(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき信号に応じて発振される送信電極と、
上記送信電極のペアとされる基準電極と、
上記基準電極の周りに回転対称なｍ個（ｍは４以上の偶数）の電極と、
上記ｍ個の電極に対して、隣り合う電極の極性が反転する電荷を印加する印加手段と
を具え、
上記基準電極及び上記ｍ個の電極は非導電性の筺体に覆われ、上記ｍ個の電極は筺体内側面から一定の距離を隔てた位置に配置される
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
上記電極は、正２ｎ角形の各頂点となり（上記ｎは２以上の偶数）、該正２ｎ角形の重心に上記基準電極が存在する関係となる位置に配される
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
上記印加手段は、
上記ｍ個の電極のうち、隣り合う電極の一方に対して正弦波信号を与えるとともに、上記隣り合う電極の他方に対して上記正弦波信号の位相を１８０度ずらした信号を与えており、
前記正弦波信号の周波数と、前記送信すべき信号の周波数とは異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
放射電界及び誘導電磁界よりも準静電界の強度が優位となる状態で上記送信電極を発振させて人体を帯電させる発振制御手段
をさらに具えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
人体表面に形成される帯電圧の検出対象とされる検出電極と、
上記検出電極のペアとされる基準電極と、
上記基準電極の周りに回転対称に配されるｍ個（ｍは４以上の偶数）の電極と、
上記ｍ個の電極に対して、隣り合う電極の極性が反転する電荷を印加する印加手段と
を具え、
上記基準電極及び上記ｍ個の電極は非導電性の筺体に覆われ、上記ｍ個の電極は筺体内側面から一定の距離を隔てた位置に配置される
ことを特徴とする通信装置。
【請求項６】
上記電極は、正２ｎ角形の各頂点となり（上記ｎは２以上の偶数）、該正２ｎ角形の重心に上記基準電極が存在する関係となる位置に配される
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
上記印加手段は、
上記ｍ個の電極のうち、隣り合う電極の一方に対して正弦波信号を与えるとともに、上記隣り合う電極の他方に対して上記正弦波信号の位相を１８０度ずらした信号を与える
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置に関し、人体を通信媒体として通信する技術分野において好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
人体通信の原理は電流方式と電界方式とに大別できる（非特許文献１参照）。電流方式は電線の代わりに人体に電流を流して通信する方式である。この方式は送受信機の電極と人体とは直に接していることが条件となる。
一方、電界方式は送信機の発振によって人体に電界を生じさせるもので、該電界の変化を受信機で検知する。この電界方式は送受信機の電極と人体とが直接触れていなくても通信が成立する。
人体上で電界を用いて通信する場合、一般に、固定機器と異なり接地がとれないため基準電位が明示的ではない。したがって、送受信機ともに、携帯機器に内蔵された２つの電極間の電位差を利用する形態となる。
しかしこの形態では、人体の姿勢又は携帯機器の携帯位置によって、２つの電極が人体を介して短絡することが容易に起こり得る。すなわち、送信側では、基準電極に人体が近づくとその基準電極と人体とが結合し、送信電極から発振される電界と、基準電極からの逆位相の電界とが人体を介して打ち消しあうことで、送信レベルが弱まる。
一方、受信側では、受信の基準電位となる基準電極に人体が近づくと、該人体から基準電極に電界が回り込んで、受信電極と基準電極との電位差が大きく減衰することで、受信レベルが弱まる。
このように送受信機いずれにも電界の打ち消しあいにより信号減衰が生じるという問題がある。
この問題を解決する１つの手法として、複数の電極と、当該電極の周囲との静電容量の状態をそれぞれ調査し、その調査結果に応じて各電極と送信処理部との接続を切換制御するといったものが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３２４７７４公報
【非特許文献１】「日経エレクトロニクス」日経ＢＰ社出版、２００８年６−３０、ｎｏ．９８１、ｐ．９４−９５
【０００３】
