JP5109831B2 - Antenna unit, lamp, traffic signal lamp and traffic signal controller - Google Patents
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本発明は灯器に関するものであり、特に道路に設置される交通信号灯器、交通信号制御機、及び、この灯器に設けられるアンテナユニットに関する。 The present invention relates to a lamp, and more particularly to a traffic signal lamp installed on a road, a traffic signal controller, and an antenna unit provided in the lamp.
近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、高度道路交通システム(ITS:Intelligent Transport System)が提案されている。このITSでは、道路に通信装置(インフラ装置)が設置されており、この通信装置のアンテナから発せられた情報を、道路を走行する車両の車載機が受信し、この情報を活用することにより、車両の走行についての安全性を向上させることができる(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, an Intelligent Transport System (ITS) has been proposed for the purpose of promoting traffic safety and preventing traffic accidents. In this ITS, a communication device (infrastructure device) is installed on the road, and the information emitted from the antenna of this communication device is received by the in-vehicle device of the vehicle traveling on the road, and this information is utilized, The safety of traveling of the vehicle can be improved (see, for example, Patent Document 1).
このような路車間通信を無線によって行なう場合、無線通信の見通しを確保する観点から、歩道等に設置した支柱から車道側にアームを張り出し、このアーム上に通信装置のアンテナを取り付けている。また、前記アームを設けなくても見通しが確保できる場合、前記支柱にアンテナを取り付けることが可能となる。 When such road-to-vehicle communication is performed wirelessly, from the viewpoint of securing the prospect of wireless communication, an arm is extended from the column installed on the sidewalk or the like to the roadway side, and the antenna of the communication device is mounted on this arm. Further, when the line of sight can be secured without providing the arm, an antenna can be attached to the support column.
前記通信装置のアンテナを道路に設置するためにアンテナ専用の支柱を新たに設けることは経済的でなく、また、道路の美観の点でも好ましくないことから、本出願人は、さきに、光学ユニットにアンテナを組み込んだ交通信号灯器を提案している(特願2007−186019)。 In order to install the antenna of the communication device on the road, it is not economical to provide a new support for the antenna, and it is not preferable from the viewpoint of the aesthetics of the road. Has proposed a traffic signal lamp incorporating an antenna (Japanese Patent Application No. 2007-186019).
この交通信号灯器は、発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニット、及び、前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナとを備えており、前記パッチ素子は可視光透過性を有している。かかる交通信号灯器では、アンテナが交通信号灯器の光学ユニットに組み込まれるため、アンテナ設置用の支柱を不要とでき、かつ、道路の美観を損なうことがない。さらに、パッチ素子は可視光透過性を有しているので、アンテナを光学ユニットに組み込んでも、発光体による発光の妨げとなることを防止することができる。 The traffic signal lamp is provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter, and an optical unit having a light emitter and a cover member that has visible light permeability and covers the light emitter forward. And an antenna having a ground element behind the patch element, and the patch element has visible light transmissivity. In such a traffic signal lamp, since the antenna is incorporated in the optical unit of the traffic signal lamp, a support for installing the antenna can be dispensed with and the appearance of the road is not impaired. Furthermore, since the patch element has visible light permeability, even if the antenna is incorporated in the optical unit, it is possible to prevent the light emission from being hindered by the light emitter.
前記可視光透過性を有するパッチ素子として、例えば導線をメッシュ状に編んだものを用いることができる。この場合、メッシュを構成する格子の本数が少ないほど、発光体からの光を遮る妨害物が少なくなるため、良好な光透過性という観点からは有利であるが、一方において、極端に格子の本数が少なくなると、アンテナ性能が低下するか、さらにはアンテナとして充分機能しなくなることが考えられる。 As the patch element having visible light permeability, for example, a conductive wire knitted in a mesh shape can be used. In this case, the smaller the number of lattices constituting the mesh, the less obstructive material that blocks the light from the illuminant, which is advantageous from the viewpoint of good light transmission. It is conceivable that the antenna performance will be reduced or the antenna will not function sufficiently.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アンテナ性能を確保しつつ光透過性を向上させることができるアンテナユニット、灯器、交通信号灯器及び交通信号制御機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an antenna unit, a lamp, a traffic signal lamp, and a traffic signal controller capable of improving light transmittance while ensuring antenna performance. It is an object.
本発明の第1の観点に係る灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有し、前方を投光方向とする光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、前方に指向性を有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、
このメッシュ体が、左右の縦格子と上下の横格子とからなる略矩形の枠格子と、前記左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成されていることを特徴としている。
Lighting device according to a first aspect of the present invention, possess a plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, and a cover member covering the plurality of light emitters has a visible light-transmissive forward, forward An optical unit with a light emitting direction ,
A patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter, possess a ground element located at the rear of the patch element, and an antenna that have a directional forward,
With
The patch element is made of a mesh body having an opening for transmitting visible light,
The mesh body connects a substantially rectangular frame grid composed of left and right vertical grids and upper and lower horizontal grids, at least one auxiliary horizontal grid connecting the left and right vertical grids, and the upper and lower horizontal grids. , And at least one auxiliary vertical lattice.
本発明の第1の観点に係る灯器では、アンテナのパッチ素子が可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっている。そして、このメッシュ体が、略矩形の枠格子と、左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成されている。換言すれば、本発明の灯器におけるメッシュ体は、メッシュの外枠を構成する略矩形の枠格子以外に、最低限縦1本及び横1本の格子を備えた簡素な構成でよく、メッシュを構成する格子の本数を減らすことでパッチ素子の光透過性を向上させることができる。しかも、略矩形の枠格子以外に、縦1本及び横1本の格子を備えておれば、アンテナとしての所定の性能を充分に発揮することができる。
なお、本明細書において、補助横格子と補助縦格子との交差部分の形状は、単純に両格子を交差させた十字状の形状だけに限定されるものではなく、後述するように、当該交差部分にリング形状の格子を設けた形状であってもよい。
In the lamp according to the first aspect of the present invention, the patch element of the antenna is made of a mesh body having an opening for transmitting visible light. The mesh body includes a substantially rectangular frame grid, at least one auxiliary horizontal grid connecting the left and right vertical grids, and at least one auxiliary vertical grid connecting the upper and lower horizontal grids. Has been. In other words, the mesh body in the lamp of the present invention may have a simple configuration including at least one vertical and one horizontal grid other than the substantially rectangular frame grid constituting the outer frame of the mesh. The light transmittance of the patch element can be improved by reducing the number of gratings constituting the. In addition to the substantially rectangular frame grid, if one vertical grid and one horizontal grid are provided, the predetermined performance as an antenna can be sufficiently exhibited.
In the present specification, the shape of the intersecting portion between the auxiliary horizontal lattice and the auxiliary vertical lattice is not limited to a cruciform shape in which both lattices are simply intersected. A shape in which a ring-shaped lattice is provided in the portion may be used.
前記アンテナの偏波面が垂直偏波である場合には、前記メッシュ体が左右対称の形状であり、前記アンテナの偏波面が水平偏波である場合には、前記メッシュ体が上下対称の形状であるのが好ましい。アンテナの偏波面が垂直偏波の場合、メッシュ体の形状を左右対称にすることで、偏波面に直交する成分である水平偏波成分が発生しにくくなり、一方、水平偏波の場合、メッシュ体の形状を上下対称にすることで、偏波面に直交する成分である垂直偏波成分が発生しにくくなるためである。 When the plane of polarization of the antenna is vertically polarized, the mesh body has a symmetrical shape, and when the plane of polarization of the antenna is horizontally polarized, the mesh body has a vertically symmetrical shape. Preferably there is. When the plane of polarization of the antenna is vertically polarized, the shape of the mesh body is made symmetrical so that the horizontal polarization component that is the component orthogonal to the plane of polarization is less likely to be generated. This is because by making the body shape vertically symmetric, it becomes difficult to generate a vertical polarization component that is a component orthogonal to the plane of polarization.
