得るように設定し、さらに安定した生体９への電圧の印加を行うことができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るトランシーバは、送信回路と送受信電極の間に設けられるリアクタンス部のリアクタンスを可変とする代わりに発振器の発振周波数ｆを可変とし、生体９に印加される電圧の減少を防止するものである。
【００７２】
式（２）からも明らかなように、浮遊容量４３（Ｃｇ ）の変化に応じて変化する生体９への印加電圧Ｖｂ を送信回路からの出力電圧Ｖｓ に等しくするには、前述した第１の実施形態のようにリアクタンス部が有するリアクタンスＸを可変とする代わりに、発振器から発生する周波数ｆを変化させることによっても実現することができる。
【００７３】
図７は、本実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ２は、一定のリアクタンスを有するリアクタンス部２０９が送信回路２０３と送受信電極２１１の間に設けられる一方で、発振する交流信号の周波数を変更可能な周波数可変発振器２０７が送信回路２０３に設けられる。これにあわせて、振幅モニタ部２１９から出力される信号に基づいて制御信号を発生する制御信号発生部２２１が周波数可変発振器２０７に接続される。すなわち、本実施形態における制御信号は、周波数可変発振器２０７の周波数を制御するためのものである。これらの点を除いた各部位の機能構成については、上記第１の実施形態に係るトランシーバ１と同様である（各部位に付される符号の対応については、第１の実施形態における記載を参照のこと）。
【００７４】
図７は、トランシーバ２のデータ送信時の接続状態を示すブロック図である。同図においては、信号処理回路２１７から出力される信号が振幅モニタ部２１９を介して制御信号発生部２２１に送信され、この信号に基づいた制御信号が周波数可変発振器２０７に送られ、生体９への印加電圧が送信回路２０３の出力電圧Ｖｓ となるように制御される。具体的なスイッチの接続状態は、スイッチＳＷ１が端子ａ１−ａ２間、スイッチＳＷ２が端子ｂ１−ｂ３間の接続となる。
【００７５】
データ受信時については図示しないが、スイッチＳＷ１（第１の接続手段）の端子ａ１−ａ２間の接続が切断される一方で、スイッチＳＷ２（第２の接続手段）の接続が端子ｂ２−ｂ３間の接続に切り替わるのは第１の実施形態と同じである。これら二つのスイッチの切替が制御回路２４１からの切替制御信号を通じて行われる点についても第１の実施形態と同じである。
【００７６】
振幅モニタ部２１９の詳細な構成についても、図３に示した振幅モニタ部１１９の構成と同じである。すなわち、信号処理回路２１７からの出力信号は振幅モニタ部２１９内に設けられる増幅器２２７に出力され、この増幅器２２７からの出力信号と変調回路２０５からの基準信号を差動増幅して乗算器２３１において基準信号との乗算をとり、乗算した信号の高調波成分をフィルタ２３３で除去したものを制御信号発生部である積分器２２１を用いて積分することにより、周波数可変発振器２０７の周波数を制御する制御信号を発生する。なお、ここでは本実施形態で用いられる構成ユニットであることを明示するために、図３に示した振幅モニタ部１１９の各構成ユニットに付された符号の上１桁を「２」とした。
【００７７】
この場合にも増幅器２２７の利得は既に調整されているものとするが、増幅器２２７に自動的に利得を調整する機能を持たせた可変利得増幅器を用いた構成にすることも勿論可能である。図８は、増幅器として利得を調整する機能を備えた可変利得増幅器２２７を用いた利得調整時における振幅モニタ部２１９の詳細な構成およびスイッチの接続状況を表すブロック図である。
【００７８】
振幅モニタ部２１９を構成する構成ユニットおよびリアクタンス部２０９を介さずに送信回路２０３と電界検出光学部２１５を直接接続するための配線を施す点は、第１の実施形態の変形例で説明したものと同じである（図４を参照）。また、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３（第３の接続手段）、ＳＷ４およびＳＷ５（第４の接続手段）の各々に設けられる端子にそれぞれ付される符号は、第１の実施形態の各スイッチの端子に付される符号と対応している。より具体的には、送信回路２０３からの出力信号をリアクタンス部２０９を介さずに直接電界検出光学部２１５に送信するために、スイッチＳＷ１では端子ａ１−ａ２間を接続するとともにスイッチＳＷ３では端子ｃ１−ｃ２間を接続する。スイッチＳＷ２は信号処理回路２１７からの出力を可変利得増幅器２２７へ送るために端子ｂ１−ｂ３間を接続する。スイッチＳＷ４およびＳＷ５は、高調波成分が除去されたフィルタ２３３からの出力を積分器２３５へ送信するために、それぞれ端子ｄ１−ｄ２間および端子ｅ１−ｅ２間を接続する。
【００７９】
この結果、各構成ユニットから出力される信号波形についても、図１０に示したものと同様の波形になる。ただし本実施形態においては、制御信号発生部である積分器２２１からの制御信号が周波数可変発振器２０７に出力されることによってリアクタンス部２０９と直列共振を起こす周波数に変更されることはいうまでもない。
【００８０】
図９は、トランシーバ２のデータ送信時におけるスイッチの接続状態を示すブロック図である。同図における各スイッチの接続状況は次の通りである。スイッチＳＷ１は送信回路２０３からの出力をリアクタンス部２０９に送信するために、端子ａ２−ａ３間を接続する。スイッチＳＷ３は送受信電極２１１から信号を受信するために、端子ｃ２−ｃ３間を接続する。スイッチＳＷ２は利得調整時と同様である。スイッチＳＷ４は、フィルタ２３３からの出力を積分器２２１へ送るために端子ｄ１−ｄ３間の接続とする。スイッチＳＷ５は、利得調整後の可変利得増幅器２２７の利得を一定に保つため、固定電圧源２３７から積分器２３５に信号を送るように端子ｅ２−ｅ３間を接続する。
【００８１】
図示はしないが、データ受信時には、逆流防止のためにスイッチＳＷ１の端子間の接続を切断する。スイッチＳＷ２およびＳＷ３は、生体９に誘起された電界を電気信号に変換後、受信データとしてウェアラブルコンピュータ７に送信するために、それぞれ端子ｂ２−ｂ３間および端子ｃ２−ｃ３間の接続とする．。スイッチＳＷ４およびＳＷ５はデータ送信時と同じである。
【００８２】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態においてリアクタンス部のリアクタンスを可変とした代わりに発振器の周波数を可変とすることによって第１の実施形態と同じ効果を得ることができる。
【００８３】
また、利得可変な増幅器を用いて利得調整機能を加えた場合についても、第１の実施形態の変形例と同じ効果を得ることができるのは勿論である。
【００８４】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ３は、変調回路３０５と送受信電極３１１の間にトランス３１９を直列に接続し、このトランス３１９と並列に可変リアクタンス部３０９を接続している。この可変リアクタンス部３０９の一方の端点は大地グランド５１に接続される。このため、リアクタンスの値がＸ＝１／（ωＣｇ ）＝１／（２πｆ Ｃｇ ）である場合には、Ｖｂ＝Ｖｓ となるために節点Ａの電位は０（ゼロ）となる。この節点Ａをモニタし、その電位を０にする負帰還回路を構成するようにリアクタンスＸを変化させることによってＶｂ＝Ｖｓ の状態を保持することができる。なお、トランス３１９を設けることにより、送信時に生体９に誘起する電界強度を増加する効果を得ることができるのは勿論である。
【００８５】
次にトランシーバ３に設けられる三つのスイッチの接続形態について説明する。図１１に示すデータ送信時には、スイッチＳＷ１（第１の接続手段）は端子ａ１−ａ２が閉成される。スイッチＳＷ２（第２の接続手段）が乗算器３３１側に接続されて負帰還回路を構成する（端子ｂ１−ｂ３間の接続）。スイッチＳＷ３（第３の接続手段）は端子ｃ１−ｃ２間で接続され、トランス３１９と電界検出光学部３１５を直接接続する。
【００８６】
他方、データ受信時（図示せず）には、スイッチＳＷ１は生体９からの混入を防止するために端子間の接続が切断される。スイッチＳＷ３は生体９からの信号を受信するために送受信電極に接続され（端子ｃ２−ｃ３間の接続）、電界検出光学部３１５および信号処理回路３１７を介した信号がデータとしてウェアラブルコンピュータ７で受信されるように、スイッチＳＷ２は復調回路３２３側に接続される（端子ｂ２−ｂ３間の接続）。
【００８７】
制御信号発生までの各構成ユニットから出力される信号波形は、差動増幅器出力を示す出力信号６１および７１を信号処理回路３１７からの出力波形とみなす点を除いて、本質的に図１０と同じものである。すなわち、図１０（ａ）に示す場合が、送信回路と大地グランド５１間の浮遊容量４３（Ｃｇ ）が減少する場合である。このとき、式（２）よりＶｂ ＜Ｖｓ となり、節点Ａの電位は０より下がる。この結果、トランス３１９から電界検出光学部３１５および信号処理回路３１７を介して乗算器３３１へ入力される出力信号６１は、基準信号６３と同位相で減衰振動を起こす。したがって乗算器３３１の出力は正となり、この出力信号６５の高調波成分をフィルタ３３３で除去し、フィルタ３３３から出力された信号６７を積分器３２１で積分することにより、可変リアクタンス部３０９に対してＶｂ ＝Ｖｓ を満たすリアクタンスを与えるような制御信号（リアクタンスＸを増加する信号）６９を可変リアクタンス部３０９に送信する。
【００８８】
図１０（ｂ）は、浮遊容量４３が増加する場合に制御信号発生までの各構成ユニットから出力される信号波形を示す説明図である。同図に示す場合には、図１０（ａ）と状況が逆転する。すなわち、トランス３１９から電界検出光学部３１５および信号処理回路３１７を介して乗算器３３１へ入力される出力信号７１は、基準信号７３と逆位相で減衰振動を起こす。その結果、以後の各構成ユニットから出力される出力信号７５、信号７７、および制御信号７９は、全て図１０（ａ）に示すものと逆符号を有する。積分器３２１から出力される制御信号７９は、可変リアクタンス部３０９に対してＶｂ ＝Ｖｓ を満たすリアクタンスＸを与えるもの（リアクタンスＸを減少させる信号）である。
