近接センサ機能付き通信装置およびセンサシステム
【課題】小型の近接センサ機能付き通信装置等を提供する。
【解決手段】処理部１００は、アンテナ６０で無線通信を行う通信モードでは、切り替え部８０を、アンテナ６０が変調部２０と復調部４０のうちの一方にのみ接続されるように制御する。処理部１００は、アンテナ６０を電界型近接センサの検出電極として用いるセンサモードでは、切り替え部８０を、アンテナ６０が変調部２０と復調部４０の両方に接続されるように制御し、変調部２０を、発振回路２１から出力される基本信号Ｓ０を変調せずに出力するように制御する。処理部１００は、センサモードにおいて復調部４０から出力される信号Ｓ３の振幅または周波数または位相の変化から、アンテナ６０に対して接近または離隔する物体２の存在を判別する。
【解決手段】処理部１００は、アンテナ６０で無線通信を行う通信モードでは、切り替え部８０を、アンテナ６０が変調部２０と復調部４０のうちの一方にのみ接続されるように制御する。処理部１００は、アンテナ６０を電界型近接センサの検出電極として用いるセンサモードでは、切り替え部８０を、アンテナ６０が変調部２０と復調部４０の両方に接続されるように制御し、変調部２０を、発振回路２１から出力される基本信号Ｓ０を変調せずに出力するように制御する。処理部１００は、センサモードにおいて復調部４０から出力される信号Ｓ３の振幅または周波数または位相の変化から、アンテナ６０に対して接近または離隔する物体２の存在を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接センサ機能付き通信装置およびセンサシステムに係る。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、温度センサや湿度センサ等のセンサと、当該センサによる検出値を計測値に変換する信号処理部と、得られた計測値を当該計測値を利用する機器へ無線によって送出するための送信回路部とを含んだ、無線センサ装置が開示されている。上記センサは、センサ素子と、センサ回路とによって構成されている。例えば温度センサの場合、センサ素子とはサーミスタ自体であり、センサ回路とはサーミスタの抵抗値を電圧変換する抵抗素子等である。
【０００３】
特許文献２には、屋内に設置される第１の装置と、屋外に設置される第２の装置とを含んだ、ガスメータシステムが開示されている。当該ガスメータシステムでは、第１の装置で計測されたガス流量の積算演算値が、第１の装置の通信手段と第２の装置の通信手段とを介して、第２の装置の計量値表示手段に表示される。第１の装置の通信手段および第２の装置の通信手段は有線または無線による通信が可能に構成されている。
【０００４】
また、特許文献２の上記第１の装置は、保安監視手段（ガス漏れセンサ、熱センサ、煙センサ等の各種センサを有している）によって異常が検出された場合、通信手段を介して外部と通信を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５２２１６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
センサ手段と通信手段とを有する装置は、種々の応用が考えられるため、今後ますます需要が拡大すると予想される。このため、当該装置に対しては種々の要請がある。例えば小型化の要請である。小型化によって、例えば、当該装置の設置場所の制約を少なくすることができるからである。
【０００７】
ところで、特許文献１の無線センサ装置では、センサと無線送信回路部とが併置されている。このため、これらの構成を配置するためのスペースが無線センサ装置の大きさに影響する。また、特許文献２の第１の装置についても、ガス流量計測手段と保安監視手段と通信手段とが併置されているため、同様である。
【０００８】
なお、上記の小型化の要請は、特許文献１，２に記載されていない種類のセンサを搭載した装置にも当てはまる。
【０００９】
そこで、本発明は、小型の近接センサ機能付き通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、上記の小型の近接センサ機能付き通信装置を採用したセンサシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、所定の振幅および所定の周波数を有する基本信号を生成して出力する発振回路を含み、前記基本信号を所定の変調方式で変調して出力することが可能に構成されているとともに、前記基本信号を変調せずに出力することも可能に構成されており、変調された前記基本信号または変調されていない前記基本信号を出力するための出力端をさらに含む、変調部と、入力端を含み、前記入力端に入力された信号を前記所定の変調方式に従って復調して出力することが可能に構成されている、復調部と、アンテナと、前記変調部の前記出力端と前記アンテナとの接続／非接続の切り替えと、前記アンテナと前記復調部の前記入力端との接続／非接続の切り替えとを行う、切り替え部と、処理部とを備え、前記処理部は、前記アンテナで無線通信を行う通信モードでは、前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部のうちの一方にのみ接続されるように制御する、通信モード用切り替え制御を行い、前記処理部は、前記アンテナを電界型近接センサの検出電極として用いるセンサモードでは、前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部の両方に接続されるように制御する、センサモード用切り替え制御と、前記変調部を、前記基本信号を変調せずに出力するように制御する、無変調制御とを行い、前記処理部は、前記センサモードにおいて前記復調部から出力される信号の振幅または周波数または位相の変化から、前記アンテナに対して接近または離隔する物体の存在を判別する、判別処理を行う。
【００１２】
また、第２の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１の態様に係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記発振回路は、周波数の異なる複数種類の信号を生成可能に構成され、前記複数種類の信号のうちの一つを前記基本信号として出力し、前記処理部は、前記通信モードで用いる前記基本信号と、前記センサモードで用いる前記基本信号とで周波数を異ならせる、周波数制御を行う。
【００１３】
また、第３の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１または第２の態様に係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記処理部は、前記通信モードと前記センサモードとを時分割で切り替える。
【００１４】
また、第４の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１ないし第３の態様のうちのいずれか１つに係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記処理部は、間欠的に稼動状態になり、１回の稼動状態の期間中に前記通信モードと前記センサモードとを所定の順序で切り替える。
【００１５】
また、第５の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１ないし第４の態様のうちのいずれか１つに係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記処理部は、前記センサモードにおいて前記復調部から出力される前記信号の前記振幅または前記周波数または前記位相の値から、前記アンテナと前記物体との間の距離を導出する、距離導出処理をさらに行う。
【００１６】
また、第６の態様に係るセンサシステムは、上記の第１ないし第５の態様のうちのいずれか１つに係る近接センサ機能付き通信装置を少なくとも１つ備えるとともに、前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置と無線通信可能に構成されたホスト装置を備え、前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、前記判別処理による判別結果を前記ホスト装置へ向けて送信する。
【００１７】
また、第７の態様に係るセンサシステムは、上記の第６の態様に係るセンサシステムであって、前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、複数の近接センサ機能付き通信装置であり、前記複数の近接センサ機能付き通信装置のそれぞれは、自身以外の他の近接センサ機能付き通信装置から送信された前記判別結果を前記ホスト装置へ向けて中継する。
【００１８】
また、第８の態様に係るセンサシステムは、上記の第６または第７の態様に係るセンサシステムであって、前記ホスト装置は、前記物体を検出したことを示す前記判別結果を受信した場合、報知処理を行う。
【発明の効果】
【００１９】
上記の第１ないし第８の態様によれば、センサモードでは、変調部と復調部とアンテナとが接続される。かかる接続形態において、アンテナと当該アンテナの付近に存在する物体とによって形成されるコンデンサ構造が、変調部から復調部へ伝達される無変調状態の基本信号に影響を及ぼす。具体的には、上記物体がアンテナに対して接近または離隔することにより、上記コンデンサ構造の容量値が変化し、その結果、復調部からの出力信号の振幅、周波数等が変化する。かかる変化を利用して上記物体が検知される。つまり、電界型または静電容量型と称される近接センサが構成される。
【００２０】
かかる構成によれば、変調部と復調部とアンテナとが通信モードとセンサモードとで共用されている。このため、通信用の構成要素とセンサ用の構成要素とが別々に設けられ単に併置されている装置に比べて、装置の小型化、軽量化を図ることができる。また、かかる共用によれば、上記の単なる併置構造に比べて、重複した部品が削減されるので、低コスト、低価格で装置を提供することができる。換言すれば、大幅なコストアップを伴うことなく、通信装置に近接センサ機能を付与することができる。
【００２１】
なお、変調部の共用は、変調部の全部が共用される態様と、変調部の一部が共用される態様とのいずれであってもよく、いずれの態様であっても上記の効果は得られる。かかる点は復調部の共用についても同様である。
【００２２】
特に、上記の第２の態様によれば、複数の近接センサ機能付き通信装置が設置された環境において混信等を防止することができる。より具体的には、通信モード（より具体的には送信モード）にある近接センサ機能付き通信装置から出力された信号が、センサモードにある他の近接センサ機能付き通信装置で受信されて検知動作に影響を及ぼすのを防止することができる。また、センサモードにおいてもアンテナから基本信号が出力されるので、かかる出力信号が、通信モード（より具体的には受信モード）にある他の近接センサ機能付き通信装置での受信動作に影響を及ぼすのを防止することができる。
【００２３】
また、上記の第４の態様によれば、近接センサ機能付き通信装置は間欠的に稼動状態になるので、消費電力を削減することができる。また、１回の稼動状態の期間中に通信モードとセンサモードとの両方を行うので、両モードを別々の稼動状態期間に分けて行う場合に比べて、処理速度を向上できる。これは、稼動状態期間の初期には実際的に動作可能な状態になるまでのタイムラグが伴い、１回の稼動状態期間中に通信モードとセンサモードとの両方を行うことによって当該タイムラグの回数を減らせるからである。
【００２４】
また、上記の第６の態様によれば、上記のように小型化可能な近接センサ機能付き通信装置が採用されているので、通信装置の設置場所についての制約が少ない。これにより、多彩なセンサシステムを提供することができる。
【００２５】
また、上記の第７の態様によれば、ホスト装置の無線通信可能な範囲の外に設置された通信装置も、他の通信装置を介してホスト装置と通信することが可能である。このため、各通信装置が直接、ホスト装置と通信を行う構成に比べて、広い範囲に通信装置を設置することできる。したがって、さらに多彩なセンサシステムを提供することができる。
【００２６】
また、上記の第８の態様によれば、報知機能を有しているので、例えば防犯システムに代表される監視システムに好適なセンサシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するブロック図である（送信モード）。
【図２】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するブロック図である（受信モード）。
【図３】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するブロック図である（センサモード）。
【図４】ＡＳＫ（振幅偏移変調）を概説する波形図である。
