WO2004114556A1

WO2004114556A1 - 通信装置

Info

Publication number: WO2004114556A1
Application number: PCT/JP2004/008619
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Shinoda; Naoya Asamura; Keiji Matsumoto; Yuichi Kasahara; Xinyu Wang; Tachio Yuasa; Takayuki Iwamoto; Yousuke Morishita
Original assignee: Cell Cross Corporation
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2004-12-29
Also published as: WO2004114557A1; EP1635491A1; US20070117520A1; EP1635490A1

Abstract

　通信装置１００では、シート状の導電体である接地層部１０１とシート状の導電体である電源層部１０２とが、それぞれの片面が対向するように配置され、接地層部１０１に対して電源層部１０２が所定の基準電位となるように電圧が印加され、接地層部１０１と電源層部１０２との間には、シート状の導電体である導電層部１０３が複数配置され、各導電層部１０３と電源層部１０２とは、プル抵抗体部１０４で結合されており、送信側の通信素子は、これに接続される導電層部１０３の接地層部１０１に対する電位を変化させて信号を送信し、受信側の通信素子は、当該導電層部１０３の電位の変化を直接または間接的に検知して信号を受信する。

Description

明細書

通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数の通信素子が埋め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによつて情報を伝達する通信装置に関する。

^景技術

[0002] 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ぐシート状の部材 (以下「シート状体」という。）に坦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。

特許文献 1：特開 2004 - 007448号公報

[0003] 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ぐ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。

[0004] 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。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 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力 \通信素子をどのように配置する力 \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。 [0006] 本発明は、このような要望に応えるもので、複数の通信素子が埋め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって情報を伝達する通信装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 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

[0008] 本発明の第 1の観点に係る通信装置は、接地層部、電源層部、複数の導電層部、複数の結合抵抗体部、複数のプル抵抗体部、複数の通信素子部を備え、以下のように構成する。

[0009] すなわち、接地層部は、シート状の導電体である。

[0010] 一方、電源層部は、接地層部と対向して配置されるシート状の導電体であって、接地層部に対する電位が所定の基準電位となる。

[0011] さらに、複数の導電層部は、接地層部と電源層部との間に配置されるシート状の導電体である。

[0012] そして、複数の結合抵抗体部は、接地層部と電源層部との間に配置され、複数の導電層部のうち、隣り合うものを結合する。

[0013] さらに、複数のプル抵抗体部は、電源層部と複数の導電層部のそれぞれとの間を結合する。

[0014] ここで、プノレ抵抗とは、プノレアップ抵抗もしくはプノレダウン抵抗のいずれかの意であり、接地層部に対するプルアップ抵抗として機能する力 \プノレダウン抵抗として機能する力 \は、電源層部の電位が正か負かに応じたものとなる。以下同様である。

[0015] また、プル抵抗体部としては、電源層部と導電層部との間を接続する抵抗を用いることもできるし、両者の間をある抵抗率の部材で充填することとしても良い。以下同様である。

[0016] 一方、電源層部は、複数の導電層部のそれぞれに対応付けられる通信素子部であつて、当該対応付けられる導電層部の接地層部に対する電位を変化させて情報を伝送し、複数の結合抵抗体部のいずれ力を介して当該対応付けられる導電層部に隣り合う導電層部に伝播される電位の変化を検知して伝送された情報を得る。

[0017] 本発明の他の観点に係る通信装置は、接地層部、電源層部、第 1および第 2導電層部、結合抵抗体部、第 1および第 2プル抵抗体部、第 1および第 2通信素子部を備え、以下のように構成する。

[0018] すなわち、接地層部は、シート状の導電体である。

[0019] 一方、電源層部は、接地層部と対向して配置されるシート状の導電体であって、接地層部に対する電位が所定の基準電位となる。

[0020] さらに、第 1導電層部、および、第 2導電層部は、接地層部と電源層部との間に配置されるシート状の導電体である。

[0021] そして、結合抵抗体部は、接地層部と電源層部との間に配置され、第 1導電層部と第 2導電層部とを結合する。

[0022] 一方、第 1プル抵抗体部は、電源層部と第 1導電層部との間を結合する。

[0023] さらに、第 2プノレ抵抗体部は、電源層部と第 2導電層部との間を結合する。

[0024] そして、第 1通信素子部は、伝送すべき情報により、第 1導電層部の接地層部に対する電位を変化させる。

[0025] 一方、第 2通信素子部は、第 1導電層部の接地層部に対する電位が変化することにより、結合抵抗体部を介して第 2導電層部に伝播される電位の変化を検知して、伝送された情報を得る。

[0026] また、本発明の通信装置において、第 1通信素子部は、第 1通信素子部と接地層部との間に電流を流して、第 1導電層部の接地層部に対する電位を変化させ、第 2 通信素子部は、第 2通信素子部の接地層部に対する電位と、当該所定の基準電位とを比較して、電位の変化を検知するように構成することができる。

[0027] また、本発明の通信装置において、第 1通信素子部、および、第 2通信素子部は、電源層部と接地層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。