【００８９】
このように、本実施形態においては、第１および第２の実施形態における差動増幅器の役割を実質的にトランスが担っている。また、第１および第２の実施形態において差動増幅器の出力を０（ゼロ）とするように利得調整を行うことが、節点Ａの電位をモニタしてその電位を０（ゼロ）とするようにリアクタンスＸを調整することに対応している。したがって、節点Ａの電位が０（ゼロ）になることによりＶｂ ＝Ｖｓ が満たされるので、差動増幅器を用いる場合のように基準信号と比較する増幅器の利得を調整する必要が生じない。
【００９０】
なお、いうまでもないことであるが、上述した以外のトランシーバ３の各部位の機能については、上記各実施形態において対応する部位と特段の相違を持たないので、その説明は省略する。
【００９１】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、上記第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、それら二つの実施形態に比べてトランシーバ内部の回路の簡略化を図ることが可能となる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、利得調整を行う必要がないので、トランシーバを利用する上での予備的な操作が不要になり、さらに使い勝手がよくなるという効果を得ることもできる。
【００９３】
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ４は、送信回路４０３と送受信電極４１１の間にトランス４１９を直列に接続し、このトランス４１９と並列にリアクタンス一定のリアクタンス部４０９を接続する一方、送信回路４０３内の発振器として、ウェアラブルコンピュータ７からのデータを搬送する搬送波（交流信号）の周波数を可変とする周波数可変発振器４０７を設けている。このため、周波数可変発振器４０７に対して周波数を制御する制御信号を発生するために、基準信号と信号処理回路４１７から出力される信号の乗算を行う乗算器４３１、乗算器４３１の出力信号の高調波成分を除去するフィルタ４３３、このフィルタ４３３の出力信号を積分することにより、制御信号を発生する積分器４２１を周波数可変発振器４０７に接続している。その他のトランシーバ４の構成については第３の実施形態と同様である。
【００９４】
本実施形態の作用は、本質的に前述した第３の実施形態と同様である。すなわち、リアクタンス部４０９の節点Ａの電位が０（ゼロ）となるように搬送波である交流信号の周波数を調整することにより、生体９への印加電圧Ｖｂ を変調回路４０５の出力電圧Ｖｓ になるように周波数を制御する制御信号が積分器４２１から発生する。したがって、各構成ユニット出力信号の波形は、実際の制御信号が周波数可変発振器４０７へ出力されて直列共振を起こす周波数に変更される点を除いて第３の実施形態と同様である（上記第３の実施形態において、図１０を用いた説明を参照）。
【００９５】
なお、３つのスイッチＳＷ１（第１の接続手段）、ＳＷ２（第２の接続手段）、およびＳＷ３（第３の接続手段）の接続形態については、データ送信時、受信時とも、上記第３の実施形態と同じである。すなわち、スイッチＳＷ１では端子ａ１−ａ２間が接続され、スイッチＳＷ２では端子ｂ１−ｂ３間が接続され、スイッチＳＷ３では端子ｃ１−ｃ２間が接続されている図１２が、データ送信時のトランシーバ４内部の構成および接続状態を示しているのは明らかである。また、図示していないデータ受信時においては、スイッチＳＷ１の端子間接続が切断され、スイッチＳＷ２では端子ｂ２−ｂ３間が、スイッチＳＷ３では端子ｃ２−ｃ３間が接続されることにより、生体９に誘起された電界を検出してウェアラブルコンピュータ７にデータを送る。
【００９６】
以上説明した本発明の第４の実施形態が上記第３の実施形態と同様の効果を奏するものであることはいうまでもない。
【００９７】
なお、上記各実施形態では、電界伝達媒体として生体を例に取り説明を行ったが、本発明に係るトランシーバの送受信時にデータに基づく電界を生じて伝達する電界伝達媒体は必ずしも生体に限定されるわけではない。
【００９８】
このように、本発明は上記同様の効果を奏する様々な実施の形態を含みうるものであることはいうまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、電界伝達媒体に印加する電圧の減少を防止して、通信品質の向上を図ることのできるトランシーバを提供することができる。
【０１００】
これにより、ウェアラブルコンピュータがより実現性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るトランシーバの基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るトランシーバにおけるデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図３】図２のトランシーバのさらに詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るトランシーバが利得調整機能を有するときの利得調整時の構成を示すブロック図である。
【図５】図４のトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図６】図４のトランシーバのデータ受信時の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るトランシーバにおけるデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るトランシーバが利得調整機能を有するときの利得調整時の構成を示すブロック図である。
【図９】図８のトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図１０】利得調整時の振幅モニタ部の各構成ユニットおよび制御信号発生部からそれぞれ出力される信号を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来法によるトランシーバの構成を示すブロック図である。
【図１４】トランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用するときの例を示す説明図である。
【図１５】従来法において生体に印加される電圧を説明する説明図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５ トランシーバ
７ ウェアラブルコンピュータ
９ 生体
１１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ Ｉ／Ｏ回路
１３、１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ 送信回路（送信手段）
１５、１０５、２０５、３０５、４０５、５０５ 変調回路
１７、１０７、３０７、５０７ 発振器
１９、２０９、４０９ リアクタンス部（共振手段）
２１、１１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 送受信電極
２３、１１３、２１３、３１３、４１３、５１３ 絶縁体
４１ 送信回路のグランド
４３、５３ 浮遊容量
５１ 大地グランド
６１、６５、７１、７５ 出力信号
６３、７３ 基準信号
６７、７７ 信号
６９、７９ 制御信号
８０ 外部端末
９０ ケーブル
１０９、３０９ 可変リアクタンス部（共振手段）
１１５、２１５、３１５、４１５、５１５ 電界検出光学部（電界検出手段の一部）
１１７、２１７、３１７、４１７、５１７ 信号処理回路（電界検出手段の一部）
１１９、２１９ 振幅モニタ部（制御手段の一部）
１２１、２２１、３２１、４２１ 制御信号発生部または積分器（制御手段の一部）
１２３、２２３、３２３、４２３、５２３ 復調回路（復調手段）
１２５、２２５、３２５、４２５、５２５ 波形整形回路
１２７、２２７ （可変利得）増幅器
１２９、２２９ 差動増幅器
１３１、２３１、３３１、４３１ 乗算器
１３３、２３３、３３３、４３３ フィルタ
１３５、２３５ 積分器
１３７、２３７ 固定電圧源
１４１、２４１、３４１、４４１ 制御回路
２０７、４０７ 周波数可変発振器
３１９、４１９ トランス
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５ スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界を伝達する電界伝達媒体に誘起する電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバに関し、より具体的には、人間の身体に装着可能なウェアラブルコンピュータを用いたデータ通信において使用されるトランシーバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータが注目されてきている。
【０００３】
