JP4746576B2 - 車両用リアガラスに形成されるデフォッガの熱線パターン構造および車両用リアガラス - Google Patents

Description

本発明は、車両のリアガラスに設けられるデフォッガの構造および車両用リアガラスに関し、特に、ガラスアンテナが設けられたリアガラスのデフォッガの熱線パターンの構造および車両用リアガラスに関する。

車両のリアガラスに設けられるＴＶアンテナ、特に地上波デジタルＴＶ放送（周波数４７０〜７１０ＭＨｚ）用のガラスアンテナには、希望波方向へ向くように指向性をコントロールし、希望波方向以外の方向からくる不要波の干渉を抑え、テレビの画質を向上させるという性能が要求される。特に高速走行時には、ドップラーシフトにより受信性能が低下するので、希望波と不要波の感度差（ＦＢ比；フロント−バック比）が１０ｄＢ以上必要と考えられている。

このためには、例えば特開２００２−１３５０２５号公報に示されるように、反射器と導波器を有する指向性アンテナを用いるのが有効であることが知られている。また、特開２００３−２８３４０５号公報に示されているように、車体のルーフ部（金属）をリフレクタ（反射器）として動作させることにより希望波方向の指向性を得ることが知られている。
特開２００２−１３５０２５号公報 特開２００３−２８３４０５号公報

従来のアンテナをリアガラスに設ける場合、次のような問題が発生する。すなわち、熱線の影響により、希望波方向への指向性のコントロールが困難である。すなわち、ＦＢ比を確保しにくいという状況がある。これは、図１に点線２で示すように、熱線の影響によりリアガラスのアンテナの指向性が、リアガラス面に垂直な方向に変化し、水平方向の感度が低下するためである。なお、図中４は、熱線がない場合のアンテナの指向性を示している。

また、熱線のこのような影響により、無給電素子である反射器と導波器を用いても、希望波方向へ指向性のコントロールが困難である。

本発明の目的は、リアガラスに設置したアンテナ、中でもＴＶ用アンテナ、特にデジタルＴＶ用アンテナに対し、デフォッガの熱線の影響を軽減するような熱線パターンの構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、アンテナと上記熱線パターン構造を有するデフォッガとを備えるリアガラスを提供することにある。

本発明の熱線パターン構造は、車両のリアガラス上に形成されたアンテナに対向して形成されるデフォッガの熱線パターン構造において、前記アンテナに近接する前記デフォッガの少なくとも１本の熱線は、メアンダー形状を有している。

第１の態様によれば、メアンダー形状を有する部分は、アンテナに対向している。このように、アンテナに対向する部分をメアンダー形状にすることによって、アンテナに対するメアンダー部分の熱線の距離が実質的に大きくなること、およびメアンダー形状部分は高周波的にインピーダンスが大きくなることとの相乗効果により、メアンダー形状部分のアンテナへの影響が軽減される。
第２の態様によれば、前記少なくとも１本の熱線は、アンテナに対向している部分は直線形状であり、前記直線形状の部分の両側または片側の部分は、メアンダー形状を有している。前述したように、メアンダー部分は高周波的にインピーダンスが大きくなるので、アンテナに対向する直線状部分は導波器として機能するので、アンテナの指向特性を改善することができる。

また、本発明の車両用リアガラスはリアガラス上に形成されたアンテナと、前記アンテナに対向して、前記リアガラス上に形成されたデフォッガであって、前記アンテナに近接する少なくとも１本の熱線はメアンダー形状を有する熱線パターン構造のデフォッガとを備えている。

本発明によれば、リアガラス上のアンテナに近接する熱線を、アンテナに対する熱線の影響を軽減する形状としたため、希望波方向への指向性のコントロールが可能となる。

以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。なお、以下の説明において、λはテジタルＴＶ用アンテナの受信波の波長を、ｋは波長短縮率（ガラスにおいては、０．６〜０．７）を示すものとする。

図２は、リアガラスに設けた本発明のデフォッガの熱線パターン構造の一実施例を示す図である。デフォッガの熱線パターンは、左右対称であり、図面を簡単にするために、左側の端部分のみ示すものとする。

車両のリアガラス１０上のデフォッガ１２と車体（ボディ）のルーフ１４との間であって、ピラー１７に接近して、デジタルＴＶ用のモノポールアンテナ１６が設けられている。なお、本明細書において、モノポールアンテナは、１本の線状のもの、１本の帯状（線状よりも幅が広い）のもの、１本の帯状のものを中抜きにしてループ状にしたものを含むものとする。図２では、ループ状のモノポールアンテナを示している。

