(57)【要約】【課題】人体を通信媒体とする通信技術を多数の人を所定の座席に着席させる乗り物や建物に適用して、搭乗者や入場者の管理を支援する。【解決手段】  乗客管理システム１０００は、列管理装置１００４、案内装置１００６、および各座席に設けられる座席装置１００８から構成される。案内装置１００６は、乗客に装着されたユーザデバイスからチケット情報（乗車券、指定席券等の情報）を読み出して、座席等の案内を行う。座席装置１００８は、着席者の有無を確認した後、着席者に装着されたユーザデバイスからチケット情報を読み出してチケットの正当性を判断する。また、空席、検索済、またはチケット不携帯を示す座席情報を管理装置１００４に通知する。さらに、着席者に対してチケットを販売する。本発明は、列車、飛行機、スタジアム、劇場等に適用することができる。【選択図】図３４
2006323498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の座席を有する乗り物または建物の入り口に対応して設置される第１の情報処理装置、または、複数の前記座席にそれぞれ対応して設置される複数の第２の情報処理装置の少なくとも一方と、
前記複数の座席を管理するための現況情報を生成する第３の情報処理装置とを備える管理システムにおいて、
第１の情報処理装置は、
前記入り口に存在する人を検知する第１の検知手段と、
前記第１の検知手段によって検知された前記人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する前記通信端末と通信し、前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する第１の取得手段と、
前記第１の取得手段によって取得された前記チケット情報に基づき、前記第１の検知手段によって検知された前記人に対して案内を行う案内手段とを含み、
第２の情報処理装置は、
前記座席に人が着席したことを検知する第２の検知手段と、
前記座席の着席者が装着している前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する第２の取得手段と、
前記第２の取得手段によって取得された前記チケット情報の正当性を確認する確認手段と、
前記第２の取得手段によって前記チケット情報が取得できなかった場合、または前記確認手段によって取得された前記チケット情報の正当性が確認できなかった場合、前記座席の前記着席者に対して警告を行う警告手段と、
前記第２の検知手段の検知結果、または前記確認手段の確認結果の少なくとも一方を前記第３の情報処理装置に通知する通知手段とを含み、
前記第３の情報処理装置は、
所定のサーバから供給される前記チケット情報の販売情報を取得するとともに、前記通知手段からの通知を取得する第３の取得手段と、
取得された前記チケット情報の販売情報に基づいて前記複数の座席を管理するための現況情報を生成するとともに、取得された前記通知手段からの前記通知に基づいて前記現況情報を更新する更新手段とを含む
ことを特徴とする管理システム。
【請求項２】
前記第２の情報処理装置は、
前記座席の着席者が装着している前記通信端末と通信し、チケット情報を販売する販売手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の管理システム。
【請求項３】
前記第３の情報処理装置は、
前記更新手段によって生成または更新された前記現況情報を他の電子装置に転送する転送手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の管理システム。
【請求項４】
複数の座席を有する乗り物または建物の入り口に対応して設置される第１の情報処理装置、または、複数の前記座席にそれぞれ対応して設置される複数の第２の情報処理装置の少なくとも一方と、
前記複数の座席を管理するための現況情報を生成する第３の情報処理装置とを備える管理システムの管理方法において、
第１の情報処理装置における、
前記入り口に存在する人を検知する第１の検知ステップと、
前記第１の検知ステップの処理で検知された前記人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する前記通信端末と通信し、前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する第１の取得ステップと、
前記第１の取得ステップの処理で取得された前記チケット情報に基づき、前記第１の検知ステップの処理で検知された前記人に対して案内を行う案内ステップと、
第２の情報処理装置における、
前記座席に人が着席したことを検知する第２の検知ステップと、
前記座席の着席者が装着している前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する第２の取得ステップと、
前記第２の取得ステップの処理で取得された前記チケット情報の正当性を確認する確認ステップと、
前記第２の取得ステップの処理で前記チケット情報が取得できなかった場合、または前記確認ステップの処理で取得された前記チケット情報の正当性が確認できなかった場合、前記座席の前記着席者に対して警告を行う警告ステップと、
前記第２の検知ステップの検知結果、または前記確認ステップの確認結果の少なくとも一方を前記第３の情報処理装置に通知する通知ステップと、
前記第３の情報処理装置における、
所定のサーバから供給される前記チケット情報の販売情報を取得するとともに、前記通知ステップの通知を取得する第３の取得ステップと、
取得された前記チケット情報の販売情報に基づいて前記複数の座席を管理するための現況情報を生成するとともに、取得された前記通知ステップからの前記通知に基づいて前記現況情報を更新する更新ステップと
を含むことを特徴とする管理方法。
【請求項５】
複数の座席を有する乗り物または建物の入り口に対応して設置される情報処理装置において、
前記入り口に存在する人を検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知された前記人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する前記通信端末と通信し、前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記チケット情報に基づき、前記検知手段によって検知された前記人に対して案内を行う案内手段と
を含むことを特徴とする情報処理装置。
【請求項６】
複数の座席を有する乗り物または建物の入り口に対応して設置される情報処理装置の情報処理方法において、
前記入り口に存在する人を検知する検知ステップと、
前記検知ステップの処理で検知された前記人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する前記通信端末と通信し、前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップの処理で取得された前記チケット情報に基づき、前記検知ステップの処理で検知された前記人に対して案内を行う案内ステップと
を含むことを特徴とする情報処理方法。
【請求項７】
複数の座席を有する乗り物または建物の前記座席にそれぞれ対応して設置される情報処理装置において、
前記座席に人が着席したことを検知する検知手段と、
前記座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記チケット情報の正当性を確認する確認手段と、
前記取得手段によって前記チケット情報が取得できなかった場合、または前記確認手段によって取得された前記チケット情報の正当性が確認できなかった場合、前記座席の前記着席者に対して警告を行う警告手段と、
前記検知手段の検知結果、または前記確認手段の確認結果の少なくとも一方を通知する通知手段と
を含むことを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】
前記座席の着席者が装着している前記通信端末と通信し、チケット情報を販売する販売手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
複数の座席を有する乗り物または建物の前記座席にそれぞれ対応して設置される情報処理装置の情報処理方法において、
前記座席に人が着席したことを検知する検知ステップと、
前記座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する前記通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップの処理で取得された前記チケット情報の正当性を確認する確認ステップと、
前記取得ステップの処理で前記チケット情報が取得できなかった場合、または前記確認ステップの処理で取得された前記チケット情報の正当性が確認できなかった場合、前記座席の前記着席者に対して警告を行う警告ステップと、
前記検知ステップの処理結果、または前記確認ステップの処理結果の少なくとも一方を通知する通知ステップと
を含むことを特徴とする情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管理システム、管理方法、情報処理装置、および情報処理方法に関し、特に、列車、飛行機、スタジアム、劇場等のように、複数の人を指定した座席に着席させる乗り物または建物に用いて好適な管理システム、管理方法、情報処理装置、および情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送信装置と通信媒体及び受信装置から成る通信システムにおいて、通信信号を伝達するための物理的な通信信号伝達経路と、その通信信号の高低差を判定するための基準点を送信装置と受信装置の間で共有するための、通信信号伝達経路とは別の物理的な基準点経路を設けることで通信を成していた（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１や特許文献２では、人体を通信媒体とする通信技術に関して記述されており、いずれの方法においても、人体を第１の通信路とする以外に、大地や、空間における電極間同士の直接的静電結合を第２の通信路として設け、第１の通信路と第２の通信路からなる全体の通信経路が閉回路を形成するように成されている。
【０００４】
しかしながら、このような通信システムにおいては、送信装置と受信装置間で、通信信号伝達経路と基準点経路（第１の通信路と第２の通信路）の２つの通信路を、閉回路として設ける必要があるが、両経路は異なる経路であるため、これら２つの経路を安定的に両立しなければいけないことが、通信を行うための利用環境の制約となる恐れがあった。
【０００５】
例えば、基準点経路における送信装置と受信装置との静電結合の強さは、装置間の距離に依存するので、その距離によって経路の安定度も異なってくる。つまり、この場合、通信の安定度が送信装置と受信装置との間の距離に依存する恐れがあった。また、送信装置と受信装置との間の遮蔽物等の存在によっても、通信の安定度が変化する恐れがあった。
【０００６】
したがって、通信信号伝達経路と基準点経路の２つの経路を閉回路として形成する通信方法では、利用環境が大きく通信の安定度に影響するため、安定した通信を行うことが困難であった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２９３５７号公報
【特許文献２】特表平１１−５０９３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明したように、人体を通信媒体とする通信技術は未確立ではあるものの、その利用方法について現在様々な分野への適用が検討されている。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、今後実用化されるであろう人体を通信媒体とする通信技術を、列車、飛行機、スタジアム、劇場等のように多数の人を所定の座席に着席させる乗り物や建物に適用して、搭乗者や入場者の管理を支援できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の管理システムは、第１の情報処理装置が、入り口に存在する人を検知する第１の検知手段と、第１の検知手段によって検知された人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第１の取得手段と、第１の取得手段によって取得されたチケット情報に基づき、第１の検知手段によって検知された人に対して案内を行う案内手段とを含み、第２の情報処理装置が、座席に人が着席したことを検知する第２の検知手段と、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第２の取得手段と、第２の取得手段によって取得されたチケット情報の正当性を確認する確認手段と、第２の取得手段によってチケット情報が取得できなかった場合、または確認手段によって取得されたチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告を行う警告手段と、第２の検知手段の検知結果、または確認手段の確認結果の少なくとも一方を第３の情報処理装置に通知する通知手段とを含み、第３の情報処理装置が、所定のサーバから供給されるチケット情報の販売情報を取得するとともに、通知手段からの通知を取得する第３の取得手段と、取得されたチケット情報の販売情報に基づいて複数の座席を管理するための現況情報を生成するとともに、取得された通知手段からの通知に基づいて現況情報を更新する更新手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
前記第２の情報処理装置は、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、チケット情報を販売する販売手段をさらに含むことができる。
【００１２】
前記第３の情報処理装置は、更新手段によって生成または更新された現況情報を他の電子装置に転送する転送手段をさらに含むことができる。
【００１３】
本発明の管理方法は、第１の情報処理装置における、入り口に存在する人を検知する第１の検知ステップと、第１の検知ステップの処理で検知された人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第１の取得ステップと、第１の取得ステップの処理で取得されたチケット情報に基づき、第１の検知ステップの処理で検知された人に対して案内を行う案内ステップと、第２の情報処理装置における、座席に人が着席したことを検知する第２の検知ステップと、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第２の取得ステップと、第２の取得ステップの処理で取得されたチケット情報の正当性を確認する確認ステップと、第２の取得ステップの処理でチケット情報が取得できなかった場合、または確認ステップの処理で取得されたチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告を行う警告ステップと、第２の検知ステップの検知結果、または確認ステップの確認結果の少なくとも一方を第３の情報処理装置に通知する通知ステップと、第３の情報処理装置における、所定のサーバから供給されるチケット情報の販売情報を取得するとともに、通知ステップの通知を取得する第３の取得ステップと、取得されたチケット情報の販売情報に基づいて複数の座席を管理するための現況情報を生成するとともに、取得された通知ステップからの通知に基づいて現況情報を更新する更新ステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の管理システムおよび方法においては、第１の情報処理装置により、入り口に存在する人が検知され、検知された人が装着している通信端末に記録されているチケット情報が取得され、そのチケット情報に基づき、検知された人に対して、案内が行われる。また、第２の情報処理装置により、座席に人が着席したことが検知され、座席の着席者が装着している通信端末に記録されているチケット情報が取得され、そのチケット情報の正当性が確認される。また、チケット情報が取得できなかった場合、またはチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告が行われる。そして、着席者の検出結果、またはチケット情報の確認結果の少なくとも一方が第３の情報処理装置に通知される。さらに、第３の情報処理装置により、所定のサーバから供給されるチケット情報の販売情報が取得されるとともに、第２の情報処理装置からの通知が取得され、取得されたチケット情報の販売情報に基づいて複数の座席を管理するための現況情報が生成されるとともに、取得された第２の情報処理装置からの通知に基づいて現況情報が更新される。
【００１５】
本発明の第１の情報処理装置は、入り口に存在する人を検知する検知手段と、検知手段によって検知された人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得手段と、取得手段によって取得されたチケット情報に基づき、検知手段によって検知された人に対して案内を行う案内手段とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の情報処理方法は、入り口に存在する人を検知する検知ステップと、検知ステップの処理で検知された人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得ステップと、取得ステップの処理で取得されたチケット情報に基づき、検知ステップの処理で検知された人に対して案内を行う案内ステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１の情報処理装置および方法においては、入り口に存在する人が検知され、検知された人が装着している通信端末に記録されているチケット情報が取得され、取得されたチケット情報に基づき、検知された人に対して案内が行われる。
【００１８】
