JP2010028154A

JP2010028154A - 無電池電波無線によるテレビ用リモコン、ｐｃ用キーボード／マウス、ゲームコントローラー、ヘッドフォン、シンセサイザー楽器鍵盤、及び小電力スピーカー

Info

Publication number: JP2010028154A
Application number: JP2008183272A
Authority: JP
Inventors: Kimitake Utsunomiya; 宇都宮侯武; Ryo Utsunomiya; 宇都宮諒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】微弱電波かＲＦＩＤで、コストダウンされ、長寿命の、無電池のテレビリモコン、無電池のＰＣ用のキーボード／マウスを作る。また無電池の動き検出ゲームコントローラー、無電池ワイヤレスヘッドフォン、無電池電子楽器を作る。また超小電力のスピーカーを作る。
【解決手段】リーダアンテナは水平偏波で駆動され、微小共振ループアンテナによるＬＣ共振回路の状態をスキャンして、共振周波数の変化やディップの深さからどのボタンが押されたか判断する。
【選択図】図６

Description

本発明はテレビジョンの無電池電波リモコン、ＰＣ用の無電池電波キーボード／マウス、無電池電波ゲームコントローラー、無電池ワイヤレスヘッドセット、ＲＦＩＤタグを用いた分散スピーカー装置、電子楽器鍵盤及び音場生成に関するものである。

１９７０年代前半にテレビのチューナが、可変容量ダイオードを使用した電子チューナとなり、それに対応して赤外線リモコントがすぐに導入されて以来、ほぼそのままの形が３５年に亘って継承されて来た。その間、多機能化が進んだテレビのコントロールを、受像機の前面パネルに数多く配置したボタンで行うと、テレビの製造コストが上昇する問題を生じた。これを抑えるために、リモコン側にキースキャンシートを使って、ほぼ追加コストなしでボタンの数を増やして並べる方法が取られて、テレビのリモコンの操作は複雑化の一途を辿り、ボタンの数は４５を越えるようになった。これに対してユーザーから不満の声が起こり、一部のリモコンボタンによる機能操作はテレビの前面パネルのボタンに戻り、一部の機能は画面表示のカーソル移動階層メニュー選択とリモコンのボタン操作に移されて、これを“簡単リモコン”と称し、今日に至っている。外見上は単純化されたそれらの簡単なものに於いても、リモコンコマンダー上の選択ボタンの数は通常２５〜３５にのぼっている。またテーブルの上に２〜５台分の多ボタンリモコンを並べ、さながらカウチテーブルが調整卓の観をなすようになり、また各社間のリモコンの共通化も叫ばれたが実現せず、今日に至っている。図１は従来型多ボタンキースキャン赤外線リモコンの送受信システムを示す。

図２には、そのコントロールコードの例を示す。このＰＰＭまたはＰＷＭの送信コードが各社まちまちであったために、リモコンが３５年間統一できなかった。

図３は従来の多ボタン赤外線テレビリモコンの典型的な周波数配置である。ＣＲＴ（陰極線管）駆動の偏向ヨークとフライバックトランスからの電磁輻射を避けたＦｈ（水平偏向周波数）の２次と３次の高調波の間の周波数を使い、占有帯域幅は２ＫＨｚ程度である。ＬＥＤの駆動は基本波成分／消費電流の効率が良いインパルス駆動になっている。変調コードだけでなく、この周波数もまた共通化できなかった。

一方ＰＣに於いてはマウスを使い、Ｘ−Ｙ平面上の動きと左右のクリックボタンでキーボードを使わなくても多くがコントロールが出来るが、これとテレビ用赤外線リモコンの２５〜４５の選択ボタン数には大きな使い易さの開きがあると言わざると得ない。このことから、テレビのリモコンに若しＰＣのマウスと同様の働きをさせるなら、周辺機器を含むテレビの究極的に簡単・快適な操作が実現されることが以前より広く認識されていた。特にこれからのテレビは画角が大きく、ＰＣモニターより高解像度であるので、ポインタ機能を持つリモコンが有用である。ＰＣとテレビの環境を改めて比較すると、ＰＣのワイヤレスマウスの到達距離は１ｍ程度であり、電池の消耗は速くて数ヶ月しか持たず、一方テレビ赤外線リモコンの到達距離は８ｍ程度であり、単三乾電池は通常１２ヶ月以上持つという根本的な差がある。したがって、マウスのＧＵＩに於ける簡便さを上回るには、先ずテレビで究極のものを作り、それをＰＣに応用するのが本筋であろう。究極の快適性・人間性とはおそらくペンかむぎわらのようなリモコン指揮棒で、意のままに機器をコントロールすることであろう。

またテレビリモコンはＬＥＤの順方向電圧（１．８Ｖ程度）のために、乾電池２個を必要としているが、これを無電池で行なうならば、その方法は赤外線ではなく電波である。しかしＲＦＩＤをテレビのリモコンに使うような試みは、テレビ本体側の電波放射電力を大きなものにし、その待機電力を減らす場合もリーダが間歇的にポーリングするのを５秒ほど待たねばならなかった。結局のところ、これまで赤外線リモコンを置き換える電波リモコンは現れていない。一部で、２．４ＧＨｚ帯のＩＥＥＥ８０２．１５．４を使う電池式多数ボタン電波リモコンが提案（ＲＦ４ＣＥコンソーシアム）されているが、これは赤外線リモコンに対して何の優位性も持っておらず、赤外線に比べて電波が回り込むのをよしとするのは利点ではなく、他の機器を誤動作させる欠点であった。

またテレビゲーム機で加速度センサーを使った動き検出コントローラーが登場したが、製造コストが赤外線リモコン送受信の１０倍程度であり、電池の消耗が激しく、１２ヶ月で２０００円程度の電池代が掛かる。またマウスに比べると、ポインタとしての位置精度が悪い。また得られる動きのデータは極めて粗いものであり、精細なプレーヤーの動きを反映することはできない。電池を持つコントローラーを投げ飛ばし、室内のものが壊れ、人に怪我を負わせる事故もあった。

特開２００６−１７８９４８

先ず最優先課題として乾電池を使わないテレビリモコンと、ＰＣのワイヤレスキーボード／マウスが求められる。二番目の課題として、テレビリモコンのボタンの数を減らしてＡ／Ｂボタンとし、動き検出リモコンにしなければならない。三番目にリーダの動作電力を十分に少ないものにしなければならない。四番目にリモコン待機電力が１０ｍＷ以下でなければならない。五番目に探し求められている青い鳥であるバーチャルキーボードの解が提出されなければならない。六番目に乾電池の消耗が激しい動き検出ゲームコントローラーを無電池にし、動き検出の緻密さを飛躍的に向上させ、消費者を困らせるボタンの劣化を半永久的な耐久性のものとしなければならない。７番目にノートブックＰＣの窮屈なキーボードと、使いにくいタッチパッドの問題を解決し、コーヒーを溢すとノートブックＰＣは壊れてしまい廃棄せざるを得ないのを解決しなければならない。８番目はテレビがフルハイビジョンになり、通常の電子メールとインターネットは優れた解像度と十分な画面の大きさを持つテレビ画面で行なわれるように、快適なテレビ用キーボード／マウスが提供されなければならない。９番目に全ての新しく提供される技術は、１００年間の耐用年数を持ち、また１００年後に流行遅れになってはならない。１０番目にコストは従来の１／５に、また材料の使用も従来の１／５にならなければならない。本発明はこれらを全て実現するものである。光や電磁波が人体にどのような損傷を与えるかは不明な部分が多い。しかし肌の色を決めるメラニン色素の量が住む所の緯度によって短期間の間に変わって来たことは、光に適者生存を促す程度の人体に与える影響があることを物語っている。電波は光に比べるとＤＮＡに変化をもたらす度合いは極めて低いが、不要な電波を出さない事が基本的な姿勢として強く求められる。

テレビのリモコンを簡単・快適なものにするには、リモコンコマンダーの動きをコマンダー側或いはテレビ本体側で検出してコマンダーの選択ボタンを無くすのが最適であることが広く理解されている。これを実現するのにコマンダーに３次元加速度センサーを搭載するか、テレビ本体側から発射される赤外線ビームをリモコンの２次元センサーで検出するか、又はマーカーとしてのリモコンをテレビ本体側の２次元センサーで捉えるか、の３つの方法しかないと信じ込まれて来た。しかしその何れもが、現行の赤外線リモコンを遥かに複雑にし、装置を大掛かりにするものであり、製造コストも受け入れがたいものになり、市場に出荷されるテレビ受像機で一般化できるものではない。またそれらは全て双方向通信を必要としていた。今、人類がなすべきことは電力を減らすことではなく、電力を使わないことであり、また材料を減らすことではなく、材料を使わないことである。

またデジタル格差の解消にはＰＣ機能のテレビへの吸収がなされなくてはならない。テレビを見ないデジタル弱者はいない。従って今の課題は、ＰＣ機能の操作をテレビのリモコンで、従来のＰＣのキーボード／マウスより高速で快適に行なう手立てを見つけ出す事である。製造コストとしてはテレビでのインターネット／電子メールの機能がテレビ受像機全体の製造コストの５％で達成できることが要件となる。

微弱電波通信とＲＦＩＤ通信の基本原理は、千里離れた所のものが耳をそばだてる事により一里の所に来ることを利用する（千里眼）。耳をそばだてるには２つの方法があり、その一つはアレーアンテナで縦横それぞれ１／３０に指向角を絞ると指向性利得が１０００倍になることを利用するものであり、宇宙観測などで広く使われている。しかしこの原理を電波リモコンなどに利用すると、大きな送信アンテナと大きな受信アンテナが必要になる。二つ目の方法は図４に示すように、心を研ぎ澄ます方法であり、送り手は受け手と心を合わせ、受け手は送り手と心を合わせて共鳴することである。音叉の共鳴などは広く知られているが、電波通信では使われたことがなかった。１０ｍ（１０００ｃｍ）離れたリーダのコイルの電流入力に対するタグのコイルの誘起電圧の関係が、数式１に示すようにそれぞれのコイルがＬＣ共振する場合のＱ値の積に比例することを利用するものである。即ちそれぞれのＱが共に３０であれば１０００ｃｍ離れた２つのコイルは等価的に１ｃｍの距離に見えるのである。従って電波通信にとって離れた距離はさしたる問題ではない。ただ如何に高いＱを持てるかが課題である。高いＱはまた一つのことに時間をかけ、決して急がないことを意味している。Ｑ値の積が１万倍大きいということは、即ち１万倍長い時間１つのものに集中して観測することであり、その集中が選択性となる。

電波通信の応用原理として認識しなければならないことは、アンテナの大きさ、或いは等価断面積がアンテナの効率とは無関係なことである。図５に示すようなループアンテナを例に取り、波長に比べて周囲長が十分に短いとする。放射抵抗は数式２で表される。

リアクタンスは数式３で表される。

到来電界Ｅに対する開放端子電圧は数式４である。

有能電力は数式５であり、ループアンテナの半径には無関係なことが分かる。

受信アンテナの放射抵抗を雑音源とした場合は、Ｓ／Ｎは数式６で表され、これもループアンテナの半径には無関係である。

誘導性の受信ループアンテナに容量を装荷してアンテナを共振させた場合の共振電圧は、数式７で表され、ループの半径が小さい方が逆に大きな共振電圧が得られることが分かる。

テレビのリモコンから乾電池を追放するために、１９８０年代に太陽電池付きのリモコンコマンダーも商品化されたが、暗闇でテレビを点けられない問題があった。ＲＦＩＤタグに書き込まれた内容でテレビをプログラムコントロールする案も出されているが、リーダの消費電力が数ワットになるの。図１に示すような３５個程度までのボタンを持つ従来の赤外線簡単リモコンを、同程度以下の大きさで、図７、図１２、図１３、図１５に示すような、３５以下のボタンを持つ乾電池なしの電波リモコンで置き換え、送受信ニットを赤外線リモコンと同程度のコストで製造し、テレビをつけたら誤動作でＰＣがつくか、暖房機がついて火災を起こすようなことを根絶しなければならない。これらの無電池微弱電波リモコンコマンダーをアクセスするのは、図６に示すようなテレビ本体に組み込まれるリモコンのリーダシステムである。リーダは複数のＬＣ共振回路の状態をディップスキャンして検出する。ループアンテナの背後に反射板があるが、必ずしも１／４波長の距離でなくとも、ループアンテナの放射抵抗とインダクタンスに反映される。リーダアンテナは主として水平偏波で駆動される。

