JP4559514B2

JP4559514B2 - 電極構造

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Publication number: JP4559514B2
Application number: JP2008240788A
Authority: JP
Inventors: 隆子石原; 克幸落合; 龍介川野; 満品川; 門　　勇一; 隆浩山田; 秀之岡本
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: JP2010074605A

Description

本発明は、電界通信に用いる通信電極及びグランド電極の電極構造の技術に関する。

従来、電界を伝達する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させ、また電界伝達媒体に誘起された電界を検出してデータ通信を行う電界通信装置が提案されている（特許文献１参照）。

そして、このような電界通信装置を携帯電話やＰＤＡ等の携帯型の通信端末に適応、具体的には通信端末内に通信回路を配備すると共に通信端末の内壁に通信電極やグランド電極を配置し、該通信端末にユーザが接触した場合に通信電極から人体に電界を誘起してデータを送信することが可能となっていた。
特開２００３−３２４３９５公報

しかしながら、流通している通信端末の殆どが有色であって、該通信端末の外観を通じて通信電極及びグランド電極の位置を視認することが困難であるため、通信電極及びグランド電極を同時に触れてしまう状況が発生し、電界通信における通信効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、通信電極及びグランド電極を同時に接触することを防止する電極構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、筐体の内壁に配置された電界通信用の通信電極に対応するよう前記筐体の外壁に貼付可能な貼付型通信電極と、前記電界通信用の通信電極に離間して前記筐体の内壁に配置された電界通信用のグランド電極に対応するよう前記筐体の外壁に貼付可能な貼付型グランド電極と、を有することを要旨とする。

本発明にあっては、筐体の内壁に配置された電界通信用の通信電極に対応するよう筐体の外壁に貼付可能な貼付型通信電極と、電界通信用の通信電極に離間して筐体の内壁に配置された電界通信用のグランド電極に対応するよう筐体の外壁に貼付可能な貼付型グランド電極とを有するため、通信電極及びグランド電極の位置関係を視覚的に提供し、通信電極及びグランド電極を同時に接触することを防止することができる。

請求項２に記載の本発明は、前記貼付型通信電極がはみ出すように当該貼付型通信電極の表面に装飾材が貼付されていることを要旨とする。

請求項３に記載の本発明は、前記貼付型通信電極は複数であって、隣接する前記貼付型通信電極のはみ出し領域が互いに重なるように前記複数の貼付型通信電極を前記筐体に貼付したことを要旨とする。

請求項４に記載の本発明は、前記貼付型通信電極のはみ出し領域が切断されていることを要旨とする。

請求項５に記載の本発明は、前記貼付型通信電極は複数であって、隣接する前記貼付型通信電極におけるはみ出し領域の切断面が互いに接触するように前記複数の貼付型通信電極を前記筐体に貼付したことを要旨とする。

請求項６に記載の本発明は、前記貼付型グランド電極がはみ出すように当該貼付型グランド電極の表面に装飾材が貼付されていることを要旨とする。

請求項７に記載の本発明は、前記貼付型グランド電極は複数であって、隣接する前記貼付型グランド電極のはみ出し領域が互いに重なるように前記複数の貼付型グランド電極を前記筐体に貼付したことを要旨とする。

請求項８に記載の本発明は、前記貼付型グランド電極のはみ出し領域が切断されていることを要旨とする。

請求項９に記載の本発明は、前記貼付型グランド電極は複数であって、隣接する前記貼付型グランド電極におけるはみ出し領域の切断面が互いに接触するように前記複数の貼付型グランド電極を前記筐体に貼付したことを要旨とする。

本発明によれば、通信電極及びグランド電極を同時に接触することを防止する電極構造を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る電極構造を携帯型筐体に貼付した状態を示す状態図である。携帯型筐体１０の内部には、電界通信用の通信回路１０１と、リード線１０２ａを介して通信回路１０１に電気的に接続された電界通信用の通信電極１０３と、リード線１０２ｂを介して通信回路１０１に電気的に接続された電界通信用のグランド電極１０４と、透明樹脂等で形成された絶縁体１０５ａ及び絶縁体１０５ｂとが配置されている。

