JP2009017034A - 電界通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーが電極の操作を意識することなく容易に電界通信を行い、且つ、通信品質の劣化を防止する電界通信装置を提供することを課題とする。
【解決手段】電界通信装置１は、通信媒体１０を介して接続された情報端末２に命令を与えるマウス１１と、このマウス１１の内部に配置された電界通信用の通信回路１２と、この通信回路１２に電気的に接続され、且つマウス１１の下部に接触配置された電界通信用の電極１３と、通信回路１２に電気的に接続され、且つマウス１１の上部に接触配置されたグランド電極１４を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信データに基づいて電界を電界伝達媒体に誘起して通信を行う電界通信装置に関する。

従来、電界を伝達する電界伝達媒体に対して送信すべきデータに基づく電界を誘起させ、また電界伝達媒体に誘起された電界を検出してデータ通信を行う電界通信装置が提案されている（特許文献１参照）。

このような電界通信装置を適用して、例えば、情報端末の所定のスロットに接続することが可能なプラグイン型の電界通信装置が開発されている。
特開２００３−３２４３９５公報

しかしながら、電界通信を行う際、電極を電界伝達媒体に接触させるという操作が必要であるため、取り扱いにユーザーの手間を要するという問題がある。

また、スロットに挿入された通信回路から伸びた電極を電界伝達媒体に接触させてデータ通信を行うため、電極の大きさと同等なスペースをあえて確保しておくという問題があった。

特に、情報端末がパソコンの場合に、パソコンの底面に電極を配置することで作業場所のスリム化も可能であるが、市場に流通しているパソコンの機種の違いにより底面の形状も異なるため、通信回路と電極とを接続する接続部分の長さや、電極の大きさを一意に定めることは困難であるという問題もある。

更に、スロットに挿入した情報端末から電磁波などの雑音の影響を受けるため、データ通信時における送信出力と受信感度が低下し、更に、情報端末の種類によってその出力や感度が異なるという問題があった。

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、ユーザーが電極の操作を意識することなく容易に電界通信を行い、且つ、通信品質の劣化を防止する電界通信装置を提供することにある。

請求項１に記載の電界通信装置は、通信媒体を介して接続された情報端末に命令を与える命令装置と、前記命令装置の内部に配置された電界通信用の通信回路と、前記通信回路に電気的に接続され、且つ前記命令装置の下部に接触配置された電界通信用の電極と、を有することを要旨とする。

本発明にあっては、通信媒体を介して接続された情報端末に命令を与える命令装置と、この命令装置の内部に配置された電界通信用の通信回路と、この通信回路に電気的に接続され、且つ命令装置の下部に接触配置された電界通信用の電極とを有する電界通信装置であるため、電極の操作を意識することなく電界通信を行うことができる。

また、本発明にあっては、電界通信用の通信回路が、通信媒体を介して情報端末に接続された命令装置の内部に配置されているため、情報端末からの雑音の影響を排除することができ、通信品質の劣化を防止することができる。

請求項２に記載の電界通信装置は、前記通信回路に電気的に接続され、且つ前記命令装置の上部に接触配置されたグランド電極を更に有することを要旨とする。

本発明にあっては、通信回路に電気的に接続され、且つ命令装置の上部に接触配置されたグランド電極を更に有するため、ユーザーによりその命令装置が操作された時にグランド電位を強化することができ、データ通信時における送信出力と受信感度を高めることができる。

請求項３に記載の電界通信装置は、前記命令装置が、マウス又はキーボードであることを要旨とする。

本発明によれば、ユーザーが電極の操作を意識することなく容易に電界通信を行い、且つ、通信品質の劣化を防止する電界通信装置を提供することができる。

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。

図１は、本実施の形態に係る電界通信装置の断面構成を示す模式図である。本実施の形態における電界通信装置１は、接続ケーブル１０を介して接続された情報端末に命令を与えるマウス１１と、マウス１１の内部に配置された電界通信用の通信回路１２と、通信回路１２に電気的に接続され、且つマウス１１の下部に接触配置された電界通信用の電極１３と、通信回路１２に電気的に接続され、且つマウス１１の上部に接触配置されたグランド電極１４とを備えた構成である。