図７は無電池多ボタンキースキャン微弱電波リモコンコマンダーである。図の上側の例では３ｘ８＝２４のキースキャンである。ＬＣ共振回路の数は３＋８＝１１ではなく、３ｘ２＝６である。２つの異なる周波数の共振回路が、それを結ぶストリップラインのどの位置でアルミ箔が近接するか、指で近接されるかの共振周波数変化の相対比や、ディップの深さの変化の相対比によって、どのボタンが押されているかが分かる。図の下側は５ｘ５の例である。横型の場合は、ＬＣ共振回路はボタン以外の幅を占めるので、フィルムの両端を折り曲げて、垂直偏波対応にすることが出来る。ストリップラインの１点にボタンの裏に貼ったアルミ箔の断片を近づけると、両端の２つのＬＣ共振回路の共振周波数は低くなる。ストリップラインの１点に指先を近づけると、両端の２つのＬＣ共振回路のＱ値が低くなる。これらのボタン型では、数ｍｍのストロークを確保するための機構が必要になる。現実には交点を形成する２つのＬＣ共振回路に隣接したＬＣ共振回路も僅かに影響を受けるので、全体のディップパターンを認識することによって、妨害電波による誤動作を無くしている。

図８に示すように、ストリップラインの特性インピーダンス、アルミ箔の近接容量または指先の近接容量／損失、ＬＣ共振回路の並列抵抗を、数式８、数式９に従って設計されなければならない。

図９は無電池多ボタンキースキャン微弱電波リモコンの周波数配列である。

図１０は無電池多ボタンキースキャン微弱電波リモコンのアルミ箔による変化のＱ検波出力を示す。

図１１は無電池多ボタンキースキャン微弱電波リモコンの指先による変化のＱ検波出力を示す。

図１２は無電池個別多ボタン微弱電波リモコンコマンダーで、ボタンの数が多くない時に、キースキャンを行わず、個別ボタン式にしたものである。

図１３はＡ／Ｂボタン（マウスの左右クリックに相当）を持つ親指タッチパッドリモコンである。

図１４は親指タッチパッドリモコンのディップスキャンの応答波形を示す。

図１５は親指タッチパッドと比べて、より広い範囲でＸ−Ｙ座標の直線性を持てるようにした４ｘ４パッドの例である。

図１６はタッチパッド微弱電波リモコンとわらしべ（動き検出指揮棒）微弱電波リモコンの違いを示したものである。わらしべ方式では水平偏波と垂直偏波によるディップスキャン検出を交互に行なう。

図１７はＡ／Ｂボタン動き検出無電池電波リモコン指揮棒である。ＵＨＦ帯の微弱電波で動作する。基本的に６つの放射性共振コイルＡ／Ｂ／Ｃ／Ｄ／Ｅ／Ｆからなっていて、それぞれのコイルは非放射性の共振容量で終端されたループを形成していて、６つの異なったＵＨＦ帯の周波数で同調している。ＡはＡボタンであり、Ａボタンを押すと静電容量が変わり共振回路Ａの周波数が変化する。ＢはＢボタンであり、Ｂボタンを押すと静電容量が変わり共振回路Ｂの周波数が変化する。Ｃ／Ｄは水平に配向した位置から、Ｃは上に３０度曲げられ、Ｄは下に３０度曲げられて、Ｙ軸の傾きの検出をＣ／Ｄの差分で担当する。Ｅ／Ｆは垂直に配向した位置から、Ｅは左に３０度曲げられ、Ｆは右に３０度曲げられて、Ｘ軸の傾きの検出をＥ／Ｆの差分で担当する。６つのコイルは独立に機能するのではなく、Ｘ−Ｙ座標指定するか、Ａ／Ｂボタンを押すかを６つのコイルの電子指紋全体で表現して、符号化やエラー訂正を行わず、極端に小さいリーダの駆動電力で８ｍの距離からのアクセスを可能にしている。リーダはこの電子指紋をディップサーチで読み取ったパターンで指揮棒の動きを読み取りコマンダーの命令を読み取るが、そこから引き出されたＸ−Ｙ軸のポインタ座標情報は、アナログ量変化の時間微分の、閾値以上の部分を切り取って変化量とすることによって、外来雑音の影響を軽減している。本発明ではテレビの電源オンはＡ／Ｂボタンと登録された動きの組み合わせで行なわれる。それによって図４０に示すリーダＩＣからのマイコンを経ない直接のＳＭＰＳのキックオフが可能になった。

図１８は動き検出リモコンのリーダの構造である。リーダはＸ２Ｂバスを通してチューナの４ＭＨｚを周波数基準にしている。リーダは水平に配向されたループアンテナと垂直に配向されたループアンテナを持つ。リーダの放射指向性反射鏡（金属）で放射パターンをシェイピングされている。

消費者はテレビスクリーンの下部にあるリーダを意識せず、テレビスクリーンの中央を基点として指揮棒を動かすので、６つのコイルの配向は、図１９に示すように、この分だけオフセットされて取り付けられている。

リーダは３０度上下・左右に曲げられたＣ／Ｄ／Ｅ／Ｆの４周波共振回路の応答の差分、から、図２０に示すように、わらしべリモコンの向きを検出する。

テレビの画面上にはポインタが現れるか選択ボタンがハイライトされるので、リモコンの動き検出でそれを希望する方向に移動できる。Ａボタンを離せば矢印は停止し選択タブがハイライトされＢボタンのシングルクリックで選択が出来る。リモコン指揮棒はチャンネルアップをしたい時には、図２１に示すように、リモコン指揮棒のＡボタンを押したまま右に振る。チャンネルダウンはその逆である。音量の増減は上下に振る。わらしべリモコンにはフォーマットが存在せず、また共通化も必要がない。それは自動車にアクセルペダルとブレーキペダルと操舵ハンドルがあることが決まっているのと同じである。或いは人間に両耳と両眼と鼻と口があることが決まっているのと同じである。リモコンリーダは、わらしべ棒の周波数をスキャンする事が出来、また動きの約束事を学習する事が出来、また個人差を別々に認識出来るからである。元来これは生物に備わっている能力である。

表１に従来の赤外線リモコンとのコスト比較を示す。

表２に示すように従来型多ボタン赤外線リモコンコマンダーと受光ユニットの製造コストの合計と、Ａ／Ｂボタン動き検出無電池電波リモコン指揮棒とリーダの製造コストの合計は同程度（３００円以下）である。

図２２は無電池テレビ／ＰＣ用微弱電波フルキーボードのキープレートである。

図２３は無電池テレビ／ＰＣ用キースキャン微弱電波キーボードの両面アルミ蒸着ＰＥＴフィルムシートである。４２個の異なった共振回路を有している。

図２４は無電池テレビ／ＰＣ用個別ボタン微弱電波キーボードの両面アルミ蒸着ＰＥＴフィルムシートである。この場合は１０１個の異なった共振回路を有している。

ノートブックＰＣで改良したいのは、バッテリーで１０時間以上駆動したいこと、堅牢であること、大画面であること、他人に光害を及ぼさないように視野角が狭いこと、コーヒーを溢しても壊れないこと、フルキーボードであること、タッチパッドの不便さから開放されること、薄いこと、軽いことの９つである。本発明はこれらの９つの願いのうち後半の５つを叶える。図２５に示すノートブックＰＣでは、キーボードとタッチパッドはユーザーが自由に配置できる。自分に合ったパネルデザインとストローク量（２〜４ｍｍ）を選べばよく、またそれを変更できる。またＰＣが学習して、打ち間違いを減らす事ができる。キースキャン回路はトップカバーの裏面か表面にあり、通風機能を含めた穴がトップカバーには開いていないので、コーヒーを溢しても拭き取れば問題がない。このキースキャン方式は、ストリップラインで結ばれた単一の共振周波数を持つ両端の２つのＬＣ共振回路の周波数とＱ値が、そのストリップラインのアルミ箔か指先が近づくと変化するのを利用し、ストリップラインを縦方向と横方向に配するものである。この場合キーパッドは縦横２つのストリップラインの交点に位置する必要はなく、リーダのディップスキャンのパターンで、どのキーが押されたかが分かる。このためキーパネル、タッチパッド、電源ボタンを自由な位置に配置できる。リーダアンテナはトップカバーの左右の上隅にあり、ディップスキャンのパターンをダブルチェックしている。通常は外部の無電池微弱電波の消しゴムマウスか、ペンマウスが使用される。そのような場所がない場合にタッチパッドが使われる。

伝統的なホイール機能を持ったマウスの形が維持される。光学マウスはエネルギーの無駄遣いである。ボールマウスが埃を集め、定期的に内部を清掃しないと歯車機構が円滑でなくなるのが嫌われ光学マウスが登場したが、本発明のボールマウスにはそのような弊害はない。図２６のボールマウスでは、Ｘ−Ｙの動きに４つ、左右クリックに２つ、スクロールに２つのＬＣ共振回路が割り当てられる。動きによってアルミ箔が容量成分を増やし、ＬＣ共振周波数が変化する。マウスの底面板は僅かに下方に撓んでいて、マウスを強く押すと電極の容量変化が大きくなりポインタは早く動く。マウスを軽く押す場合は微妙なポインタの動きが出来る。

図２７はホイール機能を持たない消しゴムマウスである。マウスを強く押し付けるとそれに比例してポインタは早く動く。

図２８は無電池のノートブックＰＣ／携帯端末用微弱電波ペンマウスである。

図２９は、ＵＳＢ接続のワイヤレスキーボード／マウスを示したものである。リーダはＵＳＢでＰＣから電源を供給されステーションとなる。微弱電波であるために、リーダの消費電力は従来の２．４５ＧＨｚを使ったステーションと比べて桁違いに小さい。アクセスレンジは１ｍに限定されている。またキーボードとマウスは無電池である。マウスは２つのリーダアンテナからの強度差のＸ−Ｙ座標特定と位相差のＸ−Ｙ座標特定との情報を突き合わせて、位置情報として出力する。

数式１０、数式１１、数式１２、によって、２つのリーダアンテナからの距離からＸ−Ｙ座礁が特定される。

テレビリモコンもＰＣの電源ボタンも、図３０に示すように、電子署名によりサインインを行う事ができる。

過去１０年ほど、持ち歩けるキーボードとして、バーチャルキーボードが模索され、そこで得られたものを図３１の上側に示す、レーザーダイオードで仮想のキーボードを机上に映し出し、ＣＭＯＳセンサーで指の動きを検出するものである。またＰＤＡ用のロールアップキーボードを図３１の下側に示す。

本発明のキーボードは図３２に示すように、仮想のものでもヒモ付きでもなく、現実のキースキャンシートと現実のキープレートであり、単に薄くて半径１ｃｍほどの筒状にロールアップして胸のポケットにしまう事が出来る。現実の２〜４ｍｍのストロークと抵抗があって、押せばカチッと音がする。無電池であり、製造コストは極めて安価である。携帯端末に微弱電波リーダを１５０円程度のＢＯＭ（ビルオブマテリアル）で組み込むことが出来る。胸ポケットからキーボードを取り出して、どんな場所でも、携帯電話が通じなくても、携帯電話の電池を使って、携帯電話の画面を見ながら、文字入力を行なって携帯電話のメモリーを使って保存し、家やオフィスに戻って、ケーブルを接続することなく、携帯電話に埋め込まれた無線機能でＰＣにテキストデータを転送できる。マウスには主として図２８に示すペンマウスが使用される。携帯電話／ＰＤＡの微弱電波キーボード駆動のバッテリー消耗は殆ど無視できる程度である。

微弱電波方式のロールアップキーボードの場合は、１つのキーに２つの共振周波数をクロスループによって割り当てる。１５の周波数で、図３３に示すように１０５個のキーを作り出す事が出来る。

