(57)【要約】【課題】通信システム、音声発生方法、受信装置、および送信装置を提供すること。【解決手段】音声信号を生成する音声生成部、および、通信媒体と静電結合し、前記通信媒体を介して前記音声信号を送信する送信電極、を有する送信装置と、前記通信媒体と静電結合し、前記送信装置から前記通信媒体を介して送信された前記音声信号を受信する受信電極、および、前記受信電極により受信された前記音声信号を、前記音声信号に含まれる電力成分を利用して空気振動に変換する音声発生部、を有する受信装置と、を備える、通信システム。【選択図】図４
2009296551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を生成する音声生成部、および、
通信媒体と静電結合し、前記通信媒体を介して前記音声信号を送信する送信電極、
を有する送信装置と；
前記通信媒体と静電結合し、前記送信装置から前記通信媒体を介して送信された前記音声信号を受信する受信電極、および、
前記受信電極により受信された前記音声信号を、前記音声信号に含まれる電力成分を利用して再生する音声発生部、
を有する受信装置と；
を備える、通信システム。
【請求項２】
前記受信装置は、前記音声信号を平滑化して直流電力を生成する電力生成部をさらに備え、
前記音声発生部は、前記音声信号を前記電力生成部により生成された直流電力を利用して前記音声信号を再生する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記音声発生部は、前記音声信号を前記電力生成部により生成された直流電力を利用して増幅する増幅部を備える、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記受信装置は、光電変換機能、または熱電変換機能を有する発電部をさらに備え、
前記音声発生部は、前記音声信号を前記発電部により発電された電力をさらに利用して前記音声信号を再生する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信装置または前記受信装置の少なくともいずれかは、前記音声信号の送信周波数において共振状態となるようインピーダンス整合を行なうインピーダンス整合部をさらに備える、請求項１〜４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記通信媒体は人体であり、
前記音声発生部は人体の耳付近に対応する位置に配置され、
前記受信電極は人体の両耳の間の頭部上に対応する位置に配置される、請求項１〜４に記載の通信システム。
【請求項７】
音声信号を生成するステップと；
通信媒体と静電結合する送信電極が、前記通信媒体を介して前記音声信号を送信するステップと；
前記通信媒体と静電結合する受信電極が、前記送信電極から前記通信媒体を介して送信された前記音声信号を受信するステップと；
前記受信電極により受信された前記音声信号を、前記音声信号に含まれる電力成分を利用して再生するステップと；
を含む、音声発生方法。
【請求項８】
通信媒体と静電結合し、前記通信媒体を介して送信された音声信号を受信する受信電極と；
前記受信電極により受信された前記音声信号を、前記音声信号に含まれる電力成分を利用して再生する音声発生部と；
を備える、受信装置。
【請求項９】
音声信号を生成する音声生成部と；
通信媒体と静電結合し、前記通信媒体を介して前記音声信号を送信する送信電極と；
前記音声信号の送信周波数において共振状態となるようインピーダンス整合を行なうインピーダンス整合部と；
を備える、送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、音声発生方法、受信装置、および送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近日、人体や空間などを通信媒体とする静電界通信に関する研究が広く行なわれている。例えば、静電界通信は、基準電極および信号電極を備える２の通信装置間において行なわれる。より詳細には、双方の通信装置の信号電極と人体が静電結合し、双方の通信装置の基準電極と空間が静電結合することにより閉回路が形成される。そして、送信側の通信装置は信号電極と基準電極に電位差を生じさせることにより信号を送信し、受信側の通信装置の信号電極と基準電極の電位差を検出することにより信号を受信する。このような静電界通信については、例えば以下の特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、従来、ユーザは、ヘッドホンを装着することにより、ヘッドホンにおいて音声信号から空気振動に変換された音声を聴くことができた。