JP4206110B2 - 命令信号生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ通信の際に使用される命令信号生成方法に関し、更に詳しくは、送信すべき情報に基づいた電界を電界伝達媒体に誘起させる一方で、前記電界伝達媒体に誘起されている電界に基づいた情報を受信することにより、前記電界伝達媒体を介した情報の送受信が可能な系における命令信号生成方法に関する。

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。

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４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（セット）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）に基づく電界を人体（電界伝達媒体）に誘起させると共に、この人体に誘起された電界に基づく情報を受信することにより、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５を用いて更に詳しく説明する。

図５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。図５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、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。

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で受信する。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（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。

例えば、図４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。

特開２００１−３５２２９８号公報（第４−５頁、第１−５図）

ところで、図６に示すように、ウェアラブルコンピュータ１を上にして、右手でウェアラブルコンピュータ１とトランシーバ３’のセットを持った場合には、図７の拡大図に示すように、トランシーバ３’から送信用の電界が右腕１００ｂに誘起される。この場合に、ウェアラブルコンピュータ１側には逆向きの電界が生じているため、左腕１００ａを近づけると、左腕１００ａから逆向きの電界の一部が生体１００に誘起されるため、通信用の電界強度を弱めることになる。図８を用いてこの性質を説明すると、左腕１００ａとトランシーバ３’の距離間隔が小さくなるに従って生体１００に誘起される送信用の電界強度が小さくなり、距離間隔が大きくなるに従って生体１００に誘起される通信用の電界強度が大きくなり、一定距離間隔以上離れると、通信用の電界は逆向き電界に干渉されずに、一定の強度となる。

本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、逆向きの電界に生体が近づくに従って送信用の電界強度が弱まるという性質を利用した命令信号生成方法の発明を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ウェアラブルコンピュータ部と、電界誘起および電界検出が可能なトランシーバ部とを備え、前記トランシーバ部の誘起する電界が、前記トランシーバ部の送信電極から発し、前記ウェアラブルコンピュータ部に終端するように形成されたセットに対し命令信号を送る方法であって、前記トランシーバ部の送信電極から発する電界の一部が前記セットを取り付ける生体を経由して、前記ウェアラブルコンピュータ部に至るように、前記トランシーバ部の前記送信電極を、絶縁膜を介して前記生体に接触させる手順と、前記送信電極から発した電界が終端する前記ウェアラブルコンピュータ部に、前記生体の別の部位を近づけて、前記送信電極から発し前記生体を経由する電界の強度を変動させる手順と、前記電界の強度変動を前記トランシーバ部で検出および解析し、前記ウェアラブルコンピュータ部に命令を伝達する手順からなることを特徴とする命令信号生成方法である。

以上説明したように本発明によれば、電気信号の振幅変化の態様と外部機器への命令内容とを関連付けて予め定めておき、この電気信号の振幅変化の態様と振幅測定手段によって測定した電気信号の振幅変化の態様とを照合して、振幅測定手段によって測定した電気信号の振幅変動に基づく外部機器への命令内容を特定し、この特定した命令内容に係る命令を外部機器で実行させることができる。これにより、人間が外部機器に触れずに外部機器に命令することができるという効果を奏する。また、本発明のトランシーバを複数個用いた場合には、任意のコンピュータ等の外部機器に対する命令が他の外部機器にも与えられるため、１つの外部機器で複数の外部機器を連動させて同時に操作することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るトランシーバは、送信すべき情報に基づいた電界を電界伝達媒体（生体１００等）に誘起させる一方で、電界伝達媒体に誘起されている電界に基づいた情報を受信することにより、電界伝達媒体を介した情報の送受信が可能なトランシーバである。

以下、図面を用いて、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るトランシーバ３の全体構成図である。図２は、電気信号の時間変化と命令内容との関係を示した図である。図３は、ウェアラブルコンピュータ及びトランシーバによるセット同士間のデータ通信及び各機器での処理を示したシーケンス図である。尚、従来と同じ機能及び構成に関しては、同一符号を付しているが、ここで改めて説明する。

