通信装置、通信システム
【課題】通信装置、通信システムの通信品質を向上する。
【解決手段】一つの実施形態によれば、通信装置は、基板、通信部、第一の信号線、同軸線、及び電極部が設けられる。基板には接地電極が設けられる。通信部は、基板上に設けられる。第一の信号線は、基板上に設けられ、一端が通信部に接続される。同軸線は、基板の表面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、第三の信号線が誘電体を介して第二の信号線の外側に設けられ、第二の信号線の一端が第一の信号線の他端に接続され、第三の信号線の一端がビアを介して接地電極に接続される。電極部は、基準電位電極と信号電極を有し、信号電極が基準電位電極の周囲に離間配置され、基準電位電極が第三の信号線の他端に接続され、信号電極が第二の信号線の他端に接続される。
【解決手段】一つの実施形態によれば、通信装置は、基板、通信部、第一の信号線、同軸線、及び電極部が設けられる。基板には接地電極が設けられる。通信部は、基板上に設けられる。第一の信号線は、基板上に設けられ、一端が通信部に接続される。同軸線は、基板の表面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、第三の信号線が誘電体を介して第二の信号線の外側に設けられ、第二の信号線の一端が第一の信号線の他端に接続され、第三の信号線の一端がビアを介して接地電極に接続される。電極部は、基準電位電極と信号電極を有し、信号電極が基準電位電極の周囲に離間配置され、基準電位電極が第三の信号線の他端に接続され、信号電極が第二の信号線の他端に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信装置、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人体などの生体を介して通信データを送受信する人体通信が各方面で開発されている。人体通信では、人体を伝送路の一部として利用する通信装置には２つの電極が設置される。一つは信号線に接続された信号電極であり、もう一方は基準電位を持つ通信装置の接地電位に接続される基準電位電極である。信号電極同士は主に人体を介して結合し、基準電位電極同士は主に空間や大地を介して結合することで、通信装置は信号電極と基準電位電極の間の電位差を伝達する。
【０００３】
ところが、基準電位電極の間の空間や大地を介した結合では、他のシステムからのノイズの影響、或いは近くの人体との結合により人体表面上の信号の電位変動の影響を受ける。このため、基準電位が不安定となり、通信品質が劣化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３７５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、通信品質を向上することができる通信装置、通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態によれば、通信装置は、基板、通信部、第一の信号線、同軸線、及び電極部が設けられ、生体と電極部の間に形成される静電結合を用いてデータ通信を行う。基板には接地電極が設けられる。通信部は、基板上に設けられる。第一の信号線は、基板上に設けられ、一端が通信部に接続される。同軸線は、基板の表面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、第三の信号線が誘電体を介して第二の信号線の外側に設けられ、第二の信号線の一端が第一の信号線の他端に接続され、第三の信号線の一端がビアを介して接地電極に接続される。電極部は、基準電位電極と信号電極を有し、信号電極が基準電位電極の周囲に離間配置され、基準電位電極が第三の信号線の他端に接続され、信号電極が第二の信号線の他端に接続される。
【０００７】
他の実施形態によれば、通信システムは、第一及び第二の通信装置を有し、第一及び第二の通信装置は生体により形成される電界を用いてデータ通信を行う。第一の通信装置は、第一の基板、第一の通信部、第一の信号線、第一の同軸線、及び第一の電極部が設けられる。第一の基板には、第一の接地電極が設けられる。第一の通信部は、第一の基板の第一主面上に設けられ、データを送信する。第一の信号線は、第一の基板の第一主面上に設けられ、一端が第一の通信部に接続される。第一の同軸線は、第一の基板の第一主面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、第三の信号線が誘電体を介して第二の信号線の外側に設けられ、第二の信号線の一端が第一の信号線の他端に接続され、第三の信号線の一端がビアを介して第一の接地電極に接続される。第一の電極部は、第一の基準電位電極と第一の信号電極を有し、第一の信号電極が第一の基準電位電極の周囲に離間配置され、第一の基準電位電極が第三の信号線の他端に接続され、第一の信号電極が第二の信号線の他端に接続される。前記第二の通信装置は、第二の基板、第二の通信部、第四の信号線、第二の同軸線、及び第二の電極部が設けられる。第二の基板には、第二の接地電極が設けられる。第二の通信部は、第二の基板の第一主面上に設けられ、データを受信する。第四の信号線は、第二の基板の第一主面上に設けられ、一端が第二の通信部に接続される。第二の同軸線は、第二の基板の第一主面側に設けられ、第五の信号線及び第六の信号線を有し、第六の信号線が誘電体を介して第五の信号線の外側に設けられ、第五の信号線の一端が第四の信号線の他端に接続され、第六の信号線の一端がビアを介して第二の接地電極に接続される。第二の電極部は、第二の基準電位電極と第二の信号電極を有し、第二の信号電極が第二の基準電位電極の周囲に離間配置され、第二の基準電位電極が第六の信号線の他端に接続され、第二の信号電極が第五の信号線の他端に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】第一の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う通信装置の断面図である。
【図４】電極と生体の静電結合及び信号の流れを示す図である。
【図５】信号電極での信号の受信を説明する図である。
【図６】第一の変形例の通信システムを示す図である。
【図７】第二の変形例の通信システムを示す図である。
【図８】第三の変形例の通信装置を示す図である。
【図９】第二の実施形態に係る電極部の構成を示す図である。
【図１０】第三の実施形態に係る電極部の構成を示す図である。
【図１１】第四の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。
【図１２】第五の実施形態に係る電極部の構成を示す図である。
【図１３】実施形態の電極と従来の電極の受信信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態に係る通信装置、通信システムについて、図面を参照して説明する。図１は通信システムの構成を示す図である。図２は通信装置の構成を示す図である。図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態では、通信装置の電極部の中央部に基準電位電極を設け、その周囲に信号電極を離間配置して通信品質を向上させている。
【００１１】
図１に示すように、通信システム１には、通信装置１００及び通信装置３００が設けられる。通信システム１は、電界方式を用いて、人体などの生体を介して通信装置１００と通信装置３００の間をウエラブル・コンピューティング通信する。通信システム１では、例えば通信装置３００の通信部３０４が送信部（Ｔｘ）の場合、通信部３０４から送信されるデータは、同軸線３０７、電極部３１０、人体などの生体３０、電極部１１０、及び同軸線１０７を介して通信装置１００の通信部１０４が受信部（Ｒｘ）となる。通信装置１００の通信部１０４が送信部（Ｔｘ）の場合、通信装置３００の通信部３０４が受信部（Ｒｘ）となる。
【００１２】