[0028] また、本発明の通信装置において、第 1導電層部、第 2導電層部、および、結合抵抗体部は、接地層部と電源層部との間に配置されるシート状の信号層部をなし、第 1 通信素子部、および、第 2通信素子部は、信号層部と接地層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。 [0029] また、本発明の通信装置において、前記信号層部は、抵抗率が場所によって変化するシート状部材からなり、当該シート状部材における前記第 1導電層部、および前記第 2導電層部に相当する領域の平均抵抗率は、当該シート状部材における前記結合抵抗体部に相当する領域の平均抵抗率よりも低いように構成することができる。

[0030] また、本発明の通信装置において、第 1導電層部、および、第 2導電層部は、略正方形の形状であり、第 1通信素子部、および、第 2通信素子部は、それぞれ、第 1導電層部、および、第 2導電層部の中央に配置されるように構成することができる。なお、略正方形にかえて、略正三角形、略正六角形など、平面を充填できるような多角形を用いても良い。また、通信素子部は、中央以外に配置することも可能である。

[0031] 本発明の他の観点に係る通信装置は、接地層部、電源層部、複数の導電層部、複数のプル抵抗体部、複数の通信素子部を備え、以下のように構成する。

[0032] すなわち、接地層部は、シート状の導電体である。

[0033] 一方、電源層部は、接地層部と対向して配置されるシート状の導電体であって、接地層部に対する電位が所定の基準電位となる。

[0034] さらに、複数の導電層部は、接地層部と電源層部との間に配置されるシート状の導電体である。

[0035] そして、複数のプノレ抵抗体部は、電源層部と複数の導電層部のそれぞれとの間を結合する。

[0036] 一方、複数の通信素子部は、複数の導電層部のうち、隣り合うものを結合する。

[0037] ここで、複数の通信素子部のそれぞれは、伝送すべき情報により、これが結合する導電層部のうち一方の接地層部に対する電位を変化させ、これが結合する導電層部のうち他方の接地層部に対する電位の変化を検知して、伝送された情報を得る。

[0038] 本発明の他の観点に係る通信装置は、接地層部、電源層部、導電層部、プル抵抗体部、第 1および第 2通信素子部を備え、以下のように構成する。

[0039] すなわち、接地層部は、シート状の導電体である。

[0040] 一方、電源層部は、接地層部と対向して配置されるシート状の導電体であって、接地層部に対する電位が所定の基準電位となる。

[0041] さらに、導電層部は、接地層部と電源層部との間に配置されるシート状の導電体である。

[0042] 一方、プル抵抗体部は、電源層部と導電層部との間を結合する。

[0043] さらに、第 1通信素子部は、伝送すべき情報により、導電層部の接地層部に対する電位を変化させる。

[0044] そして、第 2通信素子部は、導電層部の接地層部に対する電位の変化を検知して

、伝送された情報を得る。

[0045] また、本発明の通信装置において、第 1通信素子部は、第 1通信素子部と接地層部との間に電流を流して、第 1導電層部の接地層部に対する電位を変化させ、第 2 通信素子部は、第 2通信素子部の接地層部に対する電位と、当該所定の基準電位とを比較して、電位の変化を検知するように構成することができる。

[0046] また、本発明の通信装置において、第 1通信素子部、および、第 2通信素子部は、電源層部と接地層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。

[0047] また、本発明の通信装置において、第 1通信素子部、および、第 2通信素子部は、信号層部と接地層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。

[0048] また、本発明の通信装置において、導電層部は、略正方形の形状であり、第 1通信素子部、および、第 2通信素子部は、それぞれ、導電層部の略正方形の異なる辺の中央に配置されるように構成することができる。

[0049] このほか、本発明の通信装置において、複数の導電層部が、接地層部と電源層部との間に配置されるのにかえて、接地層部との間に電源層部を挟む、もしくは、電源層部との間に接地層部を挟む、ように配置されるように構成することができる。

[0050] すなわち、複数の導電層部と、電源層部や接地層部との位置は、交換しても良い。

発明の効果

[0051] 本発明によれば、複数の通信素子が坦め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって情報を伝達する通信装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0052] [図 1]本発明の基本構成を説明する説明図である。