しかしながら上記特許文献では、複数の電極のいずれもが人体における体と手との間に囲まれる等の状態では、どの電極を選択したとしても人体と結合して通信効率が極端に悪くなる場合がある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、通信効率を向上し得る通信装置を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明は、通信装置であって、送信すべき信号に応じて発振される送信電極と、送信電極のペアとされる基準電極と、基準電極の周りに回転対称なｍ個（ｍは４以上の偶数）の電極と、ｍ個の電極から生じる電界における基準電極での強度が所定値未満となる交番信号を、該ｍ個の電極に対して印加する印加手段とを有する。
また本発明は、通信装置であって、人体表面に形成される帯電圧の検出対象とされる検出電極と、検出電極のペアとされる基準電極と、基準電極の周りに回転対称に配されるｍ個（ｍは４以上の偶数）の電極と、ｍ個の電極から生じる電界における基準電極での強度が所定値未満となる交番信号を、該ｍ個の電極に対して印加する印加手段とを有する。
本発明は、対応する極性又は位相が逆となるようｍ個の電極群を幾何学的に組み合わせ、それらが相互に打ち消しあって電界強度がおおよそ０［Ｖ／ｍ］となる電界を、該電極群内の特定位置に生じさせることができ、該特定位置を基準電位とすることができる。
また、回転対称に配されるｍ個の電極から外部に対して生じる電界は、電極同士の打ち消しあいにより急峻に減衰するものであり、当該電界範囲が各電極のごく近傍に限局した状態にある。
したがって、ｍ個の電極に対する外部の結合範囲はごく近傍に限局され、該ｍ個の電極の回転対称の基準に位置する基準電極に対して、送信電極から生じる電界が人体を介して回り込むということが、積極的に抑制される。この結果、基準電極の電位は安定化され、かくして通信効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
図１は、距離に応じた各電界の相対的な強度変化（１［ＭＨｚ］）を示すグラフである。
図２は、距離に応じた各電界の相対的な強度変化（１０［ＭＨｚ］）を示すグラフである。
図３は、電界強度の分布パターンを示す図である。
図４は、シミュレーションに用いた人体組織における誘電率を示す表である。
図５は、通信システムの構成を概略的に示す図である。
図６は、送信装置の構成を概略的に示す図である。
図７は、電極位置と当該電極に与えられる電荷との関係を概略的に示す図である。
図８は、シミュレーションに基づく電界・電位分布を示す図である。
図９は、シミュレーションに基づく電界・電位分布を示す図である。
図１０は、受信装置の構成を概略的に示す図である。
図１１は、他の実施の形態における電極位置と当該電極に与えられる電荷との関係を概略的に示す図である。
図１２は、各電極構造での基準電極の距離と電位との関係を示すグラフである。
図１３は、他の実施の形態における電極位置と当該電極に与えられる電荷との関係を概略的に示す図である。
図１４は、他の実施の形態における送信装置の構成を概略的に示す図である。
図１５は、他の実施の形態における受信装置の構成を概略的に示す図である。
図１６は、逆波生成部に対するリファレンス安定化部の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０００６】
１……通信システム、２……送信装置、３……受信装置、１１……送信電極、１２，４２……基準電極、２０……送信処理部、２１……キャリア生成部、２２……変調部、２３，５１……アンプ、３０，６０……リファレンス電位安定化部、３１〜３４，６１〜６４……電極、３５，６５……信号源、３６，６６……逆波生成部、４１……検出電極、５０……受信処理部、５２……復調部
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（１）人体通信
本発明を実施するための形態を説明する前に、まずは、電界方式の人体通信について各種観点から説明する。
［１−１．電界の分類］
電界発生源となる微小ダイポールからの距離をｒとし、その距離ｒを隔てた位置をＰとした場合、当該位置Ｐでの電界強度Ｅは、マックスウェル方程式より、次式
0005436554.tif 000002
のように曲座標（ｒ、θ、δ）として表すことができる。ちなみに、（１）式における「Ｑ」は、電荷（単位はクーロン）であり、「ｌ」は、電荷間の距離（但し、微小ダイポールの定義より、「ｌ」は「ｒ」に比して小さい）であり、「π」は、円周率、「ε」は、微小ダイポールを含む空間の誘電率、「ｊ」は、虚数単位、「ｋ」は、波数である。
