JP3773887B2 - Transceiver - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

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、生体等の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7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)に基づく電界を電界伝達媒体である人体に誘起させ、この誘起した電界を用いて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8及び図9を用いて、更に詳しく説明する。
【0005】
図8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。また、図9は、トランシーバ3’内の電界検出光学部110の詳細な構成を示した構成図である。
【0006】
図8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、図8に示すように、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。
【0007】
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で受信し、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。信号処理回路115では、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7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】
また、トランシーバ3’により電気信号に戻す処理は、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電界検出光学部110によって行う。この電界検出光学部110は、図9に示すように、電流源119、レーザダイオード121、電気光学素子(電気光学結晶)123、第一及び第二波長板135,137、偏向ビームスプリッタ139、複数のレンズ133,141a,b、フォトダイオード143a,b、並びにグランド電極131により構成されている。尚、信号電極129は、図5に示すような形態のトランシーバ3’においては、受信電極111に相当するものである。
【0010】
このうち、電気光学素子123は、レーザダイオード121からのレーザ光の進行方向に対して直角方向に結合される電界にのみ感度を有し、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を変化させるように構成されている。電気光学素子123の図上で上下方向に対向する両側面には、第1電極125と第2電極127が設けられている。この第1電極125および第2電極127は、レーザダイオード121からのレーザ光の電気光学素子123内における進行方向を両側から挟み、レーザ光に対して電界を直角に結合させることができる。
【0011】
また、電界検出光学部110は、第1電極125を介して信号電極129(受信電極111)に接続されている。第1電極125に対向する第2電極127は、グランド電極131に接続されており、第1電極125に対してグランド電極として機能するように構成されている。そして、信号電極129は、生体100に誘起されて伝達されてくる電界を検出すると、この電界を第1電極125に伝達し、第1電極125を介して電気光学素子123に結合することができる。
【0012】
一方、電流源119の電流制御によりレーザダイオード121から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ133を介して平行光にされ、平行光となったレーザ光は第1波長板135で偏光状態を調整されて、電気光学素子123に入射する。電気光学素子123に入射されたレーザ光は、電気光学素子123内で第1、第2電極125,127の間を伝播するが、このレーザ光の伝播中において上述したように信号電極129が生体100に誘起されて伝達されてくる電界を検出し、この電界を第1電極125を介して電気光学素子123に結合すると、この電界は第1電極125からグランド電極131に接続されている第2の電極127に向かって形成される。この電界は、レーザダイオード121から電気光学素子123に入射したレーザ光の進行方向に直角であるため、電気光学素子123の光学特性である複屈折率が変化し、これによりレーザ光の偏光が変化する。
【0013】
次に、電気光学素子123において第1電極125からの電界によって偏光が変化したレーザ光は、第2波長板137で偏光状態を調整されて偏光ビームスプリッタ139に入射する。偏光ビームスプリッタ139は、第2波長板137から入射されたレーザ光をP波およびS波に分離して、光の強度変化に変換する。この偏光ビームスプリッタ139でP波成分およびS波成分に分離されたレーザ光は、それぞれ第1、第2の集光レンズ141a,141bで集光されてから、光電気変換手段を構成する第1、第2のフォトダイオード143a,143bで受光され、第1、第2のフォトダイオード143a,143bにおいてP波光信号とS波光信号をそれぞれの電気信号に変換して出力することができる。尚、上述したように第1、第2のフォトダイオード143a,143bから出力される電流信号は、抵抗を用いて電圧信号に変換されてから、図8に示す信号処理回路115で増幅及び雑音除去の信号処理を施され、波形整形回路117で波形整形の信号処理を施されてから、入出力回路101を介してウェアラブルコンピュータ1に供給されることになる。
【0014】
【特許文献1】
特開2001−352298号公報(第4−5頁、第1−5図)
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人体に誘起された電界の強度は、人体の置かれている場所の違いや、電力供給源がAC電源かバッテリーかによっても異なるため、受信感度を状況に応じて調整する必要がある。例えば、ウェアラブルコンピュータ1及びトランシーバ3’を装着した人間同士が握手した場合と、ウェアラブルコンピュータ1及びトランシーバ3’を装着した人間がAC電源につながったPC5と接続されているトランシーバ3’a,bの電極を直接触れた場合とを比べると、人間に誘起される電界強度差は極端に異なるため、両者を満たす最適な通信状態を確保できない。
【0016】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、どのような状況下においても、最適な通信状態を保つようにすることを目的としたものである。
【0017】
【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、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、前記電界伝達媒体を介した情報の受信が可能なトランシーバであって、前記電界伝達媒体に絶縁体を挟んで当接された受信電極に接続可能な複数の電極から成る第1の電極群と、当該第1の電極群に対してグランド電極として機能する複数の電極から成る第2の電極群とが設けられ、前記電界伝達媒体に電界が誘起して伝達されてくることにより、前記第1及び第2の電極群の間に入射されたレーザ光の偏光を変化させることが可能な電気光学手段と、前記第1の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記受信電極とを接続する受信側接続手段と、前記第2の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記グランド電極とを接続するグランド側接続手段と、前記電気光学手段によって変化させたレーザ光の偏光に基づいて電界を検出し、当該電界を受信情報として電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段により変換した電気信号を信号処理して出力する信号処理手段と、前記信号処理手段により信号処理した電気信号の振幅を測定する振幅測定手段と、前記振幅測定手段による測定結果に基づいて、前記受信側接続手段及びグランド側接続手段の接続を制御する接続制御手段と、を有することを特徴とするトランシーバである。
【0018】
請求項2に係る発明は、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、前記電界伝達媒体を介した情報の受信が可能なトランシーバであって、前記電界伝達媒体に絶縁体を挟んで当接された受信電極に接続可能な単一の第1の電極と、当該第1の電極に対してグランド電極として機能する複数の電極から成る第2の電極群とが設けられ、前記電界伝達媒体に電界が誘起して伝達されてくることにより、前記第1の電極及び第2の電極群の間に入射されたレーザ光の偏光を変化させることが可能な電気光学手段と、前記第2の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記グランド電極とを接続するグランド側接続手段と、前記電気光学手段によって変化させたレーザ光の偏光に基づいて電界を検出し、当該電界を受信情報として電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段により変換した電気信号を信号処理して出力する信号処理手段と、前記信号処理手段により信号処理した電気信号の振幅を測定する振幅測定手段と、前記振幅測定手段による測定結果に基づいて、前記グランド側接続手段の接続を制御する接続制御手段と、を有することを特徴とするトランシーバである。
【0019】
請求項3に係る発明は、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、前記電界伝達媒体を介した情報の受信が可能なトランシーバであって、前記電界伝達媒体に絶縁体を挟んで当接された受信電極に接続可能な複数の電極から成る第1の電極群と、当該第1の電極群に対してグランド電極として機能する単一の第2の電極とが設けられ、前記電界伝達媒体に電界が誘起して伝達されてくることにより、前記第1の電極群及び第2の電極の間に入射されたレーザ光の偏光を変化させることが可能な電気光学手段と、前記第1の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記受信電極とを接続する受信側接続手段と、前記電気光学手段によって変化させたレーザ光の偏光に基づいて電界を検出し、当該電界を受信情報として電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段により変換した電気信号を信号処理して出力する信号処理手段と、前記信号処理手段により信号処理した電気信号の振幅を測定する振幅測定手段と、前記振幅測定手段による測定結果に基づいて、前記受信側接続手段の接続を制御する接続制御手段と、を有することを特徴とするトランシーバである。
【0020】
【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4の実施形態に係るトランシーバ31〜4について説明する。
【0021】
〔第1の実施形態〕
以下、図1乃至図3を用いて、本発明の第1の実施形態について説明する。尚、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。図2は、電気光学素子123の拡大斜視図である。図3は、電気光学素子123の感度(電界の様子)と受信側接続部11及びグランド側接続部13の接続態様との関係を示した図である。
