JP6821754B2

JP6821754B2 - 車両ルーフ搭載装置

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Publication number: JP6821754B2
Application number: JP2019141425A
Authority: JP
Inventors: 水野　浩年; 浩年水野; 林　健太郎; 健太郎林; 正幸後藤
Original assignee: Yokowo Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: CN108028458A; US20190036198A1; EP3352297A4; WO2017046971A1; EP3352297B1; JP2019194091A; CN108028458B; JPWO2017046971A1; JP6567679B2; US10530037B2; EP3352297A1

Description

本発明は、車両のルーフに取り付けられる車両ルーフ搭載装置に関する。

近年、シャークフィンアンテナと呼ばれるアンテナが開発されており、例えばＡＭ／ＦＭ受信用の場合、アンテナエレメントとしての容量エレメント（天頂エレメント）とコイルとを組み合わせたものが広く使われている。下記特許文献１は、アンテナ装置のケースに上方を撮影するカメラを取り付けた車両用カメラ装置を開示する。

特開２０１４−１５０４９６号公報

近年、自動運転や運転の補助などに使用される技術として、自動車の周辺状況をセンシングする技術が重要視されはじめており、センシングするための電子機器を設置することが増えてきた。しかし、センシングを行う電子機器を車両室内に設置すると、電子機器の主たる機能とは直接関連のない自動車の操作、内部の居住性、利便性などを考慮して取付けがなされ、電子機器の本来の機能、用途（例えばカメラにおける画像撮影）に最適な設置条件になるとは限らない。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、画像撮影に適した画像モジュール配置を実現可能な車両ルーフ搭載装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、車両ルーフ搭載装置である。この車両ルーフ搭載装置は、車両のルーフと連結するベースと、前記ベースに取付けられるアウターケースと、前記アウターケースに近接し、内部空間を有するインナーケースと、前記アウターケースに設けられた開口部と連通するよう配置される画像モジュールと、前記画像モジュール及び前記インナーケースの間に配置されるカメラ取付部と、を備える。

前記カメラ取付部が、前記インナーケースから離れる方向に前記画像モジュールに対し力を与えるように構成されているとよい。

前記アウターケースの前記開口部及び前記インナーケースの間に空間が形成され、前記画像モジュールの少なくとも一部が、前記空間に配置されているとよい。

本発明の第２の態様は、車両ルーフ搭載装置である。この車両ルーフ搭載装置は、車両のルーフと連結するベースと、前記ベースに取付けられるケースと、前記ケース内に配置される画像モジュールと、前記画像モジュール及び前記ケースの間に配置されるカメラ取付部と、を備える。

