JP2009026213A - 通信システム及び交通信号制御機 - Google Patents

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Abstract

【課題】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のない通信システムを提供する。
【解決手段】発光体としてLED7を有する光学ユニット2を複数備えた交通信号灯器1と、複数のアンテナ4と、これらアンテナ4による無線通信の制御を行なう制御部5とを備えている。アンテナ4は、交通信号灯器1の光学ユニット2に組み込まれている。
【選択図】 図2

Description

この発明は、通信システム及び交通信号制御機に関するものである。
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(特許文献1参照)。
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。
特許第2806801号公報
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。
そこで、道路には車両感知器や光ビーコンのヘッド等が設置されているため、これらを取り付けている支柱やアームにアンテナを併設することが考えられる。しかし、この場合においても、美観の点で好ましくない。
そこで、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のない新たな技術的手段を提供することを目的とする。
前記目的を達成するためのこの発明の通信システムは、発光体を有する光学ユニットを複数備えた交通信号灯器と、前記交通信号灯器に組み込まれている複数のアンテナと、前記アンテナによる無線通信の制御を行なう制御部とを備え、複数の前記アンテナは、複数の前記光学ユニットに分かれて組み込まれているものである。
この発明によれば、アンテナを交通信号灯器に組み込ませることで、アンテナを目立たなくすることができ、また、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。
さらに、複数のアンテナが交通信号灯器に設けられているため、制御部は、ダイバーシティ制御を行なうように構成されているのが好ましい。
また、交通信号灯器は、車両のドライバによる視認性を考慮して道路に設置される。このため、この信号灯器を道路の所定の位置に設置すれば、アンテナと車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が得られる。
また、前記複数のアンテナのうちの少なくとも一つは、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されているのが好ましい。
これによれば、一つの交通信号灯器においてアンテナの偏波を切り替えて使用することができる。
また、前記複数のアンテナは、前記交通信号灯器に高さ方向の位置が相違して組み込まれているのが好ましい。
また、前記制御部は、通信相手の位置情報を取得する位置取得部と、前記位置情報に応じて前記アンテナの指向性を変化させる変化部とを有しているのが好ましい。
これによれば、位置取得部が通信相手の位置情報を取得すると、変化部はこの通信相手に向かう指向性をアンテナに備えさせることができる。
また、この発明の交通信号制御機は、前記通信システムの前記制御部と、前記交通信号灯器の点灯及び消灯を行う灯器制御部とを有し、前記制御部は、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ものである。
この発明によれば、アンテナを交通信号灯器の光学ユニットに組み込ませることで、アンテナを目立たなくすることができ、また、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔通信システムの全体構成及び交通信号灯器の全体構成〕
図1はこの発明の通信システムの実施の一形態を示す正面図である。この通信システムは、交通信号灯器1(以下、単に信号灯器という)、この信号灯器1に設けられるアンテナ4、このアンテナ4による無線通信の制御を行なう制御装置5を備えている。図1に示している交通信号灯器1は道路に設置される車両用のものである。
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。
信号灯器1は、複数(図例では三つ)の光学ユニット2と、これら光学ユニット2を組み込んでいる筐体3とを有している。三つの光学ユニット2は、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。
また、支柱40には、信号灯器1の灯光についての制御、及び、後述する無線通信のための制御を行なう制御装置5が取り付けられている。
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。
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(あるい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。
図2、図3及び図4は、一つの光学ユニット2の斜視図、正面図及び断面図である。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という)と、複数のLED7が前面8aに実装された基板8と、収容部材6と、カバー部材9とを有している。基板8は、その表面や裏面に配線パターンが形成されており、LED7の端子37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。
LED7はレンズ部38を有し、このレンズ部38内にLED素子(図示せず)が設けられている。
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とを有している皿形状であり、前方に開口している。その開口側である前部に、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。
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。
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。すなわち、信号灯器1は、複数の光学ユニット2と、この光学ユニット2に組み込まれているアンテナ4とを備えている。この実施形態のアンテナ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、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。