かかる（１）式を展開すると、次式
0005436554.tif 000003
となる。この（２）式からも分かるように、電界Ｅｒ及びＥΘは、電界発生源からの距離に線形に反比例する放射電界（ＥΘの第３項）と、電界発生源からの距離の２乗に反比例する誘導電磁界（Ｅｒ、ＥΘの第２項）と、電界発生源からの距離の３乗に反比例する準静電界（Ｅｒ、ＥΘの第１項）との合成電界として発生する。
このように電界は、距離との関係では、放射電界、誘導電磁界及び準静電界に分類することができる。
［１−２．電界の分解能］
ここで、電界発生源からの距離によって電界強度が変化する割合を、放射電界、誘導電磁界、準静電界で比較する。（２）式における電界ＥΘのうち、放射電界に関する第３項を距離ｒで微分すると、次式
0005436554.tif 000004
のように表すことができる。また（２）式における電界ＥΘのうち、誘導電磁界に関する第２項を距離ｒで微分すると、次式
0005436554.tif 000005
のように表すことができる。さらに（２）式における電界ＥΘのうち、準静電界に関する第１項を距離ｒで微分すると、次式
0005436554.tif 000006
のように表すことができる。なお、（３）〜（５）式の「Ｔ」は、単純化するために（２）式の一部分を次式
0005436554.tif 000007
のように置き換えている。
これら（３）〜（５）式からも明らかなように、距離によって電界強度が変化する割合は準静電界に関する成分が最も大きい。つまり、準静電界は距離に対して高い分解能があるといえる。
［１−３．電界強度と周波数との関係］
ここで、これら放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係を図１に示す。図１は、１［ＭＨｚ］における各電界それぞれの相対的な強度と距離との関係を指数で示すものである。
この図１からも明らかなように、放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度が等しくなる距離（以下、これを強度境界距離と呼ぶ）が存在する。この強度境界距離よりも遠方の空間では放射電界が優位（誘導電磁界や準静電界の強度よりも大きい状態）となる。これに対して強度境界距離よりも近方の空間では準静電界が優位（放射電界や誘導電磁界の強度よりも大きい状態）となる。
この強度境界距離は、（２）式における電界ＥΘの各項（ＥΘ１、ＥΘ２、ＥΘ３）に対応する電界の各成分、すなわち次式
0005436554.tif 000008
が一致する（ＥΘ１＝ＥΘ２＝ＥΘ３）ということであるから、次式
0005436554.tif 000009
を充足する場合、つまり、次式
0005436554.tif 000010
として表すことができる。
この（９）式における波数ｋは、光速をｃ（ｃ＝３×１０２［ｍ／ｓ］）とし、周波数をｆ［Ｈｚ］とすると次式
0005436554.tif 000011
として表すことができる。したがって強度境界距離は（９）式と（１０）式を整理し、次式
0005436554.tif 000012
となる。
この（１１）式からも分かるように、放射電界及び誘導電磁界に比して強度の大きい状態にある準静電界の空間（以下、これを準静電界優位空間と呼ぶ）を広くする場合には周波数が密接に関係している。
具体的には、低い周波数であるほど、準静電界優位空間が大きくなる（即ち、図１に示した強度境界距離は、周波数が低いほど長くなる（右に移ることになる））。これに対して高い周波数であるほど、準静電界優位空間が狭くなる（即ち、図１に示した強度境界距離は、周波数が高いほど短くなる（左に移ることになる））。
例えば１０［ＭＨｚ］を選定した場合、上述の（１１）式により、０．６７５［ｍ］よりも近方では準静電界が優位な空間となる。かかる１０［ＭＨｚ］を選定した場合に放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係をグラフ化すると図２に示す結果となる。
この図２からも明らかなように、電界発生源から０．０１［ｍ］地点の準静電界の強度は、誘導電磁界に比しておよそ１８．２［ｄＢ］大きくなる。従ってこの場合の準静電界は、誘導電磁界及び放射電界の影響がないものとみなすことができる。
このように準静電界は、低い周波数帯を選定するほど、電界発生源からより広い空間において、誘導電磁界及び放射電界に比して優位となる関係にある。
［１−４．電界と人体］