前記カメラ取付部が、前記ケースから離れる方向へ前記画像モジュールに対し力を与えるように構成されているとよい。

前記カメラ取付部が、シール面を形成し、前記カメラ取付部が、前記シール面に垂直な方向に作用する力を与えるよう構成されているとよい。

前記カメラ取付部が、シール面を形成し、前記カメラ取付部が、前記シール面に平行な方向に作用する力を与えるよう構成されているとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、画像撮影に適した画像モジュール配置を実現可能な車両ルーフ搭載装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１の前方斜視図。同後方斜視図。アウターケース１０を省略したアンテナ装置１の前方斜視図。同後方斜視図。アウターケース１０及びインナーケース２０を省略したアンテナ装置１の前方斜視図。同後方斜視図。同側面図。アンテナ装置１の分解斜視図。アンテナ装置１を取付け先の車両ルーフ５と共に示した模式的側断面図（インナーケース２０は図示省略）。アンテナ装置１において、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離（図９に示す距離Ｄ）を１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍとした各場合のＦＭ帯の周波数に対するアンテナ効率を、カメラ５０を無くした場合と共に示した特性図。アンテナ装置１における、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離（図９に示す距離Ｄ）に対するＦＭ帯の最大アンテナ効率の特性図。本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置２の模式的側断面図（インナーケース２０は図示省略）。アンテナ装置２の寸方例説明図（寸法の単位はｍｍ）。アンテナ装置２において、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離を１.５ｍｍ、２.５ｍｍ、７.５ｍｍ、２１.５ｍｍとした各場合のＦＭ帯の周波数に対するアンテナ効率を、カメラ５０を無くした場合と共に示した特性図。アンテナ装置２における、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離に対するＦＭ帯の最大アンテナ効率の特性図。本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置３の模式的側断面図（インナーケース２０は図示省略）。アンテナ装置３において、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離（図１６に示す距離Ｄ）を１ｍｍに固定し、コイル４０と筐体５１の高さ方向の相互重複長（図１６に示す距離Ｗ）を６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１６ｍｍとした各場合のＦＭ帯の周波数に対するアンテナ効率を、カメラ５０を無くした場合と共に示した特性図。アンテナ装置３における、コイル４０と筐体５１の高さ方向の相互重複長（図１６に示す距離Ｗ）に対するＦＭ帯の最大アンテナ効率の特性図。コイル４０の巻きピッチを詰めてコイル４０の巻線下端部を上方にシフトした場合のアンテナ装置３の後方斜視図。同側面図。コイル４０の径を大きくしてコイル４０の巻線下端部を上方にシフトした場合のアンテナ装置３の後方斜視図。同側面図。図９のようにコイル４０を天頂エレメント３０の後部下方に設けた構成においてカメラ５０をアウターケース１０内の前部に追加した実施の形態に係るアンテナ装置の模式的側面図（インナーケース２０は図示省略）。図９に示す構成においてカメラ５０をアウターケース１０内の前部に移動し、コイル４０を天頂エレメント３０の前端部下方（直下）に移動した実施の形態に係るアンテナ装置の模式的側面図（インナーケース２０は図示省略）。図２４に示す構成においてカメラ５０を天頂エレメント３０の後端部下方（直下）に追加した実施の形態に係るアンテナ装置の模式的側面図（インナーケース２０は図示省略）。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１
図１〜図１１を参照し、本発明の実施の形態１を説明する。図７において、前後上下の各方向を定義する。本実施の形態の車両ルーフ搭載装置としてのアンテナ装置１は、車載用アンテナ装置であり、車両のルーフ等に取り付けられる。アンテナ装置１において、アウターケース１０は、電波透過性の合成樹脂製（ＰＣやＰＥＴ等の樹脂製の成型品）であり、両側面が内側に湾曲したシャークフィン形状とされている。アウターケース１０は、例えば爪同士の係合により、アンテナベース８０に取り付けられる（係止される）。

インナーケース２０は、電波透過性の合成樹脂製（ＡＢＳ樹脂等の樹脂製の成型品）であり、アンテナベース８０にネジ止め等により固定される。図３及び図４に示すように、インナーケース２０は、カメラ５０を取り付けるためのカメラ取付部２１を背面下部に有する。パッド６０は、エラストマーやゴム等の環状の弾性部材であり、アンテナベース８０上に設けられ、インナーケース２０の下端部によって全周に渡って押圧され、インナーケース２０とアンテナベース８０との間を水密封止する。

天頂エレメント３０は、ステンレス等の金属板（導体板）からなる容量エレメントであり、平板型、傘型、Ｕ字型、あるいはＶ字型等に加工され、インナーケース２０の天井面に固定される。コイル４０は、波長短縮素子の例示であり、天頂エレメント３０の後端部下方（直下）に設けられる。コイル４０の巻線上端部は、カメラ５０の筐体５１の上端部より上方にある。コイル４０の巻線下端部は、筐体５１の下端部より上方にある。コイル４０のロアターミナル４１は、アンプ基板７０に接続される。コイル４０の図示しないアッパーターミナルは、天頂エレメント３０に接続される。図７及び図９に示すように、コイル４０は、前後方向（上下方向と垂直な所定方向の例示）において、後述のカメラ５０の筐体５１に近接して配置される。天頂エレメント３０及びコイル４０により、ＡＭ／ＦＭ放送の受信が可能となる。

