アンテナユニット、灯器、交通信号灯器及び交通信号制御機
【課題】パッチ素子と発光体との重なりによる視認性の低下を抑制することができる灯器を提供する。
【解決手段】所定のパターンで配置された複数の発光体７と、可視光透過性を有し当該複数の発光体７を前方で覆うカバー部材９とを有する光学ユニット２と、前記カバー部材９から前記発光体７の前端までの範囲に設けられているパッチ素子１１と、このパッチ素子１１の後方にあるグランド素子１２とを有するアンテナ４とを備えた灯器１。前記パッチ素子１１は、可視光透過用の開口２２を有するメッシュ体からなっている。メッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体７の配置パターンとが異なっている。
【解決手段】所定のパターンで配置された複数の発光体７と、可視光透過性を有し当該複数の発光体７を前方で覆うカバー部材９とを有する光学ユニット２と、前記カバー部材９から前記発光体７の前端までの範囲に設けられているパッチ素子１１と、このパッチ素子１１の後方にあるグランド素子１２とを有するアンテナ４とを備えた灯器１。前記パッチ素子１１は、可視光透過用の開口２２を有するメッシュ体からなっている。メッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体７の配置パターンとが異なっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は灯器に関するものであり、特に道路に設置される交通信号灯器、交通信号制御機、及び、この灯器に設けられるアンテナユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）が提案されている。このＩＴＳでは、道路に通信装置（インフラ装置）が設置されており、この通信装置のアンテナから発せられた情報を、道路を走行する車両の車載機が受信し、この情報を活用することにより、車両の走行についての安全性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような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、前記支柱にアンテナを取り付けることが可能となる。
【０００４】
前記通信装置のアンテナを道路に設置するためにアンテナ専用の支柱を新たに設けることは経済的でなく、また、道路の美観の点でも好ましくないことから、本出願人は、さきに、光学ユニットにアンテナを組み込んだ交通信号灯器を提案している（特願２００７−１８６０１９）。
【０００５】
この交通信号灯器は、発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニット、及び、前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナとを備えており、前記パッチ素子は可視光透過性を有している。かかる交通信号灯器では、アンテナが交通信号灯器の光学ユニットに組み込まれるため、アンテナ設置用の支柱を不要とでき、かつ、道路の美観を損なうことがない。さらに、パッチ素子は可視光透過性を有しているので、アンテナを光学ユニットに組み込んでも、発光体による発光の妨げとなることを防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記パッチ素子として、例えば導線をメッシュ状に編んだものを用いることができるが、この場合、メッシュのパターンによっては、当該メッシュを構成する導線により、或る方向角度において背後にある発光体の多くが一斉に隠れてしまい、灯器の視認性が低下することがある。
【０００８】
すなわち、交通信号灯器における発光体は、通常、発光ダイオードからなっており、灯器の輝度均斉度をよくするために、複数の発光ダイオードが同心円状の放射パターンに配置されている。これに対し、パッチ素子のメッシュも同じ同心円状の放射パターンにすると、或る方向角度で両パターンが部分的に重複し、多くの発光ダイオードが一斉にパッチ素子の背後に隠れてしまい、その結果、交通信号灯器の視認性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、このようなパッチ素子と発光体との重なりによる視認性の低下を抑制することができるアンテナユニット、灯器、交通信号灯器及び交通信号制御機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴としている。
【００１１】
