(57)【要約】【課題】通信の成立を安定化させ得る送信装置、受信装置及び通信システムを提案する。【解決手段】送信装置は、乗り物に設けられ外部を撮像するカメラと、当該カメラから得られる信号を変調する変調部と、操縦者の座席に設置され、変調部で変調された信号が与えられる送信電極とを有する。受信装置は、操縦者の操縦部に設置される受信電極と、受信電極と、乗り物のフレームとの間の電位を増幅する増幅部と、増幅部で増幅結果される信号を復調する復調部とを有する。【選択図】図１
2012080352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人が操縦することで運転される乗り物に搭載される通信システムの送信装置であって、
前記乗り物に設けられ、外部を撮影するカメラと、
前記カメラから得られる信号を変調する変調部と、
操縦者が着座する前記乗り物の座席に設置され、前記変調部で変調された信号が与えられる電極とを有する、
ことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記乗り物は、操縦者の周囲すべてが導電性のフレームで囲われていないものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記座席の座面に配され、前記座面の上方となる空間内において前記電極を支持する非導電性の部材
をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記電極は、前記座席の静電容量よりも人体臀部の静電容量が大きくなる位置に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
前記電極は、前記電極から前記座席の座面までの距離に比べて、前記電極から発信される放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの電界強度が等しくなる距離よりも大きい関係を充足する位置である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の送信装置。
【請求項６】
前記変調部は、
前記放射電界、誘導電磁界及び準静電界のうち、該放射電界又は誘導電磁界の強度よりも大きい強度として前記電極から発生する準静電界によって人体表面を誘電分極させる搬送波が用いられる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の送信装置。
【請求項７】
上記乗り物は、二輪車又は三輪車又は四輪車である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
人が操縦することで運転される乗り物に搭載される通信システムの受信装置であって、
操縦者の手によって操縦される操縦部に設置される電極と、
前記電極と、前記乗り物のフレームとの間の電位を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅される信号を復調する復調部とを有する、
ことを特徴とする受信装置。
【請求項９】
前記乗り物は、操縦者の周囲すべてが導電性のフレームで囲われていないものである、
ことを特徴とする請求項８に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記電極は、操縦者の一方の手が配される操縦部と、他方の手が配される操縦部とに設置され、
前記増幅部は、前記２つの電極と、前記乗り物のフレームとの間の電位を増幅する、
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の受信装置。
【請求項１１】
一方の前記電極と、他方の前記電極との電位差を増幅する作動増幅部と、
前記差動増幅部で増幅される信号から、操縦者の心拍周波数帯域の信号成分を抽出する抽出部と
をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１２】
前記抽出部で抽出される信号成分から単位時間当たりの操縦者の心拍数を計測し、その計測結果に応じて、前記乗り物に備えられる電動機で発生させるパワー値を決定する決定部
をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１３】
上記乗り物は、二輪車又は三輪車又は四輪車である、
ことを特徴とする請求項８乃至請求項１２に記載の送信装置。
【請求項１４】
人が操縦することで運転される乗り物に搭載される通信システムであって、
送信装置と、受信装置とを含み、
前記送信装置は、
前記乗り物に設けられ、外部を撮影するカメラと、
前記カメラから得られる信号を変調する変調部と、
操縦者が着座する前記乗り物の座席に設置され、前記変調部で変調された信号が与えられる送信電極と
を有し、
前記受信装置は、
操縦者の手によって操縦される操縦部に設置される受信電極と、
前記受信電極と、前記乗り物のフレームとの間の電位を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅される信号を復調する復調部と
を有する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１５】
前記乗り物は、操縦者の周囲すべてが導電性のフレームで囲われていないものである、
ことを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