表３はロールアップキーボード／ペンマウスと携帯端末微弱電波リーダの製造コストを示す。

表４は従来のキーボードマウスと微弱電波無電池キーボード／マウスの新旧の特徴比較である。

動き検出快適リモコンは人間の怠惰を引き起こすがストレスも減らす。家庭で快適さを同じレベルに揃えるには、空調機や照明も、テレビ観賞やインターネット作業を行うのと同じリモコン指揮棒で制御された方がよい。これは省エネもより怠惰に行うものである。空調機や照明の単純なオン／オフ制御はテレビ画面を利用してリモコン指揮棒で行う。テレビとこれ等の機器は共に有線・無線の形で、ＬＡＮに接続されている。緊急地震警報はＰＣには配信されずテレビ・ラジオには配信される。緊急時に自動的に電源を遮断すべき機能は、このＬＡＮ接続を通して行われる。またこのＬＡＮ接続は、インターネットを介して本発明の快適テレビシステムが現在のＰＣでの緊張を強いる作業の多くがテレビで行われる機会を与える。

家庭で現在のＰＣを使って行われている様々な作業の内、インターネット閲覧、電子メール、ネットミーティング等は、５０インチ以上の１９２０ｘ１０８０の解像度を持つテレビ画面で行う方が快適である。それには、キーボードとマウスをその環境に合ったものに進化させなければならない。そのために

１）画面から目を離さずにテレビ用キーボード／マウスが優しくコントロール出来る事
２）キーボード／マウスはコードレスで無電池である事
３）キーボードを床に置くかソファーに腰掛けた形で楽に操作できる事
４）テレビの観賞を中断せずにインターネット閲覧などの操作が出来る事
５）テレビ用のキーボードとマウスを合わせた製造原価が９００円以下である事

これ等を実現するために、Ａ／Ｂボタン動き検出無電池電波リモコンのリーダはリモコン指揮棒だけでなく、無電池のテレビキーボードと無電池のテレビマウスを受け入れなければならない。

ＰＣ機能の大半が、テレビ画面とテレビリモコン指揮棒とそれに繋がるテレビ用キーボード／マウスで達成されるが、一方でノートブックＰＣの優しさ回復も、機械に人間が使われないようにするために必要である。ノートブックＰＣの下半身のトッププレート上にワーキングエリアを設け、プレートの裏側か表側にＬＣ共振回路が２次元に配列されている。この仮想入力エリアに電源入力ボタンまたは電子署名の入力領域、１０１キーボード入力、タッチパッド入力をユーザーが定義する。その入力規則をＰＣが学習し、記憶する。電子署名の入力の他、ユーザーが自分で定義したキーマップを持ち去れば、他の人は正しくキーボード入力を出来ない。電子署名の入力には仮想入力エリア全体を使う事が出来、１０１キーボードは定義した入力に対応したキーマップを置き、残ったエリアがタッチパッドの領域になる。ブラインドタッチで入力する場合は、指の定位置はキーマップにエンボスを設ける。またスクリーンの裏側か表側にＬＣ共振回路を２次元に配列して、タッチパネルとして利用しても良い。

ゲーム機の無線コントローラーとして加速度センサーを搭載し、通信に電波を使うリモコンが登場してＧＵＩと組み合わせて使い易くなったが、製造原価が極めて高く、乾電池の消耗が著しい。テレビのリモコンと合わせた発想の転換が必要となっている。ＰＣに於けるマウスのＸ−Ｙ座標指定では、表示されたポインタからの変位分が向きとして与えられるが、ゲームの動き検出リモコンは本来速度を検出したいが、加速度しか検出できないので積分して速度を求める事が必要であり、またポインタとしてＸ−Ｙ座標を指定するには更にもう一回積分する必要があって、Ｘ−Ｙ座標の算出精度は悪く快適さが低下する。動き検出無電池電波リモコンでは、第一義的にＸ−Ｙ軸の絶対座標を与えられるので、タブレットの特性に近くマウスより快適で精密である。しかし空中でリモコン指揮棒を振るのは机の上で動かすマウスより肩・肘・手首に対する負担が大きい。このためリモコン指揮棒の使用は、動き検出としてはテレビの機能選択に限定される。

世界が地球環境を守る時代に入った今、テレビゲームコントローラーも変わらざるを得ない。テレビゲームリモコンは無線で、ゴムボタンの接点劣化がなく、主に動きでコントロールでき、送受信機の製造コストを合わせて２００円程度で、無電池で、ゲーム機の世代が変わってもコントローラーは親子孫三代にわたって長く使用できるものでなければならない。

動き検出とは（１）テレビ画面から見てリモコン棒がどの位置にいるか、（２）リモコン棒がどちらを向いているか、（３）リモコン棒がどの方向に動いているか、（４）リモコン棒がどの向きの加速度をどのくらいの強さ受けているか、の４つである。また２人で行なう場合は２つのリモコン棒の正確な相対関係も重要である。本発明ではこれ等の情報を従来よりも格段に多くのセンサーで精細に検出する。これらの電波検出の情報はリモコン棒を持つプレーヤーの人体の影響を受けるが、それはゲームにはなくてはならない貴重なものである。たとえばゴルフゲームで、ゴルフクラブのグリップだけではなく、腕の動きや上体の傾きなども反映するからである。従来の３次元加速度計の情報は不正確な演算を強いられるばかりではなく、小手先の動きしか表すことができない。正１２面体のペンタクトでは、１２の向き情報、１２軸の加速度情報、リーダからの距離情報、リーダから見たコントローラーの水平面内の角度の合計２６の情報が刻々得られる。リーダから見たコントローラーの垂直方向の高さ情報は提供されないが、リモコン棒が受ける加速度に反映されている。リモコン棒を握り締める力を反映せる場合は２７個目、気合をマイク入力するなら２８個目の情報である。リモコン棒のＬＣ共振回路の数は、この２８の情報では１４個である。リーダのＬＣ共振回路の数は水平偏波・垂直偏波とＬＲの組み合わせの２ｘ２＝４個である。これらの２８個の情報のうち、マイク入力を除いた２７個のデータは２７チャンネルのグラフィックイコライザの如く刻々変化し、テストプレーヤーがゲーム製作時に創出した２７チャンネルのサンプリングデータと比較することで、ゲームがコントロールされる。このほかリモコン用のＬＣ共振回路が８個あり、全体で２２個の共振回路になる。

２８個のサンプリング情報は本来必要なコントローラーの位置、向き、２次元的なＸ−Ｙ方向の動き、ひねり、Ｚ軸方向の速度、衝撃的な加速度、そしてゆっくりした微妙な動きを表す。従来の三次元の加速度方式はこれらの適正な多ベクトルとは程遠い存在であるが、図３４、図３５に示す本発明ではこれらの多ベクトルに沿ったデータを、テレビゲーム機のリーダがリモコン棒を読み取る一方向検知のみで行なっている。従来は意味なく双方向通信を行なっていた。第二プレーヤーのコントローラーの共振周波数はオフセットしている。

図３６は微弱電波の動き検出無電池コントローラーの周波数割り当てである。

図３７に示すように、全表面を金属で覆われた球体が正１２面体の中にあり、各１２面に配置された放射性のコイルと非放射性の共振容量と対向するときに、金属球体がコイルに近づくとインダクタンスが等価的に減るので共振周波数は上がる。一方金属球体の接近が共振容量を増やすならば、共振周波数は下がる。本発明はコントローラーが受ける加速度によって、金属球が接近する場合、共振容量が増えて共振周波数が下がるのが勝るように、球体の金属パターンを選んでいる。１２個の共振コイルの共振周波数が変化するのをリーダが読み取って、ゲームコントローラーが受けている加速度と重力を検知する。

ＩＣ駆動のために必要な１．５Ｖの整流電圧を発生させるＲＦＩＤ方式とは異なり、微弱電波では主に放射抵抗で形成される熱雑音と共振電流による２次放射信号を比較するので、電界強度はＲＦＩＤ方式の１／１０００以下でよい。またＲＦＩＤ方式でもＩＣの平滑容量がチャージアップされたあとは、微弱電波で作動してもよい。

ループアンテナの放射抵抗は数式１３で表される。

到来電界Ｅに対する誘起電圧は数式１４で表される。

ループアンテナのリアクタンスが共振容量で打ち消された共振電流は数式１５で表される。

共振電流の再放射の遠方界は数式１６で表され、ループアンテナの半径には無関係になる。

ＵＨＦ帯の微弱無線局は法令で定められ、３ｍの距離では３５ｕＶ／ｍである。

図３８は日本の電波法で定められた、微弱電波の規定である。

図３９に使用可能な微弱電波帯域を示す。

また３ｍの場所で３５ｕＶ／ｍの電界を生じる電流は数式１８から数式１９のように求められる。

放射電力は数式２０で表される。

数式１８の再放射電界がリーダのループアンテナで誘起する電圧は数式２１で表される。

リーダのループアンテナの放射抵抗は数式８で表される。

リーダのループアンテナの放射抵抗の熱雑音は数式９で表される。

リーダに於ける再放射検出のＳ／Ｎは数式２４で表される。

直交検波後のＬＰＦで構成される帯域幅をＢ＝１ＫＨｚとすれば９００ＭＨｚ（波長３３ｃｍ）に置けるＲ＝３ｍでのＳ／Ｎは数式２５で、８ｍでのＳ／Ｎは数式２６で表される。

このことから電波法のＵＨＦ帯の微弱無線局の規制値はリモコンやキーボード／マウスを８ｍの距離から無電池で入力するのに適した値であり、これ以上の電界を許容すると妨害を他に与えることになるのが分かる。

微弱電波通信のリモコン待機の状態では、テレビ本体のリーダは正面方向８ｍ以内のコマンダーの存在を常に把握している。通常のリモコンは４ｍ以内に存在していて、リーダが外来妨害電波は少ないと判断した場合は、ディップサーチ電界を半分にまで減じている。その場合回路構成上、消費電流が半分にまで減じてられている。また待機状態ではディップサーチは１秒に２回程度になっている。

次の応用は電波法のＵＨＦ帯の微弱無線局の規定で運用される。

１）テレビ用多ボタン無電池多周波電波リモコン（〜８ｍ）
２）テレビ用Ａ／Ｂボタンマウス機能無電池多周波電波リモコン（〜８ｍ）
３）テレビ用Ａ／Ｂボタン動き検出無電池多周波電波リモコン（〜８ｍ）
４）テレビ用無電池多周波電波キーボード／マウス（〜８ｍ）
５）ＰＣ用無電池多周波電波キーボード／マウス（〜１ｍ）
６）ノートブックＰＣ組込み無電池多周波電波キーボード／マウス（〜１ｍ）
７）携帯端末用無電池多周波電波キーボード／マウス（〜１ｍ）
８）ゲーム用無電池多周波動き検出電波コントローラー（〜８ｍ）

リモコン待機電力の低減は先ずリーダＩＣを従来のバイポーラからＣＭＯＳ化し、また従来の主として５Ｖ駆動を３．３Ｖ駆動に改変する事から始まる。従来のリモコン待機状態は受光ＯＥＩＣとそれに接続されたマイコンに常時通電し、マイコンで受信した電源オンのコードを判別して、主電源を入れる手段を取っていた。最近までこの常時通電はＡＣ１００Ｖを整流したＤＣ電圧から駆動していたために、大半の電圧がブリーダー抵抗で消費され、３−９Ｗのリモコン待機電力であった。エネルギー問題が課題となり、コストの掛かる待機電力専用電源を設けるようになって０．５〜２Ｗに低減されるようになり今日に至っている。マイコンを部分通電しても待機電力は大幅には改善しない。その理由は待機電力専用電源がマイコンのその他の部分の駆動の為に余力を持つ必要があり、待機時にアイドル電流が専用電源内部で消費されるからである。これを根本的に解決するためには、図４０に示すように、リーダＩＣ単独で電源オンの命令を判別して主電源を入れ、マイコンを含むテレビ受像機全体を駆動する方法を取らねばならない。従来の多ボタンの赤外線リモコン形式では誤動作のためにこれを実現できなかった。Ａ／Ｂボタン動き検出無電池電波リモコンのリーダの待機電力は１ｍＷ程度（３．３Ｖ−３００ｕＡ）程度である。待機電力専用電源の消費電力は１０ｍＷにでき、これまでの最小値０．５〜２Ｗから大幅な改善が実現される。

