JP2005020297A - 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出力して送信すべき情報を変調し、この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および生体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、受信すべき情報に基づく電界を検出し、この電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を微小に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】所定の周波数を有する交流信号を出力して送信すべき情報を変調し、この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および生体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、受信すべき情報に基づく電界を検出し、この電界を電気信号に変換する電界検出手段と、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を微小に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段とを備える。
【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として、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方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
図１２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１１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１５が絶縁体１６を介して生体８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１２において、発振器１３で発生する交流信号を搬送波として変調回路１４で変調される。この変調された変調信号は、送受信電極１５から絶縁体１６を介して生体８に電界を誘起し、この電界が生体８内部を伝達して生体８の他の部位に設けられたトランシーバ５や、生体８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】
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１６を介して送受信電極１５で受信した電界を電界検出光学部１７で電気信号に変換し、信号処理回路１８に供給する。信号処理回路１８は、電界検出光学部１７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、さらにデータの復調および波形整形が復調回路１９および波形整形回路２０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１１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８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８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１３は、ウェアラブルコンピュータ７を生体８としての人間に装着して使用する場合の一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７−１、７−２、および７−３は、それぞれに対応して接続されるトランシーバ５−１、５−２、および５−３を介して生体８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８の手足の先端が、外部機器である外部端末１００にケーブル２００を介して接続されるトランシーバ５’−１や５’−２に接触する場合には、ウェアラブルコンピュータ７−１、７−２、および７−３と外部端末１００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１２は、図１４に示すように大地グランド８１から離れており、この大地グランド８１と送信回路のグランド８３との間には浮遊容量Ｃｇが発生する。また、生体８と大地グランド８１間にも浮遊容量Ｃｂ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１４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１２と送信回路のグランド８３間の電圧Ｖｓは、二つの浮遊容量ＣｇおよびＣｂに分割して印加される。したがって、生体８に印加される電圧Ｖｂは、Ｖｓと二つの浮遊容量Ｃｇ 、Ｃｂを用いて、
【数１】
と表される。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Ｃｇを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８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８に印加される信号の印加電圧が減少するという問題があった。
【００１２】
本発明は上述した事情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、良好な通信状態を維持す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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を周期的に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００１４】
請求項２記載の発明は、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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を周期的に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記送信手段で出力する交流信号の周波数を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記振幅検出手段は、前記電気信号を所定時間ごとに交互に検波する第１および第２の検波器と、この第１および第２の検波器から出力される信号の高調波成分をそれぞれ除去する第１および第２のフィルタと、この第１および第２のフィルタからの出力信号の差を求め、この差を増幅する差動増幅器と、一定電圧の信号を発生する固定電圧源とを有することを要旨とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記制御信号発生手段は、前記差動増幅器からの出力信号を積分した信号を発生する積分器と、この積分器で発生した信号に前記調整用信号発生手段から出力された調整用信号を加算する加算器とを有することを要旨とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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電界検出手段と前記振幅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、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うときには前記第１および第２の検波器のいずれかと前記電界検出手段を交互に接続する第３の接続手段と、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うときには前記差動増幅器と前記積分器を接続し、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固定電圧源と前記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。
【００１８】
請求項６記載の発明は、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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅を前記共振手段が有する特性と関連付けて記憶する記憶手段と、この記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた前記特性を抽出する最大値関連情報抽出手段と、この最大値関連情報抽出手段で抽出した特性を前記共振手段に保持させるための制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００１９】
請求項７記載の発明は、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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅を前記送信手段で出力する交流信号の周波数と関連付けて記憶する記憶手段と、この記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた前記周波数を抽出する最大値関連情報抽出手段と、この最大値関連情報抽出手段で抽出した周波数を有する交流信号を前記送信手段に出力させるための制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００２０】
請求項８記載の発明は、前記最大値関連情報抽出手段は、前記振幅検出手段から出力される振幅をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、このアナログ／デジタル変換部で変換した前記振幅に係るデジタル信号を前記記憶手段に格納するとともに、当該記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた特性および周波数のいずれか一方を読み出し、この読み出した特性および周波数のいずれか一方の値に基づいた制御を行うための制御情報を前記制御信号発生手段に送出する制御情報送出部とを有することを要旨とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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電界検出手段と前記振幅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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