図5は信号灯器1の正面図である。この図において、信号灯器1は三つの光学ユニット2a,2b,2cを有している。また、図示している実施形態では、光学ユニット2と同数である複数(図例では三つ)のアンテナ4a,4b,4cが、信号灯器1に設けられている。そして、光学ユニット2a,2b,2cのそれぞれにアンテナ4a,4b,4cが分けられて組み込まれている。具体的には、左側の第1光学ユニット2aに第1アンテナ4aが、中央の第2光学ユニット2bに第2アンテナ4bが、右側の第3光学ユニット2cに第3アンテナ4cが組み込まれている。
このように、一つの光学ユニット2に一つのアンテナ4が組み込まれ、他の光学ユニット2に他のアンテナ4が組み込まれているので、これらアンテナ4a,4b,4cを、相互間で距離をおいて信号灯器1に設けることができる。
車両用信号灯器では、光学ユニット2の中心間の距離は所定の値(一般的なもので約40cm)であることから、この中心間の距離と同じ(略同じ)アンテナ距離を有している状態で、複数のアンテナ4a,4b,4cを離して設置することができる。そして、これら複数のアンテナ4a,4b,4cが一組のアンテナ体を構成し、一組のアンテナ体が、一つの信号灯器1に設けられている。そして、本通信システムは、マルチアンテナシステムとして構成されている。なお、各アンテナ4の形態及び取り付け構造などについては後に説明する。
図6はこの発明の通信システムのブロック図である。
制御装置5は、CPU、記憶装置46を有するプログラマブルなマイコンよりなり、光学ユニット2a,2b,2cの灯光の制御を行なうほかに、アンテナ4a,4b,4cによる無線通信の制御処理を行なう。具体的には、光学ユニット2a,2b,2cに複数のアンテナ4a,4b,4cが組み込まれているため、制御装置5は、これら複数のアンテナ4a,4b,4cによって、マルチアンテナシステムとしての制御、例えばダイバーシティ制御を行なうことができる。
また、制御装置5は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置46に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、主制御部47、位置取得部48及び変化部49を備えている。なお、制御装置5によるこれらの機能部については、後に説明する。
また、図6は、通信システムを、後述のアダプティブアレイアンテナシステム、合成ダイバーシティシステムとした場合である。この場合、制御装置5は、情報の送受信のための送受信部61、合成器62及び移送器63を有している。
この通信システムにおける通信相手は、前記信号灯器1が設置されている道路を走行する車両又は軽車両の車載機50である。この場合、路車間通信が可能となる。また、他の通信相手としては、前記信号灯器1の設置位置の近く(同じ交差点内)に設置されている別の信号灯器1、つまりこの別の信号灯器1や隣接する交差点等に設置される信号灯器(図示せず)に設けられているアンテナ4(及び制御装置5)である。この場合、信号灯器1,1間の通信、すなわち路路間通信が可能となる。また、さらに他の通信相手としては、信号灯器1が設置されている道路の路側を通行する歩行者が所有している携帯端末(携帯電話)とすることもできる。
〔制御装置5の機能〕
信号灯器1には、複数のアンテナ4a,4b,4cが設けられている。そして、複数のアンテナ4a,4b,4cが、相互間で所定の距離を有して並べて設けられていることから、制御装置5の主制御部47は、空間ダイバーシティを行なうことができる。具体的には、主制御部47は、複数のアンテナ4a,4b,4cの中から電波の強いアンテナを選択して通信する。
このようなアンテナ選択方式以外にも、主制御部47は、最大比合成方式を採用することができる。
選択性ダイバーシティの場合の制御装置5は、図21のブロック図に示しているように、情報の送受信のための送受信部64及び選択用のスイッチ65を有している。
本通信システムは、アダプティブアレイアンテナシステムとしても構成できる。これには、前記アンテナ4a,4b,4cをアレイ状に並べてアダプティブアレイアンテナとする。そして、主制御部47は、各アンテナの重み付けを、電波環境(伝搬環境)の変化や使用目的に応じてアダプティブ制御して、電気的に指向性を変えることができる。
この制御手段5による機能によって、通信システムが、道路を走行する車両との間で無線通信を行なう動作について以下説明する。
図8は、この発明の通信システムが設けられている道路(交差点X)の平面図である。信号灯器1が交差点Xに設置されており、この信号灯器1にアンテナ4が設けられている。この交差点Xに向かって走行してくる車両Cには、通信用の車載機50が搭載されている。
車載機50の車載コンピュータは、GPS機能等の自己の位置を特定し位置情報を得る機能を有しており、これにより、車載機50は、車両Cの位置についての位置情報を取得することができる。位置情報としては、緯度経度についての座標情報と、走行している車線についての車線情報との内の一方又は双方とすることができる。座標情報の精度が高い場合は、どの車線に存在しているかについて明らかになるので、車線情報は無くてもよい。
車載機50は、当該車載機50が有する車載アンテナ(図示せず)から、前記位置情報を信号灯器1のアンテナ4に対して送信する。また、車載機50は、車両Cの走行速度についての速度情報を含む走行情報についてもさらに送信する。なお、車両Cが車線を変更する場合、走行情報に、その車線変更を予定していることについての車線変更情報が含まれていてもよいし、交差点を右左折しようとしているのであれば、当該進行方向に関する情報を含んでいても良い。また、ある地点から別の地点までの旅行時間に関する情報や、車両の走行軌跡に関するプローブ情報などを含めても良い。
そして、位置情報及び走行情報を信号灯器1のアンテナ4が受信し、制御装置5の前記位置取得部48(図6参照)は位置情報及び走行情報を取得する。
位置取得部48は、取得した位置情報及び走行情報に基づいて、これら情報を取得した後の車両Cの位置を特定することができる。そして、制御装置5の前記変化部49(図6参照)は、図8に示しているように、位置情報及び走行情報に応じてアンテナ4の指向性をB1からB2へと動的に変化させる。すなわち、変化部49は、複数のアンテナ4からの信号の位相と振幅とを制御することで、指向性を車両Cの方向へ向ける制御を行なう。
位置取得部48は、車両Cから受信した位置情報及び走行情報に基づいて、その受信後の車両Cの位置を推定し、変化部49は、走行を続けている車両Cに追従させるようにアンテナ指向性を変化させることができる。
または、制御装置5は、車載機50との間における位置情報の前記送受信と、位置取得部48及び変化部49による前記制御とを、繰り返し複数回にわたって行なうことができる。この場合、制御装置5は、走行情報を受信しなくても、位置情報に基づいて走行している車両Cに追従させるようにアンテナ指向性を変化させることができる。
以上より、制御装置5は、車両Cに追従させてアンテナ指向性を水平方向の成分を有する方向に移動させることができる。例えば車両Cが右折するために車線を右側へ変更しても、制御装置5は、これに追従させてアンテナ指向性を水平方向(右車線側)に移動させることができる。そして、制御装置5は、アンテナ4の正面前方の道路に向けられていたアンテナ指向性を、交差点Xの中央部に向かう指向性に変更することができる。この結果、後にも説明するが所定の情報を路車間で通信することができ、その路車間通信の利得を高めることができる。