【0022】
図1に示すように、トランシーバ3は、大きく分けると、従来のトランシーバ3’と同様に、I/O(入出力)回路101、送信部103、送信電極105、絶縁膜107,109、受信電極111、電界検出光学部10、信号処理回路20、及び波形整形回路117によって構成されている。尚、従来と同じ機能、構成要素に関しては、同一符号を付しているが、ここで改めて説明する。
【0023】
まず、I/O回路101は、トランシーバ3がコンピュータ等の外部処理装置とのデータの入出力を行う回路である。送信部103は、I/O回路101から出力されるデータ(情報)に基づき、このデータに係る電界を生体に誘起させる機能を有している。送信電極105は、絶縁膜107を挟んで生体100に当接することができ、送信部103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、トランシーバ3を生体100に装着する際に、送信電極105が直接生体100に接触することを防ぐためのものであり、送信電極105と生体100との間に配置される絶縁体の膜である。
【0024】
また、受信電極111は、絶縁膜109を挟んで生体100に当接することができ、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から生体100に誘起され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と同じように、受信電極111と生体100との間に配置される絶縁体の膜である。
【0025】
更に、電界検出光学部10は、従来の電界検出光学部110と同様に、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が、従来の電界検出光学部110とは異なる構成要素を含んでいるため、後ほど詳述する。また、信号処理回路20についても、従来の信号処理回路115と同様に、電界検出光学部10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て波形整形回路117(I/O回路101側)に出力する機能を有しているが、従来の信号処理回路115とは異なる構成要素を含んでいるため、これについても後ほど詳述する。また、波形整形回路117は、信号処理回路20から送信されてきた電気信号の波形整形を施し、I/O回路101を介してウェアラブルコンピュータ1に供給する機能を有している。
【0026】
次に、電界検出光学部10の構成要素について詳細に説明する。
【0027】
電界検出光学部10は、電流源119、レーザダイオード121、電気光学素子123、電極A,Bから成る第1の電極群、電極C,Dから成る第2の電極群、受信側接続部11、グランド側接続部13、グランド電極131、偏向検出光学系140、第1及び第2フォトダイオード143a,b、並びに第1及び第2の固定抵抗145a,145bを有している。
【0028】
このうち、電流源119は、レーザダイオード121を駆動するための電流を供給するものである。レーザダイオード121は、電流を流すとレーザ光を発光させて、電気光学素子123に入射させる半導体素子である。電気光学素子123は、上述のように、受信電極111を介して生体100に誘起された電界を結合し、レーザ光の偏光を変化させる素子であり、レーザ光と電気光学素子を用いた電気光学的手法により電界を検出することができる。図1においては、紙面の大きさの関係上、図9に示すコリメートレンズ133及び第1及び第2波長板135、137を省略しているが、実際には存在している。また、グランド電極131は、電気光学素子123に結合した電界を引き抜きやすくするための電極である。
【0029】
更に、本実施形態における電気光学素子123には、図1上で上下左右方向に対向する四面に、それぞれ電極A、電極B、電極C、及び電極Dが設けられている。これら4つの電極A,B,C,Dは、図2に示すように、レーザダイオード121からのレーザ光の電気光学素子123内における進行方向を4方向から挟み、レーザ光に対して電界を直角に結合させるために使用する電極である。また、第2の電極群としての電極C,Dは、第1の電極群としての電極A,Bに対してグランド電極として機能するものである。
【0030】
また、受信側接続部11は、4つの電極A,B,C,Dのうち、第1の電極群としての電極A,Bを選択的に切り替えて又は同時に受信電極111(信号電極129)と接続させるためのスイッチであり、後述の制御部23により接続態様が制御される。即ち、制御部23による制御により、第1の電極群のうちの一部(電極A若しくは電極B)又は全部(電極A及び電極B)と受信電極111とを接続することができる。
【0031】
同様に、グランド側接続部13は、4つの電極A,B,C,Dのうち、第2の電極群としての電極C,Dを選択的に切り替えて又は同時にグランド電極131と接続させるためのスイッチであり、後述の制御部23により接続態様が制御される。即ち、制御部23による制御により、第2の電極群のうちの一部(電極C若しくは電極D)又は全部(電極C及び電極D)とグランド電極131とを接続することができる。
【0032】
また、偏向検出光学系140は、図9における偏向ビームスプリッタ139、及び第1及び第2の集光レンズ141a,bから成る。偏向ビームスプリッタ139は、第2波長板137から入射されたレーザ光をP波成分およびS波成分に分離すると共に、電気光学素子123で偏光が変化したレーザ光の偏光変化量をレーザ光の強度変化に変換する光学系である。また、第1及び第2の集光レンズ141a,bは、P波成分およびS波成分に分離されたレーザ光をそれぞれ集光してから、それぞれフォトダイオード143a,bに入射させるためのレンズである。尚、電気光学素子123からレーザ光のP波及びS波成分が2つに分離されて出てくるときには、これら2つの成分は強度変化が逆相になっている。即ち、一方の強度が増加すれば他方の強度が減少するという関係にある。
【0033】
更に、第1及び第2のフォトダイオード143a,bは、レーザ光(P波成分およびS波成分)を、このレーザ光の強度に応じてそれぞれ電流信号に変換する受光素子である。また、第1及び第2の固定抵抗145a,bは、第1及び第2のフォトダイオード143a,bによって変換された電流信号を電圧信号に変換するための抵抗であり、抵抗値は固定されている。
【0034】
次に、信号処理回路20の構成要素について詳細に説明する。
【0035】
信号処理回路20は、差動アンプ112、雑音除去フィルタ114、固定ゲインアンプ116、振幅測定部21、及び制御部23を有している。
【0036】
このうち、差動アンプ112は、第1及び第2固定抵抗145a,bからの電圧信号を差動増幅するアンプである。雑音除去フィルタ114は、差動アンプ112から出力される信号の帯域を制限して不要な雑音を除去するフイルタである。固定ゲインアンプ116は、雑音除去フイルタ114から出力された信号を増幅する増幅器であり、ゲインが固定されているものである。振幅測定部21は、固定ゲインアンプ116から出力された電圧信号の振幅を測定する装置である。
【0037】
また、制御部23は、振幅測定部21からの測定値をもとに、受信側接続部11及びグランド側接続部13に切替制御信号又は同時接続制御信号を出力するコンピュータである。例えば、固定ゲインアンプ116から出力された電圧信号(電気信号)が所定値よりも小さければ、電気光学素子123の感度を高くするように受信側接続部11及びグランド側接続部13の接続態様の制御を行う。これにより、偏光検出光学系140で変換させるレーザ光の強度が高くなるため、第1及び第2のフォトダイオード143a,bからの電流信号及び第1及び第2の固定抵抗からの電圧信号の振幅が高くなる。逆に、固定ゲインアンプ116から出力された電圧信号(電気信号)が所定値よりも大きければ、電気光学素子123の感度を低く(鈍く)するように受信側接続部11及びグランド側接続部13の接続態様の制御を行う。これにより、偏光検出光学系140で変換させるレーザ光の強度が低くなるため、第1及び第2のフォトダイオード143a,bからの電流信号及び第1及び第2の固定抵抗からの電圧信号の振幅が低くなる。これは、信号処理回路20から波形整形回路117に出力される電圧信号(電気信号)の振幅を一定に安定させる制御である。
【0038】
図3には、電気光学素子123の感度と受信側接続部11及びグランド側接続部13の接続態様との関係を示している。図3は、図3(a)が一番感度が高く、図3(a)から図3(e)に行くに従って感度が低くなるように表している。これは、電気光学素子は電界をかける方向によって感度が変わり、面方位で感度が決まるという性質を利用したものである。例えば、図3(a)は、受信側接続部11を電極Aに切り替え、グランド側接続部13を電極Cに切り替えた場合の電界の様子(電気力線)を示している。また、図3(b)は、受信側接続部11を電極Aに切り替え(一部接続)、グランド側接続部13を電極C及び電極Dの同時接続(全部接続)とした場合の電界の様子を示している。この場合、電極Aと電極Dの成す角側が最も電界が強く(電気力線が密)、レーザ光方向に行くに従って電界が弱くなる(電気力線が疎)。
【0039】
続いて、第1の実施形態に係るトランシーバ3の動作について説明する。
【0040】
まず、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回路を介して送信部103で受信する。これにより、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を介して他の部位に装着されている別のトランシーバやPC等に伝達させる。
【0041】
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やPC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。ここで、受信側接続部11及びグランド側接続部13では、制御部23の接続制御により予め定められた接続態様になっている。即ち、受信側接続部11により、第1の電極群である電極Aと電極Bの一方又は両方(一部又は全部)を受信電極111と接続させると共に、グランド側接続部13により、第2の電極群である電極Cと電極Dの一方又は両方(一部又は全部)をグランド電極131と接続させている。そのため、上記受信した電界は、電気光学素子123において図3に示すような状態でレーザ光を結合させて、レーザ光の偏光を変化させる。そして、この変化させたレーザ光を偏光検出光学系140によってP波成分およびS波成分に分離すると共に、電気光学素子123で偏光が変化したレーザ光の偏光変化量をレーザ光の強度変化に変換する。
【0042】
次に、レーザ光の強度変化量のP波成分を第1のフォトダイオード143aで電流信号に変換すると共に、S波成分を第2のフォトダイオード143bで電流信号に変換する。そして、これらの電流信号をそれぞれ第1及び第2の固定抵抗145a,bで電圧信号に変換して差動アンプ112に送信する。
【0043】
次に、第1及び第2固定抵抗145a,bからの電圧信号を差動アンプ112で差動増幅し、雑音除去フィルタ114で電圧信号の帯域を制限して不要な雑音を除去し、固定ゲインアンプ116で信号増幅して、波形整形回路117に送信する。そして、波形整形回路117で、電圧信号の波形整形を施し、I/O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。
【0044】
一方、上記固定ゲインアンプ116で増幅された電圧信号は、振幅測定部21にも送信される。振幅測定部21では、受信した電圧信号の振幅を測定し、制御部23に送信する。制御部23では、振幅測定部21からの測定値をもとに、受信側接続部11及びグランド側接続部13の接続態様を制御して、最適な通信状態を保つように変化させる。
