(57)【要約】他の電界通信装置が放射した電界が、受信側主電極ＥＲＢを介して、電界センサＥＳに到達する。電界センサＥＳは、到達した電界の変化に基づき、電気信号を出力する。電界センサＥＳに到達した電界は、受信側帰還電極ＥＲＧに到達した後、放射元である電界通信装置への帰還経路に入る。このとき、電界センサＥＳを、受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に配設することにより、電界到達時に電界センサＥＳが配設された位置の電界密度を向上させることができる。その結果、電界通信装置ＴＲＸが電界変化を捉える感度を向上させることができる。
2004010618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体へ電気的影響を与え易い位置に配置される送信側主電極と、送信側帰還電極と、電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を前記電気信号に従って変化させる変調部とを有する送信装置と、
前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有する受信装置とを有し、
前記測定部は、
ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学桔晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、
前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、
前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有する
ことを特徴とする電界通信システム。
【請求項２】
前記受信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源または低インピーダンスで安定した電位を示す部位に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
【請求項３】
前記受信側帰還電極は、当該受信側帰還電極を収容する導電体材によりなる筐体に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
【請求項４】
前記送信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源または低インピーダンスで安定した電位を示す部位に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
【請求項５】
前記送信側帰還電極は、当該送信側帰還電極を収容する導電体材によりなる筐体に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
【請求項６】
前記送信装置と前記受信装置とが、同一装置である送受信装置として構成される
ことを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
【請求項７】
前記送信側主電極と前記受信側主電極とが同一の電極として構成されるか、あるいは、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが同一の電極として構成される
ことを特徴とする請求項６に記載の電界通信システム。
【請求項８】
前記受信側帰還電極が、前記送信装置と前記受信装置との通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の電界通信システム。
【請求項９】
前記受信装置は、前記誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とをさらに有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、
前記送信装置は、前記誘電体からの電気的影響を受けやすい位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記受信装置が送信したデータを得る復調部とをさらに有し、
前記受信装置の前記送信側帰還電極は、前記送信装置と前記受信装置との通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されていること
を特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電位差を測定すること
を特徴とする請求項８記載の通信システム。
【請求項１１】
前記通信装置は、前記送信側主電極が前記受信側主電極の近傍に位置するように置かれ、
前記受信側帰還電極は、前記送信側主電極および前記受信側主電極と接しない位置に設置され、
前記測定部は、前記誘電体を介さず、前記変調部が発生させた電界により、前記受信側帰還電極と前記受信側帰還電極との間に生じる電界を測定すること
を特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記受信装置は、
前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極と、
前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極とをさらに有し、
前記到達側電極と前記帰還側電極が、前記電気光学結晶を挟んで対向する位置に配置されていること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１３】
前記送信装置は、自身の存在を報知するために、前記送信側主電極と前記送信側帰還電極間の電位差を定期的に変化させ、
前記受信装置は、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記送信装置が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記送信装置との通信が可能であることを当該受信装置のユーザに報知する報知部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電界通信システム。
【請求項１４】
誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、
前記誘電体にとどく電界を発生する装置との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、
前記電界によって前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有し、
前記測定部は、
ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、
前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、
前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有する
ことを特徴とする電界通信装置。
【請求項１５】
前記受信側帰還電極は、前記誘電体から可能な限り遠方に配設され前記誘電体周囲の空間に向けて設置されている
ことを特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【請求項１６】
前記電気的状態は電界であり、
前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電界内に前記電気光学結晶体が位置するように配設される
ことを特徴とする請求項１４記載の電界通信装置。
【請求項１７】
前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記電気光学結晶体の少なくとも一部を挟んで対向する位置に配置される
ことを特徴とする請求項１４記載の電界通信装置。
【請求項１８】
前記測定部は、前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極を有する
ことを特徴とする請求項１４記載の電界通信装置。
【請求項１９】
前記測定部は、前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極を有する
ことを特徴とする請求項１４記載の電界通信装置。
【請求項２０】
底面と側面と上面とを有する絶縁体を更に有し、
前記測定部が、前記絶縁体の内部に設置され、
前記受信側帰還電極が、電界通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置され、
前記受信側主電極が、前記絶縁体の上面に設置されていること
を特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【請求項２１】
誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を変化させる変調部であって、自身の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位差を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位差の変化に応じた電界を前記誘電体に与える送信側装置と通信を行う電界通信装置において、
前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記送信側装置が送信したデータを得る復調部と、
前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記送信側装置との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部と
を有することを特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【請求項２２】
前記送信側装置は、電界通信装置に充電を行うための交流電圧を前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間に印加する発振器をさらに有し、前記報知情報には、当該送信側装置において電界通信装置の充電を行うことが可能であることを示す情報が付与されており、
当該電界通信装置は、
前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に誘導された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路により得られた直流電圧により充電されるバッテリーとをさらに有し、
前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記送信側装置において当該電界通信装置の充電を行うことが可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する
ことを特徴とする請求項２１に記載の電界通信装置。
【請求項２３】
当該電界通信装置は、前記受信側主電極が前記送信側主電極の近傍に位置するように置かれ、前記変調部が発生させた電界による電気的影響を前記誘電体を介さず直接、前記受信側主電極に受ける
ことを特徴とする請求項２１に記載の電界通信装置。
【請求項２４】
前記測定部から測定結果に基づく電気信号を取得し、当該電気信号を復調して通信相手からのデータを得る復調部を更に有し、
該復調機は、復調プロセスの初期段階において、受信パケット毎に信号の先頭部分の極性を検出し、所定の極性から反転されていることが検出された場合には、復調中のパケット全体の極性を反転させて復調処理を行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【請求項２５】
前記測定部から測定結果に基づく電気信号を取得し、当該電気信号を復調して通信相手からのデータを得る復調部を更に有し、
該復調機は、その内部に受信パケットの一時保存機構を有し、受信パケット毎に、いったん一時保存機構に入力された信号を保存しておき、該パケットの復調に失敗した場合には、該一時保存機構から信号を極性反転させて取り出し、再度復調を試みる
ことを特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【請求項２６】
前記測定部から測定結果に基づく電気信号が入力される第１の復調器と、前記測定部から測定結果に基づく電気信号が反転されて入力される第１の復調器とを有し、前記第１の復調器および前記第２の復調器からの出力が入力されていて、正常に復調されている信号を出力する統合復調器を備える
ことを特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【請求項２７】
前記受信側主電極は、穴を有することを特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【請求項２８】
前記受信側主電極が近隣の電界通信装置の受信側帰還電極と接続されていることを特徴とする請求項１４に記載の電界通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、電界の変化を利用して通信する技術に関する。
【背景技術】  近年、人体等の誘電体に誘導される静電界を用いて通信を行う方法が提唱されている。この方法は、Ｔ．Ｇ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎによる”Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ  ｉｎｔｒａｂｏｄｙ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．”（ＩＢＭ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｖｏｌ．３５、Ｎｏ．３  ＆  ４、１９９６−ＭＩＴ  Ｍｅｄｉａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）において紹介された技術に端を発する。この方法を利用した場合、通信機器の動作電力を低減させるとともに、機器の小型化を実現することが可能であるとされる。
ところが、ＰＡＮに基づく通信は、帰還伝送路を確保する方法に問題があった。図２２に示すように、ＰＡＮは大地アース（Ｅａｒｔｈ  Ｇｒｏｕｎｄ）を帰還伝送路として利用する。このため、送信側装置と受信側装置との間において大地アースを介して静電結合が確立されていることが必要となる。したがって、送信側装置や受信側装置を大地から離れた位置に設置すると、静電結合が弱まり、安定した通信を行うことができなくなる。この結果、ＰＡＮに基づく電界通信装置は、通信可能距離が極めて短いものとなった。
この大地アースの問題を解決し、通信可能距離を伸長する目的を持つ技術として、例えば、特開平１０−２２９３５７号公報および特開２００１−２９８４２５号公報等に開示された技術がある。これらの公報に開示の技術は、帰還伝送路として、大地アースではなく大気を介した静電結合を利用して、通信可能距離の伸長を図る点に共通性がある。
図２３〜図２６は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２３において、送信側装置が動作し、送信データに基づいて変調された信号を、電極ＥＲＢＴおよび電極ＥＲＧＴ間において時間変化する電圧として出力する。すると、電極ＥＲＢＴおよび電極ＥＲＧＴに電位差が生じ、電界が発生する。ところで、一般に、人体等の誘電体は、大気に比較して電界を伝達させやすい。したがって、電極ＥＲＢＴを、図２４に示すように、人体等の誘電体に当接させると、電界をより遠方にまで到達させることができる。さらに、図２５に示すように、送信側装置により発生した電界内に、受信側装置を設置すると、受信側装置の電極ＥＲＢＲおよびＥＲＧＲ間に電位差が生じる。受信側装置はこれを検知し、復調することで、送信されたデータを得ることができる。このとき、帰還伝送路として用いられているのが、送信側装置の電極ＥＲＧＴと受信側装置ＥＲＧＲとの間に大気を介して確立された静電結合である。このとき、図２６のように、帰還伝送路として誘電体を用いてもよい。この場合、電界通信装置の通信可能距離はさらに伸長する。
上記２つの公報に開示の各技術によれば、この大地アースの問題を解決することができる。
しかしながら、上記の公報に開示の各技術を用いても、十分に長い通信距離を確保できるわけではない。その理由を、以下に示す。
特開平１０−２２９３５７号公報には、大地アースの問題を解決するために、送信側装置の帰還電極と受信側装置の帰還電極とを大気側に向けて、大気を介した静電結合による帰還伝送路を確保している。しかし、大気を介して静電結合するためには、送信側装置および受信側装置の帰還電極間の距離が長すぎてはならない。仮に、同公報に記載の構成で電界通信を実行した場合、人間の頭部および腰部間程度の間隔が開くと、装置間の通信は不可能となる。
特開２００１−２９８４２５号公報に開示の技術では、帰還電極を外し、導電体材によって構成される筐体が帰還電極の代替手段として用いられている。そして、この技術では、高感度の電界センサを使用して電界を検出するようにしている。この電界センサとしては、所謂ポッケルス効果を示す電気光学素子を用いたものが用いられている。この電界センサは、トランジスタやＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を利用したものに比較して、微かな電界の変化をも測定可能ではある。しかし、帰還電極と筐体とを兼用する構成では、受信側装置に到達した電界が装置内部で具体的にどのような分布となるかが不明である。仮に、電界センサが配設された部位に、ごく一部の電界しか到達しなければ、電界の変化に対する感度が向上することにはならない。つまり、同公報に開示された技術では、電界センサの配設位置がどの程度の電界密度となるかが厳密には予測できないから、受信感度が十分に向上するとは限らない。
【発明の開示】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、十分に長い通信距離を確保することのできる、電界通信装置を提供することを目的とする。
上記の課題に鑑みて、本発明は、誘電体へ電気的影響を与え易い位置に配置される送信側主電極と、送信側帰還電極と、電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を前記電気信号に従って変化させる変調部とを有する送信装置と、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有する受信装置とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信システムを提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置および受信装置間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