また、変化部49は、干渉波の方向にヌルポイントを向けるように制御し、通信品質の向上を図ることができる。
制御装置5によるアンテナ指向性の変更は、走行している車両Cに対して連続的に追従させるように動的に行なってもよいが、連続的に追従させない場合(追従させる必要がない場合)、アンテナ指向性を静的に切り替えてもよい。例えば、時間帯によってアンテナ指向性を切り替えてもよい。
または、制御装置5が車載機50との間でキャリアセンスを行なった際の車両Cの台数によって、変化部49は、アンテナ指向性を動的に変化させるか静的に変化させるかについての判定を行ない、その変更を実行してもよい。例えば、通信相手となる車両が1台である場合は、その車両に追従させるように動的に指向性を変化させ、車両が複数台の場合は、静的に変化させてもよい。
また、交通信号灯器1の表示に連動させて指向性を変動させることもできる。例えば、矢印灯器を有する交差点等の場合において、例えば右折車両のみに通行権が与えられた状態であれば、右折車線に指向性を絞ることもできるし、青信号ならば交差点よりも遠方側を中心とした指向性を持たせ、赤信号ならば交差点の近傍を中心とした指向性を持たせるようにしても良い。
また、前記実施形態では、図1に示しているように横長に設置された信号灯器1、つまり、光学ユニット2が水平方向に並んだ信号灯器1に、アンテナ4を水平方向に複数配設した場合を説明したが、これ以外に、図1の信号灯器1が有している赤青黄の光学ユニット2の下に、矢印光学ユニット(図示せず)が設けられており、この矢印光学ユニットにもアンテナがさらに組み込まれていてもよい。また、交通情報板などの光学ユニットにアンテナを組み込んで使用することもできる。
この場合、上下方向にアンテナが複数配設された構成となり、上下方向に設置されているアンテナを利用して、制御装置5は、アンテナ指向性を上下方向(垂直方向)に移動させることができる。
この場合、位置取得部48は車両Cが遠方に存在しているか、または近傍に存在しているかについて、自己アンテナ位置と比較して、判定し、変化部49は、この判定結果に応じて、アンテナ指向性を上下方向に変化させることができる。つまり、変化部49は、アンテナ4から車両Cまでの遠近方向についてのアンテナ指向性を変化させることができる。
また、図示しないが、信号灯器1が縦長に取り付けられている場合、光学ユニット2は上下方向に並んで設けられた構成となる。この光学ユニット2のそれぞれにアンテナ4が組み込まれることで、制御装置5は、アンテナ指向性を遠近方向(上下方向)に移動させることができる。信号灯器1が縦長に取り付けられている例としては、例えば、雪国地方における信号灯器1である。
なお、遠近方向についての指向性を変化させる場合、制御装置5は、遠方に対しては送信出力を高め、近くに対しては送信出力を低くする制御を行なうのが好ましい。
制御装置5から車載機50へ送信することができる情報についてさらに説明する。この情報について、制御装置5の前記機能によって、走行している車両を追従させるようにアンテナ指向性を変化させ、車両に対して送信することができる。
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を設置した道路もしく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。
信号情報としては、交通信号灯器1が表示する現在もしく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。
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。
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。
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。
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ても良い。
図9は、通信システムが有している他の機能を説明する説明図である。この通信システムは、ある交差点Xに設置されている複数の信号灯器1と、これら信号灯器1のそれぞれに組み込まれている複数のアンテナ4からなるアンテナ体と、制御装置5とを備えている。なお、一つのアンテナ体(一つの信号灯器1)を一つの制御装置5が制御するように、複数の制御装置5が設けられていてもよいが(図9の形態)、複数のアンテナ体(複数の信号灯器1)を一つの制御装置5が制御するものであってもよい(図示せず)。複数の制御装置5が設けられる場合、これら制御装置5が共同して以下の制御処理を行なってもよく、または、いずれか一つの制御装置5が代表して制御処理を行なってもよい。
図9において、一つの信号灯器1に設けられている一組のアンテナ体は、前方に対して水平方向に傾いた横方向のアンテナ指向性を有することができる構成となっている。具体的には、一つの信号灯器1に設けられているアンテナ体は、前方の車両との間で通信ができるように前方に向かうアンテナ指向性の他に、同じ交差点Xに設置されている別の信号灯器1のアンテナ4に向かう横方向の指向性を有することができる構成となっている。
この構成を得るために、前記のとおり制御装置5が、一組のアンテナ体を構成する複数のアンテナ4を利用して指向性を変化させることができる。これにより、横方向の指向性を有する構成とすることができる。または、複数のアンテナ4のうちの一つについての指向性を、予め横方向に固定して設定し、別のアンテナ4の指向性を前方としたものであってもよい。
このように構成した通信システムは、交差点Xに繋がる別の道路をそれぞれ走行している車両C1と車両C2との間の通信(車車間通信)の中継通信部として機能することができる。すなわち、一つの道路を走行している第1の車両C1の車載機(図示せず)は、その走行方向前方にある第1の信号灯器1xのアンテナ4xとの間で無線通信することができる。これにより、車両C1から送信された情報を、アンテナ4xは受信することができる。制御装置5は、この受信した情報を、アンテナ4xから、別の第2の信号灯器1yにあるアンテナ4yへ送信する。この際、横方向のアンテナ指向性を有する機能が利用される。そして、制御装置5は、前記情報を、アンテナ4yから、その前方(他の道路)を走行してくる車両C2の車載機へ送信することができる。
これによれば、車両C1と車両C2との間の見通しが悪くても、交差点Xに設けた通信システムを中継通信部として機能させることにより、車−路−路−車の接続によって相互間で通信を行なうことができる。これにより、例えば、車両C1,C2の双方において、車載機50が相手車両の存在をドライバに対して予め報知することができ、交差点Xにおける出会い頭事故等を防ぐことができる。
前記実施形態は、通信システムに車両(車載機)との通信を含めたものであるが、通信システムを路−路間のみの通信に利用することができる。つまり、第1の信号灯器1xのアンテナ4xと、第2信号灯器1yのアンテナ4y間の通信のみについて、この通信システムを機能させてもよい。
