(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体（２０）に誘起し、この誘起した電界を介して前記送信すべき情報を送信するための送信器（１５０，１５１，１５２）において、
前記送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段（３，１６）と、
前記変調信号に基づく電界を前記電界伝達媒体（２０）に誘起させるための送信電極（８）と、
前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）と大地グランド（１４）との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体（２０）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体（２０）と前記大地グランド（１４）との間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために前記送信手段（３，１６）の出力と前記送信電極（８）との間に設けられた第１のリアクタンス手段（２，１９）と、
それぞれの前記浮遊容量と共振するために、前記送信手段（３，１６）の出力と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との間か、もしくは前記送信電極（８）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との間のいずれかに設けられた第２のリアクタンス手段（１，２１）と、
を備えることを特徴とする送信器。
【請求項２】
前記第１のリアクタンス手段（２，１９）と前記第２のリアクタンス手段（１，２１）とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段（３，１６）により前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記可変リアクタンス手段の前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（２２）
を備えることを特徴とする請求項１に記載の送信器。
【請求項３】
前記第１のリアクタンス手段（２，１９）と前記第２のリアクタンス手段（１，２１）との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段（３，１６）により前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１のリアクタンス手段（２，１９）と前記第２のリアクタンス手段（１，２１）のそれぞれの前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（２２）
を備えることを特徴とする請求項１に記載の送信器。
【請求項４】
前記リアクタンス制御手段（２２）は、
前記リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段（２４）と、
前記調整用信号発生手段から出力される前記調整用信号を用いて前記送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段（２５）と、
前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第１の制御信号発生手段（２８）と、
前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第２の制御信号発生手段（２７）と、
前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段（２５）と前記第１の制御信号発生手段（２８）と、を接続し、
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段（２５）と前記第２の制御信号発生手段（２７）と、を接続するための接続手段（２６）と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の送信器。
【請求項５】
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）は、
前記送信電極（８）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段（２２）は、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）および前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の調整時において前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）とに直列に接続される抵抗器（３３）と、
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の調整時において前記抵抗器（３３）と前記送信手段（３，１６）との接続と、第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の調整時において前記送信手段（３，１６）と前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）との接続と、前記抵抗器（３３）と前記送信手段（３，１６）のグランド（２９）との接続と、を行うための接続手段（３２）と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の送信器。
【請求項６】
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）は、
前記送信手段（３，１６）の出力と該送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段（２２）は、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）および前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の調整時において前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを切断し、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の調整時において前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）と送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを接続するための接続手段（１８）
を備えることを特徴とする請求項３に記載の送信器。
【請求項７】
前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）もしくは前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のいずれか一方において、
インダクタ（５４）と、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード（５６）と、を備え、前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じた電位差を前記可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加するための抵抗器（５７）と、を有する自己調整可変リアクタンス手段（５２）を備え、
前記リアクタンス制御手段（５１）により、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記自己調整可変リアクタンス手段（５２）以外の前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）もしくは前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のいずれかのリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項３に記載の送信器。
【請求項８】
送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体（２０）に誘起し、この誘起した電界を介して前記送信すべき情報を送信し、前記電界伝達媒体（２０）に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して前記受信すべき情報の受信を行うための電界通信トランシーバ（１５）において、
前記送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段（３，１６）と、
前記変調信号に基づく電界を前記電界伝達媒体（２０）に誘起し、および前記受信すべき情報に基づく電界を受信するための送受信電極（８）と、
前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）と大地グランド（１４）との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体（２０）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体（２０）と前記大地グランド（１４）との間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために前記送信手段（３，１６）の出力と前記送受信電極（８）との間に設けられた第１のリアクタンス手段（２，１９）と、
それぞれの前記浮遊容量と共振するために、前記送信手段の出力と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との間か、もしくは前記送受信電極（８）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との間のいずれかに設けられた第２のリアクタンス手段（１，２１）と、
前記受信すべき情報に基づく電界を検出して電気信号に変換し復調して受信するための受信手段（２３）と、
前記受信時に受信信号が前記送信手段（３，１６）に漏洩するのを防ぐために前記送信手段（３，１６）の出力から前記送受信電極（８）までの信号経路を切断し、一方、前記送信時には送信信号を前記送受信電極（８）に出力するために前記送信手段（３，１６）の出力から前記送受信電極（８）までの信号経路を接続するための第１の接続手段（３１）と、
前記受信時に受信信号が前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）に漏洩するのを防ぐために前記第２のリアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを切断し、一方、前記送信時には前記第２のリアクタンス手段（１，２１）が共振するために前記第２のリアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを接続するための第２の接続手段（１８）と、
を備えることを特徴とする電界通信トランシーバ。
【請求項９】
前記第１のリアクタンス手段（２，１９）と前記第２のリアクタンス手段（１，２１）とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段（３，１６）により前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記可変リアクタンス手段（１，２，１９，２１）の前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（２２）
を備えることを特徴とする請求項８に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１０】
前記第１のリアクタンス手段（２，１９）と前記第２のリアクタンス手段（１，２１）との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段（３，１６）により前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１のリアクタンス手段（２，１９）と前記第２のリアクタンス手段（１，２１）のそれぞれの前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（２２）
を備えることを特徴とする請求項８に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１１】
前記リアクタンス制御手段（２２）は、
前記リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段（２４）と、
前記調整用信号発生手段（２４）から出力される前記調整用信号を用いて前記送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段（２５）と、
前記振幅検出手段（２５）で検出した振幅に基づいて前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第１の制御信号発生手段（２８）と、
前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第２の制御信号発生手段（２７）と、
前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段（２５）と前記第１の制御信号発生手段（２８）と、を接続し、
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段（２５）と前記第２の制御信号発生手段（２７）と、を接続するための接続手段（２６）と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１２】
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）は、
前記送信電極（８）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段（２２）は、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）および前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第２の可変リアクタンス手段（１，１９）のリアクタンス値の調整時において前記第２の可変リアクタンス手段（１，１９）と前記送信手段（３，１６）とに直列に接続される抵抗器（３３）と、
前記第２の可変リアクタンス手段（１，１９）のリアクタンス値の調整時において前記抵抗器（３３）と前記送信手段（３，１６）との接続と、第１の可変リアクタンス手段（２，２１）のリアクタンス値の調整時において前記送信手段（３，１６）と前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）との接続と、前記抵抗器（３３）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との接続と、を行うための接続手段（３２）と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１３】
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）は、
前記送信手段（３，１６）の出力と該送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段（２２）は、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）および前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の調整時において前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを切断し、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の調整時において前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを接続するための接続手段（１８）