また、本発明は、誘電体へ電気的影響を与え易い位置に配置される送信側主電極と、送信側帰還電極と、電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を前記電気信号に従って変化させる変調部とを有する送信装置と、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するために前記誘電体から可能な限り遠方に配設され前記誘電体周囲の空間に向けて設置された受信側帰還電極と、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有する受信装置とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信システムを提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置および受信装置間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
好ましい態様において、前記電気的状態は電界であり、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電界内に前記電気光学結晶体が位置するように配設される。そうすることで、電気光学結晶を、十分な電界密度の元に置くことができる。
また、別の好ましい態様において、前記静電結合は、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極間の、大気を介した静電結合である。そうすることで、装置の設置位置によらず、通信可能距離を伸長することが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記電気光学結晶体の少なくとも一部を挟んで対向する位置に配置される。そうすることで、電気光学結晶を、十分に電界が通過する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記受信側帰還電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶は電界の変化に対して効率よく反応する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極を有する。そうすることで、電界は受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記帰還側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶に影響を与えた電界が受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極を有する。そうすることで、電界が電気光学結晶に到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記到達側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶により多く電界を到達させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記誘電体は人体である。そうすることで、人体を伝送媒体とすることが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置および前記受信装置は人体に装着される。そうすることで、人体を伝送媒体として電界通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置が装着される人体と、前記受信装置が装着される人体とは、各々別の人体である。そうすることで、複数の人体を伝送媒体とし、人体間での電界通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置は人体に装着され、前記受信装置は前記送信装置が装着された人体以外に配設され、前記送信装置を装着した人体が、前記受信装置における前記受信側主電極に接触すると、前記送信装置および前記受信装置間で通信が行われる。そうすることで、電界通信装置を装着した利用者の意志に基づく通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信装置は人体に装着され、前記送信装置は前記送信装置が装着された人体以外に配設され、前記受信装置を装着した人体が、前記送信装置における前記送信側主電極に接触すると、前記受信装置および前記送信装置間で通信が行われる。そうすることで、電界通信装置を装着した利用者の意志に基づく通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源または低インピーダンスで安定した電位を示す部位に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側帰還電極は、当該受信側帰還電極を収容する導電体材によりなる筐体に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源または低インピーダンスで安定した電位を示す部位に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側帰還電極は、当該送信側帰還電極を収容する導電体材によりなる筐体に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、上記の電界通信システムは、前記送信側帰還電極を前記誘電体側に配設すると共に、前記送信側主電極を装置周囲の空間に向けて配設する。この場合も、両電極間に生じた電位差によって装置周囲の空間に電界を発生させることができる。
また、別の好ましい態様において、上記の電界通信システムは、前記受信側帰還電極を前記誘電体側に配設すると共に、前記受信側主電極を装置周囲の空間に向けて配設する。この場合も、前記測定部を用いて、両電極間に生じた電界を測定することができる。
また、別の好ましい態様において、前記発光部はレーザー発振器として構成され、前記電気光学結晶体にレーザー光を照射する。そうすることで、電気光学結晶体の特性を活用して電界を捉えることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を透過する光の偏光状態の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を通過する光の強度の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置および前記受信装置は、イーサネット（登録商標）に準拠した手順で通信を行うための通信インターフェイスをさらに備え、
前記通信インターフェイスを介して、外部機器との間でイーサネット型ネットワークを構築可能である。そうすることで、電界通信ができない機器との間で通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記変調部の変調方式および前記復調部の復調方式は、イーサネット（登録商標）に準拠した方式である。そうすることで、別の通信端末から、送信装置または受信装置をイーサネットデバイスとして認識させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置と前記受信装置とが、同一装置である送受信装置として構成される。そうすることで、送信装置および受信装置双方向の電界通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが同一の電極として構成されるとともに、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが同一の電極として構成される。そうすることで、機器構成を、より簡易なものとできる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが同一の電極として構成されるか、あるいは、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが同一の電極として構成される。そうすることで、機器の利用用途に適する機器構成を選択可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記変調部の変調方式および前記復調部の復調方式は、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：振幅変調）方式、ＰＭ（Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：位相変調）方式、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：周波数変調）方式、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｅｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス符号変調）方式、ＳＳ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｐｒｅａｄ：スペクトラム拡散）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式もしくはＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ：超広帯域無線）方式である。複数の変調方式を用いることで、同時に送受信可能な信号の数を増すことができる。
そして、本発明は、誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記誘電体にとどく電界を発生する装置との間で大気を介した静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記電界によって前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信装置を提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置との間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
さらに、本発明は、誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記誘電体にとどく電界を発生する装置との間で大気を介した静電結合を確立するために前記誘電体から可能な限り遠方に配設され前記誘電体周囲の空間に向けて設置された受信側帰還電極と、前記電界によって前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信装置を提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置との間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
好ましい態様において、前記電気的状態は電界であり、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電界内に前記電気光学結晶体が位置するように配設される。そうすることで、電気光学結晶を、十分な電界密度の元に置くことができる。
また、別の好ましい態様において、前記静電結合は、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極間の、大気を介した静電結合である。そうすることで、装置の設置位置によらず、通信可能距離を伸長することが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記電気光学結晶体の少なくとも一部を挟んで対向する位置に配置される。そうすることで、電気光学結晶を、十分に電界が通過する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記受信側帰還電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶は電界の変化に対して効率よく反応する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極を有する。そうすることで、電界は受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記帰還側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶に影響を与えた電界が受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極を有する。そうすることで、電界が電気光学結晶に到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記到達側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶により多く与えるように電界を到達させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記誘電体は人体である。そうすることで、人体を伝送媒体とすることが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記発光部はレーザー発振器として構成され、前記電気光学結晶体にレーザー光を照射する。そうすることで、電気光学結晶体の特性を活用して電界を捉えることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を透過する光の偏光状態の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を通過する光の強度の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
以上、説明したように、本発明の電界通信システムおよび電界通信装置は、電界を捉えるセンサを、十分に電界密度の高くなる位置に配設することにより、電界変化を捉える感度を向上させる。この結果、本発明の電界通信システムおよび電界通信装置によれば、装置間の通信距離を優れて伸長することが可能となる。
また本発明は、通信装置と、この通信装置と通信する通信ユニットとを有し、前記通信装置は、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記通信ユニットは、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部とを有し、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されている通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記通信ユニットは、底面と側面と上面とを有する絶縁体を有し、前記絶縁体の内部に、前記測定部と、前記復調部とが設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側主電極が、前記絶縁体の上面に設置され、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、前記誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とをさらに有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記通信装置は、前記誘電体からの電気的影響を受けやすい位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信ユニットが送信したデータを得る復調部とをさらに有し、前記送信側帰還電極は、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋を構成する鉄骨であってもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の天井に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の長押部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の回り付け部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の巾木部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極と分離されている、前記通信ユニットの受信側帰還電極が、前記通信ユニットの送信側帰還電極が設置された部屋の部位と同じ部位に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信装置および前記通信ユニットにおいて、前記通信装置の、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが一体化され、前記通信ユニットの、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが一体化され、前記通信装置の、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが一体化され、前記通信ユニットの、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが一体化されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の天井部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の長押部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の回り付け部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の巾木部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋を構成する鉄骨であってもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、底面と側面と上面とを有する絶縁体を有し、前記絶縁体の内部に、前記測定部と、前記復調部と、前記変調部とが設置され、前記通信ユニットの前記受信側主電極が、前記絶縁体の上面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極が、前記受信側帰還電極が設置されている側面と直交する側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極とが、前記絶縁体の側面に接し、且つ側面を取り巻くように設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体は、直方体形状を有していてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体は、畳の形状を有し、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、当該絶縁体の側面部であって、当該絶縁体の縁に相当する部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の天井に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の長押部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の回り付け部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の巾木部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋を構成する鉄骨であってもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記通信ユニットの前記受信側主電極が触れ得ない位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記通信装置の前記送信側主電極が触れ得ない位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記静電結合とは、大気を介した静電結合であってもよい。
