JP2007166185A - 電界通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】人体が触れた時や、触れた人体が一人の場合にのみ信号を大きくして通信し、誤認識の防止や周囲の電子機器等への影響を低減する。
【解決手段】人体５が接触する絶縁体１１と、送受信電極１０と、この送受信電極１０に接続された送受切替ＳＷ８と、受信部１５と、受信部１５に受信信号を入力する入力部９と、送信部６と、送信部６の出力に接続されたリアクタンス部Ｘ_ｓ７と、を備える。送受信電極１０と大地グランド１４との間には浮遊容量Ｃ_ｓｇ１２が存在し、送受信電極１０と大地グランド１４との電位差はＶ_ｓｇ２２である。人体５と大地グランド１４との間にも浮遊容量Ｃ_ｂ１３が存在している。リアクタンス部Ｘ_ｓ７のリアクタンス値をＣ_ｓｇ１２とＣ_ｂ１３とを加算した合成容量Ｃ_ｓｇ＋Ｃ_ｂで共振が発生する値にして、人体５が触れない場合には送受信電極１０に印加される電圧は低く、人体５が触れた場合には高くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を検出して情報の送受信を行う通信に適用する電界通信システムに関する。

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。従来、このようなウェアラブルコンピュータ間の情報通信として、コンピュータに電界通信トランシーバを接続して装着し、この電界通信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を介して伝達させることによって、情報の送受信を行う方法が提案されている（特許文献１、２参照）。

この方法を適用して、通信媒体である人体に電界を誘起し、誘起された電界を検出して通信を行う電界通信を利用すると、情報源に触れた人体に情報を送ることができる。
特開２００４−１５３７０８号公報 Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ， Ｐｕｂ．Ｎｏ．：ＵＳ２００４／００９２２９６Ａ１ Ｐｕｂ．Ｄａｔｅ：Ｍａｙ １３， ２００４

しかしながら上述のような従来の技術においては、人体が情報源に触れているのと同じタイミングで、その人体にのみ触れていた他の人体にも情報源から情報が送られてしまうため、たとえばＩＤ認証等に電界通信を適用する場合には情報源に触れた人体を特定できない可能性があった。

また、ポーリング（ｐｏｌｌｉｎｇ）動作等を行っているＩＤ認証システムのリーダーから常時大きな信号を出力していると、周囲の電子機器に意図しない影響を与える可能性もあった。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、人体が触れた時や、触れた人体が一人の場合にのみ信号を大きくして通信して、誤認識の防止や周囲の電子機器等への影響を低減することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、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電界通信システムであって、所定の周波数を有する交流信号で前記送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、前記送信手段と前記電極との間に配置され、前記電極と大地グランド間の容量Ｃ_ｓｇと、前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量Ｃ_ｂと、を合成した合成容量Ｃ_ｓｇ＋Ｃ_ｂとの間で前記送信信号を共振させるためのリアクタンス手段と、を備える。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１において、前記送信手段は常態において搬送波のみを出力し、前記電極に印加されている前記搬送波をモニタするための検波部を有し、前記検波部から出力される検波出力が前記リアクタンス部における前記合成容量Ｃ_ｓｇ＋Ｃ_ｂとの共振により増大した場合において、前記送信信号を前記搬送波で変調し出力する。

また、請求項３に記載の本発明は、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電界通信システムであって、所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、前記送信手段の回路グランドと前記電界伝達媒体との間の浮遊容量Ｃ_ｂｇと、回路グランドと前記電極との間の浮遊容量Ｃ_ｓｇと、を合成した合成容量Ｃ_ｂｇ＋Ｃ_ｓｇとの間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記電極との間に配置されたリアクタンス手段と、を備える。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項３において、前記電極と大地グランドとの間に配置され、前記リアクタンス手段と前記合成容量Ｃ_ｂｇ＋Ｃ_ｓｇとの間で前記送信信号を共振させるための第２のリアクタンス手段を備える。