ここで、音声信号は、音声信号発生装置から有線で送信される形態と、無線（赤外線を含む）で送信される形態が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、有線で音声信号を送信する形態では、有線部分の引き回しが必要となる、または有線部分が絡まるなど、ヘッドホンの装着が煩雑となる場合があった。また、無線で音声信号を送信する形態では、ヘッドホンに、受信回路や音声信号発生のために必要な電力の供給源として例えばバッテリを設ける必要があり、取り扱いが煩雑であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より簡易的に音声信号を再生することが可能な、新規かつ改良された通信システム、音声発生方法、受信装置、および送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、音声信号を生成する音声生成部、通信媒体と静電結合し、前記通信媒体を介して前記音声信号を送信する送信電極、
を有する送信装置と、前記通信媒体と静電結合し、前記送信装置から前記通信媒体を介して送信された前記音声信号を受信する受信電極、および、前記受信電極により受信された前記音声信号を、前記音声信号に含まれる電力成分を利用して再生する音声発生部、を有する受信装置と、を備える通信システムが提供される。
【０００８】
前記受信装置は、前記音声信号を平滑化して直流電力を生成する電力生成部をさらに備え、前記音声発生部は、前記音声信号を前記電力生成部により生成された直流電力を利用して前記音声信号を再生してもよい。
【０００９】
前記音声発生部は、前記音声信号を前記電力生成部により生成された直流電力を利用して増幅する増幅部を備えてもよい。
【００１０】
前記受信装置は、光電変換機能、または熱電変換機能を有する発電部をさらに備え、前記音声発生部は、前記音声信号を前記発電部により発電された電力をさらに利用して前記音声信号を再生してもよい。
【００１１】
前記送信装置または前記受信装置の少なくともいずれかは、前記音声信号の送信周波数において共振状態となるようインピーダンス整合を行なうインピーダンス整合部をさらに備えてもよい。
【００１２】
前記通信媒体は人体であり、前記音声発生部は人体の耳付近に配置され、前記受信電極は人体の両耳の間の頭部上に配置されてもよい。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声信号を生成するステップと、通信媒体と静電結合する送信電極が、前記通信媒体を介して前記音声信号を送信するステップと、前記通信媒体と静電結合する受信電極が、前記送信電極から前記通信媒体を介して送信された前記音声信号を受信するステップと、前記受信電極により受信された前記音声信号を、前記音声信号に含まれる電力成分を利用して再生するステップと、を含む音声発生方法が提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信媒体と静電結合し、前記通信媒体を介して送信された音声信号を受信する受信電極と、前記受信電極により受信された前記音声信号を、前記音声信号に含まれる電力成分を利用して再生する音声発生部と、を備える受信装置が提供される。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声信号を生成する音声生成部と、通信媒体と静電結合し、前記通信媒体を介して前記音声信号を送信する送信電極と、前記音声信号の送信周波数において共振状態となるようインピーダンス整合を行なうインピーダンス整合部と、を備える送信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明にかかる通信システム、音声発生方法、受信装置、および送信装置によれば、より簡易的に音声信号を再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態に至る経緯
〔２〕本実施形態にかかる通信システムの全体構成
〔３〕第１の実施形態
〔３−１〕第１の実施形態にかかる送信装置の構成
〔３−２〕第１の実施形態にかかる受信装置の構成
〔３−３〕インピーダンス整合について
〔４〕第２の実施形態
〔４−１〕第２の実施形態にかかる受信装置の構成
〔４−２〕第２の実施形態にかかる受信装置の動作
〔５〕第３の実施形態
〔６〕まとめ
【００１９】
