JP5511337B2

JP5511337B2 - 無線装置

Info

Publication number: JP5511337B2
Application number: JP2009273887A
Authority: JP
Inventors: 厚志高崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: JP2011119873A

Description

本発明は、電界結合による無線伝送を行なう無線装置に関する。

ＲＦＩＤに代表されるように、放射電界を用いずに、静電界や誘導電界を用いる通信方式がある。これは、電界結合方式や電磁誘導方式を用いて低周波数の信号で通信を行なう通信方式である。この通信方式は、低周波数の信号で通信を行なうため、通信速度が遅く、大容量のデータ通信を行ない難い。

従来のＲＦＩＤとは異なり、電界結合方式や電磁誘導方式、静電結合方式による誘導電界方式を用いて、高周波数かつ広帯域の信号を伝送し、大容量のデータ通信を可能にする近接無線通信システムや、該システムで用いる高周波結合器の構成も考えられている。（例えば、特許文献１、特許文献２）
また、誘電体で構成された表面波伝送線路を用いて電界結合する送受信機の結合用電極間の距離を拡張する方法が提案されている。（例えば、特許文献３、４、５）

特開２００８−１５４１９８特開２００８−２７１６０６特開２００８−２７１６０５特開２００８−０９９２３５特開２００８−０９９２３６

上述の近接無線通信システムにおいては、平板で構成された結合用電極をもつ高周波結合器を介して、送受信機間でデータ通信を行なう。この場合、送信機と受信機が近距離に配置されていても、送信側・受信側各々の結合用電極を対向させ、結合用電極がある程度重ならないと、伝送特性が大きく劣化してしまう。

また、誘電体で構成された表面波伝送線路を用いて送受信機の結合用電極間の距離を拡張する方法では、結合用電極間に介在させる表面波伝送線路を屈曲させること等で、結合用電極の配置制限を部分的に緩和することは可能ではある。しかし、表面波伝送線路の配置を考慮する必要があるという点において依然として制限が残り、実際の使用を想定した上では自由な配置はし難いものであった。

本発明の目的は、電界結合を利用した送受信装置の結合用電極間の配置条件を緩和することである。

本発明に係る無線装置は、前記無線装置の内部に配置される第１結合用電極であって、無線伝送のための第１結合用電極と、前記第１結合用電極の第１面と接する平板部材であって、前記無線装置の内部に配置される平板部材と、を有し、他の無線装置の外装部材と前記無線装置の外装部材とが隣接する状態で配置され、かつ、前記第１結合用電極の前記第１面と、前記他の無線装置の第２結合用電極の平面とが対向しないように配置された場合、前記平板部材が前記第１結合用電極と前記第２結合用電極との電界結合のための伝送路として機能することを特徴とする。

本発明によれば、電界結合を利用した送受信装置の結合用電極間の配置条件を緩和でき、送受信装置間の配置の自由度を向上させることができる。

本発明の実施形態を示す近接無線通信システムの構成図本発明の第１の実施形態を示す近接無線通信システムを搭載したデジタルカメラの構成図本発明の第１の実施形態におけるデジタルカメラへの結合電極の実装方法を示す構成図本発明の第１の実施形態におけるデジタルカメラ間での近接無線通信の実施状態を示す配置図本発明の第２の実施形態におけるデジタルカメラへの結合電極の実装方法を示す構成図本発明の第２の実施形態におけるデジタルカメラ間での近接無線通信の実施状態を示す配置図本発明の第３の実施形態におけるデジタルカメラへの結合電極の実装方法を示す構成図

（実施例１）
図１は、電界結合による近接無線通信システムの機能ブロックを示すブロック図である。平板状の結合用電極１０１を含む高周波結合器１０２が、図示しない対抗通信相手の近接無線通信システムの結合用電極と対向して近接した際に、高周波結合により双方向の通信が可能となる。高周波結合機０２、高周波送受信部１０３、変復調部１０４、制御部１０５とにより通信部が構成される。結合用電極１０１は、信号を放射せず、誘導電界と静電界が発生するように形状が決められる。

