JP3990398B2 - ホットスポットシステム - Google Patents

Description

本発明は、電界伝達媒体を介して電界により情報の送受信を行うホットスポットシステムに関する。

携帯端末の小型化および高性能化により人体に装着可能なサイズにしたコンピュータ（ウェアラブルコンピュータ）が注目されている。そして、ウェアラブルコンピュータを適用した携帯端末を電界通信用のトランシーバに接続し、携帯端末間の通信を電界で行うようにした技術の開発が進められている（例えば特許文献１参照）。

この電界通信は、電界を伝達するための電界伝達媒体として人体を利用するものである。電界通信用のトランシーバは、その基本的な機能として、信号送信時には送信すべき情報に基づいて電界伝達媒体に電界を誘起させ、信号受信時には受信した電界に基づいてレーザ光と電気光学素子を用いた電気光学的手法により信号を検出する。

図７は、人体を介して複数の携帯端末間で通信を行う場合のイメージ図を示している。同図に示すように、複数の携帯端末１が、それぞれトランシーバ３に接続され、各トランシーバ３は、電界通信用の送受信電極を介して人体に接触している。携帯端末１が情報を送受信する際には、その携帯端末１に接続されたトランシーバ３により人体に電界を誘起し、この電界を人体で伝達させることによって他のトランシーバに接続された携帯端末と情報を送受信する。

また、各携帯端末１は、人体が壁等に設置されているトランシーバ３’ａの送受信電極に接触したときに、このトランシーバ３’ａに通信回線を通じて接続されているパーソナルコンピュータ等の情報端末５とデータ通信することが可能である。さらには、人体が床等に設置されているトランシーバ３’ｂの送受信電極に接触したときには、このトランシーバ３’ｂに通信回線を通じて接続されている情報端末５とデータ通信することが可能である。
特開２００３−９８２０５号公報

ところが、従来の電界通信システムでは、人体が保持する携帯端末１が情報端末５と通信を行うためには、人体が情報端末５と直接的に情報をやり取りするトランシーバ３’ａまたは３’ｂの送受信電極に接触することが必要であった。このため、電界通信の利便性を更に図ることが求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、携帯端末を保持する生体が、情報端末と情報を送受信する電界通信用の電極に接触しなくとも、携帯端末と情報端末間の電界通信を可能にすることにある。

第１の本発明に係るホットスポットシステムは、生体に対して容量結合により非接触で電界を誘起させ得る電界伝達媒体を配置可能な電界通信用の電極と、前記電極と情報端末との間で情報を送受信する電界通信用のトランシーバと、を有することを特徴とする。

第２の本発明に係るホットスポットシステムは、生体に対して容量結合により非接触で電界を誘起させ得る電界伝達媒体と、前記電界伝達媒体が配置可能な電界通信用の電極と、前記電極と情報端末との間で情報を送受信する電界通信用のトランシーバと、を有することを特徴とする。

上記各本発明にあっては、情報端末に対して電界通信用のトランシーバを介して情報を送受信する電極上に、容量結合により非接触で生体に電界を誘起させ得る電界伝達媒体を配置することで、生体がこの電界伝達媒体に近づくだけで、電界伝達媒体から生体に対して電界が誘起されるようにしている。

本発明に係るホットスポットシステムによれば、携帯端末を保持する人体が、情報端末と情報を送受信する電界通信用の電極に接触しなくとも、携帯端末と情報端末間の電界通信を可能にすることができる。

図１に示すように、本実施の形態におけるホットスポットシステムは、人体に対して容量結合により非接触で電界を誘起させ得る電界伝達媒体２０２を配置可能な電界通信用の送受信電極２０４と、送受信電極２０４と情報端末２０５との間で情報を送受信する電界通信用のトランシーバ２０３とを備えた構成である。

情報端末２０５は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）２０７に接続され、このＬＡＮ２０７は大地グランド２０６の下に配線される。また、情報端末２０５は、トランシーバ２０３が内蔵するインタフェースに通信回線を介して接続される。

トランシーバ２０３は、内部の送信回路および受信回路が送受信電極２０４に接続される。電界伝達媒体２０２は、その高さが人体と同程度になっており、情報を送受信する際にはその周囲に電界が纏わりつくようになっている。

このようなホットスポットシステムに、電界通信用のトランシーバ３の送受信電極に人体の一部を接触した状態で、このトランシーバ３に接続された携帯端末１を保持した人体が近づくと、電界伝達媒体２０２は、人体２０１に対して容量結合により非接触で電界を誘起する。これにより、人体２０１が電界伝達媒体２０２に近づくだけで、身に付けた携帯端末１と情報端末２０５間の通信が可能となる。

