JP3881299B2 - トランシーバ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばウェアラブルコンピュータ間のデータ通信のために使用されるトランシーバに関し、更に詳しくは、送信すべき情報に基づいた電界を電界伝達媒体に誘起させることにより、上記電界伝達媒体を介した情報の送受信が可能なトランシーバに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、衣服のように人体に着けて、操作及び使用することができるという新しい概念のコンピュータが注目されている。このコンピュータは、ウェアラブルコンピュータ(Wearable Computer)と呼ばれ、携帯端末の小型化および高性能化により実現が可能となった。
【0003】
また、複数のウェアラブルコンピュータ間のデータ通信を人間の腕、肩、胴体等の人体(生体)を介して行う技術の研究も進んでおり、この技術は既に特許文献等で提案されている(例えば、特許文献1参照)。図5は、このような人体を介して複数のウェアラブルコンピュータ間通信を行う場合のイメージ図を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ1は、これに当接されたトランシーバ3’とにより一組(セット)を構成しており、他のウェアラブルコンピュータ1とトランシーバ3’の組に対して、人体を介することによりデータ通信を行うことができる。また、ウェアラブルコンピュータ1は、人体に装着しているウェアラブルコンピュータ1以外のPC(パーソナルコンピュータ)5と壁等に設置されているトランシーバ3’aの組や、このPC5と床等に設置されているトランシーバ3’bの組とのデータ通信もそれぞれ可能である。但し、この場合のPC5は、ウェアラブルコンピュータ1とトランシーバ3’のように互いに当接されておらず、ケーブル4を介してトランシーバ3’a,3’bと接続されている。
【0004】
また、人体を介して行うデータ通信に関しては、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用し、送信すべき情報(データ)に基づく電界を人体(電界伝達媒体)に誘起させると共に、この人体に誘起された電界に基づく情報を受信することにより、情報の送受信を行っている。この人体を介したデータ通信の技術については、図6を用いて更に詳しく説明する。
【0005】
図6は、人体(生体100)を介したデータ通信を行うために用いるトランシーバ3’の全体構成図である。図6に示すように、トランシーバ3’は、送信電極105および受信電極111がそれぞれ絶縁膜107,109を介して生体100に接触した状態で使用される。そして、トランシーバ3’は、ウェアラブルコンピュータ1から供給されたデータをI/O(入出力)回路101を介して受信し、送信部103に送信する。送信部103では、送信電極105から絶縁膜107を介して電界伝達媒体である生体100に電界を誘起させ、この電界を生体100を介して生体100の他の部位に装着されている別のトランシーバ3’に伝達させる。
【0006】
また、トランシーバ3’は、生体100の他の部位に装着された別のトランシーバ3’から生体100に誘起して伝達されてくる電界を絶縁膜109を介して受信電極111で受信する。この受信した電界を電界検出光学部110で電気光学結晶に結合(印加)して電気信号に変換してから信号処理回路115に送信する。この電界検出光学部110では、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して電気信号に変換している。
【0007】
また、信号処理回路115では、電界検出光学部110から送信されてきた電気信号の増幅及び雑音除去等の信号処理を行った後、波形整形回路117に送信する。波形整形回路117では、送信されてきた電気信号の波形整形(信号処理)を施し、入出力回路101を介してウェアラブルコンピュータ1に供給する。
【0008】
例えば、図5に示すように、右腕に装着したウェアラブルコンピュータ1は、トランシーバ3’により送信データに係る電気信号を電界として電界伝達媒体である生体100に誘起させ、波線で示すように電界として生体100の他の部位に伝達する。一方、左腕に装着したウェアラブルコンピュータ1では、生体100から伝達されてくる電界をトランシーバ3’により電気信号に戻してから、受信データとして受信することができる。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−352298号公報(第4−5頁、第1−5図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生体100に誘起させる電界の強度を上げるために、送信部103の出力電圧を大きくすると、生体100には高電圧による危険性が増すことになる。また、生体100に効率よく電界を誘起させるためには、単に送信部103の出力電圧を上げるだけでは不十分であり、駆動力も上げる必要がある。
