JP5302447B1

JP5302447B1 - 光ビーコン

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Publication number: JP5302447B1
Application number: JP2012183034A
Authority: JP
Inventors: 幸治葉山
Original assignee: Sumitomo Electric System Solutions Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric System Solutions Co Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: JP2013255232A; JP2013255211A

Abstract

【課題】走行中の車両の車載機との間で、所定の通信領域で光通信を行う光ビーコンにおいて、ＬＥＤの角度調整を要することなくＤＬ通信領域を拡張すること。
【解決手段】本光ビーコンは、ＤＬ情報を含んだＤＬ光を出射する投光部を備える。投光部は、ＤＬ光を照射する複数の近赤外線ＬＥＤ７１を含む。各近赤外線ＬＥＤ７１は、ＳＭＤであって、６０°以上の半値全角θを有している。
【選択図】図７

Description

本発明は、道路を走行する車両に搭載された車載機との間で光信号により通信を行う光ビーコンに関する。

路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送システムを利用したＶＩＣＳ（ＶｅｈｉｃｌｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ：なお、「ＶＩＣＳ」は、財団法人道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能となっている。

具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信され、逆に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が光ビーコンから車載機に送信されるようになっている（たとえば、特許文献１参照）。
前記光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行うビーコンヘッドを備えている。このビーコンヘッドは、ダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を出射する投光部と、車載機からのアップリンク情報を含んだアップリンク光を受光する受光部とを備えている。なお、以下の説明において、「ダウンリンク」は「ＤＬ」と称し、「アップリンク」は「ＵＬ」と称する。

光ビーコンのビーコンヘッドは、支柱等に支持されて道路上方に設置されており、その下方を通過する車載機との間で通信を行うための通信領域を、その直下よりも上流側によりに設定する。
前記通信領域は、車載機からのＵＬ光を受光可能なＵＬ通信領域と、車載機がＤＬ光を受光するためのＤＬ通信領域とからなる。これらの通信領域は、光ビーコンの「近赤外線式インターフェース規格」によって規定されている。

特開２００５−２６８９２５号公報

前記の光ビーコンの投光部は、回路基板に実装された複数の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）により構成されている。
一般に、ＤＬ光の光源として近赤外線ＬＥＤが用いられる。これら複数の近赤外線ＬＥＤは、回路基板上に整列配置されており、道路上に向けて面状のＤＬ光を照射し、ＤＬ領域を形成する。

ところで、従来の光ビーコンにあっては、ＤＬ到達光量は、ＤＬ通信領域（１．３ｍ〜５．０ｍ）内で尖頭値３．０μＷ／ｃｍ^２以上であった。ところが、車両のフロントガラスの遠赤外線透過率の低下による通信精度の低下を抑制するため、特に、路車協調型ＤＳＳＳ（ＤｒｉｖｉｎｇＳａｆｔｅｙＳｕｐｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍｓ）光ビーコン（以下、「路車協調型ＤＳＳＳ光ビーコン」という。）では、ＤＬ到達光量は、ＤＬ通信領域（１．３ｍ〜５．０ｍ）内で尖頭値４．５μＷ／ｃｍ^２以上に見直された。

前記従来の光ビーコン及び路車協調型ＤＳＳＳ光ビーコンでは、共に、ＤＬ光の光源として、ＤＩＰ（ＤｕａｌＩｎｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）型の近赤外線ＬＥＤ（以下、「ＤＩＰ近赤外線ＬＥＤ」という。）が使用されている。このＤＩＰ近赤外線ＬＥＤにより規定のＤＬ通信領域内での規定の到達光量を満たすためには、当該ＤＩＰ近赤外線ＬＥＤの指向性を考慮して、ＤＩＰ近赤外線ＬＥＤをそれぞれ適切な角度に調整して実装する必要がある。

具体的には、従来の光ビーコンでは、上流側の光量を確保するために、図１３に示すように、ＤＩＰ近赤外線ＬＥＤ１００の基板２００への実装時に、そのリード１００ａを斜めにして基板２００のスルーホール２００ａに挿入・半田付けして角度付けする必要がある。他方、ＤＳＳＳ光ビーコンでは、ＤＬ通信領域の光量を向上させるために、図１４に示すように、一部のＤＩＰ近赤外線ＬＥＤ１００は、そのリード１００ａをくの字状に曲げ加工してから基板２００のスルーホール２００ａに挿入・半田付けして当該基板２００に実装する必要がある。