なお、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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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、Ｉ／Ｏ回路１１から出力されたデータ（情報）を変調して送信する送信回路１２、電界伝達媒体の一例である生体８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１５、および生体８に電流が流れるのを防止するとともに送受信電極１５による生体８の金属アレルギの危険性を除去するために送受信電極１５と生体８間に配置される絶縁体１６を少なくとも有する。
【００２６】
このうち送信手段としての送信回路１２は、所定の周波数の交流信号を出力する発振器１３と、発振器１３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１４と、送受信電極１５から見てＲｓの値をとる出力抵抗２１とから構成される。
【００２７】
本実施形態に係るトランシーバの一つの特徴は、送信回路１２と送受信電極１５との間に共振手段であるリアクタンス部３１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おり、最も簡単な例としては、インダクタのみから構成される場合がある。
【００２８】
次に、本実施形態に係るトランシーバの作用を説明する。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１３から発生する交流信号を搬送波として変調回路１４で変調された後、リアクタンス部３１から送受信電極１５に達し、絶縁体１６を介して生体８に誘起される電界を介して伝達される。
【００２９】
リアクタンス部３１、大地グランド８１と送信回路のグランド８３の間に生じる浮遊容量Ｃｇ、および生体８と大地グランド８１の間に生じる浮遊容量Ｃｂは、変調回路１４から見て直列に接続されているので、生体８に印加される電圧Ｖｂは、変調回路１４の出力電圧をＶｓ 、リアクタンス部３１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、発振器１３の発振周波数をｆ（＝（２π）−１ω：πは円周率）として次式で表される：
【数２】
【００３０】
この式（２）において、（Ｃｇ／Ｃｂ）＞２πｆＸＣｇの場合、生体８への印加電圧Ｖｂは、関係式
【数３】
を満たすときに、その絶対値（電圧振幅）が、最大値
【数４】
をとる。
【００３１】
この最大値｜Ｖｂ｜ｍａｘは、浮遊容量Ｃｂの変化に応じて変化するが、１＞｜２πｆＲｓＣｂ｜であれば、｜Ｖｓ｜よりも大きくなる。したがって、浮遊容量Ｃｂが小さくかつその変動が緩やかな場合には、リアクタンスＸまたは発振周波数ｆを、式（３）を満たすように調整した方が良好な通信を行うことができる。すなわち、生体８への印加電圧の減衰を防止することができる。ちなみに、ここでいう「浮遊容量の変動が緩やかな場合」とは、例えば、浮遊容量の変動のおおよその周波数が、送受信するデータの周波数よりも、弁別可能な程度に十分小さい場合などである。
【００３２】
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、リアクタンスＸまたは発振周波数ｆを可変とすることにより、リアクタンス部３１と浮遊容量ＣｇおよびＣｂが直列共振を生じるように適宜制御を行い、生体８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。
【００３３】
（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１１、送信回路１２（図１と同様に、発振器１３、変調回路１４、および出力抵抗２１から構成）、送受信電極１５、および絶縁体１６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ので、同じ符号を用いて記載してある。なお、送受信電極を、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、本発明において、送信回路１２内の発振器１３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。
【００３４】
トランシーバ１が備えた共振手段であるリアクタンス部は、発振周波数ｆ（一定）で浮遊容量ＣｇおよびＣｂと直列共振状態を保つ（式（３）を参照）ためにリアクタンスＸの変更が可能な可変リアクタンス部３１Ｘであり、図２は、この可変リアクタンス部３１Ｘのリアクタンスを調整するとき（リアクタンス調整時）のトランシーバ１の構成を示している。
【００３５】
可変リアクタンス部３１Ｘと送信回路１２の間には、生体８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）が設けられており、図２に示すリアクタンス調整時の場合、このスイッチＳＷ１が有する二つの端子１ａと１ｂが接続される。
【００３６】
トランシーバ１は、さらに、生体８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１７、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１８を有しており、これらが電界検出手段を構成している。
【００３７】
このうち、電界検出光学部１７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。
【００３８】
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。
【００３９】
なお、以上説明した電界検出光学部１７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。
【００４０】
本実施形態のトランシーバ１では、信号処理回路１８から出力される信号が、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に示すリアクタンス調整時の場合、スイッチＳＷ２の３つの端子のうち端子２ａと端子２ｂが接続され、信号処理回路１８からの出力信号をモニタしてその振幅を検出する振幅モニタ部４１（振幅検出手段）へ送信される。
【００４１】
振幅モニタ部４１では、信号処理回路１８の出力信号と、調整用信号源２２（調整用信号発生手段）から出力される調整用信号に基づいて得られる信号を、可変リアクタンス部３１Ｘ（共振手段）が有する特性としてのリアクタンスＸを制御する制御信号を発生する手段（制御信号発生手段）である制御信号発生部２３へ出力する。
【００４２】
振幅モニタ部４１の詳細な構成について説明する。振幅モニタ部４１では、調整用信号源２２から出力される調整用信号を二つのスイッチＳＷ３およびＳＷ４に送信することができる。
【００４３】
スイッチＳＷ３およびＳＷ４は、それぞれ二つの端子（３ａ、３ｂ；４ａ、４ｂ）から構成されており、一方のスイッチの端子間が接続されているときにはもう一方のスイッチの端子間は切断されるとともに、両スイッチの端子間の接続時間が等しくなるように制御されている。これらのスイッチＳＷ３およびＳＷ４は、それぞれダイオード等から構成される検波器４３および４４に接続されている。この意味で、図２は、リアクタンス調整時のある時刻の状態を示しているに過ぎず、別の時刻では、スイッチＳＷ４の端子が接続される一方で、スイッチＳＷ３の端子間接続が切断されていることはいうまでもない。そして、これら二つのスイッチＳＷ３およびＳＷ４が、全体で第３の接続手段を構成している。
【００４４】
検波器４３および４４は、高調波成分を除去するフィルタ４５および４６にそれぞれ接続されている。そして、二つのフィルタからの出力は、差動増幅器４７に出力され、その差が求められる。
【００４５】
差動増幅器４７と制御信号発生部２３の間には、３つの端子を有するスイッチＳＷ５（第４の接続手段）が設けられており、このうちの端子５ａ−５ｂ間が接続されているとき、差動増幅器４７からの出力信号が制御信号発生部２３に出力される。
【００４６】
制御信号発生部２３は、振幅モニタ部４１の出力信号を積分した信号を出力する積分器２４と、この積分器２４から出力される信号に調整用信号源２２から発生される調整用信号を加算して出力する加算器２５を有する。この制御信号発生部２３では、振幅モニタ部４１の出力信号を積分器２４で積分し、調整用信号源２２から出力された調整用信号を加算器２５で加算することによって得られる信号を制御信号として出力する。このように調整用信号を加算することにより、電圧振幅が最大値｜Ｖｂ｜ｍａｘに達した後は、大きさがほぼ一定で微小変化のみを周期的に起こす制御信号が、可変リアクタンス部３１Ｘに送出されることになる。
【００４７】
図３は、リアクタンス値調整後にデータ送信を行う時のトランシーバ１の回路構成を示すブロック図である。同図において、上述したリアクタンス調整時（図２を参照）と異なる点は、スイッチＳＷ５を端子５ａ−５ｃ間の接続とし、リアクタンス調整後の制御信号を一定に保つために、積分器２４を一定電圧の信号を出力する固定電圧源４８と接続している点である。このように固定電圧源４８を用いることにより、調整用信号の影響を排除することができる。
【００４８】
なお、搬送波の振幅が変化しない位相変調や周波数変調を用いる場合には、振幅が情報をもたないので、その振幅の値が変化しても構わない。したがって、このような場合には、リアクタンス調整とデータ送信を同時に行うことが可能である。
【００４９】
図４は、トランシーバ１のデータ受信時の回路構成を示すブロック図である。データ受信時には、スイッチＳＷ２では端子２ｂと端子２ｃが接続され、信号処理回路１８からの出力信号が復調回路１９（復調手段）で復調され、波形整形回路２０で波形の整形が行われてＩ／Ｏ回路１１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。また、スイッチＳＷ１では、端子１ａ−１ｂ間の接続が切断され、送信回路１２にデータが混入するのを防止する。
【００５０】
ところで、５つのスイッチの各々の端子間の接続は、トランシーバ１の稼動状態に応じて連動して切り替わる。この切替を制御する切替制御手段として、例えば制御回路をＩ／Ｏ回路１１に接続してトランシーバ１の内部に設けることにより、制御信号を各スイッチに送信する構成を取ることが可能である（図示せず）。このような制御回路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。
【００５１】
以上の構成を有するトランシーバ１のリアクタンス調整時の作用について、さらに詳細に説明する。
【００５２】
図５は、可変リアクタンス部３１ＸのリアクタンスＸの調整を概念的に示す説明図である。同図に示す曲線は、式（２）から求められる電圧振幅｜Ｖｂ｜（縦軸）をＸ（横軸）の関数として見た場合のグラフである。前述した式（２）において、電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大となる（点Ｂ）ときのリアクタンスの値は、式（３）を満たし、その値ＸＢは、
【数５】
である。
【００５３】