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１４】
前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）もしくは前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のいずれか一方において、
インダクタ（５４）と、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード（５６）と、を備え、前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード（５６）で整流して得られた直流電流に応じた電位差を前記可変容量ダイオード（５６）のアノードとカソード間に印加するための抵抗器（５７）と、を有する自己調整可変リアクタンス手段（５２）を備え、
前記リアクタンス制御手段（２２）により、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記自己調整可変リアクタンス手段（５２）以外の前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）もしくは前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のいずれかのリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項１０に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１５】
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）は、
前記送受信電極（８）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段（２２）においては、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）および前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第１の接続手段（３２）は、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の調整時には抵抗器（３３）と前記送信手段（３，１６）とを接続し、前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の調整時には前記送信手段（３，１６）と前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）とを接続および前記抵抗器（３３）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを接続し、一方、前記受信時には前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）と前記送信手段（３，１６）とを切断することを特徴とする請求項１０に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１６】
前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）は、
前記送信手段（３，１６）の出力と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）との間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段（２２）において、前記電界伝達媒体（２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）および前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第２の接続手段（１８）は、前記第１の可変リアクタンス手段（２，１９）のリアクタンス値の調整時において、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを切断し、一方、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）のリアクタンス値の調整時において、前記第２の可変リアクタンス手段（１，２１）と前記送信手段（３，１６）のグランド（６，２９）とを接続することを特徴とする請求項１０に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１７】
前記受信手段（２３）への入力は前記第１の接続手段（３１）に接続されており、
前記第１の接続手段（３１）は、前記送信時に前記送受信電極（８）と前記受信手段（２３）の入力との信号経路を切断し、一方、前記受信時に前記送受信電極（８）と前記受信手段（２３）の入力との信号経路を接続することを特徴とする請求項８〜１６のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。
【請求項１８】
電界伝達媒体（２１５）に誘起した電界を介して情報の通信を行う電界通信トランシーバ（２００）において、
前記通信のための送信情報を送信する送信手段（２１６）と、
前記送信手段（２１６）のグランド（２１８）と大地グランド（２２０）との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体（２１５）と前記大地グランド（２２０）との間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために前記送信手段（２１６）と前記電界伝達媒体（２１５）との間に設けられた自己調整可変リアクタンス手段（２０１）と、
を備え、
前記自己調整可変リアクタンス手段（２０１）は、さらに、
前記通信のための送信信号と共振するためのインダクタ（２０３）と印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード（２０４）を備えた共振回路（２０３，２０４，２０６）と、
前記共振回路（２０３，２０４，２０６）に入力された前記送信信号を前記可変容量ダイオード（２０４）で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード（２０４）のアノードとカソード間に印加する抵抗器（２０５）と、
を有することを特徴とする電界通信トランシーバ。
【請求項１９】
前記共振回路は、
前記電界通信トランシーバ（２００）のグランド（２１８）と大地グランド（２２０）間の浮遊容量および前記電界伝達媒体（２１５）と前記大地グランド（２２０）間の浮遊容量との間で共振することを特徴とする請求項１８に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項２０】
前記共振回路は、
前記インダクタ（２０３）と、前記可変容量ダイオード（２０４）と、前記抵抗器（２０５）と、が並列に接続されていることを特徴とする請求項１８または１９のいずれかに記載の電界通信トランシーバ（２００）。
【請求項２１】
前記共振回路は、
前記可変容量ダイオード（２０４）と、前記抵抗器（２０５）と、が並列に接続された回路に前記インダクタ（２０３）が直列に接続されていることを特徴とする請求項１８または１９のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。
【請求項２２】
前記インダクタ（２０３）は、
端子の一方または両方に直流電流の入力を阻止するためのコンデンサ（２０２，２０６）を配していることを特徴とする請求項１８から２１のいずれか一項に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項２３】
送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体（３２０）に誘起し、この誘起された電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体（３２０）に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う電界通信トランシーバ（３３５）であって、
前記送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号に変調した変調信号を送信するための送信手段（３２４）と、
前記変調信号に基づく電界を前記電界伝達媒体（３２０）に誘起し、および前記受信すべき情報に基づく電界を受信するための送受信電極（３２３）と、
前記電界伝達媒体（３２０）に印加される前記送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、前記送信に係る発信器（３２６）のグランドと大地グランド間の浮遊容量と前記電界通信媒体（３２０）と前記大地グランド間の浮遊容量との共振状態を制御するために前記送信手段（３２４）と前記送受信電極（３２３）との間に設けられた可変リアクタンス手段（３０１）と、
を備え、
前記可変リアクタンス手段（３０１）は、さらに、
前記共振状態を得るために並列共振回路を形成するインダクタ（３１５）と、
前記インダクタ（３１５）と並列接続されて前記並列共振回路における前記共振状態を制御するために直列に複数で接続された容量可変の可変容量手段（３０８，３１２，３５８，３５９，３６８，３７０，３７１，３７３，５０５，５０６，５０７，５０８，５２３，５２４，６７１）と、
を有することを特徴とする電解通信トランシーバ。
【請求項２４】
前記可変容量手段は、
アノードとカソードの２極を有する２個の可変容量ダイオード（３０８，３１２；３６８，３７０；３７１，３７３；５２３，５２４；５０５，５０６；５０７，５０８）であって、一方の前記可変容量ダイオード（３０８，３１２；３６８，３７０；３７１，３７３；５２３，５２４；５０５，５０６；５０７，５０８）の前記アノードと、他方の前記可変容量ダイオード（３０８，３１２；３６８，３７０；３７１，３７３；５２３，５２４；５０５，５０６；５０７，５０８）の前記カソードと、がキャパシタ（３１０；３６９；３７２；５０９；５１０；５２５）を介して直列に接続され、
前記情報の送信に係る高周波信号に対しては前記キャパシタ（３１０；３６９；３７２；５０９；５１０；５２５）が短絡して前記インダクタ（３１５）と前記可変容量ダイオード（３０８，３１２；３６８，３７０；３７１，３７３；５２３，５２４；５０５，５０６；５０７，５０８）とで構成される前記並列共振回路として動作し、
前記制御に係る低周波信号に対しては前記可変容量ダイオード（３０８，３１２；３６８，３７０；３７１，３７３；５２３，５２４；５０５，５０６；５０７，５０８）が前記キャパシタ（３１０；３６９；３７２；５０９；５１０；５２５）により絶縁されて前記低周波信号の信号源に対して並列接続となり前記可変容量ダイオード（３０８，３１２；３６８，３７０；３７１，３７３；５２３，５２４；５０５，５０６；５０７，５０８）の容量が可変制御されることを特徴とする請求項２３に記載の電界通信トランシーバ（３３５）。
【請求項２５】
前記可変容量手段は、
同様の構成を有する可変容量手段（３７０，３７１；５０６，５０７）に対して互いの前記アノード同士で前記キャパシタ（３１０；３６９；３７２；５０９；５１０；５２５）を介すことなく直列に接続されていることを特徴とする請求項２４に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項２６】
前記可変容量ダイオード（３０８，３１２，３５８，３５９，３６８，３７０，３７１，３７３，５０５，５０６，５０７，５０８，５２３，５２４，６７１）がすくなくとも３個以上で直列接続されていることを特徴とする請求項２４または２５のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。
【請求項２７】
送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体（４０１）に誘起し、前記電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体（４０１）に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して情報の受信を行う電界通信トランシーバ（４０３）において、
第１の周波数を有する交流信号を出力するための交流信号出力手段（４１４）と、
前記送信すべき情報に基づく電界を誘起して前記情報を送信し、前記受信すべき情報に基づく電界を検出して前記情報を受信するための送受信電極（４１８）と、
前記送受信電極（４１８）と大地グランド（４０４）間の浮遊容量と、および前記送受信電極（４１８）と近接した前記電界伝達媒体（４０１）が大地グランド（４０４）との間に持つインピーダンスと、が共振するために、前記交流信号出力手段（４１４）の出力と前記送受信電極（４１８）との間に設けられた第１のリアクタンス手段（４０８，４２０）と、
前記送受信電極（４１８）と大地グランド（４０４）間の浮遊容量と、および送受信電極（４１８）と近接した前記電界伝達媒体（４０１）が大地グランド（４０４）との間に持つインピーダンスと、が共振するために、前記交流信号出力手段（４１４）の出力と大地グランド（４０４）の間または前記送受信電極（４１８）と大地グランド（４０４）の間に設けられた第２のリアクタンス手段（４０９，４２１）と、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する交流信号の電界を検出して電気信号に変換し復調するための受信手段（４２４）と、
前記第１の周波数を有する交流信号を通過させ前記第２の周波数を有する交流信号を遮断するための第１のフィルタ手段（４２５）と、
前記第２の周波数を有する交流信号を通過させ前記第１の周波数を有する交流信号を遮断するための第２のフィルタ手段（４２６）と、
を備えたことを特徴とする電界通信トランシーバ。
【請求項２８】
前記第１のリアクタンス手段（４０８，４２０）と前記第２のリアクタンス手段（４０９，４２１）のうちのいずれか一方がリアクタンス値が可変である可変リアクタンス手段であって、
前記電界伝達媒体（４０１）に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するリアクタンス制御手段（４２２）
を備えたことを特徴とする請求項２７に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項２９】
前記第１のリアクタンス手段（４０８，４２０）と前記第２のリアクタンス手段（４０９，４２１）の両方のリアクタンス値を共に可変として、それぞれ第１の可変リアクタンス手段（４０８，４２０）と第２の可変リアクタンス手段（４０９，４２１）とし、
前記電界伝達媒体（４０１）に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記第１の可変リアクタンス手段（４０８，４２０）および前記第２の可変リアクタンス手段４０９，４２１）のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（４２２）
を備えたことを特徴とする請求項２７に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項３０】
前記リアクタンス制御手段（４２２）は、
前記第１の可変リアクタンス手段（４０８，４２０）および前記第２の可変リアクタンス手段（４０９，４２１）のそれぞれのリアクタンス値毎に前記電界伝達媒体（４０１）に印加される送信電圧の振幅を記憶し、前記振幅の最大値を抽出した後に前記第１の可変リアクタンス手段（４０８，４２０）および前記第２の可変リアクタンス手段（４０９，４２１）のそれぞれのリアクタンス値を設定するための演算制御記憶部（４３５）と、
送信電圧の振幅を検出する振幅検出手段（４３７）と、