本発明の灯器では、パッチ素子のメッシュ体を構成する格子のパターンと、複数の発光体の配置パターンとが異なっているので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１２】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状である場合に、前記メッシュ体の格子を、縦格子と、この縦格子と直交する横格子とからなるものとすることができる。この構成によれば、円筒座標系の配列となっている発光体の配置パターンと、Ｘ−Ｙ座標系であるメッシュ体の格子のパターンとが異なるので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１３】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状である場合に、前記メッシュ体の格子を、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなるものとし、且つ、前記複数の発光体の半径方向のピッチと、前記複数の円形格子の半径方向のピッチとを異なる大きさにすることができる。この場合、複数の発光体の半径方向のピッチと、前記複数の円形格子の半径方向のピッチとを異なる大きさにしているので、円形格子とその両側（外側及び内側）に位置する発光体との間隔は半径方向に沿って少しずつずれて、円形格子の配置パターンと発光体の配置パターンとは異なるものとなる。このため、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状である場合に、前記メッシュ体の格子を、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなるものとし、且つ、前記複数の発光体の半径方向のピッチを略均一にするのに対して、前記複数の円形格子の半径方向のピッチを不均一にすることができる。この場合、複数の発光体の半径方向のピッチを略均一にするとともに、前記複数の円形格子の半径方向のピッチを不均一にしているので、円形格子とその両側（外側及び内側）に位置する発光体との間隔を半径方向に沿って異ならせることができ、円形格子の配置パターンと発光体の配置パターンとは異なるものとなる。このため、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の第１の観点に係る交通信号灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴としている。
【００１５】
本発明の第１の観点に係る交通信号灯器では、パッチ素子のメッシュ体を構成する格子のパターンと、複数の発光体の配置パターンとが異なっているので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明の第２の観点に係る交通信号灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなる交通信号灯器であって、
当該交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数の発光体の発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となるように、当該メッシュ体のパターンが設定されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第２の観点に係る交通信号灯器では、当該交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数の発光体の発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となるように、当該メッシュ体のパターンが設定されていることから、前記格子と発光部の重なりにより視認性が大幅に低下することがない。
【００１８】
本発明の灯器用のアンテナユニットは、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットに組み込まれる灯器用のアンテナユニットであって、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられるパッチ素子と、このパッチ素子の後方に設けられるグランド素子とを有しており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴としている。
【００１９】
本発明のアンテナユニットでは、パッチ素子のメッシュ体を構成する格子のパターンと、当該アンテナユニットが組み込まれる光学ユニットの複数の発光体の配置パターンとが異なっているので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００２０】
本発明の交通信号制御機は、前記交通信号灯器に接続され、当該交通信号灯器の点灯及び消灯を行う交通信号制御機であって、
前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のアンテナユニット、灯器、交通信号灯器及び交通信号制御機によれば、パッチ素子と発光体との重なりによる視認性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る灯器の正面図である。図１に示される灯器は道路に設置される交通信号灯器１（以下、単に「信号灯器」ともいう）であり、車両用のものである。