【図５】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するタイミングチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係るセンサシステムを概説する模式図である。
【図７】第２の実施の形態に係るセンサシステムを概説する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１の実施の形態＞
図１〜図３に、第１の実施の形態に係る通信装置１を概説するブロック図を示す。図１〜図３に例示される構成要素は同じであるが、後述する各動作モードを分かりやすくするために図面を分けている。
【００２９】
通信装置１は無線通信機能と近接センサ機能とを備えた装置である。このため、当該装置１を近接センサ機能付き通信装置１または通信機能付きセンサ装置１と称することができる。後述の説明から明らかになるが、近接センサ機能は電界型または静電容量型と称される近接センサによって提供される。
【００３０】
通信装置１の動作モードには、無線通信機能を使用して動作する通信モードＭ１と、近接センサ機能を使用して動作するセンサモードＭ２とが含まれる。通信モードＭ１は送信モードＭ１ｔと受信モードＭ１ｒとに大別される。なお、通信装置１の動作モードは、その他のモード、例えばデータ処理モードＭ３（後述の図５参照）を含んでもよい。
【００３１】
図１〜図３に例示の通信装置１は、変調部２０と、復調部４０と、アンテナ６０と、切り替え部８０と、処理部１００とを含んでいる。
【００３２】
＜変調部２０＞
変調部２０は、ここでは、デジタル変調方式の一例であるとともに振幅変調方式の一例であるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying；振幅偏移変調）によって信号変調を行うことが可能に構成されている。かかる変調部２０は、図１〜３の例では、発振回路２１と、スイッチング手段２２と、ロー・パス・フィルタ（以下「ＬＰＦ」とも称する）２３とを含んで構成されている。
【００３３】
発振回路２１は、所定の振幅および所定の周波数（例えば、４３０ＭＨｚ、あるいは、６０〜２００ｋＨｚの範囲から予め選定される周波数）を有した信号（以下「基本信号」とも称する）Ｓ０を生成して出力することが可能に構成されている。なお、基本信号Ｓ０は送信モードＭ１ｔでは搬送波として利用される。ここでは発振回路２１が生成可能な周波数は１種類だけの場合を例示するが、かかる例に限定されるものではない（後述する）。
【００３４】
スイッチング手段２２は、一端が発振回路２１の出力端に接続され、他端がＬＰＦ２３の入力端に接続されている。また、スイッチング手段２２は処理部１００に接続されており、処理部１００によって当該スイッチング手段２２の上記の一端と他端との間の開閉制御すなわちオン／オフ制御が行われる。図１および図２には、オフ状態のスイッチング手段２２が例示されている。なお、スイッチング手段２２は、図１〜図３では典型的な図記号で図示されているが、各種のスイッチング素子やスイッチング回路によって構成可能である。
【００３５】
図４の波形図に概説するように、処理部１００が送信データに従ってスイッチング手段２２をオン／オフ制御することにより、基本信号Ｓ０の振幅が当該送信データに対応して変調される。なお、図４にはデータの“０”および“１”がスイッチング手段２２のオフ状態およびオン状態にそれぞれ対応する場合を例示しているが、逆の対応付けも可能である。
【００３６】
ＬＰＦ２３は、入力端がスイッチング手段２２の上記他端に接続され、出力端が切り替え部８０に接続されている。ＬＰＦ２３は、基本信号Ｓ０の周波数として選定された周波数の信号を通過させるとともに、当該選定周波数の高調波成分等を減衰・除去するように構成されている。図１〜図３の例では、ＬＰＦ２３の出力端が変調部２０の出力端にあたり、ＬＰＦ２３から出力される信号Ｓ１が変調部２０からの出力信号になる。
【００３７】
上記のように処理部１００が送信データに従ってスイッチング手段２２をオン／オフ制御する場合（図４参照）、送信データに応じて振幅変調された基本信号Ｓ０が変調部２０からの出力信号Ｓ１になる。
【００３８】
これに対し、処理部１００がスイッチング手段２２をオン状態に保持し続けることにより、基本信号Ｓ０は振幅変調されずに変調部２０から出力される。このため、変調されていない（以下「無変調状態」または「無変調」とも表現する）の基本信号Ｓ０を、出力信号Ｓ１として変調部２０から出力させることも可能である。後述するが、センサモードＭ２（図３参照）では、この無変調の基本信号Ｓ０を利用する。
【００３９】
＜復調部４０＞
復調部４０は、入力された信号Ｓ２を、変調部２０で採用されている変調方式（ここではＡＳＫ）に従って復調することが可能に構成されている。かかる復調部４０は、図１〜３の例では、バンド・パス・フィルタ（以下「ＢＰＦ」とも称する）４１と、低ノイズアンプ（Low Noise Amplifier。以下「ＬＮＡ」とも称する）４２と、検波回路４３と、ＬＰＦ４４と、Ａ／Ｄコンバータ（以下「ＡＤＣ」とも称する）４５とを含んで構成されている。
【００４０】
ＢＰＦ４１は、入力端が切り替え部８０に接続され、出力端がＬＮＡ４２に接続されている。ここではＢＰＦ４１の入力端が復調部４０の入力端にあたる。ＢＰＦ４１は、入力端に入力される信号Ｓ２のうちで基本信号Ｓ０の周波数付近の帯域の成分を抽出し、当該抽出された周波数成分を有する信号を出力端から出力するように構成されている。
【００４１】
ＬＮＡ４２は、入力端がＢＰＦ４１の上記出力端に接続され、出力端が検波回路４３に接続されている。ＬＮＡ４２は、ＢＰＦ４１から入力される信号を増幅し、当該増幅された信号を出力端から出力するように構成されている。なお、受信モードＭ１ｒにおける信号Ｓ２は微弱であるため、低ノイズ型のアンプであるＬＮＡ４２は好適である。
【００４２】
検波回路４３は、入力端がＬＮＡ４２の上記出力端に接続され、出力端がＬＰＦ４４に接続されている。検波回路４３は、ＬＮＡ４２から入力される信号に対してＡＳＫ方式に従った検波を行い、検波結果の信号を出力端から出力するように構成されている。検波結果の信号は、復調部４０へ入力された信号Ｓ２に含まれているデータに対応する、ベースバンド信号にあたる。
【００４３】
ＬＰＦ４４は、入力端が検波回路４３の上記出力端に接続され、出力端がＡＤＣ４５に接続されている。ＬＰＦ４４は、検波結果の信号中のノイズを減衰・除去するように構成されている。これにより、検波結果の信号を、復調部４０への入力信号Ｓ２に含まれているデータの波形に近づけることができる。
【００４４】
ＡＤＣ４５は、入力端がＬＰＦ４４の上記出力端に接続され、出力端が処理部１００に接続されている。ＡＤＣ４５の出力端は復調部４０の出力端にあたり、ＡＤＣ４５からの出力信号Ｓ３は復調部４０からの出力信号になる。ＡＤＣ４５は、ＬＰＦ４４から入力される信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、得られたデジタル信号を出力端から出力するように構成されている。
【００４５】
ここでは、ＡＤＣ４５がコンパレータで構成される場合を例示する。かかる例によれば、ＬＰＦ４４を経た検波結果信号がコンパレータによって波形整形され、これにより復調部４０への入力信号Ｓ２に含まれているデータの波形が再生される。すなわち、出力信号Ｓ３として、入力信号Ｓ２に含まれているデジタル情報が得られる。
【００４６】
＜アンテナ６０＞
アンテナ６０は、送信モードＭ１ｔ（図１参照）では変調部２０で生成された信号Ｓ１の無線送信に用いられ、受信モードＭ１ｒ（図２参照）では外来の無線信号（電波）の受信に用いられる。また、アンテナ６０は、後述のように、センサモードＭ２（図３参照）では電界型近接センサの検出電極として用いられる。
【００４７】
＜切り替え部８０＞
切り替え部８０は、アンテナ６０と、変調部２０の上記出力端と、復調部４０の上記入力端とに接続されている。また、切り替え部８０は処理部１００に接続されており、処理部１００の制御の下、アンテナ６０と変調部２０との接続／非接続の切り替え、および、アンテナ６０と復調部４０との接続／非接続の切り替えが行われる。
【００４８】
図１〜図３の例では、切り替え部８０は、直列接続された２つのスイッチング手段８１，８２を含んで構成されている。スイッチング手段８１，８２は、図１〜図３では典型的な図記号で図示されているが、各種のスイッチング素子やスイッチング回路によって構成可能である。スイッチング手段８１の一端は変調部２０の出力端（ここではＬＰＦ２３の出力端）に接続されており、スイッチング手段８１の他端はアンテナ６０およびもう一つのスイッチング手段８２の一端に接続されている。スイッチング手段８２の他端は、復調部４の入力端（ここではＢＰＦ４１の入力端）に接続されている。
【００４９】
スイッチング手段８１，８２は、処理部１００に接続されており、処理部１００によってオン／オフ制御される。より具体的には、送信モードＭ１ｔ（図１参照）では、変調部２０側のスイッチング手段８１がオンにされ、復調部４０側のスイッチング手段８２はオフにされる。これにより、変調部２０の出力信号Ｓ１がアンテナ６０から送信可能になる。また、受信モードＭ１ｒ（図２参照）では、変調部２０側のスイッチング手段８１はオフにされ、復調部４０側のスイッチング手段８２がオンにされる。これにより、アンテナ６０が受信した外来の信号が復調部４０へ伝達される。
【００５０】
また、センサモードＭ２（図３参照）では、スイッチング手段８１，８２の両方がオンにされる。これにより、後述のように、近接センサとしての動作が可能になる。なお、スイッチング手段８１，８２の両方を同時期にオフにすることも可能であり、かかるスイッチング状態は例えばデータ処理モードＭ３（図５参照）において採用可能である。
【００５１】
ここで、一般に、送信と受信でアンテナを共用するタイプの無線送受信機には、アンテナを送信側（すなわち変調手段側）に接続するか、それとも受信側（すなわち復調手段側）に接続するかを切り替える手段が設けられている。通信装置１の上記切り替え部８０は、かかる一般的な切り替え手段に対応するが、次の点で異なる。
【００５２】
すなわち、上記の一般的な切り替え手段によれば、アンテナが変調手段と復調手段とのうちのいずれか一方にのみ選択的に接続され、変調手段と復調手段とがアンテナを介して接続されることはない。
【００５３】
これに対し、切り替え部８０によれば、上記のようにスイッチング手段８１，８２の両方がオンになる状態を採ることが可能である（図３参照）。このため、切り替え部８０は、一般的な切り替え手段による接続形態に加えて、変調部２０と復調部４０との両方がアンテナ６０に接続された形態も形成可能である。つまり、切り替え部８０によれば、アンテナ６０は変調部２０と復調部４０とのうちの少なくとも一方に接続される。
【００５４】
また、切り替え部８０によれば、上記のようにスイッチング手段８１，８２の両方がオフになる状態を採ることも可能である。
【００５５】
なお、変調部２０と復調部４０とアンテナ６０との間の上記各接続形態を実現可能である限り、スイッチング手段８１，８２による例示の構成以外の構成を切り替え部８０に採用してもよい。
【００５６】
＜処理部１００＞
処理部１００は、通信装置１における各種の演算、制御等の処理を行うように構成されている。例えば、処理部１００は、マイクロコンピュータ（換言すればマイクロプロセッサ）と、メモリとを含んで構成可能である。
【００５７】
かかる構成例によれば、処理部１００によって行われる各種処理を、ソフトウェアによって実現可能である。より具体的には、マイクロコンピュータがプログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。これにより、マイクロコンピュータは処理ステップに対応する各種手段として機能し、または、マイクロコンピュータによって処理ステップに対応する各種機能が実現される。なお、複数のマイクロコンピュータを採用することも可能であり、この場合、当該複数のマイクロコンピュータの総称が上記のマイクロコンピュータに相当する。
【００５８】
メモリは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）等）の１つまたは複数で構成可能である。メモリは、各種のデータ（換言すれば情報）、処理部１００が実行するプログラム等を格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。
【００５９】
なお、処理部１００によって実現される各種手段または各種機能の一部または全部をハードウェアによって実現することも可能である。
【００６０】
処理部１００は、上記のようにスイッチング手段２２，８１，８２に接続されており、当該スイッチング手段２２，８１，８２のオン／オフを制御する。また、処理部１００は、ＡＤＣ４５に接続されており、ＡＤＣ４５からデジタル信号Ｓ３を取得する。処理部１００は、当該デジタル信号Ｓ３によって表される情報を利用した各種の演算処理や、当該情報に則った動作・制御に関する処理を行う。
