WO2012144440A1

WO2012144440A1 - 伝送媒体、伝送装置、及び伝送方法

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Publication number: WO2012144440A1
Application number: PCT/JP2012/060138
Authority: WO
Inventors: 徹金城
Original assignee: ＥｓｔＪａｐａｎ株式会社
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2012-10-26
Also published as: JPWO2012144440A1; CN103650271A; TW201310468A; WO2012144017A1

Abstract

　従来の伝送媒体、伝送装置よりも優れた信号、電力の伝送特性を備えた伝送媒体、伝送装置を作製する。　本発明の伝送媒体は、相互に離間されて平行に配置される第１，第２の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ巻回されてなる第３の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ第３の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる第４の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ、且つ、第１，第２の伝送線間に挟まれる領域内に、第３，第４の伝送線と交差する交差部を形成しつつ巻回されてなる第５の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ、且つ、第１，第２の伝送線間に挟まれる領域内に、第３，第４の伝送線と交差する交差部を形成しつつ第５の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる第６の伝送線とを有する。第３，第４の伝送線による第１の伝送線に対する絡み部（ア）と、第５，第６の伝送線による第１の伝送線に対する絡み部（イ）とからなる２つの絡み部は、第１の伝送線の長手方向においてそれぞれ交互に形成され、第３，第４の伝送線による第２の伝送線に対する絡み部（ウ）と、第５，第６の伝送線による第２の伝送線に対する絡み部（エ）とからなる２つの絡み部は、第２の伝送線の長手方向においてそれぞれ交互に形成される。第３の伝送線及び第５の伝送線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続されることにより第１の伝送路が形成され、第４の伝送線及び第６の伝送線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続されることにより第２の伝送路が形成される。また、本発明の伝送装置は、上記伝送媒体を磁性体に対して巻回することにより作製される。

Description

伝送媒体、伝送装置、及び伝送方法

　本発明は、信号や電力を伝送するための伝送媒体に関する。

　一般に、同軸ケーブルや導線等の伝送路を介して信号や電力を伝送するに際しては、伝送路のもつ抵抗成分やインダクタンス成分に起因して当該信号や電力を担う電圧が減衰し、また遅延するために、受信側において信号が劣化（信号強度の低下、位相のずれ）すること、及び受電側において電力損失が生じることを避けられない。かかる減衰や遅延を最小限にし、伝送特性が最良となるように伝送路を設計することは、通信品質の向上やエネルギーの有効利用という観点から見て重要な課題である。

　この課題を解決するべく、本発明者は、伝送時の減衰及び遅延が極めて小さく、それゆえ信号劣化及び電力損失が従来に比して格段に小さい伝送媒体を提案した（特許文献１。以下、当該特許文献１に記載の発明を「先の特許発明」と呼ぶ。）。

　上記提案に係る伝送媒体とは、図１１に示すように、相互に離間されて実質的に平行に配置された第１、第２の導線（ライン＃１，＃２）に対し、その長手方向へと第３の導線（ライン＃３）を交互に絡ませつつ巻回し、更に当該巻回された第３の導線がなす形状とは対称的な形状をなすよう、第１、第２の導線に対してその長手方向へと第４の導線（ライン＃４）を交互に絡ませつつ巻回してなる伝送媒体であって、このような伝送媒体を用いることにより従来に比べて信号の減衰及び遅延を大幅に低減できることが、実験によって示されていた。また、このような伝送媒体の特性を理論的に説明するためのモデルとしては、ライン＃１又は＃２の一方と、ライン＃３と、ライン＃４と、により形成される三角形状の経路を流れる渦電流により発生する、当該三角形状の経路により囲まれる面に対して垂直な磁場により起電力が誘導され、当該起電力により電流が流れるというモデルが提唱されていた。

日本国特許第４３３５９７４号明細書日本国特許第４３９０８５２号明細書

　本発明者は、上記先の特許発明に係る伝送媒体よりも更に優れた特性を備える伝送媒体を得ることを新たな課題とし、様々な構成の伝送媒体を設計、試作することにより研究を続けた。その結果、上記伝送媒体よりも電圧の減衰及び遅延が更に小さい伝送媒体を作製することに成功した。さらに、今回作製した伝送媒体を磁性体に対して巻回することにより伝送装置を作製し、この伝送装置を用いて発光ダイオード（以下、ＬＥＤ。Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を発光させたとき、ＬＥＤを流れる電流値が大幅に低下する一方で照度の低下率は小さいことを発見した。

　本発明の伝送媒体は、相互に離間されて平行に配置される第１，第２の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ巻回されてなる第３の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ第３の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる第４の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ、且つ、第１，第２の伝送線間に挟まれる領域内に、第３，第４の伝送線と交差する交差部を形成しつつ巻回されてなる第５の伝送線と、第１，第２の伝送線の長手方向へと、第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ、且つ、第１，第２の伝送線間に挟まれる領域内に、第３，第４の伝送線と交差する交差部を形成しつつ第５の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる第６の伝送線とを有し、第３，第４の伝送線による第１の伝送線に対する絡み部（ア）と、第５，第６の伝送線による第１の伝送線に対する絡み部（イ）とからなる２つの絡み部は、第１の伝送線の長手方向においてそれぞれ交互に形成され、第３，第４の伝送線による第２の伝送線に対する絡み部（ウ）と、第５，第６の伝送線による第２の伝送線に対する絡み部（エ）とからなる２つの絡み部は、第２の伝送線の長手方向においてそれぞれ交互に形成され、第３の伝送線及び第５の伝送線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続されることにより第１の伝送路が形成され、第４の伝送線及び第６の伝送線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続されることにより第２の伝送路が形成されたことを特徴とする。また、本発明の伝送装置は、本発明の伝送媒体を磁性体に対して巻回することにより作製される。

