フレキシブル電子装置
【課題】 所要の機能を有する複数のユニットを一体化し、衣服や装飾品に付帯させた状態において各ユニットが協動して動作するようにしたフレキシブル電子装置であって、装置全体における各ユニットの位置の自由度を高めたフレキシブル電子装置を提供する。
【解決手段】 フレキシブルケーブル２０は、表面が絶縁により被覆されているとともに、両端に電気的接続のための端子２１および２２を各々有し、両端子が接続されることにより閉ループ回路を構成する。複数のノードユニット１０は、フレキシブルケーブル２０が挿通される空芯コイルを具備し、フレキシブルケーブル２０との間の電磁結合およびフレキシブルケーブル２０による閉ループ回路を介して電力の授受および他のノードユニットとの間の信号の授受を行う。
【解決手段】 フレキシブルケーブル２０は、表面が絶縁により被覆されているとともに、両端に電気的接続のための端子２１および２２を各々有し、両端子が接続されることにより閉ループ回路を構成する。複数のノードユニット１０は、フレキシブルケーブル２０が挿通される空芯コイルを具備し、フレキシブルケーブル２０との間の電磁結合およびフレキシブルケーブル２０による閉ループ回路を介して電力の授受および他のノードユニットとの間の信号の授受を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衣服や装飾品に組み込み、身体に付帯させることが可能なフレキシブル電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。同文献に記載された衣服または身体付帯型情報処理装置は、コンピュータシステムにおける所要の機能を実現するデバイスを含む複数のボタン型の機能ブロックと、この複数の機能ブロック間を接続し、電源を供給するとともに信号の伝送路となる可撓性を有するケーブルにより構成されるバスとを有する。ここで、ケーブルには、機能ブロックを着脱自在に係止する接続部が複数設けられており、複数の機能ブロックは、これらの接続部に係止されて、バスに接続されるようになっている。この情報処理装置は、可撓性を有するケーブルにボタン型の機能ブロックを複数並べた構成になるので、様々な衣服や装飾品に付帯させた状態において、コンピュータシステムとして動作させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１に開示された情報処理装置は、ケーブル上の固定された各位置にある接続部にしか各機能ブロックを係止させることができず、ケーブル上における機能ブロックの位置の自由度が低いという問題があった。
【０００５】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、所要の機能を有する複数のユニットを一体化し、衣服や装飾品に付帯させた状態において各ユニットが協動して動作するようにしたフレキシブル電子装置であって、装置全体における各ユニットの位置の自由度を高めたフレキシブル電子装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電磁誘導を利用した通信機能または受電機能の少なくとも１つを備えた複数のノードユニットと、前記複数のノードユニットを任意の位置に付着させ、前記複数のノードユニットとの間に電力の授受または信号の授受のための電磁結合を形成する媒体とを具備することを特徴とするフレキシブル電子装置を提供する。
かかる発明によれば、複数のノードユニットを媒体の任意の位置に付着させ、各ノードユニットに電力の授受や他のノードユニットとの信号の授受を行わせることができる。従って、装置全体における各ノードユニットの位置の自由度を高めつつ、各種の機能を営むフレキシブル電子装置を構成することができる。また、この発明によるフレキシブル電子装置は、可撓性を有する媒体を用いる態様では、全体の形状を自由に変形させることが可能であり、特許文献１に開示の装置に比べて変形の自由度が高いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の第１実施形態であるフレキシブル電子装置の構成の概略を示す図である。
【図２】同実施形態において給電機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ａと、受電機能および通信機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ｂの構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態によるフレキシブル電子装置の具体例であるオーディオプレーヤの構成を模式的に示す図である。
【図４】同オーディオプレーヤにおけるノードユニット１０Ｈとイヤホン１３０との結合部分の構成例を示す斜視図である。
【図５】この発明の第２実施形態であるフレキシブル電子装置に用いるフレキシブルケーブル２０Ａの構成例を示す透視図である。
【図６】同フレキシブルケーブル２０Ａの変形例である一端開放型フレキシブルケーブル２０Ｂと両端開放型フレキシブルケーブル２０Ｃの構成例を示す透視図である。
【図７】同フレキシブルケーブル２０Ａの他の変形例である電源ノードユニット付フレキシブルケーブル２０Ｄの構成例を示す透視図である。
【図８】この発明の第３実施形態であるフレキシブル電子装置に用いる各種のユニバーサルジョイントの構成を示す斜視図である。
【図９】同実施形態において、複数のユニバーサルジョイントの組み合わせにより構成された２個のノードユニット間の結合部分の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態であるフレキシブル電子装置を模式的に示す図である。このフレキシブル電子装置は、各々所要の機能を有する複数のノードユニット１０と、導線を内包しており、可撓性を有するフレキシブルケーブル２０とにより構成されている。ここで、各ノードユニット１０は、貫通孔を有している。そして、フレキシブルケーブル２０は、各ノードユニット１０の貫通孔に挿通されている。フレキシブルケーブル２０は、弾力性を持った絶縁被覆が施されており、その外径は各ノードユニット１０の貫通孔の内径よりもやや短い。従って、各ノードユニット１０は、ある程度以上の力を加えればフレキシブルケーブル２０に沿って移動可能であるが、そのような力を加えない限り、フレキシブルケーブル２０の途中に位置固定される。
【０００９】
フレキシブルケーブル２０の両端には、相互に電気的接続が可能なコネクタ２１および２２が各々設けられている。これらのコネクタ２１および２２は、フレキシブルケーブル２０内の導線と電気的に接続されている。従って、コネクタ２１および２２が接続された状態では、フレキシブルケーブル２０内の導線は閉ループ回路を構成する。本実施形態によるフレキシブル電子装置は、このようにコネクタ２１および２２の接続を行い、フレキシブルケーブル２０をネックレス状にした状態で動作する。
【００１０】
フレキシブル電子装置に用いられる各ノードユニット１０は、フレキシブルケーブル２０内の導線との間の電磁誘導を利用した通信機能および受電機能またはフレキシブルケーブル２０内の導線との間の電磁誘導を利用した給電機能の少なくとも一方を備えている。
【００１１】
図２には、給電機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ａと、受電機能および通信機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ｂの構成が示されている。
【００１２】
図２に示すノードユニット１０Ａおよび１０Ｂと同様、本実施形態によるフレキシブル電子装置を構成する各ノードユニット１０は、長尺状の空芯コイル１１を備えている。この空芯コイル１１は、上述したノードユニット１０の貫通孔を取り囲むようにノードユニット１０内に固定されており、空芯コイル１１全体がフレキシブルケーブル２０の周囲に巻き回された状態となっている（図示の例では１回だけ巻き回されている）。従って、空芯コイル１１に電流が流れると、フレキシブルケーブル２０を中心にその周囲を円を描くように流れる磁束が空芯コイル１１により発生される。