好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極は、安定した電位を得ていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源、低インピーダンスで安定した電位を得ている部位、信号グラウンド、前記通信装置を構成する筐体、大地アースのいずれかに接続されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記変調部は、前記送信側帰還電極および前記送信側主電極間の電位差を変化させ、前記送信側帰還電極と前記送信側主電極間の電位差に応じた電界を前記誘電体に与えてもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電位差を測定してもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶であって当該電気光学結晶が存在する空間における電気的状態に応じた変化を、当該電気光学結晶を通過する光に与える電気光学結晶と、前記電気光学結晶に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶内で受けた変化を示す信号を出力する受光部とを有していてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電界内に前記電気光学結晶が位置するように、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極が設置されること
を特徴とする請求項３５に記載の通信システム。
また、好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記電気光学結晶の少なくとも一部を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極と、前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極とをさらに有し、前記到達側電極と前記帰還側電極が、前記電気光学結晶を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信装置は、前記送信側主電極が前記受信側主電極の近傍に位置するように置かれ、前記受信側帰還電極は、前記送信側主電極および前記受信側主電極と接しない位置に設置され、前記測定部は、前記誘電体を介さず、前記変調部が発生させた電界により、前記受信側帰還電極と前記受信側帰還電極との間に生じる電界を測定してもよい。
また、本発明は、通信ユニットと、この通信ユニットと通信を行う通信装置とを有し、前記通信ユニットは、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記通信装置は、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部とを有し、前記送信側帰還電極は、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されていることを特徴とする通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記誘電体が、人体であってもよい。
また、本発明は、送信側帰還電極と、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有する通信装置が有する前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための電極である受信側帰還電極と、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側帰還電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部と、底面と側面と上面とを有する絶縁体とを有し、前記測定部と、前記復調部とが、前記絶縁体の内部に設置され、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置され、前記通信ユニットの受信側主電極が、前記絶縁体の上面に設置されている通信ユニットを提供する。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、送信側帰還電極と、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、前記絶縁体の内部に設けられ、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであってもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置され、前記送信側帰還電極が、前記受信側帰還電極が設置された側面と直交する側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極とが、前記絶縁体の側面に接し、且つ側面を取り巻くように設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記変調部は、前記送信側帰還電極および前記送信側主電極間の電位差を変化させ、前記送信側帰還電極と前記送信側主電極間の電位差に応じた電界を前記誘電体に与えてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体が方形なタイルの形状を有していてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体は、畳の形状を有し、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、当該絶縁体の側面部であって、当該絶縁体の縁に相当する部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極と前記送信側帰還電極は、安定した電位を得ていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極と前記送信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源、低インピーダンスで安定した電位を得ている部位、信号グラウンド、前記通信装置を構成する筐体、大地アースのいずれかに接続されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとが通信中に前記送信側主電極および前記受信側主電極と接しない位置に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信装置の前記送信側主電極が前記受信側主電極の近傍に位置するように置かれた場合に、前記測定部は、前記誘電体を介さず、前記変調部が発生させた電界により、前記受信側帰還電極と前記受信側帰還電極との間に生じる電界を測定してもよい。
また、本発明は、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有する通信装置が有する前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部とを有する通信ユニットの受信側帰還電極を、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に設けるとともに、前記受信側主電極を、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設ける電極配置方法を提供する。
この発明によれば、送信側帰還電極と受信側帰還電極とが静電結合されて帰還伝送路が確立され、受信側帰還電極が誘電体の移動範囲外に設置されるので、通信装置から送信された信号は、途絶することなく通信ユニットにて受信される。
また、この発明は、電界通信装置と、当該電界通信装置を端末とする通信網を構成し、前記電界通信装置と通信を行う基地局とを有する通信システムにおいて、前記基地局は、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信するデータに対応した電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極に与える電位を前記電気信号に従って変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記電界通信装置は、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有する通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電位と、予め定められた電位との電位差を測定してもよい。
また、本発明は、電界通信装置と、当該電界通信装置を端末とする通信網を構成し、前記電界通信装置と通信を行う基地局とを有する通信システムにおいて、前記基地局は、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、当該基地局に接続された送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を前記電気信号に従って変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位差を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位差の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記電界通信装置は、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で帰還伝送路を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有することを特徴とする通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記基地局は、前記電界通信装置に充電を行うための交流電圧を前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間に印加する発振器をさらに有し、前記報知情報には、当該基地局において前記電界通信装置の充電を行うことが可能であることを示す情報が付与されており、前記電界通信装置は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に誘導された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路により得られた直流電圧により充電されるバッテリーとをさらに有し、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局において当該電界通信装置の充電を行うことが可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知してもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電位差を測定してもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間における電界の強さに応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す信号を出力する受光部とを有していてもよい。
また、この発明は、通信網を構成する基地局であり、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与える基地局と通信を行う電界通信装置において、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有する電界通信装置を提供する。
この場合、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電位と、予め定められた電位との電位差を測定してもよい。
また、本発明は、通信網を構成する基地局であり、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位差を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位差の変化に応じた電界を前記誘電体に与える基地局と通信を行う電界通信装置において、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で帰還伝送路を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有することを特徴とする電界通信装置を提供する。
好ましい態様において、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを示す情報を表示部に表示してもよい。
好ましい態様において、前記基地局は、電界通信装置に充電を行うための交流電圧を前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間に印加する発振器をさらに有し、前記報知情報には、当該基地局において電界通信装置の充電を行うことが可能であることを示す情報が付与されており、当該電界通信装置は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に誘導された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路により得られた直流電圧により充電されるバッテリーとをさらに有し、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局において当該電界通信装置の充電を行うことが可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知するようにしてもよい。
好ましい態様において、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局において当該電界通信装置の充電を行うことが可能であることを示す情報を表示部に表示するようにしてもよい。
好ましい態様において、前記誘電体は人体であってもよい。
好ましい態様において、当該電界通信装置は、前記受信側主電極が前記送信側主電極の近傍に位置するように置かれ、前記変調部が発生させた電界による電気的影響を前記誘電体を介さず直接、前記受信側主電極に受けてもよい。
好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電位差を測定してもよい。
好ましい態様において、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間における電界の強さに応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す信号を出力する受光部とを有してもよい。
好ましい態様において、前記受信側主電極と前記受信側帰還電極とが、前記電気光学結晶体を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
好ましい態様において、前記受信側主電極に接続されており、前記受信側主電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極と、前記受信側帰還電極に接続されており、前記受信側帰還電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極とをさらに有し、前記到達側電極および前記帰還側電極が、前記電気光学結晶体を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記到達側電極および前記帰還側電極のいずれか一方以上が、前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさおよび形状を有していてもよい。
好ましい態様において、前記受信側帰還電極は、前記送信側帰還電極との間で大気を介した静電結合により帰還伝送路を確立するようにしてもよい。
好ましい態様において、前記受信側帰還電極および前記送信側帰還電極には、ともに安定した同じ電位が与えられていてもよい。
この発明によれば、電界通信装置は、基地局から送信された報知情報を予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、基地局との通信が可能であることをユーザに報知する。
【図面の簡単な説明】  図１は、電界通信装置ＴＲＸの一設置例を示した図である。
図２は、電界通信装置ＴＲＸの外観構成を示す斜視図である。
図３は、電界通信装置ＴＲＸの電気的構成を示すブロック図である。
図４は、送信アンプＡＰの電気的構成を示す図である。
図５は、電界センサＥＳの機械的構成を示す図である。
図６は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けていない場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図７は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けた場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図８は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。
図９は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図１０は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。
図１１は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図１２は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の態様について説明するブロック図である。
図１３は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の態様について説明するブロック図である。
図１４は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の態様について説明するブロック図である。
図１５は、設置例１における通信を概念的に示す図である。
図１６は、設置例２における通信を概念的に示す図である。
図１７は、設置例３における通信を概念的に示す図である。
図１８は、設置例４における通信を概念的に示す図である。
図１９は、設置例５における通信を概念的に示す図である。
図２０は、第１実施形態の変形例４における送信アンプの電気的構成例を示す図である。
図２１は、第１実施形態の変形例４における送信アンプの電気的構成例を示す図である。
図２２は、ＰＡＮにおける大地アース（Ｅａｒｔｈ  Ｇｒｏｕｎｄ）の問題を説明するための図である。