受信波（６００ＭＨｚ）の波長をλ、波長短絡率をｋとした場合、このモノポールアンテナ１６の長さＡは（１／４）λｋ、幅Ｂは約１０ｍｍとする。１８は、モノポールアンテナの給電点（給電位置）を示す。この場合、給電位置１８は、ピラー側としたが、ルーフ側であっても同様の効果が得られる。従って、給電点（給電位置）はピラー側であってもルーフ側であってもよい。

なお、デフォッガ１２およびモノポールアンテナ１６は、リアガラス上に銀ペーストを印刷し焼成して形成した銀プリント線により作製する。

デフォッガ１２は、両側のバスバー２０間に熱線が配列されて構成される。モノポールアンテナ１６に近接する最上部の熱線１２−１の部分は、矩形状に等間隔に折り曲げられてメアンダー（蛇行）形状となっている。メアンダー形状熱線部分２２と、モノポールアンテナ１６との間の距離Ｌは、（１／４）λｋである。

メアンダー形状熱線部分２２の下側には、１本の横方向熱線１３が延び、この熱線は縦方向熱線１５に接続される。縦方向熱線１５には、横方向に延びる４本の熱線１２−２，１２−３，１２−４，１２−５が、共通に接続される。横方向熱線１３は、熱線１２−５と同一の横方向位置にある。熱線１２−６以降は、両バスバー間に延びる通常の形状の熱線である。

メアンダー形状熱線部分２２の熱線は蛇行しているので、その部分は直線状の熱線に比べて長くなるので、抵抗は大きくなる。このため、バスバー間を横方向に直線状に延びる通常の熱線１２−６と比べて全抵抗が大きくなるので、両端部にメアンダー形状熱線部分を有する熱線１２−１を流れる電流は小さくなる。このため熱線１２−１の発生するジュール熱が小さくなり、防曇の効果が小さくなる。これを防止するためには、メアンダー形状熱線部分２２の熱線の幅を大きくして、その部分の抵抗を小さくしても良い。この場合、メアンダー形状熱線部分２２の熱線の幅は、熱線１２−１の近傍の防曇の効果が通常の熱線１２−６と同じ程度になるように調整される。たとえば、熱線１２−１の線幅が１ｍｍの場合、メアンダー熱線部分２２の熱線の幅は、１〜４ｍｍとすると良い。

また、熱線１３および１５には、４本の熱線１２−２，１２−３，１２−４，１２−５に流れる電流の全部が流れるので線の幅を大きくし、抵抗を小さくするのが好ましい。これは、熱線１３および１５を通常の熱線と同じ幅とした場合、熱線１３および１５において発熱量が増大し、異常な発熱となってしまう可能性があるからである。したがって、例えば、通常の熱線の幅が１ｍｍの場合には、熱線１３および１５の幅は、３〜４ｍｍとする必要がある。

メアンダー形状熱線部分２２の横方向寸法をＷ、縦方向寸法をＨ、縦方向熱線の等間隔の幅をＤとする。実験の結果、メアンダー形状部分２２の横方向寸法Ｗは（１／４）λｋ〜（１／２）λｋ、縦方向寸法Ｈは（１／８）λｋ〜（１／４）λｋ、縦方向熱線の等間隔Ｄは（１／４０）λｋ〜（３／４０）λｋが好適であることがわかった。

実験は、以下のようにして行った。まず、基準熱線として図３に示す通常タイプの熱線３０を車両のリアガラスに形成し、最上部熱線より（１／４）λｋの位置にモノポールアンテナ１６を形成した。モノポールアンテナ１６の長さは（１／４）λｋ，幅を１０ｍｍとした。

電波暗室において、車両を３６０°水平方向に回転させながら周波数６００ＭＨｚの電波を一方向より車両へ照射し、車両の各方向でのモノポールアンテナ１６の受信感度を測定し、全周の受信感度の特性値（指向特性）を得る。

測定結果を元に、希望方向感度（ガラスを車両の後部窓へ装着した際に、車両の水平面上で、車両の後方を中心とした角度幅１８０度の領域の平均感度）、希望方向とは逆方向の感度（車両の水平面上で、車両の前方を中心とした角度幅１８０度の領域の平均感度）およびＦＢ比を算出した。ここでＦＢ比は希望方向感度と希望方向とは逆方向の感度の差分により表される値で、以下の算式により求められる。
ＦＢ比（ｄＢ）＝希望方向感度（ｄＢ）−希望方向とは逆方向の感度（ｄＢ）

次に、図４に示すように、熱線３０をバスバー２０から離し、離間距離Ｗを、（１／８）λｋ，（１／４）λｋ，（３／８）λｋ，（１／２）λｋ，（５／８）λｋとそれぞれ変えて、電波暗室において受信感度を測定し、測定結果を元に希望方向感度、希望方向とは逆方向の感度およびＦＢ比を算出した。なお、これらの測定および算出は基準熱線の測定および算出と同じ方法にて行った。熱線３０をバスバー２０から離し、離間距離Ｗを、（１／８）λｋ，（１／４）λｋ，（３／８）λｋ，（１／２）λｋ，（５／８）λｋとそれぞれ変えた場合の希望方向感度およびＦＢ比の結果を、基準熱線で求めた感度およびＦＢ比に対する差分で表した結果を表１に示す。