本発明の第２の情報処理装置は、座席に人が着席したことを検知する検知手段と、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得手段と、取得手段によって取得されたチケット情報の正当性を確認する確認手段と、取得手段によってチケット情報が取得できなかった場合、または確認手段によって取得されたチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告を行う警告手段と、検知手段の検知結果、または確認手段の確認結果の少なくとも一方を通知する通知手段とを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の情報処理装置は、座席の着席者が装着している通信端末と通信し、チケット情報を販売する販売手段をさらに含むことができる。
【００２０】
本発明の第２の情報処理方法は、座席に人が着席したことを検知する検知ステップと、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末に記録されているチケット情報を取得する取得ステップと、取得ステップの処理で取得されたチケット情報の正当性を確認する確認ステップと、取得ステップの処理でチケット情報が取得できなかった場合、または確認ステップの処理で取得されたチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告を行う警告ステップと、検知ステップの処理結果、または確認ステップの処理結果の少なくとも一方を通知する通知ステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の情報処理装置および方法においては、座席に人が着席したことが検知され、座席の着席者が装着している通信端末に記録されているチケット情報が取得され、取得されたチケット情報の正当性が確認され、チケット情報が取得できなかった場合、または取得されたチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告が行われ、検知結果、または確認結果の少なくとも一方が通知される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、列車、飛行機、スタジアム、劇場等のように多数の人を所定の座席に着席させる乗り物や建物において、搭乗者や入場者の管理を支援することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２４】
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、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。
【００２５】
請求項１に記載の管理システム（例えば、図３４の乗客管理システム１０００）は、第１の情報処理装置（例えば、図３４の案内装置１００６）が、入り口に存在する人を検知する第１の検知手段（例えば、図３７の乗車検出部１０３１）と、第１の検知手段によって検知された人が装着している通信端末（例えば、図３６のユーザデバイス１１００）であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第１の取得手段（例えば、図３７のチケット情報取得部１０３２）と、第１の取得手段によって取得されたチケット情報に基づき、第１の検知手段によって検知された人に対して案内を行う案内手段（例えば、図３７の案内発生部１０３５）とを含み、第２の情報処理装置（例えば、図３４の座席装置１００８）が、座席に人が着席したことを検知する第２の検知手段（例えば、図３９の着座検出部１０５１）と、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第２の取得手段（例えば、図３９のチケット読み書き部１０５２）と、第２の取得手段によって取得されたチケット情報の正当性を確認する確認手段（例えば、図３９の情報確認部１０５４）と、第２の取得手段によってチケット情報が取得できなかった場合、または確認手段によって取得されたチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告を行う警告手段（例えば、図３９の案内発生部１０５６）と、第２の検知手段の検知結果、または確認手段の確認結果の少なくとも一方を第３の情報処理装置に通知する通知手段（例えば、図３９の通知部１０５５）とを含み、第３の情報処理装置（例えば、図３４の管理装置１００４）が、所定のサーバから供給されるチケット情報の販売情報を取得するとともに、通知手段からの通知を取得する第３の取得手段（例えば、図３９の情報取得部１０１１）と、取得されたチケット情報の販売情報に基づいて複数の座席を管理するための現況情報を生成するとともに、取得された通知手段からの通知に基づいて現況情報を更新する更新手段（例えば、図３９の現況情報生成部１０１３）とを含む。
【００２６】
請求項２に記載の管理システムの第２の情報処理装置は、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、チケット情報を販売する販売手段（例えば、図３９の購入処理部１０５７）をさらに含むことができる。
【００２７】
請求項３に記載の管理システムの第３の情報処理装置は、更新手段によって生成または更新された現況情報を他の電子装置に転送する転送手段（例えば、図３５のプリンタI/F１０１４、または検札用携帯端末１０１５）をさらに含むことができる。
【００２８】
請求項４に記載の管理方法は、第１の情報処理装置（例えば、図３４の案内装置１００６）における、入り口に存在する人を検知する第１の検知ステップ（例えば、図４３のステップＳ１２１）と、第１の検知ステップの処理で検知された人が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第１の取得ステップ（例えば、図４３のステップＳ１２２乃至Ｓ１２４）と、第１の取得ステップの処理で取得されたチケット情報に基づき、第１の検知ステップの処理で検知された人に対して案内を行う案内ステップ（例えば、図４３のステップＳ１２７）と、第２の情報処理装置（例えば、図３４の座席装置１００８）における、座席に人が着席したことを検知する第２の検知ステップ（例えば、図４３のステップＳ１３１）と、座席の着席者が装着している通信端末であり、人体を含む誘電体を通信媒体として通信する通信端末と通信し、通信端末に記録されているチケット情報を取得する第２の取得ステップ（例えば、図４３のステップＳ１３３乃至Ｓ１３５）と、第２の取得ステップの処理で取得されたチケット情報の正当性を確認する確認ステップ（例えば、図４３のステップＳ１３６）と、第２の取得ステップの処理でチケット情報が取得できなかった場合、または確認ステップの処理で取得されたチケット情報の正当性が確認できなかった場合、座席の着席者に対して警告を行う警告ステップ（例えば、図４３のステップＳ１３８）と、第２の検知ステップの検知結果、または確認ステップの確認結果の少なくとも一方を第３の情報処理装置に通知する通知ステップ（例えば、図４３のステップＳ１３２、またはＳ１３７）と、第３の情報処理装置（例えば、図３４の管理装置１００４）における、所定のサーバから供給されるチケット情報の販売情報を取得するとともに、通知ステップの通知を取得する第３の取得ステップ（例えば、図４３のステップＳ１１１、およびＳ１１４）と、取得されたチケット情報の販売情報に基づいて複数の座席を管理するための現況情報を生成するとともに、取得された通知ステップからの通知に基づいて現況情報を更新する更新ステップ（例えば、図４３のステップＳ１１５）とを含む。
【００２９】
なお、本発明の第１の情報処理装置および方法、並びに本発明の第２の情報処理装置および方法の請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係は、上述した本発明の管理システムおよび方法方法のものと同様であるので、その記載は省略する。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００３１】
図１は、本発明の基礎となる通信システムの構成例を示す図である。
【００３２】
図１において、通信システム１００は、送信装置１１０、受信装置１２０、および通信媒体１３０により構成され、送信装置１１０と受信装置１２０が通信媒体１３０を介して信号を送受信するシステムである。つまり、通信システム１００において、送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して伝送され、受信装置１２０により受信される。
【００３３】
送信装置１１０は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３を有している。送信信号電極１１１は、通信媒体１３０を介して伝送させる信号を送信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である送信基準電極１１２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。送信部１１３は、送信信号電極１１１と送信基準電極１１２との間に設けられ、これらの電極間に受信装置１２０へ伝達したい電気信号（電位差）を与える。
【００３４】
受信装置１２０は、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。受信信号電極１２１は、通信媒体１３０を介して伝送される信号を受信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である受信基準電極１２２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。受信部１２３は、受信信号電極１２１と受信基準電極１２２との間に設けられ、これらの電極間に生じた電気信号（電位差）を所望の電気信号に変換し、送信装置１１０の送信部１１３で生成された電気信号を復元する。
【００３５】
通信媒体１３０は、電気信号を伝達可能な物理的特性を有する物質、例えば、導電体や誘電体等により構成される。例えば、通信媒体１３０は、金属に代表される導電体（例えば、銅、鉄、またはアルミ等）により構成される。また例えば、通信媒体１３０は、純水、ゴム、ガラス、若しくは食塩水等の電解液、または、これらの複合体である人体等の誘電体により構成される。この通信媒体１３０はどのような形状であってもよく、例えば、線状、板状、球状、角柱、または円柱等、任意の形状であってもよい。
【００３６】
このような通信システム１００において、最初に、各電極と、通信媒体または装置周辺空間との関係について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、通信媒体１３０が完全導体であるものとする。また、送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間、および、受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間には空間が存在し、電気的な結合はないものとする。すなわち、送信信号電極１１１または受信信号電極１２１と、通信媒体１３０との間には、それぞれ、静電容量が形成される。
【００３７】
また、送信基準電極１１２は送信装置１１０周辺の空間に向くように設けられており、受信基準電極１２２は受信装置１２０周辺の空間に向くように設けられている。一般的に、導体が空間に存在する場合、その導体の表面近傍の空間に静電容量が形成される。例えば、導体の形状を半径ｒ［ｍ］の球としたとき、その静電容量Ｃは、以下の式（１）のように求められる。
【００３８】
【数１】
2006323498.tif 000003
【００３９】
式（１）において、πは円周率を示す。また、εは当該導体を取り囲む空間の誘電率を示し、以下の式（２）のように求められる。
【００４０】
【数２】
2006323498.tif 000004
【００４１】
ただし、式（２）において、ε0は、真空中の誘電率を示し、８．８５４×１０-12［Ｆ／ｍ］である。また、εrは比誘電率を示し、真空の誘電率ε0に対する比率を示す。
【００４２】
上述した式（１）に示されるように半径ｒが大きい程、静電容量Ｃは大きくなる。なお、球以外の複雑な形状の導体の静電容量Ｃの大きさは、上述した式（１）のように、簡単に表現することはできないが、その導体の表面積の大きさに応じて変化することは明らかである。
【００４３】
以上のように、送信基準電極１１２は、送信装置１１０周辺の空間に対して静電容量を形成し、受信基準電極１２２は、受信装置１２０周辺の空間に対して静電容量を形成する。すなわち、送信装置１１０および受信装置１２０の外部の仮想無限遠点からみたとき、送信基準電極１１２や受信基準電極１２２の電位は固定的であり、変動しにくいことを示している。
【００４４】
次に、通信システム１００における通信の仕組みの原理について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、または前後関係等から、コンデンサを単に静電容量と表現する場合もあるが、これらは同意である。
【００４５】
また、以下において、図１の送信装置１１０と受信装置１２０は、装置間が十分な距離を保つように配置されており、相互の影響を無視できるものとする。また、送信装置１１０において、送信信号電極１１１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、送信基準電極１１２は送信信号電極１１１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。同様に、受信装置１２０において、受信信号電極１２１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、受信基準電極１２２は受信信号電極１２１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。さらに、実際には、送信信号電極１１１、受信信号電極１２１、および通信媒体１３０も、空間内に配置されている以上、それぞれ空間に対する静電容量を有することになるが、ここでは、説明の便宜上、それらを無視できるものとする。
【００４６】
図２は、図１の通信システム１００を等価回路で表した図である。通信システム２００は、通信システム１００を等価回路で表したものであり、実質的に通信システム１００と等価である。
【００４７】
すなわち、通信システム２００は、送信装置２１０、受信装置２２０、および接続線２２３０を有しているが、この送信装置２１０は図１に示される通信システム１００の送信装置１１０に対応し、受信装置２２０は図１に示される通信システム１００の受信装置１２０に対応し、接続線２３０は図１に示される通信システム１００の送信媒体１３０に対応する。
【００４８】
図２の送信装置２１０において、信号源２１３−１および接地点２１３−２は、図１の送信部１１３に対応する。信号源２１３−１は、送信用の信号として、特定周期ω×ｔ［rad］の正弦波を生成する。ここで、ｔ［ｓ］は時間を示す。また、ω［rad/s］は角周波数を示し、以下の式（３）のように表すことができる。
【００４９】
【数３】
2006323498.tif 000005
【００５０】
式（３）において、πは円周率、ｆ［Hz］は信号源２１３−１が生成する信号の周波数を示す。接地点２１３−２は、送信装置２１０内における回路のグランドに接続される点である。つまり信号源２１３の端子の一方は、送信装置２１０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００５１】
Cte２１４は、コンデンサであり、図１の送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cte２１４は、信号源２１３−１の接地点２１３−２と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Ctg２１５は、コンデンサであり、図１の送信基準電極１１２の空間に対する静電容量を表すものである。Ctg２１５は、信号源２１３−１の設置点２１３−２側の端子と、空間上の、送信装置１１０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す接地点２１６との間に設けられている。
【００５２】
図２の受信装置２２０において、Rr２２３−１、検出器２２３−２、および接地点２２３−３は、図１の受信部１２３に対応する。Rr２２３−１は、受信信号を取り出すための負荷抵抗（受信負荷）であり、増幅器により構成される検出器２２３−２は、このRr２２３−１の両側の端子間の電位差を検出して増幅する。接地点２２３−３は、受信装置２２０内における回路のグランドに接続される点である。つまりRr２２３−１の端子の一方（検出器２２３−２の入力端子の一方）は、受信装置２２０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００５３】
なお、検出器２２３−２が、さらに、例えば、検出した変調信号を復調したり、検出された信号に含まれる符号化された情報を復号したりする等、その他の機能を備えるようにしてもよい。
【００５４】
Cre２２４は、コンデンサであり、図１の受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cre２２４は、Rr２２３−１の接地点２２３−３と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Crg２２５は、コンデンサであり、図１の受信基準電極１２２の空間に対する静電容量を表すものである。Crg２２５は、Rr２２３−１の設置点２２３−３側の端子と、空間上の、受信装置１２０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す接地点２２６との間に設けられている。
【００５５】