前記乗り物は、二輪車又は三輪車又は四輪車である、
ことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乗り物に搭載される送信装置、受信装置及び通信システムであって、特に人体と非接触の通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護、いわゆるエコ活動の１つとして自転車通勤などが注目されつつある。しかし、交通量の多い市街地等を自転車で走行する場合、後方から車で追突される危険性があるため常に後方の状況を注意する必要があるが、後ろを振り返って運転していると逆に危険が増すことになる。
【０００３】
そのため、自動車などに採用されているバックモニターを自転車にも応用することが提案されているが、自転車に搭載する通信システムをどうするかの課題が残されており、人体通信もその一つである。また自転車に限らず、人が操縦・運転するその他の乗り物においても、バックモニター搭載の要請がある。
【０００４】
人体通信の原理は電流方式と電界方式とに大別できる（非特許文献１参照）。電流方式は電線の代わりに人体に電流を流して通信する方式である。この方式では送受信機の電極と人体とは直に接していることが条件となる。
【０００５】
一方、電界方式は送信機の発振によって人体周囲に電界を生じさせ、該電界の変化を受信機で検知することで通信する方式である。この方式では送受信機の電極と人体とが直接触れていなくても通信が成立する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「日経エレクトロニクス」日経ＢＰ社出版、２００８年６−３０，no.９８１、p.９４−９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
人が操縦する乗り物である例えば自転車において、自転車を操縦する人に電流方式の人体通信を適用する場合、該電流方式では電極と人体とは直に接していることが条件となるため、自転車に乗る度に電極を取り付けるという作業が強いられる。
【０００８】
仮に、自転車の中で人体と接する部分を電極とするようにした場合、電極の取付作業が省略できると考えられる。しかし、自転車に接する人体部位のうち、人体臀部は衣服で覆われ、足は履物で覆われるため、現実的には通信ができない。また手は、必要に応じて手袋で覆われるため、自転車に乗るときには手袋をはずすという制限が強いられる。
【０００９】
一方、自転車において電界方式の人体通信を適用する場合、該電界方式では電極と人体とが非接触であっても通信が成立するため、人体への電極の取付作業や、自転車に接する人体部位を露出させるといった制限は回避される。
【００１０】
しかしこの場合、電極と人体とが非接触であっても通信が成立するため、自転車に乗る人体の動きに応じて、通信が途絶えるといったことが想定され得る。したがって、自転車に配すべき電極と、自転車及び人体の関係等が、安定に通信を成立させる上で重要な問題となる。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、人が操縦する乗り物における人体通信を安定化させ得る送信装置、受信装置及び通信システムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するため本発明は、人が操縦することで運転される乗り物に搭載される通信システムの送信装置であって、
前記乗り物に設けられ、外部を撮影するカメラと、
前記カメラから得られる信号を変調する変調部と、
操縦者が着座する前記乗り物の座席に設置され、前記変調部で変調された信号が与えられる電極とを有する、
ことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、人が操縦することで運転される乗り物に搭載される通信システムの受信装置であって、
操縦者の手によって操縦される操縦部に設置される電極と、
前記電極と、前記乗り物のフレームとの間の電位を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅される信号を復調する復調部とを有する、
ことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、人が操縦することで運転される乗り物に搭載される送信装置と、受信装置とを含む通信システムであって、
前記送信装置は、
前記乗り物に設けられ、外部を撮影するカメラと、
前記カメラから得られる信号を変調する変調部と、
操縦者が着座する前記乗り物の座席に設置され、前記変調部で変調された信号が与えられる送信電極とを有し、
前記受信装置は、
操縦者の手によって操縦される操縦部に設置される受信電極と、
前記受信電極と、前記乗り物のフレームとの間の電位を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅される信号を復調する復調部とを有する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
一般に、物体間の距離が小さいほど静電容量が大きく、該静電容量が大きいほど静電結合の結合力が強いという関係にある。この関係を考慮すると、搭載者の四方すべてが導電性のフレームで囲われていない乗り物の代表例である自転車においては、人体が接触する位置もしくは他の部分に比べて最も人体が近づく位置となるサドル、ハンドル、ペダルが、電極の配置位置として好ましい。