[図 2]各導電層部を結合抵抗体という抵抗で結合する様子を示す説明図である。 [図 3]各導電層部を通信素子で結合する様子を示す説明図である。

[図 4]中央配置型の通信装置の一部の様子を示す説明図である。

[図 5]3層接点式の通信素子の概要構成を示す模式図である。

[図 6]受信回路および送信回路の典型的な回路構成を示す説明図である。

[図 7]2層接点式の通信素子の概要構成を示す模式図である。

[図 8]受信回路および送信回路の典型的な回路構成を示す説明図である。

[図 9]導電層部の間が結合抵抗体部でシート状に充填された信号層部の様子を示す説明図である。

[図 10]境界配置型の通信装置の説明図である。

[図 11]境界配置型、 3層接点型の通信素子の説明図である。

[図 12]境界配置型、 2層接点型の通信素子の説明図である。

[図 13]電源層部、接地層部、導電層部のパターンの様子を示す説明図である。

[図 14]信号層部の他の実施形態の様子を説明する説明図である。

[図 15]中央配置型で、電源層部と導電層部の順序を入れかえた通信装置の実施形態の様子を説明する説明図である。

[図 16]境界配置型で、電源層部と導電層部の順序を入れかえた通信装置の実施形態の様子を説明する説明図である。

[図 17]結合抵抗体部のかわりに、抵抗と容量による結合体や容量による結合体を用いた通信装置の実施形態の様子を説明する説明図である。

符号の説明

100 通信装置

101 接地層部

102 電源層部

103 導電層部

104 プル抵抗体部

105 送信側通信素子の回路

106 受信側通信素子の回路

107 結合抵抗体部 301 通信素子部

401 通信素子

501 通信回路

502 接点

503 接点

504 接点

511 受信回路

512 送信回路

513 制御回路

701 通信素子

702 接点

703 接点

704 ダイオード

705 抵抗

706 コンデンサ

711 受信回路

712 送信回路

713 制御回路

801 信号層部

901 通信素子

951 抵抗体

952 良導体

971 結合体

発明を実施するための最良の形態

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。 [0055] (基本構成）

図 1は、本発明の基本構成を説明する説明図である。図 1 (a)は、上面図（平面図）であり、図 1 (b)は、断面図であり、図 1 (c)は、等価回路図である。以下、本図を参照して説明する。

[0056] 通信装置 100においては、シート状 (箔状）の導電体（良導体)である接地層部 101 と、シート状 (箔状)の導電体（良導体)である電源層部 102と、が、それぞれの片面が対向するように配置されている。両者の間隔は略一定であり、接地層部 101に対して電源層部 102は、所定の基準電位となるように、電圧が印加されているため、ちょうど平板型コンデンサに類似したような配置となっている。

[0057] そして、接地層部 101と、電源層部 102と、の間には、これらのシート状体よりも小さい形状のシート状体である導電層部 103が複数配置されている。したがって、各導電層部 103と電源層部 102との間、各導電層部 103と接地層部 101との間もまた、平板型コンデンサに類似したような構成となる。

[0058] 各導電層部 103と接地層部 101との間隔もまた一定であり、各導電層部 103の形状は、図 1においては、正方形となっており、各導電層部 103は、上面から見て等間隔に桝目状に配置されている。本図では、 4 X 4= 16個の導電層部 103が配置されているが、これらの配置の数は適宜変更することができ、一般的には、もっと大きな個数だけ配置される。

[0059] また、各導電層部 103と電源層部 102との間には、所定の抵抗率の部材が充填されており、これらが、複数のプノレ抵抗体部 104となっている。

[0060] プル抵抗体部 104は電荷を通過させ、電源層部 102が接地層部 101に対して所定の基準電位となるように、電圧が印加されているから、定常状態では、各導電層部

103の接地層部 101に対する電位も、当該所定の基準電位となる。

[0061] このようにして、図 1 (c)に示すような等価回路が構成されることとなる。すなわち、プル抵抗体部 104に相当する抵抗値が R2であり、コンデンサをなす部分については、その容量が Cとなっている。

[0062] さて、このような構成がある場合に、ある導電層部 103と、接地層部 101との間に回路 105を形成して電流を流すこととすると、当該導電層部 103の電位が変化する。たとえば、電源層部 102の電位が正であり、ある導電層部 103から接地層部 101に電流を流すと、当該導電層部 103の電位が低くなる。

[0063] このように、導電層部 103と接地層部 101との間で回路 105を形成して電流を流して、導電層部 103の電位を変化させることにより、通信素子は信号の送信を行うのでめる。

[0064] 一方、通信素子が信号の受信を行う際には、各導電層部 103から伝播される電位の変化を検知する力各導電層部 103の電位の変化を直接検知する力 \の 2通りの手法が考えられる。そして、通信素子の配置を考慮して、前者は中央配置型、後者は境界配置型と呼ばれる。

[0065] (中央配置型）

中央配置型の場合は、隣り合う導電層部 103の間を抵抗で結合することによって、電圧の変化を伝播させる。

[0066] 図 2は、各導電層部を結合抵抗体という抵抗で結合する様子を示す説明図である。

図 2 (a)は、上面図、図 2 (b)は、断面図、図 2 (c)は、等価回路図、図 2 (d)は、電位の変化の伝播の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

[0067] 図 2に示すように、隣り合う導電層部 103の間を結合抵抗体部 107で結合しておくと、ある導電層部 103の電位が変化した場合、その電位の変化は、その近傍には強く伝播するが、変化の伝播は、離れた場所には距離に対してほぼ指数的に減衰していく。

[0068] したがって、送信側通信素子（回路 105) 、自身の接続された導電層部 103の電位を変化させたときに、コンパレータを用いて電位の変化を検知することとすれば、コンパレータの閾電位を適切に設定すれば、送信側通信素子（回路 105)に隣り合う導電層部 103に接続される受信側通信素子（回路 106)にのみ、信号が伝達されることとなる。

[0069] なお、導電層部 103と結合抵抗体部 107とをまとめて観察すれば、これも接地層部 101や電源層部 102と同様に、シート状になっていることがわかる。以下、適宜、このシート状構造を「信号層部」と呼ぶこととする。

