(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、
前記入出力端子にそれぞれ結合されるとともに、１個の伝送媒体の長手方向に並んで当該伝送媒体に結合する２個の結合電極と、
前記２個の結合電極の前記伝送媒体との結合面の面積よりも大きい面積を有する、前記２個の結合電極と密着した支持体と、を備え、
前記通信部の入出力回路は、前記２個の結合電極を互いに置換可能に機能させることができる平衡回路により構成され、
前記２個の結合電極は、前記支持体において、該支持体が前記伝送媒体と結合したときに該伝送媒体の長手方向に沿って、前記電気信号が流れる方向に直交する面に対して対称となる位置に配置され、
前記２個の結合電極が前記伝送媒体に結合している場合であって、前記２個の結合電極のうち一方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における一端までの長さが前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度（ｎは０以上の整数）の範囲の電気長であり、前記２個の結合電極のうち他方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における他端までの長さが前記電気信号の（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長である場合であって、かつ前記２個の結合電極が前記支持体を介して前記伝送媒体と結合した場合に、前記伝送媒体のうち前記他方の結合電極に結合した位置から前記他端までがグランドとして機能することにより、前記通信部が前記伝送媒体のうち前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度の範囲の電気長である領域と結合した他の伝送装置と前記電気信号を送受する、
伝送装置。
【請求項２】
前記通信部と前記２個の結合電極のそれぞれとの間にインダクタをさらに備える、請求項１に記載の伝送装置。
【請求項３】
前記２個の結合電極はリング形状である、請求項１又は請求項２に記載の伝送装置。
【請求項４】
前記２個の結合電極間にインダクタをさらに備える、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の伝送装置。
【請求項５】
前記伝送媒体は導体または誘電体である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の伝送装置。
【請求項６】
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、前記入出力端子にそれぞれ結合されるとともに、１個の伝送媒体の長手方向に並んで当該伝送媒体に結合する２個の結合電極と、前記２個の結合電極の前記伝送媒体との結合面の面積よりも大きい面積を有する、前記２個の結合電極と密着した支持体と、を備え、
前記通信部の入出力回路は、前記２個の結合電極を互いに置換可能に機能させることができる平衡回路により構成され、
前記２個の結合電極は、前記支持体において、該支持体が前記伝送媒体と結合したときに該伝送媒体の長手方向に沿って、前記電気信号が流れる方向に直交する面に対して対称となる位置に配置される、
伝送装置による伝送方法であって、
前記２個の結合電極が前記伝送媒体に結合している場合であって、前記２個の結合電極のうち一方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における一端までの長さが前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度（ｎは０以上の整数）の範囲の電気長であり、前記２個の結合電極のうち他方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における他端までの長さが前記電気信号の（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長である場合であって、かつ前記２個の結合電極が前記支持体を介して前記伝送媒体と結合した場合に、前記伝送媒体のうち前記他方の結合電極に結合した位置から前記他端までがグランドとして機能することにより、前記通信部が前記伝送媒体のうち前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度の範囲の電気長である領域と結合した他の伝送装置と前記電気信号を送受するステップ
を含む、伝送方法。
【請求項７】
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、前記入出力端子にそれぞれ結合されるとともに、１個の伝送媒体の長手方向に並んで当該伝送媒体に結合する２個の結合電極と、前記２個の結合電極の前記伝送媒体との結合面の面積よりも大きい面積を有する、前記２個の結合電極と密着した支持体と、を備え、前記通信部の入出力回路は、前記２個の結合電極を互いに置換可能に機能させることができる平衡回路により構成され、前記２個の結合電極は、前記支持体において、該支持体が前記伝送媒体と結合したときに該伝送媒体の長手方向に沿って、前記電気信号が流れる方向に直交する面に対して対称となる位置に配置される伝送装置と、
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、前記入出力端子に結合された結合電極と、を備える他の伝送装置と、を備え、
前記伝送装置は、前記２個の結合電極が前記伝送媒体に結合している場合であって、前記伝送装置の前記２個の結合電極のうち一方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における一端までの長さが前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度（ｎは０以上の整数）の範囲の電気長であり、前記２個の結合電極のうち他方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における他端までの長さが前記電気信号の（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長である場合であって、かつ前記２個の結合電極が前記支持体を介して前記伝送媒体と結合した場合に、前記伝送媒体のうち前記他方の結合電極に結合した位置から前記他端までがグランドとして機能することにより、前記伝送媒体のうち前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度の範囲の電気長である領域と結合した前記他の伝送装置と前記電気信号を送受する、伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体または誘電体により構成される伝送媒体を介して高周波信号または高周波電力の伝送を行う、伝送装置、伝送方法、および伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体である人体を伝送媒体として使用する、いわゆる人体通信システムが知られている。