【0011】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、安全に効率よく生体等の電界伝達媒体に電界を誘起させて、情報の送信を行うことを目的としたものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、送信すべき情報に基づいた電界を送信用電極から電界伝達媒体に誘起させることにより、前記電界伝達媒体を介した情報の送信が可能なトランシーバであって、前記送信すべき情報に係るデータ信号のレベルを変換するレベル変換手段と、前記レベル変換手段によってレベル変換されたデータ信号を使用して、前記送信すべき情報に基づいた電界を前記電界伝達媒体に誘起させるための誘起信号を生成し、前記送信用電極に供給する複数の誘起信号供給手段と、を有することを特徴とするトランシーバである。
【0013】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のトランシーバであって、更に、前記複数の誘起信号供給手段によって供給される誘起信号の位相を全て一致させるために、前記複数の誘起信号供給手段のうちの一部又は全部が使用するデータ信号の位相を調整する位相調整手段を有することを特徴とするトランシーバである。
【0014】
請求項3に係る発明は、前記送信用電極は、前記複数の誘起信号供給手段のそれぞれに対応して、電気的に隔離された状態で複数存在していることを特徴とする請求項1に記載のトランシーバである。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るトランシーバは、送信すべき情報に基づいた電界を電界伝達媒体(生体100等)に誘起させる一方で、電界伝達媒体に誘起されている電界に基づいた情報を受信することにより、電界伝達媒体を介した情報の送受信が可能なトランシーバである。以下、第1乃至第3の実施形態に係るトランシーバ31〜3について説明する。
【0016】
〔第1の実施形態〕
以下、図1を用いて、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係るトランシーバ3の全体構成図である。尚、従来と同じ機能及び構成に関しては、同一符号を付しているが、ここで改めて説明する。
【0017】
図1に示すように、トランシーバ3は、I/O(入出力)回路101、送信電極105、絶縁膜107,109、受信電極111、電界検出光学部110、信号処理回路115、及び波形整形回路117を有している点は、従来のトランシーバ3’と同様である。本実施形態のトランシーバ3は、従来の送信部103に代えて送信部10を有している点が異なっている。
【0018】
このうち、I/O回路101は、トランシーバ3がウェアラブルコンピュータ1等の外部機器との情報に係るデータ信号の入出力を行う回路である。送信部10は、I/O回路101から出力される情報に係るデータ信号に基づき、この情報に係る電界を生体に誘起させる回路によって構成されているが、詳細は後述する。送信電極105は、送信部10により生体100に対して電界を誘起するために使用する電極であり、送信用アンテナとして使用される。絶縁膜107は、送信電極105と生体100との間に配置する絶縁体の膜であり、送信電極105が直接生体100に接触することを防ぐ役割を果たす。
【0019】
また、受信電極111は、生体100の他の部分に装着されているウェアラブルコンピュータ1及びトランシーバ3やPC5及びトランシーバ3a,3bから生体100に誘起して伝達されてくる電界を受信するために使用する電極であり、受信用アンテナとして使用される。絶縁膜109は、上記絶縁膜107と同様に、受信電極111と生体100との間に配置された絶縁体の膜である。
【0020】
更に、電界検出光学部110は、受信電極111で受信した電界を検出し、この電界を受信情報として電気信号に変換する機能を有している。また、信号処理回路115は、電界検出光学部110から送信されてきた電気信号(アナログの電圧信号)の増幅及び雑音除去等の信号処理を行う回路である。また、波形整形回路117は、信号処理回路115から送信されてきたアナログの電圧信号の波形整形(信号処理)を施してデジタル信号に変換するための回路であり、変換後のデジタル信号をI/O回路101を介してウェアラブルコンピュータ1に出力することができる。
【0021】
次に、送信部10について詳細に説明する。
【0022】
送信部10は、図1に示すように、レベル変換回路11と、このレベル変換回路11からの信号を分岐して入力することができる第1ドライバ回路13a及び第2ドライバ回路13bによって構成されている。また、この2つのドライバ回路13a,bは、送信電極105に対して並列に接続されている。
【0023】