電界方式とは、送付したい情報を人体などの生体表面に沿う電界に変化を与えて通信を行う方式である。このとき、人体などの生体が、電極に触れずに電極に手をかざしたりすることにより、電極と人体などの生体の間でデータ通信が実行される。このデータ通信での通信周波数（搬送周波数とも呼称される）は、例えば数１００ｋＨｚから数十ＭＨｚの範囲である。このデータ通信での通信電力は１〜１０ｍＷであり、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式やＺｉｇＢｅｅ方式と比較して１桁以上低消費電力化できる。
【００１３】
なお、図１では、生体３０として人体（人間）を考慮しているが必ずしもこれに限定されるものではない。人体の代わりに犬や猫等の動物であってもよい。
【００１４】
図２に示すように、通信装置１００には、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、電極部１１０、封止材１１１、及びビア１１２が設けられる。
【００１５】
基板１０３は、誘電体部１０１と接地電極１０２から構成される。誘電体部１０１は、接地電極１０２の第一主面（表面）上に設けられる。誘電体部１０１は、例えば絶縁性セラミック或いは絶縁性有機物等から構成される。接地電極１０２は、例えば銅（Ｃｕ）或いは金（Ａｕ）などの金属層から構成される。
【００１６】
通信部１０４は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられ、データの送受信を行う。信号線１０５は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられ、一端が通信部１０４に接続される。端子１０６は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられる。同軸線１０７は、誘電体部１０１の第一主面（表面）側（具体的には、端子１０６上）に設けられる。
【００１７】
同軸線１０７上には、基準電位電極１０８と信号電極１０９から構成される電極部１１０が設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０の中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。
【００１８】
ここでは、基準電位電極１０８と信号電極１０９は同一平面状に形成されているが、同一曲面上に形成されてもよい。また、信号電極１０９の外周及び内周と基準電位電極１０８は、ｎ角形形状（ただし、ｎは５以上の整数）、円形形状、或いは楕円形形状にしてもよい。
【００１９】
通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０は、封止材１１１で封止される。封止材１１１は、例えば絶縁性の樹脂封止材などが使用される。
【００２０】
図３に示すように、端子１０６は、内側信号線２１、外側信号線２２、誘電体層２３、及び誘電体層２４から構成される。端子１０６の中央部には内側信号線２１が設けられ、内側信号線２１の周囲には誘電体層２３が設けられる。外側信号線２２は、誘電体層２３を介して内側信号線２１の周囲に設けられる。外側信号線２２の周囲には誘電体層２４が設けられる。内側信号線２１の一端は信号線１０５の他端に接続される。外側信号線２２の一端はビア１１２を介して接地電極１０２に接続される。
【００２１】
同軸線１０７は、内側信号線１１、外側信号線１２、誘電体層１３、及び誘電体層１４から構成される。同軸線１０７の中央部には内側信号線１１が設けられ、内側信号線１１の周囲には誘電体層１３が設けられる。外側信号線１２は、誘電体層１３を介して内側信号線１１の周囲に設けられる。外側信号線１２の周囲には誘電体層１４が設けられる。内側信号線１１の一端は端子１０６の内側信号線２１の他端に接続される。外側信号線１２の一端は端子１０６の外側信号線２２の他端に接続される。
【００２２】
基準電位電極１０８は、同軸線１０７上に設けられ、同軸線１０７の外側信号線１２の他端に接続される。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に電極間隔Ｄ１だけ離間配置形成され、同軸線１０７の内側信号線１１の他端に接続される。信号電極１０９の外周長は、通信装置１００が使用する通信周波数の１波長以下に設定される。
【００２３】
端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０の周囲には封止材１１１が設けられ、基準電位電極１０８及び信号電極１０９の第一主面（表面）上には誘電体層の厚さＴ１だけ封止材１１１が設けられる。
【００２４】
ここで、封止材１１１の第一主面（表面）は、人体通信を行う場合、人体などの生体３０の手などが接触する面、或いは手をかざした状態に相対応する面となる。電極間隔Ｄ１と誘電体層の厚さＴ１の関係は、
D1＞T1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
に設定するのが好ましい。
【００２５】
なお、通信装置３００は、図２及び３に示す通信装置１００と同様な構造を有するので説明を省略する。
【００２６】
次に、通信システムでの信号の流れについて図４及び５を参照して説明する。図４は電極と生体の静電結合及び信号の流れを示す図である。図５は、信号電極での信号の受信を説明する図である。ここでは、電極部１１０及び３１０に人体などの生体３０が手を触れる、或いは手をかざした状態での人体通信を行う場合である。
【００２７】
図４に示すように、通信部３０４（Ｔｘ側）から送信されたデータ（電圧信号）は、同軸線３０７等を介して電極部３１０の信号電極３０９に伝送される。信号電極３０９に伝送された信号は、電極部３１０と静電結合される生体３０に電圧信号として伝搬される。信号電極３０９の外周長は、通信装置３００が使用する通信周波数の１波長以下に設定される。
【００２８】
生体３０では、体内で電荷の移動が発生し、受信側（Ｒｘ）の電極部１００側にデータ（電圧信号）が伝搬される。
【００２９】
受信側（Ｒｘ）側では、電極部１１０と静電結合される生体３０から信号電極１０９にデータ（電圧信号）が伝送される。信号電極１０９で受信された信号は同軸線１０７を介して通信部１０４に入力される。
【００３０】
図５に示すように、通信装置３００が信号を送信するために、電極３１０によって生体３０表面上の電位に変動が与えられた場合、その変動は電極１１０の信号電極１０９の外側から伝搬することになる。電位の変動は信号電極１０９で受信することになる。電極３１０によって発生した電位の変動は、信号電極１０９でブロックされて、信号電極１０９の内側に配置形成される基準電位電極１０８に伝搬されない。
【００３１】
このため、基準電位電極１０８の電位は変動せずに人体などの生体３０の固有の電位に設定される。基準電位電極１０８は、同軸線１０７、端子１０６、及びビア１１２を介して接地電極１０２の電位と同一であるので、通信装置１００の基準電位も変動せずに安定化することができる。
【００３２】
なお、通信部１０４が送信部（Ｔｘ）の場合、同様に通信装置３００の基準電位電極３０８の電位は変動せずに人体などの生体３０の固有の電位に設定される。基準電位電極３０８は、同軸線３０７、端子、及びビアを介して接地電極の電位と同一であるので、通信装置３００の基準電位も変動せずに安定化することができる。
【００３３】
上述したように、本実施形態の通信装置、通信システムでは、電界方式を用いて、生体３０を介して通信装置１００と通信装置３００の間をウエラブル・コンピューティング通信する。通信装置１００の電極部１１０は、基準電位電極１０８と信号電極１０９から構成される。基準電位電極１０８は電極部１１０の中央部に設けられ、信号電極１０９は基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成される。通信装置３００の電極部３１０は、基準電位電極３０８と信号電極３０９から構成される。基準電位電極３０８は電極部３１０の中央部に設けられ、信号電極３０９は基準電位電極３０８の周囲に、離間配置形成される。通信装置１００及び３００では、ともに基準電位が人体などの生体３０の固有の電位となるため、従来のように大地や空間を介した結合によって互いの通信装置の基準電位を共通化する必要がないので、外部システムからのノイズの影響を低減することができる。
【００３４】