また、請求項５に記載の本発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記リアクタンス手段は、前記電界伝達媒体に印加される前記送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、前記回路グランドと前記大地グランド間の浮遊容量と、前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量と、の共振状態を制御し、前記送信信号と共振するためのインダクタと、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備えた共振回路と、前記共振回路に入力された前記送信信号を前記可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加する抵抗器と、を備えた可変リアクタンスである。

また、請求項６に記載の本発明は、請求項１〜５のいずれかにおいて、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前記電極を介して受信するための受信手段を備える。

また、請求項７に記載の本発明は、請求項６において、前記受信手段が受信した受信信号に対して影響を与えないために前記電極から前記リアクタンス手段を切り離すためのスイッチを備える。

また、請求項８に記載の本発明は、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送信装置と、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受信装置と、の間で通信を行う電界通信システムであって、前記送信装置は、所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、前記送信信号を電界伝達媒体に送信するための送信電極と、前記送信電極と大地グランド間の容量との間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記送信電極との間に配置されたリアクタンス手段と、を備え、前記受信装置は、前記電界伝達媒体に送信された前記送信信号を受信するための受信電極と、受信すべき情報を電気信号に変換して復調し受信信号を生成して出力する受信手段と、を備え、前記受信装置の回路グランドと前記送信装置の前記送信電極との間の浮遊容量Ｃ_ｒと、前記受信装置の回路グランドと大地グランドとの間の浮遊容量Ｃ_ｇｒｃｖと、前記電界伝達媒体と大地グランドとの間の浮遊容量Ｃ_ｂと、前記送信電極に印加される送信信号Ｖ_ｓｇと、前記受信装置の受信部の入力インピーダンスＺ_ｒｃｖと、前記受信装置の受信部で受信する受信限界強度信号Ｖ_{ｒｃｖ、ｔｈ}と、虚数ｊωと角周波数ωと、の関係が、１＜（１＋１／ｊωＣ_ｒＺ_ｒｃｖ＋１／ｊωωＣ_ｂＺ_ｒｃｖ）（Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}／Ｖ_ｓｇ）＜（Ｃ_ｇｒｃｖ／Ｃ_ｒ）（Ｖ_ｂ，ｍ／Ｖ_ｓｇ）であることを特徴とする電界通信システム。

本発明によれば、人体が触れた時や、触れた人体が一人の場合にのみ信号を大きくして通信することができ、誤認識の防止や周囲の電子機器等への影響を低減することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１には、電界通信システムに係る第１の実施の形態を説明するためのブロック図を示す。

この図１には、電界伝達媒体となる人体５と、この人体５に装着された携帯端末側通信装置４と、携帯端末側処理装置３と、が示されており、さらにこの人体５が接する対象として固定設置された設置側通信装置１と、設置側処理装置２とが示されている。

設置側通信装置１は、人体５が接触する絶縁体１１と、送受信電極１０と、この送受信電極１０に接続された送受切替ＳＷ（スイッチ）８と、受信部１５と、受信部１５に受信信号を入力する入力部９と、送信部６と、送信部６の出力に接続されたリアクタンス部Ｘｓ７と、を備えている。

そして、設置側通信装置１は大地グランド１４に接地しており、送受信電極１０と大地グランド１４との間には浮遊容量Ｃ_ｓｇ１２が存在し、送受信電極１０と大地グランド１４との電位差はＶ_ｓｇ２２である。人体５と大地グランド１４との間にも浮遊容量Ｃ_ｂ１３が存在している。

このような構成において、第１の実施の形態では、大地グランド１４に接地された設置側通信装置１と、大地グランド１４から浮遊した携帯端末側通信装置４との間で通信を行う。設置側では設置側処理装置２から一定間隔ごとに出力された送信要求信号等のデータを送信部６で所定の周波数を持つ搬送波で変調し、リアクタンス部Ｘ_ｓ７を介して送受信電極１０にこの搬送波を常態で出力しておく。

携帯端末側通信装置４を持った人体５が設置側通信装置１の送受信電極１０に絶縁体１１を介して触れると、信号を携帯端末側通信装置４の図示しない受信部で復調して搬送波に重畳されたデータを携帯端末側処理装置３に送る。携帯端末側処理装置３では搬送波で変調されたデータを受信すると、折り返しに自身の識別のためのＩＤ等のデータを設置側通信装置１に送信する。