接続線２３０は、完全導体である通信媒体１３０を表している。なお、図２の通信システム２００において、Ctg２１５とCrg２２５は、等価回路上、接地点２１６と接地点２２６を介して、互いに電気的に接続されているように表現されているが、実際には、これらは互いに電気的に接続されている必要はなく、それぞれが、送信装置２１０または受信装置２２０周辺の空間に対して静電容量を形成していればよい。つまり、接地点２１６と接地点２２６が電気的に接続されている必要はなく、互いに独立であってもよい。
【００５６】
なお、導体があれば、周囲の空間に対して、必ずその表面積の大きさに比例した静電容量が形成される。つまり、例えば、送信装置２１０と受信装置２２０は、互いにどんなに離れていてもよい。例えば、図１の通信媒体１３０が完全導体である場合、接続線２３０の導電率は無限大とみなせるので、接続線２３０の長さは通信に影響しない。なお、通信媒体１３０が導電率の十分な導体であれば、実用上、送信装置と受信装置間との距離は通信の安定性に影響しない。
【００５７】
通信システム２００において、信号源２１３−１、Rr２２３−１、Cte２１４、Ctg２１５、Creコンデンサ２２４、およびCrg２２５から成る回路が形成されている。直列接続された４つのコンデンサ（Cte２１４、Ctg２１５、Creコンデンサ２２４、およびCrg２２５）の合成容量Ｃxは以下の式（４）で表すことができる。
【００５８】
【数４】
2006323498.tif 000006
【００５９】
また、信号源２１３−１が生成する正弦波ｖt（ｔ）を、以下の式（５）のように表す。
【００６０】
【数５】
2006323498.tif 000007
【００６１】
ここで、Ｖm［Ｖ］は信号源電圧の最大振幅電圧を表しており、θ［rad］は初期位相角を表している。つまり、信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖtrms［Ｖ］は以下の式（６）のように求めることができる。
【００６２】
【数６】
2006323498.tif 000008
【００６３】
回路全体での合成インピーダンスＺは、次の式（７）のように求めることができる。
【００６４】
【数７】
2006323498.tif 000009
【００６５】
つまり、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖrrmsは式（８）のように求めることができる。
【００６６】
【数８】
2006323498.tif 000010
【００６７】
従って、式（８）に示されるように、Rr２２３−１の抵抗値が大きい程、また、静電容量Ｃxが大きく、信号源２１３−１の周波数ｆ［Hz］が高い程、１/((２×π×ｆ×Ｃx)2)の項が小さくなり、Rr２２３−１の両端に、より大きな信号を生じさせることができる。
【００６８】
例えば、送信装置２１０の信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖtrmsを２［Ｖ］に固定し、信号源２１３−１が生成する信号の周波数ｆを１［MHz］、１０［MHz］、または１００［MHz］とし、Rr２２３−１の抵抗値を１０Ｋ［Ω］、１００Ｋ［Ω］、または１Ｍ［Ω］とし、回路全体の静電容量Ｃxを０．１［ｐＦ］、１［ｐＦ］、または１０［ｐＦ］としたときの、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖrrmsの計算結果は図３に示される表２５０のようになる。
【００６９】
表２５０に示されるように、実効値Ｖrrmsの計算結果は、その他の条件が同じ場合、周波数ｆが１［MHz］のときよりも１０［MHz］のときの方が大きくなり、受信負荷であるRｒ２５３−１の抵抗値が１０Ｋ［Ω］のときよりも１Ｍ［Ω］の時のほうが大きくなり、静電容量Ｃxが０．１［ｐＦ］のときよりも１０［ｐＦ］の時のほうが大きな値をとる。すなわち、周波数ｆの値、Rr２５３−１の抵抗値、および静電容量Ｃxが大きいほど、大きな実効値Ｖrrms得られる。
【００７０】
また、表２５０より、ピコファラド以下の静電容量でも、Rr２２３−１には電気信号が発生することが分かる。すなわち、伝送される信号の信号レベルが微小な場合、受信装置２２０の検出器２２３−２によって検出した信号を増幅する等すれば、通信が可能となる。
【００７１】
次に、以上に示した等価回路の通信システム２００の各パラメータの算出例を、図４を参照して具体的に説明する。図４は、通信システム１００の物理的な構成による影響も含めて演算例を説明するための図である。
【００７２】
図４に示される通信システム３００は、図１の通信システム１００に対応するシステムであり、図２の通信システム２００に通信システム１００の物理的な構成に関する情報を付加したものである。つまり、通信システム３００は、送信装置３１０、受信装置３２０、および通信媒体３３０を有している。図１の通信システム１００と対比して説明すると、送信装置３１０は送信装置１１０に対応し、受信装置３２０は受信装置１２０に対応し、通信媒体３３０は、通信媒体１３０に対応する。
【００７３】
送信装置３１０は、送信信号電極１１１に対応する送信信号電極３１１、送信基準電極１１２に対応する送信基準電極３１２、および送信部１１３に対応する信号源３１３−１を有している。つまり、信号源３１３−１の両側の端子の一方に送信信号電極３１１が接続され、他方に送信基準電極３１２が接続されている。送信信号電極３１１は、通信媒体３３０に近接するように設けられている。送信基準電極３１２は、通信媒体３３０に影響されない程度に通信媒体３３０から離されて設けられており、送信装置３１０の外部の空間に対して静電容量を有するように構成されている。なお、図２においては、送信部１１３には、信号源２１３−１および接地点２１３−２が対応するように説明したが、図４の場合、説明の便宜上、この接地点は省略している。
【００７４】
受信装置３２０も、送信装置３１０の場合と同様に、受信信号電極１２１に対応する受信信号電極３２１、受信基準電極１２２に対応する受信基準電極３２２、および受信部１２３に対応するRr３２３−１および検出器３２３−２を有している。つまり、Rr３２３−１の両側の端子の一方に受信信号電極３２１が接続され、他方に受信基準電極３２２が接続されている。受信信号電極３２１は、通信媒体３３０に近接するように設けられている。受信基準電極３２２は、通信媒体３３０に影響されない程度に通信媒体３３０から離されて設けられており、受信装置３２０の外部の空間に対して静電容量を有するように構成されている。なお、図２において受信部１２３には、Rr２２３−１、検出器２２３−２、および接地点２２３−３が対応するように説明したが、図４の場合、説明の便宜上、この接地点は省略している。
【００７５】
なお、通信媒体３３０は、図１や図２の場合と同様に完全導体であるものとする。送信装置３１０と受信装置３２０は、互いに十分な距離をおいて配置されており、相互の影響は無視できるものとする。また、送信信号電極３１１は通信媒体３３０とのみ静電結合している。また、送信基準電極３１２は送信信号電極３１１に対して十分な距離をおいて配置されており、相互の影響は無視できるものとする。同様に、受信信号電極３２１は通信媒体３３０とのみ静電結合している。また、受信基準電極３２２は受信信号電極３２１に対して十分な距離をおいて配置されており、相互の影響は無視できるものとする。なお厳密には、送信信号電極３１１、受信信号電極３２１、および通信媒体３３０は、空間に対する静電容量を有するが、ここでは、説明の便宜上、これらについて無視できるものとする。
【００７６】
図４に示されるように、通信システム３００において、通信媒体３３０の一方の端に送信装置３１０が配置され、もう一方の端に受信装置３２０が配置されている。
【００７７】
送信信号電極３１１と通信媒体３３０の間には距離dte［ｍ］の間隔があるものとする。また、送信信号電極３１１が、片面の表面積がSte［ｍ2］である導体円板とすると、通信媒体３３０との間で形成される静電容量Cte３１４は次の式（９）のように求めることができる。
【００７８】
【数９】
2006323498.tif 000011
【００７９】
式（９）は、平行平板の静電容量として一般に知られている算出式である。なお、式（９）は平行平板の面積が同じ場合に成立する算出式であるが、平行平板の面積が異なる場合において適用しても大きく結果を損ねることがないので、式（９）を用いることにする。上式で、εは誘電率を示すが、いま、通信システム３００は空気中に置かれているものとすると、比誘電率εrはほぼ１とみなせるので、誘電率εは、真空における誘電率ε0と等価とみなすことができる。送信信号電極３１６の表面積Steを２×１０-3［ｍ2］（直径約５［cm］）とし、間隔dteを５×１０-3［ｍ］（５［mm］）として、静電容量Cte３１４を求めると、以下の式（１０）のようになる。
【００８０】
【数１０】
2006323498.tif 000012
【００８１】
なお、実際の物理現象として上述した式（９）が厳密に成立するのは、Ｓｔｅ＞＞ｄｔｅの関係を満足している場合であるが、ここでは、式（９）で近似できるものとする。
【００８２】
次に、送信基準電極３１２と空間から成る静電容量Ctg３１５について説明する。一般に、半径ｒ［ｍ］の円板が空間に置かれていた場合、その円板と空間との間に形成される静電容量Ｃ［Ｆ］は次の式（１１）で求めることができる。
【００８３】
【数１１】
2006323498.tif 000013
【００８４】
送信基準電極３１２が半径rtg＝２．５×１０-2［ｍ］（半径２．５［ｃｍ］）の導体円板であるとすると、送信基準電極３１７と空間から成る静電容量Ctg３１５は、上述した式（１１）を用いて、次の式（１２）のように求められる。なお、通信システム３００は空気中に置かれ、その空間の誘電率は真空の誘電率ε0で近似できるものとする。
【００８５】
【数１２】
2006323498.tif 000014
【００８６】
受信信号電極３２１の大きさを送信信号電極３１１と同じとし、通信媒体３３０との間隔も同じとすれば、受信信号電極３２１と通信媒体３３０から成る静電容量Cre３２４は、送信側と同じく３．５［ｐＦ］となる。また、受信基準電極３２２の大きさを送信基準電極３１２と同じとすれば、受信基準電極３２２と空間から成る静電容量Crg３２５は、送信側と同じく１．８［ｐＦ］となる。以上から、Cte３１４、Ctg３１５、Cre３２４、およびCrg３２５の４つの静電容量から成る合成静電容量Ｃxは上述した式（４）を用いて次の式（１３）のように求めることができる。
【００８７】
【数１３】
2006323498.tif 000015
【００８８】
なお、より厳密には、
Ｃx＝０．５２５  ［ｐＦ］
となる。
【００８９】
信号源３１３−１の周波数ｆを１［MHz］とし、電圧の実効値Ｖtrmsを２［Ｖ］とし、Rr３２３−１を１００Ｋ［Ω］とすると、Rr３２３−１の両端に生じる電圧Ｖrrmsは、以下の式（１４）のように求めることができる。
【００９０】
【数１４】
2006323498.tif 000016
【００９１】
以上の結果から、基本原理として、空間と成す静電容量を利用することによって、送信装置から受信装置への信号の受け渡しが可能である。
【００９２】
以上において説明した送信基準電極や受信基準電極の空間に対する静電容量は、各電極の位置に空間が存在すれば形成可能である。従って、上述した送信装置および受信装置は、通信媒体によって送信信号電極と受信信号電極が結合されていれば、互いの距離に依存せずに通信の安定性を得ることができる。
【００９３】
次に、実際に本通信システムを物理的に構成する場合について説明する。図５は、以上において説明した通信システムの、実際に物理的に構成する場合における、システム上に発生する各パラメータの演算用モデルの例を示す図である。
【００９４】
つまり、通信システム４００は、送信装置４１０、受信装置４２０、および通信媒体４３０を有しており、上述した通信システム１００（通信システム２００および通信システム３００）に対応するシステムであり、評価するパラメータが異なるだけで、その構成は、通信システム１００乃至通信システム３００と基本的に同様である。
【００９５】
つまり、通信システム３００と対比して説明すると、送信装置４１０は送信装置３１０に対応し、送信装置４１０の送信信号電極４１１は送信信号電極３１１に対応し、送信基準電極４１２は送信基準電極３１２に対応し、信号源４３１−１は信号源３３１−１に対応する。また、受信装置４２０は受信装置３２０に対応し、受信装置４２０の受信信号電極４２１は受信信号電極３２１に対応し、受信基準電極４２２は受信基準電極３２２に対応し、Rr４２３−１はRr３２３−１に対応し、検出器４２３−２は検出器３２３−２に対応する。さらに、通信媒体４３０は通信媒体３３０に対応する。
【００９６】
また、パラメータについて説明すると、送信信号電極４１１と通信媒体４３０との間の静電容量Cte４１４は通信システム３００のCte３１４に対応し、送信基準電極４１２の空間に対する静電容量Ctg４１５は通信システム３００のCtg３１５に対応し、送信装置４１０からの空間上の仮想的な無限遠点を示す接地点４１６−１は通信システム３００の接地点３１６に対応する。また、送信信号電極４１１は、面積Ste［ｍ2］の円盤状の電極であり、通信媒体４３０から微小距離dte［ｍ］だけ離れた位置に設けられる。送信基準電極４１２も円盤状の電極であり、その半径は、rtg［ｍ］である。
【００９７】
受信装置４２０側では、受信信号電極４２１と通信媒体４３０との間の静電容量Cre４２４は通信システム３００のCre３２４に対応し、受信基準電極４２２の空間に対する静電容量Crg４２５は通信システム３００のCrg３２５に対応し、受信装置４２０からの空間上の仮想的な無限遠点を示す接地点４２６−１は通信システム３００の接地点３２６に対応する。また、受信信号電極４２１は、面積Sre［ｍ2］の円盤状の電極であり、通信媒体４３０から微小距離dre［ｍ］だけ離れた位置に設けられる。受信基準電極４２２も円盤状の電極であり、その半径は、rrg［ｍ］である。
【００９８】
図５の通信システム４００は、以上のパラメータに加えて、以下のような新たなパラメータが追加されたモデルである。
【００９９】
例えば、送信装置４１０については、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２との間に形成される静電容量Ctb４１７−１、送信信号電極４１１と空間との間に形成される静電容量Cth４１７−２、および、送信基準電極４１２と通信媒体４３０との間に形成される静電容量Cti４１７−３が新たなパラメータとして追加されている。
【０１００】
また、受信装置４２０については、受信信号電極４２１と受信基準電極４２２との間に形成される静電容量Crb４２７−１、受信信号電極４２１と空間との間に形成される静電容量Crh４２７−２、および、受信基準電極４２２と通信媒体４３０との間に形成される静電容量Cri４２７−３が新たなパラメータとして追加されている。
【０１０１】
さらに、通信媒体４３０については、通信媒体４３０と空間との間に形成される静電容量Cm４３２が新たなパラメータとして追加されている。また、実際には、通信媒体４３０は、その大きさや材質等によって電気抵抗を有するので、その抵抗成分として抵抗値Rm４３１およびRm４３３が新たなパラメータとして追加されている。
【０１０２】
なお、図５の通信システム４００においては省略されているが、通信媒体が導電性だけでなく、誘電性を有する場合には、その誘電率に従った静電容量も併せて形成される。また、通信媒体に導電性がなく、誘電性のみで形成される場合には、送信信号電極４１１と受信信号電極４２１の間に、誘電体の誘電率、距離、大きさ、配置で決まる静電容量で結合されることになる。
【０１０３】
また、ここでは、送信装置４１０と受信装置４２０が、互いに静電結合的な要素が無視できる程度に距離が離れている場合（送信装置４１０と受信装置４２０との間の静電結合の影響を無視することができる場合）を想定している。仮に、距離が近い場合には、上述した考え方に従い、送信装置４１０内の各電極と受信装置４２０内の各電極の位置関係によっては、それら電極同士の静電容量も考慮する必要が生じることもある。
【０１０４】
次に、図５の通信システム４００の動作を、電気力線を用いて説明する。通信システム４００の送信装置４１０の、電極同士、または電極と通信媒体４３０との関係を、電気力線を用いて表現した模式図を図６および図７に示す。
【０１０５】
図６は、通信媒体４３０が存在しない場合の電気力線の分布の例を示す模式図である。いま、送信信号電極４１１は正の電荷を有し（正に帯電し）、送信基準電極４１２は負の電荷を有している（負に帯電している）ものとする。図中の矢印は電気力線を示し、その方向は、正の電荷から負の電荷へ向いている。電気力線は、途中で突然消滅することはなく、異符号の電荷を持つ物体に到達するか、仮想無限遠点に到達するかのいずれかの性質を持つ。
【０１０６】
ここで、電気力線４５１は、送信信号電極４１１から放出された電気力線のうち無限遠点に到達しているものを示す。電気力線４５２は、送信基準電極４１２に向かっている電気力線のうち仮想無限遠点より到達しているものを示す。電気力線４５３は、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２との間で生じている電気力線を示す。図６に示されるように、正または負に帯電した送信装置４１０の各電極には、それぞれ電気力線が入出力する。この電気力線の分布は、各電極の大きさや位置関係によって影響を受ける。
【０１０７】
図７は、このような送信装置４１０に通信媒体４３０を近づけた場合の電気力線の分布の例を示す模式図である。送信信号電極４１１に通信媒体４３０が近づいたため、両者間の結合が強まり、図６で無限遠点に到達していた電気力線４５１の多くが、通信媒体４３０に到達する電気力線４６１となり、無限遠点への電気力線４６３（図６における電気力線４５１）は減少する。これに伴って、通信信号電極４１１からみたときの無限遠点に対する静電容量（図５のCth４１７−２）は弱まり、通信媒体４３０との間の静電容量（図５のCte４１４）が増す。なお、実際には、送信基準電極４１２と、通信媒体４３０間の静電結合（図５のCti４１７−３）も存在するが、ここでは無視できるものとする。