テレビ用のリモコンやキーボード／マウスを多周波の微弱電波を使うことから、単一の周波数を使うＲＦＩＤ方式にする大きな利点は見出せないが、次の応用は電波法のＵＨＦ帯のＲＦＩＤの割り当て電波の規定で運用される。

９）ＰＣ用無電池ＲＦＩＤキーボード／マウス（〜１ｍ）
１０）ＰＣ用無電池ＲＦＩＤ位相差タブレット（〜１ｍ）
１１）ノートブックＰＣ組込み無電池ＲＦＩＤキーボード／マウス（〜１ｍ）
１２）携帯端末用無電池ＲＦＩＤキーボード／マウス（〜１ｍ）
１３）無電池ＲＦＩＤヘッドセット（〜３ｍ）
１４）電界強度が各国で許容された範囲のテレビ用ＲＦＩＤリモコン
１５）静電スピーカー音場生成とマイクロフォン集音
１６）無電池ＲＦＩＤ電子楽器入力

ＲＦＩＤ方式の典型的な駆動例は、電力供給の区間と送受信の区間に分かれていて、単一の周波数が使われるが、送受信は微弱電波の程度でも行なわれる。最大１２８個のＲＦＩＤチップは個別のマスクＲＯＭアドレスを持っている。リーダは電力供給バーストを放射した後、１２８個のＲＦＩＤチップをスキャンする。各ＲＦＩＤチップは７ビットのバイナリーカウンタを持ち、自分の順番が来た時にオンチップのコイルを開閉する。オンチップコイルを持つＣＳＴはキーパットの裏側につけられ、キーが押されると直下の共振コイルに近づきコイル間の結合が深くなる。基本的に各ＲＦＩＤチップが次の電力供給バーストとの間に消費する電流は１つのＤＦＦ（Ｄ−フリップフロップ）が２５５回遷移する電流にほぼ等しく、極めて微弱である。

表５に各国のＲＦＩＤの電界強度規制を示す。

ＲＦＩＤには２つの制限感度がある。
Ａ）ＲＦＩＤトランザクションを行なうのに必要な整流されたＤＣ電圧と駆動電流を得るための感度が第一のものである。整流効率を５０％、平均駆動電力を３ｕＷ（１．５Ｖ−２ｕＡ）とする。オンチップコイルから見た回路の負荷抵抗は役１３０Ｋオームである。
Ｂ）ＲＦＩＤからバックスキャターされた電磁波で誘起されるリーダでの受信電圧が、リーダに発生する放射抵抗の雑音より２０ｄＢ以上大きくなるための感度。比較を簡単にするために、リーダもＲＦＩＤも共に半径２ｃｍのループアンテナとする。このアンテナは９５０ＭＨｚ（波長３１．６ｃｍ）に於いて数式２７の放射抵抗、数式２８のリアクタンスリアクタンス、数式２９の共振のＱ値を持っている。

ＣＳＴ（チップサイズタグ）は、図４１に示すように、ＲＦＩＤチップの６ｕｍ程度の厚さのトップメタル（シート抵抗２ｍオーム）でスパイラルコイルアンテナを形成したものであり、ボンディングパッドを通した外部との接続を持たない。２ミル（５０ｕｍ）にバックグラインドしたＰ型サブストレートの渦電流損のためのＱ値の低下と放射抵抗損と負荷抵抗はアルミの抵抗分の損失に比べると無視できる。キーボードとマウスにＲＦＩＤのＣＳＴチップを１２８個程度使うと、１個のＣＳＴに１円程度のコストを掛けることが出来る。８インチの０．１８ｕｍのＣＭＯＳのウェーハーが７．５万円とするとスクライブセンターで０．５５ｍｍ角程度の大きさになる。１６ターンの１０ｕｍ幅のアルミ層スパイラルコイルの９５０ＭＨｚのリアクタンスは６００オーム程度で、抵抗分は５オーム程度であり、全体として負荷Ｑは６０なる。ＣＳＴはそれ自体で独立したＲＦＩＤタグであり、外部とボンディングワイヤーなどで接続されることはない。回路負荷は１３０Ｋオーム程度で、電源インピーダンスは３６Ｋオーム程度であるから、動作Ｑは主としてオンチップコイルの抵抗分で決まる。

共振コイルが電波法の中で１．５Ｖの電圧を発生できる距離は数式３０で表される。

ＣＳＴは図４４に示す回路構成がなされ、クロックはリーダから送られて来る変調のエンベロープをそのまま利用（キャリアインディペンデント）できるので、共振回路から見込む負荷は１００Ｋオーム以上である。共振周波数はモニターされて、ロット毎にトップメタルを選んで調整される。

表６はＣＳＴの諸元である。

図４２はＣＳＴの製造管理を示したものである。１つのステッパー単位（露光単位）で、１２８個のＣＳＴが８セット取れる。８セットは別々のＭＳＢアドレスを持ち区別される。ウェーハーの欠陥率が０．５％／ｍｍ２程度であれば、ＫＧＤ（良品チップ）率は９９．９％となり、ブロック単位でスクリーニングされる。１セットの中で、１つの不良ＣＳＴがあればそのセットを破棄すると、良品セット率は９０％程度になる。ＣＳＴのテストはエキスパンドされた状態で、無線で行なわれる。その電波ビームプローブはステッパー単位程度に絞られている。ＣＳＴを０．１５ｍｍ角にしても、更に縮小して０．０４ｍｍ角程にしても、ウェーハーの単価が上がり、微細加工の実装コストも上がり、また処理スピードが低下するので最適とはならない。従ってＣＳＴは微細加工技術の恩恵を受けない。

図４３はＣＳＴの内部回路構成である。ウェーハーの共振周波数のばらつきはマスクを選んで修正される。ＥＥＰＲＯＭを使わなければＣＳＴの消費電力は極めて微小である。

図４４はリーダのＲＦＩＤの変調を示す。電力供給バーストで平滑容量がチャージアップされる。各ＣＳＴはメタルマスクで与えられたビット列からスタートし、１１１１１１１１に達した時にＡＣＫを返す。電力供給バースト以後は微弱電波域で動作してよい。１周期は２０ｍＳ程度である。

図４５はマグニファイアヤーの形状を示す。ＣＳＴは単独で使用されることは例外的であり、通常マグニファイヤーと組み合わせて使われる。マグニファイヤーは同じ到来電界の元で、その高い共振ＱによりＣＳＴへの２次放射として電界を数十倍〜数百倍に強める。多重巻きのマグニファイヤーは内側の径を小さくすると増倍率が大きくなるが、その分ＣＳＴとマグニファイヤー中心の相対位置精度を求められる。

数式３１はスパイラルコイルの放射抵抗である。

数式３２はスパイラルコイルのインダクタンスである。

数式３３はマグニファイヤーの共振のＱ値である。

数式３４はスパイラルコイルの到来磁界に対する共振電圧である。

数式３５はスパイラルコイルの到来磁界に対する共振電流。

誘起電流はループの中央に数式１５の磁界Ｈ１を生じる。

数式３７は磁界の増倍率である。

数式３８はＱ＝８０の場合の磁界の増倍率である。

数式３９単なる金属リングが増倍率をもたらすという虚偽の出願の実体を示したものである。

共振リングの中心部は２００倍程度の電磁界増倍率を持つ。共振を起こさない単なる金属リングの場合は到来電磁界と再放射電磁界が打ち消し合い、増倍率は１以下である。数式４０は共振・非共振の増倍率比較である。

キーボードのキーパッドのピッチは１９ｍｍである。マグニファイヤーは半径５ｍｍであり、０．５５ｍｍ角のＣＳＴがその中央をキータッチによって２〜４ｍｍのストロークで上下する。

キーパッドが２〜４ｍｍのストロークで上下した場合、図４７に示すようにＣＳＴが受ける磁界が変化し、リーダが受けるディップの変化は往復でその約２倍変化する。

数式４１はキーストロークと磁界強度の関係を示す。マグニファイヤーを介してのリーダとＣＳＴの関係はこの２乗に比例する。

１９ｍｍのキーパッドピッチで配列されるマグニファイヤーは相互に干渉するので、設計時に共振周波数の微調整が必要である。マグニファイアリングの半径（５ｍｍ）がキーパッドピッチ（１９ｍｍ）より小さければその影響が少なくなり、また磁界の増倍率も大きくなるが、一方でＱ値が高くなり、周波数精度がクリティカルになる。これを避けるためにマグニファイアリングの線幅を細くして銅損を生じさせてＱ値が一定に保つと、マグニファイアリングの半径を小さくしても、磁界の増倍率は数式３６に示すように殆ど変化しない。単一のＰＥＴフィルム上に形成されるＬＣ共振回路の相対ばらつきは１％の範囲であり、またＩＤの順に従ってリーダは周波数を微調整してＩＤスキャンを行うことが可能である。

数式４２に距離３ｍでの整流ＤＣ電圧を示す。

共振リングはＣＳＴへ電界を２５０倍程度まで強める。ＣＳＴのアンテナコイルの再放射抵抗は銅損に比べて十分に低いので共振リングとＣＳＴのアンテナコイルの関係は一方向であり、アンテナコイルの電流による磁界が共振リングに電流を誘起する量を考慮する必要はない。５０インチ以上のテレビのスクリーンでインターネットや電子メールを操作するのは１〜３ｍの距離である。稀に８ｍの距離からインターネットや電子メールを操作する場合は、共振リングアレーをリーダとマグニファイヤーの中間に配置する。

数式４３は到来電界Ｅ１に対して共振コイルに流れる電流である。

数式４４は到来電界Ｅ１に対する上記共振コイルに流れる電流からの２次放射が距離Ｒだけ離れた場所に生ずる電界をしめす。

リーダから３ｍの距離に図４９のようなインラインまたは図５０のようなレンズ形に共振リングを並べると、そこから５ｍ延長したリーダから８ｍの場所で十分な電界が得られる。レンズ形配置では外側の共振周波数を少し高くして、８ｍの場所のキーボードに焦点を結ぶことができる。

無電池ＲＦＩＤキーボードでは、５０ｕｍ厚のＰＥＴフィルムの両面に形成された３ｕｍ厚のアルミ層からなるＬＣ共振コイルの中央をキーパッドつ接着されたＣＳＴが上下するものである。図５１は個別のマグニファイヤーを埋め込んだＲＦＩＤキーボードシートを示す。

図５２はキーボードシートにＣＳＴを配置したものである。

図５３は更にキーボードプレートを被せた状態である。

無電池ＲＦＩＤボールマウスは、無電池多周波電波ボールマウスと異なる機構が用いられ、変位によるＬＣ共振コイルとＣＳＴの結合をバックスキャター量として反映させている。ＲＦＩＤであるから、リーダからのアクセス距離は無電池多周波電波ボールマウスより短い。図５４はＲＦＩＤボールマウスのタイプＩであり、固定されたマグニファイヤーにボールとホイールの回転でＣＳＴが押し付けられるのを検出している。

図５５はボールやホイールにＣＳＴを埋め込んだものの回転を、マグニファイヤーアレーが検出するタイプＩＩである。

図５６に示すようにノートブックＰＣの下半身のトッププレートの裏側か表側に９６個のマグニファイヤーが２次元に配列されている。その内訳は、電源入力ボタン１つ、８７キーボード入力、左右クリック２つ、スクロール２つ、タッチパッドＸ−Ｙ入力４つである。トッププレートにキーマップが被せられていて、電源入力ボタン、キー入力、左右クリック、スクロールに２〜４ｍｍのストロークを与えている。