なお、このような構成の電界通信システムの適用例としては、たとえばＩＤ等のデータを設置側通信装置１へ送信することをトリガにして携帯端末側通信装置４との間で通信を継続する。この通信によりたとえば個人認証や、あるいは任意のサービス提供に関する課金等の処理を行うことが可能である。また、このとき使用する変復調方式は振幅変調や周波数変調あるいは位相変調のいずれでもよい。また、設置側通信装置１から携帯端末側通信装置４への通信と、携帯端末側通信装置４から設置側通信装置１への通信と、のそれぞれの変調方式を変えてもよい。

また、設置側通信装置１において、送信と受信の切替は送受切替ＳＷ８で行い、図１では送受切替ＳＷ８の接点が送信の状態を示している。この送信において、たとえば送信部６からの送信がパケット方式による通信の場合には、送信部６からパケット出力を実行するときにのみ通信のための搬送波を出力してもよい。たとえば設置側処理装置２からパケット出力を行う前に送信開始を知らせる信号を送信部６に送り、パケット出力後において送信終了を知らせるための信号を送る方法により、搬送波を通信時にのみ発信することができる。

本実施の形態の構成において、設置側通信装置１の送受信電極１０に絶縁体１１を介して人体５が触れていない場合は、リアクタンス部Ｘ_ｓ７からみた送受信電極１０の負荷は、送受信電極１０と大地グランド１４との間の浮遊容量Ｃ_ｓｇ１２のみとなる。人体５が送受信電極１０に絶縁体１１を介して触れた場合には、送受信電極１０の負荷はＣ_ｓｇ１２と人体５と大地グランド１４との間の浮遊容量Ｃ_ｂ１３との和となる。そこで、リアクタンス部Ｘ_ｓ７のリアクタンス値をＣ_ｓｇ１２とＣ_ｂ１３とを加算した合成容量Ｃ_ｓｇ＋Ｃ_ｂで共振が発生する値にすると、人体５が触れない場合には送受信電極１０に印加される電圧は低く、人体５が触れた場合には高くすることができる。

また、図２に示すように、２体の人体５が送受信電極１０に絶縁体１１を介して同時に触れた場合には、リアクタンス部Ｘ_ｓ７との間で共振が発生可能な浮遊容量値よりも負荷が大きくなるため信号Ｖ_ｓｇ２２は小さくなる。図２に示すようにＣ_ｓｇ１２のみではＶ_ｓｇ２２の値は低くなり、Ｃ_ｓｇ１２＋Ｃ_ｂ１３において最高値となり、さらにＣ_ｓｇ１２＋２Ｃ_ｂ１３においては再び低くなる。すなわち、人体５が２体である場合は２Ｃ_ｂ１３となるのでＶ_ｓｇ２２は低いものとなる。

そこで、出力強度や受信限界強度を人体５が１体のみで送受信電極１０に絶縁体１１を介して触れた時の電気的な条件に合わせてに設定することにより、たとえば２体の人体５が同時に触れるような場合には通信を不能にすることができる。リアクタンス部Ｘ_ｓ７のリアクタンス値をこのように設定することにより、個人認証のためのＩＤ情報の誤認識を防止でき、さらに電界通信システムの周囲への電磁波の放射を必要最小限度に抑えることができる。なお、設置側通信装置１の入力部９は送信時にはリアクタンス部Ｘ_ｓ７の共振に影響を与えないように送受信電極１０との間で送受切替ＳＷ８により電気的に切り離されている。

＜第２の実施の形態＞
人体５が携帯している携帯端末側通信装置４は、人体５が送受信電極１０に絶縁体１１を介して触れていなくても人体５の周囲にある設置側通信装置１から放射される信号（電磁波）で意図しない動作をする場合がある。

図３には、設置側通信装置１と、携帯端末側通信装置４を持った人体５と、が大地グランド１４に接地しつつ互いに離れており、回路グランド７０と送受信電極１０との間に浮遊容量Ｃ_ｒ２０が存在している。携帯端末側通信装置４では受信部２４と、送受信電極３１と、絶縁体３０とを備えて人体５に接触している。