一方、人体との間の静電容量に比べて、大地又は乗り物の土台となるフレームとの静電容量が大きくなると短絡してしまう。このことを考慮すると、サドル、ハンドル、ペダルのうち、人体との距離は近く土台となるフレームとの距離は遠い関係となるサドルとハンドルが、電極の配置位置として好ましい。
【００１６】
本発明では、人が操縦することで運転される乗り物において、例えばハンドルが電極の配置対象とされているため、電極が衣服等により操縦者の表皮と離されていても、土台となるフレームに比べて人体が近接される。したがって、人体と電極との静電結合力が他よりも強い状態として維持され、人体との通信経路が安定化される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】距離に応じた各電界の相対的な強度変化（１[MHz]）を示すグラフである。
【図２】距離に応じた各電界の相対的な強度変化（１０[MHz]）を示すグラフである。
【図３】電界強度の分布パターンを示す図である。
【図４】シミュレーションに用いた人体組織における誘電率を示す表である。
【図５】二輪車通信システムの構成を概略的に示す図である。
【図６】送信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】送信電極支持体の構造例を示す略線図である。
【図８】受信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】受信電極の配置例を示す略線図である。
【図１０】増幅部の回路構成例を示す図である。
【図１１】電極から座面までの距離と、合成電界の強度境界距離との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（１）人体通信
本発明を実施するための形態を説明する前に、まず、電界方式の人体通信について各種観点から説明する。
【００１９】
［１−１．電界の分類］
電界発生源となる微小ダイポールからの距離をｒとし、その距離ｒを隔てた位置をＰとした場合、当該位置Ｐでの電界強度Ｅは、マックスウェル方程式より、次式
【００２０】
【数１】
2012080352.tif 000003
【００２１】
のように曲座標（ｒ,θ,δ）として表すことができる。ちなみに、（１）式における「Ｑ」は、電荷（単位はクーロン）であり、「ｌ」は、電荷間の距離（但し、微小ダイポールの定義より、「ｌ」は「ｒ」に比して小さい）であり、「π」は、円周率、「ε」は、微小ダイポールを含む空間の誘電率、「ｊ」は、虚数単位、「ｋ」は、波数である。
【００２２】
かかる（１）式を展開すると、次式
【００２３】
【数２】
2012080352.tif 000004
【００２４】
となる。この（２）式からも分かるように、電界Ｅｒ及びＥΘは、電界発生源からの距離に線形に反比例する放射電界（ＥΘの第３項）と、電界発生源からの距離の２乗に反比例する誘導電磁界（Ｅｒ、ＥΘの第２項）と、電界発生源からの距離の３乗に反比例する準静電界（Ｅｒ、ＥΘの第１項）との合成電界として発生する。
【００２５】
このように電界は、距離との関係では、放射電界、誘導電磁界及び準静電界に分類することができる。
【００２６】
［１−２．電界の分解能］
ここで、電界発生源からの距離によって電界強度が変化する割合を、放射電界、誘導電磁界、準静電界で比較する。（２）式における電界ＥΘのうち、放射電界に関する第３項を距離ｒで微分すると、次式
【００２７】
【数３】
2012080352.tif 000005
【００２８】
のように表すことができる。また（２）式における電界ＥΘのうち、誘導電磁界に関する第２項を距離ｒで微分すると、次式
【００２９】
【数４】
2012080352.tif 000006
【００３０】
のように表すことができる。さらに（２）式における電界ＥΘのうち、準静電界に関する第１項を距離ｒで微分すると、次式
【００３１】
【数５】
2012080352.tif 000007
【００３２】
のように表すことができる。なお、（３）乃至（５）式の「Ｔ」は、単純化するために(２)式の一部分を次式
【００３３】
【数６】
2012080352.tif 000008
【００３４】
のように置き換えている。
【００３５】
これら（３）乃至（５）式からも明らかなように、距離によって電界強度が変化する割合は準静電界に関する成分が最も大きい。つまり、準静電界は距離に対して高い分解能があるといえる。
【００３６】
［１−３．電界強度と周波数との関係］
ここで、これら放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係を図１に示す。図１は、１[MHz]における各電界それぞれの相対的な強度と距離との関係を指数で示すものである。
【００３７】
この図１からも明らかなように、放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度が等しくなる距離(以下、これを強度境界距離と呼ぶ)が存在する。この強度境界距離よりも遠方の空間では放射電界が優位（誘導電磁界や準静電界の強度よりも大きい状態）となる。これに対して強度境界距離よりも近方の空間では準静電界が優位（放射電界や誘導電磁界の強度よりも大きい状態）となる。
【００３８】
この強度境界距離は、（２）式における電界ＥΘの各項（ＥΘ１、ＥΘ２、ＥΘ３）に対応する電界の各成分、すなわち次式
【００３９】
【数７】
2012080352.tif 000009
【００４０】