このうち、レベル変換回路11は、ウェアラブルコンピュータ1からI/O回路101を介して送られてきた送信すべき情報に係るデータ信号(s)を入力すると、このデータ信号(s)のレベルを変換する回路である。また、レベル変換回路11をアナログ信号の観点から説明すると、信号の振幅を変えて、更にDCオフセットを変える回路であり、デジタル信号の観点から説明すると、信号のHiレベルとLowレベルを変える回路である。
【0024】
更に、第1ドライバ13aは、レベル変換回路11によってレベル変換されたデータ信号(s’)を使用して、上記送信すべき情報に基づいた電界を生体100に誘起させるための誘起信号(S)を生成し、送信電極105に供給する回路である。第2ドライバ回路13bも第1ドライバ回路13aと同じ構成である。
【0025】
続いて、本実施形態に係るトランシーバ3の送信動作について説明する。
【0026】
まず、トランシーバ3では、ウェアラブルコンピュータ1からI/O回路101を介して送られてきた送信すべき情報に係るデータ信号(s)を受信して、レベル変換回路11に入力する。これにより、レベル変換回路11では、データ信号(s)のレベルを所定レベルに変換する。そして、レベル変換したデータ信号(s’)を2つのデータ信号(s’1,s’2)に分岐して、それぞれ第1ドライバ回路13aと第2ドライバ回路13bに入力する。これにより、第1ドライバ回路13aは、生体100に電界を誘起させるための誘起信号(S1)を生成して送信電極105に供給する。また同じく、第2ドライバ回路13bも、誘起信号(S2)を生成して送信電極105に送信する。これにより、送信電極105からは、2つのドライバ回路13a,bによる電界が誘起されることになる。
【0027】
以上説明したように本実施形態によれば、2つのドライバ回路13a,bを送信電極105に対して並列に接続して駆動力を上げることで、それぞれのドライバ回路13a,bの出力電圧を抑えながらも生体100への誘起電界を大きくすることができるため、安全に効率よく生体100に電界を誘起させることができるという効果を奏する。
【0028】
尚、本実施形態では、ドライバ回路が2つの場合について説明したが、これに限るものではなく、送信部10には3つ以上のドライバ回路を並列に設けてもよい。
【0029】
〔第2の実施形態〕
以下、図2及び図3を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。図2は、第1の実施形態に係る図1において、第1ドライバ回路13aと第2ドライバ回路13bに製造のバラツキがあるために、各ドライバ回路13a,13bから出力される誘起信号の位相が異なった状態を示した図である。また、図3は、第2の実施形態に係るトランシーバ3の全体構成図である。尚、上記第1の実施形態と同一の構成又は機能については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0030】
図2において、図2(a)は、第1ドライバ回路13aから送信電極105に出力される誘起信号(S1)の波形を示し、図2(b)は、第2ドライバ回路13bから送信電極105に出力される誘起信号(S2)の波形を示している。この図2(a),(b)に示すように、製造のバラツキにより両者(S1,S2)の位相がずれている場合には、一方のドライバ回路と他方のドライバ回路とが回路的にショートして各ドライバ回路に異常な電流が流れるため、折角2つのドライバ回路13a,bを使用しても、図2(c)で示すような不安定な部分(図2(c)の点線部分)を有する誘起信号(S)が送信電極105に出力されてしまう。
【0031】
そこで、本実施形態では、図3に示すように、送信部10の変形例としての送信部20に、レベル変換後に分岐されたデータ信号(s’1)を第1ドライバ回路13aに入力する前に位相調整する第1位相調整回路21aと、レベル変換後に分岐されたデータ信号(s’2)を第2ドライバ回路13bに入力する前に位相調整する第2位相調整回路21bとを設けた。
【0032】
これにより、本実施形態では、第1及び第2ドライバ回路13a,13bに製造のバラツキによる位相のずれが生じていても、第1及び第2の位相調整回路21a,bによりデータ信号(s’1,s’2)の位相を合わせる(一致させる)ように調整すれば、第1及び第2ドライバ回路13a,bに異常な電流が流れることを防止することができるという効果を奏する。
【0033】
尚、上記第1位相調整回路21aと第2位相調整回路21bのうち、いずれか一方は送信部20に設けなくてもよい。
【0034】
また、本実施形態においても、送信部20には3つ以上のドライバ回路を設けてもよい。この場合、ドライバ回路の数と同じ数の位相調整回路をそれぞれのドライバ回路に対応させて設けてもよく、ドライバ回路の数から1を引いた数の位相調整回路を設けるようにしてもよい。
【0035】
〔第3の実施形態〕