前記発光体を発光ダイオードとすることができ、この場合、発光ダイオードの発光部を覆う筒状レンズ部の外径をdとすると、前記メッシュ体の各格子の太さないしは幅Dが、D=0.1〜1.0dの範囲であるのが好ましい。この構成によれば、灯器を前方から視認する場合に、或る角度において、発光ダイオードの前方に配置されるメッシュ体の格子により特定の発光ダイオードからの光が略完全に遮られるのを抑制することができる。 The light emitter can be a light emitting diode. In this case, if the outer diameter of the cylindrical lens portion covering the light emitting portion of the light emitting diode is d, the thickness or width D of each lattice of the mesh body is D = The range of 0.1 to 1.0 d is preferred. According to this configuration, when a lamp is viewed from the front, light from a specific light-emitting diode is prevented from being almost completely blocked by a grid of mesh bodies arranged in front of the light-emitting diode at a certain angle. can do.
前記複数の発光体が同心円状に配置されており、且つ、前記メッシュ体が正方形であるのが好ましい。複数の発光体(LEDなど)を同心円状に配置し、メッシュ体を正方形にすることで、どの角度から灯器を見上げても、格子によって同時に隠される発光体(格子の存在により視認することができない発光体)の数を少なくすることができる。
前記補助横格子と補助縦格子との交差部分のうち少なくとも1箇所にリング形状の格子を設けることができる。補助横格子と補助縦格子とを単純に交差させたときに当該交差部分の後方に発光体が隠れてしまうような場合に、かかる交差部分にリング形状の格子を設けることで、発光体の透過性を担保することができる。
The plurality of light emitters are preferably arranged concentrically, and the mesh body is preferably square. By arranging a plurality of light emitters (LEDs, etc.) concentrically and making the mesh body a square, the light emitters that are simultaneously hidden by the grid can be visually recognized regardless of the angle from which the lamp is looked up. It is possible to reduce the number of illuminants that cannot be obtained.
A ring-shaped lattice can be provided in at least one of the intersecting portions of the auxiliary horizontal lattice and the auxiliary vertical lattice. If the light emitter is hidden behind the intersection when the auxiliary horizontal lattice and the auxiliary vertical lattice are simply crossed, a ring-shaped lattice is provided at the intersection to transmit the light emitter. Sexuality can be secured.
本発明の第2の観点に係る灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有し、前方を投光方向とする光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、前方に指向性を有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、略十字型の格子と、この格子の外側に配置される左右対称の枠格子とで構成されていることを特徴としている。
Lighting device according to a second aspect of the present invention, possess a plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, and a cover member covering the plurality of light emitters has a visible light-transmissive forward, forward An optical unit with a light emitting direction ,
A patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter, possess a ground element located at the rear of the patch element, and an antenna that have a directional forward,
With
The patch element includes a substantially cross-shaped lattice and a symmetric frame lattice disposed outside the lattice.
本発明の第2の観点に係る灯器では、アンテナのパッチ素子が、略十字型の格子と、この格子の外側に配置される左右対称の枠格子とで構成されており、簡素な構造であるとともにパッチ素子として優れた光透過性を得ることができる。また、2本の互いに略直交する十字型の格子と、外側に配置される左右対称の枠格子とからなるパッチ素子により、アンテナとしての所定の性能を充分に発揮させることができる。
前記略十字型の格子の交差部分に、リング形状の格子を設けることができる。略十字型の格子の交差部分の後方に発光体が隠れてしまうような場合に、かかる交差部分にリング形状の格子を設けることで、発光体の透過性を担保することができる。
In the lamp according to the second aspect of the present invention, the patch element of the antenna is composed of a substantially cross-shaped lattice and a symmetric frame lattice arranged outside the lattice, and has a simple structure. In addition, excellent light transmittance can be obtained as a patch element. Further, a predetermined performance as an antenna can be sufficiently exerted by the patch element composed of two cross-shaped lattices substantially orthogonal to each other and a symmetrical frame lattice arranged on the outside.
A ring-shaped lattice can be provided at the intersection of the substantially cross-shaped lattice. In the case where the light emitter is hidden behind the intersection of the substantially cross-shaped grating, the transmittance of the light emitter can be ensured by providing a ring-shaped grating at the intersection.
本発明の交通信号灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有し、前方を投光方向とする光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、前方に指向性を有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、
このメッシュ体が、左右の縦格子と上下の横格子とからなる略矩形の枠格子と、前記左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成されていることを特徴としている。
Traffic signal lamp device of the present invention includes a plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, have a cover member for covering the plurality of light emitters has a visible light transmissive in front, a light projecting direction forward An optical unit to
A patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter, possess a ground element located at the rear of the patch element, and an antenna that have a directional forward,
With
The patch element is made of a mesh body having an opening for transmitting visible light,
The mesh body connects a substantially rectangular frame grid composed of left and right vertical grids and upper and lower horizontal grids, at least one auxiliary horizontal grid connecting the left and right vertical grids, and the upper and lower horizontal grids. , And at least one auxiliary vertical lattice.
本発明の交通信号灯器においても、前記灯器の場合と同様に、メッシュ体は、メッシュの外枠を構成する略矩形の枠格子以外に、最低限縦1本及び横1本の格子を備えた簡素な構成でよく、メッシュを構成する格子の本数を減らすことでパッチ素子の光透過性を向上させることができる。しかも、略矩形の枠格子以外に、縦1本及び横1本の格子を備えておれば、アンテナとしての所定の性能を充分に発揮することができる。 Also in the traffic signal lamp of the present invention, as in the case of the lamp, the mesh body includes at least one vertical grid and one horizontal grid in addition to the substantially rectangular frame grid constituting the outer frame of the mesh. The light transmittance of the patch element can be improved by reducing the number of lattices constituting the mesh. In addition to the substantially rectangular frame grid, if one vertical grid and one horizontal grid are provided, the predetermined performance as an antenna can be sufficiently exhibited.
本発明の灯器用のアンテナユニットは、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有し前方を投光方向とする光学ユニットに組み込まれる灯器用のアンテナユニットであって、
前方に指向性を有するように、前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられるパッチ素子と、このパッチ素子の後方に設けられるグランド素子とを有しており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、
このメッシュ体が、左右の縦格子と上下の横格子とからなる略矩形の枠格子と、前記左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成されていることを特徴としている。
Antenna unit lights dexterity of the present invention, the plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, the front have a cover member for covering the light emitter has a visible light-transmissive forward light projecting direction An antenna unit for a lamp incorporated in an optical unit,
It has a patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter so as to have directivity in the front, and a ground element provided behind the patch element,
The patch element is made of a mesh body having an opening for transmitting visible light,
The mesh body connects a substantially rectangular frame grid composed of left and right vertical grids and upper and lower horizontal grids, at least one auxiliary horizontal grid connecting the left and right vertical grids, and the upper and lower horizontal grids. , And at least one auxiliary vertical lattice.
