JP5239842B2 - 交通信号灯器 - Google Patents
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このような路側通信装置と車載通信装置との間の通信(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、このアーム上に路側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、前記支柱に路側通信装置のアンテナを取り付けることができる。
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、煩雑となり、美観の点で好ましくない。
本発明によれば、アンテナは、交通信号灯器の光学ユニットに組み込まれているため、当該アンテナを目立たなくすることができ、さらに、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とできる。そして、アンテナが光学ユニットに組み込まれているが、このアンテナのパッチ素子は透明導電体からなるため、複数の発光ダイオードから発せられた光はパッチ素子を透過することが可能である。したがって、パッチ素子が発光ダイオードによる発光(灯光)の妨げになることを防止することができる。
この場合、発光ダイオードから、前記透明アンテナ部を透過して前方へ届く光の輝度と、それ以外である前記光透過部を透過して前方へ届く光の輝度とを合わせることができる。
この場合、発光ダイオードからの光は基材及び光透過部を透過するが、この際、光が拡散されることで、複数の発光ダイオードそれぞれの存在を判りにくくすることができ、光学ユニットの全体から光が発光しているように見せることができる。
この場合、発光ダイオードから、透明導電体からなるパッチ素子を透過して前方へ届く光の輝度と、それ以外である前記光透過部を透過して前方へ届く光の輝度とを合わせることができる。
この場合、透明導電体が薄くてもよい。また、透明導電体からなるパッチ素子を形成するための専用の部材は不要である。
これにより、パッチ素子は光透過性を有することができ、また、パッチ素子としての性能を発揮させることができる。
図1は本発明の灯器の実施の一形態を示す正面図である。図1の灯器は交通信号用であり、この交通信号灯器1(以下、単に信号灯器1ともいう)は、道路に設置された車両用である。
信号灯器1の設置構造について説明すると、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、信号灯器1の設置構造は図示したもの以外であってもよい。例えば、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を歩道橋に架設してもよい。また、本発明の信号灯器1は図示しないが、歩行者用であってもよい。
前記支柱40には、制御装置5aが取り付けられていて、この制御装置5aは、信号灯器1の点灯を制御する。なお、制御装置5aは、信号灯器1の筐体3内に設けられていてもよい。
LED基板8は、その裏面に配線パターンが形成されていて、LED7のリード線(端子)7c,7dと繋がっている(図5参照)。図1の制御装置5a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基板8と接続されている。
LED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(モールド部)7eを有し、このレンズ部7e内にLED素子7bが設けられている。
図4の光学ユニット2は、後に説明する反射防止部材10を更に備えている。反射防止部材10は収容部材6に取り付けられていて、この反射防止部材10に前記LED基板8は取り付けられている。また、後述するアンテナ4も、反射防止部材10に取り付けられている。なお、反射防止部材10を省略してもよく、この場合、LED基板8は収容部材6に直接取り付けられる。また、この場合、後述のアンテナ4は、スペーサ等を介してLED基板8に取り付けられる。
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。
図2、図3及び図4に示しているアンテナ4はパッチアンテナ4a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、光学ユニット2内に格納されている。
パッチ素子11は、円形又は矩形(図3では円形)の平面状に形成されていて、反射防止部材10から前方へ立設されたスペーサ22によって支持され、固定されている。
また、グランド素子12を、金属ワイヤ等の導線によって(導線を編んで)形成したメッシュ構造としてもよい。この場合、導線間を前記孔とし、この孔にLED7を位置させるように構成することができる。
パッチ素子11は可視光透過性を有するために透明導電体からなる。透明導電体としては、金属薄膜(Au,Ag,Pt,Cu,Rh,Pd,Al,Cr等からなる3〜15nmの薄膜)、酸化物半導体薄膜(In2O3、SnO2、ZnO、CdO、TiO2、CdIn2O4、Cd2SnO4、Zn2SnO4、In2O3−ZnO系)、スピネル形化合物(MgInO4、CaGaO4)、導電性窒化物薄膜(TiN、ZrN、HfN)、導電性ホウ化物薄膜(LaB6)、導電性高分子膜からなる群から選択される一つとすることができる。
例えば酸化インジウムスズ(ITO)等の透明導電体からなるパッチ素子11は、アンテナ用基板16に例えばスパッタリングや真空蒸着等を行なうことにより得られる。
なお、図6において、透明導電体からなるパッチ素子11上に、さらに可視光透過性を有するコート材23が設けられていてもよい。コート材23は、例えば、表面の保護、反射防止等の機能を有している。
アンテナ用基板16は、前記のとおり例えば透明無色のガラスからなり、可視光について高い透過率を有している。そして、本発明の透明アンテナ部35の可視光(波長領域380nm〜780nm)の透過率として、好ましいのは50%以上であり、さらに好ましい値としては80%以上である。例えば、透明導電体を、膜厚が0.3μm、シート抵抗が5Ω/□の酸化インジウムスズ(ITO)とした場合、透明アンテナ部35の可視光透過率を80%以上とすることができる。
又は、光透過部36は、透明アンテナ部35(アンテナ用基板16)とは別部材から構成してもよい。また、光透過部36は絶縁体としている。
この場合において、前記光透過部36は、このパッチアンテナ11とほぼ等しい可視光透過率を有する構成となる。
図4の場合と異なる点は、アンテナ用基板16が省略されていて、パッチ素子11は、カバー部材9の後面9aに設けられている。つまり、カバー部材9の後面9aに対して、スパッタリングや蒸着によって、透明導電体からなるパッチ素子11が形成されている。
