本発明者は、上記特許文献2に開示されて いる技術の課題である伝送媒体と受信電極と の間の距離が離れると通信ができなくなるこ と、及びノイズにより誤動作すること、を解 決するにあたり、伝送媒体と受信電極との間 の距離が離れると通信ができなくなる原因が 、伝送媒体と、この伝送媒体に面する受信機 の受信電極との間の静電容量の変化による、 受信機の共振回路における共振周波数のシフ トであることを見出した。また、本発明者は 、単に共振回路の共振特性をブロードにして 低Q値化して、共振周波数がシフトしても利� �が大きく変化しないようにすると、情報信� �の搬送波の周波数に近いノイズに影響され� �誤動作が起こることも見出した。特に、こ� �通信システムを、小型化、薄型化する携帯� �器に応用する場合においては、各種部品が� �常に近接して実装されるため、それぞれが� �すノイズによる影響はより顕著になる。し� �がって、本発明者は、このような観点を考� �して検討を行って、受信機において、受信� �極に接続した一次コイルと交差する磁束が� �気結合されるように二次コイルを配置して� �一次コイルと二次コイルとの間の静電容量� �コイル内において2ヶ所以上で容量結合させ� ��ことにより、分布定数的な容量結合による� ��振周波数が安定する効果と、それに加えて� ��気的な結合により感度が向上する効果とを� ��揮させることができることを見出し本発明� ��するに至った。

 すなわち、本発明の骨子は、伝送媒体に� ��して情報信号電界に変換して付与する送信� ��と、前記伝送媒体を介して前記電界を検出� ��て前記情報信号を受信する受信機と、を具� ��し、前記受信機は、前記伝送媒体に面する� ��信電極と、前記受信電極に接続した一次コ� ��ルと、前記一次コイルと交差する磁束が磁� ��結合されるように配置された二次コイルと� ��前記二次コイルに接続された受信回路と、� ��有し、前記一次コイルと前記二次コイルと� ��間の静電容量がコイル内において2ヶ所以上 で容量結合させることにより、ノイズによる 誤動作がなく、伝送媒体と受信電極との間の 距離が離れても安定して通信を行うことがで きる通信システムを実現することである。

 以下、本発明の実施の形態について添付図� ��を参照して詳細に説明する。
 図1(a),(b)は、本発明の実施の形態に係る通� �システムを示す概略構成図である。図1(a),(b) において、受信機内については一部を等価回 路として示す。図1(a)は、結合用キャパシタC _c を2段に分けた場合を示す図であり、図1(b)は� ��結合用キャパシタC _c を5段に分けた場合を示す図である。

 図1(a),(b)に示す通信システムは、電界を� �して情報信号を伝送する人体などの伝送媒� �2と、伝送媒体2に対して変調された情報信号 を電界に変換して付与する送信機1と、伝送� �体2を介して電界を検出し、その電界を情報� ��号に復調する受信機3とから主に構成されて いる。

 この通信システムにおいては、送信機1と 伝送媒体2との間、及び受信機3と伝送媒体2と の間は、電気的に容量結合しており、変調さ れた情報信号に対応する電界により情報信号 を伝送するようになっている。この場合、伝 送媒体2には、変位電流は流れるが定常電流� �流れないので、電気的に導通している必要� �無い。したがって、例えば送信機1をポケッ� ��に入れたままでも、薄い布を介して送信機1 と伝送媒体2との間が容量結合するので、情� �信号の伝送が可能である。

 送信機1は、伝送媒体2に対して変調され� �情報信号を電界として付与する。このため� �搬送波を情報信号で変調する変調回路と、� �の変調信号を増幅し、電圧変化に変換する� �換回路とを有する。なお変調方式としては� �AM、FM、ASK,FSK、PSKやその他の変調方式が使用 可能である。

 受信機3は、伝送媒体2を介して電界を検出� �復調して情報信号を得る。受信機3は、伝送� ��体2に面しており、伝送媒体2からの電界を� �ける受信電極31と、受信電極31に接続した一� ��コイルL ₁ と、一次コイルL ₁ と交差する磁束が磁気結合されるように配置 された二次コイルL ₂ と、二次コイルL ₂ に接続された受信回路32と、一次コイルL ₁ と二次コイルL ₂ とを容量結合する結合用キャパシタC _c と、を有する。なお、受信回路32には、電界� ��増幅して検出する検出回路や検出された物� ��量を用いて変調された情報信号を復調する� ��調回路が含まれる。

