JP4705558B2

JP4705558B2 - Ｅｔｃ内蔵インナーミラー、アンテナの配置構成、及びアンテナの配置方法

Info

Publication number: JP4705558B2
Application number: JP2006325698A
Authority: JP
Inventors: 健一古賀; 靖典塚原; 浩志中野
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: JP2008141481A

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載されるＥＴＣ（自動料金収受システム：Electronic Toll Collection）内蔵インナーミラー、該ＥＴＣ内蔵インナーミラーに好ましく用いられるアンテナの配置構成、及び該ＥＴＣ内蔵インナーミラーに好ましく用いられるアンテナの配置方法に関する。

従来より、所謂ＤＳＲＣ（狭域通信：Dedicated Short-Range Communication）方式の一つであるＥＴＣ（自動料金収受システム）が利用されている。
この一例として、自動車（車両）に搭載されたＥＴＣ用車載アンテナと、高速道路のゲート等に備えられた路側機との間で、課金情報等のデータを含む電波（通常、５．８ＧＨｚ帯の電波が使用される。）の送受信が行われているものがある。

ところで、インナーミラーにＥＴＣ用車載アンテナが統合された所謂ＥＴＣ内蔵インナーミラーが開発されている（特許文献１参照）。図６（ａ）に示すように、この種のＥＴＣ内蔵インナーミラー５０では、ＥＴＣ用車載アンテナ５１が、自動車のフロントガラス２に対してインナーミラー５８の近傍に設けられたアンテナケース５５内に収容されている。また、該フロントガラス２には、インナーミラー５８のステー５６が基端部（アンテナ保持部５５）にて係合される導電性のベース部材７（インナーミラー取り付け用ボタン）が固定されている。

前記ＥＴＣ用車載アンテナ５１は、２個（複数）のダイポールアンテナ１１，１１（アンテナ）で構成され、各ダイポールアンテナ１１，１１は、誘電体からなる方形状の基板５２上に互いに直交した状態で配設されている。各ダイポールアンテナ１１，１１には、それぞれ高周波電源に繋がった同軸ケーブル１８の内部導体１８ａが接続され、該２個のダイポールアンテナ１１，１１からは、電波の進行方向に垂直な面内にて該電波の励振周波数と等しい周期で電界の向きが回転する円偏波が放射されるようにされている。

このＥＴＣ内蔵インナーミラー５０では、図６（ｂ）に示すように、自動車３の前方向からＥＴＣ用車載アンテナ５１より路側機６に向けて電波が送信され、同路側機６から送信される電波が同ＥＴＣ用車載アンテナ５１によって受信される。この場合、フロントガラス２の表面に略垂直な方向と、路面５に垂直な方向（鉛直方向）とのなす角度が所定角度、具体的には約２２．５°となるときに、自動車３がゲート下の所定位置にある場合にＥＴＣ用車載アンテナ５１の指向性（電波が選択的に受信される特定方向、又は電波を選択的に放射する特定方向）が路側機６を向く方向となり、最適な送受信状態が実現されるようになる。また、路側機６は、高速道路のゲート等において道幅方向のほぼ中央位置に設置されていることから、前記ＥＴＣ内蔵インナーミラー５０では、図６（ｃ）に示すように、自動車３の車幅方向の中央位置から前方向に向けて電波が送受信されることが望ましい。

ところで、最近では、上記したようなＥＴＣ内蔵インナーミラーを多様な車種に搭載可能とするべく、サイズの小型化と、車両のフロントガラスにおける取り付け部位の省スペース化を図ることが強く求められている。

そのような汎用化を実現する最良の方法の一つに、図６（ａ）に示すＥＴＣ内蔵インナーミラー５０においては、前記したベース部材７の近傍に、前記各ダイポールアンテナ１１，１１を配置し、ベース部材７とＥＴＣ用車載アンテナ５１とを収容するアンテナケース５５の小型化と設置スペースの削減を図ることが挙げられる。
特開２００６−１９７４２９号公報