【００１３】
図２において、ノードユニット１０Ａは、空芯コイル１１に接続された交流電源１２と、バッテリ１３と、このバッテリ１３を交流電源１２に接続するか否かの切り換えのためのスイッチ１４とを備えている。ここで、交流電源１２は、例えば発振回路であり、スイッチ１４がＯＮの状態において、バッテリ１３からの電源供給を受けて発振し、交流電流を空芯コイル１１に流す。図１におけるコネクタ２１および２２が接続されており、フレキシブルケーブル２０の導線が閉ループ回路を構成している状態では、空芯コイル１１に電流が流れると、電磁誘導により、フレキシブルケーブル２０の導線に交流電流ｉが誘導される。この交流電流ｉは、フレキシブルケーブル２０が挿通された各ノードユニット１０の電源電流となる。
【００１４】
ノードユニット１０Ｂは、空芯コイル１１と、整流回路１５と、ノード機能部１６と、送信部１７と、受信部１８とを有する。ここで、整流回路１５は、フレキシブルケーブル２０の導線と空芯コイル１１との間の電磁誘導により空芯コイル１１に誘導された交流電流を整流し、この結果得られる直流電圧を電源電圧として、ノード機能部１６、送信部１７および受信部１８に供給する。すなわち、上述したノードユニット１０Ａは、ノードユニット１０Ｂに対して電磁誘導を利用した非接触給電を行い、ノードユニット１０Ｂは、電磁誘導を利用した非接触受電を行うものである。
【００１５】
ノード機能部１６は、ノードユニット１０Ｂに与えられた機能を果たす回路である。このノード機能部１６は、ＭＰＵ（Micro-Processor Unit）であるかも知れないし、オーディオデコーダであるかも知れない。フレキシブル電子装置を実現するに当たっては、その全体機能の各一部を担う各種のノード機能部１６を持ったノードユニット１０が用意される。
【００１６】
送信部１７は、ノード機能部１６が他のノードユニット１０に宛てて送る送信情報を受け取り、所定周波数のキャリアをこの送信情報に基づいて変調し、これにより得られる送信信号を空芯コイル１１に与える。これにより空芯コイル１１に与えられた送信信号に相当する信号電流がフレキシブルケーブル２０の導線に流れ、通信相手であるノードユニット１０に辿り着く。
【００１７】
フレキシブルケーブル２０に通信機能を持ったノードユニット１０が複数接続されている状況では、フレキシブルケーブル２０の導線には、図示しない他のノードユニット１０の送信信号に対応した信号電流（交流電流）が流れる。この場合、電磁誘導によりこの信号電流に対応した受信信号電圧（交流）がノードユニット１０Ｂの空芯コイル１１の両端に発生する。受信部１８は、この空芯コイル１１の両端に発生した受信信号電圧から他のノードユニット１０の送信信号を復調し、ノード機能部１６に供給する。
【００１８】
好ましい態様では、フレキシブル電子装置を構成する各ノードユニット１０は、ＩＤが与えられており、例えば、あるノードユニット１０ｓが他のノードユニット１０ｒに情報を送る場合には、ノードユニット１０ｓは、ノードユニット１０ｓを特定する発ＩＤと、ノードユニット１０ｒを特定する着ＩＤと、ノードユニット１０ｒ宛の情報であるペイロードとからなるパケットを構成し、このパケットを示す送信信号を図２の送信部１７相当の回路によりフレキシブルケーブル２０に送出する。この場合、他のノードユニット１０ｒは、自己のＩＤを着ＩＤとして含むパケットを図２における受信部１８相当の回路により受信する。このようなパケット通信機能を各ノードユニット１０に持たせることによりインテリジェントなフレキシブル電子装置を実現することが可能である。
【００１９】
図３はフレキシブル電子装置の具体的構成例であるオーディオプレーヤを示すものである。このオーディオプレーヤは、４個のノードユニット１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇおよび１０Ｈとフレキシブルケーブル２０とにより構成されている。ノードユニット１０Ｅは、前掲図２のノードユニット１０Ａおよび１０Ｂの構成を加え、さらにノード機能部１６としてプッシュボタンスイッチ等による早戻しスイッチ１０１を有する。また、ノードユニット１０Ｆは、前掲図２のノードユニット１０Ｂのような構成を有しており、ノード機能部１６としてプッシュボタンスイッチ等による早送りスイッチ１０２とメモリ１０３を有する。このメモリ１０３には音楽の圧縮符号化データが記憶されている。また、ノードユニット１０Ｇは、前掲図２のノードユニット１０Ｂのような構成を有しており、ノード機能部１６としてプッシュボタンスイッチ等による再生／停止スイッチ１０４とオーディオデコーダ１０５を有する。また、ノードユニット１０Ｈは、前掲図２のノードユニット１０Ｂのような構成を有しており、ノード機能部１６として変調器１０６とパワーアンプ１０７と外部負荷駆動コイル１０８を有する。
【００２０】
このような構成において、ノードユニット１０Ｅは、前掲図２のノードユニット１０Ａと同様、フレキシブルケーブル２０に接続された各ノードユニット１０Ｆ、１０Ｇおよび１０Ｈに対して非接触給電を行う。早戻しスイッチ１０１、再生／停止スイッチ１０４の操作イベントは、例えば上述したようなパケットの形態で、ノードユニット１０Ｆ宛に送られ、メモリ１０３の読み出し制御に用いられる。同ノードユニット１０Ｆの早送りスイッチの操作イベントも、同様にメモリ１０３の読み出し制御に用いられる。メモリ１０３から読み出される音楽の圧縮符号化データは、パケット化されてノードユニット１０Ｇ宛に送られ、オーディオデコーダ１０５により復号化される。この復号化により得られたＰＣＭオーディオサンプルは一定個数ずつパケット化されてノードユニット１０Ｈ宛に送られ、変調器１０６により例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調波とされ、パワーアンプ１０７により増幅される。このパワーアンプ１０７の出力信号は、外部負荷駆動コイル１０８と電磁結合された外部のイヤホン等の音響出力装置に与えられる。
【００２１】
上述したノードユニット１０Ｈの外部負荷駆動コイル１０８とイヤホン等との電磁結合を実現するための装置構成としては、例えば図４に示すものが考えられる。この例において、ノードユニット１０Ｈの上面には面ファスナ１１１が設けられている。イヤホン１３０には接続ユニット１２０が接続されている。この接続ユニット１２０は、その下面にノードユニット１０Ｈの面ファスナ１１１との接着が可能な面ファスナ１２１が設けられており、その内部にはコイル１２２が設けられている。そして、このコイル１２２に発生する電圧はイヤホン１３０に送られる。
【００２２】
このような構成において、面ファスナ１２１を面ファスナ１１１に当接させることにより接続ユニット１２０をノードユニット１０Ｈの上面に固定することができる。この状態において、ノードユニット１０内の外部負荷駆動コイル１０８は、接続ユニット１２０内のコイル１２２と近接し対向する。従って、パワーアンプ１０７（図３参照）から外部負荷駆動コイル１０８に与えられる信号が電磁誘導によりコイル１２２に伝達され、イヤホン１３０から音として出力される。
【００２３】
以上は本実施形態によるフレキシブル電子装置のあくまでも一実現例である。本実施形態において、フレキシブルケーブル２０に如何なる機能を持ったノードユニット１０を接続するかは任意である。本実施形態においては、必要な個数の所望のノードユニット１０をフレキシブルケーブル２０に挿通させるだけで所望の機能を持ったフレキシブル電子装置を構成することができる。その際、フレキシブルケーブル２０上において各ノードユニット１０の定位置といったものはなく、各ノードユニット１０の位置は自由である。また、フレキシブルケーブル２０自体が自由に変形可能であるため、フレキシブル電子装置全体の形状を自由に変形させることができる。従って、本実施形態によるフレキシブル電子装置は、上述した特許文献１に開示のものよりも変形の自由度が高く、衣服や装飾品に組み込み、身体に付帯させる際の利便性が格段と向上するという効果が得られる。
【００２４】
＜第２実施形態＞
