JP2011223388A - 電界通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】電界伝達媒体を介して情報の送受信を行う電界通信システムにおいて、カップリングによる誤認識および誤動作を防止する。
【解決手段】電界通信システムであって、通信信号を送信する携帯端末１、妨害信号を発生する妨害信号発生装置６と、妨害信号を電界通信により送信する第１のトランシーバ３Ａと、第１のトランシーバ３Ａに第１の電極２Ａと、妨害信号および通信信号を電界通信により受信する第２のトランシーバ３Ｂと、第２のトランシーバ３Ｂに接続された第２の電極２Ｂとを有し、妨害信号の電界は第１の電極２Ａに接触する第１のユーザＡから第２の電極２Ｂに接触する第２のユーザＢに２次輻射により伝達され、第２の電極２Ｂに伝達し、妨害信号の２次輻射による電界強度は、通信信号の１次輻射による電界強度より小さく、妨害信号の１次輻射による電界強度は、通信信号の１次輻射による電界強度より大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともに、この誘起した電界を検出して情報の送受信を行う電界通信システムに関する。

携帯端末の小型化および高性能化によりウェアラブルコンピュータが注目されているが、図６はこのようなウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ７はそれぞれトランシーバ９を介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行うとともに、更に手足の先端で触れられるよう壁や床に設けられたトランシーバ９ａ、９ｂとケーブルとを介して外部に設けられたコンピュータ８と通信を行っている。

ここで、このようなウェアラブルコンピュータ７間、およびウェアラブルコンピュータ７とコンピュータ８間とのデータ通信に使用されるトランシーバ９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に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うものである。なお、トランシーバ９については、特許文献１および特許文献２に記載されている。

特開２００１−３５２２９８号公報 特開２００６−０８１１１１号公報

さて、ウェアラブルコンピュータ７およびトランシーバ９を携帯したユーザに誘起された電界が、ウェアラブルコンピュータ等７、９を持っていない近傍の第三者にカップリング（静電結合）し、第三者が床などに設けられたトランシーバ９ａ、９ｂに触れることにより、ウェアラブルコンピュータ７が送信するデータが誤ってコンピュータ８に受信されてしまう場合がある。

この場合、コンピュータ８は、ウェアラブルコンピュータ等７、９を携帯したユーザからのデータであると誤認識し、第三者に対して自動ドアを開けるなど誤動作を実行してしまう可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電界伝達媒体を介して情報の送受信を行う電界通信システムにおいて、カップリングによる誤認識および誤動作を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、電界通信システムであって、所定の通信信号を電界通信により送信する携帯端末と、妨害信号を発生する妨害信号発生装置と、前記妨害信号を電界通信により送信する第１のトランシーバと、前記第１のトランシーバに接続された第１の電極と、前記妨害信号および前記通信信号を電界通信により受信する第２のトランシーバと、前記第１の電極の近傍に設置され、前記第２のトランシーバに接続された第２の電極と、を有し、前記妨害信号の電界は、前記第１の電極に接触する第１のユーザの人体から、前記第２の電極に接触する第２のユーザの人体に２次輻射により伝達され、前記第２の電極に伝達し、前記妨害信号の前記２次輻射による電界強度が、前記通信信号の１次輻射による電界強度より小さく、前記妨害信号の１次輻射による電界強度が、前記通信信号の１次輻射による電界強度より大きくなるように、前記第１のトランシーバが前記第１の電極に出力する前記妨害信号の電圧信号は、前記携帯端末が当該携帯端末の電極に出力する通信信号の電圧信号より大きいことを要旨とする。

請求項２に記載の本発明は、請求項１記載の電界通信システムであって、前記第１のトランシーバの送信周波数帯域は、前記携帯端末の送信周波数帯域と同じであることを要旨とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の電界通信システムであって、前記第１の電極の面積は、前記携帯端末の電極の面積より大きいことを要旨とする。

請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電界通信システムであって、前記第２のトランシーバに接続された制御装置を、さらに有し、前記携帯端末を携帯するユーザが前記第２の電極に接触した場合、前記第２のトランシーバは、当該携帯端末が送信する通信信号であるＩＤ信号を、当該ユーザの人体および前記第２の電極を介して受信して、前記制御装置に出力し、前記制御装置は、前記ＩＤ信号を受信すると、当該ＩＤ信号を認証し、認証結果に応じて、所定の制御を行うことを要旨とする。

本発明によれば、電界伝達媒体を介して情報の送受信を行う電界通信システムにおいて、携帯端末が出力する通信信号の電界強度より大きな電界強度の妨害信号を発生することにより、カップリングによる誤認識および誤動作を防止することができる。