本発明のアンテナユニットにおいても、前記灯器の場合と同様に、メッシュ体は、メッシュの外枠を構成する略矩形の枠格子以外に、最低限縦1本及び横1本の格子を備えた簡素な構成でよく、メッシュを構成する格子の本数を減らすことでパッチ素子の光透過性を向上させることができる。しかも、略矩形の枠格子以外に、縦1本及び横1本の格子を備えておれば、アンテナとしての所定の性能を充分に発揮することができる。 Also in the antenna unit of the present invention, as in the case of the lamp, the mesh body includes at least one vertical grid and one horizontal grid in addition to the substantially rectangular frame grid constituting the outer frame of the mesh. A simple configuration may be used, and the light transmittance of the patch element can be improved by reducing the number of lattices constituting the mesh. In addition to the substantially rectangular frame grid, if one vertical grid and one horizontal grid are provided, the predetermined performance as an antenna can be sufficiently exhibited.
本発明の交通信号制御機は、前記交通信号灯器に接続され、当該交通信号灯器の点灯及び消灯を行う交通信号制御機であって、
前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されていることを特徴としている。
The traffic signal controller of the present invention is a traffic signal controller connected to the traffic signal lamp and for turning on and off the traffic signal lamp,
Via the antenna, it is configured to transmit signal information relating to the display of the traffic signal lamp present and in the future to a vehicle traveling on the road where the traffic signal lamp is installed. Yes.
本発明のアンテナユニット、灯器、交通信号灯器及び交通信号制御機によれば、アンテナ性能を確保しつつ光透過性を向上させることができる。 According to the antenna unit, the lamp, the traffic signal lamp, and the traffic signal controller of the present invention, it is possible to improve the light transmittance while ensuring the antenna performance.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る灯器の正面図である。図1に示される灯器は道路に設置される交通信号灯器1(以下、単に「信号灯器」ともいう)であり、車両用のものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a front view of a lamp according to an embodiment of the present invention. The lamp shown in FIG. 1 is a traffic signal lamp 1 (hereinafter also simply referred to as “signal lamp”) installed on a road, and is for a vehicle.
歩道等の路側に支柱40が設置され、この支柱40から車道側にアーム41が張り出されて設けられており、このアーム41に信号灯器1が取り付けられている。なお、図1において、15は後述するアンテナ用の同軸ケーブルである。
A
信号灯器1は、複数(図1に示される例では三つ)の光学ユニット2と、これら光学ユニット2が組み込まれている筐体3とを有している。三つの光学ユニット2は、それぞれ赤、黄、青の灯光色を有している。各光学ユニット2にはひさし(図示せず)が取り付けられる。
The signal lamp 1 includes a plurality (three in the example shown in FIG. 1) of
また、支柱40には、信号灯器1を制御する制御装置5が取り付けられている。なお、信号灯器1の設置構造は図示しているもの以外であってもよく、図示しないが前記支柱40及び前記アーム41の形態が異なっていてもよく、また、信号灯器1が歩道橋に架設されたものであってもよい。また、制御装置5は、信号灯器1の筐体3内に設けられたものであってもよい。
A
なお、信号灯器1の点灯等を制御する制御装置5が、後述するアンテナ4を介した無線通信制御を行うように構成することができるが(又は無線通信制御を行う装置を同一筐体内に内蔵させることができるが)、別々の装置としても良い。別々とする場合、前記無線通信制御を行う装置は、信号灯器1の点灯等を制御する制御装置の近傍(同一の支柱40)に設置することが好ましい。
The
図2は、一つの光学ユニット2の断面説明図である。光学ユニット2は、発光体としての発光ダイオード7(以下、「LED」ともいう)と、複数のLED7が前面8aに実装された基板8と、この基板8を収容する収容部材6と、カバー部材9とを有している。基板8は、その裏面に配線パターンが形成されており、LED7の端子37は、当該配線パターンと繋がっている。基板8上には複数のLED7が面状に広がって配設されている。より詳細には、複数のLED7は同心円状の放射パターンを形成するように配設されており、隣接する同心円間の径方向寸法は略均一である(図3参照)。
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of one
LED7はレンズ部38を有しており、このレンズ部38内に、実際に発光する部位であるLED素子ないしは発光部(図示せず)が設けられている。
The
収容部材6は、底部(底壁)6aと、この底部6aの周縁から立設した側部(側壁)6bとを有する皿形状であり、前方に開口している。側部6bの開口側端面に、カバー部材9が取り付けられている。これにより、収容部材6とカバー部材9との間に収容空間部Sが形成されており、この収容空間部SにLED7及び基板8が収容されている。そして、基板8は収容部材6に固定されている。収容空間部Sのうち、基板8よりも前方を前空間部S1とし、基板8よりも後方を後空間部S2としている。
The
カバー部材9は可視光透過性を有しており(可視光に対して透明であり)複数のLED7を前方で覆っている。なお、この光学ユニット2において、前方とは光の投光側であり(カバー部材9側であり)、後方とは収容部材6の底部6a側である。
The
そして、この光学ユニット2にアンテナ4が組み込まれている。アンテナ4はパッチアンテナであり、パッチ素子11とグランド素子12とを有している。すなわち、図2において、パッチ素子11とグランド素子12とが、前記光学ユニット2内に、つまり前記収容空間部Sに格納(収容)されている。
An
パッチ素子1は、導線等の導電体によりメッシュ状に形成されており(図3等参照)、基板8から前方へ立設した支持部材13によって支持されかつ固定されている。支持部材13は絶縁部材からなる。また、パッチ素子11は、可視光透過用の複数の開口を有しており、カバー部材9からLED7の前端39までの範囲Aに設けられている。また、図2において、カバー部材9は、その後面(背面)9aが凹曲面であって、前面9bが凸曲面であり、パッチ素子11はカバー部材9の後面9aから後方に離れて設けられている。なお、ここではカバー部材9を凹凸の曲面としたが、信号灯器1がLED灯器であれば、平面とすることもできる。
The patch element 1 is formed in a mesh shape with a conductor such as a conducting wire (see FIG. 3 and the like), and is supported and fixed by a
グランド素子12は、円形の平面状(平板状)に形成されており、基板8の前面8aにおいて当該基板8に取り付けられている。例えば、グランド素子12は、収容部材6に基板8と共にネジによって共締めされる。そして、このグランド素子12は、パッチ素子11の後方であって、前後方向について基板8とLED7の前端39との間に設けられている。また、グランド素子12の輪郭形状はパッチ素子11の輪郭形状よりも大きくなっている。なお、本発明において、グランド素子12の形状は円形に限定されるものではなく、パッチ素子11よりもある程度大きければ、どのような形状であってもよい。
The
これにより、グランド素子12とパッチ素子11とが、前空間部S1内に設けられ、パッチ素子11は、基板8の前面8aからLED7の前端39までの範囲Aに設けられ、グランド素子12はパッチ素子11の後方に設けられた状態となる。そして、グランド素子12とパッチ素子11とが、前後方向に対向した配置となり、このアンテナ4の指向性は信号灯器1から前方へ向かう方向となる。すなわち、光学ユニット2による投光方向と、アンテナ指向性とを略一致させることができ、信号灯器1は車両に対して見通しが良い位置に設置されることから、このアンテナ指向性によって、車両の車載機(図示せず)との間で、良好な通信状態が得られる。
Thereby, the
また、このアンテナ4が格納された信号灯器1を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム(ITS)に利用するために、使用周波数を715MHz〜725MHzと設定する場合、グランド素子12とパッチ素子11との前後方向の間隔を10〜40mmに設定することができる。なお、これはグランド素子12とパッチ素子11との間に、空気が介在している場合である。
In addition, in order to use the signal lamp 1 in which the
収容部材6(底部6a)には、アンテナ4用の同軸ケーブル15を接続させる端子部19が取り付けられており、この端子部19に、図1の制御装置5から延びる同軸ケーブル15を接続することができる。そして、この端子部19から後空間部S2へ延びる同軸ケーブル15aが、アンテナ4と接続されている。同軸ケーブル15aは、内導体15b、絶縁体15c、外導体15d及び被覆部15eを有しており、この同軸ケーブル15aの内導体15bがパッチ素子11に接続されており、外導体15dがグランド素子12に接続されている。なお、内、外導体15b、15dと各素子11、12(各素子の導電体部分)とを半田によって接続し固定することができるが、半田以外の方法であってもよい。
A
なお、図1の制御装置5から延びるLED7用の電源ケーブル(図示せず)が、収容部材6の底部6aに取り付けた端子部(図示せず)を介して、LED用基板8と接続されている。
A power cable (not shown) for the
本発明の特徴は、前記パッチ素子11を可視光透過用の開口を有するメッシュ体で構成し、さらにこのメッシュ体を、略矩形の枠格子と、左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成したことである。
A feature of the present invention is that the