このように、光ビーコンにＤＩＰ近赤外線ＬＥＤ１００を使用した場合には、当該近赤外線ＬＥＤ１００の角度調整及び手実装を余儀なくされることから、実装工程が複雑になり効率が悪くなっている。次世代光ビーコンに向けてＤＬ通信領域を広げると、ＤＩＰ近赤外線ＬＥＤ１００の角度調整がさらに複雑になるのは不可避である。ここに、「次世代光ビーコン」とは、既設の光ビーコンを用いた従来の光通信システムよりも、通信容量を拡大してシステムを高度化することが検討されているのに伴い、通信容量を拡大するために、通信領域の車両進行方向長さを拡張する光ビーコンをいう。
本発明は、前記技術的課題に鑑みなされたもので、発光ダイオードの角度調整を要することなくダウンリンク通信領域を拡張し得る光ビーコンの提供を目的とする。

（１）第１の局面から観れば、本発明にかかる光ビーコンは、走行中の車両の車載機との間で、所定の通信領域で光通信を行う光ビーコンであって、ダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を出射する投光部を備え、前記投光部は、前記ダウンリンク光を照射する複数の発光ダイオードを含み、前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードで構成される複数のグループに区分され、前記各グループは、それぞれ、ダウンリンク領域をカバーしている。

この構成によれば、複数の発光ダイオードを、所定数の発光ダイオードで構成される複数のグループに区分して、グループ各々がダウンリンク領域をカバーしているので、１つのグループがダウンリンク光を照射しなくなっても他のグループでダウンリンク通信領域をカバーすることができる。

（２）第２の局面から観れば、本発明にかかる光ビーコンは、走行中の車両の車載機との間で、所定の通信領域で光通信を行う光ビーコンであって、ダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を出射する投光部を備え、前記投光部は、前記ダウンリンク光を照射する複数の発光ダイオードを含み、前記各発光ダイオードは、それぞれ、ダウンリンク領域をカバーしている。
（３）また、発光ダイオードにドーム型凸レンズを使用すると、発光ダイオードの製造時の発光ダイオード素子及びドーム型凸レンズ相互間での光軸のずれにより、発光ダイオードの指向性に揺らぎが生じる。そこで、前記各発光ダイオードは、光出射側の面に凹部が形成されたパッケージと、このパッケージの凹部内に収容された発光ダイオード素子と、を備え、前記パッケージの出射側の面とほぼ面一となるように、前記凹部内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオード素子が封止され、前記各発光ダイオードが前記ダウンリンク光をレンズレスで照射するのが好ましい。この場合、発光ダイオードのダウンリンク光照射面をフラットにしてレンズレス化が図られており、発光ダイオードにドーム型凸レンズを使用しない。その結果、前記発光ダイオードの指向性の揺らぎを抑えることができる。
（４）前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードが並列に接続されて構成される複数のサブグループに区分され、前記複数のサブグループは、所定数のサブグループで構成される複数のメイングループに区分され、前記各メイングループに属するサブグループ同士が直列に接続された直列接続体として構成され、前記直列接続体同士が並列に接続されていてもよい。この場合、１つのサブグループに属する全ての発光ダイオードが故障したときにその影響を受けるのは、当該サブグループが属する直列接続体のみであり、その他の直列接続体では、発光ダイオードが発光し続けることになる。

（５）ところで、すべての発光ダイオードを直列に接続した場合に、発光ダイオードが１つでも故障すると、すべての発光ダイオードが発光しなくなる。そこで、前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードで構成される複数のグループに区分され、前記各グループに属する発光ダイオードが並列に接続されて並列接続体が構成され、前記並列接続体同士が直列に接続されていることが好ましい。この場合、１つの発光ダイオードが故障したときに、当該故障した発光ダイオードが属する並列接続体における他の発光ダイオードは発光し続けるため、当該並列接続体と直列に接続されている他の並列接続体では、影響を受けることなく発光ダイオードが発光し続けることになる。

（６）前記複数の発光ダイオード前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードで構成される複数のグループに区分され、前記各グループに属する発光ダイオードが直列に接続されて直列接続体が構成され、前記直列接続体同士が並列に接続されていてもよい。この場合、１つの発光ダイオードが故障したときにその影響を受けるのは、当該故障した発光ダイオードが属する直列接続体のみであり、その他の直列接続体では、発光ダイオードが発光し続けることになる。
（７）前記各直列接続体において、発光ダイオード同士のアノードからカソードの方向の向きが変えられていることが好ましい。この場合、個々の発光ダイオードの指向性に製造過程で発生し得る偏りがあったとしても、それらが相殺し合い、面状発光部として構成される投光部全体としての指向性の偏りを防止できる。

