JP2008236560A - 電界通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電界通信の通信品質を改善した電界通信装置を提供する。
【解決手段】信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを筐体１０の表面に配置する。これにより、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂが筐体１０内部に配置された送信回路２１などの電子部品に接触することがないので、電界伝達媒体に誘起される電界Ｅｃの減少を防ぐことができる。また、信号電極１１Ａと接地電極１１Ｂとの距離が保たれるので、信号電極１１Ａから接地電極１１Ｂへ向かう電界Ｅａが増大することがなく、電界伝達媒体に誘起される電界Ｅｃの減少を防ぐことができる。さらに、信号電極１１Ａと電界伝達媒体との密着性が向上するので、電界伝達媒体に誘起される電界Ｅｃを増大することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起してデータの送信を行う電界通信装置に関する。

人体などの電界伝達媒体に電界を誘起し、この誘起された電界を用いてデータ通信を行う技術が提案されている（非特許文献１参照）。

図１３は、人体を電界伝達媒体として電界通信を行う通信システムを説明するための模式図である。同図に示す通信システムは、送信装置２０１と受信装置３０１との間で利用者４０１に誘起された電界を利用して通信を行う通信システムである。

送信装置２０１が受信装置３０１に対してデータを送信するときには、送信装置２０１は信号電極２０１Ａにより利用者４０１に電界Ｅｃを誘起する。受信装置３０１は利用者４０１に誘起された電界Ｅｆを検出してデータを受信する。
"RedTacton"、［ｏｎｌｉｎｅ］、日本電信電話株式会社、［平成１９年３月８日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.redtacton.com/〉

しかしながら、利用者４０１に電界Ｅｃを誘起しても、利用者４０１から接地電極２０１Ｂに戻る電界Ｅｂや利用者４０１から大地グランドに逃げる電界Ｅｅが存在するので、受信装置３０１に到達する電界Ｅｆは、利用者に誘起した電界Ｅｃと電界Ｅｂ、電界Ｅｅとの差分になる。信号電極２０１Ａから接地電極２０１Ｂに直接入力される電界Ｅａも存在している。

また、電界通信端末を小型化して容易に持ち運べるようにすると、電界通信端末の筐体に応力がかかり、筐体内部に配置された電極に実装部品がふれて利用者４０１に誘起される電界Ｅｃをうち消したり、信号電極２０１Ａと接地電極２０１Ｂとの距離が狭くなって電界Ｅａが大きくなり、利用者に誘起される電界Ｅｃが小さくなるという問題がある。

さらに、利用者４０１が信号電極２０１Ａと接地電極２０１Ｂとに同時に接触することで、利用者４０１から接地電極２０１Ｂに戻る電界Ｅｂが増大し、受信装置３０１で検出される電界Ｅｆが減少して通信品質が劣化するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、電界通信端末において通信品質を改善することにある。

第１の本発明に係る電界通信装置は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、当該電界を用いて情報の送受信を行う電界通信装置であって、通信回路と、通信回路を収納した筐体と、通信回路の入出力端子と電気的に接続され、筐体の外表面に配置された第１の電極と、通信回路の基準電位と電気的に接続され、第１の電極と絶縁して筐体の外表面に配置された第２の電極と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、通信回路を収納した筐体の外表面に第１の電極と第２の電極を配置することにより、通信装置を持ち運ぶ際に、筐体に応力がかかっても電極が通信回路などの電子部品に接触することがなく、電極間の距離も保たれるので、送信器の出力の低下や受信信号として検知される電界の量の低下を防ぐことを可能とする。また、筐体の外部に電極を有しているので、電極と電界伝達媒体との密着性が向上し、通信品質を向上させることが可能となる。

第２の本発明に掛かる電界通信装置は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、当該電界を用いて情報の送信を行う電界通信装置であって、送信回路と、送信回路を収納した筐体と、送信回路の出力端子と電気的に接続され、筐体の外表面に配置された第１の電極と、送信回路の基準電位と電気的に接続され、第１の電極と絶縁して前記筐体の外表面に配置された第２の電極と、を有することを特徴とする。