本発明者は、パッチ素子11として略矩形状のメッシュ体を採用する場合において、メッシュを構成する格子の本数とアンテナ性能との関係について種々検討を重ねた結果、アンテナ性能を確保するのに必要な格子の本数の条件を見出した。すなわち、メッシュの外枠を構成する略矩形の枠格子以外に、最低限縦1本及び横1本の格子を備えた略「田」の字状のメッシュであれば、所定のアンテナ性能を満たし得ることを見出した。この略「田」の字状のメッシュの場合、メッシュを構成する格子の数が縦3本、横3本と非常に少なく、当該メッシュの後方に配置される発光ダイオード7からの光が遮られる確率ないしは割合が少なくなる。その結果、良好な光透過性を確保することができる。
When the inventor employs a substantially rectangular mesh body as the
メッシュ体を構成する格子の本数は、本発明において特に限定されるものではないが、本数が増えると、アンテナ性能が安定化する反面、発光ダイオード7からの光を遮る妨害物が多くなり光透過性が低下することから、枠格子の本数も含めて、通常、縦横ともに20本程度が上限である。この格子の本数の好ましい上限値は、当該格子の太さないしは幅(格子がワイヤからなる場合は外径)とも関連しており、細径の導体ほど前記上限値は大きくなる。例えば、直径2mm程度の細径ワイヤからなる格子の場合、格子の本数は、縦横ともに8本程度とすることができる。一方、直径5mm程度の太径ワイヤからなる格子の場合、縦横ともに4本程度とすることができる。
The number of grids constituting the mesh body is not particularly limited in the present invention, but as the number increases, the antenna performance is stabilized, but on the other hand, there are more obstructions that block the light from the
また、格子の好ましい径は、発光体の大きさとも関連しており、発光ダイオード7の発光部を覆う筒状レンズ部38の外径をd(図2参照)とすると、前記メッシュ体の各格子の径D(図3参照)を、D=0.1〜1.0dの範囲で選定するのが好ましい。このようにして格子の径Dを選定した場合、信号灯器1を前方から視認する場合に、或る角度において、発光ダイオード7の前方に配置されるメッシュ体の格子により特定の発光ダイオード7からの光が略完全に遮られるのを抑制することができる。
Further, the preferred diameter of the lattice is also related to the size of the light emitter, and when the outer diameter of the
前記アンテナの偏波面が垂直偏波である場合には、前記メッシュ体が左右対称の形状であり、前記アンテナの偏波面が水平偏波である場合には、前記メッシュ体が上下対称の形状であるのが好ましい。アンテナの偏波面が垂直偏波の場合、メッシュ体の形状を左右対称にすることで、偏波面に直交する成分である水平偏波成分が発生しにくくなり、一方、水平偏波の場合、メッシュ体の形状を上下対称にすることで、偏波面に直交する成分である垂直偏波成分が発生しにくくなるためである。また、前記複数の発光体が同心円状に配置されている場合、前記メッシュ体は、正方形であるのが好ましい。複数の発光体(LEDなど)を同心円状に配置した場合、メッシュ体を正方形にすることで、どの角度から灯器を見上げても、格子によって同時に隠される発光体(格子の存在により視認することができない発光体)の数を少なくすることができる。 When the plane of polarization of the antenna is vertically polarized, the mesh body has a symmetrical shape, and when the plane of polarization of the antenna is horizontally polarized, the mesh body has a vertically symmetrical shape. Preferably there is. When the plane of polarization of the antenna is vertically polarized, the shape of the mesh body is made symmetrical so that the horizontal polarization component that is the component orthogonal to the plane of polarization is less likely to be generated. This is because by making the body shape vertically symmetric, it becomes difficult to generate a vertical polarization component that is a component orthogonal to the plane of polarization. Moreover, when the said several light-emitting body is arrange | positioned concentrically, it is preferable that the said mesh body is a square. When multiple light emitters (LEDs, etc.) are arranged concentrically, the mesh body is square, so that the light emitters that are simultaneously hidden by the lattice (visible due to the presence of the lattice) can be seen from any angle. It is possible to reduce the number of light emitters that cannot be used.
パッチ素子11を構成するメッシュ体は、グランド素子12の前方における前記空間部S1内に配設されるが、メッシュ体の格子の後端から前記グランド素子12の前面までの距離h(図3参照)は、通常、10〜40mmの範囲である。この距離hは、アンテナの周波数特性や整合特性(VSWR)などを考慮して選定される。
The mesh body constituting the
以下、種々の実施の形態に基づいて、本発明の灯器について説明をする。
〔実施の形態1〕
図3は、本発明の実施の形態1におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。本実施の形態並びに後述する各実施の形態及び参考例では、LED7の配置パターンは、円筒座標系の配列となっている同心円状の放射パターンである。ただし、本発明において、LED(発光体)7の配置パターンは、同心円状の放射パターンに限定されるものではなく、格子状パターンなど他の配置パターンであってもよい。
Hereinafter, the lamp of the present invention will be described based on various embodiments.
[Embodiment 1]
FIG. 3 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting unit according to Embodiment 1 of the present invention. In the present embodiment and each of the embodiments and reference examples described later, the arrangement pattern of the
パッチ素子11を構成するメッシュ体は、左右の縦格子20、20と上下の横格子21、21とからなる略矩形の枠格子22と、前記左右の縦格子20、20を接続する6本の補助横格子21aと、前記上下の横格子21、21を接続する6本の補助縦格子20aとで構成されている。すなわち、実施の形態1におけるパッチ素子11は、縦8本、横8本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっている(8×8素子)。各格子は、導線などの導電体で作製されており、その径(ワイヤ径)は、例えば0.5〜5.0mmの範囲で選定することができる。パッチ素子11を構成するメッシュ体は左右対称であり、また、複数の補助縦格子20a及び補助横格子21aは、いずれも隣接する格子間の間隔が均一になるように配置されている。なお、図3において、50は素子給電点である同軸であり、この同軸は、後出する図6、9、12、15、18、21、24及び27に示されるパッチ素子にもそれぞれ設けられている。
The mesh body constituting the
図4の(a)は、図3に示される8×8素子において、素子の大きさ(枠格子を構成する導線の中心間の距離)を171.48mm×171.48mmとし、隣接する格子間のピッチを24.497mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを26.44mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR)を示しており、同(b)は、指向性を示している。図4の(b)、及び後出するアンテナの指向性を示す図において、細い実線は水平面の指向性、太い実線は垂直面の指向性をそれぞれ示している。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmであり、またVSWRは素子入力を50Ωとして規定している。
FIG. 4A shows an 8 × 8 element shown in FIG. 3 in which the element size (distance between the centers of the conductors constituting the frame grating) is 171.48 mm × 171.48 mm. The antenna element has a matching characteristic (VSWR) in the case where the pitch of is 24.497 mm and the distance h from the rear end of the grating to the front surface of the
また、図5は、かかる仕様の8×8素子のロバスト性を示す図である。図5、及び後出するロバスト性を示す各図において、太線は素子外形(素子の大きさ)が設計値±0、細線は素子外形が設計値−0.5mm、破線は素子外形が設計値+0.5mmにおけるVSWRをそれぞれ示している。 FIG. 5 is a diagram showing the robustness of the 8 × 8 element having such specifications. In FIG. 5 and each diagram showing the robustness to be described later, the bold line indicates the element outline (element size) is the design value ± 0, the thin line indicates the element outline is the design value −0.5 mm, and the broken line indicates the element outline is the design value VSWR at +0.5 mm is shown.