図１に示すように、トランシーバ３は、Ｉ／Ｏ（入出力）回路１０１、送信部１０３、送信電極１０５、絶縁膜１０７，１０９、受信電極１１１、電界検出光学部１１０、信号処理回路１１５、及び波形整形回路１１７を有している点は、従来のトランシーバ３’と同様である。更に、本実施形態のトランシーバ３は、振幅測定部１１、命令内容特定部１３、命令データ送信部１５、及び命令内容記憶部２０を有している。

このうち、Ｉ／Ｏ回路１０１は、トランシーバ３がウェアラブルコンピュータ１等の外部機器との情報（データ）の入出力を行う回路である。送信部１０３は、Ｉ／Ｏ回路１０１から出力される情報（データ）に基づき、この情報に係る電界を生体に誘起させる送信回路によって構成されている。送信電極１０５は、送信部１０３により生体１００に対して電界を誘起するために使用する電極であり、送信用アンテナとして使用される。絶縁膜１０７は、送信電極１０５と生体１００との間に配置する絶縁体の膜であり、送信電極１０５が直接生体１００に接触することを防ぐ役割を果たす。

また、受信電極１１１は、生体１００の他の部分に装着されているウェアラブルコンピュータ１及びトランシーバ３やＰＣ５及びトランシーバ３ａ，３ｂから生体１００に誘起されて伝達されてくる電界を受信するために使用する電極であり、受信用アンテナとして使用される。絶縁膜１０９は、上記絶縁膜１０７と同様に、受信電極１１１と生体１００との間に配置された絶縁体の膜である。

更に、電界検出光学部１１０は、受信電極１１１で受信した電界を検出し、この電界を受信情報として電気信号に変換する機能を有している。また、信号処理回路１１５は、電界検出光学部１１０から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い、波形整形回路１１７に出力するだけでなく、振幅測定部１１に対しても出力する機能を有している。また、波形整形回路１１７は、信号処理回路１１５から送信されてきた電気信号に波形整形（信号処理）を施し、Ｉ／Ｏ回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に供給する機能を有している。

また、命令内容記憶部２０は、電気信号の振幅変化の態様と外部機器としてのウェアラブルコンピュータ１への命令内容とを関連付けて記憶するメモリであり、ウェアラブルコンピュータ１からの入力により、上記関連付けの関係を書き換えることができる。例えば、図２（ａ）に示すように、一定時間内に電気信号（電圧信号）の振幅の小さくなった部分が１箇所ある場合には、命令内容を「１ページ先に進む（めくる）」とし、図２（ｂ）に示すように、一定時間内に電気信号の振幅の小さくなった部分が２箇所ある場合には、命令内容を「１ページ前に戻る（めくる）」とした関係にすることができる。尚、この振幅変化の態様は、人間が１，２秒の間に腕を近づけて離す動作回数を計るために使用するため、雑音により突発的に高速（ミリ秒〜ナノ秒程度）で電気信号の振幅が変動する場合の振幅変化の態様とは区別することができる。

また、振幅測定部１１は、信号処理回路１１５から送られてきた電気信号（電圧信号）の振幅を測定する振幅測定器によって構成されている。命令内容特定部１３は、振幅測定部１１によって測定した電気信号の振幅変化の態様と上記命令内容記憶部２０に記憶している電気信号の振幅変化の態様とを照合して、上記振幅測定部１１によって測定した電気信号の振幅変動に基づくウェアラブルコンピュータ１への命令内容を特定する機能を有するコンピュータによって構成されている。また、命令データ送信部１５は、上記命令内容特定部１３によって特定した命令内容に係る命令データを生成し、この生成した命令データを外部機器としてのウェアラブルコンピュータ１へ送信する送信回路によって構成されている。