本ホットスポットシステムでは、非接触で電界を容量結合させやすいように、電界伝達媒体の高さを人体と同程度としている。電界伝達媒体の高さは、人体に対して低すぎると容量結合ができなくなり、高すぎると電界が乱れてノイズが増加する原因となるので、この点を考慮して良好な電界通信が可能となる高さとすることが望ましい。

電界伝達媒体２０２としては、例えば、図２に示すように、水が入れられた水槽２０８を用いることができる。水は電界を伝えやすいので媒体として望ましいものである。

また、電界伝達媒体２０２として、図３に示すように、説明員２０９を配置するようにしてもよい。例えば、展示場を想定して説明する。展示対象の商品２１０に関する情報を情報端末５の記憶装置に記憶し、この情報をトランシーバ２０３、送受信電極２０４により送信可能な状態に設定するとともに、送受信電極２０４の上に説明員２０９を配置しておく。このようなホットスポットシステムにおいて、説明員２０９に対して人体２０１が近づくと、説明員２０９から人体２０１に対して非接触で電界が容量結合する。すなわち、説明員２０９を媒体として電界が人体２０１に誘起し、その商品に関する情報が、この電界を通じて人体２０１へ向けて送信され、人体２０１を伝達して人体２０１に接触しているトランシーバ３の送受信電極で受信され、トランシーバ３を通じて携帯端末１にダウンロードされる。

このようなホットスポットシステムでは、ユーザ（人体２０１）は、興味のある商品２１０についての説明員２０９に近づいたときに、その説明員が説明しようとする情報を入手することができる。これに対し、無線通信の場合には、展示場内のような狭い範囲内では距離に関係なく通信が可能となってしまうため、所望の情報だけをダウンロードすることはできない。

電界伝達媒体２０２としては、この他、保湿性のある樹脂を用いるようにしてもよい。例えば、柱に、シート状に形成した保湿性のある樹脂を巻き付けるとともに、柱の下部にシート状に形成した送受信電極を巻き付けることが考えられる。この場合にも、柱に近づいてきた人体に対して非接触で電界を容量結合させることが可能である。

次に、本実施の形態で使用する電界通信用のトランシーバの一例について説明する。

図４は、人体２０１が保持する携帯端末１およびこれに接続されるトランシーバ３の構成を示す断面図である。トランシーバ３は、絶縁体で形成された絶縁ケース３３と、この絶縁ケース３３に内蔵された以下に示す装置等と、この絶縁ケース３３の外部に取り付けられた以下に示す部材等により構成される。

絶縁ケース３３の内壁面底部には、絶縁ケース３３とトランシーバ本体３０との電気的な結合を弱めるための絶縁性発泡材７ａが取り付けられている。またその上面に、携帯端末１に対して情報の送受信を行うトランシーバ本体３０が取り付けられている。またその上面に、トランシーバ本体３０とバッテリ６との電気的な結合を弱めるための絶縁性発泡材７ｂが取り付けられている。更にその上面に、トランシーバ本体３０を駆動させるバッテリ６が取り付けられている。即ち、絶縁ケース３３とトランシーバ本体３０の間に絶縁性発泡材７ａが挟持され、更に、トランシーバ本体３０とバッテリ６の間に絶縁性発泡材７ｂが挟持されている。また、絶縁性発泡材７ａ，７ｂには、無数の空気を含んだ穴が空いている。このため、絶縁性発泡材７ａによって、絶縁ケース３３とトランシーバ本体３０との間の雑音の伝達を抑制することができる。また、絶縁性発泡材７ｂによって、トランシーバ本体３０とバッテリ６との間の雑音の伝達を抑制することができる。

トランシーバ本体３０からは、第１グランド電極Ｇ１が延出され、バッテリ６、携帯端末１等の他の装置に接触しない状態で絶縁ケース３３の内壁面の上部に取り付けられている。また、トランシーバ本体３０からは、第２グランド電極Ｇ２が延出され、バッテリ６、携帯端末１に接触しない状態で絶縁ケース３３の内壁面の上部に取り付けられている。

絶縁ケース３３の外壁面底部、及び外壁面側部には、送受信電極１０５が取り付けられており、この送受信電極１０５の全体が絶縁膜１０７で覆われている。尚、携帯端末１の操作・入力面以外の部分は、絶縁ケース１１で覆われている。

続いて、トランシーバの回路構成について説明する。トランシーバ本体３０の基本的な回路構成は、トランシーバ２０３とトランシーバ３で同様であるので、ここではトランシーバ２０３を例に説明する。

