JP4231931B2

JP4231931B2 - 通信装置

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Publication number: JP4231931B2
Application number: JP2006537583A
Authority: JP
Inventors: 裕之篠田; 直也浅村
Original assignee: University of Tokyo NUC; Cell Cross Corp
Current assignee: University of Tokyo NUC; Cell Cross Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: WO2006035489A1; JPWO2006035489A1

Description

本発明は、複数の通信素子部が相互に通信するシート状の通信装置に関する。

従来から、複数の通信素子が埋め込まれたシート状（布状、紙状、箔状、板状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。）の通信装置に関する技術が、本願の発明者らによって提案されている。たとえば、以下の文献では、個別の配線を形成することなく、シート状の部材（以下「シート状体」という。）に埋め込まれた複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝達する通信装置が提案されている。
特開２００４−００７４４８号公報

ここで、[特許文献１]に開示される技術においては、各通信素子は、シート状体の面に格子状、三角形状、もしくは蜂の巣状の図形の頂点に配置される。各通信素子は、当該通信素子により発生された電位の変化が近傍には強く、遠方には減衰して伝播することを利用して、周辺に配置されている他の通信素子とのみ通信する。

この局所的な通信により通信素子間で信号を順次伝達することによって、目的とする通信素子まで信号が伝達される。また、複数の通信素子は管理機能により階層に分けられ、各階層において経路データが設定されており、効率よく最終目的の通信素子まで信号を伝達することが可能となる。

このようなシート状体の面に略規則的に通信素子が埋め込まれ、通信素子同士がネットワークを形成して情報を伝達する通信装置においては、シート状体の構成をどのようにするか、通信素子をどのように配置するか、について、さまざまな要望や用途に応じるため、種々の新しい技術的提案が強く求められている。

本発明は、このような要望に応えるもので、複数の通信素子部が相互に通信するシート状の通信装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。

本発明の第１の観点に係る通信装置は、第１のシート導体部、第２のシート導体部、複数の通信素子部を備え、以下のように構成する。

すなわち、第１のシート導体部には、複数の孔が設けられる。

一方、第２のシート導体部は、第１のシート導体部と略平行に配置される。

さらに、複数の通信素子部は、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、を結合する。

そして、複数の通信素子部のそれぞれは、複数の孔のいずれかに重複なく対応付けられて、これを貫通して、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、を結合し、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、の間を伝播する電磁波によって、他の通信素子部と通信する。

また、本発明の通信装置は、以下のように構成することができる。

すなわち、第２のシート導体部には、第１のシート導体部に対向する面に複数の突起が設けられる。

一方、複数の突起のそれぞれは、複数の孔のいずれかに重複なく対応付けられて、これを貫通する。

さらに、複数の通信素子のそれぞれは、これに対応付けられた孔の周縁と、複数の突起のうち当該孔を貫通する突起と、を結合することにより、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、を結合する。

また、本発明の通信装置において、複数の通信素子部のそれぞれは、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、のそれぞれに、電極を介して接続されて、これらを結合するように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、複数の通信素子部のそれぞれは、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、のそれぞれに、絶縁体を介して容量結合されて、これらを結合するように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、の間には、当該絶縁体が充填されるように構成することができる。

すなわち、複数の孔には、複数の通信素子部のいずれにも対応付けられない孔（以下、「嵌合孔」という。）が含まれ、当該嵌合孔に嵌合する他の通信機器と通信する。

一方、当該他の通信機器は、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、を結合し、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、の間を伝播する電磁波によって、複数の通信素子部のいずれかと通信する。

