JP5096184B2 - 静電・誘導通信システム - Google Patents

Description

本発明は、一般的環境で見通しが常に可能な、近距離・中距離の無線通信システムであり、このようなシステムが伝送すべき情報に量的あるいは質的に異なる性質を持つ場合に、これら異なる情報を効率よく基地局から端末局に伝送する静電・誘導通信システムに関し、特にこのようなシステムの構成要素である基地局と端末局のアライメントの条件を緩和しつつ、かつ、このような異なる情報を効率よく基地局から端末局に伝送する技術に適用して有効な技術に関する。

本発明者が検討したところによれば、静電・誘導通信システムに関する技術としては、例えば、特許文献１、特許文献２に記載される技術などが挙げられる。前記特許文献１には、ＩＣカードやメモリカードなどの情報カードにおいて、電界結合によりデータの書き込みを行い、コイルのインピーダンス変化によってデータを読み出す技術が記載されている。また、前記特許文献２には、非接触型ＩＣカードにおいて、誘導結合で電力伝送とＰＳＫ信号の伝送を行い、静電結合で非接触信号を伝送する技術が記載されている。
特開平５−３４２４２６号公報 特開平１１−１３４４５０号公報

ところで、前記のような静電・誘導通信システムに関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。例えば、無線通信の分野では、半導体技術の進歩により、無線機能を有する回路が小型に提供可能となったのみならず、いろいろな基材の上に半導体集積回路を形成することが可能となっている。このような基材は、シリコン、ガリウム砒素基板といった半導体のみならず、ガラスのような無機物や、ポリマのような有機物も適用可能となっている。このため、種々の無線機能をこれまで持っていなかったデバイスの製造プロセスを用いて容易に、半導体集積回路に実現することができ、結果としてこれらのデバイスに無線機能を付加することが現実味を帯びてきている。

その１つの典型的な例がディスプレイであり、本来の表示機能に加えて無線機能を付加して新たな機能を発現させるべく、鋭意開発が行われている。このような、アプリケーションでは従来の無線通信とは異なり、一般的環境でディスプレイによる画像認識と無線による情報伝送を両立させる必要があるために、近距離・中距離の無線による情報伝送が大きな特徴となる。一方、画像はこれまでの無線情報伝送の中心であった、音声あるいは低速データと比べて桁違いの情報量を持っており、本質的に複数の一連の固定画像データの連続通信である動画伝送の場合は、そのデータ量は莫大なものとなる。

無線通信で主に用いられる電磁波は、静電界、誘導界、放射界を有しているが、近距離・中距離では、従来の無線通信の主流である放射界よりも、静電界、誘導界の方が情報伝送能力に優れている。このため、近距離・中距離の伝送と大規模データ伝送を要求する無線通信システムでは、静電界、誘導界を用いることが好ましい。静電界、誘導界では、静電界の方が、近距離では情報伝送量が大きく取れるという性質を持っている。このような、無線機能を持たせた新デバイスを実際のシステムに適用する多くの場合、異なった質的・量的な情報を伝送させたいという社会的要請があるのが一般的である。例えば、音声、静止画、動画という情報量的な違い、開示可能、秘匿要というセキュリティの違い、誤り不可、訂正可能という信頼性の違い、等々である。

無線通信システムでは、１つの通信手段、あるいは複数の通信手段を具備する、従来技術が知られている。例えば、前記特許文献１，２には、静電界と誘導界を無線インターフェースとして具備する、近距離・中距離のデータ伝送システムが述べられているが、これらのインターフェースをシステムが取り扱うべきデータの質的・量的差異に着目して、効率よく使い分け、システム全体としてのデータ伝送効率を最適化することについては考慮されていない。このため、これらの異なる性質の情報を同時に効率よく伝送することができず、システム全体で消費する電力が最適化されていないため、結果として装置の消費電力が大きくなり、装置の小型化に問題が生じたり、無線通信システムのサービスエリアを拡大できない等の問題が生じていた。

静電界はエネルギが近傍に集中し、誘導界はエネルギがその周囲に偏在する。このため、静電界と誘導界は、無線通信機能を有する機器の基地局と端末局、例えば非接触／遠隔ディスプレイ駆動装置と表示端末との間で、効率よくエネルギを伝送するために要求されるアライメントの大きな差が生じる。従って、静電界を用いた伝送方式である静電結合では高速・大容量・高信頼性のデータ伝送が可能であるが、基地局と端末局のアライメントに対して強い位置精度が要求され、一方、誘導界を用いた伝送方式である電磁誘導では、アライメントの自由度は大きい。