〔１〕本実施形態に至る経緯
まず、図１３および図１４を参照し、本実施形態に関連する音声処理システムを比較例として挙げ、本実施形態に至った経緯を説明する。
【００２０】
図１３は、本実施形態に関連する第１の音声処理システムの構成を示した説明図である。図１３に示したように、第１の音声処理システムは、ヘッドホン３２、音声信号生成装置３４、および有線部分３６を含む。ヘッドホン３２は、人体２０の頭部に装着されており、音声信号生成装置３４により生成されて有線部分３６を介して送信された音声信号を空気振動に変換して出力する。
【００２１】
図１４は、本実施形態に関連する第２の音声処理システムの構成を示した説明図である。図１４に示したように、第２の音声処理システムは、ヘッドホン４０、および無線送信装置４２を含む。無線送信装置４２は、音声信号の生成回路および、生成された音声信号を無線信号や赤外線により送信するための送信回路を備える。ヘッドホン４０は、無線送信装置４２から無線信号や赤外線により送信された音声信号を受信する受信回路、および受信回路により受信された音声信号を空気振動に変換して出力するため音声発生回路を備える。
【００２２】
しかし、本実施形態に関連する第１の音声処理システムでは、ヘッドホン３２の装着時に、有線部分３６の引き回しが必要となる、または絡まった有線部分３６を解く必要があるなど、ユーザにとっての煩雑性が高かった。また、本実施形態に関連する第２の音声処理システムでは、ヘッドホン４０の受信回路や音声発生回路へ電力を供給するバッテリをヘッドホン４０に設ける必要があり、取り扱いが煩雑であるという問題があった。
【００２３】
そこで、上記事情を一着眼点にして本発明の第１〜第３の実施形態を創作するに至った。本発明の第１〜第３の実施形態によれば、ユーザによる取り扱いを容易にして音声信号を再生することができる。以下、このような本実施形態の全体構成を説明した後に、本発明の第１〜第３の実施形態の各々について詳細に説明する。
【００２４】
〔２〕本実施形態にかかる通信システムの全体構成
図１は、本実施形態にかかる通信システム１の全体構成を示した説明図である。図１に示したように、本実施形態にかかる通信システム１は、送信電極１１０を有する送信装置１０と、受信電極１６０を有する受信装置１２と、人体２０と、を備える。
【００２５】
送信装置１０の送信電極１１０は、通信媒体である人体２０と静電結合を形成するための電極である。送信装置１０は、この送信電極１１０から電界により信号を送信することができる。なお、本明細書においては、送信装置１０から送信される信号として音楽、講演およびラジオ番組などの音声信号を例にあげて説明するが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、送信装置１０から送信される信号は、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像信号や、ゲームおよびソフトウェアなどの任意の信号であってもよい。
【００２６】
人体２０は、電気的な信号を伝達可能な誘電性、あるいは導電性などを有する通信媒体の一例である。本明細書においては、通信媒体の一例として人体２０をあげて説明するが、通信媒体は人体２０に限定されない。例えば、通信媒体としては、アルミニウム、銅、鉄、合金などの導電体である金属や、プラスティック、セラミック、ゴム、ガラスなどの誘電体や、これら導電体および誘電体の双方としての性質を有する植物および動物を含む生体など任意の物体があげられる。
【００２７】
受信装置１２の受信電極１６０は、通信媒体である人体２０と静電結合を形成するための電極である。受信装置１２は、この受信電極１６０により、送信装置１０から電界により送信された信号を受信することができる。
【００２８】
〔３〕第１の実施形態
〔３−１〕第１の実施形態にかかる送信装置の構成
以上、図１を参照して本実施形態にかかる通信システム１の全体構成を説明した。続いて、図２を参照し、本発明の第１の実施形態にかかる送信装置１０の構成を説明する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる送信装置１０の構成を示した機能ブロック図である。図２に示したように、第１の実施形態にかかる送信装置１０は、電力供給源１１４と、音声生成部１１８と、搬送波発生部１２４および乗算部１２８を含む変調部１２０と、送信整合部１３０と、送信電極１１０と、を備える。
【００３０】