また、本発明の通信装置において、複数の通信素子部のそれぞれ、ならびに、他の通信機器は、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、のそれぞれに、絶縁体を介して容量結合されて、これらを結合するように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、嵌合孔は、略円形であり、当該他の通信機器が第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、に結合される部分の形状は、当該略円形の中心を中心として円対称であるように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、複数の通信素子部のそれぞれは、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、の電位差を電源として動作するように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、第１のシート導体部の第２のシート導体部に対向する面には、シート状抵抗が接続され、当該シート状抵抗は、第２のシート導体部から絶縁されるように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、第１のシート導体部と、第２のシート導体部と、の間には、これらから絶縁されるシート状抵抗が配置されるように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、第１のシート導体部の第２のシート導体部に対向する面のうち、複数の通信素子部が用いる周波数帯の電磁波が所定の割合よりも高く反射する領域には、シート状抵抗が接続されるように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、第１のシート導体部の第２のシート導体部に対向する面のうち、複数の通信素子部が単位面積あたりに配置される数が所定の閾値より高い領域には、シート状抵抗が接続されるように構成することができる。

本発明によれば、複数の通信素子部が相互に通信するシート状の通信装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す断面図である。電源供給を受けるような通信素子の概要構成を示す説明図である。通信素子の送信回路の概要構成を示す回路図である。通信素子の受信回路の概要構成を示す回路図である。本発明の他の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す断面図である。特殊な形状の通信装置に対して、抵抗層を設けた方が良い部位を説明する説明図である。本発明の他の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す断面図である。通信素子と第１導体層、第２導体層とが接触して接続される場合の、他の実施例の孔付近の形状を示す断面図である。

符号の説明

１００通信装置
１０１第１導体層
１０２第２導体層
１０３孔
１０４突起
１０５通信素子
１０６絶縁層
２０１電極
２０２電極
３０１絶縁体
５０１正端子
５０２負端子
５０３抵抗
５０４ダイオード
５０５コンデンサ
５０６送信回路
５０７受信回路
５０８制御回路
６０１ｐＭＯＳトランジスタ
６０２ダイオード
６０３ｎＭＯＳトランジスタ
７０１抵抗
７０２抵抗
７０３コンパレータ
８０１抵抗層

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。

図１、図２は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置を説明する説明図である。図１は、通信装置の斜視外観図、図２は、通信装置の断面図である。以下、本図を参照して説明する。

本実施形態に係る通信装置１００は、シート状（箔状、膜状）の導体である２つの第１導体層１０１と、第２導体層１０２と、が、略平行に互いに絶縁されて対向配置されており、第１導体層１０１には複数の孔１０３が設けられている。

また、この孔１０３のそれぞれを貫通するように第２導体層１０２に突起１０４が配置されている。

通信素子１０５は、孔１０３の近傍で第１導体層と結合される。また、突起１０４を介して、第２導体層１０２と結合される。

通信素子１０５同士は、第１導体層１０１と第２導体層１０２との間で電磁波を伝播させることによって、通信を行う。

各通信素子１０５は、第１導体層１０１、ならびに、第２導体層１０２と、直接結合されるか、もしくは容量結合される。

ここで、ある通信素子１０５が、第１導体層１０１と第２導体層１０２との間で円柱対称な電流を供給すると、両者の間に電磁波が伝播され、他の通信素子１０５にその影響が及ぶこととなり、これによって、信号を検知することができる。

一方、第１導体層１０１と第２導体層１０２との間には、絶縁体が充填された絶縁層１０６が設けられている。絶縁層１０６が、両者を絶縁するのである。以降、第１導体層１０１、第２導体層１０２、絶縁層１０６の三者からなる構成を「通信層」と呼ぶこととする。

通信素子１０５が他から電源供給を受けたり、自身が電源を内蔵している場合には不要であるが、第１導体層１０１と第２導体層１０２との間に一定の電圧を印加しておき、これによって通信素子１０５の動作の電源供給を行うことができる。

円柱状の電磁場の振舞いに関する数値計算および実験によれば、第１導体層１０１、第２導体層１０２の導電率（抵抗率の逆数）σ、両者の間の誘電率ε、第１導体層１０１と第２導体層１０２の向い合う表面間の間隔d、信号の角周波数ωとすると、電磁場の減衰を表すパラメータとして、
η = d ((2σ)/(εω))^1/2
を考えることができる。これは、孔１０３や通信素子１０５の存在による信号の散乱を考慮しないとした場合に、信号の振幅が1/e倍になる距離を表す。したがって、通信装置１００の適用分野によって、このパラメータを考慮して構成設定を行う必要がある。