が一致する（ＥΘ１＝ＥΘ２＝ＥΘ３）ということであるから、次式
【００４１】
【数８】
2012080352.tif 000010
【００４２】
を充足する場合、つまり、次式
【００４３】
【数９】
2012080352.tif 000011
【００４４】
として表すことができる。
【００４５】
この（９）式における波数ｋは、光速をｃ（ｃ＝3 ×10２[m/s] ）とし、周波数をｆ[Hz]とすると次式
【００４６】
【数１０】
2012080352.tif 000012
【００４７】
として表すことができる。したがって強度境界距離は（９）式と（１０）式を整理し、次式
【００４８】
【数１１】
2012080352.tif 000013
【００４９】
となる。
【００５０】
この（１１）式からも分かるように、放射電界及び誘導電磁界に比して準静電界の強度が大きい状態にある空間（以下、これを準静電界優位空間と呼ぶ）を広くする場合には周波数が密接に関係している。
【００５１】
具体的には、低い周波数であるほど、準静電界優位空間が大きくなる（即ち、図１に示した強度境界距離は、周波数が低いほど長くなる（右に移ることになる））。これに対して高い周波数であるほど、準静電界優位空間が狭くなる（即ち、図１に示した強度境界距離は、周波数が高いほど短くなる（左に移ることになる））。
【００５２】
例えば１０[MHz]を選定した場合、上述の（１１）式により、０．６７５[m]よりも近方では準静電界優位空間となる。かかる１０[MHz]を選定した場合に放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係をグラフ化すると図２に示す結果となる。
【００５３】
この図２からも明らかなように、電界発生源から０．０１[m]地点の準静電界の強度は、誘導電磁界に比しておよそ１８．２[dB]大きくなる。従ってこの場合の準静電界は、誘導電磁界及び放射電界の影響がないものとみなすことができる。
【００５４】
このように準静電界は、低い周波数帯を選定するほど、誘導電磁界及び放射電界に比して優位となる空間が広がる。
【００５５】
［１−４．電界と人体］
ところで、人体に放射電界や誘導電磁界を発生させようとするならば人体に電流を流す必要があるが、人体はインピーダンスが非常に高いので、人体に電流を効率的に流すことは物理的に困難でありかつ効率が悪い。また生理的にも好ましくない。しかしながら静電気帯電に代表される静電現象については全く様相が異なってくる。
【００５６】
すなわち、我々が日常で静電気を体感するという経験的事実からも示唆されるように、人体は非常に良く帯電しやすい。また動作に応じた人体表面の帯電により準静電界が発生することも知られていることから、人体へ準静電界を発生させる場合には当該人体に通電する必要はなく帯電させればよい。
【００５７】
つまり、人体は極めて少ない電荷の移動により誘電分極して帯電し、また人体表面のある一点で帯電が生じると、その一点から瞬間的に人体表面周囲に伝わり、この結果、人体表面からほぼ等方向へ準静電界の等電位面が形成される。このことは本出願人による実験及び試作品により既に確認されている。
【００５８】
実験の一例として、床を基準電位０［V］とし、人体表面が480［V］に帯電した場合の人体周囲における電界をシミュレーションし、当該シミュレーションより得られた電界強度の分布パターンを図３に示す。なおこのシミュレーションの条件としては、壁と天井がなく床のみが存在する空間に、図４に示す生体組織の誘電率でなる直立姿勢の人体モデルが存在することとした。
【００５９】
人体帯電圧を480［V］とした理由は、人体帯電圧は敷物（床表面の材料）と、履物の種類に強く依存し、当該敷物と、履物の組み合わせで最も低い人体帯電圧の絶対値が480［V］という文献を参考としたためである。
【００６０】
ちなみにこの文献は、［作成者］木村裕和、［表題］繊維・高分子材料の帯電性とその評価方法、［媒体のタイプ］online、［発行日］平成１０年６月２９日、［作成元］評価技術部産業用繊維グループ、［情報源アドレス］http://www.tri.pref.osaka.jp/group/sense/sangyoseni/static.ele.pdf）である。
【００６１】
この図３からも明らかなように、人体周囲のごく近傍に電界が限局していることが分かる。
【００６２】
［１−５．人体通信の安定化条件］
ところで電界のベクトルは人体表面の法線方向となるものであることから、人体表面と、その人体表面から法線方向に離間した電極とを配置し、これら一対の電極間の電位差を検出すれば人体の帯電圧の変化を得ることが可能となる。この電位差は、一般に、人体の帯電圧に比例するものであり、該帯電圧に対しておよそ0.02倍となる。
【００６３】
例えば、上記シミュレーションにおける人体モデルの手首に電極間距離が1［cm］の電極を配した場合、当該手首での電界強度はおよそ1000［V/m］となることから、電極間の電位差はおよそ10［V］である。
【００６４】
この場合の理論上のノイズフロアは、電極面積を1［cm］×1［cm］、雑音係数を10、電界の周波数帯域を10［MHz］と仮定すると、-154［dB］であるので、電界に換算すると、およそ6×10-9［V/m］となる。よって、上記シミュレーション条件下では、人体表面での電位変化が6×10-9［V/m］以上であれば、該変化を検出することができる。
【００６５】