（８）前記各直列接続体は、当該直列接続体に流れる電流を制限する電流制限抵抗を有することが好ましい。この場合、各直列接続体に抵抗を分散させることができるため、１つの電流制限抵抗７３に大電流が流れるのを防止することができる。

（９）前記各発光ダイオードは、その定格順電流時の光出力値が１００ｍＷ以上であることが好ましい。この場合、１個当たりの発光ダイオードのダウンリンク到達光量が増すことになる。
（１０）前記各発光ダイオードは、単一の回路基板に表面実装されていることが好ましい。この場合、ビーコンヘッドの内部構成が簡単になり、組み立て時の作業が容易になる。

（１１）前記各発光ダイオードは、６０°以上の半値全角を有している。なお、「半値全角（半値半角）」とは、指向性の鋭さを表すために定義された角度又はその集中度をいう。

この構成によれば、発光ダイオードが、６０°以上の半値全角（±３０°以上の半値全角、３０°以上の半値半角）を有しているので、ダウンリンク通信領域が拡張しても容易に対応できる。また、発光ダイオードの角度調整も不要となる。

本発明によれば、発光ダイオードの角度調整を要することなくダウンリンク通信領域を拡張し得る光ビーコンを提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる光ビーコンを路上に設置した状態を示す側面図である。ビーコンヘッドの斜視図である。ビーコンヘッドの内部を示す斜視図である。ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤの斜視図である。ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤの平面図である。図５のＺ―Ｚ線に沿う断面図である。ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤの半値全角（半値半角）を示す図である。投光部の電気回路図である。ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤの回路基板への実装状態を示す平面図である。投光部の電気回路図の変形例である。投光部の電気回路図の変形例である。投光部の電気回路図の変形例である。従来の光ビーコンのＤＩＰ近赤外線ＬＥＤの回路基板への実装状態を示す図である。路車協調型ＤＳＳＳ光ビーコンのＤＩＰ近赤外線ＬＥＤの回路基板への実装状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
＜光ビーコン１の全体構成＞
図１は本発明の実施の形態にかかる光ビーコン１を路上に設置した状態を示す側面図である。
図１を参照して、本実施の形態にかかる光ビーコン１は、道路Ｒを走行する車両Ｃに搭載された車載機Ｓとの間で、所定の通信領域で光信号による双方向通信を行う。この光ビーコン１は、道路Ｒの上方に配置され、車両Ｃに搭載された車載機Ｓと通信を行うビーコンヘッド２と、このビーコンヘッド２を制御する制御機（図示せず。）とを備えている。なお、制御機は、支柱等に設置され、電話回線等の通信回線を介して図外の交通管制システム等の中央装置と接続されており、ビーコンヘッド２による通信等の制御を行う。

ビーコンヘッド２は、近赤外線によりダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報を構成する光信号）を出射する投光部７と、車載機Ｓからの近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯ（アップリンク情報を構成する光信号）を受信する受光部８とを備えている。これら投光部７及び受光部８は、共に、ビーコンヘッド２の筐体２ａ（図２参照）の内部に収納されている。なお、以下の説明において、「ダウンリンク光ＤＯ」を「ＤＬ光ＤＯ」称し、「アップリンク光ＵＯ」を「ＵＬ光ＵＯ」と称する。

前記ビーコンヘッド２は、受光部８によって、車載機ＳからのＵＬ光ＵＯを受信すると共に、投光部７によって、ＤＬ光ＤＯを送信して、車載機Ｓとの間で双方向通信を行う。
投光部７及び受光部８は、車載機Ｓとの間で路車間通信が可能な領域である通信領域Ａを、道路Ｒ上において、ビーコンヘッド２の直下よりも車両進行方向の上流側よりに設定する。

通信領域Ａは、車載機Ｓがビーコンヘッド２からのＤＬ光ＤＯを受信可能なダウンリンク通信領域（図１において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、ビーコンヘッド２が車載機ＳからのＵＬ光ＵＯを受信可能なアップリンク通信領域（図１において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。なお、以下の説明においては、「ダウンリンク通信領域ＤＡ」を「ＤＬ通信領域ＤＡ」と称し、「アップリンク通信領域ＵＡ」を「ＵＬ通信領域ＵＡ」と称する。