電力供給源１１４は、音声生成部１１８や変調部１２０などの送信装置１０の各構成が動作するための電力の供給源である。電力供給源１１４は、屋内配線から電力を取得する屋内配線との接続部であっても、一次電池、二次電池、燃料電池、光電池および熱電池などの任意の電池であってもよい。
【００３１】
音声生成部１１８は、電力供給源１１４から供給される電力に基づいて、電気的な音声信号を生成する。例えば、音声生成部１１８は、記憶媒体に記憶されているアナログ形式またはデジタル形式の音声データを音声信号に変換してもよい。記憶媒体としては、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリや、ハードディスクおよび円盤型磁性体ディスクなどの磁気ディスクや、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ（ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ／＋Ｒ／＋ＲＷ／ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標））―Ｒ／ＢＤ−ＲＥなどの光ディスクや、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ）ディスクなどがあげられる。
【００３２】
また、音声生成部１１８は、ＡＭ放送やＦＭ放送などの外部から取得される信号に基づいて音声信号を生成してもよい。その他、音声生成部１１８は任意の方式により電気的な音声信号を生成してもよく、市販されている多くの専用ＩＣを音声生成部１１８として適用してもよい。
【００３３】
搬送波生成部１２４は、音声信号に対して十分に速い周波数である例えば数Ｍ〜数百ＭＨｚの正弦波を搬送波として生成する。そして、乗算部１２８は、音声生成部１１８により生成された音声信号と、搬送波生成部１２４により生成された搬送波とを乗算することにより、音声信号を振幅変調する。
【００３４】
なお、本明細書においては、音声信号の変調方式が振幅変調方式である例に重きをおいて説明するが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、音声信号の変調方式は、周波数変調方式であっても、位相変調方式であってもよい。また、変調部１２０は、音声信号の変調方式に応じた構成により実現される。
【００３５】
送信整合部１３０は、変調部１２０により変調された変調音声信号に対して、必要に応じ周波数帯域制限やインピーダンス整合を行なうインピーダンス整合部としての機能を有する。かかる送信整合部１３０による整合処理については、「〔３−３〕インピーダンス整合について」において後述する。
【００３６】
送信電極１１０は、送信整合部１３０から出力される変調音声信号を、人体２０との間に形成されている静電結合を介して人体２０内に伝達する。
【００３７】
〔３−２〕第１の実施形態にかかる受信装置の構成
次に、図３〜図５を参照し、第１の実施形態にかかる受信装置１２の構成を説明する。
【００３８】
図３は、第１の実施形態にかかる受信装置１２の外観構成を模式的に示した説明図である。図３に示したように、第１の実施形態にかかる受信装置１２は、受信電極１６０、基準電極１６２、回路部１７２、およびスピーカ１８８を備え、人体２０の頭部に装着される。図３に示したように、受信電極１６０は、人体２０の耳近傍に加え、両耳の間の頭部に対応する位置に配置されるため、送信装置１０から送信された電界を効率的に検出および受信することができる。なお、基準電極１６２は、空間との間に静電容量を形成するための導体である。
【００３９】
また、図４は、第１の実施形態にかかる受信装置１２の内部構成を示した機能ブロック図である。図４に示したように、第１の実施形態にかかる受信装置１２は、受信電極１６０と、受信整合部１６４と、検波部１７４およびＬＰＦ１７８を含む復調部１７０と、インピーダンス整合部１８４およびスピーカ１８８を含む音声発生部１８０と、を備える。
【００４０】
受信電極１６０は、送信装置１０から電界により送信された変調音声信号を人体２０を介して受信する。受信整合部１６４は、受信電極１６０により受信された変調音声信号に対し、必要に応じ周波数帯域制限やインピーダンス整合を行なうインピーダンス整合部としての機能を有する。かかる受信整合部１６４による整合処理については、「〔３−３〕インピーダンス整合について」において後述する。
【００４１】
検波部１７４は、受信整合部１６４から入力される変調音声信号を検波し、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１７８は、検波された変調音声信号から音声信号を抽出して音声発生部１８０へ出力する。以下、図５を参照して検波部１７４およびＬＰＦ１７８により音声信号が抽出される様子を具体的に説明する。