準静電界が支配的となる上述の（１１）式を充足する範囲に配置された人体は、放射電界や誘導電磁界の影響も少ない。つまり、放射電界や誘導電磁界には磁界が発生するため、該放射電界や誘導電磁界では電流が分布するが、この分布に起因する副次的な電界との干渉の程度が小さい。
【００６６】
したがって、準静電界が支配的となる上述の（１１）式を充足する範囲に配置された人体は媒介体として効率的に機能し、放射電界や誘導電磁界が優位な空間に比べて、人体通信が格段に安定化する。つまり、（１１）式は電界方式の人体通信を安定化させる条件の１つとして極めて有利である。
【００６７】
（２）本発明を実施するための形態
［２−１．二輪車通信システムの構成］
図５において二輪車通信システム１の構成を示す。この二輪車通信システム１は、自転車１０と、該自転車１０に搭載される送信装置２０及び受信装置３０とを含む構成とされる。
【００６８】
［２−２．自転車の構成］
自転車１０は、土台となる導電性のフレーム（以下、これを土台フレームと呼ぶ）１１を有し、該土台フレーム１１の前後端部分には車輪ＷＬ１，ＷＬ２がそれぞれ連結される。
【００６９】
土台フレーム１１には、操縦者の接点となるパーツとしてサドル１２、ハンドルバー１３及びペダル１４が取り付けられる。
【００７０】
また土台フレーム１１には、ペダル１４に与えられる力を車輪ＷＬの回転力として伝達するパーツや、車輪ＷＬの回転を制動するパーツが取り付けられ、これら以外のパーツも適宜取り付けられる。
【００７１】
［２−３．送信装置の構成］
送信装置２０は、図６に示すように、カメラ２１、送信機本体２２及び送信電極２３を含む構成とされる。
【００７２】
カメラ２１は、自転車１０の後方における像を映像信号として取得するためのものであり、例えばサドル１２の後側面、サドルポスト、後荷台又は後輪の泥除けなどに固定される。
【００７３】
ちなみにカメラ２１を配すべき位置は、サドル１２に座る人体の背面よりも後方で自転車１０の中央となる位置が好ましい。ただし、カメラ２１を配すべき位置と、該カメラ２１を固定すべき位置とは必ずしも同位置でなくてもよい。例えば、カメラ２１を、アームを介して自転車に固定する場合などがあるからである。
【００７４】
送信機本体２２は、電源部、操作部、変調部及びコネクタを有し、該コネクタにはカメラ２１と、送信電極２３とがそれぞれ伝送線路を通じて接続される。送信機本体２２は、操作部における電源投入操作に応じて電源部に蓄えられる電圧を用いて駆動する。
【００７５】
また送信機本体２２は、カメラ２１からコネクタを介して映像信号が入力された場合、その映像信号を用いて定周波数の搬送波を変調部で変調し、その変調結果として得られる変調信号（搬送波に映像信号が重畳された信号）を送信電極２３に与える。
【００７６】
搬送波の周波数は、送信電極２３と人体とが離れてもよいとして許容し得る最大距離における準静電界の強度が、放射電界及び誘導電磁界よりも優位となる周波数とされる。
【００７７】
すなわち（１１）式に基づく「ｒ＜ｃ／２πｆ」を充足する周波数のうち、ハムノイズの周波数帯域（５０〜６０[Hz]程度）等のノイズフロアとの差が明確となる周波数が、空気及び人体の比誘電率などを考慮して選定される。具体的には例えば１０[MHz]が選定される。
【００７８】
送信機本体２２から送信電極２３に変調信号が与えられた場合、該送信電極２３を発信源として放射電界、誘導電磁界及び準静電界の合成電界が発信される。変調信号の周波数は上述の（１１）式を充足する周波数であるため、送信電極２３から発信される合成電界は、準静電界の強度が優位となる状態（放射電界及び誘導電磁界が抑制された状態）となる。
【００７９】
またこの合成電界内に人体が介在する場合、該人体は合成電界によって誘電分極し、人体表面には放射電界及び誘導電磁界よりも強い強度の準静電界（帯電圧）が形成される。この準静電界（帯電圧）は、映像信号が重畳された変調信号に応じて変化することになる。
【００８０】
送信電極２３は、人体との間で、静電容量を介した結合（静電結合）させるための導電体であり、例えば板状とされる。
【００８１】
一般に、物体間の距離が小さいほど静電容量が大きく、該静電容量が大きいほど静電結合の結合力が強いという関係にある。この関係を考慮すると、自転車１０では、人体が接触する位置もしくは他の部分に比べて最も人体が近づく位置であるサドル１２、ハンドルバー１３のグリップ部分（以下、これハンドルグリップをと呼ぶ）又はペダル１４が、電極の配置位置として適す。
【００８２】
一方、人体との間の静電容量に比べて、大地又は大地に近い土台フレーム１１との静電容量が大きくなると短絡してしまう。このことを考慮すると、サドル１２、ハンドルグリップ及びペダル１４のうち、人体との距離は近く土台フレーム１１との距離は遠い関係となるサドル１２とハンドルグリップが、電極の配置位置として適す。
【００８３】
したがって自転車１０では、サドル１２又はハンドルグリップを電極の配置位置とした場合、人体との通信経路が他の配置位置に比べて最も安定に確保される。このことは実験及び試作品等でも確認されている。
【００８４】
他方、送信装置２０は自転車１０に乗車する人体の背面側の情報を取り扱うものであるため、ハンドルグリップよりもサドル１２のほうが送信側の電極の配置位置として好ましい。したがって、送信電極２３の配置対象はサドル１２とされる。
【００８５】
ところで、サドル１２に導電性部分があり、かつ、その導電性部分が土台フレーム１１（導電性のフレーム）と連結されている場合、サドル１２の導電性部分は大地と等価となる。
【００８６】