このため、受信感度が改善され、通信装置１００、通信装置３００、及び通信システム１の通信品質を大幅に向上することができる。
【００３５】
図１３に実施形態の電極と従来の電極の受信信号の電位測定結果を示す。実線（ａ）で示す実施形態の受信信号の電位は、破線（ｂ）で示す電極部１１０が四角形の信号電極のみで構成される従来の受信信号の電位と比べて２倍の信号強度となっており、通信品質が向上していることが分かる。
【００３６】
なお、本実施形態では、通信装置１００及び３００を用いたウエラブル・コンピューティング通信の一例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図６に示す通信システム１ａ（変形例）にも適用することができる。ここでは、生体３０に装着され、例えば生体３０の健康管理情報をモニターする通信装置４００と通信装置１００の間を人体通信によりデータ通信を行っている。通信装置４００は送信部（Ｔｘ）として機能し、通信装置１００は受信部（Ｒｘ）として機能する。
【００３７】
また、図７に示す通信システム１ｂ（変形例）にも適用することができる。通信システム１ｂでは、互いに手を結んでいる生体３０ａ及び生体３０ｂを介して、通信装置１００と通信装置３００の間を人体通信によりデータ通信を行っている。例えば、通信装置１００及び３００がＰＤＡ（personal digital assistant）の場合、通信装置３００の通信部３０４（Ｔｘ）から情報が伝送され、人体通信（生体３０ａから生体３０ｂへ）を介して通信装置１００の通信部１０４（Ｒｘ）に入力されて情報が通信装置１００に格納される。
【００３８】
また、図８に示す通信装置１００ａ（変形例）にも適用することができる。通信装置１００ａでは、筐体１１３を用いて、基板１０３、端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０を覆っている。端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０の周囲には、例えば空気が充填され、基準電位電極１０８と信号電極１０９の第一主面（表面）側のみ筐体１１３と接している。
【００３９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図９は通信装置の電極部の構成を示す図である。本実施形態では、電極部の基準電位電極と信号電極をインダクタで接続している。
【００４０】
図９に示すように、通信装置の電極部１１０ａには、基準電位電極１０８、信号電極１０９、及びインダクタ６０１が設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０ａの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。インダクタ６０１は、一端が基準電位電極１０８に接続され、他端が信号電極１０９に接続される。
【００４１】
ここで、インダクタ６０１の電気長Ｌ１、人体通信を行う通信装置が使用する通信周波数（搬送周波数とも呼称される）の波長λ１の関係は、
L1＝λ1／4・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
に設定している。この設定により、インダクタ６０１がチョーク素子として機能し、基準電位電極１０８と信号電極１０９の間のアイソレーション特性を第一の実施形態よりも高くすることができる。
【００４２】
上述したように、本実施形態の通信装置では、電極部１１０ａに、一端が基準電位電極１０８に接続され、他端が信号電極１０９に接続されるインダクタ６０１が設けられる。インダクタ６０１の電気長は、通信装置が使用する通信周波数の波長の（１／４）に設定される。
【００４３】
このため、基準電位電極１０８と信号電極１０９の間のアイソレーション特性が向上し、通信装置の通信品質を大幅に向上することができる。
【００４４】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１０は通信装置の電極部の構成を示す図である。本実施形態では、信号電極の電極幅を一定な値に設定している。
【００４５】
図１０に示すように、通信装置の電極部１１０ｂには、基準電位電極１０８と信号電極１０９が設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０ａの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に、電極間隔D1だけ離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、左右及び上下方向の寸法が一定な幅である電極幅Ｗ１に設定される。
【００４６】
人体通信を行う通信装置では、使用者（生体３０）が異なれば、生体３０と電極部１１０ｂとの接触状態が異なる。例えば、使用者（生体３０）によっては信号電極１０９の一部が接触しない場合が発生する。この場合、信号電極１０９と使用者（生体３０）の間隔に狭い箇所と広い箇所があると接触した場所によって信号の受信感度に大きな差異が発生することになる。その結果、使用者（生体３０）の通信装置の持ちかたによって特定の使用者（生体３０）ではデータ通信を実行できない場合が発生する。
【００４７】
本実施形態では、信号電極１０９を基準電位電極１０８に対して電極間隔D1だけ離間配置形成し、左右及び上下方向の寸法が一定な幅である電極幅Ｗ１に設定している。
【００４８】
このため、触れた場所による信号受信感度の差を小さくし、持ち方や使用者の違いによらず一定した通信性能を確保することができる。
【００４９】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１１は通信装置の構成を示す図である。本実施形態では、電極部の面積を接地電極の面積よりも大きくし、接地電極が生体表面と対面しないようにしている。
【００５０】
以下、第一の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５１】
図１１に示すように、通信装置１００ｂには、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、電極部１１０ｃ、封止材１１１ａ、及びビア１１２が設けられる。
【００５２】
同軸線１０７上には、基準電位電極１０８ａと信号電極１０９ａから構成される電極部１１０ｃが設けられる。電極部１１０ｃの面積は、基板１０３の面積よりも大きく設定される。基板１０３の接地電極１０２は、人体などの生体３０の表面と対面しない構成となっている。
【００５３】
基準電位電極１０８ａは、電極部１１０ｃの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９ａは、基準電位電極１０８ａの周囲に、離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。ここでは、基準電位電極１０８ａと信号電極１０９ａは同一平面状に形成されているが、同一曲面上に形成されてもよい。
【００５４】
基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０ｃは、周囲を封止材１１１ａで封止される。基板１０３の接地電極１０２は、底面部が封止材１１１ｃで封止されずに露呈される。
【００５５】
ここで、接地電極１０２が電極部１００ｂの面積より大きくなり、人体などの生体３０の表面と対面すると、生体３０と静電結合して接地電極１０２で信号を受信する可能性が生じる。この場合、通信装置１００ｂの基準電位が不安定になり、受信感度が劣化してしまう。
【００５６】
本実施形態の通信装置では、接地電極１０２が人体などの生体３０の表面と対面しないので、接地電極１０２が信号を受信することは無く、通信装置１００の基準電位が安定し、受信感度が向上する。このため、通信装置１００ｂの通信品質を大幅に向上することができる。
【００５７】
（第五の実施形態）
次に、本発明の第五の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１２は通信装置の電極部の構成を示す図である。本実施形態では、電極部の信号電極に切り込み部を設けている。