図６は、リアクタンス調整時において、調整用信号源２２、振幅モニタ部４１の各構成ユニット、および積分器２４からそれぞれ出力される信号波形の例を示す説明図である。同図に示す場合、調整用信号としては、発振周波数ｆよりも振動数の小さい矩形波２２ｗを用いる。また、振幅モニタ部４１内のスイッチＳＷ３とＳＷ４の接続（ｏｎ）−切断（ｏｆｆ）は、スイッチＳＷ３の端子３ａ−３ｂ間の接続状態を示す波形３ｗおよびスイッチＳＷ４の端子４ａ−４ｂ間の接続状態を示す波形４ｗからも明らかなように、一定の周期でｏｎ−ｏｆｆが時間的に交互かつ等間隔に反復されている。このｏｎ−ｏｆｆの周期は、矩形波２２ｗがＨレベル（最大）のときスイッチＳＷ３を接続し、矩形波２２ｗがＬレベル（最小）のときスイッチＳＷ４を接続するように設定するが、これが便宜的なものであることはいうまでもなく、矩形波２２ｗのレベルＨ，Ｌと二つのスイッチの接続の対応を入れ替えても勿論構わない。
【００５４】
図６は、図５において、初期状態がＡにある場合を示すものであり、リアクタンスＸの値を式（５）の値まで増加させる制御信号が発生される場合を示している。ところで、図５に示す曲線９１の点Ａ付近には「リアクタンス変化範囲」が記載されているが、これは、点Ａ付近において、実際に可変リアクタンス部３１Ｘに送出される信号は、加算器２５で調整用信号２２ｗを加えたものであることを示している。すなわち、リアクタンス変化範囲の右端が、調整用信号２２ｗがＨレベルであるときに相当し、左端が、調整用信号２２ｗがＬレベルにあるときに相当している。このような点Ａ付近の曲線９１のＸに関する微分係数は正なので、リアクタンスの瞬時値が大きい方が電圧振幅も大きい。したがって、同一周期においては、矩形波２２ｗがＨレベルにあるときの信号処理回路１８からの出力信号１８ｗの振幅の方が、矩形波２２ｗがＬレベルにあるときの出力信号１８ｗの振幅よりも大きくなる。
【００５５】
信号処理回路１８からの出力信号１８ｗを振幅モニタ部４１が受信したとき、スイッチＳＷ３に接続される検波器４３の出力信号４３ｗは、スイッチＳＷ３の端子３ａ−３ｂ間が接続されているときに値をとり、その端子間の接続が切断されているときはゼロとなる。スイッチＳＷ４に接続される検波器４４の出力信号４４ｗも同様に、スイッチＳＷ４の端子４ａ−４ｂ間が接続されているときに値をとり、その端子間の接続が切断されているときはゼロとなる。
【００５６】
検波器４３および４４からの出力信号４３ｗおよび４４ｗは、それぞれがフィルタ４５および４６で高調波成分が除去された上で平滑化された後、差動増幅器４７に出力され（信号４５ｗおよび４６ｗ）、その両者の差分が差動増幅器４７で抽出されて（信号４７ｗ）、積分器２４に送られる。初期状態がＡの場合、上述したように、矩形波２２ｗがＨレベルにあるときの出力信号１８ｗの方が大きくなるため、図５の曲線９１において、矢印Ｉの方向にリアクタンスＸが増加するような信号２４ｗが積分器２４から出力される。加算器２５において、出力信号２４ｗに矩形波２２ｗが加算されて出力されるとき、矩形波２２ｗの微小変化によって値が変化しなくなったときに差動増幅器４７の出力がゼロとなり、図５の点Ｂに達し、これ以上リアクタンスが（微小変化を除いて）変化することはない。このような状態、すなわち電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大となる状態まで、リアクタンスＸの制御が行われる。
【００５７】
なお、制御信号発生部２３の出力である制御信号は、積分器２４からの出力信号に微小変化を周期的に繰り返す調整用信号を加算器２５で加算したものであり、その制御信号の波形の概略は、微小変化分を除いて積分器２４の出力信号とほぼ同じである。このため、図６ではその波形の記載を省略した。
【００５８】
図７は、図５において、初期状態がＣである場合を示す説明図である。同図において、調整用信号である矩形波２２ｗの構成、およびこの矩形波２２ｗの振動状態とスイッチＳＷ３およびＳＷ４の端子間の接続のタイミングとの相関関係は、初期状態Ａとして説明した場合と同じである。図７に示す場合、図５の曲線９１の点Ｃ付近のＸに関する微分係数は負なので、リアクタンスの瞬時値が大きい方が電圧振幅が小さい。したがって、矩形波２２ｗがＨレベルにあるときの信号処理回路１８からの出力信号１８ｗの振幅よりも、矩形波２２ｗがＬレベルにあるときの出力信号１８ｗの振幅の方が大きくなる。したがって、積分器２４から出力される信号２４ｗは、図５の曲線９１において、矢印ＩＩの方向にリアクタンスＸが減少するような制御信号である。この場合にも、差動増幅器４７の出力がゼロとなり、リアクタンスＸが式（５）の値をとるまで、すなわち電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大値を取るまでリアクタンスＸが減少する。
【００５９】
ここで説明した図７においても、上述した図６と同様の理由により、制御信号自体の波形の記載を省略した。
【００６０】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、送信回路と送受信電極との間に設けられるリアクタンス部が有するリアクタンス値を微小に変化させたときの生体に印加される電圧振幅の変化がゼロになるようにリアクタンス値を調整することにより、生体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。
【００６１】
ちなみに、本実施形態に係るトランシーバの具体的な利用形態としては、図１３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。この点は、本発明の全ての実施形態に共通である。
【００６２】
（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、送信回路内の発振器の発振周波数を可変とすることにより、生体に印加される電圧の減少を防止するものである。
【００６３】
浮遊容量ＣｇやＣｂの変化に応じて変化する生体８への印加電圧Ｖｂの電圧振幅を最大とするためには、式（３）からも明らかなように、発振器から発生する交流信号の周波数ｆを制御することによっても実現することができる。
【００６４】
図８は、本実施形態に係るトランシーバの発振周波数調整時の構成を示すブロック図である。同図において、上述した基本構成および第１の実施形態と同じ機能を有する部位については、同一の符号を付してある。図８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３１が、送信回路１２ｆと送受信電極１５の間に設けられる一方で、出力する交流信号の周波数を変更可能な周波数可変発振器１３ｆが送信回路１２ｆに設けられる。これにあわせて、振幅モニタ部４１から出力される信号に基づいて送信回路１２ｆ（送信手段）で出力する交流信号の周波数を制御する制御信号を発生する制御信号発生部２３が、周波数可変発振器１３ｆ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１３ｆの発振周波数ｆ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。
【００６５】
なお、トランシーバ２における発振周波数調整後のデータ送受信時の構成において、各スイッチの接続形態は第１の実施形態と同じなので、その説明を省略する（図３および図４を参照）。
【００６６】
図９は、本実施形態における周波数可変発振器１３ｆの発振周波数ｆの調整を概念的に説明する図である。同図に示す曲線９３は、式（２）から求められる電圧振幅｜Ｖｂ｜（縦軸）をｆ（横軸）の関数として見た場合のグラフであり、電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大となる（点Ｂ）ときの発振周波数の値ｆＢは、式（３）より、
【数６】
となる。
【００６７】
この結果、調整用信号源２２、振幅モニタ部４１の各構成ユニット、および積分器２４からそれぞれ出力される信号波形は、図６（図９の初期状態Ａの場合）および図７（図９の初期状態Ｃの場合）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、積分器２４からの出力信号２４ｗが周波数可変発振器１３ｆに対して出力され、式（６）の周波数に変更されていくことはいうまでもない。したがって、図９に示す「周波数変化範囲」についても、図５の「リアクタンス変化範囲」と同様に、調整用信号（の矩形波）による微小変化の範囲を示している。
【００６８】
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。
【００６９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るトランシーバは、リアクタンス値を変更可能な可変リアクタンス部を制御することによって生体への印加電圧の振幅を最大にするものであるが、この制御に先立って、取り得る全てのリアクタンス値に対する電圧振幅の値を調べて記憶し、その記憶した結果から電圧振幅の最大値を抽出し、この最大値をとるリアクタンス値への制御を行うことを特徴とする。
【００７０】
図１０は、本実施形態に係るトランシーバ３のリアクタンス調整時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、信号処理回路１８から出力される信号の振幅をモニタする振幅モニタ部５１（振幅検出手段）、この振幅モニタ部５１からの出力信号を処理するとともに、ウェアラブルコンピュータ７との信号の送受信可能な信号処理部６１、この信号処理部６１からの命令信号に基づいて、可変リアクタンス部３１Ｘに制御信号を発生する制御信号発生部７１（制御信号発生手段）を備えている。これら以外の構成要素は、第１の実施形態のトランシーバ１と同じである。
【００７１】
振幅モニタ部５１は、ダイオードや抵抗等から構成される検波器５３と、この検波器５３からの出力信号の高調波成分を除去するフィルタ５５とから構成される。ただし、これが一例に過ぎないのは勿論である。
【００７２】
信号処理部６１は、振幅モニタ部５１の出力（アナログ信号）をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部６３、リアクタンスＸの最適値を見つけるために、ウェアラブルコンピュータ７からの制御・信号処理の命令を受けて処理を行うとともに、制御信号発生部７１が発生すべき制御信号に関する命令信号を送出する命令処理部６５、および最適なリアクタンス値Ｘを見つける際に各リアクタンス値に対応した記憶領域に振幅モニタ部５１の出力を記憶する記憶部６７（記憶手段の一部）を有している。
【００７３】
このうち、Ｉ／Ｏ回路１１を介してウェアラブルコンピュータ７と接続されており、ウェアラブルコンピュータ７から送信する指示に従って各種処理を実行することが可能な命令処理部６５は、制御信号発生部７１から発生する制御信号を発生させるための情報（制御情報）を制御信号発生部７１に送出する制御情報送出部としての機能を有しており、この命令処理部６５とＡ／Ｄ変換部６３が全体として、記憶部６７に記憶した振幅の最大値に関連付けられた可変リアクタンス部３１Ｘの特性であるリアクタンス値Ｘ（最大値関連情報）を抽出する最大値関連情報抽出手段を構成する。
【００７４】
次に、トランシーバ３のリアクタンス調整時の作用を説明する。
【００７５】