従来、このようなウェアラブルコンピュータ間のデータ通信は、コンピュータにトランシーバを接続し、このトランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体の内部を伝達することによってデータの送受信を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１３は、従来のトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ５は、信号の入出力を行うＩ／Ｏ回路５０１を介してウェアラブルコンピュータ７に接続されるとともに、送受信電極５１１が絶縁体５１３を介して生体９に近接して設けられている。ウェアラブルコンピュータ７から送信される情報（データ）は、送信回路５０３において、発振器５０７で発生する交流信号を搬送波として変調回路５０５で変調される。この変調された変調信号は、送受信電極５１１から絶縁体５１３を介して生体９に電界を誘起し、この電界が生体９内部を伝達して生体９の他の部位に設けられたトランシーバ５や、生体９からの接触によって電気的に接続されるトランシーバ５にウェアラブルコンピュータ７から送信される情報を伝達する。
【０００５】
このようにトランシーバ５を介して伝達されてくる電界を別のトランシーバ５が受信する際には、絶縁体５１３を介して送受信電極５１１で受信した電界を電界検出光学部５１５で電気信号に変換し、信号処理回路５１７に供給する。信号処理回路５１７は、電界検出光学部５１５からの電気信号に対してフィルタリングや増幅等の信号処理を施す。信号処理の後、さらにデータの変調および波形整形が復調回路５２３および波形整形回路５２５でそれぞれ行われ、これら一連の処理が施された信号がウェアラブルコンピュータ７の受信データとしてＩ／Ｏ回路５０１からウェアラブルコンピュータ７に送信される。
【０００６】
このようにウェアラブルコンピュータ７間のデータ通信に使用されるトランシーバ５は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体９に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、情報を受信する際には、生体９に誘起された電界を用いてトランシーバ５が信号を受信する。
【０００７】
図１４は、ウェアラブルコンピュータ７を生体９の例である人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。同図に示すウェアラブルコンピュータ７ａ、７ｂ、および７ｃは、それぞれ対応して接続されるトランシーバ５ａ、５ｂ、および５ｃを介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行う。さらに、生体９の手足の先端が、外部機器である外部端末８０にケーブル９０を介して接続されるトランシーバ５’ａや５’ｂに接触する場合には、ウェアラブルコンピュータ７ａ、７ｂ、および７ｃと外部端末８０との間でデータの送受信を行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３５２２９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトランシーバ５において、ＡＣ電源を用いずに駆動する送信回路５０３は、図１５に示すように大地グランド５１から離れており、送信回路のグランド４１と大地グランド５１間には浮遊容量４３が発生する。また、生体９と大地グランド５１間にも浮遊容量５３が存在し、これら二つの浮遊容量（を有する仮想的コンデンサ）は、変調回路５０５から見て、見かけ上直列に接続されている。
【００１０】
このため、送信回路５０３と送信回路のグランド４１間の電圧Ｖｓ は、二つの浮遊容量４３および５３に分割して印加される。このうち、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、浮遊容量４３および５３の値をそれぞれＣｇ およびＣｂ とおくと、
【数１】
【００１１】
ＡＣ電源を利用する場合には、浮遊容量５３は無限大とみなすことができるので、式（１）からも明らかなようにＶｂ ＝Ｖｓ となり、信号は減衰することなく生体９に印加される。他方、ＡＣ電源を利用しない場合には、式（１）よりＶｂ ＜Ｖｓ となるため、生体９に印加される信号が減少するという問題があった。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、電界伝達媒体に印加する電圧の減少を防止して、通信品質の向上を図ることのできるトランシーバを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて少なくとも情報の送信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、この送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こす共振手段とを備えたことを要旨とする。
【００１４】
請求項１記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、この送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こす共振手段とを備えたトランシーバを提供することにより、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００１６】
請求項２記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために送信手段および送受信電極と直列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、共振手段の特性を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項３記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を前記送受信電極を介して検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために送信手段および送受信電極と直列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、交流信号の周波数を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明は、請求項２または３記載の発明において、前記制御手段は、前記電気信号を増幅する増幅器と、前記基準信号と前記増幅器の出力信号の差を求め、この差を増幅する差動増幅器と、この差動増幅器の出力信号と前記基準信号の積を求める乗算器と、この乗算器で求められた前記差動増幅器の出力信号と前記基準信号の積を与える信号の高調波成分を除去するフィルタと、このフィルタからの出力信号を積分した結果に基づいて前記制御信号を発生する第１の積分器とを有することを要旨とする。
【００２０】
請求項５記載の本発明は、請求項４記載の発明において、前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記共振手段を接続する一方で、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送信手段と前記共振手段の接続を切断する第１の接続手段と、前記情報の送信を行うときには前記電界検出手段と前記増幅器を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段とを備えたことを要旨とする。
【００２１】
請求項６記載の本発明は、請求項４記載の発明において、前記制御手段は、前記増幅器の利得を制御するための利得制御信号を発生する第２の積分器と、この第２の積分器から発生した利得制御信号によって制御された前記増幅器の利得を一定に保つために当該増幅器に一定の電圧を印加可能な固定電圧源とをさらに有することを要旨とする。
【００２２】
請求項７記載の本発明は、請求項６記載の発明において、前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記共振手段を接続し、前記増幅器の利得を調整するときには前記共振手段を介さずに前記送信手段と前記電界検出手段を接続し、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには接続を行わない第１の接続手段と、前記情報の送信を行うとき並びに前記増幅器の利得を調整するときには前記電界検出手段と前記制御手段を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段と、前記増幅器の利得を調整するときには前記送信手段と前記電界検出光学部を接続する一方で、前記情報の送信を行うとき並びに前記電界の受信を行うときには前記送受信電極と前記電界検出手段を接続する第３の接続手段と、前記情報の送信を行うとき並びに前記電界の受信を行うときには前記フィルタと前記第１の積分器とを接続するとともに前記第２の積分器と前記固定電圧源を接続する一方で、前記増幅器の利得を調整するときには前記フィルタと前記第２の積分器を接続する第４の接続手段とを備えたことを要旨とする。
【００２３】
請求項８記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続されるトランスと、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記トランスと並列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換された電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００２４】
請求項８記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段および送受信電極と直列に接続されるトランスと、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすためにトランスと並列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、共振手段の特性を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００２５】