　本発明の伝送媒体によれば、信号や電力を伝送する際の減衰及び遅延を、先の特許発明に係る伝送媒体を用いた伝送時の減衰及び遅延よりも更に低減させることができる。一例として、後に実験データを用いて説明するとおり、本発明の一実施形態である伝送媒体を用いれば、同等な導電材料を用いて作製された上記先の特許発明に係る伝送媒体を用いた伝送に比べて、信号の遅延を１３％程度低減させることが可能となる。また、本発明の伝送媒体は、磁性体に対して巻回することにより伝送装置として使用することも可能である。一例としては、後に実験データを用いて説明するとおり、交流電圧成分を含む電圧を印加してＬＥＤを発光させるシステムに本発明の伝送装置を導入することにより、ＬＥＤに流れる電流を抑えつつ、すなわち消費電力を抑えつつ照度を維持することが可能となる。

　なお、上記記載中、「平行に配置される」とは、第１，第２の伝送線が各々の全長に亘って完全に平行な位置関係を保っている、ということを必ずしも意味するものではなく、実質的に平行に配置されている、という程度の意味で用いられている。各伝送線を所望の形状に成形する際、及び両伝送線を所望の位置関係に配置する際の製造技術上の限界等に応じて、上記第１，第２の伝送線における実際の位置関係は変わりうる。なお、後述の実施例１において説明する実験を行うにあたっては、ファンクションジェネレータとオシロスコープとを本発明の伝送媒体によって接続するに際して、当該伝送媒体を両機器の各接続端子においてのみ固定していた。すなわち、上記伝送媒体はその両端以外では特に固定されておらず、第１，第２の伝送線における平行な位置関係も完全には保たれていなかったのであるが、後述のとおり、このような態様で用いた場合であっても、本発明の伝送媒体においては伝送特性が先の特許発明より向上していることが示された。後述の実施例２において説明する本発明の伝送装置を用いた実験でも、同様に第１，第２の伝送線における平行な位置関係が完全には保たれていなかったが、このような条件でＬＥＤを発光させた場合であっても、上述の効果が得られることが示された。

　また、上記記載中、「第３の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる、（第４の伝送線）」とは、第３，第４の伝送線が各々の全長に亘って完全に重なり合った位置関係を保っている、ということを必ずしも意味するわけではなく、これら伝送線の巻回される経路が実質的に重複している、という程度の意味で用いられている。各伝送線を巻回する際の製造技術上の限界や、使用時における伝送媒体の設置条件等に応じて、上記第３，第４の伝送線における実際の位置関係は変わりうる。この点は、「第５の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる、（第６の伝送線）」との記載においても同様である。既に述べたとおり、後述の実施例１において説明する実験を行うにあたって上記伝送媒体はその両端以外では特に固定されておらず、第３，第４の伝送線間、及び第５，第６の伝送線間においても部分的なねじれ関係等が生じていたと考えられるし、実施例２において説明する実験でも、磁性体に対して伝送媒体を巻回する際に同様なねじれ関係等が生じていたと考えられるが、このような態様で用いた場合であっても、本発明の伝送媒体において伝送特性が先の特許発明より向上していること、及び、伝送装置において上述の効果が得られることが示された。

　また、本発明は、上記本発明の伝送媒体、又は伝送装置における、第１の伝送路の一端を、信号又は電力源における一方の端子に接続し、第１の伝送路の他端を、受信器における一方の端子に接続し、第２の伝送路の一端を、信号又は電力源における他方の端子に接続し、第２の伝送路の他端を、受信器における他方の端子に接続することにより、第１，第２の伝送路によって、信号又は電力源から受信器へと信号又は電力を伝送する方法を提供する。一例として、受信器としてはＬＥＤを用いて、信号又は電力源からＬＥＤへと、本発明の伝送装置を介して交流電圧成分を含む電圧を印加することにより、ＬＥＤを発光させることが可能である。

　上記方法は、本発明の伝送媒体、伝送装置を用いた信号、又は電力伝送の典型的な一態様である。後述の実施例において説明するとおり、上記態様で伝送を行うことにより、先の特許発明に係る伝送媒体を用いた伝送に比べて減衰及び遅延を更に低減させることができる。さらに、本発明に係る伝送装置を用いれば、本発明に係る伝送装置を用いない場合に比べて消費電力を抑えつつＬＥＤを発光させることが可能となる。なお、本発明の伝送媒体、伝送装置による伝送は、金属線等から形成された本発明の伝送媒体を（必要に応じて磁性体に巻回した上で）用いて電流を流すこと等による電力伝送であってもよいし、あるいは、光ファイバーケーブル等、任意の通信線を用いて本発明の伝送媒体、伝送装置を形成した上で通信信号を伝送することにより、本発明の伝送方法を実施することもできる。同様に、受信器もＬＥＤ以外の任意の素子、機器等であってよい。

　本発明の伝送媒体、伝送装置を用いれば、従来よりも減衰及び遅延を抑えつつ信号及び電力を伝送することができる。これにより、従来よりも高品質での電気通信や低損失での電力伝送が可能となる。特に、本発明の伝送装置を用いてＬＥＤを発光させれば、消費電力を抑えつつ照度を維持することが可能となる。

