JP3889378B2

JP3889378B2 - Receiver circuit

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Publication number: JP3889378B2
Application number: JP2003163842A
Authority: JP
Inventors: 信太郎柴田; 直志美濃谷; 満品川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: JP2005005776A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学素子を有し、交流である搬送波を変調してなる入力信号が電気光学素子に印加されたときの電気光学素子の光学特性の変化を検出する受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衣服のように人体に着けて、操作及び使用することができるという新しい概念のコンピュータが注目されている。このコンピュータは、ウェアラブルコンピュータ(Wearable Computer)と呼ばれ、携帯端末の小型化および高性能化により実現が可能となった。
【０００３】
また、複数のウェアラブルコンピュータ間のデータ通信を人間の腕、肩、胴体等の人体（生体）を介して行う技術の研究も進んでおり、この技術は既に特許文献等で提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１６は、このような人体を介して複数のウェアラブルコンピュータ間通信を行う場合のイメージ図を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ１は、これに当接されたトランシーバ３’とにより一組を構成しており、他のウェアラブルコンピュータ１とトランシーバ３’の組に対して、人体を介することによりデータ通信を行うことができる。また、ウェアラブルコンピュータ１は、人体に装着しているウェアラブルコンピュータ１以外のＰＣ（パーソナルコンピュータ）５と壁等に設置されているトランシーバ３’ａの組や、このＰＣ５と床等に設置されているトランシーバ３’ｂの組とのデータ通信もそれぞれ可能である。但し、この場合のＰＣ５は、ウェアラブルコンピュータ１とトランシーバ３’のように互いに当接されておらず、ケーブル４を介してトランシーバ３’ａ，３’ｂと接続されている。また、人体を介して行うデータ通信に関しては、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、送信すべき情報（データ）に基づく電界を電界伝達媒体である人体に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行っている。この人体を介したデータ通信の技術については、図１７及び図１８を用いて、更に詳しく説明する。
【０００４】
図１７は、人体（生体１００）を介したデータ通信を行うために用いるトランシーバ３’の全体構成図である。また、図１８は、トランシーバ３’内の電界検出光学部１１０の詳細な構成を示した構成図である。
【０００５】
図１７に示すように、トランシーバ３’は、送信電極１０５および受信電極１１１がそれぞれ絶縁膜１０７，１０９を介して生体１００に接触した状態で使用される。そして、トランシーバ３’は、図１７に示すように、ウェアラブルコンピュータ１から供給されたデータをＩ／Ｏ（入出力）回路１０１を介して受信し、送信部１０３に送信する。送信部１０３では、送信電極１０５から絶縁膜１０７を介して電界伝達媒体である生体１００に電界を誘起させ、この電界を生体１００を介して生体１００の他の部位に装着されている別のトランシーバ３’に伝達させる。
【０００６】
また、トランシーバ３’は、生体１００の他の部位に装着された別のトランシーバ３’から生体１００に誘起して伝達されてくる電界を絶縁膜１０９を介して受信電極１１１で受信し、この受信した電界を電界検出光学部１１０で電気光学結晶に結合（印加）して電気信号に変換してから信号処理回路１１５に送信する。信号処理回路１１５では、送信されてきた電気信号の増幅及び雑音除去等の信号処理を行った後、波形整形回路１１７に送信する。波形整形回路１１７では、送信されてきた電気信号の波形整形を施し、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】
例えば、図１６に示すように、右腕に装着したウェアラブルコンピュータ１は、トランシーバ３’により送信データに係る電気信号を電界として電界伝達媒体である生体１００に誘起させ、波線で示すように電界として生体１００の他の部位に伝達する。一方、左腕に装着したウェアラブルコンピュータ１では、生体１００から伝達されてくる電界をトランシーバ３’により電気信号に戻してから、受信データとして受信することができる。
【０００８】
また、トランシーバ３’により電気信号に戻す処理は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法により電界を検出する電界検出光学部１１０によって行う。この電界検出光学部１１０は、図１８に示すように、電流源１１９、レーザダイオード１２１、電気光学素子（電気光学結晶）１２３、第１及び第２波長板１３５，１３７、偏光ビームスプリッタ１３９、複数のレンズ１３３，１４１ａ，ｂ、フォトダイオード１４３ａ，ｂ、並びにグランド電極１３１により構成されている。尚、信号電極１２９は、図１７に示すような形態のトランシーバ３’においては、受信電極１１１に相当するものである。
【０００９】
このうち、電気光学素子１２３は、レーザダイオード１２１からのレーザ光の進行方向に対して直角方向に結合される電界にのみ感度を有し、この電界強度によって光学特性、すなわち複屈折率が変化し、この複屈折率の変化によりレーザ光の偏光を変化させるように構成されている。電気光学素子１２３の図上で上下方向に対向する両側面には、第１電極１２５と第２電極１２７が設けられている。この第１電極１２５および第２電極１２７は、レーザダイオード１２１からのレーザ光の電気光学素子１２３内における進行方向を両側から挟み、レーザ光に対して電界を直角に結合させることができる。
【００１０】
また、電界検出光学部１１０は、第１電極１２５を介して信号電極１２９（受信電極１１１）に接続されている。第１電極１２５に対向する第２電極１２７は、グランド電極１３１に接続されており、第１電極１２５に対してグランド電極として機能するように構成されている。そして、信号電極１２９は、生体１００に誘起されて伝達されてくる電界を検出すると、この電界を第１電極１２５に伝達し、第１電極１２５を介して電気光学素子１２３に結合することができる。
【００１１】
一方、電流源１１９の電流制御によりレーザダイオード１２１から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ１３３を介して平行光にされ、平行光となったレーザ光は第１波長板１３５で偏光状態を調整されて、電気光学素子１２３に入射する。電気光学素子１２３に入射されたレーザ光は、電気光学素子１２３内で第１、第２電極１２５，１２７の間を伝播するが、このレーザ光の伝播中において上述したように信号電極１２９が生体１００に誘起されて伝達されてくる電界を検出し、この電界を第１電極１２５を介して電気光学素子１２３に結合すると、この電界は第１電極１２５からグランド電極１３１に接続されている第２電極１２７に向かって形成される。この電界は、レーザダイオード１２１から電気光学素子１２３に入射したレーザ光の進行方向に直角であるため、電気光学素子１２３の光学特性である複屈折率が変化し、これによりレーザ光の偏光が変化する。
【００１２】
次に、電気光学素子１２３において第１電極１２５からの電界によって偏光が変化したレーザ光は、第２波長板１３７で偏光状態を調整されて偏光ビームスプリッタ１３９に入射する。偏光ビームスプリッタ１３９は、第２波長板１３７から入射されたレーザ光をＰ波およびＳ波に分離して、光の強度変化に変換する。この偏光ビームスプリッタ１３９でＰ波成分およびＳ波成分に分離されたレーザ光は、それぞれ第１、第２の集光レンズ１４１ａ，１４１ｂで集光されてから、光電気変換手段を構成する第１、第２のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂで受光され、第１、第２のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂにおいてＰ波光信号とＳ波光信号をそれぞれの電気信号に変換して出力することができる。尚、上述したように第１、第２のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂから出力される電流信号は、抵抗を用いて電圧信号に変換されてから、図１７に示す信号処理回路１１５で増幅及び雑音除去の信号処理を施され、波形整形回路１１７で波形整形の信号処理を施されてから、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に供給されることになる。なお、第１、第２のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂから出力される電流信号の一方のみを利用することも可能である。