本発明の実施形態に係る電界通信システムの全体構成図である。 携帯端末の構成を示すブロック図である。 トランシーバおよび制御装置の構成を示すブロック図である。 第１の電極および第２の電極のそれぞれに、携帯端末を所持する有資格者が接触している状態を示す図である。 第１の電極に無資格者が接触し、第２の電極に携帯端末を所持する有資格者が接触している状態を示す図である。 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場合の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態の電界通信システムは、携帯端末から１次輻射（直接放射）される場合と、人体から２次輻射される場合の通信有効電界距離を考慮し、有資格者であるユーザが携帯する携帯端末から出力される電界が、近傍の携帯端末を持たない無資格者にカップリング（静電結合）し、携帯端末を持たない無資格者を介して携帯端末の信号が制御装置に送信され、制御装置が誤認識および誤動作してしまうことを防止するものである。

図１は、本発明の実施形態である電界通信システムの全体構成図である。図示する電界通信システムは、有資格者Ａが携帯する携帯端末１と、第１の電極２Ａと、第１の電極２Ａに接続された第１のトランシーバ３Ａと、第１のトランシーバ３Ａに接続される妨害信号発生装置６と、第２の電極２Ｂと、第２の電極２Ｂに接続される第２のトランシーバ３Ｂと、制御装置４と、処理装置５とを有する。

第１のトランシーバＡと妨害信号発生装置６、第２のトランシーバＢと制御装置７、および制御装置４と処理装置５は、例えばＬＡＮなどのネットワークにより接続されている。携帯端末１は、正当なユーザである有資格者Ａが携帯する端末であり、第１および第２のトランシーバ３Ａ、３Ｂと電界通信が可能な通信端末である。

制御装置４は、携帯端末１が送信した通信信号（本実施形態では、ＩＤ信号）を、第２のトランシーバ３Ｂを介して受信して、処理装置５に対して所定の制御を行う。本実施形態では、処理装置５は自動ドアであって、制御装置４は、携帯端末１からの信号に応じて自動ドアの開閉を行うことを例として以下説明する。なお、処理装置５は自動ドアに限定されず、例えば改札機などのゲート装置とすることも考えられる。

第１および第２のトランシーバ３Ａ、３Ｂ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に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うものである。なお、電界通信信号の送受信方式は、電気式、光学式、あるいはその他の方法であってもよく、いずれかに限定されるものではない。

第１の電極２Ａは、第２の電極２Ｂの近傍に設置されている。第２の電極２Ｂは、処理装置５の近傍（図示する例では、自動ドア５の前でユーザが扉が開くのを待つのに適切な位置の床）に設置されている。

妨害信号発生装置６は、第１のトランシーバ３Ａを介して第１の電極２Ａに接触するユーザに、妨害信号を送信する。図示する妨害信号発生装置６は、妨害信号として擬似乱数を発生させる乱数発生部６１と、発生した擬似乱数をトランシーバ３Ｂに送信する送信部６２とを有する。

図２は、本実施形態の携帯端末１の概略構成図である。

図示する携帯端末１は、コンピュータ１１と、トランシーバ１２とを有する。コンピュータ１１は、ＩＤ送信部１１１と、記憶部１１２とを有する。ＩＤ送信部１１１は、記憶部１１２にあらかじめ記憶されたＩＤを含むＩＤ信号を、トランシーバ１２を用いて、常時、所定の時間間隔で送信するものとする。なお、記憶部１１２に記憶されたＩＤは、当該携帯端末１を携帯する有資格者ＡのユーザＩＤまたは携帯端末ＩＤなどの識別情報である。なお、本実施形態では、携帯端末１が送信する通信信号としてＩＤ信号を用いるが、ＩＤ信号に限定されるものでなくＩＤ以外の信号であってもよい。

トランシーバ１２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に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うものである。トランシーバ１２は、例えば、図２に示す構成をしており、コンピュータ１１からの送信データを入出力（Ｉ／Ｏ）回路９０１を介して受け取ると、この送信データを送信部９０２を介して電極９０３に供給し、当該電極９０３および絶縁膜９０４を介して電界伝達媒体に電界を誘起させ、この電界を電界伝達媒体の他の部位に伝達させる。

また、トランシーバ１２は、電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜９０４を介して電極９０３で検出し、この電界を電界検出部９０５に結合して電気信号に変換する。そして、この電気信号は、信号処理回路９０６で増幅、ノイズ除去などの信号処理を施され、更に波形整形回路９０７で波形整形がなされ、入出力回路９０１を介してコンピュータ１１に出力するようになっている。また、なお、電界通信信号の送受信方式は、電気式、光学式、あるいはその他の方法であってもよく、いずれかに限定されるものではない。

なお、図示する携帯端末１は、送受信可能なトランシーバであるが、本実施形態の携帯端末１は、受信部９１０および波形整形回路９０７を有しない、送信動作のみを行うものであってもよい。

図３は、制御装置４および第２のトランシーバ３Ｂの概略構成図である。

第２のトランシーバ３Ｂは、携帯端末１のトランシーバ１２と同様の構成であって、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に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバである。