この図３に示すように、携帯端末側通信装置４を持った人体５が設置側通信装置１に近づいたとき、携帯端末側通信装置４の回路グランド７０と設置側通信装置１の送受信電極１０が近づく場合がある。このとき携帯端末側通信装置４の回路グランド７０と設置側通信装置１の送受信電極１０との間に浮遊容量Ｃ_ｒ２０が形成され、両者が近づくほどこのＣ_ｒ２０の値は大きくなる。

このとき携帯端末側通信装置４の受信部２４で受信する信号Ｖ_ｒｃｖ２３は以下の式で表される。

Ｖ_ｒｃｖ＝｛Ｚ_ｒｃｖ／（１／ｊωＣ_ｒ＋１／ｊωＣ_ｂ＋Ｚ_ｒｃｖ）｝ Ｖ_ｓｇ （１）
上式（１）でＶ_ｓｇ２２は送受信電極１０に印加される信号、Ｚ_ｒｃｖ２６は携帯端末側通信装置４の受信部２４の入力インピーダンス、ωは信号の角周波数、ｊωは−１の平方根である。この信号が受信部２４の受信限界強度Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}を超えるとデータが携帯端末側処理装置４に入力され意図しない動作が起きる可能性が有るため、受信限界強度Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}を越えないように受信部２４を設計する必要がある。

一方、図４に示すように、人体５が設置側通信装置１の送受信電極１０に触れたときに携帯端末側通信装置４の受信部２４で受信する信号は以下の式で表される。

Ｖ_ｒｃｖ＝｛Ｚ_ｒｃｖ／（１／ｊωＣ_ｇｒｃｖ＋Ｚ_ｒｃｖ）｝Ｖ_ｂ，ｍ （２）
上式（２）でＶ_ｂ，ｍは人体に印加される信号、Ｃ_ｇｒｃｖは携帯端末側通信装置４の回路グランド７０と大地グランド１４との間の浮遊容量である。この信号に関しては通信を行うのに受信限界強度Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}以上にする必要があるため、
｛Ｚ_ｒｃｖ／（１／ｊωＣ_ｒ＋１／ｊωＣ_ｂ＋Ｚ_ｒｃｖ）｝Ｖ_ｓｇ＜Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}＜｛Ｚ_ｒｃｖ／（１／ｊωＣ_ｇｒｃｖ＋Ｚ_ｒｃｖ）｝Ｖ_ｂ，ｍ （３）
となるようにシステムを設計する。

そして、式（３）を変形し、
１＜（１＋１／ｊωＣ_ｒＺ_ｒｃｖ＋１／ｊωＣ_ｂＺ_ｒｃｖ）（Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}／Ｖ_ｓｇ）＜｛（Ｃ_ｇｒｃｖ／Ｃ_ｒ＋Ｃ_ｇｒｃｖ／Ｃ_ｂ＋ｊωＣ_ｇｒｃｖＺ_ｒｃｖ）／（１＋ｊωＣ_ｇｒｃｖＺ_ｒｃｖ）｝（Ｖ_ｂ，ｍ／Ｖ_ｓｇ） （４）
として考察する。Ｃ_ｂ１３はＣ_ｇｒｃｖに比べて非常に大きいためＣ_ｇｒｃｖ／Ｃ_ｂは無視でき、同様にωＣ_ｇｒｃｖＺ_ｒｃｖも無視できるため、式（４）は以下のようになる。

１＜（１＋１／ｊωＣ_ｒＺ_ｒｃｖ＋１／ｊωＣ_ｂＺ_ｒｃｖ）（Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}／Ｖ_ｓｇ）＜（Ｃ_ｇｒｃｖ／Ｃ_ｒ）（Ｖ_ｂ，ｍ／Ｖ_ｓｇ） （５）
式（５）でＶ_ｂ，ｍ／Ｖ_ｓｇは人体５が設置側通信装置１の送受信電極１０に絶縁体１１を介して触れたときと触れない場合の信号の比であり、本実施の形態によれば１より大きく設計することにより、Ｃ_ｒが概ねＣ_ｇｒｃｖぐらいの大きさであれば１＜（Ｃ_ｇｒｃｖ／Ｃ_ｒ）（Ｖ_ｂ，ｍ／Ｖ_ｓｇ）を満たすことができる。すなわちＺ_ｒｃｖを適切に小さく設定することにより式（５）を満たすことができ、設置側通信装置１に触れていない人体５が設置側通信装置１に接近しても通信が行われず、しかしながら触れたときには通信ができる電界通信システムを構築することができる。

