JP3892420B2

JP3892420B2 - Data communication system

Info

Publication number: JP3892420B2
Application number: JP2003187323A
Authority: JP
Inventors: 直志美濃谷; 克幸落合; 満品川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005026784A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界を伝達する電界伝達媒体および信号を伝送するトランシーバを利用してデータの送受信を行うデータ通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータやその周辺機器、通信機能付き家電機器などのような電子機器間でデータ通信を行うためのネットワーキングは、ケーブル（有線）または無線を用いて行われている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
小野瀬一志、岩田仙八郎著、「わかりやすいＬＡＮの基礎」、オーム社、１９９５年８月１０日、ｐ.１４−１７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ケーブルを使用してネットワーキングを行う場合には、データ通信を行う全ての電子機器間を直接配線する必要があるため、電子機器の数が多くなるにつれてケーブルの本数も多くなって配線が複雑になり、それらの配線を束ねるための作業等に時間を費やさざるを得ないこともあった。
【０００５】
また、無線を用いてネットワーキングを行う場合には、電子機器が多くなると、電波資源の制限やコリージョン等の問題が発生する恐れがあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の電子機器間のデータ通信において良好な通信環境を容易にかつ経済的に実現可能なデータ通信システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電界を伝達可能な複数の領域が電気的に接続されて成る電界伝達媒体と、この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し、この誘起した電界を用いてデータの送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべきデータに基づく電界を受信することによってデータの受信を行う複数のトランシーバとを備えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記トランシーバは、前記送信すべきデータに基づく電界の誘起および前記受信すべきデータに基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべきデータに基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段とを備えたことを要旨とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記複数の領域の各々は、前記トランシーバが備える送受信電極の表面積と同程度であり、なおかつ前記送受信電極の表面積よりも大きい表面積を有する導電性部材から成る薄膜であることを要旨とする。
【００１０】
ここでいう「同程度」とは、二つの表面積の違いが、たかだか３０％であることを意味しているが、その両者の違いが１０％以内であれば更に好ましい。
【００１１】
請求項４記載の発明は、電界を伝達する電界伝達媒体と、この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し、この誘起した電界を用いてデータの送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべきデータに基づく電界を受信することによってデータの受信を行う複数のトランシーバと、前記電界伝達媒体と大地グランド間を接続する共振手段とを備えたことを要旨とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記トランシーバは、所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべきデータを変調し、この変調した前記送信すべきデータに係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべきデータに基づく電界の誘起および前記受信すべきデータに基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべきデータに基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段とを備えたことを要旨とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、前記電界伝達媒体は、導電性部材から成る薄膜であることを要旨とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信システムの概略構成を示す図である。同図に示すデータ通信システム１は、コンピュータやその周辺機器（プリンタ、スキャナ等）、通信機能付き家電機器等の複数の電子機器３−１、３−２、・・・、３−Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）間でデータの送受信を行うためのものであり、各電子機器３−１、３−２、・・・、３−Ｎに接続され、送信すべきデータに基づく電界を誘起し、この誘起した電界を用いてデータの送信を行う一方で、電界を受信することによってデータの受信を行う複数のトランシーバ５−１、５−２、・・・、５−Ｎと、金属や導電性高分子等の導電性部材から構成され、トランシーバ５−１、５−２、・・・、５−Ｎを載置し、電界を伝達可能な電界伝達媒体７とから構成されている。
【００１６】
以後の説明において、全ての電子機器やトランシーバに共通な事項、あるいは区別を必要としない事項を説明するときには、それぞれを単に「電子機器３」、「トランシーバ５」と記載する。
【００１７】
図２は、データ通信システム１を構成するトランシーバ５の構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ５は、直接的に接続される電子機器３から受信するデータを出力するとともに、電界伝達媒体７を介して外部から受信した信号を受け取るＩ／Ｏ回路５１、このＩ／Ｏ回路５１から出力されるデータ信号を変調して送信する送信回路５２、電界伝達媒体７に電界を誘起するために平板形状の導電性部材から成る送受信電極５３、および電界伝達媒体７に電流が流れるのを防止するために送受信電極５３と電界伝達媒体７の間に配置される絶縁体５４を有する。
【００１８】
本実施形態において、送信手段としての送信回路５２は、データをそのまま送信する方式のものでもよいし、データを変調して送信する方式のものでもよい。
【００１９】
なお、送受信電極５３の代わりに、送信用電極および受信用電極を分割して設けることも勿論可能である。その場合には、絶縁体もそれぞれの電極に対応して二つ設けられる。
【００２０】
トランシーバ５は、以上の構成に加えて、絶縁体５４および送受信電極５３を介して電界伝達媒体７から受信する電界を光学的に検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出光学部５５、低雑音増幅や雑音除去等の処理を行う信号処理回路５６、および波形整形を行う波形整形回路５７を有しており、これらが電界検出手段を構成している。
【００２１】
このうち、電界検出光学部５５としては、例えば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が想定される。この場合、電界検出光学部５５は、レーザ光源を構成するレーザダイオード、ＬｉＮｂＯ₃やＬｉＴａＯ₃等の電気光学結晶（ＥＯ結晶：Electro Optic 結晶）から構成され、受信した電界強度に応じて複屈折率が変化する電気光学素子、この電気光学素子を通過して偏光状態が変化したレーザ光の偏光状態を調整する波長板、および波長板を通過したレーザ光の強度を電気信号に変換するフォトダイオードを少なくとも用いることによって構成される（さらに詳細な電界検出光学部の構成例については、例えば、特開２００３−９８２０５号公報を参照のこと）。
【００２２】
図３は、トランシーバ５から電界伝達媒体７へ電圧が印加される様子を概念的に示す図である。送受信電極５３と電界伝達媒体７の間には絶縁体５４が取り付けられているため、絶縁体５４を誘電体とする仮想的なコンデンサ（このコンデンサの容量（浮遊容量）をＣ_eとする）が存在し、送受信電極５３と電界伝達媒体７を結合しているとみなすことができる。
【００２３】
また、送信回路のグランドＧ₁と電界伝達媒体７の間にも、浮遊容量（を有する仮想的なコンデンサ）が存在する。以下では、この浮遊容量をＣ_rvとする。
【００２４】
さらに、電界伝達媒体７と大地グランドＧ₀間、および送信回路のグランドＧ₁と大地グランドＧ₀間にも浮遊容量がそれぞれ存在する。これらの浮遊容量のうち、前者をＣ_t、後者をＣ_gとする。
【００２５】
図４は、図３と等価な回路モデルを示す図である。電界伝達媒体７に誘起された電界を検出してデータを受信するトランシーバ５側では、電界伝達媒体７と大地グランドＧ₀間の容量Ｃ_tに印加される電圧Ｖ_tに比例した電界を受信していると考えられる。したがって、データ受信側で大きな信号を受信するためには、電圧Ｖ_tの大きさが重要となってくる。図４からも明らかなように、このＶ_tは、送信回路５２と送信回路のグランドＧ₁間の電圧をＶ_sとして、次式
【数１】