人体通信システムでは、人体が伝送装置の電極に触ったときに、伝送装置との通信が確立され、人体が伝送装置の電極に触っていないときには、伝送装置との通信が確立されない。人体通信システムの一例については、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、伝送媒体である人体と静電結合した電極を備える送信装置から、受信装置に信号を送信する技術が開示されている。また、引用文献２には、人体通信カードホルダから、人体を経由して、ＩＤ情報と指紋情報とを、床内に設けられた床電極を介して制御装置に送信する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２４７７４号
【特許文献２】特開２０１３−１４８９５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
人体通信システムにおいては、伝送媒体である人体が伝送装置の電極に触れた場合に通信が確立されるので、人体が意図せず電極に触れた場合であっても、通信が発生する。このように意図しない通信が発生した場合、通信によって所定の情報が意図せず伝送装置に送信される可能性がある。伝送装置に送信される情報が、例えば、認証等に使用されるＩＤ情報若しくは生体情報である場合、または金銭等の取引きに関する情報である場合には、これらの情報が、本来知られるべきではない第三者に知られる可能性がある。
【０００６】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、安全性を向上可能な伝送装置、伝送方法、および伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の観点に係る伝送装置は、
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、
前記入出力端子にそれぞれ結合されるとともに、１個の伝送媒体 の長手方向に並んで当該伝送媒体に結合する２個の結合電極と、を備え、
前記２個の結合電極のうち一方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における一端までの長さが前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度（ｎは０以上の整数）の範囲の電気長であり、前記２個の結合電極のうち他方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における他端までの長さが前記電気信号の（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長であり、前記通信部が前記伝送媒体の一部の領域と結合した他の伝送装置と前記電気信号を送受する。
【０００８】
また、第２の観点に係る伝送装置において、
前記２個の結合電極の前記伝送媒体との結合面の面積よりも大きい面積を有する、前記２個の結合電極と密着した支持体をさらに備え、
前記２個の結合電極が前記支持体を介して前記伝送媒体と結合した場合に、前記他の伝送装置との間で高周波信号または電力を伝送する。
【０００９】
また、第３の観点に係る伝送装置において、
前記通信部の入出力回路は平衡回路により構成され、
前記２個の結合電極は、前記支持体において、該支持体が前記伝送媒体と結合したときに該伝送媒体の長手方向に対称となる位置に配置される。
【００１０】
また、第４の観点に係る伝送装置は、
前記通信部と前記２個の結合電極のそれぞれとの間にインダクタをさらに備える。
【００１１】
また、第５の観点に係る伝送装置において、
前記２個の結合電極はリング形状である。
【００１２】
また、第６の観点に係る伝送装置は、
前記２個の結合電極間にインダクタをさらに備える。
【００１３】
また、第７の観点に係る伝送装置において、
前記伝送媒体は導体または誘電体であってもよい。
【００１４】
また、第８の観点に係る伝送方法は、
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、前記入出力端子にそれぞれ結合されるとともに、１個の伝送媒体の長手方向に並んで当該伝送媒体に結合する２個の結合電極と、を備える伝送装置による伝送方法であって、
前記２個の結合電極のうち一方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における一端までの長さが前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度（ｎは０以上の整数）の範囲の電気長であり、前記２個の結合電極のうち他方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における他端までの長さが前記電気信号の（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長であり、前記通信部が前記伝送媒体の一部の領域と結合した他の伝送装置と前記電気信号を送受するステップを含む。
【００１５】
また、第９の観点に係る伝送システムは、
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、前記入出力端子にそれぞれ結合されるとともに、１個の伝送媒体の長手方向に並んで当該伝送媒体に結合する２個の結合電極と、を備える伝送装置と、
所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部と、前記入出力端子に結合された結合電極と、を備える他の伝送装置と、を備え、
