(57)【要約】【課題】通信速度が高い通信システムを提供する。【解決手段】信号生成回路３３１は、データに基づくベースバンド信号であるデジタル信号を生成する。送信回路３７１は、導電層２０１に接続されたピン３４６と、導電層２０２に接続されたピン３４７とを備える。送信回路３７１は、信号生成回路３３１により生成されたデジタル信号を、ピン３４６とピン３４７とを介して送信する。受信回路４７２は、導電層２０１に接続されたピン４４６と、導電層２０２に接続されたピン４４７とを備える。受信回路４７２は、送信回路３７１により送信されたデジタル信号をピン４４６とピン４４７を介して受信する。データ復元回路４３２は、受信回路４７２により受信されたデジタル信号に基づいて、データを生成する。【選択図】図５
2020195091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体と第２導体とを介して通信する複数の通信装置と、前記第１導体と前記第２導体とを介して前記複数の通信装置に直流電力を供給する直流電源と、を備える通信システムであって、
前記複数の通信装置のうちデータを送信する通信装置である送信装置は、
前記データに基づくベースバンド信号であるデジタル信号を生成する信号生成回路と、
前記第１導体に接続された第１出力端子と、前記第２導体に接続された第２出力端子と、を備え、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号を前記第１出力端子と前記第２出力端子とを介して送信する送信回路と、を備え、
前記複数の通信装置のうち前記データを受信する通信装置である受信装置は、
前記第１導体に接続された第１入力端子と、前記第２導体に接続された第２入力端子と、を備え、前記送信回路により送信された前記デジタル信号を前記第１入力端子と前記第２入力端子とを介して受信する受信回路と、
前記受信回路により受信された前記デジタル信号に基づいて、前記データを生成するデータ生成回路と、を備える、
通信システム。
【請求項２】
前記送信回路は、前記直流電源により前記第１導体と前記第２導体との間に印加された直流電圧に、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号が有する信号レベルに応じた電圧を重畳し、
前記受信回路は、前記直流電圧に重畳された電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有する前記デジタル信号を生成する、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記直流電源は、第１インダクタを介して前記第１導体に接続される電源端子と、第２インダクタを介して前記第２導体に接続される接地端子と、を備え、
前記送信装置は、第１キャパシタと第２キャパシタとを更に備え、
前記受信装置は、第３キャパシタと第４キャパシタとを更に備え、
前記第１出力端子は、前記第１キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記第２出力端子は、前記第２キャパシタを介して前記第２導体に接続され、
前記第１入力端子は、前記第３キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記第２入力端子は、前記第４キャパシタを介して前記第２導体に接続され、
前記送信回路は、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号が有する信号レベルに応じた極性の電圧を、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に印加し、
前記受信回路は、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に印加された電圧の極性を検出し、検出した電圧の極性に応じた信号レベルを有する前記デジタル信号を生成する、
請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記直流電源は、第１インダクタを介して前記第１導体に接続される電源端子と、前記第２導体に接続される接地端子と、を備え、
前記送信装置は、第１キャパシタを更に備え、
前記受信装置は、第３キャパシタを更に備え、
前記第１出力端子は、前記第１キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記第１入力端子は、前記第３キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記送信回路は、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号が有する信号レベルに応じた電圧を、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に印加し、
前記受信回路は、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に印加された電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有する前記デジタル信号を生成する、
請求項２に記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１導体を含み、導電性を有する第１導電層と、前記第２導体を含み、導電性を有する第２導電層と、前記第１導電層と前記第２導電層とを絶縁する絶縁層と、を備える繊維構造体を更に備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記繊維構造体を備える被服を更に備える、
請求項５に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、人が着用する被服にセンサやアクチュエータを取り付け、人体に関する情報を収集したり、人体に振動を与えたりする技術が知られている。このような被服には、センサやアクチュエータに電力を供給するとともに、センサやアクチュエータが送受信する情報を伝送する繊維構造体が用いられることがある。繊維構造体は、例えば、導電性を有する導電糸と導電性を有しない非導電糸とが編み込まれ又は織り込まれて形成される。
【０００３】
被服に取り付けられた、センサやアクチュエータなどの通信装置は、繊維構造体が備える第１導体と第２導体とを介して相互に通信する。特許文献１には、第１周波数の第１キャリア信号と第２周波数の第２キャリア信号とを用いて、周波数分割により複数のデジタル信号を同時に送信する通信システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６３７７２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、被服に取り付ける通信装置の個数を増やしたいという要望や、被服に取り付ける通信装置としてイメージセンサを採用したいという要望がある。このような要望に応えるためには、通信速度の向上が望まれる。しかしながら、特許文献１に記載された通信システムでは、ベースバンド信号の周波数よりも十分に高い周波数の搬送波がデータの伝送に用いられる。従って、特許文献１に記載された通信システムでは、搬送波の周波数を伝送可能な信号周波数の上限値以下に抑える必要があるため、ベースバンド信号の周波数を高くすること、つまり、通信速度を高くすることが困難であった。このため、ベースバンド信号の周波数が高く、通信速度が高い通信システムが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、通信速度が高い通信システム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】
上記目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、
第１導体と第２導体とを介して通信する複数の通信装置と、前記第１導体と前記第２導体とを介して前記複数の通信装置に直流電力を供給する直流電源と、を備える通信システムであって、
前記複数の通信装置のうちデータを送信する通信装置である送信装置は、
前記データに基づくベースバンド信号であるデジタル信号を生成する信号生成回路と、
前記第１導体に接続された第１出力端子と、前記第２導体に接続された第２出力端子と、を備え、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号を前記第１出力端子と前記第２出力端子とを介して送信する送信回路と、を備え、
前記複数の通信装置のうち前記データを受信する通信装置である受信装置は、
前記第１導体に接続された第１入力端子と、前記第２導体に接続された第２入力端子と、を備え、前記送信回路により送信された前記デジタル信号を前記第１入力端子と前記第２入力端子とを介して受信する受信回路と、
前記受信回路により受信された前記デジタル信号に基づいて、前記データを生成するデータ生成回路と、を備える。
【０００８】
前記送信回路は、前記直流電源により前記第１導体と前記第２導体との間に印加された直流電圧に、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号が有する信号レベルに応じた電圧を重畳し、
前記受信回路は、前記直流電圧に重畳された電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有する前記デジタル信号を生成してもよい。
【０００９】