図５に、表１をグラフ化したものを示す。距離Ｗを拡げていくに従って、感度およびＦＢ比が改善されているのがわかる。しかし、この距離Ｗを拡げすぎると、熱線のない部分でデフォッガとしての防曇の効果が得られない。したがって防曇との兼ね合いから、距離Ｗは、（１／４）λｋ〜（１／２）λｋに選ぶのが好適である。

図２に戻り、最適なメアンダー形状を求めるために、横方向寸法Ｗを（３／８）λｋと固定し、縦方向寸法Ｈ，幅Ｄを変えて、電波暗室において、周波数６００ＭＨｚの電波を照射した際のモノポールアンテナ１６の受信感度を測定し、測定結果を元に希望方向感度およびＦＢ比を算出した。これらの測定および算出は基準熱線の測定および算出と同じ方法にて行った。なお、縦方向寸法Ｈは、（３／４０）λｋ，（６／４０）λｋ，（９／４０）λｋ，（１２／４０）λｋと変化させ、幅Ｄは、（１／４０）λｋ，（３／４０）λｋ，（５／４０）λｋと変化させた。測定した希望方向感度の結果を、基準熱線で求めた感度に対する差分で表した結果を表２に示す。

図６に、表２をグラフ化したものを示す。Ｄ＝（５／４０）λｋの場合には、感度の改善はみられない。したがって幅Ｄは、（１／４０）λｋ〜（３／４０）λｋが好ましく、縦方向寸法Ｈは、（１／８）λｋ〜（１／４）λｋが好ましいことがわかる。

求めたＦＢ比を、基準熱線で求めたＦＢ比に対する差分で表した結果を表３に示す。

図７に、表３をグラフ化したものを示す。Ｄ＝（５／４０）λｋの場合には、ＦＢ比の改善はみられない。したがって幅Ｄは、（１／４０）λｋ〜（３／４０）λｋが好ましく、縦方向寸法Ｈは、（１／８）λｋ〜（１／４）λｋが好ましいことがわかる。

以上の結果より、図２のメアンダー形状熱線部分２２の横方向寸法Ｗは（１／４）λｋ〜（１／２）λｋが、縦方向寸法Ｈは（１／８）λｋ〜（１／４）λｋが、幅Ｄは（１／４０）λｋ〜（３／４０）λｋが好適であることがわかる。

図８は、図２のメアンダー形状の上下を反転させたメアンダー形状の例である。図２の形状では、メアンダー形状部分の熱線１２−１は、バスバー２０の最上端に接続されているが、図８の場合、メアンダー形状部分の熱線１２−１は、バスバー２０の最上端より距離Ｈだけ下がった位置に接続される。効果は、図２のメアンダー形状の場合と同一である。

図９は、メアンダー形状部分の他の変形例を示す。この変形例は、図８のメアンダー形状において、縦方向寸法Ｈを（３／１６）λｋとした場合である。図２のメアンダー形状と同じ効果が得られた。

図１０は、図２のメアンダー形状熱線部分が１本の熱線で構成されているのとは異なり、２本のメアンダー形状熱線３２，３４で構成されたメアンダー形状熱線部分を示す。メアンダー形状熱線部分の縦方向寸法Ｈ，横方向寸法Ｗ，幅Ｄは、図２の例と同じ範囲とするのが好適である。この場合、蛇行するメアンダー形状熱線３２，３４の長さは、それぞれほぼ２Ｗになり、２本のメアンダー形状熱線は並列に接続されているので、その合成抵抗は、横方向寸法がほぼＷの直線状導体の抵抗に等価となる。したがって、メアンダー形状熱線３２，３４の幅は、通常の熱線の幅に同じで良い。

以上の各実施例では、アンテナがモノボールアンテナの場合であったが、本実施例ではダイポールアンテナを用いる。
図１１は、本実施例の熱線パターン構造を示す。ダイボールアンテナ４０に最も近い１本の熱線４３のうち、ダイポールアンテナ４０に対向する部分をメアンダー形状部分とした構造を示す。ダイポールアンテナ４０に近い１本の熱線のうち、ダイポールアンテナ４０に対向する部分をメアンダー形状部分とした構造である。

ダイポールアンテナ４０は、全長が１８ｃｍで中央に給電点４２が設けられている。メアンダー形状部分の横方向寸法Ｗは２４ｃｍ、縦方向寸法Ｈは４．２ｃｍ、等間隔Ｄは１．２ｃｍである。