ところで、人体に放射電界や誘導電磁界を発生させようとするならば人体に電流を流す必要があるが、人体はインピーダンスが非常に高いので、人体に電流を効率的に流すことは物理的に困難でありかつ効率が悪い。また生理的にも好ましくない。しかしながら静電気帯電に代表される静電現象については全く様相が異なってくる。
すなわち、我々が日常で静電気を体感するという経験的事実からも示唆されるように、人体は非常に良く帯電する。また動作に応じた人体表面の帯電により準静電界が発生することも知られていることから、人体へ準静電界を発生させる場合には当該人体に通電する必要はなく帯電させればよい。
つまり、人体は極めて少ない電荷の移動により誘電分極して帯電し、また人体表面のある一点で帯電が生じると、その一点から瞬間的に人体表面周囲に伝わり、この結果、人体表面からほぼ等方向へ準静電界の等電位面が形成される。このことは本出願人による実験及び試作品により既に確認されている。
実験の一例として、床を基準電位０［Ｖ］とし、人体表面が４８０［Ｖ］に帯電した場合の人体周囲における電界をシミュレーションし、当該シミュレーションより得られた電界強度の分布パターンを図３に示す。なおこのシミュレーションの条件としては、壁と天井がなく床のみが存在する空間に、図４に示す生体組織の誘電率でなる直立姿勢の人体モデルが存在することとした。
人体帯電圧を４８０［Ｖ］とした理由は、人体帯電圧は敷物（床表面の材料）と、履物の種類に強く依存し、当該敷物と、履物の組み合わせで最も低い人体帯電圧の絶対値が４８０［Ｖ］という文献を参考としたためである。
ちなみにこの文献は、［作成者］木村裕和、［表題］繊維・高分子材料の帯電性とその評価方法、［媒体のタイプ］ｏｎｌｉｎｅ、［発行日］平成１０年６月２９日、［作成元］評価技術部産業用繊維グループ、［情報源アドレス］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｒｉ．ｐｒｅｆ．ｏｓａｋａ．ｊｐ／ｇｒｏｕｐ／ｓｅｎｓｅ／ｓａｎｇｙｏｓｅｎｉ／ｓｔａｔｉｃ．ｅｌｅ．ｐｄｆ）である。
この図３からも明らかなように、人体周囲をまとうようにして電界が分布していることが分かる。
［１−５．準静電界を用いた人体通信］
ところで電界のベクトルは人体表面の法線方向となるものであることから、人体表面と、その人体表面から法線方向に離間した電極とを配置し、これら一対の電極間の電位差を検出すれば人体の帯電圧の変化を得ることが可能となる。この電位差は、一般に、人体の帯電圧に比例するものであり、該帯電圧に対しておよそ０．０２倍となる。
例えば、上記シミュレーションにおける人体モデルの手首に電極間距離が１［ｃｍ］の電極を配した場合、当該手首での電界強度はおよそ１０００［Ｖ／ｍ］となることから、電極間の電位差はおよそ１０［Ｖ］である。
この場合の理論上のノイズフロアは、電極面積を１［ｃｍ］×１［ｃｍ］、雑音係数を１０、電界の周波数帯域を１０［ＭＨｚ］と仮定すると、−１５４［ｄＢ］であるので、電界に換算すると、およそ６×１０−９［Ｖ／ｍ］となる。よって、上記シミュレーション条件下では、人体表面での電位変化が６×１０−９［Ｖ／ｍ］以上であれば、該変化を検出することができる。
準静電界が支配的となる上述の（１１）式を充足する範囲に配置された人体は、放射電界や誘導電磁界の影響も少ない。つまり、放射電界や誘導電磁界には磁界が発生するため、該放射電界や誘導電磁界では電流が分布するが、この分布に起因する副次的な電界との干渉の程度が小さい。
したがって、準静電界が支配的となる上述の（１１）式を充足する範囲に配置された人体は媒介体として効率的に機能し、放射電界や誘導電磁界が優位な空間に比べて、人体通信が格段に安定化する。
このように本発明は、準静電界が支配的となる範囲内に配置される人体を帯電させることにより媒介体として作用させ、その人体近傍に形成される準静電界を通信媒体として通信するものである。
（２）本発明を実施するための形態
［２−１．通信システムの構成］
図５において通信システム１の構成を示す。この通信システム１は、携帯ディジタルオーディオプレーヤー、携帯電話機又は携帯ゲーム機等の携帯型電子機器に搭載された送信装置２と、ヘッドホンＨＰに搭載された受信装置３とによって構成される。
送信装置２は、音楽データに応じて振動する準静電界を人体に与えて該人体を誘電分極させることで、人体表面に帯電圧（準静電界）を誘起させるようになされている。
受信装置３は、人体表面における帯電圧の変化から音楽データを抽出し、該音楽データを、ヘッドホンＨＰに搭載されるデータ処理部に出力するようになされている。
［２−２．送信装置の構成］
図６において送信装置２の構成を示す。この送信装置２は、送信すべき信号の出力対象とされる電極（以下、これを送信電極とも呼ぶ）１１と、該送信電極１１のペアとされる基準電極１２とを有する。