前記伝送装置は、該伝送装置の前記２個の結合電極のうち一方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における一端までの長さが前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度（ｎは０以上の整数）の範囲の電気長であり、前記２個の結合電極のうち他方の結合電極から前記伝送媒体の長手方向における他端までの長さが前記電気信号の（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長であり、前記伝送媒体のうち前記電気信号の（２ｎ・９０±４５）度の範囲の電気長である領域と結合した前記他の伝送装置と前記電気信号を送受する。
【００１６】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る伝送装置を含む高周波伝送システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の端末線路の動作の仕組みを説明する概略図である。
【図３】図２における伝送装置の動作を模式的に示す図である。
【図４】図１における高周波伝送システムの動作を模式的に示す図である。
【図５】伝送装置と伝送媒体との結合方法の例を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る伝送装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図７】図６の伝送装置を誘電体に結合させた状態を模式的に示す図である。
【図８】図６の伝送装置を使用して構成した高周波伝送システムの一例を示す図である。
【図９】通信を確立しない伝送装置、誘電体および他の伝送装置の結合の一例を示す図である。
【図１０】図６の伝送装置を使用して構成した高周波伝送システムの他の一例を示す図である。
【図１１】通信を確立しない、伝送装置を結合した誘電体同士の結合の一例を示す図である。
【図１２】図６の伝送装置を人体に連結して構成した高周波伝送システムの一例を示す図である。
【図１３】人体を誘電体として構成した高周波伝送システムにおける伝送装置と誘電体とに関する模式的な回路図である。
【図１４】誘電体である人体のＳ１１（リターンロス）の測定について説明する図である。
【図１５】人体における伝送装置の装着態様の一例を模式的に示す図である。
【図１６】人体における伝送装置の装着態様の他の一例を模式的に示す図である。
【図１７】人体における伝送装置の装着態様のさらに他の一例を模式的に示す図である。
【図１８】伝送装置における結合電極の形態の一例を模式的に示す図である。
【図１９】人体を伝わる高周波信号からみた結合電極間の距離と、実際の結合電極間の距離との関係について説明する図である。
【図２０】ノッチフィルタを備える伝送装置の一例を模式的に示す図である。
【図２１】支持体における結合電極の配置の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１９】
まず、本実施形態に係る伝送装置を使用した高周波伝送システムにおける高周波伝送の原理について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る伝送装置を使用した高周波伝送システムの概略構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、高周波伝送システム１０は、２つの高周波伝送装置１１および１２を有する。高周波伝送装置１１および１２は、伝送媒体５０により電気的に接続される。高周波伝送システム１０において、一方の高周波伝送装置１１は伝送媒体５０を介して高周波信号または電力を送信し、他方の高周波伝送装置１２は伝送媒体５０を介して高周波信号または電力を受信する。送信側の高周波伝送装置１１は送信機６０を備え、受信側の高周波伝送装置１２は受信機７０を備える。
【００２１】
なお、高周波伝送装置１１および１２は、それぞれ送信機６０または受信機７０に代えて、送信機能および受信機能の双方の機能を有する送受信機を備えていてもよい。この場合、送受信機が送信機能または受信機能のいずれかの機能を行うことにより、高周波伝送装置１１および１２は、それぞれ送信および受信の動作を行う。図１に示すように、送信機６０は両端に、出力端子６１ａおよび６１ｂを備え、受信機７０は、両端に入力端子７１ａおよび７１ｂを備える。ここで、送信部、受信部、および送受信部は、本願発明における「通信部」に対応する。
【００２２】
高周波伝送装置１１は、２個の出力端子６１ａおよび６１ｂを備える。出力端子６１ａは、金属等の導体または誘電体により構成される端末線路４０と電気的に結合（以下、単に「結合」という）され、出力端子６１ｂは、金属等の導体または誘電体により構成される伝送媒体５０と結合される。
【００２３】
高周波伝送装置１１における送信機６０は、送信機６０における送信動作を制御する制御部を備える。送信機６０は、伝送媒体５０に結合した他の高周波伝送装置１２との間で、伝送媒体５０を介した高周波信号または電力の伝送（送信）を行う。
【００２４】
高周波伝送装置１２は、２個の入力端子７１ａおよび７１ｂを備える。入力端子７１ａは、金属等の導体または誘電体により構成される端末線路４０と電気的に結合され、入力端子７１ｂは、金属等の導体または誘電体により構成される伝送媒体５０と結合される。
【００２５】
高周波伝送装置１２における受信機７０は、受信機７０における受信動作を制御する制御部を備える。受信機７０は、伝送媒体５０に結合した他の高周波伝送装置１１との間で、伝送媒体５０を介した高周波信号または電力の伝送（受信）を行う。
【００２６】
高周波伝送システム１０により高周波信号または電力の伝送が行われる際、端末線路４０に接続された送信機６０の出力端子６１ａから端末線路４０に電流が流れる。これと同時に、端末線路４０に流れる電流と大きさが同じで向きが逆の電流が、もう１個の出力端子６１ｂから伝送媒体５０に流れる。このようにして、送信機６０は、高周波信号または電力を伝送媒体５０に送り出す。
【００２７】
一方、受信機７０には、伝送媒体５０と結合した入力端子７１ｂから電流が供給される。これと同時に、受信機７０に供給される電流と大きさが同じで向きが逆の電流が端末線路４０からもう１個の入力端子７１ａに流れる。このようにして、受信機７０は、高周波信号または電力を伝送媒体５０から受け取る。
【００２８】
端末線路４０は、９０度の電気長を有する。９０度の電気長とは、出力端子６１ａまたは入力端子７１ａに接続された端部４０ａからもう一方の端部４０ｂまでの線路の長さが、伝送する高周波信号の波長の４分の１の長さ、すなわち、出力端子６１ａまたは入力端子７１ａに接続された端部４０ａからもう一方の端部４０ｂまでに至るあいだに、伝送する高周波信号の位相が９０度進む長さである。