通信システムが有する別の機能について説明する。
図10は、アンテナ4が組み込まれている信号灯器1の他の実施形態を示す正面図である。この実施形態では、複数のアンテナ4が、高さ方向の位置をそれぞれ相違させて交通信号灯器1の光学ユニット2に組み込まれている。つまり、複数のアンテナ4を、水平方向と垂直方向との両方向について位置ずれさせて設置している。
具体的には、左端の第1光学ユニット2aにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の上部に第1アンテナ4aが組み込まれており、第2光学ユニット2bにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の中央部に第2アンテナ4bが組み込まれており、第3光学ユニット2cにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の下部に第3アンテナ4cが組み込まれている。この場合、制御装置5は、水平方向及び垂直方向に同時にアンテナ指向性を変更することができる。特に信号灯器1(光学ユニット2)が大きい場合、この構成を採用することが容易となる。
また、信号灯器1には、複数のアンテナが設けられていることから、これら複数のアンテナのうちの少なくとも一つが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定された構成とすることができる。図7は信号灯器1の正面図である。この図において、複数のアンテナ4a,4b,4cのそれぞれが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている。具体的には、第1アンテナ4aの偏波は垂直であり、第2アンテナ4bの偏波は斜め45°であり、第3アンテナ4cの偏波は水平である。また、図示しないが、アンテナ4a,4b,4cの内の一つを円偏波とすることもできる。
このように、一組のアンテナ体の中で偏波を分けることによって、前記主制御部47は偏波ダイバーシティを行なうことができる。これによれば、一つの信号灯器1に組み込まれた一組のアンテナ体(複数のアンテナ4a,4b,4c)において、偏波を切り替えて使用することができる。例えば、主制御部47は、電波が強いアンテナに切り替えて通信を行なうことができる。
また、信号灯器1には、複数のアンテナが設けられていることから、これら複数のアンテナのうちの少なくとも一つが、他のアンテナと異なる指向性を有するように設定されている構成とすることもできる。
また、通信システムの他の機能としては、主制御部47は、前記アンテナ4a,4b,4cを利用して、送信ダイバーシティ、周波数ダイバーシティ、指向性ダイバーシティなどの様々なダイバーシティを行なうことができる。または、制御装置5及び複数のアンテナ4a,4b,4cによってMIMOシステムを構成することができる。MIMOシステムの場合の制御装置5は、図22のブロック図に示しているように、演算処理部66及び情報の送受信のための送受信部67を有している。
以上のように、複数のアンテナ4a,4b,4c、及び、これらアンテナ4a,4b,4cによる無線通信の制御を行なう制御装置5により、ダイバーシティを行なうことで、通信品質を向上させることができ、また、アンテナ指向性を制御することによって特定のエリアに絞った通信が可能となる。さらに、干渉波を除き利得を向上させることができる。また、時間的にアンテナ指向性を変化させることができる。
そして、アンテナ4は光学ユニット2に組み込まれていることから、アンテナ4を目立たなくすることができる。
〔アンテナ4の詳細について(その1)〕
図2〜図4の形態では、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。パッチ素子11は、円形の平面状に形成されており、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。そして、パッチ素子11は、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4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、パッチ素子11の輪郭は円形以外に矩形であってもよい(図11参照)。
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。
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。またはグランド素子12は、基板8に立設させた前記支持部材13によって支持されかつ固定されていてもよい。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。
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、カバー部材9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単体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。
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。
なお、グランド素子12とパッチ素子11との前後方向の間隔は、パッチ素子11の外周の直径が170mm〜230mm程度で、孔の大きさが10mm〜25mm程度である場合には、20〜30mm程度が好ましい。また、孔の大きさが25〜35mm程度であれば、10〜25mm程度が好ましい。すなわち、パッチ素子11の表面の面積が小さいほどグランド素子12との前後方向の間隔は狭くする方が良く、表面積が大きいほどグランド素子12との間隔を広げると良い。
また、この図4の実施形態では、基板8の前面8aからLED7の前端39までの距離が小さくても、パッチ素子11をこの前端39よりも前方に配置することができるため、グランド素子12とパッチ素子11との前後方向の間隔を所望の値に設定しやすい。
グランド素子12とパッチ素子11との間が空気のみによって絶縁されている場合、両者の間隔は20〜30mm程度であるが、グランド素子12とパッチ素子11との間に絶縁部材として樹脂板が設けられていてもよく(図示せず)、この場合、両者間の誘電率が変化するため両者の間隔を前記値よりも小さくすることができる。この絶縁部材としては、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、フッ素樹脂板、ガラスエポキシ、FRP又はポリアセタール板がある。
また、グランド素子12とパッチ素子11とは平行に配置されていてもよいが、アンテナ指向性を調整するために、パッチ素子11及びグランド素子12の一方又は双方が、基板8に対して傾いて配置されていてもよい。
なお、信号灯器1はドライバへの視認性に鑑みて、通常、基板8自体を少し下方に傾けて設置してある。そのため、パッチ素子11及びグランド素子を基板8に平行に取り付けることによって、アンテナ4の指向性も下方に向くが、路車間での無線通信領域を限定的としたり確実性を増したりすることを目的として、基板8よりもさらに下方に傾けるようにしても良い。