【００５８】
図１２に示すように、通信装置の電極部１１０ｄには、基準電位電極１０８と信号電極１０９ｂが設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０ｄの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９ｂは、基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成され、図中左側に切り込み幅Ｗｋを有する切込み部９０１が設けられる。
【００５９】
ここで、信号電極１０９ｂに切り込み部９０１を設けると、物理的には信号電極１０９ｂの一辺が切断された状態となる。ところが、容量結合により電気的には繋がった状態となり、信号電極１０９ｂは基準電位電極１０８を電気的に取り込んだ状態を保持して基準電位電極１０８を安定な状態に保つ。
【００６０】
筐体の局面に沿って電極部１１０ｄを設置する場合、筐体の局面に機器を操作するための部品を実装することができなくなるという問題点が発生する。
【００６１】
本実施形態の通信装置では、信号電極１０９ｂに切り込み部９０１を設けることにより、筐体の局面に機器を操作するための部品を実装することが可能になる。このため、通信装置の実装を容易化することができる。
【００６２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００６３】
第一の実施形態では、端子１０６を介して、信号線１０５と同軸線１０７の内側信号線１１、同軸線１０７の外側信号線１２とビア１１２をそれぞれ接続しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。端子１０６を介さずに直接接続させてもよい。
【００６４】
また、実施形態では、生体３０ａ及び３０ｂを介してウエラブル・コンピューティング通信を行っているが、必ずしもこれに限定されるものではない。手を介して３人以上の生体を介してウエラブル・コンピューティング通信を行ってもよい。
【００６５】
以上、幾つかの実施形態について述べたが、これらの実施形態は単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な通信装置、通信システムは、種々の他の形態に具体化されても良いし、更に、本発明の主旨或いはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた通信装置、通信システムの形態における種々の省略、置き換え及び変更を行ってもよい。付随する請求項及びそれらの均等物は、本発明の範囲及び主旨或いはスピリットに入るようにそのような形態或いは変形を含むことを意図している。
【００６６】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 接地電極が設けられる基板と、前記基板の第一主面上に設けられる通信部と、前記基板の第一主面上に設けられ、一端が前記通信部に接続される第一の信号線と、前記基板の第一主面上に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、前記第二の信号線の一端が前記第一の信号線の他端に接続され、前記第三の信号線の一端がビアを介して前記接地電極に接続される端子と、前記基板の第一主面側に設けられ、第四の信号線及び第五の信号線を有し、前記第五の信号線が誘電体を介して前記第四の信号線の外側に設けられ、前記第四の信号線の一端が前記第二の信号線の他端に接続され、前記第五の信号線の一端が第三の信号線の他端に接続される同軸線と、基準電位電極と信号電極を有し、前記信号電極が前記基準電位電極の周囲に離間配置され、前記基準電位電極が前記第五の信号線の他端に接続され、前記信号電極が前記第四の信号線の他端に接続される電極部とを有し、生体と前記電極部の間に形成される静電結合を用いてデータ通信を行う通信装置。
【００６７】
（付記２） 前記信号電極は電極幅が一定に形成される付記１に記載の通信装置。
【００６８】
（付記３） 前記基準電位電極と前記信号電極は、同一平面上に形成される付記１又は２に記載の通信装置。
【００６９】
（付記４） 前記信号電極の外周及び内周と前記基準電位電極は、ｎ角形形状（ただし、ｎは４以上の整数）、円形形状、或いは楕円形形状を有する付記１乃至３のいずれかに記載の通信装置。
【００７０】
（付記５） 前記電極部の面積は、前記接地電極の面積よりも大きく設定される付記１に記載の通信装置。
【符号の説明】
【００７１】
１、１ａ、１ｂ 通信システム
１１、２１ 内側信号線
１２、２２ 外側信号線
１３、１４、２３、２４ 誘電体層
３０、３０ａ、３０ｂ 生体
１００、１００ａ、１００ｂ、３００ 通信装置
１０１ 誘電体部
１０２ 接地電極
１０３ 基板
１０４、３０４ 通信部
１０５ 信号線
１０６ 端子
１０７、３０７ 同軸線
１０８、１０８ａ、３０８ 基準電位電極
１０９、１０９ａ、１０９ｂ、３０９ 信号電極
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、３１０ 電極部
１１１、１１１ｂ 封止材
１１２ ビア
１１３ 筐体
６０１ インダクタ
Ｄ１ 電極間隔
Ｔ１ 誘電体層の厚さ
Ｗ１ 電極幅
Ｗｋ 切り込み幅
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信装置、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人体などの生体を介して通信データを送受信する人体通信が各方面で開発されている。人体通信では、人体を伝送路の一部として利用する通信装置には２つの電極が設置される。一つは信号線に接続された信号電極であり、もう一方は基準電位を持つ通信装置の接地電位に接続される基準電位電極である。信号電極同士は主に人体を介して結合し、基準電位電極同士は主に空間や大地を介して結合することで、通信装置は信号電極と基準電位電極の間の電位差を伝達する。
【０００３】
ところが、基準電位電極の間の空間や大地を介した結合では、他のシステムからのノイズの影響、或いは近くの人体との結合により人体表面上の信号の電位変動の影響を受ける。このため、基準電位が不安定となり、通信品質が劣化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３７５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、通信品質を向上することができる通信装置、通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態によれば、通信装置は、基板、通信部、第一の信号線、同軸線、及び電極部が設けられ、生体と電極部の間に形成される静電結合を用いてデータ通信を行う。基板には接地電極が設けられる。通信部は、基板上に設けられる。第一の信号線は、基板上に設けられ、一端が通信部に接続される。同軸線は、基板の表面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、第三の信号線が誘電体を介して第二の信号線の外側に設けられ、第二の信号線の一端が第一の信号線の他端に接続され、第三の信号線の一端がビアを介して接地電極に接続される。電極部は、基準電位電極と信号電極を有し、信号電極が基準電位電極の周囲に離間配置され、基準電位電極が第三の信号線の他端に接続され、信号電極が第二の信号線の他端に接続される。
【０００７】