【0045】
以上説明したように本実施形態によれば、振幅測定部21及び制御部23により、受信側接続部11及びグランド側接続部13の接続態様をフィードバック制御することで、信号処理回路20から出力される電気信号の強度を一定値に安定することができ、常に最適な通信状態を保つことができるという効果を奏する。
【0046】
〔第2の実施形態〕
以下、図4を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、第2の実施形態に係るトランシーバ3の電気光学素子123部分の拡大図である。本実施形態は、上記第1の実施形態に比べて電気光学素子123の構成、並びに受信側接続部31及びグランド側接続部33の構成が異なり、制御部23の制御方法が異なるのみで、それ以外は同じであるため、この相違部分のみを説明する。
【0047】
図1においては、電気光学素子123の断面が長方形(又は正方形)であるのに対し、本実施形態の電気光学素子123は、図4に示すように、断面が八角形に形成されている。更に、各辺には合計8つの電極A’,B’,C’,D’,E’,F’,G’,H’がそれぞれ設けられている。受信側接続部31は、上記受信側接続部11と同様に制御部23によって第1の電極群と受信電極111を接続するスイッチであるが、第1の電極群として4つの電極A’,B’,C’,D’の一部又は全部を接続制御する点が異なる。また、グランド側接続部33は、上記グランド側接続部13と同様に制御部23によって第2の電極群とグランド電極131を接続するスイッチであるが、第2の電極群として4つの電極E’,F’,G’,H’の一部又は全部を接続制御する点が異なる。
【0048】
このような構成により、例えば、第1の電極群の電極A’及び電極B’を受信電極111と接続させ、第2の電極群の電極F’をグランド電極131と接続させるといった接続態様を取ったり、第1の電極群の電極C’を受信電極111と接続させ、第2の電極群の電極E’をグランド電極131と接続させるといった接続態様を取ることができる。
【0049】
以上説明したように本実施形態によれば、第1の実施形態よりも多くの電極を設けた電気光学素子123を使用することにより、電気光学素子の感度を更に細かく制御することができるという効果を奏する。
【0050】
尚、本実施形態では8つの電極を設け、上記第1の実施形態では4つの電極を設けたが、これに限るものではなく、これ以上の数の電極を設けてもよく、これ以下の数の電極を設けてもよい。但し、感度の制御を行うには、最低3つの電極が必要である。
【0051】
〔第3の実施形態〕
以下、図5を用いて、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、第3の実施形態に係るトランシーバ3の電気光学素子123部分の拡大図である。本実施形態は、上記第1の実施形態に比べて電気光学素子123の構成及び受信側接続部41の構成が異なり、また、グランド側接続部33に相当する接続部がなく、更に、制御部23の制御方法が異なるのみで、それ以外は同じであるため、この相違部分のみを説明する。
【0052】
図1においては、電気光学素子123の4辺に一つずつ電極を設けたのに対し、本実施形態の電気光学素子123は、図5に示すように、受信電極111側の一辺に7つの電極a,b,c,d,e,f,gを分割して並列に設け、グランド電極131側の一辺に1つの電極αを設けている。受信側接続部41は、上記受信側接続部11と同様に制御部23によって第1の電極群と受信電極111を接続するスイッチであるが、第1の電極群として、7つの電極a,b,c,d,e,f,gの一部又は全部を接続制御する点が異なる。
【0053】
また、レーザ光は電界が存在する所だけ偏向の変化を受けるため、電極aのみを接続した場合には、電極aと電極αにより生じる電界の部分だけ偏光の変化を受け、そこから先の電極b,c,d,e,f,gと電極αの間では素通りするだけである。よって、信号処理回路20から波形整形回路117に出力される電圧信号(電気信号)の振幅が大きいときには、電気光学素子123の感度を低く(鈍く)するために、電極a,b,c,d,e,f,gのうちで電極aのみを受信電極111と接続させるといった制御を行う。逆に、電圧信号の振幅が小さいときには、電気光学素子123の感度を高くするために、電極a,b,c,d,e,f,gのうちで電極a,b,c等の多くの電極と受信電極111を接続させるといった制御を行う。
【0054】
以上説明したように本実施形態によれば、電気光学素子123の2辺に電極を設けるにも拘わらず、複数の電極を使用することにより、電気光学素子の感度を更に細かく制御することができるという効果を奏する。
【0055】
尚、本実施形態では7つの電極を設けたが、これに限るものではなく、これ以上の数の電極を設けてもよく、これ以下の数の電極を設けてもよい。但し、感度の制御を行うには、最低2つの電極(例えば、電極a,b)が必要である。
【0056】
〔第4の実施形態〕
以下、図6を用いて、本発明の第4の実施形態について説明する。図6は、第4の実施形態に係るトランシーバ3の電気光学素子123部分の拡大図である。本実施形態は、上記第1の実施形態に比べて電気光学素子123の構成、並びに受信側接続部51及びグランド側接続部53の構成が異なり、制御部23の制御方法が異なるのみで、それ以外は同じである。また、本実施形態は、上記第3の実施形態の変形例であるため、第3の実施形態と比較して説明する。
【0057】
本実施形態の電気光学素子123には、図6に示すように、受信電極111側の一辺に第1の電極群としての7つの電極a1,b1,c1,d1,e1,f1,g1を並列に設けている点は第3の実施形態と同様であるが、グランド電極131側の一辺にも第2の電極群としての7つの電極a2,b2,c2,d2,e2,f2,g2を設けている点が相違している。また、第1の電極群の一部又は全部と受信電極111を接続させる受信側接続部51を有している点は第3の実施形態と同様であるが、第2の電極群の一部又は全部とグランド電極131を接続させるためのグランド側接続部53も有している点が相違している。
【0058】
このような構成により、例えば、第1の電極群の電極a1を受信電極111と接続させ、第2の電極群の電極g2をグランド電極131と接続させるといった接続態様を取ったり、第1の電極群の全ての電極を受信電極111と接続させ、第2の電極群の電極a2,f2をグランド電極131と接続させるといった接続態様を取ることができる。
【0059】
以上説明したように本実施形態によれば、電気光学素子123の2辺に電極を設けるにも拘わらず、両辺に複数の電極を使用することにより、第3の実施形態に比べて更に電気光学素子の感度を細かく制御することができるという効果を奏する。
【0060】
尚、本実施形態では各辺に7つの電極を設けたが、これに限るものではなく、これ以上の数の電極を設けてもよく、これ以下の数の電極を設けてもよい。また、各辺の電極数は異なっていてもよい。例えば、受信電極111側(受信側接続部51側)には、3つの電極a1、b2、c3を設け、グランド電極131側(グランド側接続部53側)には、2つの電極a2,b2を設けるような場合である。但し、感度の制御を行うには、一辺に最低2つの電極を設けると共に、他辺に最低1つの電極を設ける必要がある。例えば、受信電極111側には、1つの電極a1を設け、グランド電極131側には、2つの電極a2,b2を設けるような場合である。
【0061】
尚、上記各実施形態では、信号処理回路20と波形整形回路117を別個の回路として説明したが、これに限るものではなく、信号処理回路20の中に波形整形回路117を含めるようにしてもよい。この場合、固定ゲインアンプ111からの出力をフィードバック制御に使用せず、波形整形回路117からの出力を使用するようにしてもよい。
【0062】
また、上記実施形態では、送信電極105と受信電極111を別個の電極としたが、これに限るものではなく、一つの電極として形成し、送受信電極としてもよい。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、振幅測定手段による測定結果に基づいて受信側接続手段及びグランド側接続手段の接続を制御することにより、信号処理手段から出力される電気信号の強度を一定値に安定することができ、常に最適な通信状態を保つ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】本発明の第1の実施形態に係る電気光学素子123の拡大斜視図。
【図3】電気光学素子123の感度(電界の様子)と受信側接続部11及びグランド側接続部13の接続態様との関係を示した図。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る電気光学素子123の拡大図。
【図5】本発明の第3の実施形態に係る電気光学素子123の拡大図。
【図6】本発明の第4の実施形態に係る電気光学素子123の拡大図。
【図7】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8】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。
【図9】従来のトランシーバ3’内の電界検出光学部110の詳細な構成を示した構成図。
【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
(第4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 電界検出光学部〔電界検出手段の一例〕
11 (第1の実施形態に係る)受信側接続部〔受信側接続手段の一例〕
13 (第1の実施形態に係る)グランド側接続部〔グランド側接続手段の一例〕
20 信号処理回路〔信号処理手段の一例〕
21 振幅測定部〔振幅測定手段の一例〕
23 制御部〔接続制御手段の一例〕
31 (第2の実施形態に係る)受信側接続部〔受信側接続手段の一例〕
33 (第2の実施形態に係る)グランド側接続部〔グランド側接続手段の一例〕
41 (第3の実施形態に係る)受信側接続部〔受信側接続手段の一例〕
51 (第4の実施形態に係る)受信側接続部〔受信側接続手段の一例〕
53 (第4の実施形態に係る)グランド側接続部〔グランド側接続手段の一例〕
123 (第1の実施形態に係る)電気光学素子〔電気光学手段の一例〕
123 (第2の実施形態に係る)電気光学素子〔電気光学手段の一例〕
123 (第3の実施形態に係る)電気光学素子〔電気光学手段の一例〕
123 (第4の実施形態に係る)電気光学素子〔電気光学手段の一例〕
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transceiver used for data communication between wearable computers, for example. More specifically, the present invention relates to an electric field transmission medium by receiving information based on an electric field induced in an electric field transmission medium such as a living body. The present invention relates to a transceiver capable of receiving information via the network.