図２３は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２４は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２５は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２６は、帰還伝送路を誘電体にとる電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２７は、本発明の第２実施形態に係わる通信システムの全体構成を例示する図である。
図２８は、同システムに係わる送信機ＨＴＲＸのハードウェア構成を例示する図である。
図２９は、同システムに係わる通信ユニットＣＰの断面を例示する図である。
図３０は、同システムに係わる受信機ＦＴＲＸのハードウェア構成を例示する図である。
図３１は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰの外観を例示する斜視図である。
図３２は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰの断面を例示する図である。
図３３は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰを、タイルカーペット状に敷き詰めて設置した際の外観を示す斜視図である。
図３４は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰを、タイルカーペット状に敷き詰めた際の断面を例示する図である。
図３５は、本発明の第４実施形態に係わる通信ユニットＴＭＡの外観を例示する斜視図である。
図３６は、本発明の第４実施形態に係わる通信ユニットＴＭＡの断面を例示する図ある。
図３７は、本発明の第５実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図３８は、本発明の第６実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図３９は、受信側帰還電極の配置の変形例を例示する図である。
図４０は、本発明の変形例３に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図４１は、本発明の変形例５に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図４２は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極の配置の変形例を例示する図である。
図４３は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極の配置の変形例を例示する図である。
図４４は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極を通信ユニットＣＰに配置する場合の例を示す図である。
図４５は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極を通信ユニットＣＰに配置する場合の例を示す図である。
図４６は、本発明の第７実施形態に係るタイルカーペットＣＰＥｎと電子機器ＡＰＰについて例示する図である。
図４７は、同実施形態に係るタイルカーペットＣＰＥｎと電子機器ＡＰＰの回路構成を例示する図である。
図４８は、同実施形態に係り、充電モードと通信モードを時分割で行う場合の、分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの切換え動作例について示す図である。
図４９は、同実施形態に係り、充電に用いる交流電圧の周波数Ｐと、通信に使用する搬送波のキャリア周波数Ｄとを異ならせた場合について例示する図である。
図５０は、同実施形態の変形例に係り、電子機器ＡＰＰの画面表示例を示す図（その１）である。
図５１は、同実施形態の変形例に係り、電子機器ＡＰＰの画面表示例を示す図（その２）である。
図５２は、第８実施例における極性反転回路を有する電界通信装置ＴＸａのブロック図である。
図５３は、極性が反転していない信号と極性の反転した信号の例である。
図５４は、電界通信装置ＴＸａにおいて行われるフローチャートである。
図５５は、第８実施例の別の極性反転回路を有する電界通信装置ＲＸｂのブロック図である。
図５６は、電界通信装置ＲＸｂの行う処理のフローチャートである。
図５７は、第８実施例の更に別の極性反転装置を有する電界通信装置ＲＸｃのブロック図である。
図５８は、第９実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰａの外観を例示する斜視図である。
図５９は、第９実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰａが外部の電界通信装置と電界結合している様子を示す図である。
図６０は、第１０実施形態において、隣接する通信ユニットが結合している様子を示す図である。
図６１は、第１０実施形態において、１つ離れた通信ユニットが結合している様子を示す図である。
図６２は、第１０実施形態において、床面の複数の通信ユニットが結合している様子を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】［１．第１実施形態の構成］
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る電界通信装置ＴＲＸの一設置例を示した図である。図１に示すように、電界通信装置ＴＲＸは、人体ＨＢに装着される。そして、電界通信装置ＴＲＸは、人体ＨＢが良い導電性を示す数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚの周波数で変化する電界を放射するとともに、人体ＨＢを介して到達した電界を検知することができる。したがって、複数の電界通信装置ＴＲＸ間で、人体ＨＢを介して通信を行うことが可能である。
電界通信装置ＴＲＸは、ある周波数に対して導電性を有する誘電体であれば、どのようなものをも伝送路として利用することができる。したがって、電界通信装置ＴＲＸは、人体ＨＢ以外にも、例えば、部屋の壁、床、および天井など、種々の位置に配設することが可能である。また、電界通信装置ＴＲＸは、大気を介した静電結合を帰還伝送路とすることも可能であるし、誘電体を介して帰還伝送路を確保することも可能である。
図２は、電界通信装置ＴＲＸの外観構成を示す斜視図である。
筐体ＣＳは、絶縁体ＩＳによって覆われた箱型形状をしている。そして、筐体ＣＳの下面側に、絶縁体ＩＳを介して、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢが設けられている。一方、筐体ＣＳの上面側には、絶縁体ＩＳを介して、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧが設けられている。上記構成において、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢと、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧとは、絶縁体ＩＳによって絶縁されている。ここで、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢは、筐体ＣＳや筐体ＣＳ内部の回路から、なるべく離して設置することが望ましい。絶縁体ＩＳは、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢと、他の装置との距離を確保する機能も果たしている。この具体的理由については、後述する。
送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差が生じると、この電位差に応じた電界が放射される。この電界は、人体ＨＢを介すると、より遠方まで到達する。送信側帰還電極ＥＳＧは、大気を介した静電結合によって帰還伝送路を確立する際に用いられ、人体ＨＢに装着されると、周囲の空間に向くようになっている。
送信側主電極ＥＳＢが放射する電界は、送信側主電極ＥＳＢが人体ＨＢに当接している場合に、最も遠くまで到達する。しかし、送信側主電極ＥＳＢが放射する電界は、衣服等若干の空間を介した場合であっても人体ＨＢに到達し、人体ＨＢを介して遠くまで到達する。この場合、電界の到達距離はやや短くなるが、感電や皮膚アレルギーに対する利用者の不安を低減させることができる。また、同様の理由により、送信側主電極ＥＳＢおよび送信側帰還電極ＥＳＧの表面を、薄い絶縁体で覆っても構わない。
図３は、電界通信装置ＴＲＸの電気的構成を示すブロック図である。
図３に示すように、電界通信装置ＴＲＸは、外部インターフェイスＮＩＣと、制御部ＣＲと、送信部ＴＭと、受信部ＲＶと、を備えている。
外部インターフェイスＮＩＣは、外部機器との間でイーサネット（登録商標）形式のデータ授受を行うインターフェイスである。この外部インターフェイスＮＩＣには、イーサネットの一形式である１０ＢＡＳＥ−２方式に従って動作可能なあらゆる機器を接続可能である。例えば、外部インターフェイスＮＩＣを介して、電界通信装置ＴＲＸと通信端末（図示せず）とを接続することが可能である。この場合、通信端末は、電界通信装置ＴＲＸをイーサネットデバイスとして認識する。なお、ここでは１０ＢＡＳＥ−２方式としたが、１０ＢＡＳＥ−Ｔおよび１０ＢＡＳＥ−５方式を用いてもよい。
制御部ＣＲは、送信側制御部ＭＰＵＴと、受信側制御部ＭＰＵＲとを備えている。
送信側制御部ＭＰＵＴは、他の電界通信装置ＴＲＸへのデータ送信を制御する。より具体的には、送信側制御部ＭＰＵＴは、他の電界通信装置ＴＲＸに送信すべきデータを、その内容に応じた送信信号に変換する。そして、送信側制御部ＭＰＵＴは、送信信号を送信部ＴＭに供給する。
一方、受信側制御部ＭＰＵＲは、受信部ＲＶから信号を受信すると、これに基づきデータを復元する。そして、受信側制御部ＭＰＵＲは、復元したデータを処理する。例えば、受信した送信信号から画像データが復元された場合、受信側制御部ＭＰＵＲは、そのデータを表示装置（図示略）に表示する。また例えば、受信した送信信号から音声データが復元された場合、受信側制御部ＭＰＵＲは、そのデータに基づく音声をスピーカ（図示略）から出力する。
送信部ＴＭは、変調装置ＥＣと、送信アンプＡＰとを備えている。
変調装置ＥＣは、送信側制御部ＭＰＵＴから入力された送信信号を用いて、搬送波を変調する。変調装置ＥＣが搬送波を変調する際の変調方式は、主となる信号帯域が人体が良導性を示す数十ｋＨｚ以上であれば、どのような帯域も自由に選択することができる。本実施例では、例として、イーサネットで広く用いられている１０ＢＡＳＥ−２方式を用いている。また、搬送波の周波数は、周囲からのノイズが入りにくい周波数を選択すれば、通信品質を安定したものとすることが可能である。そして、変調装置ＥＣは変調された信号を送信アンプＡＰに出力する。
送信側帰還電極ＥＳＧは、送信アンプの端子Ｑに接続されている。これによって、送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差が発生し、周囲の空間に放射される。送信側帰還電極ＥＳＧが接続されるのは、送信アンプの端子Ｑ以外にも、例えば、プラス電源およびマイナス電源などの低インピーダンスの信号源や、筐体ＣＳ等に接続することが可能である。これらの低インピーダンスの信号源に送信側帰還電極ＥＳＧを接続することで、放射される電界を安定させることが可能である。
なお、送信される電界が十分安定していれば、送信側帰還電極ＥＳＧは、いずれにも接続しなくても構わない。また、ショートによる電界の減衰を防ぐために、筐体ＣＳや送信側帰還電極ＥＳＧは、人体ＨＢや送信側主電極ＥＳＢとは絶縁されている必要がある。また、これとは逆に、送信アンプＡＰの端子Ｐを、送信側帰還電極ＥＳＧに、端子Ｑを送信側主電極ＥＳＢ側に接続しても構わない。この場合、放射される電界の極性は上述の場合とは逆になるが、電界の極性に無関係なＦＭ等の変調方式を用いたり、送受信回路の何れか一方に極性反転回路を装備する等の対処により、正常な通信を行うことが可能である。
送信アンプＡＰは、変調装置ＥＣから信号が入力されると、これを増幅し、信号の増幅に応じた電位差を、端子ＰおよびＱ間に発生させる。
図４は、送信アンプＡＰの電気的構成を示す図である。同図に示す送信アンプＡＰは、連続した振幅値を持つ変調方式に適する。この送信アンプＡＰの駆動電圧を高電圧にすると、送信信号の振幅を増幅することが可能となる。同図に示すように、送信アンプＡＰの端子Ｐは、送信側主電極ＥＳＢと接続されている。したがって、送信アンプＡＰに変調された信号が入力されると、人体ＨＢに向けて、端子ＰおよびＱ間に発生した電位差に応じた電界が放射される。なお、電界通信装置ＴＲＸの送信電圧は高いことが好ましいが、送信電極を通じて流れる電流はごく僅かである。したがって、送信アンプＡＰの電源供給能力は高くなくても良い。
なお、端子Ｑを接続する部位は、安定した電位を示すものであれば、何でも構わない。例えば、上記の構成以外にも、低インピーダンスで安定した電位を示す部位があれば、この部位に端子Ｑを接続可能である。また、端子Ｑをプラス電源またはマイナス電源に接続し、電源電位に保っても良い。さらに、端子Ｑの電位を安定した電位に保つことが困難である場合には、端子Ｑを何れにも接続せず、大気の電位に保っても構わない。
次に、受信部ＲＶは、電界センサＥＳと、復調装置ＤＣとを備える。
電界センサＥＳは、非常に微弱な電界を識別可能である。電界センサＥＳは、他の電界通信装置が放射した電界が到達した場合に、電界の変化を捉える。そして、電界センサＥＳは、捉えた変化に基づいて、変調された信号を識別し、これを復調装置ＤＣに出力する。復調装置ＤＣは、電界センサＥＳから信号を供給されると、これを復調して、もとの送信信号を得る。
図３に示すように、電界センサＥＳは、電気光学結晶ＥＯと、光測定器ＤＴと、を備えている。
電気光学結晶ＥＯは、例えばＢＳＯ（Ｂｉ１２ＳｉＯ２０）、ＢＴＯ（Ｂｉ１２ＴｉＯ２０）、ＣｄＴｉ、ＣｄＴｅ、ＤＡＳＴ（ジメチルアミノスルチバゾリウム−トシレート）等の結晶であり、所謂ポッケルス効果に従い、電界の変化に比例して屈折率が変化する結晶である。光測定器は、レーザーダイオード等により構成され、電気光学結晶ＥＯにレーザー光線を入射する光照射器と、フォトデテクタ等により構成され、光照射器から入射されたレーザー光線を受光する受光器とを備えている。
図５は、電界センサＥＳの機械的構成を示す図である。
光照射器ＬＤから電気光学結晶ＥＯに入射したレーザー光線は、電気光学結晶ＥＯ内部で反射して、受光器ＰＤに設けられた偏光板を通過し、受光器ＰＤに入射する。このとき、電気光学結晶ＥＯの屈折率が変化すると、この変化に応じて、電気光学結晶ＥＯを透過するレーザー光線の偏光状態が変化する。この変化は、偏光板を通過するレーザー光線の強度に変化をもたらす。この変化を測定することで、光測定器ＤＴは、電界の変化を識別することができる。
そして、電界センサＥＳは、具体的には次のようにして信号を得る。
例えば、他の電界通信装置ＴＲＸが放射した電界内において、受信側主電極ＥＲＢおよび受信側帰還電極ＥＲＧに電位差が生じたとする。すると、これに応じて、電気光学結晶ＥＯの屈折率は変化し、レーザー光線の偏光状態が変化する。光測定器ＤＴは、この偏光状態の変化を測定する。屈折率の変化は電界の変化に基づくものであり、この電圧変化は電界を放射した電界通信装置ＴＲＸにおいて変調された信号に基づく。したがって、復調装置ＤＣが、光測定器ＤＴから測定結果を１０ＢＡＳＥ−２方式で復調すれば、もとの送信信号を得ることになる。
なお、電気光学結晶ＥＯ及び光測定器ＤＴから構成された電界センサが電界を捉える方法は、公知のものであり、特開平８−２６２１１７号公報等に開示されているものと同一である。
くわえて、本実施形態の電界通信装置ＴＲＸは、電気光学結晶ＥＯが十分に電界変化を検知可能とし、電界を捉える感度を向上させるための仕組みを備えている。以下、これについて詳述する。
まず、電気光学結晶ＥＯは、必ずしも受信側帰還電極ＥＲＧを備えていない場合であっても、原理的には通信可能である。しかしながら、この場合、電気光学結晶ＥＯが十分に電界を捉えることができず、電界通信装置ＴＲＸの通信可能距離が短縮される。
図６は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けていない場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。このように受信側帰還電極ＥＲＧが設けられていない場合は、同図に示すように、受信側主電極ＥＲＢを介して電気光学結晶ＥＯに到達した電界は、受信側主電極ＥＲＢを通過するとすぐに、電気光学結晶ＥＯの側面を通過して帰還経路に入っている。電界が、電気光学結晶ＥＯを十分に通過しないまま帰還経路に入るということは、電気光学結晶ＥＯが電界から受ける影響が小さいということである。電気光学結晶ＥＯが電界から受ける影響が小さいということは、電気光学結晶ＥＯの屈折率の変化が小さいということである。これは、電界通信装置ＴＲＸの受信感度が上がらないことを意味する。
一方、上述した図３に示す構成のように、受信側帰還電極ＥＲＧを設けると、電界センサＥＳが十分に電界を捉えることができるようになる。その結果、電界通信装置ＴＲＸの通信可能距離は伸長される。
図７は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けた場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。同図では、受信側主電極ＥＲＢが、送信側主電極ＥＳＢと同様に、人体ＨＢの近傍に設置されている。受信側帰還電極ＥＲＧは、送信側帰還電極ＥＳＧと同様に、筐体ＣＳの上表面に周囲空間に向けて設置されている。また、電界センサＥＳは、受信側帰還電極ＥＲＧと受信側主電極ＥＲＢとの間に挟まれるように設置されている。ここで、ショートによる電界の減衰を防ぐために、筐体ＣＳや受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢや受信側主電極ＥＲＢとは絶縁されている必要がある。
図７に示す構成の場合、送信側帰還電極ＥＲＧと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に大気を介した静電結合により帰還伝送路が確立している。従って、受信側主電極ＥＲＢを出た電気力線は受信側帰還電極ＥＲＧとによって引き寄せられている。この結果、図６の場合と比較して、電気光学結晶ＥＯを貫く電気力線の数が増える。このとき、光測定器ＤＴは、電界センサＥＳにレーザー光を照射し、電界センサＥＳを通ってきた光の変更状態や強度の変化を検知し、電界センサＥＳを貫いている電界の変化を、電気信号の変化として検出する。
さて、図３の構成からさらに、電界センサＥＳの一部分に電極構造ＥＯＢを設け、受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続すると、受信側主電極ＥＲＢに到達した電界を効率良く電界センサＥＳに導くことができるようになる。
図８は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。そして、図９は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図９に示すように、受信側主電極ＥＲＢを介して電気光学結晶ＥＯに到達した電界は、電極構造ＥＯＢの電位によって、受信側帰還電極が配設された方向に引き付けられる。そのため、電気光学結晶ＥＯにより多くの電界を引き付けることができるようになる。