図２は、通信装置１００の第１導体層１０１と第２導体層１０２とが、通信素子１０５と結合する様子の一例を示す断面図である。

本図に示すように、通信素子１０５には、２つの電極２０１、２０２がある。電極２０１は、第１導体層１０１の孔１０３の周辺部と直接接続される。電極２０２は、第２導体層１０２の突起１０４と直接接続される。そして、第１導体層１０１と第２導体層１０２との間に電圧が印加されており、この電圧による電源供給を受けて通信素子１０５が動作するのである。なお、第１導体層１０１の上方（第２導体層１０２に対向しない面）には、通信素子１０５が嵌合するように開口部を設けた絶縁体を配置してもよい。

図３は、上記とほぼ同様であるが、突起１０４の形状を変更した例を示す断面図である。

本図に示す例では、第２導体層１０２の下面から第１導体層１０１の上方へ向けて、湾曲するように開口部が設けられており、第１導体層１０１の孔１０３に相当する部分の周辺も上方へ湾曲している。第２導体層１０２の湾曲した部分が突起１０４に相当する。両者の間には絶縁体１０６が配置されている。たとえていえば、これらはいずれも、ちょうど金属板に錐で力をかけて穴を開けたような形状となっており、全体として見れば、これらを密着させて重ねた構成となっている。

電極２０１は、この湾曲を覆うようなキャップ状の形状をしており、第１導体層１０１と直接接続される。電極２０２は、第２導体層１０２の突起の内側に直接接続される。

電極２０１と電極２０２の接点は、バネで湾曲の内側と外側から第１導体層１０１と第２導体層１０２とを挟むようになっており、これによって接続が確実になる。

図４は、通信装置１００の第１導体層１０１と第２導体層１０２とが、通信素子１０５と結合する様子の他の例を示す断面図である。

本図に示すように、第１導体層１０１の上方（第２導体層１０２に対向しない面）には、絶縁体３０１が配置されている。したがって、通信素子１０５の電極２０１は第１導体層１０１と一種のコンデンサをなし、電極２０２は第１導体層１０２と一種のコンデンサをなすことによって、容量結合する。容量結合の場合には、通信素子１０５は、自身が電源を有する等の構成をとる必要がある。

図５は、通信装置１００の第１導体層１０１と第２導体層１０２とが、通信素子１０５と結合する様子の他の例を示す断面図である。本例では、第２導体層１０２に突起１０４を設けるかわりに、通信素子１０５の形状が「突起」の役割を果たす。

本図（ａ）に示すように、本例では、絶縁体３０１は、第１導体層１０１の上方ならびに孔１０３に対向する第２導体層１０２を覆うように配置される。一方、通信素子１０５は、絶縁体３０１で覆われた孔１０３に嵌合するような形状となっている。

孔１０３は、円形をしており、電極２０１は環形、電極２０２は円形となっている。嵌合したときには、これらの中心が一致する。本図（ｂ）には、通信素子１０５の下面および電極２０１、電極２０２の様子を示す。

なお、これまでに説明した通信素子１０５と同様の形状で構成し、電極２０１、２０２を有するコネクタを提供することによって、外部機器と本通信装置１００（に接続された通信素子１０５や同様のコネクタを使用した他の外部機器）との間で通信を行うことが可能である。

図６は、電源供給を受けるような通信素子１０５の概要構成を示す説明図である。ただし、電源供給を受けない場合であっても、同様の構成を採用することができる。以下、本図を参照して説明する。

本図に示す通り、通信素子１０５は、正端子５０１、負端子５０２、抵抗５０３、ダイオード５０４、コンデンサ５０５、送信回路５０６、受信回路５０７、制御回路５０８を備える。なお、構成設定によっては、ダイオード５０４を省略することとしても良い。