図4の(a)に示されるように、実施の形態1に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が18、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が34であり、良好なアンテナ性能を有している。また、図4の(b)に示されるように、指向性の最大点で約8.9dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で75°、垂直面で58°の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載機と無線通信するために充分なビーム幅を有している。 As shown in FIG. 4A, in the optical unit according to the first embodiment, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 18, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 34. Yes, it has good antenna performance. As shown in FIG. 4B, the maximum directivity has a gain of about 8.9 dBi, and the range of 3 dB lower than the maximum point is 75 ° in the horizontal plane and 58 in the vertical plane. It has an angle of °, and has a sufficient beam width for wireless communication with the vehicle-mounted device in the Intelligent Transport System (ITS).
また、図5より、設計誤差や製作誤差などにより素子寸法が若干変動した場合においても、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が12、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が28であり、安定したアンテナ性能が得られることがわかる。 Further, as shown in FIG. 5, even when the element dimensions slightly fluctuate due to a design error or a manufacturing error, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 12, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 28. It can be seen that stable antenna performance can be obtained.
〔実施の形態2〕
図6は、本発明の実施の形態2におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。実施の形態2におけるパッチ素子は、縦6本、横6本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(6×6素子)、実施の形態1におけるパッチ素子とは、補助縦格子及び補助横格子の数が異なっている。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a front explanatory view of the patch element and the light emitting unit according to
図7の(a)は、図6に示される6×6素子において、素子の大きさを166.19mm×166.19mmとし、隣接する格子間のピッチを33.238mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを28.29mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、同(b)は、指向性を示している。また、図8は、かかる仕様の6×6素子のロバスト性を示す図である。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
FIG. 7 (a) shows a 6 × 6 element shown in FIG. 6 in which the element size is 166.19 mm × 166.19 mm, the pitch between adjacent gratings is 33.238 mm, and from the rear end of the grating. The matching characteristics (VSWR: element input is defined as 50Ω) of the antenna element when the distance h to the front surface of the
図7の(a)に示されるように、実施の形態2に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が16、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が31であり、良好なアンテナ性能を有している。また、図7の(b)に示されるように、指向性の最大点で約9dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で76°、垂直面で58°の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載機と無線通信するために充分なビーム幅を有している。 As shown in FIG. 7A, in the optical unit according to the second embodiment, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 16, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 31. Yes, it has good antenna performance. Further, as shown in FIG. 7B, the maximum directivity has a gain of about 9 dBi, and the range of 3 dB lower than this maximum is 76 ° on the horizontal plane and 58 ° on the vertical plane. It has an angle and has a sufficient beam width for wireless communication with the vehicle-mounted device in the Intelligent Transport System (ITS).
また、図8より、設計誤差や製作誤差などにより素子寸法が若干変動した場合においても、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が12、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が28であり、安定したアンテナ性能が得られることがわかる。 Further, as shown in FIG. 8, even when the element size slightly fluctuates due to a design error or a manufacturing error, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 12, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 28. It can be seen that stable antenna performance can be obtained.
〔実施の形態3〕
図9は、本発明の実施の形態3におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。実施の形態3におけるパッチ素子は、縦4本、横4本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(4×4素子)、実施の形態1におけるパッチ素子とは、補助縦格子及び補助横格子の数が異なっている。
[Embodiment 3]
FIG. 9 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting unit according to Embodiment 3 of the present invention. The patch element in the third embodiment is a mesh body in which four vertical and four horizontal grids are arranged in a mesh (4 × 4 elements). The patch element in the first embodiment is an auxiliary vertical element. The number of grids and auxiliary horizontal grids is different.
図10の(a)は、図9に示される4×4素子において、素子の大きさを157.55mm×157.55mmとし、隣接する格子間のピッチを52.516mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを34.97mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、同(b)は、指向性を示している。また、図11は、かかる仕様の4×4素子のロバスト性を示す図である。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
FIG. 10A shows a 4 × 4 element shown in FIG. 9 in which the element size is 157.55 mm × 157.55 mm, the pitch between adjacent gratings is 52.516 mm, and from the rear end of the grating. The matching characteristic (VSWR: element input is defined as 50Ω) of the antenna element when the distance h to the front surface of the
図10の(a)に示されるように、実施の形態3に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が18、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が33であり、良好なアンテナ性能を有している。また、図10の(b)に示されるように、指向性の最大点で約8.8dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で75°、垂直面で56°の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載機と無線通信するために充分なビーム幅を有している。 As shown in FIG. 10A, in the optical unit according to the third embodiment, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 18, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 33. Yes, it has good antenna performance. Further, as shown in FIG. 10B, the maximum directivity has a gain of about 8.8 dBi, and the range of 3 dB lower than the maximum point is 75 ° on the horizontal plane and 56 ° on the vertical plane. It has an angle of °, and has a sufficient beam width for wireless communication with the vehicle-mounted device in the Intelligent Transport System (ITS).
また、図11より、設計誤差や製作誤差などにより素子寸法が若干変動した場合においても、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が13、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が28であり、安定したアンテナ性能が得られることがわかる。 Further, as shown in FIG. 11, even when the element dimensions slightly fluctuate due to a design error or a manufacturing error, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 13 and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 28. It can be seen that stable antenna performance can be obtained.
〔実施の形態4〕
図12は、本発明の実施の形態4におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。実施の形態4におけるパッチ素子は、縦4本、横3本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(4×3素子)、実施の形態1におけるパッチ素子とは、補助縦格子及び補助横格子の数が異なっている。
[Embodiment 4]
FIG. 12 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting unit according to
図13の(a)は、図12に示される4×3素子において、素子の大きさを160.20mm×160.20mmとし、隣接する格子間のピッチを縦80.1mm、横53.4mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを35mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、同(b)は、指向性を示している。また、図14は、かかる仕様の4×3素子のロバスト性を示す図である。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
FIG. 13A shows a 4 × 3 element shown in FIG. 12 in which the element size is 160.20 mm × 160.20 mm, and the pitch between adjacent lattices is 80.1 mm in length and 53.4 mm in width. , Shows the antenna element matching characteristics (VSWR: element input is defined as 50Ω) when the distance h from the rear end of the grating to the front surface of the
図13の(a)に示されるように、実施の形態4に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が19、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が33であり、良好なアンテナ性能を有している。また、図13の(b)に示されるように、指向性の最大点で約9.0dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で73°、垂直面で57°の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載機と無線通信するために充分なビーム幅を有している。
As shown in FIG. 13A, in the optical unit according to
また、図14より、設計誤差や製作誤差などにより素子寸法が若干変動した場合においても、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が14、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が26であり、安定したアンテナ性能が得られることがわかる。 Further, as shown in FIG. 14, even when the element size slightly fluctuates due to a design error or a manufacturing error, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 14 and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 26. It can be seen that stable antenna performance can be obtained.