さらに、電極構造ＥＯＢの対向部分に電極構造ＥＯＧを設け、これを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続することで、電界センサＥＳに効率的に電界を導くことができるようになる。
図１０は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。同図に示すように、電気光学結晶ＥＯの上面には、上面よりも大きさがやや小さい電極構造ＥＯＧが設けられている。図１１は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図１１に示すように、受信側主電極ＥＲＢに到達した電気力線は、電極構造ＥＯＢの電位によって、電気光学結晶ＥＯが配設された位置に引き付けられ、更に、電極構造ＥＯＧの電位によって、受信側帰還電極ＥＲＧが配設された方向に引き付けられる。その結果、電気光学結晶ＥＯを通過する電気力線の数を増やすことができ、電界センサＥＳは、より十分に電界の変化を捉えることができるようになる。
くわえて、上記の各態様において、受信側帰還電極ＥＲＧを、電界通信装置ＴＲＸ内部の回路における信号グラウンド、プラス電源やマイナス電源、筐体ＣＳ等の、低インピーダンスの信号源に接続することも可能である。受信側帰還電極ＥＲＧを、低インピーダンスの信号源に接続することで、電界センサＥＳに導かれる電界を、さらに安定させることが可能となる。
図１２〜図１４は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の各態様について説明するブロック図である。図１２は、電界センサＥＳに電極構造を設けていない場合の接続例を示す。図１３は、電界センサＥＳに電極構造ＥＯＢを設けた場合の接続例を示す。図１４は、電界センサＥＳに電極構造ＥＯＢおよび電極構造ＥＯＧを設けた場合の接続例を示す。
なお、上記の例とは逆に、受信側帰還電極ＥＲＧを人体ＨＢ側に、受信側主電極ＥＲＢを周囲の空間に向けて設置しても構わない。この場合、検出される電界の極性が逆になるが、極性に無関係なＦＭ等の変調方式を用いたり、送受信回路の何れかに極性反転回路を装備すればよい。大気は誘電体であり、電界通信装置ＴＲＸは、正常に通信可能である。
また、電界通信装置ＴＲＸは、送信側主電極ＥＳＢ、送信側帰還電極ＥＳＧ、受信側主電極ＥＲＢおよび受信側帰還電極ＥＲＧの形状や配設位置を調節することで、電気光学結晶ＥＯに効率的に電界を通過させることの可能な構成であれば良い。各電極の形状はどのようなものであっても構わず、また、どのように配置されても構わない。
以上の構成により、電界通信装置ＴＲＸは、高感度の電界センサによって十分に電界を捉えることが可能となる。その結果、電界通信装置ＴＲＸの通信可能距離は、従来の装置に比較して、大きく伸長するのである。
［２．第１実施形態の動作］
次に、上記構成による電界通信装置ＴＲＸの具体的な設置例および動作例について説明する。説明を具体的に行うため、機能が各々異なる複数の電界通信装置ＴＲＸ１〜５を例にとり、これらの電界通信装置ＴＲＸ間の通信について説明する。
電界通信装置ＴＲＸ１には、例えば、和音キーボード（Ｃｈｏｒｄｋｅｙｂｏａｒｄ）等の携帯型キーボードが装着されている。この電界通信装置ＴＲＸ１は、入力インターフェイスとして利用され、各種のデータを入力することが可能である。また、電界通信装置ＴＲＸ１にはスピーカが備わっており、音声出力が可能である。
電界通信装置ＴＲＸ２には、例えば、Ｆｌａｓｈメモリ等の不揮発性メモリが装着されている。この不揮発性メモリには、各種の情報を記憶することが可能である。つまり、電界通信装置ＴＲＸ２は、記憶装置として用いることができる。
電界通信装置ＴＲＸ３には、例えば、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）インターフェイスや携帯電話（ともに図示せず）等の通信インターフェイスが装着されている。電界通信装置ＴＲＸ３は、ＬＡＮを構成する他の通信端末との間での通信や、インターネット（ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）等のＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介した通信等において、ゲートウェイ装置として用いられる。
電界通信装置ＴＲＸ４には、例えば、フィルム液晶等によって構成される小型表示装置を備えるヘッドマウントディスプレイが装着されている。つまり、電界通信装置ＴＲＸ４は、表示装置として用いられる。
電界通信装置ＴＲＸ５は、屋内設置型の装置として構成される。電界通信装置ＴＲＸ５の受信側主電極ＥＲＢおよび受信側帰還電極ＥＲＧは、部屋の床面、壁面、乃至天井面に設置されている。電界通信装置ＴＲＸ５は、電界通信装置ＴＲＸ３と同様に、ＬＡＮを構成する他の通信端末との間での通信や、ＷＡＮを介した通信において、ゲートウェイ装置として用いられる。
なお、以下の説明においては、電界通信装置ＴＲＸ１の構成要素については、図３において使用される各符号に”１”を付加した符号を各々を特定するために使用する。また、電界通信装置ＴＲＸ２の構成要素については、図３において使用される各符号に”２”を付加した符号を各々を特定するために使用する。電界通信装置ＴＲＸ３〜５についても、同様である。
＜設置例１＞
図１５は、設置例１における通信を概念的に示す図である。同図には、電界通信装置ＴＲＸ１およびＴＲＸ２間の通信が例示されている。
まず、電界通信装置ＴＲＸ２の送信側制御部ＭＰＵＴ２が、電界通信装置ＴＲＸ１に送信すべきデータを、送信信号に変換する。そして、送信側制御部ＭＰＵＴ２は、送信信号を変調装置ＥＣ２に出力する。変調装置ＥＣ２は、送信信号によって搬送波を変調する。そして、変調装置ＥＣ２は、変調された信号を送信アンプＡＰ２に出力する。送信アンプＡＰ２は、変調された信号を増幅し、端子Ｐ２および端子Ｑ２間の電圧変化に変換する。すると、この電圧変化に基づき、送信側主電極ＥＳＢ２から電界が放射される。この電界は、人体ＨＢを介して、電界通信装置ＴＲＸ２の設置されている位置に到達する。
電界通信装置ＴＲＸ２の放射した電界が到達すると、電界通信装置ＴＲＸ１において、電気光学結晶ＥＯ１の屈折率が変化する。この結果、光測定器ＤＴ１の受光部に入射するレーザー光の偏光状態が変化する。そして、光測定器ＤＴ１は、受光量の変化に応じた電気信号を、復調装置ＤＣ１に出力する。復調装置ＤＣ１は、入力された電気信号を復調する。復調装置ＤＣ１は、復調した信号を、受信側制御部ＭＰＵＲ１に出力する。受信側制御部ＭＰＵＲ１は、復調装置ＤＣ１から入力された信号に基づき、電界通信装置ＴＲＸ２が送信したデータを得る。そして、受信側制御部ＭＰＵＲ１は、取得したデータに基づく処理を実行する。
＜設置例２＞
図１６は、設置例２における通信を概念的に示す図である。同図には、利用者Ａの装着する電界通信装置ＴＲＸ２ａと、利用者Ｂの装着する電界通信装置ＴＲＸ２ｂとの間の通信が例示されている。
まず、電界通信装置ＴＲＸ２ａの送信側主電極ＥＲＢ２ａからは、送信すべきデータによって変調された電界が放射されている。この状態において、例えば握手する等、利用者Ａの身体と利用者Ｂの身体とが接すると、利用者Ａに放射されている電界が、利用者Ｂに伝達する。そして、電界通信装置ＴＲＸ２ｂに電界が到達する。すると、電界通信装置ＴＲＸ２ｂは、電界通信装置ＴＲＸ２ａが送信したデータを得、これに基づく処理を実行する。
なお、電界通信装置ＴＲＸ２から変調された信号が放射される過程、および、電界通信装置ＴＲＸｂにおいて信号が復調されデータが取得される過程の動作については、設置例１と同様であるため、その説明を省略する。
＜設置例３＞
図１７は、設置例３における通信を概念的に示す図である。同図には、複数の電界通信装置ＴＲＸ１〜ＴＲＸ４間の通信が例示されている。
本設置例に示す態様は、電界通信装置ＴＲＸ１〜４が電界通信を行うものである。つまり、入出力装置、記憶装置およびゲートウェイ装置が、人体ＨＢをバスとして通信している。さらに、本設置例では、電界通信装置ＴＲＸ５を介して、ＬＡＮに接続された通信端末と通信を行ったり、ＷＡＮを介した通信を行うことも可能である。
なお、各装置間において行われる通信の過程は、設置例１と同様であるため、説明を省略する。
＜設置例４＞
図１８は、設置例４における各装置間の通信を概念的に示す図である。同図には、電界通信装置ＴＲＸ２および自動販売機ＶＭ間の通信が例示されている。このように、電界通信装置ＴＲＸを屋外設置型の装置に装着し、人体に装着される電界通信装置ＴＲＸとの間で通信を行うことも可能である。
図１８に示す自動販売機ＶＭには、電界通信装置ＴＲＸが内蔵されている。そして、自動販売機ＶＭの利用者が飲料を購入する際に押下すべき購入ボタンは、受信側主電極ＥＲＢとして構成されている。一方、受信側帰還電極ＥＲＧは、例えば装置前面の下方等、利用者が直接触れる可能性の低い位置に設けられている。ここで、利用者が受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとを同時に触れることの出来ない構成であれば、受信側帰還電極ＥＲＧは何処に配設しても構わない。電界通信装置ＴＲＸ同士の静電結合を高め、通信品質を安定させるためには、受信側帰還電極ＥＲＧは受信側主電極ＥＲＧの近傍に設置することが好ましい。
利用者が、例えば電子マネーバリュー等によって変調された電界を電界通信装置ＴＲＸ２から放射した状態で、自動販売機ＶＭの購入ボタンを押下する。すると、電界通信装置ＴＲＸ２と自動販売機ＶＭとの間で通信が行われ、自動販売機ＶＭは、利用者の押下した購入ボタンに予め対応付けられている商品を排出する。
なお、電界通信装置ＴＲＸ２および自動販売機ＶＭ間の通信過程は、上記複数の電界通信装置ＴＲＸ間における通信と同様であるため、説明を省略する。
上記の場合において、仮に、微弱無線による近距離無線通信を利用したと想定する。すると、利用者が近傍を通過しただけで通信が行われ、装置内部に記憶される情報が流出する場合がある。しかし、電界通信装置ＴＲＸの場合、利用者が触れない限り、外部機器と通信が行われることはない。このため、装置内部に記憶される情報がむやみに外部に流出することを防止したり、情報を外部に送出することに関する利用者の意思確認を行ったりすることが容易となる。つまり、電界通信装置ＴＲＸは、個人認証や物品販売を行う機器への応用に優れているということができる。
＜設置例５＞
図１９は、設置例５における各装置間の通信を概念的に示す図である。
電界通信装置ＴＲＸ５を利用すると、上記設置例３と同様に、ＬＡＮやＷＡＮを介した通信を行うことが可能である。本設置例では、電界通信装置ＴＲＸ５の受信側主電極ＥＲＢが床面に設けられている。そのため、利用者Ａが受信側主電極ＥＲＢの配設位置に立っただけで、電界通信を行うことも可能である。電子メールの受信確認は勿論、テレビ番組の番組選択やビデオオンデマンドの配信コンテンツ選択等、本設置例の適用範囲は幅広い。
なお、設置例５における各装置間の通信は、上記の各設置例と同様であるため、説明を省略する。
［３．第１実施形態の効果］
以上、説明したように、本実施形態の電界通信装置ＴＲＸは、従来の電界通信装置に比較して通信感度が向上しているため、人体の至る部分に装着された装置間で通信が可能である。したがって、装置の利用用途は大きく広がる。
［４．第１実施形態の変形例］
なお、本発明の電界通信装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。
（変形例１）上述の実施形態においては、電界通信装置ＴＲＸは、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢと、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧとを、別々の構成とする態様を例に採り説明をおこなった。しかし、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢを同一の構成とする態様を採っても構わない。また、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧを同一の構成とする態様を採っても構わない。
（変形例２）上述の実施形態においては、電界通信装置ＴＲＸは、送信機能および受信機能を共に実現可能な構成を備えるものとして説明を行った。しかし、電界通信装置ＴＲＸは、用途に応じて、送信機能または受信機能の一方のみを実現する構成を採っても構わない。この場合、電界通信装置ＴＲＸは、その実現する機能に応じて、主電極および帰還電極を、送信または受信のどちらか一方のみ備えれば良い。同様に、電界通信装置ＴＲＸは、送信側制御部ＭＰＵＴまたは受信側制御部ＭＰＵＲの何れか一方を備えれば良い。
（変形例３）上述の実施形態においては、電界通信装置ＴＲＸは、１０ＢＡＳＥ−２方式を単一の変調方式として用いた。この場合、一つの伝送路（一つの人体ＨＢ）で信号を送信可能な電界通信装置ＴＲＸは１台に制限される。しかし、変調に用いる周波数を複数用いる、または、複数の変調方式を採用することにより、信号を同時に送信可能な電界通信装置ＴＲＸの台数を増やす態様を採っても構わない。電界通信装置ＴＲＸが利用可能な変調方式は、１０ＢＡＳＥ−２方式に限られるものではない。電界通信装置ＴＲＸは、例えば、イーサネットで標準的に用いられている１０ＢＡＳＥ−２、１００ＢＡＳＥ、１０００ＢＡＳＥ等のベースバンド方式に加え、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：振幅変調）方式、ＰＭ（Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：位相変調）方式、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：周波数変調）方式、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｅｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス符号変調）方式、ＳＳ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｐｒｅａｄ：スペクトラム拡散）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式もしくはＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ：超広帯域無線）方式等、任意の方式を採用することが可能である。また、搬送波の周波数も、誘電体の導電性を良好なものとすることが可能であれば、どのようなものであっても構わない。
（変形例４）上述の実施形態においては、図４に示す送信アンプＡＰを用いて、変調された信号を、端子ＰおよびＱ間の電位差として出力する態様を採って説明を行った。しかし、電界通信装置ＴＲＸにおいて利用可能な送信アンプＡＰは、図４に示すものには限られない。例えば、変調方式として１００ＢＡＳＥ−Ｔのように出力値が多値となる方式を選択した場合、図２０に示す送信アンプを用いると良い。この場合、予め出力値として電圧値を設定しておき、入力信号に従ってスイッチを切り換えれば、多値の電圧値を出力することができる。また、図２１に示す構成の送信アンプを用いることも可能である。同図に示す送信アンプは、入力信号に従ってスイッチを切り換えることが可能であり、１０ＢＡＳＥ−２のような２値出力の変調方式には適している。
（変形例５）上述の実施形態においては、電界センサＥＳは、レーザー光線が電気光学結晶ＥＯを通過したレーザー光線の偏光状態に基づいて、電気信号を出力する態様を採って説明を行った。しかし、電界センサＥＳは、レーザー光線が電気光学結晶ＥＯに入射する前後の光の干渉を測定し、これにより電界の変化を測定して電気信号を出力する態様であっても構わない。要は、電界センサＥＳが、電気光学結晶ＥＯに到達する電界の変化に基づいて電気信号を出力することが可能な構成であれば、電界センサＥＳの横成および作用は、どのようなものであっても構わない。
［５．第２実施形態］
［５−１．第２実施形態の構成］
図２７は、本発明の第２実施形態に係わる通信システムの全体構成を例示する図である。
送信機ＨＴＲＸは、人体ＨＢに装着される通信装置であり、人体ＨＢを伝送路として通信を行う機能を有している。通信ユニットＣＰは、部屋ＲＭの床面に設置される建築部材であり、通信装置である受信機ＦＴＲＸを有している。ゲートウェイＧＷは、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置（図示略）と、受信機ＦＴＲＸとの間で行われる通信を中継するものであり、インターネットＩＮＥＴおよび受信機ＦＴＲＸに接続されている。
受信機ＦＴＲＸは、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置と通信を行う機能を有している。また、受信機ＦＴＲＸは、人体ＨＢを伝送路として、人体ＨＢに装着される送信機ＨＴＲＸと通信を行う機能を有している。部屋ＲＭの天井には受信側帰還電極ＥＲＧが設置されており、この受信側帰還電極ＥＲＧは、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）に接続されている。
図２７に示した通信システムにおいて、送信機ＨＴＲＸは、人体ＨＢ、通信ユニットＣＰに内蔵されている受信機ＦＴＲＸ、ゲートウェイＧＷおよびインターネットＩＮＥＴを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置との間で通信を行う。
［５−１−１．送信機ＨＴＲＸの構成］
図２８は、送信機ＨＴＲＸのハードウェア構成を例示するブロック図である。
筐体ＣＳ１は、箱形の形状を有しており、以下に説明する送信機ＨＴＲＸを構成する各部を収容している。
マイクロコンピュータＭＣ１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力ポート（いずれも図示略）などを備えた、一般的なマイクロコンピュータである。ＲＯＭには、受信機ＦＴＲＸやインターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置など他の通信装置と通信を行うための制御プログラムが記憶されている。マイクロコンピュータＭＣ１は、図示を省略した電源が入れられると、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行し、送信機ＨＴＲＸの各部の制御を行う。
絶縁体ＨＩＳは、筐体ＣＳ１が人体ＨＢに接する面、すなわち、送信側主電極ＥＳＢが設置されている面に設置されており、人体ＨＢと筐体ＣＳ１との間を絶縁する。送信側帰還電極ＥＳＧは、送信機ＨＴＲＸが人体に装着された時に大気に接する位置に設置されている電極であり、その表面が絶縁体で覆われている。送信側帰還電極ＥＳＧは、送信機ＨＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）に接続されている。
変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１に接続されている。また変調装置ＥＣ１は、人体ＨＢに接する送信側主電極ＥＳＢに接続されている。変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１から出力された信号が入力されると、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数の搬送波を、入力された信号に対応して変調する。また、変調装置ＥＣ１は、図示を省略した送信アンプを有しており、変調後の信号に基づいて、送信側主電極ＥＳＢおよび送信側帰還電極ＥＳＧ間に電位差を発生させる。これにより、変調後の信号に対応した電界が人体ＨＢに与えられる。なお、変調装置ＥＣ１が使用する搬送波の周波数を、周囲からのノイズが入りにくい周波数とすれば、通信品質をより安定したものとすることができる。なお、本発明の要旨とは関係がないため図示を省略しているが、この送信機ＨＴＲＸは、バッテリー、メモリ、操作キー等をさらに有している。