コンデンサ５０５には、抵抗５０３を介して充電が行われる。ダイオード５０４は、通信素子１０５内の電源電位VDDが端子間電圧OUTを下回ったときに電流が流れる状態となり、速やかに充電が行われる。OUT < VDDである限り、ダイオード５０４は高インピーダンス状態となるので、送信回路５０６による信号の発信等を妨げることはない。このコンデンサ５０５から、送信回路５０６、受信回路５０７、制御回路５０８に動作電力が供給されることとなる。

突起１０４は円柱状の形状をしており、その半径が、通信に用いる信号の電磁波の波長よりも十分小さい場合に、通信素子１０５から通信層を見たときの放射インピーダンスZは誘導性であり、
Z = α + jβ (α>0，β>0)
のような形をしている。

放射インピーダンスZは有限である。たとえば、２.５ＧＨｚ帯の通信を行い、層の間隔を１ｍｍ程度、突起の半径を数ｍｍ程度としたとき、αは１Ω〜１０Ω程度となる。一方、通信層は直流的には抵抗はゼロとみなせる。直流的には十分低いインピーダンスで電源供給が行える。このように、第１導体層１０１と第２導体層１０２とを用いることで、信号の伝達と電力の供給が行えることとなる。

正端子５０１と負端子５０２は、電極２０１と電極２０２のいずれかに接続される。また、容量結合を行う場合（第１導体層１０１と第２導体層１０２からの電源供給を受けない場合）については、抵抗５０３およびダイオード５０４を省略し、コンデンサ５０５を電源に置換すれば良い。

制御回路５０８には、より一般的な論理回路や、さらに進んで小型コンピュータなど、各種の情報処理装置を採用することができる。制御回路５０８は、受信回路５０７と送信回路５０６とを制御して、隣り合う通信素子１０５と通信を行い、ネットワークを形成する。このような通信の制御手法については、上記[特許文献１]に開示されている技術を適用することができるほか、後述する技術を採用することができる。

図７は、本実施形態における通信素子の送信回路の概要構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。

本図に示す通り、送信回路５０６は、ｐＭＯＳトランジスタ６０１、ダイオード６０２、ｎＭＯＳトランジスタ６０３を備える。

制御回路５０８による制御は、ｐＭＯＳトランジスタ６０１、ｎＭＯＳトランジスタ６０３のゲート電圧を変化させることによって行う。
（１）制御回路５０８は、信号を発しない状態の場合、ｎＭＯＳトランジスタ６０３のゲートをチップ内でのグラウンド（VSS）電位、ｐＭＯＳトランジスタ６０１のゲートをVDD電位とする。この場合、両者において、ソース−ドレイン間のインピーダンスは十分高い値になっており、OUTはVDD電位にほぼ等しくなる。
（２）制御回路５０８によって、ｎＭＯＳトランジスタ６０３およびｐＭＯＳトランジスタ６０１の両方のゲートにＨ（High）電位が印加されると、OUTはＬ（Low）電位となる。
（３）制御回路５０８によって、ｎＭＯＳトランジスタ６０３およびｐＭＯＳトランジスタ６０１の両方のゲートにＬ電位が印加されると、OUTはＨ電位となる。

このように電位を変化させることによって、第１導体層１０１と第２導体層１０２との間で電磁波を発生させて、信号を伝達するのである。

なお、ｎＭＯＳトランジスタ６０３とｐＭＯＳトランジスタ６０１にはさまれたダイオード６０２は、出力電圧の振幅を調整するために挿入されている。ダイオード６０２を設けずに、ここで両者を短絡すると、ＯＵＴのＨレベルは電源電位、Ｌレベルはチップ内の接地電位となってしまうが、ダイオード６０２を挿入しておくと、その順方向電圧降下分、Ｌレベルの電位が高くなり、消費電力を節約できる。