従って、静電界と誘導界を情報伝送の手段として使い分けることで、端末局と基地局のアライメントに対する異なる自由度を要求する無線通信システムの構築が可能となり、特に、無線機能を付加されたディスプレイでは、その用途に、静止（固定）、移動（可動）の異なる形態をとることが可能となり、ディスプレイの用途は格段に広がることが期待できる。しかしながら、従来技術、例えば前記特許文献１，２では、このような観点に対して、考慮されておらず、無線通信システムの用途を不用意に限定してしまうと言う問題が生じていた。

そこで、本発明は前記のような問題点を解決して、その代表的な目的は、近距離・中距離の無線通信において、質的あるいは量的に異なる情報を効率よく基地局から端末局に伝達可能な静電・誘導通信システムを実現することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、代表的なものの概要は、静電結合を用いた第１の非接触伝送回路と、電磁誘導を用いた第２の非接触伝送回路とを具備して成る静電・誘導通信システムにおいて、異なる２種類の伝送モードを有することを特徴とする。第１の伝送モードでは、第１の非接触伝送回路を用いて情報を伝送し、また、第２の伝送モードでは、第２の非接触伝送回路を用いて情報を伝送するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、代表的なものによって得られる効果は、近距離・中距離の無線通信において、質的あるいは量的に異なる情報を効率よく基地局から端末局に伝達可能な静電・誘導通信システムを実現することができる。

＜実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態では、近距離・中距離の無線通信において、質的あるいは量的に異なる情報を、効率よく基地局から端末局に伝達可能な、システム全体としての消費電力の少ない静電・誘導通信システム（無線通信システム）を実現することを目的とする。また、他の目的は、システムの構成要素であるハードウェア、例えば無線機能付きディスプレイの使用形態に対して、静止（固定）、移動（可動）の異なるモードを提供可能とし、結果としてディスプレイの用途を大幅に広げることである。

このような目的を達成するために、非接触伝送回路として、静電結合を用いる伝送回路と電磁誘導を用いる伝送回路の両者を具備し、異なる２種類の伝送モードを有して、情報量のより多い伝送が必要とされる場合、もしくはより高いセキュリティおよび信頼性を要求される場合に、静電結合による伝送回路を用い、他の場合は電磁誘導による伝送回路を用いる。例として挙げられる、音声、静止画、動画という情報量的な違い、開示可能、秘匿要というセキュリティの違い、誤り不可、訂正可能という信頼性の違いといった、これらの異なる情報は、距離伝達性と容量搬送性の観点で区別することが可能で、第１例と第３例が容量搬送性、第２例が距離伝達性によって特徴付けることができる。

この特徴と、電磁波の静電界、誘導界が有している距離伝達性と容量搬送性は、極めて整合性が高い。静電界を用いた静電結合による情報伝達は近距離に制限され伝送量は大きい。すなわち、大容量の情報を近距離に、換言すれば外部漏洩少なく伝送可能である。誘導界による情報伝送は近距離よりも大きな距離である中距離伝送が可能であるが、情報伝送の量的能力はより小さく、また中距離の範囲に情報が分布してしまうので情報の外部漏洩度は増大する。従って、無線通信システムが静電結合を用いた伝送回路と電磁誘導を用いた伝送回路を両方具備し、システムが要求される複数の異なった質的・量的な情報の伝送において、情報伝送量の大小、セキュリティ・信頼性の高低に対して、それぞれ静電結合を用いた伝送回路と電磁誘導を用いた伝送回路を切り替えることで、システム全体としての消費電力の少ない無線通信システムを実現可能にする。

また、本発明の実施の形態では、アライメントに対する要求が強い用途では、静電結合による情報伝送を行い、アライメントフリーに対する要求が強い用途では、電磁誘導による情報伝送を行う。これにより、伝送する情報に量的・質的差異は生じるものの、無線通信システムを構成する端末、例えば無線機能付きディスプレイの使用形態に対して、静止（固定）、移動（可動）の異なるモードを提供し、結果としてディスプレイの用途を大幅に広げることを可能にする。

このような構成による効果として、質的・量的に異なる情報の伝送を要求する無線通信システムにおいて、高速・大容量・高信頼性を要求されるデータと低速・小容量・低信頼性を要求されるデータを、静電結合と電磁誘導の異なる物理現象を用いた２つの伝送回路によって、これらデータの最適伝送効率が実現できるので、システム全体としての電力消費を低減可能であり、これら伝送回路のアライメントに対する厳緩の違いを活用して、システムの構成要素である端末局の使用形態を、静止（固定）、移動（可動）の異なるモードで提供可能とし、結果としてシステムの用途を大幅に広げることが可能となる。