まず、リアクタンス値として取り得る値（可変範囲）について、振幅モニタ部５１からの出力信号の振幅をすべて検出する。これに際しては、命令処理部６５からの命令信号にしたがって制御信号発生部７１が制御信号を送出することにより、取り得る全てのリアクタンス値Ｘを可変リアクタンス部３１Ｘにおいて実現し、この実現した各リアクタンス値において、生体８を介して受信する信号を振幅モニタ部５１でモニタした結果としての出力信号の振幅を検出する。ここでの検出においては、まず、振幅モニタ部５１の出力信号をＡ／Ｄ変換部６３でデジタル信号に変換した後、命令処理部６５を介して記憶部６７にデータとして格納する。記憶部６７では、リアクタンス値ごとの記憶領域（アドレス）を確保し、振幅モニタ部５１の出力信号とを対応付けることによって記憶、管理する。
【００７６】
以上の処理が終了した時点で、ウェアラブルコンピュータ７の出力装置に検出結果を出力することも可能である。このときの検出結果としては、例えば図５に示す曲線９１を表示することができる。
【００７７】
その後、命令処理部６５は、記憶部６７に記憶されているデータを参照することにより、振幅モニタ部５１の出力振幅の最大値を求め、この値を記憶部６７から読み出し、制御して到達すべき最適なリアクタンス値ＸＢ（式（５）を参照）を決定し、そのデータに基づく命令信号（制御情報）を制御信号発生部７１に送出する。さらに、そのデータ自体をウェアラブルコンピュータ７に送信する構成にすることも勿論可能である。
【００７８】
制御信号発生部７１では、命令信号に基づいて、リアクタンスＸを最適値にする制御信号を可変リアクタンス部３１Ｘに送出する。
【００７９】
以上の処理によってリアクタンスＸが最適値を取った後、制御信号発生部７１は、このリアクタンス値を一定に保持するための信号を送出し、データ送信の状態に遷移する。したがって、本実施形態の場合、二つのスイッチＳＷ１（第１の接続手段）およびＳＷ２（第２の接続手段）の接続状態は、リアクタンス調整時とその後のデータ送信時とで同じである。
【００８０】
また、データ受信時には、スイッチＳＷ２の端子２ｂ−２ｃ間を接続し、信号処理回路１８の出力信号を復調回路１９に送る一方で、スイッチＳＷ１は端子１ａ−１ｂ間の接続を切断する。
【００８１】
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。
【００８２】
（第４の実施形態）
図１１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１２ｆに設けられる発振器が周波数可変であり、この周波数可変発振器１３ｆに対して周波数を制御するための制御信号を発生する制御信号発生部７１が接続されている。これに対して、第２の実施形態と同様に、リアクタンス部３１のリアクタンスは一定である。したがって、図１１は、周波数調整時のトランシーバ４の構成を示すものである。以上の点を除くトランシーバの構成は、第３の実施形態のトランシーバ３と同じである。
【００８３】
本実施形態では、可変領域にある発振周波数ｆの各々について振幅モニタ部５１からの出力信号を検出し、その中で振幅が最大となる出力信号を生じる周波数に設定するための制御信号を制御信号発生部７１から出力することによって調整を行う。このように振幅が最大値をとるときの周波数ｆＢの値は、式（６）に示すものである。この点を除く各手段の構成および作用は、第３の実施形態と同じである。したがって、送信回路１２ｆとリアクタンス部３１を除く各構成要素の符号は、第３の実施形態と揃えて記載し、その説明を省略する。
【００８４】
なお、周波数調整後のデータ送信時のスイッチＳＷ１およびＳＷ２の端子間の接続状態は図１１（周波数調整時）と同じである一方、データ受信時では、スイッチＳＷ１の端子１а−１ｂ間の接続を切断し、スイッチＳＷ２は端子２ｂ−２ｃ間を接続することはいうまでもない。
【００８５】
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勿論である。
【００８６】
なお、本発明のトランシーバに具備される電界検出光学部を、導線で短絡された２枚の電極板とレーザ光と磁気光学結晶とを用いて構成することも可能である。
【００８７】
また、上述した実施の形態においては、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。
【００８８】
このように、本発明は上記実施形態と同様の効果を奏する様々な実施の形態等を含みうるものである。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、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。
【００９０】
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リアクタンス調整時の構成を示すブロック図である。
【図３】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ある。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る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５】本発明の第１の実施形態における可変リアクタンス部のリアクタンス値の調整を概念的に示す説明図である。
【図６】リアクタンス調整時において、振幅モニタ部と制御信号発生部の各構成ユニットからそれぞれ出力される信号波形の例を示す説明図である。
【図７】リアクタンス調整時において、振幅モニタ部と制御信号発生部の各構成ユニットからそれぞれ出力される信号波形の別な例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るトランシーバの発振周波数調整時の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における周波数可変発振器の周波数の調整を概念的に示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るトランシーバのリアクタンス調整時の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るトランシーバの発振周波数調整時の構成を示すブロック図である。
【図１２】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１３】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１４】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
８ 生体
１１ Ｉ／Ｏ回路
１２、１２ｆ 送信回路
１３ 発振器
１３ｆ 周波数可変発振器
１４ 変調回路
１５ 送受信電極
１６ 絶縁体
１７ 電界検出光学部
１８ 信号処理回路
１９ 復調回路
２０ 波形整形回路
２１ 出力抵抗
２２ 調整用信号源
２３、７１ 制御信号発生部
２４ 積分器
２５ 加算器
３１ リアクタンス部
３１Ｘ 可変リアクタンス部
４１、５１ 振幅モニタ部
４３、４４ 検波器
４５、４６ フィルタ
４７ 差動増幅器
６１ 信号処理部
６３ Ａ／Ｄ変換部
６５ 命令処理部
６７ 記憶部
８１ 大地グランド
８３ 送信回路のグランド
９１、９３ 曲線
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として、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方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
図１２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１１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１５が絶縁体１６を介して生体８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１２において、発振器１３で発生する交流信号を搬送波として変調回路１４で変調される。この変調された変調信号は、送受信電極１５から絶縁体１６を介して生体８に電界を誘起し、この電界が生体８内部を伝達して生体８の他の部位に設けられたトランシーバ５や、生体８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】
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１６を介して送受信電極１５で受信した電界を電界検出光学部１７で電気信号に変換し、信号処理回路１８に供給する。信号処理回路１８は、電界検出光学部１７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、さらにデータの復調および波形整形が復調回路１９および波形整形回路２０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１１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８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８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１３は、ウェアラブルコンピュータ７を生体８としての人間に装着して使用する場合の一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７−１、７−２、および７−３は、それぞれに対応して接続されるトランシーバ５−１、５−２、および５−３を介して生体８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８の手足の先端が、外部機器である外部端末１００にケーブル２００を介して接続されるトランシーバ５’−１や５’−２に接触する場合には、ウェアラブルコンピュータ７−１、７−２、および７−３と外部端末１００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１２は、図１４に示すように大地グランド８１から離れており、この大地グランド８１と送信回路のグランド８３との間には浮遊容量Ｃｇが発生する。また、生体８と大地グランド８１間にも浮遊容量Ｃｂ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１４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１２と送信回路のグランド８３間の電圧Ｖｓは、二つの浮遊容量ＣｇおよびＣｂに分割して印加される。したがって、生体８に印加される電圧Ｖｂは、Ｖｓと二つの浮遊容量Ｃｇ 、Ｃｂを用いて、
【数１】
【００１１】
ＡＣ電源を利用する場合には、浮遊容量Ｃｇを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８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８に印加される信号の印加電圧が減少するという問題があった。