なお、上記の放射インピーダンスZの抵抗成分αは突起１０４の半径がある値よりも小さくなれば、一定値に収束していく。

一方、放射インピーダンスZのリアクタンス成分βは、突起１０４の半径を小さくしていくと発散して大きくなる。

このため、突起１０４が小さい場合には、そのまま駆動したのでは電圧変化のエネルギーが有効に電磁波の波動エネルギーに変換されない場合がある。

このときには、出力にβを打ち消すインピーダンスを持つコンデンサを正端子５０１と送信回路５０６の間、もしくは、負端子５０２と送信回路５０６の間に直列接続する。

すると、送信回路５０６から見た通信層の負荷を純抵抗とすることが可能となる。この場合、最小の電圧振幅で最大のエネルギーが送出できることとなり、負荷で消費されるエネルギーはそのまま電磁波の波動エネルギーに変換される。

送信回路５０６と、正端子５０１もしくは負端子５０２のいずれかと、の間に直列接続されるコンデンサの最適な容量Coptは、数値計算や実験によって求めることとする。なお、回路構成や形状によっては、インダクタンスを接続することによって、上記のように通信層を純抵抗とすることができる場合もある。この場合についても、数値計算や実験等によって値を求めることとすれば良い。

なお、通信層において、電流や電磁場は、導体の向かい合う側の表面にしか存在せず、その深さは、表皮深さ（電流振幅が1/e倍になる深さ）として、
ζ = c((2ε)/(σω))^1/2
で与えられる。ただしcは高速である。

したがって、通信層の表面付近のみを導電率の小さな材料で置き換え、その背面に十分に導電率の大きい材料を用いれば、信号を減衰させると同時に、直流的な電力供給は十分小さい通信層抵抗を介して行うことが可能になる。

図８は、本実施形態における通信素子の受信回路の概要構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。

本図に示す通り、受信回路５０７は、抵抗（r1）７０１、抵抗（r2）７０２、コンパレータ７０３を備える。受信回路５０７では、抵抗７０１と抵抗７０２の分圧比によって、受信された電位の変化がＨかＬかの閾値を設定する。

また、コンパレータ７０３の入力インピーダンスで決まる入力端子とVSSの間のインピーダンスの抵抗成分は、受信回路５０７が吸収するエネルギーを最大化する観点からは、放射インピーダンスZの抵抗成分αと同程度とすることが望ましい。そして、送信回路５０６の場合と同様に、通信層のリアクタンス成分βを打ち消すようなコンデンサを、正端子５０１と受信回路５０７の間に直列接続する。これによって、受信回路５０７に流入する電力が最大となる。

このときのコンデンサの最適な容量は、送信回路５０６と受信回路５０７の入力線の引き回しが同一であれば、Coptとなるが、実際には数値計算や実験によって求めることとする。

なお、通信素子１０５と第１導体層１０１、第２導体層１０２とが容量結合する場合には、上記の「直列接続されるコンデンサ」が必然的に形成されることになる。

したがって、このような場合等には、コンデンサをさらに直列接続するのではなく、インダクタンスを直列接続することによって、上記のように通信層を純抵抗とすることができる場合もある。この場合についても、数値計算や実験等によって値を求めることとすれば良い。

このように、本実施例によれば、複数の通信素子１０５が相互に通信するシート状の通信装置１００を提供することができる。

さて、一般に、電磁波を用いた通信では、反射による影響を排除する必要があることが多い。これは、本実施例においても同様である。そこで、以下では、反射の影響を排除するための方策について述べる。

上記のように、電磁場の減衰を表すパラメータηによれば、第１導体層１０１や第２導体層１０２の導電率σを小さくする（抵抗率を高くする）と、電磁波の到達距離が短くなる。したがって、反射の生じそうな場所では、第１導体層１０１や第２導体層１０２の導電率σを小さくするために、抵抗層を設けることによって、反射を抑えることができるようになる。