【０１０８】
ガウスの法則によれば、任意の閉曲面Ｓを通って出て行く電気力線の数Ｎ［本］は、その閉曲面Ｓ内に含まれる全電荷を誘電率εで割ったものに等しく、閉曲面Ｓの外にある電荷には影響を受けない。いま閉曲面Ｓにｎ個の電荷が存在するとき、次式が成立する。
【０１０９】
【数１５】
2006323498.tif 000017
【０１１０】
ここで、ｉは整数とする。変数ｑiは各電極に蓄積される電荷の電荷量を示す。この式（１５）は、送信信号電極４１１の閉曲面Ｓから湧き出す電気力線は、この閉曲面Ｓ内に存在する電荷から発せられる電気力線のみで決まり、送信基準電極４１２の外側から入ってくる電気力線の全ては、別の場所から出て行くことを示している。
【０１１１】
この法則に従えば、図７において、通信媒体４３０が接地されていないものとすると、この通信媒体４３０近傍の閉曲面４７１には電荷の発生源は存在しないから、電気力線４６１近傍の通信媒体の領域４７２では、静電誘導により電荷Ｑ３が誘起される。通信媒体４３０は接地されていないため、通信媒体４３０が持つ総電荷量は変わらないから、電荷Ｑ３が誘起された領域４７２の外の領域４７３では、電荷Ｑ３と等量で異符号の電荷Ｑ４が誘起され、これによって生じる電気力線４６４が閉曲面４７１から出て行くことになる。電荷Ｑ４は通信媒体が大きい程、より拡散することになり、電荷密度も減少するから、これに伴って単位面積当たりの電気力線の本数も減少する。
【０１１２】
通信媒体４３０が完全導体である場合、完全導体の性質から、部位によらず電位が同一になる特性上、部位によらず電荷密度もほぼ等しくなる性質がある。通信媒体４３０が抵抗分を持った導電体である場合には、その抵抗分に応じ、距離に応じて電気力線の数も減少する。また通信媒体４３０が導電性を持たない誘電体である場合には、その分極作用により、電気力線は拡散され、伝播される。いま空間にｎ個の導電体が存在しているとき、各導電体の電荷Ｑiは、次式で求めることができる。
【０１１３】
【数１６】
2006323498.tif 000018
【０１１４】
ここで、ｉ、ｊは整数であり、Ｃijは導電体ｉと導電体ｊから成る容量係数を示し、静電容量と同じ性質と考えてよい。容量係数は、導電体の形状とそれらの位置関係からのみ決まる。容量係数Ｃiiは、導電体ｉ自身が空間に対して形成する静電容量となる。また、Ｃij＝Ｃjiである。式（１６）においては、複数の導電体から成る系が重ねの理に基づいて動作することが示されており、導電体間の静電容量と各導電体の電位との積の総和によって該当する導電体の電荷が定まることが示されている。
【０１１５】
いま、図７と式（１６）において互いに関連する各パラメータを以下のように定める。例えば、Ｑ１は、送信信号電極４１１に誘起される電荷を示し、Ｑ２は、送信基準電極４１２に誘起される電荷を示し、Ｑ３は、送信信号電極４１１によって通信媒体４３０に誘起される電荷を示し、Ｑ４は、通信媒体４３０上の、電荷Ｑ３と異符号等量の電荷を示しているものとする。
【０１１６】
また、Ｖ１が送信信号電極４１１の、無限遠点を基準としたときの電位を示し、Ｖ２が送信基準電極４１２の、無限遠点を基準としたときの電位を示し、Ｖ３が通信媒体４３０の、無限遠点を基準としたときの電位を示し、Ｃ１２が送信信号電極４１１と送信基準電極４１２間の容量係数を示し、Ｃ１３が送信信号電極４１１と通信媒体４３０間の容量係数を示し、Ｃ１５が送信信号電極４１１と空間の容量係数を示し、Ｃ２５が送信信号電極４１２と空間の容量係数を示し、さらにＣ３５が通信媒体４３０と空間の容量係数を示しているものとする。
【０１１７】
このとき電荷Ｑ3は次式のように求めることができる。
【０１１８】
【数１７】
2006323498.tif 000019
【０１１９】
なお、厳密には式（１７）は、次式（１７’）であるが、右辺の第２項および第３項のＣ２３×Ｖ２＋Ｃ５３×Ｖ５が微少であるので、式（１７）を用いている。
Ｑ3＝Ｃ１３×Ｖ１＋Ｃ２３×Ｖ２＋Ｃ５３×Ｖ５                …（１７’）
【０１２０】
通信媒体４３０により多くの電界を注入するためには、電荷Ｑ３を大きくすればよいが、そのためには、送信信号電極４１１と通信媒体４３０間の容量係数Ｃ１３を高め、且つ、十分な電位Ｖ１を与えればよい。容量係数Ｃ１３は、形状と位置関係のみで決まるが、相互間の距離が近く、対向面積が大きい程、静電容量が高まる。次に、電位Ｖ１であるが、この電位は無限遠点からみたとき十分な電位が生じている必要がある。送信装置４１０からみると信号源によって、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２の間に電位差が与えられているが、この電位差が無限遠点からみたときにも十分な電位差として生じるためには、送信基準電極４１２の振る舞いが重要になる。
【０１２１】
仮に送信基準電極４１２が微小で、送信信号電極４１１が十分な大きさであるとすると、容量係数Ｃ１２及びＣ２５が小さくなる。一方で、容量係数Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ４５は大きな静電容量を持つから、電気的により変動しにくくなり、信号源で発生させている電位差のほとんどは、送信基準電極Ａｂ０２の電位Ｖ２として現れ、送信信号電極４１１の電位Ｖ１は小さくなってしまう。
【０１２２】
この様子を図８に示す。送信基準電極４８１は微小なため、どの導電体や無限遠点とも結合しない。送信信号電極４１１は、通信媒体４３０との間で静電容量Cteを形成するとともに、空間に対して静電容量Cth４１７−２を形成する。また、通信媒体４３０は空間に対して静電容量Cm４３２を形成する。送信信号電極４１１と送信基準電極４１２に電位が生じても、送信信号電極４１１に関わる静電容量Cte４１４、Cth４１７−２、およびCm４３２が圧倒的に大きいため、この電位を変動させるためには、大きなエネルギーが必要となるが、信号源４１３−１の対向側の送信基準電極４８１の静電容量が小さいため、送信信号電極４１１の電位はほとんど変化せず、信号源４１３−１の電位変動のほとんどは、送信基準電極４８１側に現れることになる。
【０１２３】
逆に、送信信号電極４１１が微小で、送信基準電極４８１が十分な大きさであるとすると、送信基準電極４８１の空間に対する静電容量が高まって、電気的に変動しにくくなり、送信信号電極４１１に十分な電位Ｖ１は生じるが、通信媒体４３０との静電結合が弱まるため、十分な電界を注入できない。
【０１２４】
従って、全体のバランスの中で、通信に必要な電界を送信信号電極から通信媒体に注入しながらも、十分な電位を与えることができるだけの送信基準電極を設ける必要がある。ここでは、送信側のみを考えたが、図５における受信装置４２０の電極と通信媒体４３０の間に関しても同様に考えることができる。
【０１２５】
無限遠点は、物理的に遠距離でなければならないものではなく、実用上は装置周辺の空間を考えればよいが、より理想としては、システム全体の系の中で、より安定して電位変動が少ないことが望ましい。実際の利用環境下では、ＡＣ電源ラインや照明器具、その他電気機器等から発生するノイズが存在するが、少なくとも信号源が利用する周波数帯域にこれらのノイズが重ならないか、無視できるレベルであればよい。
【０１２６】
図９は、図５に示されるモデル（通信システム４００）を等価回路で示した図である。つまり、図２と図４の関係のように、図９に示される通信システム５００は図５に示される通信システム４００に対応し、通信システム５００の送信装置５１０は通信システム４００の送信装置４１０に対応し、通信システム５００の受信装置５２０は通信システム４００の受信装置４２０に対応し、通信システム５００の接続線５３０は通信システム４００の通信媒体４３０に対応する。
【０１２７】
同様に、図９の送信装置５１０において、信号源５１３−１は信号源４１３−１に対応する。なお、図９の送信装置５１０においては、図５において省略された、図２の接地点２１３−２に対応する、図１の送信部１１３内部の回路におけるグランドを示す接地点５１３−２が示されている。
【０１２８】
また、図９のCte５１４は、図５のCte４１４に対応する静電容量であり、Ctg５１５は、図５のCtg４１５に対応する静電容量であり、接地点５１６−１および接地点５１６−２は、それぞれ、接地点４１６−１および接地点４１６−２に対応する。さらにCtb５１７−１はCtb４１７−１に、Cth５１７−２はCth４１７−２に、Cti５１７−３はCti４１７−３にそれぞれ対応する静電容量である。
【０１２９】
受信装置５２０の各部も同様であり、受信抵抗であるRr５２３−１および検出器５２３−２は、それぞれ、図５のRr４２３−１および検出器４２３−２に対応する。なお、図９の受信装置５２０においては、図５において省略された、図２の接地点２２３−３に対応する、図１の受信部１２３内部の回路におけるグランドを示す接地点５２３−３が示されている。
【０１３０】
また、図９のCre５２４は、図５のCre４２４に対応する静電容量であり、Crg５２５は、図５のCrg４２５に対応する静電容量であり、接地点５２６−１および接地点５２６−２は、それぞれ、接地点４２６−１および接地点４２６−２に対応する。さらにCrb５２７−１はCrb４２７−１に、Crh５２７−２はCrh４２７−２に、Cri５２７−３はCri４２７−３にそれぞれ対応する静電容量である。
【０１３１】
接続線５３０に接続される各部も同様であり、接続線の抵抗成分であるRm５３１とRm５３３は、それぞれ、Rm４３１とRm４３３に対応し、Cm５３２はCm４３２に対応し、接地点５３６は、接地点４３６に対応する。
【０１３２】
このような通信システム５００は、以下のような性質を有する。
【０１３３】
例えば、送信装置５１０は、Cte５１４の値が大きい（容量が高い）程、通信媒体４３０に対応する接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。また、送信装置５１０は、Ctg５１２の値が大きい（容量が高い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。さらに、送信装置５１０は、Ctb５１７−１の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。また、送信装置５１０は、Cth５１７−２の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。さらに、送信装置５１０は、Cti５１７−３の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。
【０１３４】
受信装置５２０は、Cre５２４の値が大きい（容量が高い）程、通信媒体４３０に対応する接続線５３０から大きな信号を取り出すことができる。また、受信装置５２０は、Crg５２５の値が大きい（容量が高い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことができる。さらに、受信装置５２０は、Crb５２７−１の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことができる。また、受信装置５２０は、Crh５２７−２の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことができる。さらに、受信装置５２０は、Cri５２７−３の値が小さい（容量が低い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことができる。また、受信装置５２０は、Rr５２３の値が低い（抵抗が高い）程、接続線５３０から大きな信号を取り出すことができる。
【０１３５】
接続線５３０の抵抗成分であるRm５３１およびRm５３３の値が低い（抵抗が低い）程、送信装置５１０は、接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。また、接続線５３０の空間に対する静電容量であるCm５３２の値が小さい（容量が低い）程、送信装置５１０は、接続線５３０へ大きな信号を印加することができる。
【０１３６】
コンデンサ容量の大小は、電極の表面積の大きさに略比例するから、一般には各電極の大きさが大きい程よいが、単純に電極の大きさを大きくすると、電極同士の間の静電容量も増加してしまう恐れもある。また、電極の大きさ比が極端な場合も効率が低下する恐れがある。従って、電極の大きさやその配置場所等は、全体のバランスの中で決定する必要がある。
【０１３７】
なお、上述した通信装置５００の性質は、信号源５１３−１の周波数が高い周波数帯域では、インピーダンス・マッチングの考え方で本等価回路を捉え、各パラメータを決定することで効率的な通信が可能となる。周波数を高めることにより、小さい静電容量でもリアクタンスが確保できるため、各装置を容易に小型化することができる。
【０１３８】
また、一般的にコンデンサのリアクタンスは周波数の減少とともに上昇する。これに対して、通信システム５００は静電容量結合に基づく動作をするので、信号源５１３−１が生成する信号の周波数の下限は、これによって決定される。また、Rm５３１、Cm５３２、およびRm５３３は、その配置から低域通過フィルタを形成することになるので、この特性により周波数の上限が定まる。
【０１３９】
つまり、通信システム５００の周波数特性は、図１０に示されるグラフの曲線５５１のようになる。図１０において、横軸は周波数を、縦軸は系全体の利得を示している。
【０１４０】
次に、図５の通信システム４００、および図９の通信システム５００の各パラメータの具体的な数値を検討する。なお、以下において、説明の便宜上、通信システム４００（通信システム５００）は空気中に設置されているものとする。また、通信システム４００の送信信号電極４１１、送信基準電極４１２、受信信号電極４２１、および受信基準電極４２２は、いずれも、直径５ｃｍの導体円板とする。
【０１４１】
図５の通信システム４００において、送信信号電極４１１と通信媒体４３０からなる静電容量Cte４１４（図９のCte５１４）は、互いの間隔ｄが５ｍｍとすると、その値は、上述した式（９）を用いて、以下の式（１８）ように求められる。
【０１４２】
【数１８】
2006323498.tif 000020
【０１４３】
電極間の静電容量であるCtb４１７−１（図９のCtb５１７−１）については、（式９）を適応することができるものとする。本来は上述したように電極の面積が間隔に比べて十分に大きい場合に成立する式であるが、ここでは、式（９）を適用することにより求められた、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２の間の静電容量Ctb４１７−１の値が本来の正しい値に十分近似し、原理の説明において不都合を生じることがないので、式（９）を用いてCtb４１７−１の値を求めることができるものとする。電極間の間隔を５ｃｍとすると、Ctb４１７−１（図９のCtb５１７−１）は以下の式（１９）ようになる。
【０１４４】
【数１９】
2006323498.tif 000021
【０１４５】
ここでの想定は、送信信号電極４１１と通信媒体４３０の間隔が狭いとすれば、空間との結合は弱くなるので、Cth４１７−２（図９のCht５１７−２）の値は、Cte４１４（Cte５１４）の値よりも十分小さいので、式（２０）のようにCte４１４（Cte５１４）の値の１０分の１に設定する。
【０１４６】
【数２０】
2006323498.tif 000022
【０１４７】
送信基準電極４１２と空間で形成される静電容量を示すCtg４１５（図９のCtg５１５）は図４の場合（式（１２））と同様であり、次式（２１）のように求めることができる。
【０１４８】
【数２１】
2006323498.tif 000023
【０１４９】
Cti４１７−３（図９のCti５１７−３）の値は、以下のように、Ctb４１７−１（図９のCtb５１７−１）と同等と考える。
【０１５０】
Cti＝Ctb＝０．３５［ｐＦ］
【０１５１】
受信装置４２０（図９の受信装置５２０）の各パラメータに関しても、各電極の構成（大きさや設置位置等）を送信装置４１０の場合と同様にすれば、以下のように、送信装置４１０の各パラメータと同様に設定される。
【０１５２】
Cre＝Cte＝３．５［ｐＦ］
Crb＝Ctb＝０．３５［ｐＦ］
Crh＝Cth＝０．３５［ｐＦ］
Crg＝Ctg＝１．８［ｐＦ］
Cri＝Cti＝０．３５［ｐＦ］
【０１５３】
また、説明の便宜上、以下において、通信媒体４３０（図９の接続線５３０）は人体のサイズ程度の生体に近い特性を有する物体であるとする。そして、通信媒体４３０の送信信号電極４１１の位置から受信信号電極４２１の位置（図９の送信信号電極５１１の位置から受信信号電極５２１の位置）までの電気抵抗が１Ｍ［Ω］であるとし、Rm４３１およびRm４３３（図９のRm５３１およびRm５３３）の値をそれぞれ５００Ｋ［Ω］とする。また、通信媒体４３０と空間との間で形成する静電容量Cm４３２（図９のCm５３２）の値を１００［ｐＦ］とする。
【０１５４】
さらに、信号源４１３−１（図９の信号源５１３−１）は、最大値１［Ｖ］で周波数が１０Ｍ［Ｈｚ］の正弦波とする。
【０１５５】
以上のパラメータを使ってシミュレーションを行うと、図１１に示されるような波形の受信信号がシミュレーション結果として得られる。図１１に示されるグラフは、縦軸が、受信装置４２０（図９の受信装置５２０）の受信負荷であるRr４２３−１（Rr５２３−１）の両端電圧を表し、横軸が時間を表している。図１１の両矢印５５２により示されるように、受信信号の波形の最大値Ａと最小値Ｂとの差（ピーク値の差）が約１０［μＶ］程度で観測される。従って、これを十分なゲインを持つ増幅器（検出器４２３−２）で増幅することによって、送信側の信号（信号源４１３−１において生成された信号）を受信側で復元することができる。
【０１５６】
このように、以上において説明した通信システムは、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を容易に提供することができる。
【０１５７】
