(57)【要約】【課題】  複数の電極と、特性の異なる複数の整合回路とを設け、それらを電極からの入力電力に応じて変更する技術を提供する。【解決手段】  通信装置は、誘導電界結合を利用して受信した受信信号を電力に変換する複数の電極と、誘導電界結合の異なる容量にそれぞれ対応した複数の整合回路とを有する。そして、複数の電極からの入力電力に基づいて複数の電極及び複数の整合回路の中からいずれかの電極と整合回路を選択する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電界結合を利用して受信した受信信号を電力に変換する複数の電極と、
前記誘導電界結合の異なる容量に対応した複数の整合回路と、
前記複数の電極からの入力電力に基づいて前記複数の電極及び前記複数の整合回路の中からいずれかの電極及び整合回路を選択する選択手段と
を具備することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記選択手段は、
前記複数の電極からの入力電力を検出し、最大電力を検出した電極を選択する
ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記複数の電極は、
同一平面上にマトリクス状に配置され、
前記選択手段は、
前記選択した電極からの入力電力と、該選択した電極に隣接する電極からの入力電力の差とに基づいて前記整合回路を選択する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
【請求項４】
前記選択手段は、
前記選択した電極からの入力電力と、通信相手先装置と通信を行なう判断の基準となる第１の閾値とに基づいて前記整合回路を選択する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
【請求項５】
前記選択手段は、
前記選択した電極からの入力電力が、前記第１の閾値を越えていない場合、当該入力電力に応じた整合回路を選択する
ことを特徴とする請求項４記載の通信装置。
【請求項６】
放射電界結合を利用して通信を行なうための無反射整合回路
を更に具備し、
前記選択手段は、
前記選択した電極と該電極に隣接する電極からの入力電力の差と、前記選択した電極と通信相手先装置の電極との位置関係を判断するための基準となる第２の閾値とに応じて、前記無反射整合回路を選択する
ことを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
通信相手先装置に対して選択した整合回路に関する情報を通知する通知手段
を更に具備することを特徴とする請求項１から６いずれか１項に記載の通信装置。
【請求項８】
前記複数の電極は、１辺が前記受信信号の１／２波長からなる方形平面導体構造を有するとともに、「０．４×１辺から０．６×１辺」の間隔を有して同一平面上にマトリクス状に配置される
ことを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の通信装置。
【請求項９】
誘導電界結合を利用して受信した受信信号を電力に変換する複数の電極と、誘導電界結合の異なる容量に対応した複数の整合回路とを有する通信装置の制御方法であって、
検出手段が、前記複数の電極からの入力電力を検出する工程と、
選択手段が、前記検出された入力電力に基づいて前記複数の電極及び前記複数の整合回路の中からいずれかの電極及び整合回路を選択する工程と
を含むことを特徴とする通信装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近距離（例えば、数ｃｍ程度）で高速なデータ通信を行なう無線通信方式の開発が盛んに行なわれている。これらの技術では、アンテナから放射される電波の放射電界を利用せず、各端末に導体電極（以下、電極と呼ぶ）を設け、電極の誘導電界結合を利用して通信を行なう（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５４１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
誘導電界結合方式の電極を備えた端末においては、端末同士の電極が結合し易いように工夫がなされている。例えば、据え置きの端末では、電極が上面に配置され、この端末と通信を行なう通信端末においては、その底面に電極が配置されている。
【０００５】
電極の配置位置を固定（限定）させた場合、ユーザは、通信端末をどのように配置すれば通信相手先端末と通信を行なえるようになるのかが容易に分かり、通信を迅速に始められることになる。しかし、電極の配置位置の固定化は、設計の自由度が無くなり、製品デザインの画一化を招いてしまう。
【０００６】