マウス１１は、本体を手に持って水平に移動させ、ボールや赤外線などを利用したセンサで移動を検知し、２次元や３次元などの移動距離などを情報端末としてのパソコンなどに伝える命令装置であって、通信媒体としての接続ケーブル１０を介してパソコンのＵＳＢポートに接続される。なお、マウス１１は、命令装置の一例であって、汎用的なキーボードやペンタッチキーボードなど、接続ケーブル１０を介して情報端末と通信可能であるものに適用することができる。例えば、命令装置としてキーボードを用いる場合には、図２に示すように、キーボード２０の各キーが配列された上部にグランド電極１４を接触配置し、机などの電界伝達媒体に接触する下部に電極１３を接触配置する。

また、接続先のＵＳＢポートについても一例を示すものであって、シリアルポートやＰＳ／２ポートなどの他の外部インタフェースに接続可能であれば、得られる効果に差異はない。更に、この命令装置は、情報端末に物理的に接続されている必要はなく、情報端末との通信が可能であれば、赤外線や電波を通信媒体とするワイヤレスマウスにも適用可能である。

図１に示す通信回路１２は、電界通信におけるデータの送信及び／又は受信を行う回路であって、図３に示す構成を備えている。図３は、電界通信装置に使用される通信回路１２の一例を示すブロック図である。

図３に示すように、情報端末２と電極１３との間を接続する通信回路１２は、インタフェース回路１２１を介して情報端末２に接続される。通信回路１２は、この情報端末２からインタフェース回路１２１を介して他の情報端末２に送信するための送信データを受け取ると、レベル調整回路１２２で送信データの信号振幅を調整してから、送信回路１２３を介して送信電極１３ａに供給するようになっている。

送信電極１３ａは、送信回路１２３から送信データが供給されると、この送信データに対応する電界を電界伝達媒体３に誘起する。この誘起された電界は、電界伝達媒体３を伝達して、他の情報端末における電界通信装置の受信電極で受信される。

電界検出光学部１２４は、受信電極１３ｂで受信した電界が供給され、電界光学手法を利用した電界検出光学部１２４内で別途発生するレーザ光を偏光変化させた後、電気信号に変換する。この電気信号は、信号処理回路１２５での帯域制限により不要な雑音が除去され、更に波形整形回路１２６で波形が整形されてから、インタフェース回路１２１を介して情報端末２に供給されるようになっている。

なお、送信電極１３ａと受信電極１３ｂは、一体化して１つの電極１３で各電極を構成してもよいものであるが、送信または受信どちらか一方の構成のみを有するものとしてもよい。

ここで、図１に示すグランド電極１４は、図３を用いて説明した電界検出光学部１２４に設けられている。図４は、図３に示す通信回路１２に使用されている電界検出光学部１２４の構成を示すブロック図である。

図４に示す電界検出光学部１２４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、レーザ光源を構成するレーザダイオード２０１および電気光学結晶からなる電気光学素子２０２を有する。なお、電気光学素子２０２は、レーザダイオード２０１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感度を有し、この電気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になっている。

電気光学素子２０２の図上で上下方向に対向する両側面には第１電極２０３及び第２電極２０４が設けられている。なお、この第１電極２０３及び第２電極２０４は、レーザダイオード２０１からのレーザ光の電気光学素子２０２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ようになっている。

図４に示す電界検出光学部１２４は、図３に示したのと同じ電極１３を有し、この電極１３は第１電極２０３に接続されている。また、第１電極２０３に対向する第２電極２０４は、図１に示したのと同じグランド電極１４に接続され、第１電極２０３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。電極１３は、電界伝達媒体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２０３に伝達し、第１電極２０３を介して電気光学素子２０２に結合するようになっている。

レーザダイオード２０１から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ２０５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２０６で偏光状態を調整されて電気光学素子２０２に入射する。電気光学素子２０２に入射したレーザ光は、電気光学素子２０２内で第１電極２０３と第２電極２０４との間を伝播するが、このレーザ光の伝播中において上述したように電極１３が電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を受け、この電界が第１電極２０３を介して電気光学素子２０２に結合すると、この電界は第１電極２０３からグランド電極１４に接続されている第２電極２０４に向かって形成されて、レーザダイオード２０１から電気光学素子２０２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２０２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。

このように電気光学素子２０２において第１電極２０３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２０７で偏光状態を調整されて偏光ビームスプリッタ２０９に入射する。偏光ビームスプリッタ２０９は、第２波長板２０７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２０９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集光レンズ２１０ａ及び第２集光レンズ２１０ｂで集光されてから、第１フォトダイオード２１１ａ及び第２フォトダイオード２１１ｂに供給され、第１フォトダイオード２１１ａ及び第２フォトダイオード２１１ｂ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ようになっている。

