JP4616374B2 - 電極設定システム及び電極設定方法 - Google Patents

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装置に接続される電極を設定する技術に関する。

人体などの電界伝達媒体に電界を誘起し、この誘起された電界を用いてデータ通信を行う電界通信装置が提案されている。電界通信装置に用いる電極は、その送信および受信性能を向上させるために、さまざまな工夫が施される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３０３９２２号公報

しかしながら、携帯電話機などの携帯情報端末に電界通信装置を内蔵する場合、携帯情報端末の持ち方、身につけ方、あるいは、折りたたみ式やスライド式など形状が変形する携帯電話機において、変形した形状によっては十分な通信性能が出せない可能性があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、携帯情報端末の持ち方や携帯情報端末の形状が変形しても十分な通信性能を引き出すことにある。

第１の本発明に係る電極設定システムは、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信装置に接続される電極を設定する電極設定システムであって、複数の電界通信用の電極と、電極調整要求信号を送出する送出手段と、複数の電極の接続状態を切り替える切替手段と、電界通信装置の送信電圧及び受信電圧の少なくとも一方を検出するモニタ手段と、電極調整要求信号を受信した通信相手の電界通信装置から送出される電極調整信号を受信している間、モニタ手段が検出する送信電圧あるいは受信電圧が最適となるように切替手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

上記電極設定システムにおいて、切替手段は、電極が信号電極、グランド電極あるいはオフ状態のいずれかとなるように電極の接続を切り替えることを特徴とする。

第２の本発明に係る電極設定方法は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信装置に接続される電極を設定する電極設定方法であって、電極調整要求信号を送出するステップと、切替手段により、複数の電極の接続状態を切り替えるステップと、モニタ手段により、電界通信装置の送信電圧及び受信電圧の少なくとも一方を検出するステップと、電極調整要求信号を受信した通信相手の電界通信装置から送出される電極調整信号を受信している間、制御手段により、モニタ手段が検出する送信電圧あるいは受信電圧が最適となるように切替手段を制御するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、切替手段により複数の電極を切り替えつつ、モニタ手段により送信電圧、受信電圧を検出し、検出した送信電圧、受信電圧が電界通信に適するように切替手段を制御することにより、状況に応じた電極の接続状態が得られるので、携帯情報端末の持ち方や携帯情報端末の形状が変形しても十分な通信性能を引き出すことができる。

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、本実施の形態における電極設定システムを備えた携帯電話機に配置した電極の構成を示す平面図であり、図１（ａ）は携帯電話機の前面から見た平面図、図１（ｂ）は携帯電話機の側面から見た平面図である。同図に示すように、携帯電話機の筐体１０の内部の前面には電極２０Ａ，２０Ｂが配置され、背面には電極２０Ｃ，２０Ｄが配置されている。

図２は、上記携帯電話機の構成を示すブロック図である。同図に示すように携帯電話機は、マイコン（マイクロコンピュータ）１１、送受信部１２、モニタ回路１３、および電極切替回路１４を有する。また、図示していないが携帯電話機としての機能を実現する回路も有する。

電極切替回路１４は、電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄのそれぞれが信号電極、グランド電極あるいはオフ状態となるように電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの接続状態を切り替える。送信時に利用する電極の組み合わせは、モニタ回路１３によりキャリア信号の送信電圧を検出し、検出した送信電圧が最大となるように決定する。受信時に利用する電極の組み合わせは、モニタ回路１３により受信電圧を検出し、検出した受信電圧が最大となるように決定する。電極の組み合わせとは、送信時あるいは受信時に、信号電極として利用する電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄとグランド電極として利用する電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの組み合わせである。

図３は、送受信部１２の構成を示すブロック図である。同図に示す送受信部１２は、Ｉ／Ｏ回路１２１、送信回路１２２、電界検出部１２３、信号処理回路１２４、および波形整形回路１２５を備える。

