JP2006222596A - 通信システム。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】人体の手がパネル部201にかざされると、人体周りの電界が、パネル部201の受信電極211からコイルセンサ212のセンサ電極2122に結合され、センサ電極2122に交流が発生し、この交流によりコイル2121の中央孔中に、人体周りの電界の強さに応じた磁束が発生する。そして、この磁束の変化に応じてコイル2121に電流が流れ、このコイル2121に流れた電流が、コイルセンサ212の電流検出回路2124によって電圧信号に変換され、受信信号として復調器22に送られる。結果、受信信号として、人体周りの電界、したがって送信機1が人体に印加した送信信号に追従する受信信号が得られる。
【選択図】図2
Description
一方、人体周りの電界下に配置した電極にゲートを接続したFETを設ける技術によれば、ゲート電圧がFETのグランドから浮遊し、その動作範囲が保証されないために、安定した通信動作は望めない。
また、一般環境では各種電気製品の発生する電界ノイズが比較的大きいために、人体に誘起した電界を検出する前記各技術によれば、安定した通信を行えない場合が生じえる。
そこで、本発明は、人体に誘起させた電磁界を用いて通信を行う通信システムにおいて、安定した受信動作を、より簡易な受信機の構成によって実現することを課題とする。
このようにすることにより、電界検出部の感度をより向上することができる。
このようにすることにより、磁束のコイル外への漏洩を軽減して、電界検出部の感度を向上することができる。
または、たとえば、前記磁性体コアと当該磁性体に巻き回されたコイルとの組を複数設けると共に、前記センサ電極を、前記磁性体コアと当該磁性体に巻き回されたコイルの各組の磁性体コアの端面の間に挟まれた形態で、前記各組の磁性体コアの端面に密着させるようにしてもよい。
このようにしても、磁束のコイル外への漏洩を軽減して、電界検出部の感度を向上することができる。
なお、このような通信システムにおいて、電磁界検出部の前記コイルの中央孔に挿入された形態で配置された磁性体コアを設け、前記センサ電極は、前記磁性体コアの端面上に当該端面に密着させて配置するようにすることも好ましい。
このようにすることにより、電磁界強度検出部の感度をより向上することができる。
ここで、以上の通信システムにおける、前記伝送媒体は、人体または生体であってもよい。
また、前記課題達成のために、本発明は、生体に通信情報を変調した送信信号を印加し、前記生体周辺に静電磁界または誘導電磁界を誘起させる送信装置と、受信装置とより通信システムを構成すると共に、前記受信装置に、前記生体が誘起した電磁界の磁界成分強度を検出する磁界検出部を設け、前記磁界検出部を、前記送信装置と当該受信装置との通信時に前記伝送媒体が近接または接触される磁界センサと、前記磁界センサの出力に基づいて、前記磁界成分強度を表す信号を出力する磁界強度信号生成回路とより構成したものである。ここで、前記磁界センサとしては、たとえば、ループアンテナを用いることができる。
まず、第1の実施形態について説明する。
図1aに、本実施形態に係る通信システムの機能構成を示す。
図示するように、通信システムは、アンテナ体3を介して通信を行う送信機1と受信機2とを含んで構成される。
また、送信機1は、受信機2に送信する情報である通信情報を生成する送信側データ処理部11、通信情報を変調し送信信号として出力する変調器12、送信信号をアンテナ体3に印加する送信電極13とを有する。そして、受信機2は、アンテナ体3が誘起した電界強度を検出し受信信号として出力する信号受信部21、受信信号から通信情報を復調する復調器22、復調された通信情報を処理する受信側データ処理部23とを有する。また、受信機2の信号受信部21は、受信電極211とコイルセンサ212とを含む。
図示するように、送信機1は、送信側データ処理部11と変調器12と送信電極13を収容した送信機本体部101と、送信機本体部101を図1cに示すように人体腕に装着するためのバンド102を有している。そして、送信電極13は、図1dの送信機本体部101の断面図に示すように、送信機本体部101を人体腕に装着したときに人体腕に近接するように、本体部裏面側に非導電性のカバー103で覆われた形態で設けられている。そして、このような構造によって、送信機本体部101を人体腕に装着したとき、送信電極13と人体とが容量結合するようになっている。