上述したように第１フォトダイオード２１１ａ及び第２フォトダイオード２１１ｂから出力される電気信号は、図３に示す信号処理回路１２５で増幅、雑音除去などの信号処理を施されてから、波形整形回路１２６で波形整形され、インタフェース回路１２１を介して情報端末２に供給されることになる。

図５は、電界通信装置に使用される通信回路１２の他の一例を示すブロック図である。図５に示すブロック図には、情報端末２が接続された通信回路１２と、通信を媒介する電界伝達媒体３と、通信回路１２’と、この通信回路１２’に接続された情報端末２’とが示されている。通信回路１２と通信回路１２’との間で通信を行い、通信回路１２からデータを送信して通信回路１２’で受信する場合を例にするものである。

通信回路１２と通信回路１２’とは同じ構成を有している。両者に構成上の相違点はないものの、説明するための便宜上、同一の構成部には同一の番号を付し、通信回路１２’の備える構成部については「’」を付して識別している。

なお、情報端末２は、通信回路１２に対して送信データと送受信切替信号を送る。送信データとは、通信相手の情報端末２’へ伝達される任意のデータである。送受信切替信号とは、通信回路１２に対して送信と受信との動作の切替を指示するための信号である。

また、通信回路１２からは情報端末２に対して受信データを送る。この受信データは、通信相手の情報端末２’が情報端末２に対し、通信回路１２’と通信回路１２とを介して送信したデータを受信して得た受信データである。なお、情報端末２’と通信回路１２’との間においても、情報端末２と通信回路１２との間と同じく送信データや送受信切替信号、受信データのやり取りが行われている。

また、通信回路１２には、データを送信するための送信部と、データを受信する受信部とを備えている。送信部には、送信データを発振器４１から出力される搬送波で変調するための変調回路４０と、搬送波を出力するための発振器４１とを備える。更に、受信部には、復調信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかを判定して補正するための補正回路４２と、搬送波再生回路４４で再生された搬送波と受信した信号をもとにデータを再生する復調回路４３と、受信した信号から搬送波を抽出する搬送波再生回路４４とを備えている。

なお、電極１３は、図３を用いて説明した場合と同様に、通信回路１２から伝達されたデータを通信回路１２’に送信する機能と、通信回路１２’から送信されたデータを受信する機能とを有している。図５で示す通信回路１２を有する電界通信装置の場合であっても、送信電極１３ａと受信電極１３ｂは、一体化して１つの電極１３で各電極を構成してもよいし、送信または受信どちらか一方の構成のみを有するものとしてもよい。

また、図６には、図５で示した補正回路４２，補正回路４２’の構成を説明するための構成図が示されている。図５で示す通信回路１２と通信回路１２’においては、受信部の出力でのＨレベルとＬレベルの反転を防ぐことを目的として、この受信部に補正回路４２、４２’が備えられている。なお、通信回路１２の補正回路４２と通信回路１２’の補正回路４２’とは同様のものであるので、ここでは通信回路１２’が備える補正回路４２’の説明のみを行う。

補正回路４２’は、復調信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていた場合に信号を反転させるための反転・非反転切替回路６１と、復調信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかを判定して切替信号を出力するためのサンプリング回路６２と、再生搬送波を検出しサンプリング信号を生成するための検波器６３と、復調信号のＨレベルとＬレベルの判定が十分区別できるまでサンプリング信号を遅らせるための遅延器６３とを備えている。

ここで、図１に示すグランド電極１４は、図５を用いて説明した変調回路４０及び復調回路４３に接続されている。図７は、変調回路４０とグランド電極１４との接続構成を示す構成図である。変調回路４０には、送信電極１３ａと受信電極１３ｂとを備える電極１３が接続されると共に、図４を用いて説明した機能を有するグランド電極１４が接続されている。データの送信時には、変調回路４０に接続されたグランド電極１４が機能し、データの受信時には、復調回路４３に接続されたグランド電極１４が機能する。１つのグランド電極１４が変調回路４０と復調回路４３とに接続される構成でもよく、各回路に異なるグランド電極１４を接続してもよい。

通常、情報端末２を操作する場合には、マウス１１やキーボード２０などを利用して命令信号を与える場合が多く、そのような命令装置の内部に図３又は図５に示す通信回路１２と電極１３とを配置することで、電界通信装置１を情報端末２にわざわざ接続させるという意識をユーザーに持たせることなく、電界通信をすることができる。また、電極を電界伝達媒体３に接触させるという煩わしさを排除することもできる。更に、マウス１１は、接続ケーブル１０を介して情報端末２に接続されるので、情報端末２とマウス１１との間には所定の距離を有する物理空間が存在するので、情報端末２からの雑音の影響を排除することができ、通信品質の劣化を防止することができる。