他の実施形態によれば、通信システムは、第一及び第二の通信装置を有し、第一及び第二の通信装置は生体により形成される電界を用いてデータ通信を行う。第一の通信装置は、第一の基板、第一の通信部、第一の信号線、第一の同軸線、及び第一の電極部が設けられる。第一の基板には、第一の接地電極が設けられる。第一の通信部は、第一の基板の第一主面上に設けられ、データを送信する。第一の信号線は、第一の基板の第一主面上に設けられ、一端が第一の通信部に接続される。第一の同軸線は、第一の基板の第一主面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、第三の信号線が誘電体を介して第二の信号線の外側に設けられ、第二の信号線の一端が第一の信号線の他端に接続され、第三の信号線の一端がビアを介して第一の接地電極に接続される。第一の電極部は、第一の基準電位電極と第一の信号電極を有し、第一の信号電極が第一の基準電位電極の周囲に離間配置され、第一の基準電位電極が第三の信号線の他端に接続され、第一の信号電極が第二の信号線の他端に接続される。前記第二の通信装置は、第二の基板、第二の通信部、第四の信号線、第二の同軸線、及び第二の電極部が設けられる。第二の基板には、第二の接地電極が設けられる。第二の通信部は、第二の基板の第一主面上に設けられ、データを受信する。第四の信号線は、第二の基板の第一主面上に設けられ、一端が第二の通信部に接続される。第二の同軸線は、第二の基板の第一主面側に設けられ、第五の信号線及び第六の信号線を有し、第六の信号線が誘電体を介して第五の信号線の外側に設けられ、第五の信号線の一端が第四の信号線の他端に接続され、第六の信号線の一端がビアを介して第二の接地電極に接続される。第二の電極部は、第二の基準電位電極と第二の信号電極を有し、第二の信号電極が第二の基準電位電極の周囲に離間配置され、第二の基準電位電極が第六の信号線の他端に接続され、第二の信号電極が第五の信号線の他端に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】第一の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う通信装置の断面図である。
【図４】電極と生体の静電結合及び信号の流れを示す図である。
【図５】信号電極での信号の受信を説明する図である。
【図６】第一の変形例の通信システムを示す図である。
【図７】第二の変形例の通信システムを示す図である。
【図８】第三の変形例の通信装置を示す図である。
【図９】第二の実施形態に係る電極部の構成を示す図である。
【図１０】第三の実施形態に係る電極部の構成を示す図である。
【図１１】第四の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。
【図１２】第五の実施形態に係る電極部の構成を示す図である。
【図１３】実施形態の電極と従来の電極の受信信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態に係る通信装置、通信システムについて、図面を参照して説明する。図１は通信システムの構成を示す図である。図２は通信装置の構成を示す図である。図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態では、通信装置の電極部の中央部に基準電位電極を設け、その周囲に信号電極を離間配置して通信品質を向上させている。
【００１１】
図１に示すように、通信システム１には、通信装置１００及び通信装置３００が設けられる。通信システム１は、電界方式を用いて、人体などの生体を介して通信装置１００と通信装置３００の間をウエラブル・コンピューティング通信する。通信システム１では、例えば通信装置３００の通信部３０４が送信部（Ｔｘ）の場合、通信部３０４から送信されるデータは、同軸線３０７、電極部３１０、人体などの生体３０、電極部１１０、及び同軸線１０７を介して通信装置１００の通信部１０４が受信部（Ｒｘ）となる。通信装置１００の通信部１０４が送信部（Ｔｘ）の場合、通信装置３００の通信部３０４が受信部（Ｒｘ）となる。
【００１２】
電界方式とは、送付したい情報を人体などの生体表面に沿う電界に変化を与えて通信を行う方式である。このとき、人体などの生体が、電極に触れずに電極に手をかざしたりすることにより、電極と人体などの生体の間でデータ通信が実行される。このデータ通信での通信周波数（搬送周波数とも呼称される）は、例えば数１００ｋＨｚから数十ＭＨｚの範囲である。このデータ通信での通信電力は１〜１０ｍＷであり、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式やＺｉｇＢｅｅ方式と比較して１桁以上低消費電力化できる。
【００１３】
なお、図１では、生体３０として人体（人間）を考慮しているが必ずしもこれに限定されるものではない。人体の代わりに犬や猫等の動物であってもよい。
【００１４】
図２に示すように、通信装置１００には、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、電極部１１０、封止材１１１、及びビア１１２が設けられる。
【００１５】
基板１０３は、誘電体部１０１と接地電極１０２から構成される。誘電体部１０１は、接地電極１０２の第一主面（表面）上に設けられる。誘電体部１０１は、例えば絶縁性セラミック或いは絶縁性有機物等から構成される。接地電極１０２は、例えば銅（Ｃｕ）或いは金（Ａｕ）などの金属層から構成される。
【００１６】
通信部１０４は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられ、データの送受信を行う。信号線１０５は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられ、一端が通信部１０４に接続される。端子１０６は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられる。同軸線１０７は、誘電体部１０１の第一主面（表面）側（具体的には、端子１０６上）に設けられる。
【００１７】
同軸線１０７上には、基準電位電極１０８と信号電極１０９から構成される電極部１１０が設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０の中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。
【００１８】
ここでは、基準電位電極１０８と信号電極１０９は同一平面状に形成されているが、同一曲面上に形成されてもよい。また、信号電極１０９の外周及び内周と基準電位電極１０８は、ｎ角形形状（ただし、ｎは５以上の整数）、円形形状、或いは楕円形形状にしてもよい。
【００１９】
通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０は、封止材１１１で封止される。封止材１１１は、例えば絶縁性の樹脂封止材などが使用される。
【００２０】
図３に示すように、端子１０６は、内側信号線２１、外側信号線２２、誘電体層２３、及び誘電体層２４から構成される。端子１０６の中央部には内側信号線２１が設けられ、内側信号線２１の周囲には誘電体層２３が設けられる。外側信号線２２は、誘電体層２３を介して内側信号線２１の周囲に設けられる。外側信号線２２の周囲には誘電体層２４が設けられる。内側信号線２１の一端は信号線１０５の他端に接続される。外側信号線２２の一端はビア１１２を介して接地電極１０２に接続される。
【００２１】
同軸線１０７は、内側信号線１１、外側信号線１２、誘電体層１３、及び誘電体層１４から構成される。同軸線１０７の中央部には内側信号線１１が設けられ、内側信号線１１の周囲には誘電体層１３が設けられる。外側信号線１２は、誘電体層１３を介して内側信号線１１の周囲に設けられる。外側信号線１２の周囲には誘電体層１４が設けられる。内側信号線１１の一端は端子１０６の内側信号線２１の他端に接続される。外側信号線１２の一端は端子１０６の外側信号線２２の他端に接続される。
【００２２】
基準電位電極１０８は、同軸線１０７上に設けられ、同軸線１０７の外側信号線１２の他端に接続される。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に電極間隔Ｄ１だけ離間配置形成され、同軸線１０７の内側信号線１１の他端に接続される。信号電極１０９の外周長は、通信装置１００が使用する通信周波数の１波長以下に設定される。
【００２３】
端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０の周囲には封止材１１１が設けられ、基準電位電極１０８及び信号電極１０９の第一主面（表面）上には誘電体層の厚さＴ１だけ封止材１１１が設けられる。
【００２４】