【００６１】
＜装置１の動作＞
図１〜図４に加え、図５のタイミングチャートを参照して、通信装置１の動作を例示する。
【００６２】
図５の例によれば、通信装置１は稼動状態ＭＡと休止状態ＭＢとを交互に採る。換言すれば、通信装置１は間欠的に稼動状態ＭＡになる。稼動状態ＭＡでは処理部１００、変調部２０および復調部４０は所定の動作を行い、休止状態ＭＢでは処理部１００等は種々の動作を停止する。かかる間欠動作は、例えば、処理部１００の内部または外部に設けられたタイマに従って行うことが可能である。
【００６３】
かかる間欠動作に対し、休止状態ＭＢを設けずに稼動状態ＭＡを連続させることも可能である。しかし、休止状態ＭＢにおいて処理部１００等が動作を停止することにより、消費電力を削減することができる。ここで、休止状態ＭＢにおいて処理部１００等が動作を停止するだけでも消費電力の削減に繋がるが、処理部１００等への電力供給自体を停止させる構成を採用することによって更なる電力削減を図ることができる。
【００６４】
図５の例では、稼動状態ＭＡの期間中に、通信モードＭ１（送信モードＭ１ｔまたは受信モードＭ１ｒ）と、センサモードＭ２と、データ処理モードＭ３とが時分割で切り替わり、所定の順序で選定される。なお、通信モードＭ１と、センサモードＭ２と、データ処理モードＭ３とのモード設定の順序は図５の例に限定されるものではない。
【００６５】
また、図５では３つの動作モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３の全てを１つの稼動状態ＭＡ中に実行する場合を例示している。これに対し、例えば１回の稼動状態ＭＡで１つのモードＭ１，Ｍ２またはＭ３のみを行うことにより、３つの動作モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を３回の稼動状態ＭＡに分けて実行するように構成することも可能である。なお、かかる場合も各モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３は時分割で実行される。
【００６６】
但し、１回の稼動状態ＭＡにおいて複数の（ここでは２つまたは３つの）モードを実行する方が、処理速度の向上に資する。これは、休止状態ＭＢにおいて電力供給を停止する場合、電力供給を再開してから実際的に動作可能な状態になるまでにタイムラグが存在するからである。つまり、３つの動作モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を複数回の稼動状態ＭＡに分けるほど、これらのモードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を終了するまでに上記のタイムラグの回数が多くなってしまうからである。
【００６７】
次に、各モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を説明する。
【００６８】
＜通信モードＭ１＞
通信モードＭ１は、上記のように、通信装置１が無線通信機能を使用して動作するモードであり、送信モードＭ１ｔと受信モードＭ１ｒとに大別される。図５には休止状態ＭＢを挟んで連続する稼動状態ＭＡにおいて、一方の稼動状態ＭＡでは送信モードＭ１ｔが実行され、他方の稼動状態ＭＡでは受信モードＭ１ｒが実行される場合を例示している。但し、かかる例に限定されるものではない。例えば、送信モードＭ１ｔが複数回連続する態様、受信モードＭ１ｒが複数回連続する態様、両方のモードＭ１ｔ，Ｍ１ｒを１回の稼動状態ＭＡ中に時分割で実行する態様等を採用してもよい。
【００６９】
通信モードＭ１において、処理部１００は、アンテナ６０が信号の送受信に応じて変調部２０と復調部４０とのうちの一方にのみ接続されるように、切り替え部８０を制御する（通信モード用切り替え制御）。
【００７０】
具体的には、処理部１００は、送信モードＭ１ｔ（図１参照）では、変調部２０側のスイッチング手段８１をオンにし、復調部４０側のスイッチング手段８２をオフにする。これにより、変調部２０の出力信号Ｓ１がアンテナ６０から送信可能になる。他方、受信モードＭ１ｒ（図２参照）では、処理部１００は、変調部２０側のスイッチング手段８１をオフにし、復調部４０側のスイッチング手段８２をオンにする。これにより、アンテナ６０が受信した外来の信号が復調部４０へ入力される。
【００７１】
＜センサモードＭ２＞
センサモードＭ２は、通信装置１が近接センサとして動作するモードである。センサモードＭ２では、処理部１００は、切り替え部８０を制御して、アンテナ６０を変調部２０と復調部４０との両方に接続する（センサモード用切り替え制御）。より具体的には、処理部１００は、変調部２０側のスイッチング手段８１と、復調部４０側のスイッチング手段８２との両方をオンにする。
【００７２】
さらに処理部１００は、変調部２０と復調部４０とアンテナ６０とが互いに接続された状態において、変調部２０を、基本信号Ｓ０を変調せずに出力するように制御する（無変調制御）。図３の例の場合、既述のように、処理部１００が変調部２０のスイッチング手段２２をオン状態に保持し続けることにより、変調部２０が無変調状態の基本信号Ｓ０を出力するように制御可能である。
【００７３】
変調部２０から出力された無変調状態の基本信号Ｓ０は、信号Ｓ２として復調部４０へ入力され、復調部４０が受信モードＭ１ｔと同様に動作することによって復調される。図４を参照すれば、無変調状態の基本信号Ｓ０は“１”が連続する信号であると把握することが可能である。このため、基本的には、復調部４０から出力される復調信号Ｓ３は“１”が連続する信号になる。
【００７４】
しかし、変調部２０から復調部４０へ至る伝送路にはアンテナ６０が接続されているため、基本信号Ｓ０は変調部２０から復調部４０へ伝達される間にアンテナ６０の影響を受ける。より具体的には、アンテナ６０と、アンテナ６０付近に存在する物体２（図３参照）とをそれぞれ電極とするコンデンサ構造が形成されるため、復調部４０には当該コンデンサＣの影響を受けた基本信号Ｓ０が入力される。
【００７５】
この場合、アンテナ６０と物体２との間の距離が短いほど、上記コンデンサＣの容量は大きくなり、復調部４０で検波された信号の振幅すなわち信号レベルは小さくなる。かかる点に鑑みると、物体２がアンテナ６０に対して接近する場合、換言すれば物体２とアンテナ６０との間の間隔が小さくなる方向に物体２が移動する場合、復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅は減少傾向に変化する。逆に、物体２がアンテナ６０に対して離隔する場合、換言すれば物体２とアンテナ６０との間の間隔が大きくなる方向に物体２が移動する場合、復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅は増加傾向に変化する。
【００７６】
したがって、処理部１００は、復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅の変化から、アンテナ６０に対して、換言すれば通信装置１に対して接近または離隔する物体２の存在を判別することが可能である（判別処理）。
【００７７】
より具体的には、処理部１００は、復調部４０から出力される信号Ｓ３を取得しているので、当該信号Ｓ３が“１”から“０”へ遷移したことを検出可能である。かかる“１”から“０”への状態遷移の検出を以て、処理部１００は、通信装置１へ近づく物体２が存在すると判別する。逆に、処理部１００は、復調部４０からの出力信号Ｓ３が“０”から“１”へ遷移したことを検出した場合、アンテナ６０から離隔する物体２が存在すると判別する。
【００７８】
復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅変化、換言すれば“０”と“１”との間の状態遷移は、種々の態様で出現しうる。例えば、センサモードＭ２の期間中に振幅変化が起こる場合が想定される。また、例えば、先行するセンサモードＭ２の終了から後続のセンサモードＭ２の開始までの間に（例えば休止状態ＭＢ中に）、振幅変化に繋がる状況が起こる場合が想定される。この場合、先行するセンサモードＭ２における信号Ｓ３の振幅（“０”または“１”）を上記メモリに格納しておき、後続のセンサモードＭ２において、上記メモリに格納された信号Ｓ３の振幅と、当該後続のセンサモードＭ２で取得された信号Ｓ３の振幅とを比較すれば、振幅変化を検出可能である。
【００７９】
このように、センサモードＭ２では、アンテナ６０を検出電極とし、変調部２０を検出用の基本信号Ｓ０を生成・出力する手段とし、復調部４０を基本信号Ｓ０の振幅変化を検出する手段として利用することにより、いわゆる電界型または静電容量型の近接センサが構成される。
【００８０】
＜データ処理モードＭ３＞
データ処理モードＭ３は、通信装置１が、換言すれば処理部１００が各種のデータ処理を行うモードである。
【００８１】
例えば、センサモードＭ２で実行されるとした上記判別処理をデータ処理モードＭ３で実行してもよい。より具体的には、処理部１００は、センサモードＭ２では復調部４０から信号Ｓ３を取得してメモリに蓄積し、当該蓄積されたデータに対してデータ処理モードＭ３で上記判別処理を行うことが可能である。
【００８２】
また、例えば、センサモードＭ２において物体２の接近または離隔を検出した場合にはその旨を通信装置１の外部へ送信する処理が予め規定されている場合、処理部１００は、次の送信モードＭ１ｔで送信するパケットをデータ処理モードＭ３で準備する。
【００８３】
また、例えば、処理部１００は、受信モードＭ１ｒで受信した信号Ｓ２（復調部４０で復調されて信号Ｓ３になる）を、データ処理モードＭ３で解読する。さらに、解読の結果が例えばセンサモードＭ２での検出結果を送信することを要求するコマンドである場合、処理部１００は、次の送信モードＭ１ｔで送信するパケットを当該データ処理モードＭ３で準備する。
【００８４】
また、例えば、受信モードＭ１ｒで受信した信号Ｓ２が通信装置１の各部の調整に関するコマンドである場合、処理部１００は、当該コマンドに従って調整を行う。
【００８５】
また、例えば、送信モードＭ１ｔで送信した情報、受信モードＭ１ｒで受信した情報、センサモードＭ２で検出した情報を予め規定された手法で整理するための期間として、データ処理モードＭ３を利用してもよい。
【００８６】
データ処理モードＭ３では、切り替え部８０のスイッチング手段８１，８２の状態は任意に設定可能である。例えば、スイッチング手段８１，８２の両方がオフにされる。
【００８７】
＜効果＞
通信装置１によれば、変調部２０と復調部４０とアンテナ６０とが通信モードＭ１とセンサモードＭ２とで共用されている。このため、通信用の構成要素とセンサ用の構成要素とが別々に設けられ単に併置されている装置に比べて、装置の小型化、軽量化を図ることができる。また、かかる共用によれば、上記の単なる併置構造に比べて、重複した部品が削減されるので、低コスト、低価格で通信装置１を提供することができる。換言すれば、大幅なコストアップを伴うことなく、通信装置に近接センサ機能を付与することができる。
【００８８】
＜変形例１＞
上記では、発振回路２１が生成可能な基本信号Ｓ０は１種類だけの場合、すなわち基本信号Ｓ０の周波数が１種類だけの場合を例示した。
【００８９】
これに対し、発振回路２１を、周波数の異なる複数種類の信号を生成可能に構成してもよい。かかる構成は、例えば、発振周波数の異なる複数の発振回路を発振回路２１に設けることによって、あるいは、発振周波数の調整機能付きの発振回路を発振回路２１に採用することによって、実現可能である。この場合、上記の複数種類の信号のうちの一つが基本信号Ｓ０として発振回路２１から出力される。
【００９０】
かかる発振回路２１を処理部１００が制御することにより、通信モードＭ１で用いる基本信号Ｓ０と、センサモードＭ２で用いる基本信号Ｓ０とで周波数を異ならせることが可能である（周波数制御）。例えば、通信モードＭ１では４３０ＭＨｚの信号を基本信号Ｓ０として用い、センサモードＭ２では６０〜２００ｋＨｚの範囲から予め選定される周波数の信号を基本信号Ｓ０として用いることが可能である。
【００９１】
かかる構成によれば、複数の通信装置１が設置された環境において混信等を防止することができる。より具体的には、送信モードＭ１ｔにある通信装置１から出力された信号（換言すれば電波）が、センサモードＭ２にある他の通信装置１で受信されて検知動作に影響を及ぼすのを防止することができる。また、センサモードＭ２においてもアンテナ６０から無変調状態の基本信号Ｓ０が出力されるので、かかる出力信号が、受信モードにある他の通信装置１での受信動作に影響を及ぼすのを防止することができる。
【００９２】
＜変形例２＞