［５−１−２．通信ユニットＣＰの構成］
図２９は、通信ユニットＣＰの構成を例示する図である。図２９に示すように、通信ユニットＣＰは、受信機ＦＴＲＸ、受信側主電極ＥＲＢ、インシュレータＩＮＳからなる。受信側主電極ＥＲＢは、電界の変化を測定するためのものであり、受信機ＦＴＲＸに接続されている。インシュレータＩＮＳは、絶縁体であり、通信ユニットＣＰが図２７に示すように部屋ＲＭに設置された際に、受信側主電極ＥＲＢと部屋ＲＭの床面との間を絶縁する。
［５−１−３．受信機ＦＴＲＸの構成］
図３０は、通信ユニットＣＰに内蔵されている受信機ＦＴＲＸのハードウェア構成を例示するブロック図である。
筐体ＣＳ２は、箱形の形状を有しており、以下に説明する受信機ＦＴＲＸを構成する各部を収容している。絶縁体ＦＩＳは、筐体ＣＳ２が受信側主電極ＥＲＢに接する面に設置されており、受信側主電極ＥＲＢと筐体ＣＳ２との間を絶縁する。
マイクロコンピュータＭＣ２は、送信機ＨＴＲＸが有するマイクロコンピュータと同様な一般的なマイクロコンピュータである。受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２のＲＯＭには、送信機ＦＴＲＸやインターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置など、他の通信装置と通信を行うための制御プログラムが記憶されている。マイクロコンピュータＭＣ２は、図示が省略された電源が入れられると、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行し、受信機ＦＴＲＸの各部の制御を行う。
電気光学結晶ＥＯａは、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、Ｂｉ１２ＧｅＯ２０、Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３等の結晶であり、印加された電界によって屈折率が変化する、所謂ポッケルス効果に従う結晶である。電気光学結晶ＥＯａは、円柱状の形状を有している。ＥＯａ用電極ＥＯＢａは、電気光学結晶ＥＯａの端面に設置された電極であり、電気光学結晶の底面（円形）と同じ大きさを有している。ＥＯａ用電極ＥＯＢａは、受信側主電極ＥＲＢに接続されている。ＥＯａ用電極ＥＯＢａが電気光学結晶に接している面は鏡面となっており、光測定器ＤＴａから出力されたレーザ光を反射する。ＥＯａ用電極ＥＯＧａは、電気光学結晶ＥＯａに設置されている電極であり、図３０に示した電極ＥＲＧに接続されている。受信側帰還電極ＥＲＧは、送信機ＨＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）に接続されている。ＥＯａ用電極ＥＯＢａとＥＯａ用電極ＥＯＧａは、図３０に示したように、電気光学結晶ＥＯａを挟むように設置される。これにより、図１１に示したように、電気光学結晶ＥＯａを通過する電気力線の数をふやすことができ、より遠距離まで通信を行うことが出来るようになる。
光測定器ＤＴａは、電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化を測定するためのものである。光測定器ＤＴａは、電気光学結晶ＥＯａにレーザ光を照射するための光線源となる半導体レーザダイオードＬＤａや、この光線源から照射されたレーザ光を受光するためのフォトダイオードＰＤａを用いた受光部などを有している。この受光部は、光線源からレーザ光が電気光学結晶ＥＯａへと照射され、電気光学結晶ＥＯａを透過した透過光がＥＯａ用電極ＥＯＢａにて反射された場合に、その反射光を受光することができる位置に設けられている。従って、電気光学結晶ＥＯａの屈折率に変化が生じた場合、電気光学結晶ＥＯａを透過するレーザ光の偏光状態が変化する。この変化により、受光部においては、受光量が変化する。この結果、光測定器ＤＴａは、この受光量の変化に基づいて電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化を測定することができる。電気光学結晶ＥＯａの屈折率に変化が発生した場合、光測定器ＤＴａは、電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化を測定し、この測定結果を電気信号に変換し、復調装置ＤＣａへ出力する。
復調装置ＤＣａは、光測定器ＤＴａから出力された電気信号を復調するものであり、マイクロコンピュータＭＣ２に接続されている。インターフェースＩＦは、マイクロコンピュータＭＣ２および図２７に示したゲートウェイＧＷに接続されており、マイクロコンピュータＭＣ２とゲートウェイＧＷとの間で行われる通信を中継する。マイクロコンピュータＭＣ２は、復調装置ＤＣａから出力された信号を受信すると、インターフェースＩＦを制御することにより、受信した信号をゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送信する。
なお、変調装置ＥＣ１において使用される変調方式、および復調装置ＤＣａにおいて使用される復調方式は、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数が用いられるものであれば任意に選択可能であり、例えば、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＰＭ（Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔａｉｏｎ）方式、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｅｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、ＳＳ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｐｒｅａｄ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）方式等を用いることができる。なお、本発明の要旨とは関係がないため図示を省略しているが、この受信機ＦＴＲＸは、バッテリー、メモリ、操作キー等をさらに有している。
次に、図２７において、送信機ＨＴＲＸと受信機ＦＴＲＸとの間で通信が行われる場合の伝送路について説明する。送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、部屋ＲＭの天井に設置されている受信側帰還電極ＥＲＧへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢが触れることがない位置である天井に設置されているため、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
［５−２．第２実施形態の動作例］
本発明の第２実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。
まず、送信機ＨＴＲＸにおいて、送信機ＨＴＲＸが送信するデータがマイクロコンピュータＭＣ１から変調装置ＥＣ１へ出力される。変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１から出力された信号が入力されると、この信号を用いて、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数の搬送波を変調する。送信機ＨＴＲＸは、この変調後の信号を、変調装置ＥＣ１の送信アンプにて増幅した後、増幅後の信号に基づいて送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差を発生させる。これにより人体ＨＢに電界が発生する。
受信機ＦＴＲＸでは、人体ＨＢに与えられた電界により、受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に電位差が生じる。すると、この電位差に応じて、電気光学結晶ＥＯａの屈折率が変化する。電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化は、光測定器ＤＴａにより測定され、電気信号に変換される。屈折率の変化は電界の変化に基づくものであり、この電気信号の変化は電界を放射した送信機ＨＴＲＸにおいて変調された信号に基づく。変換された電気信号は、光測定器ＤＴａから出力され、復調装置ＤＣａに入力される。
復調装置ＤＣａでは、光測定器ＤＴａから出力された信号が復調され、送信機ＨＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ１が出力した信号が復元される。復調装置ＤＣａにて復調された信号は、復調装置ＤＣａから出力され、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、天井に受信側帰還電極ＥＲＧを設置したことにより、信号の伝送路となる人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している受信側帰還電極ＥＲＧに触れる虞がなくなり、通信が途絶するのを防止できる。また、受信側帰還電極ＥＲＧ、送信側帰還電極ＥＳＧが設けられているため、安定した通信を行うことが可能となる。また、部屋ＲＭが、上述したように電極が配置されて製造されると、送信機ＨＴＲＸと受信機ＦＴＲＸは、部屋ＲＭ内にて通信を行うことが可能となる。
［６．第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。図３１は、通信ユニットＴＣＰの外観を例示する斜視図である。本発明の第３実施形態に係わる通信システムは、本発明の第２実施形態に係わる通信システムにおいて部屋ＲＭの床面に設置されている通信ユニットＣＰを、図３１に例示した方形なタイルの形状を有する通信ユニットＴＣＰに替えている点が、本発明の第２実施形態と異なる点である。第３実施形態に係わる通信システムにおいて、通信ユニットＴＣＰ以外の他の構成要素は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
［６−１．第３実施形態の構成］
通信ユニットＴＣＰの構成について、図３１および図３２を用いて説明する。図３２は、通信ユニットＴＣＰの断面を例示する図である。図３２に示したように、通信ユニットＴＣＰは、インシュレータＩＮＳと、インシュレータＩＮＳに内蔵されている受信機ＦＴＲＸと、受信側主電極ＥＲＢと、カーペットＣＡと、受信側帰還電極ＥＲＧとを有している。
受信側帰還電極ＥＲＧには、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）と、ＥＯａ用電極ＥＯＧａとが接続されており、図３１および図３２から明らかなように、インシュレータＩＮＳの周囲を取り囲むように設置されている。インシュレータＩＮＳの上面には、受信側主電極ＥＲＢが設置されており、受信側主電極ＥＲＢの上面は、カーペットＣＡで覆われている。受信側主電極ＥＲＢは、受信機ＦＴＲＸのＥＯａ用電極ＥＯＢａに接続されている。また、受信機ＦＴＲＸは、第２実施形態の通信ユニットＣＰと同様に、インターネットＩＮＥＴに接続されているゲートウェイＧＷに接続されている。
通信ユニットＴＣＰは、図３３に示すように部屋ＲＭの床面に、タイルカーペットのように敷き詰められて設置される。図３４は、図３３に示すように敷き詰められた通信ユニットＴＣＰの断面を示す図である。図３４に示すように、通信ユニットＴＣＰがタイルカーペットのように敷き詰められて設置される場合には、隣り合う通信ユニットＴＣＰとの間に生じる空間、即ち、受信側帰還電極ＥＲＧの上部に生じる空間に、インシュレータＧＩＳが設置される。
送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＴＣＰの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、通信ユニットＴＣＰに設置されている受信側帰還電極ＥＲＧへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢが触れることがない位置であるインシュレータＧＩＳの下部に設置されているため、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
なお、通信ユニットＴＣＰをタイルカーペットのように敷き詰めた場合に、隣り合う通信ユニットＴＣＰとの間に生じる溝の幅を、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに接触しない程度に狭くなるようにすれば、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることがなくなるので、インシュレータＧＩＳを設けなくてもよいが、溝に導電性があるゴミなどの異物が入ると通信に支障をきたす虞があるので、インシュレータＧＩＳを設けることが望ましい。
［６−２．第３実施形態の動作例］
次に本発明の第３実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。なお、送信機ＨＴＲＸが電界を発生させるまでの動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが人体ＨＢに電界を与えると、受信機ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に電位差が生じる。受信機ＦＴＲＸは、光測定器ＤＴａを用いて、送信機ＨＴＲＸがデータを送信するために用いた変調信号を、この電位差から得る。受信機ＦＴＲＸが、得られた変調信号を復調装置ＤＣａを用いて復調すると、送信機ＨＴＲＸが送信したデータが得られる。得られたデータは、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第３実施形態によれば、受信側帰還電極ＥＲＧがインシュレータＧＩＳの下部に設置されるようになるため、人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している受信側帰還電極ＥＲＧに触れることがなくなり、通信が途絶するのを防止できる。また、本発明の第３実施形態によれば、第２実施形態のように、受信側帰還電極ＥＲＧを天井に設置する必要がなくなるので、第２実施形態に比べて部屋の施工が容易になり、部屋の景観を損なうことがなくなる。また、通信ユニットＴＣＰをタイルカーペットのように敷き詰めた場合に、インシュレータＧＩＳを用いることにより、段差を解消しつつ溝に埃がたまるのを防ぐことができる。
［７．第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態について説明する。図３５は、通信ユニットＴＭＡの外観を例示した斜視図である。本発明の第４実施形態に係わる通信システムは、本発明の第３実施形態に係わる通信システムにおいて部屋ＲＭの床面に設置されている通信ユニットＴＣＰを、図３５に例示した形状を有する通信ユニットＴＭＡに替えている点が、本発明の第３実施形態と異なる点である。この通信ユニットＴＭＡは、日本で部屋に引くマットの一種である畳の形状をしている。このように通信ユニットを畳の形状にすることにより、部屋の美観を損なうことがなくなる。もちろん、通信ユニットを他の形状やデザインにすることもできる。第４実施形態に係わる通信システムにおいて、通信ユニットＴＭＡ以外の他の構成要素は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
［７−１．第４実施形態の構成］
通信ユニットＴＭＡの構成について、図３５および図３６を用いて説明する。図３６は、通信ユニットＴＭＡの断面を例示する図である。図３６に示したように、通信ユニットＴＭＡは、インシュレータＩＮＳと、インシュレータＩＮＳに内蔵されている受信機ＦＴＲＸと、受信側主電極ＥＲＢと、畳表Ｔと、受信側帰還電極ＥＲＧと、通信ユニットＴＭＡの長手方向の側面に設置されている、縁ＨＲとを有している。また、通信ユニットＴＭＡは、縁ＨＲと、受信側帰還電極ＥＲＧと、インシュレータＩＮＳとで囲まれた空間に、インシュレータＧＩＳを有している。
受信側帰還電極ＥＲＧは、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）と、ＥＯａ用電極ＥＯＧａとに接続されており、図３５および図３６から明らかなように、インシュレータＩＮＳの長手方向の側面に沿って設置されている。インシュレータＩＮＳの上面には、受信側主電極ＥＲＢが設置されており、受信側主電極ＥＲＢの上面は、畳表Ｔで覆われている。受信側主電極ＥＲＢは、受信機ＦＴＲＸのＥＯａ用電極ＥＯＢａが接続されている。また、受信機ＦＴＲＸは、第２実施形態の通信ユニットＣＰと同様に、インターネットＩＮＥＴに接続されているゲートウェイＧＷに接続されている。通信ユニットＴＭＡは、通常の畳と同様に、部屋ＲＭの床面に畳のように敷き詰められて設置される。
送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＴＭＡの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、通信ユニットＴＭＡに設置されている受信側帰還電極ＥＲＧへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢが触れることがない位置である縁ＨＲおよびインシュレータＧＩＳの下部に設置されているため、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
［７−２．第４実施形態の動作例］
次に本発明の第４実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。なお、送信機ＨＴＲＸが電界を発生させるまでの動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが人体ＨＢに電界を与えると、受信機ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に電位差が生じる。受信機ＦＴＲＸは、光測定器ＤＴａを用いて、送信機ＨＴＲＸがデータを送信するために用いた変調信号を、この電位差から得る。受信機ＦＴＲＸが、得られた変調信号を復調装置ＤＣａを用いて復調すると、送信機ＨＴＲＸが送信したデータが得られる。得られたデータは、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第４実施形態によれば、受信側帰還電極ＥＲＧが縁ＨＲおよびインシュレータＧＩＳの下部に設置されるようになるため、人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している受信側帰還電極ＥＲＧに触れることがなくなり、通信が途絶するのを防止できる。また、本発明の第４実施形態によれば、第２実施形態のように、受信側帰還電極ＥＲＧを天井に設置する必要がなくなるので、第２実施形態に比べて部屋の施工が容易になる。また、第２実施形態のように、受信側帰還電極ＥＲＧを人の目につく位置に設置しないので部屋の景観を損なうことがなくなる。また、インシュレータＩＮＳを畳の形状に似せた場合、通常、畳の長手方向に設けられている縁の部分に受信側帰還電極ＥＲＧを配置することで、畳としての外観を保ちつつ、良好な通信を行うことが可能となる。
