JP3801969B2

JP3801969B2 - Transceiver

Info

Publication number: JP3801969B2
Application number: JP2002279968A
Authority: JP
Inventors: 満品川; 億久良木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2003188835A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばウェアラブルコンピュータ（身体につけるコンピュータ）間のデータ通信のために使用されるトランシーバに関し、更に詳しくは、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末の小型化および高性能化によりウェアラブルコンピュータが注目されてきているが、図３はこのようなウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ１はそれぞれトランシーバ３を介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行うとともに、更に手足の先端に取り付けられたトランシーバ３ａ，３ｂを介して外部に設けられたパソコン（ＰＣ）５とケーブルを介して通信を行うようになっている。
【０００３】
このようにウェアラブルコンピュータ１間のデータ通信に使用されるトランシーバ３は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用していて、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体１００に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行っているが、図４に示すように、入出力（Ｉ／Ｏ）回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に接続されるとともに、送信電極１０５および受信電極１０７が絶縁膜１０６，１０８をそれぞれ介して生体１００に近接して設けられ、送信すべき情報に基づく電界を送信電極１０５から絶縁膜１０６を介して生体１００に誘起させ、また生体１００の他の部位から誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜１０８を介して受信電極１０７で受信するようになっている。
【０００４】
更に詳しくは、トランシーバ３は、ウェアラブルコンピュータ１からの送信すべき情報をトランシーバ３の入出力回路１０１を介して受信すると、この送信すべき情報のレベルをレベル調整回路１０２で調整して送信回路１０３に供給する。送信回路１０３は、レベル調整回路１０２でレベル調整された送信すべき情報を送信電極１０５に供給し、これにより送信すべき情報に基づく電界を送信電極１０５から絶縁膜１０６を介して生体１００に誘起させ、この誘起した電界を生体１００の他の部位に設けられたトランシーバ３に伝達するようにしている。
【０００５】
一方、絶縁膜１０８を介して生体１００に近接して設けられた受信電極１０７は、生体１００の他の部位から誘起されて伝達されてくる電界を受信すると、この受信した電界を電界検出光学部１１０に結合させ、電界検出光学部１１０におけるレーザ光と電気光学素子を利用した電気光学手法により電気信号に変換し、信号処理回路１０９に供給する。
【０００６】
信号処理回路１０９は、電界検出光学部１１０からの電気信号に対して低雑音増幅、雑音除去、波形整形などの信号処理を施し、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に供給する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９８４２５号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−３５２２９８号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−３５２２９９号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開２００２−１５２１４５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトランシーバでは、ウェアラブルコンピュータ１から受信した送信すべき情報をレベル調整した後、送信回路１０３から送信電極１０５、絶縁膜１０６を介して生体１００に電界として誘起させて伝達させ、この電界を生体の他の部位において絶縁膜１０８、受信電極１０７を介して受信するようになっているが、このように生体１００に誘起されて伝達されてくる電界はレベルが微弱なものであるため、Ｓ／Ｎ比が悪く、誤動作しやすく、信頼性に乏しいという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電気光学素子の逆圧電効果による共振周波数を利用して電界伝達媒体に誘起されて伝達される電界を変調し、Ｓ／Ｎ比を向上したトランシーバを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバであって、搬送波を、前記送信すべき情報に基づき、前記電気光学素子の共振周波数と等しい周波数を有する変調信号に周波数変調する変調回路と、前記変調回路の変調により得られた変調信号を入力して送信する送信回路と、前記送信回路から送信された前記変調信号に基づき、前記電界伝達媒体に電界を誘起させる送信電極と、前記電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を受信する受信電極と、該受信電極で受信した電界を検出し、該電界によって前記電気光学素子を共振させて電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段からの電気信号を復調する復調回路とを有することを要旨とする。
【００１４】
請求項１記載の本発明にあっては、搬送波を、送信すべき情報に基づき、電気光学素子の共振周波数と等しい周波数を有する変調信号に周波数変調し、この変調信号を送信電極から電界として電界伝達媒体に誘起させて伝達させ、この伝達されてくる電界を受信電極で受信し、電界検出手段の電気光学素子を共振させて電気信号に変換し、この電気信号を復調するため、電気光学素子の共振により偏光変化が極めて大きくなるとともに変調された電気信号を用いて送受信を行うことにより、Ｓ／Ｎ比が向上し、誤動作がなくなり、信頼性を向上することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の本発明において、前記変調回路が、前記搬送波を、前記送信すべき情報の高レベルと低レベルに基づき、前記電気光学素子の任意の２つの共振周波数とそれぞれ等しい２つの周波数を有する変調信号に周波数変調することを要旨とする。
【００１６】