【００１３】
ところで、電界検出光学部１１０は、受信電極１１１（信号電極１２９）を節点（接続点ともいう）Ｔ１とすると、図１９に示すように、電気光学素子１２３にレーザ光を入射させるとともに節点Ｔ１に交流の入力電圧Ｖｓｉｇを加えたうえで、電気光学素子１２３から出射される透過光を検出する受信回路の入力段に等価である。
【００１４】
また、電気光学素子１２３は電極で挟まれており、容量性リアクタンスと等価であるので、当該受信回路の入力段は、交流電源と容量性リアクタンスとを含む直列回路になっている。
【００１５】
節点Ｔ２はグランド電極１３１に相当するものであり、トランシーバ３’が例えば、デスクトップコンピュータとともに用いられて、接地されている理想的な場合は、受信回路の入力段は、交流電源と容量性リアクタンスのみの直列回路である。
【００１６】
一方、図１６に示すように、トランシーバ３’がウェアラブルコンピュータ１とともに用いられて接地されていない場合は、図２０に示すように、節点Ｔ２と大地との間には浮遊容量Ｃ_Ｓが存在することになる。この場合の受信感度は、トランシーバ３’が接地されている場合よりも極度に低くなる。
【００１７】
すなわち、図２１の等価回路に示すように、電気光学素子１２３の両端（Ｔ１とＴ２）に印加される信号電圧は、電気光学素子１２３の等価容量をＣ_ＥＯとすると、Ｖ_ｓｉｇ×Ｃ_Ｓ／（Ｃ_Ｓ＋Ｃ_ＥＯ）になり、透過光の偏光の変化量が低下するためである。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００１−３５２２９８号公報（第４−５頁、第１−５図）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、トランシーバ３’の電界検出光学部１１０は、電気光学素子を容量性リアクタンスとして用いた受信回路を構成しており、フローティングで用いられる場合に、受信感度が極端に低下する。そのため、信号処理回路１１５においては高い増幅率が必要になる。
【００２０】
そこで本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、交流である搬送波を変調してなる入力信号が電気光学素子に印加されたときの電気光学素子の光学特性の変化を検出する受信回路の受信感度アップを図ることにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、電気光学素子を有し、交流である搬送波を変調してなる入力信号が前記電気光学素子に印加されたときの当該電気光学素子の光学特性の変化を検出する受信回路において、前記電気光学素子に直列接続された誘導性リアクタンスを有し、容量性リアクタンスである当該電気光学素子と前記誘導性リアクタンスとで構成される共振回路に前記入力信号を印加させることを特徴とする受信回路をもって解決手段とする。
【００２２】
この請求項１の本発明によれば、電気光学素子に直列接続された誘導性リアクタンスを有し、容量性リアクタンスである当該電気光学素子と前記誘導性リアクタンスとで構成される共振回路に入力信号を印加させるので、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、受信感度をアップすることができる。
【００２３】
また、請求項２の本発明は、電気光学素子を有し、交流である搬送波を変調してなる入力信号が前記電気光学素子に印加されたときの当該電気光学素子の光学特性の変化を検出する受信回路において、前記電気光学素子に並列接続された容量性リアクタンスと、前記電気光学素子と前記容量性リアクタンスとで構成される並列回路に直列接続された誘導性リアクタンスとを有し、容量性リアクタンスである前記並列回路と前記誘導性リアクタンスとで構成される共振回路に前記入力信号を印加させることを特徴とする受信回路をもって解決手段とする。
【００２４】
この請求項２の本発明によれば、電気光学素子に並列接続された容量性リアクタンスと、電気光学素子と容量性リアクタンスとで構成される並列回路に直列接続された誘導性リアクタンスとを有し、容量性リアクタンスである並列回路と誘導性リアクタンスとで構成される共振回路に入力信号を印加させるので、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、受信感度をアップすることができる。
【００２５】
また、請求項３の本発明は、電気光学素子を有し、交流である搬送波を変調してなる入力信号が前記電気光学素子に印加されたときの当該電気光学素子の光学特性の変化を検出する受信回路において、前記電気光学素子に並列接続された誘導性リアクタンスであって、当該電気光学素子と誘導性リアクタンスとで構成される並列回路が誘導リアクタンスとなる誘導性リアクタンスと、前記並列回路に直列接続された容量性リアクタンスとを有し、誘導性リアクタンスである前記並列回路と前記容量性リアクタンスとで構成される共振回路に前記入力信号を印加させることを特徴とする受信回路をもって解決手段とする。
【００２６】
この請求項３の本発明によれば、電気光学素子に並列接続された誘導性リアクタンスであって、当該電気光学素子と誘導性リアクタンスとで構成される並列回路が誘導リアクタンスとなる誘導性リアクタンスと、並列回路に直列接続された容量性リアクタンスとを有し、誘導性リアクタンスである並列回路と容量性リアクタンスとで構成される共振回路に入力信号を印加させるので、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、受信感度をアップすることができる。
【００２７】
また、請求項４の本発明は、前記共振回路の共振周波数が前記搬送波の周波数または該周波数の近傍に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の受信回路をもって解決手段とする。
【００２８】
この請求項４の本発明によれば、共振回路の共振周波数が搬送波の周波数または該周波数の近傍に設定されているので、電気光学素子に印加される信号が最大限に高まり、その結果、受信感度を最大限にアップすることができる。
【００２９】
また、請求項５の本発明は、電気光学素子を有し、交流である搬送波を変調してなる入力信号が前記電気光学素子に印加されたときの当該電気光学素子の光学特性の変化を検出する受信回路において、前記電気光学素子に並列接続された誘導性リアクタンスであって、当該電気光学素子と誘導性リアクタンスとで構成される並列回路が誘導リアクタンスとなる誘導性リアクタンスを有し、前記並列回路における電気光学素子と誘導性リアクタンスの接続点の一方に対し、大地に対して生じた前記入力信号を印加させ、前記並列回路における電気光学素子と誘導性リアクタンスの接続点の他方を、前記大地に対しフローティングさせたことを特徴とする受信回路をもって解決手段とする。
【００３０】
この請求項５の本発明によれば、電気光学素子に並列接続された誘導性リアクタンスであって、当該電気光学素子と誘導性リアクタンスとで構成される並列回路が誘導リアクタンスとなる誘導性リアクタンスを有し、並列回路における電気光学素子と誘導性リアクタンスの接続点の一方に対し、大地に対して生じた入力信号を印加させ、並列回路における電気光学素子と誘導性リアクタンスの接続点の他方を、大地に対しフローティングさせたので、並列回路と大地との間の浮遊容量と並列回路とで構成される共振回路により、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、フローティングで用いる装置内の受信回路の受信感度をアップすることができる。
【００３１】
また、請求項６の本発明は、前記並列回路と大地との間の浮遊容量と当該並列回路とで構成される共振回路の共振周波数が前記搬送波の周波数または該周波数の近傍に設定されていることを特徴とする請求項５記載の受信回路をもって解決手段とする。
【００３２】
この請求項６の本発明によれば、並列回路と大地との間の浮遊容量と当該並列回路とで構成される共振回路の共振周波数が搬送波の周波数または該周波数の近傍に設定されているので、電気光学素子に印加される信号が最大限に高まり、その結果、フローティングで用いる装置内の受信回路の受信感度を最大限にアップすることができる。
【００３３】
また、請求項７の本発明は、前記電界光学素子に光を入射させたときに当該電界光学素子から出射される光の強度を基に前記並列接続された誘導性リアクタンスの値を変化させる手段を備える請求項５または６記載の受信回路をもって解決手段とする。
【００３４】
この請求項７の本発明によれば、電界光学素子に光を入射させたときに当該電界光学素子から出射される光の強度を基に並列接続された誘導性リアクタンスの値を変化させる手段を備えるので、フローティングで用いる装置内の受信回路の受信感度をアップさせ、さらに調整することが可能となる。
【００３５】
また、請求項８の本発明は、前記並列接続された誘導性リアクタンスは、巻き線と該巻き線に磁気的に結合された巻き線とからなるトランスと、一方の巻き線に並列接続された誘導性リアクタンスとにより構成され、前記並列接続された誘導性リアクタンスの値を変化させる手段は、前記巻き線に並列接続された誘導性リアクタンスの値を変化させることを特徴とする請求項７記載の受信回路をもって解決手段とする。
