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。
 本発明に係るデータ通信システムを電子マ� ��ーシステムの一つであるゲートシステムに� ��用した例について説明する。ゲートシステ� ��は、駅の改札ゲート、施設の入退出ゲート� ��適用することができ、複数人が連続して通� ��することが想定される。

 図1は、本発明のデータ通信システムをゲ ートシステムに応用した場合の模式図である 。携帯機器1aをユーザが胸のポケットなどに� ��れて携帯した状態で、データ読み取り器な� ��の固定機器3に手をかざして、手からデータ を読み取っている様子を示している。

 図1に示すデータ通信システムは、電界を 介して情報信号を伝送する伝送媒体である人 体2と、キャリア周波数を情報信号で変調し� �電界を人体2に付与するユーザ側通信機器と� ��る電界通信用送信機を搭載した携帯機器1a� �、人体2を介して検出される電界を情報信号� ��復調する固定側通信機器となる電界通信用� ��信機を備えた固定機器3と、固定機器3との� �でデータ送受信を行う際にユーザが通過す� �インピーダンス調整床4とから主に構成され� ��いる。

 本発明に係るデータ通信システムにおい� ��は、携帯機器1aとしては、電界通信用の通� �モジュールを備えたICカードや携帯電話など を挙げることができる。また、固定機器3と� �ては、電子マネー、各種ICカードなどのリー ダライタなどを挙げることができる。また、 固定機器3には、人体2が近づくことによりデ� ��タ通信を行うための通信用電極3aが設けら� �ている。人体2と固定機器3との間は、直接接 触または容量結合により電気的に結合されて いれば良いので、通信用電極3aの表面は絶縁� ��料で被覆されていても良い。

 このデータ通信システムにおいては、図2 に示すように、電界通信用送信機を備えた携 帯機器1aと伝送媒体である人体2との間、及び 電界通信用受信機を備えた固定機器3と人体2� ��の間は、電気的に容量結合しており、電界� ��より情報信号を伝送するようになっている� ��この場合、人体2には、変位電流は流れるが 定常電流は流れないので、電気的に導通して いる必要が無い。したがって、例えば携帯機 器1aをポケットに入れたままでも、薄い布を� ��して携帯機器1aと人体2との間が容量結合す� ��ので、情報信号の伝送が可能である。なお� ��固定機器3から携帯機器1aへ情報信号を送信� ��る場合は、固定機器3に送信機を、携帯機器 1aに受信機を備えればよい。

 上記データ通信システムにおいて、デー� ��通信を行う場合は、携帯機器1aにおいて、� �体2が導電性を示す周波数(数十kHz~数十MHz)の� ��ャリア周波数を情報信号で変調して変調信� ��を得る。この変調信号は、増幅されてから� ��圧変化に変換されることにより、変調信号� ��対応する電界となる。そして、この電界が� ��体2に付与される。なお、携帯機器1aにおけ� ��変調方式については特に制限はなく、変調� ��しないベースバンド伝送でもよい。

 人体2に付与された電界は、固定機器3の通� �用電極3aで受けられる。通信用電極3aで受け� ��電界は受信機の信号検出回路(図示せず)で� �出され、復調回路(図示せず)に送られる。復 調回路において携帯機器1aで使用したキャリ� ��周波数を用いて復調して情報信号を取得す� ��。このように、人体2を伝送媒体としてデー タの送受信を行うことができる。
 以下の説明では、図1において固定機器3の� �信用電極3aに手をかざしてデータ送受信を行 うユーザを通信対象者本人2と呼び、通信対� �者本人2に近接して当該ゲートに入っている� ��ーザおよびその携帯機器を、隣人10、携帯� �器1bと呼んで、区別するものとする。