この場合において、丈の長い上着がサドル１２と人体臀部との間に挟まることや、下着やズボンを重ね着すること等を想定すると、サドル１２の導電性部分と送信電極２３との静電容量が、該送信電極２３と人体臀部との静電容量以下となる可能性がある。この場合には、人体との通信経路が不安定になってしまう。
【００８７】
そこで、この実施の形態の場合、送信電極２３の配置位置は、サドル１２の座面に対して上方となる空間内において座面から離れた位置（以下、これを座面上方位置と呼ぶ）とされる。
【００８８】
送信電極２３の配置位置が座面上方位置とされることで、サドル１２の導電性部分と送信電極２３との静電容量が、該送信電極２３と人体臀部との静電容量以下となる可能性が大幅に改善され、より一段と人体との通信経路が安定化される。このことは実験及び試作品等でも確認されている。
【００８９】
なお、この座面上方位置に送信電極２３を支持する部材（以下、これを送信電極支持体と呼ぶ）として、例えば図７に示すものが適用可能である。この図７における送信電極支持体２４は、ウレタン等の非導電性を有し、忠実である板状の部材とされる。
【００９０】
送信電極支持体２４の側面には、サドル１２へ固定可能な非導電性バンド２５が連結される。送信電極２３は、送信電極支持体２４のうち、座面に対向される外表面とは逆側の外表面、又は、送信電極支持体２４の内部で支持される。図７の例では、送信電極２３は送信電極支持体２４の内部で支持される。
【００９１】
送信電極２３が支持される位置までの座面からの高さは大きいほど好ましい。ただし、サドル１２の導電性部分と送信電極２３との静電容量よりも、該送信電極２３と人体臀部との静電容量が大きくなる程度に座面から離れた位置であれば、人体との通信経路が安定化される。例えば、最も生地が厚い衣類を基準として２，３枚重ねた程度とすれば、人体との通信経路が安定化される。
【００９２】
［２−４．受信装置の構成］
受信装置３０は、図８に示すように、受信電極３１、受信機本体３２及びモニター３３を含む構成とされる。
【００９３】
受信電極３１Ａ，３１Ｂは、人体との間で、静電容量を介した結合（静電結合）させるための導電体であり、例えば板状とされる。
【００９４】
上述したように、自転車１０では、人体との距離が近く土台フレーム１１との距離は遠い関係となるサドル１２とハンドルグリップが、電極の配置位置として適す。また、受信装置３０は、自転車１０に乗車する人体が目視する情報を取り扱うものであるため、サドル１２よりもハンドルグリップのほうが受信側の電極の配置位置として好ましい。したがって、受信電極３１Ａ，３１Ｂの配置対象はハンドルグリップとされる。
【００９５】
具体的には、図９に示すように、ハンドルバー１３に取り付けられるハンドルグリップＨＧの内部が、受信電極３１Ａ，３１Ｂの配置位置とされる。また、受信電極３１Ａはハンドルバー１３に取り付けられる一方のハンドルグリップＨＧに、受信電極３１Ｂは他方のハンドルグリップＨＧにそれぞれ配される。
【００９６】
受信機本体３２は、電源部、操作部、変調部、コネクタ、映像処理部４０、心拍処理部５０及び表示制御部６０を有し、該コネクタには受信電極３１と、モニター３３とがそれぞれ伝送線路を通じて接続される。受信機本体３２は、操作部における電源投入操作に応じて電源部に蓄えられる電圧を用いて駆動する。
【００９７】
映像処理部４０における増幅部４１は、受信電極３１Ａ及び３１Ｂと、自転車１０の土台フレーム１１との間の電位を信号として検知し、検知した信号を増幅する。したがって、この増幅部４１では、一方の受信電極３１Ａ又は３１Ｂと土台フレーム１１との間の電位を検知する場合に比べて、送信電極２３から発信される合成電界によって自転車１０を乗車する人体表面に形成される準静電界（帯電圧）の検知感度が向上される。
【００９８】
なお、この増幅部４１の回路構成の一例を図１０に示す。この図１０に示す回路は、一般に増幅部として採用される回路であり、当該回路に付した数値はあくまで例である。受信電極３１と、自転車１０の土台フレーム１１との間の電位を増幅する回路であれば、図１０に示す回路に他の素子を加えた構成を採用してもよく、該図１０に示す回路構成又は回路素子とは別のものを適用してもよい。
【００９９】
ただし、ＦＥＴを用いて、受信電極３１Ａ，３１Ｂと、自転車１０の土台フレーム１１との間の電位を検知する構成を適用するほうが、該ＦＥＴ以外で検知する場合に比べて、感度の向上及び低廉化を図る観点では有利となる。なお、この図１０に示す回路素子に付した値は増幅部３２の回路構成は、一般に採用される回路構成を一例として示したものである。
【０１００】
低域カットフィルタ部４２は、増幅部４１から出力される信号から低域の周波数成分をカットする。この低域の周波数成分は、送信装置２０から人体を介して伝達される変調信号に重畳された映像信号の周波数帯よりも低域とされる。
【０１０１】
復調部４３は、低域カットフィルタ部４２から出力される信号を復調し、送信装置２０から人体を介して伝達される変調信号に重畳された映像信号を抽出する。
【０１０２】
一方、心拍抽出部５０における差動増幅部５１は、ハンドルバー１２の一方のハンドルグリップＨＧに配される受信電極３１Ａと、他方のハンドルグリップＨＧに配される受信電極３１Ｂとの間の電位差を増幅する。この差動増幅部５１の回路構成は、一般的に採用されるものでもよい。
【０１０３】
人体の拍動に起因する電位の変化が、送信電極２３から発信される合成電界によって人体表面に形成される変調信号に応じた帯電圧に重畳されるため、差動増幅部５１によって増幅される電位差は心拍を反映した信号となる。