通信電極１０３は、絶縁体１０５ａを介して携帯型筐体１０の一内壁（図１に示す上側の内壁）に配置され、グランド電極１０４は、絶縁体１０５ｂを介して通信電極１０３に離間して携帯型筐体１０の他の内壁（図１に示す下側の内壁）に配置されている。絶縁体１０５ａは、通信電極１０３が携帯型筐体１０の内部におけるどの位置に配置されているかをユーザに認識させる機能、即ち通信電極１０３の目印として機能し、絶縁体１０５ｂは、グランド電極１０４が携帯型筐体１０の内部におけるどの位置に配置されているかをユーザに認識させる機能、即ちグランド電極１０４の目印として機能している。さらに、絶縁体１０５ａ及び絶縁体１０５ｂはユーザの感電、回路へのサージ防止、外部からの静電気混入の防止を目的として設けているが、絶縁体１０５ａ及び絶縁体１０５ｂを設けることなく、通信電極１０３及びグランド電極１０４が携帯型筐体１０の表面に配置されていて、貼付型通信電極３０と貼付型グランド電極５０とが、通信電極１０３とグランド電極１０４とに夫々直接接続してもよい。

そして、貼付型通信電極３０は、通信電極１０３に対応するよう携帯型筐体１０の外壁に貼付され、一方、貼付型グランド電極５０は、グランド電極１０４に対応するよう携帯型筐体１０の外壁に貼付されている。即ち、貼付型通信電極３０及び貼付型グランド電極５０が携帯型筐体１０の外壁に貼付されているので、通信電極及びグランド電極の位置をユーザに視覚的に提供し、通信電極及びグランド電極を同時に接触することを防止することができる。

図２は、貼付型通信電極の側面を示す側面図である。この貼付型通信電極３０は、電極を携帯型筐体１０へ貼り付ける電極貼付用シール材３０１と、通信電極として作用する電極３０２とを重ねた層状の構造を備えている。シール材を用いることにより、電極３０２を携帯型筐体１０の外壁に貼り付けることが可能となっている。

図３は、装飾材を貼付した貼付型通信電極（第１例）の側面を示す側面図である。図２に示す貼付型通信電極３０の表面に、装飾材を電極３０２に貼り付ける装飾材貼付用シール材７０１と、「デコ」としての装飾材７０２とを更に積層させた構造を備えている。なお、「デコ」とは、携帯電話等の外観を装飾する際に用いる装飾材であって、例えばラインストーンやビーズ、カメオ等の素材で構成されている。「デコ」を施した携帯電話は「デコ携帯」として一般に称される場合も多い。

ここで、装飾材７０２は、図４に示すように、上側から見た場合（図３に示す上側を視点として下側方向を見た場合）に貼付型通信電極３０が外側にはみ出すように電極３０２に貼付されている。そして、図５に示すように、隣接する貼付型通信電極における電極３０２ａ及び電極３０２ｂの各はみ出し領域を互いに重ねることにより、電極３０２ａと電極３０２ｂとの間に存在する電極貼付用シール材３０１ａで生じる容量結合を用いてそれら電極を電気的に接続することが可能となる。即ち、複数の貼付型通信電極３０を携帯型筐体１０の外壁に連続して適宜貼り付けることが可能となり、通信電極の延長が可能になると共に、ユーザの好みに合わせて通信電極全体を形成することができる。

また、この貼付型通信電極３０は、はみ出し領域の電極３０２を切断可能な切り取りラインが施されている（図４参照）。この切り取りラインではみ出し領域の電極を切り取ることにより、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような様々な形状の貼付型通信電極３０を形成することが可能となる。そして、図７に示すように、隣接する貼付型通信電極における電極３０２ａ及び電極３０２ｂにおける各はみ出し領域の切断面が互いに接触するように配置することにより、それら電極を電気的に接続することが可能となる。即ち、はみ出し領域を切り取った場合であっても、前述した効果と同様に、複数の貼付型通信電極３０を携帯型筐体１０の外壁に連続して適宜貼り付けることが可能となり、通信電極の延長が可能になると共に、ユーザの好みに合わせて通信電極全体を形成することが可能となる。