本実施形態の第２のトランシーバ３Ｂでは、第２の電極２Ｂおよび絶縁膜９０４は、図１に示すように、トランシーバ本体９０１、９０２、９０５、９０６、９０７とケーブルにより接続されて、ユーザが接触可能ないずれかの場所（床、壁、ゲート、ドアなど）に設置されているものとする。なお、図示する第２のトランシーバ３Ｂは、送受信可能なトランシーバであるが、送信部９０２を有しない、受信動作のみを行うものであってもよい。

制御装置４は、携帯端末１が送信する通信信号を受信し、処理装置５の制御を行う。図示する制御装置４は、制御部４１と、ＩＤ記憶部４２と、ログ情報記憶部４３とを有する。

制御部４１は、携帯端末１から通信信号を受信して、処理装置５を制御する。本実施形態では、処理装置５が自動ドアであるため、制御部４１は、受信したＩＤ信号（通信信号）のＩＤを認証し、認証結果に応じて自動ドア５に制御信号（開錠、施錠等）を送信する。ＩＤ記憶部４２には、正規の有資格者または携帯端末１のＩＤが複数記憶されている。ログ情報記憶部４３には、複数の携帯端末１との電界通信のログ、自動ドア５の開錠・施錠などの制御ログ等が記憶される。

第１のトランシーバ３Ａは、図３に示す第２のトランシーバ３Ｂと同様の構成であって、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に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバである。本実施形態の第１のトランシーバ３Ａでは、第１の電極２Ａおよび絶縁膜は、図１に示すように、トランシーバ本体とケーブルにより接続されて、第２の電極２Ｂの近傍の所定の場所（床など）に設置されているものとする。なお、トランシーバ３Ｂは、図３に示す送受信可能なトランシーバであっても、受信部９１０および波形整形回路９０７を有しない、送信動作のみを行うトランシーバであってもよい。

なお、携帯端末１のコンピュータ１１、制御装置４および妨害信号発生装置６は、少なくともＣＰＵと、メモリと、記憶装置と、通信制御装置と、これらの各装置を接続するバスと、を備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵがメモリ上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、コンピュータ１１、制御装置４および妨害信号発生装置６の各機能が実現される。

次に、本実施形態の電界通信システムの動作について説明する。

図１に示す第１の状態では、自動ドア５の前などに設置された第２の電極２Ｂに、携帯端末１を所持しない無資格者Ｂが立って接触している。また、第２の電極２Ｂの近傍の第１の電極２Ａには、携帯端末１を携帯する有資格者Ａが接触している。

有資格者Ａが第１の電極２Ａに接触することにより、妨害信号発生装置６と電界伝達媒体である有資格者Ａとの間で、第１のトランシーバ３Ａおよび第１の電極２Ａを介した通信路が形成される。これにより、妨害信号発生装置６が発生する妨害信号（擬似乱数）の電界が、１次輻射により有資格者Ａに誘起（伝達）される（Ｓ１１）。なお、妨害信号発生装置６は、常時、妨害信号を送信し、第１のトランシーバ３Ａは、この妨害信号の電界を、第１の電極２Ａから放射している。

この有資格者Ａに誘起された妨害信号の電界は大気に放射され、図１に示す状況では、２次輻射により近傍の無資格者Ｂにカップリング（静電結合）する（Ｓ１２）。そして、無資格者Ｂにカップリングされた妨害信号の電界は、電界伝達媒体である無資格者Ｂの人体を介して第２の電極２Ｂに伝達される（Ｓ１３）。すなわち、妨害信号発生装置６と第２のトランシーバ３Ｂとの間で、第１のトランシーバ３Ａ、第１の電極２Ａ、有資格者Ａ、無資格者Ｂおよび第２の電極２Ｂを介した通信路が形成される。

一方、有資格者Ａが携帯する携帯端末１からは、携帯端末１のコンピュータ１１から送信されるＩＤ信号の電界が、有資格者Ａの人体に１次輻射により誘起される（Ｓ２１）。この有資格者Ａに誘起されたＩＤ信号の電界は大気に放射され、図１に示す状況では、２次輻射により近傍の無資格者Ｂにカップリング（静電結合）する（Ｓ２２）。そして、無資格者ＢにカップリングされたＩＤ信号の電界は、電界伝達媒体である無資格者Ｂの人体を介して第１の電極に伝達される（Ｓ２３）。すなわち、携帯端末１と第２のトランシーバ３Ｂとの間で、有資格者Ａ、無資格者Ｂおよび第２の電極２Ｂを介した通信路が形成される。

ここで、妨害信号発生装置６に接続された第１のトランシーバ３Ａが送信に用いる送信周波数（送信周波数帯域）と、携帯端末１のトランシーバ１２が送信に用いる送信周波数（送信周波数帯域）は、同じものを用いるものとする。ここでは、電界伝達媒体であるユーザの人体を導体とみなせる周波数（例えば、数１０ＭＨｚ以下）を、両者は使用するものとする。