【０１０４】
心拍抽出フィルタ部５２は、差動増幅部５１から出力される信号から、心拍の周波数帯域とされる信号成分（以下、これを心拍信号と呼ぶ）を抽出する。
【０１０５】
表示制御部６０は、受信機本体２２の操作部から与えられる命令に応じて、復調部４３での復調結果として得られる映像信号と、心拍抽出フィルタ５２での抽出結果として得られる心拍信号との表示内容を制御する。
【０１０６】
例えば、映像と心拍とを表示すべき命令が与えられた場合、映像信号に基づく映像をモニター３３の画面に表示させ、心拍信号に基づく心拍波形又は心拍に応じて動くマーク等を表示させる。また、映像又は心拍の一方のみ表示すべき命令が与えられた場合、その命令に対応する映像又は心拍波形又は心拍に応じて動くマーク等を表示させる。
【０１０７】
モニター３３は、自転車１０の操縦者に対して、該操縦者の後方における映像と、該操縦者に対する心拍との双方又は一方を目視させるためのものであり、自転車１０の前方に配される。例えばハンドルバー１３の中央部分などに固定具で固定される。ちなみにカメラ２１の場合と同様に、モニター３３を配すべき位置と、該モニター３３を固定すべき位置とは必ずしも同位置でなくてもよい。
【０１０８】
このようにこの受信装置３０では、受信電極３１Ａ，３１Ｂが、映像及び心拍を取得するための電極として共用されるため、自転車１０に対する配置スペースの制約を低減することができる。
【０１０９】
（３）他の実施の形態
上述の実施の形態では、送信装置２０及び受信装置３０の搭載対象として自転車１０が適用された。しかしながら搭載対象はこの実施の形態に限定されるものではない。オートバイが搭載対象として適用可能である。なお、自転車とオートバイは一般に二輪であるが、三輪以上であってもよい。また自転車とオートバイは一般にバー式のハンドルであるが、回転式のハンドルであってもよい。
【０１１０】
また搭載対象として、自転車又はオートバイが代表的なものであるが、該自転車又はオートバイの区分に非該当となる区分の乗り物であっても、適用可能である。例えば、バギーと称される全地形対応車などである。ちなみに全地形対応車には陸上と水上があり、日本では陸上のものは軽自動車に区分され、水上のものは小型船舶に区分される。
【０１１１】
要は、エンジンもしくは電動機等の動力源の有無、ハンドルの形状もしくは構造の相違、車輪数の相違、または、乗り物の形状や用途や種類の相違を問わず、搭載対象として適用可能である。
【０１１２】
なお、本発明の適用は、搭載者の四方すべてを導電性のフレームで囲う乗り物以外の乗り物であることが望ましい。その理由は、手と人体臀部以外の人体部位とフレームとの静電結合が、該手と人体臀部とフレームとの静電結合に比べて弱くなり、電界方式の人体通信の成立性が確保されるからであるが、もちろん、あらゆるフレーム形式の乗り物に応用できることは言うまでもない。
【０１１３】
上述の実施の形態では、送信電極２３の表面積は特に規定しなかったが、サドル１２の座面の表面積に比べて小さいものを適用すればより好ましい。このようにすれば、送信電極２３がサドル１２と人体臀部とで覆われるため、送信電極２３の表面積がサドル１２の座面の表面積に比べて大きい場合に比べて送信電極２３以外との静電結合が小さくなる。したがって、送信側の通信経路の安定化がより一段と図れる。
【０１１４】
送信電極２３の表面積を、サドル１２の座面の表面積に比べて小さくする場合、例えばＵ字状のように、対向される面の一方の表面積が他方よりも小さい板状の部材を採用し、該部材の表面積が小さいほうの面を座面と対向させるようにしてもよい。このようにすれば、送信電極２３におけるサドル１２の導電性部分との静電結合面積に比べて、人体臀部との静電結合面積が大きくなるため、送信側の通信経路の安定化がより一段と図れる。
【０１１５】
上述の実施の形態では、送信電極支持体２４の構造が図７に例示されたが、他の構造を適用してもよい。要は、サドル１２の座面の上方となる空間内において該座面から離れた位置で送信電極２３を支持する非導電性の部材であればよい。なお、送信電極２３は、サドル１２の導電性部分との静電容量よりも人体臀部との静電容量が大きくなる程度に座面から離れた位置で支持するものであれば、より好ましい。
【０１１６】
上述の実施の形態では、搬送波の周波数が固定とされたが切換可能としてもよい。このようにすれば、適用すべき乗り物又はサドルの種類や形状などに応じて、厚みが異なる様々な送信電極支持体２４を用意することができ、それら送信電極支持体２４に支持される送信電極２３の配置位置に合わせて、搬送波の周波数を設定することができる。
【０１１７】
具体的には、図７におけるＡ−Ａ´断面をとった図１１に示すように、送信電極２３の配置位置からサドル１２の座面までの距離Ｄ１に比べて、該送信電極２３から発信される合成電界それぞれの電界強度が等しくなる距離Ｄ２が小さくなるよう搬送波の周波数が設定される。
【０１１８】
この結果、人体臀部は含まれるがサドル１２（サドル１２の導電性部分）は含まれない範囲が、準静電界優位空間（図１１の破線で示す内部の空間）となる。このため、送信電極２３に対する人体臀部との静電結合以外の静電結合が抑制され、通信の安定化がより一段と図られる。
【０１１９】