図５７にＲＦＩＤタイプの位相差アウターマウスを示す。

リーダはＬＣ共振回路を通してＣＳＴと順次に交信している。キーマップを通して指がＬＣ共振回路に近づいたか、タッチパッドＸ−Ｙ入力では５ｘ５の配列で指がどの位置にあるかが分かる。通常は４つのＣＳＴとＬＣ共振回路が埋め込まれたアウターマウスが使われる。２つのリーダアンテナの強度から、Ｘ−Ｙ座標が分かる。

出来る限り大きな画面を持つ携帯電話／ＰＤＡにＲＦＩＤのリーダが搭載されていれば、
インターネット機能と組み合わせてスーパーマーケットで商品情報が得られたり、通りで住所地番を知る事ができる。そのような携帯電話／ＰＤＡの画面に、向かって下端にＲＦＩＤのリーダがあれば、ＲＦＩＤ型ロールアップキーボードを広げられる場所で、１時間のテキスト入力でバッテリー容量の１％以下を消費する程度でタイプすることができ、家やオフィスに帰って、ＲＦＩＤリーダを持つＰＣやテレビにテキストデータを転送できる。図５８に携帯端末のためのＲＦＩＤタイプのロールアップキーボードを示す。キープレートはロールアップした時に面一になるが、展開するとキーパッドが浮き上がってストロークを生じる構造になっている。

図５９は携帯端末用のＲＦＩＤタイプのペンマウスである。

図６０は代表的なリモコン４形式の実寸法に比例した形態の比較である。１９７０年代前半から３５年に亘って赤外線リモコンが専ら使われて来て、使い易さのために多ボタンの数を減らして行ったのが“簡単リモコン”である。これはコンピュータを使う場合にたとえるとキーボード入力に相当していて、ＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェース）であるマウスの簡単さが現在求められていると言える。またテレビ本体側のリモコン待機電力は０．５〜２Ｗにまで減らされて今日に至っている。図の左側２つは無電池のものである。

従来赤外線やＩＳＭバンドの２．４５ＧＨｚで音声信号を送り、乾電池や充電可能な電池を使って小型スピーカーを駆動するワイヤレスヘッドフォン、或いはマイクロフォンを合わせたワイヤレスヘッドセットを、無電池の電波接続に置き換える努力は、ＡＭ放送を鉱石ラジオで聴いた経験から言えば当然のことである。ヘッドフォンの消費電力は小型ダイナミックスピーカーではＬ＋Ｒで１０ｍＷ程度である。図６１に示す空間トランスフォーマーは、努力目標として、リーダの放射電電力２００ｍＷの１０％に当たる２０ｍＷを吸収し、その半分を小型スピーカー駆動に割り当てることである。

これをオリバーヘビサイドが主張する概念で判断すると、リーダが無指向性で放射する電力２００ｍＷを１ｍの距離で、半径１ｃｍの円の等価断面積で受け止めると考えると、数式４５となり極めて効率が悪い。

一方数式５から、ループアンテナの有能電力はループの半径には無関係であることが既に分かっている。有能電力の４倍を受け取る等価断面積は数式４６で表される。

エネルギーの流れという観念で考えると、エネルギー密度は距離の二乗に反比例して減衰する。しかし、我々は２つのコイルが離れていてその結合係数Ｍが小さくても、図６２に示すように共振が起これば入力端の電圧と出力端の電圧は同程度である事実を知っていて、現実世界ではヘビサイド概念は有用には適用できない現実がある。図６３の２つの離れたコイルの等価回路に於いて、結合度は遅延項を除いて、数式４７で現される。また放射抵抗に関しては、無限遠の空間を共有する成分と、独立した部分に分かれる。

数式４６から９５０ＭＨｚでのアンテナ等価断面の半径は９ｃｍていどである事が分かる。アンテナアレーで電波ビームの半径を３０ｃｍ程度に絞れれば、エネルギー伝送効率１０％程度の空間トランスフォーマーが構成される。

図６４に示すように、リーダの放射電電力２００ｍＷを４分割して、相互干渉が無視できるように５０ｍＷずつの出力の微小アンテナとして配置する。受信端での電界は１つのリーダアンテナからのものは１／２となり、４つのリーダアンテナからの位相が合致した場合は２倍の電界強度、即ち電力密度は４倍になる。このように分割したリーダアンテナ間の相互干渉が無視できる範囲でＮ分割すると、受信端での電力密度はＮ倍になる。電波法が空中線出力で規定されている場合は、電界集中で単純に伝送効率を高める事が出来る。

ヘビサイドの観念は図６５の左側に示すように、送信アンテナ（ソース）から電磁波が放射し、そのエネルギーの流れを等価断面積Ｓのアンテナで受け止めるというものである。しかし現実世界で起こっているのは逆であり、図６５の右側に示すように受信端（ドレイン）が遠隔的に電磁波を吸収している。

重要なのは電波法よりもむしろ人体に対する影響である。電磁波がＤＮＡに自己修復できない変化を起こす確率を低めなければならない。携帯電話端末は３ＶＡＨ程度の電池容量を持っていて、８００ＭＨｚ帯を使い、最大アンテナ出力は５００ｍＷ程度である。無電池のＲＦＩＤヘッドフォンでは９００ＭＨｚ帯を使い、受信端の電力集中は５０ｍＷ程度であるから、携帯電話より人体に対する影響が少ない。

電波によるヘッドフォンの駆動では暗号化による漏洩防止が必要である。

３ポートリーダＩＣの機能は、１４ピンのＩ／Ｏを持ち、３．３Ｖで駆動され、遠隔的に無電池ステレオヘッドフォンを駆動し、受信したマイクロフォン信号を出力する。２つのＴＸアンテナ駆動ポートを持ち、給電ケーブルには、Ｃ２Ｂコントロール信号、３．３ＶＤＣ、ＲＦ信号が重畳される。また１つのＲＸアンテナポートを持ち、位相差情報とマイクロフォン入力をヘッドフォンＩＣから受け取る。図６７はＴＸポートに接続された給電ケーブルに、合計１６個の放射アンテナノードが終端ＩＣを介して接続されている状態を示す。

各放射アンテナノードからの放射電界の位相を、ヘッドフォンアンテナで一致させるアルゴリズムは、全ノードの放射と、１つのノードの放射をＩ／Ｑキャリアで位相比較し、その１つのノードの終端ＩＣの３６０度可変の移相器が、修正すべき移相量を、６ビットのデータでバックスキャターとしてリーダＩＣに送り、リーダＩＣは給電ケーブルを介してそのノードの終端ＩＣに送るものである。これを繰り返すことで、位相集中が最適化され、またヘッドフォンの位置が常時捕捉される。

図６８はＲＦＩＤタイプのヘッドフォンドライバシステムである。

各国の電波法が許容すれば、ＲＦＩＤの電界強度と空中線電力の関係は表７のようになる。

空中線電力と電界強度の関係は数式４８で表される。

家庭に於けるインターネット／電子メールは、携帯端末の簡易的なものを除けば、ＰＣではなくテレビで行なわれる。その大きな変化の背景は、テレビの方が大画面で高解像度であり、無電池電波方式でリモコン／キーボード／マウスの機能が統合され、ＰＣと比べると快適なＨＭＩが構成されるからである。アレーアンテナで電界集中する場合は、比較的遠くからＲＦＩＤのＩＣに駆動電圧を供給できる。ＲＦＩＤ方式のリモコン／キーボード／マウスに割り当てられる７ｂｉｔのＲＦＩＤアドレスはリモコンに６つ、マウスに８つ、キーボードに１１４である。図６９に統合されたテレビ画面でのＨＭＩを示す。

テレビの視聴、音楽鑑賞、インターネットを通しての会話などに於いて、音源を分散してフェーズドアレー駆動することによって、消費電力を大幅に減じることができる。また同じ室内にいる家族間を音響的に分離し、従来のＬ／Ｒダイナミックスピーカーの製造コストを大幅に削減できる。ＵＨＦ帯の９００ＭＨｚの電波の波長３３ｃｍと、音波の１ＫＨｚの波長３３ｃｍは同程度である。電波伝播と同様に音波伝播に於いても図７０に示すように、音源をお互いの干渉が無視できるように４つに分割して配し、単一音源の場合の電力を同じで、各々の音源に１／４ずつの電力を給すると、位相の合った視聴点の音圧は２倍に、電力密度は４倍になる。即ち縦横ＭｘＮに音源を分割すれば、全入力電力を１／（ＭｘＮ）に減じる事が出来る。

分割数が水平に４個程度であれば、図７１に示すように音波の指向性は広く、リモコン指揮棒を音波ビームが追跡した状態から視聴者が多少動いても差し支えない。

二ヶ国語を左右離れた音場に形成したものが図７２である。二ヶ国語を切り替えるのではなく、横にずれることで十分な分離がされる。

図７３は背後からの音場を作ってサラウンド形式にしたものである。

本発明の静電スピーカー兼マイクロフォンを使った集中型音場システムは、これまでの音響工学理論とは趣を異にする。人間の鼓膜の振幅は日常会話に於いて数ナノメートルである（ＰＰ値）。音楽で大音響を聴き続けると難聴を引き起こす。静寂の中で１００ナノメートルまでの鼓膜の振幅が維持されるのが健康である。音波は外耳で集音され、Ｖ字型の入江で高波が生ずるように、ｐ倍に強められ、外耳道を通って鼓膜や骨を振動させる。人間の声帯の振動エネルギーは鼓膜の振動エネルギーより遥かに大きいので、耳元で話をする時には小声になる。集中型音場システムは人間の頭部の周りの４８ｃｍｘ４８ｃｍ程度の面積に音波エネルギーの９０％以上が集中する。静電スピーカーノードの面積が１ｃｍｘ１ｃｍであり、アレーが８ｘ８であれば、その面積比は３６：１であり、静電スピーカーの振幅は３．６ｕｍとなる。これ以上の振幅は電気的に制限して、健康に影響がないようにした方がよい。この振幅は、従来のダイナミックコーンスピーカーのボイスコイルの振幅や静電スピーカーの振幅と比べると想像を絶して小さい。

数式４９はスピーカーアレーの空気の振幅をしめす。

図７４は静電スピーカーの構造を示す。静電スピーカーの穴あき固定電極に５００Ｖ程度の高電圧を掛けるのではなく、３．３Ｖの電圧が掛けられる。可動ダイアフラムに印加する電圧は０〜３．３Ｖである。可動ダイアフラムに１．６５Ｖを印加すると、可動ダイアフラムには、両側の電極の中央に平らに止まろうとする静電力が働く。０〜３．３Ｖの間の電圧をダイアフラムに印加すると、ダイアフラムは両端の電極の間を直線的に行き来する。ダイアフラムに掛かる重力はクーロン力より遥かに小さい。

真空中でダイアフラムの質量がゼロであれば、電圧の変化に従ってダイアフラムが動くので、駆動点から見たダイアフラムの電気的なインピーダンスは無限大であり、静電容量は見えない。ダイアフラムを固定すると、固定電極間の距離が２０ｕｍの時には１８０ｐＦ程度の負荷であり、損失はない。

数式５０は静電スピーカーの駆動点の片側の接地容量を示す。

１ＫＨｚに於いて１８０ｐＦのインピーダンスは８８０Ｋオームである。現実のダイアフラムの質量約２ｍグラム、半波長分の以内の空気の分子の重さを１００ｍグラム（１気圧の空気の比重０．００１３）とした場合、駆動点のインピーダンスは８８０Ｋオームより大きい。従って２０ｕｍ（ｐｐ）の振幅を与えた場合の駆動電力は、数式５１のような静電スピーカーユニットの消費電力である。

これを８ｘ８のアレーとしたとき、静電スピーカーの出力は９６ｍＷ程度であり、従来のステレオスピーカーの１０Ｗ＋１０Ｗの１／１００程度になる。図７５に静電スピーカー／マウスユニットの構造を示す。

分散型静電スピーカーは、従来のコーン型ダイナミックスピーカーのような自己共振周波数を持たず、また分割振動モードもない。変位は直線的であり、極めて高音質である。また極めて長寿命である。また製造コストが極めて小さい。図７６に静電スピーカー／マイクのインピーダンスを示す。