を備えることを特徴とする請求項２８または２９のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。
【請求項３１】
前記リアクタンス制御手段（４２２）は、
前記第１の可変リアクタンス手段（４０８，４２０）および前記第２の可変リアクタンス手段（４０９，４２１）のそれぞれのリアクタンス値を調整するための調整用信号発生手段（４４０）と、
前記調整用信号発生手段（４４０）から出力される調整用信号を用いて送信電圧の振幅を検出するための振幅検出手段（４３７）と、
前記振幅検出手段（４３７）で検出した振幅に基づいて前記第１の可変リアクタンス手段（４０８，４２０）のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第１の制御信号発生手段（４４２）と、
前記振幅検出手段（４３７）で検出した振幅に基づいて前記第２の可変リアクタンス手段（４０９，４２１）のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第２の制御信号発生手段（４４３）と、
前記第１の可変リアクタンス手段（４０８，４２０）のリアクタンス値を制御している際には少なくとも前記振幅検出手段（４３７）と前記第１の制御信号発生手段（４４２）を接続し、前記第２の可変リアクタンス手段（４０９，４２１）のリアクタンス値を制御している際には少なくとも前記振幅検出手段（４３７）と前記第２の制御信号発生手段（４４３）を接続するための第３の接続手段（４４１）と、
を備えることを特徴とする請求項２８または２９のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。
【請求項３２】
前記第１のリアクタンス手段（４０８，４２０）または前記第２のリアクタンス手段（４０９，４２１）のいずれか一方に、
インダクタ（４４７）と、印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード（４４８）と、を備えて前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード（４４８）で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード（４４８）のアノードとカソード間に印加する抵抗器（４４９）と、
を有する自己調整可変リアクタンス手段（４４５）を用い、
前記リアクタンス制御手段（４２２）が前記電界伝達媒体（４０１）に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記自己調整可変リアクタンス手段（４４５）でない方の可変リアクタンス手段（４５２）のリアクタンス値を制御する
ことを特徴とする請求項２７に記載の電界通信トランシーバ。
【請求項３３】
前記第１のリアクタンス手段（４０８，４２０）または前記第２のリアクタンス手段（４０９，４２１）の双方に、
インダクタ（４４７）と印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード（４４８）とを備えて前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード（４４８）で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード（４４８）のアノードとカソード間に印加する抵抗器（４４９）と、
を有する自己調整可変リアクタンス手段（４４５）を用い、
前記リアクタンス制御手段（４２２）が前記電界伝達媒体（４０１）に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記自己調整可変リアクタンス手段（４４５）でない方の可変リアクタンス手段（４５２）のリアクタンス値を制御する
ことを特徴とする請求項２９から３１のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。
【請求項３４】
前記請求項２７から３２のいずれかに記載の電界通信トランシーバ（４０３）に第２の電界通信トランシーバ（４０２）が組合されてなる電界通信システム（４００）であって、
前記第２の電界通信トランシーバ（４０２）は、
送信すべき情報に基づく電界の誘起および受信すべき情報に基づく電界の受信を行うための送受信電極（４１６）と、
前記電界通信トランシーバ（４０３）から送信される前記第１の周波数の交流信号を整流して直流の電力を生成し蓄積および出力するための整流電力蓄積手段（４３０）と、
前記第１の周波数と異なる前記第２の周波数の交流信号で送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段（４３１）と、
送信すべき情報の蓄積と、前記送信手段への前記送信すべき情報の出力と、前記電界通信トランシーバの制御と、を行うための制御情報蓄積手段（４３２）と、
前記第１の周波数を有する交流信号を通過させ前記第２の周波数を有する交流信号を遮断するための第１のフィルタ手段（４２８）と、
前記第２の周波数を有する交流信号を通過させ前記第１の周波数を有する交流信号を遮断するための第２のフィルタ手段（４２９）と、
を備えることを特徴とする電界通信システム。
【請求項３５】
前記電界通信トランシーバ（４０３）の交流信号出力手段（４２３）は、
前記第１の周波数の交流信号で前記送信すべき情報を変調して変調信号を生成すし送信するための送信手段（４３４）によって構成され、
前記第２の電界通信トランシーバ（４０２）は、
前記受信すべき情報に基づき、前記第１の周波数を有する交流の電界を検出して電気信号に変換し、復調する受信手段（４３３）
を備えることを特徴とする請求項３４に記載の電界通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行う通信で用いる送信器、電界通信トランシーバおよび電界通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータが注目されてきている。従来、このようなウェアラブルコンピュータ間の情報通信として、コンピュータに電界通信トランシーバを接続して一体に構成し、この電界通信トランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体の内部に伝達させることによって、情報の送受信を行う方法が提案されている（例えば、特開２００４−１５３７０８号公報、米国特許出願公開第２００４／００９２２６号明細書）。【０００３】  ここで、図１に示すのは、従来の技術によるトランシーバと送信器（送信部）および生体の回路モデルである。送信回路１０５は、Ｉ／Ｏ回路１０２から出力された送信すべき情報（データ）を変調回路１１５にて所定の周波数ｆで変調し出力する。ここで、送信回路１０５は大地グランド１１６から離れており、送信回路のグランド１０８と大地グランド１１６間には浮遊容量１０９が生じる。なお、ＲＳ１１３は送信回路１０５の出力抵抗である。【０００４】
また、送信回路１０５のグランド１０８と生体１０４の間には浮遊容量１０７が生じ、生体１０４と大地グランド１１６間には浮遊容量１１０が生じる。生体１０４と携帯端末１００とは送信電極１１１と絶縁体１１２とを介して接続している。これらの浮遊容量と共振現象を起こし生体に印加される電圧を大きくするために、リアクタンス部１０６が送信回路と送受信電極の間に挿入されている。また、大地グランドから浮遊した電界通信用の電界通信トランシーバにおいて、浮遊容量が変動しても電界を効率よく人体に誘起するため、送受信電極と送信回路の間に可変リアクタンスを挿入し、振幅モニタ部と制御信号発生部により可変リアクタンスのリアクタンス値を調整することが知られている（上記特許文献を参照）。
【０００５】
図１に参照されるような回路を用いた場合に、その共振時に生体に印加される電圧の振幅｜Ｖｂ｜は以下の式で表される。
【数１】
0004478160.tif 000002
【０００６】  ここでＲｓは送信回路の出力抵抗、｜Ｖｓ｜は送信回路の出力信号の振幅を表している。また、浮遊容量１０７、１０９、１１０の値をそれぞれＣｓｂ、Ｃｇ、Ｃｂとした。【０００７】  携帯端末１００の小型化のためにトランシーバ１０１または送信器を薄くするとＣｓｂが増加し、式（１４）より生体に印加できる電圧の振幅｜Ｖｂ｜が小さくなる。このため小型トランシーバまたは送信器では十分な電圧の振幅がとれず、通信が難しくなってしまっていた。【０００８】
図２は、可変リアクタンスを用いた場合の構成図である。図２において、人体などの生体１３１に接触する絶縁体１３３と、この絶縁体１３３に絶縁された送受信電極１３２と、外部の図示しない情報処理装置との間でデータ交換を行うためのＩ／Ｏ回路１３０と、が示されている。
【０００９】  また、図２には、データの送受信を行うための構成として、送信回路１３４と、スイッチ１３５と、可変リアクタンス部１３６と、電界検出光学部１３７と、信号処理部１３８と、スイッチ１３９と、復調回路１４０と、波形整形部１４１と、振幅モニタ部１４２と、制御信号発生部１４３とが示されている。【００１０】
図３に、可変リアクタンスの一例として、可変容量リアクタンスの構成が示されている。
図３において、可変容量リアクタンス部６０１は、交流信号端子６０９、６１０と、インダクタ６８７と、バッファアンプ６８６と、バリキャップなどの可変容量ダイオード６７１と、容量６８５、６９０と、抵抗６８８、６９１と、を備えている。可変容量ダイオード６７１とインダクタ６８７とで共振回路が形成され、可変容量ダイオード６７１の静電容量は、制御信号発生部１４３から入力された制御信号６１１により変化され、もって、共振周波数が調整可能となっている。なお、可変容量ダイオード６７１は、印加可能な電圧（耐電圧）に制限があるため、この耐電圧を越えた電圧を印加しない範囲で用いなければならない。
【００１１】  さらに、可変リアクタンスを用いる電界通信トランシーバにおいては、振幅モニタ部、制御信号発生部を用いなければ、リアクタンス値を最適な値、もしくは最適に近い値に調整することは難しい。振幅モニタ部や制御信号発生部を伴う場合には、電界通信トランシーバの回路規模が大きくなり、ウェアラブルコンピュータとの一体化に不都合である。また、消費電力の上昇を招くといった不都合もある。【００１２】  消費電力に関しては、以下のような問題も生じ易い。例えば、電界通信トランシーバは、特定の建物や部屋への入退出の管理に適用される場合がある。この場合、携帯する端末を電池で動作させていると、部屋に入った後電池が切れた場合などに部屋から退出できなくなるため不便であり安全性が低い。【００１３】  これを防ぐため、所定の場所において携帯端末（電界通信トランシーバ）へ電力が送電され、これにより携帯端末が起動してデータを送信する機構が必要である。電界通信でこれが可能となればＩＤカード等の携帯端末をポケットから出さずにゲートの一部に触れただけでゲートを開けることが可能となり利便性が増す。【００１４】
電力が送電され設置端末側トランシーバに図４のトランシーバを使用した場合のシステムを図５に示す。図４のトランシーバ７０１においては、送信すべき情報（データ）を所定の周波数ｆで変調し出力する送信回路７０３のグランド７１１と大地グランド７０２とは、離れており、この間には浮遊容量Ｇｇ７０４が生じている。
【００１５】  また、送信回路７０３のグランド７１１と生体７００の間には浮遊容量７０６が生じ、生体７００と大地グランド７０２間には浮遊容量Ｃｂ７０５が生じる。これらの浮遊容量と共振現象を起こし生体に印加される電圧を大きくするために、リアクタンス部７１０が送信回路７０３と送受信電極７１３の間に挿入されている。【００１６】
図５は、図４のトランシーバ７０１を用いた電力送信を可能とするシステムの概略図である。図５では、送受信電極７２７と大地グランド７３０間の浮遊容量をＣｇ７２６、生体と大地グランド間の浮遊容量Ｇｂ７２３、携帯端末側トランシーバ７１６のグランド７２５と大地グランド７３０間の浮遊容量をＣｇ７２２、携帯端末側トランシーバ７１６のインピーダンスをＺＬ７１８（ＺＬ＝ＲＬ＋ＸＬ）としている。
【００１７】
Ｃｓｇ７２６とＣｂ７２３が小さく無視できる場合では、リアクタンスＸｖ７１９とＣｇ７２２およびＺＬ７１８で直列共振を起こすことで、送電すべきＺＬ７１８の抵抗成分［ＺＬ］＝ＲＬに大きな電圧を印加することができる。しかしながら、実際にはＣｓｇ７２４とＣｂ７２３は大きく無視できないため、ＲＬに大きな電圧を印加することが困難であった。
【００１８】  本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、第一に、トランシーバまたは送信器の小型化に伴う送信電極と生体間の浮遊容量の増加に起因した送信電圧の振幅の低下を防止でき、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、電界通信の品質を向上することができる送信器およびトランシーバを提供することにある。【００１９】  本発明は、また、可変容量ダイオードの耐電圧特性を改善することができ、もって可変容量ダイオードの電気特性に起因する共振の抑制を防止することができ、十分な強度の電界通信を提供することが可能な電界通信トランシーバを提供することを目的とする。【００２０】  また、本発明は、リアクタンス値の補正回路を省略して自己補正を可能とする可変リアクタンス手段を実現し、もって回路規模が小さく低消費電力かつ良好な通信も可能とする、電界通信トランシーバを提供することを目的とする。【００２１】  本発明は、設置端末側トランシーバから携帯端末側トランシーバに大きな電圧を印加でき、もって携帯端末側トランシーバに電力を送電することができる電界通信トランシーバおよび電界通信システムを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【００２２】  課題を解決するために、本発明の第１の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を介して送信すべき情報を送信するための送信器であって、送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段と、変調信号に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるための送信電極と、送信手段のグランドと大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と送信手段のグランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために送信手段の出力と送信電極との間に設けられた第１のリアクタンス手段と、それぞれの浮遊容量と共振するために、送信手段の出力と送信手段のグランドとの間か、もしくは送信電極と送信手段のグランドとの間のいずれかに設けられた第２のリアクタンス手段と、を備える送信器を提供する。
【００２３】  また、本発明の第２の態様は、第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第１の態様による送信器を提供する。
【００２４】  また、本発明の第３の態様は、第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第１の態様による送信器を提供する。
【００２５】  また、本発明の第４の態様は、リアクタンス制御手段が、リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段と、調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第１の制御信号発生手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第２の制御信号発生手段と、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第１の制御信号発生手段と、を接続し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第２の制御信号発生手段と、を接続するための接続手段と、を備える、第３の態様による送信器を提供する。