本発明の、第１の実施形態に係る伝送媒体の一部の平面図である。本発明の一実施形態に係る伝送媒体の簡素化された構成を示した上で、更に各伝送線同士の共通接続、及び使用時における各端子等への接続の状態を示した概略図である。本発明の、第２の実施形態に係る伝送媒体の一部の平面図である。本発明の、第３の実施形態に係る伝送媒体の一部の平面図である。本発明の伝送媒体について行った伝送特性の測定実験における、ファンクションジェネレータと、オシロスコープの各チャンネルとの接続態様を示した概略構成図である。ファンクションジェネレータからオシロスコープへと方形波信号を入力したときにオシロスコープで観測された波形図である。なお、オシロスコープの第１チャンネル（ＣＨ１）には全長１ｍの同軸ケーブル（ＪＩＳ規格１．５Ｄ－２Ｖに準拠。後述の全ての同軸ケーブルについても同様。）を介して上記方形波信号が入力されており、第２チャンネル（ＣＨ２）においても同様に、全長１ｍの同軸ケーブルを介して上記方形波信号が入力されている。ファンクションジェネレータからオシロスコープへと方形波信号を入力したときにオシロスコープで観測された波形図である。なお、オシロスコープの第１チャンネル（ＣＨ１）には全長１ｍの同軸ケーブルを介して上記方形波信号が入力されており、第２チャンネル（ＣＨ２）においては、全長５ｍの市販ケーブル（ＡＷＧ２０規格に準拠）２本から作製したツイストペア線を介して上記方形波信号が入力されている。ファンクションジェネレータからオシロスコープへと方形波信号を入力したときにオシロスコープで観測された波形図である。なお、オシロスコープの第１チャンネル（ＣＨ１）には全長１ｍの同軸ケーブルを介して上記方形波信号が入力されており、第２チャンネル（ＣＨ２）においては、全長５ｍの同軸ケーブルを介して上記方形波信号が入力されている。ファンクションジェネレータからオシロスコープへと方形波信号を入力したときにオシロスコープで観測された波形図である。なお、オシロスコープの第１チャンネル（ＣＨ１）には全長１ｍの同軸ケーブルを介して上記方形波信号が入力されており、第２チャンネル（ＣＨ２）においては、上記先の特許発明に係る全長５ｍの伝送媒体を介して上記方形波信号が入力されている。ファンクションジェネレータからオシロスコープへと方形波信号を入力したときにオシロスコープで観測された波形図である。なお、オシロスコープの第１チャンネル（ＣＨ１）には全長１ｍの同軸ケーブルを介して上記方形波信号が入力されており、第２チャンネル（ＣＨ２）においては、本発明に係る全長５ｍの伝送媒体を介して上記方形波信号が入力されている。先の特許発明に係る伝送媒体の一部の平面図である。本発明に係る伝送媒体を磁性体に対して巻回することにより作製される、伝送装置の概略図である。本発明の伝送装置について行った伝送特性の測定実験における、ファンクションジェネレータと白色ＬＥＤとの接続態様を示した概略構成図である。本発明の伝送装置について行った伝送特性の測定実験における、ファンクションジェネレータと白色ＬＥＤとの接続態様を示した概略構成図である。比較実験として行った伝送特性の測定実験における、ファンクションジェネレータと白色ＬＥＤとの接続態様を示した概略構成図である。ファンクションジェネレータから白色ＬＥＤへと交流電圧成分を含む電圧を印加したときに観測された、白色ＬＥＤを流れる電流、及び白色ＬＥＤの照度のグラフである。ファンクションジェネレータと白色ＬＥＤとの間に本発明の伝送装置を導入した場合、導入しなかった場合のそれぞれについて測定された、電流及び照度の印加電圧に対する変化が描かれている。先の特許発明に係る伝送媒体の特性を理論的に説明するためのモデルを表す図である。特許文献１の図８（Ａ），（Ｂ）に対応する。先の特許発明に係る伝送媒体の特性を理論的に説明するためのモデルを表す図である。特許文献１の図９（Ａ），（Ｂ）に対応する。

　これより図面を用いて、本発明に係る伝送媒体、伝送装置の構成、及び伝送方法を説明する。ただし、本発明に係る伝送媒体、伝送装置の具体的構成、及び伝送方法の具体的実施手順が、以下に実施例として示される特定の構成、手順へと限定されるわけではなく、それらは本発明の範囲内で適宜変更可能である。一例として、本発明の伝送媒体において形成される絡み部、交差部の数は任意であるし、伝送媒体が巻回される磁性体についても、任意の材料、形状、サイズを選択することができる。巻回の回数も任意である。本発明の伝送方法による信号又は電力伝送も、実施例１で用いられた方形波電圧信号や、実施例２で用いられた特定周波数の交流電圧成分を含む電圧信号によるこれらの伝送に限らず、任意の態様で行ってよい。なお、これら複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

　本発明に係る伝送媒体の構成
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る伝送媒体１の、両端を含まない一部分を描いた平面図である。

　伝送媒体１は、所定の間隔Ｗを置いて平行に配置された、直線状の第１，第２の伝送線（ライン♯１，♯２）と、これらライン＃１，＃２の長手方向へと当該ライン＃１，＃２に対して交互に絡みつつ巻回された、第３～第６の伝送線（ライン＃３～＃６）とを具備している。ここにおいて、ライン＃４は、ライン＃３が巻回された経路とほぼ同一の経路上で当該ライン＃３に対して重畳的に巻回されており、同様にライン＃６は、ライン＃５が巻回された経路とほぼ同一の経路上で当該ライン＃５に対して重畳的に巻回されている。また、ライン＃３，＃４が巻回された経路が描く曲線と、ライン＃５，＃６が巻回された経路が描く曲線とは、ライン＃１，＃２間の中心線に対してほぼ対称の関係にある。