【００４２】
図５は、検波部１７４およびＬＰＦ１７８により音声信号が抽出される様子を示した説明図である。図５の左図は、受信整合部１６４から検波部１７４へ入力される変調音声信号を示しており、検波部１７４が当該変調音声信号を検波することにより図５の中央図に示す変調音声信号が得られる。さらに、ＬＰＦ１７８が図５の中央図に示す変調音声信号の低周波成分を選択的に通過させることにより、図５の右図に示す音声信号が得られる。
【００４３】
インピーダンス整合部１８４は、後段のスピーカ１８８とのインピーダンス整合を行う。スピーカ１８８は、インピーダンス整合部１８４から入力される音声信号を空気振動に変換して出力する。ここで、スピーカ１８８は、例えば図５の右図に示した音声信号を電力源として駆動される。すなわち、スピーカ１８８は、音声信号に含まれる電力成分に基づいて動作する。したがって、本実施形態によれば、受信装置１２に電力源を設けることなく、また、受信装置１２と送信装置１０を有線により接続することなく、受信装置１２において音声を出力することが可能である。このため、本実施形態によれば、ユーザによる受信装置１２の取り扱いをより簡易化することができる。
【００４４】
なお、図４に示した受信整合部１６４、復調部１７０、およびインピーダンス整合部１８４などは、図３に示した回路部１７２に対応している。また、上記では再生の一例としてスピーカ１８８が音声信号を空気振動に変換する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、受信装置１２は、音声信号を骨振動として出力してもよい。
【００４５】
〔３−３〕インピーダンス整合について
次に、図６〜図８を参照し、送信整合部１３０および受信整合部１６４の機能を説明する。
【００４６】
人体２０の表皮（皮膚）の抵抗値は１平方ｃｍ当たり数十ｋΩ程度あるが、表皮の下部組織の抵抗値は低く、数ｋΩ程度である。また、送信電極１１０と人体２０の間に形成される静電容量は、送信電極１１０に対向する電極と送信電極１１０の間に形成される静電容量と等価と考えることができる（例えば、特開２００６−３２４７７５参照）。このため、送信装置１０および受信装置１２を含む通信システム１の等価回路を図６のように考えることができる。
【００４７】
図６は、送信装置１０および受信装置１２を含む通信システム１の等価回路を示した説明図である。図６において、コンデンサＣｔ１は送信電極１１０と人体２０との間に形成される静電容量であり、コンデンサＣｒ１は受信電極１６０と人体２０の間に形成される静電容量であり、抵抗Ｒｈは人体２０の抵抗値である。また、コンデンサＣｔ２は送信装置１０の空間に対する静電容量を示し、接地は仮想的なものである。同様に、コンデンサＣｒ２は、受信装置１２の空間に対する静電容量を示し、接地は仮想的なものである。なお、コンデンサＣｔ１、Ｃｔ２、Ｃｒ１、Ｃｒ２は電極や装置の大きさにもよるが、例えば数ｐＦ〜数十［ｐＦ］程度の静電容量である。
【００４８】
ここで、送信整合部１３０および受信整合部１６４がインダクタンス成分を有し、送信整合部１３０のインダクタンスをＬｔ１、受信整合部１６４のインダクタンスをＬｒ１とする。また、変調部１２０からの出力をＶとし、復調部１７０のインピーダンスをＲｒとすると、通信システム１の等価回路をさらに図７のように考えることができる。
【００４９】
図７は、送信装置１０および受信装置１２を含む通信システム１の他の等価回路を示した説明図である。図７において、合成インダクタＬａは、インダクタＬｔ１およびＬｒ１を仮想的に直列接続して得られるインダクタンス成分を示す。また、合成キャパシタンスＣａは、キャパシタＣｔ１、Ｃｔ２、Ｃｒ１、およびＣｒ２を仮想的に全てを直列接続した場合に得られるキャパシタ成分を示す。
【００５０】
図７に示したように、送信装置１０および受信装置１２を含む通信システム１は、系全体がインダクタ及びキャパシタから成る直列共振回路として捉えることができる。ここでＲ＝Ｒｈ＋Ｒｒとすると、回路全体のインピーダンスをＺを以下の数式１により求めることができる。
【００５１】
【数１】
2009296551.tif 000003
（数式１）
数式１において、ωは搬送波発生部１２４により発生される搬送波の角周波数である。また、インピーダンスＺの大きさは、以下の数式２により求めることができる。
【００５２】
【数２】
2009296551.tif 000004