 インピーダンス調整床4は、ユーザが通信 用電極3aに手をかざして通過するユーザ通路� ��一部を構成しており、通信用電極3aに手を� �ざす際のユーザ立ち位置を含むユーザ一人� �たりの領域R1に敷設された第1の床部となる� �インピーダンス床部5と、領域R1に隣接する� �後の領域R2,R3に敷設された第2の床部となる� �インピーダンス床部6a、6bとを有する。すな� ��ち、ユーザが通信用電極3aに手をかざして� �ータ送受信を行う近傍領域となる領域R1と、 近傍領域の周辺領域となる周辺領域R2,3とに� �けられており、通信周波数に対するインピ� �ダンスを異ならせている。

 高インピーダンス床部5は、携帯機器1aと� ��定機器3との間でデータ通信する際の通信周 波数に対して高インピーダンスであり、当該 通信周波数帯域の信号がアースに漏れるのを 阻止するように作用する。ただし、本発明は 漏れ出しを完全に阻止する場合だけでなく、 ある程度の抑制効果が得られれば良い。また 、低インピーダンス床部6a、6bは、通信周波� �に対して低インピーダンスであり、少なく� �も通信周波数帯域の信号を床側(アース)に流 すように作用する。高インピーダンス床部5� �寸法は、通信対象者本人2が通信用電極3aに� �をかざしている状態では当該高インピーダ� �ス床部5を占有し、隣人10が同時にその高イ� �ピーダンス床部5を踏むことができない大き� ��とすることが望ましい。複数人が同時に高� ��ンピーダンス床部5を踏まないような面積又 は立てないような構成としている。

 また、インピーダンス調整床4に沿って通 路壁7が設けられており、通路壁7の一部が固� ��機器3の組み込まれる支持体を兼ねている。 通路壁7には、高インピーダンス床部5上のユ� ��ザが対向する側壁領域に高インピーダンス� ��部8が設けられ、高インピーダンス壁部8の� �後の側壁に低インピーダンス壁部9a,9bが設け られている。高インピーダンス壁部8は、通� �周波数に対して高インピーダンスであり、� �インピーダンス壁部9a,9bは通信周波数に対し て低インピーダンスである。好ましくは、高 インピーダンス壁部8は、通信周波数以外の� �域では低インピーダンスとなり、低インピ� �ダンス壁部9a,9bは通信周波数以外の帯域では 高インピーダンスとなるように設定する。

 図2は高インピーダンス床部5上に立って� �定機器3の通信用電極3aに手をかざしている� �信対象者本人2だけに着目した状態の概念図� ��ある。高インピーダンス床部5とアースとの 間のインピーダンスをZgfとする。電界通信用 送信機としての携帯機器1aと通信対象者本人2 との間の静電容量をCthとし、電界通信用受信 機としての固定機器3と通信対象者本人2との� ��の静電容量をCrhとし、高インピーダンス床� ��5と通信対象者本人2との間の静電容量をCfh� �し、携帯機器1aとアースとの間の静電容量を Ctgとし、固定機器3とアースとの間の静電容� �をCrgとしている。携帯機器1aは、例えば10MHz� ��通信周波数の交流信号源であり、通信対象� ��本人2を導電体として扱い、固定機器3が高� �ンピーダンス床部5のアースに電気的に接続� ��れているとしている。なお、固定機器3を送 信機とし、携帯機器1aを受信機とした場合で� ��、等価回路は同様となることは当業者であ� ��ば容易に理解できる。

 図3(a)~(c)は、高インピーダンス床部5の構� ��を示す図である。高インピーダンス床部5は 、データ通信を行う際の通信周波数において 高インピーダンスを有し、通信周波数よりも 低い周波数において低いインピーダンスを有 することが望ましい。このために、図3(a)~(c)� ��示すように、床電極11とグランド電極12との 間に誘電体で構成された誘電部材13を配設し� ��、床電極11とグランド電極12との間に静電容 量が形成される構成にすることが好ましい。 高インピーダンス壁部8も高インピーダンス� �部5と同様に構成する。