で表される。ここで、送受信電極５３と大地グランドＧ₀間の容量Ｃ_eが十分大きく、
【数２】

とみなせる場合には、式（１）を以下の式（２）で近似することができる：
【数３】

ちなみに「Ａ>>Ｂ」は、ＡがＢを無視できる程度に十分大きいことを意味しており、式（２）の近似では、実質的に容量Ｃ_eを無限大とみなしている。このような状況は、例えば絶縁体５４を薄くして、送受信電極５３と電界伝達媒体７を十分密着させることによって実現することができる。
【００２６】
前述したように、データ受信側で受信する電界は電圧Ｖ_tに比例すると考えられるので、電圧Ｖ_tが大きければ大きいほど、データ受信時の通信環境が良好になる。式（２）からも明らかなように、通信環境を良好にするためには、電界伝達媒体７と大地グランドＧ₀間の容量Ｃ_tをできるだけ小さくすればよいことが分かる。
【００２７】
図５は、本実施形態に係るデータ通信システム１に適用される電界伝達媒体７の一構成例を示す図である。同図に示す電界伝達媒体７は、所定の表面積を有する長方形状の薄膜である部分電界伝達媒体７ｐ（斜線を引いてある領域）を格子状に複数個配置して構成されている。これらの部分電界伝達媒体７ｐは導電性部材から成り，隣接する部分電界伝達媒体７ｐと頂角で接触することによって電気的に接続されている。このため、部分電界伝達媒体７ｐ間で電界を伝達することができる。
【００２８】
部分電界伝達媒体７ｐには、トランシーバ５の送受信電極５３を載置する。このため、部分電界伝達媒体７ｐの表面積は、平板状の送受信電極５３の表面と十分な接触面積を確保することができる程度の大きさ、すなわち送受信電極５３の表面積と同程度であり、なおかつ送受信電極５３の表面積よりも若干大きいことが望ましい。ちなみに、ここでいう「同程度」とは、二つの表面積の違いが、たかだか３０％であることを意味しているが、その両者の違いが１０％以内であれば更に好ましい。
【００２９】
格子状に配置される部分電界伝達媒体７ｐの間に位置する非電界伝達部分（斜線を引いていない領域）は、例えば絶縁体から成る薄膜を用いて構成するが、この非電界伝達部分には何も設けずに、部分電界伝達媒体７ｐだけを用いて電界伝達媒体７を構成することも勿論可能である。
【００３０】
一般に、２枚の平板を平行に配置することによって構成される平行平板コンデンサの容量は、電極をなす平板の表面積に比例するので、図５に示すような構成を採用すれば、電極をなす平板としての電界伝達媒体７全体の面積を減少させることによって電界伝達媒体７と大地グランドＧ₀間の容量Ｃ_tを小さくすることができる。この結果、電界伝達媒体７と大地グランドＧ₀間に印加される信号電圧Ｖ_tが大きくなり、良好な通信環境を実現することが可能となる。実際、このような電界伝達媒体７を用いる場合には、均一な薄膜から構成される電界伝達媒体を用いる場合に比べて、２倍程度大きな電界を受信することができる。
【００３１】
なお、図５では、二つの電子機器３−ｍおよび３−ｎと、その各々に接続されるトランシーバ５−ｍおよび５−ｎのみを記載しているが（整数ｍ、ｎは識別するための符号である）、実際にはさらに多くの電子機器３を用いてネットワークを構築することができる。すなわち、さらに多くの電子機器３の各々に接続されるトランシーバ５を部分電界伝達媒体７ｐのいずれかに載置することによって、より複雑なネットワークを簡易に構築することが可能である。
【００３２】
また、電界伝達媒体７を構成する部分電界伝達媒体７ｐの数は、図５の場合にのみ限定されるわけでなく、同図に示すような格子状の配置を行ってさえいれば、その数は目的や用途、さらにはテーブル１００の表面積の大きさ等のさまざまな条件に応じて適宜変更することができる。
【００３３】
図６は、本実施形態に係るデータ通信システム１のより具体的な構成例を示す図である。同図に示す場合、電界伝達媒体７はテーブル１００の上に貼付された薄膜（シート）であり、その一部を省略して記載している（省略部分は破線で表示）。トランシーバ５−１、５−２、・・・、５−Ｎの各々が、部分電界伝達媒体７ｐ（斜線で示した領域）のいずれかの上面に載置されている点は、図５と同様である。この図６からも明らかなように、本実施形態によれば、Ｎ個の電子機器３−１、３−２、・・・、３−Ｎが、テーブル１００上において、ケーブルや無線を介することなくネットワークを容易に構築することができる。
【００３４】
以上の構成を有するデータ通信システム１の作用を説明する。ここでは、複数の電子機器またはトランシーバのうちのいずれかを代表して記載するために、任意の整数ｍ、ｎ（１≦ｍ,ｎ≦Ｎ）を用いて３−ｍ、３−ｎ、５−ｍ、５−ｎなどと記載し、その構成要素についても同じ符号を追加して記載することにする。具体的には、例えば、トランシーバ５−ｍに具備される送受信電極を５３ｍと記載する。
【００３５】
まず、データ送信時の作用を説明する。電子機器３−ｍから送信されるデータは、トランシーバ５−ｍのＩ／Ｏ回路５１ｍに入力される。その後、トランシーバ５−ｍでは、電子機器３−ｍから受信したデータに基づく信号が送信回路５２ｍから出力され、送受信電極５３ｍから絶縁体５４ｍを介して電界伝達媒体７に電界を誘起する。この電界が電界伝達媒体７内部を伝達し、他の部分電界伝達媒体７ｐのいずれかに載置されているトランシーバ５−ｎを介して電子機器３−ｎにデータが送信される。