一般的に平面電極を対向させた場合には、一定の静電容量を持つコンデンサを形成することが知られている。平板状の電極を平行に配置したとき、電極の面積をＳ、電極間の距離をｄ、電極間に充填されている物質の誘電率をεとすると、その静電容量Ｃは、式１となる。

また、コンデンサに各周波数ωの交流信号を印加した場合、インピーダンスＺは、式２となり、誘電率のみを変化させた場合を考えると、誘電率が大きいほどインピーダンスが小さくなる。このことから、二つの電極面の間に誘電体を介した状態ではインピーダンスの低下によって通信距離の拡張が期待できることがわかる。

本実施例は、近接時に高周波結合による通信路確保が可能な高周波結合器の動作に関連するもので、近接無線通信システムとしての構成や動作原理に関しては特に限定するものではないので、その詳細な動作説明は省略する。よって、近接無線通信システムとしての構成も一例を示しているに過ぎず、図１に示したブロック構成以外の構成であっても構わない。

本実施例では、近接無線通信システムを搭載する機器として、デジタルカメラを例にして説明する。図２は、本実施例の近接無線通信システムをデジタルカメラに実装する際の構成を示す図である。ここで、図１で示した近接無線通信システムとしての各機能ブロックのうち、結合用電極１０１の実装位置のみを示す。結合用電極１０１の実装状態を断面でより詳しく示したのが図３である。結合用電極１０１は機器の最底面で電極を下向きにして、デジタルカメラの外装部材３０２に接するような配置で実装されている。このような実装を行った第１の無線通信装置および第２の無線通信装置であるデジタルカメラ２台が通信を行なう際の状態を示したものが図４（ａ）である。厚さが１０ｍｍ程度の誘電体で形成された誘導平板４０１上に、デジタルカメラ２０１を２台、隣接配置する。各デジタルカメラの正面から見て右下の位置には図２および図３で示した通り、結合用電極１０１が実装されている。説明のため、２台のデジタルカメラ内部の結合用電極１０１のみを示したものが図４（ｂ）になる。このように誘導平板上に結合用電極１０１を平行配置することで、通常は結合用電極を対向させる事でしか通信路が確保できない２つの結合用電極１０１でも結合用電極間の通信が可能となる。つまり、表面波による伝送や比誘電率の高い物質内への電波の閉じ込め効果により、誘導平板４０１が表面波伝送線路として機能し、誘導平板４０１上で隣接配置された結合用電極間での通信が可能となる。

実際に通信が可能な距離は、近接無線通信システムとしての仕様にも依存するので一概には言えないが、誘導平板の材質による通信距離の違いを検証した結果の例を表１に示す。表１は、微弱無線程度の出力を持つ４．４８ＧＨｚを中心周波数とした近接無線通信システムに適用した際の、誘導平板の材質による通信距離の違いを検証した結果である。誘導平板に用いる素材が誘電体の場合、比誘電率が高いほど通信距離が伸びる傾向がある。また、導体の場合でも、表面波伝送により通信距離の拡大が実現可能なことが確認できる。このように、同一平面状に隣接配置しても結合用電極間の通信範囲が３０ｍｍ〜５０ｍｍという範囲まで許容される。そのため、ユーザーが実際に通信を行なう際には、２つのデジタルカメラをおおよそ隣り合わせに配置する、といった簡易的な位置合わせで十分に機能させることが可能となる。

（実施例２）
以下、実施例２を説明する。実施例１と同様、デジタルカメラへの搭載を例として説明する。近接無線通信システムの機能ブロックは、実施例１の図１及び図２と同様のものとし、ここでは説明は省略する。