 高インピーダンス床部5の容量は、床電極 11とアースとの間に設けられた空孔を含む材� ��又は空隙を含む構造体で構成することがで� ��る。たとえば、誘電部材13を多孔質部材で� �ることが好ましい。これにより、多孔質部� �の平均の誘電率が小さくなるため、床電極11 とグランド電極12との間の静電容量を所定の� ��にする際に、同じ面積であれば、多孔質部� ��の厚さを薄くすることができる。誘電部材1 3としては、例えば、テフロン(登録商標)樹脂 やABS樹脂などの樹脂材料、あるいはセラミッ クス材料で構成された多孔体を用いることが できる。

 図3(a)に示すように、抵抗素子14を介して� ��電極11とグランド電極12とを接続すると共に 誘電部材13による容量を介してグランド電極1 2と接続することにより、抵抗及び容量が並� �接続されたローパスフィルタを構成するこ� �ができる。ローパスフィルタの定数を調整� �て通信周波数(例えば10MHz)よりも低域側の信� ��を通過させるようにする。これにより、通� ��周波数では高インピーダンスであるが、通� ��周波数より低域側では低インピーダンスと� ��り、少なくとも通信周波数より低域側では� ��信対象者体2の表面電位を低くすることがで き、電荷をアースに効率良く逃がすことがで き、静電気対策を講じることができる。これ 以外にも、ローパスフィルタの構成例として 、インダクタと容量を組み合わせたπ(パイ)� �やT型などのパッシブフィルタや、OPアンプ� �使ったアクティブフィルタなどでも同様の� �果が得られる。

 図3(b),(c)に示すように、インダクタ15を介 して床電極11とグランド電極12とを接続する� �共に誘電部材13による容量を介してグランド 電極12と接続することにより、インダクタ及� ��容量が並列接続された共振回路を構成する� ��とができる。共振回路のパラメータを調整� ��て通信周波数(例えば10MHz)に共振周波数を合 わせることで、通信周波数で高インピーダン スになると共に、通信周波数よりも低域側及 び高域側で低インピーダンスとなる。なお、 図3(b)ではインダクタ15としてインダクタ素子 を用いているが、図3(c)ではインダクタ15とし て床電極11の外周を囲むように形成したイン� ��クタパターンを用いている。

 このように、高インピーダンス床部5とア ースとの間のインピーダンスZgfが、データ通 信を行う際の通信周波数において高くなるよ うに調整するので、通信周波数に対しては通 信対象者本人2から高インピーダンス床部5を� ��由してアースへの信号の漏れが抑制され、� ��信対象者本人2の表面電位を高くすることが でき、携帯機器1aからの信号を効率良く伝送� ��ることができる。また、通信周波数帯域よ� ��も低い周波数及び又は高い周波数において� ��インピーダンスとなるように調整すること� ��より、通信周波数以外では通信対象者本人2 の表面電位を低くすることができ、電荷をア ースに効率良く逃がすことができ、静電気対 策を講じることができる。

 次に、通信対象者本人2の近傍に、電界通 信用の携帯機器を持った隣人10が存在する場� ��における本データ通信システムの動作につ� ��て説明する。

 図1に示すように、隣人10が通信対象者本� ��2との間で静電容量を介して通信可能な程度 まで接近した場合、当該隣人10は高インピー� ��ンス床部5に隣接して敷設した低インピーダ ンス床部6a又は6b(図1では低インピーダンス床 部6a上に立っている状態を例示)上に存在する 。

 低インピーダンス床部6a又は6bは、最も簡 易な方式として床電極をアースに直接接地し た構成と採ることができる。低インピーダン ス床部6a、6b上に立っている隣人10が所持して いる携帯機器1bから自身の人体に付与される� ��べての通信周波数成分を積極的にアースへ� ��すことができる。