請求項２記載の本発明にあっては、搬送波を、送信すべき情報の高レベルと低レベルに基づき、電気光学素子の任意の２つの共振周波数とそれぞれ等しい２つの周波数を有する変調信号に周波数変調するため、Ｓ／Ｎ比が向上し、誤動作がなくなり、信頼性を向上することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るトランシーバの回路構成の一例を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ３は、図４に示したトランシーバにおいて変調回路１２１および復調回路１２３をそれぞれレベル調整回路１０２と送信回路１０３との間および電界検出光学部１１０と信号処理回路１０９との間に設けた点が異なり、その他の構成および作用は同じである。尚、図１に示す回路構成は、図２に示すように、送信電極１０５と受信電極１０７を一体構成とした送受信電極１０５’とし、絶縁膜１０６と絶縁膜１０８を一体構成とした絶縁膜１０６’とするように変形することも可能である。
【００１８】
図１に示すトランシーバ３において、上述したように電界検出光学部１１０の電気光学手法に利用されている電気光学素子は、電界を結合されると、一次の電気光学効果であるポッケルス効果により複屈折率が変化し、この状態においてレーザ光を照射されると、レーザ光の偏光状態を変化させる電気光学特性を有するが、また電気光学素子は電界を結合されると、その結晶が物理的に歪むという逆圧電効果という現象を発生する。この逆圧電効果による歪みによってもレーザ光の偏光は変化する（光弾性効果）。
【００１９】
また、電気光学素子に結合される電界がある周波数で変化すると、電気光学素子の物理的な歪みも周波数とともに変化し、この変化が電気光学素子の対向面の距離と共振したとき、レーザ光の偏光変化が極めて大きくなる。
【００２０】
図１に示した本実施形態のトランシーバ３は、この共振現象を発生した時の共振周波数を送信すべき情報に基づく変調に利用し、これによりＳ／Ｎ比を向上させようとするものである。なお、電気光学素子の共振周波数は複数存在するので、変調用には送信すべき情報の高レベルと低レベルに相当する任意の２つの共振周波数を変調により得られた信号（変調信号）が有する周波数として利用し、この２つの共振周波数を変調回路１２１と復調回路１２３に供給している。
【００２１】
前記変調回路１２１は、レベル調整回路１０２からの送信すべき情報に基づき、搬送波を、電気光学素子の２つの共振周波数とそれぞれ等しい２つの周波数を有する変調信号に周波数変調し、この変調信号を送信回路１０３に供給する。送信回路１０３は、変調回路１２１からの変調信号を送信電極１０５に供給する。送信電極１０５は、この変調信号に相当する電界を絶縁膜１０６を介して生体１００に誘起する。
【００２２】
このように生体１００に誘起された電界は、生体１００の他の部位に設けられているトランシーバ３に伝達される。このトランシーバ３では、受信電極１０７が絶縁膜１０８を介して該電界を受信し、電界検出光学部１１０に結合する。
【００２３】
電界検出光学部１１０は、この結合された電界により電気光学素子が共振して、レーザ光の偏光変化を増大し、前記２つの共振周波数を周波数として有する変調信号を復調回路１２３に供給する。
【００２４】
復調回路１２３は、前記２つの共振周波数を用いて、電界検出光学部１１０から供給された変調信号を復調し、信号処理回路１０９に供給する。信号処理回路１０９は、復調回路１２３で復調された電気信号に対して低雑音増幅、雑音除去、波形整形などの信号処理を施し、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に供給する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、搬送波を、送信すべき情報に基づき、電気光学素子の共振周波数と等しい周波数を有する変調信号に周波数変調し、この変調信号を送信電極から電界として電界伝達媒体に誘起させて伝達させ、この伝達されてくる電界を受信電極で受信し、電界検出手段の電気光学素子を共振させて電気信号に変換し、この電気信号を復調するので、電気光学素子の共振により偏光変化が極めて大きくなるとともに変調された電気信号を用いて送受信を行うことにより、Ｓ／Ｎ比が向上し、誤動作がなくなり、信頼性を向上することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、搬送波を、送信すべき情報の高レベルと低レベルに基づき、電気光学素子の任意の２つの共振周波数とそれぞれ等しい２つの周波数を有する変調信号に周波数変調するので、Ｓ／Ｎ比が向上し、誤動作がなくなり、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトランシーバの回路構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るトランシーバの回路構成の他の例を示すブロック図である。
【図３】トランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。
【図４】従来のトランシーバの回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ウェアラブルコンピュータ
３トランシーバ
１００生体
１０３送信回路
１０５送信電極
１０７受信電極
１０９信号処理回路
１１０電界検出光学部
１２１変調回路
１２３復調回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transceiver used, for example, for data communication between a wearable computer (a computer attached to the body), and more particularly, an electric field based on information to be transmitted is induced in an electric field transmission medium. The present invention relates to a transceiver that transmits and receives information.
[0002]
[Prior art]
Although wearable computers have attracted attention due to the miniaturization and performance enhancement of portable terminals, FIG. 3 shows an example in which such wearable computers are used while being worn by humans. As shown in the figure, the wearable computer 1 is attached to a human arm, shoulder, torso, etc. via a transceiver 3 to transmit / receive data to / from each other, and further includes transceivers 3a and 3b attached to the tips of limbs. And communicates with a personal computer (PC) 5 provided outside via a cable.
[0003]