ところが、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、導電性のベース部材７の近傍に各ダイポールアンテナ１１，１１を配置すると、該ベース部材７によって電波が吸収・反射され、ＥＴＣ用車載アンテナ５１の指向性、即ち、電波の放射方向が、車幅方向に左右非対称となり（図３（ｂ）参照）、路側機６等との間での電波の適正な送受信が困難となる場合があった。尚、図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、アンテナ保持部１５´は、その底部材１２´が車両のフロントガラスに固定されたベース部材７に係合された状態で車両のフロントガラスに取り付けられる。また、各ダイポールアンテナ１１，１１は、同アンテナ保持部１５´に設けられた誘電体基板１３´に立設状態で、且つ、円偏波を放射するべく互いに直交した状態で配置されている。

一方、所謂フェーズドアレイアンテナのように、例えば、２個のアンテナにそれぞれ供給する電流の位相を変化させることでアンテナの指向性を制御する手段も考えられるが、この場合は、電流の位相の調節が複雑化する問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、アンテナによる電波の正常な送受信を妨げることなく多様な車両への取り付けが可能となるＥＴＣ内蔵インナーミラー、該ＥＴＣ内蔵インナーミラーに好ましく用いられるアンテナの配置構成、及び該ＥＴＣ内蔵インナーミラーに好ましく用いられるアンテナの配置方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両のインナーミラーのステーが基端部にて係合される導電性のベース部材が当該車両のフロントガラスに固定され、前記ベース部材の近傍に、車外の通信端末と無線通信を行う複数のアンテナが配置されるアンテナの配置構成において、前記各アンテナが、前記ベース部材を中心として車幅方向に左右対称になるように配置され、前記ベース部材が、平面視方形状に形成された平板状の部材であり、且つ、前記各アンテナが、ダイポールアンテナであって、その長さ方向が前記ベース部材の各辺に沿うように配置されていること、を要旨とする。

同構成によれば、各アンテナが、ベース部材を中心として車幅方向に左右対称に配置されているので、各アンテナから放射される電波がベース部材によって車両の幅方向で左右対称に吸収・反射され、アンテナによってベース部材の近傍に形成される電気力線が、該ベース部材を中心として車幅方向に左右対称となる。これにより、該各アンテナによって、車両の車幅方向の中央位置から前方向に向けて電波が送受信されるようになる。
また、平面視方形状のベース部材を囲む複数のダイポールアンテナによる指向性が、車両の車幅方向の中央位置から前方向に向いた方向となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナの配置構成において、互いに直交する一対のアンテナによって円偏波が放射されること、を要旨とする。

同構成によれば、互いに直交する一対のアンテナによって円偏波が放射されるので、DSRC（狭域通信）に適した高指向性且つ高感度のアンテナが実現されるようになる。

請求項３に記載の発明は、車両のフロントガラスに固定された導電性のベース部材にステーの基端部にて係合されたインナーミラーと、前記ベース部材の近傍に配置されるとともに車外の通信端末と無線通信を行う複数のアンテナと、前記各アンテナに給電する給電モジュールと、を備え、高速道路のゲート等に備えられた路側機との間で電波の送受信を行うようにされたＥＴＣ（自動料金収受システム）内蔵インナーミラーであって、前記各アンテナが、請求項１又は請求項２に記載のアンテナの配置構成に従って配置されていること、を要旨とする。

同構成によれば、各アンテナが、ベース部材を中心として車幅方向に左右対称に配置されているので、各アンテナから放射される電波がベース部材によって車両の幅方向で左右対称に吸収・反射され、アンテナによってベース部材の近傍に形成される電気力線が、該ベース部材を中心として車幅方向に左右対称となる。これにより、該各アンテナによって、車両の車幅方向の中央位置から前方向に向けて電波が送受信されるようになる。この結果、高速道路のゲートに備えられる路側機等、車外の通信端末との通信状態が適正化されるようになる。また、この場合、各アンテナに供給される電流の位相に拠らずに、ベース部材による各アンテナの放射電波の吸収・反射効果が車幅方向で均等化されるので、常時、アンテナの指向性はベース部材を中心として車両の前方向に向いた方向となる。しかも、各アンテナはベース部材の近傍に配置されるので、複数のアンテナが小さな空間内に収められ、ＥＴＣ内蔵インナーミラーのサイズの小型化が図れるようになるとともに車両のフロントガラスにおける取り付け部位の省スペース化が実現され、当該取り付け部位の広さに依存せず、多様な車種にＥＴＣ内蔵インナーミラーが搭載可能となる。