また、上述した据え置き端末において、例えば、カメラのような端末と通信を行なう場合、両端末を互いに側面から近接させ、電極同士を結合させようとしても、電極の位置が合い辛く、通信が困難となる。また、例えば、電極が数ｍｍ角のサイズで通信距離が３ｃｍ程度である場合、通信相手先端末の電極と効率良く結合させることが難しい。特に、電極同士の位置が横方向にずれていると著しく結合が弱くなり、それを起因とした伝送損失が発生する。例えば、移動端末同士の通信に際して、カプラ電極と自局の電極との位置がずれた場合、伝送損失が増大し、接続が断たれてしまう場合がある。
【０００７】
ここで、例えば、電極間の距離を６．５ｍｍとし、電極の１辺の長さをＬ（１０ｍｍ）とした場合の伝送損失について説明する。電極同士が横方向へずれていない場合、その伝送損失は、使用周波数（４．５ＧＨｚ）と電極間の距離とに応じた値（４ｄＢ）となる。また、電極の横方向へのずれが１辺Ｌに比べて十分に小さい場合、伝送損失は多少増加するが、８ｄＢとなる。これに対して、電極の横方向へのずれが、例えば、１／２Ｌ生じていた場合、上述した伝送損失に加えて更に、電極の横方向へのずれによる伝送損失が多大に生じる。この場合、その伝送損失は、２４ｄＢまで増加する。
【０００８】
図８は、電極同士の横方向へのずれと伝送損失との関係を示している。電極間の距離が近い場合（６．５ｍｍ）でも、電極同士が横方向に１／２Ｌ以上（Ｌ＝１０ｍｍ）ずれると、伝送損失が急激に増大することが分かる。すなわち、電極同士の横ずれは、伝送損失に大きく影響を与えるファクターであるといえる。
【０００９】
また、このような通信における伝送損失の一つに電極からの反射特性がある。図９は、電極間の距離と、使用周波数と、電極からの反射特性との関係を示している。図９を参照すると、電極間の距離を離すことにより、反射による伝送損失が増大する。
【００１０】
このように誘導電界結合方式により通信を行なう場合、電極間の距離に起因した伝送損失に加えて、電極同士の横方向へのずれに起因した伝送損失や、電極での反射損失をも加味する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、伝送損失を低減し、通信速度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の一態様による通信装置は、誘導電界結合を利用して受信した受信信号を電力に変換する複数の電極と、前記誘導電界結合の異なる容量に対応した複数の整合回路と、前記複数の電極からの入力電力に基づいて前記複数の電極及び前記複数の整合回路の中からいずれかの電極及び整合回路を選択する選択手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の電極と、特性の異なる複数の整合回路とを設け、それらを電極からの入力電力に応じて変更する。これにより、本構成を有さない場合よりも、伝送損失を低減でき、通信速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係わる通信システムの一例を示す図である。
【図２】図１に示す複数の電極１１各々の配置位置の一例を示す図である。
【図３】図１に示す通信端末７０における無線部１０の機能的な構成の一例を示す図である。
【図４】図３に示す整合回路選択テーブル２１のテーブルレイアウトの一例を示す図である。
【図５】図１に示す通信端末７０における動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】整合回路１３の選択方法の概要の一例を示す図である。
【図７】実施形態２に係わる通信システムの構成の一例を示す図である。
【図８】従来の問題点を示す図である。
【図９】従来の問題点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係わる通信装置（通信端末）を配して構成した通信システムの一例を示す図である。なお、ここでは、カメラを通信端末として図示しているが、通信端末はこれに限られない。
【００１７】
各通信端末７０及び５０１には、導体電極（以下、電極と呼ぶ）１１及び５０２が内蔵されている。この場合、通信端末５０１は、データの送信側として機能し、通信端末７０は、データの受信側として機能する。なお、通信端末７０及び通信端末５０１には、同一構造の電極がそれぞれ設けられているものとする。ここで、電極１１と電極５０２とが近接すると、互いの誘導電界が結合し、両通信端末間で各種信号の授受が開始される。
【００１８】
通信端末７０には、複数の電極１１が配置されている。これら複数の電極１１は、例えば、一平面上にマトリクス状に配置されている。また、電極１１各々は、１辺が無線信号の１／２波長からなる複数の方形平面導体構造を有している。複数の電極１１を配置することにより、通信端末７０においては、通信相手先端末（通信端末５０１）をある一定の範囲内に近接させると、いずれかの電極を用いて誘導電界を結合する。これにより、通信端末間による近接無線通信が実現される。