以上のような本発明の実施の形態の概要に基づいて、以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、各実施の形態においては、特徴となる部分を主に説明するが、その他の部分については互いに無関係なものではなく、それぞれが変形例、応用例、補足説明などの関係にある。

以下において、実施の形態１〜９は静電・誘導通信システムの構成例、実施の形態１０〜１２は実施の形態１〜９の静電・誘導通信システムを適用したアプリケーション例である。また、静電・誘導通信システムにおける伝送の対象に着目した場合に、実施の形態１〜５は情報を伝送する例、実施の形態６〜９は情報と電力とからなるエネルギを伝送する例である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１を図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、デジタル信号系列１の情報を変調する変調回路（ＭＯＤ）２と、変調された情報の伝送に静電結合を用いる第１の非接触伝送回路である静電結合回路３（３ａ，３ｂ）と、変調された情報の伝送に電磁誘導を用いる第２の非接触伝送回路である電磁誘導回路４（４ａ，４ｂ）と、静電結合を用いて伝送されてきた情報を復調する第１の復調回路（ＤＥＭＯＤ１）５と、電磁誘導を用いて伝送されてきた情報を復調する第２の復調回路（ＤＥＭＯＤ２）６と、復調された情報を入力として駆動情報を生成する駆動回路（ＤＲＶ）７と、生成された駆動情報に基づいて表示する表示回路（ＤＩＳＰ）８などから構成される。

本実施の形態において、静電結合回路３ａ，３ｂと電磁誘導回路４ａ，４ｂは空間的に切り離されるそれぞれ一対の要素で構成され、変調回路２を具備する基地局と、第１の復調回路５、第２の復調回路６、駆動回路７および表示回路８を具備する端末局を空間的に隔離する。静電結合回路３ａ，３ｂは、少なくとも一対の対向電極で構成される。電磁誘導回路４ａ，４ｂは、少なくとも一対の非接触コイルで構成される。基地局には、一方の対向電極からなる静電結合回路３ａと、一方の非接触コイルからなる電磁誘導回路４ａが具備される。端末局には、他方の対向電極からなる静電結合回路３ｂと、他方の非接触コイルからなる電磁誘導回路４ｂが具備される。

この静電・誘導通信システムにおいては、変調回路２と第１の復調回路５および第２の復調回路６がそれぞれ、静電結合回路３ａ，３ｂと電磁誘導回路４ａ，４ｂを用いて電気的に結合し、これらの第１の復調回路５および第２の復調回路６の出力が駆動回路７に入力され、この駆動回路７の出力が表示回路８に入力される。

この際に、変調回路２にはデジタル信号系列１が入力され、その出力は、デジタル信号系列１の復調結果が高速伝送用のデータ１１である場合は、第１の伝送モードにおいて静電結合回路３ａ，３ｂを介して第１の復調回路５に伝達され、また、デジタル信号系列１の復調結果が低速伝送用のデータ１２である場合は、第２の伝送モードにおいて電磁誘導回路４ａ，４ｂを介して第２の復調回路６に伝達される。

なお、このようにデジタル信号系列１の復調結果で伝送モードを区別する例では、基地局に図示しない復調回路を有し、この復調回路の出力データから高速伝送用のデータ１１であるか、または低速伝送用のデータ１２であるかが判別できる。このような例には、基地局がデジタル信号系列１の中継装置となる場合などがある。また、基地局がデジタル信号系列１の発生源である場合には、基地局自体で高速伝送用のデータ１１か、または低速伝送用のデータ１２かが判別できるので、復調回路を必要とすることはない。また、変調方式や復調方式には、デジタル方式やアナログ方式があるが、公知の技術であるためにここでの説明は省略する。

このように、本実施の形態によれば、情報の伝送速度に着目した場合に、静電結合回路３ａ，３ｂを用いた静電結合による第１の伝送モードでは、電磁誘導に対して近距離で伝送効率よく情報を空間伝送可能なので高速データ伝送を近距離で効率よく実現でき、また、電磁誘導回路４ａ，４ｂを用いた電磁誘導による第２の伝送モードでは、静電結合に対してより離れた場所への情報の空間伝送が可能なので低速データ伝送を距離的に効率よく実現できる。この結果、データの伝送速度特性と距離特性を、送るべきデータの特性に対して最適配分可能となり、システム全体としての消費電力の少ない静電・誘導通信システムの実現に効果がある。

＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２を図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、情報を伝送する際に使用する電磁波の周波数に着目した例であり、前記図１の実施の形態１と異なる点は、変調回路２が、静電結合回路３を用いる場合の第１の伝送周波数（ｆｈ）２１を、電磁誘導回路４を用いる場合の第２の伝送周波数（ｆｌ）２２よりも高くすることである。なお、本実施の形態を含み以下の実施の形態では、特に説明上の必要が無い場合、前記図１の実施の形態１に明示してある駆動回路７と表示回路８の図示を省略する。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいて、静電結合回路３の対向電極からなる無線伝送素子は、等価回路としては容量の直列結合で表現できる。このため、周波数を高くすることにより、この容量のインピーダンスを低くすることができ、無線伝送効率を上げることができる。また、電磁誘導回路４の非接触コイルからなる無線伝送素子は、等価回路としては相互インダクタンスの直列結合で表現できる。このため、周波数を低くすることにより、このインダクタンスのインピーダンスを低くすることができ、無線伝送効率を上げることができる。

このように、本実施の形態によれば、情報を伝送する際に使用する電磁波の周波数に着目した場合に、静電結合回路３を用いた第１の伝送モードでは伝送周波数２１を高くしてデータ１１を伝送し、電磁誘導回路４を用いた第２の伝送モードでは伝送周波数２２を低くしてデータ１２を伝送することで、システム全体としてのデータ伝送効率を上昇させる効果がある。

＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３を図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態３の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、情報の伝送容量に着目した例であり、前記図１の実施の形態１と異なる点は、システムが伝送すべきデータが大容量と低容量の２つの伝送モードを持つことである。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいては、デジタル信号系列１の復調結果が大容量伝送用のデータ１３である場合は、第１の伝送モードにおいて静電結合回路３を介して第１の復調回路５に伝達され、また、デジタル信号系列１の復調結果が小容量伝送用のデータ１２である場合は、第２の伝送モードにおいて電磁誘導回路４を介して第２の復調回路６に伝達される。

このように、本実施の形態によれば、情報の伝送容量に着目した場合に、大容量のデータ伝送は高速のデータ伝送にて実現可能であるため、前記図１の実施の形態１と同様の効果がある。

＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４を図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態４の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、情報の伝送距離に着目した例であり、前記図１の実施の形態１と異なる点は、システムが伝送すべきデータの伝達距離が近傍と遠方の２つの伝送モードを持つことである。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいては、デジタル信号系列１の復調結果が近傍伝送用のデータ１５である場合は、第１の伝送モードにおいて静電結合回路３を介して第１の復調回路５に伝達され、また、デジタル信号系列１の復調結果が遠方伝送用のデータ１６である場合は、第２の伝送モードにおいて電磁誘導回路４０（４０ａ，４０ｂ）を介して第２の復調回路６に伝達される。

このように、本実施の形態によれば、情報の伝送距離に着目した場合に、電磁誘導によってデータ伝達可能な距離は静電結合によってデータ伝達可能な距離より長いので、データの伝送速度特性と距離特性を、送るべきデータの特性に対して最適配分可能となり、システム全体としての消費電力の少ない静電・誘導通信システムの実現に効果がある。

＜実施の形態５＞
本発明の実施の形態５を図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態５の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、情報のセキュリティの度合いに着目した例であり、前記図１の実施の形態１と異なる点は、変調回路２が誤り訂正符号付加回路（ＣＲＣ）１０を具備し、システムが伝送すべきデータが高信頼性を要求する伝送モードを持つことである。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいては、デジタル信号系列１の復調結果が高信頼性伝送用のデータ１４である場合は、誤り訂正符号付加回路１０によって伝送すべきデータに誤り訂正機能を付加し、第１の伝送モードにおいて静電結合回路３を介して第１の復調回路５に伝達される。なお、デジタル信号系列１の復調結果が高信頼性伝送用でないデータ１２の場合は、第２の伝送モードにおいて電磁誘導回路４を介して第２の復調回路６に伝達される。

このように、本実施の形態によれば、情報のセキュリティの度合いに着目した場合に、静電結合を用いているので無線によるデータの到達距離が必然的に短くなり、他者による無線盗聴に対する秘匿性も同時に向上する。このため、高信頼性を有するデータの伝送において、秘匿性あるいは安全性を向上させる効果が生じる。また、誤り訂正機能を付加されたデータは元データより多くの情報量を有するようになるので、結果として大容量のデータ伝送を行うことになり、前記図３の実施の形態３と同様の効果もある。

＜実施の形態６＞
本発明の実施の形態６を図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態６の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、前記図１〜図５の実施の形態１〜５で説明した情報に加えて電力を含むエネルギを伝送する例であり、前記図１の実施の形態１と異なる点は、第１の整流回路８１が静電結合回路３と第１の復調回路５との間に並列的に付加され、第２の整流回路８２が電磁誘導回路４と第２の復調回路６との間に並列的に付加されることである。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいては、第１の整流回路８１および第２の整流回路８２は、静電結合回路３および電磁誘導回路４のそれぞれに電気的に並列に結合する独立した整流回路からなり、それぞれ、第１の伝送モードにおいて静電結合で伝達されるエネルギと、第２の伝送モードにおいて電磁誘導で伝達されるエネルギより、端末局が利用可能な電源エネルギを得る機能が具備されている。