また、グランド素子12とLED7とは前後方向の位置について重複していることから、グランド素子12には、LED7(LED7のリード線)を挿通させる開口部として複数の孔14が形成されている。この孔14の配置は、LED7の配置と一致させてあり、グランド素子12は網目構造となっている。
これにより、グランド素子12がLED7に干渉することがないように、グランド素子12の孔14にLED7を挿し入れ、グランド素子12を所定の位置に設置することができる。そして、この形態によれば、グランド素子12はLED7の前端39よりも後方となるため、グランド素子12がLED7による前方への発光(灯光)の妨げになることを防止することができる。
なお、グランド素子12に形成している前記開口部の構成としては、図示しているように、素子に孔14をあけて素子と干渉しないようにLED7を配置することができ、または、図示しないが、孔は設けていないが、例えば素子の導電体部分(導体部分)を蛇行状に配置して(導電体部分を一筆書きになるように配置して)、素子と干渉しないようにLED7を配置することもできる。
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。
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。
以上の形態によれば、前記パッチ素子11、前記グランド素子12、及び、パッチ素子11をカバー部材9からLED7の前端39までの範囲に設けるための支持部材(取付部)13によって、アンテナユニットが構成されており、このアンテナユニットが、信号灯器1に組み込まれたものとなっている。
図11はアンテナ4を内蔵した光学ユニット2の斜視図である。なお、説明を容易とするために、LED7を省略して図示している。このアンテナ4のパッチ素子11は、輪郭形状を矩形としている。
LED7の前端39よりも前方にあるパッチ素子11は、このLED7の前方への投光を阻害しないように、パッチ素子11の厚さ方向(前後方向)に、可視光透過性を有している(可視光に対して透明である)。
なお、ここにいうパッチ素子11における可視光透過性とは、パッチ素子11の導電体部分(導体部分)が透明又は半透明である場合のみならず、パッチ素子11を構成する導電体部分は可視光を遮断するが、パッチ素子11の導電体部分が設けられていない部分を可視光がすり抜けて、パッチ素子11の後方において発光された可視光がパッチ素子11の前方に到達する状態をも含む。
具体的に説明すると、パッチ素子11は、可視光透過用の開口を有する導電体からなる。つまり、図11に示しているように、パッチ素子11をメッシュ構造による導電体とすることにより、パッチ素子11は可視光透過性を有している。このように、パッチ素子11をメッシュ構造とするために、導線によって(導線を編んで)形成することができる。
このパッチ素子11を、例えば、径(幅)が1mmである導線によってメッシュ構造とする場合、この導線のピッチ(メッシュの間隔)を所定の値として(例えば20mmとして)上下方向及び左右方向に編み、網目状金属素子とすることができる。このピッチが20mmである場合、そのピッチは約1/20波長となり、使用する周波数を約720MHz、波長を約420mmとすることができる。
また、パッチ素子11のメッシュ数(メッシュ粗さ)は変更自在であり、粗くすることができる。例えば、パッチ素子11の一面を四分割した網目状金属素子とすることができる。これ以外に、図示しないが、一面を二分割したもの、三分割したもの等であってもよい。
メッシュの間隔は、特に限定されないが、1/5波長以下とするのが好ましく、特に1/10波長以下が好ましい。メッシュの間隔が小さい程高い周波数まで対応することができる。
なお、導線の強度を確保するため、導線の径(幅)は0.5mm以上が好ましく、一方で光の透過率を高めるために、2mm以下とすることが好ましい。ただし、導線を樹脂板の上に蒸着させる方法などによって製造する場合には、強度について考慮する必要性が乏しいため、その導線の幅は0.5mm以下であっても良い。
また、図示しないが、パッチ素子11を外形枠構造(フレーム構造)による導電体とすることにより、可視光透過性を有するものとしてもよい。この外形枠構造は、面状とするパッチ素子11の輪郭部分にのみ導線が設けられて得た構造である。
また、パッチ素子11をメッシュ構造乃至外形枠構造とする場合、前記のような導線を利用する以外に、板部材の表面に金属膜(金属薄膜)による網目を形成してもよい。この場合、図4の二点鎖線で示しているように、可視光透過性のある板部材16が、カバー部材9とLED7の前端39との間に設けられており、この板部材16の表面又は裏面(図例では表面)にメッシュ構造乃至外形枠構造であるパッチ素子11を形成してもよい。そして、この板部材16が前記支持部材13に取り付けられている。
板部材16としては、例えば透明の樹脂板とすることができる。板部材16は可視光を充分に透過する材料であるのが好ましく、例えば、ポリカードネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ガラスなどによれば薄くても強度の面で優れ、また、安価で好ましい。
板部材16を利用する場合の具体例としては、板部材16の面に、例えば線幅10μmであってピッチ(メッシュの間隔)を100μmとする導線部からなる微細なメッシュを形成すればよい。このように板部材16に微細なメッシュを形成する場合、線幅が1μm以上で50μm以下であり、ピッチが50μm以上で1000μm以下とするのが好ましい。
なお、メッシュ形状は、図示したような四角形状に限らず、三角形状、ハニカム形状とすることができ、また、全体として放射形状(蜘蛛の巣形状)等とすることができる。
また、パッチ素子11が可視光透過性を有しているものとするために、パッチ素子11を可視光透過性を有する薄膜導電体(薄膜金属)から形成することができる。そして、この薄膜導電体を前記板部材16に形成することでパッチ素子11を薄く、所定の形状に形成することができる。この場合、薄膜導電体の厚さを1μm以上であり100μm以下とするのが好ましく、これにより、可視光透過性を有するものとなる。
パッチ素子11を板部材16に形成する方法として、以下のものがある。パッチ素子11を単独で形成し、これを板部材16に貼り付ける。この場合、パッチ素子11を板部材16に粘着部材(粘着テープ)によって接着する。または、板部材16に対して金属蒸着を行なうことでパッチ素子11を形成してもよい。または、板部材16に対して印刷によってパッチ素子11を形成してもよい。または、板部材16に対して金属メッキを施してパッチ素子11を形成してもよい。
グランド素子12は金属板から形成されている。そして、パッチ素子11及びグランド素子12の材質としては、導電性があり、導電率の高い材料が好ましく、例えば、銅、真鍮などの銅合金、アルミが好ましく、鉄、ニッケル又はその他の金属とすることもできる。また、高周波は表面に電流が流れることから、板部材16に金属蒸着したものや、金属メッキ(金や銀のメッキ)を施したものでもよい(図示せず)。