 また、電界通信用の携帯機器1bで使用し� �いる通信周波数だけを、低インピーダンス� �部6a、6bを使ってアースへ流し、当該電界通� ��用周波数以外は減衰させないようにするこ� ��も可能である。たとえば、携帯機器を他の� ��信方式(例えば、近距離通信方式)と併用す� �場合、併用される通信方式で用いる周波数� �のインピーダンスは高いことが望まれる。� �こで、低インピーダンス床部6a、6bをインダ� ��タと容量の直列接続からなるLC直列共振回� �で構成し、LC直列共振回路の共振周波数を電 界通信用周波数に合わせる。このように、低 インピーダンス床部6a、6bをLC直列共振回路で 構成することにより、電界通信用周波数に対 しては非常に低いインピーダンスとなるが、 電界通信用周波数以外は高いインピーダンス を示すことができ、別方式の通信方式による 通信を同時に実行することができる。

 図4は、図1に示すように通信対象者本人2� ��高インピーダンス床部5上に立って固定機器 3に手をかざしており、通信対象者本人2に近� ��した位置(周辺領域)にいる隣人10が低インピ ーダンス床部6bに立っている場合の等価回路� ��である。図4の等価回路では、隣人10の所持� ��る携帯機器1bは図示しているが、通信対象� �本人2の所持する携帯機器1aは図示していな� �。また、低インピーダンス床部6bは床電極を 直接アースに接続する構造を想定している。

 図4に示す等価回路に基づいて固定機器3� �の受信機に流れ込む電流をシミュレーショ� �した。等価回路では、通信対象者本人2と隣� ��10との間の静電容量Chhを10pFとした。10pFの静 電容量は高さ170cm、幅40cmの平行平板電極を60c mの距離で離して対向させた場合の容量に相� �する。また、通信対象者本人2と固定機器3と の間の静電容量Crhを10pFとし、通信対象者本� �2及び隣人10の一部(足)が床と接する靴底がゴ ムなどであることを想定して、通信対象者本 人2及び隣人10の一部(足)と床部5、6との間の� �電容量Cfhを110pFとした。また、隣人10の携帯� ��器1bと隣人10との間の静電容量Cthを10pFとし� �隣人10の携帯機器1bとアースとの間の静電容� ��Ctgを10fFとした。また、交流信号源となる携 帯機器1bの通信周波数を10MHzと想定した。

 高インピーダンス床部5を構成する共振回路 は、図3(b)に示す構造又は図3(c)に示す構造を� ��いた。図3(b)に示す構造においては、高イン ピーダンス床部5の床電極11の電極面積を900cm ² (30cm×30cm)とし、誘電部材13には多孔質部材(厚 さ9cmで比誘電率1.3=11.5pF)を用い、インダクタ� ��子Lfには12.5μHのものを用いた。また、図3(c) に示す構造においては、高インピーダンス床 部5の床電極11の電極面積を900cm ² (30cm×30cm)とし、誘電部材13には多孔質部材(厚 さ9cmで比誘電率1.3=11.5pF)を用い、インダクタ� ��ターンLfは、床電極11の周りに配設して12.5μ Hとした。

 なお、高インピーダンス床部5をローパスフ ィルタで構成する場合は、図3(a)に示す構造� �おいて、床電極11の電極面積を900cm ² (30cm×30cm)とし、誘電部材13には多孔質部材(厚 さ10cmで比誘電率1.3=10pF)を用い、抵抗素子14に は30kωのものを用いる。

 図5は図4の等価回路に基づいて固定機器3� ��受信機に流れ込む電流をシミュレーション� ��た結果を示している。同図に示す特性曲線A は隣人10から通信対象者本人2を介して受信機 に流れ込むクロストーク電流であり、0.05μA� �抑えられていることが分かる。特性曲線Bは� ��図6に示す等価回路に基づいて固定機器3の� �信機に流れ込む電流をシミュレーションし� �結果であり、通信対象者本人2のみの信号と� ��る本人信号である。本人信号は高インピー� ��ンス床部5を構成する共振回路によってアー スへの漏れ出しが抑制されているので、クロ ストーク電流に比べて十分に大きく安定した 通信が可能な2.0μAを確保できている。

 一方、比較例として、図7(a)に示すように 高インピーダンス床部5上に二人のユーザが� �時に存在し、一人のユーザが通信対象者本� �2として固定機器3との間でデータ送受信を行 う場合の受信機への流れ込み電流についてシ ミュレーションした。

