JP2012090075A

JP2012090075A - 電界通信用の補助電極

Info

Publication number: JP2012090075A
Application number: JP2010235092A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yabe; 誠司矢部; Masayuki Ishimaru; 将之石丸
Original assignee: NTT Electronics Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】携帯型の電界通信端末と、床面または壁面の電極を介して設置型の電界通信端末と電界通信を行う場合に、リターンパスの効率を向上させて、通信品質の劣化を防止する。
【解決手段】電界通信用の補助電極であって、第１の電界通信装置１は電界伝達媒体である人体に携帯され、第２の電界通信装置２の信号電極３１およびグランド電極３２は床面に設置され、人体に近接する壁面９に設置された第１の補助電極６１と、グランド電極３２の下面または上面に設置された第２の補助電極６２と、第１の補助電極６１と第２の補助電極６２とを接続するリード線６３とを有する。
【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用の補助電極に関する。

近年において、送信すべき情報に基づく電界を人体などの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に関する研究がなされている。このような電界通信を用いた電界通信装置については、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００１−３５２２９８号公報

図７は、人体が携帯型の電界通信装置Ａを携帯し、他の電界通信装置Ｂの電極（信号電極Ｂ１およびグランド電極Ｂ２）が人体の足元に設置されている場合の電界パスを示す図である。電界通信装置Ａの人体側電極から人体に誘起された電界信号１０１は、グランド電極Ｂ２から空間であるリターンパス１０２を介して電界通信装置Ａの空間側電極に戻ってくる。

空間（空気）を通信媒体とするリターン信号は、インピーダンスが非常に高く、リターンパスとしては効率が悪い。したがって、電界通信装置Ａと、人体および床面の信号電極Ｂ１を介して他の電界通信装置Ｂと電界通信を行う場合、電界通信装置Ａの空間側電極と、グランド電極Ｂ２との容量結合が弱く、通信品質の劣化を招くという問題がある。

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、携帯型の電界通信端末と、床面または壁面の電極を介して設置型の電界通信端末と電界通信を行う場合に、リターンパスの効率を向上させて、通信品質の劣化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記載の本発明は、第１の電界通信装置と第２の電界通信装置との間で、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用の補助電極であって、前記第１の電界通信装置は電界伝達媒体である人体に携帯され、前記第２の電界通信装置の信号電極およびグランド電極は床面に設置され、人体に近接する壁面に設置された第１の補助電極と、前記グランド電極の下面または上面に設置された第２の補助電極と、前記第１の補助電極と第２の補助電極とを接続するリード線と、を有する。

請求項２記載の本発明は、第１の電界通信装置と第２の電界通信装置との間で、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用の補助電極であって、前記第１の電界通信装置は電界伝達媒体である人体に携帯され、前記第２の電界通信装置の信号電極およびグランド電極は床面に設置され、人体に近接する壁面に設置された第１の補助電極と、前記第１の補助電極と、前記グランド電極とを接続するリード線と、を有する。

請求項３記載の本発明は、第１の電界通信装置と第２の電界通信装置との間で、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用の補助電極であって、前記第１の電界通信装置は電界伝達媒体である人体に携帯され、前記第２の電界通信装置の信号電極およびグランド電極は壁面に設置され、前記電界通信用の補助電極は、前記壁面と前記グランド電極との間に設置される。

本発明によれば、携帯型の電界通信端末と、床面または壁面の電極を介して設置型の電界通信端末と電界通信を行う場合に、リターンパスの効率を向上させて、通信品質の劣化を防止することができる。

第１の実施形態に係る電界通信用の補助電極を示す図である。通信装置の一例を示す図である。第１の実施形態の比較例を示す図である。第２の実施形態に係る電界通信用の補助電極を示す図である。第３の実施形態に係る電界通信用の補助電極を示す図である。第３の実施形態の比較例を示す図である。電界信号のリターンパスを示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態である電界通信用の補助電極を説明するための説明図である。

アースは空間に比べてインピーダンスが低いため、本実施形態では、アースをリターンパスの一部として用いるものとする。アースをリターンパスとして利用するためには、携帯型通信装置１および設置型通信装置２を接地することが望ましいが、現実的ではない。しかし、電界信号は交流信号であるため、携帯型通信装置１および設置型通信装置２を直接接地しなくても、容量結合するため、アースをリターンパスとして用いることができる。なお、図１では、容量結合する部分を、キャパシタの記号で表している。

図示する電界通信システムでは、人体などの電界伝達媒体を介して電界通信を行う携帯型通信装置１（第１の電界通信装置）および設置型通信装置２（第２の電界通信装置）と、設置型通信装置２に接続された電極３と、リターンパス用の補助電極６１、６２、６３とを有する。

人体（ユーザ）が携帯する携帯型通信装置１は、人体に接する側に配置される人体側電極１１と、人体に接しない空間側に配置される空間側電極１２とを有する。

設置型通信装置２に接続される電極３は、床面に設置され、信号電極３１とグランド電極３２と備える。信号電極３１は設置型通信装置２の入出力端子に接続され、グランド電極３２は設置型通信装置２の回路グランドに接続されている。