結合用電極１０１の実装状態を断面でより詳しく示したのが図５である。結合用電極１０１は機器の最底面で電極を下向きにして、デジタルカメラの外装部材５０２と一体化した、誘導平板部材５０３に接するような配置で実装されている。このような実装を行ったデジタルカメラ６０１、６０２の２台が通信を行なう際の状態を示したものが図６（ａ）である。デジタルカメラ６０１、６０２は隣接配置されるが、何らかの平面状に隣接設置されても良いし、ユーザーが手に取った状態で、図６（ａ）の様に位置を揃えて固定したのでも構わない。各デジタルカメラの正面から見て右下の位置には図５で示した通り、結合用電極が実装されている。２つのデジタルカメラが内蔵する結合用電極及び誘導平板部材５０３が隣接することにより、擬似的に１つの誘導平板４０１が構成されることで伝送路として機能し、デジタルカメラ６０１、６０２間の通信が可能になる。また、２つのデジタルカメラが内蔵する結合用電極及び誘導平板部材５０３が隣接するような配置になれば良いため、図６（ｂ）の様に互いに表裏の状態で側面で隣接するような配置にしても構わない。

説明のため、図６（ａ）において２台のデジタルカメラ６０１、６０２内部の結合用電極のみを示したものが図６（ｃ）になる。このようにデジタルカメラの筐体の一部である誘導平板部材５０３上に配置された結合用電極１０１が隣接平行配置されることで、実施例１に示したのと類似の構成となる。そのため、別途誘導平板を用意することなく、同一の誘導平板上での結合電極間の通信と同様の効果が期待できる。

（実施例３）
以下、実施例３を説明する。実施例１及び２と同様、デジタルカメラへの搭載を例として説明する。近接無線通信システムの機能ブロックは、実施例１の図１及び図２と同様のものとし、ここでは説明は省略する。

結合用電極１０１の実装状態を断面でより詳しく示したのが図７である。結合用電極１０１は機器の最底面で電極を下向きにして、デジタルカメラの外装部材７０２に埋め込まれるような形で、デジタルカメラの外装部分に露出する形で実装されている。このような実装を行なうことにより、実施例１で示したのと同様の誘導平板４０１を使った通信範囲拡張を行なう際、デジタルカメラ外装が介在することで結合電極間の距離がわずかに拡大され、結合が弱まることが回避される。そのため、より広い範囲での通信が期待できるようになる。

以上のように、実施例１〜３によれば、結合用電極を対向配置させなくても通信できようになり、電界結合を利用した送受信装置の結合用電極間の配置条件を緩和でき、送受信装置間の配置の自由度を向上させることができる。また、通信範囲を広げることができ、無線通信装置を隣接配置するだけで通信可能となり、ユーザーの利便性を向上させることが可能となる。

１０１結合用電極
１０２高周波結合器
１０３高周波送受信部
１０４変復調部
１０５制御部

Claims

無線装置であって、
前記無線装置の内部に配置される第１結合用電極であって、無線伝送のための第１結合用電極と、
前記第１結合用電極の第１面と接する平板部材であって、前記無線装置の内部に配置される平板部材と、を有し、
他の無線装置の外装部材と前記無線装置の外装部材とが隣接する状態で配置され、かつ、前記第１結合用電極の前記第１面と、前記他の無線装置の第２結合用電極の平面とが対向しないように配置された場合、前記平板部材が前記第１結合用電極と前記第２結合用電極との電界結合のための伝送路として機能することを特徴とする無線装置。
前記平板部材部材は、前記無線装置の外装部材であることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記第１結合用電極と前記第２結合用電極とが平行に配置された場合、前記平板部材が前記第１結合用電極と前記第２結合用電極との電界結合のための伝送路として機能することを特徴とする請求項１または２に記載の無線装置。
前記他の無線装置の外装部材と前記無線装置の外装部材と隣接する状態で配置された場合、前記他の無線装置の外装部材と前記平板部材とが前記第１結合用電極と前記第２結合用電極との電界結合のための伝送路として機能することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の無線装置。
前記第１結合用電極は、無線通信のために電界結合することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の無線装置。
前記他の無線装置の外装部材の第１面と前記無線装置の外装部材の第１面とが対向して配置される場合、前記平板部材が前記第１結合用電極と前記第２結合用電極との電界結合のための伝送路として機能し、前記他の無線装置の外装部材の第１面と異なる第２面と前記無線装置の外装部材の第１面と異なる第２面とが対向して配置される場合、前記平板部材が前記第１結合用電極と前記第２結合用電極との電界結合のための伝送路として機能することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の無線装置。