ここで、封止材１１１の第一主面（表面）は、人体通信を行う場合、人体などの生体３０の手などが接触する面、或いは手をかざした状態に相対応する面となる。電極間隔Ｄ１と誘電体層の厚さＴ１の関係は、
D1＞T1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
に設定するのが好ましい。
【００２５】
なお、通信装置３００は、図２及び３に示す通信装置１００と同様な構造を有するので説明を省略する。
【００２６】
次に、通信システムでの信号の流れについて図４及び５を参照して説明する。図４は電極と生体の静電結合及び信号の流れを示す図である。図５は、信号電極での信号の受信を説明する図である。ここでは、電極部１１０及び３１０に人体などの生体３０が手を触れる、或いは手をかざした状態での人体通信を行う場合である。
【００２７】
図４に示すように、通信部３０４（Ｔｘ側）から送信されたデータ（電圧信号）は、同軸線３０７等を介して電極部３１０の信号電極３０９に伝送される。信号電極３０９に伝送された信号は、電極部３１０と静電結合される生体３０に電圧信号として伝搬される。信号電極３０９の外周長は、通信装置３００が使用する通信周波数の１波長以下に設定される。
【００２８】
生体３０では、体内で電荷の移動が発生し、受信側（Ｒｘ）の電極部１００側にデータ（電圧信号）が伝搬される。
【００２９】
受信側（Ｒｘ）側では、電極部１１０と静電結合される生体３０から信号電極１０９にデータ（電圧信号）が伝送される。信号電極１０９で受信された信号は同軸線１０７を介して通信部１０４に入力される。
【００３０】
図５に示すように、通信装置３００が信号を送信するために、電極３１０によって生体３０表面上の電位に変動が与えられた場合、その変動は電極１１０の信号電極１０９の外側から伝搬することになる。電位の変動は信号電極１０９で受信することになる。電極３１０によって発生した電位の変動は、信号電極１０９でブロックされて、信号電極１０９の内側に配置形成される基準電位電極１０８に伝搬されない。
【００３１】
このため、基準電位電極１０８の電位は変動せずに人体などの生体３０の固有の電位に設定される。基準電位電極１０８は、同軸線１０７、端子１０６、及びビア１１２を介して接地電極１０２の電位と同一であるので、通信装置１００の基準電位も変動せずに安定化することができる。
【００３２】
なお、通信部１０４が送信部（Ｔｘ）の場合、同様に通信装置３００の基準電位電極３０８の電位は変動せずに人体などの生体３０の固有の電位に設定される。基準電位電極３０８は、同軸線３０７、端子、及びビアを介して接地電極の電位と同一であるので、通信装置３００の基準電位も変動せずに安定化することができる。
【００３３】
上述したように、本実施形態の通信装置、通信システムでは、電界方式を用いて、生体３０を介して通信装置１００と通信装置３００の間をウエラブル・コンピューティング通信する。通信装置１００の電極部１１０は、基準電位電極１０８と信号電極１０９から構成される。基準電位電極１０８は電極部１１０の中央部に設けられ、信号電極１０９は基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成される。通信装置３００の電極部３１０は、基準電位電極３０８と信号電極３０９から構成される。基準電位電極３０８は電極部３１０の中央部に設けられ、信号電極３０９は基準電位電極３０８の周囲に、離間配置形成される。通信装置１００及び３００では、ともに基準電位が人体などの生体３０の固有の電位となるため、従来のように大地や空間を介した結合によって互いの通信装置の基準電位を共通化する必要がないので、外部システムからのノイズの影響を低減することができる。
【００３４】
このため、受信感度が改善され、通信装置１００、通信装置３００、及び通信システム１の通信品質を大幅に向上することができる。
【００３５】
図１３に実施形態の電極と従来の電極の受信信号の電位測定結果を示す。実線（ａ）で示す実施形態の受信信号の電位は、破線（ｂ）で示す電極部１１０が四角形の信号電極のみで構成される従来の受信信号の電位と比べて２倍の信号強度となっており、通信品質が向上していることが分かる。
【００３６】
なお、本実施形態では、通信装置１００及び３００を用いたウエラブル・コンピューティング通信の一例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図６に示す通信システム１ａ（変形例）にも適用することができる。ここでは、生体３０に装着され、例えば生体３０の健康管理情報をモニターする通信装置４００と通信装置１００の間を人体通信によりデータ通信を行っている。通信装置４００は送信部（Ｔｘ）として機能し、通信装置１００は受信部（Ｒｘ）として機能する。
【００３７】
また、図７に示す通信システム１ｂ（変形例）にも適用することができる。通信システム１ｂでは、互いに手を結んでいる生体３０ａ及び生体３０ｂを介して、通信装置１００と通信装置３００の間を人体通信によりデータ通信を行っている。例えば、通信装置１００及び３００がＰＤＡ（personal digital assistant）の場合、通信装置３００の通信部３０４（Ｔｘ）から情報が伝送され、人体通信（生体３０ａから生体３０ｂへ）を介して通信装置１００の通信部１０４（Ｒｘ）に入力されて情報が通信装置１００に格納される。
【００３８】
また、図８に示す通信装置１００ａ（変形例）にも適用することができる。通信装置１００ａでは、筐体１１３を用いて、基板１０３、端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０を覆っている。端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０の周囲には、例えば空気が充填され、基準電位電極１０８と信号電極１０９の第一主面（表面）側のみ筐体１１３と接している。
【００３９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図９は通信装置の電極部の構成を示す図である。本実施形態では、電極部の基準電位電極と信号電極をインダクタで接続している。
【００４０】
図９に示すように、通信装置の電極部１１０ａには、基準電位電極１０８、信号電極１０９、及びインダクタ６０１が設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０ａの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。インダクタ６０１は、一端が基準電位電極１０８に接続され、他端が信号電極１０９に接続される。
【００４１】
ここで、インダクタ６０１の電気長Ｌ１、人体通信を行う通信装置が使用する通信周波数（搬送周波数とも呼称される）の波長λ１の関係は、
L1＝λ1／4・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
に設定している。この設定により、インダクタ６０１がチョーク素子として機能し、基準電位電極１０８と信号電極１０９の間のアイソレーション特性を第一の実施形態よりも高くすることができる。
【００４２】
上述したように、本実施形態の通信装置では、電極部１１０ａに、一端が基準電位電極１０８に接続され、他端が信号電極１０９に接続されるインダクタ６０１が設けられる。インダクタ６０１の電気長は、通信装置が使用する通信周波数の波長の（１／４）に設定される。
【００４３】
このため、基準電位電極１０８と信号電極１０９の間のアイソレーション特性が向上し、通信装置の通信品質を大幅に向上することができる。
【００４４】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１０は通信装置の電極部の構成を示す図である。本実施形態では、信号電極の電極幅を一定な値に設定している。
【００４５】
図１０に示すように、通信装置の電極部１１０ｂには、基準電位電極１０８と信号電極１０９が設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０ａの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、基準電位電極１０８の周囲に、電極間隔D1だけ離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９は、左右及び上下方向の寸法が一定な幅である電極幅Ｗ１に設定される。
