JP4186777B2 - 光通信ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両が予め決められた通信エリア内に進入したときに通信エリア毎に対応して設けられた路上通信機との間でデータ通信を行う路車間通信用の光通信ユニットに関する。

路車間通信用車載端末の一例としてＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）サービスを受けるための光ビーコン用車載端末がある。この車載端末は、路上に設置された光ビーコン路上機による通信エリア内に車両が進入したときに、その路上機との間でダウンリンク（受光）→アップリンク（投光）→ダウンリンク（受光）からなる一連の基本送受光動作を行うようになっている。つまり、車両が通信エリア内に進入したときには、車載端末は、光ビーコン路上機からの光ビーコンデータのダウンリンクを行い、所定データの受光を確認できたときにダウンリンクを終了して、車両ＩＤや前回通過した通信エリアからの走行時間などの情報を含む光データ信号のアップリンクを複数サイクル実行し、この後に再度ダウンリンク状態に切り替える。光ビーコン路上機側では、車載端末からのアップリンクデータの確認ができたときに、当該車載端末に対して基本的なＶＩＣＳ情報に渋滞情報、通行規制情報などの交通情報を付加したダウンリンク情報を一定時間投光する。

このような光ビーコン用車載端末に設けられる光通信ユニットにあっては、従来より、光ビーコン用送受光装置を電波ビーコン用送受光装置と共に収納する本体ケースを設け、この本体ケースを車両のインストルメントパネル上に固定することが行われていた。この場合、光ビーコン用送受光装置の通信方向には強い指向性が存在するため、本体ケースの固定時には、光ビーコン用送受光装置の通信可能方向を車両進行方向に対して予め決められた方位角に調節することが必要となる。
特開２００３−３４１９１号公報

上記従来構成では、インストルメントパネル上に通信ユニットの本体ケースが突出した状態で配置されることになるため、インストルメントパネル周りの意匠性が悪化するという欠点があった。また、外観上などの問題により、その設置場所の自由度が低くなり、この点からもインストルメントパネル回りの意匠性の悪化を招く。さらに、本体ケースの固定時には、光ビーコン用送受光装置の通信可能方向を注意深く調節しなければならず（特に後付する場合）、その取り付け作業性が悪くなるという問題点もあった。

そこで、特開２００３−３４１９１号公報のものでは、投受光手段を備えた本体ケース上にカバー部材を被せ、本体ケースをインストルメントパネルに形成された穴に埋没状態で挿入固定することにより、インストルメントパネルからの突出する部位をカバー部材のみとし、意匠性を高めた光通信ユニットを提案している。この場合、穴部の周縁に切欠部を形成すると共に、本体ケースの外面に穴部への挿入方向に沿って突起部を設け、本体ケースを穴部に挿入する際の位置決めを図り、以って光通信ユニットの通信可能方向を車両への装着時に規定するようにしている。

ところで、車種（乗用車、ワンボックスカー、大型車等）によって車両に搭載される光ビーコン用送受光装置の高さ位置が大きく異なることから、通信エリアにおける光通信ユニットの通信可能方向は仰角方向で異なっており、複数種類の光通信ユニットを製作する必要がある。これらは、カバー部材の形状、特に高さ寸法のみが異なるだけで、何れも極めて類似している。このため、誤った車種の光通信ユニットを車両へ組付けしてしまう虞があることから、誤組付けを防止するために、車両との嵌合部である本体ケースを車種毎に製作しなければならず、コスト高となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、本体ケースにカバー部材を一体化する構成において、簡単な構成で車種に適合したカバー部材が一体化された本体ケースを車両へ確実に組付けることができる光通信ユニットを提供することにある。

請求項１の発明によれば、光通信ユニットを組立てる際は、挿入許可手段を、カバー部材の形状が車種に対応している場合のみ本体ケースが車両の穴部に挿入されるのを許可するように設定する。
光通信ユニットを車両に取付けるには、カバー部材が一体化された本体ケースを所定部位の穴部に挿入する。このとき、位置決め手段は、本体ケースが穴部へ挿入される際に通信可能方向が車両進行方向に対して予め決められた方位角となるように位置決めするので、光通信ユニットの通信可能方向を正しく設定することができる。ここで、挿入許可手段は、カバー部材が車種に対応している場合のみ本体ケースが穴部へ挿入されることを許可するので、車種に対応していないカバー部材が一体化された本体ケースを車両へ組付けしてしまうことを防止できる。