【００２３】
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、図１において、１５は後述するアンテナ用の同軸ケーブルである。
【００２４】
信号灯器１は、複数（図１に示される例では三つ）の光学ユニット２と、これら光学ユニット２が組み込まれている筐体３とを有している。三つの光学ユニット２は、それぞれ赤、黄、青の灯光色を有している。各光学ユニット２にはひさし（図示せず）が取り付けられる。
【００２５】
また、支柱４０には、信号灯器１を制御する制御装置５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ているもの以外であってもよく、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が歩道橋に架設されたものであってもよい。また、制御装置５は、信号灯器１の筐体３内に設けられたものであってもよい。
【００２６】
なお、信号灯器１の点灯等を制御する制御装置５が、後述するアンテナ４を介した無線通信制御を行うように構成することができるが（又は無線通信制御を行う装置を同一筐体内に内蔵させることができるが）、別々の装置としても良い。別々とする場合、前記無線通信制御を行う装置は、信号灯器１の点灯等を制御する制御装置の近傍（同一の支柱４０）に設置することが好ましい。
【００２７】
図２は、一つの光学ユニット２の断面説明図である。光学ユニット２は、発光体としての発光ダイオード７（以下、「ＬＥＤ」ともいう）と、複数のＬＥＤ７が前面８ａに実装された基板８と、この基板８を収容する収容部材６と、カバー部材９とを有している。基板８は、その裏面に配線パターンが形成されており、ＬＥＤ７の端子３７は、当該配線パターンと繋がっている。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。より詳細には、複数のＬＥＤ７は同心円状の放射パターンを形成するように配設されており、隣接する同心円間の径方向寸法は略均一である（図３参照）。
【００２８】
ＬＥＤ７はレンズ部３８を有しており、このレンズ部３８内に、実際に発光する部位であるＬＥＤ素子ないしは発光部（図示せず）が設けられている。
【００２９】
収容部材６は、底部（底壁）６ａと、この底部６ａの周縁から立設した側部（側壁）６ｂとを有する皿形状であり、前方に開口している。側部６ｂの開口側端面に、カバー部材９が取り付けられている。これにより、収容部材６とカバー部材９との間に収容空間部Ｓが形成されており、この収容空間部ＳにＬＥＤ７及び基板８が収容されている。そして、基板８は収容部材６に固定されている。収容空間部Ｓのうち、基板８よりも前方を前空間部Ｓ１とし、基板８よりも後方を後空間部Ｓ２としている。
【００３０】
カバー部材９は可視光透過性を有しており（可視光に対して透明であり）複数のＬＥＤ７を前方で覆っている。なお、この光学ユニット２において、前方とは光の投光側であり（カバー部材９側であり）、後方とは収容部材６の底部６ａ側である。
【００３１】
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。アンテナ４はパッチアンテナであり、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、図２において、パッチ素子１１とグランド素子１２とが、前記光学ユニット２内に、つまり前記収容空間部Ｓに格納（収容）されている。
【００３２】
パッチ素子１は、導線等の導電体によりメッシュ状に形成されており（図３等参照）、基板８から前方へ立設した支持部材１３によって支持されかつ固定されている。支持部材１３は絶縁部材からなる。また、パッチ素子１１は、可視光透過用の複数の開口を有しており、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられている。また、図２において、カバー部材９は、その後面（背面）９ａが凹曲面であって、前面９ｂが凸曲面であり、パッチ素子１１はカバー部材９の後面９ａから後方に離れて設けられている。なお、ここではカバー部材９を凹凸の曲面としたが、信号灯器１がＬＥＤ灯器であれば、平面とすることもできる。
【００３３】
グランド素子１２は、円形の平面状（平板状）に形成されており、基板８の前面８ａにおいて当該基板８に取り付けられている。例えば、グランド素子１２は、収容部材６に基板８と共にネジによって共締めされる。そして、このグランド素子１２は、パッチ素子１１の後方であって、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間に設けられている。また、グランド素子１２の輪郭形状はパッチ素子１１の輪郭形状よりも大きくなっている。なお、本発明において、グランド素子１２の形状は円形に限定されるものではなく、パッチ素子１１よりもある程度大きければ、どのような形状であってもよい。