第３の本発明に掛かる電界通信装置は、電界伝達媒体に誘起された情報の受信を行う電界通信装置であって、受信回路と、受信回路を収納した筐体と、受信回路の入力端子と電気的に接続され、筐体の外表面に配置された第１の電極と、受信回路の基準電位と電気的に接続され、第１の電極と絶縁して筐体の外表面に配置された第２の電極と、を有することを特徴とする。

上記電界通信装置において、第１の電極と第２の電極は対向して配置されており、第１の電極が配置された部分に対応する箇所には第２の電極が形成されていないことを特徴とする。

本発明にあっては、第１の電極に対向した配置した第２の電極は、第１の電極が配置された部分に対応する箇所には形成しないことにより、利用者が電界通信装置を保持する際に、２つの電極に同時に接触することが少なくなるので、通信品質の劣化を抑制することを可能とする。

上記電界通信装置において、第１の電極の形状と第２の電極の形状が異なっていることを特徴とする。

本発明にあっては、第１の電極と第２の電極が異なる形状であることにより、利用者が２つの電極に接触した場合でも、電極に接触する面積の差が大きくなるので、打ち消し合う電界が減少し、通信品質の劣化を抑制することを可能とする。

上記電界通信装置において、第１の電極および第２の電極のいずれか一方の電極の形状が板状であって、他方の電極の形状が線状又は帯状であることが、電極に接触する面積の差が大きくするうえで望ましい。

上記電界通信装置において、線状又は帯状の電極は変形可能であって、他方の電極に物理的に接触しないことを特徴とする。

本発明にあっては、線状の電極を変形可能にすることにより、キーホルダなどのストラップとして用いることができる。

上記電界通信装置において、線状又は帯状の電極は他方の電極に接触しない長さであることが、他方の電極に物理的に接触しないうえで望ましい。

上記電界通信装置において、第１の電極および第２の電極のうち少なくとも一方の電極の外側に当該電極と絶縁して少なくとも１つの金属層を有することを特徴とする。

本発明にあっては、金属板などの金属層をさらに有することにより、電界伝達媒体との電界結合を改善するとともに、電極の保護を可能とする。

上記電界通信装置において、第１の電極および第２の電極のうち少なくとも一方の最外層が絶縁フィルムにより覆われていることを特徴とする。

本発明にあっては、電極を絶縁フィルムで覆うことにより、電界伝達媒体に電流が流れることを防止することができる。また、金属アレルギーの利用者も安心して使用することが可能となる。

上記電界通信装置において、第１の電極および第２の電極の角が丸いことを特徴とする。

本発明にあっては、電極の角を丸くすることにより、第１と第２の電極間の電界を減少させることができるので通信品質の改善を可能とする。

本発明によれば、電界通信端末において通信品質を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各実施の形態では送信回路を備えた送信器を対象に扱うが、受信回路を備えた受信器についても同様に適用することができ、送信回路と受信回路とを備えた通信装置についても同様に適用することができる。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態における送信器の構成を示す分解斜視図である。同図に示す送信器は、人体などの電界伝達媒体に電界を誘起してデータを送信する電界通信送信器である。送信器により利用者に誘起された電界は、利用者を介して受信器に到達して、受信器に備えられた電気光学結晶に結合する。これにより、電気光学結晶の光学的性質が変化するので、電気光学結晶にレーザ光を照射することにより、その変化の度合いを検出して通信を行う。なお、図１に示す送信器は、例えば、利用者がポケットやカバンなどに収納して使用することができる。

図１に示す送信器は、送信回路２１などを収納した非導電性の筐体１０の対向する表面のそれぞれに信号電極１１Ａおよび接地電極１１Ｂを配置し、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂのそれぞれを絶縁フィルム１２Ａ，１２Ｂで覆った構造である。同図に示すように、筐体１０はカードケース型の直方体であり、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂは、筐体１０の表面の内の最も面積の大きな面の全面に配置されている。信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂには、例えば、厚さが０．５ｍｍ程度の銅板などを用いる。このように信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを筐体１０の外表面に配置することにより、利用者との密着性を向上させることができる。