送受信部１２は、マイコン１１からの送信データをＩ／Ｏ回路１２１を介して受け取ると、この送信データを送信回路１２２を介して電極切替回路１４により信号電極として接続された電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに供給し、電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、送信データに対応する電界を電界伝達媒体に誘起する。電界伝達媒体に誘起された電界は、電界伝達媒体を伝達して別の電界通信装置で受信される。

一方、電界伝達媒体に誘起されて伝達した電界は、電極切替回路１４により信号電極として接続された電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄで受信され、電界検出部１２３に供給され、電気信号に変換される。信号処理回路１２４は、この電気信号に増幅、雑音除去などの信号処理を施す。その後、この電気信号は、波形整形回路１２５で波形整形され、Ｉ／Ｏ回路１２１を介して受信データとしてマイコン１１に供給される。

次に、電極の組み合わせを決定する処理について説明する。

図４は、受信時の電極の組み合わせを決定するときの処理の流れを示すシーケンス図である。受信時の電極の組み合わせを決定する際、携帯電話機は電極調整要求を埋込型送受信機へ送出する（ステップ４０１）。埋込型送受信機とは、床、改札あるいは自動販売機など所定の場所に固定された電界通信用の電極を備え、電界通信を行うことができる機器である。

電極調整要求を受信した埋込型送受信機は、電界通信により電極調整信号を一定時間送出する（ステップ４０２）。携帯電話機は、送出された電極調整信号を受信しつつ、信号電極、グランド電極となる電極の組み合わせを切り替えて、受信電圧が最大となる電極の組み合わせを決定する（ステップ４０３）。

図５、図６、および図７は、電極の組み合わせの例を示す図である。各図の左側は電極の一覧を示し、最上段は電極の状態を示す。電極の状態はＳ，Ｇ，ＯＦＦと３つの記号で表した。それぞれ信号電極、グランド電極、オフ状態を示している。そして、図中の○印は、電極がどの状態であるかを示している。

各電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄそれぞれの状態は、Ｓ，Ｇ，ＯＦＦのいずれかの状態となる。各電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの状態の全ての組み合わせを総当たりで選択し、モニタ回路１３で検出される受信電圧が最大となる組み合わせを求め、受信時に採用する組み合わせを決定する。例えば、電極２０Ａ，２０Ｂが配置された前面を人体に密着させて携帯している場合は、図５に示す組み合わせのように、電極２０Ａ，２０Ｂが信号電極となり、電極２０Ｃ，２０Ｄがグランド電極となる組み合わせが採用されると考えられる。一方、携帯電話機の操作ボタンが配置された下部を保持している場合は、図６に示す組み合わせのように、電極２０Ｂ，２０Ｄが信号電極となり、電極２０Ａ，２０Ｃがグランド電極となる組み合わせが採用されると考えられる。もちろん、採用する組み合わせは、受信電圧を検出し、その受信電圧が最大となる組み合わせを採用する。

また、図７の示す組み合わせの電極２０Ｂ，２０Ｄのように、信号電極、グランド電極のいずれとしても用いないオフ状態の電極を含む組み合わせを採用してもよい。

なお、組み合わせを総当たりして受信電圧が最大となる組み合わせを採用するほかに、受信電圧が予め設定した閾値を超えた組み合わせを採用する方法もある。まず、総当たりで受信電圧を検出した結果を記憶しておく。そして、組み合わせを決定する際に、記憶した結果の受信電圧の大きい順に電極の組み合わせを試して受信電圧を検出し、受信電圧が予め設定した閾値を超えた組み合わせを採用する。あるいは、よく利用される組み合わせを記憶しておき、使用頻度の高い順に電極の組み合わせを試して受信電圧を検出し、受信電圧が予め設定した閾値を超えた組み合わせを採用する。

電極調整信号によらず、送信データの先頭に付加されているプリアンブルを用いて電極の組み合わせを決定してもよい。

送信時に利用する電極の組み合わせを決定する処理も、上記受信時の処理と同様に、電極の組み合わせを総当たりで試して送信電圧が最大となる組み合わせを採用する。もちろん、送信電圧が予め設定した超えた組み合わせを採用するものでもよい。あるいは、よく利用される組み合わせを記憶しておき、使用頻度の高い順に電極の組み合わせを試して送信電圧を検出し、送信電圧が予め設定した閾値を超えた組み合わせを採用する。