請求項４に記載の発明は、車両のインナーミラーのステーが基端部にて係合される導電性のベース部材が当該車両のフロントガラスに固定され、前記ベース部材の近傍に、車外の通信端末と無線通信を行う複数のアンテナを配置するアンテナの配置方法であって、前記各アンテナを、前記ベース部材を中心として車幅方向に左右対称になるように配置し、前記ベース部材が、平面視方形状に形成された平板状の部材であり、且つ、前記各アンテナが、ダイポールアンテナであって、その長さ方向を当該ベース部材の各辺に沿わせて配置すること、を要旨とする。

同構成によれば、複数のアンテナを、ベース部材を中心として車幅方向に左右対称になるように配置するので、各アンテナから放射される電波がベース部材によって車両の幅方向で左右対称に吸収・反射されるようになり、各アンテナによってベース部材の近傍に形成される電気力線が、該ベース部材を中心として車幅方向に左右対称となる。
また、平面視方形状のベース部材を囲む複数のダイポールアンテナによる指向性を、車両の車幅方向の中央位置から前方向に向いた方向とすることができる。

本発明によれば、アンテナによる電波の正常な送受信を妨げることなく多様な車両への取り付けが可能となるＥＴＣ内蔵インナーミラー、該ＥＴＣ内蔵インナーミラーに好ましく用いられるアンテナの配置構成、及び該ＥＴＣ内蔵インナーミラーに好ましく用いられるアンテナの配置方法が提供できるようになる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
本実施形態にかかるＥＴＣ内蔵インナーミラーは、自動車（車両）のインナーミラーにＥＴＣ（自動料金収受システム）用車載アンテナとしての複数のダイポールアンテナが統合されたものである。

図１に示すように、前記ＥＴＣ内蔵インナーミラー１０は、自動車のフロントガラス２に取り付けられるアンテナ保持部１５と、該アンテナ保持部１５に保持され、高速道路のゲート等に備えられた路側機との間で電波を送受信するＥＴＣ用車載アンテナとしての４個（複数）のダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄとを備えている。

前記アンテナ保持部１５は、フロントガラス２に接着剤等によって貼着（固定）された導電性のベース部材７に係合されることで前記フロントガラス２に固定される四角柱状の底部材１２と、該底部材１２に一体化され、前記各ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄを立設状態で保持する略四角錘状の保持部本体１３とを備えている。尚、図１に示すベース部材７は、平面視方形状に形成された平板状の部材であり、銅又は鉄等の金属により形成されている。そして、該ベース部材７は、アンテナ保持部１５の底部材１２に形成されたスライド溝１２ａに摺動自在に係合されている（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。

前記ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、前記保持部本体１３に設けられた誘電体基板１３ａ（図１参照）上に、それぞれの長さ方向を底部材１２及びベース部材７の各辺に沿うように立設状態で配置されている。図２（ｂ）を参照すれば、各ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄは、ベース部材７を中心として車幅方向に左右対称になるように配置されている。尚、該各ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、長さ１／４波長の伝送線路１１ａ′,１１ａ′〜１１ｄ′，１１ｄ′を左右に広げた所謂半波長ダイポールアンテナの形態をとっている。そして、互いに直交する２対のダイポールアンテナ１１ａ，１１ｂ、１１ｃ，１１ｄに同軸ケーブル１８を介して高周波電力が供給され、一対のダイポールアンテナ１１ａ，１１ｂ及びダイポールアンテナ１１ｃ，１１ｄからそれぞれ円偏波が放射されるようになっている。