前記直流電源は、第１インダクタを介して前記第１導体に接続される電源端子と、第２インダクタを介して前記第２導体に接続される接地端子と、を備え、
前記送信装置は、第１キャパシタと第２キャパシタとを更に備え、
前記受信装置は、第３キャパシタと第４キャパシタとを更に備え、
前記第１出力端子は、前記第１キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記第２出力端子は、前記第２キャパシタを介して前記第２導体に接続され、
前記第１入力端子は、前記第３キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記第２入力端子は、前記第４キャパシタを介して前記第２導体に接続され、
前記送信回路は、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号が有する信号レベルに応じた極性の電圧を、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に印加し、
前記受信回路は、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に印加された電圧の極性を検出し、検出した電圧の極性に応じた信号レベルを有する前記デジタル信号を生成してもよい。
【００１０】
前記直流電源は、第１インダクタを介して前記第１導体に接続される電源端子と、前記第２導体に接続される接地端子と、を備え、
前記送信装置は、第１キャパシタを更に備え、
前記受信装置は、第３キャパシタを更に備え、
前記第１出力端子は、前記第１キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記第１入力端子は、前記第３キャパシタを介して前記第１導体に接続され、
前記送信回路は、前記信号生成回路により生成された前記デジタル信号が有する信号レベルに応じた電圧を、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に印加し、
前記受信回路は、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に印加された電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有する前記デジタル信号を生成してもよい。
【００１１】
前記第１導体を含み、導電性を有する第１導電層と、前記第２導体を含み、導電性を有する第２導電層と、前記第１導電層と前記第２導電層とを絶縁する絶縁層と、を備える繊維構造体を更に備えてもよい。
【００１２】
前記繊維構造体を備える被服を更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通信速度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る被服の構成図
【図２】本発明の実施形態１に係る繊維構造体の分解斜視図
【図３】本発明の実施形態１に係る取付部材の斜視図
【図４】本発明の実施形態１に係る取付部材の断面図
【図５】本発明の実施形態１に係る通信システムの構成図
【図６】データが伝送される様子を示す図
【図７】本発明の実施形態２に係る通信システムの構成図
【図８】本発明の実施形態３に係る通信システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中において、同一又は対応する部分には、同一の符号を付す。
【００１６】
（実施形態１）
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る被服１００について説明する。なお、被服１００は、本発明の実施形態に係る通信システム１０００の一部である。被服１００は、人体に振動を与えたり、人体に関する情報を収集したりするために、ユーザが着用するものである。被服１００は、例えば、衣服、帽子、手袋、靴下、サポーター、靴である。本実施形態では、被服１００は、衣服であるものとする。
【００１７】
図１に示すように、被服１００は、繊維構造体２００を備える。繊維構造体２００は、繊維により構成された構造体である。繊維構造体２００は、電力を供給したり情報を伝送したりするウェアラブルな伝送シートである。繊維構造体２００は、被服１００の生地として使用されてもよいし、既存の被服１００に取り付けられて使用されてもよい。なお、繊維構造体２００は被服１００の複数箇所に設けられるが、図２には、被服１００の前面片側に設けられた繊維構造体２００のみを示している。
【００１８】
図２に示すように、繊維構造体２００は、基本的に、導電層２０１と、絶縁層２０３と、導電層２０２とが、順に積層されて構成される。導電層２０１と導電層２０２とは、導体を備え、導電性を有する層である。導電層２０１と導電層２０２とは、電力と情報とを伝送する媒体として機能する。本実施形態では、導電層２０１と導電層２０２とは、メッシュ状の開孔を有し、導電層２０１と導電層２０２とを平面視したときの柄は格子柄であるものとする。
【００１９】
なお、開孔の大きさ、開孔の間隔、柄などは、繊維構造体２００の用途、電源電圧、信号電圧、信号の周波数、最長伝送距離などに応じて、適宜、調整される。また、本実施形態では、導電層２０１が電源電位に設定され、導電層２０２が接地電位に設定される。導電層２０１と導電層２０２とは、例えば、導電性を有する導電糸により構成される。ただし、導電層２０１と導電層２０２とは、例えば、導電性を有しない非導電糸により構成された布に、導電インクをプリント、又は、金属をめっきしたもの等であってもよい。
【００２０】
導電糸は、導体を含む糸である。導体は、例えば、比抵抗（「体積抵抗率」ともいう。）が１０８Ω・ｃｍ未満の物質である。導電糸は、銅やステンレス等の金属により構成された金属繊維であってもよいし、炭素により構成された炭素繊維であってもよい。また、導電糸は、合成繊維に、スパッタリングやメッキにより金属をコーティングした糸であってもよい。或いは、導電糸は、合成繊維の中に、金属粉末や導電ポリマーなどの導電物質を練り込んだ糸であってもよい。一方、非導電糸は、導体を含まない糸である。非導電糸は、例えば、天然繊維、合成繊維、半合成繊維、無機繊維などの糸である。
【００２１】
絶縁層２０３は、導電層２０１と導電層２０２とを相互に絶縁するための層である。従って、絶縁層２０３は、導電層２０１と導電層２０２との間に配置される。ここで、導電層２０１と導電層２０２とが接触すると、電力の供給や情報の伝送ができないだけでなく、大電流が流れて発熱する可能性があり、好ましくない。そこで、本実施形態では、導電層２０１と導電層２０２とが接触しないように、絶縁層２０３の厚さが十分に厚いものとする。絶縁層２０３は、例えば、導電性を有しない非導電糸により構成される。
【００２２】
導電層２０１と導電層２０２と絶縁層２０３とは、織り込み又は編み込みにより一体的に形成されてもよいし、別々に形成された後に相互に固定されてもよい。固定方法としては、例えば、非導電糸による縫い付け、接着剤による接着、両面テープによる貼り付けなどがある。繊維構造体２００は、基本的に、導電糸と非導電糸とにより構成されるため、柔軟性に富む。
【００２３】
図１に示すように、被服１００が備える繊維構造体２００には、制御装置３００と、複数の動作装置４００と、複数のセンサ５００と、直流電源６００とが取り付けられる。
【００２４】
制御装置３００は、動作装置４００及びセンサ５００と通信する。例えば、制御装置３００は、コンテンツデータに基づくデータを動作装置４００に送信することにより、動作装置４００の動作を制御する。また、制御装置３００は、センサ５００からセンシングデータを収集する。制御装置３００は、例えば、端末装置と接続され、端末装置からコンテンツデータを受信し、端末装置にセンシングデータを送信する。制御装置３００は、例えば、制御装置３００全体の動作を制御するプロセッサと、各種の情報を記憶するフラッシュメモリと、動作装置４００及びセンサ５００と通信する第１通信インターフェースと、端末装置と通信する第２通信インターフェースとを備える。なお、プロセッサは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＴＣ（Real Time Clock）などを内蔵したＣＰＵ（Central Processing Unit）である。
【００２５】
動作装置４００は、制御装置３００による制御に従って動作する。動作装置４００は、例えば、アクチュエータ、発光装置、発熱装置、冷却装置、磁気放射装置、電波放射装置、画像表示装置である。アクチュエータは、電気信号を物理的運動に変換する機械要素である。アクチュエータは、例えば、電気信号に従って、物体を往復運動又は回転運動させる。アクチュエータには、電気信号に従って物体を振動させることにより音を発生させるブザー、スピーカが含まれる。
【００２６】
発光装置は、電気信号を光に変換する装置である。発光装置は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、電球、レーザ装置である。発熱装置は、例えば、電気信号を熱に変換する装置である。冷却装置は、例えば、ペルチェ効果を利用して、温度を制御する吸熱装置である。磁気放射装置は、例えば、電気信号を磁気に変換する装置である。電波放射装置は、例えば、ビーコン信号を発信する装置である。画像表示装置は、例えば、液晶ディスプレイなどにより、文字、写真、動画などの映像を表示する装置である。
【００２７】