投光部７は、ＤＬ光ＤＯを道路Ｒ上の所定の領域に向けて出射することで、ＤＬ通信領域ＤＡを設定している。
光ビーコン１の「光学式車両感知近赤外線式インターフェース規格」によれば、ＤＬ通信領域ＤＡ及びＵＬ通信領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。図１においては、前記規格上のＤＬ通信領域ＤＡは、ビーコンヘッド２の投受光位置ｄ、道路面から１．０ｍレベルの位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲であり、ＵＬ通信領域ＵＡは、投受光位置ｄ、道路面から１．０ｍレベルの位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲として規定されている。したがって、ＤＬ通信領域ＤＡとＵＬ通信領域ＵＡの車両進行方向の上流端ｃとは互いに一致し、ＵＬ通信領域ＵＡは、ＤＬ通信領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図１の右側部分）と重複している。また、ＤＬ通信領域ＤＡの車両進行方向長さは、通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。

前述した次世代光ビーコンの場合には、たとえば、ＤＬ通信領域ＤＡの上流端は、路面から１ｍの高さ位置においてビーコンヘッド２の直下から６．０４ｍとされ、ＤＬ通信領域ＤＡの下流端は、同高さ位置において０．７０ｍとされている。したがって、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ｂ―ｃ間の長さ）は５．３４ｍとなる。

＜ビーコンヘッド２の外観構成＞
図２はビーコンヘッド２の斜視図である。図１及び図２を参照して、前記のビーコンヘッド２は、内部機構を収納する筐体２ａの両側面に固定されたブラケット３２を介して、道路Ｒの脇に立設された支柱等から道路Ｒを横切るように水平に架設された架設バー３１に固定され、道路Ｒの車線の直上に配置されている。

筐体２ａは、下側に向く下面部２ａ１と、この下面部２ａ１とつながるように形成され、ビーコンヘッド２が設置されている道路Ｒ上の直下の位置よりも車両進行方向上流側斜め下方に向く前面部２ａ２とを有している。
下面部２ａ１には、左右一対の下側窓部４が形成されており、筐体２ａの内部に配置された車両検知部１１（図３参照）がビーコンヘッド２直下を通過する車両Ｃを検知するための光信号を当該一対の下側窓部４を通じて送受信可能とされている。

前面部２ａ２には、第１の窓部５と、この第１の窓部５よりも幅の狭い第２の窓部６とが形成されている。第１の窓部５の内部側には、前記の投光部７が配置されており、第２の窓部６には、前記の受光部８が配置されている。
筐体２ａの内部に配置された投光部７及び受光部８は、第１及び第２の窓部５，６を通じて、道路Ｒ上を走行する車載機Ｓとの通信にかかる前記のＤＬ光ＤＯ及びＵＬ光ＵＯを送受信可能とされている。

＜ビーコンヘッド２の内部構成＞
図３はビーコンヘッド２の内部を示す斜視図である。なお、図３では、図２中のビーコンヘッド２の下面部２ａ１を上側にして筐体２ａを外したときの当該ビーコンヘッド２内部の外観を斜視図としている。
図３を参照して、ビーコンヘッド２は、前記の筐体２ａ（図２参照）の内部に、前記の投光部７及び受光部８が設けられた回路基板９と、当該ビーコンヘッド２直下を通過する車両Ｃを検知する前記の車両検知部１１とを備えている。

回路基板９は、投光部７が前記の第１の窓部５（図２参照）に、受光部８が前記の第２の窓部６に対応するように、前記の筐体２ａの前面部２ａ２の内側面に対向配置されている。したがって、投光部７は、第１の窓部５から筐体２ａの外部を臨むように前面部２ａ２に配置され、受光部８は、第２の窓部６から筐体２ａの外部に臨むように前面部２ａ２に配置されている。この回路基板９は、図示はしていないが、絶縁基板と、この絶縁基板に対し、所定の回路設計に基づいて引き回して固着形成された導体パターンとから構成されている。