上記ではＡＤＣ４５がコンパレータで構成された例を説明した。この場合、ＬＰＦ４４から出力された信号は、復調部４０において“０”と“１”の二値信号に変換され、処理部１００へ入力される。これに対し、ＬＰＦ４４からの出力信号を多値の量子化レベルで以てアナログ／デジタル変換するように、ＡＤＣ４５を構成してもよい。これによれば、処理部１００は、ＬＰＦ４４から出力された信号の振幅の値、換言すれば当該信号の波形を取得可能であり、その結果、当該信号の振幅変化の詳細を取得可能である。
【００９３】
これにより、物体２の接近・離隔を高精度に判別することができる。
【００９４】
なお、処理部１００が、入力された多値信号に対して上記コンパレータと同様の処理を行うことによって上記二値信号を生成することも可能である。これによれば、例えば、受信モードＭ１ｔでは二値信号を利用し、センサモードＭ２は多値信号を利用するといった態様を採用することができる。
【００９５】
また、取得した振幅値から、アンテナ６０と物体２との間の距離を導出することも可能である。
【００９６】
例えば、復調部４０から出力される信号Ｓ３の振幅値と、アンテナ６０から物体２までの距離との間に存在する相関関係を予め取得しておけばよい。かかる相関関係は、例えば、実験によって予め求めることが可能である。あるいは、例えば、アンテナ６０と物体２とで形成されるコンデンサ構造と、通信装置１の回路構成とに基づいて作成される回路モデルを解析することによって、上記相関関係を予め求めることが可能である。
【００９７】
上記相関関係は、例えば、プログラム中に記述される演算式や、テーブル形式のデータ等の態様で以て、処理部１００に付与可能である。これにより、処理部１００は、復調部４０から出力される信号Ｓ３の振幅値を当該相関関係に当てはめることによって、アンテナ６０と物体２との間の距離を取得することができる。
【００９８】
なお、かかる距離導出処理は、センサモードＭ２で実行してもよいし、あるいはデータ処理モードＭ３で実行してもよい。
【００９９】
＜変形例３＞
例えば、変調部２０においてＬＰＦ２３の後段に、ＬＰＦ２３からの出力信号の電力を増幅または減衰させる出力調整部を追加してもよい。これによれば、送信モードＭ１ｔにおいてアンテナ６０から送信する信号の電力を調整することができるとともに、センサモードＭ２において変調部２０から復調部４０へ伝達する信号の電力も調整することができる。
【０１００】
＜変形例４＞
ここで、図１〜図３の例では通信モードＭ１で使用する構成要素の全てがセンサモードＭ２で使用されるが、通信モードＭ１で使用する構成要素とセンサモードＭ２で使用する構成要素とを一部において共用する構成であっても構わない。
【０１０１】
例えば、上記のように発振回路２１に発振周波数の異なる複数の発振回路を設けた構成では、通信モードＭ１用の発振回路と、センサモードＭ２用の発振回路とが別々に設けられる。かかる場合、通信モードＭ１とセンサモードＭ２とで変調部２０の一部が共用されることになる。
【０１０２】
すなわち、例えば変調部２０の共用は、変調部２０の全部が共用される態様と、変調部２０の一部が共用される態様とのいずれであってもよく、いずれの態様であっても上記の効果は得られる。かかる点は復調部４０の共用についても同様である。
【０１０３】
＜変形例５＞
上記では変調方式としてＡＳＫを例示したが、振幅変調を伴う他の変調方式、例えばアナログ変調方式の一例であるＡＭ（Amplitude Modulation）を利用することも可能である。
【０１０４】
また、周波数変調を伴う変調方式、例えば、デジタル変調方式の一例であるＦＳＫ（Frequency Shift Keying；周波数偏移変調）や、アナログ変調方式の一例であるＦＭ（Frequency Modulation）を適用することも可能である。
【０１０５】
この場合、センサモードＭ２では、アンテナ６０と物体２との間の距離が変化すると、アンテナ６０と物体２とが形成するコンデンサＣの容量が変化し、その結果、復調部４０からの出力信号Ｓ３の周波数が変化する。したがって、かかる周波数変化から、物体２の接近・離隔を判別することが可能である。また、その周波数の値から、アンテナ６０と物体２との間の距離を導出することも可能である。
【０１０６】
また、位相変調を伴う変調方式、例えば、デジタル変調方式の一例であるＰＳＫ（Phase Shift Keying；位相偏移変調）を適用することも可能である。
【０１０７】
この場合、センサモードＭ２では、アンテナ６０と物体２との間の距離が変化すると、アンテナ６０と物体２とが形成するコンデンサＣの容量が変化し、その結果、復調部４０からの出力信号Ｓ３の位相が変化する。したがって、かかる位相変化から、物体２の接近・離隔を判別することが可能である。また、その位相変化の値から、アンテナ６０と物体２との間の距離を導出することも可能である。
【０１０８】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、上記の近接センサ機能付き通信装置１を採用したセンサシステムを例示する。図６および図７に、かかるセンサシステム５を概説する模式図を示す。図６および図７に例示のセンサシステム５は、複数の通信装置１（ここでは３つの通信装置１を例示する）と、ホスト装置３とを含んでいる。なお、図面では近接センサ機能付き通信装置１を「センサ付き装置」と表記している。
【０１０９】
ホスト装置３は、通信装置１と無線通信可能に構成されている。ホスト装置３は、例えば、通信装置１から送信された情報に基づいて各種の処理を行う。通信装置１からホスト装置３へ向けて送信される情報には、例えば、物体２の接近・離隔に関する判別結果が含まれる。また、ホスト装置３は、例えば、通信装置１へ向けて各種の情報を送信する。かかる送信情報には、例えば、上記の判別結果の送信を要求するコマンドが含まれる。
【０１１０】
図６の例では、通信装置１のそれぞれが、ホスト装置３と無線通信可能な範囲（換言すれば電波の到達可能な範囲）内に設置されている。この場合、各通信装置１は直接、ホスト装置３と通信可能である。なお、かかる通信形式を直接通信型と称することにする。
【０１１１】
図７の例では、１つの通信装置１のみがホスト装置３と無線通信可能な範囲内に設置されており、残りの２つの通信装置１は当該範囲外に設置されている。また、これらの３つの通信装置１はそれぞれが、自身以外の他の通信装置１の通信可能範囲内に設置されている。特に、各通信装置１は、処理部１００の制御の下、自身以外の他の通信装置１から送信された情報をホスト装置１へ向けて中継する。
【０１１２】
かかる中継機能によれば、例えば、ホスト装置３の無線通信可能な範囲の外に設置された通信装置１も、他の通信装置１を介して、ホスト装置３と通信することができる。なお、かかる通信形式を中継通信型と称することにする。
【０１１３】
直接通信型と中継通信型のいずれのセンサシステム５についても、通信装置１が上記のように小型化可能であるので、通信装置１の設置場所の制約が少ない。このため、センサシステム５を多彩な用途に展開することができる。
【０１１４】
例えば、直接通信型と中継通信型のいずれのセンサシステム５も、例えば、防犯システムに代表される各種の監視システムに応用可能である。当該監視システムが例えば、予め所定位置に静止している物体２がその位置から離隔するのを検知するのに用いられる場合、通信装置１は物体２の付近に設置される。より具体的には、防犯システムの場合、通信装置１はドア、窓等に設置される。また、当該監視システムが例えば、移動する物体２の検知に用いられる場合、通信装置１は物体２の移動経路に設置される。より具体的には、防犯システムの場合、通信装置１は通路や部屋の天井、壁等に設置される。
【０１１５】
監視システム、特に防犯システムでは、センサモジュールは目立たない場所に簡易に取り付け可能であることが好ましい。かかる点に鑑みれば、小型・軽量で設置場所の制約が少ない通信装置１は好適である。
【０１１６】
ここで、監視システムでは、ホスト装置３がいずれかの通信装置１から物体２を検出したことを示す判別結果を受信した場合、ホスト装置３が報知処理を行うのが好ましい。かかる報知処理として、ホスト装置３に予め設けられたブザー、発光体、表示機器等の報知手段を駆動する処理が例示される。また、報知処理は、ホスト装置３が有線通信または無線通信によって他の装置（例えば警察や警備会社に設置された通信端末）へ通報する処理であってもよい。
【０１１７】
また、特に中継通信型によれば、直接通信型に比べて広い範囲に通信装置１を設置することができるため、センサシステム５の適用用途がさらに広がる。
【０１１８】
例えば、通信装置１を道路に沿って配置することによって、中継通信型センサシステム５を、その道路の交通量、渋滞度合い等を調査するシステムに応用可能である。この場合、物体２として車両等が検出される。また、ホスト装置３が各通信装置１による検出結果を収集して所定の手法で分析することにより、上記の交通量等の情報が得られる。
【０１１９】
なお、上記では複数の通信装置１を用いたシステム構成を例示したが、センサシステム５に含まれる通信装置１は１つであっても構わない。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 近接センサ機能付き通信装置
２ 物体
３ ホスト装置
５ センサシステム
２０ 変調部
２１ 発振回路
４０ 復調部
６０ アンテナ
８０ 切り替え部
１００ 処理部
Ｍ１ 通信モード
Ｍ１ｔ 送信モード
Ｍ１ｒ 受信モード
Ｍ２ センサモード
ＭＡ 稼動状態
ＭＢ 休止状態
Ｓ０ 基本信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接センサ機能付き通信装置およびセンサシステムに係る。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、温度センサや湿度センサ等のセンサと、当該センサによる検出値を計測値に変換する信号処理部と、得られた計測値を当該計測値を利用する機器へ無線によって送出するための送信回路部とを含んだ、無線センサ装置が開示されている。上記センサは、センサ素子と、センサ回路とによって構成されている。例えば温度センサの場合、センサ素子とはサーミスタ自体であり、センサ回路とはサーミスタの抵抗値を電圧変換する抵抗素子等である。
【０００３】
特許文献２には、屋内に設置される第１の装置と、屋外に設置される第２の装置とを含んだ、ガスメータシステムが開示されている。当該ガスメータシステムでは、第１の装置で計測されたガス流量の積算演算値が、第１の装置の通信手段と第２の装置の通信手段とを介して、第２の装置の計量値表示手段に表示される。第１の装置の通信手段および第２の装置の通信手段は有線または無線による通信が可能に構成されている。
【０００４】
また、特許文献２の上記第１の装置は、保安監視手段（ガス漏れセンサ、熱センサ、煙センサ等の各種センサを有している）によって異常が検出された場合、通信手段を介して外部と通信を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５２２１６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
センサ手段と通信手段とを有する装置は、種々の応用が考えられるため、今後ますます需要が拡大すると予想される。このため、当該装置に対しては種々の要請がある。例えば小型化の要請である。小型化によって、例えば、当該装置の設置場所の制約を少なくすることができるからである。
【０００７】
ところで、特許文献１の無線センサ装置では、センサと無線送信回路部とが併置されている。このため、これらの構成を配置するためのスペースが無線センサ装置の大きさに影響する。また、特許文献２の第１の装置についても、ガス流量計測手段と保安監視手段と通信手段とが併置されているため、同様である。
【０００８】
なお、上記の小型化の要請は、特許文献１，２に記載されていない種類のセンサを搭載した装置にも当てはまる。
【０００９】
そこで、本発明は、小型の近接センサ機能付き通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、上記の小型の近接センサ機能付き通信装置を採用したセンサシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、所定の振幅および所定の周波数を有する基本信号を生成して出力する発振回路を含み、前記基本信号を所定の変調方式で変調して出力することが可能に構成されているとともに、前記基本信号を変調せずに出力することも可能に構成されており、変調された前記基本信号または変調されていない前記基本信号を出力するための出力端をさらに含む、変調部と、入力端を含み、前記入力端に入力された信号を前記所定の変調方式に従って復調して出力することが可能に構成されている、復調部と、アンテナと、前記変調部の前記出力端と前記アンテナとの接続／非接続の切り替えと、前記アンテナと前記復調部の前記入力端との接続／非接続の切り替えとを行う、切り替え部と、処理部とを備え、前記処理部は、前記アンテナで無線通信を行う通信モードでは、前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部のうちの一方にのみ接続されるように制御する、通信モード用切り替え制御を行い、前記処理部は、前記アンテナを電界型近接センサの検出電極として用いるセンサモードでは、前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部の両方に接続されるように制御する、センサモード用切り替え制御と、前記変調部を、前記基本信号を変調せずに出力するように制御する、無変調制御とを行い、前記処理部は、前記センサモードにおいて前記復調部から出力される信号の振幅または周波数または位相の変化から、前記アンテナに対して接近または離隔する物体の存在を判別する、判別処理を行う。