コンテンツデータは、例えば、アクチュエータである動作装置４００の個体毎に、振動パターンを定義するデータである。振動パターンは、例えば、振動の強さと振動のタイミングとにより定義される。或いは、コンテンツデータは、例えば、発光装置である動作装置４００の個体毎に、発光パターンを定義するデータである。発光パターンは、例えば、発光の強さと発光のタイミングとにより定義される。コンテンツデータは、例えば、制御装置３００と接続された端末装置が再生する、ゲーム、楽曲、動画の進行に合わせて、動作装置４００を振動又は発光させるためのデータである。
【００２８】
センサ５００は、対象の情報を電気信号に変換する素子である。センサ５００は、検出したセンサ値を示すセンシングデータを、予め定められた時間が経過する毎に、制御装置３００に送信する。センサ５００は、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、温度センサ、湿度センサ、赤外線センサ、心拍センサ、脈波センサ、筋電センサ、血糖センサ、血圧センサ、血流センサ、脳波センサ、呼気センサ、発汗センサ、触覚センサ、感圧センサである。
【００２９】
直流電源６００は、制御装置３００と動作装置４００とセンサ５００とに直流電力を供給する装置である。直流電源６００は、導電層２０１と導電層２０２との間に、直流の電源電圧を印加する。つまり、直流電源６００は、導電層２０１を電源電位に設定し、導電層２０２を接地電位に設定する。
【００３０】
被服１００が備える繊維構造体２００には、複数の種別の動作装置４００が取り付けられてもよい。例えば、繊維構造体２００には、アクチュエータである複数の動作装置４００と、発光装置である複数の動作装置４００とが取り付けられてもよい。また、被服１００が備える繊維構造体２００には、加速度センサである複数のセンサ５００が取り付けられてもよい。そして、コンテンツデータに従って振動及び発光する被服１００を着用するユーザの身体の各部の加速度データが、センシングデータとして制御装置３００に収集される。ユーザは、振動及び発光による演出を楽しみながら、身体を動かすことができる。なお、センシングデータは、例えば、ユーザの動きを評価するために用いられる。
【００３１】
制御装置３００と、複数の動作装置４００と、複数のセンサ５００と、直流電源６００とは、例えば、取付部材７００により繊維構造体２００に取り付けられる。
【００３２】
以下、図３と図４とを参照して、取付部材７００を用いて制御装置３００を繊維構造体２００に取り付ける方法について説明する。なお、動作装置４００とセンサ５００と直流電源６００とは、制御装置３００と同様に、取付部材７００を用いて繊維構造体２００に取り付けることができる。図３に示すように、取付部材７００は、基本的に、回路基板７０１と、支持部材７０２と、中継基板７０８と、固定部材７０９と、鋲７１２とを備える。
【００３３】
また、図４に示すように、取付部材７００は、繊維構造体２００に差し込まれた鋲７１２が固定部材７０９により固定されることにより、繊維構造体２００に固定される。図４は、鋲７１２と繊維構造体２００とを、鋲７１２が備える突出部７１４の中心軸を含む切断面で切断したときの断面図である。ただし、図４では、理解を容易にするため、取付部材７００の一部の図示を省略している。
【００３４】
回路基板７０１は、制御装置３００を搭載する。回路基板７０１は、電極７０３と電極７０４とを備える。回路基板７０１は、電極７０３と電極７０４とを介して、制御装置３００に直流電力を供給する。また、回路基板７０１は、電極７０３と電極７０４とを介して、制御装置３００と動作装置４００とセンサ５００との間で送受信される信号を中継する。支持部材７０２は、回路基板７０１を支持する部材であり、取付部材７００全体の土台となる部材である。
【００３５】
中継基板７０８は、導電層２０１と電極７０３との接続と、導電層２０２と電極７０４との接続とを中継する。中継基板７０８は、電線７０５と電線７０６と電線７０７とにより回路基板７０１に固定される。ここで、電線７０５は、電極７０３とソケット７１１とを電気的に接続する。また、電線７０６は、電極７０４と電極７１０とを電気的に接続する。固定部材７０９は、導電層２０２側において鋲７１２の突出部７１４と固定される。固定部材７０９は、電極７１０と、ソケット７１１と、を備える。電極７１０とソケット７１１とは、導体で構成される。
【００３６】
鋲７１２は、導電層２０１側から導電層２０２側に向けて繊維構造体２００に差し込まれる部材である。鋲７１２は、導体により構成される。鋲７１２は、電極７１３と、突出部７１４と、を備える。電極７１３は、鋲７１２が繊維構造体２００に差し込まれたときに、導電層２０１と接触する部分である。電極７１３は、鋲７１２が備える笠型の部位の裏面の部分である。突出部７１４は、鋲７１２が繊維構造体２００に差し込まれたときに、導電層２０２から突出する部分である。
【００３７】
鋲７１２は、導電層２０１側から導電層２０２側に向けて、導電層２０２が有する開孔を通過するように、繊維構造体２００に差し込まれる。すると、突出部７１４が導電層２０２側に突出し、電極７１３が導電層２０１に接触する。ここで、突出部７１４が、ソケット７１１に差し込まれるように、固定部材７０９を導電層２０２側から繊維構造体２００に押し当てる。すると、突出部７１４とソケット７１１とが接触し、電極７１０と導電層２０２とが接触し、鋲７１２が固定部材７０９により支持される。
【００３８】
このように、繊維構造体２００を貫通した突出部７１４がソケット７１１に嵌め込まれると、鋲７１２と固定部材７０９とが繊維構造体２００を挟んだ状態で、鋲７１２と固定部材７０９とが相互に固定される。すると、取付部材７００が繊維構造体２００に固定され、制御装置３００が繊維構造体２００に固定される。
【００３９】
このとき、導電層２０１と電極７１３と突出部７１４とソケット７１１と電線７０５と電極７０３とが導通する。また、導電層２０２と電極７１０と電線７０６と電極７０４とが導通する。つまり、回路基板７０１は、電極７０３を介して導電層２０１と接続され、電極７０４を介して導電層２０２と接続される。
【００４０】
次に、図５を参照して、通信システム１０００の機能及び構成について詳細に説明する。まず、図５を参照して、通信システム１０００の構成、特に、制御装置３００の構成と動作装置４００の構成とについて説明する。制御装置３００と動作装置４００とは、導電層２０１と導電層２０２とを介して相互に接続される。
【００４１】
導電層２０１と導電層２０２とは、直流電源６００から、制御装置３００と動作装置４００とセンサ５００とに直流電力を供給するための電力供給媒体として機能する。また、導電層２０１と導電層２０２とは、制御装置３００と動作装置４００とセンサ５００との間で相互に情報を伝達するための情報伝達媒体としても機能する。導電層２０１は、インダクタ２２１を介して電源端子２１１に接続される。導電層２０２は、インダクタ２２２を介して接地端子２１２に接続される。
【００４２】
電源端子２１１と接地端子２１２とは、直流電源６００が備える出力端子である。電源端子２１１は、導電層２０１を電源電位であるＶ１（Ｖ）に設定するために、インダクタ２２１を介して導電層２０１に接続される。Ｖ１は、例えば、５Ｖである。接地端子２１２は、導電層２０２を接地電位である０Ｖに設定するために、インダクタ２２２を介して導電層２０２に接続される。インダクタ２２１とインダクタ２２２とは、交流成分をカットするチョークインダクタである。以下、Ｖ１（Ｖ）における単位である（Ｖ）を、適宜、省略する。
【００４３】
制御装置３００は、制御回路３１０と、通信回路３２０と、通信制御回路３３０と、ＩＣ（Integrated Circuit）３４０と、キャパシタ３６３と、キャパシタ３６４とを備える。なお、制御回路３１０と通信回路３２０と通信制御回路３３０とＩＣ３４０とには、適宜、電源端子３６１と接地端子３６２とが接続される。
【００４４】
電源端子３６１と接地端子３６２とは、制御回路３１０と通信回路３２０と通信制御回路３３０とＩＣ３４０とに直流電圧であるＶＣＣを供給するための端子である。電源端子３６１と接地端子３６２とは、例えば、電源端子２１１と接地端子２１２とに接続された電源回路が備える端子である。本実施形態では、電源端子２１１の電位であるＶ１は、電源端子３６１の電位であるＶＣＣと同様に、５Ｖである。従って、電源端子３６１と電源端子２１１とが接続され、接地端子３６２と接地端子２１２とが接続されてもよい。
【００４５】
制御回路３１０は、制御装置３００全体の動作を制御する回路である。具体的には、制御回路３１０は、通信回路３２０を制御して、端末装置と通信する。つまり、制御回路３１０は、通信回路３２０を介して、端末装置からコンテンツデータを受信する。また、制御回路３１０は、通信回路３２０を介して、端末装置にセンシングデータを送信する。そして、制御回路３１０は、通信制御回路３３０を制御して、動作装置４００及びセンサ５００と通信する。つまり、制御回路３１０は、通信制御回路３３０を介して、コンテンツデータに基づくデータを動作装置４００に送信する。また、制御回路３１０は、通信制御回路３３０を介して、センシングデータをセンサ５００から取得する。制御回路３１０は、例えば、プロセッサを備える。
【００４６】
通信回路３２０は、制御回路３１０による制御に従って、端末装置と通信する。具体的には、通信回路３２０は、制御回路３１０による制御に従って端末装置から取得したコンテンツデータを、制御回路３１０に送信する。また、通信回路３２０は、制御回路３１０から受信したセンシングデータを、端末装置に送信する。通信回路３２０は、例えば、通信インターフェース用のＩＣを備える。
【００４７】