図２における実施例に対して、抵抗層を設けた実施例を図９に示す。本図（ａ）では、抵抗層８０１を第１導体層１０１に接続し、抵抗層８０１と第２導体層１０２との間に絶縁層１０６を設けている。本図（ｂ）では、この逆に、抵抗層８０１を第２導体層１０２に接続し、抵抗層８０１と第１導体層１０１との間に絶縁層１０６を設けている。他の形態においても、同様に、抵抗層８０１を設けることによって、電磁波の到達距離を調整する。

図１０は、特殊な形状の通信装置１００に対して、抵抗層８０１を設けた方が良い部位を説明する説明図である。

本図に示すシート状の通信装置１００は、２つの大きな島を橋が繋ぐような形状となっている。本図で網カケで表示されている部分が、抵抗層８０１を配置すべき部位であり、それ以外の部分は、導電率σは高いままとする。

まず、形状の辺縁部や領域の屈曲部などでは、反射が起きやすい。そこで、このような場所では、抵抗層を配置する。

また、本図の例では、孔１０３（図中では丸印で表記されている。）の配置の密度も異なっている。そこで、高密度で通信素子１０５が配置されうる場所についても、不要な信号の衝突を避けるために、抵抗層８０１を配置して、電磁波の到達距離を短くするのである。

このような、抵抗層８０１を設けるべき領域を選択するための手法としては、以下のようなものが考えられる。すなわち、抵抗層８０１がない場合の模擬実験や数値解析を行って、各領域での反射の程度を調べ、その程度が所定の閾値よりも高い領域を選択する手法である。このほか、単位面積あたりの孔１０３の数を調べ、これが所定の閾値より高い領域を選択しても良い。

このように、抵抗層８０１を設けることによって、反射による影響や信号の衝突を防止することができるようになる。

なお、基本構成は上記実施例と同様とした上で、突起１０４と通信素子１０５とを一体に構成することもできる。図１１は、そのような実施形態に係る通信装置の断面図を示すものである。

本図に示すように、通信装置１００では、第１導体層１０１と第２導体層１０２とが床と天井、通信素子１０５が柱となるように、配置されている。絶縁層１０６と、部位によっては抵抗層８０１とが用意されている。本例では、抵抗層８０１は、第２導体層１０２に接するように配置されているが、抵抗層８０１を配置する場所は上記実施例と同様に変更することができる。本例の場合には、通信素子１０５は、第１導体層１０１と第２導体層１０２とから電力の供給を受けることになる。

このような態様であっても、複数の通信素子部が相互に通信するシート状の通信装置を実現することができる。

このほか、第１導体層１０１、絶縁層１０６、抵抗層８０１、絶縁層１０６、第２導体層１０２のような５層構造を採用することもできる。このような構成を採用した場合にも、σを小さくする効果が得られる一方で、第１導体層１０１、第２導体層１０２の短絡を防止することができる。

また、抵抗層を導体層１０１および１０２の両方の表面に配置した構造、すなわち、第１導体層１０１、抵抗層８０１、絶縁層１０６、抵抗層８０１、第２導体層１０２のような５層構造を採用しても、同様な効果が得られる。

図１２は、通信素子と第１導体層、第２導体層とが接触して接続される場合の、他の実施例の孔付近の形状を示す断面図である。

本図（ａ）に示す例は、電極２０２として、ピン状の形状を採用し、突起１０４の先端から中へ、電極２０２のピン部分を挿入できるような窪みが用意されている。

本図（ｂ）に示す例は、突起１０４を第２導体層１０２から延ばすのではなく、通信素子１０５から第２導体層１０１へ突起状の形状を設け、その先端に電極２０２を設けて、接続を行うものである。第１導体層１０１と絶縁層１０６には、通信素子１０５の突起状の形状と嵌合する孔が設けられている。

本図（ｃ）に示す例は、電極２０２そのものを本図（ｂ）における突起状の形状として用いるものである。

このように、外部機器へのコネクタを含む通信素子１０５と、これに嵌合する構成とについては、このような種々の形状を採用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、複数の通信素子部が相互に通信するシート状の通信装置を提供することができる。