【００２９】
したがって、出力端子６１ａまたは入力端子７１ａに接続された端部４０ａから端末線路４０側に流れる電流が、端末線路４０のもう一方の端部４０ｂで反射し、一往復してふたたび出力端子６１ａまたは入力端子７１ａに接続された端部４０ａに戻ると、それまでの間に２分の１波長分の距離を経て、位相が１８０度進む。
【００３０】
このとき、図２に示すように、電気長が９０度、すなわち長さが伝送する高周波信号の波長の４分の１で、端部４０ｂが開放された端末線路４０に、送信機６０が高周波信号を入力するので、端部４０ｂの電圧振幅が最大で電流振幅がゼロ、端部４０ａの電圧振幅がゼロで電流振幅が最大の定在波が端末線路４０に発生し、端部４０ａに電流が流れる。すなわち、端末線路４０が９０度の電気長を有する場合には、端部４０ａの電圧振幅がゼロである一方、電流が流れるので、図３に模式的に示すように、端部４０ａは、仮想的にグランドに短絡されたように動作する。そのため、端末線路４０に接続された出力端子６１ａおよび入力端子７１ａは、仮想的にグランドに接続された短絡端子とみなすことができる。
【００３１】
図２に示すように、端末線路４０の電気長が９０度、すなわち、端末線路４０の、送信機６０の出力端子６１ａおよび受信機７０の入力端子７１ａに接続される端部４０ａから入力された信号がもう一方の端部４０ｂで反射して一往復してくる反射波の位相が１８０度のとき、出力端子６１ａおよび入力端子７１ａに流れる電流が最大になる。そのため、端末線路４０の電気長が９０度の場合、高周波伝送システム１０は最も効果的に動作する。ただし、高周波伝送システム１０は、端末線路４０の電気長が９０度を中心に±４５度の範囲内、つまり反射波の位相が９０度より大きく２７０度より小さい範囲内で動作しても、高周波を伝送するための所定の効果を生じる。従って、端末線路４０は、９０度を中心に±４５度の範囲内を含む、ほぼ９０度の電気長を有していればよい。
【００３２】
図４は、図３を参照して説明した原理を、図１の高周波伝送システム１０全体に対応付けて説明する図である。図４に示すように、送信機６０の出力端子６１ａが、９０度の電気長の端末線路４０によって仮想的にグランドに短絡し、受信機７０の入力端子７１ａが、もう１個の９０度の電気長の端末線路４０によって仮想的にグランドに短絡する。また、送信機６０の出力端子６１ｂと受信機７０の入力端子７１ｂとが、伝送媒体５０と結合することで、伝送媒体５０を介して接続される。高周波伝送システム１０は、実際には１個の伝送媒体５０を介した１個の通信路のみで構成させる開回路でありながら、全体として、仮想的なグランドを介して、あたかも閉回路のように動作することによって、送信機６０から受信機７０へ高周波信号または電力を安定的に伝送することができる。
【００３３】
このように、送信機６０に接続された端末回路、送信機６０、受信機７０、および受信機に接続された端末回路を備えた本実施形態に係る高周波伝送システム１０によれば、１個の伝送媒体５０を介して、１つの通信路のみで構成させる開回路で送信機６０から受信機７０へ高周波信号または電力を伝えることが出来る。
【００３４】
これにより、高周波伝送装置１１は、伝送媒体５０と結合したときには高周波信号または電力の伝送を行い、結合していないときには伝送を行わないので、設計が容易で、簡便な構成で外部環境の影響を受けにくく、安定性の高い高周波伝送システムを提供することができる。
【００３５】
伝送媒体５０は、送信機６０と受信機７０との間で、高周波信号または電力を伝送する媒体となる。伝送媒体５０は導体もしくは誘電体、または導体と誘電体との組合せを含んで構成される。伝送媒体５０と送信機６０とは、例えば図５（ａ）に示すように、伝送媒体５０と送信機６０の出力端子６１ｂの結合は、送信機６０の出力端子６１ｂに結合電極６２を設け、結合電極６２と伝送媒体５０が近接したときに結合電極６２と伝送媒体５０の表面が容量結合することによって実現されてもよい。この結合は、受信機７０についても、同様に適用できる。この場合、送信機６０の結合電極６２と、受信機７０の結合電極とが、伝送媒体５０に近接しないときは、高周波信号または電力の伝送は行われない。一方、送信機６０の結合電極６２と、受信機７０の結合電極とが、伝送媒体５０に近接したとき、送信機６０から受信機７０に、高周波信号または電力が伝送媒体５０経由で伝送される。
【００３６】
伝送媒体５０が導体または誘電体で、伝送媒体５０と送信機６０の出力端子６１ｂの結合が、送信機６０の出力端子６１ｂに設けられた結合電極６２と伝送媒体５０の表面との間の容量結合によって実現される場合、図５（ｂ）に示すように、結合電極６２と送信機６０の入出力端子６１ｂとの間にさらにコイルを設置してもよい。この場合、コイルのインダクタンス（Ｌ）と、結合電極６２および伝送媒体５０の表面の間のキャパシタンス（Ｃ）とによって、ＬＣ直列共振が生じる。この結合は、受信機７０についても、同様に適用できる。
【００３７】
伝送する高周波信号または電力の周波数をｆとすると、ＬＣ直列共振をさせるときのインダクタンスＬとキャパシタンスＣとの値は下記の式（１）をみたす。
【００３８】
【数１】
0006047808.tif 000002
【００３９】
この場合、送信機６０の結合電極６２と、受信機７０の結合電極とが伝送媒体５０に近接しないときは、高周波信号または電力の伝送は行われない。一方、送信機６０の結合電極６２と、受信機７０との結合電極が伝送媒体５０に近接したとき、送信機６０から受信機７０に高周波信号または電力が伝送媒体５０経由で伝送される。このときＬＣ直列共振をさせる場合には、ＬＣ直列共振をもちいずに容量結合のみによって結合する場合に比べて、より強く出力端子６１ｂおよび入力端子７１ｂと伝送媒体５０とが結合し、高周波信号または電力を効率的に伝送することができる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る伝送装置について、図６〜図１１を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に係る伝送装置の概略構成を示す機能ブロック図である。伝送装置１００は、送受信部１１０と、送受信部１１０に結合された２つの結合電極１２０とを備える。伝送装置１００は、１個の誘電体に結合して使用される。
【００４２】
送受信部１１０は、図１で示した高周波伝送システム１０における送信機６０および受信機７０が有する機能を有する。すなわち、送受信部１１０は、伝送装置１００における高周波信号または電力の送受信動作を制御する。
【００４３】