このように、本実施の形態によれば、基地局から端末局にエネルギとしてデータ（情報）と共に電力を供給することができるので、電池等の電源を有しない端末局を実現でき、端末局の小型化、化学反応による機器の破壊、汚染等に対する安全性の向上に効果がある。

＜実施の形態７＞
本発明の実施の形態７を図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態７の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、整流回路をダイオードブリッジで構成し、この整流回路に電気的に結合するバッテリを具備する例であり、前記図６の実施の形態６と異なる点は、第１の整流回路８１が第１のダイオードブリッジ８３と置き換わり、第２の整流回路８２が第２のダイオードブリッジ８４と置き換わり、新たにバッテリ（ＢＡＴ）９が具備されることである。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいては、第１のダイオードブリッジ８３および第２のダイオードブリッジ８４は、それぞれ、静電結合回路３および電磁誘導回路４のそれぞれに電気的に並列に結合され、これらのダイオードブリッジ８３，８４の出力はバッテリ９に結合されている。このバッテリ９は、第１の復調回路５および第２の復調回路６に結合されている。このような構成により、ダイオードブリッジ８３，８４の出力をバッテリ９に蓄えて、このバッテリ９から復調回路５，６等の電気・電子回路の電源を提供できる。

このように、本実施の形態によれば、前記図６の実施の形態６と同様の効果に加えて、端末局は固定されたアース電位を持つことなく、基地局からのデータおよび電力を取り込むことができるので、端末局の設置場所および設置形態の自由度を向上させる効果がある。

＜実施の形態８＞
本発明の実施の形態８を図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態８の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、静電結合回路３および電磁誘導回路４のそれぞれに電気的に直列に結合するフィルタを具備する例であり、前記図７の実施の形態７と異なる点は、第１のフィルタ５１が静電結合回路３と第１の復調回路５との間に挿入され、第２のフィルタ５２が電磁誘導回路４と第２の復調回路６との間に挿入されること、および、基地局が搬送波発生回路７０を具備し、この搬送波発生回路７０で発生した電力供給用搬送波をデータに重畳させて伝送することである。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいては、変調回路２の出力に、搬送波発生回路７０で発生した第１の電力供給用搬送波１７と第２の電力供給用搬送波１８を、それぞれデータ１１とデータ１２に重畳させて伝送することができる。これらの電力供給用搬送波１７，１８は周波数軸上では極めて狭帯域の周波数スペクトラムを有することから、端末局に具備されたフィルタ５１，５２によって容易に基地局が端末局に伝送すべきデータと分離することが可能である。

このように、本実施の形態によれば、前記図７の実施の形態７と同様の効果に加えて、基地局はより多くの、端末局を構成する電気・電子回路を駆動するための、電力を端末局に伝送可能となるので、端末局はより多様な電気・電子回路を搭載可能となり、結果として端末局の機能を向上させる効果がある。

＜実施の形態９＞
本発明の実施の形態９を図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態９の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムは、静電結合回路を２系統具備する例であり、前記図８の実施の形態８と異なる点は、第２の静電結合回路３０（３０ａ，３０ｂ）を具備し、この静電結合回路３０が変調回路２と第１のダイオードブリッジ８３の間に挿入され、第１のダイオードブリッジ８３は静電結合回路３（３ａ，３ｂ）と結合せず、かつ、フィルタ５１を削除している点である。

本実施の形態の静電・誘導通信システムにおいては、変調回路２がデータを静電結合回路３を用いて復調回路５に直接伝送し、一方、電力の供給は第２の静電結合回路３０を用いてダイオードブリッジ８３に伝送する。そして、このダイオードブリッジ８３の出力を、電磁誘導回路４側のダイオードブリッジ８４の出力と共にバッテリ９に蓄えることで、復調回路５，６等の電気・電子回路の電源を提供できる。

このように、本実施の形態によれば、前記図８の実施の形態８と同様の効果に加えて、静電結合回路３を用いてデータを伝送する場合の電力供給は専用の第２の静電結合回路３０を用いてなされるので、データ１１に対する電力供給用搬送波１７の影響を大幅に低減することができる。特に、静電結合回路３を用いたデータの伝送モードにおいては、高速・大容量・高信頼性がシステムから要求されるので、システムの伝送モードに対するデータ伝送の信頼性を向上させる効果がある。