【００３６】
この請求項８の本発明によれば、並列接続された誘導性リアクタンスは、巻き線と該巻き線に磁気的に結合された巻き線とからなるトランスと、一方の巻き線に並列接続された誘導性リアクタンスとにより構成され、並列接続された誘導性リアクタンスの値を変化させる手段は、巻き線に並列接続された誘導性リアクタンスの値を変化させるので、フローティングで用いる装置内の受信回路の受信感度をアップさせ、調整可能とし、さらに入力側と出力側を絶縁することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明の受信回路は、電界検出光学部１１０について発明されたものであり、図１６〜１８を参照して説明したように適用され、基本的には同様に作用する。そのため、従来に用いられたものと同一の構成要素には同一名称、同一符号を用ることで、詳細な説明は省略する。
【００３８】
まず、受信回路の入力段を複数の実施の形態に分けて説明する。
【００３９】
[第１の実施の形態]
図１は、第１の実施の形態の入力段を示す図である。
【００４０】
図１に示すように、第１の実施の形態の受信回路の入力段は、図１９に示す受信回路の入力段における節点Ｔ１（受信電極１１１つまり信号電極１２９）と、内部の節点Ｔ３との間に誘導性リアクタンスＸ_Ｌを接続し、節点Ｔ３を第１電極１２５に接続してなるものである。なお、電気光学素子１２３（ＥＯ）を挟んで第１電極１２５に対向する第２電極は、節点Ｔ２（グランド電極１３１）に接続され、節点Ｔ２は大地に接地されている。
【００４１】
第１の実施の形態の受信回路の入力段を、容量性リアクタンスＸ_Ｃ（電気光学素子１２３（ＥＯ））と誘導性リアクタンスＸ_Ｌの直列共振回路とすると、共振周波数は、節点Ｔ１と大地との間に印加される変調された入力信号Ｖ_ｓｉｇにおける搬送波の周波数またはその近傍に設定されている。そのため、電気光学素子１２３（ＥＯ）に印加される信号をＱ（本共振回路の先鋭度）倍、すなわちＱ×Ｖ_ｓｉｇにまで高めることができる。Ｑの値は、リアクタンス値と本共振回路の寄生抵抗で決まり、数十〜数百の値になる。入力信号Ｖ_ｓｉｇは、交流である搬送波を変調した、例えば振幅変調信号（ＡＭ変調信号）、周波数変調信号（ＦＭ信号）、パルス変調信号（ＰＭ信号）、位相変調信号（ＰＳＫ信号）である。
【００４２】
[第２の実施の形態]
図２は、第２の実施の形態の入力段を示す図である。
【００４３】
図２に示すように、第２の実施の形態の受信回路の入力段は、第１の実施の形態の受信回路の入力段における、誘導性リアクタンスＸ_Ｌと容量性リアクタンスＸ_Ｃ（電気光学素子１２３（ＥＯ））を逆に接続したものであり、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４４】
[第３の実施の形態]
図３は、第３の実施の形態の入力段を示す図である。
【００４５】
第３の実施の形態の入力段は、第１の実施の形態の入力段の電気光学素子１２３（ＥＯ）に並列に容量性リアクタンスＸ_Ｃを付加してなるものである。
【００４６】
この並列回路を容量性リアクタンスＸ_Ｃ’とし、第３の実施の形態の受信回路の入力段を、容量性リアクタンスＸ_Ｃ’と誘導性リアクタンスＸ_Ｌの直列共振回路とすると、共振周波数は、節点Ｔ１と大地との間に印加される入力信号Ｖ_ｓｉｇにおける搬送波の周波数またはその近傍に設定されている。
【００４７】
かかる構成により、電気光学素子１２３（ＥＯ）の容量性リアクタンスを変えて共振周波数を設定する際に、当該容量性リアクタンスを大きくした場合と同等の効果が得られる。すなわち、電気光学素子１２３（ＥＯ）のサイズを小さくできる。
【００４８】
[第４の実施の形態]
図４は、第４の実施の形態の入力段を示す図である。
【００４９】
図４に示すように、第４の実施の形態の受信回路の入力段は、第３の実施の形態の受信回路の入力段における、誘導性リアクタンスＸ_Ｌと容量性リアクタンスＸ_Ｃ’を逆に接続したものであり、第３の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００５０】
[第５の実施の形態]
図５は、第５の実施の形態の入力段を示す図である。
【００５１】
第５の実施の形態の受信回路の入力段は、図１９に示す受信回路の入力段における節点Ｔ２と、新たな節点Ｔ３との間に容量性リアクタンスＸ_Ｃを接続し、節点Ｔ３を第２電極１２７に接続し、さらに、電気光学素子１２３（ＥＯ）に並列に誘導性リアクタンスＸ_Ｌを付加してなるものである。なお、節点Ｔ２（グランド電極１３１）は大地に接地されている。
【００５２】
誘導性リアクタンスＸ_Ｌの値は並列回路が誘導性リアクタンスＸ_Ｌ’となるように設定されている。この理由は後述する。
【００５３】
第５の実施の形態の受信回路の入力段を、容量性リアクタンスＸ_Ｃと誘導性リアクタンスＸ_Ｌ’の直列共振回路とすると、共振周波数は、節点Ｔ１と大地との間に印加される入力信号Ｖ_ｓｉｇにおける搬送波の周波数またはその近傍に設定されている。したがって、電気光学素子１２３（ＥＯ）に印加される信号電圧をＱ（本共振回路の先鋭度）倍、すなわちＱ×Ｖ_ｓｉｇにまで高めることができる。
【００５４】
[第６の実施の形態]
図６は、第６の実施の形態の入力段を示す図である。
【００５５】
図６に示すように、第６の実施の形態の受信回路の入力段は、第５の実施の形態の受信回路の入力段における、誘導性リアクタンスＸ_Ｌ’と容量性リアクタンスＸ_Ｃを逆に接続したものであり、第５の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００５６】
[第７の実施の形態]
図７は、第７の実施の形態の入力段を示す図である。
【００５７】
第７の実施の形態の受信回路の入力段は、第５の実施の形態の受信回路の入力段における容量性リアクタンスＸ_Ｃを、節点Ｔ２（グランド電極１３１）と大地の間の浮遊容量Ｃ_Ｓで代用したものである。すなわち、電気光学素子１２３と誘導性リアクタンスＸ_Ｌの節点Ｔ１に対し、大地に対して生じた入力信号Ｖ_Ｓｉｇを印加させ、電気光学素子１２３と誘導性リアクタンスＸ_Ｌの節点Ｔ２を、大地に対しフローティングさせたものである。この第７の実施の形態の受信回路は、節点Ｔ２の大地への接地が不要なので、ウェアラブルコンピュータ１とともに用いられるトランシーバ３’の電界検出光学部１１０に適用することができる。
【００５８】
ところで、第７の実施の形態の受信回路の入力段には、浮遊容量Ｃ_Ｓが利用されているため、当該浮遊容量Ｃ_Ｓは、受信回路の使用環境によって変化するため、図７の誘導性リアクタンスＸ_Ｌ’の値を調整する必要が生じる。第７の実施の形態の受信回路では、誘導性リアクタンスＸ_Ｌ’の値を自動的に調整する機能がある。
【００５９】
図８は、第７の実施の形態の受信回路の全体構成を示す図である。
【００６０】
図７の誘導性リアクタンスＸ_Ｌは、図８では、可変誘導性リアクタンスＸ_ＬＶである。可変誘導性リアクタンスＸ_ＬＶは、さらに具体的に言えば、可変インダクタ、もしくはインダクタとキャパシタからなる２端子回路である。２端子回路を用いる場合は、可変インダクタと可変キャパシタの少なくとも一方を用いることにより可変誘導性リアクタンスＸ_ＬＶが実現できる。
【００６１】
なお、図９に示すように、前記可変誘導性リアクタンスＸ_ＬＶを、節点Ｔ１とＴ２との間に接続される巻き線と該巻き線に磁気的に結合された巻き線からなるトランスと後者の巻き線に並列接続された可変誘導性リアクタンスＸ_ＬＶ０とにより構成することができる。この構成によって、入力側（Ｔ１）と出力側（後述する可変リアクタンス制御信号１５３１）とを分離することができる。
【００６２】
さて、第７の実施の形態の受信回路は、光−電気信号変換器１５１と信号強度モニタ回路１５２とリアクタンス調整回路１５３を有している。電気光学素子１２３（ＥＯ）から出射された透過光は、図示しない偏光ビームスプリッタに通された後、光−電気信号変換器１５１（具体的には、図１８のフォトダイオード、若しくはフォトトランジスタ等）で電気信号（電圧の高低、または電流の大小）に変換され、変換された信号は受信信号として信号処理回路１１５へ出力されるとともに信号強度モニタ回路１５２に入力される。信号強度モニタ回路１５２は、例えば検波回路などで構成されており、光−電気信号変換器１５１で変換された電気信号の振幅の程度に応じた電圧／電流信号を出力する。リアクタンス調整回路１５３は、信号強度モニタ回路１５２からの出力に対応した制御電圧／電流を可変リアクタンス制御信号１５３１として出力する。そして、可変リアクタンス制御信号１５３１により、可変リアクタンスＸ_Ｌｖの値を変化させる。
【００６３】
なお、可変キャパシタとしては、機械的にまたは電気的に容量を変化させるもののどちらでも使用できる。また、可変インダクタとしては、機械的にまたは電気的にインダクタンスを変化させるもののどちらでも使用できる。
【００６４】
ここで、リアクタンスについて説明する。
【００６５】
リアクタンスはスカラー量であり、インダクタのように正値をとる場合を誘導性、キャパシタのように負値をとる場合を容量性という。