電界通信により信号の送受信を行う場合、一般に、周囲の電磁ノイズの影響を受けやすい。電磁ノイズの影響を受け難くするために、第２のトランシーバ３Ｂでは、受信周波数帯域を狭くしている。携帯端末１のトランシーバ１２では、第２のトランシーバ３Ｂの受信周波数帯域に合わせた送信周波数を用いることにより、ＩＤ信号をより確実に第２のトランシーバ３Ｂに送信している。

本実施形態では、第１のトランシーバ３Ａの送信周波数に、携帯端末１のトランシーバ１２と同じ送信周波数を使用することで、妨害信号発生装置６から出力される妨害信号の電界を、携帯端末１から出力されるＩＤ信号の電界と重畳させる。そして、妨害信号を、第１の電極２Ａに接触する有資格者Ａの携帯端末１から送信されるＩＤ信号が、第２のトランシーバ３Ｂで検出されるのを妨害する信号として機能させる。

また、本実施形態では、第１のトランシーバ３Ａから送信される妨害信号の電界強度を、携帯端末１のトランシーバ１２から送信されるＩＤ信号の電界強度より大きくする。すなわち、前述のとおり妨害信号の電界とＩＤ信号の電界は重畳されるが、妨害信号の電界強度がＩＤ信号の電界強度より大きいため、重畳した電界を第１のトランシーバ３Ａで復調した場合、ＩＤ信号が妨害信号に埋もれ、ノイズとして除去されるようにする。

なお、トランシーバから出力される電界強度を大きくまたは小さくするには、例えば、電極面積の大きさ、および、トランシーバ（送信部９０２）が電極に出力する変調された電圧信号の大きさに依存する。

そのため、本実施形態では、第１のトランシーバ３Ａに接続された第１の電極２Ａの面積（大きさ）を、携帯端末１の電極９０３（図２参照）の面積より大きくする。または、第１のトランシーバ３Ａの送信部９０２は、妨害信号の変調された電圧信号を第１の電極２Ａに出力するが、当該電圧信号の出力レベルを、携帯端末１（トランシーバ１２）の送信部９０２が変調されたＩＤ信号の電圧信号を電極９０３に出力する出力レベルより大きく調整・制御する。または、これらの電極面積および電圧信号の出力レベルの調整の両方を行う。このように、第１のトランシーバ３Ａおよび第１の電極２Ａから送信される妨害信号の電界強度を、携帯端末１から送信されるＩＤ信号の電界強度より大きくする。

第２の電極２Ｂには、このように妨害信号の電界とＩＤ信号の電界とが重畳された電界が、無資格者Ｂの人体を介して伝達される。第２のトランシーバ３Ｂは、この重畳された電界を第２の電極２Ｂで検出し、この電界を電界検出部９０５に結合して電気信号に変換する。そして、この電気信号は、信号処理回路９０６で増幅、ノイズ除去などの信号処理を施され、更に波形整形回路９０７で波形整形がなされ、入出力回路９０１を介して制御装置４に出力される。

ここで検出される電界は、前述のとおり、妨害信号の電界とＩＤ信号の電界とが重畳された電界であり、妨害信号の電界強度は、ＩＤ信号の電界強度より大きいものである。例えば、電界強度の差が数１０倍以上あると、信号処理回路９０６は、変換された電気信号の内、電界強度が小さいＩＤ信号に相当する部分をノイズとみなし、ノイズ除去の信号処理によりＩＤ信号に相当する部分が除去される。これにより、妨害信号に相当する部分が波形整形回路９０７で波形整形がなされ、制御装置４に出力される。なお、電界強度の差がそれほど大きくない場合であっても、ＩＤ信号に相当する部分は妨害信号に相当する部分と重畳し、ＩＤ信号が復調されて制御装置４に出力されることはない。

制御装置４の制御部４１は、第２のトランシーバ３Ｂから出力される妨害信号が、ＩＤ記憶部４２に記憶された正当なＩＤか否かを判別する。妨害信号は擬似乱数であるため、ＩＤ記憶部４２に存在しない。なお、第２のトランシーバ３Ｂから出力される信号が、妨害信号とＩＤ信号の重畳により復調された意味のない信号の場合も、当該信号はＩＤ記憶部４２に存在しない。

制御部４１は、第２のトランシーバ３Ｂから出力される信号がＩＤ記憶部４２に記憶されていないため、不正な信号であるとして、自動ドア５を開錠させる開錠信号（制御信号）を、自動ドア５に送信することなく処理を終了する。したがって、図１に示す状況では、自動ドア５は施錠されたままで開かず、制御部４１は、ログ情報をログ情報記憶部４３に書き込まない。

これにより、携帯端末１を携帯しない無資格者Ｂが、自動ドア５の前の第２の電極２Ｂの上に立っても、自動ドア５は開くことがなく、自動ドア５の内部のセキュリティエリアに入室することができない。

本実施形態では、図１に示すように、無資格者Ｂが第２の電極２Ｂの上に立ち、携帯端末１を携帯する有資格者Ａが無資格者Ｂの近傍にいる場合、有資格者Ａの携帯端末１から出力されるＩＤ信号の電界は、２次輻射により近傍の無資格者Ｂに伝達されるが、当該ＩＤ信号の電界は、妨害信号発生装置６が送信する妨害信号の電界と重畳して伝達される。