携帯型通信装置１および設置型通信装置２は、電界信号検出技術を利用していて、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、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。携帯型通信装置１および設置型通信装置２は、例えば図２に示す構成をしており、コンピュータ（図１では不図示）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を介して電極に供給し、当該電極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、電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を電極で検出し、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に出力するようになっている。なお、図２に示す電極は、携帯型通信装置１の場合は人体側電極１１および空間側電極１２であり、設置型通信装置２の場合は信号電極３１およびグランド電極３２である。

補助電極６１、６２、６３は、電界信号のリターンパス用の電極であって、人体に近接する壁面９に設置された第１の補助電極６１と、グランド電極３２の下面（すなわち、グランド電極３２と床面との間）に設置された第２の補助電極６２と、第１の補助電極６１と第２の補助電極６２とを接続するリード線６３とを有する。すなわち、床面およびグランド電極３２と容量結合している第２の補助電極６２から壁面９まで、リード線６３および第１の補助電極６１を配置する。なお、第１の補助電極６１および第２の補助電極６２は、電導性材料（例えば、金属板）を用いて形成される。

壁面９の第１の補助電極６１からリード線６３を介して第２の補助電極６２に接続することで、壁面９が石膏ボード、木材などアースに見えない物体からなる場合であっても、第１の補助電極６１が設置された壁面９をアースと同等の物体（例えば、鉄筋コンクリート、金属製の物体）に見えるようにする。壁面９は、設置型通信装置２の電極３の上にいる人体に近接する位置（すなわち、設置型通信装置２の電極３の近傍）に設置されている。

携帯型通信装置１を携帯した人体が床面に設置された電極３に接触することにより、携帯型通信装置１の人体側電極１１から人体に誘起された電界信号１０１は、グランド電極３２、第２の補助電極６２、リード線６３、第１の補助電極６１および空間のリターンパス１０２を介して、携帯型通信装置１の空間側電極に戻ってくる。

本実施形態では、携帯型通信装置１の空間側電極１２を、壁面９の第１の補助電極６１と容量結合させることにより、リターンパスの交流インピーダンスを下げ、リターンパスにおけるアースの割合を大きくし、通信品質を向上させることができる。すなわち、第１の補助電極６１がアースに見えることにより、携帯型通信装置１の空間側電極１２と第１の補助電極６１との実効距離が短くなり、強く容量結合する。

このように、本実施形態では、壁面９がアースに見えない場合であっても、補助電極６１、６２、６３を配置し、第１の補助電極６１と携帯型通信装置１の空間側電極１２とを強く容量結合させることで、リターンパスのインピーダンスを下げ、携帯型通信装置１と設置型通信装置２との通信品質を向上させることができる。

なお、図１に示す第２の補助電極６２は、グランド電極３２の下に設置されているが、グランド電極３２の上（信号電極３１とグランド電極３２との間）に設置されていてもよい。

図３は、本実施形態の比較例の電界通信システムである。図３に示す電界通信システムでは、リターンパス用の補助電極を設けることなく、設置型通信装置２に接続された電極（信号電極３１、グランド電極３２）がアース（床面）に設置されている。設置型通信装置２のグランド電極３２は、アースと近接しているため、アースと強く容量結合し、アースをリターンパスの一部とすることができる。

一方、携帯型通信装置１の空間側電極１２はアースから離れており、空間側電極１２とアース間の実効距離が長い。したがって、携帯型通信装置１の空間側電極１２とアースとの容量結合は、図１に示す第１の実施形態に比べて弱く、アースを経由することによるリターンパスの効率向上は限定的である。したがって、図３に示す比較例では、図１に示す第１の実施形態に比べて通信品質が低い。

なお、図３に示す壁面９は人体に近接する位置に設置されているが、当該壁面９は、石膏ボード、木材などアースに見えないため、空間側電極１２とアース間の実効距離の短縮には寄与しない。

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態である電界通信用の補助電極を説明するための説明図である。

本実施形態の補助電極は、電界信号のリターンパス用の電極であって、人体に近接する壁面９に設置された第１の補助電極６１と、第１の補助電極６１とグランド電極３２とを接続するリード線６３とを有する。すなわち、本実施形態の補助電極は、第１の実施形態（図１参照）の第２の補助電極６２をなくし、第１の補助電極６１のリード線６３を、直接、設置型通信装置２のグランド電極３２に接続した点において第１の実施形態と異なり、その他については第１の実施形態と同様である。なお、第１の補助電極６１は、電導性材料（例えば、金属板）を用いて形成される。

携帯型通信装置１を携帯した人体が床面に設置された電極３１、３２に接触することにより、携帯型通信装置１の人体側電極１１から人体に誘起された電界信号１０１は、グランド電極３２、リード線６３、第１の補助電極６１および空間のリターンパス１０２を介して、携帯型通信装置１の空間側電極１２に戻ってくる。