　図１中、絡み位置Ｐ０～Ｐ６は、ライン＃３～＃６のいずれかによってライン＃１又は＃２に対する絡み部が形成される、上記ライン＃１，＃２の長手方向での位置を示す。図１から明らかなとおり、ライン＃１について見れば、ライン＃３，＃４による絡み部（ア）（ライン＃１上、絡み位置Ｐ０，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６にある絡み部）と、ライン＃５，＃６による絡み部（イ）（ライン＃１上、絡み位置Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５にある絡み部）とが長手方向において交互に、且つ所定の間隔Ｓを置いてほぼ等間隔に形成されている。同様に図１から明らかなとおり、ライン＃２について見れば、ライン＃３，＃４による絡み部（ウ）（ライン＃２上、絡み位置Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５にある絡み部）と、ライン＃５，＃６による絡み部（エ）（ライン＃２上、絡み位置Ｐ０，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６にある絡み部）とが長手方向において交互に、且つ所定の間隔Ｓを置いてほぼ等間隔に形成されている。また、図１中、交差位置Ｃ１～Ｃ６は、ライン＃３，＃４とライン＃５，＃６とが互いに交差する交差部の位置を示す。

　図２は、上記伝送媒体１の全体構成を簡素化して示し、更に各伝送線同士の共通接続の状態、及び使用時における伝送媒体１の各端子等への接続の状態を示した概略図である。

　本発明の伝送媒体１において、ライン＃１とライン＃２，ライン＃３とライン＃５、及びライン＃４とライン＃６は、その両端側にてそれぞれ共通接続されている。典型的な使用態様においては、ライン＃１とライン＃２の両端が、アース等、任意の基準電位点へと接続される一方、ライン＃３，＃５は第１の伝送路＃１１として、ライン＃４，＃６は第２の伝送路＃２２として、それぞれ入出力機器の各端子間に接続されて電気信号の伝送を担う。ただし、ライン＃１とライン＃２を共通接続すること、及び、共通接続されたライン＃１とライン＃２を基準電位点へと接続することは必須ではない。使用態様の一例として、音響用アンプとスピーカとのＨＯＴ側端子間を第１の伝送路＃１１で接続し、当該各機器のＣＯＬＤ側端子間を第２の伝送路＃２２で接続すれば、伝送媒体１を音響用スピーカケーブルとして用いることができる。

　なお、ライン♯１～♯６の一例としては、銅、アルミ等、任意の導電材料からなる導電性線材を任意の絶縁膜で被覆してなる導線が用いられる。ただし、各ラインを接触させずに伝送媒体１を構成するならば、上記絶縁膜による被覆は不要である。また、後述の実施例１においては、ライン♯１，♯２間の離隔距離Ｗを約３．５ｍｍとし、ライン♯３～♯６によって形成される各絡み部の位置間隔Ｓを約５ｍｍとして形成された伝送媒体１を用いたが、これら寸法も伝送媒体１の用途等に応じて適宜変更可能である。

　また、図１に示される伝送媒体１においては、ライン＃１～＃６の各々を強く固定することにより伝送媒体全体としての外力に対する耐久性を向上させるよう、各絡み部、及び各交差部の形成態様が選択されている。

　具体的に、交差位置Ｃ１～Ｃ６に形成される各交差部において、ライン＃３，＃４はライン＃５，＃６の下方（本実施形態においては、紙面奥側）に位置しているが、一方で絡み位置Ｐ０～Ｐ６に形成される各絡み部において、当該下方に位置するライン＃３，＃４は、交差部から離れる両方向に進むに従いライン＃１又はライン＃２の上方（本実施形態においては、紙面手前側）から下方へと廻り込むよう、ライン＃１，＃２に対して絡みついている。これにより、ライン＃３，＃４は、交差部において自己の上方に位置するライン＃５，＃６と、絡み部において自己が上方から絡みつくライン＃１，＃２と、により上方及び下方から挟まれることとなり、強く固定される。

　同様に、ライン＃５，＃６は、交差部において自己の下方に位置するライン＃３，＃４と、絡み部において自己が下方から絡みつく＃１，＃２と、により下方及び上方から挟まれて強く固定される。

　また、ライン＃１，＃２も、それぞれ各絡み部においてライン＃３，＃４、又はライン＃５，＃６により上方及び下方から挟まれており、強く固定される。このように、図１に示される伝送媒体１においては、絡み部又は交差部において全てのライン＃１～＃６が自己以外のラインにより上方及び下方から挟まれることとなるため、各ラインが強く固定されることによって外力への耐久性が向上する。

　ただし、本発明の伝送媒体において、各絡み部、及び各交差部を図１に示されるとおりの形成態様で形成することは必須ではない。図３、図４に示されるとおりの態様を初めとする任意の態様で各絡み部、及び各交差部を形成することにより、本発明の伝送媒体を構成することができる。

　本発明に係る伝送媒体の伝送特性
　図１、図２に示される構成の伝送媒体１について、その伝送特性の測定実験を行った。測定実験は、ファンクションジェネレータから出力される方形波信号を、オシロスコープの第１チャンネル（ＣＨ１）に対しては全長１ｍの同軸ケーブルを介して入力し、一方で第２チャンネル（ＣＨ２）に対しては本発明に係る全長５ｍの伝送媒体１を介して入力し、両チャンネルにおいて観測される波形を比較することにより行われた。さらに、ＣＨ２への入力に用いる伝送媒体を、従来技術により与えられる比較例としてのさまざまな伝送媒体へと変更しつつ同様の実験を行い、各比較例において測定された伝送特性と本発明の伝送媒体１において測定された伝送特性とを比較した。