結合電極１２０は、伝送装置１００と、誘電体とを結合するために使用される電極である。図５における結合電極６２が、伝送装置１００の２つの結合電極１２０のうちの一方に相当する。
【００４４】
図７は、伝送装置１００を誘電体２００に結合させた状態を模式的に示す図である。伝送装置１００は、例えば図７に模式的に示すように、誘電体２００に結合させた状態で使用される。つまり、伝送装置１００は、誘電体２００に結合された状態で高周波信号または電力の送受信を行う。図７の例では、誘電体２００は、第１底面（第１端）２１０ａおよび第２底面（第２端）２１０ｂを備える円柱形状で示される。円柱形状の誘電体２００の高さは、誘電体２００の底面（第１底面２１０ａおよび第２底面２１０ｂ）の直径よりも長い。以下、円柱の高さ方向を長手方向ともいう。
【００４５】
伝送装置１００の使用に際し、伝送装置１００は、２つの結合電極１２０が誘電体２００の長手方向に沿って並ぶように、誘電体２００に結合される。２つの結合電極１２０のうち、伝送装置１００が誘電体２００に結合されたときに、第１底面２１０ａに近い側の結合電極を結合電極１２０ａとし、第２底面２１０ｂに近い側の結合電極を結合電極１２０ｂとする。
【００４６】
伝送装置１００が結合された誘電体２００において、結合電極１２０ａが結合された位置よりも第１底面２１０ａ側の領域を第１領域２００ａとし、結合電極１２０ｂが結合された位置よりも第２底面２１０ｂ側の領域を第２領域２００ｂとする。第１領域２００ａの高さ（長手方向の長さ）をＬａとし、第２領域２００ｂの高さをＬｂとする。伝送装置１００の２つの結合電極１２０を、誘電体２００に対して、次に説明する所定の位置に結合させることにより、第１領域２００ａは、高周波伝送システムにおける伝送媒体として機能し、第２領域２００ｂは、端末線路として機能する。
【００４７】
ここで、第１領域２００ａが伝送媒体として機能し、第２領域２００ｂが端末線路として機能するための上記所定の位置について説明する。伝送装置１００は、誘電体２００において、長さＬｂが（（２ｎ＋１）・９０）度の電気長となる位置に結合される（但し、ｎは０以上の整数）。長さＬｂが（（２ｎ＋１）・９０）度の電気長である場合、図８に示すように第１領域２００ａが他の伝送装置３００の結合電極３１０と結合すると、伝送装置１００、誘電体２００および他の伝送装置３００により高周波伝送システムが確立される。この場合、図２を参照して説明した原理により、第２領域２００ｂの第２底面２１０ｂにおいて、電圧振幅が最大で電流振幅がゼロ、第２領域２００ｂの結合電極１２０ｂが結合された側の端部において、電圧振幅がゼロで電流振幅が最大の定在波が発生する。そのため、送受信部１１０から、結合電極１２０ｂを介して誘電体２００の第２領域２００ｂに向かって電流が流れるとともに、結合電極１２０ａを介して第１領域１００ａに向かって電流が流れる。その結果、伝送装置１００は、他の伝送装置３００との間で、第１領域２００ａを伝送媒体とした通信を行うことが可能になる。このように、第２領域２００ｂは、図２で示した端末線路４０として機能する。
【００４８】
なお、図２の説明でも述べたように、端末線路４０の電気長が９０度を中心に±４５度の範囲内、つまり反射波の位相が９０度より大きく２７０度より小さい範囲内で動作しても、高周波を伝送するための所定の効果を生じる。そのため、第２領域２００ｂが端末線路として機能するためには、長さＬｂは、（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長となる位置に結合されればよい。
【００４９】
ここで、本実施形態に係る伝送装置１００は、誘電体２００において、長さＬａが（２ｎ・９０）度の電気長となる位置に結合される。仮に、長さＬａも、長さＬｂと同様に（（２ｎ＋１）・９０）度の電気長である場合、図９に示すように第２領域２００ｂが他の伝送装置３００の結合電極３１０と結合すると、第１領域２００ａが端末線路として機能し、第２領域２００ｂが伝送媒体として機能する。すなわち、この構成では、第１領域２００ａおよび第２領域２００ｂのいずれも、端末線路として機能し得る。
【００５０】
しかしながら、伝送装置１００を、誘電体２００において、第１領域２００ａの長さＬａが（２ｎ・９０）度の電気長となる位置に結合した場合、第１領域２００ａの結合電極１２０ａが結合された側の端部において、図２に示した定在波は発生しない。そのため、図９に示すように第２領域２００ｂが他の伝送装置３００の結合電極３１０と結合しても、第１領域２００ａは端末線路４０として機能せず、仮想的なグランドが形成されないので、伝送装置１００と他の伝送装置３００との間で、通信が確立されない。
【００５１】
このように、第１領域２００ａの長さＬａが（２ｎ・９０）度の電気長となり、第２領域２００ｂの長さＬｂが（２（ｎ＋１）・９０）度の電気長となる位置に伝送装置１００を結合させた場合、誘電体２００の第２領域２００ｂは、端末線路として機能するが、誘電体２００の第１領域２００ａは、端末線路として機能しない。そのため、伝送装置１００は、他の伝送装置３００の結合電極３１０が、第１領域２００ａに結合した場合に通信が確立され、第２領域２００ｂに結合した場合には通信が確立されない。
【００５２】
このように、伝送装置１００を誘電体２００の所定の位置に結合することにより、誘電体２００において、結合電極３１０と結合した際に通信を確立可能な領域と通信を確立不可能な領域とを形成することができる。すなわち、このようにして、誘電体２００において通信を確立可能な領域を制限することができる。そのため、伝送装置１００を、誘電体２００において上記所定の位置に結合した場合、通信を確立可能な領域を制限できるので、意図しない通信が発生しにくくなり、意図しない情報の漏えいを防止しやすくなる。伝送装置１００によれば、この点において安全性が向上する。
【００５３】
なお、伝送装置１００は、第１領域２００ａの長さＬａが第１領域２００ａにおいて定在波が発生しない長さとなる位置に結合されればよい。そのため、伝送装置１００は、長さＬａが（２ｎ・９０±４５）度の範囲の電気長となる位置に結合されればよい。
【００５４】
以下、説明を理解しやすくするため、伝送装置１００の結合電極１２０ａおよび１２０ｂは、それぞれ、長さＬａが４５度（８分の１波長）未満の電気長となる位置に結合され、長さＬｂが９０度（４分の１波長）の電気長となる位置に結合されるとして説明する。この場合、誘電体２００の誘電率および形状が一様であれば、長さＬｂの方が、長さＬａよりも長くなる。
【００５５】