なお、すでに示した図１では送受切替ＳＷ８で送受信電極１０とリアクタンス部Ｘ_ｓ７および入力部９を切替可能に接続しているが、図５のようにリアクタンス部７と送信部６、入力部９を切替可能に接続するように配置しても良い。この送受信切替ＳＷ８は図３、４に示した設置側通信装置１においても適用可能である。

＜第３の実施の形態＞
次の図６には、第１および第２の実施の形態の変形例を示している。この図６に示す第３の実施の形態では、大地グランド１４から回路グランド４４が浮遊した第１の携帯端末側通信装置３０と、同じく大地グランド１４から浮遊した第２の携帯端末側通信装置３２と、の間の通信を行う。なお、図５においては簡単のため第１の携帯端末側通信装置３０から第２の携帯端末側通信装置３２への通信に必要な要素のみ記載している。

本実施の形態においては、回路グランド４４と人体５との間の浮遊容量Ｃ_ｂｇ３９と、回路グランド４４と送受信電極３６との間の浮遊容量Ｃ_ｓｇ３８と、を利用して、人体５が触れたときに信号を大きくする。そして、リアクタンス部Ｘ_ｓ３５のリアクタンス値をＣ_ｓｇ＋Ｃ_ｂｇで共振の発生する値にして、人体５が触れない場合には送受信電極３６に印加される電圧を低くし、人体５が触れた場合には高くしている。

次の図７に詳細な構成を示す。人体５が触れる箇所に送（受）信電極３６だけではなく、回路グランド４４もスペーサ（絶縁体）５０を介して配置する。人体５が触れた場合には図７に示すように回路グランド４４と人体５との間に容量Ｃ_ｂｇ３９が形成される。

また、送信電極３６とは逆相の信号が回路グランド４４から人体５へ印加されるが、回路グランド４４と人体５との間の容量Ｃ_ｂｇ３９が障壁となるため、送信電極３６から印加される信号のほうが大きくなる。

図７の構成では、同じ面に送信電極３６と回路グランド４４を配置しているが、回路グランド４４を反対側などの別の面に配置してもよい。また、スペーサ５０で回路グランド４４と人体５との間の容量Ｃ_ｂｇ３９を調節しているが、スペーサ５０を厚くできない場合には人体５に近接する回路グランド４４の面積で調節しても同じ効果が得られる。

なお、本実施の形態においても、図１や図５に示したように送受切替ＳＷ８を設けて双方向通信可能なトランシーバの構成を実現することが可能である。

＜第４の実施の形態＞
図８に本発明に係る第４の実施の形態の構成図を示す。

本実施の形態では人体５が設置側通信装置１の送受信電極１０に絶縁体１１を介して触れている場合において、信号振幅が大きくなった時にのみ送信要求信号等のデータを出力する構成を備えており、送受信電極１０に印加されている信号をモニタするために検波部５１を設けたことを特徴としている。

次に、図８の構成図と図９のタイミングチャートによって動作を説明する。

図８に示す設置側処理装置２から定期的に送信開始信号が出力され、送信部６では送信開始信号がＨレベルのときに搬送波Ｖ_ｓｇのみが出力されている。搬送波Ｖ_ｓｇ（ｂ）は図９中に示すタイミングで出力されており、図９中の送信開始信号（ａ）がＨレベルと同じタイミングである。この時点では検波部５１からの検波部出力（ｃ）やデータ（ｄ）は出力されていない。