図１に戻り、前記ＥＴＣ内蔵インナーミラー１０は、後方視認用のインナーミラー１４ａを備えたインナーミラー装置１４と、該インナーミラー装置１４を先端部１６ａで支持するとともに、中央部位に関節球１６ｂを有することでインナーミラー装置１４の支持方向が可変とされ、且つ基端部１６ｃがアンテナ保持部１５の保持部本体１３に一体化されたステー１６とをさらに備えている。そして、該ステー１６によってインナーミラー１４ａによる後方の視認状態が自在に変えられるようになっている。尚、インナーミラー装置１４の内部は空洞化されて回路基板等を収容する収容部１４ｂを形成しており、該収容部１４ｂには、ＥＴＣ内蔵インナーミラー１０の一部を構成する給電モジュール１７が収容されている。該給電モジュール１７には、自動車のバッテリー部から図示しない電力供給ケーブルを介して電力が供給されているとともに、同軸ケーブル１８を介して各ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄと電気的に接続されている。

本実施形態のＥＴＣ内蔵インナーミラー１０は、以上のように構成され、以下の作用を奏する。
・各ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄ（ＥＴＣ用車載アンテナ）が、導電性のベース部材７を中心として車幅方向に左右対称に配置されている。このため、各ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄから放射される電波がベース部材７によって車両の幅方向で左右対称に吸収・反射され、該ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄによってベース部材７の近傍に形成される電気力線が、図３（ａ）に示すように、該ベース部材７を中心として車幅方向に左右対称となる。

ここで、図３（ａ）（ｉ）は、上下のダイポールアンテナ１１ａ，１１ｃに最大電流が流れている状態から、１／４周期（１周期Ｔはアンテナに通電する高周波電流の周期を示す）経過後の電気力線の状態、図３（ａ）（ｉｉ）は、上下のダイポールアンテナ１１ａ，１１ｃに最大電流が流れている状態から、３／４周期経過後の電気力線の状態をそれぞれ示す。

尚、図３（ｂ）は、ベース部材７の上方にダイポールアンテナ１１ｅ、左方にダイポールアンテナ１１ｆをそれぞれ１つずつ配した従来技術における電気力線の状態を示すものであり、図３（ｂ）（ｉ）は、上方のダイポールアンテナ１１ｅに最大電流が流れている状態から、１／４周期経過後の電気力線の状態、図３（ｂ）（ｉｉ）は、上方のダイポールアンテナ１１ａに最大電流が流れている状態から、３／４周期経過後の電気力線の状態をそれぞれ示す。そして、これにより、以下の効果が得られる。

（１）前記ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄによって、車両の車幅方向の中央位置から前方向に向けて電波が送受信されるようになる。この結果、高速道路のゲート等に備えられる路側機等、車外の通信端末との通信状態が適正化されるようになる。また、この場合、ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄに供給される電流の位相に拠らずに、ベース部材７によるダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄの放射電波の吸収・反射効果が車両の幅方向で均等化される。このため、常時、ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄの指向性はベース部材７を中心として車両の前方向に向いた方向、即ち、車両の車幅方向の中央位置から前方向に向いた方向となる。また、互いに直交する一対のダイポールアンテナ１１ａ，１１ｂ及びダイポールアンテナ１１ｃ，１１ｄによって円偏波が放射されるので、DSRC（狭域通信）に適した高指向性且つ高感度のアンテナが実現されるようになる。

（２）各ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄはベース部材７の近傍に配置される。このため、ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄが小さな空間内に収められ、ＥＴＣ内蔵インナーミラー１０のサイズの小型化が図れるようになるとともに車両のフロントガラスにおける取り付け部位の省スペース化が実現され、当該取り付け部位の広さに依存せず、多様な車種に搭載可能となる。尚、上記実施形態は以下のように変形してもよい。

・上記実施形態では、ダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄは、それぞれの長さ方向を平面視方形状のベース部材７の各辺に沿うように誘電体基板１３ａ上に立設状態で配置した。即ち、ベース部材７の各辺にそれぞれ１つずつダイポールアンテナを配設した。しかし、これに限られず、ベース部材７を中心として車幅方向に左右対称になるものであればよく、例えば、図４に示すように、ベース部材７の上方に１個のダイポールアンテナ１０１、左方及び右方にそれぞれダイポールアンテナ１０２，１０３を配設するようにしてもよい。この場合、１つのダイポールアンテナ１０１に供給される電力量が２つのダイポールアンテナ１０２，１０３に供給される電力量の合計と等しくなる。