［８．第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態について説明する。図３７は、本発明の第５実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。本発明の第５実施形態に係わる通信システムは、本発明の第２実施形態に係わる通信システムの受信側帰還電極ＥＲＧを、部屋ＲＭを構成する鉄骨ＳＫに替えている点が、本発明の第２実施形態と異なる点である。帰還電極となる鉄骨ＳＫは、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）とＥＯａ用電極ＥＯＧａに接続されている。第５実施形態に係わる通信システムにおいて、鉄骨ＳＫ以外の他の構成要素は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、受信機ＦＴＲＸに接続されている鉄骨ＳＫへ伝わる。鉄骨ＳＫに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。鉄骨ＳＫは、人体ＨＢが触れることがない位置で壁面内部に設置されているため、人体ＨＢが帰還電極である鉄骨ＳＫに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
次に本発明の第５実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。なお、送信機ＨＴＲＸが電界を発生させるまでの動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが人体ＨＢに電界を与えると、受信機ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと鉄骨ＳＫとの間に電位差が生じる。
受信機ＦＴＲＸは、光測定器ＤＴａを用いて、送信機ＨＴＲＸがデータを送信するために用いた変調信号を、この電位差から得る。受信機ＦＴＲＸが、得られた変調信号を復調装置ＤＣａを用いて復調すると、送信機ＨＴＲＸが送信したデータが得られる。得られたデータは、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第５実施形態によれば、建築物の壁面内部の鉄骨ＳＫを帰還電極とするので、人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している鉄骨ＳＫに触れることがなく、通信が途絶するのを防止できる。また、第２実施形態のように受信側帰還電極ＥＲＧを部屋に設置したりする必要がなくなるので、第２実施形態に比べて部屋の施工が容易になり、部屋の景観を損なうことがなくなる。
［９．第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態について説明する。図３８は、本発明の第６実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。図３８に示したように、本発明の第６実施形態は、第２実施形態にて説明した通信システムを、複数階を有する建築物に設置している。なお、図３８においては、ゲートウェイＧＷとインターネットＩＮＥＴの図示を省略している。
［９−１．第６実施形態の構成］
ビルＢＬは、３つの階からなる建物であり、各階の部屋ＲＭｎに通信ユニットＣＰｎと受信側帰還電極ＥＲＧｎとが設置されている（ｎは、階を示す整数）。各階に設けられている通信ユニットＣＰｎに内蔵されている受信機ＦＴＲＸｎは（ｎは、階を示す整数）、ゲートウェイＧＷに接続されている。ゲートウェイＧＷは、第２実施形態と同様に、図示を省略した通信装置が接続されているインターネットＩＮＥＴに接続されている。
また、各階の通信ユニットＣＰｎに内蔵されている受信機ＦＴＲＸｎのＧＮＤ（グラウンド）は、部屋ＲＭｎの天井に設置されている受信側帰還電極ＥＲＧｎに接続されている。各階に居る人物は、各々送信機ＨＴＲＸｎ（ｎは、階を示す整数）を有している。
送信機ＨＴＲＸｎが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢｎ（ｎは、階を示す整数）に沿って広がり、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢｎへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢｎに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢｎに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、通信ユニットＣＰｎに設置されている受信側帰還電極ＥＲＧｎへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧｎに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧｎは、人体ＨＢが触れることがない位置である天井に設置されているため、人体ＨＢｎが受信側帰還電極ＥＲＧｎに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
［９−２．第６実施形態の動作例］
次に本発明の第６実施形態において、送信機ＨＴＲＸｎが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について、ビルＢＬの２階を例に説明する。
まず、２階にいる人物が有する送信機ＨＴＲＸ２において、送信機ＨＴＲＸ２が送信するデータがマイクロコンピュータＭＣ１から変調装置ＥＣ１へ出力される。変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１から出力された信号が入力されると、この信号を用いて、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数の搬送波を変調する。送信機ＨＴＲＸ２は、この変調後の信号を、変調装置ＥＣ１の送信アンプにて増幅した後、増幅後の信号に基づいて送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差を発生させ、人体ＨＢ２に電界を与える。
受信機ＦＴＲＸ２では、人体ＨＢ２に与えられた電界により、受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧ２との間に電位差が生じる。すると、この電位差に応じて、電気光学結晶ＥＯａの屈折率が変化する。電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化は、光測定器ＤＴａにより測定され、電気信号に変換される。屈折率の変化は電界の変化に基づくものであり、この電気信号の変化は電界を放射した送信機ＨＴＲＸ２において変調された信号に基づく。変換された電気信号は、光測定器ＤＴａから出力され、復調装置ＤＣａに入力される。
復調装置ＤＣａでは、光測定器ＤＴａから出力された信号が復調され、送信機ＨＴＲＸ２のマイクロコンピュータＭＣ１が出力した信号が復元される。復調装置ＤＣａにて復調された信号は、復調装置ＤＣａから出力され、受信機ＦＴＲＸ２のマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第６実施形態よれば、各階に居る人物が有する送信機ＨＴＲＸｎは、当該送信機ＨＴＲＸｎが存在する階の通信ユニットＣＰｎおよび受信側帰還電極ＥＲＧｎを用いて通信を行うので、各階毎に設けられた通信システムは、独立して動作することが可能となる。
［１０．変形例］
（変形例１）
上述した実施形態では、受信機ＦＴＲＸの受信側帰還電極ＥＲＧを天井に設置するようにしたが、設置場所は天井に限定されるものではない。例えば、図３９に示したように、壁面の「回り付け」部分（受信側帰還電極ＭＧ）、壁面の「長押」部分（受信側帰還電極ＮＧ）、壁面の「巾木」部分（受信側帰還電極ＫＧ）など、人体ＨＢに触れにくい場所であれば他の場所であってもよい。
（変形例２）
上述した実施形態では、受信側主電極ＥＲＢの上面にカーペットや畳を設置したが、受信側主電極ＥＲＢの上面に設置するものは、これに限定されるものではなく、絨毯、人工芝やラバーマットなどでもよい。
（変形例３）
人体に装着されている送信機は、家電製品や動植物などに設置してもよい。また本発明において、人体ＨＢ等の誘電体は必ず用いられるとは限らない。図４０は、電気機器ＡＰＰＴＲＸに送信機ＨＴＲＸの機能を持たせた例を示す図である。電気機器ＡＰＰＴＲＸは、例えば、テレビやラジオ、パーソナルコンピュータ等の電子機器であって、送信機ＨＴＲＸと同様に、マイクロコンピュータおよび変調装置を有している。この変調装置は、送信側主電極ＡＢに接続されている。また、電気機器ＡＰＰＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）は、受信側帰還電極ＡＧに接続されている。送信側主電極ＡＢおよび受信側帰還電極ＡＧの表面は、ともに絶縁体でおおわれている。
この電気機器ＡＰＰＴＲＸの場合、当該電気機器ＡＰＰＴＲＸを通信ユニットＣＰの上に置くことで、電気機器ＡＰＰＴＲＸの送信側主電極ＡＢと、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢとが対向し、電界を用いた通信を行うことが可能となる。これにより、電気機器ＡＰＰＴＲＸは、ゲートウェイＧＷを介してインターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置と通信を行うことが可能となる。
なお、このようにして電気機器ＡＰＰＴＲＸと、通信ユニットＣＰ内の通信装置ＦＴＲＸとが通信を行う場合は、人体ＨＢを伝送路として用いていないので、電界を発生させるために用いる搬送波の周波数を、人体ＨＢが良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の範囲に限定する必要はない。すなわち、上述した範囲よりも低いキャリア周波数を有する搬送波を用いてもよい。
（変形例４）
第６実施形態において、通信ユニットＣＰｎのインシュレータＩＮＳが薄いと、受信側主電極ＥＲＢｎと受信側主電極ＥＲＢｎが設置されている直下の階の天井に設置してある受信側帰還電極ＥＲＧ（ｎ−１）との間で、結合が生じる虞がある。これを防止するために、各階の通信ユニットＣＰｎのインシュレータＩＮＳを厚くすると共に、各階の天井に設置されている受信側帰還電極ＥＲＧｎと天井との間に、絶縁体を挿入するようにしてもよい。このような態様によれば、受信側主電極ＥＲＢｎと、受信側帰還電極ＥＲＧ（ｎ−１）との間で結合が生じる虞を小とすることが可能となる。
（変形例５）
本発明の第６実施形態では、受信側帰還電極ＥＲＧｎを各階毎に設置するようにしているが、図４１に示したように、ビルＢＬを構成する鉄骨ＳＫを受信側帰還電極ＥＲＧの代わりとしてもよい。この態様によれば、帰還電極を部屋毎に設置することが無くなるため、簡便に通信システムの設置を行うことが可能となる。
（変形例６）
また、送信機ＨＴＲＸおよび受信機ＦＴＲＸが、複数のキャリア周波数を使用できるようにすれば、一つの通信ユニットＣＰに対して通信できる送信機ＨＴＲＸの数を増やすことが可能となる。
（変形例７）
また、上述した実施形態において、送信機ＨＴＲＸの送信側主電極ＥＳＢは、人体ＨＢに接するものとしたが、衣服の上や、若干の空間があってもよい。
（変形例８）
上述した送信機と受信機の機能を一体化した送受信機を、人体ＨＢに装着したり、通信ユニットＣＰに内蔵させるようにしてもよい。送受信機は、送信側主電極および受信側主電極を一体化した主電極を有する一方、送信側帰還電極および受信側帰還電極を一体化した帰還電極を有するようにしてもよい。勿論、送受信機は、送信側主電極と受信側主電極、あるいは送信側帰還電極と受信側帰還電極を別々に備えている構成であってもよい。このような態様によれば、人体ＨＢに装着される通信機と通信ユニットＣＰに内蔵されている通信機との間で双方向の通信を行うことが可能となる。また、送信機と受信機の機能を一体化した送受信機を床に設置する通信ユニットＣＰ、通信ユニットＴＣＰ、通信ユニットＴＭＡに内蔵させる態様において、前述の各通信ユニットに内蔵させる送受信機に、ルータの機能を持たせるようにしてもよい。また、通信ユニットに送信機、人体に受信機を配置する構成にしてもよい。この場合、送信機の送信側主電極は、通信ユニットの上面に配置され、送信機の送信側帰還電極は、人体が触れることのない天井などに配置される。
送信機と受信機の機能を一体化させた送受信機を通信ユニットＣＰに内蔵させる場合、図４２に示したように送信側帰還電極ＥＳＧを天井に、受信側帰還電極として、受信側帰還電極ＮＧを部屋の長押部分に設置するようにしてもよい。もちろん、送信側帰還電極ＥＳＧと受信側帰還電極ＥＲＧの位置は、上述した位置以外に、回り付け、巾木に配置するようにしてもよい。また、同じ部屋の同じ部分に、送信側帰還電極ＥＳＧ、受信側帰還電極ＥＲＧを配置するようにしてもよい。
さらに、図４３に示したように、送信側帰還電極ＥＳＧを通信ユニットＣＰの側面に配置し、受信側帰還電極ＥＲＧを天井に配置するようにしてもよい。この場合、受信側帰還電極は、回り付け、長押、巾木に配置するようにしてもよい。また、この場合に、受信側帰還電極として、部屋ＲＭを構成する鉄骨を受信側帰還電極とするようにしてもよい。
また、部屋ＲＭを構成する鉄骨を電極として使用する場合には、この鉄骨を通信ユニットＣＰに内蔵された送受信機の送信側帰還電極としてもよいし、送信側帰還電極と受信側帰還電極とを一体化した電極としてもよい。
送信機と受信機の機能を一体化させた送受信機を通信ユニットＴＣＰに内蔵させる場合、図４４に示したように、インシュレータＩＮＳの側面部に送信側帰還電極ＥＳＧを配置し、送信側帰還電極ＥＳＧを配置した側面部と直交する側面部に受信側帰還電極ＥＲＧを配置するようにしてもよい。また、図４５に示したように、インシュレータＩＮＳの側面部を取り巻くように、送信側帰還電極ＥＳＧと、受信側帰還電極ＥＲＧとを配置するようにしてもよい。
（変形例９）
上述した実施形態においては、より安定した通信を行えるようにするため、通信装置ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧをＧＮＤに接地するとともに、天井や側壁に設けられた受信側帰還電極ＥＲＧにＧＮＤ（グラウンド）電位を与えるようにした。このように、安定した通信を行えるようにするためには、送信側帰還電極ＥＳＧと受信側帰還電極ＥＲＧに安定した電位を与えればよい。したがって、例えば、送信側帰還電極ＥＳＧや受信側帰還電極ＥＲＧが、筐体ＣＳ１、ＣＳ２や、安定した同じ電位を供給するプラス電源やマイナス電源等の低インピーダンスの信号源に個別に接続されていてもよい。なお、送信側帰還電極ＥＳＧと受信側帰還電極ＥＲＧに安定した同じ電位が与えられていなくても、通信を行うことは可能である。また、送信機ＨＴＲＸが発生する電界が十分安定していれば、送信側帰還電極ＥＳＧは、いずれにも接続しなくてもよい。
（変形例１０）
上述した第４実施形態では、通信ユニットＴＭＡの長手方向の両側面に電極ＦＧを設置しているが、どちらか一方の側面にのみ受信側帰還電極ＥＲＧを設置するようにしてもよい。
（変形例１１）
上述した実施形態では、通信ユニットＣＰ、通信ユニットＴＣＰ、通信ユニットＴＭＡは、いずれも四角形であるが、各々の通信ユニットの形状は、四角形に限定されるものではない。円や楕円、四角形以外の多角形の形状であってもよい。
（変形例１２）
上述した実施形態では、各々の通信ユニットや受信側帰還電極ＥＲＧは、建築物である部屋に設置されているが、各々の通信ユニットや帰還電極が設置されるのは、部屋に限定されるものではない。各々の通信ユニットや帰還電極は、電車、船や飛行機などの構造体に設置してもよい。
（変形例１３）
上述した実施形態では、受信側主電極ＥＲＢが人体ＨＢに接触する面を絶縁体で覆うようにしているが、人体ＨＢに接触する面だけでなく、電極全体を絶縁体で覆うようにしてもよい。また、絶縁体がなくても通信システムの動作は変わらないので、絶縁体で覆わなくても良い。ただし、送信側主電極ＨＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢは、通常、導電性物質で作られることとなり、金属イオンを含んでしまう。金属イオンを含む物質を長時間、人間の皮膚に接触させていると金属アレルギーを生じる場合がある。このようなことを防ぐために、本発明では、送信側主電極ＨＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢの表面を絶縁体で覆っている。また、送信側主電極ＨＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢの表面を絶縁物質で覆うことにより、人体ＨＢと送信機ＨＴＲＸや受信機ＦＴＲＸとを絶縁し、万一の感電等を防ぐ効果もある。
（変形例１４）
ＥＯａ用電極ＥＯＢａおよびＥＯａ用電極ＥＯＧａは、電気光学結晶体ＥＯａの底面または上面と同じ大きさ、あるいはそれよりも小さな大きさであることが望ましいが、このような大きさに限定されるものではない。勿論、電気光学結晶ＥＯａの形状も円柱に限定されるものではない。また、ＥＯａ用電極ＥＯＢａおよびＥＯａ用電極ＥＯＧａは、電気光学結晶ＥＯａを挟んで配置されていればよく、必ずしも電気光学結晶ＥＯａに当接されている必要はない。加えて、ＥＯａ用電極ＥＯＢａと受信側主電極ＥＲＢ、ＥＯａ用電極ＥＯＧａと受信側帰還電極ＥＲＧは、必ずしも接続されている必要はない。すなわち、ＥＯａ用電極ＥＯＢａと受信側主電極ＥＲＢ、ＥＯａ用電極ＥＯＧａと受信側帰還電極ＥＲＧがそれぞれ近接して設けられていれば、接続されていなくても、接続している場合と同等の役割を果たすことができる。
（変形例１５）
上述した実施形態では、主電極と帰還電極の両方を備えた送信機および受信機について説明したが、帰還電極を必ず設置しなければならないということはない。例えば、図１１に示す構成において、送信側帰還電極ＥＲＧを、接地された筐体ＣＳ１により代替する一方、受信機ＦＴＲＸの受信側帰還電極ＥＲＧを取り外し、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを接地する構成とし、このような構成を有する送信機ＨＴＲＸと受信機ＦＴＲＸとを一体化させた通信装置ＨＴＲＸ，ＦＴＲＸを用いてもよい。
（変形例１６）
上述した実施形態において、通信装置ＨＴＲＸの送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの配置を入れ替える一方、通信装置ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの配置を入れ替える構成、すなわち、天井に主電極、通信ユニットＣＰの表面に帰還電極を設ける構成としてもよい。この場合、測定される電位差の極性が逆になるが、極性に無関係なＦＭ等の変復調方式を用いたり、あるいは通信装置ＨＴＲＸや通信装置ＦＴＲＸに極性反転回路を備えるようにすればよい。
（変形例１７）
上述した実施形態において、筐体ＣＳ１、ＣＳ２は、その表面を絶縁体で覆うようにしてもよい。
［Ｆ．第７実施形態］
次に、上述の実施形態において説明した通信システムを利用して、電子機器に充電を行う方法について説明する。