〔実施の形態5〕
図15は、本発明の実施の形態5におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。実施の形態5におけるパッチ素子は、縦3本、横3本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(3×3素子)、実施の形態1におけるパッチ素子とは、補助縦格子及び補助横格子の数が異なっている。実施の形態5では、補助縦格子及び補助横格子の数がそれぞれ1本と、最低限の数の補助格子が配置されており、メッシュ体は「田」の字形状である。
[Embodiment 5]
FIG. 15 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting unit according to the fifth embodiment of the present invention. The patch element in the fifth embodiment is composed of a mesh body in which three vertical and three horizontal grids are arranged in a mesh shape (3 × 3 elements). The patch element in the first embodiment is an auxiliary vertical element. The number of grids and auxiliary horizontal grids is different. In
図16の(a)は、図15に示される3×3素子において、素子の大きさを149.38mm×149.38mmとし、隣接する格子間のピッチを74.688mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを40.5mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、同(b)は、指向性を示している。また、図17は、かかる仕様の3×3素子のロバスト性を示す図である。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
FIG. 16 (a) shows a 3 × 3 element shown in FIG. 15, in which the element size is 149.38 mm × 149.38 mm, the pitch between adjacent gratings is 74.688 mm, and from the rear end of the grating. The matching characteristics (VSWR: element input is defined as 50Ω) of the antenna element when the distance h to the front surface of the
図16の(a)に示されるように、実施の形態5に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が18、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が33であり、良好なアンテナ性能を有している。また、図16の(b)に示されるように、指向性の最大点で約8.6dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で75°、垂直面で57°の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載機と無線通信するために充分なビーム幅を有している。
As shown in FIG. 16A, in the optical unit according to
また、図17より、設計誤差や製作誤差などにより素子寸法が若干変動した場合においても、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が15、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が30であり、安定したアンテナ性能が得られることがわかる。 In addition, as shown in FIG. 17, even when the element size slightly varies due to a design error or a manufacturing error, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 15 and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 30. It can be seen that stable antenna performance can be obtained.
[参考例1]
図18は、本発明の参考例1におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。参考例1におけるパッチ素子は、縦4本、横2本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(4×2素子)、実施の形態1におけるパッチ素子とは、補助縦格子及び補助横格子の数が異なっている。より詳細には、補助縦格子の数は2本であるが、補助横格子の数はゼロであり、横方向の格子は枠格子を構成する上下の横格子だけである。
[Reference Example 1]
FIG. 18 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting section in Reference Example 1 of the present invention. The patch element in Reference Example 1 is composed of a mesh body in which four vertical and two horizontal grids are arranged in a mesh shape (4 × 2 elements). The patch element in Embodiment 1 is an auxiliary vertical grid And the number of auxiliary lateral grids is different. More specifically, the number of auxiliary vertical lattices is two, but the number of auxiliary horizontal lattices is zero, and the horizontal lattice is only the upper and lower horizontal lattices constituting the frame lattice.
図19の(a)は、図18に示される4×2素子において、素子の大きさを156mm×156mmとし、隣接する縦方向の格子間のピッチを52mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを26.0mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、同(b)は、指向性を示している。また、図20は、かかる仕様の4×2素子のロバスト性を示す図である。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
FIG. 19A shows a 4 × 2 element shown in FIG. 18 in which the size of the element is 156 mm × 156 mm, the pitch between adjacent vertical gratings is 52 mm, and the
図19の(a)に示されるように、参考例1に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が6、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が12であり、帯域幅は実施の形態のものと比較して狭くなっている。また、図19の(b)に示されるように、指向性の最大点で約8.9dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で75°、垂直面で58°の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載機と無線通信するために充分なビーム幅を有している。 As shown in FIG. 19A, in the optical unit according to Reference Example 1, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 6, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 12. The bandwidth is narrower than that of the embodiment. Further, as shown in FIG. 19B, the maximum directivity has a gain of about 8.9 dBi, and the range of 3 dB lower than the maximum point is 75 ° in the horizontal plane and 58 in the vertical plane. It has an angle of °, and has a sufficient beam width for wireless communication with the vehicle-mounted device in the Intelligent Transport System (ITS).
しかしながら、設計誤差や製作誤差などにより素子寸法が若干変動した場合においては、図20に示されるように、VSWR<1.5となる帯域はなくなっており(0MHz)、また、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が5と非常に狭くなっていて、安定したアンテナ性能が得られていない。 However, when the element dimensions slightly change due to a design error, a manufacturing error, etc., as shown in FIG. 20, there is no band where VSWR <1.5 (0 MHz), and VSWR <2.0. Has a very narrow bandwidth (MHz) of 5, and stable antenna performance is not obtained.
[参考例2]
図21は、本発明の参考例2におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。参考例2におけるパッチ素子は、縦3本、横2本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(3×2素子)、実施の形態1におけるパッチ素子とは、補助縦格子及び補助横格子の数が異なっている。より詳細には、補助縦格子の数は1本であるが、補助横格子の数はゼロであり、横方向の格子は枠格子を構成する上下の横格子だけである。
[Reference Example 2]
FIG. 21 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting section in Reference Example 2 of the present invention. The patch element in Reference Example 2 is composed of a mesh body in which three vertical and two horizontal grids are arranged in a mesh shape (3 × 2 elements), and the patch element in the first embodiment is an auxiliary vertical grid And the number of auxiliary lateral grids is different. More specifically, the number of auxiliary vertical lattices is one, but the number of auxiliary horizontal lattices is zero, and the horizontal lattice is only the upper and lower horizontal lattices constituting the frame lattice.
図22の(a)は、図21に示される3×2素子において、素子の大きさを146.0mm×146.0mmとし、隣接する縦方向の格子間のピッチを73.00mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを38.5mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、同(b)は、指向性を示している。また、図23は、かかる仕様の3×2素子のロバスト性を示す図である。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
FIG. 22 (a) shows a 3 × 2 element shown in FIG. 21, in which the element size is 146.0 mm × 146.0 mm, the pitch between adjacent vertical gratings is 73.00 mm, This shows the antenna element matching characteristics (VSWR: element input is defined as 50Ω) when the distance h from the rear end to the front surface of the
図22の(a)に示されるように、参考例2に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)が12、VSWR<2.0の帯域幅(MHz)が24であり、良好なアンテナ性能を有している。また、図22の(b)に示されるように、指向性の最大点で約8.6dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で76°、垂直面で57°の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載機と無線通信するために充分なビーム幅を有している。 As shown in FIG. 22A, in the optical unit according to Reference Example 2, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 12, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 24. Has good antenna performance. Further, as shown in FIG. 22B, the gain has a gain of about 8.6 dBi at the maximum directivity point, and the range of 3 dB reduction from this maximum point is 76 ° on the horizontal plane and 57 ° on the vertical plane. It has an angle of °, and has a sufficient beam width for wireless communication with the vehicle-mounted device in the Intelligent Transport System (ITS).