【００６６】
図１０は、誘導性リアクタンスの代表例を示す図である。図１０（ａ）は、固定インダクタ、図１０（ｂ）は、可変インダクタであり、いずれも誘導性リアクタンスとして適用可能である。インダクタの場合は、図１０（ｃ）に示すように、リアクタンスの値は周波数の増大に比例して増加する。
【００６７】
図１１は、容量性リアクタンスの代表例を示す図である。図１１（ａ）は、固定キャパシタ、図１１（ｂ）は、可変キャパシタであり、いずれも容量性リアクタンスとして適用可能である。キャパシタの場合は、図１１（ｃ）に示すように、リアクタンスの絶対値は周波数の増大に反比例して減少する（ゼロに漸近する）。
【００６８】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）はそれぞれ、インダクタとキャパシタを直列接続した２端子回路、インダクタとキャパシタと抵抗を直列接続した２端子回路を示すを図である。当該２端子回路では、周波数によりリアクタンスの極性が変化する。すなわち、図１２（ｃ）に示すように、直列共振周波数ｆ_０より低い周波数において、リアクタンスは容量性、ｆ_０より高い周波数では誘導性を示す。
【００６９】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）はそれぞれ、インダクタとキャパシタを並列接続した２端子回路、インダクタとキャパシタと抵抗を並列接続した２端子回路を示す図である。当該２端子回路では、周波数によりリアクタンスの極性が変化する。すなわち、図１３（ｃ）に示すように、並列共振周波数ｆ_０より低い周波数において、リアクタンスは誘導性、ｆ_０より高い周波数では容量性を示す。図１２の直列回路との違いは、ｆ_０の近傍で著しく大きいリアクタンスの値を得られることであり、例えば誘導性リアクタンスをインダクタだけで実現する場合に比べて、インダクタのサイズを小型化できる利点がある。
【００７０】
なお、キャパシタおよびインダクタについては、受動素子を用いる他に、リアクタンストランジスタを利用することも可能である。
【００７１】
リアクタンストランジスタとは、トランジスタに受動素子を付加して等価的にキャパシタもしくはインダクタの性質を持たせた２端子回路のことである。
【００７２】
図１４は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴによるキャパシタンストランジスタの例を示す図である。ＭＯＳＦＥＴの相互コンダクタンスをｇ_ｍ、キャパシタの容量値をＣ、抵抗の値をＲとすると、実現される等価容量は（Ｃ・Ｒ・ｇ_ｍ）で与えられる。
【００７３】
図１５は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴによるインダクタンストランジスタの例を示す図である。図１４とは、キャパシタＣと抵抗Ｒの位置関係が異なる。ＭＯＳＦＥＴの相互コンダクタンスをｇ_ｍ、キャパシタの容量値をＣ、抵抗の値をＲとすると、実現される等価インダクタンス値は（Ｃ・Ｒ／ｇ_ｍ）で与えられる。
【００７４】
等価容量値、等価インダクタンス値の導出方法については、例えば、小柴、植田著、「発振・変復調回路の考え方」改定２版、オーム社、ｐｐ．１３３−１３６、平成３年１２月発行に記載されている。
【００７５】
また、リアクタンストランジスタに関しては、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、接合形ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタを用いても同様に実現可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の受信回路によれば、電気光学素子に直列接続された誘導性リアクタンスを有し、容量性リアクタンスである当該電気光学素子と誘導性リアクタンスとで構成される共振回路に入力信号を印加させるので、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、受信感度をアップすることができる。
【００７７】
また、電気光学素子に並列接続された容量性リアクタンスと、電気光学素子と容量性リアクタンスとで構成される並列回路に直列接続された誘導性リアクタンスとを有し、容量性リアクタンスである並列回路と誘導性リアクタンスとで構成される共振回路に入力信号を印加させるので、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、受信感度をアップすることができる。
【００７８】
また、電気光学素子に並列接続された誘導性リアクタンスであって、当該電気光学素子と誘導性リアクタンスとで構成される並列回路が誘導リアクタンスとなる誘導性リアクタンスと、並列回路に直列接続された容量性リアクタンスとを有し、誘導性リアクタンスである並列回路と容量性リアクタンスとで構成される共振回路に入力信号を印加させるので、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、受信感度をアップすることができる。
【００７９】
また、電気光学素子に並列接続された誘導性リアクタンスであって、当該電気光学素子と誘導性リアクタンスとで構成される並列回路が誘導リアクタンスとなる誘導性リアクタンスを有し、並列回路における電気光学素子と誘導性リアクタンスの接続点の一方に対し、大地に対して生じた入力信号を印加させ、並列回路における電気光学素子と誘導性リアクタンスの接続点の他方を、大地に対しフローティングさせたので、並列回路と大地との間の浮遊容量と並列回路とで構成される共振回路により、電気光学素子に印加される信号が高まり、その結果、フローティングで用いる装置内の受信回路の受信感度をアップすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の入力段を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の入力段を示す図である。
【図３】第３の実施の形態の入力段を示す図である。
【図４】第４の実施の形態の入力段を示す図である。
【図５】第５の実施の形態の入力段を示す図である。
【図６】第６の実施の形態の入力段を示す図である。
【図７】第７の実施の形態の入力段を示す図である。
【図８】第７の実施の形態の受信回路の全体構成を示す図である。
【図９】可変リアクタンスＸ_Ｌｖにトランスを用いた例を示す図である。
【図１０】誘導性リアクタンスの代表例を示す図である。
【図１１】容量性リアクタンスの代表例を示す図である。
【図１２】インダクタとキャパシタを直列接続した２端子回路を示す図である。
【図１３】インダクタとキャパシタを並列接続した２端子回路を示す図である。
【図１４】ＮチャネルＭＯＳＦＥＴによるキャパシタンストランジスタの例を示す図である。
【図１５】ＮチャネルＭＯＳＦＥＴによるインダクタンストランジスタの例を示す図である。
【図１６】複数のウェアラブルコンピュータ間通信を行う場合のイメージ図である。
【図１７】人体を介したデータ通信を行うために用いるトランシーバの全体構成図である。
【図１８】トランシーバ内の電界検出光学部１１０の詳細な構成を示した構成図である。
【図１９】従来の受信回路の入力段を示す図である。
【図２０】従来の受信回路を接地しない場合の入力段を示す図である。
【図２１】図２０の回路の等価回路を示す図である。
【符号の説明】
Ｔ１…受信回路の入力節点
Ｔ２…受信回路のグランド節点
Ｔ３…受信回路の内部節点
Ｖ_ｓｉｇ…受信回路の入力信号
Ｃ_ＥＯ…電気光学素子の等価容量
Ｃ_Ｓ…受信回路のグランド端子と大地間の浮遊容量（寄生容量）
Ｘ_Ｌ…誘導性リアクタンス
Ｘ_ＬＶ，Ｘ_ＬＶ０…可変誘導性リアクタンス
Ｘ_Ｃ…容量性リアクタンス
ｆ_０…並列共振周波数，直列共振周波数
１…ウェアラブルコンピュータ
３…トランシーバ
４…ケーブル
５…ＰＣ
１００…生体
１０１…入出力回路
１０３…送信部
１０５…送信電極
１０７，１０９…絶縁膜
１１０…電界検出光学部
１１１…受信電極
１１５…信号処理回路
１１７…波形整形回路
１１９…電流源
１２１…レーザダイオード
１２３…電気光学素子
１２５…第１電極
１２７…第２電極
１２９…信号電極
１３１…グランド電極
１３３…コリメートレンズ
１３５…第１波長板
１３７…第２波長板
１３９…偏光ビームスプリッタ
１４１ａ…第１の集光レンズ
１４１ｂ…第２の集光レンズ
１４３ａ…第１のフォトダイオード
１４３ｂ…第２のフォトダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiving circuit that includes an electro-optic element and detects a change in optical characteristics of the electro-optic element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is an alternating current is applied to the electro-optic element.