これにより、携帯端末１を持たない無資格者２Ｂが第２の電極２Ｂに接触した場合であっても、有資格者Ａの携帯端末１から送信されるＩＤ信号は第２のトランシーバ３Ｂで検出されず、制御装置４に送信されない。このため、制御装置４が、有資格者Ａが第２の電極２Ｂに接触したと誤認識し、誤って自動ドア５を開けてしまうという誤動作を防止することができる。

すなわち、携帯端末１を携帯する有資格者Ａが携帯端末１を持たない無資格者Ｂ（第三者）を意図せず共連れして入場してしまうなどの誤認識および誤動作することを防止することができる。

なお、第１の電極２Ａに有資格者Ａが接触している場合であって、第２の電極２Ｂに有資格者および無資格者のいずれも接触していない場合、妨害信号およびＩＤ信号の重畳した電界は、有資格者Ａから大気に放射され、２次輻射により第１の電極２Ａにカップリング（静電結合）したとしても、図１の場合と同様の結果となる。

次に、図４に示す第２の状態における動作を説明する。

図４の第２の状態では、第１の電極２Ａには、第１の携帯端末１Ａを携帯する第１の有資格者Ａが接触している。また、自動ドア５の前などに設置された第２の電極２Ｂには、第２の携帯端末１Ｃを携帯する第２の有資格者Ｃが接触している。第１の携帯端末１Ａおよび第２の携帯端末１Ｃは、図１および図２で説明した携帯端末１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

第１の有資格者Ａが第１の電極２Ａに接触していることにより、妨害信号発生装置６と電界伝達媒体である第１の有資格者Ａとの間で、第１のトランシーバ３Ａおよび第１の電極２Ａを介した通信路が形成され、妨害信号発生装置６が発生する妨害信号（擬似乱数）の電界が、第１の有資格者Ａに誘起（伝達）される（Ｓ３１）。

また、第１の有資格者Ａが携帯する第１の携帯端末１Ａからは、当該携帯端末１Ａのコンピュータ１１から送信されるＩＤ信号（第１の有資格者Ａ）の電界が、第１の有資格者Ａの人体に誘起される（Ｓ４１）。

この第１の有資格者Ａに誘起された妨害信号の電界およびＩＤ信号の電界は、図１で述べたように、同じ送信周波数帯域を使用することにより重畳し、重畳した電界は大気に放射され、図４に示す状況では、２次輻射により近傍の第２の有資格者Ｃにカップリング（静電結合）する（Ｓ３２、Ｓ４２）。そして、第２の有資格者Ｃに２次輻射され、重畳された電界は、電界伝達媒体である第２の有資格者Ｃの人体を介して第２の電極２Ｂに伝達される（Ｓ３３、Ｓ４３）。

一方、第２の有資格者Ｃが携帯する第２の携帯端末１Ｃからは、第２の携帯端末１Ｃのコンピュータ１１から送信されるＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）の電界が、１次輻射により第２の有資格者Ｃの人体に誘起され、電界伝達媒体である第２の有資格者Ｃの人体を介して第２の電極２Ｂに伝達される（Ｓ５１）。

ここで、第１のトランシーバ３Ａの送信周波数は、図１で説明したように、第１の携帯端末１Ａのトランシーバ１２および第２の携帯端末１Ｃのトランシーバ１２と同じ送信周波数を使用する。これにより、２次輻射により第２の有資格者Ｃに誘起された妨害信号の電界とＩＤ信号（第１の有資格者Ａ）の電界とが重畳された電界と、１次輻射により第２の携帯端末１Ｃから出力されるＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）の電界とが、重畳して第２の電極２Ｂに伝達される。

また、図１で説明したように、第１のトランシーバ３Ａから送信される妨害信号の電界強度は、第１の携帯端末１Ａおよび第２の携帯端末１Ｃのトランシーバ１２から送信されるＩＤ信号の電界強度より大きい。また、第１の携帯端末１Ａのトランシーバ１２から送信されるＩＤ信号（第１の有資格者Ａ）の電界強度と、第２の携帯端末１Ｃのトランシーバ１２から送信されるＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）の電界強度は、同じである。

図４に示す状態では、妨害信号および第１の携帯端末１ＡのＩＤ信号は、２次輻射で第２の有資格者Ｃに伝達される。電界強度は、第１の有資格者Ａと第２の有資格者Ｃとの距離の２乗に反比例して小さくなる。このため、第２の有資格者Ｃに２次輻射により誘起される妨害信号およびＩＤ信号の電界強度（Ｓ３２、Ｓ４２）は、１次輻射により第１の有資格者Ａで誘起された妨害信号およびＩＤ信号の電界強度（Ｓ３１、Ｓ４１）から、はるかに小さくなる。