【００１２】
本発明は上述した事情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、良好な通信状態を維持す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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を周期的に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００１４】
請求項２記載の発明は、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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を周期的に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記送信手段で出力する交流信号の周波数を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記振幅検出手段は、前記電気信号を所定時間ごとに交互に検波する第１および第２の検波器と、この第１および第２の検波器から出力される信号の高調波成分をそれぞれ除去する第１および第２のフィルタと、この第１および第２のフィルタからの出力信号の差を求め、この差を増幅する差動増幅器と、一定電圧の信号を発生する固定電圧源とを有することを要旨とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記制御信号発生手段は、前記差動増幅器からの出力信号を積分した信号を発生する積分器と、この積分器で発生した信号に前記調整用信号発生手段から出力された調整用信号を加算する加算器とを有することを要旨とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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電界検出手段と前記振幅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、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うときには前記第１および第２の検波器のいずれかと前記電界検出手段を交互に接続する第３の接続手段と、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うときには前記差動増幅器と前記積分器を接続し、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固定電圧源と前記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。
【００１８】
請求項６記載の発明は、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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅を前記共振手段が有する特性と関連付けて記憶する記憶手段と、この記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた前記特性を抽出する最大値関連情報抽出手段と、この最大値関連情報抽出手段で抽出した特性を前記共振手段に保持させるための制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００１９】
請求項７記載の発明は、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出力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および前記電界伝達媒体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、この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した振幅を前記送信手段で出力する交流信号の周波数と関連付けて記憶する記憶手段と、この記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた前記周波数を抽出する最大値関連情報抽出手段と、この最大値関連情報抽出手段で抽出した周波数を有する交流信号を前記送信手段に出力させるための制御信号を発生する制御信号発生手段と、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。
【００２０】
請求項８記載の発明は、前記最大値関連情報抽出手段は、前記振幅検出手段から出力される振幅をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、このアナログ／デジタル変換部で変換した前記振幅に係るデジタル信号を前記記憶手段に格納するとともに、当該記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた特性および周波数のいずれか一方を読み出し、この読み出した特性および周波数のいずれか一方の値に基づいた制御を行うための制御情報を前記制御信号発生手段に送出する制御情報送出部とを有することを要旨とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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、前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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電界検出手段と前記振幅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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
なお、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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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、Ｉ／Ｏ回路１１から出力されたデータ（情報）を変調して送信する送信回路１２、電界伝達媒体の一例である生体８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１５、および生体８に電流が流れるのを防止するとともに送受信電極１５による生体８の金属アレルギの危険性を除去するために送受信電極１５と生体８間に配置される絶縁体１６を少なくとも有する。
【００２６】
このうち送信手段としての送信回路１２は、所定の周波数の交流信号を出力する発振器１３と、発振器１３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１４と、送受信電極１５から見てＲｓの値をとる出力抵抗２１とから構成される。
【００２７】
本実施形態に係るトランシーバの一つの特徴は、送信回路１２と送受信電極１５との間に共振手段であるリアクタンス部３１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おり、最も簡単な例としては、インダクタのみから構成される場合がある。
【００２８】
次に、本実施形態に係るトランシーバの作用を説明する。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１３から発生する交流信号を搬送波として変調回路１４で変調された後、リアクタンス部３１から送受信電極１５に達し、絶縁体１６を介して生体８に誘起される電界を介して伝達される。
【００２９】
リアクタンス部３１、大地グランド８１と送信回路のグランド８３の間に生じる浮遊容量Ｃｇ、および生体８と大地グランド８１の間に生じる浮遊容量Ｃｂは、変調回路１４から見て直列に接続されているので、生体８に印加される電圧Ｖｂは、変調回路１４の出力電圧をＶｓ 、リアクタンス部３１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、発振器１３の発振周波数をｆ（＝（２π）−１ω：πは円周率）として次式で表される：
【数２】
この式（２）において、（Ｃｇ／Ｃｂ）＞２πｆＸＣｇの場合、生体８への印加電圧Ｖｂは、関係式
【数３】
【数４】
【００３１】
この最大値｜Ｖｂ｜ｍａｘは、浮遊容量Ｃｂの変化に応じて変化するが、１＞｜２πｆＲｓＣｂ｜であれば、｜Ｖｓ｜よりも大きくなる。したがって、浮遊容量Ｃｂが小さくかつその変動が緩やかな場合には、リアクタンスＸまたは発振周波数ｆを、式（３）を満たすように調整した方が良好な通信を行うことができる。すなわち、生体８への印加電圧の減衰を防止することができる。ちなみに、ここでいう「浮遊容量の変動が緩やかな場合」とは、例えば、浮遊容量の変動のおおよその周波数が、送受信するデータの周波数よりも、弁別可能な程度に十分小さい場合などである。
【００３２】
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、リアクタンスＸまたは発振周波数ｆを可変とすることにより、リアクタンス部３１と浮遊容量ＣｇおよびＣｂが直列共振を生じるように適宜制御を行い、生体８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。
【００３３】
（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１１、送信回路１２（図１と同様に、発振器１３、変調回路１４、および出力抵抗２１から構成）、送受信電極１５、および絶縁体１６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ので、同じ符号を用いて記載してある。なお、送受信電極を、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、本発明において、送信回路１２内の発振器１３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。
【００３４】
トランシーバ１が備えた共振手段であるリアクタンス部は、発振周波数ｆ（一定）で浮遊容量ＣｇおよびＣｂと直列共振状態を保つ（式（３）を参照）ためにリアクタンスＸの変更が可能な可変リアクタンス部３１Ｘであり、図２は、この可変リアクタンス部３１Ｘのリアクタンスを調整するとき（リアクタンス調整時）のトランシーバ１の構成を示している。
【００３５】
可変リアクタンス部３１Ｘと送信回路１２の間には、生体８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）が設けられており、図２に示すリアクタンス調整時の場合、このスイッチＳＷ１が有する二つの端子１ａと１ｂが接続される。