図示するように、受信機2は、受信電極211を収容したパネル部201と、コイルセンサ212と復調器22と受信側データ処理部23を収容した受信機本体部202とを有する。そして、受信電極211は、図1fのパネル部201の上面図と図1gのパネル部201の断面図に示すように、人体の手をかざして、その上に近接することができるように、パネル部201の表側に非導電性のカバー203で覆われた形態で設けられている。そして、このような構造によって、人体の手がパネル部201上にかざされたときに、受信電極211に人体周りの電界が作用するようになっている。
図示するように、コイルセンサ212は、フェライト製のコア2120が中央孔に挿入された形態で配置されたコイル2121と、コア2120の上部の端面に固定した銅性のセンサ電極2122と、センサ電極2122をコア2120の端面上に封止する比較的透磁率の大きな封止体2123を有している。ここで、センサ電極2122は導線を介して受信電極211に接続されている。なお、封止体2123としては、磁性粉末を混合したエポキシ樹脂などを用いることができる。
送信側データ処理部11が生成した通信情報は、変調器12によってたとえば振幅2V、1MHzの搬送波でAM変調され送信信号として送信電極13に出力される。そして、送信信号は、送信電極13から容量結合を介して人体に印加され、人体はアンテナ体3として機能し、送信信号に応じた強さの静電磁界または誘導電磁界を人体周りに誘起する。
以上、本発明の第1実施形態に係る通信システムの動作について説明した。
ここで、コイルセンサ212の封止体2123の役割は、コイル2121における磁束の検出感度を向上するために設けられている。
図3は、この封止体2123の効果を示すために行った実験を表している。
いま、図3aに示すように、信号発生器301で発生した振幅2V、1MHzの正弦波を送信信号として送信電極13に出力する。そして、絶縁体で被服した電線302を人体にみたて、送信電極13から容量結合を介して電線302の一端に送信信号を印加する。そして、電線302の他端において、受信電極211で電線302周りに発生する電界を受け、これをコイルセンサ212に結合する。そして、コイルセンサ212の出力をオスロスコープ303で観測する。
さて、このように本第1実施形態によれば、電界強度を電気光学結晶の偏光特性の変化として検出する構成に比べ、電界によって誘起された電流が誘起する磁束をコイル2121を用いて検出するという極めてシンプルで低コストの受信機2の構成によって、電界を安定的に検出することができるようになる。
図4aに、本実施形態に係る通信システムの機能構成を示す。
図示するように、本第2実施形態に係る通信システムは、前記第1実施形態に係る通信システムにおいて、受信機2の受信電極211を廃した構成となっている。
次に、図4bに、受信機2の外観構成を示す。
図示するように、受信機2は、コイルセンサ212、復調器22、受信側データ処理部23を一つのケース401に収容した形態を有している。また、このようなケース401の上面直下に、コイルセンサ212がコイル2121の軸が垂直となるように配置されている。
以上、本発明の第2の実施形態について説明した。
以上のように本第2実施形態によれば、第1実施形態における受信電極211を省略することができる。
以下、本発明の第3の実施形態について説明する。
図5aに、本実施形態に係る通信システムの機能構成を示す。
図示するように、通信システムは、前記第1実施形態に係る通信システムにおいて、受信機2の信号受信部21に、受信電極211とコイルセンサ212に代えて、磁界検出アンテナ501と磁界強度検出部502を設けたものである。
図5bに、受信機2の外観を示す。
図示するように、受信機2は、磁界検出アンテナ501を収容したアンテナパネル503と、磁界強度検出部502と復調器22と受信側データ処理部23を収容した受信機筐体504とを有する。そして、磁界検出アンテナ501は、たとえば、ループアンテナなどの磁界型のアンテナであり、図5cのアンテナパネル503の上面図と図5dのアンテナパネル503の断面図に示すように、人体の手をその上に近接することができ、また、パネル内部に上下方向の磁束を感知するように配置されている。そして、このような構造によって、人体の手がパネル部201上にかざされたときに、磁界検出アンテナ501に人体周りの磁界が作用するようになっている。
なお、磁界検出アンテナ501としては、ホール効果により、磁界に追従する電圧信号を生成するホール素子などを用いるようにすることもできる。この場合には、磁界強度検出部502は、ホール素子の生成した電圧信号から、磁界強度を検出する動作を行う。