[0002]
[Prior art]
In recent years, attention has been focused on a new concept computer that can be worn and operated on a human body like clothing. This computer is called a wearable computer and can be realized by miniaturization and high performance of the portable terminal.
[0003]
In addition, research on a technique for performing data communication between a plurality of wearable computers via a human body (living body) such as a human arm, shoulder, and torso is also progressing, and this technique has already been proposed in patent documents (for example, , See Patent Document 1). FIG. 7 shows an image diagram when communication between a plurality of wearable computers is performed via such a human body. As shown in the figure, the wearable computer 1 constitutes one set with a transceiver 3 ′ in contact with the wearable computer 1, and the other wearable computer 1 and the transceiver 3 ′ pass through a human body. Thus, data communication can be performed. The wearable computer 1 is installed on a PC (personal computer) 5 other than the wearable computer 1 attached to a human body and a transceiver 3'a installed on a wall, or on the PC 5 and a floor. Data communication with the set of transceivers 3'b is also possible. However, the PC 5 in this case is not in contact with each other like the wearable computer 1 and the transceiver 3 ′, and is connected to the transceivers 3 ′ a and 3 ′ b via the cable 4.
[0004]
For data communication through the human body, a signal detection technique based on an electro-optical technique using laser light and an electro-optic crystal is used, and an electric field based on information (data) to be transmitted is applied to the human body as an electric field transmission medium. Information is transmitted / received using the induced electric field. The technique of data communication via the human body will be described in more detail with reference to FIGS.
[0005]
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a transceiver 3 ′ used for performing data communication via the human body (living body 100). FIG. 9 is a configuration diagram showing a detailed configuration of the electric field detection optical unit 110 in the transceiver 3 ′.
[0006]
As shown in FIG. 8, the transceiver 3 ′ is used in a state where the transmission electrode 105 and the reception electrode 111 are in contact with the living body 100 via the insulating films 107 and 109, respectively. The transceiver 3 ′ receives the data supplied from the wearable computer 1 via the I / O (input / output) circuit 101 and transmits the data to the transmission unit 103 as shown in FIG. In the transmission unit 103, an electric field is induced in the living body 100 that is an electric field transmission medium from the transmitting electrode 105 through the insulating film 107, and this electric field is transmitted to another part of the living body 100 through the living body 100. 3 'is transmitted.
[0007]
The transceiver 3 ′ receives an electric field induced and transmitted to the living body 100 from another transceiver 3 ′ attached to another part of the living body 100 by the receiving electrode 111 via the insulating film 109. The applied electric field is coupled (applied) to the electro-optic crystal by the electric field detection optical unit 110 and converted into an electric signal, and then transmitted to the signal processing circuit 115. The signal processing circuit 115 performs signal processing such as amplification and noise removal of the transmitted electric signal, and then transmits the signal to the waveform shaping circuit 117. The waveform shaping circuit 117 performs waveform shaping of the transmitted electrical signal and supplies it to the wearable computer 1 via the input / output circuit 101.
[0008]
For example, as shown in FIG. 7, the wearable computer 1 attached to the right arm causes the transceiver 3 'to induce an electrical signal related to transmission data as an electric field in the living body 100, which is an electric field transmission medium. Communicate to 100 other sites. On the other hand, in the wearable computer 1 attached to the left arm, the electric field transmitted from the living body 100 can be returned to an electrical signal by the transceiver 3 ′ and then received as received data.
[0009]
Further, the process of returning to an electric signal by the transceiver 3 ′ is performed by the electric field detection optical unit 110 that detects an electric field by an electro-optical technique using laser light and an electro-optical crystal. As shown in FIG. 9, the electric field detection optical unit 110 includes a current source 119, a laser diode 121, an electro-optic element (electro-optic crystal) 123, first and second wavelength plates 135 and 137, a deflection beam splitter 139, a plurality of Lens 133, 141a, b, photodiode 143a, b, and ground electrode 131. The signal electrode 129 corresponds to the reception electrode 111 in the transceiver 3 ′ having the configuration shown in FIG.
[0010]
Among these, the electro-optical element 123 has sensitivity only to an electric field coupled in a direction perpendicular to the traveling direction of the laser light from the laser diode 121, and the optical characteristics, that is, the birefringence index changes depending on the electric field strength. The polarization of the laser beam is changed by changing the birefringence. A first electrode 125 and a second electrode 127 are provided on both side surfaces of the electro-optic element 123 that face in the vertical direction in the figure. The first electrode 125 and the second electrode 127 sandwich the traveling direction of the laser light from the laser diode 121 in the electro-optic element 123 from both sides, and can couple the electric field to the laser light at a right angle.
[0011]
The electric field detection optical unit 110 is connected to the signal electrode 129 (reception electrode 111) via the first electrode 125. The second electrode 127 facing the first electrode 125 is connected to the ground electrode 131 and is configured to function as a ground electrode with respect to the first electrode 125. When the signal electrode 129 detects an electric field induced and transmitted to the living body 100, the signal electrode 129 can transmit the electric field to the first electrode 125 and be coupled to the electro-optic element 123 via the first electrode 125. .
[0012]
On the other hand, the laser light output from the laser diode 121 by the current control of the current source 119 is converted into parallel light through the collimator lens 133, and the polarization state of the laser light that has become parallel light is adjusted by the first wavelength plate 135. Then, the light enters the electro-optical element 123. The laser light incident on the electro-optical element 123 propagates between the first and second electrodes 125 and 127 in the electro-optical element 123. During the propagation of the laser light, the signal electrode 129 is formed on the living body as described above. When the electric field induced and transmitted by 100 is detected and this electric field is coupled to the electro-optic element 123 via the first electrode 125, this electric field is connected to the ground electrode 131 from the first electrode 125. It is formed toward the electrode 127. Since this electric field is perpendicular to the traveling direction of the laser light incident on the electro-optic element 123 from the laser diode 121, the birefringence, which is the optical characteristic of the electro-optic element 123, changes, thereby changing the polarization of the laser light. To do.