【００１２】
また、第２の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１の態様に係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記発振回路は、周波数の異なる複数種類の信号を生成可能に構成され、前記複数種類の信号のうちの一つを前記基本信号として出力し、前記処理部は、前記通信モードで用いる前記基本信号と、前記センサモードで用いる前記基本信号とで周波数を異ならせる、周波数制御を行う。
【００１３】
また、第３の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１または第２の態様に係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記処理部は、前記通信モードと前記センサモードとを時分割で切り替える。
【００１４】
また、第４の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１ないし第３の態様のうちのいずれか１つに係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記処理部は、間欠的に稼動状態になり、１回の稼動状態の期間中に前記通信モードと前記センサモードとを所定の順序で切り替える。
【００１５】
また、第５の態様に係る近接センサ機能付き通信装置は、上記の第１ないし第４の態様のうちのいずれか１つに係る近接センサ機能付き通信装置であって、前記処理部は、前記センサモードにおいて前記復調部から出力される前記信号の前記振幅または前記周波数または前記位相の値から、前記アンテナと前記物体との間の距離を導出する、距離導出処理をさらに行う。
【００１６】
また、第６の態様に係るセンサシステムは、上記の第１ないし第５の態様のうちのいずれか１つに係る近接センサ機能付き通信装置を少なくとも１つ備えるとともに、前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置と無線通信可能に構成されたホスト装置を備え、前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、前記判別処理による判別結果を前記ホスト装置へ向けて送信する。
【００１７】
また、第７の態様に係るセンサシステムは、上記の第６の態様に係るセンサシステムであって、前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、複数の近接センサ機能付き通信装置であり、前記複数の近接センサ機能付き通信装置のそれぞれは、自身以外の他の近接センサ機能付き通信装置から送信された前記判別結果を前記ホスト装置へ向けて中継する。
【００１８】
また、第８の態様に係るセンサシステムは、上記の第６または第７の態様に係るセンサシステムであって、前記ホスト装置は、前記物体を検出したことを示す前記判別結果を受信した場合、報知処理を行う。
【発明の効果】
【００１９】
上記の第１ないし第８の態様によれば、センサモードでは、変調部と復調部とアンテナとが接続される。かかる接続形態において、アンテナと当該アンテナの付近に存在する物体とによって形成されるコンデンサ構造が、変調部から復調部へ伝達される無変調状態の基本信号に影響を及ぼす。具体的には、上記物体がアンテナに対して接近または離隔することにより、上記コンデンサ構造の容量値が変化し、その結果、復調部からの出力信号の振幅、周波数等が変化する。かかる変化を利用して上記物体が検知される。つまり、電界型または静電容量型と称される近接センサが構成される。
【００２０】
かかる構成によれば、変調部と復調部とアンテナとが通信モードとセンサモードとで共用されている。このため、通信用の構成要素とセンサ用の構成要素とが別々に設けられ単に併置されている装置に比べて、装置の小型化、軽量化を図ることができる。また、かかる共用によれば、上記の単なる併置構造に比べて、重複した部品が削減されるので、低コスト、低価格で装置を提供することができる。換言すれば、大幅なコストアップを伴うことなく、通信装置に近接センサ機能を付与することができる。
【００２１】
なお、変調部の共用は、変調部の全部が共用される態様と、変調部の一部が共用される態様とのいずれであってもよく、いずれの態様であっても上記の効果は得られる。かかる点は復調部の共用についても同様である。
【００２２】
特に、上記の第２の態様によれば、複数の近接センサ機能付き通信装置が設置された環境において混信等を防止することができる。より具体的には、通信モード（より具体的には送信モード）にある近接センサ機能付き通信装置から出力された信号が、センサモードにある他の近接センサ機能付き通信装置で受信されて検知動作に影響を及ぼすのを防止することができる。また、センサモードにおいてもアンテナから基本信号が出力されるので、かかる出力信号が、通信モード（より具体的には受信モード）にある他の近接センサ機能付き通信装置での受信動作に影響を及ぼすのを防止することができる。
【００２３】
また、上記の第４の態様によれば、近接センサ機能付き通信装置は間欠的に稼動状態になるので、消費電力を削減することができる。また、１回の稼動状態の期間中に通信モードとセンサモードとの両方を行うので、両モードを別々の稼動状態期間に分けて行う場合に比べて、処理速度を向上できる。これは、稼動状態期間の初期には実際的に動作可能な状態になるまでのタイムラグが伴い、１回の稼動状態期間中に通信モードとセンサモードとの両方を行うことによって当該タイムラグの回数を減らせるからである。
【００２４】
また、上記の第６の態様によれば、上記のように小型化可能な近接センサ機能付き通信装置が採用されているので、通信装置の設置場所についての制約が少ない。これにより、多彩なセンサシステムを提供することができる。
【００２５】
また、上記の第７の態様によれば、ホスト装置の無線通信可能な範囲の外に設置された通信装置も、他の通信装置を介してホスト装置と通信することが可能である。このため、各通信装置が直接、ホスト装置と通信を行う構成に比べて、広い範囲に通信装置を設置することできる。したがって、さらに多彩なセンサシステムを提供することができる。
【００２６】
また、上記の第８の態様によれば、報知機能を有しているので、例えば防犯システムに代表される監視システムに好適なセンサシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するブロック図である（送信モード）。
【図２】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するブロック図である（受信モード）。
【図３】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するブロック図である（センサモード）。
【図４】ＡＳＫ（振幅偏移変調）を概説する波形図である。
【図５】第１の実施の形態に係る通信装置を概説するタイミングチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係るセンサシステムを概説する模式図である。
【図７】第２の実施の形態に係るセンサシステムを概説する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１の実施の形態＞
図１〜図３に、第１の実施の形態に係る通信装置１を概説するブロック図を示す。図１〜図３に例示される構成要素は同じであるが、後述する各動作モードを分かりやすくするために図面を分けている。
【００２９】
通信装置１は無線通信機能と近接センサ機能とを備えた装置である。このため、当該装置１を近接センサ機能付き通信装置１または通信機能付きセンサ装置１と称することができる。後述の説明から明らかになるが、近接センサ機能は電界型または静電容量型と称される近接センサによって提供される。
【００３０】
通信装置１の動作モードには、無線通信機能を使用して動作する通信モードＭ１と、近接センサ機能を使用して動作するセンサモードＭ２とが含まれる。通信モードＭ１は送信モードＭ１ｔと受信モードＭ１ｒとに大別される。なお、通信装置１の動作モードは、その他のモード、例えばデータ処理モードＭ３（後述の図５参照）を含んでもよい。
【００３１】
図１〜図３に例示の通信装置１は、変調部２０と、復調部４０と、アンテナ６０と、切り替え部８０と、処理部１００とを含んでいる。
【００３２】
＜変調部２０＞
変調部２０は、ここでは、デジタル変調方式の一例であるとともに振幅変調方式の一例であるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying；振幅偏移変調）によって信号変調を行うことが可能に構成されている。かかる変調部２０は、図１〜３の例では、発振回路２１と、スイッチング手段２２と、ロー・パス・フィルタ（以下「ＬＰＦ」とも称する）２３とを含んで構成されている。
【００３３】
発振回路２１は、所定の振幅および所定の周波数（例えば、４３０ＭＨｚ、あるいは、６０〜２００ｋＨｚの範囲から予め選定される周波数）を有した信号（以下「基本信号」とも称する）Ｓ０を生成して出力することが可能に構成されている。なお、基本信号Ｓ０は送信モードＭ１ｔでは搬送波として利用される。ここでは発振回路２１が生成可能な周波数は１種類だけの場合を例示するが、かかる例に限定されるものではない（後述する）。
【００３４】
スイッチング手段２２は、一端が発振回路２１の出力端に接続され、他端がＬＰＦ２３の入力端に接続されている。また、スイッチング手段２２は処理部１００に接続されており、処理部１００によって当該スイッチング手段２２の上記の一端と他端との間の開閉制御すなわちオン／オフ制御が行われる。図１および図２には、オフ状態のスイッチング手段２２が例示されている。なお、スイッチング手段２２は、図１〜図３では典型的な図記号で図示されているが、各種のスイッチング素子やスイッチング回路によって構成可能である。
【００３５】
図４の波形図に概説するように、処理部１００が送信データに従ってスイッチング手段２２をオン／オフ制御することにより、基本信号Ｓ０の振幅が当該送信データに対応して変調される。なお、図４にはデータの“０”および“１”がスイッチング手段２２のオフ状態およびオン状態にそれぞれ対応する場合を例示しているが、逆の対応付けも可能である。
【００３６】
ＬＰＦ２３は、入力端がスイッチング手段２２の上記他端に接続され、出力端が切り替え部８０に接続されている。ＬＰＦ２３は、基本信号Ｓ０の周波数として選定された周波数の信号を通過させるとともに、当該選定周波数の高調波成分等を減衰・除去するように構成されている。図１〜図３の例では、ＬＰＦ２３の出力端が変調部２０の出力端にあたり、ＬＰＦ２３から出力される信号Ｓ１が変調部２０からの出力信号になる。
【００３７】
上記のように処理部１００が送信データに従ってスイッチング手段２２をオン／オフ制御する場合（図４参照）、送信データに応じて振幅変調された基本信号Ｓ０が変調部２０からの出力信号Ｓ１になる。
【００３８】
これに対し、処理部１００がスイッチング手段２２をオン状態に保持し続けることにより、基本信号Ｓ０は振幅変調されずに変調部２０から出力される。このため、変調されていない（以下「無変調状態」または「無変調」とも表現する）の基本信号Ｓ０を、出力信号Ｓ１として変調部２０から出力させることも可能である。後述するが、センサモードＭ２（図３参照）では、この無変調の基本信号Ｓ０を利用する。
【００３９】
＜復調部４０＞
復調部４０は、入力された信号Ｓ２を、変調部２０で採用されている変調方式（ここではＡＳＫ）に従って復調することが可能に構成されている。かかる復調部４０は、図１〜３の例では、バンド・パス・フィルタ（以下「ＢＰＦ」とも称する）４１と、低ノイズアンプ（Low Noise Amplifier。以下「ＬＮＡ」とも称する）４２と、検波回路４３と、ＬＰＦ４４と、Ａ／Ｄコンバータ（以下「ＡＤＣ」とも称する）４５とを含んで構成されている。
【００４０】