次にこの発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１実施形態におけるフレキシブルケーブル２０に改良を加えたものである。図５は、本実施形態によるフレキシブルケーブル２０Ａの透視図である。このフレキシブルケーブル２０Ａは、軸長が長い空芯コイル２０１と、この空芯コイル２０１の中を空芯コイル２０１の軸方向に延び、両端が空芯コイル２０１の両端と電気的に接続された導線２０２と、空芯コイル２０１および導線２０２を内包する紐状の絶縁物２０３とにより構成されている。
【００２５】
上記第１実施形態では、ノードユニット１０との間の電磁誘導により発生した電流を流す閉ループ回路を構成するために、フレキシブルケーブル２０をネックレス状に接続する必要があった。しかし、本実施形態では、その必要はない。フレキシブルケーブル２０Ａの内部において、空芯コイル２０１と導線２０２が閉ループ回路を構成しているからである。
【００２６】
本実施形態において、各ノードユニット１０は、上記第１実施形態における空芯コイル１１（図２参照）の代わりに、図５に示す空芯コイル１１Ａを備えている。この空芯コイル１１Ａのコイル巻き線は、フレキシブルケーブル２０Ａを挿通させるためにノードユニット１０に設けられた貫通孔の周囲を取り囲んでいる。従って、前掲図１のようにフレキシブルケーブル２０Ａをノードユニット１０の貫通孔に挿通させた状態において、フレキシブルケーブル２０Ａは、図５に示すように、各ノードユニット１０の空芯コイル１１Ａに挿通される。この状態において、各ノードユニット１０は、各々の空芯コイル１１Ａとフレキシブルケーブル１２Ａとの電磁結合およびフレキシブルケーブル２０Ａを介して他のノードユニット１０との間の電力の授受および信号の授受を行うことができる。従って、各種の機能を持ったフレキシブル電子装置を構成することができる。
【００２７】
また、本実施形態におけるフレキシブルケーブル２０Ａ内の空芯コイル２０１とノードユニット１０の空芯コイル１１Ａとの間の相互インダクタンスは、上記第１実施形態におけるノードユニット１０とフレキシブルケーブル２０内の導線との相互コンダクタンスよりも高くすることができる。従って、ノードユニット１０間の電力伝達、信号伝達の効率を上記第１実施形態よりも高くすることが可能である。
【００２８】
本実施形態には各種の変形例が考えられる。
（１）例えば、フレキシブルケーブル２０Ａは、図５に示すような１本の完成したものを用意する他、図６（ａ）に示すように一端にコネクタ２０５が設けられた一端開放型のフレキシブルケーブル２０Ｂや、図６（ｂ）に示すように両端にコネクタ２０５が設けられた両端開放型のフレキシブルケーブル２０Ｃを用意してもよい。ここで、コネクタ２０５は、フレキシブルケーブル２０Ｂまたは２０Ｃ内の空芯コイル２０１の端部と導線２０２の端部を端子として取り出している。そして、フレキシブルケーブル２０Ｂ同士、フレキシブルケーブル２０Ｃ同士またはフレキシブルケーブル２０Ｂと２０Ｃをコネクタ２０３により接続すると、一方のフレキシブルケーブル内の空芯コイル２０１および導線２０２が他方のフレキシブルケーブル内の導線２０２および空芯コイル２０１と各々繋がるようになっている。従って、フレキシブルケーブル２０Ｂおよび２０Ｃを各種組み合わせることにより任意の長さのフレキシブルケーブル２０Ａを構成することができる。
【００２９】
（２）図７に示すように、空芯コイル２０１および導線２０２の各端部に交流電圧を出力する電源ノードユニット２０４をフレキシブルケーブルの一端に設け、電源ノードユニット付フレキシブルケーブル２０Ｄを構成してもよい。この場合、既に接続されている電源ノードユニット２０４以外のノードユニットにフレキシブルケーブルに挿通させればよい。
【００３０】
（３）図５〜図７に示す各例では、導線２０２は、空芯コイル２０１の内側を通っているが、空芯コイル２０１の外側を通してもよい。
【００３１】
（４）フレキシブルケーブルのインダクタンスを高めるために、空芯コイル２０１の代わりに、例えば針金等の可撓性の芯を持ったコイルを用い、導線２０２をこのコイルの外側に布線し、導線２０２の両端をコイルの両端に各々接続してもよい。
【００３２】
＜第３実施形態＞
次にこの発明の第３実施形態について説明する。上記第１実施形態および第２実施形態では、各ノードユニット間の電磁結合を実現するための手段としてフレキシブルケーブルを用いた。これに対し、本実施形態では、各ノードユニット間の電磁結合を実現するための手段として、図８（ａ）に示すコイルジョイント３１、図８（ｂ）に示す磁性体ジョイント３２、図８（ｃ）に示す交差型コイルジョイント３３等のユニバーサルジョイントを用いる。
【００３３】
コイルジョイント３１は、中空円筒状のカバー３１１と、このカバーの側面から突出した接続部３１２とを有している。カバー３１１内部では、中空部分を取り囲むようにコイル（図示略）が巻回されており、このコイルの両端に接続されたリード端子３１２ａおよび３１２ｂが接続部３１２から突出している。このリード端子３１２ａおよび３１２ｂには、ノードユニットにおける電源の授受および信号の授受のための２つの端子が接続される。交差型コイルジョイント３３は、その両側の結合対象物を９０度回転させて結合するのに用いられるジョイントである。この交差型コイルジョイント３３は、中空円筒状のカバー３３１および３３２を９０度の角度で交差させて連結したような立体構造を有している。カバー３３１内には中空部分を取り囲むようにコイル（図示略）が巻回されており、カバー３３２内にも中空部分を取り囲むようにコイル（図示略）が巻回されている。そして、カバー３３１内のコイルとカバー３３２内のコイルは、各々の両端同士が接続され、一本のエンドレスループを構成している。磁性体ジョイント３２は、２つのコイルジョイント３１同士またはコイルジョイント３１と交差型コイルジョイント３３とを磁気的に結合するためのＬ字型のジョイントであり、垂直部３２Ｖおよび水平部３２Ｈからなる。そして、垂直部３２Ｖの上端面には雌ネジ孔３２１が設けられ、水平部３２Ｈの先端部分には貫通孔３２２が設けられている。この磁性体ジョイント３２は、垂直部３２Ｖをコイルジョイント３１または３３の中空部分に挿入させて用いられる。
【００３４】
図９（ａ）は、２個のノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間を以上説明した各ユニバーサルジョイントの組み合わせにより結合した構成例を示す図、図９（ｂ）はその等価回路図である。
【００３５】
図９（ａ）において、ノードユニット１０Ｌは、コイルジョイント３１の接続部３１２に固定されており、ノードユニット１０Ｍは、他のコイルジョイント３１の接続部３１２に固定されている。
【００３６】
ノードユニット１０Ｌに固定されたコイルジョイント３１は、２個の磁性体ジョイント３２からなる磁気回路を介して交差型コイルジョイント３３のカバー３３１と結合されている。図９（ａ）では、この２個の磁性体ジョイント３２が磁性体ジョイント３２ａおよび３２ｂとなっている。
【００３７】
ここで、磁性体ジョイント３２ａは、その垂直部３２Ｖａをコイルジョイント３１のカバー３１１の中空部に下方から挿入した状態で、その水平部３２Ｈａの先端近傍部分を交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の下端部に当接させている。また、磁性体ジョイント３２ｂは、その垂直部３２Ｖｂを交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の中空部に上方から挿入した状態で、その水平部３２Ｈｂの先端近傍部分をコイルジョイント３１のカバー３１１の上端部に載せている。
【００３８】
そして、磁性体ジョイント３２ｂの垂直部３２Ｖｂの下端部は、交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の下側の開口部から露出し、磁性体ジョイント３２ａの水平部３２Ｈａの先端近傍部分と対面している。そして、ネジ４１ａが水平部３２Ｈａの先端近傍部分の貫通孔３２２（図８（ｂ）参照）を通り、垂直部３２Ｖａの下端部にある雌ネジ孔３２１（図８（ｂ）参照）に螺着されている。
【００３９】