送信電極１１には送信処理部２０が接続される。送信処理部２０は、キャリア生成部２１、変調部２２及びアンプ２３を有する。
キャリア生成部２１は、一定の周波数の搬送波を生成する。この搬送波の周波数は、送信装置２と受信装置３とを離してもよいとして許容し得る最大距離において準静電界の強度が放射電界及び誘導電磁界よりも優位となる周波数とされる。
すなわち（１１）式に基づく「ｒ＜ｃ／２πｆ」を充足する周波数のうち、歩行運動に伴って人体に形成される帯電変化（歩行周波数）の帯域（１０［Ｈｚ］程度）や、ハムノイズの周波数帯域（５０〜６０［Ｈｚ］程度）等のノイズフロアとの差が明確となる周波数が、空気及び人体の比誘電率などを考慮して選定される。具体的には例えば１０［ＭＨｚ］が選定される。
変調部２２には、送信装置２が搭載される携帯型電子機器において再生された音楽データが入力される。変調部２２は、この音楽データに基づいて、キャリア生成部２１が生成する搬送波を変調し、この結果得られる変調信号をアンプ２３に送出する。
アンプ２３は、変調信号を所定の信号レベルにまで増幅し、当該増幅した変調信号を送信電極１１に送出する。
送信電極１１は、アンプ２３から変調信号における搬送波の周波数に応じて、放射電界、誘導電磁界及び準静電界の合成電界を、該準静電界の強度が優位となる状態（放射電界及び誘導電磁界が抑制された状態）で発振する。
この合成電界に存在する人体は誘電分極し、該人体表面には準静電界（帯電圧）が形成される。したがって準静電界（帯電圧）は、音楽データが重畳された変調信号に応じて変化することになる。
かかる構成に加えてこの送信装置２には、基準電極１２における電位の変動を抑制する部（以下、これをリファレンス電位安定化部とも呼ぶ）３０が設けられる。
このリファレンス電位安定化部３０は複数の電極３１〜３４を有する。これら電極３１〜３４は、正方形の各頂点となる関係にあり、該正方形の重心に基準電極１２が存在する関係となる位置に配される。
これら電極３１〜３４のうち、一方の対角線上に配される電極３１、３４には正弦波信号を発信する信号源３５が接続される。この正弦波の周波数は、（１１）式に基づく「ｒ＜ｃ／２πｆ」を充足する周波数のうち、キャリア生成部２１で用いられる搬送波の周波数とは異なる周波数とされる。なおキャリア生成部２１の場合と同様にノイズフロアとの差が明確となる周波数が選定される。
また他方の対角線上に配される電極３２、３３には、正弦波信号から、該正弦波信号と同じ周波数及び振幅で位相が１８０°異なる信号（以下、これを逆波信号とも呼ぶ）を生成する逆波生成部３６が接続される。
したがって電極３１〜３４には、図７に示すように、隣り合う電極での極性が反転する電荷が与えられることとなる。逆極性の電荷により生じる電界は相互に打ち消しあうため、当該電界の強度はＺ軸（破線で示す）では時間経過にかかわらず０［Ｖ／ｍ］となる。以下、電界が打ち消しあってその強度が所定値未満となる領域を特異領域と呼ぶこととする。
ここで、図７に示す点電荷により生じる電界を重ねあわせたｘ−ｙ平面での電界を計算してマッピングしたものを図８及び図９に示す。
図８（Ａ）は電界Ｅ［Ｖ／ｍ］を対数尺度で示し、図８（Ｂ）は電界Ｅ［Ｖ／ｍ］を線形尺度（リニアスケール）で示している。図８（Ｃ）は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の電界分布に対応する電位分布である。また図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）における特異領域を拡大したものである。なお、図８及び図９では、電荷Ｑは１［Ｃ］とし、点電荷間の距離は０．０１［ｍ］とした。
図８及び図９に示されるとおり、ｘ−ｙ平面に存在する電極３１〜３４の重心位置及びその近傍は特異領域となっていることが分かる。
また図８及び図９からも分かるように、各電極３１〜３４での電界強度は急峻に減衰する。具体的には２の累乗数（電極個数）＋１で減衰する。つまり、各電極３１〜３４から生じる電界の範囲はごく近傍に限局した状態である。
このことは、各電極３１〜３４に対する外部の結合範囲がごく近傍に限局されるということを意味する。したがって、各電極３１〜３４は人体に近づけられてもその人体との結合し難い状態にあり、当該電極３１〜３４の重心（特異領域）に位置する基準電極１２での電位の変動は大幅に抑制されることとなる。
このようにこのリファレンス電位安定化部３０は、隣り合う位置で逆極性の電荷が与えられる電極３１〜３４によって、当該電極３１〜３４の重心に位置する基準電極１２の電位をおおよそ０［Ｖ］に保持し得るようになされている。