【００３４】
これにより、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前空間部Ｓ１内に設けられ、パッチ素子１１は、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられ、グランド素子１２はパッチ素子１１の後方に設けられた状態となる。そして、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前後方向に対向した配置となり、このアンテナ４の指向性は信号灯器１から前方へ向かう方向となる。すなわち、光学ユニット２による投光方向と、アンテナ指向性とを略一致させることができ、信号灯器１は車両に対して見通しが良い位置に設置されることから、このアンテナ指向性によって、車両の車載機（図示せず）との間で、良好な通信状態が得られる。
【００３５】
また、このアンテナ４が格納された信号灯器１を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム（ＩＴＳ）に利用するために、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚと設定する場合、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を１０〜４０ｍｍに設定することができる。なお、これはグランド素子１２とパッチ素子１１との間に、空気が介在している場合である。
【００３６】
収容部材６（底部６ａ）には、アンテナ４用の同軸ケーブル１５を接続させる端子部１９が取り付けられており、この端子部１９に、図１の制御装置５から延びる同軸ケーブル１５を接続することができる。そして、この端子部１９から後空間部Ｓ２へ延びる同軸ケーブル１５ａが、アンテナ４と接続されている。同軸ケーブル１５ａは、内導体１５ｂ、絶縁体１５ｃ、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有しており、この同軸ケーブル１５ａの内導体１５ｂがパッチ素子１１に接続されており、外導体１５ｄがグランド素子１２に接続されている。なお、内、外導体１５ｂ，１５ｄと各素子１１，１２（各素子の導電体部分）とを半田によって接続し固定することができるが、半田以外の方法であってもよい。
【００３７】
なお、図１の制御装置５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用基板８と接続されている。
【００３８】
本発明の特徴は、前記パッチ素子１１のメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数のＬＥＤ７の配置パターンとが異なることである。本実施の形態では、ＬＥＤ７の配置パターンは、円筒座標系の配列となっている同心円状の放射パターンである。これに対し、メッシュ体を構成する格子のパターンとしては、図３に示されるように、縦格子２０と、この縦格子２０と直交する横格子２１とからなるもの（Ｘ−Ｙ座標系の配列）とすることができる（実施の形態１）。この格子パターンによれば、可視光透過用の開口として、略矩形の開口２２が提供される。図３に示される例では、さらに、隣接する縦格子間の間隔、及び隣接する横格子間の間隔を不均一にしている。例えば、縦格子２０ａと縦格子２０ｂとの間の間隔は、縦格子２０ｂと縦格子２０ｃとの間の間隔よりも大きく設定されている。また、横格子２１ａと横格子２１ｂとの間隔は、横格子２１ｂと横格子２１ｃとの間の間隔よりも大きく設定されている。
【００３９】
このように、ＬＥＤ７の配置パターンとパッチ素子１１のメッシュ体を構成する格子のパターンとを変えることにより、信号灯器１を前方から視認する場合において、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。すなわち、ＬＥＤ７とメッシュ体の格子との重なりを完全になくすことはできないが、両者の重なりの程度が或る方向角度で急に大きくなるのを防ぐことができる。したがって、或る方向角度で灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００４０】
また、ＬＥＤ７の同心円状の配置パターンと異なる、メッシュ体の格子パターンの他の例としては、図７に示されるものをあげることができる。図７に示される格子パターンは、ＬＥＤ７の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子３０と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子３１とからなっている（実施の形態２）。そして、前記複数の円形格子３０における、隣接する円形格子間の径方向寸法、すなわち同心円状に配置された複数の円形格子の半径方向のピッチを、ＬＥＤ７の半径方向のピッチよりも小さく設定している。
【００４１】