電波暗室において、車両を３６０°水平方向に回転させながら周波数５００ＭＨｚの電波を一方向より車両へ照射し、車両の各方向でのダイポールアンテナ４０の受信感度を測定し、全周の受信感度の特性値（指向特性）を得た。図１２に、指向特性を示す。車両の後方向の指向性利得が改善されていることがわかる。

本実施例はメアンダー形状部分の熱線が高周波に対して高インピーダンスを示す特性を利用して、アンテナに最も近い１本の熱線の、アンテナに対向する部分を直線形状部分として導波器として機能させたものである。

図１３は、本実施例の熱線パターン構造を示す、アンテナは実施例５と同様に、ダイポールアンテナとする。ダイポールアンテナ４０は、全長が１８ｃｍで中央に結電点４２が設けられている。ダイポールアンテナ４０に最も近い１本の熱線４３は、ダイポールアンテナ４０に対向する部分が直線状であり、直線状部分４４の両側がメアンダー形状部分４６，４８となっている。メアンダー部分４６の横方向寸法Ｗ１は４．８ｃｍ、メアンダー部分４８の横方向寸法Ｗ２は１８ｃｍ、直線形状部分４４の長さＷ３は１２ｃｍである。メアンダー部分の高さＨは４．２ｃｍ、等間隔幅Ｄは１．２ｃｍである。

本実施例の熱線パターン構造の指向特性を、実施例５と同様にして求めた。図１４に指向特性を示す。車両の後方向の指向性利得が改善されていることがわかる。
なお、図１３の例では、アンテナ４０がピラー１７に近くなるように設けられている場合には、メアンダー形状部分４６を省くことができる。

以上の各例では、メアンダー形状は、矩形状の折れ曲がりとしたが、これに限られるものではない。折れ曲がりの角部に丸みをつける、すなわちアール（Ｒ）をつけてもよい。このメアンダー形状の熱線部分の例を図１５に示す。図２で示したメアンダー形状の折れ曲がり角部にアールをつけたものである。また、正弦波状に蛇行するメアンダー形状も可能である。

以上の実施例では、アンテナがデジタルＴＶ用のアンテナである場合について説明したが、これに限るものではなく、アナログＴＶ用のアンテナを含めたＴＶ用アンテナ一般に適用でき、またその他のＦＭ用アンテナ等にも適用できることは明らかである。

図１は、熱線の影響によりリアガラスのアンテナの指向性が、リアガラスの面に垂直な方向に変化する様子を示す図である。 図２は、リアガラスに設けた本発明のデフォッガの熱線パターン構造の実施例１を示す図である。 図３は、通常タイプの熱線を示す図である。 図４は、図３において熱線をバスバーから離間させた状態を示す図である。 図５は、表１をグラフ化した図である。 図６は、表２をグラフ化した図である。 図７は、表３をグラフ化した図である。 図８は、図２のメアンダー形状の変形例である実施例２を示す図である。 図９は、図２のメアンダー形状の他の変形例である実施例３を示す図である。 図１０は、２本のメアンダー形状熱線で構成されたメアンダー形状熱線部分を有する実施例４を示す図である。 図１１は、アンテナをバイポーラアンテナとした場合の実施例５を示す図である。 図１２は、実施例５におけるアンテナの指向特性を示す図である。 図１３は、熱線の一部を導波路としている実施例６を示す図である。 図１４は、実施例６におけるアンテナの指向特性を示す図である。 図１５は、折れ曲がりの角部に丸みをつけたメアンダー形状の熱線部分を示す図である。

符号の説明

１０ リアガラス
１２ デフォッガ
１４ ルーフ
１７ ピラー
４０ バイポールアンテナ
４２ 給電点
２０ バスバー
４４ 直線状熱線部分
４６，４８ メアンダー形状熱線部分

Claims (4)

1. 車両のリアガラス上に形成されたダイポールアンテナに対向して形成されるデフォッガの熱線パターン構造であって、
   前記ダイポールアンテナに近接する前記デフォッガの少なくとも１本の熱線は、メアンダー形状を有し、
   前記少なくとも１本の熱線は、前記ダイポールアンテナの中央部に対向している部分は直線形状であり、前記直線形状の部分の両側の部分は、メアンダー形状を有している熱線パターン構造。
2. 前記メアンダー形状部分の熱線は、縦方向および横方向に矩形状にそれぞれ等間隔で折れ曲がっている、請求項１に記載の熱線パターン構造。
3. 前記メアンダー形状部分の熱線の折れ曲がりの角部に丸みがつけられている、請求項２に記載の熱線パターン構造。
4. 車両用のリアガラスであって、
   前記リアガラス上に形成されたアンテナと、
   前記アンテナに対向して、前記リアガラス上に形成された請求項１，２または３に記載の熱線パターン構造を有するデフォッガと、
   を備える車両用リアガラス。
   

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