上記実施形態では、伝送装置１００を結合した誘電体２００と、他の伝送装置３００とにより通信を確立する場合の例について説明したが、高周波伝送システムは、必ずしもこの形態に限られない。例えば、高周波伝送システムは、図１０に示すように、伝送装置１００を結合した誘電体２００同士の結合によっても構成することができる。具体的には、図１０に示す高周波伝送システムは、伝送装置１００をそれぞれ所定の位置に結合した２つの誘電体２００において、第１領域２００ａ同士を結合することにより構成される。この構成により、２つの誘電体２００の第２領域２００ｂが、それぞれ端末線路として機能するので、仮想的なグランドとして機能する。そのため、通信が確立される。
【００５６】
伝送装置１００を結合した誘電体２００同士を結合する場合であっても、例えば図１１に示すように、誘電体２００の第２領域２００ｂ同士を結合する場合には、第１領域２００ａが端末線路として機能しないので、通信が確立されない。また、一方の誘電体２００の第１領域２００ａと、他方の誘電体２００の第２領域２００ｂとを結合した場合においても、当該他方の誘電体２００の第１領域２００ａが端末線路として機能しないので、通信が確立されない。
【００５７】
上述した高周波伝送システムにおいて、誘電体２００として人体を使用することができる。すなわち、伝送装置１００を誘電体である人体に結合させることによって、高周波伝送システムを構成させることができる。以下、誘電体２００として人体を使用する場合について、詳細に説明する。
【００５８】
図１２は、図６の伝送装置１００を誘電体である人体２２０に結合して構成した高周波伝送システムの一例を示す図である。誘電体として人体２２０を使用する場合、伝送装置１００は、例えば人体の指または腕等に装着されることによって、結合電極１２０と人体２２０とが結合される。このとき、２つの結合電極１２０は、腕の胴体側から末端側に沿って並ぶように、人体２２０に結合される。伝送装置１００を人体２２０に結合する場合、伝送装置１００は、例えば指輪、リストバンドまたはアームバンド等、指、手または腕に装着可能な態様で形成されてもよい。
【００５９】
誘電体として人体２２０を使用する場合、伝送装置１００は、２つの結合電極１２０のうち末端側の結合電極１２０ａから末端（例えば指先）までが図７に示した第１領域２００ａ、胴体側の結合電極１２０ｂから腕、胴体および足の全体が図７に示した第２領域２００ｂとなるよう、所定の周波数の信号を使用する。
【００６０】
損失の大きい人体２２０等の誘電体を端末線路とする場合は、図３の模式図に抵抗が追加され、図１３で模式的に表されるような回路になる。この場合も、送信機６０の出力端子６１ａおよび６１ｂに電流が流れ、伝送媒体５０を介して送信機６０から受信機７０へ高周波信号または電力を伝えることが可能である。
【００６１】
ここで、誘電体である人体のＳ１１（リターンロス）の測定について説明する。図１４（ａ）は、Ｓ１１の測定の一例について模式的に示す図であり、インダクタを介して手首の位置に結合電極を結合した身長１６５ｃｍの人体に対して、ネットワークアナライザを用いて、Ｓ１１を測定する様子を示す図である。図１４（ａ）に示す方法でＳ１１を測定した結果を図１４（ｂ）に示す。
【００６２】
図１４（ｂ）を参照すると、周波数がおよそ１４ＭＨｚのときと、その約３倍の３９ＭＨｚ前後でＳ１１の値が小さくなって結合電極に電流が流れていることがわかる。ゼロＨｚから周波数を大きくしていったときに、最初に極小値をとる周波数（およそ１４ＭＨｚ）は、結合電極から腕、胴体および足の全体までの領域の電気長が９０度になるのに対応し、３９ＭＨｚは前記の領域の電気長が２７０度になるのに対応している。第２領域２００ｂが端末線路として有効に動作する範囲は９０±４５度および２７０±４５度すなわち、４５度〜１３５度および２２５度〜３１５度の範囲であるから、結合電極から腕、胴体および足の全体までの領域を第２領域２００ｂとするとき、７ＭＨｚ〜２１ＭＨｚおよび３３ＭＨｚ〜４５ＭＨｚの周波数の信号で第２領域２００ｂは端末線路として有効に動作する。
【００６３】
上記方法に基づき、人体２２０を誘電体として使用する場合、伝送装置１００は、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの信号を使用することができる。周波数が１３．５６ＭＨｚであり、人体２２０が誘電体である場合、胴体側の結合電極１２０ｂを手首付近で人体２２０に結合させると、成人の一般的な身長（例えば１７０cm）の人体２２０において、第２領域の長さが約９０度の電気長となり、第１領域の長さが４５度未満の電気長となる。以下、伝送装置１００が使用する信号の周波数は、１３．５６ＭＨｚであるとして説明する。また、末端側の結合電極１２０ａから末端（例えば指先）までを、人体２２０の末端側２２０ａといい、胴体側の結合電極１２０ｂから腕、胴体および足の全体を、人体２２０の胴体側２２０ｂという。
【００６４】
伝送装置１００を装着した人体２２０は、例えば指先が他の伝送装置３００の結合電極３１０と接触して、人体２２０と結合電極３１０とが結合すると、高周波伝送システムが確立される。すなわち、通信時に、人体２２０の胴体側２２０ｂにおいて、定在波が発生し、仮想的なグランドが形成されるので、胴体側２２０ｂは端末線路として機能する。また、末端側２２０ａは、伝送媒体として機能する。一方、人体２２０の胴体側２２０ｂが結合電極３１０と結合しても、末端側２２０ａは、端末線路として機能しないので、通信が確立されない。
【００６５】
つまり、伝送装置１００を装着した人体２２０は、結合電極３１０と結合することにより通信を確立可能な範囲を、例えば手等の末端側２２０ａのみに制限することができる。これにより、通信を確立可能な領域を制限できるので、意図しない通信が発生しにくくなり、意図しない情報の漏えいを防止しやすくなる。そのため、伝送装置１００によれば、安全性を向上可能である。
【００６６】
次に、人体２２０における伝送装置１００の装着態様について説明する。伝送装置１００の装着において、結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０とが結合することによって人体２２０を介して高周波信号を送受信する際、結合電極１２０ａおよび１２０ｂの面積が大きいほど、また結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０との距離が小さいほど、強く結合するので、伝送効率が高まり、通信の信頼性が高まる。しかし、伝送装置１００を指輪、リストバンド、またはアームバンド等の装身具として構成する場合、装身具のデザインの制約で、結合電極１２０ａおよび１２０ｂの面積を大きくすることができない場合がある。また、伝送装置１００を備える装身具を身につけたとき、例えば図１５（ａ）に模式的に示すように、結合電極１２０ａおよび１２０ｂが肌に密着せず、結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０との間に、間隔ｈができる場合がある。