＜実施の形態１０＞
本発明の実施の形態１０を図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態１０において、静電・誘導通信システムを適用した大画面表示システムの構成を示す図である。

本実施の形態は、静電・誘導通信システムのアプリケーションとして、前記図１〜図９の実施の形態１〜９の回路構成をブロックディスプレイパネルを有する大画面表示システムに適用した例である。

本実施の形態の大画面表示システムは、情報と電力を含むエネルギを伝送する基地局１００と、このエネルギが伝送される対象である複数の端末局１１０から構成される。これらの基地局と端末局には、前記図１〜図９の実施の形態１〜９の静電・誘導通信システムが用いられている。

各端末局１１０は、液晶等の画像表示装置である平面ディスプレイ（ＤＩＳＰ）８８０と、駆動回路（ＤＲＶ）７００と、メモリ（ＲＡＭ）９００と、複合復調回路（ＤＥＭＯＤ）５６０と、複合整流回路（ＲＥＣＴ）８００と、一対の静電結合用導体板３００ｂおよび電磁誘導用コイル４００ｂを具備している。各端末局１１０の構造においては、平面ディスプレイ８８０は端末局１１０の表面の面全体が表示面となっており、この平面ディスプレイ８８０の裏面に一対の静電結合用導体板３００ｂが設置されている。また、電磁誘導用コイル４００ｂは、平面ディスプレイ８８０を含む面と平行な面において、この平面ディスプレイ８８０を包含するように設置されている。

各端末局１１０において、一対の静電結合用導体板３００ｂおよび電磁誘導用コイル４００ｂは複合整流回路８００および複合復調回路５６０に並列的に結合しており、基地局１００から伝送されるデータおよび電力供給用搬送波は各伝送モードに従って整流と復調が行われる。複合整流回路８００の出力は、駆動回路７００、平面ディスプレイ８８０、メモリ９００、そして複合復調回路５６０に電源供給され、また、複合復調回路５６０の出力は駆動回路７００により平面ディスプレイ８８０に表示される。

基地局１００は、複数の端末局１１０に対応して、一対の静電結合用導体板３００ａおよび電磁誘導用コイル４００ａをアレイ状に固定枠１１１内に配置している。この基地局１００の静電結合用導体板３００ａの面積は、端末局１１０の静電結合用導体板３００ｂの面積よりも小さくなっている。

このような構成において、複数の端末局１１０（図１０では１８枚）は基地局１００の固定枠１１１により整然と配置され、基地局１００の具備する一対の静電結合用導体板３００ａと各端末局１１０の具備する一対の静電結合用導体板３００ｂのアライメントが保たれ、また、基地局１００の具備する電磁誘導用コイル４００ａと各端末局１１０の具備する電磁誘導用コイル４００ｂのアライメントが保たれる。

なお、本実施の形態においては、前記図１〜図９の実施の形態１〜９との対応において、静電結合回路３の対向電極は静電結合用導体板３００ａ，３００ｂ、電磁誘導回路４の非接触コイルは電磁誘導用コイル４００ａ，４００ｂにそれぞれ対応する。また、表示回路８は平面ディスプレイ８８０、駆動回路７は駆動回路７００、第１および第２の復調回路５，６は複合復調回路５６０、第１および第２の整流回路８１，８２などは複合整流回路８００にそれぞれ対応する。

このように、本実施の形態によれば、小型の平面ディスプレイ８８０を用いて大画面の表示が可能となり、かつ、この小型の平面ディスプレイ８８０への信号および電源供給が電気的に非接触で行われるので、小型ディスプレイの故障に伴う大画面表示システムのメインテナンス性を向上させるのみならず、電気的接触構造を排除したことによるシステムの安全性、寿命、信頼性の向上に効果がある。

＜実施の形態１１＞
本発明の実施の形態１１を図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態１１において、静電・誘導通信システムを適用した対戦型カードゲームシステムの構成を示す図である。

本実施の形態は、静電・誘導通信システムのアプリケーションとして、前記図１〜図９の実施の形態１〜９の回路構成を対戦型カードゲームシステムに適用した例である。

本実施の形態の対戦型カードゲームシステムにおいて、各端末局１１０の構成は基本的に前記図１０の実施の形態１０と同様であり、また、基地局１０１はゲームボードの機能を有し、電磁誘導用コイル４００ａを配置した複数のエリアと、静電結合用導体板３００ａを配置したエリアを持つ。基地局１０１には、静電結合用導体板３００ａを配置したエリアでは、カードである端末局１１０と同エリア内の静電結合用導体板３００ｂとの位置アライメントを確保するために、ガイド枠１０９が設置されている。