続いて、本実施形態に係るトランシーバ３の動作及び使用方法について、２通り説明する。但し、図４、図６及び図７を用いて説明する場合には、これらの図に示すトランシーバ３’を本実施形態に係るトランシーバ３に代えて説明する。
尚、以下に示す２通りの方法は、ともに人間がウェアラブルコンピュータ１に左手を近づけて離す動作を１回行った場合を示している。

（１）人間がウェアラブルコンピュータ１に触れずにウェアラブルコンピュータ１に命令する場合
まず、図６及び図７に示す場合と同様に、トランシーバ３から生体１００に電界を誘起している状態で、人間がウェアラブルコンピュータ１に左腕１００ａを近づけて離す動作を１回行うと、送信部１０３によって生体１００（人間）に誘起した通信用の電界強度が逆向きの電界により一時的に１回だけ小さくなる。そのため、図１に示す受信電極１１１で生体１００を介して受信する電界の強度は一時的に１回だけ小さくなる。これにより、振幅測定部１１で測定される電気信号（電圧信号）の振幅は、図２（ａ）に示す態様と同様に一時的に１回だけ小さくなっている。

次に、命令内容特定部１３では、上記振幅測定部１１によって測定した電気信号の振幅変化の態様と、既に命令内容記憶部２０に記憶している電気信号の振幅変化の態様とを照合して、振幅測定部１１によって測定した電気信号の振幅変動に基づく命令内容を特定する。ここでは、一時的に１回だけ小さくなる態様であるため、図２（ａ）に示す態様と同じであることから、命令内容を「１ページ先に進む（めくる）」に特定する。

次に、命令データ送信部１５では、命令内容特定部１３によって特定した命令内容に係る命令データを生成し、この命令データをウェアラブルコンピュータ１へ送信する。これにより、ウェアラブルコンピュータ１では、１ページ先に進む（めくる）処理を行い、ウェアラブルコンピュータ１のモニタに現在表示されている画面を次のページの画面に切換表示する。

以上説明したように、使用方法（１）によれば、人間がウェアラブルコンピュータ１に触れずにウェアラブルコンピュータ１に命令することができるため、両手を使えるようにするために人体に装着するウェアラブルコンピュータを使用する場合には非常に有効である。

（２）ウェアラブルコンピュータ１及びトランシーバ３のセットが２つ存在し、このうちの一方のウェアラブルコンピュータ１１及びトランシーバ３１のセットから、他方のウェアラブルコンピュータ１２及びトランシーバ３２のセットへ命令する場合
尚、この方法（２）の場合は、ウェアラブルコンピュータ１及びトランシーバ３のセットが２つ存在することから、分かりやすく説明するために、図３に示すシーケンス図を用いて説明する。

まず、人間が図６及び図７に示す場合から更に左腕１００ａをウェアラブルコンピュータ１１に近づけて最終的に接触させ、ウェアラブルコンピュータ１１のモニタに表示されている画面を１ページ先に進める（めくる）ためのボタンを押した場合には、図３に示すように、ウェアラブルコンピュータ１１で「１ページ先に進む（めくる）」旨の命令を受け付けて（ステップＳ１）、１ページ先に進む（めくる）処理を行い（ステップＳ２）、ウェアラブルコンピュータ１１のモニタに現在表示されている画面を次のページの画面に切換表示する（ステップＳ３）。

一方、人間が上記ボタンを押すために左腕１００ａをウェアラブルコンピュータ１１に近づけたため、トランシーバ３１から人体（生体１００）へ誘起した送信用電界の強度が一時的に変動する（ステップＳ４）。このため、トランシーバ３２の受信電極１１１で受信する電界の強度も一時的に変動する（ステップＳ５）。

次に、受信電極１１１で受信した電界を電界検出光学部で１１０電気信号（電圧信号）に変換し（ステップＳ６）、信号処理回路１１５で所定の信号処理を施す（ステップＳ７）。これにより、振幅測定部１１で電気信号（電圧信号）の振幅を測定するが（ステップＳ８）、この振幅は、図２（ａ）に示すように一時的に１回だけ小さくなる態様となっている。