図８は、装飾材を貼付した貼付型通信電極（第２例）の側面を示す側面図である。この貼付型通信電極３０は、電極及び装飾材を携帯型筐体１０へ貼り付ける電極・装飾材貼付用シール材３０３と、通信電極として作用する電極３０２と、装飾材７０２とを有する構造を備えている。

ここで、装飾材７０２は、図９に示すように、上側から見た場合（図８に示す上側を視点として下側方向を見た場合）に貼付型通信電極３０が外側にはみ出すように電極３０２に貼付されている。そして、隣接する貼付型通信電極３０の各電極３０２の各はみ出し領域を互いに重ねることにより、電極３０２同士を直接接続することが可能となる。即ち、複数の貼付型通信電極３０を携帯型筐体１０の外壁に連続して適宜貼り付けることが可能となり、通信電極の延長が可能になると共に、ユーザの好みに合わせて通信電極全体を形成することが可能となる。

また、第２例の貼付型通信電極３０の場合においても、図９に示すように、はみ出し領域の電極３０２を切断可能な切り取りラインが施されている。この切り取りラインではみ出し領域の電極を切り取ることにより、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すような様々な形状の貼付型通信電極３０を形成することが可能となる。そして、隣接する貼付型通信電極３０の各はみ出し領域の切断面が互いに接触するように配置することにより、それら電極を電気的に接続することが可能となる。即ち、はみ出し領域を切り取った場合であっても、前述した効果と同様に、複数の貼付型通信電極３０を携帯型筐体１０の外壁に連続して適宜貼り付けることが可能となり、通信電極の延長が可能になると共に、ユーザの好みに合わせて通信電極全体を形成することが可能となる。

なお、図２〜図１０を用いて説明した貼付型通信電極３０の構造は貼付型グランド電極５０にも適用可能である。従って、図１１に示すように、通信電極１０３に対応する貼付型通信電極３０を携帯型筐体１０の保持位置方向（ユーザがし手部で保持する領域方向）に延長すると共に、グランド電極１０４に対応する貼付型グランド電極５０を携帯型筐体１０の周縁領域に延長することにより、通信電極及びグランド電極を同時に接触することをより確実に防止することができる。

また、図１に示す実施の形態では、貼付型通信電極３０及び貼付型グランド電極５０が携帯型筐体１０の異なる外壁面に夫々配置されている場合について説明したが、通信電極とグランド電極とが離間配置されていればよいので、図１２に示すような同一外壁面に夫々配置されていてもよい。また、通信電極１０３及びグランド電極１０４が夫々複数存在する場合には、図１３及び図１４に示すように夫々の通信電極１０３及びグランド電極に夫々対応するよう複数の貼付型通信電極３０及び貼付型グランド電極５０を備えた電極構造であっても同様の効果を得ることが可能である。

最後に、上述した通信回路１０１の処理動作について説明しておく。図１５は、通信回路の回路構成を示す回路構成図である。この通信回路１０１は、インタフェース回路８１を介して処理端末Ａに接続されている。通信回路１０１は、この処理端末Ａからインタフェース回路８１を介して他の処理端末Ａ’に送信するための送信データを受け取ると、レベル調整回路８２で送信データの信号振幅を調整してから、送信回路８３を介して送信電極として機能する第２の通信電極１０３ｂに供給するようになっている。

第２の通信電極１０３ｂは、送信回路８３から送信データが供給されると、この送信データに対応する電界を電界伝達媒体９０に誘起する。この誘起された電界は、電界伝達媒体９０としての人体を伝達して、他の処理端末Ａ’の受信電極で受信される。

一方、電界検出光学部８４は、受信電極として機能する第１の通信電極１０３ａで受信した電界が供給され、電界光学手法を利用した電界検出光学部８４内で別途発生するレーザ光を偏光変化させた後、電気信号に変換する。この電気信号は、信号処理回路８５での帯域制限により不要な雑音が除去され、更に波形整形回路８６で波形が整形されてから、インタフェース回路８１を介して処理端末Ａに供給されるようになっている。

ここで、図１に示したグランド電極１０４は、図１５を用いて説明した電界検出光学部８４に設けられている。図１６は、通信回路における電界検出光学部の機能構成を示す機能構成図である。電界検出光学部８４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ものであり、レーザ光源を構成するレーザダイオード６１および電気光学結晶からなる電気光学素子６２を有する。なお、電気光学素子６２は、レーザダイオード６１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感度を有し、この電気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が変化するようになっている。