【００６７】
これに対し、結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０との結合を強くするために、例えば図１５（ｂ）に模式的に示すように、結合電極１２０ａおよび１２０ｂより面積の大きい、誘電体により構成される支持体１３０に結合電極１２０ａおよび１２０ｂを密着して設置し、装身具に支持体１３０を搭載してもよい。この場合、装身具を装着した人体２２０では、支持体１３０を介して結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０とが結合する。このように装身具が支持体１３０を備えることにより、結合電極１２０ａおよび１２０ｂはあらかじめ支持体１３０と密着しており、支持体１３０は結合電極１２０ａおよび１２０ｂより広い面積で人体２２０と結合する。そのため、人体２２０が装身具を装着したときに、たとえ、支持体１３０と人体２２０の肌との間に間隔ｈができたとしても、装身具が支持体１３０を備えない場合と比較して、支持体１３０と人体２２０とが強く結合し、より効率よく高周波信号を送受信することができる。なお、装身具そのものを支持体１３０として形成してもよい。
【００６８】
また、例えば図１６に模式的に示すように、結合電極１２０ａおよび１２０ｂと送受信部１１０との間にインダクタを挿入し、インダクタのインダクタンス（Ｌ）と、結合電極１２０ａおよび１２０ｂと肌との間のキャパシタンス（Ｃ）とにより、ＬＣ直列共振させることで、結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０との結合強度を高めることもできる。これは、図５で説明したのと同様の原理である。
【００６９】
図５で説明した内容と同様に、伝送する高周波信号の周波数をｆ、インダクタンスをＬ１、結合電極と人体の間のキャパシタンスをＣ１とすると、周波数ｆでＬＣ直列共振して、結合強度が高まるときのＬ１、Ｃ１の値は、下記の式（２）をみたす。
【００７０】
【数２】
0006047808.tif 000003
【００７１】
また、図１５および図１６では、結合電極１２０ａおよび１２０ｂが、人体２２０の手の甲側において人体２２０と結合する様子を示したが、結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体との結合は、手の甲側でなくてもよい。例えば図１７に示すように、結合電極１２０ａおよび１２０ｂは、人体２２０の手のひら側で人体２２０と結合してもよい。特に、人体２２０が指のはらまたは手のひら等で他の伝送装置に触れることで通信を実行させる場合、図１７のように結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０とを手のひら側で結合することにより、手の甲側で結合する場合と比較して、高周波信号を入出力する点（結合電極１２０ａおよび１２０ｂと人体２２０とが結合する点）と結合電極１２０ａおよび１２０ｂとの距離が近くなる。
【００７２】
また、伝送装置１００を装身具に搭載する場合、結合電極１２０ａおよび１２０ｂをリング形状に形成して、人体２２０の手首や指等に巻きつけるように構成してもよい。図１８は、結合電極１２０ａおよび１２０ｂを、人体の手首に巻きつけるようにリング形状に形成した場合の例を示す。このように、結合電極１２０ａおよび１２０ｂをリング形状に形成することにより、高周波信号からみた結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離を一定に保つことができる。
【００７３】
例えば、図１９に示すように、結合電極１２０ａおよび１２０ｂが、手首の周囲の一部（例えば上面）のみで人体２２０と結合する場合、人体２２０の末端側２２０ａのどの部位が他の伝送装置と結合するかにより、高周波信号からみた結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離が変化する。具体的には、人体２２０が末端側２２０ａの中指の先端で他の伝送装置と結合した場合、図１９（ａ）に示すように、人体２２０を伝わる高周波信号からみた結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離ｄは、結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離Ｄとほぼ等しくなる。一方、例えば、人体２２０が末端側２２０ａの親指のつけ根で他の伝送装置と結合した場合、図１９（ｂ）に示すように、人体２２０を伝わる高周波信号からみた結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離ｄは、結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離Ｄよりも短くなる。
【００７４】
これに対し、結合電極１２０ａおよび１２０ｂをリング形状に形成して、人体２２０（手首）に巻きつけるようにして人体２２０と結合電極１２０ａおよび１２０ｂとを結合すれば、人体２２０が末端側２２０ａの中指の先端で他の伝送装置と結合した場合においても、人体２２０が末端側２２０ａの親指のつけ根で他の伝送装置と結合した場合においても、図１８（ａ）および（ｂ）に示すように、人体２２０を伝わる高周波信号からみた結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離ｄは、結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離Ｄとほぼ等しくなる。このように、結合電極１２０ａおよび１２０ｂをリング形状に形成することにより、人体２２０の末端側２２０ａが他の伝送装置に接触して高周波信号が入出力される位置に関わらず、高周波信号からみた結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離ｄを一定に保ちやすくなる。特に、デザインの制約等により２個の結合電極１２０ａと１２０ｂとの間の距離Ｄが短い場合には、結合電極１２０ａおよび１２０ｂ同士が結合して短絡し、伝送装置１００が備える入出力端子間において、通信に必要な電圧を得ることができない場合がある。しかしながら、結合電極１２０ａおよび１２０ｂをリング形状に形成することにより、人体２２０を伝わる高周波信号からみた結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の距離ｄを、結合電極１２０ａおよび１２０ｂ同士の距離Ｄに保ちやすくなる。