ＢＰＦ４１は、入力端が切り替え部８０に接続され、出力端がＬＮＡ４２に接続されている。ここではＢＰＦ４１の入力端が復調部４０の入力端にあたる。ＢＰＦ４１は、入力端に入力される信号Ｓ２のうちで基本信号Ｓ０の周波数付近の帯域の成分を抽出し、当該抽出された周波数成分を有する信号を出力端から出力するように構成されている。
【００４１】
ＬＮＡ４２は、入力端がＢＰＦ４１の上記出力端に接続され、出力端が検波回路４３に接続されている。ＬＮＡ４２は、ＢＰＦ４１から入力される信号を増幅し、当該増幅された信号を出力端から出力するように構成されている。なお、受信モードＭ１ｒにおける信号Ｓ２は微弱であるため、低ノイズ型のアンプであるＬＮＡ４２は好適である。
【００４２】
検波回路４３は、入力端がＬＮＡ４２の上記出力端に接続され、出力端がＬＰＦ４４に接続されている。検波回路４３は、ＬＮＡ４２から入力される信号に対してＡＳＫ方式に従った検波を行い、検波結果の信号を出力端から出力するように構成されている。検波結果の信号は、復調部４０へ入力された信号Ｓ２に含まれているデータに対応する、ベースバンド信号にあたる。
【００４３】
ＬＰＦ４４は、入力端が検波回路４３の上記出力端に接続され、出力端がＡＤＣ４５に接続されている。ＬＰＦ４４は、検波結果の信号中のノイズを減衰・除去するように構成されている。これにより、検波結果の信号を、復調部４０への入力信号Ｓ２に含まれているデータの波形に近づけることができる。
【００４４】
ＡＤＣ４５は、入力端がＬＰＦ４４の上記出力端に接続され、出力端が処理部１００に接続されている。ＡＤＣ４５の出力端は復調部４０の出力端にあたり、ＡＤＣ４５からの出力信号Ｓ３は復調部４０からの出力信号になる。ＡＤＣ４５は、ＬＰＦ４４から入力される信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、得られたデジタル信号を出力端から出力するように構成されている。
【００４５】
ここでは、ＡＤＣ４５がコンパレータで構成される場合を例示する。かかる例によれば、ＬＰＦ４４を経た検波結果信号がコンパレータによって波形整形され、これにより復調部４０への入力信号Ｓ２に含まれているデータの波形が再生される。すなわち、出力信号Ｓ３として、入力信号Ｓ２に含まれているデジタル情報が得られる。
【００４６】
＜アンテナ６０＞
アンテナ６０は、送信モードＭ１ｔ（図１参照）では変調部２０で生成された信号Ｓ１の無線送信に用いられ、受信モードＭ１ｒ（図２参照）では外来の無線信号（電波）の受信に用いられる。また、アンテナ６０は、後述のように、センサモードＭ２（図３参照）では電界型近接センサの検出電極として用いられる。
【００４７】
＜切り替え部８０＞
切り替え部８０は、アンテナ６０と、変調部２０の上記出力端と、復調部４０の上記入力端とに接続されている。また、切り替え部８０は処理部１００に接続されており、処理部１００の制御の下、アンテナ６０と変調部２０との接続／非接続の切り替え、および、アンテナ６０と復調部４０との接続／非接続の切り替えが行われる。
【００４８】
図１〜図３の例では、切り替え部８０は、直列接続された２つのスイッチング手段８１，８２を含んで構成されている。スイッチング手段８１，８２は、図１〜図３では典型的な図記号で図示されているが、各種のスイッチング素子やスイッチング回路によって構成可能である。スイッチング手段８１の一端は変調部２０の出力端（ここではＬＰＦ２３の出力端）に接続されており、スイッチング手段８１の他端はアンテナ６０およびもう一つのスイッチング手段８２の一端に接続されている。スイッチング手段８２の他端は、復調部４の入力端（ここではＢＰＦ４１の入力端）に接続されている。
【００４９】
スイッチング手段８１，８２は、処理部１００に接続されており、処理部１００によってオン／オフ制御される。より具体的には、送信モードＭ１ｔ（図１参照）では、変調部２０側のスイッチング手段８１がオンにされ、復調部４０側のスイッチング手段８２はオフにされる。これにより、変調部２０の出力信号Ｓ１がアンテナ６０から送信可能になる。また、受信モードＭ１ｒ（図２参照）では、変調部２０側のスイッチング手段８１はオフにされ、復調部４０側のスイッチング手段８２がオンにされる。これにより、アンテナ６０が受信した外来の信号が復調部４０へ伝達される。
【００５０】
また、センサモードＭ２（図３参照）では、スイッチング手段８１，８２の両方がオンにされる。これにより、後述のように、近接センサとしての動作が可能になる。なお、スイッチング手段８１，８２の両方を同時期にオフにすることも可能であり、かかるスイッチング状態は例えばデータ処理モードＭ３（図５参照）において採用可能である。
【００５１】
ここで、一般に、送信と受信でアンテナを共用するタイプの無線送受信機には、アンテナを送信側（すなわち変調手段側）に接続するか、それとも受信側（すなわち復調手段側）に接続するかを切り替える手段が設けられている。通信装置１の上記切り替え部８０は、かかる一般的な切り替え手段に対応するが、次の点で異なる。
【００５２】
すなわち、上記の一般的な切り替え手段によれば、アンテナが変調手段と復調手段とのうちのいずれか一方にのみ選択的に接続され、変調手段と復調手段とがアンテナを介して接続されることはない。
【００５３】
これに対し、切り替え部８０によれば、上記のようにスイッチング手段８１，８２の両方がオンになる状態を採ることが可能である（図３参照）。このため、切り替え部８０は、一般的な切り替え手段による接続形態に加えて、変調部２０と復調部４０との両方がアンテナ６０に接続された形態も形成可能である。つまり、切り替え部８０によれば、アンテナ６０は変調部２０と復調部４０とのうちの少なくとも一方に接続される。
【００５４】
また、切り替え部８０によれば、上記のようにスイッチング手段８１，８２の両方がオフになる状態を採ることも可能である。
【００５５】
なお、変調部２０と復調部４０とアンテナ６０との間の上記各接続形態を実現可能である限り、スイッチング手段８１，８２による例示の構成以外の構成を切り替え部８０に採用してもよい。
【００５６】
＜処理部１００＞
処理部１００は、通信装置１における各種の演算、制御等の処理を行うように構成されている。例えば、処理部１００は、マイクロコンピュータ（換言すればマイクロプロセッサ）と、メモリとを含んで構成可能である。
【００５７】
かかる構成例によれば、処理部１００によって行われる各種処理を、ソフトウェアによって実現可能である。より具体的には、マイクロコンピュータがプログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。これにより、マイクロコンピュータは処理ステップに対応する各種手段として機能し、または、マイクロコンピュータによって処理ステップに対応する各種機能が実現される。なお、複数のマイクロコンピュータを採用することも可能であり、この場合、当該複数のマイクロコンピュータの総称が上記のマイクロコンピュータに相当する。
【００５８】
メモリは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）等）の１つまたは複数で構成可能である。メモリは、各種のデータ（換言すれば情報）、処理部１００が実行するプログラム等を格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。
【００５９】
なお、処理部１００によって実現される各種手段または各種機能の一部または全部をハードウェアによって実現することも可能である。
【００６０】
処理部１００は、上記のようにスイッチング手段２２，８１，８２に接続されており、当該スイッチング手段２２，８１，８２のオン／オフを制御する。また、処理部１００は、ＡＤＣ４５に接続されており、ＡＤＣ４５からデジタル信号Ｓ３を取得する。処理部１００は、当該デジタル信号Ｓ３によって表される情報を利用した各種の演算処理や、当該情報に則った動作・制御に関する処理を行う。
【００６１】
＜装置１の動作＞
図１〜図４に加え、図５のタイミングチャートを参照して、通信装置１の動作を例示する。
【００６２】
図５の例によれば、通信装置１は稼動状態ＭＡと休止状態ＭＢとを交互に採る。換言すれば、通信装置１は間欠的に稼動状態ＭＡになる。稼動状態ＭＡでは処理部１００、変調部２０および復調部４０は所定の動作を行い、休止状態ＭＢでは処理部１００等は種々の動作を停止する。かかる間欠動作は、例えば、処理部１００の内部または外部に設けられたタイマに従って行うことが可能である。
【００６３】
かかる間欠動作に対し、休止状態ＭＢを設けずに稼動状態ＭＡを連続させることも可能である。しかし、休止状態ＭＢにおいて処理部１００等が動作を停止することにより、消費電力を削減することができる。ここで、休止状態ＭＢにおいて処理部１００等が動作を停止するだけでも消費電力の削減に繋がるが、処理部１００等への電力供給自体を停止させる構成を採用することによって更なる電力削減を図ることができる。
【００６４】
図５の例では、稼動状態ＭＡの期間中に、通信モードＭ１（送信モードＭ１ｔまたは受信モードＭ１ｒ）と、センサモードＭ２と、データ処理モードＭ３とが時分割で切り替わり、所定の順序で選定される。なお、通信モードＭ１と、センサモードＭ２と、データ処理モードＭ３とのモード設定の順序は図５の例に限定されるものではない。
【００６５】
また、図５では３つの動作モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３の全てを１つの稼動状態ＭＡ中に実行する場合を例示している。これに対し、例えば１回の稼動状態ＭＡで１つのモードＭ１，Ｍ２またはＭ３のみを行うことにより、３つの動作モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を３回の稼動状態ＭＡに分けて実行するように構成することも可能である。なお、かかる場合も各モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３は時分割で実行される。
【００６６】
但し、１回の稼動状態ＭＡにおいて複数の（ここでは２つまたは３つの）モードを実行する方が、処理速度の向上に資する。これは、休止状態ＭＢにおいて電力供給を停止する場合、電力供給を再開してから実際的に動作可能な状態になるまでにタイムラグが存在するからである。つまり、３つの動作モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を複数回の稼動状態ＭＡに分けるほど、これらのモードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を終了するまでに上記のタイムラグの回数が多くなってしまうからである。
【００６７】
次に、各モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３を説明する。
【００６８】
＜通信モードＭ１＞
通信モードＭ１は、上記のように、通信装置１が無線通信機能を使用して動作するモードであり、送信モードＭ１ｔと受信モードＭ１ｒとに大別される。図５には休止状態ＭＢを挟んで連続する稼動状態ＭＡにおいて、一方の稼動状態ＭＡでは送信モードＭ１ｔが実行され、他方の稼動状態ＭＡでは受信モードＭ１ｒが実行される場合を例示している。但し、かかる例に限定されるものではない。例えば、送信モードＭ１ｔが複数回連続する態様、受信モードＭ１ｒが複数回連続する態様、両方のモードＭ１ｔ，Ｍ１ｒを１回の稼動状態ＭＡ中に時分割で実行する態様等を採用してもよい。
【００６９】
通信モードＭ１において、処理部１００は、アンテナ６０が信号の送受信に応じて変調部２０と復調部４０とのうちの一方にのみ接続されるように、切り替え部８０を制御する（通信モード用切り替え制御）。
【００７０】
具体的には、処理部１００は、送信モードＭ１ｔ（図１参照）では、変調部２０側のスイッチング手段８１をオンにし、復調部４０側のスイッチング手段８２をオフにする。これにより、変調部２０の出力信号Ｓ１がアンテナ６０から送信可能になる。他方、受信モードＭ１ｒ（図２参照）では、処理部１００は、変調部２０側のスイッチング手段８１をオフにし、復調部４０側のスイッチング手段８２をオンにする。これにより、アンテナ６０が受信した外来の信号が復調部４０へ入力される。
【００７１】
＜センサモードＭ２＞
センサモードＭ２は、通信装置１が近接センサとして動作するモードである。センサモードＭ２では、処理部１００は、切り替え部８０を制御して、アンテナ６０を変調部２０と復調部４０との両方に接続する（センサモード用切り替え制御）。より具体的には、処理部１００は、変調部２０側のスイッチング手段８１と、復調部４０側のスイッチング手段８２との両方をオンにする。
【００７２】
さらに処理部１００は、変調部２０と復調部４０とアンテナ６０とが互いに接続された状態において、変調部２０を、基本信号Ｓ０を変調せずに出力するように制御する（無変調制御）。図３の例の場合、既述のように、処理部１００が変調部２０のスイッチング手段２２をオン状態に保持し続けることにより、変調部２０が無変調状態の基本信号Ｓ０を出力するように制御可能である。