以下、図4を用いて、本発明の第3の実施形態について説明する。図4は、第3の実施形態に係るトランシーバ3の全体構成図である。尚、上記第1の実施形態と同一の構成又は機能については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0036】
本実施形態は、上記第2の実施形態と同様に、第1の実施形態における問題点(ドライバ回路に異常な電流が流れる)を解決した発明である。
【0037】
図4に示すように、本実施形態のトランシーバ3は、送信部10を有するという点では第1の実施形態と同様であるが、送信電極105及び絶縁膜107を2つに分割した点が異なる。
【0038】
即ち、本実施形態のトランシーバ3には、第1ドライバ回路13aに対応した第1送信電極15aを設け、第2ドライバ回路13bに対応した第2送信電極15bを設けている。また、これらの送信電極15a,bは、互いに電気的に隔離された状態で、それぞれ第1及び第2ドライバ回路13a,bに接続されている。更に、これに合わせて、第1及び第2絶縁膜をそれぞれ設けている。但し、絶縁膜は、2つに分割しなくてもよい。
【0039】
これにより、本実施形態では、ドライバ回路の製造のバラツキにより誘起信号(S1,S2)の位相がずれている場合であっても、一方のドライバ回路と他方のドライバ回路とが回路的にショートする事態が生じないため、第1及び第2ドライバ回路13a,bに異常な電流が流れることを防止することができるという効果を奏する。
【0040】
尚、本実施形態では、送信電極が2つの場合について説明したが、これに限るものではなく、ドライバ回路が3つ以上存在すれば、その数に合わせて3つ以上設けてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、送信すべき情報に基づいた電界を電界伝達媒体に誘起させるための誘起信号を送信用電極に供給する誘起信号供給手段を複数有している。これにより、それぞれの誘起信号供給手段の出力電圧を抑えながらも生体等の電界伝達媒体への誘起電界を大きくすることができるため、安全に効率よく電界伝達媒体に電界を誘起させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るトランシーバ3の全体構成図。
【図2】図2(a)は、第1ドライバ回路13aから送信電極105に出力される誘起信号(S1)の波形を示した図。
図2(b)は、第2ドライバ回路13bから送信電極105に出力される誘起信号(S2)の波形を示した図。
図2(c)は、第1及び第2ドライバ回路13a、bにより、結果的に送信電極105に出力されてしまった誘起信号の波形を示した図。
【図3】本発明の第2の実施形態に係るトランシーバ3の全体構成図。
【図4】本発明の第3の実施形態に係るトランシーバ3の全体構成図。
【図5】人体(生体100)を介して複数のウェアラブルコンピュータ間通信を行う場合のイメージ図。
【図6】人体(生体100)を介したデータ通信を行うために用いる従来のトランシーバ3’の全体構成図。
【符号の説明】
1 ウェアラブルコンピュータ
(第1の実施形態に係る)トランシーバ
(第2の実施形態に係る)トランシーバ
(第3の実施形態に係る)トランシーバ
3’ 従来のトランシーバ
10 送信部
11 レベル変換回路〔レベル変換手段の一例〕
13a 第1ドライバ回路〔誘起信号供給手段の一例〕
13b 第2ドライバ回路〔誘起信号供給手段の一例〕
15a 第1送信電極
15b 第2送信電極
17a 第1絶縁膜
17b 第2絶縁膜
20 送信部
21a 第1位相調整回路〔位相調整手段の一例〕
21b 第2位相調整回路〔位相調整手段の一例〕
100 生体〔電界伝達媒体の一例〕
101 I/O回路
110 電界検出光学部
115 信号処理回路
117 波形整形回路
109 絶縁膜
111 受信電極
140 偏光検出光学系〔偏光検出光学手段の一例〕

Claims (3)

  1. 送信すべき情報に基づいた電界を送信用電極から電界伝達媒体に誘起させることにより、前記電界伝達媒体を介した情報の送信が可能なトランシーバであって、
    前記送信すべき情報に係るデータ信号のレベルを変換するレベル変換手段と、前記レベル変換手段によってレベル変換されたデータ信号を使用して、前記送信すべき情報に基づいた電界を前記電界伝達媒体に誘起させるための誘起信号を生成し、前記送信用電極に供給する複数の誘起信号供給手段と、
    を有することを特徴とするトランシーバ。
  2. 請求項1に記載のトランシーバであって、更に、
    前記複数の誘起信号供給手段によって供給される誘起信号の位相を全て一致させるために、前記複数の誘起信号供給手段のうちの一部又は全部が使用するデータ信号の位相を調整する位相調整手段を有することを特徴とするトランシーバ。
  3. 前記送信用電極は、前記複数の誘起信号供給手段のそれぞれに対応して、電気的に隔離された状態で複数存在していることを特徴とする請求項1に記載のトランシーバ。
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