【００２６】  また、本発明の第５の態様は、第２の可変リアクタンス手段が、送信電極と送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段は、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第２の可変リアクタンス手段と送信手段とに直列に接続される抵抗器と、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において抵抗器と送信手段との接続と、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において送信手段と第１の可変リアクタンス手段との接続と、抵抗器と送信手段のグランドとの接続と、を行うための接続手段と、を備える、第３の態様による送信器を提供する。
【００２７】  また、本発明の第６の態様は、第２の可変リアクタンス手段が、送信手段の出力と該送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段は、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第２の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第２の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続するための接続手段を備える、第３に態様による送信器を提供する。
【００２８】  また、本発明の第７の態様は、第１の可変リアクタンス手段もしくは第２の可変リアクタンス手段のいずれか一方において、インダクタと、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備え、浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じた電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加するための抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を備える、第３の態様による送信器を提供する。この送信器においては、リアクタンス制御手段により、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように自己調整可変リアクタンス手段以外の第１の可変リアクタンス手段もしくは第２の可変リアクタンス手段のいずれかのリアクタンス値が制御される。
【００２９】  また、本発明の第８の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を介して送信すべき情報を送信し、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して受信すべき情報の受信を行うためのトランシーバにおいて、送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段と、変調信号に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、および受信すべき情報に基づく電界を受信するための送受信電極と、送信手段のグランドと大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と送信手段のグランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために送信手段の出力と送受信電極との間に設けられた第１のリアクタンス手段と、それぞれの浮遊容量と共振するために、送信手段の出力と送信手段のグランドとの間か、もしくは送受信電極と送信手段のグランドとの間のいずれかに設けられた第２のリアクタンス手段と、受信すべき情報に基づく電界を検出して電気信号に変換し復調して受信するための受信手段と、受信時に受信信号が送信手段に漏洩するのを防ぐために送信手段の出力から送受信電極までの信号経路を切断し、一方、送信時には送信信号を送受信電極に出力するために送信手段の出力から送受信電極までの信号経路を接続するための第１の接続手段と、受信時に受信信号が送信手段のグランドに漏洩するのを防ぐために第２のリアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、一方、送信時には第２のリアクタンス手段が共振するために第２のリアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続するための第２の接続手段と、を備える、電界通信トランシーバを提供する。
【００３０】  また、本発明の第９の態様は、第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第８の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００３１】  また、本発明の第１０の態様は、第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第８の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００３２】  また、本発明の第１１の態様は、リアクタンス制御手段が、リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段と、調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第１の制御信号発生手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第２の制御信号発生手段と、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第１の制御信号発生手段と、を接続し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第２の制御信号発生手段と、を接続するための接続手段と、を備える、第１０の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００３３】  また、本発明の第１２の態様は、第２の可変リアクタンス手段が、送信電極と送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段は、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第２の可変リアクタンス手段と送信手段とに直列に接続される抵抗器と、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において抵抗器と送信手段との接続と、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において送信手段と第１の可変リアクタンス手段との接続と、抵抗器と送信手段のグランドとの接続と、を行うための接続手段と、を備える、第１０の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００３４】  また、本発明の第１３の態様は、第２の可変リアクタンス手段が、送信手段の出力と該送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段が、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第２の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第２の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続するための接続手段を備える、第１０の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００３５】  また、本発明の第１４の態様は、第１の可変リアクタンス手段もしくは第２の可変リアクタンス手段のいずれか一方において、インダクタと、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備え、浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じた電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加するための抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を備える、第１０の態様による電界通信トランシーバを提供する。この電界通信トランシーバにおいては、リアクタンス制御手段により、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように自己調整可変リアクタンス手段以外の第１の可変リアクタンス手段又は第２の可変リアクタンス手段のいずれかのリアクタンス値が制御される。
【００３６】  また、本発明の第１５の態様は、第２の可変リアクタンス手段が、送受信電極と送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段においては、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第１の接続手段は、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時には抵抗器と送信手段とを接続し、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時には送信手段と第１の可変リアクタンス手段とを接続および抵抗器と送信手段のグランドとを接続し、一方、受信時には第１の可変リアクタンス手段と送信手段とを切断する、第１０の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００３７】  また、本発明の第１６の態様は、第２の可変リアクタンス手段が、送信手段の出力と送信手段のグランドとの間に設けられ、リアクタンス制御手段において、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第２の接続手段は、第１の可変リアクタンス値の調整時において、第２の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、一方、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において、第２の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続する、第１０の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００３８】  また、本発明の第１７の態様は、受信手段への入力は第１の接続手段に接続されており、第１の接続手段が、送信時に送受信電極と受信手段の入力との信号経路を切断し、一方、受信時に送受信電極と受信手段の入力との信号経路を接続する、第８〜１６のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。
【００３９】  第１の態様から第１７の態様によれば、トランシーバまたは送信器の小型化に伴う送信電極と生体間の浮遊容量の増加に起因した送信電圧の振幅の低下を防止でき、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、電界通信の品質を向上することができる送信器およびトランシーバを提供することができる。
【００４０】
また、本発明の第１８の態様は、電界伝達媒体に誘起した電界を介して情報の通信を行う電界通信トランシーバにおいて、通信のための送信情報を送信する送信手段と、送信手段のグランドと大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために送信手段と電界伝達媒体との間に設けられた自己調整可変リアクタンス手段と、を備え、前記自己調整可変リアクタンス手段は、さらに、通信のための送信信号と共振するためのインダクタと印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加する抵抗器と、を有する電界通信トランシーバを提供する。
【００４１】  また、本発明の第１９の態様は、共振回路が、電界通信トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊容量および電界伝達媒体と大地グランド間の浮遊容量との間で共振する、第１８の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００４２】  また、本発明の第２０の態様は、共振回路が、インダクタと、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続されている、第１８又は第１９の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００４３】  また、本発明の第２１の態様は、共振回路が、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続された回路にインダクタが直列に接続されている、第１８又は第１９の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００４４】  また、本発明の第２２の態様は、インダクタが、端子の一方または両方に直流電流の入力を阻止するためのコンデンサを配している、第１８から第２１の態様のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。
【００４５】  本発明の第１８の態様から第２２の態様によれば、リアクタンス値の補正回路を省略して自己補正を可能とする可変リアクタンス手段を実現し、もって回路規模が小さく低消費電力かつ良好な通信も可能とする、電界通信トランシーバを提供することができる。
【００４６】
また、本発明の第２３の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う電界通信トランシーバであって、送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号に変調した変調信号を送信するための送信手段と、変調信号に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、および受信すべき情報に基づく電界を受信するための送受信電極と、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、送信に係る発信器のグランドと大地グランド間の浮遊容量と電界伝達媒体と大地グランド間の浮遊容量との共振状態を制御するために送信手段と送受信電極との間に設けられた可変リアクタンス手段と、を備え、可変リアクタンス手段は、さらに、共振状態を得るために並列共振回路を形成するインダクタと、インダクタと並列接続されて並列共振回路における共振状態を制御するために直列に複数で接続された容量可変の可変容量手段と、を有する。
【００４７】  また、本発明の第２４の態様は、可変容量手段が、アノードとカソードの２極を有する２個の可変容量ダイオードであって、一方の可変容量ダイオードのアノードと、他方の可変容量ダイオードのカソードと、がキャパシタを介して直列に接続され、情報の送信に係る高周波信号に対してはキャパシタが短絡してインダクタと可変容量ダイオードとで構成される並列共振回路として動作し、制御に係る低周波信号に対しては可変容量ダイオードがキャパシタにより絶縁されて低周波信号の信号源に対して並列接続となり可変容量ダイオードの容量が可変制御される、第２３の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００４８】  また、本発明の第２５の態様は、可変容量手段が、同様の構成を有する他の可変容量手段に対して互いのアノード同士でキャパシタを介すことなく直列に接続されている、第２４の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００４９】  また、本発明の第２６の態様は、可変容量ダイオードがすくなくとも３個以上で直列接続されている、第２４から第２５の態様のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。