 図7(b)は図7(a)の比較例の等価回路である� �図4に示す等価回路と異なる点は、隣人10が� �インピーダンス床部5で構成される共振回路� ��介してアースに接続されていることである� ��隣人10も通信対象者本人2と同様に通信周波� ��では高インピーダンスの共振回路を介して� ��ースに接地される。

 図8は図7(b)の等価回路に基づいて固定機� �3の受信機に流れ込む電流をシミュレーショ� ��した結果を示している。同図に示す特性曲� ��Aは隣人10から通信対象者本人2を介して受信 機に流れ込むクロストーク電流であり、0.6μA である。図5のシミュレーション結果と比べ� �、多くの電流が隣人10側から流れ込んでいる ことが分かる。特性曲線Bは、図6に示す等価� ��路に基づいて固定機器3の受信機に流れ込む 電流をシミュレーションした結果である。

 なお、以上の説明では、通路壁7に設けた 高インピーダンス壁部8及び低インピーダン� �壁部9a,9bの動作について説明していないが、 通信対象者2、隣人10の人体の一部が高インピ ーダンス壁部8又は低インピーダンス壁部9a,9b に接触した場合にも、高インピーダンス床部 5及び低インピーダンス床部6a、6bと同様にク� ��ストークを抑制する作用効果を奏すること� ��できる。

 また、図9に示すように、通路壁7の上面21 にもインピーダンス調整部を設けるようにし ても良い。固定機器3の通信電極3aを囲む領域 には通信周波数に対して高インピーダンスと なる高インピーダンス部22を設け、高インピ� ��ダンス部22の周辺となる前後に通信周波数� �対して低インピーダンスの低インピーダン� �部23a,23bを設ける。

 通路壁7の上面21は通信対象者本人2が通信 電極3aに対して手をかざす際に人体の一部(袖 等の衣服の一部を含む)が接触する可能性が� �る。通路壁7の上面21が通信周波数について� �インピーダンスであると、通路床と同様に� �界が通路壁7側へ逃げてしまう。また、高イ� ��ピーダンス部22に対して同時に隣人10までも 接触するようであると、クロストークが発生 する。そこで、通路壁7の上面21にも高インピ ーダンス部22及び低インピーダンス部23a,23bを 設けることで、信号の漏れ出しを防止すると 共に、クロストークの抑制を図ることができ る。

 以上の説明では、本発明のデータ通信シ� ��テムをゲートシステムに適用した実施の形� ��を例示したが、その他の分野にも適用可能� ��ある。

 図10は本発明のデータ通信システムをATM(� ��金自動預け払い機)に応用した場合の概念図 である。ATM筺体31の操作画面近傍に固定機器3 の通信用電極3aが設けられている。ATM筺体31� �操作画面に向かった通信対象者本人2が立つ� ��置の床に、高インピーダンス床部32を設け� �いる。高インピーダンス床部32の面積は、通 信対象者本人2が占有する程度の大きさであ� �、同時には背後で待っている待人たる隣人10 が踏むことがないように設計されている。通 信対象者本人2の背後で待っている隣人10の足 元には低インピーダンス床部33が設けられて� ��る。また、ATM筺体31の側壁であって通信対� �者本人2と対向する領域には高インピーダン� ��壁34が設けられている。高インピーダンス� �部32及び高インピーダンス壁34は、図3(a)(b)(c) と同様の構成とすることができ、低インピー ダンス床部33は低インピーダンス床部6a、6bと 同様に構成することができる。

 本発明は上記実施の形態に限定されず、� ��々変更して実施することが可能である。例� ��ば、携帯機器と固定機器に送信機/受信機を それぞれ組み込むことにより、双方向通信が できるようにしても良い。上記実施の形態に おいては、誘電部材として多孔質部材を用い た場合について説明しているが、本発明にお いては、床材の下側に穴を設けてインピーダ ンスを調整するようにしても良い。その他、 本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実 施することができる。