以上、本発明の第3実施形態について説明した。
このような第3実施形態によれば、生体と受信装置間の伝送に、電界ではなく電界に比べ周辺ノイズの少ない磁界を用いるので、電界を用いて伝送を行う場合に比べ、安定した通信を行えるようになる。
ところで、以上の各実施形態では、送信電極13から容量結合を介して人体に送信信号を印加したが、これは、送信電極13を直接人体に接触させて、送信電極13から人体に送信信号を印加するようにしてもよい。
また、以上の第1、第2実施形態では、人体の手を受信電極211やコイルセンサ212上にかざさせることにより受信機2における受信を行うようにしたが、これは、人体の手を受信電極211に直接接触させるように受信機2における受信を行うようにしてもよい。
また、以上の実施形態は、アンテナ体3として、動物や植物などの生物その他の導電体などの人体以外の物体を使用するようにしてもよい。
Claims (9)
- 導電性のある伝送媒体に通信情報を変調した送信信号を印加し、前記伝送媒体周辺に電界を誘起させる送信装置と、前記伝送媒体が誘起した電界強度を検出し、検出した電界強度から前記通信情報を復調する受信装置とを有する通信システムであって、
前記受信装置は、
前記伝送媒体が誘起した電界強度を検出する電界検出部を有し、
当該電界検出部は、
前記送信装置と当該受信装置との通信時に前記伝送媒体が近接または接触される受信電極と、
コイルと、
前記コイルの中央孔に近接させて配置したセンサ電極と、
前記受信電極と前記センサ電極を接続する導電線と、
前記コイルに誘起された電流に基づいて、前記電界強度を表す信号を出力する電界強度信号生成回路とを有することを特徴とする通信システム。
- 請求項1記載の通信システムであって、
前記電界検出部は、前記コイルの中央孔に挿入された形態で配置された磁性体コアを有し、
前記センサ電極は、前記磁性体コアの端面上に当該端面に密着させて配置されていることを特徴とする通信システム。
- 請求項2記載の通信システムであって、
前記電界検出部は、
前記センサ電極の全体または前記センサ電極の周縁部を前記磁性体コア上に封止する、空気よりも透磁率の大きい封止体を有することを特徴とする通信システム。
- 請求項2記載の通信システムであって、
前記電界検出部は、
前記磁性体コアと当該磁性体に巻き回された前記コイルとの組を複数備え、
かつ、
前記センサ電極は、前記磁性体コアと当該磁性体に巻き回された前記コイルの各組の磁性体コアの端面の間に挟まれた形態で、前記各組の磁性体コアの端面に密着していることを特徴とする通信システム。
- 導電性のある伝送媒体に通信情報を変調した送信信号を印加し、前記伝送媒体周辺に電磁界を誘起させる送信装置と、
前記伝送媒体が誘起した電磁界強度を検出し、検出した電磁界強度から前記通信情報を復調する受信装置とを有し、
前記受信装置は、
前記伝送媒体が誘起した電磁界強度を検出する電磁界検出部を有し
前記電磁界検出部は、
コイルと、
前記コイルの中央孔に近接させて配置した、前記送信装置と当該受信装置との通信時に前記伝送媒体が近接または接触されるセンサ電極と、
前記コイルに誘起された電流に基づいて、前記電磁界強度を表す信号を出力する電磁界強度信号生成回路とを有することを特徴とする通信システム。
- 請求項5記載の通信システムであって、
前記電磁界検出部は、前記コイルの中央孔に挿入された形態で配置された磁性体コアを有し、
前記センサ電極は、前記磁性体コアの端面上に当該端面に密着させて配置されていることを特徴とする通信システム。
- 請求項1、2、3、4、5または6記載の通信システムであって、
前記伝送媒体は、人体または生体であることを特徴とする通信システム。
- 生体に通信情報を変調した送信信号を印加し、前記生体周辺に静電磁界または誘導電磁界を誘起させる送信装置と、
受信装置とを有し、
前記受信装置は、前記生体が誘起した電磁界の磁界成分強度を検出する磁界検出部を有し、
前記磁界検出部は、
前記送信装置と当該受信装置との通信時に前記伝送媒体が近接または接触される磁界センサと、
前記磁界センサの出力に基づいて、前記磁界成分強度を表す信号を出力する磁界強度信号生成回路とを有することを特徴とする通信システム。
- 請求項6記載の通信システムであって、
前記磁界センサは、ループアンテナであることを特徴とする通信システム。
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