【００４６】
人体通信を行う通信装置では、使用者（生体３０）が異なれば、生体３０と電極部１１０ｂとの接触状態が異なる。例えば、使用者（生体３０）によっては信号電極１０９の一部が接触しない場合が発生する。この場合、信号電極１０９と使用者（生体３０）の間隔に狭い箇所と広い箇所があると接触した場所によって信号の受信感度に大きな差異が発生することになる。その結果、使用者（生体３０）の通信装置の持ちかたによって特定の使用者（生体３０）ではデータ通信を実行できない場合が発生する。
【００４７】
本実施形態では、信号電極１０９を基準電位電極１０８に対して電極間隔D1だけ離間配置形成し、左右及び上下方向の寸法が一定な幅である電極幅Ｗ１に設定している。
【００４８】
このため、触れた場所による信号受信感度の差を小さくし、持ち方や使用者の違いによらず一定した通信性能を確保することができる。
【００４９】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１１は通信装置の構成を示す図である。本実施形態では、電極部の面積を接地電極の面積よりも大きくし、接地電極が生体表面と対面しないようにしている。
【００５０】
以下、第一の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５１】
図１１に示すように、通信装置１００ｂには、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、電極部１１０ｃ、封止材１１１ａ、及びビア１１２が設けられる。
【００５２】
同軸線１０７上には、基準電位電極１０８ａと信号電極１０９ａから構成される電極部１１０ｃが設けられる。電極部１１０ｃの面積は、基板１０３の面積よりも大きく設定される。基板１０３の接地電極１０２は、人体などの生体３０の表面と対面しない構成となっている。
【００５３】
基準電位電極１０８ａは、電極部１１０ｃの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９ａは、基準電位電極１０８ａの周囲に、離間配置形成され、外周部及び内周部が四角形形状を有する（図中真上から見て）。ここでは、基準電位電極１０８ａと信号電極１０９ａは同一平面状に形成されているが、同一曲面上に形成されてもよい。
【００５４】
基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、同軸線１０７、及び電極部１１０ｃは、周囲を封止材１１１ａで封止される。基板１０３の接地電極１０２は、底面部が封止材１１１ｃで封止されずに露呈される。
【００５５】
ここで、接地電極１０２が電極部１００ｂの面積より大きくなり、人体などの生体３０の表面と対面すると、生体３０と静電結合して接地電極１０２で信号を受信する可能性が生じる。この場合、通信装置１００ｂの基準電位が不安定になり、受信感度が劣化してしまう。
【００５６】
本実施形態の通信装置では、接地電極１０２が人体などの生体３０の表面と対面しないので、接地電極１０２が信号を受信することは無く、通信装置１００の基準電位が安定し、受信感度が向上する。このため、通信装置１００ｂの通信品質を大幅に向上することができる。
【００５７】
（第五の実施形態）
次に、本発明の第五の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１２は通信装置の電極部の構成を示す図である。本実施形態では、電極部の信号電極に切り込み部を設けている。
【００５８】
図１２に示すように、通信装置の電極部１１０ｄには、基準電位電極１０８と信号電極１０９ｂが設けられる。基準電位電極１０８は、電極部１１０ｄの中央部に設けられ、四角形形状を有する（図中真上から見て）。信号電極１０９ｂは、基準電位電極１０８の周囲に、離間配置形成され、図中左側に切り込み幅Ｗｋを有する切込み部９０１が設けられる。
【００５９】
ここで、信号電極１０９ｂに切り込み部９０１を設けると、物理的には信号電極１０９ｂの一辺が切断された状態となる。ところが、容量結合により電気的には繋がった状態となり、信号電極１０９ｂは基準電位電極１０８を電気的に取り込んだ状態を保持して基準電位電極１０８を安定な状態に保つ。
【００６０】
筐体の局面に沿って電極部１１０ｄを設置する場合、筐体の局面に機器を操作するための部品を実装することができなくなるという問題点が発生する。
【００６１】
本実施形態の通信装置では、信号電極１０９ｂに切り込み部９０１を設けることにより、筐体の局面に機器を操作するための部品を実装することが可能になる。このため、通信装置の実装を容易化することができる。
【００６２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００６３】
第一の実施形態では、端子１０６を介して、信号線１０５と同軸線１０７の内側信号線１１、同軸線１０７の外側信号線１２とビア１１２をそれぞれ接続しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。端子１０６を介さずに直接接続させてもよい。
【００６４】
また、実施形態では、生体３０ａ及び３０ｂを介してウエラブル・コンピューティング通信を行っているが、必ずしもこれに限定されるものではない。手を介して３人以上の生体を介してウエラブル・コンピューティング通信を行ってもよい。
【００６５】
以上、幾つかの実施形態について述べたが、これらの実施形態は単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な通信装置、通信システムは、種々の他の形態に具体化されても良いし、更に、本発明の主旨或いはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた通信装置、通信システムの形態における種々の省略、置き換え及び変更を行ってもよい。付随する請求項及びそれらの均等物は、本発明の範囲及び主旨或いはスピリットに入るようにそのような形態或いは変形を含むことを意図している。
【００６６】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 接地電極が設けられる基板と、前記基板の第一主面上に設けられる通信部と、前記基板の第一主面上に設けられ、一端が前記通信部に接続される第一の信号線と、前記基板の第一主面上に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、前記第二の信号線の一端が前記第一の信号線の他端に接続され、前記第三の信号線の一端がビアを介して前記接地電極に接続される端子と、前記基板の第一主面側に設けられ、第四の信号線及び第五の信号線を有し、前記第五の信号線が誘電体を介して前記第四の信号線の外側に設けられ、前記第四の信号線の一端が前記第二の信号線の他端に接続され、前記第五の信号線の一端が第三の信号線の他端に接続される同軸線と、基準電位電極と信号電極を有し、前記信号電極が前記基準電位電極の周囲に離間配置され、前記基準電位電極が前記第五の信号線の他端に接続され、前記信号電極が前記第四の信号線の他端に接続される電極部とを有し、生体と前記電極部の間に形成される静電結合を用いてデータ通信を行う通信装置。
【００６７】
（付記２） 前記信号電極は電極幅が一定に形成される付記１に記載の通信装置。
【００６８】
（付記３） 前記基準電位電極と前記信号電極は、同一平面上に形成される付記１又は２に記載の通信装置。
【００６９】
（付記４） 前記信号電極の外周及び内周と前記基準電位電極は、ｎ角形形状（ただし、ｎは４以上の整数）、円形形状、或いは楕円形形状を有する付記１乃至３のいずれかに記載の通信装置。
【００７０】
（付記５） 前記電極部の面積は、前記接地電極の面積よりも大きく設定される付記１に記載の通信装置。
【符号の説明】
【００７１】
１、１ａ、１ｂ 通信システム
１１、２１ 内側信号線
１２、２２ 外側信号線
１３、１４、２３、２４ 誘電体層