　図５に、上記伝送特性の測定実験における、ファンクションジェネレータ１０（Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｃｋａｒｄ社製の８１１６Ａ）と、オシロスコープ２０（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製のＴＤＳ４２０Ａ）のチャンネルＣＨ１，ＣＨ２と、の接続態様を示す。ただし、図５において各伝送路の長さは正確に反映されていない。

　ファンクションジェネレータ１０の出力端子とオシロスコープ２０のＣＨ１入力端子とは、全長１ｍの同軸ケーブル３０（ＪＩＳ規格１．５Ｄ－２Ｖに準拠。後述の全ての同軸ケーブルについても同様。）によって接続されている。ファンクションジェネレータ１０の出力端子とオシロスコープ２０のＣＨ２入力端子とは、図５を用いて既に説明したとおりの接続態様で、本発明の伝送媒体１により接続されている。なお、両チャンネルにおいては、５０Ωのインピーダンス整合用（終端用）の抵抗が接続されている。

　本測定実験に用いた伝送媒体１を作製するにあたり、ライン＃１～＃６としては、いずれも線径（芯線）０．３５ｍｍφ、線外径（絶縁被覆を含む）０．４ｍｍφの銅線を用いた。ライン＃１，＃２は全長５ｍ（共通接続部を除く）に切断され、間隔（図１中、Ｗ）約３．５ｍｍで平行に配置されている。またライン＃３～＃６は、絡み位置の間隔（図１中、Ｓ）が約５ｍｍとなるよう、ライン＃１，＃２に対して交互に絡みつつ巻回された上で、共通接続部を形成するための余裕をもって切断されている（単純な幾何学的計算によれば、ライン＃３～＃６の全長は共通接続部を除いて約６．１ｍである。）。

　また、比較例として用いた伝送媒体は、以下のとおりである。
　（比較例１）
　　全長１ｍの同軸ケーブル
　（比較例２）
　　全長５ｍの市販ケーブル（ＡＷＧ２０規格に準拠）２本から作製したツイストペア線
　（比較例３）
　　全長５ｍの同軸ケーブル
　（比較例４）
　　図１１に示される構成の、先の特許発明に係る全長５ｍの伝送媒体

　なお、比較例４の伝送媒体に用いられた各ライン＃１～＃４のサイズ（全長を含む）及び特性は、本発明の伝送媒体１に用いられたライン＃１～＃６のうち、ライン＃１～＃４のサイズ、特性と同一である。ライン＃１，＃２の間隔Ｗ、及び絡み位置の間隔Ｓも、本発明の伝送媒体１と比較例４の伝送媒体とにおいて互いに等しい。また、比較例４の伝送媒体を用いて測定実験を行う際には、ライン＃３，＃４の両端側を共通接続して第１の伝送路＃１１を形成し、ライン＃１，＃２の両端側を共通接続して第２の伝送路＃２２を形成し、これら伝送路を、本発明の伝送媒体１を用いた接続と同様にファンクションジェネレータ１０の出力端子とオシロスコープのＣＨ２入力端子との間に接続した上で、方形波信号を観測した。

　ＣＨ２に接続する伝送媒体として、比較例１～４、及び本発明の伝送媒体１のうちいずれか一つを用い、ファンクションジェネレータ１０からオシロスコープ２０の各チャンネルへと、振幅３００ｍＶ、デューティ比５０％、１ＭＨｚの方形波信号を入力してその波形を観測した。それぞれの伝送媒体を用いた構成において各チャンネルで観測された方形波信号の波形図を、図６～図１０に示す。

　図６は、ＣＨ２において比較例１の同軸ケーブルを用いたときに観測された、各チャンネルでの波形図である。

　グラフの横軸は時刻を、縦軸は電圧を、それぞれ表す。また、ＣＨ１における波形との比較を容易にするため、ＣＨ２における波形は縦軸下方向に一定のオフセットを設けて表示されている。ＣＨ１とＣＨ２への入力は同一の同軸ケーブルを介して行われており、両チャンネルにおける波形はほぼ同一である。ＣＨ１の電圧が中間値（ＣＨ１における電圧の最高値と最低値との平均値）をとる時刻と、ＣＨ２の電圧が中間値（ＣＨ２における電圧の最高値と最低値との平均値）をとる時刻と、の差として、ＣＨ１に対するＣＨ２の遅延時間を定義すれば、遅延時間はほぼゼロであると計算される。これにより、両チャンネル間においてはファンクションジェネレータ１０との接続に用いる伝送媒体以外の要素に起因する相対的な信号遅延がほぼ生じていないことがわかる。

　図７は、ＣＨ２において比較例２のツイストペア線を用いたときに観測された、各チャンネルでの波形図である。両チャンネル間で相対的な信号遅延が生じていることが、グラフから読み取れる。また、両チャンネルにおいて観測された波形は方形よりも乱れているが、これは伝送路のインピーダンスがチャンネル間で整合していないことによるものであると推定される。図６の場合と同様の定義を用いれば、ＣＨ１に対するＣＨ２の遅延時間は１０１ｎｓと計算される。

　図８は、ＣＨ２において比較例３の同軸ケーブル（全長５ｍ）を用いたときに観測された、各チャンネルでの波形図である。両チャンネル間で相対的な信号遅延が生じていることが、グラフから読み取れる。図６の場合と同様の定義を用いれば、ＣＨ１に対するＣＨ２の遅延時間は４７．６ｎｓと計算される。

　図９は、ＣＨ２において先の特許発明に係る比較例４の伝送媒体を用いたときに観測された、各チャンネルでの波形図である。両チャンネル間で相対的な信号遅延が生じていることが、グラフから読み取れる。図６の場合と同様の定義を用いれば、ＣＨ１に対するＣＨ２の遅延時間は４６．８ｎｓと計算される。