請求項２の発明によれば、カバー部材を本体ケースに一体化する組立て時に挿入許可手段を設定することができるので、組立て後に挿入許可手段を設定するのに比べて、挿入許可手段を確実に設定することができる。
請求項３の発明によれば、挿入許可手段を、穴部の周縁における所定部位に形成された切欠部と、本体ケースの外周に設けられた突起部とにより実施することができるから、容易に実施することができる。

請求項４の発明によれば、光通信ユニットを組み立てる際に、カバー部材の形状に応じた位置以外の突起部を削除すればよいので、挿入許可手段を本体ケースにより実施することができる。
請求項５の発明によれば、位置決め手段を本体ケースに設ける場合に比較して、車種毎の通信可能方向を簡単に設定することができる。

以下、本発明をＶＩＣＳ用の光ビーコン車載端末に適用した一実施の形態について図１乃至図９を参照しながら説明する。
図８及び図９には、ＶＩＣＳにおいて、車両Ａの例えばインストルメントパネル上に設置された光ビーコン車載端末用の光通信ユニット１と、道路Ｂ上に設置された光ビーコン路上機２（路上通信機に相当）との間で双方向通信を行う場合の原理図が模式的に示されている。

図８において、光ビーコン路上機２は、道路Ｂを跨ぐガントリＣに取り付けられた投受光器３と、この投受光器３を通じた光データ通信を制御するための送受光制御ユニット４とにより構成されており、送受光制御ユニット４はＶＩＣＳセンタ（図示せず）との間でデータの授受を行うようになっている。投受光器３は、道路Ｂ上に設定された通信エリアＸ内に進入した車両Ａとの間で光通信を行うと共に、真下に設定された車両感知エリアＹを通過する車両台数を計数する。

図９において、光通信ユニット１は、車両Ａの進行方向に対して例えば４２°から７４°の仰角の範囲内で光通信を行うことができる指向角（左右方向の指向角については車両Ａの進行方向軸を中心とした状態で適宜設定される）を有しており、車両Ａが通信エリアＸ内に進入したときに、光ビーコン路上機２から投受光器３を通じて投光されている光ビーコンデータのダウンリンク（受光）を行う。そして、光通信ユニット１に接続された光ビーコン車載端末側では、所定データの受光を確認できたときにダウンリンクを終了して、車両ＩＤや前回通過した通信エリアからの走行時間などの情報を含む光データ信号の光通信ユニット１を通じたアップリンク（投光）を複数サイクル実行し、この後に再度ダウンリンク状態に切り替える。この場合、アップリンクを複数サイクル実行するのは、光データ信号の欠落などに対処するためのである。

光ビーコン路上機２側では、光通信ユニット１からのアップリンクデータの確認ができたときに、図示しないＶＩＣＳセンタから得た基本的なＶＩＣＳ情報に渋滞情報、通行規制情報などを付加したダウンリンク情報を、投受光器３から光通信ユニット１に向けて一定時間投光する。尚、図９に示すように、投受光器３は、高さ５．５ｍの位置に設置されるものであり、この投受光器３に対し仰角が４２°〜７４°となる範囲（投受光器３の直下から５．０ｍ〜１．３ｍの範囲）が通信エリアＸとなるものである。また、その通信エリアＸの全体がダウンリンク領域として機能し、投受光器３に対し仰角が４２°〜５３°となる範囲（投受光器３の直下から５．０ｍ〜３．７ｍの範囲）がアップリンク領域として機能する。

図２には本実施の形態による光通信ユニット１の（ａ）横断平面図、（ｂ）縦断正面図、（ｃ）縦断側面図が示され、図３には図１（ｃ）中のｃ−ｃ線に沿った断面図が示されている。図２及び図３において、光通信ユニット１の本体ケース５は、例えば樹脂により矩形筒状に形成されたもので、上端縁部外側に環状フランジ部５ａを一体に備えた形状となっている。この本体ケース５には、光ビーコン用の送受光装置（投光手段、受光手段に相当）６が位置決め状態で内蔵される。また、環状フランジ部５ａ上には、平面形状が円形状例えば真円形状に形成された扁平なハーフドーム状のカバー部材７が図示しない固定手段により固定されて一体化されており、このカバー部材７により送受光装置６を覆った状態とされている。さらに、カバー部材７は、可視光線を減衰して主に赤外光を透過させる光学フィルタを兼用するものであり、例えばポリカーボネート樹脂に顔料を混入して形成される。