同様に、磁性体ジョイント３２ａの垂直部３２Ｖａの上端部は、コイルジョイント３１のカバー３１１の上側の開口部から露出し、磁性体ジョイント３２ｂの水平部３２Ｈｂの先端近傍部分と対面している。そして、ネジ４１ｂが水平部３２Ｈｂの先端近傍部分の貫通孔３２２（図８（ｂ）参照）を通り、垂直部３２Ｖａの上端部にある雌ネジ孔３２１（図８（ｂ）参照）に螺着されている。
【００４０】
以上のように結合されることにより、磁性体ジョイント３２ａおよび３２ｂは、長方形枠形状の磁気回路を構成している。そして、コイルジョイント３１のカバー３１１内のコイル（図示略）は、この磁気回路の２本の縦辺のうちの一方を取り囲んでおり、交差型コイルジョイント３３におけるカバー３３１内のコイル（図示略）は、この磁気回路の２本の縦辺のうちの他方を取り囲んでいる。
【００４１】
交差型コイルジョイント３３のカバー３３２と、ノードユニット１０Ｍに接続されたコイルジョイント３１も、２個の磁性体ジョイント３２からなる長方形枠形状の磁気回路を介して結合されている。なお、この結合部分の構成は、上述したコイルジョイント３１と交差型コイルジョイント３３のカバー３３１との結合部分の構成と同様なので説明を省略する。
【００４２】
図示のようなｘｙｚ直交座標系を想定した場合、コイルジョイント３１のカバー３１１の中空部と、この中空部に挿入された磁性体ジョイント３２ａの垂直部３２Ｖａは、ｙ軸廻りの回転を許容する関節として機能し、交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の中空部とこの中空部に挿入された磁性体ジョイント３２ｂの垂直部３２Ｖｂも、ｙ軸廻りの回転を許容する関節として機能する。また、交差型コイルジョイント３３のカバー３３２の中空部と、この中空部に挿入された磁性体ジョイント３２の垂直部３２Ｖ（図８（ｂ）参照）は、ｚ軸廻りの回転を許容する関節として機能し、ノードユニット１０Ｍの固定されたコイルジョイント３１のカバー３１１の中空部と、この中空部に挿入された磁性体ジョイント３２の垂直部３２Ｖ（図８（ｂ）参照）も、ｚ軸廻りの回転を許容する関節として機能する。従って、図９（ａ）の構成では、ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間の複数のユニバーサルジョイントからなる部分は、様々な形に変形することができ、ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍの相対的な位置関係を自由に変更することができる。
【００４３】
ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間は、電気的には図９（ｂ）に示すように２個のトランスＴ１およびＴ２を介して接続される。ここで、トランスＴ１の１次側コイルは、図９（ａ）においてノードユニット１０Ｌに固定されたコイルジョイント３１のカバー３１１内のコイルであり、２次側コイルは、交差型コイルジョイント３３のカバー３３１内のコイルであり、これらの１次側コイルおよび２次側コイルが共有するヨークは、磁性体ジョイント３２ａおよび３２ｂからなる磁気回路である。また、トランスＴ２の１次側コイルは、交差型コイルジョイント３３のカバー３３２内のコイルであり、２次側コイルは、図９（ａ）においてノードユニット１０Ｍに固定されたコイルジョイント３１のカバー３１１内のコイルであり、これらの１次側コイルおよび２次側コイルが共有するヨークは、２個の磁性体ジョイント３２からなる磁気回路である。このような構成によれば、ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間で、トランスＴ１およびＴ２を介して、電力の授受や信号の授受を行うことができる。
【００４４】
以上、２個のノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間の結合部分の構成を例に挙げたが、同様の構成により、さらにノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍを他のノードユニット１０と結合することも可能である。その場合においても、結合部分を多関節にすれば、各ノードユニット間の位置関係を自由に変形することが可能である。また、各ノードユニット間で、電力の授受や信号の授受を行うことができる。
【００４５】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１〜第３実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。
【００４６】
（１）上記第１実施形態において、空芯コイル１１の代わりに、リング状の磁性体コアにコイル巻き線を巻き回したトロイダルコイルをノードユニット１０内に設け、このトロイダルコイルのリング状のコア内にフレキシブルケーブル２０を挿通させてもよい。
【００４７】
（２）上記第１実施形態および第２実施形態において、フレキシブルケーブル２０または２０Ａとして、例えばフェライト粉末を混入させた柔らかいプラスチックまたは柔らかいチューブに磁性流体を封入したような磁性体によって構成されたフレキシブルケーブルを用いてもよい。この場合、ノードユニット１０側のコイルは、このフレキシブルケーブルが挿通される空芯コイルでよい。この態様では、ノードユニット１０のコイルに交流電流が流れると、フレキシブルケーブル内を通る磁束が変化し、この磁束の変化に対応した電圧が他のノードユニット１０の空芯コイルに誘発される。従って、この態様においても、各ノードユニット１０は、各々の空芯コイルとフレキシブルケーブルとの間の電磁結合およびフレキシブルケーブルを介して、他のノードユニット１０との間で電力の授受および信号の授受を行うことができる。
【符号の説明】
【００４８】
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ……フレキシブルケーブル、３１……コイルジョイント、３２……磁性体ジョイント、３３……交差型コイルジョイント、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｌ，１０Ｍ……ノードユニット、１１，１１Ａ……空芯コイル、１２……交流電源、１３……バッテリ、１４……スイッチ、１５……整流回路、１６……ノード機能部、１７……送信部、１８……受信部、１１１，１２１……面ファスナ、１０８……外部負荷駆動コイル、１２２……コイル、１２０……接続ユニット、１３０……イヤホン。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衣服や装飾品に組み込み、身体に付帯させることが可能なフレキシブル電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。同文献に記載された衣服または身体付帯型情報処理装置は、コンピュータシステムにおける所要の機能を実現するデバイスを含む複数のボタン型の機能ブロックと、この複数の機能ブロック間を接続し、電源を供給するとともに信号の伝送路となる可撓性を有するケーブルにより構成されるバスとを有する。ここで、ケーブルには、機能ブロックを着脱自在に係止する接続部が複数設けられており、複数の機能ブロックは、これらの接続部に係止されて、バスに接続されるようになっている。この情報処理装置は、可撓性を有するケーブルにボタン型の機能ブロックを複数並べた構成になるので、様々な衣服や装飾品に付帯させた状態において、コンピュータシステムとして動作させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１に開示された情報処理装置は、ケーブル上の固定された各位置にある接続部にしか各機能ブロックを係止させることができず、ケーブル上における機能ブロックの位置の自由度が低いという問題があった。