図８は、別の電極の構成を示す平面図である。図８（ａ）は携帯電話機の前面から見た平面図、図８（ｂ）は携帯電話機の背面から見た平面図である。同図に示すように、さらに多くの電極２０をメッシュ状に配置するものでもよい。この場合も上記と同様に、通信に最適な電極２０の組み合わせを選択する。もちろん、電極２０は、筐体１０の前面や背面だけでなく、側面などに配置するものでもよい。

上記では、ストレート型の携帯電話機に電極を配置した実施例を示した。折りたたみ型、Ｔ字型、Ｌ字型、あるいはスライド型など、筐体が変形する形状の携帯電話機に本発明を適用することで、変形前後の形状それぞれに適した電極の組み合わせを採用し、通信性能の向上を図ることができる。

したがって、本実施の形態によれば、電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄのそれぞれが信号電極、グランド電極あるいはオフ状態のいずれかの状態となるように設定する電極切替回路１４と、送信電圧および受信電圧を検出するモニタ回路１３と、を備え、モニタ回路１３が検出した送信電圧あるいは受信電圧が最適となるように電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの接続状態を設定することで、状況に応じた電界通信に最適な信号電極、グランド電極の配置が得られるので、携帯電話機の持ち方や形状の変化に応じて十分な通信性能を引き出すことができる。

一実施の形態における電極設定システムを備えた携帯電話機に配置した電極の構成を示す平面図であり、図１（ａ）は携帯電話機の前面の平面図、図１（ｂ）は携帯電話機の側面の平面図である。 一実施の形態における携帯電話機の構成を示すブロック図である。 上記携帯電話機の送受信部の構成を示すブロック図である。 上記携帯電話機が受信電極の組み合わせを決める処理の流れを示すシーケンス図である。 電極の組み合わせの例を示す図である。 電極の別の組み合わせの例を示す図である。 電極のさらに別の組み合わせの例を示す図である。 一実施の形態における電極設定システムを備えた携帯電話機に配置した別の電極の構成を示す平面図であり、図８（ａ）は携帯電話機の前面の平面図、図８（ｂ）は携帯電話機の背面の平面図である。

符号の説明

１０…筐体
１１…マイコン
１２…送受信部
１３…モニタ回路
１４…電極切替回路
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…電極
１２１…Ｉ／Ｏ回路
１２２…送信回路
１２３…電界検出部
１２４…信号処理回路
１２５…波形整形回路

Claims (3)

1. 電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信装置に接続される電極を設定する電極設定システムであって、
   複数の電界通信用の電極と、
   電極調整要求信号を送出する送出手段と、
   前記複数の電極の接続状態を切り替える切替手段と、
   前記電界通信装置の送信電圧及び受信電圧の少なくとも一方を検出するモニタ手段と、
   前記電極調整要求信号を受信した通信相手の電界通信装置から送出される電極調整信号を受信している間、前記モニタ手段が検出する送信電圧あるいは受信電圧が最適となるように前記切替手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする電極設定システム。
2. 前記切替手段は、前記電極それぞれが信号電極、グランド電極あるいはオフ状態のいずれかとなるように前記電極の接続状態を切り替えることを特徴とする請求項１記載の電極設定システム。
3. 電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信装置に接続される電極を設定する電極設定方法であって、
   電極調整要求信号を送出するステップと、
   切替手段により、複数の電極の接続状態を切り替えるステップと、
   モニタ手段により、前記電界通信装置の送信電圧及び受信電圧の少なくとも一方を検出するステップと、
   前記電極調整要求信号を受信した通信相手の電界通信装置から送出される電極調整信号を受信している間、制御手段により、前記モニタ手段が検出する送信電圧あるいは受信電圧が最適となるように前記切替手段を制御するステップと、
   を有することを特徴とする電極設定方法。

Images