 この構成においては、一次コイルL ₁ と二次コイルL ₂ が磁気的に結合しており、かつ、一次コイル L ₁ と二次コイルL ₂ は結合用キャパシタC _c によってコイル内において2ヶ所以上に分布� �て容量結合している。

 結合用キャパシタC _c は、伝送媒体2と、この伝送媒体2に面する受� ��電極31との間の静電容量の変化による共振� �路における共振周波数のシフトを抑制する� �とができる。また、結合用キャパシタC _c は、受信機3が通信可能な最大距離まで伝送� �体から離れたときの受信機3と伝送媒体2との 間の静電容量値以下であることが好ましい。 これにより、受信機3と伝送媒体2との間の結� ��容量を小さくすることができ、通信可能な� ��送媒体2と受信電極31との間の距離を拡大す� ��ことができる。さらに、結合用キャパシタC _c は、可変容量型キャパシタであることが好ま しい。これにより、伝送媒体2と受信電極31と の間の距離を制御することが可能となり、ユ ーザの意思で通信可能な伝送媒体2と受信電� �31との間の距離を設定することができる。

 受信電極31と受信回路32の間に、結合用キャ パシタを導入することによって、受信電極31� ��伝送媒体2との距離が変動しても通信性能が 変動しにくくなることと、この結合用キャパ シタC _c を複数段に分けることでより安定することは 、本出願人の先願である特願2007-69265号に記� �されている。この内容はすべてここに含め� �おく。本発明においては、受信電極31と受信 回路32の間に、結合用キャパシタC _c に加えて、互いに交差する磁束が磁気結合さ れるように配置された一次コイルL ₁ (受信電極31側)及び二次コイルL ₂ (受信回路32側)を導入している。これにより� �受信電極31と受信回路32の間に、結合用キャ� ��シタC _c1 ,C _c2 による容量結合に加えて、一次コイルL ₁ 及び二次コイルL ₂ の磁気的結合を付与している。このため、容 量結合と磁気的結合の2つの結合効果が働き� �受信感度が向上する。また、結合容量は、� �数を多くして分布させることにより、より� �信性能が安定化する。

 上記構成を有する通信システムで通信を行� ��場合、送信機1において、伝送媒体2、例え� �人体が導電性を示す周波数(数十kHz~数十MHz)� �搬送波を情報信号で変調する。この変調さ� �た情報信号は、増幅され、電圧変化に変換� �れる。この電圧変化を送信機の電極に印加� �ることにより、この電極の周囲に変調され� �情報信号に対応する電界を発生する。そし� �、この電界が人体に付与される。人体に付� �された電界は、受信機3の受信電極31で受け� �れる。受信電極31に電界が加わると、共振回 路(一次コイルL ₁ 、結合用キャパシタC _c 及び二次コイルL ₂ )を介して受信回路32で前記変調された情報信 号を検出し、送信機1で使用した搬送波を用� �て復調して元の情報信号を取得する。この� �うにして、人体を伝送媒体2として情報信号� ��送受信を行うことができる。

 図2~図4は、図1に示す受信機における等価回 路を実現する具体的な構成例を示す。図2(a)~( c)は、フェライトなどの磁性材料からなるコ� ��41にソレノイド型の一次コイルL ₁ (図中破線)及び二次コイルL ₂ (図中実線)が一部重複して巻回された構成を� ��す図である。図2(a),(c)に示す構成は、巻き� �が少ない方のコイルである一次コイルL ₁ を巻き数が多い方のコイルである二次コイル L ₂ で挟むように巻回されている構成である。

 図3(a)~(c)は、フェライトなどの磁性材料か� �なる環状のコア41にトロイダル型の一次コイ ルL ₁ (図中破線)及び二次コイルL ₂ (図中実線)が一部重複して巻回された構成を� ��す図である。図3(a)~(c)に示す構成は、巻き� �が少ない方のコイルである一次コイルL ₁ を巻き数が多い方のコイルである二次コイル L ₂ で挟むように巻回されている構成である。