【０００５】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、所要の機能を有する複数のユニットを一体化し、衣服や装飾品に付帯させた状態において各ユニットが協動して動作するようにしたフレキシブル電子装置であって、装置全体における各ユニットの位置の自由度を高めたフレキシブル電子装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電磁誘導を利用した通信機能または受電機能の少なくとも１つを備えた複数のノードユニットと、前記複数のノードユニットを任意の位置に付着させ、前記複数のノードユニットとの間に電力の授受または信号の授受のための電磁結合を形成する媒体とを具備することを特徴とするフレキシブル電子装置を提供する。
かかる発明によれば、複数のノードユニットを媒体の任意の位置に付着させ、各ノードユニットに電力の授受や他のノードユニットとの信号の授受を行わせることができる。従って、装置全体における各ノードユニットの位置の自由度を高めつつ、各種の機能を営むフレキシブル電子装置を構成することができる。また、この発明によるフレキシブル電子装置は、可撓性を有する媒体を用いる態様では、全体の形状を自由に変形させることが可能であり、特許文献１に開示の装置に比べて変形の自由度が高いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の第１実施形態であるフレキシブル電子装置の構成の概略を示す図である。
【図２】同実施形態において給電機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ａと、受電機能および通信機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ｂの構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態によるフレキシブル電子装置の具体例であるオーディオプレーヤの構成を模式的に示す図である。
【図４】同オーディオプレーヤにおけるノードユニット１０Ｈとイヤホン１３０との結合部分の構成例を示す斜視図である。
【図５】この発明の第２実施形態であるフレキシブル電子装置に用いるフレキシブルケーブル２０Ａの構成例を示す透視図である。
【図６】同フレキシブルケーブル２０Ａの変形例である一端開放型フレキシブルケーブル２０Ｂと両端開放型フレキシブルケーブル２０Ｃの構成例を示す透視図である。
【図７】同フレキシブルケーブル２０Ａの他の変形例である電源ノードユニット付フレキシブルケーブル２０Ｄの構成例を示す透視図である。
【図８】この発明の第３実施形態であるフレキシブル電子装置に用いる各種のユニバーサルジョイントの構成を示す斜視図である。
【図９】同実施形態において、複数のユニバーサルジョイントの組み合わせにより構成された２個のノードユニット間の結合部分の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態であるフレキシブル電子装置を模式的に示す図である。このフレキシブル電子装置は、各々所要の機能を有する複数のノードユニット１０と、導線を内包しており、可撓性を有するフレキシブルケーブル２０とにより構成されている。ここで、各ノードユニット１０は、貫通孔を有している。そして、フレキシブルケーブル２０は、各ノードユニット１０の貫通孔に挿通されている。フレキシブルケーブル２０は、弾力性を持った絶縁被覆が施されており、その外径は各ノードユニット１０の貫通孔の内径よりもやや短い。従って、各ノードユニット１０は、ある程度以上の力を加えればフレキシブルケーブル２０に沿って移動可能であるが、そのような力を加えない限り、フレキシブルケーブル２０の途中に位置固定される。
【０００９】
フレキシブルケーブル２０の両端には、相互に電気的接続が可能なコネクタ２１および２２が各々設けられている。これらのコネクタ２１および２２は、フレキシブルケーブル２０内の導線と電気的に接続されている。従って、コネクタ２１および２２が接続された状態では、フレキシブルケーブル２０内の導線は閉ループ回路を構成する。本実施形態によるフレキシブル電子装置は、このようにコネクタ２１および２２の接続を行い、フレキシブルケーブル２０をネックレス状にした状態で動作する。
【００１０】
フレキシブル電子装置に用いられる各ノードユニット１０は、フレキシブルケーブル２０内の導線との間の電磁誘導を利用した通信機能および受電機能またはフレキシブルケーブル２０内の導線との間の電磁誘導を利用した給電機能の少なくとも一方を備えている。
【００１１】
図２には、給電機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ａと、受電機能および通信機能を備えたノードユニット１０の一例であるノードユニット１０Ｂの構成が示されている。
【００１２】
図２に示すノードユニット１０Ａおよび１０Ｂと同様、本実施形態によるフレキシブル電子装置を構成する各ノードユニット１０は、長尺状の空芯コイル１１を備えている。この空芯コイル１１は、上述したノードユニット１０の貫通孔を取り囲むようにノードユニット１０内に固定されており、空芯コイル１１全体がフレキシブルケーブル２０の周囲に巻き回された状態となっている（図示の例では１回だけ巻き回されている）。従って、空芯コイル１１に電流が流れると、フレキシブルケーブル２０を中心にその周囲を円を描くように流れる磁束が空芯コイル１１により発生される。
【００１３】
図２において、ノードユニット１０Ａは、空芯コイル１１に接続された交流電源１２と、バッテリ１３と、このバッテリ１３を交流電源１２に接続するか否かの切り換えのためのスイッチ１４とを備えている。ここで、交流電源１２は、例えば発振回路であり、スイッチ１４がＯＮの状態において、バッテリ１３からの電源供給を受けて発振し、交流電流を空芯コイル１１に流す。図１におけるコネクタ２１および２２が接続されており、フレキシブルケーブル２０の導線が閉ループ回路を構成している状態では、空芯コイル１１に電流が流れると、電磁誘導により、フレキシブルケーブル２０の導線に交流電流ｉが誘導される。この交流電流ｉは、フレキシブルケーブル２０が挿通された各ノードユニット１０の電源電流となる。
【００１４】
ノードユニット１０Ｂは、空芯コイル１１と、整流回路１５と、ノード機能部１６と、送信部１７と、受信部１８とを有する。ここで、整流回路１５は、フレキシブルケーブル２０の導線と空芯コイル１１との間の電磁誘導により空芯コイル１１に誘導された交流電流を整流し、この結果得られる直流電圧を電源電圧として、ノード機能部１６、送信部１７および受信部１８に供給する。すなわち、上述したノードユニット１０Ａは、ノードユニット１０Ｂに対して電磁誘導を利用した非接触給電を行い、ノードユニット１０Ｂは、電磁誘導を利用した非接触受電を行うものである。
【００１５】
ノード機能部１６は、ノードユニット１０Ｂに与えられた機能を果たす回路である。このノード機能部１６は、ＭＰＵ（Micro-Processor Unit）であるかも知れないし、オーディオデコーダであるかも知れない。フレキシブル電子装置を実現するに当たっては、その全体機能の各一部を担う各種のノード機能部１６を持ったノードユニット１０が用意される。
【００１６】
送信部１７は、ノード機能部１６が他のノードユニット１０に宛てて送る送信情報を受け取り、所定周波数のキャリアをこの送信情報に基づいて変調し、これにより得られる送信信号を空芯コイル１１に与える。これにより空芯コイル１１に与えられた送信信号に相当する信号電流がフレキシブルケーブル２０の導線に流れ、通信相手であるノードユニット１０に辿り着く。
【００１７】
フレキシブルケーブル２０に通信機能を持ったノードユニット１０が複数接続されている状況では、フレキシブルケーブル２０の導線には、図示しない他のノードユニット１０の送信信号に対応した信号電流（交流電流）が流れる。この場合、電磁誘導によりこの信号電流に対応した受信信号電圧（交流）がノードユニット１０Ｂの空芯コイル１１の両端に発生する。受信部１８は、この空芯コイル１１の両端に発生した受信信号電圧から他のノードユニット１０の送信信号を復調し、ノード機能部１６に供給する。
【００１８】