次に、各装置における各電極の配置について説明する。上述したように、各電極は、互いに異なる役目を担っており、通信媒体や空間等に対して静電容量を形成する。つまり、各電極はそれぞれ互いに異なる相手と静電結合し、その静電結合を用いて作用する。従って、各電極の配置方法は、そのように各電極を目的の対象物に有効に静電結合させるために非常に重要な要因となる。
【０１５８】
例えば、図５の通信システム４００において、送信装置４１０と受信装置４２０の間において効率よく通信を行うためには、以下の条件のように各電極を配置する必要がある。すなわち、各装置は、例えば、送信信号電極４１１と通信媒体４３０の間の静電容量、並びに、受信信号電極４２１と通信媒体４３０の間の静電容量の大きさがともに十分であること、送信基準電極４１２と空間の静電容量、並びに、受信基準電極４２２と空間の静電容量の大きさがともに十分であること、送信信号電極４１１と送信基準電極４１２の間、並びに、受信信号電極４２１と受信基準電極４２２の間の静電容量の大きさがより小さいこと、そして、送信信号電極４１１と空間の静電容量、並びに、受信信号電極４２１と空間の静電容量の大きさがより小さいことを満たす必要がある。
【０１５９】
各電極の配置例を図１２乃至図１８に示す。なお、以下においては送信装置について説明する。図１２において、送信信号電極５５４と送信基準電極５５５の２つの電極は、筐体５５３の同一平面上に配置されている。この構成によれば、２つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）が互いに対向するように配置された場合と比較して、電極間の静電容量を小さくすることができる。このような構成の送信装置を用いる場合、２つの電極のうち、一方の電極のみを通信媒体に近づけるようにする。例えば、筐体５５３が２つのユニットとヒンジ部により構成され、その２つのユニットの相対的な角度が可変となるように、ヒンジ部を介して接続され、筐体５５３の全体で見た場合、そのヒンジ部によって、筐体５５３がその長手方向中央付近において折りたたむことができるようになされた折り畳み型携帯型電話機であるとする。このような折り畳み型携帯型電話機に対して、図１２に示されるような電極配置を応用することにより、一方の電極は操作ボタン側のユニット背面に配置し、他方の電極は表示部が設けられたユニットの背面に配置することができる。このように配置することにより、操作ボタン側のユニットに配置された電極はユーザの手によって覆われ、表示部背面に設けられた電極は空間に向いて配置されることになる。つまり、上述した条件を満たすように２つの電極を配置することができる。
【０１６０】
図１３は、筐体５５３において、２つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）を対向するように配置したものである。この場合、図１２の配置と比較し、２電極間の静電結合は強まるものの、筐体５５３が比較的小さい場合に適する。この場合２つの電極は、筐体５５３内のできるだけ、距離が離れるような方向に配置されることが望ましい。
【０１６１】
図１４は、筐体５５３において、２つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）を直接対向しないように配置し、かつ、筐体５５３の、互いに対向する面に配置したものである。この構成の場合、２つの電極の静電結合は、図１３より小さいものとなる。
【０１６２】
図１５は、筐体５５３において、２つの電極（送信信号電極５５４と送信基準電極５５５）を、互いに垂直となるように配置したものである。この構成によれば、送信信号電極５５４の面とその対向面が通信媒体に近づく用途において、側面（送信基準電極５５５が配置される面）は、空間との静電結合が残されるため、通信が可能となる。
【０１６３】
図１６は、図１３に示される配置において、電極の一方である送信基準電極５５５を筐体５５３内部に配置したものである。つまり、図１６Ａに示されるように、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設けられる。図１６Ｂは、図１６Ａの面５５６より見た場合の電極位置の例を示す図である。図１６Ｂに示されるように、送信信号電極５５４は、筐体５５３の表面に配置され、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設置されている。この構成によれば、筐体５５３が通信媒体で広く覆れてしまっても、一方の電極周辺には筐体５５３の内部の空間があるため、通信が可能となる。
【０１６４】
図１７は、図１２または図１４に示される配置において、電極の一方である送信基準電極５５５を筐体５５３内部に配置したものである。つまり、図１７Ａに示されるように、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設けられる。図１７Ｂは、図１７Ａの面５５６より見た場合の電極位置の例を示す図である。図１７Ｂに示されるように、送信信号電極５５４は、筐体５５３の表面に配置され、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設置されている。この構成によれば、筐体５５３が通信媒体で広く覆れてしまっても、一方の電極周辺には筐体内部の空間余裕があるため、通信が可能となる。
【０１６５】
図１８は、図１５に示される配置において、電極の一方を筐体内部に配置したものである。つまり、図１８Ａに示されるように、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設けられる。図１８Ｂは、図１８Ａの面５５６より見た場合の電極位置の例を示す図である。図１８Ｂに示されるように、送信信号電極５５４は、筐体５５３の表面に配置され、送信基準電極５５５のみが筐体５５３の内部に設置されている。この構成によれば、筐体が通信媒体で広く覆れてしまっても、一方の電極である送信基準電極５５５を周辺には筐体内部の空間余裕があるため、通信が可能となる。
【０１６６】
以上に説明したいずれの電極配置も、一方の電極よりも他方の電極の方が通信媒体に近く、他方はより空間との静電結合が強まるような配置となるように成されている。また、各配置においては、２つの電極間の静電的結合がより弱まるように配置することが望ましい。
【０１６７】
送信装置あるいは受信装置は何らかの筐体に組み込まれるようにしてもよい。本発明の機器では、少なくとも２つの電極が存在し、それらは電気的に絶縁状態にあるので、筐体もある厚さを持った絶縁体で構成される。図１９は、送信信号電極周辺の断面図を示したものである。送信基準電極、受信信号電極、および受信基準電極のいずれも、送信信号電極と同様の構成であるので、上述した説明を適用することができる。従って、それらについての説明は省略する。
【０１６８】
図１９Ａは、送信信号電極５６１と通信媒体５６２がある程度の距離を保つように構成された場合の例を示している。つまり、送信信号電極５６１の周囲にはスペーサ５６３およびスペーサ５６４が設けられている。これにより、送信信号電極５６１を含む筐体が通信媒体５６２に接触させられたとしても、送信信号電極５６１と通信媒体５６２の間には、両矢印５６５により示されるような距離ｄ［ｍ］が保たれる。つまり、送信信号電極５６１と通信媒体５６２の間に、空間５６６が形成される。
【０１６９】
この場合の送信信号電極５６１と通信媒体５６２の間の静電容量Ｃは式（９）によって求めらることができるので、次の式（２２）のように表すことができる。ただし、上述したように式（９）は平行平板の面積が同じ場合に成立する算出式であるが、平行平板の面積が異なる場合において適用しても大きく結果を損ねることがないので、次式（２２）が導出される。
【０１７０】
【数２２】
2006323498.tif 000024
【０１７１】
ここで、ε0は真空の誘電率で８．８５４×１０-12［Ｆ／ｍ］という固定値である。εrはその場所の比誘電率、Ｓは送信信号電極５６１の表面積である。送信信号電極５６１の上側に形成される空間５６６に、高い比誘電率を有する誘電体を配置することによって、静電容量を増加させ、性能の向上を図ることができる。
【０１７２】
同様に、周囲の空間に対しても静電容量の増加を図ることができる。また、スペーサ５６３およびスペーサ５６４を筐体により構成されるようにしてもよい。
【０１７３】
これに対して図１９Ｂは、送信信号電極５６１を筐体５６７に埋め込んだ場合の例を示している。こうすることで、通信媒体５６２は、筐体５６７に接触すると同時に、送信信号電極５６１にも接触する。また、送信信号電極５６１の表面に絶縁層を形成することで、通信媒体５６２と送信信号電極５６１とが非接触となるようにすることもできる。
【０１７４】
図１９Ｃは、図１９Ｂの場合に対し、筐体５６７を電極の表面積且つ厚さｄ’で凹状にえぐり、送信信号電極５６１を埋め込んだものである。筐体が一体成型の場合には、本手法により、製造コストや部品コストを抑え、簡単に静電容量を高めることができる。
【０１７５】
次に、電極の大きさに関して説明する。少なくとも、送信基準電極及び受信基準電極は、通信媒体が十分な電位を得るために、十分な空間との静電容量を形成する必要があるが、送信信号電極及び受信信号電極は、通信媒体との静電的結合や通信媒体に流す信号の性質を踏まえたうえで、最適な大きさにすればよい。従って、通常、送信基準電極の大きさを送信信号電極の大きさより大きくするとともに、受信基準電極の大きさを受信信号電極の大きさより大きくする。しかしながら、通信を行うために十分な信号が得られれば、これ以外の関係であってももちろんよい。
【０１７６】
特に、送信基準電極の大きさと送信信号電極の大きさを一致させ、かつ、受信基準電極の大きさと受信信号電極の大きさとを一致させた場合、無限遠点の基準点からみれば、これらの電極は互いに同等の特性にみえる。このため、どちらの電極を基準電極（信号電極）として使用するようにしても（基準電極と信号電極を入れ替えることができるようにしても）、同等の通信性能を得られる特徴がある。
【０１７７】
換言すると、基準電極と信号電極の大きさが互いに異なるように設計された場合、一方の電極（信号電極として設定された電極）を通信媒体に近づけた場合にのみ通信可能とすることができる特徴を有する。
【０１７８】
次に、回路のシールドについて説明する。以上においては、電極以外の送信部や受信部等は通信システムの物理的な構成を考える上で透明な存在として考えてきたが、実際にこの通信システムを実現するためには電子部品等から構成されるのが一般的である。電子部品は、その性質上、導電性、誘電性等の何らかの電気的な性質を有する物質から構成されるが、これらが電極周辺に存在する以上、動作に影響を与えることになる。本発明では、空間中の静電容量等が様々な影響を与えるため、基板上に実装されている電子回路自身もこの影響を授受ことになる。従って、より安定化した動作を期待する場合には、全体を導体でシールドすることが望ましい。
【０１７９】
シールドした導体は、通常は、送受信装置の基準電位ともなっている送信基準電極または受信基準電極へ接続することが考えられるが、動作に問題がなければ、送信信号電極または受信信号電極へ接続してもよい。本シールドの導体自体も物理的な大きさを持つので、これまで説明してきた原理に従い、他の電極や、通信媒体、空間との相互関係で動作することを考慮する必要がある。
【０１８０】
図２０に、この実施例を示す。本例は、機器がバッテリーで動作することを想定しており、バッテリーを含めた電子部品がシールドケース５７１内に収められており、基準電極も兼ねている。電極５７２は信号電極である。
【０１８１】
次に、伝送媒体について説明する。通信媒体に関しては、これまでの例では、導電体を主な例に挙げたが、導電性を持たない誘電体であっても通信が可能である。誘電体中では、送信信号電極から通信媒体へ注入された電界が、誘電体の分極作用によって伝播するためである。
【０１８２】
具体的に、導電体としては電線等の金属物が、また誘電体としては純水等が考えられるが、両方の性質を併せ持った生体、整理食塩水等でも通信は可能である。また、真空中や空気中も誘電率を持つため、通信媒体として通信可能である。
【０１８３】
次にノイズについて説明する。空間中は、ＡＣ電源からのノイズ、蛍光灯や各種家電機器、電気機器からのノイズ、空気中の帯電微粒子の影響等様々な要因によって電位が変動している。これまでは、これら電位変動を無視してきたが、これらのノイズは送信装置、通信媒体、受信装置の各部に重々することになる。
【０１８４】
図２１は、図１の通信システム１００を、ノイズ成分を含めた等価回路により表した模式図である。すなわち、図２１の通信システム６００は、図９の通信システム５００に対応し、通信システム６００の送信装置６１０は、通信システム５００の送信装置５１０に対応し、受信装置６２０は受信装置５２０に対応し、接続線６３０は接続線６３０に対応する。
【０１８５】
送信装置６１０において、信号源６１３−１、接地点６１３−２、Cte６１４、Ctg６１５、接地点６１６−１、接地点６１６−２、Ctb６１７−１、Cth６１７−２、およびCti６１７−３は、それぞれ、送信装置５１０の、信号源５１３−１、接地点５１３−２、Cte５１４、Ctg５１５、接地点５１６−１、接地点５１６−２、Ctb５１７−１、Cth５１７−２、およびCti５１７−３に対応する。ただし、図９の場合と異なり、送信装置６１０には、ノイズ６４１およびノイズ６４２の２つの信号源が、それぞれ、Ctg６１５と接地点６１６−１との間、およびCth６１７−２と接地点６１６−２との間に設けられている。
【０１８６】
受信装置６２０において、Ｒｒ６２３−１、検出器６２３−２、接地点６２３−３、Cre６２４、Crg６２５、接地点６２６−１、接地点６２６−２、Crb６２７−１、Crh６２７−２、およびCri６２７−３は、それぞれ、受信装置５２０の、Ｒｒ５２３−１、検出器５２３−２、接地点５２３−３、Cre５２４、Crg５２５、接地点５２６−１、接地点５２６−２、Crb５２７−１、Crh５２７−２、およびCri５２７−３に対応する。ただし、図９の場合と異なり、受信装置６２０には、ノイズ６４４およびノイズ６４５の２つの信号源が、それぞれ、Crh６２７−２と接地点６２６−２との間、およびCrg６２５と接地点６２６−１との間に設けられている。
【０１８７】
接続線６３０において、Rm６３１、Cm６３２、Rm６３３、および接地点６３６は、それぞれ、接続線５３０の、Rm５３１、Cm５３２、Rm５３３、および接地点５３６に対応する。ただし、図９の場合と異なり、接続線６３０には、ノイズ６４３の信号源が、Cm６３２と接地点６３６との間に設けられている。
【０１８８】
各装置は、自らが有するグランド電位である接地点６１３−２、または６２３−３を基準に動作しているため、これらに重々するノイズが、送信装置、通信媒体、および受信装置に対して相対的に同成分であれば、動作上は影響しない。一方で、特に装置間の距離が離れている場合やノイズの多い環境下では、各装置間でノイズの相対的な差異を生じる可能性が高まる。つまり、ノイズ６４１乃至ノイズ６４５の動きが互いに異なる。この差異も、時間的な変動がない場合には、使用する信号レベルの相対差が伝達されればよいので問題ないが、ノイズの変動周期が使用する周波数帯に重なるような場合には、そのノイズ特性を考慮して、利用する周波数や信号レベルを定める必要があるが、換言すれば、ノイズ特性を考慮しながら利用する周波数や信号レベルを定めるだけで、通信システム６００は、ノイズ成分に対する耐性も有し、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、容易に利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０１８９】
次に、送信装置と受信装置の間の距離の大きさによる通信への影響について説明する。上述したように、本発明の原理によれば、送信基準電極と受信基準電極の空間に十分な静電容量を形成できていれば、送受信装置間近辺の大地による経路や、その他の電気的な経路を必要とせず、送信信号電極と受信信号電極の距離に依存しない。従って、例えば、図２２に示される通信システム７００のように、送信装置７１０と受信装置７２０を遠距離におき、十分な導電性あるいは誘電性を持った通信媒体７３０により送信信号電極７１１、受信信号電極７２１を静電的に結合することによって通信が可能である。このとき、送信基準電極７１２は送信装置７１０の外部の空間と静電結合し、受信基準電極７２２は受信装置７２０の外部の空間と静電結合する。従って、送信基準電極７１２と受信基準電極７２２は、互いに静電結合する必要がない。但し、通信媒体７３０がより長く、大きくなることによって空間に対する静電容量も増加するため、各パラメータを決定する際にこれらについて考慮する必要がある。
【０１９０】
なお、図２２の通信システム７００は、図１の通信システム１００に対応するシステムであり、送信装置７１０は送信装置１１０に対応し、受信装置７２０は受信装置１２０に対応し、通信媒体７３０は通信媒体１３０に対応する。
【０１９１】
送信装置７１０において、送信信号電極７１１、送信基準電極７１２、および信号源７１３−１は、それぞれ、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３（またはその一部）に対応する。同様に、受信装置７２０において、受信信号電極７２１、受信基準電極７２２、およびＲｒ７２３−１は、それぞれ、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３（またはその一部）に対応する。
【０１９２】
従って、これらの各部についての説明は省略する。
【０１９３】
以上のように通信システム７００は、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０１９４】
なお、以上においては、送信信号電極および受信信号電極が通信媒体と非接触であるように説明したが、これに限らず、送信基準電極および受信基準電極がそれぞれの装置周辺空間との間で十分な静電容量が得られるのであれば、送信信号電極と受信信号電極の間を、導電性を有する通信媒体で接続するようにしてもよい。
【０１９５】
図２３は、送信基準電極および受信基準電極を、通信媒体を介して接続する場合の通信システムの例について説明する模式図である。
【０１９６】