送受光装置６は、アップリンクデータを投光する投光手段として例えば面実装タイプの赤外発光ＬＥＤ（赤外発光ダイオード）８を備え、且つダウンリンクデータを受光する受光手段として同じく面実装タイプのＰＤ（ホトダイオード）９を備えたもので、傾斜状に配置されたプリント配線基板１０の上面側に上下方向に並べた状態で実装されている。この場合には、ダウンリンク領域がアップリンク領域より広いという背景があるため、ＰＤ９の指向角をＬＥＤ８の指向角より広くする必要があり、このような必要性からＰＤ９が上方に位置される。尚、ＰＤ９としては、そのピーク感度波長がＬＥＤ８のピーク発光波長と一致若しくは近い値を示すものが選定される。

プリント配線基板１０の下面側には、信号処理のための電子回路１１が配置される。プリント配線基板１０には、これを斜め方向（本体ケース５の側壁と平行した方向）へ貫通するようにして例えば４本の端子ピン１２が設けられるものであり、これら端子ピン１２は、本体ケース５内に固定された支持板１３を貫通した状態とされ、図示しないが、端子ピン１２における支持板１３からの突出部分に信号伝送用ケーブルの先端に設けられたコネクタが接続される。

本体ケース５における例えば送受光装置６の通信方向（図２（ｃ）中の左方向）に対応した側壁の外面には、本体ケース５の中間部から下端縁にわたって上下方向に延びる突起部（位置決め手段、挿入許可手段に相当）１４が一体的に形成されている。また、本体ケース５における側壁のうち、突起部１４が形成された側壁と隣接した側壁、つまり互いに対向した側壁には、それぞれＵ字状のスリット１５ａにより画定された一対の係合爪部１５が一体的に形成されており、各係合爪部１５は、外方に突出した形状の係合部１５ｂを備えた形状とされている。

次に、上記構成の光通信ユニット１の組立て方法について説明する。
図１は、光通信ユニット１の組立て手順を簡単に示している。この図１において、光通信ユニット１は、組立て時に共通な本体ケース５と、車種に応じた形状のカバー部材７とを組合わせて構成されている。この共通な本体ケース５の３つの側面には突起部１４が夫々形成されている。この場合、突起部１４は、図４に示すように本体ケース５の断面中心に対して点対称の関係とならない位置に設定されている。

まず、図５に示すようにカバー部材７を共通な本体ケース５に一体化してから、それを図示しない治具に位置決め状態でセットし、カバー部材７の品番を治具に入力する。このカバー部材７の品番とは、カバー部材７の形状の違いに応じたもので、本実施の形態では３種類ある。カバー部材７の品番が治具に入力されたときは、治具は、入力されたカバー品番に基づいて特定の突起部１４を判断し、その特定の突起部１４以外の２箇所の突起部１４をカッターで切断することによりカバー部材７の品番に対応した特定の突起部１４のみを残す。

以上のようにして、特定の突起部１４のみを有する光通信ユニット１を容易に製作することができる。このとき、本体ケース５に自動的に製品品番を印刷するようにすれば、カバー部材７の組付け後は、製品品番で製品を管理することができるので、カバー部材７の微妙な高さ寸法の差のみの製品が存在するにしても、容易に識別可能となり、製品管理の容易化を図ることができる。

そして、上記のように組立てた光通信ユニット１は、図７に示すように、車両のインストルメントパネル１６（所定部位に相当）上の例えばフロントガラス１７の下端部に近い位置で尚且つ助手席側（右ハンドル車の場合）のフロントピラー１８寄りの部位に、本体ケース５を光ビーコン路上機２との光通信が可能な状態で埋設した形態、換言すればカバー部材７のみを露出させた形態で固定されるものであり、その固定時には、通信可能方向（送受光装置６の指向角度範囲と対応した方向）が車両進行方向に対して予め決められた方位角（つまり、光ビーコン路上機２との間で光通信を行うことができる指向角）となるように位置決めされる。このような位置決めは、本体ケース５に残された突起部１４を利用して行われる。