好ましい態様では、フレキシブル電子装置を構成する各ノードユニット１０は、ＩＤが与えられており、例えば、あるノードユニット１０ｓが他のノードユニット１０ｒに情報を送る場合には、ノードユニット１０ｓは、ノードユニット１０ｓを特定する発ＩＤと、ノードユニット１０ｒを特定する着ＩＤと、ノードユニット１０ｒ宛の情報であるペイロードとからなるパケットを構成し、このパケットを示す送信信号を図２の送信部１７相当の回路によりフレキシブルケーブル２０に送出する。この場合、他のノードユニット１０ｒは、自己のＩＤを着ＩＤとして含むパケットを図２における受信部１８相当の回路により受信する。このようなパケット通信機能を各ノードユニット１０に持たせることによりインテリジェントなフレキシブル電子装置を実現することが可能である。
【００１９】
図３はフレキシブル電子装置の具体的構成例であるオーディオプレーヤを示すものである。このオーディオプレーヤは、４個のノードユニット１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇおよび１０Ｈとフレキシブルケーブル２０とにより構成されている。ノードユニット１０Ｅは、前掲図２のノードユニット１０Ａおよび１０Ｂの構成を加え、さらにノード機能部１６としてプッシュボタンスイッチ等による早戻しスイッチ１０１を有する。また、ノードユニット１０Ｆは、前掲図２のノードユニット１０Ｂのような構成を有しており、ノード機能部１６としてプッシュボタンスイッチ等による早送りスイッチ１０２とメモリ１０３を有する。このメモリ１０３には音楽の圧縮符号化データが記憶されている。また、ノードユニット１０Ｇは、前掲図２のノードユニット１０Ｂのような構成を有しており、ノード機能部１６としてプッシュボタンスイッチ等による再生／停止スイッチ１０４とオーディオデコーダ１０５を有する。また、ノードユニット１０Ｈは、前掲図２のノードユニット１０Ｂのような構成を有しており、ノード機能部１６として変調器１０６とパワーアンプ１０７と外部負荷駆動コイル１０８を有する。
【００２０】
このような構成において、ノードユニット１０Ｅは、前掲図２のノードユニット１０Ａと同様、フレキシブルケーブル２０に接続された各ノードユニット１０Ｆ、１０Ｇおよび１０Ｈに対して非接触給電を行う。早戻しスイッチ１０１、再生／停止スイッチ１０４の操作イベントは、例えば上述したようなパケットの形態で、ノードユニット１０Ｆ宛に送られ、メモリ１０３の読み出し制御に用いられる。同ノードユニット１０Ｆの早送りスイッチの操作イベントも、同様にメモリ１０３の読み出し制御に用いられる。メモリ１０３から読み出される音楽の圧縮符号化データは、パケット化されてノードユニット１０Ｇ宛に送られ、オーディオデコーダ１０５により復号化される。この復号化により得られたＰＣＭオーディオサンプルは一定個数ずつパケット化されてノードユニット１０Ｈ宛に送られ、変調器１０６により例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調波とされ、パワーアンプ１０７により増幅される。このパワーアンプ１０７の出力信号は、外部負荷駆動コイル１０８と電磁結合された外部のイヤホン等の音響出力装置に与えられる。
【００２１】
上述したノードユニット１０Ｈの外部負荷駆動コイル１０８とイヤホン等との電磁結合を実現するための装置構成としては、例えば図４に示すものが考えられる。この例において、ノードユニット１０Ｈの上面には面ファスナ１１１が設けられている。イヤホン１３０には接続ユニット１２０が接続されている。この接続ユニット１２０は、その下面にノードユニット１０Ｈの面ファスナ１１１との接着が可能な面ファスナ１２１が設けられており、その内部にはコイル１２２が設けられている。そして、このコイル１２２に発生する電圧はイヤホン１３０に送られる。
【００２２】
このような構成において、面ファスナ１２１を面ファスナ１１１に当接させることにより接続ユニット１２０をノードユニット１０Ｈの上面に固定することができる。この状態において、ノードユニット１０内の外部負荷駆動コイル１０８は、接続ユニット１２０内のコイル１２２と近接し対向する。従って、パワーアンプ１０７（図３参照）から外部負荷駆動コイル１０８に与えられる信号が電磁誘導によりコイル１２２に伝達され、イヤホン１３０から音として出力される。
【００２３】
以上は本実施形態によるフレキシブル電子装置のあくまでも一実現例である。本実施形態において、フレキシブルケーブル２０に如何なる機能を持ったノードユニット１０を接続するかは任意である。本実施形態においては、必要な個数の所望のノードユニット１０をフレキシブルケーブル２０に挿通させるだけで所望の機能を持ったフレキシブル電子装置を構成することができる。その際、フレキシブルケーブル２０上において各ノードユニット１０の定位置といったものはなく、各ノードユニット１０の位置は自由である。また、フレキシブルケーブル２０自体が自由に変形可能であるため、フレキシブル電子装置全体の形状を自由に変形させることができる。従って、本実施形態によるフレキシブル電子装置は、上述した特許文献１に開示のものよりも変形の自由度が高く、衣服や装飾品に組み込み、身体に付帯させる際の利便性が格段と向上するという効果が得られる。
【００２４】
＜第２実施形態＞
次にこの発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１実施形態におけるフレキシブルケーブル２０に改良を加えたものである。図５は、本実施形態によるフレキシブルケーブル２０Ａの透視図である。このフレキシブルケーブル２０Ａは、軸長が長い空芯コイル２０１と、この空芯コイル２０１の中を空芯コイル２０１の軸方向に延び、両端が空芯コイル２０１の両端と電気的に接続された導線２０２と、空芯コイル２０１および導線２０２を内包する紐状の絶縁物２０３とにより構成されている。
【００２５】
上記第１実施形態では、ノードユニット１０との間の電磁誘導により発生した電流を流す閉ループ回路を構成するために、フレキシブルケーブル２０をネックレス状に接続する必要があった。しかし、本実施形態では、その必要はない。フレキシブルケーブル２０Ａの内部において、空芯コイル２０１と導線２０２が閉ループ回路を構成しているからである。
【００２６】
本実施形態において、各ノードユニット１０は、上記第１実施形態における空芯コイル１１（図２参照）の代わりに、図５に示す空芯コイル１１Ａを備えている。この空芯コイル１１Ａのコイル巻き線は、フレキシブルケーブル２０Ａを挿通させるためにノードユニット１０に設けられた貫通孔の周囲を取り囲んでいる。従って、前掲図１のようにフレキシブルケーブル２０Ａをノードユニット１０の貫通孔に挿通させた状態において、フレキシブルケーブル２０Ａは、図５に示すように、各ノードユニット１０の空芯コイル１１Ａに挿通される。この状態において、各ノードユニット１０は、各々の空芯コイル１１Ａとフレキシブルケーブル１２Ａとの電磁結合およびフレキシブルケーブル２０Ａを介して他のノードユニット１０との間の電力の授受および信号の授受を行うことができる。従って、各種の機能を持ったフレキシブル電子装置を構成することができる。
【００２７】
また、本実施形態におけるフレキシブルケーブル２０Ａ内の空芯コイル２０１とノードユニット１０の空芯コイル１１Ａとの間の相互インダクタンスは、上記第１実施形態におけるノードユニット１０とフレキシブルケーブル２０内の導線との相互コンダクタンスよりも高くすることができる。従って、ノードユニット１０間の電力伝達、信号伝達の効率を上記第１実施形態よりも高くすることが可能である。
【００２８】
本実施形態には各種の変形例が考えられる。
（１）例えば、フレキシブルケーブル２０Ａは、図５に示すような１本の完成したものを用意する他、図６（ａ）に示すように一端にコネクタ２０５が設けられた一端開放型のフレキシブルケーブル２０Ｂや、図６（ｂ）に示すように両端にコネクタ２０５が設けられた両端開放型のフレキシブルケーブル２０Ｃを用意してもよい。ここで、コネクタ２０５は、フレキシブルケーブル２０Ｂまたは２０Ｃ内の空芯コイル２０１の端部と導線２０２の端部を端子として取り出している。そして、フレキシブルケーブル２０Ｂ同士、フレキシブルケーブル２０Ｃ同士またはフレキシブルケーブル２０Ｂと２０Ｃをコネクタ２０３により接続すると、一方のフレキシブルケーブル内の空芯コイル２０１および導線２０２が他方のフレキシブルケーブル内の導線２０２および空芯コイル２０１と各々繋がるようになっている。従って、フレキシブルケーブル２０Ｂおよび２０Ｃを各種組み合わせることにより任意の長さのフレキシブルケーブル２０Ａを構成することができる。