電子機器としてのカメラ５０は、インナーケース２０の背面部に設けられたカメラ取付部（電子機器取付部）２１に取り付けられ（固定され）、取付け先となる車両の後方の動画及び／又は静止画を撮影する。カメラ５０は、金属製の筐体５１と、後方に臨むレンズ５２と、信号線５３と、を含む。筐体５１は、天頂エレメント３０の直下を避けた位置に設けられる。信号線５３は、インナーケース２０のカメラ取付部２１を通ってインナーケース２０内に入り、図７に示すように、アンプ基板７０から延びる出力ケーブル７２と共にアンテナベース８０の貫通穴８１（図８）を通って下方に導出される。パッド５４は、エラストマーやゴム等の環状の弾性部材であり、カメラ５０の筐体５１とインナーケース２０のカメラ取付部２１との間に設けられて押圧され、両者の間を水密に塞ぐ。

アンテナベース８０は、樹脂製であり、中央部に貫通穴８１を有する。貫通穴８１の上部開口を覆うように、アンプ基板７０がアンテナベース８０上にネジ止め等によって固定される。アンプ基板７０上には、コイル４０のロアターミナル４１を挟み込む一対の導体板バネ（ターミナル）７１が設けられる。アンテナベース８０の下面には、エラストマーやゴム等の環状の弾性部材からなる環状のシール部材９０が、貫通穴８１を囲むように設けられる。シール部材９０は、アンテナベース８０と車両ルーフ（アンテナ装置１の取付面）との間を水密封止する。ワッシャー９１及びボルト９２は、アンテナ装置１を取付け先の車両ルーフに取り付けるものである。ワッシャー９１及びボルト９２により、アンテナベース８０は車両ルーフにアースされる。

図１０は、アンテナ装置１においてコイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離（図９に示す距離Ｄ）を１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍとした各場合のＦＭ帯の周波数に対するアンテナ効率（放射効率）を、カメラ５０を無くした場合と共に示した特性図である。図１１は、アンテナ装置１における、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離（図９に示す距離Ｄ）に対するＦＭ帯の最大アンテナ効率の特性図である。

図１０及び図１１より、最大アンテナ効率（図１０に示す各山形特性の頂上）は、カメラ５０が存在しない場合が最も高く、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離Ｄを狭めていくほど低下したが、対向距離Ｄが２.５ｍｍ以上であれば、アンテナの特性変動が抑制され、カメラ５０が存在しない場合のアンテナ効率０.７に対して８５％以上（約０.６以上）のアンテナ効率となり、実用に耐え得る性能となることが分かった。なお、図１０に示す各山形特性がピークとなる周波数は対向距離によって異なっているが、チューニングで調整すればよいため、重要なのは山形特性のピーク値である。２.５ｍｍという距離は、受信対象信号（ここではＦＭ信号）の最小波長の約0.00075倍である。

通常、アンテナ装置１にカメラ５０を設ける場合においては、カメラ５０とコイル４０は相互に出来るだけ離間させ、金属物である筐体５１によるアンテナ性能への悪影響を抑制することが基本であるが、本実施の形態により、受信対象信号の最小波長の0.00075倍までカメラ５０の筐体５１とコイル４０を相互に近接配置可能であることが明らかとなった。すなわち、本実施の形態によれば、コイル４０の近傍にカメラ５０が存在してもアンテナ性能への影響を抑制することができる。また、カメラ５０をアンテナ装置１の後部に設けながらコイル４０を天頂エレメント３０の後端部直下に配置するといった、従来は考えられなかったレイアウトが可能となり、設計の自由度を大幅に向上させることができる。

実施の形態２
図１２〜図１５を参照し、本発明の実施の形態２を説明する。なお、図１２においてアウターケース１０の後方に示した破線は、実施の形態１のアウターケース１０の外形を参考に示したものである。本実施の形態のアンテナ装置２は、実施の形態１のアンテナ装置１と比較して、カメラ５０の筐体５１が天頂エレメント３０の後端部直下に位置し、その分だけアウターケース１０が小型化された点と、コイル４０が天頂エレメント３０の中央部直下に位置する点で相違し、その他の点で一致する。