なお、この実施の形態におけるリファレンス電位安定化部３０は非導電性の筐体に覆われ、該筐体内に配される電極３１〜３４は筐体内側面から一定の距離を隔てた位置に配される。
したがって、リファレンス電位安定化部３０は、該リファレンス電位安定化部３０における筐体に人体が密着したとしても、該当該電極３１〜３４の重心に位置する基準電極１２の電位をおおよそ０［Ｖ］に保持し得るようになされている。
［２−３．受信装置の構成］
図１０において受信装置３の構成を示す。この受信装置３は、人体表面に形成される準静電界（帯電圧）の検出対象とされる電極（以下、これを検出電極とも呼ぶ）４１と、該検出電極４１のペアとされる基準電極４２とを有する。
検出電極４１には受信処理部５０が接続される。受信処理部５０は、検出電極４１と、基準電極４２との間の電位差により生じる信号をアンプ５１で増幅し、当該増幅結果として得られる信号を復調部５２で復調する。
この復調結果は、変調信号に応じて変化する準静電界（帯電圧）が検出電極４１と、基準電極４２との間の電位差として得られる場合、該変調信号に重畳された音楽データとなる。この音楽データは、ヘッドホンＨＰ（図５）に搭載されるデータ処理部での各種処理を経てスピーカから放音されることになる。
かかる構成に加えてこの実施の形態における受信装置３には、基準電極４２における電位の変動を抑制する部（以下、これをリファレンス電位安定化部とも呼ぶ）６０が設けられている。
このリファレンス電位安定化部６０は複数の電極６１〜６４を有する。これら電極６１〜６４は、この実施の形態ではリファレンス電位安定化部３０と同様に、正方形の各頂点となる関係にあり、該正方形の重心に基準電極４２が存在する関係となる位置に配される。
これら電極６１〜６４のうち、一方の対角線上に配される電極６１、６４には正弦波信号を発信する信号源６５が接続される。また他方の対角線上に配される電極６２、６３には、正弦波信号から逆波信号を生成する逆波生成部６６が接続される。
したがってこのリファレンス電位安定化部６０は、リファレンス電位安定化部３０と同様に、隣り合う位置で逆極性の電荷が与えられる電極６１〜６４によって、当該電極６１〜６４の重心に位置する基準電極４２の電位をおおよそ０［Ｖ］に保持し得るようになされている。
なお、この実施の形態におけるリファレンス電位安定化部６０は、リファレンス電位安定化部３０と同様に非導電性の筐体に覆われ、該筐体内に配される電極６１〜６４は筐体内側面から一定の距離を隔てた位置に配される。
したがって、リファレンス電位安定化部６０は、該リファレンス電位安定化部６０における筐体に人体が密着したとしても、該当該電極６１〜６４の重心に位置する基準電極１２の電位をおおよそ０［Ｖ］に保持し得るようになされている。
［２−４．効果等］
以上の構成において、この送信装置２では、送信電極１１のペアとされる基準電極１２を重心として正方形の各頂点となるよう４個の電極３１〜３４が配され、該電極３１〜３４に対して、隣り合う極性が反転する電荷が与えられる（図６、図７参照）。
したがってこの送信装置２では、各電極３１〜３４での重心位置が、隣り合う電極から生じる逆極性の電荷が時間変化にかかわらず相互に打ち消しあうことで特異領域とされ、送信電極１１が単極子の給電点となることでモノポールアンテナとして機能する。
また各電極３１〜３４での電界強度は距離に対して２５（２ｎ＋１）だけ減衰し、これら電極３１〜３４から生じる電界の範囲はごく近傍に限局した状態にあることから、当該電極３１〜３４に対する外部の結合範囲がごく近傍に限局される。
送信装置２の配置位置はユーザの胸ポケット、尻ポケット又は鞄の中等さまざまであることから、人体に対する送信電極１１及び基準電極１２との配置関係に変動が生じる場合が一般的となる。またユーザの動作に応じて、人体における体と手との間に送信電極１１及び基準電極１２が囲まれる場合もある。
このような場合であっても、各電極３１〜３４自体の外部との結合範囲がごく近傍に限局されているため、該電極３１〜３４の重心に位置する基準電極１２に対して、送信電極１１から生じる電界が人体を介して回り込むということが大幅に抑制され、該基準電極１２での電位は安定化される。
ユーザに対する送信装置２の配置位置や、該ユーザの動作にかかわらず基準電極１２での電位を安定化できるということは各種観点で非常に有用である。
これに加えて、各電極３１〜３４自体の外部との結合範囲がごく近傍に限局されるため、送信装置２又はこの送信装置２を搭載する電子機器内での他の回路との干渉が大幅に低減され、この結果、エネルギー効率が高く省電力化となる。