【００５０】  本発明の第２３の態様から第２６の態様によれば、可変容量ダイオードの耐電圧特性を改善することができ、もって可変容量ダイオードの電気特性に起因する共振の抑制を防止することができ、十分な強度の電界通信を提供することが可能な電界通信トランシーバを提供することができる。
【００５１】  また、本発明の第２７の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、電界を用いて情報の送信を行う一方で、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して情報の受信を行う電界通信トランシーバにおいて、第１の周波数を有する交流信号を出力するための交流信号出力手段と、送信すべき情報に基づく電界の誘起および受信すべき情報に基づく電界を検出して情報を受信するための送受信電極と、送受信電極と大地グランド間の浮遊容量と、および送受信電極と近接した電界伝達媒体が大地グランドとの間に持つインピーダンスと、が共振するために、交流信号出力手段の出力と送受信電極との間に設けられた第１のリアクタンス手段と、送受信電極と大地グランド間の浮遊容量と、および送受信電極と近接した電界伝達媒体が大地グランドとの間に持つインピーダンスと、が共振するために、交流信号出力手段の出力と大地グランドの間または送受信電極と大地グランドの間に設けられた第２のリアクタンス手段と、第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する交流信号の電界を検出して電気信号に変換し復調するための受信手段と、第１の周波数を有する交流信号を通過させ第２の周波数を有する交流信号を遮断するための第１のフィルタ手段と、第２の周波数を有する交流信号を通過させ第１の周波数を有する交流信号を遮断するための第２のフィルタ手段と、を備える。
【００５２】  また、本発明の第２８の態様は、第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段のうちのいずれか一方がリアクタンス値が可変である可変リアクタンス手段であって、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するリアクタンス制御手段を備える、第２７の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００５３】  また、本発明の第２９の態様は、第１のリアクタンス手段と第２のリアクタンス手段の両方のリアクタンス値を共に可変として、それぞれ第１の可変リアクタンス手段と第２の可変リアクタンス手段とし、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第２７の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００５４】  また、本発明の第３０の態様は、リアクタンス制御手段が、第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値毎に電界伝達媒体に印加される送信電圧の振幅を記憶し、振幅の最大値を抽出した後に第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を設定するための演算制御記憶部と、送信電圧の振幅を検出する振幅検出手段と、を備える、第２８又は第２９の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００５５】  また、本発明の第３１の態様は、リアクタンス制御手段が、第１の可変リアクタンス手段および第２の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を調整するための調整用信号発生手段と、調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて送信電圧の振幅を検出するための振幅検出手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第１の制御信号発生手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第２の制御信号発生手段と、第１の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御している際には少なくとも振幅検出手段と第１の制御信号発生手段を接続し、第２の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御している際には少なくとも振幅検出手段と第２の制御信号発生手段を接続するための第３の接続手段と、を備える、第２８又は第２９の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００５６】  また、本発明の第３２の態様は、第１のリアクタンス手段または第２のリアクタンス手段のいずれか一方に、インダクタと、印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備えて浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加する抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を用い、リアクタンス制御手段が電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように自己調整可変リアクタンス手段でない方の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する、第２７の態様による電界通信トランシーバを提供する。
【００５７】  また、本発明の第３３の態様は、第１のリアクタンス手段または第２のリアクタンス手段のいずれか一方に、インダクタと印加さた電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加する抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を用い、リアクタンス制御手段が電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように自己調整可変リアクタンス手段でない方の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する、第２９から第３１の態様のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。
【００５８】  また、本発明の第３４の態様は、第２７から第３２の態様のいずれかによる電界通信トランシーバに第２の電界通信トランシーバが組合されてなる電界通信システムであって、第２のトランシーバは、送信すべき情報に基づく電界の誘起および受信すべき情報に基づく電界の受信を行うための送受信電極と、電界通信トランシーバから送信される第１の周波数の交流信号を整流して直流の電力を生成し蓄積および出力するための整流電力蓄積手段と、第１の周波数と異なる第２の周波数の交流信号で送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段と、送信すべき情報の蓄積と、送信手段への送信すべき情報の出力と、電界通信トランシーバの制御と、を行うための制御情報蓄積手段と、第１の周波数を有する交流信号を通過させ第２の周波数を有する交流信号を遮断するための第１のフィルタ手段と、第２の周波数を有する交流信号を通過させ第１の周波数を有する交流信号を遮断するための第２のフィルタ手段と、を備える電界通信システムを提供する。
【００５９】
また、本発明の第３５の態様は、電界通信トランシーバの交流信号出力手段が、第１の周波数の交流信号で送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段によって構成され、第２の電界通信トランシーバは、受信すべき情報に基づき、第１の周波数を有する交流の電界を検出して電気信号に変換し、復調する受信手段を備える、第３４の態様による電界通信システムを提供する。
【００６０】  本発明の第２７の態様から第３５の態様によれば、設置端末側トランシーバから携帯端末側トランシーバに大きな電圧を印加でき、もって携帯端末側トランシーバに電力を送電することができる電界通信トランシーバおよび電界通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、従来のトランシーバの構成を説明するための説明図である。
【図２】図２は、従来の技術による可変リアクタンス部を用いた電界通信トランシーバを説明するための構成図である。
【図３】図３は、従来の技術による可変リアクタンス部を説明するための構成図である。
【図４】図４は、従来の他の電界通信トランシーバの構成を示す説明図である。
【図５】図５は、図４に示す電界通信トランシーバを用いた電界通信システムの構成を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る電界通信トランシーバの送信部の第１の基本構成を説明するための説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る電界通信トランシーバの送信部の第２の基本構成を説明するための説明図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る電界通信トランシーバを説明するためのブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る電界通信トランシーバのリアクタンス制御部のブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る電界通信トランシーバの一つの変形例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る電界通信トランシーバを説明するためのブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る電界通信トランシーバのリアクタンス制御部のブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る電界通信トランシーバの可変リアクタンスＸｐを調整するときの等価回路である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る電界通信トランシーバの可変リアクタンス部が可変リアクタンスＸｇを調整するときの等価回路である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る電界通信トランシーバの一つの変形例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施の形態に係る電界通信トランシーバの電界通信トランシーバを説明するためのブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施の形態に係る電界通信トランシーバの自己調整可変リアクタンス部を説明するための構成図である。
【図１８】図１８は、本発明の第３の実施の形態に係る電界通信トランシーバの自己調整可変リアクタンス部の動作を説明するためのグラフ（ａ）〜（ｂ）である。
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施の形態に係る電界通信トランシーバのリアクタンス制御部のブロック図である。
【図２０】図２０は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンス部の一例を説明するための構成図である。
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンスにおける送信状態を説明するための説明図である。
【図２２】図２２は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンス部の動作を説明するためのグラフ（ａ）〜（ｄ）である。
【図２３】図２３は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンス部の他の例を説明するための構成図である。
【図２４】図２４は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。
【図２５】図２５は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバであって、可変リアクタンスを含む電界通信トランシーバの構成図である。
【図２６】図２６は、図２４に示す可変リアクタンス部の高周波交流信号に対する等価回路である。
【図２７】図２７は、図２４に示す可変リアクタンス部の低周波交流信号に対する等価回路である。
【図２８】図２８は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための説明図である。
【図２９】図２９は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。
【図３０】図３０は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。
【図３１】図３１は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。
【図３２】図３２は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムの基本構成を示す説明図である。
【図３３】図３３は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムを示すブロック図である。
【図３４】図３４は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムに適用されるリアクタンス制御部のブロック図である。
【図３５】図３５は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムにおいてリアクタンス制御動作を説明するためのグラフである。
【図３６】図３６は、本発明の他の実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムを示すブロック図である。
【図３７】図３７は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムに適用されるリアクタンス制御部の第２の構成のブロック図である。
【図３８】図３８は、本発明の更に別の実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムを示すブロック図である。
【図３９】図３９は、図３８に示す電界通信トランシーバおよび電界通信システムの可変リアクタンス部を説明するためのブロック図である。
【図４０】図４０は、図３９に示す自己調整可変リアクタンス部の動作を説明するためのグラフ（ａ）〜（ｄ）である。
【図４１】図４１は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムに適用される他のリアクタンス制御部のブロック図である。
【図４２】図４２は、本発明の第１の実施の形態に係る送信器を示すブロック図である。
【図４３】図４３は、本発明の第２の実施の形態に係る送信器を示すブロック図である。
【図４４】図４４は、本発明の第３の実施の形態に係る送信器を示すブロック図である。