【００３６】
トランシーバ１は、さらに、生体８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１７、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１８を有しており、これらが電界検出手段を構成している。
【００３７】
このうち、電界検出光学部１７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。
【００３８】
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。
【００３９】
なお、以上説明した電界検出光学部１７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。
【００４０】
本実施形態のトランシーバ１では、信号処理回路１８から出力される信号が、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に示すリアクタンス調整時の場合、スイッチＳＷ２の３つの端子のうち端子２ａと端子２ｂが接続され、信号処理回路１８からの出力信号をモニタしてその振幅を検出する振幅モニタ部４１（振幅検出手段）へ送信される。
【００４１】
振幅モニタ部４１では、信号処理回路１８の出力信号と、調整用信号源２２（調整用信号発生手段）から出力される調整用信号に基づいて得られる信号を、可変リアクタンス部３１Ｘ（共振手段）が有する特性としてのリアクタンスＸを制御する制御信号を発生する手段（制御信号発生手段）である制御信号発生部２３へ出力する。
【００４２】
振幅モニタ部４１の詳細な構成について説明する。振幅モニタ部４１では、調整用信号源２２から出力される調整用信号を二つのスイッチＳＷ３およびＳＷ４に送信することができる。
【００４３】
スイッチＳＷ３およびＳＷ４は、それぞれ二つの端子（３ａ、３ｂ；４ａ、４ｂ）から構成されており、一方のスイッチの端子間が接続されているときにはもう一方のスイッチの端子間は切断されるとともに、両スイッチの端子間の接続時間が等しくなるように制御されている。これらのスイッチＳＷ３およびＳＷ４は、それぞれダイオード等から構成される検波器４３および４４に接続されている。この意味で、図２は、リアクタンス調整時のある時刻の状態を示しているに過ぎず、別の時刻では、スイッチＳＷ４の端子が接続される一方で、スイッチＳＷ３の端子間接続が切断されていることはいうまでもない。そして、これら二つのスイッチＳＷ３およびＳＷ４が、全体で第３の接続手段を構成している。
【００４４】
検波器４３および４４は、高調波成分を除去するフィルタ４５および４６にそれぞれ接続されている。そして、二つのフィルタからの出力は、差動増幅器４７に出力され、その差が求められる。
【００４５】
差動増幅器４７と制御信号発生部２３の間には、３つの端子を有するスイッチＳＷ５（第４の接続手段）が設けられており、このうちの端子５ａ−５ｂ間が接続されているとき、差動増幅器４７からの出力信号が制御信号発生部２３に出力される。
【００４６】
制御信号発生部２３は、振幅モニタ部４１の出力信号を積分した信号を出力する積分器２４と、この積分器２４から出力される信号に調整用信号源２２から発生される調整用信号を加算して出力する加算器２５を有する。この制御信号発生部２３では、振幅モニタ部４１の出力信号を積分器２４で積分し、調整用信号源２２から出力された調整用信号を加算器２５で加算することによって得られる信号を制御信号として出力する。このように調整用信号を加算することにより、電圧振幅が最大値｜Ｖｂ｜ｍａｘに達した後は、大きさがほぼ一定で微小変化のみを周期的に起こす制御信号が、可変リアクタンス部３１Ｘに送出されることになる。
【００４７】
図３は、リアクタンス値調整後にデータ送信を行う時のトランシーバ１の回路構成を示すブロック図である。同図において、上述したリアクタンス調整時（図２を参照）と異なる点は、スイッチＳＷ５を端子５ａ−５ｃ間の接続とし、リアクタンス調整後の制御信号を一定に保つために、積分器２４を一定電圧の信号を出力する固定電圧源４８と接続している点である。このように固定電圧源４８を用いることにより、調整用信号の影響を排除することができる。
【００４８】
なお、搬送波の振幅が変化しない位相変調や周波数変調を用いる場合には、振幅が情報をもたないので、その振幅の値が変化しても構わない。したがって、このような場合には、リアクタンス調整とデータ送信を同時に行うことが可能である。
【００４９】
図４は、トランシーバ１のデータ受信時の回路構成を示すブロック図である。データ受信時には、スイッチＳＷ２では端子２ｂと端子２ｃが接続され、信号処理回路１８からの出力信号が復調回路１９（復調手段）で復調され、波形整形回路２０で波形の整形が行われてＩ／Ｏ回路１１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。また、スイッチＳＷ１では、端子１ａ−１ｂ間の接続が切断され、送信回路１２にデータが混入するのを防止する。
【００５０】
ところで、５つのスイッチの各々の端子間の接続は、トランシーバ１の稼動状態に応じて連動して切り替わる。この切替を制御する切替制御手段として、例えば制御回路をＩ／Ｏ回路１１に接続してトランシーバ１の内部に設けることにより、制御信号を各スイッチに送信する構成を取ることが可能である（図示せず）。このような制御回路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。
【００５１】
以上の構成を有するトランシーバ１のリアクタンス調整時の作用について、さらに詳細に説明する。
【００５２】
図５は、可変リアクタンス部３１ＸのリアクタンスＸの調整を概念的に示す説明図である。同図に示す曲線は、式（２）から求められる電圧振幅｜Ｖｂ｜（縦軸）をＸ（横軸）の関数として見た場合のグラフである。前述した式（２）において、電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大となる（点Ｂ）ときのリアクタンスの値は、式（３）を満たし、その値ＸＢは、
【数５】
【００５３】
図６は、リアクタンス調整時において、調整用信号源２２、振幅モニタ部４１の各構成ユニット、および積分器２４からそれぞれ出力される信号波形の例を示す説明図である。同図に示す場合、調整用信号としては、発振周波数ｆよりも振動数の小さい矩形波２２ｗを用いる。また、振幅モニタ部４１内のスイッチＳＷ３とＳＷ４の接続（ｏｎ）−切断（ｏｆｆ）は、スイッチＳＷ３の端子３ａ−３ｂ間の接続状態を示す波形３ｗおよびスイッチＳＷ４の端子４ａ−４ｂ間の接続状態を示す波形４ｗからも明らかなように、一定の周期でｏｎ−ｏｆｆが時間的に交互かつ等間隔に反復されている。このｏｎ−ｏｆｆの周期は、矩形波２２ｗがＨレベル（最大）のときスイッチＳＷ３を接続し、矩形波２２ｗがＬレベル（最小）のときスイッチＳＷ４を接続するように設定するが、これが便宜的なものであることはいうまでもなく、矩形波２２ｗのレベルＨ，Ｌと二つのスイッチの接続の対応を入れ替えても勿論構わない。
【００５４】
図６は、図５において、初期状態がＡにある場合を示すものであり、リアクタンスＸの値を式（５）の値まで増加させる制御信号が発生される場合を示している。ところで、図５に示す曲線９１の点Ａ付近には「リアクタンス変化範囲」が記載されているが、これは、点Ａ付近において、実際に可変リアクタンス部３１Ｘに送出される信号は、加算器２５で調整用信号２２ｗを加えたものであることを示している。すなわち、リアクタンス変化範囲の右端が、調整用信号２２ｗがＨレベルであるときに相当し、左端が、調整用信号２２ｗがＬレベルにあるときに相当している。このような点Ａ付近の曲線９１のＸに関する微分係数は正なので、リアクタンスの瞬時値が大きい方が電圧振幅も大きい。したがって、同一周期においては、矩形波２２ｗがＨレベルにあるときの信号処理回路１８からの出力信号１８ｗの振幅の方が、矩形波２２ｗがＬレベルにあるときの出力信号１８ｗの振幅よりも大きくなる。
【００５５】
信号処理回路１８からの出力信号１８ｗを振幅モニタ部４１が受信したとき、スイッチＳＷ３に接続される検波器４３の出力信号４３ｗは、スイッチＳＷ３の端子３ａ−３ｂ間が接続されているときに値をとり、その端子間の接続が切断されているときはゼロとなる。スイッチＳＷ４に接続される検波器４４の出力信号４４ｗも同様に、スイッチＳＷ４の端子４ａ−４ｂ間が接続されているときに値をとり、その端子間の接続が切断されているときはゼロとなる。
【００５６】
検波器４３および４４からの出力信号４３ｗおよび４４ｗは、それぞれがフィルタ４５および４６で高調波成分が除去された上で平滑化された後、差動増幅器４７に出力され（信号４５ｗおよび４６ｗ）、その両者の差分が差動増幅器４７で抽出されて（信号４７ｗ）、積分器２４に送られる。初期状態がＡの場合、上述したように、矩形波２２ｗがＨレベルにあるときの出力信号１８ｗの方が大きくなるため、図５の曲線９１において、矢印Ｉの方向にリアクタンスＸが増加するような信号２４ｗが積分器２４から出力される。加算器２５において、出力信号２４ｗに矩形波２２ｗが加算されて出力されるとき、矩形波２２ｗの微小変化によって値が変化しなくなったときに差動増幅器４７の出力がゼロとなり、図５の点Ｂに達し、これ以上リアクタンスが（微小変化を除いて）変化することはない。このような状態、すなわち電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大となる状態まで、リアクタンスＸの制御が行われる。
【００５７】
なお、制御信号発生部２３の出力である制御信号は、積分器２４からの出力信号に微小変化を周期的に繰り返す調整用信号を加算器２５で加算したものであり、その制御信号の波形の概略は、微小変化分を除いて積分器２４の出力信号とほぼ同じである。このため、図６ではその波形の記載を省略した。
【００５８】
図７は、図５において、初期状態がＣである場合を示す説明図である。同図において、調整用信号である矩形波２２ｗの構成、およびこの矩形波２２ｗの振動状態とスイッチＳＷ３およびＳＷ４の端子間の接続のタイミングとの相関関係は、初期状態Ａとして説明した場合と同じである。図７に示す場合、図５の曲線９１の点Ｃ付近のＸに関する微分係数は負なので、リアクタンスの瞬時値が大きい方が電圧振幅が小さい。したがって、矩形波２２ｗがＨレベルにあるときの信号処理回路１８からの出力信号１８ｗの振幅よりも、矩形波２２ｗがＬレベルにあるときの出力信号１８ｗの振幅の方が大きくなる。したがって、積分器２４から出力される信号２４ｗは、図５の曲線９１において、矢印ＩＩの方向にリアクタンスＸが減少するような制御信号である。この場合にも、差動増幅器４７の出力がゼロとなり、リアクタンスＸが式（５）の値をとるまで、すなわち電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大値を取るまでリアクタンスＸが減少する。
【００５９】
ここで説明した図７においても、上述した図６と同様の理由により、制御信号自体の波形の記載を省略した。