[0002]
[Prior art]
In recent years, attention has been focused on a new concept computer that can be worn and operated on a human body like clothing. This computer is called a wearable computer and can be realized by miniaturization and high performance of the portable terminal.
[0003]
In addition, research on a technique for performing data communication between a plurality of wearable computers via a human body (living body) such as a human arm, shoulder, and torso has progressed, and this technique has already been proposed in patent documents (for example, , See Patent Document 1). FIG. 16 shows an image diagram in the case of performing communication between a plurality of wearable computers via such a human body. As shown in the figure, the wearable computer 1 constitutes one set with a transceiver 3 ′ in contact with the wearable computer 1, and the other wearable computer 1 and the transceiver 3 ′ pass through a human body. Thus, data communication can be performed. The wearable computer 1 is installed on a PC (personal computer) 5 other than the wearable computer 1 attached to a human body and a transceiver 3'a installed on a wall, or on the PC 5 and a floor. Data communication with the set of transceivers 3'b is also possible. However, the PC 5 in this case is not in contact with each other like the wearable computer 1 and the transceiver 3 ′, and is connected to the transceivers 3 ′ a and 3 ′ b via the cable 4. For data communication through the human body, a signal detection technique based on an electro-optical technique using laser light and an electro-optic crystal is used, and an electric field based on information (data) to be transmitted is applied to the human body as an electric field transmission medium. Information is transmitted / received using the induced electric field. The technique of data communication via the human body will be described in more detail with reference to FIGS.
[0004]
FIG. 17 is an overall configuration diagram of a transceiver 3 ′ used for data communication via a human body (living body 100). FIG. 18 is a configuration diagram showing a detailed configuration of the electric field detection optical unit 110 in the transceiver 3 ′.
[0005]
As shown in FIG. 17, the transceiver 3 ′ is used in a state where the transmission electrode 105 and the reception electrode 111 are in contact with the living body 100 via the insulating films 107 and 109, respectively. As shown in FIG. 17, the transceiver 3 ′ receives data supplied from the wearable computer 1 via the I / O (input / output) circuit 101 and transmits the data to the transmission unit 103. In the transmission unit 103, an electric field is induced in the living body 100 that is an electric field transmission medium from the transmitting electrode 105 through the insulating film 107, and this electric field is transmitted to another part of the living body 100 through the living body 100. 3 'is transmitted.
[0006]
The transceiver 3 ′ receives an electric field induced and transmitted to the living body 100 from another transceiver 3 ′ attached to another part of the living body 100 by the receiving electrode 111 via the insulating film 109. The applied electric field is coupled (applied) to the electro-optic crystal by the electric field detection optical unit 110 and converted into an electric signal, and then transmitted to the signal processing circuit 115. The signal processing circuit 115 performs signal processing such as amplification and noise removal of the transmitted electric signal, and then transmits the signal to the waveform shaping circuit 117. The waveform shaping circuit 117 performs waveform shaping of the transmitted electrical signal and supplies it to the wearable computer 1 via the input / output circuit 101.
[0007]
For example, as shown in FIG. 16, the wearable computer 1 attached to the right arm causes the transceiver 3 ′ to induce an electrical signal related to transmission data as an electric field in the living body 100, which is an electric field transmission medium, and to Communicate to 100 other sites. On the other hand, in the wearable computer 1 attached to the left arm, the electric field transmitted from the living body 100 can be returned to an electrical signal by the transceiver 3 ′ and then received as received data.
[0008]
Further, the process of returning to an electric signal by the transceiver 3 ′ is performed by the electric field detection optical unit 110 that detects an electric field by an electro-optical technique using laser light and an electro-optical crystal. As shown in FIG. 18, the electric field detection optical unit 110 includes a current source 119, a laser diode 121, an electro-optic element (electro-optic crystal) 123, first and second wavelength plates 135 and 137, a polarizing beam splitter 139, a plurality of Lens 133, 141a, b, photodiode 143a, b, and ground electrode 131. The signal electrode 129 corresponds to the reception electrode 111 in the transceiver 3 ′ having the configuration shown in FIG.
[0009]
Among these, the electro-optical element 123 has sensitivity only to an electric field coupled in a direction perpendicular to the traveling direction of the laser light from the laser diode 121, and the optical characteristics, that is, the birefringence index changes depending on the electric field strength. The polarization of the laser beam is changed by changing the birefringence. A first electrode 125 and a second electrode 127 are provided on both side surfaces of the electro-optic element 123 that face in the vertical direction in the figure. The first electrode 125 and the second electrode 127 sandwich the traveling direction of the laser light from the laser diode 121 in the electro-optic element 123 from both sides, and can couple the electric field to the laser light at a right angle.
[0010]
The electric field detection optical unit 110 is connected to the signal electrode 129 (reception electrode 111) via the first electrode 125. The second electrode 127 facing the first electrode 125 is connected to the ground electrode 131 and is configured to function as a ground electrode with respect to the first electrode 125. When the signal electrode 129 detects an electric field induced and transmitted to the living body 100, the signal electrode 129 can transmit the electric field to the first electrode 125 and be coupled to the electro-optic element 123 via the first electrode 125. .
[0011]
On the other hand, the laser light output from the laser diode 121 by the current control of the current source 119 is converted into parallel light through the collimator lens 133, and the polarization state of the laser light that has become parallel light is adjusted by the first wavelength plate 135. Then, the light enters the electro-optical element 123. The laser light incident on the electro-optical element 123 propagates between the first and second electrodes 125 and 127 in the electro-optical element 123. During the propagation of the laser light, the signal electrode 129 is formed on the living body as described above. When the electric field induced and transmitted by 100 is detected and this electric field is coupled to the electro-optic element 123 via the first electrode 125, this electric field is connected to the ground electrode 131 from the first electrode 125. It is formed toward the electrode 127. Since this electric field is perpendicular to the traveling direction of the laser light incident on the electro-optic element 123 from the laser diode 121, the birefringence, which is the optical characteristic of the electro-optic element 123, changes, thereby changing the polarization of the laser light. To do.
[0012]
Next, the laser light whose polarization has been changed by the electric field from the first electrode 125 in the electro-optic element 123 is adjusted in polarization state by the second wave plate 137 and is incident on the polarization beam splitter 139. The polarization beam splitter 139 separates the laser light incident from the second wave plate 137 into P waves and S waves and converts them into changes in light intensity. The laser light separated into the P-wave component and the S-wave component by the polarization beam splitter 139 is condensed by the first and second condenser lenses 141a and 141b, respectively, and then the first constituting the photoelectric conversion means. The first and second photodiodes 143a and 143b can convert the P-wave optical signal and the S-wave optical signal into respective electric signals and output them. As described above, the current signals output from the first and second photodiodes 143a and 143b are converted into voltage signals using resistors, and then amplified and removed by the signal processing circuit 115 shown in FIG. The waveform shaping circuit 117 performs the waveform shaping signal processing, and the waveform shaping circuit 117 supplies the signal to the wearable computer 1 via the input / output circuit 101. It is also possible to use only one of the current signals output from the first and second photodiodes 143a and 143b.
[0013]
By the way, when the receiving electrode 111 (signal electrode 129) is a node (also referred to as a connection point) T1, the electric field detection optical unit 110 causes laser light to enter the electro-optical element 123 and enter the node T1, as shown in FIG. This is equivalent to the input stage of the receiving circuit that detects the transmitted light emitted from the electro-optic element 123 after adding the AC input voltage Vsig.
[0014]
Further, since the electro-optical element 123 is sandwiched between electrodes and is equivalent to capacitive reactance, the input stage of the receiving circuit is a series circuit including an AC power source and capacitive reactance.