【００１９】
通信端末７０は、自局の電極１１と通信端末５０１の電極５０２とが誘導電界結合すると、電極１１において、通信端末５０１からの送信データ（送信信号）を入力電力として検出する。通信端末７０においては、この入力電力の大きさに基づいて自局（の電極）と通信端末５０１（の電極）との位置関係を推定できる。なお、位置関係とは、電極間の距離（以下、通信距離と呼ぶ場合もある）や、電極間の横方向へのずれ度合いを指す。
【００２０】
図２は、図１に示す複数の電極１１各々の配置位置の一例を示す図である。ここでは、各電極の１辺の長さをＬ（Ｌ１，Ｌ２）とする。電極各々の上下間隔Ｇ１は、「０．４Ｌ１＜Ｇ１＜０．６Ｌ１」の関係を有し、左右間隔Ｇ２は、「０．４Ｌ２＜Ｇ２＜０．６Ｌ２」の関係を有する。このように複数の電極１１を所定の間隔を空けて同一平面上に設けることにより、電極同士の横方向へのずれに起因した伝送損失を抑制できることになる。
【００２１】
図３は、図１に示す通信端末７０における無線部１０の機能的な構成の一例を示す図である。
【００２２】
複数の電極１１（１１ａ〜１１ｃ）は、通信相手先端末から信号を受信したり、また、通信相手先端末に信号を送信したりする。電極１１は、通信相手先端末からの信号を電力に変換し、その変換後の電力を整合回路１３に向けて出力する。
【００２３】
電極切替器１２は、複数の電極１１の中からいずれかを選択する。本実施形態においては、複数の電極１１の中から最大電力（以下、ピークと呼ぶ場合もある）を検出した電極（以下、ピーク電極と呼ぶ場合もある）を選択する。なお、この選択は、制御部１８からの電極切替信号Ｓ１に基づいて行なわれる。
【００２４】
整合回路１３は、例えば、誘導性素子や容量性素子により構成される。整合回路１３は、複数設けられており、それぞれ異なる帯域通過フィルタ特性を持つ。整合回路１３ａ及び１３ｂは、通信距離に応じてそれぞれ反射損失が異なっている。これら整合回路１３ａ及び１３ｂは、誘導電界結合の異なる容量にそれぞれ対応している。
【００２５】
また、整合回路１３ｃ（無反射整合回路と呼ぶ場合もある）は、例えば、整合回路１３内に１つ設けられる。無反射整合回路１３ｃは、自局の電極１１に対してのみ整合する整合回路であり、放射電界結合により通信相手先端末と通信を行なう。
【００２６】
ここで、本実施形態においては、複数の整合回路１３ａ及び１３ｂのいずれかをデフォルト整合回路として設定する。デフォルト整合回路には、通信端末同士を最も近接させた状態で帯域通過フィルタの特性が最適となるものを選ぶ。デフォルト整合回路の設定方法について説明する。近距離通信においては、通数ｃｍ程度の通信距離を想定しているため、マルチパスは存在せず、伝送損失は、電極間の空間での伝送損失のみと考えられる。従って、伝送損失は、例えば、整合回路に対して信号強度を一定にしたまま、異なる距離から信号を入力すれば測定できる。すなわち、出力値を一定にしたまま、距離を変更し、各整合回路について通信距離に応じた受信電力を測定する。これにより、通信距離の変化に起因した伝搬損失と、電極間の結合容量の変化に起因して生じる反射損失とを含めた損失を測定できる。そして、この測定結果に基づいてデフォルト整合回路を設定する。
【００２７】
整合回路切替器１４は、複数の整合回路１３の中からいずれかの整合回路１３を選択する。この選択処理についての詳細は後述するが、電極１１による受信電力の大きさに基づいて行なわれる。なお、この選択は、制御部１８からの整合回路切替信号Ｓ２に基づいて行なわれる。
【００２８】
制御部１８は、通信端末７０における無線機能を統括制御する。制御部１８は、内部に整合回路選択テーブル２１を備えている。整合回路選択テーブル２１には、例えば、図４に示す情報が保持される。整合回路選択テーブル２１は、（自局の電極からの）入力電力に対応して、当該入力電力時に選択すべき整合回路を示す情報を保持している。ここで、第１の閾値は、通信（例えば、高速な通信）を行なうのに必要な電力に達しているかを判断するための基準となる値である。すなわち、入力電力がこの第１の閾値を越えていれば、高速なデータ通信を実現できる。第２の閾値は、ピーク電極（最大電力を検出した電極）に隣接した電極（以下、隣接電極と呼ぶ場合もある）の入力電力の差に対して設けられる。通信端末７０においては、隣接電極における入力電力の差がこの第２の閾値を越えていれば、電極同士に横ずれが発生していると判断する。
【００２９】