【００６０】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、送信回路と送受信電極との間に設けられるリアクタンス部が有するリアクタンス値を微小に変化させたときの生体に印加される電圧振幅の変化がゼロになるようにリアクタンス値を調整することにより、生体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。
【００６１】
ちなみに、本実施形態に係るトランシーバの具体的な利用形態としては、図１３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。この点は、本発明の全ての実施形態に共通である。
【００６２】
（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、送信回路内の発振器の発振周波数を可変とすることにより、生体に印加される電圧の減少を防止するものである。
【００６３】
浮遊容量ＣｇやＣｂの変化に応じて変化する生体８への印加電圧Ｖｂの電圧振幅を最大とするためには、式（３）からも明らかなように、発振器から発生する交流信号の周波数ｆを制御することによっても実現することができる。
【００６４】
図８は、本実施形態に係るトランシーバの発振周波数調整時の構成を示すブロック図である。同図において、上述した基本構成および第１の実施形態と同じ機能を有する部位については、同一の符号を付してある。図８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３１が、送信回路１２ｆと送受信電極１５の間に設けられる一方で、出力する交流信号の周波数を変更可能な周波数可変発振器１３ｆが送信回路１２ｆに設けられる。これにあわせて、振幅モニタ部４１から出力される信号に基づいて送信回路１２ｆ（送信手段）で出力する交流信号の周波数を制御する制御信号を発生する制御信号発生部２３が、周波数可変発振器１３ｆ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１３ｆの発振周波数ｆ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。
【００６５】
なお、トランシーバ２における発振周波数調整後のデータ送受信時の構成において、各スイッチの接続形態は第１の実施形態と同じなので、その説明を省略する（図３および図４を参照）。
【００６６】
図９は、本実施形態における周波数可変発振器１３ｆの発振周波数ｆの調整を概念的に説明する図である。同図に示す曲線９３は、式（２）から求められる電圧振幅｜Ｖｂ｜（縦軸）をｆ（横軸）の関数として見た場合のグラフであり、電圧振幅｜Ｖｂ｜が最大となる（点Ｂ）ときの発振周波数の値ｆＢは、式（３）より、
【数６】
【００６７】
この結果、調整用信号源２２、振幅モニタ部４１の各構成ユニット、および積分器２４からそれぞれ出力される信号波形は、図６（図９の初期状態Ａの場合）および図７（図９の初期状態Ｃの場合）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、積分器２４からの出力信号２４ｗが周波数可変発振器１３ｆに対して出力され、式（６）の周波数に変更されていくことはいうまでもない。したがって、図９に示す「周波数変化範囲」についても、図５の「リアクタンス変化範囲」と同様に、調整用信号（の矩形波）による微小変化の範囲を示している。
【００６８】
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。
【００６９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るトランシーバは、リアクタンス値を変更可能な可変リアクタンス部を制御することによって生体への印加電圧の振幅を最大にするものであるが、この制御に先立って、取り得る全てのリアクタンス値に対する電圧振幅の値を調べて記憶し、その記憶した結果から電圧振幅の最大値を抽出し、この最大値をとるリアクタンス値への制御を行うことを特徴とする。
【００７０】
図１０は、本実施形態に係るトランシーバ３のリアクタンス調整時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、信号処理回路１８から出力される信号の振幅をモニタする振幅モニタ部５１（振幅検出手段）、この振幅モニタ部５１からの出力信号を処理するとともに、ウェアラブルコンピュータ７との信号の送受信可能な信号処理部６１、この信号処理部６１からの命令信号に基づいて、可変リアクタンス部３１Ｘに制御信号を発生する制御信号発生部７１（制御信号発生手段）を備えている。これら以外の構成要素は、第１の実施形態のトランシーバ１と同じである。
【００７１】
振幅モニタ部５１は、ダイオードや抵抗等から構成される検波器５３と、この検波器５３からの出力信号の高調波成分を除去するフィルタ５５とから構成される。ただし、これが一例に過ぎないのは勿論である。
【００７２】
信号処理部６１は、振幅モニタ部５１の出力（アナログ信号）をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部６３、リアクタンスＸの最適値を見つけるために、ウェアラブルコンピュータ７からの制御・信号処理の命令を受けて処理を行うとともに、制御信号発生部７１が発生すべき制御信号に関する命令信号を送出する命令処理部６５、および最適なリアクタンス値Ｘを見つける際に各リアクタンス値に対応した記憶領域に振幅モニタ部５１の出力を記憶する記憶部６７（記憶手段の一部）を有している。
【００７３】
このうち、Ｉ／Ｏ回路１１を介してウェアラブルコンピュータ７と接続されており、ウェアラブルコンピュータ７から送信する指示に従って各種処理を実行することが可能な命令処理部６５は、制御信号発生部７１から発生する制御信号を発生させるための情報（制御情報）を制御信号発生部７１に送出する制御情報送出部としての機能を有しており、この命令処理部６５とＡ／Ｄ変換部６３が全体として、記憶部６７に記憶した振幅の最大値に関連付けられた可変リアクタンス部３１Ｘの特性であるリアクタンス値Ｘ（最大値関連情報）を抽出する最大値関連情報抽出手段を構成する。
【００７４】
次に、トランシーバ３のリアクタンス調整時の作用を説明する。
【００７５】
まず、リアクタンス値として取り得る値（可変範囲）について、振幅モニタ部５１からの出力信号の振幅をすべて検出する。これに際しては、命令処理部６５からの命令信号にしたがって制御信号発生部７１が制御信号を送出することにより、取り得る全てのリアクタンス値Ｘを可変リアクタンス部３１Ｘにおいて実現し、この実現した各リアクタンス値において、生体８を介して受信する信号を振幅モニタ部５１でモニタした結果としての出力信号の振幅を検出する。ここでの検出においては、まず、振幅モニタ部５１の出力信号をＡ／Ｄ変換部６３でデジタル信号に変換した後、命令処理部６５を介して記憶部６７にデータとして格納する。記憶部６７では、リアクタンス値ごとの記憶領域（アドレス）を確保し、振幅モニタ部５１の出力信号とを対応付けることによって記憶、管理する。
【００７６】
以上の処理が終了した時点で、ウェアラブルコンピュータ７の出力装置に検出結果を出力することも可能である。このときの検出結果としては、例えば図５に示す曲線９１を表示することができる。
【００７７】
その後、命令処理部６５は、記憶部６７に記憶されているデータを参照することにより、振幅モニタ部５１の出力振幅の最大値を求め、この値を記憶部６７から読み出し、制御して到達すべき最適なリアクタンス値ＸＢ（式（５）を参照）を決定し、そのデータに基づく命令信号（制御情報）を制御信号発生部７１に送出する。さらに、そのデータ自体をウェアラブルコンピュータ７に送信する構成にすることも勿論可能である。
【００７８】
制御信号発生部７１では、命令信号に基づいて、リアクタンスＸを最適値にする制御信号を可変リアクタンス部３１Ｘに送出する。
【００７９】
以上の処理によってリアクタンスＸが最適値を取った後、制御信号発生部７１は、このリアクタンス値を一定に保持するための信号を送出し、データ送信の状態に遷移する。したがって、本実施形態の場合、二つのスイッチＳＷ１（第１の接続手段）およびＳＷ２（第２の接続手段）の接続状態は、リアクタンス調整時とその後のデータ送信時とで同じである。
【００８０】
また、データ受信時には、スイッチＳＷ２の端子２ｂ−２ｃ間を接続し、信号処理回路１８の出力信号を復調回路１９に送る一方で、スイッチＳＷ１は端子１ａ−１ｂ間の接続を切断する。
【００８１】
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。
【００８２】
（第４の実施形態）
図１１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１２ｆに設けられる発振器が周波数可変であり、この周波数可変発振器１３ｆに対して周波数を制御するための制御信号を発生する制御信号発生部７１が接続されている。これに対して、第２の実施形態と同様に、リアクタンス部３１のリアクタンスは一定である。したがって、図１１は、周波数調整時のトランシーバ４の構成を示すものである。以上の点を除くトランシーバの構成は、第３の実施形態のトランシーバ３と同じである。
【００８３】
本実施形態では、可変領域にある発振周波数ｆの各々について振幅モニタ部５１からの出力信号を検出し、その中で振幅が最大となる出力信号を生じる周波数に設定するための制御信号を制御信号発生部７１から出力することによって調整を行う。このように振幅が最大値をとるときの周波数ｆＢの値は、式（６）に示すものである。この点を除く各手段の構成および作用は、第３の実施形態と同じである。したがって、送信回路１２ｆとリアクタンス部３１を除く各構成要素の符号は、第３の実施形態と揃えて記載し、その説明を省略する。
【００８４】
なお、周波数調整後のデータ送信時のスイッチＳＷ１およびＳＷ２の端子間の接続状態は図１１（周波数調整時）と同じである一方、データ受信時では、スイッチＳＷ１の端子１а−１ｂ間の接続を切断し、スイッチＳＷ２は端子２ｂ−２ｃ間を接続することはいうまでもない。
【００８５】
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勿論である。
【００８６】
なお、本発明のトランシーバに具備される電界検出光学部を、導線で短絡された２枚の電極板とレーザ光と磁気光学結晶とを用いて構成することも可能である。
【００８７】
また、上述した実施の形態においては、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。
【００８８】
このように、本発明は上記実施形態と同様の効果を奏する様々な実施の形態等を含みうるものである。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、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。
【００９０】
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リアクタンス調整時の構成を示すブロック図である。