電気光学素子６２の図上で上下方向に対向する両側面には第１電極６３及び第２電極６４が設けられている。なお、この第１電極６３及び第２電極６４は、レーザダイオード６１からのレーザ光の電気光学素子６２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ようになっている。

図１６に示す電界検出光学部２４は、図１５に示したのと同じ第１の通信電極１０３ａを有し、この第１の通信電極１０３ａは第１電極６３に接続されている。また、第１電極６３に対向する第２電極６４は、図１に示したのと同じグランド電極１０４に接続され、第１電極６３に対してグランドとして機能するように構成されている。第１の通信電極１０３ａは、電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出すると、この電界を第１電極６３に伝達し、第１電極６３を介して電気光学素子６２に結合するようになっている。

レーザダイオード６１から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ６５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６６で偏光状態が調整されて電気光学素子６２に入射する。電気光学素子６２に入射したレーザ光は、電気光学素子６２内で第１電極６３と第２電極６４との間を伝播するが、このレーザ光の伝播中において上述したように第１の通信電極１０３ａが電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を受け、この電界が第１電極６３を介して電気光学素子６２に結合すると、この電界は第１電極６３からグランド電極１０４に接続されている第２電極６４に向かって形成されて、レーザダイオード６１から電気光学素子６２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６２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。

このように電気光学素子６２において第１電極６３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６７で偏光状態を調整されて偏光ビームスプリッタ６８に入射する。偏光ビームスプリッタ６８は、第２波長板６７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６８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集光レンズ６９ａ及び第２集光レンズ６９ｂで集光されてから、第１フォトダイオード７０ａ及び第２フォトダイオード７０ｂに供給され、第１フォトダイオード７０ａ及び第２フォトダイオード７０ｂにおいてＰ波光信号とＳ波光信号をそれぞれの電気信号に変換して出力するようになっている。

既に上述したように第１フォトダイオード７０ａ及び第２フォトダイオード７０ｂから出力される電気信号は、図１５に示す信号処理回路８５で増幅、雑音除去などの信号処理を施されてから、波形整形回路８６で波形整形され、インタフェース回路８１を介して処理端末Ａに供給されることになる。

図１７は、通信回路における他の回路構成を示す回路構成図である。この通信回路は、処理端末Ａが接続された通信回路１０１と、通信を媒介する電界伝達媒体９０と、通信回路１０１’と、この通信回路１０１’に接続された処理端末Ａ’とが示されている。通信回路１０１と通信回路１０１’との間で通信を行い、通信回路１０１からデータを送信して通信回路１０１’で受信する場合を例にするものである。

通信回路１０１と通信回路１０１’とは同じ構成を有している。両者に構成上の相違点はないものの、説明するための便宜上、同一の構成部には同一の番号を付し、通信回路１０１’の備える構成部については「’」を付して識別している。

なお、処理端末Ａは、通信回路１０１に対して送信データと送受信切替信号を送る。送信データとは、通信相手の処理端末Ａ’へ伝達される任意のデータである。送受信切替信号とは、通信回路１０１に対して送信と受信との動作の切替を指示するための信号である。

また、通信回路１０１からは処理端末Ａに対して受信データを送る。この受信データは、通信相手の処理端末Ａ’が処理端末Ａに対し、通信回路１０１’と通信回路１０１とを介して送信したデータを受信して得た受信データである。なお、処理端末Ａ’と通信回路１０１’との間においても、処理端末Ａと通信回路１０１との間と同じく送信データや送受信切替信号、受信データのやり取りが行われている。

また、通信回路１０１には、データを送信するための送信部と、データを受信する受信部とを備えている。送信部には、送信データを発振器４１から出力される搬送波で変調するための変調回路４０と、搬送波を出力するための発振器４１とを備える。更に、受信部には、復調信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかを判定して補正するための補正回路４２と、搬送波再生回路４４で再生された搬送波と受信した信号をもとにデータを再生する復調回路４３と、受信した信号から搬送波を抽出する搬送波再生回路４４とを備えている。