【図４５】図４５は、本発明の一実施形態に係る電界通信システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】  図６に本発明の実施の形態の基本的な構成を説明するために、送信部と生体の回路モデルを示す。【００６３】  この図６には、携帯端末１０と、トランシーバ１５と、Ｉ／Ｏ回路４０と、ウェアラブルコンピュータ３０と、が示されている。携帯端末１０は、人体などの生体２０に絶縁体９を介した送信電極８で接している。生体２０と床や地表などの大地グランド１４との間には、生体と大地グランド間の浮遊容量Ｃｂ１３が存在し、さらにトランシーバ１５と大地グランド１４との間には、トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊容量Ｃｇ１２が存在している。【００６４】  携帯端末１０には備わるトランシーバ１５は、送信回路３と、この送信回路３に備わる発振器４と、変調回路５と、を有し、送信回路３の送信出力は送信電極８を介して生体２０に送信される。【００６５】  送信回路３は、その内部に送信抵抗ＲＳ７を有している。送信回路３と送信電極８との間にはリアクタンスＸｇ２が直列に存在し、送信電極８とトランシーバ１５の回路グランド６との間にはリアクタンスＸｐ１が存在している。さらに回路グランド６と生体２０との間には送信電極と生体間の浮遊容量Ｃｓｂ１１が存在している。【００６６】  本発明の第１の実施の形態では、リアクタンスを２個用いた共振現象（図６中のリアクタンスＸｇ２とリアクタンスＸｐ１による共振現象）を利用して生体２０に印加される電圧Ｖｂを大きくする。【００６７】  図６中のリアクタンスＸｇ２およびリアクタンスＸｐ１のリアクタンス値をそれぞれＸｇ、Ｘｐとしている。図６中に示した破線に対して左部分のアドミタンス（Ｙ）は以下の式で表される。
Ｙ＝（１／ｊＸｐ）＋ｊωＣｂ＋ｊω（Ｃｂ−１＋Ｃｇ−１）−１        式（１）
Ｖｂはこの式を用いて
【数２】
0004478160.tif 000003
【００６８】と表される。
この式に式（１）を代入してまとめると次式になる。
Ｖｂ＝Ｖｓ／｛１＋（Ｃｂ／Ｃｇ）−Ｘｇ［ω［Ｃｂ＋Ｃｓｂ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）］−（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）／Ｘｐ］＋ｊＲｓ｛ω［Ｃｂ＋Ｃｓｂ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）］−（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）／Ｘｐ｝｝（３）
Ｘｇを変数として考えた場合、
Ｘｇ＝（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）／｛ω［Ｃｂ＋Ｃｓｂ（Ｃｂ／Ｃｇ）］−（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）／Ｘｐ］    （４）
で振幅｜Ｖｂ｜は最大となり、その値は
【数３】
0004478160.tif 000004
【００６９】となる。【００７０】  式（５）ではリアクタンスＸｐ１により振幅を増加させることができる。したがって本発明の構成を用いるとより大きな振幅の信号を生体２０に印加することができる。【００７１】  図７はリアクタンスＸｐ１を送信回路３の送信出力と回路グランド６間に接続した場合の回路モデルである。図７の破線に対して左側のインピーダンス（Ｚ）は次式で表される。
【数４】
0004478160.tif 000005
【００７２】Ｖｂはこの式を用いて
【数５】
0004478160.tif 000006
【００７３】と表される。この式に式（６）を代入してまとめると次式になる。
Ｖｂ＝Ｖｓ／｛１＋（Ｃｂ／Ｃｇ）−ωＸｇ［Ｃｂ＋Ｃｓｂ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）］          （８）
＋ｊＲｓ｛ω［Ｃｂ＋Ｃｓｂ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）］−［（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）−ωＸｇ［Ｃｂ＋Ｃｇ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）］］／Ｘｐ｝｝
Ｘｐを変数として考えた場合、
【数６】
0004478160.tif 000007
【００７４】で振幅｜Ｖｂ｜は最大となり、その値は
【数７】
0004478160.tif 000008
【００７５】となる。式（９）ではリアクタンスＸｇ２により振幅を増加させることができる。したがって本発明の構成を用いても大きな振幅の信号を生体２０に印加することができる。【００７６】  ＜第１の実施の形態＞
図８に、本発明の第１の実施の形態に係るトランシーバ１５のブロック図を示す。【００７７】  この図８には、破線で示されたトランシーバ１５と、このトランシーバに接続されたＩ／Ｏ回路４０と、図６に参照される図示しない生体２０に接触するための絶縁体９と、この絶縁体９の下に配置された送受信電極８と、が示されている。【００７８】  また、トランシーバ１５には、受信部２３と、送信部１６と、スイッチ１７と、スイッチ１８と、可変リアクタンス部Ｘｇ１９と、可変リアクタンス部Ｘｐ２１と、リアクタンス制御部２２とが備わっている。スイッチ１８の一端は回路グランド２９に接続されている。【００７９】  こうした構成を有するトランシーバ１５は、半２重伝送の通信に対応しており、スイッチ１７およびスイッチ１８は送信状態の時にオンとなり、受信状態ではオフとなる。また、変動する浮遊容量に対応して共振状態を保つために可変リアクタンスＸｇ１９、リアクタンスＸｐ２１を制御するためのリアクタンス制御部２２を備えている。【００８０】  リアクタンス制御部２２の内部ブロック図を図９に示す。この図９に示すリアクタンス制御部２２は、その内部に、調整用信号を発生する調整用信号発生部２４と、入力信号の振幅の大小をモニタするための高入力インピーダンス振幅モニタ部２５と、高入力インピーダンス振幅モニタ部２５からの出力を切り替えるスイッチ２６と、調整用信号により制御されて可変リアクタンス部Ｘｐ２１に制御信号を出力する制御信号発生部２７と、同じく可変リアクタンス部Ｘｇ１９に制御信号を出力する制御信号発生部２８とを有している。【００８１】  本第１の実施の形態では、リアクタンスＸｇ１９とリアクタンスＸｐ２１のリアクタンスを交互に変化させて調整する方法をとっている。はじめに制御信号発生部２７の制御信号を一定にしてリアクタンスＸｐ２１を一定にし、スイッチ２６のａ３とｂ３を接続して図６に参照される大地グランド１４と生体２０との電位差の振幅｜Ｖｂ｜が最大になるようにリアクタンスＸｇ１９を調整する。このとき振幅をモニタする振幅モニタ部が共振に影響を与えるのを防ぐために高入力インピーダンス振幅モニタ部２５の入力インピーダンスを高くしている。また、高入力インピーダンス振幅モニタ部２５では、調整しているリアクタンスを微小に変化させたときの｜Ｖｂ｜の変化に基づいた信号を制御信号発生部２７に出力し、制御信号発生部２７では、この信号から次の制御信号を決定し出力する。【００８２】  この後スイッチ２６をａ３とｃ３の接続に切り替えてリアクタンスＸｇ１９を固定し、｜Ｖｂ｜が最大になるようにリアクタンスＸｐ２１を調整する。これを繰り返すことにより最適なリアクタンス値に調整していく。以上の調整時のスイッチ２６の切替や制御信号発生部２７、２８および高入力インピーダンス振幅モニタ部２５の動作を制御する信号を調整用信号発生部２４から発生している。この構成によりトランシーバ１５を小型化しても効率よく生体２０に電圧を印加することができ、もって良好な通信状態が保てるトランシーバを実現できる。【００８３】  なお、図８では可変リアクタンス部Ｘｐを送受信電極と回路グランド間に接続しているが、図７を参照しながら説明し���ように、可変リアクタンス部Ｘｐを送信回路出力と回路グランド間に接続しても同様の効果を得る。また、図８では両方のリアクタンス部（リアクタンスＸｇ１９とリアクタンスＸｐ２１）を可変リアクタンス部にしているが、いずれか一方のみでも良い。なお、トランシーバ１５と異なり送信のみを行う送信器は、図４２に示す通り（送信器１５０）、トランシーバ１５から受信部２３とスイッチ１７及びスイッチ１８とを省略した構成を備える。【００８４】  次に、図１０に本発明の第１の実施の形態の一つの変形例を示す。【００８５】  この図１０に参照される構成では、送信信号が送受信電極８を介して受信部２３に漏洩するのを防ぐために、スイッチ３１で送信部１６と受信部２３をアイソレーションしている。送信時やリアクタンス制御時にはスイッチ３１のａ１とｂ１を接続し、受信時にはａ１とｃ１を接続する。また、受信時では可変リアクタンス（リアクタンスＸｇ１９とリアクタンスＸｐ２１）のリアクタンス値を小さくするように、リアクタンス制御部２２から出力される制御信号をリアクタンスＸｇ１９とリアクタンスＸｐ２１にそれぞれ入力する。【００８６】  このような構成によれば、共振により送信信号が受信部２３の入力段の電子回路の耐電圧より大きくなる場合でも電子回路を保護できる。したがって、この構成では受信部２３の入力段に耐電圧の低い電界検出器を使用することも可能である。【００８７】  ＜第２の実施の形態＞
図１１に、本発明の第２の実施の形態に係るトランシーバのブロック図を示す。本トランシーバでは各可変リアクタンスを順次１回ずつの制御で調整する。このためにスイッチ３２、スイッチ１８と、負荷抵抗として抵抗器３３を設けている。始めに可変リアクタンス部Ｘｐ２１を調整するためにスイッチ３２のａ１とｂ１およびａ２とｂ２を接続し、スイッチ１８をオンにする。【００８８】  図１２にリアクタンス制御部２２の内部構成を説明するためのブロック図を示す。この図１２に示す構成は、既に図９にて示した構成と同様であり、調整用信号発生部２４から状態切替信号を出力している点で異なっている。【００８９】  次に、図１３に参照されるのは本発明の第２の実施の形態に係る等価回路である。この等価回路には、信号源Ｖｓ３５と、抵抗Ｒｓ３６と、抵抗Ｒｄｖ３７と、リアクタンスＸｐ３８と、送信電極と大地グランド間の浮遊容量Ｃｓｂ３９と、送受信電極４４と、生体と大地グランド間の浮遊容量Ｃｂ４１と、携帯端末側トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊容量Ｃｇ４２と、が示されている。【００９０】  この図１３に示す等価回路から分かるように、リアクタンスＸｐ３８と各浮遊容量とで並列共振回路を構成しており、送受信電極の電位が最大になるように調整すればリアクタンスＸｐ３８は以下の式で表される値になる。
【数８】
0004478160.tif 000009
【００９１】  次に可変リアクタンス部Ｘｇ１９の調整を行うが、可変リアクタンス部Ｘｐ２１が式（６）のままでは式（３）よりＶｂ＝Ｖｓ／｛１＋（Ｃ／Ｃｇ）｝となり、生体に印加される信号を大きく出ない。【００９２】
これを防ぐためにＸｐを微小に変化させてリアクタンス値をＸｐ＋Ｘ１とする。これとともにスイッチ３２のａ１とｃ１およびｂ２とｃ２を接続した等価回路を図１４に示す。Ｘｐ＞＞Ｘ１であれば｜Ｖｂ｜は次式のようになる。
Ｖｂ＝Ｖｓ／｛１＋（Ｃｂ／Ｃｇ）−Ｘｇ｛ω［Ｃｂ＋Ｃｓｂ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）］−
（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）／（Ｘｐ＋Ｘ１）｝＋ｊＲｓ｛ω［Ｃｂ＋Ｃｓｂ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）
］＋（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）／（Ｘｐ＋Ｘ１）｝｝        （１１）
＝Ｖｓ／｛１＋（Ｃｂ／Ｃｇ）−Ｘｇ（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）｝Ｘ１／Ｘｐ２＋ｊＲｓ
（１＋Ｃｂ／Ｃｇ）Ｘ１／Ｘｐ２｝
式（１１）より最大の振幅は、
【数９】
0004478160.tif 000010
【００９３】となり大きな振幅を得られる。【００９４】  このように可変リアクタンス部Ｘｇ１９を調整する際に可変リアクタンス部Ｘｐ２１を微小に変化させることにより生体に大きな信号を印加できる。可変リアクタンス部Ｘｇ１９の調整は可変リアクタンス部Ｘｐ２１の調整と同様に印加されている電圧をモニタしながら行う。【００９５】  受信時にはスイッチ１８をオフにし、スイッチ３２のａ１とｃ１を切断する。以上の構成および調整法によりトランシーバを小型化しても効率よく生体に電圧を印加でき、良好な通信状態の保持が可能なトランシーバを実現できる。なお、送信のみを行う送信器は、図４３に示す通り（送信器１５１）、図１１に示す第２の実施の形態に係るトランシーバ１５から受信部２３とスイッチ１８を省略した構成を備える。【００９６】  図１１では可変リアクタンス部Ｘｐ２１を送受信電極８と回路グランド２９間に接続しているが、可変リアクタンス部Ｘｐ２１を送信部１６からの送信回路出力と回路グランド２９間に接続しても同様の効果を得る。【００９７】  この場合は図１５のブロック図に示すとおり負荷抵抗である抵抗器３３は不要である。始めに可変リアクタンス部Ｘｇ１９を調整するためにスイッチ１７をオンにしてスイッチ１８をオフにする。この状態で送受信電極８に出力される電圧を最大になるように調節すると可変リアクタンス部Ｘｇ１９は次式で表される値になる。
【数１０】
0004478160.tif 000011
【００９８】  次に可変リアクタンス部Ｘｇ１９を微小に変化させてリアクタンス値をＸｇ＋Ｘ１とする。この後スイッチ１８をオンにして送受信電極８に印加される電圧を最大となるように可変リアクタンス部Ｘｐ２１を調整することにより、図１１の場合と同様に大きな振幅を得られる。【００９９】  以上の構成および調整法によりトランシーバを小型化しても効率よく生体に電圧を印加して良好な通信状態が保てるトランシーバを実現できる。なお、送信のみを行う送信器では受信部２３およびスイッチ１７を省略した構成となる。【０１００】  また、以上の実施の形態においても、図１０に参照される第１の実施の形態の変形例と同様に受信部２３の入力をスイッチ１７に接続して、スイッチ１７で送信部１６と受信部２３をアイソレーションする構成でもよい。【０１０１】  ＜第３の実施の形態＞
図１６に本発明の第３の実施の形態に係るトランシーバ１５のブロック図を示す。