再び図３を参照して、投光部７は、前記のＤＬ光ＤＯの発光源として、複数の表面実装型近赤外線発光ダイオード７１を有している。これら複数の表面実装型近赤外線発光ダイオード７１は、行方向Ｘ及び行方向Ｘと直交する列方向Ｙに配列されて単一の回路基板９上に表面実装されている。それゆえに、投光部７は、複数の表面実装型発光ダイオード７１によって面状発光部として構成されている。複数の表面実装型近赤外線発光ダイオード７１は、第１の窓部５を通過する光軸方向に向けて、ＤＬ光ＤＯを出射する。なお、以下の説明において、「表面実装型近赤外線発光ダイオード７１」を「ＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）近赤外線ＬＥＤ７１」と称する。

このように、ダウンリンク光の光源としてＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を使用しているので、マウンターによる回路基板９への自動実装が可能となり、実装工程が簡素化され、その工程時間も短縮される。また、この自動実装化により人為的ミスやそれによる品質低下を防止できる。加えて、各ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を単一の回路基板９上に表面実装しているので、ビーコンヘッド２の内部構成が簡単になり、組み立て時の作業が容易になる。

受光部８は、集光レンズ１０と、この集光レンズ１０を介して光信号を受信するフォートダイオードチップ等の受光素子（図示せず。）とを備えており、道路Ｒ上の車載機Ｓ（図１参照）からのＵＬ光ＵＯを第２の窓部６を介して受光する。

＜ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の構成＞
図４はＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の斜視図、図５はＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の平面図、図６は図５のＺ―Ｚ線に沿う断面図である。
これらの図を参照して、前記のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１は、発光ダイオード素子としてのＬＥＤチップ７１ｓ、パッケージ７１ｐ、ヘッダー７１ｈ、３本のアノード側リード７１ａ及び３本のカソード側リード７１ｃを備えている。

パッケージ７１ｐは、その上面に、椀形状をなす凹部７１ｐ１が形成されており、この凹部７１ｐ１内にＬＥＤチップ７１ｓが収容されている。このパッケージ７１ｐのアノード側リード７１ａよりの上面角部には、アノードマーク７１ｍが凹設されている。
ヘッダー７１ｈは、パッケージ７１ｐの凹部７１ｐ１の底部において露出する部分を有しており、この露出部分にＬＥＤチップ７１ｓがダイボンドされている。

各アノード側リード７１ａは、先端部がパッケージ７１ｐの凹部７１ｐ１の底部に露出されたインナーリード部７１ａ１と、パッケージ７１ｐの一方側面（図５及び図６において右側側面）から外部に突出するアウターリード部７１ａ２とから構成されている。換言すると、これらアノード側リード７１ａは、一端側が前記凹部７１ｐ１に露出されると共に、他端側が前記パッケージ７１ｐの一方側面から外部に突出するように、当該パッケージ７１ｐに埋設されている。各アノード側リード７１ａのインナーリード部７１ａ１は、その先端部がボンディングワイヤー７１ａ３を介してＬＥＤチップ７１ｓと結線されている。一方、各アノード側リード７１ａのアウターリード部７１ａ２は、その先端部がＬ字状に僅かに折曲されており、この折曲端部が回路基板９の導体パターンの一部をなすランド部上に載置される。

各カソード側リード７１ｃは、先端部がパッケージ７１ｐの凹部７１ｐ１の底部に露出されたインナーリード部７１ｃ１と、パッケージ７１ｐの他方側面（図５及び図６において左側側面）から外部に突出するアウターリード部７２ｃ２とから構成されている。換言すると、これらカソード側リード７１ｃは、一端側が前記凹部７１ｐ１に露出されると共に、他端側が前記パッケージ７１ｐの他方側面から外部に突出するように、当該パッケージ７１ｐに埋設されている。各カソード側リード７１ｃのインナーリード部７１ｃ１は、その先端部がボンディングワイヤー７１ｃ３を介してＬＥＤチップ７１ｓと結線されている。一方、各カソード側リード７１ｃのアウターリード部７２ｃ２は、その先端部がＬ字状に僅かに折曲されており、この折曲端部が前記ランド部上に載置される。

したがって、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１は、単一の回路基板９上に搭載されることになる。このように、各ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が、単一の回路基板９に表面実装されることにより、前述したように、ビーコンヘッドの内部構成が簡単になり、組み立て時の作業が容易になる。
そして、前記パッケージ７１ｐの凹部７１ｐ１内においてヘッダー７１ｈにダイボンドされたＬＥＤチップ７１ｓは、封止面が前記パッケージ７１ｐの上面とほぼ面一状態となるように前記凹部７１ｐ１内に充填された透明エポキシ樹脂等の透光性樹脂７１ｒにより封止される。透光性樹脂７１ｒは、赤外領域の光に対して透光性を有する樹脂である。これにより、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１は、そのＤＬ光ＤＯの照射面をフラットにしてレンズレスとされている。