一方、第２の携帯端末１Ｃより送信されるＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）の電界は、１次輻射により第２の有資格者Ｃに誘起されるものである。これにより、第２の有資格者Ｃの人体を介して第２の電極２Ｂに重畳して伝達される３つの信号の電界強度は、１次輻射によるＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）、２次輻射による妨害信号、２次輻射によるＩＤ信号（第１の有資格者Ａ）の順番の大きさとなる。

第２のトランシーバ３Ｂは、妨害信号および２つのＩＤ信号の電界が重畳された電界を第２の電極２Ｂで検出し、この電界を電界検出部９０５に結合して電気信号に変換する。そして、この電気信号は、信号処理回路９０６で増幅、ノイズ除去などの信号処理を施され、更に波形整形回路９０７で波形整形がなされ、入出力回路９０１を介して制御装置４に出力される。

ここで検出される電界は、前述のとおり、妨害信号の電界と２つのＩＤ信号の電界とが重畳された電界であり、１次輻射によるＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）の電界強度は、２次輻射による妨害信号およびＩＤ信号（第１の有資格者Ａ）の電界強度より、はるかに大きいものである。そのため、信号処理回路９０６は、変換された電気信号の内、電界強度が小さい妨害信号およびＩＤ信号（第１の有資格者Ａ）に相当する部分をノイズとみなし、除去する。

これにより、第２の電極２Ｂに接触する第２の有資格者Ｃの第２の携帯端末１Ｃから送信されるＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）に相当する部分が、波形整形回路９０７で波形整形がなされ、制御装置４に出力される。

制御装置４の制御部４１は、第２のトランシーバ３Ｂから出力されたＩＤ信号（第２の有資格者Ｃ）がＩＤ記憶部４２に記憶された正当なＩＤか否かを判別する。当該ＩＤ信号がＩＤ記憶部４２に記憶されている場合、制御部４１は、自動ドア５に開錠信号（制御信号）を送信し、自動ドア５を開ける。これにより、第２の携帯端末１Ｃを携帯する第２の有資格者Ｃは、自動ドア５の内部に入室することができる。

そして、制御部４１は、第２の携帯端末１Ｃとの通信ログ（ＩＤ信号の受信時刻、ＩＤ等）、制御ログ（開錠信号の送信時刻等）などのログ情報をログ情報記憶部４３に格納する。そして、制御部４１は、開錠信号を送信してから所定の時間が経過すると、自動ドア５を施錠させる施錠信号（制御信号）を送信し、自動ドア５は、施錠信号を受信すると、当該自動ドア５を開錠状態から施錠し、ドアを閉める。

本実施形態では、図４に示すように、第１の電極２Ａおよび第２の電極２Ｂのそれぞれに、携帯端末を携帯する有資格者が接触している場合であっても、２次輻射（カップリング）により伝達される妨害信号およびＩＤ信号の電界強度は、１次輻射によるＩＤ信号の電界強度より小さいため、第２の電極２Ｂに接触している有資格者の携帯端末から送信されるＩＤ信号のみを、第２のトランシーバ３Ｂは受信することができる。このため、制御装置４の誤認識および誤動作を防止することができる。

なお、第２の電極２Ｂに伝達される重畳した信号の中から１次輻射によるＩＤ信号を取り出すために、２次輻射の妨害信号の電界強度を、１次輻射のＩＤ信号の電界強度よりも小さくする必要がある。２次輻射による信号の電界強度は、人体間の距離にも依存する。すなわち、第１の電極２Ａと第２の電極２Ｂとの距離にも依存する。このため、第１の電極２Ａと第２の電極２Ｂとの距離に応じて、妨害信号の電界強度の上限を定めることとしてもよい。

次に、図５に示す第３の状態における動作を説明する。

図５の第３の状態では、第１の電極２Ａに、携帯端末を携帯しない無資格者Ｂが接触し、自動ドア５の前などに設置された第２の電極２Ｂに、携帯端末１を所持する有資格者Ａが接触している。図示する携帯端末１は、図１および図２で説明した携帯端末１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

無資格者Ｂが第１の電極２Ａに接触していることにより、妨害信号発生装置６と電界伝達媒体である第１の有資格者Ａとの間で、第１のトランシーバ３Ａおよび第１の電極２Ａを介した通信路が形成され、妨害信号発生装置６が発生する妨害信号（擬似乱数）の電界が、無資格者Ｂに誘起（伝達）される（Ｓ７１）。

この無資格者Ｂに誘起された妨害信号の電界は、大気に放射され、図４に示す状況では、２次輻射により近傍の有資格者Ａにカップリング（静電結合）する（Ｓ７２）。そして、有資格者Ａにカップリングされた妨害信号の電界は、電界伝達媒体である有資格者Ａの人体を介して第２の電極２Ｂに伝達される（Ｓ７３）。

一方、有資格者Ａが携帯する携帯端末１からは、携帯端末１のコンピュータ１１から送信されるＩＤ信号の電界が、１次輻射により第２の有資格者Ａの人体に誘起され、電界伝達媒体である有資格者Ａの人体を介して第２の電極２Ｂに伝達される（Ｓ８１）。