【００７５】
また、伝送装置１００において、例えば図２０に模式的に示すように、２個の結合電極１２０ａおよび１２０ｂの間にインダクタを接続して、ノッチフィルタを構成してもよい。所定のインダクタンスを有するインダクタを接続してノッチフィルタを構成することにより、２個の結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間のアイソレーションを向上させることができる。
【００７６】
具体的には、伝送する高周波信号または電力の周波数をｆ、人体を介して結合する２個の結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間の静電容量をＣ２、結合電極１２０ａおよび１２０ｂ間に接続するインダクタのインダクタンスをＬ２とすると、下記の式（３）をみたすインダクを接続することにより、周波数ｆの高周波信号を遮断し、結合電極間のアイソレーションを高めやすくなる。
【００７７】
【数３】
0006047808.tif 000004
【００７８】
また、伝送装置１００を備える装身具としての支持体１３０は、誘電体である人体２２０の胴体側２２０ｂの電気長がほぼ９０度になる位置に装着されるように、図２１に示すように、円筒形状に形成されていてもよい。図２１は、特に装身具（支持体１３０）が指輪である場合の例について示した図である。図２１に示す支持体１３０において、２個の結合電極１２０は、支持体１３０が誘電体に結合されたときに、誘電体の長手方向に対称となる位置に、円筒形状の支持体１３０の中心軸方向に沿って設けられている。支持体１３０において、送受信部１１０が備える入出力回路を平衡回路にすることによって支持体１３０をいずれの方向から装着しても、通信可能に構成することができる。
【００７９】
このように装身具（支持体１３０）において伝送装置１００を構成することにより、装身具を身につける位置および方向によって、通信性能が変化しない。そのため、装身具を装着する人体２２０が、装身具を装着する位置および方向を気にすることなく装着しても、安定した通信が実現される。
【００８０】
上述のように、伝送装置１００を人体２２０の指、手または腕等に結合させることにより、結合させた位置よりも末端側２２０ａが他の伝送装置と結合した場合に通信が確立され、胴体側２２０ｂが他の伝送装置と結合した場合に通信が確立されない。このように、人体２２０において通信が確立される領域を制限することができる。
【００８１】
以上、実施形態を参照しながら、本発明について詳説した。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当業者であれば、該実施形態の修正や代用を成し得る。すなわち、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００８２】
また、本明細書の記載は、本明細書に記載される発明の全てを意味するものではない。換言すれば、本明細書の記載は、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加されたりする発明の存在を否定するものではない。
【００８３】
本明細書においては、例示という形態で本発明を開示したのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。
【符号の説明】
【００８４】
１０  高周波伝送システム
１１、１２、１０１  高周波伝送装置
４０  端末線路
４０ａ、４０ｂ  端末線路
５０  伝送媒体
６０  送信機
６１ａ、６１ｂ  出力端子
６２  結合電極
７０  受信機
７１ａ、７１ｂ  入力端子
１００  伝送装置
１００ａ  第１領域
１１０  送受信部
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、３１０  結合電極
１３０  支持体
２００  誘電体
２００ａ  第１領域
２００ｂ  第２領域
２１０ａ  第１底面
２１０ｂ  第２底面
２２０  人体
２２０ａ  末端側
２２０ｂ  胴体側
３００  他の伝送装置
【要約】
【課題】安全性を向上可能な伝送装置、伝送方法、および伝送システムを提供する。
【解決手段】伝送装置１００は、所定の周波数の電気信号を入出力する入出力端子を備える通信部１１０と、入出力端子にそれぞれ結合されるとともに、１個の伝送媒体２００の長手方向に並んで伝送媒体２００に結合する２個の結合電極１２０ａ及び１２０ｂと、を備え、一方の結合電極１２０ａから伝送媒体２００の長手方向における一端２１０ａまでの長さＬａが電気信号の（２ｎ・９０±４５）度（ｎは０以上の整数）の範囲の電気長であり、他方の結合電極１２０ｂから伝送媒体２００の長手方向における他端２１０ｂまでの長さＬｂが電気信号の（（２ｎ＋１）・９０±４５）度の範囲の電気長であり、通信部１１０が伝送媒体２００の一部の領域と結合した他の伝送装置３００と電気信号を送受する。
【選択図】図８【図１】
0006047808.tif 000005
【図２】
0006047808.tif 000006
【図３】
0006047808.tif 000007
【図４】
0006047808.tif 000008
【図５】
0006047808.tif 000009
【図６】
0006047808.tif 000010
【図７】
0006047808.tif 000011
【図８】
0006047808.tif 000012
【図９】
0006047808.tif 000013
【図１０】
0006047808.tif 000014
【図１１】
0006047808.tif 000015
【図１２】
0006047808.tif 000016
【図１３】
0006047808.tif 000017
【図１４】
0006047808.tif 000018
【図１５】
0006047808.tif 000019
【図１６】
0006047808.tif 000020
【図１７】
0006047808.tif 000021
【図１８】
0006047808.tif 000022
【図１９】
0006047808.tif 000023
【図２０】
0006047808.tif 000024
【図２１】
0006047808.tif 000025