【００２９】
（２）図７に示すように、空芯コイル２０１および導線２０２の各端部に交流電圧を出力する電源ノードユニット２０４をフレキシブルケーブルの一端に設け、電源ノードユニット付フレキシブルケーブル２０Ｄを構成してもよい。この場合、既に接続されている電源ノードユニット２０４以外のノードユニットにフレキシブルケーブルに挿通させればよい。
【００３０】
（３）図５〜図７に示す各例では、導線２０２は、空芯コイル２０１の内側を通っているが、空芯コイル２０１の外側を通してもよい。
【００３１】
（４）フレキシブルケーブルのインダクタンスを高めるために、空芯コイル２０１の代わりに、例えば針金等の可撓性の芯を持ったコイルを用い、導線２０２をこのコイルの外側に布線し、導線２０２の両端をコイルの両端に各々接続してもよい。
【００３２】
＜第３実施形態＞
次にこの発明の第３実施形態について説明する。上記第１実施形態および第２実施形態では、各ノードユニット間の電磁結合を実現するための手段としてフレキシブルケーブルを用いた。これに対し、本実施形態では、各ノードユニット間の電磁結合を実現するための手段として、図８（ａ）に示すコイルジョイント３１、図８（ｂ）に示す磁性体ジョイント３２、図８（ｃ）に示す交差型コイルジョイント３３等のユニバーサルジョイントを用いる。
【００３３】
コイルジョイント３１は、中空円筒状のカバー３１１と、このカバーの側面から突出した接続部３１２とを有している。カバー３１１内部では、中空部分を取り囲むようにコイル（図示略）が巻回されており、このコイルの両端に接続されたリード端子３１２ａおよび３１２ｂが接続部３１２から突出している。このリード端子３１２ａおよび３１２ｂには、ノードユニットにおける電源の授受および信号の授受のための２つの端子が接続される。交差型コイルジョイント３３は、その両側の結合対象物を９０度回転させて結合するのに用いられるジョイントである。この交差型コイルジョイント３３は、中空円筒状のカバー３３１および３３２を９０度の角度で交差させて連結したような立体構造を有している。カバー３３１内には中空部分を取り囲むようにコイル（図示略）が巻回されており、カバー３３２内にも中空部分を取り囲むようにコイル（図示略）が巻回されている。そして、カバー３３１内のコイルとカバー３３２内のコイルは、各々の両端同士が接続され、一本のエンドレスループを構成している。磁性体ジョイント３２は、２つのコイルジョイント３１同士またはコイルジョイント３１と交差型コイルジョイント３３とを磁気的に結合するためのＬ字型のジョイントであり、垂直部３２Ｖおよび水平部３２Ｈからなる。そして、垂直部３２Ｖの上端面には雌ネジ孔３２１が設けられ、水平部３２Ｈの先端部分には貫通孔３２２が設けられている。この磁性体ジョイント３２は、垂直部３２Ｖをコイルジョイント３１または３３の中空部分に挿入させて用いられる。
【００３４】
図９（ａ）は、２個のノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間を以上説明した各ユニバーサルジョイントの組み合わせにより結合した構成例を示す図、図９（ｂ）はその等価回路図である。
【００３５】
図９（ａ）において、ノードユニット１０Ｌは、コイルジョイント３１の接続部３１２に固定されており、ノードユニット１０Ｍは、他のコイルジョイント３１の接続部３１２に固定されている。
【００３６】
ノードユニット１０Ｌに固定されたコイルジョイント３１は、２個の磁性体ジョイント３２からなる磁気回路を介して交差型コイルジョイント３３のカバー３３１と結合されている。図９（ａ）では、この２個の磁性体ジョイント３２が磁性体ジョイント３２ａおよび３２ｂとなっている。
【００３７】
ここで、磁性体ジョイント３２ａは、その垂直部３２Ｖａをコイルジョイント３１のカバー３１１の中空部に下方から挿入した状態で、その水平部３２Ｈａの先端近傍部分を交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の下端部に当接させている。また、磁性体ジョイント３２ｂは、その垂直部３２Ｖｂを交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の中空部に上方から挿入した状態で、その水平部３２Ｈｂの先端近傍部分をコイルジョイント３１のカバー３１１の上端部に載せている。
【００３８】
そして、磁性体ジョイント３２ｂの垂直部３２Ｖｂの下端部は、交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の下側の開口部から露出し、磁性体ジョイント３２ａの水平部３２Ｈａの先端近傍部分と対面している。そして、ネジ４１ａが水平部３２Ｈａの先端近傍部分の貫通孔３２２（図８（ｂ）参照）を通り、垂直部３２Ｖａの下端部にある雌ネジ孔３２１（図８（ｂ）参照）に螺着されている。
【００３９】
同様に、磁性体ジョイント３２ａの垂直部３２Ｖａの上端部は、コイルジョイント３１のカバー３１１の上側の開口部から露出し、磁性体ジョイント３２ｂの水平部３２Ｈｂの先端近傍部分と対面している。そして、ネジ４１ｂが水平部３２Ｈｂの先端近傍部分の貫通孔３２２（図８（ｂ）参照）を通り、垂直部３２Ｖａの上端部にある雌ネジ孔３２１（図８（ｂ）参照）に螺着されている。
【００４０】
以上のように結合されることにより、磁性体ジョイント３２ａおよび３２ｂは、長方形枠形状の磁気回路を構成している。そして、コイルジョイント３１のカバー３１１内のコイル（図示略）は、この磁気回路の２本の縦辺のうちの一方を取り囲んでおり、交差型コイルジョイント３３におけるカバー３３１内のコイル（図示略）は、この磁気回路の２本の縦辺のうちの他方を取り囲んでいる。
【００４１】
交差型コイルジョイント３３のカバー３３２と、ノードユニット１０Ｍに接続されたコイルジョイント３１も、２個の磁性体ジョイント３２からなる長方形枠形状の磁気回路を介して結合されている。なお、この結合部分の構成は、上述したコイルジョイント３１と交差型コイルジョイント３３のカバー３３１との結合部分の構成と同様なので説明を省略する。
【００４２】
図示のようなｘｙｚ直交座標系を想定した場合、コイルジョイント３１のカバー３１１の中空部と、この中空部に挿入された磁性体ジョイント３２ａの垂直部３２Ｖａは、ｙ軸廻りの回転を許容する関節として機能し、交差型コイルジョイント３３のカバー３３１の中空部とこの中空部に挿入された磁性体ジョイント３２ｂの垂直部３２Ｖｂも、ｙ軸廻りの回転を許容する関節として機能する。また、交差型コイルジョイント３３のカバー３３２の中空部と、この中空部に挿入された磁性体ジョイント３２の垂直部３２Ｖ（図８（ｂ）参照）は、ｚ軸廻りの回転を許容する関節として機能し、ノードユニット１０Ｍの固定されたコイルジョイント３１のカバー３１１の中空部と、この中空部に挿入された磁性体ジョイント３２の垂直部３２Ｖ（図８（ｂ）参照）も、ｚ軸廻りの回転を許容する関節として機能する。従って、図９（ａ）の構成では、ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間の複数のユニバーサルジョイントからなる部分は、様々な形に変形することができ、ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍの相対的な位置関係を自由に変更することができる。
【００４３】
ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間は、電気的には図９（ｂ）に示すように２個のトランスＴ１およびＴ２を介して接続される。ここで、トランスＴ１の１次側コイルは、図９（ａ）においてノードユニット１０Ｌに固定されたコイルジョイント３１のカバー３１１内のコイルであり、２次側コイルは、交差型コイルジョイント３３のカバー３３１内のコイルであり、これらの１次側コイルおよび２次側コイルが共有するヨークは、磁性体ジョイント３２ａおよび３２ｂからなる磁気回路である。また、トランスＴ２の１次側コイルは、交差型コイルジョイント３３のカバー３３２内のコイルであり、２次側コイルは、図９（ａ）においてノードユニット１０Ｍに固定されたコイルジョイント３１のカバー３１１内のコイルであり、これらの１次側コイルおよび２次側コイルが共有するヨークは、２個の磁性体ジョイント３２からなる磁気回路である。このような構成によれば、ノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間で、トランスＴ１およびＴ２を介して、電力の授受や信号の授受を行うことができる。