本実施形態に係るタイルカーペットＣＰＥｎは、タイルカーペットの形状をしていて、床に敷き詰められて設置されるものである。またタイルカーペットＣＰＥｎは、上述の実施形態で説明した送信機および受信機を一体化した通信装置ＦＴＲＸを内蔵するものである。図４６に示すように、その上面に主電極ＦＢが設けられている。この主電極ＦＢの表面は絶縁膜で覆われている。また、このタイルカーペットＣＰＥｎに内蔵された通信装置ＦＴＲＸには、側壁に設けられた帰還電極ＷＧが接続されている。一方、電子機器ＡＰＰは、例えば、テレビやパーソナルコンピュータ等の家電情報機器である。この電子機器ＡＰＰは、底面に主電極ＡＰＰＢが設けられている一方、上面に帰還電極ＡＰＰＧが設けられている。これらの主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧについても、その表面が絶縁膜で覆われている。
次に、図４７に示すように、タイルカーペットＣＰＥｎは、通信制御装置ＣＣＵＸｎと、通信装置ＦＴＲＸと、発振器ＰＯＳＣと、分割スイッチＦＰＳＷとを有している。また、電子機器ＡＰＰは、当該電子機器ＡＰＰの各部を制御する制御部ＡＰＰＣＵと、通信装置ＡＰＰＴＲＸと、分割スイッチＡＰＳＷと、整流回路ＢＲＧと、充電式のバッテリーＢＡＴとを有している。
タイルカーペットＣＰＥｎ内の通信制御装置ＣＣＵＸｎは、例えば、電子機器ＡＰＰから送信された充電モードへの移行を指令するコマンドを受信した場合等に、充電モードに移行する。充電モードの場合、まず、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、分割スイッチＦＰＳＷに切換信号を送出し、分割スイッチＦＰＳＷを両方ともＰ側に接続する。一方、電子機器ＡＰＰにおいても、制御部ＡＰＰＣＵにより分割スイッチＡＰＳＷが両方ともＰ側に接続される。なお、例えば、分割スイッチＦＰＳＷの切換えを操作するための操作ボタンをタイルカーペットＣＰＥｎの上面に設け、ユーザがこの操作ボタンを操作して分割スイッチＦＰＳＷをＰ側またはＤ側に切換えるようにしてもよい。
次いで、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、電子機器ＡＰＰの充電を行うための交流電圧を発振器ＰＯＳＣから発生させる。これにより、主電極ＦＢおよび帰還電極ＷＧを介して、電子機器ＡＰＰの主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間に交流電圧が誘導される。電子機器ＡＰＰでは、この交流電圧を整流回路ＢＲＧにより整流して直流電圧を得て、バッテリーＢＡＴを充電する。一方、通信モードの場合は、タイルカーペットＣＰＥｎの分割スイッチＦＰＳＷおよび電子機器ＡＰＰの分割スイッチＡＰＳＷが全てＤ側に接続される。これにより、通信装置ＦＴＲＸと通信装置ＡＰＰＴＲＸとの間で電界を用いた通信が行われる。
なお、タイルカーペットＣＰＥｎの分割スイッチＦＰＳＷと、電子機器ＡＰＰの分割スイッチＡＰＳＷとを同期させてＰ側およびＤ側に切換える動作を繰り返すことで、充電モードと通信モードを時分割で行うことが可能となる。このような場合における分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの切換え動作例について図４８に示す。同図において、「Ｄ」は、分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの全てのスイッチがＤ側に接続され、通信モードである場合を示している。また、「Ｐ」は、分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの全てのスイッチがＰ側に接続され、充電モードである場合を示している。なお、同図において、横軸は時間、縦軸は電界の強さを示している。
また、図４９に示すように、充電に用いる交流電圧の周波数帯域Ｐを、通信に使用する搬送波の周波数帯域Ｄと異ならせることにより、充電モードと通信モードとを同時に行えるようにすることもできる。同図において、横軸は周波数、縦軸は電界の強さを示している。但し、この場合は、発振器ＰＯＳＣから供給される充電用の交流電圧（周波数帯域Ｐ）と、通信装置ＦＴＲＸから供給される通信用の交流電圧（周波数帯域Ｄ）とを合成して主電極ＦＢおよび帰還電極ＷＧ間にに印加する回路を設ける必要がある。また、分割スイッチＡＰＳＷの代りに、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間に誘導された交流電圧から、充電用の交流電圧の成分と通信用の交流電圧の成分とを分離し、充電用の交流電圧の成分を整流回路ＢＲＧへ、通信用の交流電圧の成分を通信装置ＡＰＰＴＲＸへ出力する回路を設ける必要がある。
また、この場合、電子機器ＡＰＰにおいて、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間に誘導された交流電圧に含まれている、充電用の周波数成分や、通信用のキャリア周波数成分の有無を検出する回路を設けるとよい。このようにすると、電子機器ＡＰＰは、当該電子機器ＡＰＰが置かれた場所が、充電が可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上であるか否か、あるいは、通信が可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上であるか否か等を判別することができる。
なお、電子機器ＡＰＰの充電のみを行うのであれば、例えば、図４７において、帰還電極ＷＧおよび主電極ＦＢの代りに１次コイルを設け、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧの代りに２次コイルを設ける構成としてもよい。このようにしても、相互誘導作用により２次コイルに交流電圧が誘導される。この場合、１次コイルはタイルカーペットＣＰＥｎ内の上面付近、２次コイルは電子機器ＡＰＰ内の底面付近に設けられる。また、充電のために電子機器ＡＰＰをタイルカーペットＣＰＥｎの上に置いたときに、１次コイルと２次コイルの位置がきちんと重なるように、タイルカーペットＣＰＥｎの上面に充電用スペースを囲うラインや、位置合わせのためのマーク等が記されているとよい。
［第７実施形態の変形例］
＜変形例１＞
第７実施形態において、タイルカーペットＣＰＥｎ内の通信制御装置ＣＣＵＸｎおよび通信装置ＦＴＲＸと、電子機器ＡＰＰとは、以下に述べるような制御を行う構成であってもよい。すなわち、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、当該通信制御装置ＣＣＵＸｎの存在を報知する報知信号を通信装置ＦＴＲＸから定期的に送信させる。電子機器ＡＰＰでは、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間の電位差の測定結果に基づいて通信装置ＦＴＲＸから送信されてくるデータを復調し、予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく上記報知信号を受信している間、当該電子機器ＡＰＰが通信サービスエリア内にいることを示すメッセージやマークを表示画面に表示する。
また、電子機器ＡＰＰに対して充電を行うことが可能なタイルカーペットＣＰＥｎであれば、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、当該タイルカーペットＣＰＥｎにおいて充電を行うことが可能であること報知する充電報知情報を上記報知信号に付与して通信装置ＦＴＲＸから定期的に送信させる。電子機器ＡＰＰでは、予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく充電報知情報が付与された報知信号を受信している間、当該電子機器ＡＰＰが充電を行うことの可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上にいることを示すメッセージやマークを表示画面に表示する。
図５０および図５１は、本変形例に係る電子機器ＡＰＰの画面表示例について示す図である。電子機器ＡＰＰが充電可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上にいる場合、当該電子機器ＡＰＰの表示画面ＤＰには、図５０に示すように、充電が可能であることを示す充電マークＭＫ１、電界受信レベルの強さを複数の波の数で示す電界強度マークＭＫ２、通信サービスエリア内であることを示すエリア報知マークＭＫ３が表示される。また、電子機器ＡＰＰが通信サービスエリア外にいる場合、電子機器ＡＰＰの表示画面ＤＰには、図５１に示すように、充電マークＭＫ１および電界強度マークＭＫ２は表示されず、通信サービスエリア外であることを示すエリア報知マークＭＫ３のみが表示される。
勿論、充電マークＭＫ１、電界強度マークＭＫ２およびエリア報知マークＭＫ３を表示画面ＤＰに表示する代りに、その内容を音声メッセージ等でユーザに報知するようにしてもよい。また、人体ＨＢに装着された通信装置ＨＴＲＸに対して本変形例の内容を適用することも可能である。
［１０．第８実施形態］
上述の説明において、通信を行っている装置の片方を逆に装着して、人体側に向ける電極と空間側に向ける電極を逆にした場合、例えば受信側帰還電極ＥＲＧを人体側に、受信側主電極ＥＲＢを空間側に向ける場合でも、極性反転装置を使用すれば正常に通信が可能であるとした。
以下に極性反転装置を有する電界通信装置の説明をする。
図５２に、極性反転回路を有する電界通信装置ＴＸａのブロック図を示す。図において、ＨＢは人体である。また、ＴＸａは送信機、ＲＸａは受信機である。ＴＸｂおよびＲＸａはその筐体の外側に１組の電極をもつ。片方の電極ＴＸＢ、ＲＸＢは、人体近傍側にむけて、もう片方の電極ＴＸＧ、ＲＸＧは人体の外側である周囲の空間に向けて開放されるように設置されている。
ＴＸａは送信ブロックＴＢＫを用いて、電極ＴＸＢ、ＴＸＧの間に変調された電圧を印加して信号を送出する。ＲＸａは検出ブロックＲＢＫを用いて、電極ＲＸＢとＲＸＧの間にかかる電界を検出して信号を復調する。
この時、ＴＸＢとＲＸＢがともに人体側（もしくは空間側）に向けて設置されている場合には、復調は正しく行われる。しかし、ＴＸＢとＲＸＢの片方のみが人体側（もしくは空間側）に向けて設置されている場合には、ＲＸａで検出される信号の極性が、送信されたものから反転してしまう。
図５３に、極性が反転していない場合と、信号の極性が反転した場合に、検出ブロックＲＢＫから出力される信号の図を示す。本実施形態においては、通信に１０ＢＡＳＥ−２を使用しているので、図５３では、１０ＢＡＳＥ−２のフレームに先立って送られるプリアンブル部を例にしている。１０ＢＡＳＥ−２のイーサネットフレームにおいては、フレームに先立って、プリアンブル部分として、「１０」が３１回繰り返され、その後に「１１」が送られる。この「１１」に続いて、イーサネットフレーム本体が続く。図５３の上は、このプリアンブル部の極性が正しい場合、図５３の下は、このプリアンブル部の極性が反転した場合である。なお、１０ＢＡＳＥ−２は本来マンチェスタ符号化方式を使用しているが、簡単のため、図５３の例では「１」で負電圧、「０」で正電圧とする符号表現を使用している。
検出ブロックＲＢＫから出力される信号は、ＲＸａの復調部ＤＣｂに入力される。ＲＸａの復調部ＤＣｂは、信号のプリアンブルの検出部分があり、図５４に示す処理を行う。
まず、復調部ＤＣｂはプリアンブル部の検出を行う。このプリアンブル部の検出は、「１０」または「０１」が、所定回数連続していることを検出することにより行う。「１０」または「０１」が所定回数連続していることを検出すると、プリアンブルであると仮定し、プリアンブル最後の「１１」もしくは「００」が送られてくるのを待つ。
待機後に、「１１」を検出すると、正しい極性のプリアンブルであるので、復調部ＤＣｂは、続くイーサネットフレームの極性を変更せずに復調する。
待機後に、「００」を検出すると、極性の反転されたプリアンブルであるので、復調部ＤＣｂは、続くイーサネットフレームの極性を反転させて復調する。この場合、１つのイーサネットフレーム全体を復調部ＤＣｂ内に取り込んでから、極性反転するが、イーサネットフレームの最後まで１ビットずつ極性反転するようにしてもよい。
「１１」もしくは「００」のビットを待っても検出されない場合、受信した「１０」もしくは「０１」のビット列を破棄し処理を終了する。
この方法によれば、プリアンブル部の３１回の「１０」を全て受信できなかった場合でも、プリアンブルとイーサネットフレームとの区切りと、極性が反転していることを検出することができる。
なお、極性の反転と非反転の状態は、ひとつのフレームの解析が終わる毎にリセットされる。これによって、設置状態の異なる複数の送受信機器間で反転状態への対応が出来る。
また、プリアンブルの検出部は、プリアンブルの先頭を検出して、「１０１０」でなく、「０１０１」で始まっていることを検出したら、極性が反転している可能性が高いとして、復調部ＤＣｂは反転回路ＲＶを用いて、以降のビットの極性を反転するようにしてもよい。このようにすれば、プリアンブル最後のビット列を待たずにすむので処理が早くなると言う利点がある。
図５５は、別の極性反転装置を有する電界通信装置ＲＸｂのブロック図である。図５６に、電界通信装置ＲＸｂの行う処理のフローチャートを示す。電界通信装置ＲＸｂでは、復調器ＤＣｃにはメモリＭＭと反転回路ＲＶが設置されている。まず電界通信装置ＲＸｂは、メモリＭＭをクリアしてイーサネットフレームの受信に備える。そして復調器ＤＣｃは、入力される信号にイーサネットフレームの先頭があるかを定期的に判断する。先頭が検出された場合は、復調器ＤＣｃは、検出ブロックＲＢｋより入力されるフレームをメモリＭＭに蓄えつつ復調を行う。復調が正常に行われた場合には、復調器ＤＣｃは復調結果を出力し、また、メモリＭＭの内容は破棄され、次のフレームの解析に移る。
復調器ＤＣｃにおいて、復調時にエラーとなった場合には、メモリＭＭの内容を反転回路ＲＶを通して極性反転させながら、読み出し、復調器ＤＣｃは再度復調処理を行う。復調が正常に行われた場合には、復調結果が出力されるとともに、メモリＭＭの内容は破棄され、次のフレームに移る。
２度の解析でもエラーとなった場合には、メモリＭＭの内容は破棄され、次のフレームの解析に移る。
なお、フレームの極性の反転と非反転の状態は、ひとつのフレームの解析が終わる毎にリセットされる。これによって、設置状態の異なる複数の送受信機間で反転状態への対応が出来る。
図５７は、更に別の極性反転装置を有する電界通信装置ＲＸｃのブロック図である。この電界通信装置ＲＸｃでは、復調機が並列に２つ（ＤＣｄ、ＤＣｅ）設置されていて、ＤＴ２の入力は、反転回路ＲＶによって極性反転されている。
２つの復調機はそれぞれ入力されたフレームを解析する。フレームの解析に成功した場合には、解析結果を出力する。２つの復調機の出力は統合復調機ＤＴＴによって合成されて出力される。
正常なフレームが入力された場合、ＤＣｄだけが結果を出力する。逆に極性反転されたフレームが入力された場合には、ＤＣｅのみが結果を出力する。このように、ＤＣｄ、ＤＣｅは常に片方だけが結果を出力することになる。エラーフレームの場合、どちらも出力しない。これによって、設置状態の異なる複数の送受信機間で反転状態への対応が出来る。
［１１．第９実施形態］
次に本発明の第９実施形態について説明する。図５８は、通信ユニットＴＣＰａの外観を例示する斜視図である。本発明の第９実施形態に係わる通信ユニットは、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットを、図５８に示すように、受信側主電極ＥＲＢを一枚の板でなく格子状の構造にした点と、受信側帰還電極ＥＲＧを通信ユニットの四面と一体化させた点とが異なる。第９実施形態に係わる通信ユニットの他の構成および通信の方法は、第３実施形態のものと同様であるので、その説明を省略する。なお、格子の最適な格子幅や格子間の間隔は、上面に接する物体（人体か、その他の機器か）によって異なるが、おおよそ１センチ（格子幅）、数センチ（格子間間隔）である。
このようにした場合における、通信ユニットと誘電体に設置されている送信装置との電界の結合の方法は図５９のようになる。格子部分の受信側主電極ＥＲＢは、上述の実施携帯と同様に、人体を信号経路として送信装置の主電極ＥＳＢと結合する。そして受信側帰還電極ＥＲＧは、受信側主電極ＥＲＢの格子間を通じて、送信装置の帰還電極ＥＳＧと結合する。このように格子となっているため、格子状でない場合に比べて帰環電極側の結合がよりしやすくなっている。この結合のしやすさは、特に通信ユニットのサイズが大きくなった場合に有効に働く。
なお、通信ユニットの受信側主電極ＥＲＢは、格子構造だけでなく、網目構造や、穴あき構造など、電極部分の間に空間をもつような構造であれば、同様な効果を得ることが出来る。
［１２．第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。図６０は、第１０実施形態を例示する図である。第１０実施形態では、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットの受信側帰還電極ＥＲＧと受信側主電極ＥＲＢを変更したものを連結して使用する。
第１０実施形態においては、図６０に示すように、通信ユニットＴＣＰ１の受信側主電極ＥＲＢは、隣接した通信ユニットＴＣＰ２の受信側帰還電極ＥＲＧと接続している。そして、通信ユニットＴＣＰ１の受信側帰還電極ＥＲＧは、隣接した通信ユニットＴＣＰ２の受信側主電極ＥＲＢと接続している。このように接続することにより、周囲の通信ユニットの上部にある受信側主電極ＥＲＢが、通信ユニットＴＣＰ１の受信側帰還電極ＥＲＧとして働くので、帰還側信号経路の結合をよりしやすくすることができる。これに対し、このような接続がなされていない場合、通信ユニットの受信側帰還電極ＥＲＧは、床下に埋もれてしまい、帰還側信号経路の結合が弱くなる場合がある。
また、隣接した通信ユニット間でこのような結合をした場合、人間がこれらの通信ユニットをまたがって立ったり、電子機器が通信ユニット間を跨って置かれた場合、パスが短絡状態になり、通信が途絶える危険性がある。この場合、当該通信ユニットと接続する通信ユニットを少し離れたものにすることで、跨って人に立たれる可能性を少なくすることができる。図６１は、通信ユニットが１つ離れた通信ユニットと接続している場合を示す図である。図６１に示す通信ユニットは、その受信側帰還電極ＥＲＧが１つ離れた通信ユニットの受信側主電極ＥＲＢに接続されていて、受信側主電極ＥＲＢは１つ離れた通信ユニットの受信側帰還電極ＥＲＧに接続されている。
また、相互接続する通信ユニットは１対１でなく、複数の通信ユニット間で接続してもかまわない。特に前後左右にひとつ離れた隣接通信ユニットに格子状に相互接続した場合に、４つのグループで床面全体を埋めることが出来る。図６２の右側に、床面をＡからＤの１つのグループからなる通信ユニットで埋めた場合の各グループの通信ユニットの配置を示す。図６２の左側にこの場合の通信ユニット間の接続状態を示す。このように接続すれば、１つのグループの有する通信ユニットの数が多くなり、電界結合の度合いが弱くなりにくくなる。
なお、通信ユニットの周囲や壁面、天井に配置してある受信側帰還電極は、撤去してもよいが、設置しておけば、補助的な電極として使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【国際調査報告】
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2004010618.tif 000066
2004010618.tif 000067