なお、光学ユニット2の収容部材6は、鋼板、アルミ又は樹脂製である。カバー部材9は、レンズであり、ガラス又は樹脂製である。
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、カバー部材9をレンズではなく、平面なガラス等の平板とすることもできる。
アンテナ4を光学ユニット2に内蔵したアンテナ内蔵型信号灯器の他の実施形態を説明する。図12は、この信号灯器が備えている光学ユニット2及びアンテナ4を示している断面図である。この信号灯器は前記実施形態と同様に、光学ユニット2と、アンテナ4とを備えており、光学ユニット2は、LED7が実装されている基板8と、可視光透過性を有しLED7を前方で覆うカバー部材9とを有している。そして、アンテナ4は、カバー部材9からLED7の前端39までの範囲Aに設けられているパッチ素子11と、このパッチ素子11の後方にあるグランド素子12とを有しており、パッチ素子11は可視光透過性を有している。
図12の実施形態と前記実施形態(図4)との相違点は、パッチ素子11の取り付け構造、及び、グランド素子12の位置であり、その他の構成は同様である。
すなわち、カバー部材9の後面9aにパッチ素子11が形成されている。つまり、パッチ素子11はカバー部材9の後面9aに引っ付いて形成されている。この場合、パッチ素子11は、カバー部材9の凹曲面に沿った曲面形状のものである。
そして、グランド素子12は、LED7の前端39よりも前方に設けられている。
この場合、グランド素子12についても、可視光透過性を有している。グランド素子12をパッチ素子11と同じ構成とすることにより、可視光透過性を有するものとすることができる。すなわち、グランド素子12は、メッシュ構造乃至外形枠構造による導電体からなる。また、グランド素子12は、可視光透過性を有する薄膜導電体からなるものとすることができる。
さらに、図4のパッチ素子11を板部材16に形成している場合と同様に、図12において、光学ユニット2は、可視光透過性のある板部材17(図12の二点鎖線)を有しており、グランド素子12をこの板部材17の前面又は後面に形成することができる。なお、板部材17に対するグランド素子12の形成方法は、前記パッチ素子11の場合と同様である。
この図12の実施形態では、グランド素子12がLED7の前端39よりも前方に設けられているが、グランド素子12は可視光透過性を有しているため、LED7の前端39から前方への発光(灯光)の妨げになることを防止することができる。なお、この場合、図4のグランド素子12に必要であった孔14は不要となる。
また、他の形態として、LED基板8に形成した回路配線(配線パターン部)を、前記グランド素子として使用(兼用)することもできる。
以上の各実施形態では、パッチ素子11及びグランド素子12は、前記空間部Sのうちの前空間部S1に設けられている。
また、図12の実施形態では、パッチ素子11をカバー部材9の後面9aに設けているが、表面9bに設けてもよい(図示せず)。この場合、表面9bに形成したパッチ素子11の上にさらに保護用のカバーシート(図示せず)を被せて設けるのが好ましい。このカバーシートは可視光透過性を有するものである。
以上のようにカバー部材9の後面9a(又は前面9b)にパッチ素子11を設ける場合、前記図4の実施形態において板部材16にパッチ素子11を形成したのと同様に、パッチ素子11を薄く所定の形状に形成することが容易となる。また、パッチ素子11を形成するための別部材が不要となる。
アンテナ内蔵型信号灯器のさらに別の実施形態として、図12のグランド素子12が、図4のように、LED7の前端39よりも後方でかつ基板8の前方に配置されていてもよい。
また、図示しないが、グランド素子12は、基板8の後方に設けられていてもよい。この場合、グランド素子12は、基板8の後方に設けた第2の支持部材によって支持されかつ固定されている。
また、(図4を参考にして説明すると)アンテナ4は、前記グランド素子12及び前記パッチ素子11(第1パッチ素子11)の他に、第2パッチ素子をさらに有していてもよい。この第2パッチ素子は、第1パッチ素子11とカバー部材9との間に配置される。第2パッチ素子は、支持部材13によって所定の位置に支持され、固定される。または、第2パッチ素子をカバー部材9の後面9a又は表面9bに設けてもよい(図示せず)。つまり、この第2パッチ素子についても、光学ユニット2に組み込まれている。
これにより、第1パッチ素子11と第2パッチ素子とは前後方向に対面して設けられる。第1パッチ素子11は同軸ケーブル15aによって給電される給電素子であるが、第2パッチ素子は、同軸ケーブル15aによって給電されない無給電素子である。このように、パッチ素子を二層とすることにより、広帯域な周波数特性を得ることができる。
また、他の形態として、LED7の基板8に形成した回路配線(配線パターン部)を、前記グランド素子としてもよい。つまり、基板8を、LED7用の配線部及びグランド素子10として兼用してもよい。
図7において、複数のアンテナ4a,4b,4cのそれぞれが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている形態を説明した。このように偏波方向を様々なものとする具体的な構成について説明する。
図13の形態では、パッチ素子11の対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向である。そして、同軸ケーブル15aによるアンテナ4(パッチ素子11)への給電点を、その上縁でかつ左右方向の中央部(又は下縁でかつ左右方向の中央部:つまりX軸上)としている。これにより、電界の面を垂直偏波(X軸方向の偏波)としている。また、図示しないが、同軸ケーブル15aによるアンテナ4(パッチ素子11)への給電点を、右側縁(又は左側縁)でかつ上下方向の中央部(Y軸上)とすることで、電界の面を水平偏波(Y軸方向の偏波)とすることができる。さらに、図13のパッチ素子11及びその給電点を45°に傾けることで、斜め方向の偏波を得ることができる。
また、図14のアンテナ4のパッチ素子11は、X軸上とY軸上との二つの給電点(同軸ケーブル15a)を有している。この場合、垂直偏波及び水平偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル15aに、同振幅で90°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。また、これらをスイッチ等によって動的に切り替えられるような構成としても良い。
図15のアンテナ4のパッチ素子11は、対向する二辺及び別の対向する二辺がそれぞれ傾斜するように設けられている。そして、隣り合う二辺のそれぞれの中央部に給電点(同軸ケーブル15a)が設けられている。この場合、+45°偏波及び−45°偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル15aに、同振幅で90°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。