【００３６】
データを受信する側（上記同様、電子機器３−ｎがデータを受信するものとする）では、トランシーバ５−ｍから伝達されてくる電界を別のトランシーバ５−ｎが受信するに際して、絶縁体５４ｎを介して送受信電極５３ｎで受信した電界を電界検出光学部５５ｎで電気信号に変換し、信号処理回路５６ｎに供給する。信号処理回路５６ｎは、電界検出光学部５５ｎからの電気信号に対してフィルタリングや増幅等の信号処理を施す。この信号処理の後、さらに信号の波形整形が波形整形回路５７ｎで行われ、これら一連の処理が施された信号が受信データとしてＩ／Ｏ回路５１ｎから電子機器３−ｎに出力される。
【００３７】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、トランシーバの送受信電極が載置可能な表面積を有する複数の部分電界伝達媒体から構成された電界伝達媒体を用いることにより、その電界伝達媒体と大地グランド間に印加される信号電圧を大きくすることができ、その結果、電界伝達媒体上に載置される複数の電子機器間のデータ通信において良好な通信環境を実現することができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、電界伝達媒体によってデータ通信路が形成されるため、従来のような複雑なケーブル配線や電波資源の制限、コリージョンの問題を有する無線が不要となり、非常に簡単かつ経済的にデータ通信路を構成することができ、一つのテーブル上でＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを容易に構築することが可能となる。
【００３９】
ところで、図５および図６に示す電界伝達媒体７はあくまでも一例に過ぎず、例えば、図７に示す電界伝達媒体８を用いても同様の効果を得ることができる。この電界伝達媒体８は、互いに隣接する部分電界伝達媒体８ｐが線状の電界伝達媒体８Ｌを介して接続されており、電界伝達媒体全体の表面積に対して部分電界伝達媒体の表面積の合計の占める割合が、上述した電界伝達媒体７よりもさらに小さくなっている。
【００４０】
このように、本実施形態に係るデータ通信システムに適用される電界伝達媒体の構成は、ネットワーク構築の際に想定される電子機器の数やトランシーバの送受信電極の表面積、さらには電界伝達媒体を載置する台（テーブル）の大きさ等の条件に応じて適宜設計変更を行うことができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係るデータ通信システムの概略構成を示す図である。同図に示すデータ通信システム２も、複数の電子機器３−１、３−２、・・・、３−Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）間でデータの送受信を行うためのものであり、各電子機器３−１、３−２、・・・、３−Ｎに接続され、送信すべきデータに基づく電界を誘起し、この誘起した電界を用いてデータの送信を行う一方で、電界を受信することによってデータの受信を行う複数のトランシーバ５−１、５−２、・・・、５−Ｎと、金属や導電性高分子等の導電性部材から構成され、トランシーバ５−１、５−２、・・・、５−Ｎを載置し、電界を伝達可能な電界伝達媒体９に加えて、電界伝達媒体９と大地グランドＧ₀間を接続するリアクタンス部１１を備えたことを特徴としている。
【００４２】
本実施形態において、送信手段としての送信回路５２は、所定の周波数の交流信号を出力する発振器と、この発振器から出力された交流信号を搬送波としてＩ／Ｏ回路５１からのデータ信号を変調する変調回路とから構成される。
【００４３】
共振手段であるリアクタンス部１１は、インダクタ（コイル）やコンデンサ等の複数の回路素子を接続して構成される回路網であり、最も簡単な例は、インダクタ単体である。
【００４４】
電界伝達媒体９としては、第１の実施形態と同様に、金属や導電性高分子等の導電性部材から構成される薄膜が想定されるが、本実施形態においては、電界伝達媒体９の表面積を小さくする必要はなく、均一な１枚の薄膜シートでよい。
【００４５】
なお、トランシーバ５の構成は、上述した第１の実施形態と同じである（図２を参照）。
【００４６】
図９は、本実施形態に係るデータ通信システム２と等価な回路モデルを示す図である。同図に示すように、本実施形態では、リアクタンス部１１、および電界伝達媒体９と大地グランドＧ₀間の浮遊容量Ｃ_tが共振回路を構成している。なお、Ｃ_e,Ｃ_g,およびＣ_rvは、それぞれ、送受信電極５３と電界伝達媒体９間の浮遊容量、送信回路のグランドＧ₁と大地グランドＧ₀間の浮遊容量、および送信回路のグランドＧ₁と電界伝達媒体９間の浮遊容量である。
【００４７】
リアクタンス部１１が有するリアクタンスＸは、共振回路における共振周波数
【数４】

