説明

無線通信システム及び通信路の構成方法

【課題】 電界結合を利用した送受信装置の結合用電極間の配置条件を緩和する。
【解決手段】 電界結合により無線通信するための高周波結合器の平板状の結合用電極を有する第1の無線通信装置と、電界結合により無線通信するための高周波結合器の平板状の結合用電極を有する第2の無線通信装置との通信路の構成するために、前記第1の無線通信装置の結合用電極の平面と、前記第2の無線通信装置の結合用電極の平面と、を誘導平板部材の平面に対向させて配置することで、前記誘導平板部材を前記第1の無線通信装置と前記第2の無線通信装置の通信路として機能させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信システム及び通信路の構成方法に関し、特に、電界結合による無線通信を行なう無線通信システム及び通信路の構成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
RFIDに代表されるように、放射電界を用いずに、静電界や誘導電界を用いる通信方式がある。これは、電界結合方式や電磁誘導方式を用いて低周波数の信号で通信を行なう通信方式である。この通信方式は、低周波数の信号で通信を行なうため、通信速度が遅く、大容量のデータ通信を行ない難い。
【0003】
従来のRFIDとは異なり、電界結合方式や電磁誘導方式、静電結合方式による誘導電界方式を用いて、高周波数かつ広帯域の信号を伝送し、大容量のデータ通信を可能にする近接無線通信システムや、該システムで用いる高周波結合器の構成も考えられている。(例えば、特許文献1、特許文献2)
また、誘電体で構成された表面波伝送線路を用いて電界結合する送受信機の結合用電極間の距離を拡張する方法が提案されている。(例えば、特許文献3、4、5)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−154198
【特許文献2】特開2008−271606
【特許文献3】特開2008−271605
【特許文献4】特開2008−099235
【特許文献5】特開2008−099236
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の近接無線通信システムにおいては、平板で構成された結合用電極をもつ高周波結合器を介して、送受信機間でデータ通信を行なう。この場合、送信機と受信機が近距離に配置されていても、送信側・受信側各々の結合用電極を対向させ、結合用電極がある程度重ならないと、伝送特性が大きく劣化してしまう。
【0006】
また、誘電体で構成された表面波伝送線路を用いて送受信機の結合用電極間の距離を拡張する方法では、結合用電極間に介在させる表面波伝送線路を屈曲させること等で、結合用電極の配置制限を部分的に緩和することは可能ではある。しかし、表面波伝送線路の配置を考慮する必要があるという点において依然として制限が残り、実際の使用を想定した上では自由な配置はし難いものであった。
【0007】
本発明の目的は、電界結合を利用した送受信装置の結合用電極間の配置条件を緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、電界結合により無線通信するための高周波結合器の平板状の結合用電極を有する第1の無線通信装置と、電界結合により無線通信するための高周波結合器の平板状の結合用電極を有する第2の無線通信装置との通信路の構成するために、前記第1の無線通信装置の結合用電極の平面と、前記第2の無線通信装置の結合用電極の平面と、を誘導平板部材の平面に対向させて配置することで、前記誘導平板部材を前記第1の無線通信装置と前記第2の無線通信装置の通信路として機能させる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、電界結合を利用した送受信装置の結合用電極間の配置条件を緩和でき、送受信装置間の配置の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態を示す近接無線通信システムの構成図
【図2】本発明の第1の実施形態を示す近接無線通信システムを搭載したデジタルカメラの構成図
【図3】本発明の第1の実施形態におけるデジタルカメラへの結合電極の実装方法を示す構成図
【図4】本発明の第1の実施形態におけるデジタルカメラ間での近接無線通信の実施状態を示す配置図
【図5】本発明の第2の実施形態におけるデジタルカメラへの結合電極の実装方法を示す構成図
【図6】本発明の第2の実施形態におけるデジタルカメラ間での近接無線通信の実施状態を示す配置図
【図7】本発明の第3の実施形態におけるデジタルカメラへの結合電極の実装方法を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【0011】
(実施例1)
図1は、電界結合による近接無線通信システムの機能ブロックを示すブロック図である。平板状の結合用電極101を含む高周波結合器102が、図示しない対抗通信相手の近接無線通信システムの結合用電極と対向して近接した際に、高周波結合により双方向の通信が可能となる。高周波結合機02、高周波送受信部103、変復調部104、制御部105とにより通信部が構成される。結合用電極101は、信号を放射せず、誘導電界と静電界が発生するように形状が決められる。
【0012】
一般的に平面電極を対向させた場合には、一定の静電容量を持つコンデンサを形成することが知られている。平板状の電極を平行に配置したとき、電極の面積をS、電極間の距離をd、電極間に充填されている物質の誘電率をεとすると、その静電容量Cは、式1となる。
【0013】
また、コンデンサに各周波数ωの交流信号を印加した場合、インピーダンスZは、式2となり、誘電率のみを変化させた場合を考えると、誘電率が大きいほどインピーダンスが小さくなる。このことから、二つの電極面の間に誘電体を介した状態ではインピーダンスの低下によって通信距離の拡張が期待できることがわかる。
【0014】
【数1】