この図１６に参照されるトランシーバ１５では、第１及び第２の実施の形態における可変リアクタンス部Ｘｐ２１に代わり、制御部を必要とせずにリアクタンス値の調整が可能な自己調整可変リアクタンス部５２を適用している。【０１０２】  図１７に自己調整可変リアクタンス部５２の具体的な構成を示す。容量５３、５５は直流成分を遮断するためのもので、交流信号に対しては短絡とみなせるとする。図１８（ａ）には可変容量ダイオード５６に振幅｜ＶＡＣ｜の交流電圧が印加されたときに生じる電流の直流成分ＩＤの関係を表したものである。逆バイアス電圧ＶＤＣが可変容量ダイオード５６の両端に生じると、この可変容量ダイオード５６が短絡となっている期間が短くなるため同じＶＡＣに対してＩＤは小さくなる。【０１０３】  図１８（ｂ）にはＩＤが抵抗５７を流れたことによって生じる電位差（ＶＤＣと等価）のグラフ、図１８（ｃ）には可変容量ダイオード５６の容量Ｃｖの電圧ＶＤＣ依存性を示す。また、図１８（ｄ）はＶｂの振幅｜Ｖｂ｜のＣｖ依存性である。グラフ中の点は可変リアクタンス交流信号を入力し始めてからの各電流電圧の変化を示している。容量Ｃｖの初期値はＶＤＣ＝０の時の値Ｃ１としている。また、｜ＶＡＣ｜は｜Ｖｂ｜に比例する。【０１０４】  交流信号が入力されると可変容量ダイオード５６で整流され直流電流ＩＤを生じる（図１８（ａ）の点１）。これが抵抗５７を流れることにより直流電圧ＶＤＣを発生させ、これと同じ電位差が可変容量ダイオードにも印加される。これにより容量Ｃｖは減少し（図１８（ｃ）の点１）、共振を起こす容量値に近づき｜Ｖｂ｜は大きくなる。【０１０５】  ｜ＶＡＣ｜は｜Ｖｂ｜に比例するため、｜ＶＡＣ｜は大きくなるが、ＶＤＣも大きくなっているため｜ＶＡＣ｜とＩＤの関係は図１８（ａ）の点２に移動する。この後も同じようにＣｖが減少し｜ＶＡＣ｜は大きくなるが、ＶＤＣも大きくなるためＩＤの変化量は徐々に小さくなりゼロに収束する。ＩＤの変化量がゼロになると｜ＶＡＣ｜は一定となり、初期値に比べ共振での振幅に近づく。このような自己調整可変リアクタンス５２を用いれば、リアクタンス制御部５１で制御する可変リアクタンス部５０を１個にでき、リアクタンス調整の複雑さが緩和される。【０１０６】  図１９にリアクタンス制御部５１のブロック図を示す。この図１９に示す構成は、既に示した図９に参照されるリアクタンス制御部の構成と基本部分で共通の構成である。高入力インピーダンス振幅モニタ部６２を備え入力信号をモニタし、制御信号発生部６３で制御信号を発生させる。また、リアクタンス制御部５１で制御する可変リアクタンス部５０は１個であるため、制御信号発生部６３も１個でよい。以上の構成によりトランシーバを小型化しても効率良く生体に電圧を印加して良好な通信状態が保てるトランシーバを実現できる。【０１０７】  なお、図１６では自己調整可変リアクタンス部５２を送受信電極８と回路グランド２９間に接続し可変リアクタンス部５０を送信部１６からの送信回路出力と送受信電極８との間に接続しているが、自己調整可変リアクタンス部５２を送信部１６からの送信回路出力と送受信電極８の間に接続し、可変リアクタンス部５０を送信部１６からの送信回路出力と回路グランド２９の間に接続しても同様の効果を得る。【０１０８】  また、本実施の形態においても、図１０に示した第１の実施の形態の変形例と同様に、受信部２３の入力を図１０に示すスイッチ３１に接続して、スイッチ３１で送信部と受信部をアイソレーションする構成でもよい。なお、送信のみを行う送信器は、図４４に示す通り（送信器１５２）、図１６に示す第３の実施の形態に係るトランシーバ１５から受信部２３とスイッチ１７及びスイッチ１８とを省略した構成を備える。【０１０９】  以上説明した本発明の第１から第３の実施の形態によれば、トランシーバまたは送信器の小型化に伴う送信電極と生体間の浮遊容量の増加に起因した送信電圧の振幅の低下を防止でき、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、電界通信の品質を向上することができる送信器およびトランシーバを提供することができる。【０１１０】＜自己調整可変リアクタンス部Ｉ＞
以下、図２０から図２３を参照しながら、自己調整可変リアクタンス部について詳細に説明する。
図２０は、自己調整可変リアクタンス部２０１の構成図である。自己調整可変リアクタンス部２０１は、既述の第３の実施の形態に係るトランシーバ１５の自己調整可変リアクタンス部５２と置き換えて用いることができるが、トランシーバ１５に限らず、他の電界通信トランシーバにも適用することができる。【０１１１】  図２０を参照すると、自己調整可変リアクタンス部２０１は、高周波な交流信号が印加される交流信号端子２１０、交流信号端子２１１と、コンデンサなどの静電容量を提供するための容量２０２、２０６と、抵抗２０５と、可変容量ダイオード２０４とが示されている。【０１１２】  このような構成の自己調整可変リアクタンス部２０１は、その共振を起こす部分として、インダクタ２０３と可変容量ダイオード２０４で構成された共振回路を形成している。また、２個の容量２０２、２０６は入力してきた直流成分を遮断するために配置されており、一方、入力された交流信号に対しては電気的な短絡とみなすことができる。【０１１３】  また、可変容量ダイオード２０４に印加される電圧と、流れる電流の直流成分を、それぞれＶＤＣ、ＩＤとする。可変容量ダイオード２０４の電圧ＶＤＣは逆バイアス方向を正としている。【０１１４】  次の図２１に、図２０に示す自己調整可変リアクタンス部２０１が適用される、第３の実施の形態に係るトランシーバ１５と異なる構成を有する電界通信トランシーバ２００及びその送信状態を説明するための説明図を示す。【０１１５】  このリアクタンス部２０１は、送信回路出力２１６と電界を誘起すべき電界伝達媒体である生体２１５との間に挿入される。このとき生体２１５と大地グランド間の電位差の交流成分をＶｂ２２２とし、自己調整可変リアクタンス部２０１の電位差の交流成分をＶＡＣとする。【０１１６】
送信回路出力２１６は、その内部に発信器２２３を有し、この発信器２２３に生じる信号の電圧はＶＳである。なお、送信回路出力２１６の内部抵抗としてＲＳ２２４を示している。送信回路出力２１６は送信器２１８に接続しており、この送信器グランド２１８に対して発信器２２３にてＶＳを出力している。送信器グランド２１８は、大地グランド２２０に対して送信器グランドと大地グランド間の浮遊容量Ｃｇ２１９を介して結合しており、生体２１５は大地グランド２２０に対して生体と大地グランド間の浮遊容量Ｃｇ２１１により結合している。
【０１１７】  このような構成の図２１に参照される送信状態において、可変リアクタンス１は浮遊容量である「送信器グランドと大地グランド間の浮遊容量Ｃｇ２１９」と「生体と大地グランド間の浮遊容量Ｃｂ２２１」に対してリアクタンス値を変化させて共振状態を制御し、最適に近いリアクタンス値に集束させている。【０１１８】  次に、このリアクタンス値の集束の際の各電圧電流信号の変化を、図２２中の（ａ）〜（ｄ）に示すグラフを用いて簡略的に説明する。【０１１９】  まず、図２２（ａ）には、可変容量ダイオード２０４に振幅｜ＶＡＣ｜の交流電圧が印加されたときに生じる電流の直流成分ＩＤとの関係を表したものである。逆バイアス電圧ＶＤＣがダイオード両端に生じると、ダイオードが短絡となっている期間が短くなるため、同じＶＡＣに対してＩＤは小さくなる。【０１２０】  図２２（ｂ）には、ＩＤが抵抗２０５を流れたことによって生じる電位差（ＶＤＣと等価）のグラフ、同図（ｃ）には可変容量ダイオードの容量Ｃｖの電圧ＶＤＣ依存性を示す。また、図２２（ｄ）はＶｂの振幅｜Ｖｂ｜のＣｖ依存性である。グラフ中の点は可変リアクタンスに交流信号を入力し始めてからの各電流電圧の変化を示している。容量Ｃｖの初期値はＶＤＣ＝０の時の値Ｃ１としている。また、｜ＶＡＣ｜は｜Ｖｂ｜に比例する。【０１２１】  交流信号が入力されるとダイオードで整流され直流電流ＩＤを生じる（図２２（ａ）の点「１」）。これが抵抗２０５を流れることにより直流電圧ＶＤＣを発生させ、これと同じ電位差が可変容量ダイオード２０４にも印加される。これにより容量Ｃｖは減少し、（図２２（ｃ）の点「１」）、共振を起こす容量値に近づき｜Ｖｂ｜は大きくなる。【０１２２】  ｜ＶＡＣ｜は｜Ｖｂ｜に比例するため、｜ＶＡＣ｜は大きくなるが、ＶＤＣも大きくなっているため｜ＶＡＣ｜とＩＤの関係は図２２（ａ）の点「２」に移動する。この後も同じようにＣｖが減少し｜ＶＡＣ｜は大きくなるが、ＶＤＣも大きくなるため、ＩＤの変化量は徐々に小さくなりゼロに集束する。ＩＤの変化量がゼロになると｜ＶＡＣ｜は一定となり、初期値に比べ共振での振幅に近づいている。【０１２３】  以上の現象を利用して、自己調整可変リアクタンス部２０１の構成を図２０に示した構成にすることにより、完全な共振状態にはならないものの、リアクタンス値を完全な共振状態付近にまで近づけることができる。これにより、従来の電界通信トランシーバで用いていた振幅モニタ部や制御信号発生部などの補正手段を用いることなく、リアクタンス値を自己補正できる電界通信トランシーバを提供できる。【０１２４】＜自己調整可変リアクタンス部ＩＩ＞
図２３に、自己調整可変リアクタンス部２０１の他の構成を示す。この実施の形態では、自己調整可変リアクタンス部２０１の共振を起こすインダクタ２０３と可変容量ダイオード２０４は直列に接続されている。容量２０２、２０６は直流成分を遮断するためのものであり、交流信号に対しては短絡とみなせる。【０１２５】  この構成においても、交流信号が交流信号端子２１０から入力されると、可変容量ダイオード２０４から直流成分が生じ、それが抵抗２０５を流れることにより可変容量ダイオード２０４に逆バイアスが生じる。この現象によってリアクタンス値を共振状態付近にまで近づけることができ、従来の電界通信トランシーバで必要であった振幅モニタ部や制御信号発生部を用いずにリアクタンス値を自動補正できる。【０１２６】  以上説明した本発明の第１および第２の実施の形態の構成は、電界伝達媒体に誘起した電界を介して情報の通信を行う電界通信トランシーバにおいて、通信のための送信信号と共振するためのインダクタと印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加する抵抗器と、を有する。【０１２７】  また、共振回路は、前記電界通信トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊容量および前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量との間で共振する。【０１２８】  また、共振回路は、インダクタと、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続されている。【０１２９】  また、共振回路は、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続された回路にインダクタが直列に接続されている。【０１３０】  また、インダクタは、端子の一方または両方に直流電流の入力を阻止するためのコンデンサを配している。【０１３１】  また、以上説明した本発明に係る自己調整可変リアクタンス部によれば、リアクタンス値の補正回路を省略して自己補正を可能とする可変リアクタンス手段を実現し、もって回路規模が小さく低消費電力かつ良好な通信も可能とする、電界通信トランシーバを提供することができる。【０１３２】  ＜可変リアクタンス部Ｉ＞
図２４に、本発明の電界通信トランシーバの第１の実施の形態に係る、可変リアクタンスの構成を説明するための構成図を示す。【０１３３】  この図２４には、可変リアクタンス部３０１と、この可変リアクタンス部３０１が外部と接続するための交流信号端子３０２、３０４と、制御信号入力３０３とが示されている。【０１３４】  さらに、この可変リアクタンス部３０１は、容量３０６、３１０、３１４と、インダクタ３１５と、抵抗７、９、１１、１３と、バッファアンプ３０５と、可変容量ダイオード３０８、３１２とを有している。【０１３５】  なお、この可変リアクタンス部３０１は、図２５に参照される電界通信トランシーバ３３５に適用される。この電界通信トランシーバ３３５の構成は、人体などの生体３２０に接触する絶縁体３２２と、この絶縁体３２２に合わせて備わる送受信電極３２３と、図示しない外部の情報処理装置などとのデータ通信を行うためのＩ／Ｏ回路２１と、が含まれている。【０１３６】  さらに、電界通信トランシーバ３３５は、送信回路３２４と、この送信回路３２４を構成する発振器３２６および変調回路３２５と、スイッチ３２７と、図２４に参照される可変リアクタンス部３０１と、電界検出光学部３２８と、信号処理部３２９と、スイッチ３３０と、復調回路３３１と、波形整形部３３２と、振幅モニタ部３３３と、制御信号発生部３３４と、を備えている。【０１３７】  このような構成の電界通信トランシーバ３３５に可変リアクタンス部３０１を適用する場合において、図２４に示した交流信号端子３０２、３０４には、共振を起こす周波数の交流信号が入力され、また、制御信号入力３０３にはリアクタンス値を制御するための制御信号が制御信号発生部３３４から入力される。交流信号端子３０２には送信回路３２４からの送信信号がスイッチ３２７を介して入力され、交流信号端子４の出力信号は送受信電極３２３に接続される。【０１３８】  また、可変リアクタンス部３０１の内部の容量３０６、３１０、３１４は、すくなくとも交流信号より低周波の信号である制御信号を遮断するために接続している。また、抵抗７、９、１１、１３は、周波数の高い交流信号が制御信号側に漏れるのを防ぐために接続している。制御信号入力３０３のバッファアンプ３０５は、この前段に接続される制御信号発生部３３４に含まれる回路素子により、可変リアクタンス部３０１が影響を受けて特性が変化するのを防ぐために接続している。インダクタ３１５と可変容量ダイオード３０８、３１２との組み合わせによる共振回路により、可変リアクタンスを実現している。【０１３９】  次に、図２６と図２７に、図２４にて示した可変リアクタンス部３０１の等価回路を示す。このうち、図２６に示すのは高周波である交流信号での等価回路であり、図２７に示すのは低周波である制御信号での等価回路を示している。【０１４０】  まず、図２６に参照される交流信号に対する等価回路では、図２４に参照される可変リアクタンス部３０１が有する各容量３０６、３１０、３１４を短絡とみなすことができる。また、可変容量ダイオード３０８、３１２は、容量１０が短絡とみなせることから直列に接続された構成と等価となり、従って、交流信号の電圧は各可変容��ダイオード３０８、３１２にそれぞれ等分されて印加される。【０１４１】  従って、共振状態になって交流信号の電圧が大きくなっても、各可変容量ダイオード３０８、３１２にそれぞれ印加される電圧は半分になり、可変容量ダイオードが１個の構成に比べて共振の抑制を生じにくくすることができる。【０１４２】  図２６の等価回路において、インダクタ３４０は図２４のインダクタ３１５に等価であり、可変容量ダイオード３４１は図２４の可変容量ダイオード３０８に等価、可変容量ダイオード３４２は図２４の可変容量ダイオード３１２に等価である。交流信号端子９００、９０１は交流信号端子３０２、３０４にそれぞれ等価である。【０１４３】  インダクタ３４０に電圧ＶＡＣが印加されると、このインダクタ３４０に並列に接続された２個の可変容量ダイオード３４１、３４２にも電圧ＶＡＣが印加される。２個の可変容量ダイオード３４１、３４２は直列に接続され配置されているので、各可変容量ダイオードに印加される電圧はそれぞれＶＡＣ／２となる。ただし、可変容量ダイオード３４１、３４２は、共に電気的に同一の特性を有するものとする。【０１４４】  このため、本第１の実施の形態では、可変容量ダイオードを２個用いているが、この可変容量ダイオードは２個以上で用いてもよい。可変容量ダイオードをＮ個用いれば、それぞれの可変容量ダイオードに印加される交流信号の電圧ＶＡＣはＶＡＣ／Ｎとなり、可変容量ダイオードを２個で用いる場合に比べて、より共振の抑制を生じにくくすることができる。【０１４５】  次に、図２７に参照される等価回路は、図２４に参照される可変リアクタンス部３０１の低周波の制御信号に対する等価回路である。この低周波の制御信号から見た場合は、可変リアクタンス部３０１に備わる各容量３０６、３１０、３１４を電気的な開放状態とみなせるので、可変容量ダイオード３０８、３１２はバッファアンプ３０５から見て並列に接続されているのと等価である。【０１４６】  このため、図２７に参照されるように、バッファアンプ３４３は図２４におけるバッファアンプ３０５と等価であり、可変容量ダイオード３４５、３４６はそれぞれ可変容量ダイオード３０８、３１２に等価であり、抵抗３４７、３４８、３４９、３５０はそれぞれ抵抗７、９、１１、１３に等価であり、制御信号入力９０２は制御信号入力３０３と等価となる。バッファアンプ３４３から出力される制御信号の電圧ＶＣＯＮ（３４４）は、可変容量ダイオード３４５、３４６にそれぞれ印加されるので、従って両可変容量ダイオード３４５、３４６の電圧は共にＶＣＯＮとなる。【０１４７】  ここで、可変リアクタンス部が例えば図２８に示すように構成されている場合には、本発明の第１の実施の形態における可変リアクタンス部３０１と比較して、交流信号だけでなく制御信号も等分に分割されて印加される。このため、可変容量ダイオードを２個用いると、それぞれの可変容量ダイオードに印加される制御信号は１／２になってしまうので、容量の可変範囲が可変リアクタンス部３０１の構成に比べて半減する。【０１４８】  すなわち、交流信号端子９０３、９０５に印加された高周波信号は容量３５５、３６０を短絡して流れ、インダクタ３１５には���えばＶＡＣの電圧が印加される。可変容量ダイオード３５８、３５９は単に直列接続されているのみであるので、インダクタ３１５に印加されている電圧ＶＡＣが等分に分割され、それぞれに電圧ＶＡＣ／２が印加される。【０１４９】  また、制御信号入力９０５から入力された可変容量ダイオード３５８、３５９の容量を可変制御するための制御信号ＶＣＯＮは、バッファアンプ３６１を介して抵抗３５６、３５７を介し可変容量ダイオード３５８、３５９に印加される。可変容量ダイオード３５８、３５９に印加される制御信号は、それぞれＶＣＯＮ／２となる。【０１５０】  一方、本第１の実施の形態による可変リアクタンス部３０１では、印加電圧が耐電圧よりも大きくなったことによる共振の抑制が生じることを防ぎ、かつ可変容量ダイオードの容量可変範囲を減少させない回路構成となっている。【０１５１】  ＜可変リアクタンス部ＩＩ＞