通信制御回路３３０は、制御回路３１０による制御に従って、ＩＣ３４０を介して、動作装置４００及びセンサ５００と通信する。通信制御回路３３０は、信号生成回路３３１とデータ復元回路３３２とを備える。信号生成回路３３１は、制御回路３１０から受信したデータに基づくデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をＩＣ３４０に供給する。このデータは、例えば、コンテンツデータのうちの一部のデータである。このデジタル信号は、このデータを構成するビットデータ毎に、ビットデータに対応する信号パターンを示す信号である。このデジタル信号は、１ビット期間毎に１つのビットデータを表す信号パターンを示す信号であればどのような信号であってもよい。
【００４８】
例えば、信号生成回路３３１は、ＮＲＺ−Ｌ（Non Return to Zero Level）、ＮＲＺ−Ｍ（Non Return to Zero Mark）、ＮＲＺ−Ｓ（Non Return to Zero Space）、ＲＺ（Return to Zero）、Biphase-L、Biphase-Ｍ、Biphase-Ｓ、Bipolarなど各種の伝送路符号を用いたデジタル信号を生成することができる。信号生成回路３３１が生成するデジタル信号は、伝送したい元の信号であり、変調された信号ではないため、ベースバンド信号である。本実施形態では、信号生成回路３３１が生成するデジタル信号は、伝送路符号としてＮＲＺ−Ｌを用いた電圧信号であり、ビットレートは１Ｍｂｐｓであるものとする。つまり、信号生成回路３３１は、１Ｍｂｐｓのビットレートで伝送するデジタル信号を生成する。
【００４９】
データ復元回路３３２は、ＩＣ３４０から受信したデジタル信号により示されるデータを復元し、復元されたデータを制御回路３１０に供給する。このデータは、例えば、センサ５００から送信されたセンシングデータである。データ復元回路３３２は、デジタル信号の送信元の装置が採用した符号化方式に対応した復号化方式でデータを復元する。データ復元回路３３２は、例えば、１Ｍｂｐｓのビットレートでデジタル信号からビットデータをサンプリングすることによりデータを復元する。通信制御回路３３０は、例えば、プロセッサとＲＴＣとを備える。
【００５０】
ＩＣ３４０は、デジタル信号を送受信するためのＩＣである。ＩＣ３４０は、例えば、ＲＳ−４８５規格に対応した通信インターフェースＩＣである。ＩＣ３４０は、ピン３４１と、ピン３４２と、ピン３４３と、ピン３４４と、ピン３４５と、ピン３４６と、ピン３４７と、ピン３４８と、増幅器３５１と、増幅器３５２とを備える。
【００５１】
ピン３４１は、デジタル信号を出力する端子である。ピン３４１は、通信制御回路３３０と増幅器３５２の出力端子とに接続される。ピン３４２は、リードイネーブル信号が供給される端子である。ピン３４２は、ピン３４３と通信制御回路３３０と増幅器３５２の反転制御端子とに接続される。ピン３４３は、データイネーブル信号が供給される端子である。ピン３４３は、増幅器３５１の制御端子に接続される。ピン３４４は、デジタル信号が供給される端子である。ピン３４４は、通信制御回路３３０と増幅器３５１の入力端子とに接続される。
【００５２】
ピン３４５は、接地電位に設定される端子である。ピン３４５は、接地端子３６２に接続される。ピン３４６は、差動出力信号の一方を出力する端子であり、差動入力信号の一方が供給される端子である。ピン３４６は、増幅器３５１の出力端子と増幅器３５２の入力端子とキャパシタ３６３の一端とに接続される。ピン３４７は、差動出力信号の他方を出力する端子であり、差動入力信号の他方が供給される端子である。ピン３４７は、増幅器３５１の反転出力端子と増幅器３５２の反転入力端子とキャパシタ３６４の一端とに接続される。ピン３４８は、電源電位に設定される端子である。ピン３４８は、電源端子３６１に接続される。
【００５３】
増幅器３５１は、供給されたデジタル信号に応じた差動出力信号を出力する演算増幅器（オペアンプ）である。つまり、増幅器３５１は、制御端子がＨレベルの電位に設定されている間、出力端子と反転出力端子との電位差を維持しつつ、入力端子の電位に応じて、出力端子の電位と反転出力端子の電位との大小関係を切り替える。なお、Ｈレベルの電位は、ロジックレベルでＨレベルと見做される電位であり、ＶＣＣに近い電位である。一方、Ｌレベルの電位は、ロジックレベルでＬレベルと見做される電位であり、０Ｖに近い電位である。
【００５４】
例えば、増幅器３５１は、制御端子がＨレベルの電位に設定され、入力端子がＨレベルの電位に設定されている間、出力端子の電位をＶ２＋Ｖ３に設定し、反転出力端子の電位をＶ２に設定する。また、例えば、増幅器３５１は、制御端子がＨレベルの電位に設定され、入力端子がＬレベルの電位に設定されている間、出力端子の電位をＶ２に設定し、反転出力端子の電位をＶ２＋Ｖ３に設定する。Ｖ２は、オフセット分の電圧である。Ｖ２は、どのような値であってもよい。Ｖ３は、差動出力信号の振幅である。Ｖ３は、どのような値であってもよく、例えば、数百ｍＶから数Ｖである。本実施形態では、Ｖ３は、２００ｍＶ程度の電圧であるものとする。
【００５５】
増幅器３５２は、供給された差動入力信号に応じたデジタル信号を出力する演算増幅器である。つまり、増幅器３５２は、反転制御端子がＬレベルの電位に設定されている間、入力端子の電位と反転入力端子の電位との大小関係に応じたロジックレベルの電位を、出力端子に設定する。
【００５６】
例えば、増幅器３５２は、反転制御端子がＬレベルの電位に設定され、入力端子の電位が反転入力端子の電位よりも高い間、出力端子をＨレベルの電位に設定する。また、例えば、増幅器３５２は、反転制御端子がＬレベルの電位に設定され、入力端子の電位が反転入力端子の電位よりも低い間、出力端子をＬレベルの電位に設定する。
【００５７】
キャパシタ３６３は、導電層２０１とピン３４６とを、直流的には絶縁し、交流的には導通させる素子である。キャパシタ３６３の他端は、導電層２０１と接続される。なお、キャパシタ３６３の他端と導電層２０１との接続を中継する、電極７１３と突出部７１４とソケット７１１と電線７０５と電極７０３との図示は省略している。キャパシタ３６４は、導電層２０２とピン３４７とを、直流的には絶縁し、交流的には導通させる素子である。キャパシタ３６４の他端は、導電層２０２と接続される。なお、キャパシタ３６４の他端と導電層２０２との接続を中継する、電極７１０と電線７０６と電極７０４との図示は省略している。
【００５８】
動作装置４００は、制御回路４１０と、駆動回路４２０と、通信制御回路４３０と、ＩＣ４４０と、キャパシタ４６３と、キャパシタ４６４とを備える。なお、制御回路４１０と駆動回路４２０と通信制御回路４３０とＩＣ４４０とには、適宜、電源端子４６１と接地端子４６２とが接続される。電源端子４６１と接地端子４６２とは、ＩＣ４４０に電源電圧であるＶＣＣを供給するための端子である。電源端子４６１と接地端子４６２とは、例えば、電源端子２１１と接地端子２１２とに接続された電源回路が備える端子である。
【００５９】
制御回路４１０は、動作装置４００全体の動作を制御する回路である。具体的には、制御回路４１０は、通信制御回路４３０から供給されたデータに基づいて、駆動回路４２０を制御して、アクチュエータを駆動する。また、制御回路４１０は、駆動回路４２０から得られたデータ或いは他のデータを、通信制御回路４３０を介して、制御装置３００に送信する。制御回路４１０は、例えば、プロセッサを備える。駆動回路４２０は、制御回路４１０による制御に従って、アクチュエータを駆動する。駆動回路４２０は、例えば、ドライバ用のＩＣを備える。
【００６０】
通信制御回路４３０は、制御回路４１０による制御に従って、ＩＣ４４０を介して、制御装置３００と通信する。通信制御回路４３０は、信号生成回路４３１とデータ復元回路４３２とを備える。信号生成回路４３１は、制御回路４１０から受信したデータに基づくデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をＩＣ４４０に供給する。信号生成回路４３１が生成するデータは、基本的に、信号生成回路３３１が生成するデータと同様の形式のデータである。信号生成回路４３１は、例えば、１Ｍｂｐｓのビットレートで伝送するデジタル信号を生成する。
【００６１】
データ復元回路４３２は、ＩＣ４４０から受信したデジタル信号により示されるデータを復元し、復元されたデータを制御回路４１０に供給する。このデータは、例えば、制御装置３００から送信されたコンテンツデータのうちの一部のデータである。データ復元回路４３２は、デジタル信号の送信元の装置が採用した符号化方式に対応した復号化方式でデータを復元する。データ復元回路４３２は、例えば、１Ｍｂｐｓのビットレートでデジタル信号からビットデータをサンプリングすることによりデータを復元する。
【００６２】
ＩＣ４４０は、デジタル信号を送受信するためのＩＣである。ＩＣ４４０は、例えば、ＲＳ−４８５規格に対応した通信インターフェースＩＣである。ＩＣ４４０は、ピン４４１と、ピン４４２と、ピン４４３と、ピン４４４と、ピン４４５と、ピン４４６と、ピン４４７と、ピン４４８と、増幅器４５１と、増幅器４５２とを備える。ＩＣ４４０は、基本的に、ＩＣ３４０と同様の構成であるため、ピンの説明については省略し、増幅器４５１と増幅器４５２とについて簡単に説明する。
【００６３】
増幅器４５１は、供給されたデジタル信号に応じた差動出力信号を出力する演算増幅器である。つまり、増幅器４５１は、制御端子がＨレベルの電位に設定されている間、出力端子と反転出力端子との電位差を維持しつつ、入力端子の電位に応じて、出力端子の電位と反転出力端子の電位との大小関係を切り替える。
【００６４】