ここで、図３に示す無線部１０による受信時と送信時とにおける動作の流れについて簡単に説明する。受信動作の開始に際して、通信端末７０は、電極切替器１２において、いずれかの電極を選択する。これにより、通信端末７０には、選択された電極から電力が入力される。この入力電力は、複数の整合回路１３ａ〜１３ｃの中のいずれかに供給される。整合回路１３を経た入力電力は、送受切替器１５を介して高周波受信部１６に供給される。高周波受信部１６においては、電力増幅、周波数変換等が行なわれる。その後、この受信信号に基づく入力電力は、復調部１７に供給され、復調データとして制御部１８に供給される。これにより、受信動作が完了する。
【００３０】
また、送信動作の開始に際して、通信端末７０は、制御部１８において、送信データ（送信電力）を送出する。この送信データに基づく電力は、変調部２０において、変調処理が施された後、高周波送信部１９に供給される。高周波送信部１９では、周波数変換、電力増幅等が行なわれる。その後、この送信データに基づく電力は、送受切替器１５及び整合回路切替器１４を介していずれかの整合回路１３に供給される。整合回路１３を経た送信電力は、電極切替器１２に入力される。すると、電極切替器１２は、制御部１８からの電極切替信号Ｓ１に基づいて複数の電極１１の中からいずれかを選択する。このようにして電極が選択されると、当該電極は、通信相手先端末の電極と誘導電界結合する。これにより、送信データが通信相手先端末に送出される。以上が、送信時及び受信時の動作についての説明である。
【００３１】
次に、図５を用いて、通信端末７０における動作の一例について説明する。ここでは、電極の選択処理と、整合回路の選択処理とを例に挙げて説明する。
【００３２】
通信の開始に際して、通信端末７０は、複数の電極１１において、信号を受信する（Ｓ１０１）。このとき、通信端末７０は、電極切替器１２において、電極１１を順次切り替えて選択する。なお、整合回路切替器１４においては、デフォルト整合回路を選択する。
【００３３】
ここで、通信端末７０は、電極切替器１２において、最大電力（ピーク）を検出した電極（すなわち、ピーク電極）を選択する（Ｓ１０２）。続いて、通信端末７０は、制御部１８において、自局の電極１１と、通信相手先端末の電極とが横方向にずれているか否かを判断する。この判断は、ピーク電極に隣接する電極（すなわち、隣接電極）からの入力電力に基づいて行なう（Ｓ１０３）。なお、この判断を行なうのは、電極同士に横方向へのずれが生じていれば、伝送損失が著しく増加するためである。通信端末７０においては、隣接電極の入力電力の差が所定の値（第２の閾値）を越えていれば、電極同士が横方向にずれを起こしていると判断する（すなわち、誘導電界が結合されていないと判断する）。
【００３４】
判断の結果、隣接電極の受信信号の差が所定の値（第２の閾値）を越えていれば（Ｓ１０４でＹＥＳ）、通信端末７０は、整合回路切替器１４において、無反射整合回路１３ｃを選択する（Ｓ１０５）。すなわち、電極同士が横方向にずれている場合には、自局の電極単体で整合のとれる整合回路（すなわち、無反射整合回路）を選択する。無反射整合回路１３ｃは、放射電界結合を利用して通信を行なうため、電極同士が横方向にずれている場合でも、伝送損失を低減させることができる。
【００３５】
隣接電極の受信信号の差が所定の値（第２の閾値）を越えていなければ（Ｓ１０４でＮＯ）、通信端末７０は、制御部１８において、ピーク電極からの受信信号が所定の値（第１の閾値）を越えているか否かを判断する。
【００３６】
判断の結果、受信信号が所定の値を越えていれば（Ｓ１０６でＹＥＳ）、通信端末７０は、整合回路切替器１４において、デフォルト整合回路（整合回路１）を選択する（Ｓ１０７）。一方、受信信号が所定の値を越えていなければ（Ｓ１０６でＮＯ）、通信端末７０は、整合回路切替器１４において、当該入力電力に応じた整合回路を選択する（Ｓ１０８）。
【００３７】
次に、図６を用いて、整合回路１３の選択処理について具体例を挙げて説明する。
【００３８】
（ａ）の場合、電極同士は、十分に近接し、また、十分な面積で重なっている。この場合、隣接電極の入力電力の差は、第２の閾値レベルを越えておらず、ピーク電極の入力電力Ｐａは、第１の閾値を越えている。そのため、デフォルト整合回路（整合回路１）が選択される。従って、（ａ）の場合には、整合回路の切替動作は行なわれず、通信が開始される。
【００３９】
（ｂ）の場合、電極同士は、一定距離離れているが、１／２以上の面積で重なっている。この場合、隣接電極の入力電力の差は、第２の閾値レベルを越えておらず、ピーク電極の入力電力Ｐｂは、第１の閾値を越えていない。そのため、受信電力Ｐｂの大きさに応じた整合回路（例えば、整合回路２）が選択され、通信が開始される。
【００４０】
（ｃ）の場合、電極同士は、（ｂ）の場合よりも更に離れており、また、１／２程度の面積で重なっている。この場合、隣接電極の入力電力の差は、第２の閾値レベルを越えておらず、ピーク電極の入力電力Ｐｃは、第１の閾値を越えていない。そのため、受信電力Ｐｃの大きさに応じた整合回路（整合回路ｎ）が選択され、通信が開始される。