が、送信回路５２で発生される搬送波の周波数と一致するように予め設定されている。これにより、リアクタンスＸと容量Ｃ_tによって求められる電界伝達媒体９と大地グランドＧ₀間のインピーダンスが大きくなるため、電界伝達媒体９と大地グランドＧ₀間に印加される信号電圧Ｖ_tが大きくなる。なぜならば、よく知られているように、複数の電気素子が直列に接続されている場合、電圧はインピーダンスの大きな電気素子に対してより大きく印加されるからである。
【００４８】
以上の構成を有するデータ通信システム２の作用は、上記第１の実施形態において説明したデータ通信システム１の作用と本質的に同じである。
【００４９】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、リアクタンス部を用いて共振回路を構成することにより、電界伝達媒体と大地グランド間に印加される信号電圧を大きくすることができ、その結果、第１の実施形態と同様に、複数の通信機器間のデータ通信において良好な通信環境を容易にかつ経済的に実現することができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
本発明は、上述した二つの実施形態においてのみ特有の効果を奏するものと理解されるべきではない。
【００５１】
例えば、本発明に適用される電界伝達媒体を、例えば細長いテープ状の導電性部材を用いて形成することも可能である。
【００５２】
また、電界伝達媒体自体は、水分を含んで構成される液体でもよい。この場合には、スプレー等の噴付手段によってテーブルの面上にその液体を噴き付けることにより、所望の形状を有する電界伝達媒体を形成する。ちなみに、このようにして形成した電界伝達媒体は、水分の蒸発によって電界伝達機能が消失するので、一時的なデータ通信路を形成したい場合等には有効である。一方で、さらに蒸発しにくいものや粘着性を有するもの、あるいは金属粉などを適宜混合することにより、電界伝達機能を長時間保持する構成にすることもできる。
【００５３】
さらに、トランシーバに具備される電界検出光学部を、導線で短絡された２枚の電極板とレーザ光と磁気光学結晶とを用いて構成することも可能である。
【００５４】
このように、本発明は、上記二つの実施形態と同様の効果を奏する様々な実施の形態等を含みうるものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、複数の電子機器間のデータ通信において良好な通信環境を容易にかつ経済的に実現可能なデータ通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデータ通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１のデータ通信システムに適用されるトランシーバの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るデータ通信システムにおける電界伝達媒体への信号印加の様子を示す図である。
【図４】図１のデータ通信システムと等価な回路モデルを示す図である。
【図５】図１のデータ通信システムに適用される電界伝達媒体の構成例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るデータ通信システムのより具体的な構成例を示す図である。
【図７】図１のデータ通信システムに適用される電界伝達媒体の別な構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るデータ通信システムの概略構成を示す図である。
【図９】図８のデータ通信システムと等価な回路モデルを示す図である。
【符号の説明】
１、２データ通信システム
３、３−１、３−２、・・・、３−Ｎ電子機器
５、５−１、５−２、・・・、５−Ｎトランシーバ
７、８、９電界伝達媒体
７ｐ、８ｐ部分電界伝達媒体
１１リアクタンス部
５１Ｉ／Ｏ回路
５２送信回路
５３送受信電極
５４絶縁体
５５電界検出光学部
５６信号処理回路
５７波形整形回路
１００テーブル
Ｇ₀ 大地グランド
Ｇ₁ 送信回路のグランド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data communication system that transmits and receives data using an electric field transmission medium that transmits an electric field and a transceiver that transmits a signal.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, networking for data communication between electronic devices such as computers, peripheral devices, and home appliances with communication functions has been performed using cables (wired) or wirelessly (for example, Non-Patent Document 1). See).
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Kazushi Onose and Senhachiro Iwata, “Easy to understand LAN basics”, Ohmsha, August 10, 1995, p.14-17
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when networking using cables, it is necessary to directly wire all electronic devices that perform data communication. Therefore, as the number of electronic devices increases, the number of cables increases and the wiring becomes complicated. As a result, it may be necessary to spend time on work for bundling these wires.
[0005]
Further, when performing networking using radio, if the number of electronic devices increases, there is a risk that problems such as radio wave resource limitation and collation occur.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a data communication system capable of easily and economically realizing a good communication environment in data communication between a plurality of electronic devices. It is in.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the invention according to claim 1 is based on an electric field transmission medium in which a plurality of regions capable of transmitting an electric field are electrically connected, and data to be transmitted to the electric field transmission medium. A plurality of transceivers for receiving data by inducing an electric field and transmitting data using the induced electric field while receiving an electric field based on data to be received induced in the electric field transmission medium; The summary is provided.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the transceiver includes a transmission / reception electrode for inducing an electric field based on the data to be transmitted and receiving an electric field based on the data to be received; The gist is provided with an electric field detecting means for detecting an electric field based on power data and converting the detected electric field into an electric signal.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, each of the plurality of regions has a surface area that is substantially the same as a surface area of a transmission / reception electrode included in the transceiver and is larger than a surface area of the transmission / reception electrode. The gist is that the thin film is made of a conductive member.
[0010]
Here, “same level” means that the difference between the two surface areas is at most 30%, but the difference between the two is preferably within 10%.
[0011]
The invention according to claim 4 induces an electric field based on data to be transmitted to the electric field transmission medium for transmitting the electric field and data to be transmitted to the electric field transmission medium, and transmits data using the induced electric field. And a plurality of transceivers for receiving data by receiving an electric field based on data to be received induced in the electric field transmission medium, and resonance means for connecting the electric field transmission medium and the ground. And
[0012]
According to a fifth aspect of the invention, in the invention of the fourth aspect, the transceiver modulates the data to be transmitted by outputting an AC signal having a predetermined frequency, and relates to the modulated data to be transmitted. Transmitting means for transmitting a modulation signal, transmission / reception electrodes for inducing an electric field based on the data to be transmitted and receiving an electric field based on the data to be received, and detecting the electric field based on the data to be received The gist of the present invention is to provide an electric field detecting means for converting the electric field into an electric signal.