請求項９記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続されるトランスと、前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記トランスと並列に接続される共振手段と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたことを要旨とする。
【００２６】
請求項９記載の本発明によれば、所定の周波数を有する交流信号を発振して送信すべき情報を変調した変調信号を送信する送信手段と、電界伝達媒体を伝達する電界の送受信を行う送受信電極と、送信手段および送受信電極と直列に接続されるトランスと、送信手段のグランドと大地グランド間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすためにトランスと並列に接続される共振手段と、受信した電界を検出して電気信号に変換する電界検出手段と、電気信号および変調信号に基づく基準信号を用いて送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段とを備えたトランシーバを提供することにより、交流信号の周波数を制御して電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【００２７】
請求項１０記載の本発明は、請求項８または９記載の発明において、前記制御手段は、前記基準信号と前記電気信号の積を求める乗算器と、この乗算器で求められた前記基準信号と前記電気信号の積を与える信号の高調波成分を除去するフィルタと、このフィルタからの出力信号を積分した結果に基づいて前記制御信号を発生する積分器とを有することを要旨とする。
【００２８】
請求項１１記載の本発明は、請求項１０記載の発明において、前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記トランスを接続する一方で、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送信手段と前記トランスの接続を切断する第１の接続手段と、前記情報の送信を行うときには前記電界検出手段と前記乗算器を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段と、前記情報の送信を行うときには前記共振手段と前記電界検出手段を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送受信電極と前記電界検出手段を接続する第３の接続手段とを備えたことを要旨とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
以後の説明においては、ウェアラブルコンピュータがトランシーバを介して生体に電界を誘起してデータを送信する場合を「データ送信時」とし、生体に誘起された電界から検出されるデータをトランシーバを介してウェアラブルコンピュータが受信する場合を「データ受信時」とする。
【００３１】
（基本構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るトランシーバ要部の構成を示す説明図である。同図においては、本発明に係る実施の形態に共通する構成を示すのが目的であるため、トランシーバ全体の詳細な構成については、後述する各実施形態で説明する。
【００３２】
図１に示すトランシーバは、ウェアラブルコンピュータ７から受信するデータ（情報）を出力するとともに受信した信号を受け取るＩ／Ｏ回路１１、この信号を変調して送信する送信回路１３、電界伝達媒体である生体９に電界を誘起するために導電性部材からなる送受信電極２１、および生体９に電流が流れるのを防止するとともに送受信電極２１による生体９の金属アレルギの危険性を除去するために送受信電極２１と生体９間に配置される絶縁体２３を少なくとも有する。
【００３３】
このうち送信手段としての送信回路１３は、所定の周波数の交流信号を発生する発振器１７と、発振器１７で発生した交流信号を搬送波としてＩ／Ｏ回路１１からの信号を変調する変調回路１５からなる。
【００３４】
本実施形態に係るトランシーバの特徴は、送信回路１３と送受信電極２１との間に共振手段であるリアクタンス部１９を挿入した点である。なお、ここで言う「リアクタンス部」とは、インダクタ（コイル）やコンデンサ等の複数の回路素子を接続して構成した回路網のことを意味している。このリアクタンス部１９は変調回路１５から見て直列に接続されるため、送信回路のグランド４１と大地グランド５１の間に生じる浮遊容量４３とリアクタンス部１９で直列共振回路が構成され、浮遊容量４３の変化による生体９への印加電圧の減衰を防止することが可能となる。
【００３５】
次に、本実施形態に係るトランシーバの作用について説明する。ウェアラブルコンピュータ７から送信され、Ｉ／Ｏ回路１１から出力されたデータは、発振器１７から発生する交流信号を搬送波として変調回路１５で変調された後、リアクタンス部１９から送受信電極２１に達し、絶縁体２３を介して生体９に誘起される電界を介して伝達される。
【００３６】
リアクタンス部１９、浮遊容量４３、および生体と大地グランド間に生じる浮遊容量５３は変調回路１５から見て直列に接続されているので、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、浮遊容量４３および５３の値をそれぞれＣｇ およびＣｂ 、変調回路１５の出力電圧をＶｓ 、リアクタンス部１９が有するインピーダンスの虚数成分であるリアクタンスをＸとして次式で表される。
【数２】
この式（２）より、リアクタンス部１９のリアクタンスＸが
【数３】
【００３８】
なお、リアクタンス部１９をインダクタのみで構成することも勿論可能である。この場合、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、インダクタが有するインダクタンス（リアクタンス）をＬとして、
【数４】
【数５】
【００３９】
以上説明した本発明の実施の形態に係る基本構成に基づいて発振周波数ｆまたはリアクタンスＸを可変とすることにより、リアクタンス部１９と浮遊容量４３が直列共振を生じるように適宜制御を行い、生体９に印加される電圧の減少を防止して通信品質の向上を図ることが可能となる。
【００４０】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ１において、Ｉ／Ｏ回路１０１、送信回路１０３、変調回路１０５、発振器１０７、送受信電極１１１、および絶縁体１１３については、図１を用いて説明した対応部位と同様の機能を有する。この点については、後述する実施形態においても同様である。なお、ここで送受信電極１１１を、送信用電極および受信用電極に分割して設けることも勿論可能である。その場合には、絶縁体もそれぞれの電極に対応して二つ設けられる。また、発振器１０７から発生する交流信号の周波数は、１０ｋＨｚ（キロヘルツ）〜１００ＭＨｚ（メガヘルツ）程度の値が想定されるが、１０ＭＨｚ程度であればより好ましい。ここで、１ｋＨｚ＝１０３ Ｈｚ、１ＭＨｚ＝１０６ Ｈｚである。
【００４１】
トランシーバ１に備えられた共振手段であるリアクタンス部は、発振周波数を一定に保つためにリアクタンスの変更が可能な可変リアクタンス部１０９であり、この可変リアクタンス部１０９と送信回路１０３の間には、生体９を介したデータ受信時に信号が送信側の回路に混入するのを防止するためにスイッチＳＷ１（第１の接続手段）が設けられている。図２では、スイッチＳＷ１が二つの端子ａ１とａ２を接続することによって閉成し、ウェアラブルコンピュータ７からのデータ送信時の状況を示している。
【００４２】
トランシーバ１は、以上に加えて、生体９に誘起された電界を受信してこの電界を光学的に検出した後、電気信号に変換する電界検出光学部１１５、低雑音増幅、雑音除去、および波形整形等の処理を行う信号処理回路１１７を有しており、これらが電界検出手段を構成している。
【００４３】
電界検出光学部１１５は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法により電界を検出するものであり、少なくともレーザ光源を構成するレーザダイオードおよびＬｉＮｂＯ３ やＬｉＴａＯ３ 等の電気光学結晶（ＥＯ結晶：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｏｐｔｉｃ 結晶）からなる電気光学素子を有する（図示せず）。この電気光学素子として、例えば、レーザダイオードから発射されるレーザ光の進行方向に対して垂直な方向の電界成分のみに感度を有し、この電界強度によって光学特性、すなわち複屈折率が変化し、この複屈折率の変化によりレーザ光の偏光が変化するようなものを用いることができる。また、場合によっては電界によって電気光学素子の結晶が歪む逆圧電効果による偏光の変化も含まれる。
【００４４】
このような電気光学素子を通過して偏光が変化したレーザ光は、波長板を用いて偏光状態の調整を受けた後、偏光ビームスプリッタに入射することによりＰ波およびＳ波に分離され、光の強度変化に変換される。分離された各レーザ光は、コリメータ（集光レンズ）で集光されてから、光を電気信号に変換するためにそれぞれ設けられる二つのフォトダイオードに供給され、例えばその差を差動増幅することによって受信した電界に係る電気信号として出力される。
【００４５】
なお、以上説明した電界検出光学部１１５の構成および作用はあくまでも一例であり、本実施形態に係るトランシーバ１に適用される電界検出光学部が必ずしもこのような場合にのみ特有の効果を奏するわけではない。この点については、後述する実施形態においても同じことがいえる。