[0013]
Next, the laser light whose polarization has been changed by the electric field from the first electrode 125 in the electro-optic element 123 is adjusted in polarization state by the second wave plate 137 and is incident on the polarization beam splitter 139. The polarization beam splitter 139 separates the laser light incident from the second wave plate 137 into P waves and S waves and converts them into changes in light intensity. The laser light separated into the P-wave component and the S-wave component by the polarization beam splitter 139 is condensed by the first and second condenser lenses 141a and 141b, respectively, and then the first constituting the photoelectric conversion means. The first and second photodiodes 143a and 143b can convert the P-wave optical signal and the S-wave optical signal into respective electric signals and output them. As described above, the current signals output from the first and second photodiodes 143a and 143b are converted into voltage signals using resistors, and then amplified and removed by the signal processing circuit 115 shown in FIG. The waveform shaping circuit 117 performs the waveform shaping signal processing, and the waveform shaping circuit 117 supplies the signal to the wearable computer 1 via the input / output circuit 101.
[0014]
[Patent Document 1]
JP 2001-352298 A (page 4-5, FIG. 1-5)
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the intensity of the electric field induced in the human body varies depending on the place where the human body is placed and whether the power supply source is an AC power supply or a battery, it is necessary to adjust the reception sensitivity according to the situation. For example, when a person wearing the wearable computer 1 and the transceiver 3 ′ shake hands, the person wearing the wearable computer 1 and the transceiver 3 ′ is connected to the PC 5 connected to the AC power source. Compared with the case where the electrodes are directly touched, the difference in the electric field strength induced by humans is extremely different, so that it is not possible to ensure an optimal communication state satisfying both.
[0016]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and aims to maintain an optimum communication state under any circumstances.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the invention according to claim 1 is a transceiver capable of receiving information via the electric field transmission medium by receiving information based on the electric field induced in the electric field transmission medium. A first electrode group composed of a plurality of electrodes connectable to a receiving electrode abutted on the electric field transmission medium with an insulator interposed therebetween, and a plurality of electrodes functioning as ground electrodes with respect to the first electrode group A second electrode group comprising electrodes, and an electric field is induced and transmitted to the electric field transmission medium, thereby polarizing the laser beam incident between the first and second electrode groups. Electro-optical means that can be changed, receiving-side connecting means for connecting a part or all of the electrodes of the first electrode group and the receiving electrode, and one of the second electrode groups Part or all of the electrodes and the ground electrode A ground side connecting means for connecting the electric field, an electric field detecting means for detecting an electric field based on the polarization of the laser light changed by the electro-optical means, and converting the electric field into an electric signal as received information; and the electric field detecting means Based on the measurement result of the amplitude measuring means, the signal processing means for processing and outputting the converted electric signal, the amplitude measuring means for measuring the amplitude of the electric signal processed by the signal processing means, the receiving side And a connection control means for controlling connection between the connection means and the ground side connection means.
[0018]
The invention according to claim 2 is a transceiver capable of receiving information via the electric field transmission medium by receiving information based on an electric field induced in the electric field transmission medium, and the electric field transmission medium includes Provided is a single first electrode that can be connected to a receiving electrode that is in contact with an insulator, and a second electrode group that includes a plurality of electrodes that function as ground electrodes with respect to the first electrode. Electro-optical means capable of changing the polarization of the laser light incident between the first electrode group and the second electrode group by inducing and transmitting an electric field to the electric field transmission medium. An electric field is detected based on ground side connection means for connecting a part or all of the electrodes of the second electrode group and the ground electrode, and polarization of the laser light changed by the electro-optic means. Receive the electric field Electric field detection means for converting into an electric signal as information, signal processing means for processing and outputting the electric signal converted by the electric field detection means, and amplitude measurement for measuring the amplitude of the electric signal processed by the signal processing means And a connection control means for controlling connection of the ground side connection means based on a measurement result by the amplitude measurement means.
[0019]
The invention according to claim 3 is a transceiver capable of receiving information via the electric field transmission medium by receiving information based on an electric field induced in the electric field transmission medium, and the electric field transmission medium includes A first electrode group comprising a plurality of electrodes connectable to a receiving electrode abutted across an insulator, and a single second electrode functioning as a ground electrode for the first electrode group An electro-optic that is provided and can change the polarization of the laser light incident between the first electrode group and the second electrode by inducing and transmitting an electric field to the electric field transmission medium. An electric field detected on the basis of the polarization of the laser light changed by the electro-optical means, the receiving-side connecting means for connecting the receiving electrode to a part or all of the electrodes of the first electrode group and the receiving electrode And the received electric field as received information An electric field detecting means for converting the electric signal into an electric signal, a signal processing means for processing and outputting the electric signal converted by the electric field detecting means, and an amplitude measuring means for measuring the amplitude of the electric signal processed by the signal processing means. And a connection control means for controlling connection of the receiving side connection means based on a measurement result by the amplitude measurement means.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The transceiver according to the embodiment of the present invention induces an electric field based on information to be transmitted in the electric field transmission medium (biological body 100 or the like), and receives information based on the electric field induced in the electric field transmission medium. Thus, the transceiver is capable of transmitting and receiving information through the electric field transmission medium. Hereinafter, the transceiver 3 according to the first to fourth embodiments. 1-4 Will be described.
[0021]
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 shows the transceiver 3 according to the first embodiment. 1 FIG. FIG. 2 shows the electro-optic element 123. 1 FIG. FIG. 3 shows the electro-optical element 123. 1 It is the figure which showed the relationship between the sensitivity (state of an electric field) and the connection mode of the receiving side connection part 11 and the ground side connection part 13.
[0022]
As shown in FIG. 1 Can be broadly divided, like the conventional transceiver 3 ′, the I / O (input / output) circuit 101, the transmission unit 103, the transmission electrode 105, the insulating films 107 and 109, the reception electrode 111, the electric field detection optical unit 10, the signal. A processing circuit 20 and a waveform shaping circuit 117 are included. In addition, although the same code | symbol is attached | subjected about the same function and component as before, it demonstrates anew here.
[0023]
First, the I / O circuit 101 includes the transceiver 3 1 Is a circuit for inputting / outputting data to / from an external processing device such as a computer. Based on data (information) output from the I / O circuit 101, the transmission unit 103 has a function of inducing an electric field related to this data in the living body. The transmission electrode 105 can be brought into contact with the living body 100 with the insulating film 107 interposed therebetween, and is an electrode used for inducing an electric field with respect to the living body 100 by the transmission unit 103 and is used as a transmission antenna. The insulating film 107 is the transceiver 3 1 This is an insulating film disposed between the transmission electrode 105 and the living body 100 to prevent the transmission electrode 105 from coming into direct contact with the living body 100 when the device is attached to the living body 100.
[0024]
In addition, the receiving electrode 111 can be in contact with the living body 100 with the insulating film 109 interposed therebetween, and the wearable computer 1 and the transceiver 3 mounted on other parts of the living body 100. 1 Is an electrode used to receive an electric field induced and transmitted from the living body 100 to the living body 100, and is used as a receiving antenna. The insulating film 109 is an insulating film disposed between the receiving electrode 111 and the living body 100, similarly to the insulating film 107.
[0025]
Furthermore, the electric field detection optical unit 10 has a function of detecting an electric field received by the reception electrode 111 and converting the electric field into an electric signal as reception information, similarly to the conventional electric field detection optical unit 110. Since it includes components different from the conventional electric field detection optical unit 110, it will be described in detail later. Similarly to the conventional signal processing circuit 115, the signal processing circuit 20 performs signal processing such as amplification and noise removal of the electric signal transmitted from the electric field detection optical unit 10 to perform the waveform shaping circuit 117 (I / I O circuit 101 side), but includes components different from those of the conventional signal processing circuit 115, which will be described in detail later. The waveform shaping circuit 117 has a function of shaping the waveform of the electrical signal transmitted from the signal processing circuit 20 and supplying the waveform to the wearable computer 1 via the I / O circuit 101.
[0026]
Next, components of the electric field detection optical unit 10 will be described in detail.
[0027]
The electric field detection optical unit 10 includes a current source 119, a laser diode 121, and an electro-optical element 123. 1 , A first electrode group composed of electrodes A and B, a second electrode group composed of electrodes C and D, a reception side connection unit 11, a ground side connection unit 13, a ground electrode 131, a deflection detection optical system 140, a first Second photodiodes 143a, 143b and first and second fixed resistors 145a, 145b are provided.
[0028]
Among these, the current source 119 supplies a current for driving the laser diode 121. The laser diode 121 emits laser light when an electric current is passed, and the electro-optic element 123. 1 It is a semiconductor element made to enter. Electro-optic element 123 1 Is an element that couples the electric field induced in the living body 100 via the receiving electrode 111 and changes the polarization of the laser light as described above, and the electric field is obtained by an electro-optic technique using the laser light and the electro-optic element. Can be detected. In FIG. 1, the collimating lens 133 and the first and second wave plates 135 and 137 shown in FIG. 9 are omitted because of the size of the paper surface, but actually exist. In addition, the ground electrode 131 is connected to the electro-optic element 123 1 This is an electrode for facilitating extraction of the electric field coupled to.