[0070] 図 2 (c)のように等価回路が構成されたとき、図 2 (d)に示すように、ある導電層部 10 3において回路 105によって電位の変化があると、隣り合う導電層部 103における電位の変化はこれを抵抗によって分圧したものとなるため、隣の回路 106ではある程度の電位の変化が検出できるが、さらに離れた回路 106ではより電位の変化が小さくなる。このようにして信号を伝達する場合には、ある周波数に基づいて電位を変化させる必要がある。

[0071] 本図では、結合抵抗体部 107の抵抗が Rl、プル抵抗体部 104の抵抗が R2、接地層部 101と導電層部 103との間のコンデンサ、および、電源層部 102と導電層部 10 3との間のコンデンサの容量がそれぞれ Cとなっている。使用する信号周波数帯での容量 Cのインピーダンスよりも抵抗 R2のインピーダンスを小さくしておけば、ある導電層部 103における電位の変化がある周波数帯域で変化しても、その変化の形状は、分圧されて隣り合う導電層部 103に伝達される。

[0072] 一方、後者の場合は、導電層部 103の周辺に送信側の電流を通すための回路 10 5と、受信側の電位を検知するための回路 106と、を配置することによって、送信側通信素子（回路 105)から受信側通信素子（回路 106)へ信号を伝達する。なお、本図では、理解を容易にするために、送信側通信素子（回路 105)を 1つ、受信側通信素子（回路 106)を複数図示している力典型的には、導電層部 103のそれぞれについて、送信側通信素子（回路 105)が 1つ、受信側通信素子（回路 106)が 1つ、それぞれ配置されるか、これらの回路を両方備えた通信素子が配置されることになる。

[0073] (境界配置型）

境界配置型では、隣り合う導電層部を 1つの通信素子で結合することで、信号の伝達を行う。

[0074] 図 3は、各導電層部を通信素子で結合する様子を示す説明図である。図 3 (a)は、上面図、図 3 (b)は、断面図、図 3 (c)は、等価回路図である。以下、本図を参照して説明する。

[0075] 導電層部 103のそれぞれには、その各辺に、通信素子部 301が配置され、隣りの導電層部 103との接続を行っている。

[0076] ある通信素子部 301によってある導電層部 103の電位が変化すると、同じ導電層部 103に結合している他の通信素子部 301は、その電位の変化を検知することができる。これが信号の伝達の最小単位となり、これによつて、正方形の形状に相当する範囲で信号が伝達できたことになる。

[0077] 電位の変化を検知して信号を受信した通信素子は、必要があれば、これが結合している隣りの導電層部 103に信号をさらに伝達する。すなわち、隣り合う導電層部 10 3の電位を変化させて、さらに信号を遠くへ伝達するのである。

[0078] なお、本図では、理解を容易にするため、通信素子部 301と接地層部 101との接続は省略した。前述のように、通信素子部 301は、導電層部 103の電位を変化させたり、その電位の変化を検知できれば良いから、中央配置型と同様に、通信素子部 3 01と接地層部 101との間で電流を流す等して、電位を変化させたりするのが最も一般的な形態となる。

[0079] このように、本発明においては、基本構成から 2通りの実施態様が考えられる。以下、これらの構成をさらに詳細に説明する。

実施例 1

[0080] 本実施例は、中央配置型に相当するものであり、導電層部 103同士の間を結合抵抗体部 107で結合して、電位変化の伝播が距離によって減衰することを利用して、近傍に情報を伝達するための構成に係る通信装置である。

[0081] 図 4は、中央配置型の通信装置の一部の様子を示す説明図である。図 4 (a)は、 3 層接点式の実施形態に係るものの断面図であり、図 4 (b)は、 2層接点式の実施形態に係るものの断面図である。以下、順に説明する。

[0082] (3層接点式）

3層接点式の実施形態では、通信素子 401は、接地層部 101、電源層部 102、導電層部 103と、接点を有しており、各導電層部 103の中央を貫通するように配置されている。

[0083] 図 5は、このような 3層接点式の通信素子 401の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

[0084] 通信素子 401は、通信回路 501と、接地層部 101への接点 502と、電源層部 102 への接点 503と、導電層部 103への接点 504と、を有する。通信回路 501は、受信回路 511と送信回路 512と制御回路 513とを有する。 [0085] 受信回路 511、送信回路 512、制御回路 513は、接地層部 101と電源層部 102との電位差を電源電力として用いる。

[0086] ここで制御回路 513としては、より一般的な論理回路や、さらに進んで小型コンビュータなど、各種の情報処理装置を考えることができる。制御回路 513は、受信回路 5 11と送信回路 512とを制御して、隣り合う通信素子 401と通信を行レ、、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]に開示されて技術を適用することができる。

[0087] 図 6は、受信回路 511および送信回路 512の典型的な回路構成を示す説明図である。

[0088] 受信回路 511は、コンパレータによって電位を Hレベルと Lレベルの 2つに分類し、これによつて電位の変化を検知する。受信回路の抵抗 rl、 r2の分圧比によって、電位の閾値が設定される。閾値は、上述のように、隣り合う通信素子 401が電位を変化させたときにはこれを検出することができ、これよりも遠い通信素子 401が電位を変化させたときには閾値を超えることがないように設定しておく。