図５の回路図に示すように、トランシーバ本体３０は、Ｉ／Ｏ（入出力）回路１０１、送信部１０３、電界検出光学部１１０、受信回路１１３（信号処理回路１１５、波形整形回路１１７）を備えた構成である。

Ｉ／Ｏ回路１０１は、トランシーバ本体３０が情報端末１等の外部機器との情報（データ）の入出力を行う回路である。送信部１０３は、Ｉ／Ｏ回路１０１から出力される情報（データ）に基づき、この情報に係る電界を送受信電極２０４を介して電界伝達媒体２０２に誘起させる送信回路によって構成されている。送受信電極２０４は、送信部１０３により電界伝達媒体２０２に対して電界を誘起するため、あるいは電界伝達媒体２０２に誘起されて伝達されてくる電界を受信するために使用される電極であり、送受信用アンテナとして使用される。送受信電極２０４の表面には絶縁膜１０７が配置され、この絶縁膜１０７により送受信電極２０４が直接電界伝達媒体２０２に接触することを防ぐ役割を果たしている。

電界検出光学部１１０は、送受信電極２０４で受信した電界を検出し、この電界を受信情報として電気信号に変換する機能を有している。

受信回路１１３の信号処理回路１１５は、電界検出光学部１１０から送られてきた電気信号の増幅を行うと共に、電気信号の帯域を制限して不要な雑音や不要な信号成分を除去する処理を行う回路である。

波形整形回路１１７は、信号処理回路１１５から送信されてきた電気信号に波形等化等の波形整形を施し、Ｉ／Ｏ回路１０１を介して情報端末５に供給する回路である。

ここで、図６を用いて電界検出光学部１１０について詳細に説明する。電界検出光学部１１０は、トランシーバ本体３０により受信した電界を電気信号に戻す処理を行う。この処理は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法により電界を検出することによって行う。

電界検出光学部１１０は、図６に示すように、電流源１１９、レーザダイオード１２１、電気光学素子（電気光学結晶）１２３、第１波長板１３５及び第２波長板１３７、偏光ビームスプリッタ１３９、複数のレンズ１３３，１４１ａ，１４１ｂ、フォトダイオード１４３ａ，１４３ｂ、並びに、第１グランド電極Ｇ１により構成されている。

このうち、電気光学素子１２３は、レーザダイオード１２１からのレーザ光の進行方向に対して直角方向に結合される電界にのみ感度を有し、この電界強度によって光学特性、すなわち複屈折率が変化し、この複屈折率の変化によりレーザ光の偏光を変化させるように構成されている。電気光学素子１２３の図６上で上下方向に対向する両側面には、第１電極１２５と第２電極１２７が設けられている。この第１電極１２５および第２電極１２７は、レーザダイオード１２１からのレーザ光の電気光学素子１２３内における進行方向を両側から挟み、レーザ光に対して電界を直角に結合させることができる。

また、電界検出光学部１１０は、第１電極１２５を介して送受信電極２０４に接続されている。第１電極１２５に対向する第２電極１２７は、グランド電極Ｇ１に接続されており、第１電極１２５に対してグランド電極として機能するように構成されている。そして、送受信電極２０４は、電界伝達媒体２０２に誘起して伝達されてくる電界を受信し、この電界を第１電極１２５に伝達し、第１電極１２５を介して電気光学素子１２３に結合することができる。

一方、電流源１１９の電流制御によりレーザダイオード１２１から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ１３３を介して平行光にされ、平行光となったレーザ光は第１波長板１３５で偏光状態が調整され、電気光学素子１２３に入射する。電気光学素子１２３に入射されたレーザ光は、電気光学素子１２３内で第１電極１２５と第２電極１２７の間を伝播するが、このレーザ光の伝播中において上述したように送受信電極２０４が電界伝達媒体２０２に誘起されて伝達されてくる電界を受信し、この電界を第１電極１２５を介して電気光学素子１２３に結合させると、この電界は第１電極１２５からグランド電極Ｇ１に接続されている第２電極１２７に向かって形成される。この電界は、レーザダイオード１２１から電気光学素子１２３に入射したレーザ光の進行方向に直角であるため、電気光学素子１２３の光学特性である複屈折率が変化し、これによりレーザ光の偏光が変化する。

次に、電気光学素子１２３において第１電極１２５からの電界によって偏光が変化したレーザ光は、第２波長板１３７で偏光状態が調整されて偏光ビームスプリッタ１３９に入射する。偏光ビームスプリッタ１３９は、第２波長板１３７から入射されたレーザ光をＰ波およびＳ波に分離して、光の強度変化に変換する。