[0029]
Furthermore, the electro-optical element 123 in the present embodiment. 1 The electrode A, the electrode B, the electrode C, and the electrode D are respectively provided on the four surfaces facing in the vertical and horizontal directions in FIG. These four electrodes A, B, C and D are connected to the electro-optic element 123 of the laser beam from the laser diode 121 as shown in FIG. 1 It is an electrode used to sandwich the traveling direction from the four directions and to couple the electric field at right angles to the laser beam. The electrodes C and D as the second electrode group function as ground electrodes with respect to the electrodes A and B as the first electrode group.
[0030]
In addition, the reception-side connecting unit 11 selectively switches the electrodes A and B as the first electrode group among the four electrodes A, B, C, and D or simultaneously with the reception electrode 111 (signal electrode 129). This is a switch for connection, and the connection mode is controlled by the control unit 23 described later. That is, a part (electrode A or electrode B) or all (electrode A and electrode B) of the first electrode group and the receiving electrode 111 can be connected by control by the control unit 23.
[0031]
Similarly, the ground-side connection portion 13 is used for selectively switching the electrodes C and D as the second electrode group among the four electrodes A, B, C, and D or connecting them to the ground electrode 131 at the same time. It is a switch, and its connection mode is controlled by the control unit 23 described later. That is, a part (electrode C or electrode D) or all (electrode C and electrode D) of the second electrode group and the ground electrode 131 can be connected by control by the control unit 23.
[0032]
The deflection detection optical system 140 includes the deflection beam splitter 139 and first and second condenser lenses 141a and 141b shown in FIG. The deflecting beam splitter 139 separates the laser light incident from the second wave plate 137 into a P wave component and an S wave component, and at the same time, the electro optical element 123. 1 This is an optical system that converts the amount of polarization change of laser light whose polarization has changed in step 1 into intensity change of laser light. The first and second condenser lenses 141a and 141b are lenses for condensing the laser light separated into the P-wave component and the S-wave component, respectively, and then entering the photodiodes 143a and 143b, respectively. is there. The electro-optical element 123 1 When the P-wave and S-wave components of the laser light are separated from each other and come out, the intensity changes of these two components are in opposite phases. That is, there is a relationship that if one strength increases, the other strength decreases.
[0033]
Furthermore, the first and second photodiodes 143a and 143b are light receiving elements that convert laser light (P wave component and S wave component) into current signals according to the intensity of the laser light. The first and second fixed resistors 145a and 145b are resistors for converting the current signals converted by the first and second photodiodes 143a and 143b into voltage signals, and the resistance values are fixed. Yes.
[0034]
Next, components of the signal processing circuit 20 will be described in detail.
[0035]
The signal processing circuit 20 includes a differential amplifier 112, a noise removal filter 114, a fixed gain amplifier 116, an amplitude measurement unit 21, and a control unit 23.
[0036]
Among these, the differential amplifier 112 is an amplifier that differentially amplifies voltage signals from the first and second fixed resistors 145a and 145b. The noise removal filter 114 is a filter that removes unnecessary noise by limiting the band of the signal output from the differential amplifier 112. The fixed gain amplifier 116 is an amplifier that amplifies the signal output from the noise removal filter 114, and has a fixed gain. The amplitude measuring unit 21 is a device that measures the amplitude of the voltage signal output from the fixed gain amplifier 116.
[0037]
The control unit 23 is a computer that outputs a switching control signal or a simultaneous connection control signal to the reception side connection unit 11 and the ground side connection unit 13 based on the measurement value from the amplitude measurement unit 21. For example, if the voltage signal (electric signal) output from the fixed gain amplifier 116 is smaller than a predetermined value, the electro-optical element 123 is used. 1 The connection mode of the reception side connection unit 11 and the ground side connection unit 13 is controlled so as to increase the sensitivity. As a result, the intensity of the laser beam converted by the polarization detection optical system 140 is increased, so that the amplitude of the current signal from the first and second photodiodes 143a and 143b and the voltage signal from the first and second fixed resistors is increased. Becomes higher. On the other hand, if the voltage signal (electric signal) output from the fixed gain amplifier 116 is larger than a predetermined value, the electro-optical element 123 is used. 1 The connection mode of the reception side connection unit 11 and the ground side connection unit 13 is controlled so as to reduce (dull) the sensitivity. As a result, the intensity of the laser beam converted by the polarization detection optical system 140 is reduced, and therefore the amplitude of the current signal from the first and second photodiodes 143a and 143b and the voltage signal from the first and second fixed resistors. Becomes lower. This is control for stabilizing the amplitude of the voltage signal (electric signal) output from the signal processing circuit 20 to the waveform shaping circuit 117 to be constant.
[0038]
FIG. 3 shows the electro-optic element 123. 1 The relationship between the sensitivity and the connection mode of the reception side connection unit 11 and the ground side connection unit 13 is shown. FIG. 3 shows that the sensitivity is the highest in FIG. 3A, and the sensitivity decreases from FIG. 3A to FIG. 3E. This utilizes the property that the sensitivity of the electro-optic element changes depending on the direction in which the electric field is applied, and the sensitivity is determined by the plane orientation. For example, FIG. 3A shows the state of electric field (lines of electric force) when the receiving side connection unit 11 is switched to the electrode A and the ground side connection unit 13 is switched to the electrode C. FIG. 3B shows the state of the electric field when the receiving side connection unit 11 is switched to the electrode A (partial connection) and the ground side connection unit 13 is simultaneously connected to the electrode C and the electrode D (all connection). Is shown. In this case, the electric field is the strongest at the corner formed by the electrode A and the electrode D (the electric lines of force are dense), and the electric field is weakened toward the laser beam direction (the electric lines of force are sparse).
[0039]
Subsequently, the transceiver 3 according to the first embodiment 1 Will be described.
[0040]
First, transceiver 3 1 Receives the data supplied from the wearable computer 1 by the transmission unit 103 via the I / O circuit. As a result, in the transmission unit 103, an electric field is induced in the living body 100 that is an electric field transmission medium from the transmitting electrode 105 through the insulating film 107, and this electric field is transmitted to another part that is attached to another part through the living body 100. To PC or PC.
[0041]
Transceiver 3 1 Receives the electric field induced and transmitted to the living body 100 from another transceiver or PC attached to another part of the living body 100 by the receiving electrode 111 through the insulating film 109. Here, the reception-side connection unit 11 and the ground-side connection unit 13 have a connection mode determined in advance by connection control of the control unit 23. That is, one or both (part or all) of the first electrode group, that is, the electrode A and the electrode B (part or all) are connected to the receiving electrode 111 by the receiving side connecting portion 11, and the second side connecting portion 11 One or both (part or all) of the electrode C and the electrode D which are electrode groups are connected to the ground electrode 131. Therefore, the received electric field is the electro-optic element 123. 1 In FIG. 3, the laser beam is combined in the state shown in FIG. 3 to change the polarization of the laser beam. The changed laser beam is separated into a P-wave component and an S-wave component by the polarization detection optical system 140, and the polarization change amount of the laser beam whose polarization is changed by the electro-optic element 123 is converted into a change in the intensity of the laser beam. To do.
[0042]
Next, the P wave component of the intensity change amount of the laser light is converted into a current signal by the first photodiode 143a, and the S wave component is converted into a current signal by the second photodiode 143b. These current signals are converted into voltage signals by the first and second fixed resistors 145a and 145b, respectively, and transmitted to the differential amplifier 112.
[0043]
Next, the voltage signals from the first and second fixed resistors 145a and 145b are differentially amplified by the differential amplifier 112, and the noise removal filter 114 limits the band of the voltage signal to remove unnecessary noise, thereby fixing the fixed gain. The signal is amplified by the amplifier 116 and transmitted to the waveform shaping circuit 117. Then, the waveform shaping circuit 117 performs waveform shaping of the voltage signal and supplies the waveform signal to the wearable computer 1 via the I / O circuit 101.
[0044]
On the other hand, the voltage signal amplified by the fixed gain amplifier 116 is also transmitted to the amplitude measuring unit 21. The amplitude measurement unit 21 measures the amplitude of the received voltage signal and transmits it to the control unit 23. The control unit 23 controls the connection mode of the reception side connection unit 11 and the ground side connection unit 13 on the basis of the measurement value from the amplitude measurement unit 21 and changes it so as to maintain an optimum communication state.