図１３は、アンテナ装置２の寸方例説明図（寸法の単位はｍｍ）である。図１３の例では、天頂エレメント３０の前後長が９５．０ｍｍ、コイル４０の巻線部前端から天頂エレメント３０の後端までの距離が４７．５ｍｍ、コイル４０の巻線部の巻軸方向長が２４．０ｍｍ、コイル４０の上端から天頂エレメント３０の下端までの距離が９．０ｍｍ、コイル４０の下端からアンテナベース８０の上面までの距離が９．０ｍｍ、アンテナベース８０の上面から天頂エレメント３０の下端までの距離が４２．０ｍｍ、コイル４０の巻線部外径が１６．０ｍｍ、コイル４０の巻線部後端からカメラ５０の筐体５１の前面までの距離が７．５ｍｍ、筐体５１とコイル４０の高さ方向の相互重複長が１６．０ｍｍ、筐体５１の前後長が２５．０ｍｍ、筐体５１の高さが２５．０ｍｍである。なお、筐体５１の外形寸法は全ての実施の形態に共通し、コイル４０の巻線部の外形寸法は実施の形態１及び３（図１６の例）に共通し、コイル４０と筐体５１の高さ方向における相対位置に関する寸法は、実施の形態１に共通する。

図１４は、アンテナ装置２において、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離を１.５ｍｍ、２.５ｍｍ、７.５ｍｍ、２１.５ｍｍとした各場合のＦＭ帯の周波数に対するアンテナ効率を、カメラ５０を無くした場合と共に示した特性図である。図１５は、アンテナ装置２における、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離に対するＦＭ帯の最大アンテナ効率の特性図である。

図１４及び図１５より、最大アンテナ効率（図１４に示す各山形特性の頂上）は、カメラ５０が存在しない場合が最も高く、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離を狭めていくほど低下したが、対向距離が７.５ｍｍ以上であれば、アンテナの特性変動が抑制され、カメラ５０が存在しない場合のアンテナ効率０.７に対して８５％以上（約０.６以上）のアンテナ効率となり、実用に耐え得る性能となることが分かった。７.５ｍｍという距離は、受信対象信号（ここではＦＭ信号）の最小波長の約0.0023倍である。

通常、アンテナ装置２にカメラ５０を設ける場合においては、金属物である筐体５１は天頂エレメント３０の直下を避けた位置に設け、筐体５１によるアンテナ性能への悪影響を抑制することが基本であるが、本実施の形態により、受信対象信号の最小波長の0.0023倍以上カメラ５０の筐体５１とコイル４０を相互に隔てることで、筐体５１を天頂エレメント３０の直下に配置可能であることが明らかとなった。すなわち、本実施の形態によれば、コイル４０に対して受信対象信号の最小波長の0.0023倍までカメラ５０を近づけて配置してもアンテナ性能への影響を抑制することができると共に、天頂エレメント３０の直下にカメラ５０の筐体５１の少なくとも一部を位置させるといった、従来は困難であったレイアウトが可能となり、設計の自由度を大幅に向上させることができる。

実施の形態３
図１６〜図１８を参照し、本発明の実施の形態３を説明する。本実施の形態のアンテナ装置３は、実施の形態１のアンテナ装置１と比較して、コイル４０の巻線下端部が上方にシフトしている。コイル４０と筐体５１との対向距離である１ｍｍは、受信対象信号（ここではＦＭ信号）の最小波長の約0.00030倍であり、実施の形態１における対向距離より近くなっている。

図１７は、アンテナ装置３において、コイル４０とカメラ５０の筐体５１との対向距離（図１６に示す距離Ｄ）を１ｍｍに固定し、コイル４０と筐体５１の高さ方向の相互重複長（図１６に示す距離Ｗ）を６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１６ｍｍとした各場合のＦＭ帯の周波数に対するアンテナ効率を、カメラ５０を無くした場合と共に示した特性図である。図１８は、アンテナ装置３における、コイル４０と筐体５１の高さ方向の相互重複長（図１６に示す距離Ｗ）に対するＦＭ帯の最大アンテナ効率の特性図である。