一方、この受信装置３では、検出電極４１のペアとされる基準電極４２を重心として正方形の各頂点となるよう４個の電極６１〜６４が配され、該電極６１〜６４に対して、隣り合う極性が反転する電荷が与えられる（図１０、図７参照）。
したがってこの受信装置３では、送信装置２と同様に、各電極６１〜６４での重心位置が、隣り合う電極から生じる逆極性の電荷が相互に打ち消しあうことで特異領域とされる。また、各電極６１〜６４自体の外部との結合範囲がごく近傍に限局されているため、送信電極１１から生じる電界が人体を介して基準電極４２に回り込むということも大幅に低減され、基準電極４２での電位は安定化される。
これに加えて、各電極６１〜６４自体の外部との結合範囲がごく近傍に限局されるため、受信装置３又はこの受信装置３を搭載するヘッドホンＨＰ（図５）内での他の回路との干渉が大幅に低減され、この結果、エネルギー効率が高く省電力化となる。
なお、送信電極１１（検出電極４１）のペアとされる基準電極１２（４２）を重心として正方形の各頂点となるよう４個の電極３１〜３４（６１〜６４）は、回路基板に搭載可能である。したがって、送信装置２（受信装置３）を、カード型のように薄厚化する場合であってもリファレンス電位安定化部３０（６０）を容易に適用することができ、設計上の制約を緩和することが可能である。
以上の構成によれば、送信電極１１（検出電極４１）のペアとされる基準電極１２（４２）を重心として正方形の各頂点となるよう４個の電極３１〜３４（６１〜６４）を配することで基準電極１２（４２）を安定化できるようにしたことにより、通信効率を向上できる。
（３）他の実施の形態
上述の実施の形態では、正方形の各頂点となる関係にあり、該正方形の重心に基準電極１２（４２）が存在する関係となる位置に配される電極３１〜３４（６１〜６４）に対して、隣り合う極性が反転する関係となる信号を与える電極構造（平面４極構造）が採用された。しかしながらリファレンス電位安定化部３０（６０）における電極構造はこの実施の形態に限定されるものではない。
例えば、正２ｎ（ｎは２以上の偶数）角形の各頂点となる関係にあり、該正２ｎ角形の重心に基準電極１２が存在する関係となる位置に配される電極に対して、隣り合う極性が反転する関係となる信号を与える電極構造（すなわち平面２ｎ極構造）が適用可能である。
ここで、平面６極構造（ｎ＝３）及び平面８極構造（ｎ＝４）における電極位置と、当該電極に与えられる電荷との関係を図１１に示す。また平面４極構造（ｎ＝２）、平面６極構造及び平面８極構造での特異領域（基準電極が配される正２ｎ角形の重心）からの距離と、電位との関係を図１２に示す。
図１２からも分かるように、平面２ｎ極構造ではｎが大きい電極構造となるほど、正２ｎ角形の重心近傍での電位の減衰の程度が大きくなる。これは、正２ｎ角形の重心から各頂点までの距離が一定であれば、ｎが大きくなるほど、隣り合う電荷間の距離（すなわち多角形の辺の長さ）が小さくなり、当該電極から生じる電界が打ち消しあう効率が向上することによる。したがって、平面２ｎ極構造としてｎが大きい電極構造が採用されるほど、基準電極１２（４２）における電位の変動を抑制する程度を大きくすることができる。
また例えば、正４面体以外の正多面体、もしくは、全ての面の形状が２ｎ角形となる準正多面体の各頂点となる関係にあり、当該多面体の対角線の重心に基準電極１２（４２）が存在する関係となる位置に配される電極に対して、隣り合う極性が反転する関係となる信号を与える電極構造（すなわち立体多極構造）が適用可能である。なお、立体８極構造（正６面体）、立体１４極構造（切頂８面体）における電極位置と、当該電極に与えられる電荷との関係を図１３に示す。
リファレンス電位安定化部３０（６０）における電極構造はこれら例示以外であってもよい。要するに、リファレンス電位安定化部３０（６０）は、基準電極１２又は４２の周りに回転対称なｍ個（ｍは４以上の偶数）の電極と、それら電極から生じる電界における基準電極１２又は４２での強度が所定値未満となる交番信号を、該電極に対して印加する印加手段とを有するものとすればよい。基準電極１２又は４２での電界強度は「０」となることが望ましいが、回路素子のばらつき等を考慮して所定値未満とされる。なお、この多極構造自体の詳細等については本発明者が既に提案した特願２００７−５６９５４も参照されたい。
また上述の実施の形態では、電極から生じる電界における基準電極１２又は４２での強度が所定値未満となる交番信号を、該電極に対して印加する印加手段として、信号源３５（６５）及び逆波生成部３６（６６）が採用された。しかしながら印加手段はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、図６（図１０）との対応部分に同一符号を付した図１４（図１５）に示す形態を採用することが可能である。