次に、この搬送波Ｖ_ｓｇはリアクタンス部Ｘ_ｓ７を介して送受信電極１０に印加される。検波部５１では検波回路５３で送受信電極１０に印加された搬送波の振幅を検出し、比較回路５４で固定電圧源５２の基準電圧と比較する。そして共振により基準電圧よりも搬送波の振幅が大きい場合には設置側処理装置２に信号を出力し、これを受けた設置側処理装置２はデータを送信部６に出力する。

図９に示すように送信開始信号（ａ）が出力されているタイミングに同期して搬送波Ｖ_ｓｇ（ｂ）が出力されているが、共振が生じたことにより搬送波Ｖ_ｓｇ（ｂ）のレベルも高くなり基準電圧を超える。この超えた分の電圧は検波部出力（ｃ）として出力され、この出力に基づいたタイミングでデータ（ｄ）が出力される。

これにより携帯端末側通信装置４を持った人体５が送受信電極１０に近づいただけでは送信要求信号等のデータが出力されないので通信が行われず、より通信対象の選択性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においても、図１や図５に示したように送受切替ＳＷ８を設けて双方向通信可能なトランシーバの構成を実現することが可能である。

＜第５の実施の形態＞
既に説明した第１〜第４の実施の形態では、共振を起こすためのリアクタンス値を固定にしていたが、このリアクタンス値を可変リアクタンスにしてもよい。この可変リアクタンスを用いた構成図を図１０と図１１に示す。

図１０に示す構成では、すでに示した図１の構成と比較して、送受切替ＳＷ８の有無を除きリアクタンス部Ｘ_ｓ７が可変リアクタンス部Ｘ_ｓ７５に変更されている。また、図１１に示す構成では可変リアクタンス部７５のリアクタンス値を可変制御するためのリアクタンス制御部６１も設けられている。リアクタンス制御部６１は設置側処理装置２から出力される起動信号６２により起動する。この起動信号６２は送信部６からデータを送信する際に出力される。

これらの可変リアクタンス部７５は、たとえば、送信信号と共振するためのインダクタと、これに印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた共振回路をもちいることで実現できる。この共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差が生じるので、この電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加するための抵抗器を備えることにより、共振回路のリアクタンス値を可変制御することができる。

＜第６の実施の形態＞
次の図１２には、第６の実施の形態を示す。本実施の形態では浮遊容量と共振を発生させるために２個のリアクタンスとしてリアクタンス部６５とリアクタンス部６６とを使用している。既に示した図１の構成において、共振時に人体５に印加される信号振幅は以下の式で表され、容量Ｃ_ｂ１３やＣ_ｓｇ１２が大きいほど信号振幅は小さくなる。

この式（６）に対し、図１２の構成では共振時の人体に印加される信号振幅は以下の式（７）のようになり、人体５に印加される信号が大きくなる。

なお、本実施の形態においても図６のように携帯端末側通信装置に適用することや、図８のように検波部５１を設けて共振で信号が大きくなった場合にのみデータを出力する構成を組み合わせてもよい。

＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態においては、図１３のようにリアクタンス部６５と送信部６、入力部９を送受切替ＳＷ６７でもって切替可能に接続するように配置しても良い。この場合、受信時にリアクタンス部６６が受信信号に影響を与えないように送受切替スイッチ６８を設ける。なお、リアクタンス部６５、６６のどちらか一方または両方を可変リアクタンスにしてリアクタンス制御部を設けてもよい。

以上説明した第１〜７の実施の形態によれば、人体が触れた時や、触れた人体が一人の場合にのみ信号を大きくして通信し、誤認識の防止や周囲の電子機器等への影響を低減することができる。

電界通信システムの第１の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第１の実施の形態における浮遊容量を説明するためのグラフを示す。 電界通信システムの第２の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第２の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第２の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第３の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第３の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第４の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第４の実施の形態のタイミングチャートを示す。 電界通信システムの第５の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第５の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第６の実施の形態の構成図を示す。 電界通信システムの第７の実施の形態の構成図を示す。