【００４６】
信号処理回路１１７から出力される信号は、隣接して設けられるスイッチＳＷ２（第２の接続手段）の接続状態に応じて送信先が変更される。図２に示すデータ送信時の場合、スイッチＳＷ２の３つの端子のうち端子ｂ１と端子ｂ３が接続され、信号処理回路１１７からの出力信号をモニタする振幅モニタ部１１９へ送信される。振幅モニタ部１１９では、信号処理回路１１７の出力信号と、送信回路１０３から送信される基準信号との差分を抽出してその抽出結果を制御信号発生部１２１へ送る。制御信号発生部１２１は、振幅モニタ部１１９の出力信号に基づいて、可変リアクタンス部１０９のリアクタンスを制御する制御信号を発生する。このようにデータ送信時には、振幅モニタ部１１９と制御信号発生部１２１を用いて負帰還回路を構成する。
【００４７】
他方、データ受信時には、スイッチＳＷ２では端子ｂ２と端子ｂ３が接続される。このときには、信号処理回路１１７からの出力信号が復調回路１２３（復調手段）で復調され、波形整形回路１２５で波形の整形が行われてＩ／Ｏ回路１０１に達し、ウェアラブルコンピュータ７にデータが送られる。このデータ受信時には、スイッチＳＷ１で端子ａ１−ａ２間の接続が切断され、送信回路１０３にデータが混入するのを防止する。
【００４８】
なお、上述したデータの送信時および受信時においては、スイッチＳＷ１およびＳＷ２の各々の端子間の接続が連動して切り替わる。図２ではこの切替を制御する切替制御手段として制御回路１４１をＩ／Ｏ回路１０１に接続することにより、制御信号を各スイッチに送信する構成を取る場合を示している。同図において、Ａの丸印で記載されている箇所同士は配線によって接続していることを示している。制御回路１４１から発せられるスイッチ切替のための制御信号は、ウェアラブルコンピュータ７から送信するようにしてもよいし、トランシーバ１に入力手段を設けてこの入力手段から送信するようにしてもよいが、接続切替手段としての各スイッチおよび制御回路の構成がここで説明したものに限られるわけでないことはいうまでもない。
【００４９】
図３は、図２の振幅モニタ部１１９の詳細な構成例を示すための構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ１は、振幅モニタ部１１９の詳細な構成および制御信号発生部として積分器１２１が記載されている点を除いて、その構成は図２と同じである。したがって、図３に示すトランシーバ１は、ウェアラブルコンピュータ７からのデータ送信時の接続状況を示している。
【００５０】
振幅モニタ部１１９は、データ送信時に信号処理回路１１７の出力信号を増幅して出力する増幅器１２７、送信回路１０３から発生する基準信号と増幅器１２７の出力信号の差を取り出力する差動増幅器１２９、差動増幅器１２９の出力信号と基準信号を乗算し、その結果を出力する乗算器１３１、乗算器１３１の出力信号の高調波成分を除去するフィルタ１３３から構成される。
【００５１】
高調波成分が除去されたフィルタ１３３からの出力信号は制御信号発生部としての積分器１２１（第１の積分器）へ入力される。積分器１２１では、フィルタ１３３の出力信号を積分して可変リアクタンス部１０９に制御信号を出力する。より具体的には、式（３）から求められる発振周波数
【数６】
【００５２】
結局、これら振幅モニタ部１１９と制御信号発生部（積分器）１２１が、可変リアクタンス部１０９（共振手段）が有する特性としてのリアクタンスを制御する制御手段を構成している。
【００５３】
以上の構成を有するトランシーバ１の作用についてさらに詳細に説明する。Ｉ／Ｏ回路１０１から出力されたデータは変調回路１０５で変調された後、可変リアクタンス部１０９および送受信電極１１１を介して生体９へ印加される。変調回路１０５から見て可変リアクタンス部１０９と浮遊容量４３および５３は直列に接続されているので、生体９に印加される電圧Ｖｂ は、変調回路１０５の出力電圧をＶｓ 、可変リアクタンス部１０９のリアクタンスをＸとして、式（２）で表される。そこでこの式（２）でＶｂ ＝Ｖｓ を満たすように可変リアクタンス部１０９のリアクタンスＸを調整する（式（３）を参照）ために制御信号を送信する。
【００５４】
図１０は、データ送信時の制御信号発生までの振幅モニタ部１１９の各構成ユニットおよび積分器１２１の各々から出力される信号波形の例を示す説明図である。
【００５５】
このうち図１０（ａ）は送信回路と大地グランド間の浮遊容量４３が減少したときの信号波形の変化を示すものである。この場合、式（２）より生体９に印加される電圧Ｖｂ も減少するため、差動増幅器１２９の出力信号６１は送信回路１０３から送信される基準信号６３と同位相になる。このため、両者を乗算することによって得られる乗算器１３１の出力信号６５は正方向のみの変位を有する波形になる。この出力信号６５の高調波成分をフィルタ１３３によって除去したものが信号６７である。フィルタ１３３から出力される信号６７は積分器１２１で積分された結果、式（３）からも明らかなように、Ｖｂ ＝Ｖｓ とするために可変リアクタンス部１０９のリアクタンスＸを増加させる制御信号６９が積分器１２１から可変リアクタンス部１０９に出力され、この結果Ｖｂ ＝Ｖｓ の状態が保持される。
【００５６】
図１０（ｂ）は、浮遊容量４３が増加したときの信号波形の変化を示す説明図である。この場合には浮遊容量４３の増加に伴って生体９に印加される電圧Ｖｂ も増加するので、差動増幅器１２９の出力信号７１は基準信号７３と逆位相になる。このため、両者を乗算して得られる乗算器１３１の出力信号７５は負方向のみの変位を有し、この出力信号７５の高調波成分をフィルタ１３３によって除去した信号７７を積分器１２１で積分した結果、Ｖｂ ＝Ｖｓ とするために可変リアクタンス部１０９のリアクタンスＸを減少させる制御信号７９が積分器１２１から可変リアクタンス部１０９に出力されることになる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、Ｖｂ ＝Ｖｓ のときに増幅器１２７の出力がＶｓ となるように増幅器１２７の利得が予め調整されているものとした。
【００５８】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、信号処理回路１１７から出力され、増幅器１２７で増幅された出力信号と送信回路１０３からの基準信号の差分を取り、この差分に基づいて可変リアクタンス部１０９のリアクタンスを制御する制御信号を送信して直列共振を起こすような負帰還回路を振幅モニタ部１１９および制御信号発生部１２１を用いて構成することにより、生体９に印加される電圧の減少を防止して、通信品質の向上を図ることが可能になる。
【００５９】
本実施形態に係るトランシーバ１の具体的な利用形態については、図１４に示した従来技術と同様の利用形態が想定されることはいうまでもない。
【００６０】
（第１の実施形態の変形例）
前述した第１の実施形態においては、トランシーバ１に設けられる増幅器１２７の利得が既に調整されているものとして説明したが、この増幅器１２７の利得を可変とし、利得を自動的に調整する機能を付加することも可能である。
【００６１】
図４は、利得調整時のトランシーバ１の構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ１は、振幅モニタ部１１９の詳細な構成、利得調整時に変調回路１０５と直接電界検出光学部１１５を可変リアクタンス部１０９を介さずに直接接続するための配線、およびこの配線に伴う新たなスイッチＳＷ３（第３の接続手段）が設けられている点を除けば、上記第１の実施形態と同様である。すなわち、利得調整時には、スイッチＳＷ３の端子ｃ１と端子ｃ２を閉成することで、変調回路１０５と電界検出光学部１１５を可変リアクタンス部１０９を介さずに直接接続し、電界検出光学部１１５に変調回路１０５の出力電圧Ｖｓ を減衰させずに印加することが可能となる。この場合、スイッチＳＷ１が端子ａ１−ａ２間を閉成していることはいうまでもない。
【００６２】
振幅モニタ部１１９には、利得の変更可能な可変利得増幅器１２７、この可変利得増幅器１２７に利得を制御するための制御信号を出力する積分器１３５（第２の積分器）、利得調整後のデータ送受信時に利得を一定に保つために積分器１３５の出力を一定にする信号を出力する固定電圧源１３７を新たに有している。固定電圧源１３７からは、通常零の信号が出力される。差動増幅器１２９、乗算器１３１、およびフィルタ１３３の機能については第１の実施形態と同様である。
【００６３】
また、振幅モニタ部１１９には新たに二つのスイッチＳＷ４およびＳＷ５が設けられ、これらが第４の接続手段を構成している。図４に示す利得調整時には、スイッチＳＷ４は端子ｄ１−ｄ２間が接続されるとともに、スイッチＳＷ５は端子ｅ１−ｅ２間が接続される。この結果、基準信号と差動増幅器１２９から出力信号を乗算器１３１で乗算後にフィルタ１３３で高調波成分が除去された信号は、積分器１３５で積分されて可変利得増幅器１２７に対する制御信号を発生して利得を変化させることができる。この際の利得は、電界検出光学部１１５にＶｓ の電圧が印加されたときに可変利得増幅器１２７の出力がＶｓ となるように調整する。なお、利得調整時にはデータ信号を一定にしておき、発振器１０７からの信号が変調されないようにしておく。
【００６４】
利得調整時の作用を、再び図１０を用いて説明する。利得が小さい場合、基準信号と差動増幅器１２９の出力信号が同位相となるため、乗算器１３１から出力され、フィルタ１３３により高調波が除去された信号を積分した結果、積分器１３５からは可変利得増幅器１２７における利得を増加させる制御信号（利得制御信号）が出力される。したがってこの場合には、振幅モニタ部１１９の各構成ユニットの出力波形は図１０（ａ）と本質的に同様なものになる。この際の制御信号６９は、差動増幅器１２９から出力される出力信号（基準信号６３と可変利得増幅器１２７の出力信号の差分）が０（ゼロ）になるまで利得を増加するような信号である。