このリファレンス電位安定化部７０（８０）では、アンプ２３（５１）と基準電極１２（復調部５２）との間を分岐して電極３１、３４（６１、６４）に接続される信号線が設けられ、該アンプ２３（５１）から出力される信号の逆波信号を電極３２、３３（６２、６３）に与える逆波生成部７６（８６）が設けられる。
すなわち印加手段は、リファレンス電位安定化部３０（６０）では正弦波信号を電極３１、３４（６１、６４）に与えその逆波信号を電極３２、３３（６２、６３）に与えるものであるのに対し、リファレンス電位安定化部７０（８０）ではアンプ２３（５１）の出力を電極３１、３４（６１、６４）に与えその逆波信号を電極３２、３３（６２、６３）に与えるものである点で相違する。
したがって、リファレンス電位安定化部７０（８０）は、仮に、電極３１〜３４（６１〜６４）から生じる電界が、送信すべき信号（受信される信号）に回り込んだであっても、リファレンス電位安定化部３０（６０）に比べて、当該信号に与える影響を抑えることができる。
なお、図１５に示すリファレンス電位安定化部８０では、アンプ５１と復調部５２との間を分岐して電極６１、６４に接続される信号線に代えて、検出電極４１と、アンプ５１との間を分岐して電極６１、６４に接続される信号線が適用可能である。この場合、逆波生成部８６は、アンプ５１に入力される信号の逆波信号を電極６２、６３に与えるようにすればよい。
ところで、接地がとれない機器に送信装置２又は受信装置３が設けられている場合、逆波生成部３６（７６）、６６（８６）に対する基準電位についても明示的ではないことになる。
この場合、逆波生成部３６（７６）、６６（８６）では、逆波信号の生成時における基準電位の変動によって、一方の対角線上における電極３１と３４、６１と６４に与えられる正弦波信号に対する逆波（同じ振幅で位相が１８０°異なる波形）とは異なる波形の信号として生成されることもある。
このため、リファレンス電位安定化部３０（７０）、６０（８０）における基準電極１２、４２の電位が許容範囲内（０±α［Ｖ］）で保持されないといった事態が想定される。
したがって、逆波生成部３６（７６）、６６（８６）に対する基準電位の変動を抑制すれば、リファレンス電位安定化部３０（７０）、６０（８０）における基準電極１２、４２をより一段と安定化できる。
具体的には、例えば図１６に示す逆波電位安定化部１００を採用することができる。この逆波電位安定化部１００は、４個の電極１０１〜１０４と、直流電圧印加部１０５、１０６とを有する。
電極１０１〜１０４は、逆波生成部３６、７６、６６又は８６の基準電極９２を重心として正方形の各頂点となるよう配される。直流電圧印加部１０５は、一方の対角線上の電極１０１、１０４に対して正極又は負極の直流電圧を印加する。直流電圧印加部１０６は、他方の対角線上の電極１０２、１０３に対して、直流電圧印加部１０５とは逆極性の直流電圧を印加する。
なお、直流電圧印加部１０５、１０６から直流電圧を印加することに代えて、電極１０１〜１０４のうち、正方形の辺を構成する位置関係として互いに隣り合う電極１０１−１０２、１０２−１０４、１０３−１０４、１０１−１０３同士を、互いに極性の異なるエレクトトレットなどの永久帯電体とすることもできる。
これにより逆波生成部３６（７６）、６６（８６）に対する基準電位は、略一定となり、この結果、リファレンス電位安定化部３０（７０）、６０（８０）における基準電極１２、４２の電位が許容範囲内（０±α［Ｖ］）で必ず保持することとなる。
また上述の実施の形態では、送信電極１１及び基準電極１２（図５）と、検出電極４１及び基準電極４２（図１０）との形状が矩形とされた。しかしながらこれら電極の形状はこの実施の形態に限定されるものではなく、あらゆる形状を採用することが可能である。
また上述の実施の形態では、送信電極１１及び基準電極１２（図５）と、検出電極４１及び基準電極４２（図１０）との配置が平行とされた。しかしながら電極の配置状態はこの実施の形態に限定されるものではなく、あらゆる状態を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明は、例えば農業、林業、漁業、鉱業、建設業、製造業、電気業、情報通信業、運輸業又は医薬業において利用可能性があり、もちろんこれら以外のあらゆる産業において幅広く利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図３】
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