ところで、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１にドーム型凸レンズを使用すると、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の製造時のＬＥＤチップ７１ｓ及びドーム型凸レンズ相互間での光軸のずれにより、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の指向性に揺らぎが生じる。そこで、前記したように、パッケージ７１ｐの上面（ＤＬ光ＤＯの照射側の面）とほぼ面一となるように、パッケージ７１ｐの凹部７１ｐ１内に透光性樹脂７１ｒを充填してＬＥＤチップ７１ｓを封止し、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１のＤＬ光照射面をフラットにしてレンズレス化が図られており、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１にドーム型凸レンズを使用しない。その結果、前記ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の指向性の揺らぎを抑えることができる。

＜ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の半値全角（半値半角）θ及び出力値＞
図７はＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の半値全角（半値半角）θを示す図である。なお、図３においては、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を回路基板９上に表面実装した状態を示している。
図７を参照して、前記のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１は、前記の次世代光ビーコンに向けて、ＤＬ通信領域ＤＡをカバーし得るように、広指向性を有している。具体的には、このＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１では、６０°以上の半値全角（±３０°以上の半値全角、３０°以上の半値半角）θを有している。この半値全角（半値半角）θに関しては、３５°以上が好ましく、４０°以上がさらに好ましい。ここに、「半値全角（半値半角）」とは、指向性の鋭さを表すために定義された角度又はその集中度をいう。このように、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が、ＤＬ通信領域ＤＬをカバーし得る広指向性を持つように、６０°以上の半値全角（±３０°以上の半値全角、３０°以上の半値半角）θを有しているので、ＤＬ通信領域ＤＡが拡張されても、容易に対応することができる。また、近赤外線ＬＥＤ７１の角度調整が不要となり、作業者のスキルレス化を図ることができる。

また、次世代光ビーコンに向けては、ダウンリンク到達光量（以下、「ＤＬ到達光量」という。）を、ＤＬ通信領域ＤＡ（進行方向：０．７ｍ〜６．０４ｍ、車幅方向：−１．７５ｍ〜＋１．７５ｍのどの部分でも尖頭値４．５μＷ／ｃｍ^２以上とする必要がある。そのため、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１では、その定格順電流時の光出力値が１００ｍＷ以上に設定されている。この光出力値に関しては、２００ｍＷ以上が好ましく、４００ｍＷ以上がさらに好ましい。このように、各ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の定格順電流時の光出力値が１００ｍＷ以上であるので、１個当たりのＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１のＤＬ到達光量が増すことになる。

＜投光部７の電気回路の構成並びにＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の接続及び実装状態＞
図８は投光部７の電気回路図、図９はＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の回路基板９への実装状態を示す平面図である。
図８及び図９を参照して、前記の投光部７においては、複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が、前記の回路基板９上で行方向Ｘに沿って配列されている。行方向Ｘに沿って配列されている複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を直列に接続して複数の直列接続体７２が構成されており、列方向Ｙに沿って隣合う直列接続体７２同士が並列に接続されている。本実施の形態では、行方向Ｘに沿って１０個のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１と、１個の電流制限抵抗７３とを直列に接続してなる４個の直列接続体７２が設けられており、列方向Ｙに沿って隣合う直列接続体７２の一端７２ａ同士が接続されて、他端７２ｂ同士が接続されている。

各直列接続体７２においては、隣合うＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１同士のアノードからカソードの方向の向きが変えられている。具体的には、各直列接続体７２において隣合うＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１のアノード（アノード側リード７１ａ）の向きを１８０°反転させて回路基板９上に搭載している。換言すると、各直列接続体７２を構成する複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を１個ごとにそのアノード（アノード側リード７１ａ）の向きを１８０°反転させて回路基板９上に表面実装している。

ところで、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を全部直列に接続すると、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が１つでも故障すると、すべてのＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が発光しなくなる。そこで、前記したように、行方向Ｘに沿って配列されている複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を直列に接続して複数の直列接続体７２を構成し、列方向Ｙに沿って隣合う直列接続体７２同士を並列に接続しているので、１つのＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が故障したときにその影響を受けるのは、当該故障したＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が属する直列接続体７２のみであり、その他の直列接続体７２では、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が発光し続けることになる。