　図１０は、ＣＨ２において本発明の伝送媒体１を用いたときに観測された、各チャンネルでの波形図である。両チャンネル間で相対的な信号遅延が生じていることが、グラフから読み取れる。図６の場合と同様の定義を用いれば、ＣＨ１に対するＣＨ２の遅延時間は４０．８ｎｓと計算され、比較例４の伝送媒体を用いたときに比べて遅延時間が１３％程度短くなったことがわかる。また、図１０に示される、本発明の伝送媒体１を用いたときにＣＨ２で観測された方形波信号のパルス高さは、図９に示される、比較例４の伝送媒体を用いたときにＣＨ２で観測された方形波信号のパルス高さと比較して２０ｍＶほど高い。したがって、本発明の伝送媒体１を用いて伝送を行うことにより、先の特許発明の伝送媒体を用いた伝送に比べて方形波信号の減衰を更に低減できることがわかる。さらに、パルスの立ち上がり時間も、先の特許発明に係る比較例４の伝送媒体を用いたときには２０ｎｓ程度であったのに対して、本発明の伝送媒体１を用いたときには１２ｎｓ程度に短縮されていることが、図９及び図１０から読み取れる。

　以上のとおり、本発明の伝送媒体１は各種従来技術の伝送媒体よりも優れた伝送特性を備え、特に先の特許発明に係る伝送媒体に比べて減衰及び遅延を更に低減させうるものであることが測定実験により示された。

　本発明に係る伝送装置の構成
　図１２は、本発明の一実施形態に係る伝送装置２の概略図である。

　伝送装置２は、本発明に係る伝送媒体１を、フェライト製等の円筒状または円柱状の磁性体３の外周面に、所要回数（例えば３ターン）巻回することにより作製される。既に述べたとおり、伝送媒体１を構成するライン＃１～＃６に用いられる導線の材料は任意であるし、各ライン間や絡み部間の間隔等の寸法も、後述の測定実験において採用された特定の寸法に限らず適宜変更可能である。各絡み部、交差部の具体的な形成態様も、図１，図３，図４に示されるとおりの態様を初めとする任意の態様であってよい。

　図１２に示すとおり磁性体３に対して巻回された伝送媒体１においても、図２を用いて既に説明された態様と同様に、ライン＃１とライン＃２，ライン＃３とライン＃５、及びライン＃４とライン＃６が、その両端側にてそれぞれ共通接続される。特に、ライン＃３，＃５により第１の伝送路＃１１が、ライン＃４，＃６により第２の伝送路＃２２が形成されて、電気信号等の伝送を担う。図２を用いて既に説明された態様と同様に、ライン＃１とライン＃２を共通接続すること、及び、共通接続されたライン＃１，＃２を基準電位点へと接続することは必須ではない。

　本発明に係る伝送装置の特性
　図１２に示される構成の伝送装置２について、その特性の測定実験を行った。測定実験は、ファンクションジェネレータから出力される、直流定電圧成分と交流電圧成分を含む電圧信号を、伝送装置２を介して白色ＬＥＤへと出力して、白色ＬＥＤを流れる電流、及び白色ＬＥＤの照度を測定することにより行われた。直流定電圧成分の大きさを変えつつ、電流、照度を同様に測定した。

　図１３に、上記特性の測定実験における、ファンクションジェネレータ１０（Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｃｋａｒｄ社製の８１１６Ａ）と、白色ＬＥＤ４０（日亜化学工業社製のＮＣＣＷＯ２３ＳＥ）と、の接続態様を示す。ただし、図１３において各伝送路の長さは正確に反映されていない。また、図１３においては伝送媒体１が展開された状態で描かれているが、本測定実験においては伝送媒体１が螺旋軸４の方向に螺旋を描くよう、伝送媒体１を磁性体３に対して巻回した。

　本測定実験に用いた伝送媒体１を作製するにあたり、ライン＃１～＃６としては、いずれも線径（芯線）０．３５ｍｍφ、線外径（絶縁被覆を含む）０．４ｍｍφの銅線を用いた。ライン＃１，＃２は間隔（図１中、Ｗ）約３．５ｍｍで平行に配置されている。またライン＃３～＃６は、絡み位置の間隔（図１中、Ｓ）が約５ｍｍとなるよう、ライン＃１，＃２に対して交互に絡みつつ巻回された上で、共通接続部を形成するための余裕をもって切断されている。なお、各絡み部、交差部は、図１に示す態様で形成されている。

　このようにして作製された伝送媒体１を、磁性体３（Ｆａｉｒ－Ｒｉｔｅ社製の＃４３。断面直径５．１ｍｍφ、軸方向の長さ１１ｍｍの円柱形状である。また、図１２に示されるとおり、円形断面の中心軸方向、全長に亘って、断面直径１．４ｍｍの中空部分が設けられている。）に対して３ターン巻回することにより伝送装置２を作製した。

　その上で、ライン＃３，＃５が共通接続されてなる第１の伝送路＃１１と、ライン＃４，＃６が共通接続されてなる第２の伝送路＃２２とを、図１３，図１４に示すとおりの接続態様で、ファンクションジェネレータ１０及び白色ＬＥＤ４０に接続した。なお、共通接続されたライン＃１，＃２の両端は、磁性体３の中空部分内で結合されて、接地（ゼロ点）されている（図１２）。