Claims

複数の孔が設けられる第１のシート導体部、
前記第１のシート導体部と略平行に配置される第２のシート導体部、
前記第１のシート導体部と、前記第２のシート導体部と、前記複数の孔のそれぞれと、を覆う絶縁体、
前記第１のシート導体部と、前記第２のシート導体部と、に結合する複数の通信素子部
を備える通信装置であって、
前記複数の通信素子部のそれぞれは、前記複数の孔のいずれかに重なるように配置され、当該通信素子部は、
前記絶縁体を介して前記第１のシート導体部に対向する第１の電極と、
前記絶縁体のうち当該通信素子部が重なる孔を覆う領域を介して前記第２のシート導体部に対向する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧を変化させることにより、前記第１のシート導体部と前記第２のシート導体部との間に電磁波を伝搬させて、前記複数の通信素子部のうち他の通信素子部へ信号を送信する送信回路と、
前記第１のシート導体部と前記第２のシート導体部との間を伝搬する電磁波によって変化した前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧から、前記複数の通信素子部のうち他の通信素子部から送信された信号を受信する受信回路と、
を備える
ことを特徴とする通信装置。
請求項１に記載の通信装置であって、
前記絶縁体のうち、前記複数の孔のそれぞれを覆う領域は、当該孔を貫通する円柱形状の窪みであり、当該窪みの底面は前記第２のシート導体部に接し、当該窪みの開口部の周囲の絶縁体は、前記第１のシート導体部に接し、
前記複数の通信素子部のそれぞれは、
前記複数の窪みのいずれかに嵌合する円柱形状の突起と、
前記突起を支持し、前記突起が前記窪みに嵌合すると前記第１のシート導体部を覆う絶縁体に接する支持体と、
前記送信回路と、前記受信回路と、に動作電力を供給する電源と、
を備え、
前記支持体の表面のうち前記突起の周囲に、前記第１の電極が配置され、
前記突起の先端表面に、前記第２の電極が配置され、
前記第１の電極は、前記第１のシート導体部と容量結合し、
前記第２の電極は、前記第２のシート導体部と容量結合する
ことを特徴とする通信装置。
請求項２に記載の通信装置であって、
前記第１の電極の形状は、環形であり、
前記第２の電極の形状は、円形であり、
前記円形の中心と、前記環形の中心と、は、前記突起の先端表面から見て一致する
ことを特徴とする通信装置。
請求項２または３に記載の通信装置であって、
前記突起の半径は、前記第１のシート導体部と前記第２のシート導体部との間を伝搬する電磁波の波長よりも十分に小さく、
前記第１のシート導体部と前記第１の電極とにより形成されるコンデンサ、および、前記第２のシート導体部と前記第２の電極とにより形成されるコンデンサによる容量により前記通信素子部から前記第１のシート導体部と前記第２のシート導体部とを見たときの放射インピーダンスの虚数成分が打ち消される
ことを特徴とする通信装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置であって、
前記第１のシート導体部と、前記第２のシート導体部と、のうち、一方が他方に対向する面には、シート状抵抗が接続され、当該シート状抵抗は、当該他方から絶縁される
ことを特徴とする通信装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置であって、
前記第１のシート導体部と、前記第２のシート導体部と、の間には、これらから絶縁されるシート状抵抗が配置される
ことを特徴とする通信装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置であって、
前記第１のシート導体部の前記第２のシート導体部に対向する面のうち、前記複数の通信素子部が用いる周波数帯の電磁波が所定の割合よりも高く反射する領域には、シート状抵抗が接続される
ことを特徴とする通信装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置であって、
前記第１のシート導体部の前記第２のシート導体部に対向する面のうち、前記複数の通信素子部が単位面積あたりに配置される数が所定の閾値より高い領域には、シート状抵抗が接続される
ことを特徴とする通信装置。