[0013]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or 5, wherein the electric field transmission medium is a thin film made of a conductive member.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0015]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a data communication system according to the first embodiment of the present invention. The data communication system 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of electronic devices 3-1, 3-2,..., 3-N (N Is a positive integer greater than or equal to 2), and is an electric field based on data to be transmitted that is connected to each of the electronic devices 3-1, 3-2, ..., 3-N. A plurality of transceivers 5-1, 5-2,..., 5-N that receive data by receiving the electric field while transmitting data using the induced electric field; It is comprised from electroconductive members, such as a metal and a conductive polymer, It is comprised from the electric field transmission medium 7 which can mount transceiver 5-1, 5-2, ..., 5-N and can transmit an electric field. Yes.
[0016]
In the following description, when describing items common to all electronic devices and transceivers or items that do not need to be distinguished, they are simply referred to as “electronic device 3” and “transceiver 5”, respectively.
[0017]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the transceiver 5 that constitutes the data communication system 1. The transceiver 5 shown in FIG. 1 outputs I / O circuit 51 that receives data received from the outside via the electric field transmission medium 7 and outputs data received from the electronic device 3 directly connected thereto. A current flows through the transmission circuit 52 that modulates and transmits the data signal output from the circuit 51, the transmission / reception electrode 53 made of a plate-shaped conductive member to induce an electric field in the electric field transmission medium 7, and the electric field transmission medium 7. In order to prevent this, an insulator 54 is provided between the transmission / reception electrode 53 and the electric field transmission medium 7.
[0018]
In the present embodiment, the transmission circuit 52 serving as a transmission unit may be a system that transmits data as it is, or may be a system that modulates and transmits data.
[0019]
Of course, instead of the transmitting / receiving electrode 53, a transmitting electrode and a receiving electrode may be provided separately. In that case, two insulators are also provided corresponding to each electrode.
[0020]
In addition to the above configuration, the transceiver 5 optically detects an electric field received from the electric field transmission medium 7 via the insulator 54 and the transmission / reception electrode 53, and converts the detected electric field into an electric signal. 55, a signal processing circuit 56 that performs processing such as low noise amplification and noise removal, and a waveform shaping circuit 57 that performs waveform shaping, and these constitute electric field detection means.
[0021]
Among these, the electric field detection optical unit 55 is assumed to detect an electric field by an electro-optical technique using laser light and an electro-optical crystal, for example. In this case, the electric field detection optical unit 55 is composed of a laser diode constituting a laser light source, an electro-optic crystal (EO crystal: Electro Optic crystal) such as LiNbO ₃ or LiTaO _3, and has a birefringence according to the received electric field strength. An electro-optic element in which the polarization state changes, a wave plate that adjusts the polarization state of the laser light that has passed through the electro-optic element, and a photodiode that converts the intensity of the laser light that has passed through the wave plate into an electric signal. It is configured by using at least (for a more detailed configuration example of the electric field detection optical unit, see, for example, JP-A-2003-98205).
[0022]
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating a state in which a voltage is applied from the transceiver 5 to the electric field transmission medium 7. Since during the transmission and reception electrode 53 and the electric field transmission medium 7 is attached an insulator 54, a virtual capacitor for the insulator 54 as a dielectric (capacitance of the capacitor (stray capacitance) and C _e) is It can be considered that the transmission / reception electrode 53 and the electric field transmission medium 7 exist.
[0023]
Further, stray capacitance (a virtual capacitor having a stray capacitance) also exists between the ground G _{1 of the} transmission circuit and the electric field transmission medium 7. Hereinafter, this stray capacitance is referred to as _Crv .
[0024]
Further, between the electric field transmission medium 7 and the earth ground G _0, and also between the ground G ₁ and the earth ground G ₀ of the transmission circuit stray capacitance exists, respectively. Of these stray capacitances, the former is C _t and the latter is C _g .
[0025]
FIG. 4 is a diagram showing a circuit model equivalent to FIG. The transceiver 5 that receives data by detecting the electric field induced in the electric field transmission medium 7 receives an electric field proportional to the voltage V _t applied to the capacitor C _t between the electric field transmission medium 7 and the ground G _0. It is thought that. Therefore, in order to receive a large signal at the data receiving side, the magnitude of the voltage V _t becomes important. As is apparent from FIG. 4, this V _t is _expressed by the following equation, where V _s is the voltage between the transmission circuit 52 and the ground G _{1 of the} transmission circuit.