３０、３０ａ、３０ｂ 生体
１００、１００ａ、１００ｂ、３００ 通信装置
１０１ 誘電体部
１０２ 接地電極
１０３ 基板
１０４、３０４ 通信部
１０５ 信号線
１０６ 端子
１０７、３０７ 同軸線
１０８、１０８ａ、３０８ 基準電位電極
１０９、１０９ａ、１０９ｂ、３０９ 信号電極
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、３１０ 電極部
１１１、１１１ｂ 封止材
１１２ ビア
１１３ 筐体
６０１ インダクタ
Ｄ１ 電極間隔
Ｔ１ 誘電体層の厚さ
Ｗ１ 電極幅
Ｗｋ 切り込み幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電極が設けられる基板と、
前記基板の第一主面上に設けられる通信部と、
前記基板の第一主面上に設けられ、一端が前記通信部に接続される第一の信号線と、
前記基板の第一主面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、前記第三の信号線が誘電体を介して前記第二の信号線の外側に設けられ、前記第二の信号線の一端が前記第一の信号線の他端に接続され、前記第三の信号線の一端がビアを介して前記接地電極に接続される同軸線と、
基準電位電極と信号電極を有し、前記信号電極が前記基準電位電極の周囲に離間配置され、前記基準電位電極が前記第三の信号線の他端に接続され、前記信号電極が前記第二の信号線の他端に接続される電極部と、
を有し、生体と前記電極部の間に形成される静電結合を用いてデータ通信を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記信号電極の外周長は、通信周波数の１波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
一端が前記基準電位電極に接続され、他端が前記信号電極に接続されるインダクタを更に有し、前記インダクタの電気長は通信周波数の波長に対して（１／４）に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記信号電極には、切り込み部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項５】
第一及び第二の通信装置を有し、前記第一及び第二の通信装置は生体により形成される電界を用いてデータ通信を行う通信システムであって、
前記第一の通信装置は、
第一の接地電極が設けられる第一の基板と、
前記第一の基板の第一主面上に設けられ、データを送信する第一の通信部と、
前記第一の基板の第一主面上に設けられ、一端が前記第一の通信部に接続される第一の信号線と、
前記第一の基板の第一主面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、前記第三の信号線が誘電体を介して前記第二の信号線の外側に設けられ、前記第二の信号線の一端が前記第一の信号線の他端に接続され、前記第三の信号線の一端がビアを介して前記第一の接地電極に接続される第一の同軸線と、
第一の基準電位電極と第一の信号電極を有し、前記第一の信号電極が前記第一の基準電位電極の周囲に離間配置され、前記第一の基準電位電極が前記第三の信号線の他端に接続され、前記第一の信号電極が前記第二の信号線の他端に接続される第一の電極部と、
を有し、
前記第二の通信装置は、
第二の接地電極が設けられる第二の基板と、
前記第二の基板の第一主面上に設けられ、前記データを受信する第二の通信部と、
前記第二の基板の第一主面上に設けられ、一端が前記第二の通信部に接続される第四の信号線と、
前記第二の基板の第一主面側に設けられ、第五の信号線及び第六の信号線を有し、前記第六の信号線が誘電体を介して前記第五の信号線の外側に設けられ、前記第五の信号線の一端が前記第四の信号線の他端に接続され、前記第六の信号線の一端がビアを介して前記第二の接地電極に接続される第二の同軸線と、
第二の基準電位電極と第二の信号電極を有し、前記第二の信号電極が前記第二の基準電位電極の周囲に離間配置され、前記第二の基準電位電極が前記第六の信号線の他端に接続され、前記第二の信号電極が前記第五の信号線の他端に接続される第二の電極部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項１】
接地電極が設けられる基板と、
前記基板の第一主面上に設けられる通信部と、
前記基板の第一主面上に設けられ、一端が前記通信部に接続される第一の信号線と、
前記基板の第一主面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、前記第三の信号線が誘電体を介して前記第二の信号線の外側に設けられ、前記第二の信号線の一端が前記第一の信号線の他端に接続され、前記第三の信号線の一端がビアを介して前記接地電極に接続される同軸線と、
基準電位電極と信号電極を有し、前記信号電極が前記基準電位電極の周囲に離間配置され、前記基準電位電極が前記第三の信号線の他端に接続され、前記信号電極が前記第二の信号線の他端に接続される電極部と、
を有し、生体と前記電極部の間に形成される静電結合を用いてデータ通信を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記信号電極の外周長は、通信周波数の１波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
一端が前記基準電位電極に接続され、他端が前記信号電極に接続されるインダクタを更に有し、前記インダクタの電気長は通信周波数の波長に対して（１／４）に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記信号電極には、切り込み部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項５】
第一及び第二の通信装置を有し、前記第一及び第二の通信装置は生体により形成される電界を用いてデータ通信を行う通信システムであって、
前記第一の通信装置は、
第一の接地電極が設けられる第一の基板と、
前記第一の基板の第一主面上に設けられ、データを送信する第一の通信部と、
前記第一の基板の第一主面上に設けられ、一端が前記第一の通信部に接続される第一の信号線と、
前記第一の基板の第一主面側に設けられ、第二の信号線及び第三の信号線を有し、前記第三の信号線が誘電体を介して前記第二の信号線の外側に設けられ、前記第二の信号線の一端が前記第一の信号線の他端に接続され、前記第三の信号線の一端がビアを介して前記第一の接地電極に接続される第一の同軸線と、
第一の基準電位電極と第一の信号電極を有し、前記第一の信号電極が前記第一の基準電位電極の周囲に離間配置され、前記第一の基準電位電極が前記第三の信号線の他端に接続され、前記第一の信号電極が前記第二の信号線の他端に接続される第一の電極部と、
を有し、
前記第二の通信装置は、
第二の接地電極が設けられる第二の基板と、
前記第二の基板の第一主面上に設けられ、前記データを受信する第二の通信部と、
前記第二の基板の第一主面上に設けられ、一端が前記第二の通信部に接続される第四の信号線と、
前記第二の基板の第一主面側に設けられ、第五の信号線及び第六の信号線を有し、前記第六の信号線が誘電体を介して前記第五の信号線の外側に設けられ、前記第五の信号線の一端が前記第四の信号線の他端に接続され、前記第六の信号線の一端がビアを介して前記第二の接地電極に接続される第二の同軸線と、
第二の基準電位電極と第二の信号電極を有し、前記第二の信号電極が前記第二の基準電位電極の周囲に離間配置され、前記第二の基準電位電極が前記第六の信号線の他端に接続され、前記第二の信号電極が前記第五の信号線の他端に接続される第二の電極部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１０９８８２（Ｐ２０１２−１０９８８２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８４１９（Ｐ２０１０−２５８４１９）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]