例えば、増幅器４５１は、制御端子がＨレベルの電位に設定され、入力端子がＨレベルの電位に設定されている間、出力端子の電位をＶ２＋Ｖ３に設定し、反転出力端子の電位をＶ２に設定する。また、例えば、増幅器４５１は、制御端子がＨレベルの電位に設定され、入力端子がＬレベルの電位に設定されている間、出力端子の電位をＶ２に設定し、出力端子の電位をＶ２＋Ｖ３に設定する。
【００６５】
増幅器４５２は、供給された差動入力信号に応じたデジタル信号を出力する演算増幅器である。つまり、増幅器４５２は、反転制御端子がＬレベルの電位に設定されている間、入力端子の電位と反転入力端子の電位との大小関係に応じたロジックレベルの電位を、出力端子に設定する。
【００６６】
例えば、増幅器４５２は、反転制御端子がＬレベルの電位に設定され、入力端子の電位が反転入力端子の電位よりも高い間、出力端子をＨレベルの電位に設定する。また、例えば、増幅器４５２は、反転制御端子がＬレベルの電位に設定され、入力端子の電位が反転入力端子の電位よりも低い間、出力端子をＬレベルの電位に設定する。
【００６７】
キャパシタ４６３は、導電層２０１とピン４４６とを、直流的には絶縁し、交流的には導通させる素子である。キャパシタ４６３の一端は、ピン４４６に接続され、キャパシタ４６３の他端は、導電層２０１と接続される。キャパシタ４６４は、導電層２０２とピン４４７とを、直流的には絶縁し、交流的には導通させる素子である。キャパシタ４６４の一端は、ピン４４７に接続され、キャパシタ４６４の他端は、導電層２０２と接続される。
【００６８】
次に、通信システム１０００の機能について、送信装置である制御装置３００が受信装置である動作装置４００にデータを送信する場合を例にして説明する。なお、送信装置は、複数の通信装置のうちデータを送信する通信装置である。受信装置は、複数の通信装置のうちデータを受信する通信装置である。
【００６９】
通信システム１０００は、第１導体と第２導体とを介して通信する複数の通信装置と、第１導体と第２導体とを介して複数の通信装置に直流電力を供給する直流電源６００とを備える通信システムである。直流電源である直流電源６００は、第１インダクタであるインダクタ２２１を介して第１導体に接続される電源端子２１１と、第２インダクタであるインダクタ２２２を介して第２導体に接続される接地端子２１２と、を備える。第１導体は、導電性を有する第１導電層に含まれる導体である。第１導電層は、例えば、導電層２０１である。第２導体は、導電性を有する第２導電層に含まれる導体である。第２導電層は、例えば、導電層２０２である。通信装置は、例えば、制御装置３００と動作装置４００とセンサ５００とのいずれかである。
【００７０】
送信装置は、信号生成回路と、送信回路と、第１キャパシタと、第２キャパシタとを備える。信号生成回路は、データに基づくベースバンド信号であるデジタル信号を生成する。以下、信号生成回路が生成するデジタル信号を、適宜、第１デジタル信号という。第１デジタル信号は、無変調の信号であるためベースバンド信号である。このデータは、送信対象のデータである。第１デジタル信号は、データを示すビット列を、１ビット期間毎に２つの信号レベルのいずれかを用いて表現する信号である。信号レベルは、例えば、電圧レベル又は電流レベルである。本実施形態では、信号レベルが電圧レベルである例、つまり、ＶＣＣ又は０Ｖにより信号レベルを示す例について説明する。信号生成回路は、予め定められたビットレートでデータを伝送する第１デジタル信号を生成する。信号生成回路は、例えば、送信装置が制御装置３００である場合、信号生成回路３３１であり、送信装置が動作装置４００である場合、信号生成回路４３１である。
【００７１】
送信回路は、第１導体に接続された第１出力端子と、第２導体に接続された第２出力端子とを備える。第１出力端子は、第１キャパシタを介して第１導体に接続される。第２出力端子は、第２キャパシタを介して第２導体に接続される。送信回路は、信号生成回路により生成されたデジタル信号を第１出力端子と第２出力端子とを介して送信する。具体的には、送信回路は、信号生成回路により生成されデジタル信号が有する信号レベルに応じた極性の電圧を、第１出力端子と第２出力端子との間に印加する。
【００７２】
つまり、第１出力端子と第２出力端子との間に印加される電圧は、正の電圧であることもあるし、負の電圧であることもある。本実施形態では、第１出力端子の電位の方が第２出力端子の電位よりも高い場合、第１出力端子と第２出力端子との間に正の電圧が印加されているといい、第１出力端子の電位の方が第２出力端子の電位よりも低い場合、第１出力端子と第２出力端子との間に負の電圧が印加されているという。
【００７３】
送信回路は、例えば、送信装置が制御装置３００である場合、増幅器３５１とピン３４６とピン３４７とを備える送信回路３７１である。この場合、例えば、第１出力端子はピン３４６であり、第２出力端子はピン３４７であり、第１キャパシタはキャパシタ３６３であり、第２キャパシタはキャパシタ３６４である。
【００７４】
なお、送信装置が動作装置４００である場合、送信回路は、例えば、増幅器４５１とピン４４６とピン４４７とを備える送信回路４７１である。この場合、例えば、第１出力端子はピン４４６であり、第２出力端子はピン４４７であり、第１キャパシタはキャパシタ４６３であり、第２キャパシタはキャパシタ４６４である。
【００７５】
受信装置は、受信回路と、データ生成回路と、第３キャパシタと、第４キャパシタとを備える。受信回路は、第１導体に接続された第１入力端子と、第２導体に接続された第２入力端子とを備える。第１入力端子は、第３キャパシタを介して第１導体に接続される。第２入力端子は、第４キャパシタを介して第２導体に接続される。受信回路は、送信回路により送信されたデジタル信号を第１入力端子と第２入力端子とを介して受信する。具体的には、受信回路は、第１入力端子と第２入力端子との間に印加された電圧の極性を検出し、第１入力端子と第２入力端子との間に印加された電圧の極性に応じた信号レベルを有するデジタル信号を生成する。以下、適宜、送信回路が生成したデジタル信号を第２デジタル信号という。第２デジタル信号は、第１デジタル信号に対応するベースバンド信号である。第２デジタル信号は、無変調の信号であるためベースバンド信号である。
【００７６】
つまり、第１入力端子と第２入力端子との間に印加される電圧は、正の電圧であることもあるし、負の電圧であることもある。本実施形態では、第１入力端子の電位の方が第２入力端子の電位よりも高い場合、第１入力端子と第２入力端子との間に正の電圧が印加されているといい、第１入力端子の電位の方が第２入力端子の電位よりも低い場合、第１入力端子と第２入力端子との間に負の電圧が印加されているという。
【００７７】
ここで、第１導体と第２導体との間には、電源電圧であるＶ１が印加されている。しかしながら、第１出力端子と第１導体とは第１キャパシタを介して接続され、第１入力端子と第１導体とは第３キャパシタを介して接続されている。また、第２出力端子と第２導体とは第２キャパシタを介して接続され、第２入力端子と第２導体とは第４キャパシタを介して接続されている。このため、第１出力端子と第２出力端子との間に印加された電圧は、交流的には、第１導体と第２導体とを介して伝播可能であり、第１入力端子と第２入力端子との間に印加される。
【００７８】
つまり、第１出力端子と第２出力端子との間に正の電圧が印加された場合、第１入力端子と第２入力端子との間に正の電圧が印加される。また、第１出力端子と第２出力端子との間に負の電圧が印加された場合、第１入力端子と第２入力端子との間に負の電圧が印加される。
【００７９】
受信装置が動作装置４００である場合、受信回路は、例えば、増幅器４５２とピン４４６とピン４４７とを備える受信回路４７２である。この場合、例えば、第１入力端子はピン４４６であり、第２入力端子はピン４４７であり、第３キャパシタはキャパシタ４６３であり、第４キャパシタはキャパシタ４６４である。
【００８０】
なお、受信装置が制御装置３００である場合、受信回路は、例えば、増幅器３５２とピン３４６とピン３４７とを備える受信回路３７２である。この場合、例えば、第１入力端子はピン３４６であり、第２入力端子はピン３４７であり、第３キャパシタはキャパシタ３６３であり、第４キャパシタはキャパシタ３６４である。
【００８１】
データ生成回路は、受信回路により生成されたデジタル信号に基づいて、データを生成する。つまり、データ生成回路は、第１デジタル信号が示すデータを、第２デジタル信号から復元する。データ生成回路は、予め定められたビットレートで第２デジタル信号をサンプリングすることにより、データを復元する。データ生成回路は、例えば、受信装置が動作装置４００である場合、データ復元回路４３２であり、受信装置が制御装置３００である場合、データ復元回路３３２である。
【００８２】
このように、送信回路は、直流電源６００により第１導体と第２導体との間に印加された直流電圧に、信号生成回路により生成されたデジタル信号が有する信号レベルに応じた電圧を重畳する。一方、受信回路は、上記直流電圧に重畳された電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有するデジタル信号を生成する。
【００８３】
次に、図６を参照して、送信装置である制御装置３００から受信装置である動作装置４００にデータが伝送される様子について説明する。以下、下位ビットから上位ビットに向けて、１、１、０、０、１、０、１、１の８ビットのビット列から構成される１バイトのデータが伝送されるものとする。なお、この８ビットのビット列の前後には、スタートビットである０とストップビットである１とが付されるものとする。また、ここでは、理解を容易にするため、送信装置から受信装置に伝送されるデータは、アドレスを示すデータを含まない、１バイトのデータであるものとする。
【００８４】