【００６５】
一方、図１０（ｂ）は利得が大きい場合に振幅モニタ部１１９の各構成ユニットから出力される信号波形に対応している。この場合には基準信号７３と差動増幅器１２９の出力信号７１が逆位相となるため、積分器１３５からは差動増幅器１２９からの出力信号が０（ゼロ）となるまで利得を減少する制御信号７９が出力される。
【００６６】
以下、利得調整後のデータ送受信時の各スイッチの接続状態を説明する。
【００６７】
図５は、データ送信時のスイッチの接続状態を示すブロック図である。スイッチＳＷ１は、上述した第１の実施形態と同様に送信回路１０３からの出力を可変リアクタンス部１０９を介して生体９へ印加するように端子ａ２−ａ３間で接続される。スイッチＳＷ２は、利得調整時と同様に可変利得増幅器１２７側に接続されて負帰還回路を構成する（端子ｂ１−ｂ３間の接続）。スイッチＳＷ３は、生体９からの信号を受信するために送受信電極１１１側に接続する（端子ｃ２−ｃ３間の接続）。スイッチＳＷ４は、フィルタ１３３からの信号を積分して可変リアクタンス部１０９のリアクタンスを制御するために積分器１２１側に接続する（端子ｄ１−ｄ３間の接続）。スイッチＳＷ５は積分器１３５と固定電圧源１３７を接続する（端子ｅ２−ｅ３間の接続）。
【００６８】
一方、図６は、データ受信時のスイッチの接続状態を示すブロック図である。同図に示すように、データ受信時には第１の実施形態と同様に送信回路１０３への逆流を防止するために、スイッチＳＷ１を切断しておく。スイッチＳＷ２は、信号処理回路１１７から出力される信号を復調回路１２３に送信するように端子ｂ２−ｂ３間を接続する。それ以外のスイッチＳＷ３、ＳＷ４、およびＳＷ５の接続は、前述したデータ送信時と同じである。
【００６９】
なお、各スイッチの接続が、利得調整時、データ送信時、およびデータ受信時に応じた制御回路１４１からの切替制御信号によって連動して切り替えられる点については第１の実施形態と同様である。
【００７０】
以上説明した利得調整機能を有する本実施形態（第１の実施形態の変形例）が第１の実施形態と同様の効果を有するのは勿論である。加えて本実施形態によれば、振幅モニタ部１１９内に設けられる可変利得増幅器１２７の利得を自動的に調整することにより、状況に応じて最適な利得を得るように設定し、さらに安定した生体９への電圧の印加を行うことができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るトランシーバは、送信回路と送受信電極の間に設けられるリアクタンス部のリアクタンスを可変とする代わりに発振器の発振周波数ｆを可変とし、生体９に印加される電圧の減少を防止するものである。
【００７２】
式（２）からも明らかなように、浮遊容量４３（Ｃｇ ）の変化に応じて変化する生体９への印加電圧Ｖｂ を送信回路からの出力電圧Ｖｓ に等しくするには、前述した第１の実施形態のようにリアクタンス部が有するリアクタンスＸを可変とする代わりに、発振器から発生する周波数ｆを変化させることによっても実現することができる。
【００７３】
図７は、本実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ２は、一定のリアクタンスを有するリアクタンス部２０９が送信回路２０３と送受信電極２１１の間に設けられる一方で、発振する交流信号の周波数を変更可能な周波数可変発振器２０７が送信回路２０３に設けられる。これにあわせて、振幅モニタ部２１９から出力される信号に基づいて制御信号を発生する制御信号発生部２２１が周波数可変発振器２０７に接続される。すなわち、本実施形態における制御信号は、周波数可変発振器２０７の周波数を制御するためのものである。これらの点を除いた各部位の機能構成については、上記第１の実施形態に係るトランシーバ１と同様である（各部位に付される符号の対応については、第１の実施形態における記載を参照のこと）。
【００７４】
図７は、トランシーバ２のデータ送信時の接続状態を示すブロック図である。同図においては、信号処理回路２１７から出力される信号が振幅モニタ部２１９を介して制御信号発生部２２１に送信され、この信号に基づいた制御信号が周波数可変発振器２０７に送られ、生体９への印加電圧が送信回路２０３の出力電圧Ｖｓ となるように制御される。具体的なスイッチの接続状態は、スイッチＳＷ１が端子ａ１−ａ２間、スイッチＳＷ２が端子ｂ１−ｂ３間の接続となる。
【００７５】
データ受信時については図示しないが、スイッチＳＷ１（第１の接続手段）の端子ａ１−ａ２間の接続が切断される一方で、スイッチＳＷ２（第２の接続手段）の接続が端子ｂ２−ｂ３間の接続に切り替わるのは第１の実施形態と同じである。これら二つのスイッチの切替が制御回路２４１からの切替制御信号を通じて行われる点についても第１の実施形態と同じである。
【００７６】
振幅モニタ部２１９の詳細な構成についても、図３に示した振幅モニタ部１１９の構成と同じである。すなわち、信号処理回路２１７からの出力信号は振幅モニタ部２１９内に設けられる増幅器２２７に出力され、この増幅器２２７からの出力信号と変調回路２０５からの基準信号を差動増幅して乗算器２３１において基準信号との乗算をとり、乗算した信号の高調波成分をフィルタ２３３で除去したものを制御信号発生部である積分器２２１を用いて積分することにより、周波数可変発振器２０７の周波数を制御する制御信号を発生する。なお、ここでは本実施形態で用いられる構成ユニットであることを明示するために、図３に示した振幅モニタ部１１９の各構成ユニットに付された符号の上１桁を「２」とした。
【００７７】
この場合にも増幅器２２７の利得は既に調整されているものとするが、増幅器２２７に自動的に利得を調整する機能を持たせた可変利得増幅器を用いた構成にすることも勿論可能である。図８は、増幅器として利得を調整する機能を備えた可変利得増幅器２２７を用いた利得調整時における振幅モニタ部２１９の詳細な構成およびスイッチの接続状況を表すブロック図である。
【００７８】
振幅モニタ部２１９を構成する構成ユニットおよびリアクタンス部２０９を介さずに送信回路２０３と電界検出光学部２１５を直接接続するための配線を施す点は、第１の実施形態の変形例で説明したものと同じである（図４を参照）。また、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３（第３の接続手段）、ＳＷ４およびＳＷ５（第４の接続手段）の各々に設けられる端子にそれぞれ付される符号は、第１の実施形態の各スイッチの端子に付される符号と対応している。より具体的には、送信回路２０３からの出力信号をリアクタンス部２０９を介さずに直接電界検出光学部２１５に送信するために、スイッチＳＷ１では端子ａ１−ａ２間を接続するとともにスイッチＳＷ３では端子ｃ１−ｃ２間を接続する。スイッチＳＷ２は信号処理回路２１７からの出力を可変利得増幅器２２７へ送るために端子ｂ１−ｂ３間を接続する。スイッチＳＷ４およびＳＷ５は、高調波成分が除去されたフィルタ２３３からの出力を積分器２３５へ送信するために、それぞれ端子ｄ１−ｄ２間および端子ｅ１−ｅ２間を接続する。
【００７９】
この結果、各構成ユニットから出力される信号波形についても、図１０に示したものと同様の波形になる。ただし本実施形態においては、制御信号発生部である積分器２２１からの制御信号が周波数可変発振器２０７に出力されることによってリアクタンス部２０９と直列共振を起こす周波数に変更されることはいうまでもない。
【００８０】
図９は、トランシーバ２のデータ送信時におけるスイッチの接続状態を示すブロック図である。同図における各スイッチの接続状況は次の通りである。スイッチＳＷ１は送信回路２０３からの出力をリアクタンス部２０９に送信するために、端子ａ２−ａ３間を接続する。スイッチＳＷ３は送受信電極２１１から信号を受信するために、端子ｃ２−ｃ３間を接続する。スイッチＳＷ２は利得調整時と同様である。スイッチＳＷ４は、フィルタ２３３からの出力を積分器２２１へ送るために端子ｄ１−ｄ３間の接続とする。スイッチＳＷ５は、利得調整後の可変利得増幅器２２７の利得を一定に保つため、固定電圧源２３７から積分器２３５に信号を送るように端子ｅ２−ｅ３間を接続する。
【００８１】
図示はしないが、データ受信時には、逆流防止のためにスイッチＳＷ１の端子間の接続を切断する。スイッチＳＷ２およびＳＷ３は、生体９に誘起された電界を電気信号に変換後、受信データとしてウェアラブルコンピュータ７に送信するために、それぞれ端子ｂ２−ｂ３間および端子ｃ２−ｃ３間の接続とする．。スイッチＳＷ４およびＳＷ５はデータ送信時と同じである。
【００８２】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態においてリアクタンス部のリアクタンスを可変とした代わりに発振器の周波数を可変とすることによって第１の実施形態と同じ効果を得ることができる。
【００８３】
また、利得可変な増幅器を用いて利得調整機能を加えた場合についても、第１の実施形態の変形例と同じ効果を得ることができるのは勿論である。
【００８４】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ３は、変調回路３０５と送受信電極３１１の間にトランス３１９を直列に接続し、このトランス３１９と並列に可変リアクタンス部３０９を接続している。この可変リアクタンス部３０９の一方の端点は大地グランド５１に接続される。このため、リアクタンスの値がＸ＝１／（ωＣｇ ）＝１／（２πｆ Ｃｇ ）である場合には、Ｖｂ＝Ｖｓ となるために節点Ａの電位は０（ゼロ）となる。この節点Ａをモニタし、その電位を０にする負帰還回路を構成するようにリアクタンスＸを変化させることによってＶｂ＝Ｖｓ の状態を保持することができる。なお、トランス３１９を設けることにより、送信時に生体９に誘起する電界強度を増加する効果を得ることができるのは勿論である。