[0089] また、抵抗 rl、 r2の合成抵抗およびコンパレータの入力インピーダンスは、プル抵抗体部 104のインピーダンス R2よりも十分に大きいものとし、受信回路の存在によつて信号電圧に影響を及ぼさないように設定しておく。

[0090] 一方、送信回路 512の出力 OUTは、 Hレベル、 Lレベルおよび高インピーダンスの

3通りの状態をとることができる。送信回路 512は、制御回路 513からの制御信号を端子 Sl、 S2において受け付ける。本送信回路 512では、 S1および S2を同時に Hとすると、 Lレベルの信号が OUTから出力され、 S1および S2を同時に Lとすると、 Hレベルの信号が OUTから出力される。また、 S1を Hとし、 S2を Lとすると、高インピーダンスとなる。

[0091] 通信素子 401は、自身が信号を送信しょうとする場合は、 Lレベルまたは Hレベルを OUTから出力する。また、それ以外の場合は、送信回路 512を高インピーダンス状態として、受信回路 511が信号を受信できるようにする。

[0092] 送信回路 512中、 nMOSと pMOSとに挟まれたダイオードは、出力電圧の振幅を調整するためのものである。ダイオードをすベて除去し、 pM〇Sと nMOSを短絡すると、 OUTの Hレベルは電源層部 102の電位（所定の基準電位）、 OUTの Lレベルは接地層部 101の電位となる。ダイオードを挿入することによって、ダイオードの順方向電圧降下分だけ、 Lレベルの電位が高くなる。

[0093] なお、 3層接点式においては、プル抵抗体部 104は、通信素子部 301の内部に実装してもよい。

[0094] あるいは通信素子部 301の内部において導電層部 103を電源層部 102と接地層部 101の両方に抵抗で接続し、信号が発生していない通常時には、導電層部 102を、それらの抵抗による分圧点に維持してぉレ、てもよレ、。

[0095] (2層接点式）

2層接点式の通信素子 701は、接地層部 101、導電層部 103と、接点を有するように配置されている。 3層接点式では、通信素子 401は、接地層部 101と電源層部 10 2との電位差を電源電圧として利用していた力 2層接点式では、通信素子 701は、接地層部 101と導電層部 103との電位差を電源電圧として利用する。

[0096] 図 7は、 2層接点式の通信素子の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

[0097] 通信素子 701は、接地層部 101への接点 702、導電層部 103への接点 703、ダイオード 704、抵抗 705、コンデンサ 706、受信回路 711、送信回路 712、制御回路 7 13を有する。

[0098] 受信回路 711、送信回路 712、制御回路 713が動作するための電圧は、接地層部 101との接点 702との導電層部 103との接点 703との電位差である。

[0099] 接点 703からダイオード 704と抵抗 705を介してコンデンサ 706に電荷が蓄積され、これが、受信回路 711、送信回路 712、制御回路 713を動作させるための電力源となる。以下、抵抗 705の抵抗値を Re、コンデンサ 706の容量を Ce、ダイオード 704の順方向電圧降下を Vdとする。

[0100] 通信素子 701が信号電位 Lレベルを送出している時間の合計 TLを、通信時間全体の TOの 1/n未満となるように、すなわち、 TLく TOZnとなるように、パケットの転送頻度を調整するものとし、このときの回路の平均消費電流を Iとする。そして、時定数 CeReを十分大きくし、 Reは信号を導電層部 103に送出する際の負荷インピーダンス (本実施形態では、等価回路における R2)より十分大きくなるようにする。このような設定のもとでは、コンデンサ 706の両端の電圧 Vは、所定の基準電位 Veに対して、 V=Ve— Vd— IRとなる。したがって、電圧 Vで、受信回路 711、送信回路 712、制御回路 713が動作するように構成すれば良い。

[0101] ここで制御回路 713としては、より一般的な論理回路や、さらに進んで小型コンビュータなど、各種の情報処理装置を考えることができる。制御回路 713は、受信回路 7 11と送信回路 712とを制御して、隣り合う通信素子 701と通信を行レ、、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。

[0102] 図 8は、受信回路 711および送信回路 712の典型的な回路構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

[0103] 送信回路 712の入力 Sは、制御回路 713に接続され、出力 OUTは、導電層部 103 との接点 703に接続される。送信回路 512との相異点は、 pMOSが除去されていることにある力これは、送信回路へ供給されている電源電圧が導電層部 103の電位を下回る場合があるからである。

[0104] このように、 pMOSは用いず、 nMOSを用いて構成するため、信号の立ち上がり時には、送信回路 712から導電層部 103へは、電流が供給されない。したがって、導電層部 103が正しくプノレされるための条件は、等価回路の抵抗 R2がその並列容量のインピーダンスより小さく設定されてレ、ることである。

[0105] 一方、受信回路 711では、 Vと Veの電圧差を補償する回路（図中点線で囲む部分 )を前段に挿入する。信号 Hレベル保持回路における CHと rl +r2の時定数を、信号の Lレベルの継続時間より十分大きくとっておけば、信号の Hレベルを CHの端子に保持すること力 Sできる。また、図中の抵抗を r0=rl +r2のような関係にしておけば、信号が Hレベルのときの rOの端子電圧と、 CHの端子電圧は等しくなる。