　このような条件の下、ファンクションジェネレータ１０から、直流電圧でバイアスされた、振幅５０ｍＶ、１００ｋＨｚの正弦波形電圧信号を出力した。このとき白色ＬＥＤ４０を流れる電流を、電流計（アドバンテスト社製　デジタル・マルチメータ　Ｒ６５５１）によって測定し、また白色ＬＥＤ４０の照度を、受光器（ミノルタ社製　デジタル照度計　Ｔ－１）を用いて測定した。なお、照度は、白色ＬＥＤ４０及び受光器を暗幕で覆った上で、ランプパッケージ先端から機械軸方向に１ｍの位置で測定された。直流電圧の大きさを、１．５Ｖ，２．０Ｖ，２．５Ｖ，３．０Ｖ，３．５Ｖと変えつつ、電流及び照度を測定した。さらに、比較実験として、伝送装置２を用いず、ファンクションジェネレータ１０に対して白色ＬＥＤ４０を直接接続し（図１５）、同様に直流電圧の大きさを変えつつ電流、照度を測定した。測定結果を以下の表１、及び図１６に示す。

　図１６のグラフ中、実線は伝送装置２を用いたときに測定された電流値を、１点鎖線は伝送装置２を用いなかったときに測定された電流値をそれぞれ表し、２点鎖線は伝送装置２を用いたときに測定された照度値を、破線は伝送装置２を用いなかったときに測定された照度値をそれぞれ表す。伝送装置２を導入することにより、電流値が０．０８Ａ～０．１９Ａだけ低下する一方（低下率は約１３％～約６７％）、照度の低下率は約４％～約１８％に止まり、定格の照度をほぼ維持している。特に、いずれのバイアス電圧を印加して測定した場合においても、照度の低下率は電流の低下率よりも小さい。

　以上のとおり、本発明の伝送装置２を用いてＬＥＤを発光させたとき、ＬＥＤを流れる電流値が大幅に低下する一方で照度の低下率は小さいことが実験により示された。

　本発明の伝送媒体、伝送装置に対する理論的考察
　本発明の伝送媒体及び伝送装置について行われた、上述の測定実験の結果は、特許文献１において提唱された、先の特許発明の伝送媒体に対する数理学的理論モデルによっては説明することができない。これを示すため、まず、先の特許発明に対して提唱された上記モデルを概略的に説明する。

　先の特許発明に係る伝送媒体は図１１に示す構造を有している。ライン＃１，＃２を入出力端側で共通接続して第１の伝送路を形成し、ライン＃３，＃４を同様に入出力端で共通接続して第２の伝送路を形成した上で、第１，第２の伝送路に逆方向の電流を流したときに各ラインを流れる電流の方向が、図１７（Ａ）に示されている。なお、図１７（Ａ）中の記号は、それぞれ以下の量を表すものとして定義されている。
　　　Ｉ　：ある目から次の目へ流れる電流
　　　△Ｉ_n：ｎ番目の目の中央の空間を流れる電流の１／２
　　　Ｊ_n：ｎ番目と（ｎ＋１）番目の目の間の三角形の渦電流

　上記モデルによれば、図１７（Ａ）に示されるように電流が流れることで伝送媒体内に三角渦状の電流が発生し（図１７（Ｂ）中、Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃）、この電流が、ビオサバールの法則に従って三角形の面に垂直な変動磁場を発生させ、この磁場が電磁誘導の法則に従って発生させる起電力により、伝送媒体の中心線方向に沿った電場が発生するとされていた。具体的に、図１７（Ｂ）中、Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃によって示される三角渦状の電流により、例えば図１７（Ｂ）中、２点鎖線矢印で表される区間に誘導される起電力は

と仮定され、また図１７（Ｂ）中、３点鎖線矢印で表される区間に誘導される起電力は

と仮定されていた（σ₀は伝送媒体の形状から定められる定数であり、リアクタンス

は、形状と大きさから定まる定数である。）

　このように仮定した上で、更に、図１８（Ａ）に示される（ｎ＋２）番目と（ｎ＋３）番目の二つの目の中央の起電力に注意して、

式が導かれ、これを変形して

が得られていた。

　更に、上記モデルにおいては、図１８（Ａ）に示される三角渦の１つを、図１８（Ｂ）のように、電流が流れているライン＃３，＃４により形成される導線部分１と、当該導線部分とは逆方向に電流が流れる、ライン＃１又は＃２により形成される導線部分２と、の間に容量Ｃが発生したと解釈して、

が仮定され、
これを変形して

が導かれ、これらを用いて、以下に示す「伝送媒体の理論方程式」が導かれていた。

　上記モデルは、この理論方程式を用いた計算により、先の特許発明に係る伝送媒体を用いた伝送において、特定の条件下では信号の減衰、遅延がほとんど起こらないという結論を導くものであった。

　言い換えれば、上記モデルは、
（１）伝送媒体の各ラインに流す電流によって、三角渦状の電流経路が形成される。
（２）互いに逆方向の電流が流れる導線部分間（即ち、プラスの電位を有する導線部分とマイナスの電位を有する導線部分との間）に容量が発生する。
ことを前提として、先の特許発明に係る伝送媒体の伝送特性を説明していた。

　しかしながら、本発明に係る伝送媒体、伝送装置においてこのような前提は成り立たない。上述の実施例１，２に示された測定実験において、ライン＃１，＃２はファンクションジェネレータの出力端子と接続されておらず、電流も流れていなかったからである。

　上述の実施例１，２で用いられた伝送媒体は、図１７（Ｂ）に示される伝送媒体に対し、同図中のライン＃３，＃４からなるクロスラインをもう１組、ほぼ同じ経路上に配置してなる構造を有しており、測定実験中、２組のクロスラインにはそれぞれ逆方向の電流が流れる一方でストレートライン＃１，＃２には電流が流されていなかった。したがって、図１７（Ｂ）中のＩ₁，Ｉ₂，Ｉ₃で示される三角渦状の電流は発生せず、図１８（Ｂ）に示されるような、プラスの電位を有する導線部分とマイナスの電位を有する導線部分との間で容量が発生したとみなすことはできない。