また、各直列接続体７２において、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１同士のアノードからカソードの向きを１８０°反転させているので、個々のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の指向性に偏りがあってとしても、それらが相殺し合い、面状発光部として構成される投光部７全体としての指向性の偏りを防止できる。なお、たとえば、８個のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を直列に並べる場合、前半の４個のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を同じ向きに、後半の４個のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を１８０°反転させてもかまわない。この場合においても、同様の作用・効果を奏する。
前記のように、回路構成及び実装することで、投光部９において、所定数の直列接続体７２で構成されるグループを複数設けて、各グループ単位で前記のＤＬ通信領域ＤＡをカバーすることができる。したがって、１つのグループがダウンリンク光を照射しなくなっても他のグループでダウンリンク通信領域をカバーすることができる。
また、各直列接続体７２に設けられた電流制限抵抗７３により抵抗を分散させることができるため、１つの電流制限抵抗７３に大電流が流れるのを防止することができる。

以上の説明から明らかなとおり、本実施の形態は、前記の次世代光ビーコンの早期実現化に大きく貢献するものである。
なお、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではない。
たとえば、前記の実施の形態では、行方向Ｘに沿って配列されている複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を直列に接続して複数の直列接続体７２が構成されており、列方向Ｙに沿って隣合う直列接続体７２同士が並列に接続されている例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。列方向Ｙに沿って配列されている複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を直列に接続して複数の直列接続体７２を構成し、行方向Ｘに沿って隣合う直列接続体７２同士を並列に接続して実施できる。この場合、前記の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。また、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の配列状態は前記マトリクス状に限られない。たとえば、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を放射状に整列配置する等、投光部７が面状発光部を構成するように、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を整列配置すればよいのである。

また、前記の実施の形態においては、各直列接続体７２において隣合うＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１のアノードの向きを１８０°反転させている（換言すると、各直列接続体７２を構成する複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を１個ごとにそのアノードの向きを１８０°反転させている）例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。各直列接続体７２において隣合うＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１のアノードの向きを９０°回転させる（換言すると、各直列接続体７２を構成する複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を１個ごとにそのアノードの向きを９０°反転させる）ように構成して実施できる。この場合、１つの直列接続体７２に属するＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１の数は４の倍数必要であるが、面状発光部として構成される投光部７全体としての指向性の偏りをより一層防止することができる。

さらに、前記の実施の形態では、複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を単一の回路基板９に搭載される例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を複数の回路基板に搭載してもかまわない。この場合においても、本発明の目的は十分に達成される。
その他、別紙の特許請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加え得ることは勿論である。

＜投光部７の電気回路図の変形例＞
図１０は、図８の投光部７の電気回路図の変形例である。図１０を参照して、本変形例の投光部７においては、列方向Ｙに沿って配列されている複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を並列に接続して複数の並列接続体７４が構成されており、行方向Ｘに沿って隣合う並列接続体７４同士が直列に接続されている。本変形例では、列方向Ｙに沿って４個のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を並列に接続してなる１０個の並列接続体７４と、１個の電流制限抵抗７３とが行方向Ｘに沿って直列に接続されている。
これにより、本変形例では、１つのＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が故障したときに、当該故障したＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が属する並列接続体７４における他のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１は発光し続けるため、当該並列接続体７４と直列に接続されている他の並列接続体７４では、影響を受けることなくＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が発光し続けることになる。

図１１は、図１０の投光部７の電気回路図の変形例である。図１１を参照して、本変形例では、列方向Ｙに沿って２個のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を並列に接続してなる２０個の並列接続体７４と、１個の電流制限抵抗７３とが行方向Ｘに沿って直列に接続されている。なお、これらの並列接続体７４は、図１１では上下２段に分けて配置されているが、この配置は、便宜上の表現であって、実際の回路基板９上の部品配置を示すものではない。
したがって、本変形例においても、１つのＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が故障したときに、当該故障したＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が属する並列接続体７４における他のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１は発光し続けるため、当該並列接続体７４と直列に接続されている他の並列接続体７４では、影響を受けることなくＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が発光し続けることになる。
また、本変形例は、図１０の変形例に比べて、直列に接続される並列接続体７４の個数が多いため、トータルとしての電圧降下が大きくなる。これにより、電流制限抵抗７３の抵抗値を小さくすることができる。