【００７３】
変調部２０から出力された無変調状態の基本信号Ｓ０は、信号Ｓ２として復調部４０へ入力され、復調部４０が受信モードＭ１ｔと同様に動作することによって復調される。図４を参照すれば、無変調状態の基本信号Ｓ０は“１”が連続する信号であると把握することが可能である。このため、基本的には、復調部４０から出力される復調信号Ｓ３は“１”が連続する信号になる。
【００７４】
しかし、変調部２０から復調部４０へ至る伝送路にはアンテナ６０が接続されているため、基本信号Ｓ０は変調部２０から復調部４０へ伝達される間にアンテナ６０の影響を受ける。より具体的には、アンテナ６０と、アンテナ６０付近に存在する物体２（図３参照）とをそれぞれ電極とするコンデンサ構造が形成されるため、復調部４０には当該コンデンサＣの影響を受けた基本信号Ｓ０が入力される。
【００７５】
この場合、アンテナ６０と物体２との間の距離が短いほど、上記コンデンサＣの容量は大きくなり、復調部４０で検波された信号の振幅すなわち信号レベルは小さくなる。かかる点に鑑みると、物体２がアンテナ６０に対して接近する場合、換言すれば物体２とアンテナ６０との間の間隔が小さくなる方向に物体２が移動する場合、復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅は減少傾向に変化する。逆に、物体２がアンテナ６０に対して離隔する場合、換言すれば物体２とアンテナ６０との間の間隔が大きくなる方向に物体２が移動する場合、復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅は増加傾向に変化する。
【００７６】
したがって、処理部１００は、復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅の変化から、アンテナ６０に対して、換言すれば通信装置１に対して接近または離隔する物体２の存在を判別することが可能である（判別処理）。
【００７７】
より具体的には、処理部１００は、復調部４０から出力される信号Ｓ３を取得しているので、当該信号Ｓ３が“１”から“０”へ遷移したことを検出可能である。かかる“１”から“０”への状態遷移の検出を以て、処理部１００は、通信装置１へ近づく物体２が存在すると判別する。逆に、処理部１００は、復調部４０からの出力信号Ｓ３が“０”から“１”へ遷移したことを検出した場合、アンテナ６０から離隔する物体２が存在すると判別する。
【００７８】
復調部４０からの出力信号Ｓ３の振幅変化、換言すれば“０”と“１”との間の状態遷移は、種々の態様で出現しうる。例えば、センサモードＭ２の期間中に振幅変化が起こる場合が想定される。また、例えば、先行するセンサモードＭ２の終了から後続のセンサモードＭ２の開始までの間に（例えば休止状態ＭＢ中に）、振幅変化に繋がる状況が起こる場合が想定される。この場合、先行するセンサモードＭ２における信号Ｓ３の振幅（“０”または“１”）を上記メモリに格納しておき、後続のセンサモードＭ２において、上記メモリに格納された信号Ｓ３の振幅と、当該後続のセンサモードＭ２で取得された信号Ｓ３の振幅とを比較すれば、振幅変化を検出可能である。
【００７９】
このように、センサモードＭ２では、アンテナ６０を検出電極とし、変調部２０を検出用の基本信号Ｓ０を生成・出力する手段とし、復調部４０を基本信号Ｓ０の振幅変化を検出する手段として利用することにより、いわゆる電界型または静電容量型の近接センサが構成される。
【００８０】
＜データ処理モードＭ３＞
データ処理モードＭ３は、通信装置１が、換言すれば処理部１００が各種のデータ処理を行うモードである。
【００８１】
例えば、センサモードＭ２で実行されるとした上記判別処理をデータ処理モードＭ３で実行してもよい。より具体的には、処理部１００は、センサモードＭ２では復調部４０から信号Ｓ３を取得してメモリに蓄積し、当該蓄積されたデータに対してデータ処理モードＭ３で上記判別処理を行うことが可能である。
【００８２】
また、例えば、センサモードＭ２において物体２の接近または離隔を検出した場合にはその旨を通信装置１の外部へ送信する処理が予め規定されている場合、処理部１００は、次の送信モードＭ１ｔで送信するパケットをデータ処理モードＭ３で準備する。
【００８３】
また、例えば、処理部１００は、受信モードＭ１ｒで受信した信号Ｓ２（復調部４０で復調されて信号Ｓ３になる）を、データ処理モードＭ３で解読する。さらに、解読の結果が例えばセンサモードＭ２での検出結果を送信することを要求するコマンドである場合、処理部１００は、次の送信モードＭ１ｔで送信するパケットを当該データ処理モードＭ３で準備する。
【００８４】
また、例えば、受信モードＭ１ｒで受信した信号Ｓ２が通信装置１の各部の調整に関するコマンドである場合、処理部１００は、当該コマンドに従って調整を行う。
【００８５】
また、例えば、送信モードＭ１ｔで送信した情報、受信モードＭ１ｒで受信した情報、センサモードＭ２で検出した情報を予め規定された手法で整理するための期間として、データ処理モードＭ３を利用してもよい。
【００８６】
データ処理モードＭ３では、切り替え部８０のスイッチング手段８１，８２の状態は任意に設定可能である。例えば、スイッチング手段８１，８２の両方がオフにされる。
【００８７】
＜効果＞
通信装置１によれば、変調部２０と復調部４０とアンテナ６０とが通信モードＭ１とセンサモードＭ２とで共用されている。このため、通信用の構成要素とセンサ用の構成要素とが別々に設けられ単に併置されている装置に比べて、装置の小型化、軽量化を図ることができる。また、かかる共用によれば、上記の単なる併置構造に比べて、重複した部品が削減されるので、低コスト、低価格で通信装置１を提供することができる。換言すれば、大幅なコストアップを伴うことなく、通信装置に近接センサ機能を付与することができる。
【００８８】
＜変形例１＞
上記では、発振回路２１が生成可能な基本信号Ｓ０は１種類だけの場合、すなわち基本信号Ｓ０の周波数が１種類だけの場合を例示した。
【００８９】
これに対し、発振回路２１を、周波数の異なる複数種類の信号を生成可能に構成してもよい。かかる構成は、例えば、発振周波数の異なる複数の発振回路を発振回路２１に設けることによって、あるいは、発振周波数の調整機能付きの発振回路を発振回路２１に採用することによって、実現可能である。この場合、上記の複数種類の信号のうちの一つが基本信号Ｓ０として発振回路２１から出力される。
【００９０】
かかる発振回路２１を処理部１００が制御することにより、通信モードＭ１で用いる基本信号Ｓ０と、センサモードＭ２で用いる基本信号Ｓ０とで周波数を異ならせることが可能である（周波数制御）。例えば、通信モードＭ１では４３０ＭＨｚの信号を基本信号Ｓ０として用い、センサモードＭ２では６０〜２００ｋＨｚの範囲から予め選定される周波数の信号を基本信号Ｓ０として用いることが可能である。
【００９１】
かかる構成によれば、複数の通信装置１が設置された環境において混信等を防止することができる。より具体的には、送信モードＭ１ｔにある通信装置１から出力された信号（換言すれば電波）が、センサモードＭ２にある他の通信装置１で受信されて検知動作に影響を及ぼすのを防止することができる。また、センサモードＭ２においてもアンテナ６０から無変調状態の基本信号Ｓ０が出力されるので、かかる出力信号が、受信モードにある他の通信装置１での受信動作に影響を及ぼすのを防止することができる。
【００９２】
＜変形例２＞
上記ではＡＤＣ４５がコンパレータで構成された例を説明した。この場合、ＬＰＦ４４から出力された信号は、復調部４０において“０”と“１”の二値信号に変換され、処理部１００へ入力される。これに対し、ＬＰＦ４４からの出力信号を多値の量子化レベルで以てアナログ／デジタル変換するように、ＡＤＣ４５を構成してもよい。これによれば、処理部１００は、ＬＰＦ４４から出力された信号の振幅の値、換言すれば当該信号の波形を取得可能であり、その結果、当該信号の振幅変化の詳細を取得可能である。
【００９３】
これにより、物体２の接近・離隔を高精度に判別することができる。
【００９４】
なお、処理部１００が、入力された多値信号に対して上記コンパレータと同様の処理を行うことによって上記二値信号を生成することも可能である。これによれば、例えば、受信モードＭ１ｔでは二値信号を利用し、センサモードＭ２は多値信号を利用するといった態様を採用することができる。
【００９５】
また、取得した振幅値から、アンテナ６０と物体２との間の距離を導出することも可能である。
【００９６】
例えば、復調部４０から出力される信号Ｓ３の振幅値と、アンテナ６０から物体２までの距離との間に存在する相関関係を予め取得しておけばよい。かかる相関関係は、例えば、実験によって予め求めることが可能である。あるいは、例えば、アンテナ６０と物体２とで形成されるコンデンサ構造と、通信装置１の回路構成とに基づいて作成される回路モデルを解析することによって、上記相関関係を予め求めることが可能である。
【００９７】
上記相関関係は、例えば、プログラム中に記述される演算式や、テーブル形式のデータ等の態様で以て、処理部１００に付与可能である。これにより、処理部１００は、復調部４０から出力される信号Ｓ３の振幅値を当該相関関係に当てはめることによって、アンテナ６０と物体２との間の距離を取得することができる。
【００９８】
なお、かかる距離導出処理は、センサモードＭ２で実行してもよいし、あるいはデータ処理モードＭ３で実行してもよい。
【００９９】
＜変形例３＞
例えば、変調部２０においてＬＰＦ２３の後段に、ＬＰＦ２３からの出力信号の電力を増幅または減衰させる出力調整部を追加してもよい。これによれば、送信モードＭ１ｔにおいてアンテナ６０から送信する信号の電力を調整することができるとともに、センサモードＭ２において変調部２０から復調部４０へ伝達する信号の電力も調整することができる。
【０１００】
＜変形例４＞
ここで、図１〜図３の例では通信モードＭ１で使用する構成要素の全てがセンサモードＭ２で使用されるが、通信モードＭ１で使用する構成要素とセンサモードＭ２で使用する構成要素とを一部において共用する構成であっても構わない。
【０１０１】
例えば、上記のように発振回路２１に発振周波数の異なる複数の発振回路を設けた構成では、通信モードＭ１用の発振回路と、センサモードＭ２用の発振回路とが別々に設けられる。かかる場合、通信モードＭ１とセンサモードＭ２とで変調部２０の一部が共用されることになる。
【０１０２】
すなわち、例えば変調部２０の共用は、変調部２０の全部が共用される態様と、変調部２０の一部が共用される態様とのいずれであってもよく、いずれの態様であっても上記の効果は得られる。かかる点は復調部４０の共用についても同様である。
【０１０３】
＜変形例５＞
上記では変調方式としてＡＳＫを例示したが、振幅変調を伴う他の変調方式、例えばアナログ変調方式の一例であるＡＭ（Amplitude Modulation）を利用することも可能である。
【０１０４】
また、周波数変調を伴う変調方式、例えば、デジタル変調方式の一例であるＦＳＫ（Frequency Shift Keying；周波数偏移変調）や、アナログ変調方式の一例であるＦＭ（Frequency Modulation）を適用することも可能である。
【０１０５】
この場合、センサモードＭ２では、アンテナ６０と物体２との間の距離が変化すると、アンテナ６０と物体２とが形成するコンデンサＣの容量が変化し、その結果、復調部４０からの出力信号Ｓ３の周波数が変化する。したがって、かかる周波数変化から、物体２の接近・離隔を判別することが可能である。また、その周波数の値から、アンテナ６０と物体２との間の距離を導出することも可能である。
【０１０６】
また、位相変調を伴う変調方式、例えば、デジタル変調方式の一例であるＰＳＫ（Phase Shift Keying；位相偏移変調）を適用することも可能である。
【０１０７】
この場合、センサモードＭ２では、アンテナ６０と物体２との間の距離が変化すると、アンテナ６０と物体２とが形成するコンデンサＣの容量が変化し、その結果、復調部４０からの出力信号Ｓ３の位相が変化する。したがって、かかる位相変化から、物体２の接近・離隔を判別することが可能である。また、その位相変化の値から、アンテナ６０と物体２との間の距離を導出することも可能である。
【０１０８】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、上記の近接センサ機能付き通信装置１を採用したセンサシステムを例示する。図６および図７に、かかるセンサシステム５を概説する模式図を示す。図６および図７に例示のセンサシステム５は、複数の通信装置１（ここでは３つの通信装置１を例示する）と、ホスト装置３とを含んでいる。なお、図面では近接センサ機能付き通信装置１を「センサ付き装置」と表記している。
【０１０９】