図１７及び図１８より、最大アンテナ効率（図１７に示す各山形特性の頂上）は、カメラ５０が存在しない場合が最も高く、コイル４０と筐体５１の高さ方向の相互重複長を大きくしていくほど低下したが、相互重複長が１２.５ｍｍ以下であれば、アンテナの特性変動が抑制され、カメラ５０が存在しない場合のアンテナ効率０.７に対して８５％以上（約０.６以上）のアンテナ効率となり、実用に耐え得る性能となることが分かった。１２.５ｍｍという距離は、受信対象信号（ここではＦＭ信号）の最小波長の約0.0038倍である。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様にコイル４０の近傍にカメラ５０が存在してもアンテナ性能への影響を抑制することができると共に、実施の形態１と比較して更にコイル４０とカメラ５０の筐体５１とを相互に近接配置することが可能となり、設計の自由度を更に向上させることができる。コイル４０の巻線下端部を上方にシフトする手段としては、例えば、図１９及び図２０に示すようにコイル４０の巻きピッチを実施の形態１と比較して詰める方法や、図２１及び図２２に示すようにコイル４０の径を実施の形態１と比較して大きくする方法がある。コイル４０を大径化する場合、巻き軸となるボビンを、前後方向に長い楕円ボビンにすればよい。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

実施の形態では、アンテナ装置がシャークフィン形である場合を例示したが、アンテナ装置はポールアンテナ等の他の形態であってもよい。波長短縮素子は、コイル４０に替えて、ミアンダ形状、フラクタル形状、スパイラル形状等の分布定数素子、また、チップコイル等の集中定数素子等の波長短縮機能とアンテナの共振周波数の調整機能を有するその他の素子を用いてもよい。カメラ５０の筐体５１は金属製でなくてもよく、例えば、樹脂性の筐体で内部に金属シールドを有する構成であってもよい。電子機器であれば筐体が金属製でなくても金属を含むことが自明であり、その金属は筐体が金属であるのと同様にアンテナ性能に影響を与える。

カメラ５０は、２個以上設けてもよく、例えば図２３に示すように、アウターケース１０内の前部にカメラ５０を追加してもよい。また、図２４に示すように、コイル４０を天頂エレメント３０の前端部下方（直下）に設け、カメラ５０をアウターケース１０内の前部に設けてもよい。更に、図２５に示すように、図２４の構成においてカメラ５０を天頂エレメント３０の後端部下方（直下）に追加してもよい。更に、カメラ５０は、アウターケース１０内の側部（左右側面部）に設けてもよい。電子機器は、カメラに限定されず、盗難防止用の人感センサ、ＬＥＤ、スピーカー、赤外線センサ等の他の種類のものであってもよい。近傍に設置することでアンテナの特性に影響を与え得る広範な電子機器をアンテナ装置に組み込む場合に本発明は有効である。

１〜３アンテナ装置、５車両ルーフ、１０アウターケース、２０インナーケース、２１カメラ取付部（電子機器取付部）、３０天頂エレメント（容量エレメント）、４０コイル、４１ロアターミナル、５０カメラ（電子機器）、５１筐体、５２レンズ、５３信号線、５４パッド、５５台座、６０パッド、７０アンプ基板、７１導体板バネ（ターミナル）、７２出力ケーブル、８０アンテナベース、８１貫通穴、９０シール部材、９１ワッシャー、９２ボルト

Claims

車両のルーフ上に載置されて、前記ルーフと連結するベースと、
前記ベースに取付けられるアウターケースと、
前記アウターケースの内側にあって前記アウターケースに近接し、内部空間を有するインナーケースと、
前記アウターケースに設けられた開口部と連通するよう配置される画像モジュールと、
前記画像モジュール及び前記インナーケースの間に配置されるカメラ取付部と、を備え、
前記画像モジュールは、筐体と、レンズと、信号線と、を含み、
前記アウターケースの前記開口部及び前記インナーケースの間に空間が形成され、
前記画像モジュールのうち少なくとも前記筐体が、前記空間に配置されている、車両ルーフ搭載装置。
前記カメラ取付部が、前記インナーケースから離れる方向に前記画像モジュールに対し力を与えるように構成されている、請求項１に記載の車両ルーフ搭載装置。
前記カメラ取付部が、シール面を形成し、
前記カメラ取付部が、前記シール面に垂直な方向に作用する力を与えるよう構成されている、請求項１又は２に記載の車両ルーフ搭載装置。