図２３において、通信システム７４０は、図２２の通信システム７００に対応するシステムである。ただし、通信システム７４０の場合、送信装置７１０に送信信号電極７１１が存在せず、送信装置７１０と通信媒体７３０は、接点７４１において接続される。同様に、通信システム７４０における受信装置７２０には受信信号電極７２１が存在せず、受信装置７２０と通信媒体７３０は、接点７４２において接続される。
【０１９７】
通常の有線通信システムでは、少なくとも２つの信号線があり、これらの信号レベルの相対差を利用して通信を行うように成されているが、本発明に従えば、１本の信号線で通信を行うことができる。
【０１９８】
つまり、通信システム７４０も、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０１９９】
次に、以上のような通信システムの具体的な適用例について説明する。例えば、以上のような通信システムは、生体を通信媒体とすることもできる。図２４は、人体を介して通信を行う場合の通信システムの例を示す模式図である。図２４において、通信システム７５０は、人体の腕部に取り付けられた送信装置７６０から音楽データを送信し、人体の頭部に取り付けられた受信装置７７０によってその音楽データを受信して音声に変換し、出力してユーザに視聴させるシステムである。この通信システム７５０は、上述した通信システム（例えば、通信システム１００）に対応したシステムであり、送信装置７６０や受信装置７７０は、それぞれ、送信装置１１０や受信装置１２０に対応する。また、通信システム７５０において人体７８０は、通信媒体であり、図１の通信媒体１３０に対応する。
【０２００】
つまり、送信装置７６０は、送信信号電極７６１、送信基準電極７６２、および送信部７６３を有しており、それぞれ、図１の送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３に対応する。また、受信装置７７０は、受信信号電極７７１、受信基準電極７７２、および受信部７７３を有しており、それぞれ、図１の受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３に対応する。
【０２０１】
従って、通信媒体である人体７８０に、送信信号電極７６１および受信信号電極７７１が接触または近接されるように、送信装置７６０および受信装置７７０が設置される。送信基準電極７６２および受信基準電極７７２は、空間に接していればよいので、周辺に大地との結合や、送受信装置（または電極）同士の結合も不要である。
【０２０２】
図２５は、通信システム７５０を実現する他の例について説明する図である。図２５において、受信装置７７０は、人体７８０に対して足裏部において接触（または近接）し、人体７８０の腕部に取り付けられた送信装置７６０との間で通信を行う。この場合も、通信媒体である人体７８０に接触（または近接）されるように、送信信号電極７６１と受信信号電極７７１が設けられ、空間に向けて送信基準電極７６２と受信基準電極７７２が設けられている。特に、大地を通信経路の１つとしていた従来技術では実現不可能な応用例である。
【０２０３】
つまり、以上のような通信システム７５０は、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができるので、利用環境の制約を受けない通信環境を提供することができる。
【０２０４】
以上のような通信システムにおいて、通信媒体に流す信号の変調方式としては、送信装置と受信装置の両方において対応可能であれば、特に制限はなく、通信システム全体の系の特性を踏まえた上で、最適な方式を選択することができる。具体的に変調方式としては、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調されたアナログ信号か、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調、または位相変調されたデジタル信号のうちのいずれか１つ、または複数の混合であってもよい。
【０２０５】
さらに、以上のような通信システムにおいて、１つの通信媒体を利用して、複数の通信が成立させ、全二重通信や、単一の通信媒体による複数の装置同士による通信等を実行することができるようにしてもよい。
【０２０６】
このような多重通信を実現する方法の例を説明する。１つ目は、スペクトラム拡散方式を適用させる方法である。この場合、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅と特定の時系列コードを取り決めておく。そして送信装置は、この周波数帯域幅の中で、もとの信号を時系列コードによって周波数的に変化させ、周波数帯域全体に拡散させてから送信する。受信装置は、この拡散した成分を受信した後、その受信した信号を積分することで受信信号を復号する。
【０２０７】
周波数の拡散によって得られる効果を説明する。シャノンとハートレーのチャネル容量の定理によれば、次の式が成り立つ。
【０２０８】
【数２３】
2006323498.tif 000025
【０２０９】
ここで、Ｃ［bps］はチャネル容量を示し、通信路に流すことのできる理論上の最大データレートを示す。Ｂ［Hz］はチャネル帯域幅を示す。Ｓ／Ｎは信号対ノイズ電力比（SN比）を示す。さらに、上式をマクローリン展開し、Ｓ／Ｎが低いものとすると、上述した式（２３）は、次の式（２４）のように近似することができる。
【０２１０】
【数２４】
2006323498.tif 000026
【０２１１】
これにより、例えばＳ／Ｎがノイズフロア以下のレベルであったとすると、Ｓ／Ｎ＜＜１となるが、チャネル帯域幅Ｂを広げることで、チャネル容量Ｃを所望のレベルに引き上げることができる。
【０２１２】
時系列コードを通信路毎に異なるようし、周波数拡散の動きを異なるようにすれば、相互に干渉することなく周波数が拡散し、相互の混信がなくなることで、同時に複数の通信を行うことができる。
【０２１３】
図２６は、本発明の基礎となる通信システムの他の構成例を示す図である。図２６に示される通信システム８００においては、４つの送信装置８１０−１乃至８１０−４と、５つの受信装置８２０−１乃至８２０−５が、スペクトラム拡散方式を用いて、通信媒体８３０を介して多重通信を行う。
【０２１４】
送信装置８１０−１は、図１の送信装置１１０に対応しており、送信信号電極８１１、送信基準電極８１２を有し、さらに、送信部１１３に対応する構成として、原信号供給部８１３、乗算器８１４、拡散信号供給部８１５、および増幅器８１６を有している。
【０２１５】
原信号供給部８１３は、送信対象の信号である原信号を生成する等して、それを乗算器８１４に供給する。また、拡散信号供給部８１５は、伝送対象の信号を、所定の周波数帯域全体に拡散させる搬送波である拡散信号を生成する等して、それを乗算器８１４に供給する。なお、この拡散信号による拡散の方式には、代表的なものとして、ダイレクトシーケンス方式（以下、DS方式と称する）と周波数ホッピング方式（以下、FH方式と称する）の２種類の方法がある。DS方式は、少なくとも原信号よりも高い周波数成分を持った上記の時系列コードを乗算器８１４において乗算させる方式である。その乗算結果は、所定の搬送波に乗せられ、増幅器８１６において増幅された後出力される。
【０２１６】
また、FH方式は、上記の時系列コードによって搬送波の周波数を変化させて拡散信号を生成する方式である。その拡散信号は、乗算器８１４において、原信号に乗算され、増幅器８１６において増幅された後出力される。増幅器８１６の一方の出力は、送信信号電極８１１に接続され、他方は、送信基準電極８１２に接続される。
【０２１７】
送信装置８１０−２乃至送信装置８１０−４も同様の構成であり、上述した送信装置８１０−１に対する説明を適用可能であるのでその説明を省略する。
【０２１８】
受信装置８２０−１は、図１の受信装置１２０に対応しており、受信信号電極８２１、受信基準電極８２２を有し、さらに、受信部１２３に対応する構成として、増幅器８２３、乗算器８２４、拡散信号供給部８２５、および原信号出力部８２６を有している。
【０２１９】
受信装置８２０−１は、まず、本発明の方法に基づいて電気信号を復元した後、送信装置８１０−１と逆の信号処理によって元の原信号（原信号供給部８１３が供給する信号）を復元する。
【０２２０】
この方式による周波数スペクトルを図２７に示す。横軸は周波数を、縦軸はエネルギーを示している。スペクトル８４１は周波数を固定した方式のスペクトルであるが、特定の周波数にエネルギーが集中している。この方式では、ノイズフロア８４３以下にエネルギーが低下してしまうと信号を復元することはできない。一方、スペクトル８４２はスペクトラム拡散方式のスペクトルを示しているが、広い周波数帯域に渡ってエネルギーが分散している。図の長方形の面積が全体のエネルギーを示していると考えることができるので、スペクトル８４２の信号は、各周波数成分がノイズフロア８４３以下にも関わらず、周波数帯域全体に渡ってエネルギーを積分することで元の信号を復元でき、通信が可能となる。
【０２２１】
以上のようなスペクトラム拡散方式を用いて通信を行うことにより、通信システム８００は、図２６に示されるように、同一の通信媒体８３０を利用して同時通信を行うことができる。図２６において、経路８３１乃至経路８３５は通信媒体８３０上の通信経路を示している。また、スペクトラム拡散方式を用いることにより、通信システム８００は、経路８３１と経路８３２に示されるような多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０２２２】
２つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅を決め、それをさらに複数の領域に分割する周波数分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の周波数帯域割り振りの規則に従うか、通信開始時に空いている周波数帯域を検出し、その検出結果に基づいて周波数帯域の割り振りを行う。
【０２２３】
図２８は、本発明の基礎となる通信システムの他の構成例を示す図である。図２８に示される通信システム８５０においては、４つの送信装置８６０−１乃至８６０−４と、５つの受信装置８７０−１乃至８７０−５が、周波数分割方式を用いて、通信媒体８８０を介した多重通信を行う。
【０２２４】
送信装置８６０−１は、図１の送信装置１１０に対応しており、送信信号電極８６１、送信基準電極８６２を有し、さらに、送信部１１３に対応する構成として、原信号供給部８６３、乗算器８６４、周波数可変型発信源８６５、および増幅器８６６を有している。
【０２２５】
周波数可変型発振源８６５によって生成された特定の周波数成分を持った発振信号は、乗算器８６４において原信号供給部８６３より供給された原信号と乗算され、増幅器８６６において増幅された後、出力される（適宜フィルタリングを行うものとする）。増幅器８６６の一方の出力は送信信号電極８６１に接続され、他方は送信基準電極８６２に接続される。
【０２２６】
送信装置８６０−２乃至送信装置８６０−４も同様の構成であり、上述した送信装置８６０−１に対する説明を適用可能であるのでその説明を省略する。
【０２２７】
受信装置８７０−１は、図１の受信装置１２０に対応しており、受信信号電極８７１、受信基準電極８７２を有し、さらに、受信部１２３に対応する構成として、増幅器８７３、乗算器８７４、周波数可変型発信源８７５、および原信号出力部８７６を有している。
【０２２８】
受信装置８７０−１は、まず、本発明の方法に基づいて電気信号を復元した後、送信装置８６０−１と逆の信号処理によって元の原信号（原信号供給部８６３が供給する信号）を復元する。
【０２２９】
この方式による周波数スペクトルの例を図２９に示す。横軸は周波数を、縦軸はエネルギーを示している。なお、ここでは、説明の便宜上、図２９に示されるように、全体の周波数帯域幅８９０（ＢＷ）を、５つの帯域幅８９１乃至８９５（ＦＷ）に分割した例を示している。このように分割された各周波数帯域は、互いに異なる通信経路の通信に利用される。つまり、通信システム８５０の送信装置８６０（受信装置８７０）は、通信経路毎に異なる周波数帯域を利用することにより、図２８に示されるように、相互の混信を抑制し、１つの通信媒体８８０において、同時に複数の通信を行うことができる。図２８において、経路８８１乃至経路８８５は通信媒体８８０上の通信経路を示している。また、周波数分割方式を用いることにより、通信システム８５０は、経路８８１と経路８８２に示されるような多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０２３０】
なお、ここでは、通信システム８５０（送信装置８６０または受信装置８７０）が、全帯域幅８９０を５つの帯域幅８９１乃至８９５に分割するように説明したが、分割数はいくつであってもよいし、各帯域幅の大きさが互いに異なるようにしてもよい。
【０２３１】
３つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに通信時間を複数に分割する時分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の時間分割規則に従うか、通信開始時に空いている時間領域を検出し、その検出結果に基づいて通信時間の分割を行う。
【０２３２】
図３０は、本発明の基礎となる通信システムの他の構成例を示す図である。図３０に示される通信システム９００においては、４つの送信装置９１０−１乃至９１０−４と、５つの受信装置９２０−１乃至９２０−５が、時分割方式を用いて、通信媒体９３０を介した多重通信を行う。
【０２３３】
送信装置９１０−１は、図１の送信装置１１０に対応しており、送信信号電極９１１、送信基準電極９１２を有し、さらに、送信部１１３に対応する構成として、時間制御部９１３、乗算器９１４、発信源９１５、および増幅器９１６を有している。
【０２３４】
時間制御部９１３によって所定時間に原信号が出力される。乗算器９１４は、原信号と、発振源９１５により供給される発振信号を乗算し、増幅器９１６から出力する（適宜フィルタリングを行うものとする）。増幅器９１６の一方の出力は、送信信号電極９１１に接続され、他方は、送信基準電極９１２に接続される。
【０２３５】
送信装置９１０−２乃至送信装置９１０−４も同様の構成であり、上述した送信装置９１０−１に対する説明を適用可能であるのでその説明を省略する。
【０２３６】
受信装置９２０−１は、図１の受信装置１２０に対応しており、受信信号電極９２１、受信基準電極９２２を有し、さらに、受信部１２３に対応する構成として、増幅器９２３、乗算器９２４、発信源９２５、および原信号出力部９２６を有している。
【０２３７】
受信装置９２０−１は、まず、本発明の方法に基づいて電気信号を復元した後、送信装置９２０−１と逆の信号処理によって元の原信号（時間制御部９１３が供給する原信号）を復元する。
【０２３８】
この方式による時間軸上のスペクトルの例を図３１に示す。横軸は時間を、縦軸はエネルギーを示している。なお、ここでは、説明の便宜上、５つの時間帯域９４１乃至９４５を示しているが、実際には、時間帯域は、これ以降同様に継続する。このように分割された各時間帯域は、互いに異なる通信経路の通信に利用される。つまり、通信システム９００の送信装置９１０（受信装置９２０）は、通信経路毎に異なる時間帯域において通信を行うことにより、図３０に示されるように、相互の混信を抑制し、１つの通信媒体９３０において、同時に複数の通信を行うことができる。図３０において、経路９３１乃至経路９３５は通信媒体９３０上の通信経路を示している。また、時分割方式を用いることにより、通信システム９００は、経路９３１と経路９３２に示されるような多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０２３９】
なお、ここでは、通信システム９００（送信装置９１０または受信装置９２０）が分割する各時間帯の時間幅の大きさが互いに異なるようにしてもよい。
【０２４０】
さらに、上述した以外の方法として、１つ目から３つ目までの通信方式のうちの２つ以上を組み合わせるようにしてもよい。
【０２４１】
送信装置および受信装置が、同時に複数の他の装置と通信を行うことができるということは、特定のアプリケーションにおいては、特に重要になる。例えば、交通機関のチケットへの応用を想定すると、定期券の情報を有する装置Ａと電子マネー機能を有する装置Ｂの両方を所持した利用者が、自動改札機を利用する際、上記のような方式を使用することで、装置Ａ及び装置Ｂと同時に通信することで、例えば、利用区間が定期券外の区間も含まれていた場合に、不足金額分を装置Ｂの電子マネーから差し引くといった便利な用途に利用することができる。
【０２４２】
以上のような送信装置と受信装置との間の通信において実行される通信処理の流れについて、図１の通信システム１００の送信装置１１０と受信装置１２０との通信の場合を例に、図３２のフローチャートを参照して説明する。
【０２４３】
送信装置１１０の送信部１１３は、ステップＳ１１において、送信対象となる信号を発生し、ステップＳ１２において、その発生した信号を、送信信号電極１１１を介して、通信媒体１３０上に送信する。信号を送信すると送信装置の送信部１１３は、通信処理を終了する。送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して受信装置１２０に供給される。受信装置１２０の受信部１２３は、ステップＳ２１において、受信信号電極１２１を介して、その信号を受信し、ステップＳ２２において、その受信した信号を出力する。受信した信号を出力した受信部１２３は、通信処理を終了する。
【０２４４】
以上のように、送信装置１１０および受信装置１２０は、通信媒体１３０を介して、複雑な処理を必要とせずに、単純な処理により、基本的な通信を行うことができる。つまり、送信装置１１０および受信装置１２０は、基準電極を用いて閉回路を構築する必要がないため、信号電極を介して送受信するのみで、環境に影響されずに安定した通信処理を容易に行うことができる。これにより送信装置１１０および受信装置１２０（通信システム１００）は、環境に影響されずに安定した通信を行うための通信処理の負荷を軽減し、製造コストを削減することもできる。また、通信処理の構造が単純化されることにより、通信システム１００は、変調、符号化、暗号化、または多重化など、多様な通信方式を容易に併用することができる。