図２９には、本発明の電界通信トランシーバの第２の実施の形態に係る、可変リアクタンス部の構成を説明するための構成図を示す。【０１５２】  この図２９に参照される可変リアクタンス部３０１は、交流信号端子９０６、９０７と、制御信号入力９０８と、を備える点で、既に図２４にて示した本発明の第１の実施の形態による可変リアクタンス部３０１と同様の構成である。【０１５３】  しかしながら、内部構成として、容量３６５、３６９、３７２、３７４と、抵抗３７５、３７６、３７７、３７８、３７９、３８０、３８１と、リアクタンス３６６と、バッファアンプ３６７と、可変容量ダイオード３６８、３７０、３７１、３７３と、を備えるところに特徴がある。【０１５４】  一般に可変容量ダイオードの電流電圧特性は非対称であり、半導体の特性で決まる所定の値より大きいアノード電位の時は可変容量ダイオードは短絡になってしまうので、従って交流信号の振幅が抑制されてしまう。これを防ぐために高周波の交流信号に対して可変容量ダイオードを直列かつ逆方向にも接続している。この構成により、一方の可変容量ダイオードに耐圧を越えた電圧が印加されて短絡となっても、逆方向の可変容量ダイオードは短絡になっていないため、交流信号の振幅が抑制されることはない。【０１５５】  すなわち、可変容量ダイオード３６８、３７０と可変容量ダイオード３７１、３７３とが互いに直列にかつ逆方向に接続されることにより、どちらかの可変容量ダイオードに耐電圧を越えた電圧が印加されても、短絡による交流信号の振幅の抑制は生じない。【０１５６】  ＜可変リアクタンス部ＩＩＩ＞
図３０は、本発明の第３の実施の形態に係る、可変リアクタンス部を説明するための構成図である。本構成では、インダクタ２０３と可変容量ダイオード５２３、５２４で直列に接続して可変リアクタンス部３０１を形成している。容量２２６は制御信号が交流信号端子に漏れることを防ぐために接続している。また、周波数の高い信号が制御信号側に漏れるのを防ぐために抵抗２２０、２２２を接続している。【０１５７】  さらに、周波数の低い信号に対して可変容量ダイオード５２３のカソードの電位がゼロとなり、周波数の高い信号に対しては可変容量ダイオード５２４のアノードと回路グランド２１８がショートにならないように、抵抗２２１を可変容量ダイオード５２３と容量２２５との間に接続している。この接続においても、交流信号の電圧は各可変容量ダイオード５２３、５２４にそれぞれ分割されて印加され、制御信号の電圧は各可変容量ダイオード５２３、５２４に分割されずに印加される。【０１５８】  したがって、交流信号が耐電圧より大きくなったことによる共振の抑制が生じることを防ぎ、かつ可変容量ダイオード５２３、５２４の容量可変範囲を減少させない回路構成となっている。【０１５９】  ＜可変リアクタンス部ＩＶ＞
図３１は、本発明の第４の実施の形態に係る、可変リアクタンス部を説明するための構成図である。この第４の実施の形態の構成は、先に説明した本発明の第２の実施の形態および第３の実施の形態とを組み合わせた構成となっている。【０１６０】  すなわち、インダクタ２０３と可変容量ダイオード５０５〜５０８で直列に接続して可変リアクタンスを形成し、この可変容量ダイオード５０５〜５０８を高周波の交流信号に対して図３１に参照されるように直列かつ逆方向にも接続している。この構成により一方が短絡となっても、逆方向の可変容量ダイオードは短絡になっていないため、交流信号の振幅が抑制されることはない。【０１６１】  以上説明した本発明の実施の形態の構成は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う電界通信トランシーバであって、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、送信に係る発信器のグランドと大地グランド間の浮遊容量と電界伝達媒体と大地グランド間の浮遊容量との共振状態を制御するための可変リアクタンス手段と、共振状態を得るために可変リアクタンス手段において並列共振回路を形成するインダクタと、インダクタと並列接続されて並列共振回路における共振状態を制御するために直列に複数で接続された容量可変の可変容量手段と、を備える。【０１６２】  また、可変容量手段は、アノードとカソードの２極を有する２個の可変容量ダイオードであって、一方の可変容量ダイオードのアノードと、他方の可変容量ダイオードのカソードと、がキャパシタを介して直列に接続され、情報の送信に係る高周波信号に対してはキャパシタが短絡してインダクタと可変容量ダイオードとで構成される並列共振回路として動作し、制御に係る低周波信号に対しては可変容量ダイオードがキャパシタにより絶縁されて低周波信号の信号源に対して並列接続となり可変容量ダイオードの容量が可変制御される。【０１６３】  また、可変容量手段は、同様の構成を有する他の可変容量手段に対して互いのアノード同士でキャパシタを介すことなく直列に接続されている。
また、可変容量ダイオードがすくなくとも３個以上で直列接続されている。【０１６４】  以上説明した本発明の実施の形態によれば、可変容量ダイオードの耐電圧特性を改善することができ、もって可変容量ダイオードの電気特性に起因する共振の抑制を防止することができ、十分な強度の電界通信を提供することが可能な電界通信トランシーバを提供することができる。【０１６５】  次に、図３２に電界通信を利用した送電システムの原理図を示す。
大地グランド４０４に設置された設置端末側トランシーバ４０３から生体（電界伝達媒体）４０１に交流信号を印加し、生体４０１に接触している携帯端末側トランシーバ４０２で交流信号を直流の電力に変換して携帯端末側トランシーバ４０２内の図示しない回路に送電する。図３２では交流信号を直流電力に変換する整流器や送信・受信部をまとめて入力インピーダンスＺＬ４１０で表している。また、送受信電極４１６と生体４０１間の容量は十分大きいとして無視している。【０１６６】  効率よく電力を携帯端末側トランシーバ４０２に送るためにはＺＬ４１０に印加される電圧を大きくする必要があるが、信号源Ｖｓ４１４から直接生体４０１に印加した場合では携帯端末側トランシーバ４０２と大地グランド４０４間に存在する浮遊容量Ｃｇ４０５によりＺＬ４１０に印加される電圧は小さくなる。本システムでは設置側トランシーバ４０３にリアクタンスＸｇ４０８、Ｘｂ４０９を挿入し浮遊容量Ｃｇ４０５や送受信電極４１６と大地グランド４０４間および生体４０１と大地グランド４０４間の浮遊容量Ｃｓｇ４０７、およびＣｂ４０６と共振させることにより信号強度を増加させている。【０１６７】  ＜第４の実施の形態＞
図３３に、本発明の第４の実施の形態を示す。
この図３３には、携帯端末側トランシーバ４０２と、電界伝達媒体である生体４０１と、設置端末側トランシーバ４０３と、コンピュータ４２７と、が示されている。設置端末側トランシーバ４０３には変動する浮遊容量に対して共振状態を保つために可変リアクタンス部Ｘｇ４２０、および可変リアクタンス部Ｘｂ４２１を制御するためのリアクタンス制御部４２２を備えている。【０１６８】  また、常に電力を携帯端末側トランシーバ４０２に送るため、設置端末側トランシーバ４０３からの送信信号には携帯端末側トランシーバ４０２からの送信信号と異なる周波数を用いている。各トランシーバでこれらを弁別するためにフィルタＡ４２５とフィルタＢ４２６とを設置している。フィルタＡ４２５では周波数ｆ１の信号を通過させ周波数ｆ２の信号を遮断させるために、周波数ｆ１でインピーダンスを低く周波数ｆ２でインピーダンスを高くする構成を備えている。また、フィルタＢ４２６では、逆に、周波数ｆ１の信号を遮断し周波数ｆ２の信号を通過させるために、周波数ｆ２インピーダンスを低く周波数ｆ１でインピーダンスを高くする構成を備えている。【０１６９】  設置端末側トランシーバ４０３から生体４０１に印加された信号は携帯端末側トランシーバ４０２内のフィルタＡ４２８を通して整流・電力蓄積部４３０に入力される。整流・電力蓄積部４３０では、入力された交流電圧を直流に変換して蓄積し、直流電力として携帯端末側トランシーバ４０２内の図示しない各ブロックに配電する。配電された後、端末制御・データ蓄積部４３２からデータを送信部に出力する。【０１７０】  送信部４３１では、入力されたデータを周波数ｆ２で変調しフィルタＢ４２９を通して生体４０１に印加する。この信号を設置端末側トランシーバ４０２にてフィルタＢ４２６を通した後に受信部４２４で復調し、データをコンピュータ４２７に入力する。以上がシステム全体でのデータの流れである。【０１７１】  次にリアクタンス制御法について説明する。
図３４にリアクタンス制御部４２２のブロック図を示し、図３５には印加電圧振幅｜Ｖｂ｜のリアクタンスＸｇ、Ｘｂ依存性を示す。
図３５に示すように、リアクタンスＸｂを一定にしてＸｇを変化させると振幅｜Ｖｂ｜はあるリアクタンス値Ｘｇ．ｍａｘ（Ｘｂ）でピークとなる。このピーク値Ｖｂ．ｍａｘ（Ｘｂ）はリアクタンスＸｂに依存し、あるリアクタンス値で最大となる。【０１７２】  リアクタンス制御部４２２では、この最大値を見付ける作業を行う。ＸｂをパラメータとしてＸｇを変化させ、このときの電圧振幅Ｖｂを振幅モニタで検出し演算・制御・記憶部に記憶する。このとき振幅をモニタするための信号線で特性が変化するのを防ぐためと、周波数ｆ１の信号のみを検出するために、リアクタンス制御部４２２の入力段に入力インピーダンスの高い高入力インピーダンスバンドパスフィルタ４３６を用いる。次に、振幅モニタ部４３７を経由した後、演算・制御・記憶部４３５でＶｂの最大値を探しだし、そのときのリアクタンス値にＸｂ、Ｘｇを設定する。【０１７３】  なお、図４５に図示する通り、携帯端末側トランシーバ４０２に受信部４３３を設け、設置端末側トランシーバ４０３に、交流信号源４２３に替わって、データの変調を行う送信部４３４を使用すれば、両トランシーバ４０２，４０３の間での全二重双方向通信が可能な電界通信システム４１１を構成することができる。また、携帯端末側トランシーバ４０２の送信部４３１の出力に図示しない可変リアクタンスを挿入し、浮遊容量と共振させることにより携帯端末側トランシーバ４０２から生体４０１に印加する信号を大きくすることも可能である。【０１７４】  次に、図３６に本発明の第４の実施の形態のひとつの変形例を示す。
図３３では可変リアクタンス部Ｘｂ４２１を送受信電極４１８と大地グランド間に挿入していたが、本変形例では交流信号源４２３と大地グランド間に挿入している。このような構成でも同じ効果を得ることができる。【０１７５】  以上の構成により、生体４０１に印加される電圧を大きくすることができ、結果として生体４０１が携帯している携帯端末側トランシーバ４０２に電力が送電できる。このような構成の携帯端末側トランシーバ４０２および設置端末側トランシーバ４０３の組み合わせによる電界通信システムを用いれば利便性の高い通信システムを実現することができる。【０１７６】  ＜第５の実施の形態＞
図３７に、本発明の第５の実施の形態に係るリアクタンス制御部４２２の構成を示す。
第５の実施の形態の構成では、リアクタンス制御部４２２が交互に可変リアクタンス部Ｘｂ４２１と可変リアクタンス制御部Ｘｇ４２０のそれぞれのリアクタンス値を変化させて調整する方法をとっている。【０１７７】  はじめに可変リアクタンス部Ｘｂ４２１のリアクタンス値を一定にし、図３５に参照される｜Ｖｂ｜が最大になるように可変リアクタンス部Ｘｇ４２０のリアクタンス値を調整する。この調整の際には、スイッチ４４１の接点ａは接点ｃに接続しており、入力信号は振幅モニタ部４３７を経由して制御信号発生部Ａ４４２に入力されている。制御信号発生部Ａ４４２にて発生された制御信号は、可変リアクタンス部Ｘｇ４２０に入力され、リアクタンス値の調整が実行される。【０１７８】  また、可変リアクタンス部Ｘｇ４２０のリアクタンス値の調整後、スイッチ４４１を切り替えて接点ａと接点ｂとを接続し、可変リアクタンス制御部Ｘｇ４２０のリアクタンス値を固定し、図３５に参照される｜Ｖｂ｜が最大値になるように可変リアクタンス部Ｘｂ４２１のリアクタンス値を調整する。これを繰り返すことにより最適リアクタンス値に調整していく。こうした構成のリアクタンス制御部４２２により、既に説明した第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、制御信号発生部Ａ４４２と制御信号発生部Ｂ４４３とは、共に調整用信号発生部４４０からの調整用信号が入力されないと、リアクタンス値を保持するための制御信号をそれぞれ可変リアクタンス制御部Ｘｇ４２０と可変リアクタンス部Ｘｂ４２１とに対して送出する。【０１７９】  ＜第６の実施の形態＞
図３８に、本発明の第６の実施の形態を説明するための構成図を示す。
この第６の実施の形態では、リアクタンス制御部４２２を必要とせずに自己のリアクタンス値の調整が可能な自己調整可変リアクタンス部４４５を用いている。図３９に自己調整可変リアクタンス部４４５の具体的な構成を示す。容量４４６と容量４５０は直流成分を遮断するためのもので、交流信号に対しては短絡とみなせるとする。【０１８０】  図３９に示した構成による動作を説明するための図を図４０（ａ）〜（ｄ）に示す。図４０（ａ）には、可変容量ダイオード４４８に振幅｜ＶＡＣ｜交流電圧が印加されたときに生じる電流の直流成分ＩＤの関係を表したものである。逆バイアス電圧ＶＤＣがダイオード両端に生じると、ダイオードが短絡となっている期間が短くなるため、同じＶＡＣに対してＩＤは小さくなる。【０１８１】  図４０（ｂ）にはＩＤが抵抗を流れたことによって生じる電位差（ＶＤＣと等価）のグラフ、同図（ｃ）には可変容量ダイオードの容量Ｃｖの電圧ＶＤＣ依存性を示す。また、図４０（ｄ）はＶｂの振幅｜Ｖｂ｜のＣｖ依存性である。グラフ中の点は可変リアクタンスに交流信号を入力し始めてからの各電流電圧の変化を示している。容量Ｃｖの初期値はＶＤＣ＝０の時の値Ｃ１としている。また、｜ＶＡＣ｜は｜Ｖｂ｜に比例する。【０１８２】  交流信号が入力されるとダイオードで整流され直流電流ＩＤを生じる（図４０（ａ）の点「１」）。これが抵抗を流れることにより直流電圧ＶＤＣを発生させ、これと同じ電位差が可変容量ダイオードにも印加される。これにより容量Ｃｖは減少し（図４０（ｃ）の点「１」）、共振を起こす容量値に近づき｜Ｖｂ｜は大きくなる。【０１８３】  ｜ＶＡＣ｜は｜Ｖｂ｜に比例するため、｜ＶＡＣ｜は大きくなるが、ＶＤＣも大きくなっているため｜ＶＡＣ｜とＩＤの関係は図４０（ａ）の点「２」に移動する。この後も同じようにＣｖが減少し｜ＶＡＣ｜は大きくなるが、ＶＤＣも大きくなるためＩＤの変化量は徐々に小さくなりゼロに収束する。ＩＤの変化量がゼロになると｜ＶＡＣ｜は一定となり、初期値に比べ共振での振幅に近づく。図４０に示す（ａ）〜（ｄ）に示すように、点「１」から点「４」へと移動するように制御が行われる。【０１８４】  自己調整可変リアクタンス部４４５を用いればリアクタンス制御部で制御する可変リアクタンスを１個にでき調整の複雑さが緩和される。【０１８５】  図４１に、第６の実施の形態に適用されるリアクタンス制御部４２２のブロック図を示す。リアクタンス制御部４２２で制御する必要のあるリアクタンスは可変リアクタンス部４５２の１個のみであるため、制御信号発生部４５１も１個でよい。【０１８６】  なお、第６の実施の形態では交流信号源４２３の次段に自己調整可変リアクタンス部４４５を設置しているが、自己調整可変リアクタンス部４４５と可変リアクタンス部４５２とを入れ替えても同じ効果が得られる。【０１８７】  以上説明した本発明の実施の形態による電界通信トランシーバおよび電界通信システムによれば、設置端末側トランシーバから携帯端末側トランシーバに大きな電圧を印加でき、もって携帯端末側トランシーバに電力を送電することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８８】  本発明に係る送信器、電界通信トランシーバおよび電界通信システムは、コンピュータと一体に構成され、例えば人間の身体に装着可能なウェアラブルコンピュータシステムにおいて利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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