【図３】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ある。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る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５】本発明の第１の実施形態における可変リアクタンス部のリアクタンス値の調整を概念的に示す説明図である。
【図６】リアクタンス調整時において、振幅モニタ部と制御信号発生部の各構成ユニットからそれぞれ出力される信号波形の例を示す説明図である。
【図７】リアクタンス調整時において、振幅モニタ部と制御信号発生部の各構成ユニットからそれぞれ出力される信号波形の別な例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るトランシーバの発振周波数調整時の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における周波数可変発振器の周波数の調整を概念的に示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るトランシーバのリアクタンス調整時の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るトランシーバの発振周波数調整時の構成を示すブロック図である。
【図１２】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１３】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１４】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
８ 生体
１１ Ｉ／Ｏ回路
１２、１２ｆ 送信回路
１３ 発振器
１３ｆ 周波数可変発振器
１４ 変調回路
１５ 送受信電極
１６ 絶縁体
１７ 電界検出光学部
１８ 信号処理回路
１９ 復調回路
２０ 波形整形回路
２１ 出力抵抗
２２ 調整用信号源
２３、７１ 制御信号発生部
２４ 積分器
２５ 加算器
３１ リアクタンス部
３１Ｘ 可変リアクタンス部
４１、５１ 振幅モニタ部
４３、４４ 検波器
４５、４６ フィルタ
４７ 差動増幅器
６１ 信号処理部
６３ Ａ／Ｄ変換部
６５ 命令処理部
６７ 記憶部
８１ 大地グランド
８３ 送信回路のグランド
９１、９３ 曲線
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５ スイッチ
Claims (9)
- 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出力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および前記電界伝達媒体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、
この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を周期的に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、
この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記共振手段が有する特性を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段と、
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出力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および前記電界伝達媒体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、
この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を周期的に変化させる調整用信号を出力する調整用信号発生手段と、
この調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて前記電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
この振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記送信手段で出力する交流信号の周波数を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段と、
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。 - 前記振幅検出手段は、
前記電気信号を所定時間ごとに交互に検波する第１および第２の検波器と、
この第１および第２の検波器から出力される信号の高調波成分をそれぞれ除去する第１および第２のフィルタと、
この第１および第２のフィルタからの出力信号の差を求め、この差を増幅する差動増幅器と、
一定電圧の信号を発生する固定電圧源と
を有することを特徴とする請求項１または２記載のトランシーバ。 - 前記制御信号発生手段は、
前記差動増幅器からの出力信号を積分した信号を発生する積分器と、
この積分器で発生した信号に前記調整用信号発生手段から出力された調整用信号を加算する加算器と
を有することを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。 - 前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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、
前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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電界検出手段と前記振幅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、
前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うときには前記第１および第２の検波器のいずれかと前記電界検出手段を交互に接続する第３の接続手段と、
前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うときには前記差動増幅器と前記積分器を接続し、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固定電圧源と前記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４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出力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および前記電界伝達媒体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、
この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
この振幅検出手段で検出した振幅を前記共振手段が有する特性と関連付けて記憶する記憶手段と、
この記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた前記特性を抽出する最大値関連情報抽出手段と、
この最大値関連情報抽出手段で抽出した特性を前記共振手段に保持させるための制御信号を発生する制御信号発生手段と、
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出力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および前記電界伝達媒体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、
この電界検出手段から出力される電気信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
この振幅検出手段で検出した振幅を前記送信手段で出力する交流信号の周波数と関連付けて記憶する記憶手段と、
この記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた前記周波数を抽出する最大値関連情報抽出手段と、
この最大値関連情報抽出手段で抽出した周波数を有する交流信号を前記送信手段に出力させるための制御信号を発生する制御信号発生手段と、
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。 - 前記最大値関連情報抽出手段は、
前記振幅検出手段から出力される振幅をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
このアナログ／デジタル変換部で変換した前記振幅に係るデジタル信号を前記記憶手段に格納するとともに、当該記憶手段で記憶した振幅の最大値に関連付けられた特性および周波数のいずれか一方を読み出し、この読み出した特性および周波数のいずれか一方の値に基づいた制御を行うための制御情報を前記制御信号発生手段に送出する制御情報送出部と
を有することを特徴とする請求項６または７記載のトランシーバ。 - 前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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、
前記共振手段が有する特性または前記送信手段で出力する交流信号の周波数の制御を行うとき並びに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電界検出手段と前記振幅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６乃至８のいずれか１項記載のトランシーバ。
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2003
- 2003-06-25 JP JP2003181562A patent/JP3842763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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| US7801483B2 (en) | 2006-01-25 | 2010-09-21 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Receiver, transceiver, and electric field communication system |
| JP2009290755A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 送信器およびトランシーバ |
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