As described above, the transceiver 3 used for data communication between the wearable computers 1 uses a signal detection technique based on an electro-optic technique using a laser beam and an electro-optic crystal, and generates an electric field based on information to be transmitted. Information is transmitted / received using the induced electric field induced by the living body 100 as a transmission medium, but connected to the wearable computer 1 via an input / output (I / O) circuit 101 as shown in FIG. In addition, the transmitting electrode 105 and the receiving electrode 107 are provided in proximity to the living body 100 via the insulating films 106 and 108, respectively, and an electric field based on information to be transmitted is transmitted from the transmitting electrode 105 to the living body 100 via the insulating film 106. And the electric field induced and transmitted from other parts of the living body 100 is received by the receiving electrode 107 through the insulating film 108. It has become to so that.
[0004]
More specifically, when the transceiver 3 receives the information to be transmitted from the wearable computer 1 via the input / output circuit 101 of the transceiver 3, the transceiver 3 adjusts the level of the information to be transmitted by the level adjustment circuit 102. To supply. The transmission circuit 103 supplies the information to be transmitted whose level is adjusted by the level adjustment circuit 102 to the transmission electrode 105, and thereby induces an electric field based on the information to be transmitted from the transmission electrode 105 to the living body 100 through the insulating film 106. The induced electric field is transmitted to the transceiver 3 provided in another part of the living body 100.
[0005]
On the other hand, when the receiving electrode 107 provided close to the living body 100 via the insulating film 108 receives an electric field induced and transmitted from another part of the living body 100, the received electric field is converted into an electric field detecting optical unit. 110, and is converted into an electric signal by an electro-optical technique using laser light and an electro-optical element in the electric field detection optical unit 110 and supplied to the signal processing circuit 109.
[0006]
The signal processing circuit 109 performs signal processing such as low noise amplification, noise removal, and waveform shaping on the electric signal from the electric field detection optical unit 110 and supplies the signal to the wearable computer 1 via the input / output circuit 101.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-298425
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-352298
[Patent Document 3]
JP 2001-352299 A [0010]
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-152145
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional transceiver described above, the level of the information to be transmitted received from the wearable computer 1 is adjusted, and then induced as an electric field from the transmission circuit 103 via the transmission electrode 105 and the insulating film 106 to be transmitted as an electric field. Is received through the insulating film 108 and the receiving electrode 107 in other parts of the living body, but the electric field induced and transmitted to the living body 100 in this way has a weak level. There is a problem that the S / N ratio is poor, malfunction is likely, and reliability is poor.