[0106] ここで、 rlと r2の比率によって閾値を設定することができるため、導電層部 103のわず力、な電圧降下（電位の変化）を安定して検出することができるようになる。

[0107] (信号層部等の変形例）

上記実施形態では、各導電層部 103は独立した導電体であり、これらの間を結合抵抗体部 107で結合しており、信号層部には空隙があった。この空隙は、適当な絶縁体で充填することとしても良レ、し、空隙のままとしても良レ、。

[0108] このようにして、信号層部もまたシート状の部材となるのである力これをさらにおし進めて、各導電層部 103の間を結合抵抗体部 107でシート状に充填することとしても良レ、。図 9は、導電層部 103の間が結合抵抗体部 107でシート状に充填された信号層部の様子を示す説明図である。

[0109] 図 9 (a)に示すように、信号層部 801は、複数の導電層部 103と、これと同じ厚さの

1つの結合抵抗体部 107とからなり、ちょうど、シート状の結合抵抗体部 107に穴を空け、その穴に導電層部 103を埋め込んだようなものとなっている。このように構成したとしても、距離が離れれば電位変化の伝播も急速に減衰するため、上記実施形態と同様に、信号の伝達を行うことができる。

[0110] また、図 9 (b)に示すように、信号層部 801として、 1枚のシート状部材であって、その抵抗率が場所によって異なり、連続して、あるいは、不連続に変化するようなものを用いても良い。この場合、導電層部 103に相当する領域の平均抵抗率は極めて低いものとし、結合抵抗体部 107に相当する領域の平均抵抗率は高いものとすれば、図 9 (a)に示す信号層部 801と同様の機能を果たすことができる。

実施例 2

[0111] 本実施例は、境界配置型に相当するものである。図 10、図 11は、このような通信装置の一部の様子を示す説明図である。図 10 (a)は、 3層接点式の実施形態に係るものの断面図、図 10 (b)は、 2層接点式の実施形態に係るものの断面図である。図 11 は、 3層接点式の実施形態に係るものの通信素子の構成の説明図である。図 12は、 2層接点式の実施形態に係るものの通信素子の構成の説明図である。

[0112] 境界配置型では、 2つの導電層部 103の隣り合う辺を跨ぐように、通信素子 901を配置する。中央配置型では、通信素子 401と導電層部 103との接続は 1つの端子で共通化されていたが、境界配置型では、通信素子 901と導電層部 103との接続は 2 つの端子となる。

[0113] 図 11、図 12では、理解を容易にするため、 2つの送信回路の出力 OUTl、 OUT2 をまとめて 1つの送信回路からの出力として図示しており、 2つの受信回路の入力 IN 1、 IN2をまとめて 1つの受信回路への入力として図示している。これらは、単なる並列接続として構成しても良い。この場合は、境界配置型においても、中央配置型と同様の通信素子を用いることができる。

[0114] また、 OUT1/IN1側で送信回路と受信回路のペアを 1つ用意し、 OUT2/IN2 側で送信回路と受信回路のペアをもう 1つ用意するような形態を採用しても良い。この場合は、制御装置が 2つの送信回路と 2つの受信回路を制御することとなる。

[0115] 各通信素子 901は、受信回路が一方の導電層部 103の電位の変化から信号が伝送されたことを検出した場合、これをさらに他方の導電層部 103に伝達する必要があるか否かを制御回路が判断し、伝達する必要がある場合は、送信回路が他方の導電層部 103の電位を変化させて信号を伝達するのである。

[0116] なお、 2層接点式の場合は、 2つの導電層部 103のいずれか一方からのみ電荷の供給を受けて、各回路を駆動する。したがって、各導電層部 103においては、正方形状の 4つの辺のうちいずれ力 2つの辺に配置された通信素子に電荷を供給するものとして、各導電層部 103の電荷供給の負担を平均化することが望ましい。

[0117] なお、 2層接点式の場合は、導電層部 103同士の間は空隙となっており、 3層接点式では、導電層部 103同士の間のうち、通信素子 901が貫通する場所以外のところは空隙となっている。この空隙は、絶縁体で充填しても良いし、図 9 (a) (b)に示すような抵抗率が場所によって異なるシート状の部材を用いて導電層部 103とそれ以外の部分とを構成することとしても良レ、。

実施例 3

[0118] 上記両実施例では、接地層部 101や電源層部 102は、均質なシート状のものを想定している力これらは、ある程度パターユングされたもの（たとえば、導体が網目状にパターユングされたものなど）であっても良い。

[0119] たとえば、接地層部 101および電源層部 102の良導体は、導電層部 103のそれぞれとは重ならない領域に配置することとしても良い。この場合、接地層部 101および電源層部 102の良導体は、網目状となり、その網目の空隙に導電層部 103が重なるような位置とするのである。図 13は、このようなパターンの様子を示す説明図である。図中の接地層部 101および電源層部 102については、斜線が引いてある部分が、良導体のある部分である。