【００８５】
次にトランシーバ３に設けられる三つのスイッチの接続形態について説明する。図１１に示すデータ送信時には、スイッチＳＷ１（第１の接続手段）は端子ａ１−ａ２が閉成される。スイッチＳＷ２（第２の接続手段）が乗算器３３１側に接続されて負帰還回路を構成する（端子ｂ１−ｂ３間の接続）。スイッチＳＷ３（第３の接続手段）は端子ｃ１−ｃ２間で接続され、トランス３１９と電界検出光学部３１５を直接接続する。
【００８６】
他方、データ受信時（図示せず）には、スイッチＳＷ１は生体９からの混入を防止するために端子間の接続が切断される。スイッチＳＷ３は生体９からの信号を受信するために送受信電極に接続され（端子ｃ２−ｃ３間の接続）、電界検出光学部３１５および信号処理回路３１７を介した信号がデータとしてウェアラブルコンピュータ７で受信されるように、スイッチＳＷ２は復調回路３２３側に接続される（端子ｂ２−ｂ３間の接続）。
【００８７】
制御信号発生までの各構成ユニットから出力される信号波形は、差動増幅器出力を示す出力信号６１および７１を信号処理回路３１７からの出力波形とみなす点を除いて、本質的に図１０と同じものである。すなわち、図１０（ａ）に示す場合が、送信回路と大地グランド５１間の浮遊容量４３（Ｃｇ ）が減少する場合である。このとき、式（２）よりＶｂ ＜Ｖｓ となり、節点Ａの電位は０より下がる。この結果、トランス３１９から電界検出光学部３１５および信号処理回路３１７を介して乗算器３３１へ入力される出力信号６１は、基準信号６３と同位相で減衰振動を起こす。したがって乗算器３３１の出力は正となり、この出力信号６５の高調波成分をフィルタ３３３で除去し、フィルタ３３３から出力された信号６７を積分器３２１で積分することにより、可変リアクタンス部３０９に対してＶｂ ＝Ｖｓ を満たすリアクタンスを与えるような制御信号（リアクタンスＸを増加する信号）６９を可変リアクタンス部３０９に送信する。
【００８８】
図１０（ｂ）は、浮遊容量４３が増加する場合に制御信号発生までの各構成ユニットから出力される信号波形を示す説明図である。同図に示す場合には、図１０（ａ）と状況が逆転する。すなわち、トランス３１９から電界検出光学部３１５および信号処理回路３１７を介して乗算器３３１へ入力される出力信号７１は、基準信号７３と逆位相で減衰振動を起こす。その結果、以後の各構成ユニットから出力される出力信号７５、信号７７、および制御信号７９は、全て図１０（ａ）に示すものと逆符号を有する。積分器３２１から出力される制御信号７９は、可変リアクタンス部３０９に対してＶｂ ＝Ｖｓ を満たすリアクタンスＸを与えるもの（リアクタンスＸを減少させる信号）である。
【００８９】
このように、本実施形態においては、第１および第２の実施形態における差動増幅器の役割を実質的にトランスが担っている。また、第１および第２の実施形態において差動増幅器の出力を０（ゼロ）とするように利得調整を行うことが、節点Ａの電位をモニタしてその電位を０（ゼロ）とするようにリアクタンスＸを調整することに対応している。したがって、節点Ａの電位が０（ゼロ）になることによりＶｂ ＝Ｖｓ が満たされるので、差動増幅器を用いる場合のように基準信号と比較する増幅器の利得を調整する必要が生じない。
【００９０】
なお、いうまでもないことであるが、上述した以外のトランシーバ３の各部位の機能については、上記各実施形態において対応する部位と特段の相違を持たないので、その説明は省略する。
【００９１】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、上記第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、それら二つの実施形態に比べてトランシーバ内部の回路の簡略化を図ることが可能となる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、利得調整を行う必要がないので、トランシーバを利用する上での予備的な操作が不要になり、さらに使い勝手がよくなるという効果を得ることもできる。
【００９３】
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ４は、送信回路４０３と送受信電極４１１の間にトランス４１９を直列に接続し、このトランス４１９と並列にリアクタンス一定のリアクタンス部４０９を接続する一方、送信回路４０３内の発振器として、ウェアラブルコンピュータ７からのデータを搬送する搬送波（交流信号）の周波数を可変とする周波数可変発振器４０７を設けている。このため、周波数可変発振器４０７に対して周波数を制御する制御信号を発生するために、基準信号と信号処理回路４１７から出力される信号の乗算を行う乗算器４３１、乗算器４３１の出力信号の高調波成分を除去するフィルタ４３３、このフィルタ４３３の出力信号を積分することにより、制御信号を発生する積分器４２１を周波数可変発振器４０７に接続している。その他のトランシーバ４の構成については第３の実施形態と同様である。
【００９４】
本実施形態の作用は、本質的に前述した第３の実施形態と同様である。すなわち、リアクタンス部４０９の節点Ａの電位が０（ゼロ）となるように搬送波である交流信号の周波数を調整することにより、生体９への印加電圧Ｖｂ を変調回路４０５の出力電圧Ｖｓ になるように周波数を制御する制御信号が積分器４２１から発生する。したがって、各構成ユニット出力信号の波形は、実際の制御信号が周波数可変発振器４０７へ出力されて直列共振を起こす周波数に変更される点を除いて第３の実施形態と同様である（上記第３の実施形態において、図１０を用いた説明を参照）。
【００９５】
なお、３つのスイッチＳＷ１（第１の接続手段）、ＳＷ２（第２の接続手段）、およびＳＷ３（第３の接続手段）の接続形態については、データ送信時、受信時とも、上記第３の実施形態と同じである。すなわち、スイッチＳＷ１では端子ａ１−ａ２間が接続され、スイッチＳＷ２では端子ｂ１−ｂ３間が接続され、スイッチＳＷ３では端子ｃ１−ｃ２間が接続されている図１２が、データ送信時のトランシーバ４内部の構成および接続状態を示しているのは明らかである。また、図示していないデータ受信時においては、スイッチＳＷ１の端子間接続が切断され、スイッチＳＷ２では端子ｂ２−ｂ３間が、スイッチＳＷ３では端子ｃ２−ｃ３間が接続されることにより、生体９に誘起された電界を検出してウェアラブルコンピュータ７にデータを送る。
【００９６】
以上説明した本発明の第４の実施形態が上記第３の実施形態と同様の効果を奏するものであることはいうまでもない。
【００９７】
なお、上記各実施形態では、電界伝達媒体として生体を例に取り説明を行ったが、本発明に係るトランシーバの送受信時にデータに基づく電界を生じて伝達する電界伝達媒体は必ずしも生体に限定されるわけではない。
【００９８】
このように、本発明は上記同様の効果を奏する様々な実施の形態を含みうるものであることはいうまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、電界伝達媒体に印加する電圧の減少を防止して、通信品質の向上を図ることのできるトランシーバを提供することができる。
【０１００】
これにより、ウェアラブルコンピュータがより実現性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るトランシーバの基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るトランシーバにおけるデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図３】図２のトランシーバのさらに詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るトランシーバが利得調整機能を有するときの利得調整時の構成を示すブロック図である。
【図５】図４のトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図６】図４のトランシーバのデータ受信時の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るトランシーバにおけるデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るトランシーバが利得調整機能を有するときの利得調整時の構成を示すブロック図である。
【図９】図８のトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図１０】利得調整時の振幅モニタ部の各構成ユニットおよび制御信号発生部からそれぞれ出力される信号を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るトランシーバのデータ送信時の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来法によるトランシーバの構成を示すブロック図である。
【図１４】トランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用するときの例を示す説明図である。
【図１５】従来法において生体に印加される電圧を説明する説明図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５ トランシーバ
７ ウェアラブルコンピュータ
９ 生体
１１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ Ｉ／Ｏ回路
１３、１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ 送信回路（送信手段）