（数式２）
さらに、数式１において｜Ｚ｜が最小となるωは、以下の数式３により表現される。
【００５３】
【数３】
2009296551.tif 000005
（数式３）
｜Ｚ｜が上記数式３を満たす場合、Ｚ＝Ｒとなり、回路に流れる電流｜Ｉ｜が最大（｜Ｉ｜ｍａｘ）となる。この｜Ｉ｜ｍａｘは、以下の数式４のように表現される。
【００５４】
【数４】
2009296551.tif 000006
（数式４）
ここで、角周波数ωに着目すると、回路に流れる電流｜Ｉ（ω）｜は、図８に示す特性を有する。
【００５５】
図８は、回路に流れる電流と角周波数との関係を示した説明図である。図８において、ωｒは、｜Ｉ（ω）｜が最大となる角周波数を示し、角周波数ωｒである場合に回路が共振状態となる。また、合成インダクタＬａの両端電圧をＶＬ、合成キャパシタンスＣａの両端電圧をＶＣとすると、回路の共振状態では以下の数式５が成立し、回路が純抵抗Ｒを有することと等価となる。
【００５６】
【数５】
2009296551.tif 000007
ＶＬ＝−ＶＣ          （数式５）
したがって、共振回路の共振の強さをＱは、以下の数式６のように表現される。
【００５７】
【数６】
2009296551.tif 000008
（数式６）
【００５８】
したがって、送信整合部１３０または受信整合部１６４の一方、または双方は、共振状態となる各周波数ωｒが搬送波の角周波数と一致するように合成インダクタＬａを動的に制御することにより、最大電力での信号伝送を実現してもよい。なお、送信整合部１３０および受信整合部１６４は、可変的なキャパシタ成分を有する場合、共振状態となる各周波数ωｒが搬送波の角周波数と一致するようにさらにキャパシタ成分の大きさを制御することにより、最大電力での信号伝送を実現してもよい。また、送信整合部１３０は、送信整合部１３０および受信整合部１６４のインピーダンスが固定的である場合、搬送波の角周波数が共振状態となる各周波数ωｒと一致するように搬送波生成部１２４を制御してもよい。
【００５９】
なお、実際の動作においては種々の損失を考慮する必要があるが、受信装置１２を実際に人体２０の頭部に装着し、送信装置１０が手で保持された状態で測定すると、受信装置１２において数１００μＷ〜数ｍＷ程度の電力を有する信号が得られる。
【００６０】
ここで、近年の技術進歩に伴い、少ない電力で効率よく音声を出力するスピーカやヘッドホンなどの音声出力装置の開発が進んでいる。例えば、１００ｄＢ／ｍＷ程度の性能を有するヘッドホンが実存するが、１００ｄＢとは繁華街や電車がガード下を通るとき等の騒音に匹敵する大音量である。この程度の性能を有するヘッドホンで可聴可能な音声発生時の供給電力は数μＷ程度である。なお、音声出力装置の性能を示すｄＢ  ＳＰＬまたはｄＢ／ｍＷなどの単位は、１ｍＷの電力により発生される音圧レベルを表現する。
【００６１】
したがって、上記のように数１００μＷ〜数ｍＷ程度の電力が得られる本実施形態にかかる受信装置１２によれば、十分実用範囲の音量を有する音声を出力することが可能である。
【００６２】
〔４〕第２の実施形態
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、音声信号を空気振動に変換するための十分な電力が音声信号から得られる。しかし、受信側の装置構成によっては、音声信号を空気振動に変換するために直流電力が必要となる場合がある。そこで、かかる事情を一着眼点にして本発明の第２の実施形態を創作するに至った。本発明の第２の実施形態によれば、直流電力を取得し、音声信号から空気振動への変換に当該直流電力を利用することができる。以下、このような本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６３】
〔４−１〕第２の実施形態にかかる受信装置の構成
図９は、本発明の第２の実施形態にかかる受信装置１３の構成を示した機能ブロック図である。図９に示したように、当該受信装置１３は、受信電極１６０と、受信整合部１６４と、検波部１７４およびＬＰＦ１７８を含む復調部１７０と、増幅部１８５およびスピーカ１８８を含む音声発生部１８１と、電力生成部１９０と、を備える。なお、本発明の第２の実施形態においても、第１の実施形態にかかる送信装置１０を適用できる。
【００６４】
受信電極１６０、受信整合部１６４、検波部１７４およびＬＰＦ１７８を含む復調部１７０、およびスピーカの構成は、第１の実施形態にかかる受信装置１２と実質的に同一であるため、以下では第１の実施形態と異なる構成について重きをおいて説明する。