【0015】
【数2】

【0016】
本実施例は、近接時に高周波結合による通信路確保が可能な高周波結合器の動作に関連するもので、近接無線通信システムとしての構成や動作原理に関しては特に限定するものではないので、その詳細な動作説明は省略する。よって、近接無線通信システムとしての構成も一例を示しているに過ぎず、図1に示したブロック構成以外の構成であっても構わない。
【0017】
本実施例では、近接無線通信システムを搭載する機器として、デジタルカメラを例にして説明する。図2は、本実施例の近接無線通信システムをデジタルカメラに実装する際の構成を示す図である。ここで、図1で示した近接無線通信システムとしての各機能ブロックのうち、結合用電極101の実装位置のみを示す。結合用電極101の実装状態を断面でより詳しく示したのが図3である。結合用電極101は機器の最底面で電極を下向きにして、デジタルカメラの外装部材302に接するような配置で実装されている。このような実装を行った第1の無線通信装置および第2の無線通信装置であるデジタルカメラ2台が通信を行なう際の状態を示したものが図4(a)である。厚さが10mm程度の誘電体で形成された誘導平板401上に、デジタルカメラ201を2台、隣接配置する。各デジタルカメラの正面から見て右下の位置には図2および図3で示した通り、結合用電極101が実装されている。説明のため、2台のデジタルカメラ内部の結合用電極101のみを示したものが図4(b)になる。このように誘導平板上に結合用電極101を平行配置することで、通常は結合用電極を対向させる事でしか通信路が確保できない2つの結合用電極101でも結合用電極間の通信が可能となる。つまり、表面波による伝送や比誘電率の高い物質内への電波の閉じ込め効果により、誘導平板401が表面波伝送線路として機能し、誘導平板401上で隣接配置された結合用電極間での通信が可能となる。
【0018】
実際に通信が可能な距離は、近接無線通信システムとしての仕様にも依存するので一概には言えないが、誘導平板の材質による通信距離の違いを検証した結果の例を表1に示す。表1は、微弱無線程度の出力を持つ4.48GHzを中心周波数とした近接無線通信システムに適用した際の、誘導平板の材質による通信距離の違いを検証した結果である。誘導平板に用いる素材が誘電体の場合、比誘電率が高いほど通信距離が伸びる傾向がある。また、導体の場合でも、表面波伝送により通信距離の拡大が実現可能なことが確認できる。このように、同一平面状に隣接配置しても結合用電極間の通信範囲が30mm〜50mmという範囲まで許容される。そのため、ユーザーが実際に通信を行なう際には、2つのデジタルカメラをおおよそ隣り合わせに配置する、といった簡易的な位置合わせで十分に機能させることが可能となる。
【0019】
【表1】