[0012]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to modulate the electric field transmitted by being induced in the electric field transmission medium by using the resonance frequency due to the inverse piezoelectric effect of the electro-optic element, and S It is to provide a transceiver having an improved / N ratio.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention is claimed in claim 1, an electric field based on information to be transmitted is induced in the electric field transmission medium, a transceiver for transmitting and receiving information using an electric field the induced, the carrier A modulation circuit for frequency-modulating a modulation signal having a frequency equal to the resonance frequency of the electro-optic element based on the information to be transmitted, and a transmission circuit for inputting and transmitting the modulation signal obtained by the modulation of the modulation circuit A transmission electrode for inducing an electric field in the electric field transmission medium based on the modulation signal transmitted from the transmission circuit, a reception electrode for receiving an electric field induced and transmitted by the electric field transmission medium, and the reception detecting an electric field received by the electrodes, the demodulation and the electric field detecting means for converting into an electric signal by resonating the electro-optical element by the electric field, the electric signal from said electric field detecting means And summarized in that and a that demodulation circuit.
[0014]
According to the first aspect of the present invention, the carrier wave is frequency- modulated to a modulation signal having a frequency equal to the resonance frequency of the electro-optic element based on information to be transmitted, and the modulation signal is used as an electric field from the transmission electrode. An electro-optic element is generated by inducing transmission in a transmission medium, receiving the transmitted electric field with a receiving electrode, resonating the electro-optic element of the electric field detecting means, converting it to an electric signal, and demodulating the electric signal. As the polarization change becomes extremely large due to the resonance, transmission / reception is performed using the modulated electric signal, so that the S / N ratio is improved, the malfunction is eliminated, and the reliability can be improved.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the modulation circuit generates the carrier wave based on a high level and a low level of the information to be transmitted . the modulated signal having two resonance frequencies and two frequencies equal respectively to gist and Turkey to frequency modulation.
[0016]
In the present invention according to claim 2, the carrier wave is frequency-modulated to a modulation signal having two frequencies respectively equal to any two resonance frequencies of the electro-optic element based on a high level and a low level of information to be transmitted . Modulation improves the S / N ratio, eliminates malfunctions, and improves reliability.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of a transceiver according to an embodiment of the present invention. The transceiver 3 shown in the figure includes a modulation circuit 121 and a demodulation circuit 123 between the level adjustment circuit 102 and the transmission circuit 103 and between the electric field detection optical unit 110 and the signal processing circuit 109 in the transceiver shown in FIG. Other points are different, and other configurations and operations are the same. 1, the circuit configuration shown in FIG. 1 is a transmission / reception electrode 105 ′ in which the transmission electrode 105 and the reception electrode 107 are integrated, and the insulating film 106 in which the insulating film 106 and the insulating film 108 are integrated. It is also possible to transform to '.
[0018]
In the transceiver 3 shown in FIG. 1, as described above, the electro-optic element used in the electro-optic technique of the electric field detection optical unit 110 is birefringent due to the Pockels effect which is the primary electro-optic effect when the electric field is coupled. When the laser beam is irradiated in this state, the crystal has an electro-optic characteristic that changes the polarization state of the laser beam. However, when the electro-optic element is coupled with an electric field, the crystal is physically distorted. The phenomenon called the reverse piezoelectric effect occurs. The polarization of the laser light also changes due to the distortion caused by the inverse piezoelectric effect (photoelastic effect).
[0019]
When the electric field coupled to the electro-optic element changes at a certain frequency, the physical distortion of the electro-optic element also changes with the frequency. When this change resonates with the distance of the opposite surface of the electro-optic element, the laser beam Polarization change becomes extremely large.