しかしながら、図23のロバスト性を示す図より、設計誤差や製作誤差などにより素子寸法が若干変動した場合において、安定したアンテナ性能が得られないことがわかる。
図23の場合、VSWR<1.5となる帯域は6MHz、VSWR<2.0となる帯域は17MHzであるが、実施の形態における同様のロバスト性評価では、VSWR<1.5で10MHz以上、VSWR<2.0で20MHz以上の帯域幅を実現している。
However, it can be seen from the diagram showing the robustness in FIG. 23 that stable antenna performance cannot be obtained when the element dimensions slightly vary due to design errors, manufacturing errors, and the like.
In the case of FIG. 23, the band where VSWR <1.5 is 6 MHz, and the band where VSWR <2.0 is 17 MHz. In the same robustness evaluation in the embodiment, VSWR <1.5 and 10 MHz or more, A bandwidth of 20 MHz or more is realized with VSWR <2.0.
[参考例3]
図24は、本発明の参考例3におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。参考例3におけるパッチ素子は、縦2本、横3本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(2×3素子)、実施の形態1におけるパッチ素子とは、補助縦格子及び補助横格子の数が異なっている。より詳細には、補助横格子の数は1本であるが、補助縦格子の数はゼロであり、縦方向の格子は枠格子を構成する左右の縦格子だけである。
[Reference Example 3]
FIG. 24 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting section in Reference Example 3 of the present invention. The patch element in Reference Example 3 is a mesh body in which two vertical and three horizontal grids are arranged in a mesh (2 × 3 elements), and the patch element in the first embodiment is an auxiliary vertical grid And the number of auxiliary lateral grids is different. More specifically, the number of auxiliary horizontal lattices is one, but the number of auxiliary vertical lattices is zero, and the vertical lattices are only the left and right vertical lattices constituting the frame lattice.
図25の(a)及び(b)は、いずれも図24に示される2×3素子において、素子の大きさを174.2mm×174.2mmとし、隣接する横方向の格子間のピッチを87.1mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを90mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、図26は、指向性を示している。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
25 (a) and 25 (b), each of the 2 × 3 elements shown in FIG. 24 has an element size of 174.2 mm × 174.2 mm and a pitch between adjacent lateral gratings of 87 × 87. 26 shows the antenna element matching characteristics (VSWR: element input is defined as 50Ω) when the distance h from the rear end of the grating to the front surface of the
図25に示されるように、参考例2に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)は4、及びVSWR<2.0の帯域幅(MHz)が9となっていて、実施の形態と比較して非常に狭い帯域特性となっている。また、図26に示されるように、指向性の正面方向で約−6.3dBiのゲインとなっており、アンテナの正面方向に電波が発射されず、アンテナとして利用するには不都合な指向性となっている。 As shown in FIG. 25, in the optical unit according to Reference Example 2, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 is 4, and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 is 9. Compared to the embodiment, the band characteristics are very narrow. In addition, as shown in FIG. 26, the gain is about −6.3 dBi in the front direction of directivity, and radio waves are not emitted in the front direction of the antenna. It has become.
[参考例4]
図27は、本発明の参考例4におけるパッチ素子と発光部の正面説明図である。参考例4におけるパッチ素子は、縦2本、横2本の格子がメッシュ状に配置されたメッシュ体からなっており(2×2素子)、実施の形態1におけるパッチ素子と異なり、補助縦格子及び補助横格子が採用されておらず、メッシュ体は、枠格子を構成する上下の横格子及び左右の縦格子だけからなっている。
[Reference Example 4]
FIG. 27 is an explanatory front view of the patch element and the light emitting section in Reference Example 4 of the present invention. The patch element in Reference Example 4 is composed of a mesh body in which two vertical and two horizontal grids are arranged in a mesh shape (2 × 2 elements). Unlike the patch element in the first embodiment, an auxiliary vertical grid is used. In addition, the auxiliary horizontal lattice is not employed, and the mesh body is composed only of the upper and lower horizontal lattices and the left and right vertical lattices constituting the frame lattice.
図28の(a)は、図27に示される2×2素子において、素子の大きさを132mm×132mmとし、格子の後端からグランド素子12の前面までの距離hを42mmとした場合におけるアンテナ素子の整合特性(VSWR:素子入力を50Ωとして規定)を示しており、同(b)は、指向性を示している。なお、格子を構成するワイヤの径ないしは幅は2mmである。
FIG. 28 (a) shows an antenna when the element size is 132 mm × 132 mm and the distance h from the rear end of the grating to the front surface of the
図28の(a)に示されるように、参考例4に係る光学ユニットでは、VSWR<1.5の帯域幅(MHz)及びVSWR<2.0の帯域幅(MHz)がいずれもゼロであり、アンテナとして必要な整合特性/帯域特性が確保できていない。また、図28の(b)に示されるように、指向性の最大点で約7.4dBiのゲインとなっており、この最大点から3dB低下する範囲は、水平面で64°、垂直面で56°の角度を有している。
表1は、以上の結果をまとめたものである。また、設計値でのグリッド数(縦×横)と帯域幅との関係、及び、ロバスト性でのグリッド数(縦×横)と帯域幅との関係をそれぞれ図29及び図30に示す。図29及び図30において、楕円で囲った部分がアンテナ特性「良」の部分(本明細書での実施の形態1〜5に相当)である。
As shown in FIG. 28 (a), in the optical unit according to Reference Example 4, the bandwidth (MHz) of VSWR <1.5 and the bandwidth (MHz) of VSWR <2.0 are both zero. The matching characteristics / bandwidth characteristics required for an antenna cannot be secured. Further, as shown in FIG. 28B, the maximum directivity has a gain of about 7.4 dBi, and the range of 3 dB lower than this maximum is 64 ° on the horizontal plane and 56 ° on the vertical plane. Has an angle of °.
Table 1 summarizes the above results. Further, FIG. 29 and FIG. 30 show the relationship between the number of grids (vertical × horizontal) at the design value and the bandwidth, and the relationship between the number of grids (vertical × horizontal) and the bandwidth at the robustness, respectively. In FIGS. 29 and 30, a portion surrounded by an ellipse is a portion having antenna characteristics “good” (corresponding to Embodiments 1 to 5 in this specification).
前述した交通信号灯器1を制御する制御装置5(交通信号制御機)は、アンテナ4を介して、交通信号灯器1を設置した道路又は近傍の道路等を走行する車両に対して、前記交通信号灯器1の現在及び将来の表示に関する信号情報を提供することができる。
The control device 5 (traffic signal controller) for controlling the traffic signal lamp 1 described above is configured to transmit the traffic signal lamp to a vehicle traveling on a road where the traffic signal lamp 1 is installed or a nearby road via an
信号情報としては、交通信号灯器1が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報等を含むものである。 The signal information refers to information on the current or future signal lamp color displayed by the traffic signal lamp 1, and includes information on the scheduled display duration of each signal lamp color, the display order, and the like.
例えば、現在表示している灯色は青信号でその継続予定時間は5秒であり、その次に表示する灯色は黄信号でその継続予定時間は8秒であり、その次に表示する灯色は右折青矢印灯でその継続予定時間は5乃至10秒である、といった情報を所定の形式で表現して含ませると良い。なお、提供するのは現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、1サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。 For example, the currently displayed lamp color is a blue light and its scheduled duration is 5 seconds, the next displayed lamp color is a yellow signal and its scheduled duration is 8 seconds, and the next displayed lamp color. It is preferable to include information such as a right turn blue arrow light whose estimated duration is 5 to 10 seconds in a predetermined format. Note that only the currently displayed lamp color and its duration may be provided, or information for one cycle may be provided collectively. Further, in addition to these pieces of information, parameter information related to the control, information on a time zone in which the control is performed, and the like may be included at the point where the point sensitive control is performed.