ここで、第１のトランシーバ３Ａの送信周波数は、図１で説明したように、携帯端末１のトランシーバ１２と同じ送信周波数を使用する。これにより、２次輻射により有資格者Ａに誘起された妨害信号の電界と、１次輻射により携帯端末１から出力されるＩＤ信号の電界とが、重畳して第２の電極２Ｂに伝達される。

また、図１で説明したように、第１のトランシーバ３Ａから送信される妨害信号の電界強度は、携帯端末１のトランシーバ１２から送信されるＩＤ信号の電界強度より大きい。しかしながら、図５に示す状態では、妨害信号は２次輻射で有資格者Ａに伝達され、妨害信号の電界強度は、無資格者Ｂと有資格者Ａとの距離の２乗に反比例して小さくなる。このため、有資格者Ａに２次輻射により誘起される妨害信号の電界強度（Ｓ７３）は、無資格者Ｂに１次輻射により誘起された妨害信号の電界強度（Ｓ７１）から、はるかに小さくなる。

一方、携帯端末１より送信されるＩＤ信号の電界は、１次輻射により有資格者Ａに誘起されるものである。これにより、有資格者Ａの人体を介して第２の電極２Ｂに重畳して伝達される信号の電界強度は、１次輻射によるＩＤ信号の方が、２次輻射による妨害信号より大きい。

このように妨害信号の電界とＩＤ信号の電界とが重畳された電界が、第２の電極２Ｂに伝達される。第２のトランシーバ３Ｂは、この重畳された電界を第２の電極２Ｂで検出し、この電界を電界検出部９０５に結合して電気信号に変換する。そして、この電気信号は、信号処理回路９０６で増幅、ノイズ除去などの信号処理を施され、更に波形整形回路９０７で波形整形がなされ、入出力回路９０１を介して制御装置４に出力される。

ここで検出される電界は、前述のとおり、妨害信号の電界とＩＤ信号の電界とが重畳された電界であり、１次輻射によるＩＤ信号の電界強度は、２次輻射による妨害信号の電界強度より、はるかに大きいものである。そのため、信号処理回路９０６は、変換された電気信号の内、電界強度が小さい妨害信号に相当する部分をノイズとみなし、除去する。

これにより、第２の電極２Ｂに接触する有資格者Ａの携帯端末１から送信されるＩＤ信号に相当する部分が、波形整形回路９０７で波形整形がなされ、制御装置４に出力される。

制御装置４の制御部４１は、第２のトランシーバ３Ｂから出力されたＩＤ信号がＩＤ記憶部４２に記憶された正当なＩＤか否かを判別し、ＩＤ記憶部４２に記憶されている場合、自動ドア５に開錠信号を送信し、自動ドア５を開ける。これにより、有資格者Ａは、自動ドア５の内部に入室することができる。そして、制御部４１は、ログ情報をログ情報記憶部４３に記憶し、開錠信号を送信してから所定の時間が経過すると、自動ドア５を施錠させる施錠信号を送信する。

本実施形態では、図５に示すように、携帯端末を有しない無資格者Ｂが第１の電極２Ａに接触し、妨害信号の電界が２次輻射（カップリング）により有資格者Ａに伝達される場合であっても、２次輻射の妨害信号の電界強度は、１次輻射によるＩＤ信号の電界強度より小さいため、妨害信号の影響を受けることなく、第２の電極２Ｂに接触している有資格者の携帯端末１から送信されるＩＤ信号のみを、第２のトランシーバ３Ｂは受信することができる。このため、制御装置４の誤認識および誤動作を防止することができる。

なお、第２の電極２Ｂに携帯端末１を携帯する有資格者Ａが接触している場合であって、第１の電極２Ａに有資格者および無資格者のいずれも接触していない場合、妨害信号発生装置６が第１のトランシーバ３Ａを介して送信する妨害信号の電界は、第１の電極２Ａから大気に放射される。妨害信号の電界が２次輻射により第２の電極２Ｂ上の有資格者Ａにカップリング（静電結合）したとしても、図５の場合と同様の結果となる。

以上説明した本実施形態では、携帯端末１が送信するＩＤ信号の電界強度より大きい妨害信号の電界を、妨害信号発生装置６および第１のトランシーバ３Ａにより第１の電極２Ａに誘起させる。これにより、携帯端末１を携帯する有資格者が第１の電極２Ａに接触し、携帯端末１が送信するＩＤ信号の電界と妨害信号の電界とが重畳した電界が、有資格者の人体から大気に放射され、近傍の第２の電極２Ｂに接触する無資格者に２次輻射された場合であっても、妨害信号の電界強度の方が大きいため、ＩＤ信号は第２のトランシーバ３Ｂで受信できない。