図６において、第１デジタル信号の電圧は、第１デジタル信号によりピン３４４に設定される電位である。第１出力端子の電位は、ピン３４６の電位である。第２出力端子の電位は、ピン３４７の電位である。第１導体の電位は、導電層２０１の電位である。第２導体の電位は、導電層２０２の電位である。第１入力端子の電位は、ピン４４６の電位である。第２入力端子の電位は、ピン４４７の電位である。第２デジタル信号の電圧は、第２デジタル信号によりピン４４１に設定される電位である。なお、電圧又は電位の単位は、図示を省略するが、いずれも（Ｖ）である。
【００８５】
例えば、信号生成回路３３１は、伝送路符号としてＮＲＺ−Ｌを採用する場合、１に対応するビット期間の電圧がＶＣＣ、０に対応するビット期間の電圧が０Ｖである第１デジタル信号を生成し、ピン３４４に供給する。この場合、第１出力端子と第２出力端子との間の電圧の大きさはＶ３で一定であるが、この電圧の極性が変化する。つまり、第１デジタル信号の電圧がＶＣＣであるビット期間は、第１出力端子の電位はＶ２＋Ｖ３であり、第２出力端子の電位はＶ２である。一方、第１デジタル信号の電圧が０Ｖであるビット期間は、第１出力端子の電位はＶ２であり、第２出力端子の電位はＶ２＋Ｖ３である。
【００８６】
ここで、第１導体は、直流的には、常時、Ｖ１に設定される。また、第１導体と第１出力端子とは、第１キャパシタを介して接続されている。このため、第１出力端子の電位の変動に合わせて、第１導体の電位が変動する。つまり、第１導体の電位は、Ｖ１を基準として上下にＶ３の振幅で変動する。同様に、第２導体は、直流的には、常時、０Ｖに設定される。また、第２導体と第２出力端子とは、第２キャパシタを介して接続されている。このため、第２出力端子の電位の変動に合わせて、第２導体の電位が変動する。つまり、第２導体の電位は、０Ｖを基準として上下にＶ３の振幅で変動する。
【００８７】
また、第１導体と第１入力端子とは、第３キャパシタを介して接続されている。このため、第１入力端子の電位は、オフセット電圧であるＶ４とＶ４＋Ｖ３との間でＶ３の振幅で変動する電位となる。また、第２導体と第２入力端子とは、第４キャパシタを介して接続されている。このため、第２入力端子の電位は、Ｖ４とＶ４＋Ｖ３との間でＶ３の振幅で変動する電位となる。
【００８８】
第２デジタル信号の電圧は、第１入力端子の電位と第２入力端子の電位との大小関係に応じた電圧である。具体的には、第２デジタル信号の電圧は、第１入力端子の電圧が正の電圧であり、第２入力端子の電圧が負の電圧であるときに、ＶＣＣであり、第１入力端子の電圧が負の電圧であり、第２入力端子の電圧が正の電圧であるときに、０Ｖである。
【００８９】
データ生成回路は、第２デジタル信号の電圧がＶＣＣであるビット期間のビットデータを１、第２デジタル信号の電圧が０Ｖであるビット期間のビットデータを０として、０、１、１、０、０、１、０、１、１、１という１０ビットのビット列を生成する。そして、データ生成回路は、この１０ビットのビット列からスタートビットとストップビットとを除去し、１、１、０、０、１、０、１、１という８ビットのビット列を生成し、この８ビットのビット列に対応する１バイトのデータを生成する。
【００９０】
本実施形態では、第１導体と第２導体との間に印加された直流電圧に、ベースバンド信号であるデジタル信号が有する信号レベルに応じた電圧が重畳され、上記直流電圧に重畳された電圧が検出され、検出された電圧に応じた信号レベルを有するデジタル信号が生成される。従って、本実施形態では、ベースバンド信号の周波数よりも高い周波数を要する搬送波が、データの伝送のために用いられない。このため、本実施形態では、ベースバンド信号が有する周波数を高めることができ、高速通信が可能である。
【００９１】
また、本実施形態では、第１出力端子と第１導体とが第１キャパシタを介して接続され、第２出力端子と第２導体とが第２キャパシタを介して接続され、データを構成するビット列を示すベースバンド信号であるデジタル信号の信号レベルに対応する極性の電圧が第１出力端子と第２出力端子との間に印加される。また、本実施形態では、第１入力端子と第１導体とが第３キャパシタを介して接続され、第２入力端子と第２導体とが第４キャパシタを介して接続され、第１入力端子と第２入力端子との間の電圧の極性に対応する信号レベルのデジタル信号が生成され、生成されたデジタル信号により示されるビット列により構成されるデータが生成される。つまり、本実施形態では、ベースバンド信号であるデジタル信号が差動伝送（ディファレンシャル）で伝送される。
【００９２】
また、本実施形態では、導電性を有する第１導電層と、導電性を有する第２導電層と、第１導電層と第２導電層とを絶縁する絶縁層とを備える繊維構造体２００を用いてデータの伝送が実現される。つまり、本実施形態では、繊維構造体２００が備える第１導電層に含まれる第１導体と繊維構造体２００が備える第２導電層に含まれる第２導体とを用いて、データの伝送が実現される。
【００９３】
このような繊維構造体２００は、例えば、第１導体と第２導体とを含む電線対に比べると、静電容量が大きいことが多い。このため、繊維構造体２００は、送信可能な信号の周波数の上限を高くできないことが多く、ユーザが望む通信速度が達成できない可能性が高い。しかしながら、本実施形態では、ベースバンド信号の周波数よりも高い周波数を要する搬送波を用いずにデータを伝送できるため、ユーザが望む通信速度が達成できる可能性が高い。
【００９４】
また、本実施形態では、被服１００に含まれる繊維構造体２００を用いてデータの伝送が実現される。ここで、被服１００に含まれる繊維構造体２００は、ユーザに負担をかけないように軽量であることが多い。しかしながら、効率的に直流電力を供給するために第１導電層及び第２導電層の抵抗値を減らしつつ、軽量化を達成しようとすると、静電容量が極めて高くなることがある。かかる場合であっても、本実施形態によれば、搬送波を用いずにデータを伝送できるため、ユーザが望む通信速度が達成できる可能性が高い。
【００９５】
なお、被服１００に取り付ける通信装置の個数が多いほど、通信速度の高速化が望まれる。通信装置の個数が多いほど、１つの通信装置が利用可能な通信時間が減るためである。また、被服１００に取り付ける通信装置の通信量が多いほど、通信速度の高速化が望まれる。
【００９６】
また、搬送波を用いる場合、変調、復調、或いは、周波数の分離などのために、Ｑ値の高いフィルタが必要になると考えられる。しかしながら、このようなＱ値の高いフィルタは、ＬＳＩ（Large Scale Integration）上に実装することが困難であり、ＬＳＩの外部に設ける必要がある。このため、搬送波を用いる場合、通信装置のコンパクト化が困難であると考えられる。一方、本実施形態のように搬送波を用いない場合、通信装置をコンパクトにすることが可能である。特に、被服１００に取り付ける通信装置はコンパクトにすることが強く望まれることが多いため、コンパクト化により得られる利益が大きいと考えられる。
【００９７】
（実施形態２）
実施形態１では、制御装置３００と動作装置４００とが差動伝送（ディファレンシャル）でデータを伝送する例について説明した。本実施形態では、制御装置３０１と動作装置４０１とがシングルエンドでデータを伝送する例について説明する。以下、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の部分については、説明を省略又は簡略化する。
【００９８】
図７に示すように、通信システム１００１は、制御装置３０１と、動作装置４０１とを備える。シングルエンドでデータを伝送する場合、制御装置３０１と導電層２０１との接続にはキャパシタ３６３が設けられるが、制御装置３０１と導電層２０２との接続にはキャパシタ３６４が設けられない。同様に、この場合、動作装置４０１と導電層２０１との接続にはキャパシタ４６３が設けられるが、動作装置４０１と導電層２０２との接続にはキャパシタ４６４が設けられない。本実施形態においても、導電層２０１は、インダクタ２２１を介して電源端子２１１に接続される。一方、導電層２０２は、インダクタを介さずに接地端子２１２に接続される。
【００９９】
制御装置３０１は、制御回路３１０と、通信回路３２０と、通信制御回路３３０と、キャパシタ３６３と、電源回路３６６と、送信回路３７３と、受信回路３７５とを備える。なお、送信回路３７３と受信回路３７５と通信制御回路３３０とには、電源端子３６１と接地端子３６２とが接続される。また、電源回路３６６には、電源端子３６１と接地端子３６２と導電層２０１とが接続される。
【０１００】
動作装置４０１は、制御回路４１０と、駆動回路４２０と、通信制御回路４３０と、キャパシタ４６３と、電源回路４６６と、送信回路４７３と、受信回路４７５とを備える。送信回路４７３と受信回路４７５とには、電源端子４６１と接地端子４６２とが接続される。また、電源回路４６６には、電源端子４６１と接地端子４６２と導電層２０１とが接続される。
【０１０１】
本実施形態では、送信装置は、第１キャパシタを備え、受信装置は、第３キャパシタを備える。また、第１出力端子は、第１キャパシタを介して第１導体に接続され、第１入力端子は、第３キャパシタを介して第１導体に接続される。また、送信回路は、信号生成回路により生成されたデジタル信号が有する信号レベルに応じた電圧を、第１出力端子と第２出力端子との間に印加する。また、受信回路は、第１入力端子と第２入力端子との間に印加された電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有するデジタル信号を生成する。
【０１０２】