符号の説明

１ 設置側通信装置
２ 設置側処理装置
３ 携帯端末側処理装置
４ 携帯端末側通信装置
５ 人体
６ 送信部
７ リアクタンス部Ｘｓ
８ 送受切替ＳＷ
９ 入力部
１０ 送受信電極
１１ 絶縁体

Claims (8)

1. 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電界通信システムであって、
   所定の周波数を有する交流信号で前記送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、
   前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、
   前記送信手段と前記電極との間に配置され、前記電極と大地グランド間の容量Ｃ_ｓｇと、前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量Ｃ_ｂと、を合成した合成容量Ｃ_ｓｇ＋Ｃ_ｂとの間で前記送信信号を共振させるためのリアクタンス手段と、
   を備えることを特徴とする電界通信システム。
2. 前記送信手段は常態において搬送波のみを出力し、
   前記電極に印加されている前記搬送波をモニタするための検波部を有し、
   前記検波部から出力される検波出力が前記リアクタンス部における前記合成容量Ｃ_ｓｇ＋Ｃ_ｂとの共振により増大した場合において、前記送信信号を前記搬送波で変調し出力することを特徴とする請求項１に記載の電界通信システム。
3. 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電界通信システムであって、
   所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、
   前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、
   前記送信手段の回路グランドと前記電界伝達媒体との間の浮遊容量Ｃ_ｂｇと、回路グランドと前記電極との間の浮遊容量Ｃ_ｓｇと、を合成した合成容量Ｃ_ｂｇ＋Ｃ_ｓｇとの間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記電極との間に配置されたリアクタンス手段と、
   を備えることを特徴とする電界通信システム。
4. 前記電極と大地グランドとの間に配置され、
   前記リアクタンス手段と前記合成容量Ｃ_ｂｇ＋Ｃ_ｓｇとの間で前記送信信号を共振させるための第２のリアクタンス手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の電界通信システム。
5. 前記リアクタンス手段は、
   前記電界伝達媒体に印加される前記送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、前記回路グランドと前記大地グランド間の浮遊容量と、前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量と、の共振状態を制御し、
   前記送信信号と共振するためのインダクタと、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備えた共振回路と、
   前記共振回路に入力された前記送信信号を前記可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加する抵抗器と、
   を備えた可変リアクタンスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電界通信システム。
6. 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前記電極を介して受信するための受信手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電界通信システム。
7. 前記受信手段が受信した受信信号に対して影響を与えないために前記電極から前記リアクタンス手段を切り離すためのスイッチを備えることを特徴とする請求項６に記載の電界通信システム。
8. 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送信装置と、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受信装置と、の間で通信を行う電界通信システムであって、
   前記送信装置は、
   所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、
   前記送信信号を電界伝達媒体に送信するための送信電極と、
   前記送信電極と大地グランド間の容量との間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記送信電極との間に配置されたリアクタンス手段と、を備え、
   前記受信装置は、
   前記電界伝達媒体に送信された前記送信信号を受信するための受信電極と、
   受信すべき情報を電気信号に変換して復調し受信信号を生成して出力する受信手段と、を備え、
   前記受信装置の回路グランドと前記送信装置の前記送信電極との間の浮遊容量Ｃ_ｒと、
   前記受信装置の回路グランドと大地グランドとの間の浮遊容量Ｃ_ｇｒｃｖと、
   前記電界伝達媒体と大地グランドとの間の浮遊容量Ｃ_ｂと、
   前記送信電極に印加される送信信号Ｖ_ｓｇと、
   前記受信装置の受信部の入力インピーダンスＺ_ｒｃｖと、
   前記受信装置の受信部で受信する受信限界強度信号Ｖ_{ｒｃｖ、ｔｈ}と、
   虚数ｊωと角周波数ωと、の関係が、
   １＜（１＋１／ｊωＣ_ｒＺ_ｒｃｖ＋１／ｊωωＣ_ｂＺ_ｒｃｖ）（Ｖ_{ｒｃｖ，ｔｈ}／Ｖ_ｓｇ）＜（Ｃ_ｇｒｃｖ／Ｃ_ｒ）（Ｖ_ｂ，ｍ／Ｖ_ｓｇ）
   であることを特徴とする電界通信システム。
   
   

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