すなわち、本実施形態では、自動ドア５の前の第２の電極２Ｂに接触している無資格者に、第１の電極２Ａに接触する有資格者の携帯端末１から２次輻射されたＩＤ信号の電界が伝達されても、当該ＩＤ信号の電界は妨害信号の電界と重畳しているため、第２のトランシーバ３ＢではＩＤ信号を検出できない。このため、制御装置４が、有資格者が第２の電極２Ｂに接触したと誤認識し、誤って自動ドア５を開けてしまうという誤動作を防止することができる。

したがって、携帯端末１を携帯する有資格者が携帯端末１を持たない無資格者（第三者）を意図せず共連れして入場してしまうなどの誤認識および誤動作することを防止することができる。

また、本実施形態では、第１のトランシーバ３Ａに接続された第１の電極２Ａの面積を、携帯端末１の電極の面積より大きくする。または、第１のトランシーバ３Ａは、妨害信号の変調された電圧信号の第１の電極２Ａへの出力レベルを、携帯端末１（トランシーバ１２）が変調されたＩＤ信号の電圧信号の電極への出力レベルより大きく調整・制御する。または、これらの電極面積および電圧信号の調整の両方を行う。これにより、第１のトランシーバ３Ａおよび第１の電極２Ａから送信される妨害信号の電界強度を、携帯端末１から送信されるＩＤ信号の電界強度より大きくすることができる。

また、本実施形態の制御装置４は、開錠信号（制御信号）を自動ドア５に送信した後、ログ情報をログ情報記憶部４３に記憶する。これにより、自動ドア５を開けた有資格者の入退出を一元的に管理することができる。

また、本実施形態では、有資格者は、電界通信可能な携帯端末１を携帯し、自動ドア５など前の第２の電極２Ｂの上に立つだけでＩＤ信号が送信されるため、ＩＤの入力操作などの操作負荷を低減することができる。

また、本実施形態では、自動ドア５などの近くの第２の電極２Ｂの上に無資格者が立っている状況において、携帯端末を携帯する有資格者が当該無資格者の近くを通り過ぎても、誤認証により無資格者のために誤って自動ドア５が開くことがないという利点がある。その為、交通機関の改札、ゲート等を含めて、人の往来で混雑するような場所に、上記実施形態の電界通信システムを適用することで、より高度なセキュリティを確保することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、実施形態では、床に設置した第１の電極２Ａおよび第２の電極２Ｂを用いたが、ユーザが接触可能な場所であれば、床以外の場所に設置してもよい。

Ａ、Ｃ 有資格者
Ｂ 無資格者
１、１Ａ、１Ｃ 携帯端末
１１ コンピュータ
１２ トランシーバ
２Ａ 第１の電極
２Ｂ 第２の電極
３Ａ 第１のトランシーバ
３Ｂ 第２のトランシーバ
４ 制御装置
４１ 制御部
４２ ＩＤ記憶部
４３ ログ情報記憶部
５ 自動ドア
６ 妨害信号発生装置
６１ 乱数発生部
６２ 送信部

Claims (4)

1. 電界通信システムであって、
   所定の通信信号を電界通信により送信する携帯端末と、
   妨害信号を発生する妨害信号発生装置と、
   前記妨害信号を電界通信により送信する第１のトランシーバと、
   前記第１のトランシーバに接続された第１の電極と、
   前記妨害信号および前記通信信号を電界通信により受信する第２のトランシーバと、
   前記第１の電極の近傍に設置され、前記第２のトランシーバに接続された第２の電極と、を有し、
   前記妨害信号の電界は、前記第１の電極に接触する第１のユーザの人体から、前記第２の電極に接触する第２のユーザの人体に２次輻射により伝達され、前記第２の電極に伝達し、
   前記妨害信号の前記２次輻射による電界強度が、前記通信信号の１次輻射による電界強度より小さく、前記妨害信号の１次輻射による電界強度が、前記通信信号の１次輻射による電界強度より大きくなるように、
   前記第１のトランシーバが前記第１の電極に出力する前記妨害信号の電圧信号は、前記携帯端末が当該携帯端末の電極に出力する通信信号の電圧信号より大きいこと
   を特徴とする電界通信システム。
2. 請求項１記載の電界通信システムであって、
   前記第１のトランシーバの送信周波数帯域は、前記携帯端末の送信周波数帯域と同じであること
   を特徴とする電界通信システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の電界通信システムであって、
   前記第１の電極の面積は、前記携帯端末の電極の面積より大きいこと
   を特徴とする電界通信システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電界通信システムであって、
   前記第２のトランシーバに接続された制御装置を、さらに有し、
   前記携帯端末を携帯するユーザが前記第２の電極に接触した場合、
   前記第２のトランシーバは、当該携帯端末が送信する通信信号であるＩＤ信号を、当該ユーザの人体および前記第２の電極を介して受信して、前記制御装置に出力し、
   前記制御装置は、前記ＩＤ信号を受信すると、当該ＩＤ信号を認証し、認証結果に応じて、所定の制御を行うこと
   を特徴とする電界通信システム。

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