[0045]
As described above, according to the present embodiment, the amplitude measurement unit 21 and the control unit 23 perform feedback control on the connection mode of the reception side connection unit 11 and the ground side connection unit 13, thereby outputting the signal from the signal processing circuit 20. The strength of the electrical signal can be stabilized at a constant value, and the optimum communication state can always be maintained.
[0046]
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a transceiver 3 according to the second embodiment. 2 Electro-optical element 123 of 2 It is an enlarged view of a part. In the present embodiment, the electro-optic element 123 is compared to the first embodiment. 2 And the configuration of the receiving side connection unit 31 and the ground side connection unit 33 are different, only the control method of the control unit 23 is different, and the rest are the same, so only this difference will be described.
[0047]
In FIG. 1, the electro-optic element 123 1 In contrast to the rectangular cross section (or square), the electro-optic element 123 of the present embodiment. 2 As shown in FIG. 4, the cross section is formed in an octagon. Further, a total of eight electrodes A ′, B ′, C ′, D ′, E ′, F ′, G ′, and H ′ are provided on each side. The reception side connection unit 31 is a switch that connects the first electrode group and the reception electrode 111 by the control unit 23 in the same manner as the reception side connection unit 11. The first electrode group includes four electrodes A ′ and B. The difference is that connection control is performed on part or all of ', C' and D '. The ground side connection portion 33 is a switch for connecting the second electrode group and the ground electrode 131 by the control unit 23 as in the case of the ground side connection portion 13. The second electrode group includes four electrodes E ′. , F ′, G ′, and H ′ are different in connection control.
[0048]
With such a configuration, for example, a connection mode in which the electrode A ′ and the electrode B ′ of the first electrode group are connected to the receiving electrode 111 and the electrode F ′ of the second electrode group is connected to the ground electrode 131 is adopted. Alternatively, a connection mode in which the electrode C ′ of the first electrode group is connected to the receiving electrode 111 and the electrode E ′ of the second electrode group is connected to the ground electrode 131 can be adopted.
[0049]
As described above, according to the present embodiment, the electro-optic element 123 provided with more electrodes than the first embodiment. 2 By using, there is an effect that the sensitivity of the electro-optic element can be controlled more finely.
[0050]
In this embodiment, eight electrodes are provided, and in the first embodiment, four electrodes are provided. However, the present invention is not limited to this, and a larger number of electrodes may be provided. These electrodes may be provided. However, at least three electrodes are required to control sensitivity.
[0051]
[Third Embodiment]
Hereinafter, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a transceiver 3 according to the third embodiment. 3 Electro-optical element 123 of 3 It is an enlarged view of a part. In the present embodiment, the electro-optic element 123 is compared to the first embodiment. 3 And the configuration of the reception side connection unit 41 are different, there is no connection unit corresponding to the ground side connection unit 33, and the control method of the control unit 23 is different. Only the differences will be described.
[0052]
In FIG. 1, the electro-optic element 123 1 One electrode is provided on each of the four sides of the electro-optic element 123 of the present embodiment. 3 As shown in FIG. 5, seven electrodes a, b, c, d, e, f, and g are divided and provided in parallel on one side on the receiving electrode 111 side, and one electrode is provided on one side on the ground electrode 131 side. α is provided. The reception side connection unit 41 is a switch that connects the first electrode group and the reception electrode 111 by the control unit 23 in the same manner as the reception side connection unit 11, and includes seven electrodes a and b as the first electrode group. , C, d, e, f, and g are controlled in connection.
[0053]
Further, since the laser beam undergoes a change in deflection only in the presence of an electric field, when only the electrode a is connected, only the portion of the electric field generated by the electrode a and the electrode α undergoes a change in polarization, and from there the electrode ahead It only passes between b, c, d, e, f, g and the electrode α. Therefore, when the amplitude of the voltage signal (electric signal) output from the signal processing circuit 20 to the waveform shaping circuit 117 is large, the electro-optical element 123 is used. 3 In order to lower (dull) the sensitivity, control is performed such that only the electrode a is connected to the receiving electrode 111 among the electrodes a, b, c, d, e, f, and g. On the contrary, when the amplitude of the voltage signal is small, the electro-optical element 123 is used. 3 In order to increase the sensitivity, the control is performed such that many electrodes such as the electrodes a, b, and c among the electrodes a, b, c, d, e, f, and g are connected to the receiving electrode 111.
[0054]
As described above, according to this embodiment, the electro-optic element 123 is used. 3 Although the electrodes are provided on the two sides, the sensitivity of the electro-optic element can be further finely controlled by using a plurality of electrodes.
[0055]
Although seven electrodes are provided in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and a larger number of electrodes may be provided, or a smaller number of electrodes may be provided. However, in order to control sensitivity, at least two electrodes (for example, electrodes a and b) are required.
[0056]
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a transceiver 3 according to the fourth embodiment. 4 Electro-optical element 123 of 4 It is an enlarged view of a part. In the present embodiment, the electro-optic element 123 is compared to the first embodiment. 4 And the configuration of the reception side connection unit 51 and the ground side connection unit 53 are different, only the control method of the control unit 23 is different, and the others are the same. In addition, the present embodiment is a modification of the third embodiment, and will be described in comparison with the third embodiment.
[0057]
Electro-optic element 123 of this embodiment 4 As shown in FIG. 6, there is a third point that seven electrodes a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1 as a first electrode group are provided in parallel on one side of the receiving electrode 111 side. This embodiment is the same as the embodiment except that seven electrodes a2, b2, c2, d2, e2, f2, and g2 as the second electrode group are provided on one side of the ground electrode 131 side. . In addition, the third embodiment is similar to the third embodiment in that the receiving-side connecting portion 51 that connects a part or all of the first electrode group and the receiving electrode 111 is connected, but a part of the second electrode group. Alternatively, the ground side connection portion 53 for connecting the whole and the ground electrode 131 is also included.
[0058]
With such a configuration, for example, a connection mode in which the electrode a1 of the first electrode group is connected to the reception electrode 111 and the electrode g2 of the second electrode group is connected to the ground electrode 131 is taken. It is possible to adopt a connection mode in which all the electrodes of the group are connected to the receiving electrode 111 and the electrodes a2 and f2 of the second electrode group are connected to the ground electrode 131.
[0059]
As described above, according to this embodiment, the electro-optic element 123 is used. 3 In spite of the provision of electrodes on the two sides, the use of a plurality of electrodes on both sides produces an effect that the sensitivity of the electro-optic element can be controlled more finely than in the third embodiment.
[0060]
In the present embodiment, seven electrodes are provided on each side, but the present invention is not limited to this, and a larger number of electrodes may be provided, or a smaller number of electrodes may be provided. Further, the number of electrodes on each side may be different. For example, three electrodes a1, b2, and c3 are provided on the receiving electrode 111 side (receiving side connecting portion 51 side), and two electrodes a2 and b2 are provided on the ground electrode 131 side (ground side connecting portion 53 side). This is the case. However, in order to control sensitivity, it is necessary to provide at least two electrodes on one side and at least one electrode on the other side. For example, one electrode a1 is provided on the reception electrode 111 side, and two electrodes a2 and b2 are provided on the ground electrode 131 side.
[0061]
In each of the above embodiments, the signal processing circuit 20 and the waveform shaping circuit 117 have been described as separate circuits. However, the present invention is not limited to this, and the waveform shaping circuit 117 may be included in the signal processing circuit 20. Good. In this case, the output from the waveform shaping circuit 117 may be used without using the output from the fixed gain amplifier 111 for feedback control.
[0062]
In the above embodiment, the transmission electrode 105 and the reception electrode 111 are separate electrodes. However, the present invention is not limited to this, and the transmission electrode 105 and the reception electrode 111 may be formed as one electrode and may be a transmission / reception electrode.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the intensity of the electric signal output from the signal processing means is kept constant by controlling the connection of the receiving side connecting means and the ground side connecting means based on the measurement result by the amplitude measuring means. It is possible to stabilize the value, and there is an effect that the optimum communication state can always be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a transceiver 3 according to a first embodiment of the present invention. 1 FIG.
FIG. 2 is an electro-optical element 123 according to the first embodiment of the invention. 1 FIG.
3 is an electro-optic element 123. FIG. 1 The figure which showed the relationship between the sensitivity (state of an electric field) and the connection mode of the receiving side connection part 11 and the ground side connection part 13. FIG.