It is represented by Here, a sufficiently large capacitance C _e between the transmission and reception electrode 53 and the earth ground G _0,
[Expression 2]

Can be approximated by the following equation (2):
[Equation 3]

By the way, "A >>B" is, A has means that sufficiently large to the extent that can be ignored B, in the approximation of equation (2), are considered substantially capacity C _e infinite. Such a situation can be realized, for example, by thinning the insulator 54 and sufficiently bringing the transmission / reception electrode 53 and the electric field transmission medium 7 into close contact with each other.
[0026]
As described above, since the electric field received by the data receiving side is considered to be proportional to the voltage V _t, the larger the voltage V _t, the communication environment at the time of data reception is improved. As is clear from equation (2), it can be seen that the capacitance C _t between the electric field transmission medium 7 and the ground G ₀ should be as small as possible in order to improve the communication environment.
[0027]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the electric field transmission medium 7 applied to the data communication system 1 according to the present embodiment. The electric field transmission medium 7 shown in the figure is configured by arranging a plurality of partial electric field transmission media 7p (regions with diagonal lines) which are rectangular thin films having a predetermined surface area in a lattice shape. These partial electric field transmission media 7p are made of a conductive member, and are electrically connected by contacting the adjacent partial electric field transmission media 7p at an apex angle. For this reason, an electric field can be transmitted between the partial electric field transmission media 7p.
[0028]
The transmission / reception electrode 53 of the transceiver 5 is placed on the partial electric field transmission medium 7p. For this reason, the surface area of the partial electric field transmission medium 7p is large enough to ensure a sufficient contact area with the surface of the flat transmission / reception electrode 53, that is, approximately the same as the surface area of the transmission / reception electrode 53. It is desirable that the surface area of the electrode 53 is slightly larger. Incidentally, “same level” here means that the difference between the two surface areas is at most 30%, but it is more preferable if the difference between the two is within 10%.
[0029]
The non-electric field transmission part (area not hatched) located between the partial electric field transmission media 7p arranged in a grid is formed using a thin film made of an insulator, for example. Of course, it is possible to configure the electric field transmission medium 7 using only the partial electric field transmission medium 7p without providing anything.
[0030]
In general, the capacity of a parallel plate capacitor formed by arranging two flat plates in parallel is proportional to the surface area of the flat plate forming the electrode. Therefore, if the configuration shown in FIG. As a result, the capacitance C _t between the electric field transmission medium 7 and the ground G ₀ can be reduced. As a result, the signal voltage V _t that is applied between the electric field transmission medium 7 and the earth ground G ₀ increases, it becomes possible to realize good communication environment. In fact, when such an electric field transmission medium 7 is used, it is possible to receive an electric field that is about twice as large as when using an electric field transmission medium composed of a uniform thin film.
[0031]
FIG. 5 shows only two electronic devices 3-m and 3-n and transceivers 5-m and 5-n connected to each of them (integers m and n are for identification). In fact, it is possible to construct a network using more electronic devices 3. That is, it is possible to easily construct a more complicated network by placing the transceiver 5 connected to each of the more electronic devices 3 on any of the partial electric field transmission media 7p.
[0032]
Further, the number of the partial electric field transmission media 7p constituting the electric field transmission media 7 is not limited only to the case of FIG. 5, and the number thereof is only required to be arranged in a lattice form as shown in FIG. Can be appropriately changed according to various conditions such as the purpose and application and the size of the surface area of the table 100.
[0033]
FIG. 6 is a diagram illustrating a more specific configuration example of the data communication system 1 according to the present embodiment. In the figure, the electric field transmission medium 7 is a thin film (sheet) affixed on the table 100, a part of which is omitted (the omitted part is indicated by a broken line). The transceivers 5-1, 5-2,..., 5-N are mounted on the upper surface of any one of the partial electric field transmission media 7p (regions indicated by oblique lines), as in FIG. It is. As apparent from FIG. 6, according to the present embodiment, N electronic devices 3-1, 3-2,..., 3 -N are placed on the table 100 via cables or wirelessly. Network can be constructed easily.
[0034]
The operation of the data communication system 1 having the above configuration will be described. Here, in order to describe any one of a plurality of electronic devices or transceivers, any integer m, n (1 ≦ m, n ≦ N) is used to represent 3-m, 3-n, 5 -M, 5-n, etc., and the same reference numerals are added to the components. Specifically, for example, the transmission / reception electrode provided in the transceiver 5-m is described as 53m.
[0035]