【００４４】
以上、２個のノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍ間の結合部分の構成を例に挙げたが、同様の構成により、さらにノードユニット１０Ｌおよび１０Ｍを他のノードユニット１０と結合することも可能である。その場合においても、結合部分を多関節にすれば、各ノードユニット間の位置関係を自由に変形することが可能である。また、各ノードユニット間で、電力の授受や信号の授受を行うことができる。
【００４５】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１〜第３実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。
【００４６】
（１）上記第１実施形態において、空芯コイル１１の代わりに、リング状の磁性体コアにコイル巻き線を巻き回したトロイダルコイルをノードユニット１０内に設け、このトロイダルコイルのリング状のコア内にフレキシブルケーブル２０を挿通させてもよい。
【００４７】
（２）上記第１実施形態および第２実施形態において、フレキシブルケーブル２０または２０Ａとして、例えばフェライト粉末を混入させた柔らかいプラスチックまたは柔らかいチューブに磁性流体を封入したような磁性体によって構成されたフレキシブルケーブルを用いてもよい。この場合、ノードユニット１０側のコイルは、このフレキシブルケーブルが挿通される空芯コイルでよい。この態様では、ノードユニット１０のコイルに交流電流が流れると、フレキシブルケーブル内を通る磁束が変化し、この磁束の変化に対応した電圧が他のノードユニット１０の空芯コイルに誘発される。従って、この態様においても、各ノードユニット１０は、各々の空芯コイルとフレキシブルケーブルとの間の電磁結合およびフレキシブルケーブルを介して、他のノードユニット１０との間で電力の授受および信号の授受を行うことができる。
【符号の説明】
【００４８】
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ……フレキシブルケーブル、３１……コイルジョイント、３２……磁性体ジョイント、３３……交差型コイルジョイント、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｌ，１０Ｍ……ノードユニット、１１，１１Ａ……空芯コイル、１２……交流電源、１３……バッテリ、１４……スイッチ、１５……整流回路、１６……ノード機能部、１７……送信部、１８……受信部、１１１，１２１……面ファスナ、１０８……外部負荷駆動コイル、１２２……コイル、１２０……接続ユニット、１３０……イヤホン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導を利用した通信機能または受電機能の少なくとも１つを備えた複数のノードユニットと、
前記複数のノードユニットを任意の位置に付着させ、前記複数のノードユニットとの間に電力の授受または信号の授受のための電磁結合を形成するフレキシブルケーブルであって、軸長が長いコイルと、前記コイルの軸方向に延び、両端が前記コイルの両端と電気的に接続された導線と、前記コイルおよび導線を内包する紐状の絶縁物とを有するフレキシブルケーブルと、
を具備し、
前記複数のノードユニットは、コイルを具備し、
前記複数のノードユニットに前記フレキシブルケーブルを挿通させた状態において、各ノードユニットが各々のコイルと前記フレキシブルケーブルとの電磁結合および前記フレキシブルケーブルを介して電力の授受および他のノードユニットとの間の信号の授受を行うようにしたことを特徴とするフレキシブル電子装置。
【請求項２】
前記フレキシブルケーブルは、
軸長が長いコイルと、前記コイルの軸方向に延び、一端が前記コイルの一端と電気的に接続された導線と、前記コイルおよび導線を内包する紐状の絶縁物と、前記コイルの他端と前記導線の他端とを各々端子として取り出してなるコネクタとを各々有する第１および第２の一端開放型のフレキシブルケーブルを、一方のコイルが他方のコイルに接続され、一方の導線が他方の導線に接続されるように各々のコネクタを介して接続して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子機器。
【請求項３】
前記フレキシブルケーブルは、
軸長が長いコイルと、前記コイルの軸方向に延びた導線と、前記コイルおよび導線を内包する紐状の絶縁物とを有し、前記コイルの両端と前記導線の両端とを端子として取り出してなるコネクタが両端に設けられている１または複数の開放型のフレキシブルケーブルを介して前記第１および第２の一端開放型のフレキシブルケーブルを接続して構成されていることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル電子機器。
【請求項１】
電磁誘導を利用した通信機能または受電機能の少なくとも１つを備えた複数のノードユニットと、
前記複数のノードユニットを任意の位置に付着させ、前記複数のノードユニットとの間に電力の授受または信号の授受のための電磁結合を形成するフレキシブルケーブルであって、軸長が長いコイルと、前記コイルの軸方向に延び、両端が前記コイルの両端と電気的に接続された導線と、前記コイルおよび導線を内包する紐状の絶縁物とを有するフレキシブルケーブルと、
を具備し、
前記複数のノードユニットは、コイルを具備し、
前記複数のノードユニットに前記フレキシブルケーブルを挿通させた状態において、各ノードユニットが各々のコイルと前記フレキシブルケーブルとの電磁結合および前記フレキシブルケーブルを介して電力の授受および他のノードユニットとの間の信号の授受を行うようにしたことを特徴とするフレキシブル電子装置。
【請求項２】
前記フレキシブルケーブルは、
軸長が長いコイルと、前記コイルの軸方向に延び、一端が前記コイルの一端と電気的に接続された導線と、前記コイルおよび導線を内包する紐状の絶縁物と、前記コイルの他端と前記導線の他端とを各々端子として取り出してなるコネクタとを各々有する第１および第２の一端開放型のフレキシブルケーブルを、一方のコイルが他方のコイルに接続され、一方の導線が他方の導線に接続されるように各々のコネクタを介して接続して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル電子機器。
【請求項３】
前記フレキシブルケーブルは、
軸長が長いコイルと、前記コイルの軸方向に延びた導線と、前記コイルおよび導線を内包する紐状の絶縁物とを有し、前記コイルの両端と前記導線の両端とを端子として取り出してなるコネクタが両端に設けられている１または複数の開放型のフレキシブルケーブルを介して前記第１および第２の一端開放型のフレキシブルケーブルを接続して構成されていることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８２９８５（Ｐ２０１２−１８２９８５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９２５７１（Ｐ２０１２−９２５７１）
【出願日】平成２４年４月１６日（２０１２．４．１６）
【分割の表示】特願２００７−１７４６４４（Ｐ２００７−１７４６４４）の分割
【原出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１６日（２０１２．４．１６）
【分割の表示】特願２００７−１７４６４４（Ｐ２００７−１７４６４４）の分割
【原出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]