また、図示しないが、透明導電体からなるパッチ素子11を、カバー部材9の前面9bに形成してもよい。この場合、同軸ケーブル15aの中心導体15bはカバー部材9を貫通する。
さらに、パッチ素子11は、LED7の前端39よりも前方に設けられていて、このパッチ素子11は、透明導電体からなり可視光透過性を有しているため、当該パッチ素子11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、路車間通信での無線通信の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、アンテナ4aをLED基板8に対して上下方向又は左右方向に傾けるようにしてもよい。つまり、アンテナ4aの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の一方又は双方を、LED基板8に対して傾けて配置してもよい。
そこで、図4と図5において、前記反射防止部材10は、光学ユニット2の外部から入射する光(太陽光)がLED基板8及びLED7の少なくとも一方により反射するのを防止する機能を有している。これにより、信号灯器1が見づらくなったり擬似点灯が生じたりするのを防止することができる。反射防止部材10は、絶縁部材である合成樹脂材により形成され、LED基板8よりも前方に配置されている。
また、前記のとおり、この反射防止部材10を用いてパッチ素子11等を支持することによって、部品の兼用による構造の簡素化や、製造コストの低減を図ることができる。
図12は、このモデルにおいて、周波数を720MHzに設定した場合のVSWRを示したグラフである。なお、このモデルでは、LED基板8にはLEDが設けられておらず、グランド素子12には前記孔14が形成されていないものとしている。しかし、このモデルによるVSWR特性と指向性とについては、グランド素子12に孔14を形成したアンテナ4による特性と同等である。
また、図13及び図14は、このアンテナ内蔵型光学ユニット2における水平面の指向性及び垂直面の指向性を示している。指向性の最大点で約8.5dBiのゲインとなっており、この最大点から3dBi低下する範囲は、水平面で約80ー(図13参照)、垂直面で60ー(図14参照)の角度を有しており、高度道路交通システム(ITS)において車載通信装置と無線通信するために充分なビーム幅を有している。
図8は、第二の形態のアンテナ4が組み込まれた信号灯器1の光学ユニット2の斜視図であり、図9及び図10は、その正面図及び断面図である。このアンテナ4は、ダイポールアンテナ4cであり、このダイポールアンテナ4cが光学ユニット2に格納されている。
ダイポールアンテナ4cは、LED7の前端39よりも前方に設けられているが、透明導電体からなるため、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。なお、この形態では、前記反射防止部材10を省略しているが、反射防止部材10が設けられていてもよい。
前記ダイポール部25は、アンテナ素子25a,25bを有している。平衡給電線部27a,27b及び短絡部28が、ストリップ線路26のグランドを兼ねている。
前記透明導電体は、前記第一の形態と同様に、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)等の酸化物半導体薄膜や金属薄膜等とすることができる。この透明導電体は、アンテナ用基板16にスパッタリングや真空蒸着等を行なうことにより得られる。
これにより、ダイポールアンテナ4cは、可視光透過性を備えている。
さらに、図11に示しているように、アンテナは、ダイポール部25がループ状となっている折り返しダイポールアンテナ4eであってもよい。
例えば、パッチアンテナ4aによる実施形態では、パッチ素子11のみがLED7の前端39よりも前方に配置される場合を説明したが、パッチ素子11と同様にグランド素子12も透明導電体によって構成して可視光透過性を備えさせれば、グランド素子12を、LED7の前端39よりも前とすることができる。
また、アンテナ4の種類は、実施形態に限定されるものではなく、バットウイングアンテナ、ループアンテナであってもよい。この場合においても、可視光透過性を有するアンテナ用基板に、アンテナ素子として透明導電体からなる配線パターンを形成すればよい。
また、信号灯器1が有する発光体はLED以外に電球であってもよい。
2 光学ユニット
4 アンテナ
4a パッチアンテナ
4c ダイポールアンテナ
4e 折り返しダイポールアンテナ
7 発光ダイオード(LED)
9 カバー部材
9a 後面
9b 前面
11 パッチ素子(アンテナ素子)
16 アンテナ用基板(基材)
25 ダイポール部
25a アンテナ素子
25b アンテナ素子
35 透明アンテナ部
36 光透過部
39 前端
Claims (8)
- 複数の発光ダイオード、これら複数の発光ダイオードが前面に実装された基板、及び、可視光透過性を有し前記複数の発光ダイオードを前方で覆うカバー部材を有する光学ユニットと、
前記光学ユニットに組み込まれたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板よりも前方であって前記発光ダイオードと重複した配置にあり各発光ダイオードを挿通させる開口部が形成されているグランド素子と、このグランド素子の前方に設けられ透明導電体からなるパッチ素子とを有していることを特徴とする交通信号灯器。 - 前記パッチ素子は、前記発光ダイオードの前端よりも前方に配置されている請求項1に記載の交通信号灯器。
- 前記パッチ素子は、可視光透過性を有している基材上に設けられている請求項1又は2に記載の交通信号灯器。
- 前記光学ユニットの内の、前記発光ダイオードから前記パッチ素子を透過しないで光が投光方向に進む領域に、前記基材及び当該基材上に設けられた前記パッチ素子とからなる透明アンテナ部とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部が設けられている請求項3に記載の交通信号灯器。
- 前記基材及び前記光透過部は光拡散性能を有している請求項4に記載の交通信号灯器。
- 前記光学ユニットの内の、前記発光ダイオードから前記パッチ素子を透過しないで光が投光方向に進む領域に、前記パッチ素子とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部が設けられている請求項1又は2に記載の交通信号灯器。
- 前記パッチ素子は、前記カバー部材の前面又は後面に設けられている請求項1又は2に記載の交通信号灯器。
- 前記透明導電体は、金属薄膜、酸化物半導体薄膜、スピネル形化合物、導電性窒化物薄膜、導電性ホウ化物薄膜、導電性高分子膜からなる群から選択される一つである請求項1〜7のいずれか一項に記載の交通信号灯器。
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