この偏光ビームスプリッタ１３９でＰ波成分およびＳ波成分に分離されたレーザ光は、それぞれ第１の集光レンズ１４１ａ、第２の集光レンズ１４１ｂで集光されてから、第１のフォトダイオード１４３ａ、第２のフォトダイオード１４３ｂで受光され、これらのフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂにおいてＰ波光信号とＳ波光信号をそれぞれの電流信号に変換して出力することができる。尚、上述したように第１、第２のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂから出力される電流信号は、抵抗を用いて電圧信号に変換されてから、図５に示す信号処理回路１１５で増幅及び雑音除去の信号処理を施される。

なお、電界検出光学部１１０用の電圧の基準点となる第１グランド電極Ｇ１は、トランシーバ本体３０の外部に延出され、接地されている。また、信号処理回路１１５用の電圧の基準点となる第２のグランド電極Ｇ２も外部に延出され、接地されている。

したがって、本実施の形態によれば、情報端末２０５と電界通信用のトランシーバ２０３を介して情報を送受信する送受信電極２０４の上に、容量結合により非接触で生体２０１に電界を誘起させ得る電界伝達媒体２０２を配置することで、生体２０１がこの電界伝達媒体２０２に近づくだけで、電界伝達媒体２０２から生体２０１に対して電界が誘起されるので、携帯端末１を保持する人体２０１が送受信電極２０４に直接接触しなくとも、携帯端末１と情報端末２０５間の電界通信を可能にすることができる。

本実施の形態によれば、電界伝達媒体２０２の高さを生体２０１と同程度の高さとしたことで、電界伝達媒体２０２から生体２０１に対して電界を結合し易くなるので、良質な電界通信を実現することができる。

本実施の形態によれば、電界伝達媒体２０２として水が入れられた水槽２０８を用いたことで、水は電界を伝達しやすいので、良好な電界通信を実現することができる。

本実施の形態によれば、電界伝達媒体２０２として保湿性のある樹脂を用いたことで、これによっても、人体２０１が送受信電極２０４に接触しなくとも、携帯端末１と情報端末２０５間の電界通信を可能にすることができる。

一実施の形態におけるホットスポットシステムの構成を示す図である。 ホットスポットシステムの別の形態の構成を示す図である。 ホットスポットシステムのさらに別の形態の構成を示す図である。 電界通信用トランシーバの構成を示す断面図である。 電界通信用トランシーバの構成を示す回路図である。 電界検出光学部の構成を示すブロック図である。 従来のシステムにおける電界通信の様子を示す図である。

符号の説明

１…携帯端末，３…電界通信用のトランシーバ
５…情報端末，７ａ，７ｂ…絶縁性発泡材
１１…絶縁ケース，３０…トランシーバ本体
３３…絶縁ケース，１０１…Ｉ／Ｏ回路
１０３…送信部，１０５…送受信電極
１０７…絶縁膜，１１０…電界検出光学部
１１３…受信回路，１１５…信号処理回路
１１７…波形整形回路，１１９…電流源
１２１…レーザダイオード
１２３…電気光学素子
１２５…第１電極，１２７…第２電極
１３３…コリメートレンズ
１４１ａ，１４１ｂ…レンズ
１３５…第１波長板，１３７…第２波長板
１３９…偏光ビームスプリッタ
１４１ａ…第１の集光レンズ
１４１ｂ…第２の集光レンズ
１４３ａ…第１のフォトダイオード
１４３ｂ…第２のフォトダイオード
２０１…生体，２０２…電界伝達媒体
２０３…トランシーバ，２０４…送受信電極
２０５…情報端末，２０８…水槽

Claims (5)

1. 生体に対して容量結合により非接触で電界を誘起させ得る電界伝達媒体を配置可能な電界通信用の電極と、
   前記電極と情報端末との間で情報を送受信する電界通信用のトランシーバと、
   を有することを特徴とするホットスポットシステム。
2. 生体に対して容量結合により非接触で電界を誘起させ得る電界伝達媒体と、
   前記電界伝達媒体が配置可能な電界通信用の電極と、
   前記電極と情報端末との間で情報を送受信する電界通信用のトランシーバと、
   を有することを特徴とするホットスポットシステム。
3. 前記電界伝達媒体は、生体と同程度の高さを有することを特徴とする請求項１又は２記載のホットスポットシステム。
4. 前記電界伝達媒体は、水が入れられた水槽であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のホットスポットシステム。
5. 前記電界伝達媒体は、保湿性のある樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のホットスポットシステム。
   

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