FIG. 4 is an electro-optic element 123 according to a second embodiment of the present invention. 2 Enlarged view of.
FIG. 5 is an electro-optic element 123 according to a third embodiment of the present invention. 3 Enlarged view of.
FIG. 6 is an electro-optic element 123 according to a fourth embodiment of the present invention. 4 Enlarged view of.
FIG. 7 is an image diagram when communication between a plurality of wearable computers is performed via a human body (living body 100).
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a conventional transceiver 3 ′ used for data communication via a human body (living body 100).
FIG. 9 is a configuration diagram showing a detailed configuration of an electric field detection optical unit 110 in a conventional transceiver 3 ′.
[Explanation of symbols]
1 Wearable computer
3 1 Transceiver (according to the first embodiment)
3 2 Transceiver (according to second embodiment)
3 3 Transceiver (according to the third embodiment)
3 4 Transceiver (according to the fourth embodiment)
3 '(conventional) transceiver
10 Electric field detection optical unit [an example of electric field detection means]
11 Receiving side connection unit (an example of receiving side connection means) (according to the first embodiment)
13 Ground side connection part (according to first embodiment) [an example of ground side connection means]
20 Signal processing circuit [an example of signal processing means]
21 Amplitude measuring unit [an example of amplitude measuring means]
23 Control unit [an example of connection control means]
31 Receiving side connection unit (an example of receiving side connection means) (according to the second embodiment)
33 Ground side connection part (according to second embodiment) [an example of ground side connection means]
41 Receiving side connection unit (an example of receiving side connection means) (according to the third embodiment)
51 Receiving side connection unit (an example of receiving side connection means) (according to the fourth embodiment)
53 Ground side connection part (an example of ground side connection means) (according to the fourth embodiment)
123 1 Electro-optical element (an example of electro-optical means) (according to the first embodiment)
123 2 Electro-optic element (according to the second embodiment) [an example of electro-optic means]
123 3 Electro-optical element (an example of electro-optical means) (according to the third embodiment)
123 4 Electro-optic element (according to fourth embodiment) [an example of electro-optic means]

Claims (3)

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、前記電界伝達媒体を介した情報の受信が可能なトランシーバであって、
前記電界伝達媒体に絶縁体を挟んで当接された受信電極に接続可能な複数の電極から成る第1の電極群と、当該第1の電極群に対してグランド電極として機能する複数の電極から成る第2の電極群とが設けられ、前記電界伝達媒体に電界が誘起して伝達されてくることにより、前記第1及び第2の電極群の間に入射されたレーザ光の偏光を変化させることが可能な電気光学手段と、
前記第1の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記受信電極とを接続する受信側接続手段と、
前記第2の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記グランド電極とを接続するグランド側接続手段と、
前記電気光学手段によって変化させたレーザ光の偏光に基づいて電界を検出し、当該電界を受信情報として電気信号に変換する電界検出手段と、
前記電界検出手段により変換した電気信号を信号処理して出力する信号処理手段と、
前記信号処理手段により信号処理した電気信号の振幅を測定する振幅測定手段と、
前記振幅測定手段による測定結果に基づいて、前記受信側接続手段及びグランド側接続手段の接続を制御する接続制御手段と、
を有することを特徴とするトランシーバ。
A transceiver capable of receiving information via the electric field transmission medium by receiving information based on an electric field induced in the electric field transmission medium,
A first electrode group comprising a plurality of electrodes connectable to a receiving electrode abutted on the electric field transmission medium with an insulator interposed therebetween; and a plurality of electrodes functioning as ground electrodes with respect to the first electrode group The second electrode group is provided, and an electric field is induced and transmitted to the electric field transmission medium to change the polarization of the laser light incident between the first and second electrode groups. Electro-optical means capable of
Receiving-side connecting means for connecting a part or all of the first electrode group and the receiving electrode;
Ground-side connection means for connecting a part or all of the electrodes of the second electrode group and the ground electrode;
An electric field detecting means for detecting an electric field based on the polarization of the laser light changed by the electro-optical means, and converting the electric field into an electric signal as received information;
Signal processing means for processing and outputting the electrical signal converted by the electric field detection means;
Amplitude measuring means for measuring the amplitude of the electric signal processed by the signal processing means;
Connection control means for controlling the connection of the reception side connection means and the ground side connection means based on the measurement result by the amplitude measurement means;
A transceiver characterized by comprising:
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、前記電界伝達媒体を介した情報の受信が可能なトランシーバであって、
前記電界伝達媒体に絶縁体を挟んで当接された受信電極に接続可能な単一の第1の電極と、当該第1の電極に対してグランド電極として機能する複数の電極から成る第2の電極群とが設けられ、前記電界伝達媒体に電界が誘起して伝達されてくることにより、前記第1の電極及び第2の電極群の間に入射されたレーザ光の偏光を変化させることが可能な電気光学手段と、
前記第2の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記グランド電極とを接続するグランド側接続手段と、
前記電気光学手段によって変化させたレーザ光の偏光に基づいて電界を検出し、当該電界を受信情報として電気信号に変換する電界検出手段と、
前記電界検出手段により変換した電気信号を信号処理して出力する信号処理手段と、
前記信号処理手段により信号処理した電気信号の振幅を測定する振幅測定手段と、
前記振幅測定手段による測定結果に基づいて、前記グランド側接続手段の接続を制御する接続制御手段と、
を有することを特徴とするトランシーバ。
A transceiver capable of receiving information via the electric field transmission medium by receiving information based on an electric field induced in the electric field transmission medium,
A second electrode comprising a single first electrode that can be connected to a receiving electrode that is in contact with the electric field transmission medium with an insulator interposed therebetween, and a plurality of electrodes that function as ground electrodes with respect to the first electrode. An electrode group is provided, and an electric field is induced and transmitted to the electric field transmission medium, thereby changing the polarization of the laser light incident between the first electrode group and the second electrode group. Possible electro-optic means;
Ground-side connection means for connecting a part or all of the electrodes of the second electrode group and the ground electrode;
An electric field detecting means for detecting an electric field based on the polarization of the laser light changed by the electro-optical means, and converting the electric field into an electric signal as received information;
Signal processing means for processing and outputting the electrical signal converted by the electric field detection means;
Amplitude measuring means for measuring the amplitude of the electric signal processed by the signal processing means;
Connection control means for controlling the connection of the ground side connection means based on the measurement result by the amplitude measurement means;
A transceiver characterized by comprising:
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、前記電界伝達媒体を介した情報の受信が可能なトランシーバであって、
前記電界伝達媒体に絶縁体を挟んで当接された受信電極に接続可能な複数の電極から成る第1の電極群と、当該第1の電極群に対してグランド電極として機能する単一の第2の電極とが設けられ、前記電界伝達媒体に電界が誘起して伝達されてくることにより、前記第1の電極群及び第2の電極の間に入射されたレーザ光の偏光を変化させることが可能な電気光学手段と、
前記第1の電極群のうちの一部又は全部の電極と前記受信電極とを接続する受信側接続手段と、
前記電気光学手段によって変化させたレーザ光の偏光に基づいて電界を検出し、当該電界を受信情報として電気信号に変換する電界検出手段と、
前記電界検出手段により変換した電気信号を信号処理して出力する信号処理手段と、
前記信号処理手段により信号処理した電気信号の振幅を測定する振幅測定手段と、
前記振幅測定手段による測定結果に基づいて、前記受信側接続手段の接続を制御する接続制御手段と、
を有することを特徴とするトランシーバ。
A transceiver capable of receiving information via the electric field transmission medium by receiving information based on an electric field induced in the electric field transmission medium,
A first electrode group comprising a plurality of electrodes connectable to a receiving electrode in contact with the electric field transmission medium with an insulator interposed therebetween, and a single first electrode functioning as a ground electrode with respect to the first electrode group And the polarization of the laser light incident between the first electrode group and the second electrode is changed by inducing and transmitting an electric field to the electric field transmission medium. Electro-optical means capable of
Receiving-side connecting means for connecting a part or all of the first electrode group and the receiving electrode;
An electric field detecting means for detecting an electric field based on the polarization of the laser light changed by the electro-optical means, and converting the electric field into an electric signal as received information;
Signal processing means for processing and outputting the electrical signal converted by the electric field detection means;
Amplitude measuring means for measuring the amplitude of the electric signal processed by the signal processing means;
Connection control means for controlling the connection of the receiving side connection means based on the measurement result by the amplitude measurement means;
A transceiver characterized by comprising:
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