【0020】
(実施例2)
以下、実施例2を説明する。実施例1と同様、デジタルカメラへの搭載を例として説明する。近接無線通信システムの機能ブロックは、実施例1の図1及び図2と同様のものとし、ここでは説明は省略する。
【0021】
結合用電極101の実装状態を断面でより詳しく示したのが図5である。結合用電極101は機器の最底面で電極を下向きにして、デジタルカメラの外装部材502と一体化した、誘導平板部材503に接するような配置で実装されている。このような実装を行ったデジタルカメラ601、602の2台が通信を行なう際の状態を示したものが図6(a)である。デジタルカメラ601、602は隣接配置されるが、何らかの平面状に隣接設置されても良いし、ユーザーが手に取った状態で、図6(a)の様に位置を揃えて固定したのでも構わない。各デジタルカメラの正面から見て右下の位置には図5で示した通り、結合用電極が実装されている。2つのデジタルカメラが内蔵する結合用電極及び誘導平板部材503が隣接することにより、擬似的に1つの誘導平板401が構成されることで伝送路として機能し、デジタルカメラ601、602間の通信が可能になる。また、2つのデジタルカメラが内蔵する結合用電極及び誘導平板部材503が隣接するような配置になれば良いため、図6(b)の様に互いに表裏の状態で側面で隣接するような配置にしても構わない。
【0022】
説明のため、図6(a)において2台のデジタルカメラ601、602内部の結合用電極のみを示したものが図6(c)になる。このようにデジタルカメラの筐体の一部である誘導平板部材503上に配置された結合用電極101が隣接平行配置されることで、実施例1に示したのと類似の構成となる。そのため、別途誘導平板を用意することなく、同一の誘導平板上での結合電極間の通信と同様の効果が期待できる。
【0023】
(実施例3)
以下、実施例3を説明する。実施例1及び2と同様、デジタルカメラへの搭載を例として説明する。近接無線通信システムの機能ブロックは、実施例1の図1及び図2と同様のものとし、ここでは説明は省略する。
【0024】
結合用電極101の実装状態を断面でより詳しく示したのが図7である。結合用電極101は機器の最底面で電極を下向きにして、デジタルカメラの外装部材702に埋め込まれるような形で、デジタルカメラの外装部分に露出する形で実装されている。このような実装を行なうことにより、実施例1で示したのと同様の誘導平板401を使った通信範囲拡張を行なう際、デジタルカメラ外装が介在することで結合電極間の距離がわずかに拡大され、結合が弱まることが回避される。そのため、より広い範囲での通信が期待できるようになる。
【0025】
以上のように、実施例1〜3によれば、結合用電極を対向配置させなくても通信できようになり、電界結合を利用した送受信装置の結合用電極間の配置条件を緩和でき、送受信装置間の配置の自由度を向上させることができる。また、通信範囲を広げることができ、無線通信装置を隣接配置するだけで通信可能となり、ユーザーの利便性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【0026】
101 結合用電極
102 高周波結合器
103 高周波送受信部
104 変復調部
105 制御部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線通信システムであって、
第1の無線通信装置の電界結合による無線通信のための高周波結合器の平板状の結合用電極の平面と、第2の無線通信装置の電界結合による無線通信のための高周波結合器の平板状の結合用電極の平面と、を誘導平板部材の平面に対向させて配置することで、前記誘導平板部材を前記第1の無線通信装置と前記第2の無線通信装置の通信路として機能させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項2】
電界結合により無線通信するための高周波結合器の平板状の結合用電極を有する第1の無線通信装置と、電界結合により無線通信するための高周波結合器の平板状の結合用電極を有する第2の無線通信装置との通信路の構成方法であって、
前記第1の無線通信装置の結合用電極の平面と、前記第2の無線通信装置の結合用電極の平面と、を誘導平板部材の平面に対向させて配置することで、前記誘導平板部材を前記第1の無線通信装置と前記第2の無線通信装置の通信路として機能させることを特徴とする通信路の構成方法。
【請求項3】
前記誘導平板部材は、前記第1の無線通信装置の結合用電極の平面に接し、前記第1の無線通信装置の外装部材と一体化した誘導平板部材と、前記第2の無線通信装置の結合用電極の平面に接し、前記第2の無線通信装置の外装部材と一体化した誘導平板部材とが隣接することにより構成されることを特徴とする通信路の構成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−119873(P2011−119873A)
【公開日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−273887(P2009−273887)
【出願日】平成21年12月1日(2009.12.1)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】