１５、１０５、２０５、３０５、４０５、５０５ 変調回路
１７、１０７、３０７、５０７ 発振器
１９、２０９、４０９ リアクタンス部（共振手段）
２１、１１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 送受信電極
２３、１１３、２１３、３１３、４１３、５１３ 絶縁体
４１ 送信回路のグランド
４３、５３ 浮遊容量
５１ 大地グランド
６１、６５、７１、７５ 出力信号
６３、７３ 基準信号
６７、７７ 信号
６９、７９ 制御信号
８０ 外部端末
９０ ケーブル
１０９、３０９ 可変リアクタンス部（共振手段）
１１５、２１５、３１５、４１５、５１５ 電界検出光学部（電界検出手段の一部）
１１７、２１７、３１７、４１７、５１７ 信号処理回路（電界検出手段の一部）
１１９、２１９ 振幅モニタ部（制御手段の一部）
１２１、２２１、３２１、４２１ 制御信号発生部または積分器（制御手段の一部）
１２３、２２３、３２３、４２３、５２３ 復調回路（復調手段）
１２５、２２５、３２５、４２５、５２５ 波形整形回路
１２７、２２７ （可変利得）増幅器
１２９、２２９ 差動増幅器
１３１、２３１、３３１、４３１ 乗算器
１３３、２３３、３３３、４３３ フィルタ
１３５、２３５ 積分器
１３７、２３７ 固定電圧源
１４１、２４１、３４１、４４１ 制御回路
２０７、４０７ 周波数可変発振器
３１９、４１９ トランス
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５ スイッチ
Claims (11)
- 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて少なくとも情報の送信を行うトランシーバであって、
所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
この送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こす共振手段と
を備えたことを特徴とするトランシーバ。 - 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、
所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、
前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続される共振手段と、
前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、
この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、
前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段と
を備えたことを特徴とするトランシーバ。 - 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、
所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、
前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続される共振手段と、
前記受信すべき情報に基づく電界を前記送受信電極を介して検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、
この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、
前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段と
を備えたことを特徴とするトランシーバ。 - 前記制御手段は、
前記電気信号を増幅する増幅器と、
前記基準信号と前記増幅器の出力信号の差を求め、この差を増幅する差動増幅器と、
この差動増幅器の出力信号と前記基準信号の積を求める乗算器と、
この乗算器で求められた前記差動増幅器の出力信号と前記基準信号の積を与える信号の高調波成分を除去するフィルタと、
このフィルタからの出力信号を積分した結果に基づいて前記制御信号を発生する第１の積分器と
を有することを特徴とする請求項２または３記載の記載のトランシーバ。 - 前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記共振手段を接続する一方で、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送信手段と前記共振手段の接続を切断する第１の接続手段と、
前記情報の送信を行うときには前記電界検出手段と前記増幅器を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段と
を備えたことを特徴とする請求項４記載のトランシーバ。 - 前記制御手段は、
前記増幅器の利得を制御するための利得制御信号を発生する第２の積分器と、
この第２の積分器から発生した利得制御信号によって制御された前記増幅器の利得を一定に保つために当該増幅器に一定の電圧を印加可能な固定電圧源と
をさらに有することを特徴とする請求項４記載のトランシーバ。 - 前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記共振手段を接続し、前記増幅器の利得を調整するときには前記共振手段を介さずに前記送信手段と前記電界検出手段を接続し、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには接続を行わない第１の接続手段と、
前記情報の送信を行うとき並びに前記増幅器の利得を調整するときには前記電界検出手段と前記制御手段を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段と、
前記増幅器の利得を調整するときには前記送信手段と前記電界検出光学部を接続する一方で、前記情報の送信を行うとき並びに前記電界の受信を行うときには前記送受信電極と前記電界検出手段を接続する第３の接続手段と、
前記情報の送信を行うとき並びに前記電界の受信を行うときには前記フィルタと前記第１の積分器とを接続するとともに前記第２の積分器と前記固定電圧源を接続する一方で、前記増幅器の利得を調整するときには前記フィルタと前記第２の積分器を接続する第４の接続手段と
を備えたことを特徴とする請求項６記載のトランシーバ。 - 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、
所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、
前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続されるトランスと、
前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記トランスと並列に接続される共振手段と、
前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、
この電界検出手段で変換された電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を出力する制御手段と、
前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段と
を備えたことを特徴とするトランシーバ。 - 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、
所定の周波数を有する交流信号を発振して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、
前記送信手段および前記送受信電極と直列に接続されるトランスと、
前記送信手段のグランドと大地グランドの間に生じる浮遊容量と直列共振を起こすために前記トランスと並列に接続される共振手段と、
前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、
この電界検出手段で変換した電気信号および前記変調信号に基づく基準信号を用いて前記送信手段で発振する交流信号の周波数を制御する制御信号を出力する制御手段と、
前記電界検出手段で変換した電気信号を復調する復調手段と
を備えたことを特徴とするトランシーバ。 - 前記制御手段は、
前記基準信号と前記電気信号の積を求める乗算器と、
この乗算器で求められた前記基準信号と前記電気信号の積を与える信号の高調波成分を除去するフィルタと、
このフィルタからの出力信号を積分した結果に基づいて前記制御信号を発生する積分器と
を有することを特徴とする請求項８または９記載のトランシーバ。 - 前記電界伝達媒体に電界を誘起して情報の送信を行うときには前記送信手段と前記トランスを接続する一方で、前記送受信電極を介して前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送信手段と前記トランスの接続を切断する第１の接続手段と、
前記情報の送信を行うときには前記電界検出手段と前記乗算器を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記電界検出手段と前記復調手段を接続する第２の接続手段と、
前記情報の送信を行うときには前記共振手段と前記電界検出手段を接続する一方で、前記電界伝達媒体に誘起された電界の受信を行うときには前記送受信電極と前記電界検出手段を接続する第３の接続手段と
を備えたことを特徴とする請求項１０記載のトランシーバ。
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