図２は、図１に示した送信器の構成を示す側面図である。同図に示すように、送信器の筐体１０の内部には、送信回路２１が内蔵されており、筐体１０の表面に配置された信号電極１１Ａは、筐体１０内部に配置された信号出力端子２２と電気的に接続されている。一方、接地電極１１Ｂは、送信回路２１のＧＮＤ２３と電気的に接続されている。筐体１０の表面と信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂとは両面テープ（図示せず）などにより接着されている。また、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂのそれぞれを絶縁フィルム１２Ａ，１２Ｂで覆うことにより、人体に電流が流れないようになっている。

このように、電界伝達媒体に電界を誘起する信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを筐体１０の外部に配置することにより、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂが筐体１０内部に配置された送信回路２１などの電子部品に接触することがないので、電界伝達媒体に誘起される電界の減少を防ぐことができる。また、信号電極１１Ａおよび接地電極１１Ｂを筐体１０の外表面に配置することで、信号電極１１Ａまたは接地電極１１Ｂと電界伝達媒体との密着性が向上する。なお、本実施の形態を、受信回路の入力端子に信号電極１１Ａを接続した受信器に適用した場合も、信号電極１１Ａにより受信した信号成分が接地電極１１Ｂへ抜けるのを抑制するので、上記送信器と同様に、通信品質を改善するという効果を得ることができる。

図３は、第１の実施の形態における別の送信器の構成を示す側面図である。同図に示す送信器は、図２に示したものに対して、金属板１３Ａ，１３Ｂ、絶縁フィルム１４Ａ，１４Ｂを備えた点が異なるものであり、その他の構成は図２に示したものと同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付している。

図３に示す金属板１３Ａ，１３Ｂは、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを覆う絶縁フィルム１２Ａ，１２Ｂの表面に配置され、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂとは絶縁されている。また、金属板１３Ａ，１３Ｂはさらに絶縁フィルム１４Ａ，１４Ｂに覆われている。このように、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂをさらに金属板１３Ａ，１３Ｂで覆うことにより、電界結合を改善するとともに、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを補強することができる。なお、金属板１３Ａ，１３Ｂの代わりに金属メッキした部材を用いてもよい。また、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂの双方に金属板１３Ａ，１３Ｂを配置する構成に限らず、図４に示すように、片側だけに金属板１３Ｂを配置してもよく、さらに多層の構造としてもよい。

さらに、信号電極１１Ａおよび接地電極１１Ｂを形成する銅板の角を丸くし、例えば、図５に示すように、電極３１Ａを楕円形の形状にすることにより、信号電極１１Ａの角から接地電極１１Ｂの角へ向かう電界Ｅａを減少させることができる。

したがって、本実施の形態によれば、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを筐体１０の表面に配置することにより、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂが筐体１０内部に配置された送信回路２１などの電子部品に接触することがないので、電界伝達媒体に誘起される電界Ｅｃの減少を防ぐことができる。また、信号電極１１Ａと接地電極１１Ｂとの距離が保たれるので、信号電極１１Ａから接地電極１１Ｂへ向かう電界Ｅａが増大することがなく、電界伝達媒体に誘起される電界Ｅｃの減少を防ぐことができる。さらに、信号電極１１Ａと電界伝達媒体との密着性が向上するので、電界伝達媒体に誘起される電界Ｅｃを増大することが可能となる。

本実施の形態によれば、信号電極１１Ａおよび接地電極１１Ｂの角を丸くすることにより、信号電極１１Ａから接地電極１１Ｂへ向かう電界Ｅａを減少させることができるので、電界伝達媒体に誘起される電界Ｅｃを増大することが可能となる。

本実施の形態によれば、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを絶縁フィルム１２Ａ，１２Ｂを介してさらに金属板１３Ａ，１３Ｂで覆うことにより、電界結合を改善するとともに、信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂを補強することができる。

［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態における送信器の電極を示す平面図である。同図（ａ）は、筐体１０内の信号出力端子２２に接続される信号電極４１Ａの平面図であり、同図（ｂ）は、筐体１０内のＧＮＤ２３に接続される接地電極４１Ｂの平面図である。第１の実施の形態の図１で示した信号電極１１Ａ、接地電極１１Ｂは、筐体１０の対向する面のほぼ全面に渡って配置されているのに対し、図６に示す信号電極４１Ａ、接地電極４１Ｂは、筐体１０の対向する面の一部にのみ配置されている点で異なっている。