送信装置が制御装置３０１であり、受信装置が動作装置４０１である場合、第１キャパシタはキャパシタ３６３であり、第３キャパシタはキャパシタ４６３であり、第１出力端子は出力端子３５３であり、第２出力端子は接地端子３５４であり、第１入力端子は入力端子４５５であり、第２入力端子は接地端子４５６である。また、この場合、送信回路は、送信回路３７３であり、受信回路は受信回路４７５であり、信号生成回路は信号生成回路３３１であり、データ生成回路はデータ復元回路４３２である。
【０１０３】
なお、送信装置が動作装置４０１であり、受信装置が制御装置３０１である場合、第１キャパシタはキャパシタ４６３であり、第３キャパシタはキャパシタ３６３であり、第１出力端子は出力端子４５３であり、第２出力端子は接地端子４５４であり、第１入力端子は入力端子３５５であり、第２入力端子は接地端子３５６である。また、この場合、送信回路は、送信回路４７３であり、受信回路は受信回路３７５であり、信号生成回路は信号生成回路４３１であり、データ生成回路はデータ復元回路３３２である。
【０１０４】
以下、制御装置３０１の構成について詳細に説明する。
【０１０５】
通信制御回路３３０は、制御回路３１０による制御に従って、送信回路３７３によるデータの送信と、受信回路３７５によるデータの受信とを制御する。図示は省略するが、通信制御回路３３０は、実施形態１と同様に、信号生成回路３３１とデータ復元回路３３２とを備える。
【０１０６】
キャパシタ３６３は、導電層２０１と送信回路３７３とを直流的に絶縁し、導電層２０１と受信回路３７５とを直流的に絶縁する。キャパシタ３６３の一端は導電層２０１に接続され、キャパシタ３６３の他端は出力端子３５３と入力端子３５５とに接続される。
【０１０７】
電源回路３６６は、導電層２０１と導電層２０２との間に印加された電源電圧であるＶ１から、制御装置３０１の電源電圧であるＶＣＣを生成する回路である。電源回路３６６は、生成した電源電圧であるＶＣＣを、電源端子３６１と接地端子３６２との間に印加する。なお、実施形態１においても、制御装置３００は電源回路３６６を備えるが、図示を省略している。
【０１０８】
送信回路３７３は、通信制御回路３３０による制御に従って、データを送信する。送信回路３７３は、出力端子３５３と、接地端子３５４と、増幅器３７４とを備える。出力端子３５３は、キャパシタ３６３の他端と増幅器３７４の出力端子とに接続される。接地端子３５４は、接地端子２１２に接続された接地端子３６２と増幅器３７４の接地端子とに接続される。
【０１０９】
増幅器３７４は、通信制御回路３３０が生成したロジックレベルのデジタル信号を増幅し、増幅により得られた交流信号を、キャパシタ３６３を介して導電層２０１に供給する。増幅器３７４の入力端子と増幅器３７４の制御端子とは、通信制御回路３３０と接続される。送信回路３７３は、送信するデータに応じたデジタル信号の信号レベルに応じた電圧を出力端子３５３と接地端子３５４との間に印加することにより、Ｖ１が印加されている導電層２０１にこの信号レベルに応じた電圧を重畳する。
【０１１０】
受信回路３７５は、導電層２０１を介して受信したデータを通信制御回路３３０に供給する。受信回路３７５は、入力端子３５５と、接地端子３５６と、増幅器３７６とを備える。入力端子３５５は、キャパシタ３６３の他端と増幅器３７６の入力端子とに接続される。接地端子３５６は、接地端子２１２に接続された接地端子３６２と増幅器３７６の接地端子とに接続される。
【０１１１】
増幅器３７６は、導電層２０１に重畳されている電圧、つまり、入力端子３５５と接地端子３５６との間の電圧を、キャパシタ３６３を介して取得する。増幅器３７６は、取得した電圧に応じたロジックレベルのデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を通信制御回路３３０に供給する。増幅器３７６の出力端子は、通信制御回路３３０に接続される。受信回路３７５は、入力端子３５５と接地端子３５６との間に印加された電圧を検出することにより、Ｖ１が印加されている導電層２０１に重畳されている電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有するデジタル信号を生成する。
【０１１２】
次に、動作装置４０１の構成について詳細に説明する。
【０１１３】
通信制御回路４３０は、制御回路４１０による制御に従って、送信回路４７３によるデータの送信と、受信回路４７５によるデータの受信とを制御する。図示は省略するが、通信制御回路４３０は、実施形態１と同様に、信号生成回路４３１とデータ復元回路４３２とを備える。
【０１１４】
キャパシタ４６３は、導電層２０１と送信回路４７３とを直流的に絶縁し、導電層２０１と受信回路４７５とを直流的に絶縁する。キャパシタ４６３の一端は、導電層２０１に接続され、キャパシタ４６３の他端は、出力端子４５３と入力端子４５５とに接続される。
【０１１５】
電源回路４６６は、導電層２０１と導電層２０２との間に印加された電源電圧であるＶ１から、動作装置４０１の電源電圧であるＶＣＣを生成する回路である。電源回路４６６は、生成した電源電圧であるＶＣＣを、電源端子４６１と接地端子４６２との間に印加する。なお、実施形態１においても、動作装置４００が電源回路４６６を備えるが、図示を省略している。
【０１１６】
送信回路４７３は、基本的に、送信回路３７３と同様の機能を有する。つまり、送信回路４７３は、通信制御回路４３０による制御に従って、データを送信する。送信回路４７３は、出力端子４５３と、接地端子４５４と、増幅器４７４とを備える。出力端子４５３は、キャパシタ４６３の他端と増幅器４７４の出力端子とに接続される。接地端子４５４は、接地端子２１２に接続された接地端子４６２と増幅器４７４の接地端子とに接続される。
【０１１７】
増幅器４７４は、通信制御回路４３０が生成したロジックレベルのデジタル信号を増幅し、増幅により得られた交流信号を、キャパシタ４６３を介して導電層２０１に供給する。増幅器４７４の入力端子と増幅器４７４の制御端子とは、通信制御回路４３０と接続される。送信回路４７３は、送信するデータに応じたデジタル信号の信号レベルに応じた電圧を出力端子４５３と接地端子４５４との間に印加することにより、Ｖ１が印加されている導電層２０１にこの信号レベルに応じた電圧を重畳する。
【０１１８】
受信回路４７５は、基本的に、受信回路３７５と同様の機能を有する。つまり、受信回路４７５は、導電層２０１を介して受信したデータを通信制御回路４３０に供給する。受信回路４７５は、入力端子４５５と、接地端子４５６と、増幅器４７６とを備える。入力端子４５５は、キャパシタ４６３の他端と増幅器４７６の入力端子とに接続される。接地端子４５６は、接地端子２１２に接続された接地端子４６２と増幅器４７６の接地端子とに接続される。
【０１１９】
増幅器４７６は、導電層２０１に重畳されている電圧、つまり、入力端子４５５と接地端子４５６との間の電圧を、キャパシタ４６３を介して取得する。増幅器４７６は、取得した電圧に応じたロジックレベルのデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を通信制御回路４３０に供給する。増幅器４７６の出力端子は、通信制御回路４３０に接続される。受信回路４７５は、入力端子４５５と接地端子４５６との間に印加された電圧を検出することにより、Ｖ１が印加されている導電層２０１に重畳されている電圧を検出し、検出した電圧に応じた信号レベルを有するデジタル信号を生成する。
【０１２０】
本実施形態では、送信回路３７３と導電層２０１とがキャパシタ３６３を介して接続され、受信回路４７５と導電層２０１とがキャパシタ４６３を介して接続され、ベースバンド信号であるデジタル信号がシングルエンドで伝送される。従って、本実施形態によれば、実施形態１よりも簡単な構成で、高速なシリアル通信を実現可能である。なお、本実施形態においては、１００ｋｂｐｓ程度の通信速度が期待できる。
【０１２１】
（実施形態３）
実施形態１，２では、導電層２０１と導電層２０２とを含む伝送路に、インダクタを介して直流電圧を印加し、キャパシタを介して変動する電圧（以下、適宜「変動電圧」という。）を印加する例、つまり、線形回路における重ね合わせの原理に基づいて加算的に電圧を重畳する例について説明した。電源電圧としての直流電圧にデータ伝送のための変動電圧を加算する方法は、この例に限定されず、適宜、調整することができる。以下、本実施形態では、演算増幅器を用いた加算回路３８２を用いて電圧を加算する方法について説明する。なお、この変動電圧が、ベースバンド信号の電圧に対応することは、実施形態１，２と同様である。
【０１２２】
図８に示すように、本実施形態に係る通信システム１００２は、送信装置である制御装置３０２と、受信装置である動作装置４０２とを備える。制御装置３０２は、電圧生成回路３８１と、加算回路３８２とを備える。動作装置４０２は、レベルシフト回路４８１と、平均化回路４８２と、増幅器４８３とを備える。なお、本実施形態では、データ伝送にあまり関連しない構成（例えば、制御回路３１０、電源回路３６６など）については、説明を省略する。
【０１２３】
電圧生成回路３８１は、送信対象のデータを表す電圧信号を生成する。電圧生成回路３８１は、例えば、信号生成回路３３１が生成したデジタル信号から、振幅がＶ３である電圧信号を生成する。Ｖ３は、５ＶであるＶ１よりも小さい電圧であり、例えば、２００ｍＶ程度の電圧である。
【０１２４】
加算回路３８２は、電源端子２１１に印加されている電源電圧であるＶ１と、電圧生成回路３８１が生成した電圧信号が示す電圧とを加算し、加算結果を示す電圧を導電層２０１と導電層２０２との間に印加する。加算回路３８２は、例えば、演算増幅器（オペアンプ）を備える。
【０１２５】