本実施形態では、携帯型通信装置１の空間側電極１２を、壁面９の第１の補助電極６１と容量結合させることにより、壁面９が石膏ボード、木材などアースに見えない物体からなるものであっても、リターンパスのインピーダンスを下げ、通信品質を向上させることができる。すなわち、第１の補助電極６１がアースに見えることにより、携帯型通信装置１の空間側電極１２と第１の補助電極６１との実効距離が短くなり、空間側電極１２と第１の補助電極６１とが強く容量結合する。

また、本実施形態では、グランド電極３２そのものを、携帯型通信装置１の空間側電極１２に近づけることで、第１の実施形態よりも通信品質を向上させることができる。

＜第３の実施形態＞
図５は、本発明の第３の実施形態である電界通信用の補助電極を説明するための説明図である。本実施形態では、設置型通信装置２に接続される電極（信号電極３１、グランド電極３２）が、壁面９に設置されている。

本実施形態の補助電極６１は、電界信号のリターンパス用の電極であって、グランド電極３２と近接して壁面９に設置される。図示する例では、補助電極６１は、グランド電極３２と壁面９との間に設置され、人体に携帯される携帯型通信装置１の空間側電極１２との距離が近くなるように、電極３１、３２より広い範囲で壁面９に設置されている。補助電極６１をグランド電極３２に近接して設置することにより、補助電極６１とグランド電極３２とは強く容量結合する。その他については、第１の実施形態と同様である。なお、補助電極６１は、電導性材料（例えば、金属板）を用いて形成される。

携帯型通信装置１を携帯した人体が壁面９に設置された電極３１、３２に接触することにより、携帯型通信装置１の人体側電極１１から人体に誘起された電界信号１０１は、グランド電極３２、補助電極６１および空間のリターンパス１０２を介して、携帯型通信装置１の空間側電極１２に戻ってくる。

本実施形態では、携帯型通信装置１の空間側電極１２を、壁面９の補助電極６１と容量結合させることにより、リターンパスのインピーダンスを下げ、通信品質を向上させることができる。すなわち、壁面９に補助電極６１を設けることにより、壁面９が石膏ボード、木材などアースに見えない物体からなるものであっても、携帯型通信装置１の空間側電極１２と補助電極６１との実効距離が短くなり、空間側電極１２と補助電極６１が強く容量結合する。また、本実施形態では、以下に説明する比較例よりも通信品質を向上させることができる。

図６は、本実施形態の比較例の電界通信システムである。図６に示す電界通信システムでは、リターンパス用の補助電極を設けることなく、設置型通信装置２に接続された電極（信号電極３１、グランド電極３２）が壁面９に設置されている。壁面９に設置されたグランド電極３２は、信号電極３１の裏面（壁面９側）に配置されるため、携帯型通信装置１の空間側電極１２とグランド電極３２との容量結合は、図５に示す第３の実施形態に比べて弱い。したがって、図６に示す比較例では、図５に示す第３の実施形態に比べて通信品質が低い。

なお、壁面９は人体に近接する位置に設置されているが、当該壁面９は、石膏ボード、木材などアースに見えないため、空間側電極１２とグランド電極３２間の実効距離の短縮には寄与しない。

以上説明した各実施形態では、人体に近接した壁面にリターンパス用の補助電極を設けることにより、携帯型の電界通信端末と、床面または壁面の電極を介して設置型の電界通信端末と電界通信を行う場合に、リターンパスの効率を向上させて、通信品質を向上させることができる。

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。

１携帯型通信装置
１１人体側電極
１２空間側電極
２設置型通信装置
３１信号電極
３２グランド電極
６１第１の補助電極
６２第２の補助電極
６３リード線
９壁面

Claims

第１の電界通信装置と第２の電界通信装置との間で、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用の補助電極であって、
前記第１の電界通信装置は電界伝達媒体である人体に携帯され、前記第２の電界通信装置の信号電極およびグランド電極は床面に設置され、
人体に近接する壁面に設置された第１の補助電極と、
前記グランド電極の下面または上面に設置された第２の補助電極と、
前記第１の補助電極と第２の補助電極とを接続するリード線と、を有すること
を特徴とする電界通信用の補助電極。
第１の電界通信装置と第２の電界通信装置との間で、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用の補助電極であって、
前記第１の電界通信装置は電界伝達媒体である人体に携帯され、前記第２の電界通信装置の信号電極およびグランド電極は床面に設置され、
人体に近接する壁面に設置された第１の補助電極と、
前記第１の補助電極と、前記グランド電極とを接続するリード線と、を有すること
を特徴とする電界通信用の補助電極。
第１の電界通信装置と第２の電界通信装置との間で、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用の補助電極であって、
前記第１の電界通信装置は電界伝達媒体である人体に携帯され、前記第２の電界通信装置の信号電極およびグランド電極は壁面に設置され、
前記電界通信用の補助電極は、前記壁面と前記グランド電極との間に設置されること
を特徴とする電界通信用の補助電極。