[0020]
The transceiver 3 of the present embodiment shown in FIG. 1 uses the resonance frequency when this resonance phenomenon is generated for modulation based on information to be transmitted, thereby improving the S / N ratio. . Since there are a plurality of resonance frequencies of the electro-optic element, a signal (modulation signal) obtained by modulating any two resonance frequencies corresponding to a high level and a low level of information to be transmitted is used for modulation. utilized as a frequency, and supplies the two resonant frequencies to a modulation circuit 121 demodulation circuit 123.
[0021]
The modulation circuit 121, based on the transmission should do information from level adjusting circuit 102, a carrier wave, frequency-modulated to a modulated signal having two resonance frequencies and two frequencies equal respectively of the electro-optical element, the modulated signal This is supplied to the transmission circuit 103. The transmission circuit 103 supplies the modulation signal from the modulation circuit 121 to the transmission electrode 105. The transmission electrode 105 induces an electric field corresponding to the modulation signal in the living body 100 through the insulating film 106.
[0022]
Thus, the electric field induced in the living body 100 is transmitted to the transceiver 3 provided in another part of the living body 100. In the transceiver 3, the reception electrode 107 receives the electric field via the insulating film 108 and couples to the electric field detection optical unit 110.
[0023]
The electric field detection optical unit 110 causes the electro-optical element to resonate due to the combined electric field, increases the polarization change of the laser light, and supplies a modulation signal having the two resonance frequencies as frequencies to the demodulation circuit 123.
[0024]
The demodulation circuit 123 demodulates the modulation signal supplied from the electric field detection optical unit 110 using the two resonance frequencies and supplies the demodulated signal to the signal processing circuit 109. The signal processing circuit 109 performs signal processing such as low noise amplification, noise removal, and waveform shaping on the electric signal demodulated by the demodulation circuit 123 and supplies the processed signal to the wearable computer 1 via the input / output circuit 101.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the carrier wave is frequency- modulated into a modulation signal having a frequency equal to the resonance frequency of the electro-optic element based on the information to be transmitted, and the modulation signal is used as an electric field from the transmission electrode. The transmission medium is induced and transmitted, the transmitted electric field is received by the receiving electrode, the electro-optic element of the electric field detection means is resonated and converted into an electrical signal, and the electrical signal is demodulated. As the polarization change becomes extremely large due to the resonance, transmission / reception is performed using the modulated electric signal, so that the S / N ratio is improved, the malfunction is eliminated, and the reliability can be improved.
[0026]
Further, according to the present invention, the carrier wave is frequency- modulated to a modulation signal having two frequencies respectively equal to any two resonance frequencies of the electro-optic element based on the high level and the low level of information to be transmitted. The S / N ratio is improved, no malfunction occurs, and the reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of a transceiver according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing another example of the circuit configuration of the transceiver according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example in which a wearable computer is worn on a person via a transceiver and used.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional transceiver.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wearable computer 3 Transceiver 100 Living body 103 Transmission circuit 105 Transmission electrode 107 Reception electrode 109 Signal processing circuit 110 Electric field detection optical part 121 Modulation circuit 123 Demodulation circuit

Claims

A transceiver that induces an electric field based on information to be transmitted in an electric field transmission medium, and transmits and receives information using the induced electric field,
A modulation circuit for frequency-modulating a carrier wave to a modulation signal having a frequency equal to a resonance frequency of the electro-optic element based on the information to be transmitted;
A transmission circuit that inputs and transmits a modulation signal obtained by modulation of the modulation circuit;
A transmission electrode for inducing an electric field in the electric field transmission medium based on the modulation signal transmitted from the transmission circuit;
A receiving electrode for receiving an electric field that the coming transmitted is induced in the electric field transmission medium,
Detecting an electric field received by the receiving electrode, and the electric field detecting means for converting into an electric signal by resonating the electro-optical element by the electric field,
And a demodulating circuit for demodulating an electric signal from the electric field detecting means.

The modulation circuit, the carrier wave, based on the high and low levels of the transmission should do information, any Turkey be frequency-modulated to a modulated signal having two resonance frequencies and two frequencies equal respectively of the electro-optical element The transceiver of claim 1.