この対戦型カードゲームシステムでは、対戦者双方の各端末局１１０は、基地局１０１の静電結合用導体板３００ａおよび電磁誘導用コイル４００ａが存在しないエリアでは、何の機能も発揮しない、所謂未開示カードとして一角に堆積される。ゲーム実行中に、対戦候補となった端末局１１０は、基地局１０１の電磁誘導用コイル４００ａが存在するエリアに比較的緩いアライメントにおいて配置され、この電磁誘導用コイル４００ａにより低速のデータが基地局１０１より伝送され、静止画として端末局１１０の平面ディスプレイ８８０に画像が表示される。対戦カードとなる端末局１１０は、基地局１０１上のガイド枠１０９により高いアライメントにて配置され、静電結合用導体板３００ａを介して高速・大容量データが基地局１０１より伝送され、動画が端末局１１０の平面ディスプレイ８８０に表示され、ゲーム遂行中の臨場感を向上させる。

このように、本実施の形態によれば、基地局１０１に端末局１１０の位置を特定するガイド枠１０９を具備し、端末局１１０の静電結合用導体板３００ｂはガイド枠１０９により基地局１０１の静電結合用導体板３００ａに対する位置アライメントがとられ、一方、これより緩い位置アライメントで端末局１１０の電磁誘導用コイル４００ｂと基地局１０１の電磁誘導用コイル４００ａとの位置アライメントがとられることで、臨場感高い新たな対戦型ゲーム市場へのディスプレイの展開を促すことができる。

＜実施の形態１２＞
本発明の実施の形態１２を図１２を用いて説明する。図１２は、本発明の実施の形態１２において、静電・誘導通信システムを適用した注文・レジシステムの構成を示す図である。

本実施の形態は、静電・誘導通信システムのアプリケーションとして、前記図１〜図９の実施の形態１〜９の回路構成を小売業あるいはレストラン等の注文・レジシステムに適用した例である。

本実施の形態の注文・レジシステムにおいて、端末局１１０の構成は基本的に前記図１０の実施の形態１０と同様であり、また、第１の基地局１０２はメニューおよび注文器の機能を有し、大口径の電磁誘導用コイル４００ａを配置した注文エリアを有し、注文作業を補助するテンキー１０４とジョイスティック１０５を具備し、第２の基地局１０３はレジの機能を有し、数値表示器１０６とテンキー１０４と複数の入力キー１０７と、静電結合用導体板３００ａを内包したガイド枠１０９を具備している。

この注文・レジシステムでは、サービスの提供を受ける客はサービス開始時に端末局１１０を受け取り、享受したいサービス（例えば、料理の注文、物品の仮取得）において、そのサービス内容を、電磁誘導を用いて端末局１１０に伝送される低速・低信頼性のデータ（例えば、料理・物品の説明）によって提供を受け、その結果としての意思決定結果（例えば、購入物資のＩＤ、金額、数量）を、この電磁誘導によって得られる電力を用いてこの端末局１１０のメモリ９００に書き込む。サービス終了時に、この客はこの端末局１１０をレジである基地局１０３のガイド枠１０９にはめ込み、静電結合を用いて高信頼・高速にメモリ９００の内容を書き出し、情報処理して、この客に対して最も重要であり、信頼性を要求される清算サービスを受ける。

このように、本実施の形態によれば、一般社会生活に定着している、サービスの開始時、サービス適用過渡過程においては、基地局１０２と端末局１１０の間で高い信頼性・高速性を必要としない、換言すれば訂正可能な処理、待ち時間を容認できる処理を要請し、サービスの終了時には、基地局１０３と端末局１１０の間で高い信頼性・高速性を必要とする、換言すれば訂正不可能な処理、待ち列を高速に解消する必要のある処理を要請する種々のシステムに関係する、莫大な潜在規模を有する一般消費市場へのディスプレイの展開を促すことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、本発明による静電・誘導通信システムのアプリケーションとしては、前記実施の形態１０〜１２のような大画面表示システム、対戦型カードゲームシステム、注文・レジシステムに限らず、無線機能付きディスプレイからなる端末局の使用形態を、静止（固定）、移動（可動）の異なるモードで種々提供可能である。この結果、ディスプレイの用途を大幅に広げることが可能となる。