First, the operation at the time of data transmission will be described. Data transmitted from the electronic device 3-m is input to the I / O circuit 51m of the transceiver 5-m. Thereafter, in the transceiver 5-m, a signal based on the data received from the electronic device 3-m is output from the transmission circuit 52m, and an electric field is induced in the electric field transmission medium 7 from the transmission / reception electrode 53m via the insulator 54m. This electric field is transmitted through the electric field transmission medium 7, and data is transmitted to the electronic device 3-n via the transceiver 5-n mounted on any of the other partial electric field transmission media 7p.
[0036]
On the data receiving side (same as above, the electronic device 3-n receives data), when another transceiver 5-n receives the electric field transmitted from the transceiver 5-m, the insulator 54n Then, the electric field received by the transmission / reception electrode 53n is converted into an electric signal by the electric field detection optical unit 55n and supplied to the signal processing circuit 56n. The signal processing circuit 56n performs signal processing such as filtering and amplification on the electric signal from the electric field detection optical unit 55n. After this signal processing, the waveform shaping of the signal is further performed by the waveform shaping circuit 57n, and the signal subjected to the series of processing is output from the I / O circuit 51n to the electronic device 3-n as received data.
[0037]
According to the first embodiment of the present invention described above, by using an electric field transmission medium composed of a plurality of partial electric field transmission media having a surface area on which the transceiver transmission / reception electrodes can be placed, The signal voltage applied between the grounds can be increased, and as a result, a favorable communication environment can be realized in data communication between a plurality of electronic devices mounted on the electric field transmission medium.
[0038]
In addition, according to the present embodiment, since the data communication path is formed by the electric field transmission medium, the conventional complicated cable wiring, radio resource limitation, radio having the problem of co-region is unnecessary, and it is very simple. A data communication path can be configured economically, and a network such as a LAN (Local Area Network) can be easily constructed on one table.
[0039]
Incidentally, the electric field transmission medium 7 shown in FIG. 5 and FIG. 6 is merely an example, and the same effect can be obtained by using, for example, the electric field transmission medium 8 shown in FIG. In this electric field transmission medium 8, the partial electric field transmission media 8p adjacent to each other are connected via a linear electric field transmission medium 8L, and the total surface area of the partial electric field transmission medium occupies the entire surface area of the electric field transmission medium. The ratio is even smaller than the electric field transmission medium 7 described above.
[0040]
As described above, the configuration of the electric field transmission medium applied to the data communication system according to the present embodiment includes the number of electronic devices assumed in the network construction, the surface area of the transceiver transmission / reception electrodes, and the electric field transmission medium. The design can be appropriately changed according to conditions such as the size of a table (table) to be placed.
[0041]
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a data communication system according to the second embodiment of the present invention. The data communication system 2 shown in the figure is also for transmitting and receiving data between a plurality of electronic devices 3-1, 3-2,..., 3-N (N is a positive integer of 2 or more). Yes, connected to each of the electronic devices 3-1, 3-2,..., 3-N, inducing an electric field based on data to be transmitted, and transmitting data using the induced electric field, .., 5-N that receives data by receiving an electric field, and a conductive member such as a metal or a conductive polymer, and includes a transceiver 5-1. , 5-2, ..., placing the 5-N, the addition of an electric field to the electric field transmission medium 9 capable of transmitting, with a reactance unit 11 that connects the electric field transmission medium 9 and the earth ground G ₀ It is characterized by.
[0042]
In the present embodiment, a transmission circuit 52 as a transmission means includes an oscillator that outputs an AC signal having a predetermined frequency, and modulation that modulates a data signal from the I / O circuit 51 using the AC signal output from the oscillator as a carrier wave. Circuit.
[0043]
The reactance unit 11 as a resonance means is a circuit network configured by connecting a plurality of circuit elements such as inductors (coils) and capacitors, and the simplest example is a single inductor.
[0044]
The electric field transmission medium 9 is assumed to be a thin film made of a conductive member such as a metal or a conductive polymer, as in the first embodiment, but in this embodiment, the surface area of the electric field transmission medium 9 is There is no need to reduce the thickness of the film, and a single thin film sheet may be used.
[0045]
The configuration of the transceiver 5 is the same as that of the first embodiment described above (see FIG. 2).
[0046]
FIG. 9 is a diagram showing a circuit model equivalent to the data communication system 2 according to the present embodiment. As shown in the figure, in the present embodiment, the stray capacitance C _t between the reactance unit 11, and the electric field transmission medium 9 and the earth ground G ₀ is a resonant circuit. Incidentally, C _e, C _g, and C _rv, respectively, the stray capacitance between the transmitting and receiving electrode 53 and the electric field transmission medium 9, the ground G of the stray capacitance, and the transmission circuit between the ground G ₁ and the earth ground G ₀ of the transmission circuit ₁ and the stray capacitance between the electric field transmission medium 9.
[0047]
The reactance X included in the reactance unit 11 is the resonance frequency in the resonance circuit