次に、命令内容特定部１３では、上記振幅測定部１１によって測定した電気信号の振幅変化の態様と、既に命令内容記憶部２０に記憶している電気信号の振幅変化の態様とを照合し、振幅測定部１１によって測定した電気信号の振幅変動に基づく命令内容を特定する（ステップＳ９）。ここでは、受信した電界の強度が一時的に１回だけ小さくなる態様であるため、図２（ａ）に示す態様と同じであることから、「１ページ先に進む（めくる）」旨の命令内容に特定する。

次に、命令データ送信部１５では、命令内容特定部１３によって特定した命令内容に係る命令データを生成し、この命令データを外部機器であるウェアラブルコンピュータ１２へ送信する（ステップＳ１０）。これにより、ウェアラブルコンピュータ１２では、１ページ先に進む（めくる）処理を行い（ステップＳ１１）、ウェアラブルコンピュータ１のモニタに現在表示されている画面を次のページの画面に切換表示する（ステップＳ１２）。

以上説明したように、使用方法（２）によれば、ウェアラブルコンピュータ１１でページをめくれば、これに連動して自動的にウェアラブルコンピュータ１２でもページをめくることができる。このように、任意のコンピュータに対する命令が他のコンピュータにも与えられるため、１つのコンピュータで複数のコンピュータを連動させて同時に操作することができる。

尚、上記実施形態では、信号処理回路１１５の出力を振幅測定部１１に送信（入力）することとしたが、これに限るものではなく、波形整形回路１１７の出力を振幅測定部１１に入力してもよい。

本発明の一実施形態に係るトランシーバ３の全体構成図。 電気信号の時間変化と命令内容との関係を示した図。 ウェアラブルコンピュータ及びトランシーバによるセット同士間のデータ通信及び各機器での処理を示したシーケンス図。 人体（生体１００）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。 人体（生体１００）を介したデータ通信を行うために用いる従来のトランシーバ３’の全体構成図。 ウェアラブルコンピュータ１を上にして、右手でウェアラブルコンピュータ１とトランシーバ３’のセットを持った場合のイメージ図。 図６のウェアラブルコンピュータ１及びトランシーバ３’とその周辺の拡大図。 生体１００に誘起された電界の強度と、手をウェアラブルコンピュータ等の携帯端末の距離との関係を示した図。

符号の説明

１ ウェアラブルコンピュータ
３ 本発明のトランシーバ
３ 従来のトランシーバ
１１ 振幅測定部〔振幅測定手段の一例〕
１３ 命令内容特定部〔命令内容特定手段の一例〕
１５ 命令データ送信部〔命令データ送信手段の一例〕２０ 命令内容記憶部〔命令内容記憶手段の一例〕
１０１ Ｉ／Ｏ回路
１０３ 送信部
１０５ 送信電極
１０７ 絶縁膜
１０９ 絶縁膜
１１１ 受信電極
１１０ 電界検出光学部
１１５ 信号処理回路
１１７ 波形整形回路〔信号処理手段の一例〕

Claims (1)

1. ウェアラブルコンピュータ部と、電界誘起および電界検出が可能なトランシーバ部とを備え、前記トランシーバ部の誘起する電界が、前記トランシーバ部の送信電極から発し、前記ウェアラブルコンピュータ部に終端するように形成されたセットに対し命令信号を送る方法であって、
   前記トランシーバ部の送信電極から発する電界の一部が前記セットを取り付ける生体を経由して、前記ウェアラブルコンピュータ部に至るように、前記トランシーバ部の前記送信電極を、絶縁膜を介して前記生体に接触させる手順と、
   前記送信電極から発した電界が終端する前記ウェアラブルコンピュータ部に、前記生体の別の部位を近づけて、前記送信電極から発し前記生体を経由する電界の強度を変動させる手順と、
   前記電界の強度変動を前記トランシーバ部で検出および解析し、前記ウェアラブルコンピュータ部に命令を伝達する手順
   からなることを特徴とする命令信号生成方法。
   

Images