具体的には、図６に示すように、インストルメントパネル１６上には、本体ケース５を挿入するための穴部１９が形成されている。この穴部１９は、本体ケース５の外形に対応した矩形状となっており、穴部１９の縁部には本体ケース５側の突起部１４が嵌まり込む位置決め用切欠部１９ａが形成されている。穴部１９のレイアウトは、本体ケース５を位置決め状態で挿入した状態において、送受光装置６の指向角度範囲と対応した通信可能方向が、光ビーコン路上機２との間で光通信が可能な方位角となるように予め設計的に設定される。

ここで、穴部１９の縁部に形成された切欠部１９ａの位置は車種によって決められており、本実施の形態では、３つの車種に分類される。この３つの車種は、車両に装着されるカバー部材７の形状（品番）によって分類されるもので、カバー部材７の形状（品番）が３種類存在することに対応している。
さて、光通信ユニット１をインストルメントパネル１６に固定する際には、突起部１４を本体ケース５の適正な取り付け方向を示す目印として利用し、その突起部１４を前方に向けた状態で穴部１９に挿入する。これにより、本体ケース５は、突起部１４が位置決め用切欠部１９ａに嵌まり込んだ状態で穴部１９内に容易に挿入される。つまり、光通信ユニット１は、部分的に埋設された状態となる。尚、本体ケース５の挿入過程において、その両側面に形成された係合爪部１５は、穴部１９の縁部により押圧されて弾性変形すると共に、本体ケース５が穴部１９内に完全に挿入されたときに復帰変形するものであり、これにより係合爪部１５の係合部１５ｂが穴部１９の縁部に下方から当接し、以て本体ケース５の抜止めが行われる。

ところで、上記構成の光通信ユニット１は、製品品番で区別可能であるといっても、正規の光通信ユニット１以外の製品が混在した場合は、カバー部材７の形状の差は微妙であることから、異なる車種の光通信ユニット１を誤って車両に組付けてしまう虞がある。
しかしながら、本実施の形態では、異なる車種の光通信ユニット１の本体ケース５には、正規の側面と異なる側面に突起部１４が残されていると共に、その突起部１４は、本体ケース５の断面の中心に対して他の突起部１４と点対称とならないように設けられているので、正規の光通信ユニット１以外の光通信ユニット１が車両に組付けられてしまうことはなく、誤組付けを確実に防止することができる。

このような実施の形態によれば、光通信ユニット１の組立て時に、共通な本体ケース５に、車種に応じた形状のカバー部材７を一体化してから、カバー部材７の形状（品番）に対応した特定の突起部１４以外の突起部１４を治具により削除し、特定の突起部１４のみを残すようにしたので、車種に応じて突起部の位置が異なる複数種類の本体ケースを用意しなければならない従来例のものと違って、本体ケース５として共通のものが使用でき、コストを低減することができると共に、製品の在庫管理或いは製造管理を容易なものとすることができる。

しかも、カバー部材７を共通な本体ケース５に一体化する際に、治具にカバー部材７の品番を入力することにより特定の突起部１４以外の突起部１４を自動的に削除するようにしたので、カバー部材７の形状に対応した特定の突起部１４のみが残された光通信ユニット１を確実に組立てることができる。
また、光通信ユニット１の固定時において本体ケース５を穴部１９へ挿入する際には、本体ケース５側の突起部１４が穴部１９側の位置決め用切欠部１９ａに嵌まり込むことにより光通信ユニット１の通信可能方向が予め決められた方位角となるように位置決めされるのに加えて、カバー部材７が車種に対応している場合のみ本体ケース５を穴部１９へ挿入することを許容するので、１個の突起部１４で位置決め手段と挿入許可手段の機能を兼ねることができ、簡単な構成で優れた作用効果を発揮することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張可能である。
位置決め手段としては、突起部１４のような形態に限らず、例えば、以下に示す図１０乃至図１３のような各形態とすることができる。尚、穴部１９の形状もこれらの形態に合わせて変えることは勿論である。

図１０及び図１１は、上記実施例と同様の矩形筒状の共通な本体ケース５の断面形状を示すものであり、図１２及び図１３は、本体ケース５を円筒状にした共通な本体ケースの断面形状を示すものである。図１０の例では、本体ケース５の側壁の１隅部に上下方向の全体に渡って面取り状の平面部２１を形成し、この平面部２１を位置決め手段として構成している。図１１の例では、本体ケース５の側壁の隣接する２隅部に上下方向の全体に渡って面取状の平面部２２を形成し、この平面部２２を位置決め手段として構成している。