[0120] 本図では、境界配置型の場合にっレ、て図示してレ、るが、中央配置型の場合であつても同様のパターンを採用することができる。

実施例 4

[0121] 本実施例は、信号層部 801の他の構成の手法を提案するものである。図 14には、信号層部の他の実施形態を説明する説明図である。図 14 (a)は、信号層部 801の上面図、図 14 (b) (c) (d)は、信号層部 801の 3通りの実施例の断面図である。

[0122] 本図に示すように、シート状の信号層部 801は、複数の導電層部 103が 1枚のシート状の抵抗体 951に密着しており、良導体 952が、抵抗体 951を挟んで導電層部 10 3をまたぐように配置されてレ、る。

[0123] これによつて、シート状の抵抗体 951をプノレ抵抗体部 104として機能させることが可能であるとともに、良導体 952によって隣り合う導電層部 103の隣接結合の抵抗が下がる。

[0124] 同図（c) (d)では、抵抗体 951に良導体 952や導電層部 103が陥没するように配置されており、信号層部 801の全体形状力枚の平らなシートのように構成されている。このように構成すれば、取扱いが容易になるほか、エッチング等の技術を用いて作成がしゃすくなる。

実施例 5

[0125] 上記実施例では、接地層部 101と電源層部 102とに導電層部 103が挟まれることとなっていたが、この順序は変更しても良い。すなわち、接地層部 101と導電層部 103 とに電源層部 102が挟まれるような実施形態である。図 15、図 16は、このような実施形態の説明図である。

[0126] このように、電源層部 102と導電層部 103との順序を入れかえた場合、等価回路におけるコンデンサの容量に変化はある力それ以外の構成や動作原理は本質的に変化はない。したがって、上記実施形態と同様の構成を採用することができる。

[0127] このほか、上記実施形態では、接地層部 101と電源層部 102との間に導電層部 10 3 (信号層部）が挟まれるように構成しているが、導電層部 103と接地層部 101に電源層部 102が挟まれる形態や、導電層部 103と電源層部 102に接地層部 101が挟まれる形態を採用しても良い。

実施例 6

[0128] 本実施例は、結合抵抗体部 107にかえて、純抵抗と容量が並列接続された結合体や、容量を用いた結合体を用いるものである。図 17にその様子を示す。

[0129] 図 17に示すように、導電層部 103は、良導体 952と結合体 971とによってそれぞれ結合されている。

[0130] ここで、結合体 971として絶縁体を用いた場合には、「容量のみを用いた結合体」によって導電層部 103同士が結合されることになる。また、結合体 971としてある程度の抵抗を持ったものを用いた場合には、「コンデンサと抵抗を並列接続した結合体」によって導電層部 103同士が結合されることになる。

[0131] 特に後者の場合、「コンデンサの容量 C'と抵抗 R'との時定数 C'R'」が、図 2を参照した場合の「接地層部 101と導電層部 103の容量 C1 (図 2では Cとなっている）、導電層部 103と電源層部 102の容量 C2 (図 2では Cとなっている）の合成容量（CI +C2) と抵抗 R2との時定数 (C1 +C2) R2」に等しくなるようにしておくと、通信装置 100の全体が、同じ周波数特性を保つインピーダンスを結合したネットワークとなる。したがつて、周波数依存性がなくなるため、隣り合う導電層部 103に伝播する波形の崩れがなくなる、という利点がある。

実施例 7

[0132] 上記実施例では、電源は正電源とし、接地層部 101に対する電源層部 102の電位は正とし、プル抵抗体部 104は電位のプノレアップを行うことを想定している力正負の関係を逆にしても良い。すなわち、電源は負電源とし、プノレ抵抗体部 104は電位

[0133] また、上記実施例では、通信素子は、接地層部 101と導電層部 103との間に電流を流して、導電層部 103の電位を変化させていた力電源層部 102と導電層部 103 との間に電流を流して、導電層部 103の電位を変化させることとしても良い。

[0134] このほか、プノレ抵抗体部 104として、所定の抵抗率の部材を充填するのではなぐ通信素子の内部にプノレ抵抗を用意し、このプノレ抵抗で適宜各層を結合することとしても良い。 [0135] さらに、プノレ抵抗体部 104も場所によって抵抗率が変化するシート状の部材を利用することとしても良い。この場合、プル抵抗体部 104に相当する領域の平均抵抗率は所定の抵抗率とし、それ以外の領域の平均抵抗率はきわめて高いもの（ほぼ絶縁体に近いもの）とすることとなる。

産業上の利用可能性

[0136] 以上説明したように、本発明によれば、複数の通信素子が坦め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって情報を伝達する通信装置を提供することができる。

[0137] 尚、本願は、以下の 11件の日本国特許出願を基礎とする優先権を主張するものであり、これらの 11件の基礎出願に記載の内容、ならびに、上記 [特許文献 1]に記載の内容は、すべて、本願の内容としてとりこむものとする。