 図3(a)~(c)に示すトロイダル型のコイルの� �合、ソレノイド型に比べて磁路が閉じてい� �ため、外部のノイズの影響を受けにくく、� �た周囲へ影響を及ぼし難い特徴がある。そ� �ため、各種部品と非常に近接して実装して� �型化、薄型化を実現する用途においては、� �の部品と干渉しにくい特徴をもつトロイダ� �型コイルが有効である。また、このコイル� �、薄膜プロセスで作製することが可能であ� �ので、より薄型化する場合には有効である� �特に、IC上に薄膜プロセスでコイルを作り込 む場合には、ICに影響を与えないトロイダル� ��が好適である。

 なお、図2及び図3に示す構成において、一� �コイルL ₁ と二次コイルL ₂ の巻き数が同じである場合には、両コイルを 交互に巻いても良い。また、コア41のない空� ��コイルで構成しても本発明の効果が得られ� ��。

 図4(a)は、スパイラルコイルで構成された一 次コイルL ₁ 及び二次コイルL ₂ が積層した構成を示す。また、図4(b),(c)は、� ��パイラルコイルで構成された一次コイルL ₁ 及び二次コイルL ₂ が、同一平面内で一次コイルL ₁ 及び二次コイルL ₂ の一方のコイルの線間に他方のコイルが配置 されている構成を示す。

 図4(a)に示す構成において、一次コイルL ₁ と二次コイルL ₂ との間は、何も介在せずに空隙としても良い が、積極的に誘電体を介在させても良い。一 次コイルL ₁ と二次コイルL ₂ との間に誘電体が存在することにより、結合 容量を大きくすることが可能となる。また、 機械的強度を保ちつつ結合容量を適度に抑え る場合には、誘電体として空孔を持つ多孔質 材料を用いても良い。

 図4(b),(c)に示す構成においては、同一平面� �で一次コイルL ₁ 及び二次コイルL ₂ の一方のコイルの線間に他方のコイルが配置 されている。図4(a)に示す構成においては、� �イルの積層方向に結合容量C _c が形成されるが、図4(b),(c)に示す構成におい� ��は、同一平面内の各コイルの線間での容量� ��主な結合容量として働く。図4(c)に示す構成 においては、一次コイルL ₁ 及び二次コイルL ₂ をフェライトなどの磁性体42で覆うことで磁� ��を閉じている。図4(c)においては、一次コイ ルL ₁ 及び二次コイルL ₂ を磁性体42で挟んだ構成としているが、コイ� ��の厚さが薄ければこの構造でも磁路はほぼ� ��じる。また、パーマロイなどのメッキで形� ��できる磁性材料を用いて、一次コイルL ₁ 及び二次コイルL ₂ コイルの表面に磁性材料をメッキして覆って も良い。この場合には、強力に磁路を閉じる ことができる。

 図4(a)~(c)に示す構成いずれも、結合容量� �コイル内でほぼ均一に分布するため、非常� �安定した通信を得ることができる。また、� �型化の要求が強い用途では、図4(b)に示す構� ��が適している。この場合において、結合容� ��を増やす場合には、誘電率の大きな材料を� ��板として用いるか、上面から誘電材料で覆� ��ことが好ましい。

 このように、図2~図4に示す構成において� ��、2つのコイルが磁気的に結合し、かつその 一部が重複しているので、磁気的結合及び容 量結合の双方の効果が得られ、通信感度が向 上する。また、静電容量がコイル内において 2ヶ所以上で容量結合しているので、2段の分� ��定数的結合の効果が得られ、感度向上の効� ��に加えて、共振周波数が安定化するという� ��果も発揮することができる。

 なお、本発明は、ベースバンド伝送等の� ��変調の伝送方式にも適用可能である。また� ��本発明は上記実施の形態に限定されず、種� ��変更して実施することが可能である。例え� ��、送信機における変調回路や変換回路、受� ��機における検出回路や復調回路などの構成� ��ついては適宜変更することができる。また� ��上記実施の形態における材質、数値などに� ��いては特に限定されず、本発明の範囲内に� ��いて変更することが可能である。その他、� ��発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実� ��することができる。