【００４１】
（ｄ）の場合、電極同士は、十分に近接しているが、１／２以下でしか面積が重なっていない。この場合、隣接電極の入力電力の差は、第２の閾値レベルを越えており、ピーク電極の入力電力Ｐｄは、第１の閾値を越えていない。そのため、入力電力Ｐｄに拘わらず、無反射整合回路が選択される。すなわち、（ｄ）の場合、電極同士の誘導電界結合を利用せず、放射電界結合に切り替えて通信が開始される。
【００４２】
（ｅ）の場合、電極同士は、一定距離離れており、また、１／２以下でしか面積が重なっていない。この場合、隣接電極の入力電力の差は、第２の閾値レベルを越えており、ピーク電極の受信電力Ｐｅは、第１の閾値を越えていない。そのため、受信電力Ｐｅに拘わらず、無反射整合回路が選択される。すなわち、（ｅ）の場合、電極同士の誘導電界結合を利用せず、放射電界結合に切り替えて通信が開始される。
【００４３】
以上説明したように実施形態１によれば、複数の電極と、特性の異なる複数の整合回路とを設け、それらを信号強度に応じて変更する。これにより、伝送損失を低減でき、通信速度が向上する。また、例えば、通信相手先端末の電極の位置が特定できなくても概略位置さえ分かっていれば、通信を開始できるため操作性が向上する。また、例えば、電極同士が横方向にずれている場合であっても、そのずれを検出し、放射電界結合により通信を行なうため、伝送損失を低減することができる。そのため、高速データ通信を実現することができる。また、例えば、通信途中で端末を動かしたとしても、再度、複数電極を掃引することで、他の電極に切り替えて受信することもできる。
【００４４】
（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。実施形態２においては、選択した整合回路を通信相手先端末に通知するようにした構成について説明する。なお、実施形態２に係わる通信端末の構成は、実施形態１同様となるため、ここでは説明を省略し、相違する点について重点的に説明する。
【００４５】
図７は、実施形態２に係わる通信システムの構成の一例を示す図である。この通信システムには、複数の電極及び整合回路を備えた通信端末３０及び４０が具備される。ここでは、通信端末３０は、データの受信側として機能し、通信端末４０は、データの送信側として機能するものとして説明する。
【００４６】
データの受信に際して、通信端末３０は、最大電力（すなわち、ピーク）を検出した電極３３から入力された入力電力を、デフォルト整合回路（整合回路１）を介して装置内に入力する。通信端末３０は、制御部３１において、電極３３で受信した電力に応じた整合回路を選択するため、整合回路切替器（不図示）に対して整合回路選択信号Ｓ１を送出する。これにより、通信端末３０においては、入力電力に応じた整合回路を選択する。このとき、通信端末３０は、制御部３１において、通信端末４０に向けて整合回路選択情報１を通知する。この通知を行なうのは、通信相手先端末にも同一の整合回路を選択させるためである。
【００４７】
この情報を受信した通信端末４０は、制御部４１において、複数の整合回路４２の中から当該指示された整合回路４２を選択する。なお、この整合回路選択情報の通知は、例えば、通信接続の開始に際して、その初期接続動作として行なう。
【００４８】
図中破線は、通信端末３０の電極３３及び整合回路３２と、通信端末４０の電極４３及び整合回路４２とで誘導電界結合し、帯域通過フィルタを形成している態様を概略的に示している。本実施形態においては、電極間の距離に応じて最適な整合回路に切り替えることにより、最適な帯域通過フィルタ構成を形成する。
【００４９】
なお、実施形態１で説明した通り、電極同士が電極面積の１／２以下しか重なっていないような場合には、無反射整合回路を一義的に選択する。これにより、自局の電極単独で整合を取れるため、電極間に横方向へのずれが生じていても、反射損失を低減させることができる。なお、この場合、通信相手先端末にも無反射整合回路を選択させることになる。すなわち、通信端末双方において、誘導電界結合ではなく、放射電界結合を用いて通信を行なう。
【００５０】
以上説明したように実施形態２によれば、通信端末双方で最適な整合回路を選択して通信を行なうため、実施形態１同様に、伝送損失の低減等を図れる。
【００５１】
以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。
【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】
2010245903.tif 000009
【図８】
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【図９】
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