そして、前記信号情報を受信した車両側の車載コンピュータは、停止線までの距離と車両の走行速度や加速度等から、停止線に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。そして、例えば現時点で青信号を表示していたとしても、停止線に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線の手前で停止するように、車載コンピュータは制御すれば良い。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、速度を維持するように制御すれば良い。 Then, the vehicle-side computer on the vehicle side that has received the signal information estimates the time required to reach the stop line from the distance to the stop line and the traveling speed, acceleration, etc. of the vehicle, and after the required time has elapsed. Can be estimated. For example, even if a green signal is displayed at the present time, if the signal light color is predicted to be a red signal when arriving at the stop line, the in-vehicle computer is safely stopped before the stop line. Can be controlled. Conversely, if it can be determined that the vehicle can safely pass through the intersection unless the vehicle is decelerated, control may be performed to maintain the speed.
また、車載コンピュータは、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。 Further, the in-vehicle computer may perform not only control driven by the in-vehicle device but also operation for assisting the driving operation of the driver such as brake assist.
また、車載コンピュータは、前記判断の結果を車両の搭乗者に対して、音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置の画面上に文字や図柄で表示したりしても良い。 The in-vehicle computer may notify the vehicle occupant of the determination result by voice or image information. For example, a voice message such as “The signal will change soon and should be stopped” may be emitted to the driver, or may be displayed on the screen of the head-up display or the navigation device with characters and symbols.
なお、本発明の灯器は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、信号灯器は車両用以外にも、歩行者用のものであってもよい。また、信号灯器が有する発光体はLED以外に電球であってもよい。また、前記各実施の形態ではグランド素子12を円形としたが、これ以外に矩形とすることもできる。
The lamp of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the signal lamp may be for pedestrians as well as for vehicles. Further, the light emitter included in the signal lamp device may be a light bulb other than the LED. In each of the above embodiments, the
また、以上の実施の形態では、パッチ素子としてメッシュ体からなるものを用いているが、図31に示されるように、略十字型の格子100と、この格子100の外側に配置される左右対称の枠格子122とで構成されたパッチ素子111を用いることもできる。左右対称の枠格子122は、図31の(b)のような円形であってもよいし、また、図31の(a)のように、矩形の角部をR状にした形状であってもよい。
かかる構成のパッチ素子111でも、メッシュ体からなるパッチ素子11と同様に、アンテナ性能を確保しつつ光透過性を向上させることができる。なお、略十字型の格子100を構成する2本の格子は、図31の(a)及び(b)のように必ずしも上下方向又は左右方向に沿って配置する必要はなく、図31の(c)のように上下方向又は左右方向に対して傾いて配置することもできる。
また、図32に示されるように、略十字型の格子100の交差部分に、リング形状の格子101を設けることもできる。図32の(b)に示される例では、リング形状の格子101の内部にさらに第2の略十字型の格子120とリング形状の格子130が配置されている。また、図32の(c)に示される例では、リング形状の格子101と同心に第2、第3のリング形状の格子140、150が配置されている。略十字型の格子の交差部分の後方に発光体が隠れてしまうような場合に、かかる交差部分にリング形状の格子を設けることで、発光体の透過性を担保することができる。なお、このリング形状の格子は、前述した実施の形態における補助横格子と補助縦格子との交差部分のうち少なくとも1箇所に設けることもできる。この場合も、交差部分にリング形状の格子を設けることで、発光体の透過性を担保することができる。
Further, in the above embodiment, a patch element made of a mesh body is used. However, as shown in FIG. 31, a substantially
Even in the
Also, as shown in FIG. 32, a ring-shaped
さらに、今回開示された実施の形態はすべての点において単なる例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 Furthermore, it should be thought that embodiment disclosed this time is a mere illustration in all points, and is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 信号灯器
2 光学ユニット
4 アンテナ
5 制御装置
6 収容部材
7 発光ダイオード
8 基板
9 カバー部材
11 パッチ素子
12 グランド素子
20 縦格子
20a 補助縦格子
21 横格子
21a 補助横格子
22 枠格子
100 略十字型の格子
101 リング状の格子
111 パッチ素子
122 枠格子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、前方に指向性を有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、
このメッシュ体が、左右の縦格子と上下の横格子とからなる略矩形の枠格子と、前記左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成されていることを特徴とする灯器。 A plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, an optical unit have a cover member for covering the plurality of light emitters has a visible light transmission in the forward direction to the forward light projecting direction,
A patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter, possess a ground element located at the rear of the patch element, and an antenna that have a directional forward,
With
The patch element is made of a mesh body having an opening for transmitting visible light,
The mesh body connects a substantially rectangular frame grid composed of left and right vertical grids and upper and lower horizontal grids, at least one auxiliary horizontal grid connecting the left and right vertical grids, and the upper and lower horizontal grids. The lamp is composed of at least one auxiliary vertical lattice.
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、前方に指向性を有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、略十字型の格子と、この格子の外側に配置される左右対称の枠格子とで構成されていることを特徴とする灯器。 A plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, an optical unit have a cover member for covering the plurality of light emitters has a visible light transmission in the forward direction to the forward light projecting direction,
A patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter, possess a ground element located at the rear of the patch element, and an antenna that have a directional forward,
With
The said patch element is comprised with the substantially cross-shaped grating | lattice and the left-right symmetrical frame grating | lattice arrange | positioned on the outer side of this grating | lattice.
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、前方に指向性を有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、
このメッシュ体が、左右の縦格子と上下の横格子とからなる略矩形の枠格子と、前記左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成されていることを特徴とする交通信号灯器。 A plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, an optical unit have a cover member for covering the plurality of light emitters has a visible light transmission in the forward direction to the forward light projecting direction,
A patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter, possess a ground element located at the rear of the patch element, and an antenna that have a directional forward,
With
The patch element is made of a mesh body having an opening for transmitting visible light,
The mesh body connects a substantially rectangular frame grid composed of left and right vertical grids and upper and lower horizontal grids, at least one auxiliary horizontal grid connecting the left and right vertical grids, and the upper and lower horizontal grids. A traffic signal lamp comprising at least one auxiliary vertical grid.
前方に指向性を有するように、前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられるパッチ素子と、このパッチ素子の後方に設けられるグランド素子とを有しており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、
このメッシュ体が、左右の縦格子と上下の横格子とからなる略矩形の枠格子と、前記左右の縦格子を接続する、少なくとも1本の補助横格子と、前記上下の横格子を接続する、少なくとも1本の補助縦格子とで構成されていることを特徴とする灯器用のアンテナユニット。 A plurality of light emitters arranged in a predetermined pattern, the lighting dexterity incorporated forward have a cover member for covering the light emitter has a visible-light transmittance in the front in the optical unit to a light projecting direction antenna unit Because
It has a patch element provided in a range from the cover member to the front end of the light emitter so as to have directivity in the front, and a ground element provided behind the patch element,
The patch element is made of a mesh body having an opening for transmitting visible light,
The mesh body connects a substantially rectangular frame grid composed of left and right vertical grids and upper and lower horizontal grids, at least one auxiliary horizontal grid connecting the left and right vertical grids, and the upper and lower horizontal grids. An antenna unit for a lamp device comprising at least one auxiliary vertical lattice.
前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されていることを特徴とする交通信号制御機。 A traffic signal controller connected to the traffic signal lamp according to claim 8 for turning on and off the traffic signal lamp,
Via the antenna, it is configured to transmit signal information related to the display of the current and future traffic signal lamps to a vehicle traveling on a road where the traffic signal lamps are installed. Traffic signal control machine.
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