・上記実施形態では、ＥＴＣ用車載アンテナを複数のダイポールアンテナ１１ａ〜１１ｄで構成した。しかし、これに限られず、本発明においては、ＥＴＣ用車載アンテナは、その他の種類のアンテナ、例えば、モノポールアンテナ、スロットアンテナ、ループアンテナ等で構成してもよい。

本発明の実施形態にかかるＥＴＣ内蔵インナーミラーの一部断面図。（ａ）は、本発明の実施形態にかかるＥＴＣ内蔵インナーミラーのアンテナ保持部の斜視図であり、（ｂ）は、同アンテナ保持部の平面図。（ａ）は、本発明の実施形態にかかるダイポールアンテナによる電気力線を示す平面図、（ｂ）は、従来技術にかかるダイポールアンテナによる電気力線を示す平面図（本図においては、各ダイポールアンテナから発生している電気力線のみを示す）。本発明の変形例にかかるＥＴＣ内蔵インナーミラーのアンテナ保持部の平面図。（ａ）は、従来技術にかかるＥＴＣ内蔵インナーミラーのアンテナ保持部の斜視図であり、（ｂ）は、同アンテナ保持部の平面図。（ａ）は、ＥＴＣ内蔵インナーミラーの一般的な構造を示す断面図、（ｂ）は、同ＥＴＣ内蔵インナーミラーと、高速道路のゲートに備えられた路側機との間で電波の送受信が行われている状態を示す側面図、（ｃ）は、同状態を示す正面図。

符号の説明

２…フロントガラス、３…自動車（車両）、７…ベース部材、１０…ＥＴＣ内蔵インナーミラー、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…ダイポールアンテナ、１４ａ…インナーミラー、１６…ステー、１６ｃ…基端部、１７…給電モジュール。

Claims

車両のインナーミラーのステーが基端部にて係合される導電性のベース部材が当該車両のフロントガラスに固定され、
前記ベース部材の近傍に、車外の通信端末と無線通信を行う複数のアンテナが配置されるアンテナの配置構成において、
前記各アンテナが、前記ベース部材を中心として車幅方向に左右対称になるように配置され、
前記ベース部材が、平面視方形状に形成された平板状の部材であり、且つ、前記各アンテナが、ダイポールアンテナであって、その長さ方向が前記ベース部材の各辺に沿うように配置されていることを特徴とするアンテナの配置構成。
請求項１に記載のアンテナの配置構成において、
互いに直交する一対のアンテナによって円偏波が放射されるアンテナの配置構成。
車両のフロントガラスに固定された導電性のベース部材にステーの基端部にて係合されたインナーミラーと、
前記ベース部材の近傍に配置されるとともに車外の通信端末と無線通信を行う複数のアンテナと、
前記各アンテナに給電する給電モジュールと、を備え、高速道路のゲート等に備えられた路側機との間で電波の送受信を行うようにされたＥＴＣ（自動料金収受システム）内蔵インナーミラーであって、
前記各アンテナが、請求項１又は請求項２に記載のアンテナの配置構成に従って配置されていることを特徴とするＥＴＣ内蔵インナーミラー。
車両のインナーミラーのステーが基端部にて係合される導電性のベース部材が当該車両のフロントガラスに固定され、
前記ベース部材の近傍に、車外の通信端末と無線通信を行う複数のアンテナを配置するアンテナの配置方法であって、
前記各アンテナを、前記ベース部材を中心として車幅方向に左右対称になるように配置し、
前記ベース部材が、平面視方形状に形成された平板状の部材であり、且つ、前記各アンテナが、ダイポールアンテナであって、その長さ方向を当該ベース部材の各辺に沿わせて配置することを特徴とするアンテナの配置方法。