なお、通信電極１０３は、図１５を用いて説明した場合と同様に、通信回路１０１から伝達されたデータを通信回路１０１’に送信する機能と、通信回路１０１’から送信されたデータを受信する機能とを有している。図１７で示す通信回路１０１を有する電界通信装置の場合であっても、受信電極として機能する第１の通信電極１０３ａと送信電極として機能する第２の通信電極１０３ｂとを一体化して１つの通信電極１０３で各電極を構成してもよいし、送信または受信どちらか一方の構成のみを有するものとしてもよい。

本実施の形態に係る電極構造を携帯型筐体に貼付した状態を示す状態図である。貼付型通信電極の側面を示す側面図である。装飾材を貼付した貼付型通信電極（第１例）の側面を示す側面図である。図３に示す貼付型通信電極の上面を示す上面図である。図３に示す複数の貼付型通信電極をはみ出し領域で重ねた状態を示す状態図である。図３に示す貼付型通信電極のはみ出し領域を切断した後の形状を示す図である。図６に示す複数の貼付型通信電極を切断面で接触させた状態を示す状態図である。装飾材を貼付した貼付型通信電極（第２例）の側面を示す側面図である。図８に示す貼付型通信電極（第１例）の上面を示す上面図である。図８に示す貼付型通信電極のはみ出し領域を切断した後の形状を示す図である。複数の貼付型通信電極及び複数の貼付型グランド電極を夫々連続させて携帯型筐体に配置した場合の状態を示す状態図である。電極構造を携帯型筐体に貼付した他の状態を示す状態図である。電極構造を携帯型筐体に貼付した他の状態を示す状態図である。電極構造を携帯型筐体に貼付した他の状態を示す状態図である。通信回路の回路構成を示す回路構成図である。通信回路における電界検出光学部の機能構成を示す機能構成図である。通信回路における他の回路構成を示す回路構成図である。

符号の説明

１０…携帯型筐体
３０…貼付型通信電極
５０…貼付型グランド電極
１０１…通信回路
１０２ａ，１０２ｂ…リード線
１０３…通信電極
１０４…グランド電極
１０５ａ，１０５ｂ…絶縁体
３０１，３０１ａ…電極貼付用シール材
３０２，３０２ａ，３０２ｂ…電極
３０３…電極・装飾材貼付用シール材
７０１…装飾材貼付用シール材
７０２…装飾材

Claims

筐体の内壁に配置された電界通信用の通信電極に対応するよう前記筐体の外壁に貼付可能な貼付型通信電極と、
前記電界通信用の通信電極に離間して前記筐体の内壁に配置された電界通信用のグランド電極に対応するよう前記筐体の外壁に貼付可能な貼付型グランド電極と、
を有することを特徴とする電極構造。
前記貼付型通信電極がはみ出すように当該貼付型通信電極の表面に装飾材が貼付されていることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
前記貼付型通信電極は複数であって、
隣接する前記貼付型通信電極のはみ出し領域が互いに重なるように前記複数の貼付型通信電極を前記筐体に貼付したことを特徴とする請求項２に記載の電極構造。
前記貼付型通信電極のはみ出し領域が切断されていることを特徴とする請求項２に記載の電極構造。
前記貼付型通信電極は複数であって、
隣接する前記貼付型通信電極におけるはみ出し領域の切断面が互いに接触するように前記複数の貼付型通信電極を前記筐体に貼付したことを特徴とする請求項４に記載の電極構造。
前記貼付型グランド電極がはみ出すように当該貼付型グランド電極の表面に装飾材が貼付されていることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
前記貼付型グランド電極は複数であって、
隣接する前記貼付型グランド電極のはみ出し領域が互いに重なるように前記複数の貼付型グランド電極を前記筐体に貼付したことを特徴とする請求項６に記載の電極構造。
前記貼付型グランド電極のはみ出し領域が切断されていることを特徴とする請求項６に記載の電極構造。
前記貼付型グランド電極は複数であって、
隣接する前記貼付型グランド電極におけるはみ出し領域の切断面が互いに接触するように前記複数の貼付型グランド電極を前記筐体に貼付したことを特徴とする請求項８に記載の電極構造。