なお、搬送波の周波数が固定の場合であっても、人体臀部は含まれるがサドル１２（サドル１２の導電性部分）は含まれない範囲を、準静電界優位空間とすることができる。具体的には、送信電極支持体２４が送信電極２３を支持する支持位置が、図１１に示したように、該支持位置からサドル１２の座面までの距離Ｄ１に比べて、送信電極２３から発信される合成電界それぞれの電界強度が等しくなる距離Ｄ２よりも大きい関係を充足する位置とされる。このようにすれば、送信電極２３に対する人体臀部との静電結合以外の静電結合が抑制され、通信の安定化がより一段と図られる。
【０１２０】
上述の実施の形態では、心拍が表示対象として用いられた。自転車１０が電動機を備えている場合、電動機から与えるべき動力のパワー（すなわち、人力をアシストするために電動機で発生させるべきパワー（アシストパワー））を決定するための対象として心拍が用いられてもよい。
【０１２１】
具体的には、心拍抽出フィルタ部５２の後段にアシストパワー決定部を設け、該アシストパワー決定部と、自転車１０に備えられる電動機とを接続する。アシストパワー決定部では、心拍抽出フィルタ部５２から出力される心拍信号から単位時間当たりの心拍数が計測される。またアシストパワー決定部では、単位時間ごとにその心拍数に応じて、自転車１０に備えられる電動機で発生させるべきパワー値が決定され、そのパワー値の動力を発生すべき指令が電動機に与えられる。
【０１２２】
単位時間当たりの心拍数と、電動機で発生させるべきパワー値との関係は比例関係とされる。具体的には、単位時間当たりの心拍数に対する２以上の閾値が段階的に設定され、該閾値が大きいほど電動機で発生させるべきパワー値が大きくなるよう、当該閾値に対してパワー値が対応付けられる。
【０１２３】
このようにすれば、人体での負荷を直接的な指標の１つである心拍数に応じて、自動的にアシストパワーが段階的に切り換えられるため、操縦者に対して適応的なアシストが実現される。
【０１２４】
また上述の実施の形態では、送信装置２０から人体を介して伝達される変調信号に重畳された映像信号の出力先が、乗り物に固定されるモニター３３とされた。しかしながら出力先は、必ずしも乗り物に固定されるモニター３３に限るものではない。
【０１２５】
例えば、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)又は再生機器等の各種端末に搭載されるモニターが適用可能である。ただし、端末のコンピュータを用いて、受信機本体３２における映像処理部４０及び心拍抽出部５０として機能するプログラムを端末内のメモリに記憶しておくことを要する。
【０１２６】
また上述の実施の形態では、乗り物に配すべきカメラ２１が１台とされた。カメラ２１の台数は１台に限定されるものではなく、複数台であってもよい。例えば、乗り物の背面、正面及び側面用として複数のカメラを配置することが可能である。
【０１２７】
また上述の実施の形態では、送信装置２０から人体を介して伝達される変調信号に重畳された映像信号がモニター３３に表示された。この映像信号をモニター３３への表示対象とすることに加えて、記憶媒体への記憶対象とする形態が適用されてもよい。
【０１２８】
具体的には、受信機本体３２に対して、復調部４３で抽出された映像信号に基づいて乗り物の加速度を検出し、該加速度と映像信号を記憶媒体に記憶させる記録制御手段を設けるようにすればよい。加速度の検出手法としては、例えば、映像信号に含まれる背景等の特定領域における単位フレーム数あたりの移動量を乗り物の加速度とする手法が適用可能である。また記憶媒体は、受信機本体３２に内蔵されているものであってもよく、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ等のように外部へ持ち出し可能なものであってもよい。
【０１２９】
また上述の実施の形態では、送信電極２３及び受信電極３１が板状とされた。しかしながらこれら電極の形状はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、球状、半円状又は線状などのように、あらゆる形状が適用可能である。また送信電極２３と、受信電極３１との形状は同一であっても相違していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、例えば農業、林業、漁業、鉱業、建設業、製造業、電気業、情報通信業、運輸業又は医薬業において利用可能性があり、もちろんこれら以外のあらゆる産業において幅広く利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１３１】
１……二輪車通信システム、１０……自転車、１１……土台フレーム、１２……サドル、１３……ハンドルバー、２０……送信装置、２１……カメラ、２２……送信機本体、２３……送信電極、２４……送信電極支持体、２５……非導電性バンド、３０……受信装置、３１Ａ，３１Ｂ……受信電極、３２……受信機本体、３３……モニター、４０……映像処理部、４１……増幅部、４２……低域カットフィルタ、４３……復調部、５０……心拍処理部、５１……差動増幅部、５２……心拍抽出フィルタ部、６０……表示制御部、ＨＧ……ハンドルグリップ。
【図１】
2012080352.tif 000014
【図２】
2012080352.tif 000015
【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】
2012080352.tif 000021
【図１０】
2012080352.tif 000022
【図１１】
2012080352.tif 000023
【図３】
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