図16のアンテナ4のパッチ素子11は、対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向としている。そして、このパッチ素子11の隅部(対角線上)に給電点(同軸ケーブル15a)が一つ設けられている。この場合、円偏波のアンテナとすることができる。
図17のアンテナ4のパッチ素子4は、その輪郭形状が、矩形から一対の対角部を直線的に切り取った形状(六角形状)である。そして、同軸ケーブル15aによるパッチ素子11への給電点を、Y軸上としている。これにより、円偏波のアンテナとすることができる。
以上の各実施形態によれば、パッチ素子11及びグランド素子12を有するアンテナ4は光学ユニット2に組み込まれたものとなる。なお、図1の信号灯器1は三つの光学ユニット2を有しており、それぞれの光学ユニット2にアンテナ4が組み込まれている。これにより、アンテナ4を目立たなくして信号灯器1に設置することができ、道路の美観を損なうことがない。
そして、アンテナ4が信号灯器1の光学ユニット2に組み込まれていることから、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、パッチ素子11はLED7の前端39よりも前方に設けられているが、パッチ素子11は可視光透過性を有しているため、LED7による前方への発光(灯光)の妨げになることを防止することができる。
さらに、アンテナ4が露出した状態(突出した状態)にないため、信号灯器1を取り付けるための支柱40及びアーム41(図1)の設計において、アンテナ4が受ける風荷重を追加的に考慮する必要がない。また、アンテナ4に対する防雨、防錆、防塵についても追加的に考慮する必要がない。
また、交通用の信号灯器1は、車両のドライバによる視認性を考慮して道路に設置されているため、各実施形態の信号灯器を道路の所定位置に設置することで、アンテナ4と車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が自然と得られる。これにより、この信号灯器1の光学ユニット2に組み込んだアンテナ4を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム(ITS)に活用することができ、また、良好な通信状態が得られる。
〔アンテナ4の詳細について(その2)〕
図18は、アンテナ4が組み込まれている光学ユニット2の他の実施の形態を示している断面図である。この実施形態のアンテナ4は、前記と同様にパッチアンテナであり、パッチ素子11は、基板8から前方へ離れて設けられているが、LED7の前端39(レンズ部38の前端39)よりも後方に位置している。
グランド素子12は、前記図4の実施形態と同じであり、前後方向について基板8とLED7の前端39との間の位置であり、かつ、パッチ素子11の後方に設けられている。
図18において、パッチ素子11とLED7とは前後方向の位置について重複していることから、パッチ素子11には、LED7を挿通させる開口部として複数の孔24が形成されている。さらに、グランド素子12とLED7とは前後方向の位置について重複していることから、グランド素子12には、LED7(LED7の端子37)を挿通させる開口部として複数の孔14が形成されている。これら孔24及び孔14の配置は、LED7の配置と一致させてあり、パッチ素子11及びグランド素子12は網目構造となっている。
この実施の形態によれば、アンテナ2が光学ユニット2内に格納されていても、パッチ素子11及びこれの後方にあるグランド素子12はLED7の前端39よりも後方に設けられているため、パッチ素子11及びグランド素子12が、LED7による前方への発光(灯光)の妨げになることを防止することができる。
また、このように、パッチ素子11及びグランド素子12が、前方への発光(灯光)の妨げになることを防止するために、パッチ素子11はLED7の前端39よりも後方に設けられているが、この「前端39よりも後方」には、パッチ素子11の前面11aとLED7の前端39との前後方向の位置が、略一致している場合を含む。なお、この略一致とは、LED7の前端39の前後方向の位置が、パッチ素子11の厚さ方向の範囲内に存在している場合である。
また、他の実施形態として、図示しないが(図18を参考に説明すると)、グランド素子12を、基板8の後方に設けてもよい。すなわち、パッチ素子11は、前空間部S1であって、基板8の前面8aからLED7の前端39までの範囲Aに設けられているが、グランド素子12は、後空間部S2に設けられている。
この実施形態によれば、所望の性能となるパッチアンテナ4とするため、パッチ素子11とグランド素子12との間に、前後方向の所定の広い間隔を設けることができる。つまり、前記のとおり、使用周波数を715MHz〜725MHzとするために、グランド素子12とパッチ素子11との前後方向の間隔を所定の値(10〜40mm)に確保し易くなる。
〔アンテナ4の詳細について(その3)〕
図19と図20は、アンテナ4が組み込まれている光学ユニット2の別の実施の形態を示している正面図と断面図である。この実施形態のアンテナ4は、平衡型のアンテナである。
この実施の形態では、カバー部材9とLED7の前端39との間にアンテナ用基板16が設けられており、このアンテナ用基板16上にアンテナ4が形成されている。このアンテナ用基板16には、さらにストリップ線路31が形成されており、ストリップ線路31も光学ユニット2に組み込まれている。
図示しているアンテナ4は、平衡二線で給電されるダイポールアンテナである。アンテナ4は、アンテナ用基板16の一面側(後面側)に薄膜導電体としてパターン形成された線路からなり、図19に示しているように、ダイポール部26と平衡給電線部27a,27bと平衡給電線を短絡する部分28とを有している。ダイポール部26は、左右一対のアンテナ素子26a,26bからなる。平衡給電線部27a,27b、部分28がストリップ線路のグランドも兼ねている。
ストリップ線路31は、前記アンテナ用基板16の他面側(前面側)に薄膜導電体としてパターン形成された線路からなる。ストリップ線路31は、アンテナ用基板16の他面側であって給電線部27bの裏側となる位置で直線的に延びて形成され、そして、ダイポール部26のアンテナ素子26a,26b間の中央部においてU字状に方向を反転し、アンテナ用基板16の他面側であって給電線部27aの裏側となる位置で直線的に延びて形成されている。このストリップ線路31と平衡給電線部27a,27b、前記部分28によってバルン(平衡不平衡変換部)が構成されている。つまり、この実施形態では、ダイポールアンテナ4及びバルンが一つのアンテナ用基板16に形成されたバルン一体型のアンテナを有している。なお、図示しないが、バルンをアンテナ用基板16とは別の部分に設けてもよく、バルン別体型のアンテナとしてもよい。
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(中心導体)15b、絶縁体(図示せず)、外導体15d及び被覆部15eを有しており、この同軸ケーブル15の中心導体15bが前記ストリップ線路31に接続されており、外導体15dがグランド(給電線部27b)に接続されている(図4参照、なお、図4は図3を下から見た断面図である)。内、外導体15b,15dと各部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。