図８は、本実施の形態に係る電界通信装置の使用例を示す図である。図８で示すマウス１１は、接続ケーブル１０を介してパソコン２に接続されている。マウス１１及びパソコン２は、電界伝達媒体３としてのテーブル３の上に配置されており、このテーブル３の下には、ネットワークを介して存在する他の情報端末（図示せず）にデータ送信を行うための電界通信用の電極１３’および通信回路１２’が配されている。

パソコン２を操作する場合に、通常、マウス１１やキーボード２０などがユーザーにより操作されているので、そのマウス１１やキーボード２０とユーザーの手とは接触した状態にある。図３又は図５で説明したグランド電極１４を、マウス１１やキーボード２０の上部に配置することで、通信回路１２で発生する不要な電磁波や逆位相の電界などを人体に逃がし、このような不要な電磁波や逆位相の電界が電極１３に混入することを低減することができる。これにより、電極１３において、必要な電界を効率よくテーブルに誘起でき、電極１３’及び通信回路１２’を介してデータ通信を的確に行うことができ、通信品質の低減を防止することができる。

最後に、上述のマウス１１の上部とは、マウスとして形成された筐体の外側の表面であってもよいし、筐体の内側の表面でもよい。マウス１１の下部についても同様である。

本実施の形態によれば、通信媒体１０を介して接続された情報端末２に命令を与えるマウス１１と、このマウス１１の内部に配置された電界通信用の通信回路１２と、この通信回路１２に電気的に接続され、且つマウス１１の下部に接触配置された電界通信用の電極１３とを有する電界通信装置であるので、電極１３の操作を意識することなく電界通信を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、電界通信用の通信回路１２が、通信媒体１０を介して情報端末２に接続されたマウス１１の内部に配置されているので、情報端末２からの雑音の影響を排除することができ、通信品質の劣化を防止することができる。

本実施の形態によれば、通信回路１２に電気的に接続され、且つマウス１１の上部に接触配置されたグランド電極１４を更に有するので、ユーザーによりそのマウス１１が操作された時にグランド電位を強化することができ、データ通信時における送信出力と受信感度を高めることができる。

本実施の形態に係る電界通信装置の断面構成を示す模式図である。 キーボードに配置される電極とグランド電極との位置関係を示す図である。 電界通信装置に使用される通信回路の一例を示すブロック図である。 図３に示す通信回路に使用されている電界検出光学部の構成を示すブロック図である。 電界通信装置に使用される通信回路の他の一例を示すブロック図である。 図５で示した補正回路の構成を示す構成図である。 図５で示した変調回路とグランド電極との接続構成を示す構成図である。 本実施の形態に係る電界通信装置の使用例を示す図である。

符号の説明

１…電界通信装置
２，２’…情報端末（パソコン）
３…電界伝達媒体（テーブル）
１０…通信媒体（接続ケーブル）
１１…マウス
１２，１２’…通信回路
１３，１３’…電極
１３ａ，１３ａ’…送信電極
１３ｂ，１３ｂ’…受信電極
１４…グランド電極
２０…キーボード
４０，４０’…変調回路
４１，４１’…発振器
４２，４２’…補正回路
４３，４３’…復調回路
４４，４４’…搬送波再生回路
６１…反転・非反転切替回路
６２…サンプリング回路
６３…検波器
６４…遅延器
１２１…インタフェース回路
１２２…レベル調整回路
１２３…送信回路
１２４…電界検出光学部
１２５…信号処理回路
１２６…波形整形回路
２０１…レーザダイオード
２０２…電気光学素子
２０３…第１電極
２０４…第２電極
２０５…コリメートレンズ
２０６…第１波長板
２０７…第２波長板
２０９…偏光ビームスプリッタ
２１０ａ…第１集光レンズ
２１０ｂ…第２集光レンズ
２１１ａ…第１フォトダイオード
２１１ｂ…第２フォトダイオード

Claims (3)

1. 通信媒体を介して接続された情報端末に命令を与える命令装置と、
   前記命令装置の内部に配置された電界通信用の通信回路と、
   前記通信回路に電気的に接続され、且つ前記命令装置の下部に接触配置された電界通信用の電極と、
   を有することを特徴とする電界通信装置。
2. 前記通信回路に電気的に接続され、且つ前記命令装置の上部に接触配置されたグランド電極を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電界通信装置。
3. 前記命令装置は、マウス又はキーボードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界通信装置。

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