【００６５】
電力生成部１９０は、受信整合部１６４から出力される変調送信信号を平滑化することにより直流電力を生成する。そして、電力生成部１９０は、生成した直流電力を音声発生部１８１へ供給する。なお、電力生成部１９０は、生成した直流電力を必要に応じて復調部１７０へ供給してもよい。
【００６６】
音声発生部１８１の増幅部１８５は、電力生成部１９０から供給される直流電力を利用し、復調部１７０により抽出された音声信号を増幅する。このような増幅部１８５は、例えば、トランジスタであっても、アンプＩＣであってもよい。また、電力生成部１９０から供給される直流電力の利用方法は増幅に限定されない。例えば、音声信号の変調方式が周波数変調方式や位相変調方式などの他のアナログ変調方式、または各種のデジタル変調方式であった場合、これらの復調処理のために電力生成部１９０により生成された直流電力を利用してもよい。
【００６７】
〔４−２〕第２の実施形態にかかる受信装置の動作
続いて、図１０を参照し、第２の実施形態において実行される音声発生方法の流れを説明する。
【００６８】
図１０は、本発明の第２の実施形態にかかる音声発生方法の流れを示したシーケンス図である。図１０に示したように、まず、送信装置１０の音声生成部１１８が任意の方法により音声信号を生成する（Ｓ２０４）。続いて、送信装置１０の変調部１２０が、音声生成部１１８により生成された音声信号を変調して変調音声信号を出力する（Ｓ２０８）。その後、送信装置１０の送信電極１１０から変調音声信号が人体２０へ送信される（Ｓ２１２）。
【００６９】
そして、受信装置１３の受信電極１６０により変調音声信号が受信されると、受信装置１３の電力生成部１９０が変調音声信号を平滑化することにより直流電力を生成する（Ｓ２１６）。
【００７０】
また、受信装置１３の受信電極１６０により変調音声信号が受信されると、受信装置１３の復調部１７０が変調音声信号を復調する（Ｓ２２０）。そして、受信装置１３の音声発生部１８１が、電力生成部１９０により生成された直流電力を利用して、復調部１７０における復調により得られた音声信号を空気振動に変換して出力する、すなわち、音声信号を再生する（Ｓ２２４）。
【００７１】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、受信装置１３に電力源を設けることなく、また、受信装置１３と送信装置１０を有線により接続することなく、受信装置１３において音声を出力することが可能である。さらに、本発明の第２の実施形態によれば、受信装置１３が変調音声信号に基づいて直流電圧を生成することができるため、動作に直流電力が必要となる増幅部１８５などを受信装置１３に設けることが可能となる。
【００７２】
〔５〕第３の実施形態
次に、図１１および図１２を参照し、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７３】
図１１は、本発明の第３の実施形態にかかる受信装置１４の構成を示した機能ブロック図である。図１１に示したように、第３の実施形態にかかる受信装置１４は、受信電極１６０と、受信整合部１６４と、検波部１７４およびＬＰＦ１７８を含む復調部１７０と、増幅部１８５およびスピーカ１８８を含む音声発生部１８１と、光電変換部１９２と、を備える。なお、本発明の第３の実施形態においても、第１の実施形態にかかる送信装置１０を適用できる。
【００７４】
受信電極１６０、受信整合部１６４、検波部１７４およびＬＰＦ１７８を含む復調部１７０、および音声発生部１８１の構成は、第２の実施形態にかかる受信装置１３と実質的に同一であるため、以下では第２の実施形態と異なる構成について重きをおいて説明する。
【００７５】
光電変換部１９２は、太陽光などの自然光および蛍光灯から発せられる人口光などに基づいて電力を発電する発電部として機能する。光電変換部１９２により発電された電力は音声発生部１８１へ供給され、音声発生部１８１は供給された電力を利用して音声信号を空気振動に変換することができる。ここで、図１２を参照し、光電変換部１９２の配置位置について説明する。
【００７６】
図１２は、第３の実施形態にかかる受信装置１４の外観構成を模式的に示した説明図である。図１２に示したように、光電変換部１９２は、人体２０の両耳付近だけでなく、両耳の間の頭頂部にも対応する位置であって、受信電極１６０などの他の構成の外側に設けられる。かかる構成により、広域にわたる光を光電変換部１９２が受光できるため、光電変換部１９２がより大きな電力を発電することが可能となる。
【００７７】