また、図１２の例では、円筒状の本体ケース５′の側壁外面に上下方向に延びる突起部２３を位置決め手段として形成し、図１３の例では、円筒状の本体ケース５′の側壁の外面に上下方向の全体に渡って面取り状の平面部２５を形成し、この平面部２５を位置決め手段として構成している。尚、図１０乃至図１３の例では、突起部を本体ケースの断面の中心に対して点対象となる位置に設けてもよい。これは、位置決め手段により本体ケースが穴部に挿入可能な回転角が一義的に決定されるからである。

位置決め手段としての位置決め機構を、本体ケース５ではなく、車種毎に異なるカバー部材７の方に設けるようにしてもよい。この場合、車種毎の通信可能方向を簡単に設定することができる。尚、カバー部材７を本体ケース５に対して予め決められた角度で取付けるように構成する必要がある。
カバー部材７は、その平面形状が円形状であれば良く、例えばドーム形状（半球形状）、円板形状に形成しても良いものである。また、ここでいう「円形状」とは、真円形状の他に、楕円形状及びこれに近い形状や視覚的に円形に近い形態となる多角形状も含む概念である。光通信ユニット１は、車両における静止部位に固定すれば良く、従って、例えばバンパーやドアミラーなどに固定する構成とすることも可能である。突起部１４は本体ケース５に一体的に形成されるものとしたが、別体であっても良い。

本発明の一実施の形態における光通信ユニットの製造方法を示す図 光通信ユニットの（ａ）横断面図、（ｂ）縦断正面図、（ｃ）縦断側面図 本体ケースの横断面図 突起部の削除前で示す図３相当図 突起部の削除前で示す光通信ユニットの斜視図 車両への装着を示す光通信ユニットの斜視図 光通信ユニット装着状態で示す車両の要部の斜視図 光通信ユニットの通信原理を説明するための図 光通信ユニットの指向角を説明するための図 本発明の異なる実施形態を示す図３相当図 本発明の異なる実施形態を示す図３相当図 本発明の異なる実施形態を示す図３相当図 本発明の異なる実施形態を示す図３相当図

符号の説明

１は光通信ユニット、５は本体ケース、６は送受光装置（投光手段、受光手段）、７はカバー部材、１４は突起部（位置決め手段、挿入許可手段）、１９は穴部、１９ａは切欠部である。

Claims (5)

1. 車両が予め決められた通信エリア内に進入したときに路上通信機との間でデータ通信を行う路車間通信用の光通信ユニットにおいて、
   前記路上通信機に向けてアップリンクデータを投光する投光手段及び路上通信機からのダウンリンクデータを受光する受光手段を内蔵してなり、車両の所定部位に形成された穴部へ挿入されて埋設状態となる本体ケースと、
   車種に応じた形状をなし、前記投光手段及び前記受光手段を覆った状態で前記本体ケースと一体化され、その本体ケースが前記穴部へ挿入された状態で前記所定部位の表面に露出した形態となるカバー部材と、
   前記本体ケースが前記穴部へ挿入される際に通信可能方向が車両進行方向に対して予め決められた方位角となるように位置決めする位置決め手段と、
   前記本体ケースが前記穴部へ挿入される際に前記カバー部材の形状に対応する車種の車両の穴部のみ挿入を許可するように設定される挿入許可手段とを備えたことを特徴とする光通信ユニット。
2. 前記挿入許可手段は、前記カバー部材が前記本体ケースに一体化される組立て時に設定されることを特徴とする請求項１記載の光通信ユニット。
3. 前記挿入許可手段は、前記車両の所定部位に形成された穴部の周縁における所定部位に形成された切欠部と、前記本体ケースの外周に設けられた突起部とからなり、車種に対応した前記カバー部材が一体化された前記本体ケースが前記穴部へ挿入される際は前記突起部が前記切欠部を通過することを特徴とする請求項１または２記載の光通信ユニット。
4. 前記突起部は、前記本体ケースの外周に複数設けられ、組立て時に前記カバー部材の形状に対応した位置の突起部以外の突起部が削除されることを特徴とする請求項３記載の光通信ユニット。
5. 前記位置決め手段は、前記カバー部材に設けられ、
   前記カバー部材は、前記本体ケースに予め決められた角度で取付けられることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光通信ユニット。
   
   

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