[0015]
The node T2 corresponds to the ground electrode 131. In an ideal case where the transceiver 3 'is used with, for example, a desktop computer and is grounded, the input stage of the receiving circuit includes only an AC power source and a capacitive reactance. It is a series circuit.
[0016]
On the other hand, as shown in FIG. 16, when the transceiver 3 ′ is used with the wearable computer 1 and is not grounded, as shown in FIG. 20, there is a stray capacitance C between the node T2 and the ground. _S Will exist. The reception sensitivity in this case is extremely lower than when the transceiver 3 ′ is grounded.
[0017]
That is, as shown in the equivalent circuit of FIG. 21, the signal voltage applied to both ends (T1 and T2) of the electro-optic element 123 is equivalent to the equivalent capacitance of the electro-optic element 123 as C. _EO V _sig × C _S / (C _S + C _EO This is because the amount of change in polarization of transmitted light is reduced.
[0018]
[Patent Document 1]
JP 2001-352298 A (page 4-5, FIG. 1-5)
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the electric field detection optical unit 110 of the transceiver 3 ′ constitutes a reception circuit using an electro-optical element as a capacitive reactance, and when used in a floating state, reception sensitivity is extremely reduced. Therefore, the signal processing circuit 115 needs a high amplification factor.
[0020]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an electro-optical element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is an alternating current is applied to the electro-optical element. The purpose of this is to increase the receiving sensitivity of the receiving circuit that detects the change in the optical characteristics.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described conventional problems, the present invention of claim 1 includes an electro-optic element, and the electro-optic when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is an alternating current is applied to the electro-optic element. In a receiving circuit for detecting a change in optical characteristics of an element, the resonant circuit includes an inductive reactance connected in series to the electro-optic element, and the capacitive optical reactance and the inductive reactance. The above-mentioned input signal is applied to a receiving circuit, which is a solving means.
[0022]
According to the first aspect of the present invention, an input signal is input to a resonance circuit having an inductive reactance connected in series to an electro-optic element, and configured by the electro-optic element having capacitive reactance and the inductive reactance. Is applied, the signal applied to the electro-optic element is increased, and as a result, the receiving sensitivity can be increased.
[0023]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electro-optical element, and a change in optical characteristics of the electro-optical element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is an alternating current is applied to the electro-optical element is detected. A capacitive reactance connected in parallel to the electro-optic element, and an inductive reactance connected in series to a parallel circuit composed of the electro-optic element and the capacitive reactance. The receiving means is characterized in that the input signal is applied to a resonance circuit composed of the parallel circuit which is reactance and the inductive reactance.
[0024]
According to the second aspect of the present invention, there is a capacitive reactance connected in parallel to the electro-optic element, and an inductive reactance connected in series to a parallel circuit composed of the electro-optic element and the capacitive reactance. Since the input signal is applied to the resonance circuit composed of the parallel circuit having the capacitive reactance and the inductive reactance, the signal applied to the electro-optical element increases, and as a result, the reception sensitivity can be increased.
[0025]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electro-optical element, and a change in optical characteristics of the electro-optical element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is an alternating current is applied to the electro-optical element is detected. An inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein the parallel circuit composed of the electro-optic element and the inductive reactance becomes an inductive reactance; and A solution means having a receiving circuit, wherein the input signal is applied to a resonance circuit having the capacitive reactance connected in series and the parallel circuit having the inductive reactance and the capacitive reactance; To do.
[0026]
According to the third aspect of the present invention, there is an inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein the parallel circuit constituted by the electro-optic element and the inductive reactance becomes an inductive reactance. Since the input signal is applied to the resonance circuit having the capacitive reactance connected in series to the parallel circuit and composed of the parallel circuit that is inductive reactance and the capacitive reactance, the signal applied to the electro-optic element As a result, the reception sensitivity can be increased.
[0027]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the receiving circuit according to any one of the first to third aspects, wherein the resonant frequency of the resonant circuit is set to the frequency of the carrier wave or in the vicinity of the frequency. Let it be a solution.
[0028]
According to the fourth aspect of the present invention, since the resonance frequency of the resonance circuit is set at or near the frequency of the carrier wave, the signal applied to the electro-optic element is maximized, and as a result, the reception Sensitivity can be maximized.
[0029]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electro-optical element, and a change in optical characteristics of the electro-optical element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is an alternating current is applied to the electro-optical element is detected. The inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein the parallel circuit composed of the electro-optic element and the inductive reactance has an inductive reactance that becomes an inductive reactance, The input signal generated with respect to the ground is applied to one of connection points between the electro-optic element and the inductive reactance in the circuit, and the other connection point between the electro-optic element and the inductive reactance in the parallel circuit is connected to the ground. As a solution, a receiving circuit characterized by floating is used.
[0030]
According to the fifth aspect of the present invention, the inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein the parallel circuit composed of the electro-optic element and the inductive reactance becomes an inductive reactance, An input signal generated to the ground is applied to one of the connection points of the electro-optic element and the inductive reactance in the parallel circuit, and the other of the connection points of the electro-optic element and the inductive reactance in the parallel circuit is Since the floating circuit is made floating with respect to the ground, the signal applied to the electro-optic element is increased by the resonance circuit composed of the stray capacitance between the parallel circuit and the ground and the parallel circuit. The receiving sensitivity of the receiving circuit can be increased.
[0031]
According to the sixth aspect of the present invention, a resonance frequency of a resonance circuit composed of the stray capacitance between the parallel circuit and the ground and the parallel circuit is set to the frequency of the carrier wave or in the vicinity of the frequency. The receiving circuit according to claim 5 is used as a solving means.
[0032]
According to the sixth aspect of the present invention, the resonance frequency of the resonance circuit constituted by the stray capacitance between the parallel circuit and the ground and the parallel circuit is set to the frequency of the carrier wave or in the vicinity of the frequency. The signal applied to the electro-optical element is maximized, and as a result, the receiving sensitivity of the receiving circuit in the apparatus used in a floating state can be maximized.
[0033]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided means for changing the value of the inductive reactance connected in parallel based on the intensity of light emitted from the electro-optical element when light is incident on the electro-optical element. A receiving circuit according to claim 5 or 6 is provided as a solving means.
[0034]
According to the seventh aspect of the present invention, there is provided means for changing the value of the inductive reactance connected in parallel based on the intensity of the light emitted from the electro-optical element when the light is incident on the electro-optical element. Therefore, it is possible to increase the reception sensitivity of the reception circuit in the apparatus used in a floating state and further adjust the reception sensitivity.
[0035]
According to the present invention of claim 8, the inductive reactance connected in parallel is connected in parallel to a transformer composed of a winding and a winding magnetically coupled to the winding, and to one winding. 8. The inductive reactance comprising: an inductive reactance, and the means for changing the value of the inductive reactance connected in parallel changes the value of the inductive reactance connected in parallel to the winding. A receiving circuit is used as a solution.
[0036]
According to the eighth aspect of the present invention, the inductive reactance connected in parallel is connected in parallel to one transformer and a transformer composed of a winding and a winding magnetically coupled to the winding. The means for changing the value of the inductive reactance constituted by the inductive reactance and connected in parallel changes the value of the inductive reactance connected in parallel to the winding. The sensitivity can be increased and adjustable, and the input side and the output side can be insulated.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The receiving circuit of the present invention is invented with respect to the electric field detecting optical unit 110, and is applied as described with reference to FIGS. Therefore, the detailed description is abbreviate | omitted by using the same name and the same code | symbol for the component same as what was used conventionally.
[0038]
First, the input stage of the receiving circuit will be described by dividing it into a plurality of embodiments.
[0039]
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating an input stage according to the first embodiment.
[0040]
As shown in FIG. 1, the input stage of the receiving circuit according to the first embodiment includes a node T1 (receiving electrode 111 or signal electrode 129) in the input stage of the receiving circuit shown in FIG. 19, and an internal node T3. Inductive reactance X _L And the node T3 is connected to the first electrode 125. The second electrode facing the first electrode 125 across the electro-optic element 123 (EO) is connected to the node T2 (ground electrode 131), and the node T2 is grounded.