従来のボイスコイル型ダイナミックコーンスピーカーは、感度の極めて低いマイクロフォンになり得るが、スピーカーとマイクロフォンとして同時に機能させるための信号の分離を考えるとほぼ不可能であり、同時使用の前例はない。集音型静電スピーカーは、スピーカーとしてのダイアフラムの振幅と、マイクロフォンとしてのダイアフラムの振幅の間に大きな差がなく、また直線性に優れているので、信号を分離した時の歪みによる漏洩が少ない。

駆動端子の電圧から入力電圧を差し引いたものには、マイクロフォン入力電圧だけではなく、スピーカー出力電圧の高域成分が含まれていて、この成分が大きいと話し相手との間でハウリングを生じる。この高域成分は入力電圧をイコライズして打ち消すことができる。数式５２はマイク入力の分離式を示す。

ゲームコントローラーは、従来の２．４５ＧＨｚのＩＳＭ帯を使った電池式のものから、アンテナ・スピーカーアレーを使った無電池のＵＨＦ帯のものになり、大幅な快適性と、大幅な製造コストダウンが得られる。無電池のコントローラーは複数のＬＣ共振回路列からなる電子指紋を有していて（マーカー）、リーダはアンテナ・スピーカーアレーを通して、複数のコントローラーの位置を微弱電波で検知し、常に把握している（位置・速度情報）。コントローラーは、１２面のＬＣ共振回路のループアンテナの中心軸から向きと加速度の情報をＲＦＩＤのバックスキャターとして、或いは受動的なＬＣ共振回路のままでアンテナ・スピーカーアレーを通して、リーダに与える。アンテナ・スピーカーアレーはマーカーの存在する空間に強い電界を選択的に供給する。このフェーズドアレー情報をそのまま、スピーカー音圧の選択的な集中とマイクロフォンの選択的な集音に使う。複数のプレーヤーは別々の音場を持つ。

各国で割り当てられた単一の周波数を使い、正１２面体のそれぞれに配した１２個のＲＦＩＤチップが、それぞれの面の向きによる電界強度の情報と、加速度の情報をＩＤによって決められた順序でバックスキャターする。リーダはダイバーシティの水平・垂直偏波でこれを検出する。ＲＦＩＤ方式は単一周波数を使う事が出来、従来のＲＦＩＤ技術の１／１０程度の電界強度で済むが、それでも多周波共振の無ＩＣ方式の１０倍程度の電界強度が必要になる。

図７８はＲＦＩＤタイプのゲームコントローラーのペンタクトであり、正１２面体の各面に、共振コイルとＲＦＩＤのＣＳＴが配されている。

図７９はＲＦＩＤ方式のゲームコントローラーの送受信システムであり、水平偏波と垂直偏波のＩＤスキャンを交互に行う。

図８０は微弱電波型とＲＦＩＤ型の無電池ジョイスティックである。

図８１はＲＦＩＤタイプの無電池シンセサイザーキーボードである。音源とスピーカー音場はテレビに組み込まれていて、キーボードは単なる無電池の共振シートとＣＳＴである。

１）従来の多ボタン赤外線リモコン送受信装置と比べて、本発明の多ボタン無電池微弱電波リモコン送受信装置は合計製造コストが小さい（従来比６０％）。また１２ヶ月毎に乾電池を交換する必要がない。反射板を置いた場合その奥行きが必要である。多ボタン赤外線リモコン受光装置のリモコン待機電力が以前は３〜９Ｗであったものが最近は０．５〜２Ｗまで減らされてそこで足踏みをしているのに対して、本発明の多ボタン無電池電波リモコンリーダで０．１Ｗまで減らす事が出来る。また材料の使用は従来の半分程度であり、本発明のリモコンコマンダーの耐久性寿命は半永久的である。リモコンの各社方式統一はこれまで達成できなかったが、本発明はそれを促し、またリモコンの混信もこれまで問題になりテレビのリモコンでコンピュータの電源が入り、暖房機の電源も入り火災を引き起こす事故もあったが、本発明は混信を無くす事が出来る。コマンダーの共振周波数配列を変えて電子指紋化して個人に属すようにし、テレビ等の設定を個人化できるようにし、またそれを身につけて空中で描くサインインを経て、他の機器をコントロールすることが出来る。
２）テレビリモコンを無電池でＧＵＩにできる。
３）本発明はテレビ視聴を快適なものにし、その簡単さに於いてデジタル格差と年齢格差を解消する。
４）これまで案が出され現実性のなかったバーチャルキーボードに代わって、長さ１４ｃｍの円筒形に丸め込み胸のポケットにしまえ、携帯電話を無線で繋いで“どこでもキーボード”を提供する。
５）他でもない快適なリモコン指揮棒を核にして、これまでなかなか融合が進まなかったテレビ・録画機・ＰＣ・ゲーム機が、“簡単につながり簡単に制御できないものは機器にあらず“の基準により、メーカーの論理ではなく使う側の論理で融合せざるを得ない。
６）ＰＣのキーボード／マウスをワイヤレス・無電池とし、堅牢なものになる。
７）ノートブックＰＣのコーヒーこぼれによる故障を防ぐ。
８）動き検出ゲームコントローラーを格段に簡素に・安価に・精妙なものになる。
９）材料使用を１／５に減らし、エネルギーの消費を１／５に減らし、耐久性寿命を５倍に伸ばし、１００年後に廃棄される時の問題を最初から解決して置くファクター５の基準を満たしている。
１０）テレビ等のスピーカー電力消費を１／１００以下にし、個人の音場を形成できる。
１１）電子楽器のキーを無電池で形成できる。

動き検出無電池電波リモコン送受信装置は、従来の赤外線リモコン送受信の素子の形態を継承して大きな優位性を持って置き換える。物理層は単純で各社統一という課題は存在しない。本発明を実施するための最良の形態は

１）テレビの放送チャンネルと携帯電話の割り当てチャンネルを避けた極微弱電波か、ＲＦＩＤを使う場合は各国でＲＦＩＤに割り当てられたＵＨＦの周波数を使う。
４）動きには個人差を生じるので、テレビ受像機のマイコンが動きを学習するようにする。
５）基本的にリモコンは特定の機器に属さない汎用性の範囲で利用する。リモコンが同梱で付属する観念から脱却する。
６）動きリモコンはＧＵＩのための画面が必要となる場合が多い。空調機や照明器具などのリモコンをテレビ画面で確認できるような連携を計る。
１１）ノートブックＰＣのキーボード／マウスを本発明のタイプとして軽量・高信頼性・薄型・コーヒーこぼれ対策とし、またノートブックＰＣのキー入力・マウス入力の窮屈さを解消する。
１２）本発明のシステムを、据え置きテレビゲーム機のハードウェアのプラットフォームとし、標準ユニットとしてゲーム・ＰＣ機能を標準に組み入れる。
１３）リモコン指揮棒の機能を携帯電話端末・ＰＤＡに組み込んで置き、胸ポケット丸め込みキーボードを接続して何処でも文字入力が出来るようにする。
１４）ディスプレイが平面になるのに同期し、スピーカーも平面にして、消費電力を１／１００以下とし、殆ど全ての電子機器のプラットフォームを形成する。
１５）電子楽器・バーチャルリアリティの機能を最初からテレビに組み込む７

本発明の実施例の日常的なテレビでのインターネット／電子メールを可能にした、テレビ世界の全体像を図７７に示す。フルスペックハイビジョンの解像度を持つディスプレイをテレビ観賞に於いても従来よりも近い距離に座り、インターネット／電子メールもそれ以下の距離で、しかし緊張のない環境で容易に操作出来るようにする。

リモコンは藁を拾い上げてものを動作させるのが理想であるが、ボタンを２つつける。藁の幾つかの簡単な動きでものを動かすのがよい。個人差で人間が機械に合わせるのではなく、機械が人間に合わせて学習するのがよい。

お気に入りのＵＲＬはすでに記憶されている。電子メールはテレビで行われる割合が多くなるが、重要なのはＰＣのキーボードとテレビのキーボードが同一の操作方法を持っていることである。

テレビジョン及びその周辺機器のリモコン装置、エアコン、照明器具などのリモコン装置、ＰＣのキーボード／マウス、ゲームコントローラー、スピーカーシステム、電子楽器。

は従来型の多ボタン赤外線簡単リモコン送信装置と受光ＯＥＩＣを示す。５ｘ６のキースキャンで３０通りの命令を送る事ができる。コマンダーの赤外ＬＥＤの光強度半値全角は６０度程度である。到達距離は８ｍ以上である。は従来の多ボタン赤外線リモコンのＰＰＭ／ＰＷＭのコードの代表例を示す。は従来の多ボタン赤外線リモコンの周波数配置を示す。は高いＱを持つ遠く離れた２つのコイルの相互作用が、そのＱ値の積に反比例して近づいて見える電磁気原理を示す。は高い共振Ｑを持つ微小ループである。は多周波微弱電波リモコンのリーダの構造を示す。は無電池多ボタンキースキャン電波リモコンのコマンダーである。はキースキャンに於けるストリップラインの動作を示したものである。は無電池多ボタンキースキャン微弱電波リモコンの周波数配列を示す。は無電池アルミ箔多ボタンキースキャン微弱電波リモコン／Ｑ検波出力である。は無電池親指多ボタンキースキャン微弱電波リモコン／Ｑ検波出力である。は無電池多ボタン個別共振微弱電波リモコンのコマンダーである。は無電池タッチパッド微弱電波リモコンのコマンダーである。は無電池タッチパッドリモコンのディップスキャンである。は無電池４ｘ４タッチパッド微弱電波リモコンのコマンダーである。はタッチパッドリモコンとわらしべリモコンである。は無電池動き検出わらしべリモコンの構造である。は動き検出わらしべ微弱電波リモコン送信装置である。は動き検出わらしべリモコンの仮想フレームである。は動き検出わらしべリモコンのＸ−Ｙ差分出力を示す。は従来の赤外線リモコンの機能を置換した動きコードとメニューによる制御を示す。は無電池テレビ／ＰＣ用電微弱波キーボードのキーパッドである。は無電池テレビ／ＰＣ用微弱電波キーボードの両面アルミ蒸着ＰＥＴフィルムシートを示す。は無電池テレビ／ＰＣ用微弱電波個別共振回路のキーボードの両面アルミ蒸着ＰＥＴフィルムシートである。はノートブックＰＣの配置自由な微弱電波キーボードとタッチパッドである。は無電池テレビ／ＰＣ用微弱電波ボールマウスである。は無電池ノートブックＰＣ用微弱電波消しゴムマウスである。は無電池ノートブックＰＣ／携帯端末用微弱電波ペンマウスである。はＰＣ用位相差微弱ＵＳＢ電波マウスを示す。は空間署名と個人認証を示す。は従来のバーチャルキーボードと折り畳みキーボードを示す。はクロスループによるロールアップキーボード／マウスと微弱電波携帯端末埋め込みリーダを示す。はクロスループによる１０５キー割り当てである。は無電池動き検出微弱電波ゲームコントローラーの形状である。は無電池動き検出微弱電波ゲームコントローラーの送受信である。は無電池動き検出微弱電波ゲームコントローラーの周波数配列である。は正１２面ベクトルと加速度検知軸である。は微弱電波の日本の規定を示す。はＵＨＦ帯の周波数割り当てを示す。はリモコン待機電力の低減努力である。はオンチップコイルを持つＣＳＴを示す。は８インチウェーハーのステッパー単位示す。はマスクロムによるＣＳＴの内部回路を示す。はＲＦＩＤのリーダのＩＤスキャン波形を示す。はマグニファイヤーループＬＣ共振回路を示す。はＣＳＴとマグニファイヤーを示す。はキーストロークと増倍率を示す。はＬＣ共振回路アレーシートである。はインライン電波ガイド（８ｍ延長）である。は電波レンズ（８ｍ延長）である。は無電池ＲＦＩＤキーボードシートを示す。は無電池テレビ／ＰＣ用ＲＦＩＤキーボードのＣＳＴ／マギニファイヤーの配列である。は無電池テレビ／ＰＣ用ＲＦＩＤキーボードのキープレートを示す。は無電池ＲＦＩＤボールマウス（Ｉ）を示す。は無電池ＲＦＩＤボールマウス（ＩＩ）を示す。はノートブックＰＣのＲＦＩＤキーボードとタッチパッドを示す。はアウター位相差マウスの構造である。はＲＦＩＤロールアップキーボード／マウスと携帯端末である。は無電池ノートブックＰＣ／携帯端末用ＲＦＩＤペンマウスを示す。は代表的リモコン形態比較である。は空間トランスフォーマーである。は１ｍ離れた疎結合と共振電圧である。は離れたコイル間の結合係数である。はフェーズドアレーによる電界集中である。は電磁波の放射と吸収の概念である。は携帯電話と無電池ヘッドフォンの人体に対する影響の比較である。は３ポートリーダＩＣである。は無電池ヘッドフォン駆動の送受信ＩＣである。はＲＦＩＤのリモコン／キーボード／マウスとリーダである。は省資源・超小電力スピーカーシステムである。は視聴者の自動追尾である。はバイリンガル音場生成である。はサラウンド音場生成である。は静電型スピーカーシステムである。は静電スピーカ・マイクロフォンユニットのシステムである。は音響入出力静電デバイスである。は映像・音響総合システムとゲームコントロールである。は無電池動き検出ＲＦＩＤゲームコントローラーの形状である。は無電池動き検出ＲＦＩＤゲームコントローラーの送受信である。は無電池電波ジョイスティックである。は無電池電波電子楽器と音場生成である。