Is set in advance so as to match the frequency of the carrier wave generated by the transmission circuit 52. As a result, the impedance between the electric field transmission medium 9 and the ground ground G ₀ determined by the reactance X and the capacitance C _t increases, and therefore the signal voltage V _t applied between the electric field transmission medium 9 and the ground ground G ₀ increases. . This is because, as is well known, when a plurality of electric elements are connected in series, the voltage is applied to an electric element having a large impedance.
[0048]
The operation of the data communication system 2 having the above configuration is essentially the same as that of the data communication system 1 described in the first embodiment.
[0049]
According to the second embodiment of the present invention described above, the signal voltage applied between the electric field transmission medium and the ground can be increased by configuring the resonance circuit using the reactance unit. As in the first embodiment, a good communication environment can be easily and economically realized in data communication between a plurality of communication devices.
[0050]
(Other embodiments)
The present invention should not be understood as having a unique effect only in the two embodiments described above.
[0051]
For example, the electric field transmission medium applied to the present invention can be formed using, for example, an elongated tape-like conductive member.
[0052]
Further, the electric field transmission medium itself may be a liquid containing moisture. In this case, the electric field transmission medium having a desired shape is formed by spraying the liquid onto the surface of the table by spraying means such as spray. Incidentally, the electric field transmission medium formed in this way loses its electric field transmission function due to the evaporation of moisture, and is effective when it is desired to form a temporary data communication path. On the other hand, the electric field transmission function can be maintained for a long time by appropriately mixing a material that does not easily evaporate, an adhesive, or a metal powder.
[0053]
Furthermore, the electric field detection optical unit provided in the transceiver can be configured by using two electrode plates short-circuited by a conducting wire, a laser beam, and a magneto-optical crystal.
[0054]
As described above, the present invention can include various embodiments and the like that have the same effects as the above-described two embodiments.
[0055]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a data communication system that can easily and economically realize a good communication environment in data communication between a plurality of electronic devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a data communication system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of a transceiver applied to the data communication system of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a state of signal application to the electric field transmission medium in the data communication system according to the first embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a circuit model equivalent to the data communication system of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an electric field transmission medium applied to the data communication system of FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing a more specific configuration example of the data communication system according to the first embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing another configuration example of the electric field transmission medium applied to the data communication system of FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a data communication system according to a second embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing a circuit model equivalent to the data communication system of FIG. 8. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 2 Data communication system 3, 3-1, 3-2,..., 3-N electronic device 5, 5-1, 5-2,. Medium 7p, 8p Partial electric field transmission medium 11 Reactance unit 51 I / O circuit 52 Transmission circuit 53 Transmission / reception electrode 54 Insulator 55 Electric field detection optical unit 56 Signal processing circuit 57 Waveform shaping circuit 100 Table G ₀ Ground G ₁ Ground of transmission circuit

Claims

An electric field transmission medium in which a plurality of regions capable of transmitting an electric field are electrically connected;
An electric field based on data to be transmitted to the electric field transmission medium is induced, and data transmission is performed using the induced electric field, while an electric field based on the data to be received induced in the electric field transmission medium is received. A data communication system comprising: a plurality of transceivers for receiving data by doing

The transceiver is
Transmitting and receiving electrodes for inducing an electric field based on the data to be transmitted and receiving an electric field based on the data to be received;
2. A data communication system according to claim 1, further comprising an electric field detecting means for detecting an electric field based on the data to be received and converting the detected electric field into an electric signal.

3. Each of the plurality of regions is a thin film made of a conductive member having a surface area substantially equal to a surface area of a transmission / reception electrode included in the transceiver and larger than a surface area of the transmission / reception electrode. The data communication system described.

An electric field transmission medium capable of transmitting an electric field;
An electric field based on data to be transmitted to the electric field transmission medium is induced, and data transmission is performed using the induced electric field, while an electric field based on the data to be received induced in the electric field transmission medium is received. Multiple transceivers that receive data by
A data communication system comprising resonance means for connecting the electric field transmission medium and the ground.

The transceiver is
Transmitting means for outputting an alternating current signal having a predetermined frequency to modulate the data to be transmitted, and transmitting a modulated signal related to the modulated data to be transmitted;
Transmitting and receiving electrodes for inducing an electric field based on the data to be transmitted and receiving an electric field based on the data to be received;
5. The data communication system according to claim 4, further comprising an electric field detecting means for detecting an electric field based on the data to be received and converting the detected electric field into an electric signal.

6. The data communication system according to claim 4, wherein the electric field transmission medium is a thin film made of a conductive member.