(1)日本国特許出願特願 2003 - 174076号

(2)日本国特許出願特願 2003-189133号

(3)日本国特許出願特願 2003-189117号

(4)日本国特許出願特願 2003-284562号

(5)日本国特許出願特願 2003-284582号

(6)日本国特許出願特願 2003-284563号

(7)日本国特許出願特願 2003-284541号

(8)日本国特許出願特願 2003-284584号

(9)日本国特許出願特願 2003-323300号

(10)日本国特許出願特願 2004-107875号

(11)日本国特許出願特願 2004-107876号

Claims

請求の範囲

[1] シート状の導電体である接地層部、

前記接地層部と対向して配置されるシート状の導電体であって、前記接地層部に対する電位が所定の基準電位となる電源層部、

前記接地層部と前記電源層部との間に配置されるシート状の導電体である複数の前記接地層部と前記電源層部との間に配置され、前記複数の導電層部のうち、隣り合うものを結合する複数の結合抵抗体部、

前記電源層部と前記複数の導電層部のそれぞれとの間を結合する複数のプル抵抗体部、

前記複数の導電層部のそれぞれに対応付けられる通信素子部であって、当該対応付けられる導電層部の前記接地層部に対する電位を変化させて情報を伝送し、前記複数の結合抵抗体部のいずれ力を介して当該対応付けられる導電層部に隣り合う導電層部に伝播される電位の変化を検知して伝送された情報を得る複数の通信素子部

を備えることを特徴とする通信装置。

[2] シート状の導電体である接地層部、

前記接地層部と前記電源層部との間に配置されるシート状の導電体である第 1導電層部、および、第 2導電層部、

前記接地層部と前記電源層部との間に配置され、前記第 1導電層部と前記第 2導電層部とを結合する結合抵抗体部、

前記電源層部と前記第 1導電層部との間を結合する第 1プル抵抗体部、前記電源層部と前記第 2導電層部との間を結合する第 2プル抵抗体部、伝送すべき情報により、前記第 1導電層部の前記接地層部に対する電位を変化させる第 1通信素子部、

前記第 1導電層部の前記接地層部に対する電位が変化することにより、前記結合抵抗体部を介して前記第 2導電層部に伝播される電位の変化を検知して、伝送された情報を得る第 2通信素子部

を備えることを特徴とする通信装置。

[3] 請求項 2に記載の通信装置であって、

前記第 1通信素子部は、前記第 1通信素子部と前記接地層部との間に電流を流して、前記第 1導電層部の前記接地層部に対する電位を変化させ、

前記第 2通信素子部は、前記第 2通信素子部の前記接地層部に対する電位と、当該所定の基準電位とを比較して、電位の変化を検知する

ことを特徴とするもの。

[4] 請求項 3に記載の通信装置であって、

前記第 1通信素子部、および、前記第 2通信素子部は、前記電源層部と前記接地層部との電位差を電源として動作する

ことを特徴とするもの。

[5] 請求項 3に記載の通信装置であって、

前記第 1導電層部、前記第 2導電層部、および、前記結合抵抗体部は、前記接地層部と前記電源層部との間に配置されるシート状の信号層部をなし、

前記第 1通信素子部、および、前記第 2通信素子部は、前記信号層部と前記接地層部との電位差を電源として動作する

ことを特徴とするもの。

[6] 請求項 5に記載の通信装置であって、

前記信号層部は、抵抗率が場所によって変化するシート状部材力なり、当該シート状部材における前記第 1導電層部、および前記第 2導電層部に相当する領域の平均抵抗率は、当該シート状部材における前記結合抵抗体部に相当する領域の平均抵抗率よりも低レヽ

ことを特徴とするもの。

[7] 請求項 3に記載の通信装置であって、

前記第 1導電層部、および、前記第 2導電層部は、略正方形の形状であり、前記第 1通信素子部、および、前記第 2通信素子部は、それぞれ、前記第 1導電層部、および、前記第 2導電層部の中央に配置される

ことを特徴とするもの。

[8] 請求項 1に記載の通信装置であって、

前記複数の導電層部は、前記接地層部と前記電源層部との間に配置されるのにかえて、前記接地層部との間に前記電源層部を挟む、もしくは、前記電源層部との間に前記接地層部を挟むように配置される

ことを特徴とするもの。

[9] 請求項 2に記載の通信装置であって、

前記複数の導電層部は、前記接地層部と前記電源層部との間に配置されるのにかえて、前記接地層部との間に前記電源層部を挟む、または、前記電源層部との間に前記接地層部を挟むように配置される

ことを特徴とするもの。

[10] 請求項 9に記載の通信装置であって、

ことを特徴とするもの。

[11] 請求項 10に記載の通信装置であって、

ことを特徴とするもの。

[12] 請求項 10に記載の通信装置であって、

ことを特徴とするもの。

[13] 請求項 11に記載の通信装置であって、

ことを特徴とするもの。

[14] 請求項 9に記載の通信装置であって、

ことを特徴とするもの。

[15] 請求項 1に記載の通信装置であって、

前記結合抵抗体部は、静電容量を有し、

当該通信装置内の各部のインピーダンスは等しレ、

ことを特徴とするもの。

[16] 請求項 1に記載の通信装置であって、

前記結合抵抗体部にかえて、静電容量を有する結合容量体部を備えることを特徴とするもの。

[17] 請求項 2に記載の通信装置であって、

前記結合抵抗体部は、静電容量を有し、

当該通信装置内の各部のインピーダンスは等しレ、

ことを特徴とするもの。

[18] 請求項 2に記載の通信装置であって、