なお、図１１および図１２においては発電部の一例として光電変換部１９２を示したに過ぎず、発電部はかかる例に限定されない。例えば、発電部は、人体温度と気温との温度差を利用した熱電変換機能を有する熱発電素子であってもよい。
【００７８】
〔６〕まとめ
以上説明したように、本発明の第１〜第３の実施形態においては、受信装置１２〜１４が電池による電力が無くても動作できるため、ユーザによる取り扱いを簡素化することができる。
【００７９】
また、第２の実施形態にかかる受信装置１３によれば、変調音声信号に基づいて直流電圧を生成することができるため、動作に直流電力が必要となる増幅部１８５などを受信装置１３に設けることが可能となる。
【００８０】
さらに、第３の実施形態にかかる受信装置１４によれば、光電変換部１９２などの発電素子を備えるため、変調音声信号の電力に依存せずに電力を得ることが可能となり、受信装置１４の設計自由度が高まる。また、第３の実施形態にかかる受信装置１４に、第２の実施形態で説明した電力生成部１９０をさらに設け、受信装置１４は、発電素子により発電される電力、および電力生成部１９０により生成される電力を複合的に利用して動作しもてよい。
【００８１】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８２】
例えば、本明細書の通信システム１の処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、通信システム１の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本実施形態にかかる通信システムの全体構成を示した説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる送信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態にかかる受信装置の外観構成を模式的に示した説明図である。
【図４】第１の実施形態にかかる受信装置の内部構成を示した機能ブロック図である。
【図５】検波部およびＬＰＦにより音声信号が抽出される様子を示した説明図である。
【図６】送信装置および受信装置を含む通信システム１の等価回路を示した説明図である。
【図７】送信装置および受信装置を含む通信システム１の他の等価回路を示した説明図である。
【図８】回路に流れる電流と角周波数との関係を示した説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる受信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図１０】第２の実施形態にかかる音声発生方法の流れを示したシーケンス図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態にかかる受信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図１２】第３の実施形態にかかる受信装置の外観構成を模式的に示した説明図である。
【図１３】本実施形態に関連する第１の音声処理システムの構成を示した説明図である。
【図１４】本実施形態に関連する第２の音声処理システムの構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０      送信装置
１２、１３、１４    受信装置
１１０    送信電極
１１８    音声生成部
１２０    変調部
１３０    送信整合部
１６４    受信整合部
１７０    復調部
１８０、１８１    音声発生部
１８５    増幅部
１９０    電力生成部
１９２    光電変換部
【図１】
2009296551.tif 000009
【図２】
2009296551.tif 000010
【図３】
2009296551.tif 000011
【図４】
2009296551.tif 000012
【図５】
2009296551.tif 000013
【図６】
2009296551.tif 000014
【図７】
2009296551.tif 000015
【図８】
2009296551.tif 000016
【図９】
2009296551.tif 000017
【図１０】
2009296551.tif 000018
【図１１】
2009296551.tif 000019
【図１２】
2009296551.tif 000020
【図１３】
2009296551.tif 000021
【図１４】
2009296551.tif 000022