　しかしながら、本発明に係る伝送媒体、伝送装置の作用原理が、上述のモデルと無関係であると断定することもできない。本発明者の実験によれば、図１に示される伝送媒体１からストレートライン＃１，＃２を除いた場合、伝送媒体の伝送特性は著しく劣化するのであり、すなわち本発明に係る伝送媒体、伝送装置において、ストレートライン＃１，＃２は伝送路として用いられない場合であっても不可欠の要素となるからである。

　一つの仮説としては、上述のモデルにおける、上記「（２）」の仮説を、
　（２）’プラスの電位を有する導線部分と、電流が流されていない中間電位部分との間、及び、マイナスの電位を有する導線部分と、電流が流されていない中間電位部分との間に、それぞれ容量が発生する。
と修正することが考えられる。

　すなわち、実施例１，２の測定実験においては、プラスの電位を有するライン＃３，＃５と、中間電位を有するライン＃１，＃２との間に容量が発生して式（５）と同様の式が成り立ち、一方でマイナスの電位を有するライン＃４，＃６と、中間電位を有するライン＃１，＃２との間にも容量が発生して式（５）と同様の式が成り立っていたと考えることができる。

　また、上記「（１）」の仮説に関しても、例えば実施例１，２の測定実験においてはライン＃１，＃２に何らかの仮想電流、誘導電流が流れていたために式（１），（２）と同様の式が成り立っており、結果として伝送方程式（７），（８）と同様の式が成り立っていたため、本発明の伝送媒体、伝送装置においても良好な特性が得られた、と考えることができる。

　ただし、以上は本発明者による仮説である。本発明に係る伝送媒体、伝送装置は、このような原理により動作するものとして限定されるわけではない。

　本発明の伝送媒体、伝送装置を、任意の信号、又は電力を伝送するための媒体として利用することができる。一例として、本発明の伝送媒体により音響用アンプとスピーカとのＨＯＴ側端子間、ＣＯＬＤ側端子間をそれぞれ接続して音響システムを構築すれば、機器間における信号の減衰及び遅延を低減させることにより、従来に比べて大幅な音質向上を達成することが可能となるし、本発明の伝送装置を用いてＬＥＤを動作させることにより、消費電力を抑えつつ照度を維持することが可能となる。

　１　　　　　　　　　　伝送媒体
　２　　　　　　　　　　伝送装置
　３　　　　　　　　　　磁性体
　４　　　　　　　　　　螺旋軸
　＃１～＃６　　　　　　伝送線
　＃１１，＃２２　　　　伝送路
　１０　　　　　　　　　ファンクションジェネレータ
　２０　　　　　　　　　オシロスコープ
　３０　　　　　　　　　同軸ケーブル
　４０　　　　　　　　　白色ＬＥＤ

Claims

　相互に離間されて平行に配置される第１，第２の伝送線と、
　前記第１，第２の伝送線の長手方向へと、該第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ巻回されてなる第３の伝送線と、
　前記第１，第２の伝送線の長手方向へと、該第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ前記第３の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる第４の伝送線と、
　前記第１，第２の伝送線の長手方向へと、該第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ、且つ、前記第１，第２の伝送線間に挟まれる領域内に、前記第３，第４の伝送線と交差する交差部を形成しつつ巻回されてなる第５の伝送線と、
　前記第１，第２の伝送線の長手方向へと、該第１，第２の伝送線に対して交互に絡みつつ、且つ、前記第１，第２の伝送線間に挟まれる領域内に、前記第３，第４の伝送線と交差する交差部を形成しつつ前記第５の伝送線に対して重畳的に巻回されてなる第６の伝送線と
　を有し、
　前記第３，第４の伝送線による前記第１の伝送線に対する絡み部（ア）と、前記第５，第６の伝送線による前記第１の伝送線に対する絡み部（イ）とからなる２つの絡み部は、前記第１の伝送線の長手方向においてそれぞれ交互に形成され、
　前記第３，第４の伝送線による前記第２の伝送線に対する絡み部（ウ）と、前記第５，第６の伝送線による前記第２の伝送線に対する絡み部（エ）とからなる２つの絡み部は、前記第２の伝送線の長手方向においてそれぞれ交互に形成され、
　前記第３の伝送線及び前記第５の伝送線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続されることにより第１の伝送路が形成され、前記第４の伝送線及び前記第６の伝送線が入力端側と出力端側においてそれぞれ共通接続されることにより第２の伝送路が形成された
　ことを特徴とする、伝送媒体。
　請求項１に記載の伝送媒体を磁性体に対して巻回したことを特徴とする、伝送装置。
　請求項１に記載の伝送媒体、又は請求項２に記載の伝送装置における、
　前記第１の伝送路の一端を、信号又は電力源の一方の端子に接続し、該第１の伝送路の他端を、受信器の一方の端子に接続し、
　前記第２の伝送路の一端を、信号又は電力源の他方の端子に接続し、該第２の伝送路の他端を、受信器の他方の端子に接続する
　ことにより、前記第１，第２の伝送路によって、前記信号又は電力源から前記受信器へと信号又は電力を伝送することを特徴とする、伝送方法。
　前記受信器として発光ダイオードを用い、前記信号又は電力源から該発光ダイオードへと、交流電圧成分を含む電圧を、前記伝送装置を介して印加することにより該発光ダイオードを発光させることを特徴とする、請求項３に記載の伝送方法。