Claims

簡単化され２０〜３０個のボタンを持ち、通常単三乾電池二本で駆動され、ピーク波長８８０〜９５０ｎｍのＬＥＤを使い、受信側の待機電力５００ｍＷを最低限必要とし、８ｍの距離からコントロールすることが出来るテレビ等の赤外線リモコンを置き換えるために、簡単化され例えば３０個のボタンを持ち、無電池で、ＵＨＦ帯の極く微弱な電波を使い、受信側の１０ｍＷ以下の待機電力で、８ｍの距離から操作されるテレビ等の無線リモコンであるが、コマンダーにＩＣチップは使用せず、受動的な高いＱを持つ３０個の個別ＬＣ共振回路とボタンを持つか、または５＋６個の高いＱを持つＬＣ共振回路と５ｘ６個の容量性交点を持つクロスバー抵抗スイッチ又は容量スイッチからなるか、または２ｘ５か２ｘ６のＬＣ共振回路と５ｘ６個のボタンを持つかして、テレビ等のリーダはディップスキャンを行い、どのボタンが押されてＱが低下するか又は共振周波数が変化するかによって命令をコマンダーから読み取るようにすること。また一つの共振周波数が変化しただけでは妨害雑音で誤動作が起こる可能性があるので、それぞれのボタンの周辺のボタンも少し押された形になり、予め決められたボタン配置と対応周波数によって起こるディップパターン全体を認識して１つのボタンが押されたとすることにより、外来雑音による誤動作を軽減した無電池電波多ボタンリモコン。またリモコンを取り上げた時の動きを検出してリーダの出力を高めて、誤動作を減らすこと。
Ａ／ＢボタンとＸ−Ｙ座標指定機能を持ち、無電池で、ＵＨＦ帯の極く微弱な電波を使い、受信側の１０ｍＷ以下の待機電力で、８ｍの距離から操作される、テレビ等の無線マウスリモコンであるが、コマンダーにＩＣチップは使用せず、基本的に６つの受動的な高いＱを持つＬＣ共振回路からなり、テレビ等のリーダはディップスキャンしてＡ／Ｂボタンが押されてＱが低下するか又は共振周波数が変化するかによって、Ａ／Ｂ命令をテレビ等のコントロールされる機器がコマンダーから読み取り、また立体的に配置されたＬＣ共振回路群のＱ値や共振周波数変化のＸ−Ｙ座標方向の差分をコマンダーからテレビ等のコントロールされる機器に伝えられるようにすること。一つの周波数が変化しただけでは妨害雑音で誤動作が起こる可能性があるので、Ａ／ＢボタンのＬＣ共振回路を複数構成として、またＸ−Ｙ座標指定も細分化されランダム化された周波数配置として、事実上誤動作をなくした無電池電波マウスリモコン。また動き検出モコン指揮棒をテレビスクリーンの中央に向けたときにＬＣ共振回路の配向がリーダアンテナをその中心軸に置くようにオフセットすること。
リーダは特定の周波数の電波を放射し、遠隔のＬＣ共振回路からのバックスキャターを加えた共振電圧をＩ／Ｑ復調する。次に遠隔のＬＣ共振回路の共振周波数より高い周波数または低い周波数でＩ／Ｑ復調する。この両者の差の時間変化から遠隔のＬＣ共振回路が遠ざかるか、近づくかが分かる。リーダはディップスキャンの過程でこの演算を行うことができる。リーダのアンテナノードを左右に分散すると、人間の両眼の働きと同じく視差情報が得られる。この原理に基づき、２つに分割したリーダのアンテナノードの和駆動と差駆動で、ＬＣ共振回路のＺ−Ｘ平面上の位置が特定されるようにすること。
ポインタとしての無電池電波マウスリモコン、または動き検出リモコン指揮棒の特定の動きを、テレビ本体のマイコンに記憶させて個人認証とし、また特定の命令コードに対応させた動き検出電波リモコンシステム。
無電池電波親指マウスリモコン、または動き検出リモコン指揮棒でチャンネルのアップ／ダウン、音量の増／減やポップアップメニューを、Ａボタンを押したままのリモコンの特定の動きで選ぶこと。この場合メニューの階層に入らなければ、Ｘ−Ｙ座標の画面上のポインタは機能しないようにすること。
独立電源を供給されたリーダＩＣが、コマンダーからの電源オンのボタン命令、マウス符合命令、または動き符合命令を、マイコンを経ず単独で判定し、テレビの主電源であるスイッチング電源（ＳＭＰＳ）をオンさせ、その電圧でマイコンと他の回路を駆動させることで、テレビ側のリモコン待機電力を１０ｍＷ以下になるようにした電波リモコンシステム。
５０インチ以上のスクリーンを持つテレビ／ＰＣ用のＵＨＦ帯の無線・無電池・無ＩＣの、例えば１０１英語キーボードであり、２〜８ｍの距離からリーダの極く微弱な電波のディップスキャンによりキーの操作を認識するようにした入力装置。例えば１０１英語キーボードに於いて高いＱ値の１０１個のＬＣ共振回路がキーの下に存在する。高いＱ値の１０１個のＬＣ共振回路は、１枚の誘電体フィルムの両面にアルミを蒸着して形成されている。何れかのキーを押したときに、その下のＬＣ共振回路の周波数が変化するか、Ｑダンプされるかの変化をリーダがディップスキャンにより検出して、押されたキーを特定するが、押されたキーの下のＬＣ共振回路は周辺のＬＣ共振回路と緩やかに結合しているか、またはキーを押すと周辺のＬＣ共振回路も変化するようにキーの機構が形成されており、押されたキーの下のＬＣ共振回路を中心としてその周りが変化することで、耐雑音性を高めること。また１０１＜１０ｘ１１のようなキースキャンの方法を講じてＬＣ共振回路の数を減じるか、または２つの異なった周波数のＬＣ共振回路をストリップラインで結び、そのストリップラインの中間にキーパッドを幾つか配置して、何処を押すかで両端の２つの共振周波数が変化する差分を検出することで、複数のキーを判定し、ＬＣ共振回路の数を、５０個以下にすること。また１つのキーの下に、２つの異なった共振周波数を配してクロスループを形成し、１０１英語キーボードでは１５の周波数を定義してその組み合わせから１０５個までのキーに対応させること。ディップスキャンのパターンはブラインドタッチする人と、左右の指２本で入力する人では多少異なるが、リーダは検知基準を切り替えるか、または学習するようにして適応させること。また誘電体フィルムの下に全体の帯域で共振するパッシブリピーターを配して、より微弱なリーダの放射電界で済み、また指や掌の影響を相対的に減じること。
ノートブックＰＣの操作面を形成するトッププレートに於いて、多周波共振回路をプレートの裏側または表側に形成してその共振回路を裏側または表側のストリップラインで結合させた連続的なタブレット平面を形成し、この平面状に配置自由なキーボード領域・マウス領域・電源ボタン等を割り当て、その上にストロークを発生するキープレートを載せて入力装置とし、トップパネルの下に配して、リーダのディップスキャンのパターンからどのキーが押されたかを検出できるようにしたもの。また個人化されたキープレートを持ち去って、他の人が容易にノートブックＰＣを操作できないようにすること。
テレビ／ＰＣ用のマウスであり、８つのＬＣ共振回路の共振周波数の内、２つをＸ軸座標検出、２つをＹ軸座標検出、２つを左右のクリック検出、２つを上下スクロール検出に割り当て、その変化をリーダの極微弱電波のディップスキャンが検出して、２〜８ｍ離れたマウスの操作を特定するようにした入力装置。マウスの座標検出に於いては、２つの周波数のディップの深さ（共振のＱ値）の差分、或いは周波数変化の差分を、ボールマウスやジョイスティックの動きに対応させること。また相対的変化検出で掌の影響を減じること。またマウスの底面を僅かに凸にし、より強く上から押し付けて意思を込めてＸ−Ｙ平面を移動させた時により速くマウスが移動でき、また意思を緩めてより精細にポインタが移動するようにした電波マウス機能。また６つのＬＣ共振回路でペンマウスを構成すること。
ＰＣの周辺装置としてＵＳＢのコネクタを持ち、ＵＳＢケーブルを通してＰＣから電源供給を受けるリーダステーションであり、無線・無電池・無ＩＣのＰＣ用キーボードとマウスをステーションから１ｍまでの範囲で操作すること。またステーションは２つ以上のリーダアンテナを持ち、マウスからのバックスキャターの強度からマウスのＸ−Ｙ平面上の位置を特定し、またバックスキャターの位相からマウスのＸ−Ｙ平面上の位置を特定し、この両者の数値の突合せからＸ−Ｙ座標特定の精度を高めたもの。
携帯電話機、ＰＤＡなどの携帯端末に微弱電波かＲＦＩＤのリーダを組み込み、微弱電波ではクロスループを配した、例えば１０１キーボードを形成するＬＣ共振シートと、ストロークを発生するキープレートからなり、ＲＦＩＤでは１０１キーボードを形成するＬＣ共振シートとストロークを発生するＣＳＴを配したキープレートからなり、そのシートとキープレートはロールアップされて長さ１３ｃｍ、直径２ｃｍ程度の円筒になって胸ポケットに仕舞い込めるようにしたもので、携帯電話のリーダからキーの動きを検知できるようにすること。またペンマウスを使用する場合は、ロールアップした円筒にペンを差し込めるようにすること。また携帯端末のＲＦＩＤのリーダがＰＣとデータ通信できるようにして、入力され、記憶されたテキスト入力を転送すること。
厚さ０．２〜０．４ｍｍのプラスティックシートで、円筒形に巻き上げた状態が最も歪が少ないように成型し、それを板状に展開してキープレートを形成したときに、切れ込んだリード型キーパッドが応力ひずみで浮き上がって２〜３ｍｍのストロークを発生するか、或いはエンボス型キーパッドが応力ひずみで浮き上がって２〜３ｍｍのストロークを発生するか、或いはシートを丸めこんだ状態ではパンタグラフが下りて平面となり、シートを展開するとパンタグラフが浮き上がって２〜３ｍｍのストロークを発生するようにし、生成されたストロークとは反対側の面に共振回路シートを貼った、胸ポケットに仕舞えるロールアップキーボード。
１ｍｍ角以下の大きさのＲＦＩＤのＩＣチップであり、その表面に近い層に、１層または多層の厚いメタルで構成されたスパイラルコイルを放射性ループアンテナとして構成し、非放射性の静電容量との間でＬＣ共振回路をなし、ウェーハーの裏面を１００ｕｍ以下に削ってＰ型基板層の渦電流損を軽減し、メタルで形成された８ビット以下の個別ＩＤアドレスのビットと同数のＤＦＦからなるカウンターを持って、リーダのＩＤスキャンの１周期で１度だけバックスキャター応答できるようにし、ボンディングパッドを通しての外部回路との接続を持たないＣＳＴ（チップサイズタグ）をキーに用いる事。このＣＳＴだけでは、電波法のＲＦＩＤの規定の中では１ｃｍ以下の距離でしか動作しない。このＣＳＴを外部の、スパイラルコイルと共振容量で形成されたＬＣ共振回路からなるマグニファイヤーの中央に置くと、マグニファイヤーは到来磁界を共振周波数で３０〜３００倍に高める事を利用し、マグニファイヤーとＣＳＴとの相対位置を変化させることでスイッチの役割をさせること。