アンテナ用基板16は円形の平板からなり、LED基板8から前方へ立設した支持部材13によって、LED7の前端39よりも前方とな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。そして、アンテナ用基板16は、LED基板8に対して前方で対向して配置されている。
アンテナ用基板16は誘電体の基板であり、可視光透過性を有する材質からなる。材質の具体例としては、ガラス、ポリカーボネート、アクリル又はポリエチレンテレフタラートがある。また、アンテナ用基板16の厚さは1mm程度である。
この信号灯器1において、アンテナ4及びストリップ線路31は、LED7の前端39よりも前方に設けられていることから、このLED7の前方への投光を阻害しないように、アンテナ4及びストリップ線路31は、アンテナ用基板16の一面から他面へと貫く方向(前後方向)に可視光透過性を有している構成としている。つまり、アンテナ8及びストリップ線路31が形成されているアンテナ用基板16は、その全面において、厚さ方向(前後方向)に可視光透過性を有している(可視光に対して透明である)。
このための構成を具体的に説明すると、アンテナ用基板16は、前記のとおり透明でありそれ自体が可視光透過性を有している。そして、このアンテナ用基板16上のアンテナ4及びストリップ線路31をメッシュ構造とすることにより、可視光透過性を有しているものとしている。アンテナ4及びストリップ線路31を、可視光透過性を有するための構成は、図2〜図4の形態と同様であり、アンテナ4及びストリップ線路31をメッシュ構造とすることができる。この場合、アンテナ用基板16の一面及び他面に、金属膜(金属薄膜)による網目を形成している。また、アンテナ4及びストリップ線路31が可視光透過性を有しているものとするために、これらを、可視光透過性を有する薄膜導電体(薄膜金属)とすることができる。
また、図示しないが、アンテナ4を、カバー部材9に形成してもよい。つまり、アンテナ4を、カバー部材9にパターン形成した線路により構成することができる。この場合、カバー部材9は、LED7等を保護するための部材の他に、前記アンテナ用基板16として兼用されており、カバー部材9の後面9aにアンテナ4が形成され、前面9bにストリップ線路31が形成されている。
この場合においても、アンテナ4及びストリップ線路31を、カバー部材9の後面9a及び前面9bにパターン形成したメッシュ構造による線路とすることができ、また、パターン形成した薄膜導電体による線路とすることができる。これにより、アンテナ4及びストリップ線路31は、前後方向について可視光透過性を有するものとなる。
また、この場合、表面9bに形成したストリップ線路31の上にさらに保護用のカバーシートを被せて設けるのが好ましい。このカバーシートは可視光透過性を有するものである。
また、この発明の灯器は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、アンテナの形式は他のものであってもよい。
さらに、アンテナを組み込む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。前記各実施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。また、前記実施形態では、複数ある光学ユニットのすべてについてそれぞれアンテナを組み込んだ場合を説明したが、複数の光学ユニットのうち、アンテナが組み込まれていないものがあってもよい。
この発明の信号灯器の実施の一形態を示す正面図である。 光学ユニットの斜視図である。 光学ユニットの正面図である。 光学ユニットの断面図である。 信号灯器の正面図である。 この発明の通信システムのブロック図である。 信号灯器の正面図である。 この発明の通信システムが設けられている道路の平面図である。 この発明の通信システムが有している他の機能を説明する説明図である。 アンテナが組み込まれている信号灯器の他の実施形態を示す正面図である。 アンテナを内蔵している光学ユニットの斜視図である。 別の信号灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している断面図である。 さらに別の信号灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。 さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。 さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。 さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。 さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。 アンテナが組み込まれている光学ユニットの他の実施の形態を示している断面図である。 アンテナが組み込まれている光学ユニットの別の実施の形態を示している正面図である。 図19の断面図である。 この発明の通信システムのブロック図である。 この発明の通信システムのブロック図である。
符号の説明
1 交通信号灯器
2 光学ユニット
4 アンテナ
5 制御装置(制御部)
7 LED(発光体)
47 主制御部
48 位置取得部
49 変化部

Claims (6)

  1. 発光体を有する光学ユニットを複数備えた交通信号灯器と、前記交通信号灯器に組み込まれている複数のアンテナと、前記アンテナによる無線通信の制御を行なう制御部と、を備え、
    複数の前記アンテナは、複数の前記光学ユニットに分かれて組み込まれていることを特徴とする通信システム。
  2. 前記制御部は、ダイバーシティ制御を行なうように構成されている請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記複数のアンテナのうちの少なくとも一つは、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている請求項1又は2に記載の通信システム。
  4. 前記複数のアンテナは、前記交通信号灯器に高さ方向の位置が相違して組み込まれている請求項1〜3のいずれか一項に記載の通信システム。
  5. 前記制御部は、通信相手の位置情報を取得する位置取得部と、前記位置情報に応じて前記アンテナの指向性を変化させる変化部と、を有している請求項1〜4のいずれか一項に記載の通信システム。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の通信システムの前記制御部と、前記交通信号灯器の点灯及び消灯を行う灯器制御部とを有し、
    前記制御部は、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。
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