ホスト装置３は、通信装置１と無線通信可能に構成されている。ホスト装置３は、例えば、通信装置１から送信された情報に基づいて各種の処理を行う。通信装置１からホスト装置３へ向けて送信される情報には、例えば、物体２の接近・離隔に関する判別結果が含まれる。また、ホスト装置３は、例えば、通信装置１へ向けて各種の情報を送信する。かかる送信情報には、例えば、上記の判別結果の送信を要求するコマンドが含まれる。
【０１１０】
図６の例では、通信装置１のそれぞれが、ホスト装置３と無線通信可能な範囲（換言すれば電波の到達可能な範囲）内に設置されている。この場合、各通信装置１は直接、ホスト装置３と通信可能である。なお、かかる通信形式を直接通信型と称することにする。
【０１１１】
図７の例では、１つの通信装置１のみがホスト装置３と無線通信可能な範囲内に設置されており、残りの２つの通信装置１は当該範囲外に設置されている。また、これらの３つの通信装置１はそれぞれが、自身以外の他の通信装置１の通信可能範囲内に設置されている。特に、各通信装置１は、処理部１００の制御の下、自身以外の他の通信装置１から送信された情報をホスト装置１へ向けて中継する。
【０１１２】
かかる中継機能によれば、例えば、ホスト装置３の無線通信可能な範囲の外に設置された通信装置１も、他の通信装置１を介して、ホスト装置３と通信することができる。なお、かかる通信形式を中継通信型と称することにする。
【０１１３】
直接通信型と中継通信型のいずれのセンサシステム５についても、通信装置１が上記のように小型化可能であるので、通信装置１の設置場所の制約が少ない。このため、センサシステム５を多彩な用途に展開することができる。
【０１１４】
例えば、直接通信型と中継通信型のいずれのセンサシステム５も、例えば、防犯システムに代表される各種の監視システムに応用可能である。当該監視システムが例えば、予め所定位置に静止している物体２がその位置から離隔するのを検知するのに用いられる場合、通信装置１は物体２の付近に設置される。より具体的には、防犯システムの場合、通信装置１はドア、窓等に設置される。また、当該監視システムが例えば、移動する物体２の検知に用いられる場合、通信装置１は物体２の移動経路に設置される。より具体的には、防犯システムの場合、通信装置１は通路や部屋の天井、壁等に設置される。
【０１１５】
監視システム、特に防犯システムでは、センサモジュールは目立たない場所に簡易に取り付け可能であることが好ましい。かかる点に鑑みれば、小型・軽量で設置場所の制約が少ない通信装置１は好適である。
【０１１６】
ここで、監視システムでは、ホスト装置３がいずれかの通信装置１から物体２を検出したことを示す判別結果を受信した場合、ホスト装置３が報知処理を行うのが好ましい。かかる報知処理として、ホスト装置３に予め設けられたブザー、発光体、表示機器等の報知手段を駆動する処理が例示される。また、報知処理は、ホスト装置３が有線通信または無線通信によって他の装置（例えば警察や警備会社に設置された通信端末）へ通報する処理であってもよい。
【０１１７】
また、特に中継通信型によれば、直接通信型に比べて広い範囲に通信装置１を設置することができるため、センサシステム５の適用用途がさらに広がる。
【０１１８】
例えば、通信装置１を道路に沿って配置することによって、中継通信型センサシステム５を、その道路の交通量、渋滞度合い等を調査するシステムに応用可能である。この場合、物体２として車両等が検出される。また、ホスト装置３が各通信装置１による検出結果を収集して所定の手法で分析することにより、上記の交通量等の情報が得られる。
【０１１９】
なお、上記では複数の通信装置１を用いたシステム構成を例示したが、センサシステム５に含まれる通信装置１は１つであっても構わない。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 近接センサ機能付き通信装置
２ 物体
３ ホスト装置
５ センサシステム
２０ 変調部
２１ 発振回路
４０ 復調部
６０ アンテナ
８０ 切り替え部
１００ 処理部
Ｍ１ 通信モード
Ｍ１ｔ 送信モード
Ｍ１ｒ 受信モード
Ｍ２ センサモード
ＭＡ 稼動状態
ＭＢ 休止状態
Ｓ０ 基本信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の振幅および所定の周波数を有する基本信号を生成して出力する発振回路を含み、前記基本信号を所定の変調方式で変調して出力することが可能に構成されているとともに、前記基本信号を変調せずに出力することも可能に構成されており、変調された前記基本信号または変調されていない前記基本信号を出力するための出力端をさらに含む、変調部と、
入力端を含み、前記入力端に入力された信号を前記所定の変調方式に従って復調して出力することが可能に構成されている、復調部と、
アンテナと、
前記変調部の前記出力端と前記アンテナとの接続／非接続の切り替えと、前記アンテナと前記復調部の前記入力端との接続／非接続の切り替えとを行う、切り替え部と、
処理部と
を備え、
前記処理部は、前記アンテナで無線通信を行う通信モードでは、
前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部のうちの一方にのみ接続されるように制御する、通信モード用切り替え制御
を行い、
前記処理部は、前記アンテナを電界型近接センサの検出電極として用いるセンサモードでは、
前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部の両方に接続されるように制御する、センサモード用切り替え制御と、
前記変調部を、前記基本信号を変調せずに出力するように制御する、無変調制御と
を行い、
前記処理部は、
前記センサモードにおいて前記復調部から出力される信号の振幅または周波数または位相の変化から、前記アンテナに対して接近または離隔する物体の存在を判別する、判別処理
を行う、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記発振回路は、周波数の異なる複数種類の信号を生成可能に構成され、前記複数種類の信号のうちの一つを前記基本信号として出力し、
前記処理部は、前記通信モードで用いる前記基本信号と、前記センサモードで用いる前記基本信号とで周波数を異ならせる、周波数制御を行う、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記処理部は、前記通信モードと前記センサモードとを時分割で切り替える、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記処理部は、間欠的に稼動状態になり、１回の稼動状態の期間中に前記通信モードと前記センサモードとを所定の順序で切り替える、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記処理部は、前記センサモードにおいて前記復調部から出力される前記信号の前記振幅または前記周波数または前記位相の値から、前記アンテナと前記物体との間の距離を導出する、距離導出処理をさらに行う、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載の近接センサ機能付き通信装置を少なくとも１つ備えるとともに、
前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置と無線通信可能に構成されたホスト装置を備え、
前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、前記判別処理による判別結果を前記ホスト装置へ向けて送信する、
センサシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサシステムであって、
前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、複数の近接センサ機能付き通信装置であり、
前記複数の近接センサ機能付き通信装置のそれぞれは、自身以外の他の近接センサ機能付き通信装置から送信された前記判別結果を前記ホスト装置へ向けて中継する、
センサシステム。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のセンサシステムであって、
前記ホスト装置は、前記物体を検出したことを示す前記判別結果を受信した場合、報知処理を行う、
センサシステム。
【請求項１】
所定の振幅および所定の周波数を有する基本信号を生成して出力する発振回路を含み、前記基本信号を所定の変調方式で変調して出力することが可能に構成されているとともに、前記基本信号を変調せずに出力することも可能に構成されており、変調された前記基本信号または変調されていない前記基本信号を出力するための出力端をさらに含む、変調部と、
入力端を含み、前記入力端に入力された信号を前記所定の変調方式に従って復調して出力することが可能に構成されている、復調部と、
アンテナと、
前記変調部の前記出力端と前記アンテナとの接続／非接続の切り替えと、前記アンテナと前記復調部の前記入力端との接続／非接続の切り替えとを行う、切り替え部と、
処理部と
を備え、
前記処理部は、前記アンテナで無線通信を行う通信モードでは、
前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部のうちの一方にのみ接続されるように制御する、通信モード用切り替え制御
を行い、
前記処理部は、前記アンテナを電界型近接センサの検出電極として用いるセンサモードでは、
前記切り替え部を、前記アンテナが前記変調部と前記復調部の両方に接続されるように制御する、センサモード用切り替え制御と、
前記変調部を、前記基本信号を変調せずに出力するように制御する、無変調制御と
を行い、
前記処理部は、
前記センサモードにおいて前記復調部から出力される信号の振幅または周波数または位相の変化から、前記アンテナに対して接近または離隔する物体の存在を判別する、判別処理
を行う、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記発振回路は、周波数の異なる複数種類の信号を生成可能に構成され、前記複数種類の信号のうちの一つを前記基本信号として出力し、
前記処理部は、前記通信モードで用いる前記基本信号と、前記センサモードで用いる前記基本信号とで周波数を異ならせる、周波数制御を行う、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記処理部は、前記通信モードと前記センサモードとを時分割で切り替える、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記処理部は、間欠的に稼動状態になり、１回の稼動状態の期間中に前記通信モードと前記センサモードとを所定の順序で切り替える、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載の近接センサ機能付き通信装置であって、
前記処理部は、前記センサモードにおいて前記復調部から出力される前記信号の前記振幅または前記周波数または前記位相の値から、前記アンテナと前記物体との間の距離を導出する、距離導出処理をさらに行う、
近接センサ機能付き通信装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載の近接センサ機能付き通信装置を少なくとも１つ備えるとともに、
前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置と無線通信可能に構成されたホスト装置を備え、
前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、前記判別処理による判別結果を前記ホスト装置へ向けて送信する、
センサシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサシステムであって、
前記少なくとも１つの近接センサ機能付き通信装置は、複数の近接センサ機能付き通信装置であり、
前記複数の近接センサ機能付き通信装置のそれぞれは、自身以外の他の近接センサ機能付き通信装置から送信された前記判別結果を前記ホスト装置へ向けて中継する、
センサシステム。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のセンサシステムであって、
前記ホスト装置は、前記物体を検出したことを示す前記判別結果を受信した場合、報知処理を行う、
センサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１３３９２０（Ｐ２０１１−１３３９２０Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９９４７（Ｐ２００９−２８９９４７）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]