【０２４５】
なお、以上の通信システムにおいては、送信装置と受信装置を別体として構成するように説明したが、これに限らず、上述した送信装置と受信装置の両方の機能を有する送受信装置を用いて通信システムを構築するようにしてもよい。
【０２４６】
図３３は、本発明の基礎となる通信システムの他の構成例を示す図である。
【０２４７】
図３３において、通信システム９５０は、送受信装置９６１、送受信装置９６２、および通信媒体１３０を有する。通信システム９５０は、送受信装置９６１と送受信装置９６２が通信媒体１３０を介して双方向に信号を送受信するシステムである。
【０２４８】
送受信装置９６１は、図１の送信装置１１０と同様の送信部１１０と、受信装置１２０と同様の、受信部１２０の両方の構成を有している。すなわち、送受信装置９６１は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、送信部１１３、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。
【０２４９】
つまり送受信装置９６１は、送信部１１０を用いて通信媒体１３０を介して信号を送信し、受信部１２０を用いて通信媒体１３０を介して供給される信号を受信する。このとき、送受信装置９６１は、送信部１１０による通信と、受信部１２０による通信とが混信しないように構成されている。
【０２５０】
送受信装置９６２は、送受信装置９６１と同様の構成を有し、同様に動作するのでその説明を省略する。つまり送受信装置９６１と送受信装置９６２は、互いに同様の方法で、通信媒体１３０を介して、双方向に通信を行う。
【０２５１】
このようにすることにより、通信システム９５０（送受信装置９６１および送受信装置９６２）は、利用環境に制約を受けない双方向通信を容易に実現することができる。
【０２５２】
なお、上述した構成例では、送受信で異なる電極を用いているが、信号電極、基準電極を一組だけ設け、送受信を切り替えるようにしてもよい。
【０２５３】
次に、上述した通信システムを基盤とし、本発明を適用した乗客管理システムについて、図３４を参照して説明する。この乗客管理システム１０００は、列車１００２に設けられるものであり、チケット情報（乗車券、指定席券等の情報）が記録されているユーザデバイス１１００（図３３の送受信装置９６２に相当する）を装着して乗車する乗客に対し、乗車口１００５や客室１００７においてチケット情報を確認し、車両や座席を案内したり、車掌等に対しては検札業務、チケット販売業務を支援したりする。
【０２５４】
乗客管理システム１０００は、列車１００２の車掌室１００３等に設置される管理装置１００４、各乗車口１００５に設置される案内装置１００６、および各座席に設けられる座席装置１００８から構成される。なお、列車１００２内に複数の管理装置１００４を設けるようにしてもよい。
【０２５５】
図３５は、管理装置１００４の構成例を示している。管理装置１００４は、情報取得部１０１１、情報供給部１０１２、現況情報生成部１０１３、プリンタインタフェース(I/F)１０１４、および検札用携帯端末インタフェース(I/F)１０１５から構成される。
【０２５６】
情報取得部１０１１は、所定のサーバから列車の運行情報（列車名、停車駅、発車日時等）、チケット販売情報（予約席の販売状況等）、および改札情報（当該列車に対応するチケットが駅の改札を通過したか否かを示す情報）を取得するとともに、各座席装置１００８から座席情報（空席、検札済、またはチケット不携帯を示す情報）を取得して現況情報生成部１０１３に出力する。なお、所定のサーバとの接続は、有線によるものであってもよいし、無線によるものであってもよい。
【０２５７】
情報供給部１０１２は、情報取得部１０１１によって取得され、現況情報生成部１０１３に保持されている列車の運行情報を、各案内装置１００６および各座席装置１００８に供給する。
【０２５８】
現況情報生成部１０１３は、情報取得部１０１１によって取得された各種の情報を保持するとともに更新する。また、保持している各種の情報に基づき、列車内の現況情報（例えば、空席、検札済の座席、未検札の座席、チケット不携帯の座席を示す情報）を作成し、プリンタインタフェース１０１４または検札用携帯端末インタフェース１０１５の少なくとも一方に出力する。プリンタインタフェース１０１４は、現況情報生成部１０１３から入力される現況情報をプリンタ（不図示）に印刷させる。検札用携帯端末インタフェース１０１５は、現況情報生成部１０１３から入力される現況情報を、車掌等が使用する検札用携帯端末（不図示）に転送する。この検札用携帯端末への転送は、例えば無線を利用することができる。
【０２５９】
図３６は、案内装置１００６の構成例を示している。案内装置１００６は、信号処理部１０２１、信号電極１０２２、基準電極１０２３、センサ１０２４、および出力部１０２５から構成される。
【０２６０】
信号処理部１０２１は、例えば図３３の送信部１１３と受信部１２３を一体化したものであり、信号電極１０２２と基準電極１０２３が接続されている。信号電極１０２２は、例えば図３３の送信信号電極１１１と受信信号電極１２１を一体化したものであり、乗車口１００５から乗車した人が通過する床面に設置される。なお、信号電極１０２２は、床面上にむき出しになっていてもよいし、絶縁体等で覆われていても構わない。基準電極１０２３は、例えば図３３の送信基準電極１１２と受信基準電極１２２を一体化したものであり、その設置位置は任意である。したがって、信号処理部１０２１は、乗車した（すなわち、信号電極１０２２に接触または近接（非接触）した）乗客の人体（図３３の通信媒体１３０に相当する）を介して、乗客に装着されたユーザデバイス１１００（図３３の送受信装置９６２に相当する）と双方向に信号を通信することができる。
【０２６１】
信号処理部１０２１には、センサ１０２４および出力部１０２５も接続されている。センサ１０２４は、乗車口１００５に人が乗車したことを検知するための圧力センサ、光学センサ等から構成され、センサ出力を信号処理部１０２１に供給する。出力部１０２５は、文字や画像を表示するディスプレイと音声を出力するスピーカを含み、信号処理部１０２５からの制御に基づいて乗客に案内の文字、静止画、アイコン記号等を表示したり、音声を出力したりする。
【０２６２】
図３７は、信号処理部１０２１の構成例を示している。信号処理部１０２１は、乗車検出部１０３１、チケット情報取得部１０３２、メモリ１０３３、情報確認部１０３４、および案内発生部１０３５を有する。
【０２６３】
乗車検出部１０３１は、センサ１０２４からのセンサ出力に基づき、乗車口１００５に人が乗車したことを検知してチケット情報取得部１０３２に通知する。チケット情報取得部１０３２は、ユーザデバイス１１００から送信され、信号電極１０２２によって受信されたチケット情報（乗車券および指定席券等の情報）を取得して情報確認部１０３４に出力する。
【０２６４】
メモリ１０３３には、管理装置から供給される当該列車の運行情報や、当該案内装置１００６が設置されている車両番号等が保持されている。情報確認部１０３４は、チケット情報取得部１０３２から入力されたチケット情報と、メモリ１０３３に保持されている情報を比較して比較結果を案内発生部１０３５に出力する。案内発生部１０３５は、情報確認部１０３４から入力される比較結果に対応し、乗客に対する画面表示や音声の信号を出力部１０２５に出力する。例えば、チケット情報が当該列車に対応し、当該車両番号に対応するものである場合、座席への移動を促す案内を行う。また例えば、チケット情報が当該列車に対応するものの当該車両番号に対応するものではない場合、その旨を乗客に通知してチケット情報に合致する車両への移動を促す案内を行う。また例えば、チケット情報が当該列車に対応するものではない場合、その旨を乗客に通知して下車を促す案内を行う。
【０２６５】
図３８は、座席装置１００８の構成例を示している。座席装置１００８は、信号処理部１０４１、信号電極１０４２、基準電極１０４３、センサ１０４４、および入出力部１０４５から構成される。
【０２６６】
信号処理部１０４１は、例えば図３３の送信部１１３と受信部１２３を一体化したものであり、信号電極１０２２と基準電極１０２３が接続されている。信号電極１０４２は、例えば図３３の送信信号電極１１１と受信信号電極１２１を一体化したものであり、当該座席の座面に設置される。基準電極１０４３は、例えば図３３の送信基準電極１１２と受信基準電極１２２を一体化したものであり、その設置位置は任意である。したがって、信号処理部１０４１は、図３３の通信媒体１３０に相当する着席した（すなわち、信号電極１０４２に接触または近接（非接触）した）乗客の人体を介して、乗客に装着されたユーザデバイス１１００と双方向に信号を通信することができる。
【０２６７】
信号処理部１０４１には、センサ１０４４および入出力部１０４５も接続されている。センサ１０４４は、座席に人が着席したことを検知するための圧力センサ等から構成され、センサ出力を信号処理部１０４１に供給する。入出力部１０４５は、文字や画像を表示するディスプレイ、ディスプレイに積層されたタッチパネル、音声を出力するスピーカを含み、当該座席の着席者が見ることができて操作することができる位置（例えば、当該座席の前席の背面等）に設置される。入出力部１０４５は、信号処理部１０４１からの制御に基づいて、乗客に対して映像を表示したり、音声を出力したり、ユーザの操作を信号処理部１０４１に通知したりする。
【０２６８】
図３９は、信号処理部１０４１の構成例を示している。信号処理部１０４１は、着座検出部１０５１、チケット情報読み書き部１０５２、メモリ１０５３、情報確認部１０５４、通知部１０５５、案内発生部１０５６、および購入処理部１０５７から構成される。
【０２６９】
着座検出部１０５１は、センサ１０４４からのセンサ出力に基づき、当該座席が空席である場合には空席を示す座席情報を通知部１０５５に通知し、当該座席に人が着席したことを検知した場合、その旨をチケット情報読み書き部１０５２に通知する。
【０２７０】
チケット情報読み書き部１０５２は、着席者のユーザデバイス１１００から送信され、信号電極１０４２によって受信されたチケット情報（乗車券および指定席券等の情報）を取得して情報確認部１０５４に出力する。また、チケット情報読み書き部１０５２は、情報確認部１０５４から入力される情報（検札済情報、着席者が座席において購入したチケットの情報等）を信号電極１０４２に出力し、ユーザデバイス１１００に記録させる。
【０２７１】
メモリ１０５３には、管理装置から供給される当該列車の運行情報や、当該座席に対応する車両番号、座席番号等が保持されている。またメモリ１０５３には、当該座席が空席であるか否かを示す情報、着席者が検札済であるか否かを示す情報も保持している。
【０２７２】
情報確認部１０５４は、チケット情報読み書き部１０５２から入力されたチケット情報と、メモリ１０５３に保持されている情報を比較し、着席者が当該座席に対応するチケット情報を有する正当な着席者であるか否かを確認する。正当な着席者であると確認できた場合、検札済であることを示す座席情報を発生してチケット情報読み書き部１０５２および通知部１０５５に出力する。正当な着席者であると確認できなかった場合（例えば、チケット情報読み書き部１０５２から入力されたチケット情報と、メモリ１０５３に保持されている情報が位置しない場合）、着席者に警告を発するために、その旨を案内発生部１０５６に通知する。さらに情報確認部１０５４は、着席者が正当なチケットを持っていないにも拘わらず、座席においてチケットを購入しなかった場合、チケット不携帯を示す座席情報を発生して通知部１０５５に出力する。
【０２７３】
また情報確認部１０５４は、購入処理部１０５７によって決済処理が終了した場合、着席者が座席において購入したチケットの情報を、チケット情報読み書き部１０５２に出力し、検札済を示す座席情報をチケット情報読み書き部１０５２および通知部１０５５に出力する。
【０２７４】
通知部１０５５は、着座検出部１０５１から通知される、空席を示す座席情報を管理装置１００４に通知する。また、通知部１０５５は、情報確認部１０５４からの検札済を示す座席情報を管理装置１００４に通知する。さらに、通知部１０５５は、情報確認部１０５４からのチケット不携帯を示す座席情報を管理装置１００４に通知する。
【０２７５】
案内発生部１０５６は、情報確認部１０５４からの通知に対応し、着席者に対して警告するための画面表示や音声の信号を入出力部１０４５に出力するとともに、着席者に対してチケットの購入を促す画面表示や音声の信号を入出力部１０４５に出力する。この警告に対処する行動（チケットを購入する、あるいは座席を離れる等）を着席者が実行しない場合、その旨が通知部１０５５から管理装置１００４に通知される。
【０２７６】
購入処理部１０５７は、入出力部１０４５のタッチパネルを用いた着席者からの購入操作に対応し、信号電極１０４２を介して着席者のユーザデバイス１１００と決済処理を行う。この決済処理には、ユーザデバイス１１００が有するクレジット機能やプリペイド機能を利用する。決済処理を終了した後、購入処理部１０５７は、決済処理を終了した旨を情報確認部１０５４に通知する。
【０２７７】
図４０は、乗客が装着するユーザデバイス１１００の構成例を示している。このユーザデバイス１１００は、図３３の送受信装置９６２に相当するものである。
【０２７８】
ユーザデバイス１１００は、信号処理部１１０１、信号電極１１０２、基準電極１１０３、および入出力部１１０５から構成される。
【０２７９】
信号処理部１１０１は、例えば図３３の送信部１１３と受信部１２３を一体化したものであり、信号電極１１０２と基準電極１１０３が接続されている。信号電極１１０２は、例えば図３３の送信信号電極１１１と受信信号電極１２１を一体化したものである。基準電極１１０３は、例えば図３３の送信基準電極１１２と受信基準電極１２２を一体化したものである。装着者は、信号電極１１０２が配置されている筐体面が自身の人体側にくるようにユーザデバイス１１００を装着するようにする。これにより、信号処理部１１０１は、図３３の通信媒体１３０に相当する装着者（乗客）の人体を介して、案内装置１００６または座席装置１００８と双方向に信号を通信することができる。
【０２８０】
信号処理部１１０１には、メモリ１１０４が内蔵されている。メモリ１１０４には、当該ユーザデバイス１１００に固有のデバイスＩＤ、購入済のチケット情報が記録されている。またメモリ１１０４には、クレジット機能に関するクレジットカード番号等の情報や、プリペイド機能に関する残金額等の情報も記録されている。
【０２８１】
また、信号処理部１１０１には、文字や画像を表示するディスプレイ、ディスプレイに積層されたタッチパネル、および音声を出力するスピーカを含む入出力部１１０５が接続されている。
【０２８２】
次に、乗客管理システム１０００の動作について説明する。
【０２８３】
まず、ユーザデバイス１１００の基本的な動作について、図４１のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１０１において、ユーザデバイス１１００の信号処理部１１０１は、案内装置１００６（または座席装置１００８）から送信されたスタートコマンドを、信号電極１１０２が受信するまで待機する。スタートコマンドを受信した場合、処理はステップＳ１０２に進み、信号処理部１１０１は、メモリ１１０４からデバイスＩＤを読み出して信号電極１１０２に供給し、返信させる。
【０２８４】
ステップＳ１０３において、信号処理部１１０１は、案内装置１００６（または座席装置１００８）から送信されたリードコマンドを、信号電極１１０２が受信するまで待機する。リードコマンドを受信した場合、処理はステップＳ１０４に進み、信号処理部１１０１は、メモリ１１０４からチケット情報を読み出して信号電極１１０２に供給し、返信させる。以上、ユーザデバイス１１００の基本的な動作説明を終了する。
【０２８５】
次に管理装置１００４の動作について、図４２のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１１１において、管理装置１００４の情報取得部１０１１は、所定のサーバから列車の運行情報（列車名、停車駅、発車日時等）、チケット販売情報（予約席の販売状況等）、および改札情報（当該列車に対応するチケットが駅の改札を通過したか否かを示す情報）を取得する。そして、取得した各種の情報を現況情報生成部１０１３に出力する。現況情報生成部１０１３は、情報取得部１０１１から入力された各種の情報を保持する。
【０２８６】
ステップＳ１１２において、情報供給部１０１２は、現況情報生成部１０１３に保持されている列車の運行情報を、各案内装置１００６および各座席装置１００８に供給する。ステップＳ１１３において、現況情報生成部１０１３は、保持している各種の情報に基づき、列車内の現況情報（例えば、販売済の座席、未販売の座席、空席、検札済、またはチケット不携帯を示す情報）を生成する。
【０２８７】
なお、ステップＳ１１１乃至Ｓ１１３の処理は、乗客が乗車し始めるまでに終えることが望ましい。
【０２８８】
ステップＳ１１４において、情報取得部１０１１は、各座席装置１００８から通知される座席情報（空席、検札済、またはチケット不携帯を示す情報）を取得して現況情報生成部１０１３に出力する。ステップＳ１１５において、現況情報生成部１０１３は、追加された座席情報に基づいて先ほど生成した現況情報を更新する。
【０２８９】
ステップＳ１１６において、現況情報生成部１０１３は、更新した最新の現況情報をプリンタインタフェース１０１４に出力する。プリンタインタフェース１０１４は、現況情報生成部１０１３から入力された現況情報をプリンタに印刷させる。
【０２９０】
ステップＳ１１７において、現況情報生成部１０１３は、更新した最新の現況情報を検札用携帯端末インタフェース１０１５に出力する。検札用携帯端末インタフェース１０１５は、現況情報生成部１０１３から入力された現況情報を検札用携帯端末に転送する。
【０２９１】