図６に示すように、信号電極４１Ａと接地電極４１Ｂとは、電極が形成された部分と形成されていない部分とが互いに反転した構造となっている。これにより、送信器が電極の配置された面をつまんで保持されたときに、信号電極４１Ａと接地電極４１Ｂとに同時に接触することが少なくなるので、利用者に誘起される電界Ｅｃを打ち消す電界Ｅｂを減少させることが可能となる。

また、電極が形成された部分と形成されていない部分とが互いに反転した構造である場合に限らず、信号電極４１Ａに対向して配置された接地電極４１Ｂが信号電極４１Ａに対応する部分に存在していない構造であればよい。

電極の配置は、図６に示したもののほかに、例えば、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、一方を筐体１０の表面の下半分に配置し、もう一方を上半分に配置するものであってもよい。もちろん、上記に示した以外の形状であってもよい。なお、図６、図７に示した電極は、第１の実施の形態で示したように、筐体１０の表面に配置することが好ましいが、筐体１０の内部に配置するものであってもよい。

したがって、本実施の形態によれば、信号電極４１Ａと接地電極４１Ｂとが相互に反転した形状で形成されていることにより、利用者が送信器を指でつまんだときなどに、信号電極４１Ａと接地電極４１Ｂとに同時に接触することが少なくなるので、通信品質の劣化を防ぐことができる。

［第３の実施の形態］
図８は、第３の実施の形態における送信器の電極の構成を示す平面図であり、同図（ａ）は信号電極６１Ａの様子を示しており、同図（ｂ）は接地電極６１Ｂの様子を示している。同図に示す信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂとは、図１に示した送信器の筐体１０の表面に配置するものである。

図８に示すように、信号電極６１Ａは線状であり、接地電極６１Ｂは長方形の形状であって、信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂとが非対称な形状となっている。信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂとを非対称な形状とすることにより、利用者が信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂとに同時に接触したときにも、信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂとに接触する部分の面積に差が大きく、打ち消される電界が少なくなるので、受信器に到達する電界Ｅｆの減少を抑制することができる。

なお、図８（ａ）に示す線状の信号電極６１Ａは、図９に示すようにテープ状の電極で形成してもよい。また、信号電極６１Ａの形状は、図８（ａ）に示すような渦巻き状に限らず、例えば、櫛形などの形状であってもよい。さらに、図８（ａ），（ｂ）を入れ替えて、信号電極６１Ａの形状を長方形のままとして、接地電極６１Ｂを線状または帯状の形状とするものであっても良い。

図１０は、第３の実施の形態における別の送信器の構成を示す説明図である。図１〜７で示した送信器が直方体であるのに対し、図１０に示す送信器は、キーホルダ型である点で異なっている。キーホルダの筐体１０の外表面に信号電極８１Ａを配置し、キーホルダのストラップ部分に線状の接地電極８１Ｂを配置し、絶縁部材８２Ｂで覆っている。信号電極８１Ａの周囲は、絶縁フィルム８２Ａで覆われている。信号電極８１Ａは送信回路２１の信号出力端子２２に電気的に接続され、接地電極８１Ｂは送信回路２１のＧＮＤに電気的に接続されている。

信号電極８１Ａと接地電極８１Ｂが物理的に接触してショートしないように、接地電極８１Ｂの長さを短くしたり、接地電極８１Ｂの下部を堅いプラスチックの筒などで覆うなどして、接地電極８１Ｂが曲がっても信号電極８１Ａに接触しないようになっている。

図１１は、第３の実施の形態におけるさらに別の送信器の構成を示す説明図である。同図に示す送信器は、図１０に示したものに対して、信号電極９１Ａの外周に絶縁フィルム９２Ａを挟んで金属板９３Ａを配置し、最外周を絶縁フィルム９４Ａで覆ったものである。

図１２は、第３の実施の形態におけるさらに別の送信器の構成を示す説明図である。同図に示す送信器は、図１０に示したものに対して、信号電極１０１Ａにさらに線状の電極１０３Ａを接続したものであり、電極１０３Ａは絶縁部材１０４Ａで覆われている。電極１０３Ａは、信号電極１０１Ａに接触してもショートすることがないので、多少曲がっても影響がない。