[0041]
The input stage of the receiving circuit of the first embodiment is expressed as capacitive reactance X _C (Electro-optic element 123 (EO)) and inductive reactance X _L The resonant frequency of the modulated input signal V applied between the node T1 and the ground. _sig Is set at or near the carrier frequency. Therefore, the signal applied to the electro-optic element 123 (EO) is multiplied by Q (sharpness of the resonance circuit) times, that is, Q × V. _sig Can be increased to. The value of Q is determined by the reactance value and the parasitic resistance of the resonance circuit, and is a value of several tens to several hundreds. Input signal V _sig Is an amplitude modulated signal (AM modulated signal), a frequency modulated signal (FM signal), a pulse modulated signal (PM signal), or a phase modulated signal (PSK signal), for example, obtained by modulating a carrier wave that is an alternating current.
[0042]
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a diagram illustrating an input stage according to the second embodiment.
[0043]
As shown in FIG. 2, the input stage of the receiving circuit of the second embodiment is an inductive reactance X in the input stage of the receiving circuit of the first embodiment. _L And capacitive reactance X _C (Electro-optical element 123 (EO)) is connected in reverse, and has the same effect as that of the first embodiment.
[0044]
[Third embodiment]
FIG. 3 is a diagram illustrating an input stage according to the third embodiment.
[0045]
The input stage of the third embodiment has a capacitive reactance X in parallel with the electro-optic element 123 (EO) of the input stage of the first embodiment. _C Is added.
[0046]
This parallel circuit is connected to capacitive reactance X _C And the input stage of the receiving circuit of the third embodiment is the capacitive reactance X _C 'And inductive reactance X _L In this case, the resonance frequency is determined by the input signal V applied between the node T1 and the ground. _sig Is set at or near the carrier frequency.
[0047]
With this configuration, when the resonant frequency is set by changing the capacitive reactance of the electro-optic element 123 (EO), the same effect as when the capacitive reactance is increased can be obtained. That is, the size of the electro-optical element 123 (EO) can be reduced.
[0048]
[Fourth embodiment]
FIG. 4 is a diagram illustrating an input stage according to the fourth embodiment.
[0049]
As shown in FIG. 4, the input stage of the receiver circuit of the fourth embodiment is the inductive reactance X in the input stage of the receiver circuit of the third embodiment. _L And capacitive reactance X _C 'Is connected in reverse, and the same operational effects as in the third embodiment can be obtained.
[0050]
[Fifth embodiment]
FIG. 5 is a diagram illustrating an input stage according to the fifth embodiment.
[0051]
The input stage of the receiving circuit according to the fifth embodiment has a capacitive reactance X between a node T2 and a new node T3 in the input stage of the receiving circuit shown in FIG. _C Are connected, the node T3 is connected to the second electrode 127, and the inductive reactance X is parallel to the electro-optic element 123 (EO). _L Is added. The node T2 (ground electrode 131) is grounded.
[0052]
Inductive reactance X _L The value of is the inductive reactance X in the parallel circuit _L It is set to be '. The reason for this will be described later.
[0053]
The input stage of the receiving circuit of the fifth embodiment is represented by capacitive reactance X _C And inductive reactance X _L 'Series resonance circuit, the resonance frequency is the input signal V applied between the node T1 and the ground. _sig Is set at or near the carrier frequency. Therefore, the signal voltage applied to the electro-optical element 123 (EO) is multiplied by Q (the sharpness of the resonance circuit), that is, Q × V. _sig Can be increased to.
[0054]
[Sixth embodiment]
FIG. 6 is a diagram illustrating an input stage according to the sixth embodiment.
[0055]
As shown in FIG. 6, the input stage of the receiver circuit of the sixth embodiment is the inductive reactance X in the input stage of the receiver circuit of the fifth embodiment. _L 'And capacitive reactance X _C Are connected in reverse, and have the same effect as the fifth embodiment.
[0056]
[Seventh embodiment]
FIG. 7 is a diagram illustrating an input stage according to the seventh embodiment.
[0057]
The input stage of the receiving circuit of the seventh embodiment is the capacitive reactance X in the input stage of the receiving circuit of the fifth embodiment. _C , Stray capacitance C between node T2 (ground electrode 131) and the ground _S Is a substitute. That is, the electro-optic element 123 and the inductive reactance X _L The input signal V generated with respect to the ground for the node T1 of _Sig The electro-optic element 123 and the inductive reactance X _L The node T2 is floated with respect to the ground. The receiving circuit according to the seventh embodiment is applicable to the electric field detecting optical unit 110 of the transceiver 3 ′ used together with the wearable computer 1 because the grounding of the node T2 is not required.
[0058]
By the way, there is a stray capacitance C in the input stage of the receiving circuit of the seventh embodiment. _S The stray capacitance C _S 7 changes depending on the usage environment of the receiving circuit, and therefore the inductive reactance X in FIG. _L It will be necessary to adjust the value of '. In the receiving circuit of the seventh embodiment, inductive reactance X _L There is a function to automatically adjust the value of '.
[0059]
FIG. 8 is a diagram illustrating an overall configuration of a receiving circuit according to the seventh embodiment.
[0060]
Inductive reactance X in FIG. _L Is the variable inductive reactance X in FIG. _LV It is. Variable inductive reactance X _LV More specifically, is a variable inductor or a two-terminal circuit composed of an inductor and a capacitor. When a two-terminal circuit is used, a variable inductive reactance X can be obtained by using at least one of a variable inductor and a variable capacitor. _LV Can be realized.
[0061]
As shown in FIG. 9, the variable inductive reactance X _LV , A transformer composed of a winding connected between the nodes T1 and T2, a winding magnetically coupled to the winding, and a variable inductive reactance X connected in parallel to the latter winding _LV0 And can be configured. With this configuration, the input side (T1) and the output side (a variable reactance control signal 1531 described later) can be separated.
[0062]
The receiving circuit according to the seventh embodiment includes an optical-electrical signal converter 151, a signal intensity monitor circuit 152, and a reactance adjustment circuit 153. The transmitted light emitted from the electro-optical element 123 (EO) is passed through a polarization beam splitter (not shown), and then an optical-electrical signal converter 151 (specifically, a photodiode or a phototransistor in FIG. 18). The signal is converted into an electrical signal (voltage level or current level), and the converted signal is output as a received signal to the signal processing circuit 115 and also to the signal strength monitor circuit 152. The signal intensity monitor circuit 152 is configured by a detection circuit, for example, and outputs a voltage / current signal corresponding to the degree of amplitude of the electrical signal converted by the optical-electrical signal converter 151. The reactance adjustment circuit 153 outputs a control voltage / current corresponding to the output from the signal strength monitor circuit 152 as a variable reactance control signal 1531. Then, the variable reactance control signal 1531 gives a variable reactance X _Lv Change the value of.
[0063]
As the variable capacitor, any one that changes its capacity mechanically or electrically can be used. As the variable inductor, any one that changes the inductance mechanically or electrically can be used.
[0064]
Here, reactance will be described.
[0065]
The reactance is a scalar quantity, and a case where a positive value is taken like an inductor is called inductive, and a case where a negative value like a capacitor is taken is called capacitive.
[0066]
FIG. 10 is a diagram illustrating a representative example of inductive reactance. FIG. 10A is a fixed inductor, and FIG. 10B is a variable inductor, both of which can be applied as inductive reactance. In the case of an inductor, as shown in FIG. 10C, the reactance value increases in proportion to the increase in frequency.
[0067]
FIG. 11 is a diagram illustrating a representative example of capacitive reactance. FIG. 11A is a fixed capacitor, and FIG. 11B is a variable capacitor, both of which can be applied as capacitive reactance. In the case of a capacitor, as shown in FIG. 11C, the absolute value of reactance decreases in inverse proportion to the increase in frequency (approaching to zero).
[0068]
FIGS. 12A and 12B are diagrams showing a two-terminal circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series, and a two-terminal circuit in which an inductor, a capacitor, and a resistor are connected in series, respectively. In the two-terminal circuit, the polarity of reactance changes depending on the frequency. That is, as shown in FIG. 12C, the series resonance frequency f ₀ At lower frequencies, reactance is capacitive, f ₀ It is inductive at higher frequencies.