本発明の実施の形態１の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態３の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態４の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態５の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態６の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態７の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態８の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態９の静電・誘導通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１０において、静電・誘導通信システムを適用した大画面表示システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１１において、静電・誘導通信システムを適用した対戦型カードゲームシステムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１２において、静電・誘導通信システムを適用した注文・レジシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１…デジタル信号系列、２…変調回路、３（３ａ，３ｂ）…静電結合回路、４（４ａ，４ｂ）…電磁誘導回路、５，６…復調回路、７…駆動回路、８…表示回路、９…バッテリ、１０…誤り訂正符号付加回路、１１〜１６…データ、１７，１８…電力供給用搬送波、２１，２２…伝送周波数、３０（３０ａ，３０ｂ）…静電結合回路、４０（４０ａ，４０ｂ）…電磁誘導回路、５１，５２…フィルタ、７０…搬送波発生回路、８１，８２…整流回路、８３，８４…ダイオードブリッジ、
１００〜１０３…基地局、１０４…テンキー、１０５…ジョイスティック、１０６…数値表示器、１０７…入力キー、１０９…ガイド枠、１１０…端末局、１１１…固定枠、３００（３００ａ，３００ｂ）…静電結合用導体板、４００（４００ａ，４００ｂ）…電磁誘導用コイル、５６０…複合復調回路、７００…駆動回路、８００…複合整流回路、８８０…平面ディスプレイ、９００…メモリ。

Claims (18)

1. 静電結合を用いた第１の非接触伝送回路と、電磁誘導を用いた第２の非接触伝送回路とを具備して成り、
   前記第１の非接触伝送回路を用いて情報を伝送する第１の伝送モードと、前記第２の非接触伝送回路を用いて情報を伝送する第２の伝送モードとを具備して成り、
   伝送される情報の性質に基づいて、前記第１の伝送モード及び前記第２の伝送モードのいずれか一方を選択して伝送することを特徴とする静電・誘導通信システム。
2. 請求項１において、
   前記第１の非接触伝送回路は、少なくとも一対の対向電極を具備して成り、
   前記第２の非接触伝送回路は、少なくとも一対の非接触コイルを具備して成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
3. 請求項２において、
   前記情報の伝送速度は、前記第１の伝送モードが前記第２の伝送モードより高速であることを特徴とする静電・誘導通信システム。
4. 請求項２において、
   前記情報を伝送する際に使用する電磁波の周波数は、前記第１の伝送モードが前記第２の伝送モードより高いことを特徴とする静電・誘導通信システム。
5. 請求項２において、
   前記情報の伝送容量は、前記第１の伝送モードが前記第２の伝送モードより大量であることを特徴とする静電・誘導通信システム。
6. 請求項２において、
   前記情報の伝送距離は、前記第１の伝送モードが前記第２の伝送モードより近いことを特徴とする静電・誘導通信システム。
7. 請求項２において、
   前記情報のセキュリティの度合いは、前記第１の伝送モードが前記第２の伝送モードより高いことを特徴とする静電・誘導通信システム。
8. 請求項２において、
   前記第１の非接触伝送回路を用いた前記第１の伝送モードおよび前記第２の非接触伝送回路を用いた前記第２の伝送モードでは、前記情報と共に電力が伝送されて成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
9. 請求項８において、
   前記第１の非接触伝送回路および前記第２の非接触伝送回路のそれぞれに電気的に並列に結合する独立した整流回路を具備して成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
10. 請求項９において、
    前記整流回路に電気的に結合するバッテリを具備して成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
11. 請求項９において、
    前記整流回路は、ダイオードブリッジであることを特徴とする静電・誘導通信システム。
12. 請求項９において、
    前記第１の非接触伝送回路および前記第２の非接触伝送回路のそれぞれに電気的に直列に結合するフィルタを具備して成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
13. 請求項８において、
    前記情報および前記電力が伝送される対象である端末局には、画像表示装置を具備して成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
14. 請求項１３において、
    前記情報および前記電力を伝送する基地局と前記端末局には、前記第１の非接触伝送回路の少なくとも一対の対向電極のそれぞれが設置され、
    前記基地局の対向電極の面積が前記端末局の対向電極の面積より小さいことを特徴とする静電・誘導通信システム。
15. 請求項１４において、
    前記基地局と前記端末局には、前記第２の非接触伝送回路の少なくとも一対の非接触コイルのそれぞれが設置され、
    前記端末局の非接触コイルは、前記画像表示装置を含む面と平行な面において、前記画像表示装置を包含するように設置されて成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
16. 請求項１５において、
    前記端末局の対向電極は、前記画像表示装置の裏面に設置されて成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
17. 請求項１５において、
    前記基地局は、前記端末局の位置を特定するガイドを具備して成り、
    前記端末局の対向電極は、前記ガイドにより前記基地局の対向電極に対する位置アライメントがとられて成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。
18. 請求項１７において、
    前記端末局の対向電極と前記基地局の対向電極との位置アライメントより緩い位置アライメントで前記端末局の非接触コイルと前記基地局の非接触コイルとの位置アライメントがとられて成ることを特徴とする静電・誘導通信システム。

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