レベルシフト回路４８１は、入力側の回路から供給された電圧信号のレベルを出力側の回路で用いる振幅及び閾値に適合するように調整し、レベルが調整された電圧信号を出力する回路である。具体的には、レベルシフト回路４８１は、導電層２０１と導電層２０２との間に印加された電圧のレベルを、増幅器４８３で処理可能な電圧のレベルに変換する。
【０１２６】
平均化回路４８２は、供給された電圧信号が示す電圧の平均値を示す電圧信号を生成し、出力する。具体的には、平均化回路４８２は、レベルシフト回路４８１から供給された電圧信号が示す電圧の平均値を示す電圧信号を生成し、増幅器４８３の−端子に供給する。平均化回路４８２が生成する電圧信号が示す電圧は、増幅器４８３により電圧閾値として用いられる。平均化回路４８２は、例えば、キャパシタと抵抗とを含む積分回路を備える。
【０１２７】
増幅器４８３は、−端子に供給された電圧信号のレベルと＋端子に供給された電圧信号のレベルとを比較し、比較結果を示すロジックレベルの電圧信号を出力する。つまり、増幅器４８３は、＋端子の電位が−端子の電位よりも高いときにＨレベルであり、＋端子の電位が−端子の電位よりも低いときにＬレベルである電圧信号を生成する。増幅器４８３は、生成した電圧信号をデータ復元回路４３２に供給する。
【０１２８】
本実施形態においても、電源電圧としての直流電圧にベースバンド信号の電圧が加算されて、ベースバンド信号の伝送が実現される。従って、本実施形態によれば、高速なシリアル通信を実現可能である。
【０１２９】
（変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。
【０１３０】
本発明において、上記実施形態において説明した構成、機能、動作のどの部分を採用するのかは任意である。また、本発明において、上述した構成、機能、動作のほか、更なる構成、機能、動作が採用されてもよい。また、上述した実施形態は、適宜、自由に組み合わせることができる。また、上述した実施形態で説明した構成要素の個数は、適宜、調整することができる。また、本発明において採用可能な素材、サイズ、電気的特性などが、上記実施形態において示したものに限定されないことは勿論である。
【０１３１】
実施形態１，２では、インダクタとキャパシタとを用いて電源電圧に変動電圧を加算する例について説明した。また、実施形態３では、増幅器を備える加算回路を用いて電源電圧に変動電圧を加算する例について説明した。電源電圧に変動電圧を加算する方法はこの例に限定されない。
【０１３２】
例えば、トランスを用いて電源電圧に変動電圧を加算することができる。この場合、送信装置に送信用トランスを設け、受信装置に受信用トランスを設ける。送信用トランスが備える二次側のコイルの一端を導電層２０１に接続し、このコイルの他端を導電層２０２に接続する。また、受信用トランスが備える一次側のコイルの一端を導電層２０１に接続し、このコイルの他端を導電層２０２に接続する。この場合、送信装置は、送信用トランスが備える一次側のコイルに流す電流をデジタル信号に応じて変化させ、電源電圧に変動電圧を加算する。一方、受信装置は、受信用トランスが備える二次側のコイルに流れる電流の変化を検出し、電源電圧に加算された変動電圧を検出する。かかる構成では、通信装置と伝送路とを、電気的に絶縁しつつ、磁気的に結合することができる。
【０１３３】
もしくは、例えば、フォトカプラを用いて電源電圧に変動電圧を加算することができる。この場合、送信装置に送信用フォトカプラを設け、受信装置に受信用フォトカプラを設ける。送信用フォトカプラが備えるフォトトランジスタのコレクタを導電層２０１に接続し、このフォトトランジスタのエミッタを導電層２０２に接続する。また、受信用フォトカプラが備えるフォトダイオードのアノードを導電層２０１に接続し、このフォトダイオードのカソードを導電層２０２に接続する。この場合、送信装置は、送信用フォトカプラが備えるフォトダイオードに流す電流をデジタル信号に応じて変化させ、電源電圧に変動電圧を加算する。一方、受信装置は、受信用フォトカプラが備えるフォトダイオードに流れる電流の変化を検出し、電源電圧に加算された変動電圧を検出する。かかる構成では、通信装置と伝送路とを、電気的に絶縁しつつ、光学的に結合することができる。
【０１３４】
実施形態１では、伝送路符号として、ＮＲＺ−Ｌを採用する例について説明した。採用する伝送路符号は、この例に限定されない。例えば、伝送路符号として、ＮＲＺ−Ｍ、ＮＲＺ−Ｓ、ＲＺ、Biphase-L、Biphase-Ｍ、Biphase-Ｓ、Bipolarなど各種の伝送路符号を採用することができる。また、実施形態１では、ベースバンド信号のビットレートが１Ｍｂｐｓである例について説明した。ベースバンド信号のビットレートがこの例に限定されないことは勿論である。
【０１３５】
実施形態１では、主に、送信装置が制御装置３００であり、受信装置が動作装置４００である例について説明した。送信装置と受信装置とがこの例に限定されないことは勿論である。つまり、制御装置３００と動作装置４００とセンサ５００とは、送信装置として機能してもよいし、受信装置として機能としてもよいし、送信装置及び受信装置として機能してもよい。
【０１３６】
例えば、制御装置３００は、センサ５００にデータを送信する送信装置として機能してもよいし、動作装置４００又はセンサ５００からデータを受信する受信装置として機能してもよい。また、動作装置４００は、制御装置３００又はセンサ５００にデータを送信する送信装置として機能してもよいし、センサ５００からデータを受信する受信装置として機能してもよい。また、センサ５００は、制御装置３００又は動作装置４００にデータを送信する送信装置として機能してもよいし、制御装置３００又は動作装置４００からデータを受信する受信装置として機能してもよい。
【０１３７】
例えば、動作装置４００が送信装置であり、制御装置３００が受信装置である場合を想定する。この場合、信号生成回路は、動作装置４００が備える信号生成回路４３１である。また、送信回路は、動作装置４００が備える送信回路４７１である。また、受信回路は、制御装置３００が備える受信回路３７２である。データ生成回路は、制御装置３００が備えるデータ復元回路３３２である。
【０１３８】
実施形態１では、通信インターフェースとして、ＲＳ−４８５規格に対応した通信インターフェースＩＣを採用する例について説明した。通信インターフェースとして採用するＩＣが、この例に限定されないことは勿論である。例えば、平衡型、つまり、差動型の伝送方式に適したＲＳ−４２２規格などに対応した通信インターフェースＩＣを採用することが好適である。
【０１３９】
実施形態１では、第１導電層としてメッシュ状の開孔が形成された導電層２０１を採用し、第２導電層としてメッシュ状の開孔が形成された導電層２０２を採用する例について説明した。第１導電層として開孔を有しない導電層を採用し、第２導電層として開孔を有しない導電層を採用することも可能である。この場合、例えば、鋲７１２の一部を絶縁体で被服することにより、鋲７１２が２つの導電層と接触することが好適である。
【０１４０】
実施形態１では、被服１００が備える繊維構造体２００に本発明を適用する例について説明した。本発明を適用する繊維構造体２００は、被服１００が備えるものに限定されない。例えば、乗り物や施設内の座席や寝具に設けられた繊維構造体２００に、本発明を適用してもよい。乗り物は、例えば、車、電車、航空機などである。施設は、例えば、娯楽施設、学校、病院などである。もしくは、家具や医療機器に設けられた繊維構造体２００に、本発明を適用してもよい。
【０１４１】
また、繊維構造体２００ではなく、複数の導電層を含む、繊維以外の素材により構成された構造体に、本発明を適用してもよい。また、層状に構成されていない複数の導体に、本発明を適用してもよい。例えば、２本の電線に、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１４２】
１００  被服、２００  繊維構造体、２０１，２０２  導電層、２０３  絶縁層、２１１，３６１，４６１  電源端子、２１２，３５４，３５６，３６２，４５４，４５６，４６２  接地端子、２２１，２２２  インダクタ、３００，３０１，３０２  制御装置、３１０，４１０  制御回路、３２０  通信回路、３３０，４３０  通信制御回路、３３１，４３１  信号生成回路、３３２，４３２  データ復元回路、３４０，４４０  ＩＣ、３４１，３４２，３４３，３４４，３４５，３４６，３４７，３４８，４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６，４４７，４４８  ピン、３５１，３５２，３７４，３７６，４５１，４５２，４７４，４７６，４８３  増幅器、３５３，４５３  出力端子、３５５，４５５  入力端子、３６３，３６４，４６３，４６４  キャパシタ、３６６，４６６  電源回路、３７１，３７３，４７１，４７３  送信回路、３７２，３７５，４７２，４７５  受信回路、３８１  電圧生成回路、３８２  加算回路、４００，４０１，４０２  動作装置、４２０  駆動回路、４８１  レベルシフト回路、４８２  平均化回路、５００  センサ、６００  直流電源、７００  取付部材、７０１  回路基板、７０２  支持部材、７０３，７０４，７１０，７１３  電極、７０５，７０６，７０７  電線、７０８  中継基板、７０９  固定部材、７１１  ソケット、７１２  鋲、７１４  突出部、１０００，１００１，１００２  通信システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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