したがって、本実施の形態によれば、信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂとを異なる形状にすることにより、利用者が信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂに同時に接触したときにも、信号電極６１Ａと接地電極６１Ｂとに接触する部分の面積に差が大きく、打ち消される電界が少なくなるので、受信器に到達する電界Ｅｆの減少を抑制することができる。

第１の実施の形態における送信器の構成を示す分解斜視図である。 図１に示す送信器の構成を示す側面図である。 第１の実施の形態における別の送信器の構成を示す側面図である。 第１の実施の形態におけるさらに別の送信器の構成を示す側面図である。 第１の実施の形態におけるさらに別の送信器の備える電極の様子を示す平面図である。 第２の実施の形態における送信器の備える電極の様子を示す平面図である。 第２の実施の形態における別の送信器の備える電極の様子を示す平面図である。 第３の実施の形態における送信器の備える電極の様子を示す平面図である。 図８（ａ）に示す電極の別の例を示す平面図である。 第３の実施の形態における別の送信器の構成を示す説明図である。 第３の実施の形態におけるさらに別の送信器の構成を示す説明図である。 第３の実施の形態におけるさらに別の送信器の構成を示す説明図である。 電界通信システムの電界モデルを示す模式図である。

符号の説明

１０…筐体
１１Ａ，４１Ａ，６１Ａ，８１Ａ，９１Ａ，１０１Ａ…信号電極
１１Ｂ，４１Ｂ，６１Ｂ，８１Ｂ…接地電極
１２Ａ，１２Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，８２Ａ，９２Ａ，９４Ａ…絶縁フィルム
１３Ａ，１３Ｂ，９３Ａ…金属板
２１…送信回路
２２…信号出力端子
２３…ＧＮＤ
２０１…送信装置
２０１Ａ…信号電極
２０１Ｂ…接地電極
３０１…受信装置
４０１…利用者

Claims (11)

1. 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、当該電界を用いて情報の送受信を行う電界通信装置であって、
   通信回路と、
   前記通信回路を収納した筐体と、
   前記通信回路の入出力端子と電気的に接続され、前記筐体の外表面に配置された第１の電極と、
   前記通信回路の基準電位と電気的に接続され、前記第１の電極と絶縁して前記筐体の外表面に配置された第２の電極と、
   を有することを特徴とする電界通信装置。
2. 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、当該電界を用いて情報の送信を行う電界通信装置であって、
   送信回路と、
   前記送信回路を収納した筐体と、
   前記送信回路の出力端子と電気的に接続され、前記筐体の外表面に配置された第１の電極と、
   前記送信回路の基準電位と電気的に接続され、前記第１の電極と絶縁して前記筐体の外表面に配置された第２の電極と、
   を有することを特徴とする電界通信装置。
3. 電界伝達媒体に誘起された情報の受信を行う電界通信装置であって、
   受信回路と、
   前記受信回路を収納した筐体と、
   前記受信回路の入力端子と電気的に接続され、前記筐体の外表面に配置された第１の電極と、
   前記受信回路の基準電位と電気的に接続され、前記第１の電極と絶縁して前記筐体の外表面に配置された第２の電極と、
   を有することを特徴とする電界通信装置。
4. 前記第１の電極と前記第２の電極は対向して配置されており、前記第１の電極が配置された部分に対応する箇所には前記第２の電極が形成されていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電界通信装置。
5. 前記第１の電極の形状と前記第２の電極の形状が異なっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電界通信装置。
6. 前記第１の電極および前記第２の電極のいずれか一方の電極の形状が板状であって、他方の電極の形状が線状又は帯状であることを特徴とする請求項５記載の電界通信装置。
7. 前記線状又は帯状の電極は変形可能であって、他方の電極に物理的に接触しないことを特徴とする請求項６記載の電界通信装置。
8. 前記線状又は帯状の電極は他方の電極に接触しない長さであることを特徴とする請求項７記載の電界通信装置。
9. 前記第１の電極および前記第２の電極のうち少なくとも一方の電極の外側に当該電極と絶縁して少なくとも１つの金属層を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電界通信装置。
10. 前記第１の電極および前記第２の電極のうち少なくとも一方の最外層が絶縁フィルムにより覆われていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電界通信装置。
11. 前記第１の電極および前記第２の電極の角が丸いことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電界通信装置。

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