[0069]
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a two-terminal circuit in which an inductor and a capacitor are connected in parallel, and a two-terminal circuit in which an inductor, a capacitor, and a resistor are connected in parallel, respectively. In the two-terminal circuit, the polarity of reactance changes depending on the frequency. That is, as shown in FIG. 13 (c), the parallel resonance frequency f ₀ At lower frequencies, reactance is inductive, f ₀ It is capacitive at higher frequencies. The difference from the series circuit of FIG. ₀ The value of the reactance that is remarkably large can be obtained in the vicinity of, and for example, there is an advantage that the size of the inductor can be reduced as compared with the case where the inductive reactance is realized only by the inductor.
[0070]
As the capacitor and the inductor, in addition to using a passive element, a reactance transistor can be used.
[0071]
The reactance transistor is a two-terminal circuit in which a passive element is added to the transistor to equivalently have a capacitor or inductor property.
[0072]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a capacitance transistor using an N-channel MOSFET. MOSFET mutual conductance g _m When the capacitance value of the capacitor is C and the resistance value is R, the equivalent capacitance realized is (C · R · g _m ).
[0073]
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an inductance transistor using an N-channel MOSFET. The positional relationship between the capacitor C and the resistor R is different from FIG. MOSFET mutual conductance g _m When the capacitance value of the capacitor is C and the resistance value is R, the equivalent inductance value to be realized is (C · R / g _m ).
[0074]
For the method of deriving the equivalent capacitance value and the equivalent inductance value, see, for example, Koshiba, Ueda, “Oscillation / Modulation Circuit Concept” Revised 2nd edition, Ohm, pp. 133-136, published in December 1991.
[0075]
The reactance transistor can be similarly realized by using a P-channel MOSFET, a junction MOSFET, or a bipolar transistor.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the receiving circuit of the present invention, the resonant circuit has inductive reactance connected in series to the electro-optic element, and is composed of the electro-optic element that is capacitive reactance and the inductive reactance. Since the input signal is applied to the signal, the signal applied to the electro-optic element increases, and as a result, the reception sensitivity can be increased.
[0077]
A parallel reactance having capacitive reactance connected in parallel to the electro-optic element and inductive reactance connected in series to a parallel circuit composed of the electro-optic element and capacitive reactance; Since the input signal is applied to the resonance circuit including the inductive reactance, the signal applied to the electro-optical element is increased, and as a result, the reception sensitivity can be increased.
[0078]
An inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein the parallel circuit composed of the electro-optic element and the inductive reactance becomes an inductive reactance, and a capacity connected in series to the parallel circuit Since an input signal is applied to a resonant circuit including a parallel circuit that is an inductive reactance and a capacitive reactance, the signal applied to the electro-optic element is increased. Can be up.
[0079]
An inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein the parallel circuit constituted by the electro-optic element and the inductive reactance has an inductive reactance, and the electro-optic element in the parallel circuit The input signal generated to the ground is applied to one of the connection points of the inductive reactance and the other of the connection points of the electro-optic element and the inductive reactance in the parallel circuit are floated with respect to the ground. The resonance circuit composed of the stray capacitance between the circuit and the ground and the parallel circuit increases the signal applied to the electro-optic element, and as a result, increases the receiving sensitivity of the receiving circuit in the apparatus used for floating. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an input stage according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an input stage according to a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an input stage according to a third embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an input stage according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an input stage according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating an input stage according to a sixth embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an input stage according to a seventh embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an overall configuration of a receiving circuit according to a seventh embodiment;
FIG. 9: Variable reactance X _Lv It is a figure which shows the example which used the trans | transformer.
FIG. 10 is a diagram showing a representative example of inductive reactance.
FIG. 11 is a diagram illustrating a representative example of capacitive reactance.
FIG. 12 is a diagram showing a two-terminal circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series.
FIG. 13 is a diagram showing a two-terminal circuit in which an inductor and a capacitor are connected in parallel.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a capacitance transistor using an N-channel MOSFET.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an inductance transistor using an N-channel MOSFET.
FIG. 16 is a conceptual diagram when performing communication between a plurality of wearable computers.
FIG. 17 is an overall configuration diagram of a transceiver used for performing data communication via a human body.
FIG. 18 is a configuration diagram showing a detailed configuration of an electric field detection optical unit 110 in a transceiver.
FIG. 19 is a diagram illustrating an input stage of a conventional receiving circuit.
FIG. 20 is a diagram illustrating an input stage when a conventional receiving circuit is not grounded.
FIG. 21 is a diagram showing an equivalent circuit of the circuit of FIG.
[Explanation of symbols]
T1: Input node of receiving circuit
T2: Ground node of the receiving circuit
T3: Internal node of receiving circuit
V _sig ... Receiver circuit input signal
C _EO ... Equivalent capacity of electro-optic element
C _S ... Stray capacitance (parasitic capacitance) between the ground terminal of the receiving circuit and the ground
X _L ... Inductive reactance
X _LV , X _LV0 ... Variable inductive reactance
X _C ... Capacitive reactance
f ₀ ... Parallel resonance frequency, series resonance frequency
1 ... Wearable computer
3. Transceiver
4 ... Cable
5 ... PC
100 ... living body
101 ... Input / output circuit
103: Transmitter
105 ... Transmission electrode
107, 109 ... Insulating film
110: Electric field detection optical unit
111 ... Receiving electrode
115: Signal processing circuit
117 ... Waveform shaping circuit
119 ... Current source
121 ... Laser diode
123: Electro-optical element
125 ... 1st electrode
127 ... second electrode
129 ... Signal electrode
131 ... Ground electrode
133 ... Collimating lens
135: First wave plate
137 ... Second wave plate
139: Polarizing beam splitter
141a: First condenser lens
141b ... Second condenser lens
143a: first photodiode
143b ... Second photodiode

Claims

In a receiving circuit that has an electro-optic element and detects a change in optical characteristics of the electro-optic element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is alternating current is applied to the electro-optic element,
Receiving characterized by having an inductive reactance connected in series to the electro-optic element, and applying the input signal to a resonance circuit composed of the electro-optic element that is a capacitive reactance and the inductive reactance. circuit.

In a receiving circuit that has an electro-optic element and detects a change in optical characteristics of the electro-optic element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is alternating current is applied to the electro-optic element,
Capacitive reactance connected in parallel to the electro-optic element;
An inductive reactance connected in series to a parallel circuit composed of the electro-optic element and the capacitive reactance;
A receiving circuit, wherein the input signal is applied to a resonance circuit including the parallel circuit having capacitive reactance and the inductive reactance.

In a receiving circuit that has an electro-optic element and detects a change in optical characteristics of the electro-optic element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is alternating current is applied to the electro-optic element,
An inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein a parallel circuit composed of the electro-optic element and the inductive reactance becomes an inductive reactance;
A capacitive reactance connected in series to the parallel circuit;
A receiving circuit, wherein the input signal is applied to a resonance circuit including the parallel circuit having inductive reactance and the capacitive reactance.

The receiving circuit according to claim 1, wherein a resonance frequency of the resonance circuit is set to a frequency of the carrier wave or in the vicinity of the frequency.

In a receiving circuit that has an electro-optic element and detects a change in optical characteristics of the electro-optic element when an input signal obtained by modulating a carrier wave that is alternating current is applied to the electro-optic element,
An inductive reactance connected in parallel to the electro-optic element, wherein a parallel circuit composed of the electro-optic element and the inductive reactance has an inductive reactance that becomes an inductive reactance;
Applying the input signal generated to the ground to one of the connection points of the electro-optic element and the inductive reactance in the parallel circuit,
A receiving circuit, wherein the other connection point of the electro-optic element and the inductive reactance in the parallel circuit is floated with respect to the ground.

6. The resonance frequency of a resonance circuit composed of the stray capacitance between the parallel circuit and the ground and the parallel circuit is set to the frequency of the carrier wave or in the vicinity of the frequency. Receiver circuit.

7. The reception according to claim 5, further comprising means for changing a value of the inductive reactance connected in parallel based on an intensity of light emitted from the electro-optical element when light is incident on the electro-optical element. circuit.

The inductive reactance connected in parallel includes a transformer composed of a winding and a winding magnetically coupled to the winding, and an inductive reactance connected in parallel to one of the windings.
8. The receiving circuit according to claim 7, wherein the means for changing the value of the inductive reactance connected in parallel changes the value of the inductive reactance connected in parallel to the winding.