図１２は、図８の投光部７の電気回路図の他の変形例である。図１２を参照して、本変形例の投光部７においては、列方向Ｙに沿って配列されている複数のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を並列に接続して複数のサブグループ（並列接続体）７４が構成されている。複数のサブグループ７４は、行方向Ｘに沿って配列されている所定数のサブグループ７４で構成される複数のメイングループに区分され、各メイングループに属するサブグループ７４同士は、直列に接続された直列接続体７２として構成されている。そして、列方向Ｙに沿って隣合う直列接続体７２同士は並列に接続されている。本実施の形態では、列方向Ｙに沿って２個のＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１を並列に接続してなる５個の並列接続体７４と、１個の電流制限抵抗７３とが行方向Ｘに沿って直列に接続された直列接続体７２が設けられている。直列接続体７２は列方向Ｙに４個設けられており、列方向Ｙに沿って隣合う直列接続体７２の一端７２ａ同士が接続され、他端７２ｂ同士が接続されている。
これにより、本変形例では、１つの並列接続体７４に属する全てのＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が故障したときにその影響を受けるのは、当該並列接続体７４が属する直列接続体７２のみであり、その他の直列接続体７２では、ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ７１が発光し続けることになる。
また、各直列接続体７２に設けられた電流制限抵抗７３により抵抗を分散させることができるため、１つの電流制限抵抗７３に大電流が流れるのを防止することができる。

本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１光ビーコン
７投光部
７１表面実装型近赤外線発光ダイオード（ＳＭＤ近赤外線ＬＥＤ）
７１ｐパッケージ
７１ｐ１凹部
７１ｓ発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）
７１ｒ透光性樹脂
７２直列接続体
７３電流制限抵抗
７４並列接続体
９回路基板
ＤＯダウンリンク光（ＤＬ光）
ＤＡ：ダウンリンク通信領域（ＤＬ通信領域）
Ｒ道路
Ｃ車両
Ｓ車載機

Claims

走行中の車両の車載機との間で、所定の通信領域で光通信を行う光ビーコンであって、
ダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を出射する投光部を備え、
前記投光部は、
前記ダウンリンク光を照射する複数の発光ダイオードを含み、
前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードで構成される複数のグループに区分され、
前記各グループは、それぞれ、ダウンリンク領域をカバーしていることを特徴とする光ビーコン。
走行中の車両の車載機との間で、所定の通信領域で光通信を行う光ビーコンであって、
ダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を出射する投光部を備え、
前記投光部は、
前記ダウンリンク光を照射する複数の発光ダイオードを含み、
前記各発光ダイオードは、それぞれ、ダウンリンク領域をカバーしていることを特徴とする光ビーコン。
前記各発光ダイオードは、
光出射側の面に凹部が形成されたパッケージと、
このパッケージの凹部内に収容された発光ダイオード素子と、
を備え、
前記パッケージの出射側の面とほぼ面一となるように、前記凹部内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオード素子が封止され、前記各発光ダイオードが前記ダウンリンク光をレンズレスで照射する請求項１又は２に記載の光ビーコン。
前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードが並列に接続されて構成される複数のサブグループに区分され、
前記複数のサブグループは、所定数のサブグループで構成される複数のメイングループに区分され、
前記各メイングループに属するサブグループ同士が直列に接続された直列接続体として構成され、
前記直列接続体同士が並列に接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ビーコン。
前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードで構成される複数のグループに区分され、
前記各グループに属する発光ダイオードが並列に接続されて並列接続体が構成され、
前記並列接続体同士が直列に接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ビーコン。
前記複数の発光ダイオードは、所定数の発光ダイオードで構成される複数のグループに区分され、
前記各グループに属する発光ダイオードが直列に接続されて直列接続体が構成され、
前記直列接続体同士が並列に接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ビーコン。
前記各直列接続体において、発光ダイオード同士のアノードからカソードの方向の向きが変えられている請求項６に記載の光ビーコン。
前記各直列接続体は、当該直列接続体に流れる電流を制限する電流制限抵抗を有する請求項４、６及び７のいずれか１項に記載の光ビーコン。
前記各発光ダイオードは、その定格順電流時の光出力値が１００ｍＷ以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ビーコン。
前記各発光ダイオードは、単一の回路基板に表面実装されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ビーコン。
前記各発光ダイオードは、６０°以上の半値全角を有している請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光ビーコン。