１２８個の個別番地を持つ、例えばスクライブセンターで０．５５ｍｍ角のＣＳＴを、例えば１６ｘ８の１セットとして構成し、それを２ｘ４セット並べたステッパー単位として、例えば８９単位を８インチウェーハーの中で作り、合計７１２セットのＣＳＴを得る。ウェーハー内のＬＣ共振周波数の相対ばらつきは１％以下であり、マスクを選んで共振周波数の製造工程の変動による絶対ばらつきの１５％程度のものを吸収する。ウェーハーテストでは隣接したセット区画の大きさ程度に電界を集中された電磁プローブでチェックを行い、セット区画で１個以上の不具合がある場合は、そのセット区画は破棄し８インチウェーハー全体で９０％以上の収率を得られるようにすること。またＣＳＴの１セットがステッパー単位内で固有の共通番地を持つようにすること。
ＵＨＦ帯を使う無電池電波ＲＦＩＤキーボードで、１０１のキーはそれぞれ固有のＩＤを持つ。リーダは１ｍの範囲でＲＦＩＤのＩＣチップがマグニファーヤーを通して１．５ＶのＤＣ電圧が得られるような電界強度を供給し、１２８通りの番地を２０ｍＳ程度の周期で順次スキャンしている。１つのキーが押されると、ＲＦＩＤチップが押し下げられ、ＩＣチップ上のピックアップコイルと共振コイルが結合して誘起電圧が変化し、自分の７ビットのアドレスがスキャンされた時にアクノレッジ（ＡＣＫ）をアナログのバックスキャター量として返して、キーが押されたことをリーダに告げる。このようにしてキーボードは接続ケーブルも電池も持たず、リーダから読み取られる。各ＲＦＩＤのＩＣチップのＩＤはメタル配線で形成されてもよいし、またＥＥＰＲＯＭに書き込まれてもよいが、メタル配線の場合はリーダの消費電力は極めて微弱である。ＣＳＴに１つのキーボード内で固有の番地の共通部分を持たせて、リーダは他のキーボードと識別してワイヤレスキーボード装置間の混信を避けるようにすること。
ＲＦＩＤマウスであり、キーボードと７ビットのアドレスセットを共有している。マウスには１２８通りのアドレスの内、２つをＸ軸座標検出、２つをＹ軸座標検出、２つを左右のクリック検出、２つを上下スクロール検出に割り当てる。左右クリックはマグニファイヤーとＣＳＴが接近してクリックされたことが検知される。マウスボールとスクロールリングは上下か左右の回転方向に押された時に、マグニファイヤーとＣＳＴの近接度の対称性が崩れて動きが検知されるか、或いはボールかホイールに埋め込まれたＣＳＴの動くのがマグニファイヤーアレーを通して検知されるようにすること。
ノートブックＰＣに於いて、ＲＦＩＤリーダを１つ以上設ける。必要な数のＣＳＴとマグニファイヤーで、キーボード、タッチパッド、電源スイッチ等を構成すること。また付属のアウターマウスにもＲＦＩＤの番地を割り当てること。また上部液晶パネルの開閉や、その他のスイッチ部分にＣＳＴとマグニファイヤーで構成されるセンサースイッチを適用して、その分の配線を無くすること。また他の機器とノートブックＰＣのリーダが交信できるようにすること。
１〜３ｍまでの距離で動作するＲＦＩＤタイプの機器を、電波法の制限の元で〜８ｍの距離で動作させる、パッシブリピーターを用いること。１ｍの限界距離の場合は、１ｍの場所にリピーターを置き、そこから７ｍ離れた場所に１ｍの場所と同等の電界を与え、或いは３ｍの限界距離の場合は、３ｍの場所にリピーターを置き、そこから５ｍ離れた場所に３ｍの場所と同等の電界を与えるものである。銅損が無視でき放射抵抗が損失の主体である場合はＬＣ共振の再放射能力は同調ＬＣ共振回路のループアンテナの半径には無関係である。数式４４から９５０ＭＨｚを使用して、１ｍの場合は同調ＬＣ共振回路を４個以上並べ、また３ｍの場合は同調ＬＣ共振回路を３個以上並べれば８ｍの場所の電界強度が確保されることになる。同調ＬＣ共振回路の再放射磁界はループアンテナの内側で到来磁界を打ち消し、外側で強め合う。パッシブリピーターはインライン配置とレンズ配置があり、レンズ配置の方が指向性は鋭い。レンズ配置では外側の共振周波数を高くして、中心軸に収束させることが必要である。またこの両者を合わせた２次元列とすること。
動き検出ゲームコントローラーで、３次元加速度計のデータを元に計算して動きの特徴を捉えるのではなく、空間をもっと多くの等間隔のベクトルで分割したサンプリングデータで、複雑な演算を経ず、動きとの対応を直接取るように検出器を配置すること。即ち正１２面体または正２０面体に準ずる形の、各面上に配置された、周波数が異なる共振コイル（微弱電波方式）か、単一周波数の共振コイルとＣＳＴの組み合わせ（ＲＦＩＤ方式）で、正１２面体の場合は１２軸の面の向きに応じたバックスキャター量をディップサーチかＲＦＩＤサーチで検知し、また正１２面体に囲まれた球体の加速度による動きが、微弱電波の多周波の周波数偏移となり、またはＲＦＩＤのバックスキャター量の大きさの変化になるようにすること。また２つのリーダアンテナを配置してバックスキャターの強度と位相からコントローラーの位置を特定して追尾し、そこに電界集中をすること。また１２面のＬＣ共振回路の他に、Ａ／Ｂボタン、Ｘバー、Ｙバー、Ｚバーなどをつけること。またマイク入力を配すること。これらの全てを無電池で行うこと。
第二のプレーヤーがいる場合は、微弱電波では多周波コイルの周波数をオフセットし、またＲＦＩＤでは別の番地を割り当てる事。また２つのゲームコントローラーを別々に追尾すること。
ゲームコントローラーから収集されたサンプリングデータを加速度、速度、位置情報などに分解して再構築せず、そのまま使ってゲームのコントロール入力として使うこと。またゲーム製作時のテストプレーヤーと同じ動きを、ゲームのプレーヤーに体型差の分を補正して求め、その競技における技術の早期熟成に利用するようにした、動き検出ゲームコントローラー。
電波法の空中線電力規定の条件下で、リーダアンテナを水平方向にＭ列に分割し、垂直方向にＮ列に分割したフェーズドアレーの各アンテナノードの放射電力を１／（ＭｘＮ）にして全体の輻射電力を一定に保ち、ＲＦＩＤの受信端では電波の位相が合致するように放射ノードの駆動ＩＣの移相器をプログラムして、分割しない場合のＭｘＮの平方根倍の大きさの集中電界強度となるようにすること。受信端のＩＣを起動させない電界強度でのディップスキャンによって、ＲＦＩＤの受信端の位置が電場の中で特定され、その位置に対してアンテナアレーが位相集中をするようにして、リーダの放射する電界を打ち消す電磁波の吸収端が存在している場合に限り、ＲＦＩＤのＩＣに必要な電圧が供給されるようにすること。全てのアンテナノードからの電波の位相合致が鋭いリーダの指向性を保証しているので、電力吸収端の自動追尾のアルゴリズムとして、全てのノードの放射と、単一ノードの放射のバックスキャターの位相を比較して、それを合わせる事を繰り返しながら最適化すること。
ＭｘＮ個のリーダアンテナアレーから受信端に位相集中で電力が供給され、ワイヤレスヘッドフォンをつけた人間の移動に対して、アダプティブに電波の位相を調整するようにしながら、電力伝送のキャリアを変調して音声・音楽の信号を伝えること。またマイク入力を受信端からリーダに伝えるようにした無電地の電波ヘッドセット装置。またＸ−Ｚ平面内のリモコンの所在を検出して、画面に表示すること。
テレビの視聴、音楽鑑賞に於いて、水平方向に３つ以上Ｍ列に分割され、垂直方向に１つ以上Ｎ列に分割されたスピーカー音源のフェーズドアレーを配置し、赤外線リモコンまたは電波リモコンをマーカーとして、テレビまたは音響装置がマーカーを捕捉した方向にステレオ音源からの音波ビームが向くようにして、スピーカーの消費電力を１／（ＭｘＮ）に減ずるようにすること。また音波ビームが視聴者の両耳に向き、追尾のためのマーカー機能を果たすリモコンが右手或いは左手に握られるオフセット分を補正すること。
テレビの視聴、音楽鑑賞、インターネットを通しての会話などに於いて、前記請求項２４の装置のヘッドフォン／マイクロフォンの空間接続のための、ＭｘＮ個に分割されたリーダアンテナノードの位置に、静電スピーカーなどの音源、または静電スピーカー兼用の音源ノード及びマイクロフォン機能を設け、電波接続の終端ＩＣと兼用または独立した音響終端ＩＣを形成し、電磁的な手段で計測された、ヘッドフォンかリモコンかキーボード／マウスまでの行路差を合わせて、音波を集中するように各分布音源にそれぞれの遅延時間を与えること。ステレオ差分のＬ−Ｒを与えるために、左右の音像の分離度の分だけ加重を行うこと。また同じ室内にいる２人以上の視聴者に別々の音が与えられるようにするか、一人の視聴者にバイリンガル音場を生成すること。また背面音響アレーでサラウンド音場を生成すること。また静電スピーカーの特性を利用して指向性の強いマイクロフォンを形成すること。
無電池・無線のジョイスティックを、３つ以上、望ましくは４つの水平に配置された異なる周波数のＬＣ共振回路の中央部に可動電極を設けて、スティックの動きによる対象性のずれから４つの共振周波数が変化するのを、リーダが遠隔的にディップスキャンを行って検知すること。また３つ以上、望ましくは４つの水平に配置された放射性のＣＳＴを配し中央部で可動ＬＣ共振回路を設けて、各ＣＳＴに割り振られたＩＤに従ってスキャンして、バックスキャターの非対称性をリーダが遠隔的に検出することで、ジョイスティックを形成すること。
電子楽器の鍵のストロークをＲＦＩＤのＣＳＴとマグニファイヤーの相対位置関係で置き換え、無電池でリーダと無線接続すること。またスピーカーのフェーズドアレーで演奏者の近傍に音場を生成すること。またマイクロフォンの音のピックアップを演奏者の周りに集中すること。これらの音場集中の位相制御の情報を、ＲＦＩＤの電界集中のためのバックスキャター信号から得ること。
５０インチ以上の大型平面ディスプレイを前提とし、また大型の壁掛け型スピーカーアレーを前提とし、テレビ機能のリモコンと、有用なバーチャルリアリティが生活に役立つことを主体としたゲームのコントローラーと、生活に味わいを与える電子楽器の演奏やアンサンブルの鍵盤等とカラオケマイク入力を合わせたコントローラーと、インターネット／電子メールのための入出力装置を、出来る限り合体させて、大型の壁掛け型スピーカーアレーを兼用する微弱電波かＲＦＩＤのアンテナアレーを配し、これによってテレビのコストダウンを達成し、殆どコストの掛からない電子楽器とインターネット／電子メール機能を付加し、ゲームとバーチャルリアリティを可能にし、劇場並みの音場を作りながら室外には音の公害は漏らさず、電力の消費を大幅に削減し、製品の耐久性を１００年に延ばし、大抵のことは外国旅行をせずとも家にいながらにして目の前に体現し、デジタル格差を生じない環境を提供すること。