この後、処理はステップＳ１１４に戻り、それ以降の処理が繰り返される。なお、ステップＳ１１６およびＳ１１７の処理は、当該現況情報を利用する車掌等の指示があったときのみ、実行するようにしてもよい。以上で管理装置１００４の動作説明を終了する。
【０２９２】
以上説明した管理装置１００４の動作によれば、車掌等は列車内のどこにいても、常に最新の現況情報を把握することができる。よって、車掌等が自ら実行する検札処理を効率的に実施することができる。
【０２９３】
次に案内装置１００６の動作について、図４３のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１２１において、案内装置１００６の乗車検出部１０３１は、センサ１０２４からのセンサ出力に基づき、乗車口１００５に人が乗車したか否かを判定し、人が乗車したと判定するまで待機する。人が乗車したと判定された場合、処理はステップＳ１２２に進む。
【０２９４】
ステップＳ１２２において、乗車検出部１０３１は人が乗車した旨をチケット情報取得部１０３２に通知する。チケット情報取得部１０３２は、スタートコマンドを発生して信号電極１０２２に出力する。信号電極１０２２は、乗客の人体を介して、スタートコマンドを送信する。当該乗客にユーザデバイス１１００が装着されていれば、このスタートコマンドに対応してデバイスＩＤが返信される。
【０２９５】
そこで、ステップＳ１２３において、チケット情報取得部１０３２は、返信されるはずのデバイスＩＤを受信したか否かに基づき、乗客のユーザデバイス１１００と交信できたか否かを判定する。デバイスＩＤを受信したことによって交信できたと判定した場合、処理はステップＳ１２４に進む。
【０２９６】
ステップＳ１２４において、チケット情報取得部１０３２は、リードコマンドを発生して信号電極１０２２に送信させることにより、交信中のユーザデバイス１１００にチケット情報を要求する。交信中のユーザデバイス１１００にチケット情報が記録されていれば、このリードコマンドに対応してチケット情報が返信される。
【０２９７】
ステップＳ１２５において、チケット情報取得部１０３２は、交信中のユーザデバイス１１００からチケット情報を取得できたか否かを判定する。チケット情報を取得できたと判定された場合、処理はステップＳ１２６に進む。ステップＳ１２６において、チケット情報取得部１０３２は、取得したチケット情報を情報確認部１０３４に出力する。情報確認部１０３４は、チケット情報取得部１０３２から入力されたチケット情報と、メモリ１０３３に保持されている情報を比較して比較結果を案内発生部１０３５に出力する。
【０２９８】
ステップＳ１２７において、案内発生部１０３５は、情報確認部１０３４から入力された比較結果に対応し、乗客に対する画面表示や音声の信号を出力部１０２５に出力する。例えば、チケット情報が当該列車に対応し、当該車両番号に対応するものである場合、座席への移動を促す案内の表示や音声の信号を出力する。また例えば、チケット情報が当該列車に対応するものの当該車両番号に対応するものではない場合、その旨を乗客に通知してチケット情報に合致する車両への移動を促す案内の表示や音声の信号を出力する。また例えば、チケット情報が当該列車に対応するものではない場合、その旨を乗客に通知して下車を促す案内の表示や音声の信号を出力する。この後、処理はステップＳ１２１に戻り、それ以降の処理が繰り返されることになる。
【０２９９】
なお、ステップＳ１２３において、所定の時間内にデバイスＩＤを受信せず、交信できなかったと判定された場合、処理はステップＳ１２１に戻る。また、ステップＳ１２６において、交信中のユーザデバイス１１００からチケット情報を取得できなかったと判定された場合も処理はステップＳ１２１に戻る。以上で、案内装置１００６の動作説明を終了する。
【０３００】
以上説明した案内装置１００６の動作によれば、チケット情報が記録されたユーザデバイス１１００を装着している乗客に対して適切な案内を実施することができる。なお、上述した動作説明では、ユーザデバイス１１００を装着していなかったり、装着しているユーザデバイス１１００が壊れていたり、装着しているユーザデバイス１１００にチケット情報が記録されていなかったりする乗客に対しては案内を行わないが、そのような乗客に対しても適切な案内（例えば、ユーザデバイス１１００が認識できない、あるいはチケット情報が読み出せない等の通知）を実施するようにしてもよい。
【０３０１】
次に座席装置１００８の動作について、図４４のフローチャートを参照して説明する。
なお、すでに座席装置１００８には、管理装置１００４から列車の運行情報等が供給されており、座席装置１００８のメモリ１０５３には、列車の運行情報、車両番号、座席番号、空席であるか否かを示す情報等が保持されているものとする。
【０３０２】
ステップＳ１３１において、座席装置１００８の着座検出部１０５１は、センサ１０４４からのセンサ出力に基づき、当該座席に人が着席したか否かを判定する。着席していないと判定された場合、処理はステップＳ１３２に進み、着座検出部１０５１は、空席を示す座席情報を発生して通知部１０５に出力する。通知部１０５５は、着座検出部１０５１から入力された、空席を示す座席情報を管理装置１０４４に通知する。なお、管理装置１０４４に対する、空席を示す座席情報の通知は、管理装置１０４４から問い合わせが会ったときのみ通知するか、あるいは、当該通知を省略してもよい。
【０３０３】
ステップＳ１３１において、当該座席に人が着席したと判定された場合、処理はステップＳ１３３に進み、着座検出部１０５１は、当該座席に人が着席した旨をチケット情報読み書き部１０５２に通知する。チケット情報読み書き部１０５２は、スタートコマンドを発生して信号電極１０４２に出力する。信号電極１０４２は、着席者の人体を介して、スタートコマンドを送信する。着席者にユーザデバイス１１００が装着されていれば、このスタートコマンドに対応してデバイスＩＤが返信される。
【０３０４】
そこで、ステップＳ１３４において、チケット情報読み書き部１０５２は、返信されるはずのデバイスＩＤを受信したか否かに基づき、着席者のユーザデバイス１１００と交信できたか否かを判定する。デバイスＩＤを受信したことによって交信できたと判定した場合、処理はステップＳ１３５に進む。
【０３０５】
ステップＳ１３５において、チケット情報読み書き部１０５２は、リードコマンドを発生して信号電極１０４２に送信させることにより、交信中のユーザデバイス１１００にチケット情報を要求する。交信中のユーザデバイス１１００にチケット情報が記録されていれば、このリードコマンドに対応してチケット情報が返信される。そこで、チケット情報読み書き部１０５２は、交信中のユーザデバイス１１００からチケット情報を取得できたか否かを判定する。チケット情報を取得できたと判定された場合、処理はステップＳ１３６に進む。
【０３０６】
ステップＳ１３６において、チケット情報読み書き部１０５２は、取得したチケット情報を情報確認部１０５４に出力する。情報確認部１０５４は、チケット情報読み書き部１０５２から入力されたチケット情報と、メモリ１０５３に保持されている情報を比較し、着席者のユーザデバイス１１００から読み出されたチケット情報が正当なものであるか否か（当該座席に着席できる権利を示すものであるか否か）を判定する。着席者のユーザデバイス１１００から読み出されたチケット情報が正当なものであると判定された場合、処理はステップＳ１３７に進む。
【０３０７】
ステップＳ１３７において、情報確認部１０５４は、検札済であることを示す座席情報を発生してチケット情報読み書き部１０５２および通知部１０５５に出力する。チケット情報読み書き部１０５２に入力された、検札済であることを示す座席情報は、信号電極１０４２から着席者の人体を介して着席者のユーザデバイス１１００に送信され、ユーザデバイス１１００のメモリ１１０４に記録される。一方、通知部１０５５に入力された、検札済であることを示す座席情報は、管理装置１００４に随時通知される。
【０３０８】
なお、ステップＳ１３４において、所定の時間内にデバイスＩＤを受信することができず、交信できなかったと判定された場合、ステップＳ１３５において、チケット情報を取得できなかったと判定された場合、あるいは、ステップＳ１３６において、着席者のユーザデバイス１１００から読み出されたチケット情報が正当なものではないと判定された場合、処理はステップＳ１３８に進む。
【０３０９】
ステップＳ１３８において、情報確認部１０５４は、正当な着席者であると確認できなかった場合、その旨を案内発生部１０５６に通知する。案内発生部１０５６は、案内発生部１０５６は、情報確認部１０５４からの通知に対応し、着席者に対して警告するための画面表示や音声の信号を発生し、入出力部１０４５に出力し、さらに、ステップＳ１３９において、着席者に対してチケットの購入を促す画面表示や音声の信号を発生し、入出力部１０４５に出力する。この後、着席者によるチケット購入の判断や操作に要する時間を考慮して所定の時間だけ待機する。なお、着席者による購入の操作は入出力部１０４５のタッチパネルに対して行われる。
【０３１０】
ステップＳ１４０において、購入処理部１０５７は、入出力部１０４５の出力に基づき、着席者によって購入の操作が行われたか否かを判定する。そして、購入の操作が行われたと判定された場合、処理はステップＳ１４１に進む。
【０３１１】
ステップＳ１４１において、購入処理部１０５７は、信号電極１０４２を介して着席者のユーザデバイス１１００と決済処理を実施する（ユーザデバイス１１００が有するクレジット機能やプリペイド機能を利用する）。決済処理を終了した後、購入処理部１０５７は、決済処理を終了した旨を情報確認部１０５４に通知する。情報確認部１０５４は、着席者が座席において購入したチケットの情報を、チケット情報読み書き部１０５２に出力する。チケット情報読み書き部１０５２に出力されたチケット情報は、信号電極１０４２から着席者のユーザデバイス１１００に送信されて、ユーザデバイス１１００のメモリ１１０４に記録される。この後、処理はステップＳ１３７に進み、情報確認部１０５４によって発生された、検札済であることを示す座席情報が、着席者のユーザデバイス１１００に送信されるとともに、管理装置１００４に通知される。さらに、当該座席の重複販売を防ぐために、管理装置１００４から図示せ乗車券販売センタ等に対して、当該座席のチケットが販売済となったことを示す情報が通知される。
【０３１２】
なお、ステップＳ１４０において、着席者から購入の操作が行われていないと判定された場合、処理はステップＳ１４２に進む。ステップＳ１４２において、購入処理部１０５７は、着席者から購入の操作が行われていない旨を情報確認部１０５４に通知する。この通知に従い、情報確認部１０５４は、チケット不携帯を示す座席情報を発生して、通知部１０５５に出力する。通知部１０５５は、チケット不携帯を示す座席情報を管理装置１００４に通知する。以上で、座席装置１００８による動作説明を終了する。
【０３１３】
以上説明した座席装置１００８による動作によれば、座席の状態（空席、検札済、チケット不携帯）が検出され管理装置１００４に通知される。上述したように、管理装置１００４に通知された座席情報は現況情報の更新に利用され、更新された現況情報は車掌等に利用されるので、車掌等の検札業務の負担を軽減させることができる。また、座席装置１００８は、チケットの販売も実施するので、車掌等のチケット販売業務の負担を軽減させることができる。
【０３１４】
なお、本発明は、列車に限らず、飛行機、スタジアム、劇場等のように、複数の人を予約済の座席に着座させる乗り物や建物に適用することが可能である。
【０３１５】
本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０３１６】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。なお、以上において、１つの装置として説明した構成を分割し、複数の装置として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置として説明した構成をまとめて１つの装置として構成されるようにしてもよい。また、各装置の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置の構成の一部を他の装置の構成に含めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０３１７】
【図１】本発明の基礎となる通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【図２】理想状態における、図１の通信システムの等価回路の例を示す図である。
【図３】図２のモデルにおいて、受信負荷抵抗の両端に生じる電圧の実効値の計算結果の例を示す図である。
【図４】図１の通信システムの物理的な構成のモデルの例を示す図である。
【図５】図４のモデルにおいて発生する各パラメータのモデルの例を示す図である。
【図６】電極に対する電気力線の分布の例を示す模式図である。
【図７】電極に対する電気力線の分布の、他の例を示す模式図である。
【図８】送信装置における電極のモデルの、他の例を説明する図である。
【図９】図５のモデルの等価回路の例を示す図である。
【図１０】図９の通信システムの周波数特性の例を示す図である。
【図１１】受信装置において受信された信号の例を示す図である。
【図１２】電極の配置場所の例を示す図である。
【図１３】電極の配置場所の、他の例を示す図である。
【図１４】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１５】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１６】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１７】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１８】電極の配置場所の、さらに他の例を示す図である。
【図１９】電極の構成例を示す図である。
【図２０】電極の、他の構成例を示す図である。
【図２１】図５のモデルの等価回路の、他の例を示す図である。
【図２２】図１の通信システムの配置例を示す図である。
【図２３】本発明の基礎となる通信システムの、他の構成例を示す図である。
【図２４】本発明の基礎となる通信システムの一実施形態に係る実際の利用例を示す図である。
【図２５】本発明の基礎となる通信システムの一実施形態に係る他の利用例を示す図である。
【図２６】本発明の基礎となる通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図２７】周波数スペクトルの分布例を示す図である。
【図２８】本発明の基礎となる通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図２９】周波数スペクトルの分布例を示す図である。
【図３０】本発明の基礎となる通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図３１】信号の時間分布の例を示す図である。
【図３２】通信処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図３３】本発明の基礎となる通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図３４】本発明を適用した乗客管理システムの構成例を示す図である。
【図３５】図３４の管理装置の構成例を示すブロック図である。
【図３６】図３４の案内装置の構成例を示すブロック図である。
【図３７】図３６の信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図３８】図３４の座席装置の構成例を示すブロック図である。
【図３９】図３８の信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図４０】図３６のユーザデバイスの構成例を示すブロック図である。
【図４１】図４０に示されたユーザデバイスの動作を説明するフローチャートである。
【図４２】図３４に示された管理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４３】図３４に示された案内装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４４】図３４に示された座席装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０３１８】
１０００  乗客管理システム，  １００４  管理装置，  １００６  案内装置，  １００８  座席装置，  １０１１  情報取得部，  １０１２  情報供給部，  １０１３  現況情報生成部，  １０１４  プリンタI/F，  １０１５  検札用携帯端末I/F，  １０２１  信号処理部，  １０２２  信号電極，  １０２３  基準電極，  １０２４  センサ，  １０２５  出力部，  １０３１  乗車検出部，  １０３２  チケット取得部，  １０３３  メモリ，  １０３４  情報確認部，  １０３５  案内発生部，  １０４１  信号処理部，  １０４２  信号電極，  １０４３  基準電極，  １０４４  センサ，  １０４５  入出力部，  １０５１  着席検出部，  １０５２  チケット情報読み書き部，  １０５３  メモリ，  １０５４  情報確認部，  １０５５  通知部，  １０５６  案内発生部，  １０５７  購入処理部，  １１００  ユーザデバイス，  １１０１  信号処理部，  １１０２  メモリ，  １１０３  基準電極，  １１０４  メモリ，  １１０５  入出力部
【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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【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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