この場合、ＬＥＤ７の半径方向のピッチと、複数の円形格子３０の半径方向のピッチとを異なる大きさにしているので、円形格子３０とその両側（外側及び内側）に位置するＬＥＤ７との間隔は半径方向に沿って少しずつずれて、円形格子３０の配置パターンとＬＥＤ７の配置パターンとは異なるものとなる。このため、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なってＬＥＤ７の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。なお、本実施の形態では、隣接する円形格子間の径方向寸法を一定にしているが、当該径方向寸法を不均一なものにすることで、円形格子３０の配置パターンとＬＥＤ７の配置パターンとを異ならせることもできる。例えば、図７において、円形格子３０ａと円形格子３０ｂとの間の径方向寸法を、円形格子３０ｂと円形格子３０ｃとの間の径方向寸法よりも小さく設定するなどして、両配置パターンを異ならせることもできる。
【００４２】
また、別の観点からは、円形格子３０と当該円形格子３０の両側（径方向において両側）にあるＬＥＤ７との位置関係をランダムにすることで、円形格子３０の配置パターンとＬＥＤ７の配置パターンとを異ならせることができる。
【００４３】
すなわち、ＬＥＤ７の同心円の半径をそれぞれR_L0(中央)、R_L1(一番小さい円)、・・・とし、６個ある円形格子３０（図７に示される実施の形態の場合）の半径を中央よりR_s1、R_s2・・・R_s6とすると、図７に示される実施の形態では、
R_s1= R_L1-(R_L1-R_L0)/6×1
R_s2= R_L2-(R_L2-R_L1)/6×2
R_s3= R_L3-(R_L3-R_L2)/6×3
R_s4= R_L4-(R_L4-R_L3)/6×4
R_s5= R_L5-(R_L5-R_L4)/6×5
R_s6= R_L6-(R_L6-R_L5)/6×6
とされている。この式は、一般化すると
R_si= R_Li-(R_Li-R_L(i-1))/n×j n:素子の格子数
であるが、図７に示される実施の形態では、ｉ＝ｊであり、且つ、R_Li-R_L(i-1)＝一定である（ＬＥＤ７が一定間隔の半径で配置されている）ため、円形格子３０の間隔（ピッチ）は一定になっている。ただし、この円形格子３０のピッチと、ＬＥＤ７のピッチを異なる大きさとすることで、円形格子３０とＬＥＤ７の各配置パターンを互いに異なるものとしている。
【００４４】
しかしながら、本発明は、ｉ＝ｊに限定されるものではなく、ｉ＝（ｎ＋１）−ｊであってもよいし、また、ｊの順序がバラバラであってもよい。すなわち、ｊを１〜ｎまでの整数として、１回だけ使用することで、R_s1〜R_s6を設定することができる。
【００４５】
R_Li-R_L(i-1)＝一定である場合、ｉ＝（ｎ＋１）−ｊとすると、R_s1= R_L1-(R_L1-R_L0)/6×6、R_s2= R_L2-(R_L2-R_L1)/6×5、・・・、R_s6= R_L6-(R_L6-R_L5)/6×1となり、円形格子３０の間隔（ピッチ）は一定であるが、当該円形格子３０のピッチと、ＬＥＤ７のピッチとが異なる大きさになるため、円形格子３０とＬＥＤ７の各配置パターンを互いに異なるものとすることができる。
【００４６】
また、R_Li-R_L(i-1)＝一定である場合において、ｊの順序をバラバラにする、つまりｊを１〜ｎまでの整数として、１回だけ使用すると、ＬＥＤ７のピッチは均一であるが、円形格子３０のピッチが不均一になるため、当該円形格子３０とＬＥＤ７の各配置パターンを互いに異なるものとすることができる。
【００４７】
次に、本発明の灯器の視認性について、１９２個のＬＥＤを同心円状に配置した基板の前方２８ｍｍの位置にパッチ素子を配設し、この灯器を見る角度（仰角）を０°〜４５°まで５°きざみで変化させて、確認した。この確認は、画面上において、灯器を５°きざみで後方へ徐々に倒していき、それぞれの角度でパッチ素子の格子により隠れるＬＥＤの発光部の数をカウントすることにより行った。
【００４８】
実施の形態１に係る格子パターン（四角パターン（四角素子）：縦格子と、この縦格子と直交する横格子とからなる格子パターン）、実施の形態２に係る格子パターン（円形ランダムパターン（円形ランダム素子）：ＬＥＤの同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなる格子パターン。複数の円形格子の半径方向のピッチは、複数の発光体の半径方向のピッチと異なる大きさに（具体的には、小さく）されている）、及び比較例としてＬＥＤと同じ同心円状の格子パターン（円形パターン（円形素子）。ＬＥＤは、格子の中心位置（格子の外周円弧の半径Ｒ１と内周半径Ｒ２を足して２で割った半径を有する円弧上であって、当該円弧の中心角の中心線上の位置）に配置されている）の３つの場合について、確認を行った。結果を表１〜３に示す。表１は、角度毎に隠れたＬＥＤの数を示しており、表２は、角度毎に見えているＬＥＤの数を示しており、表３は、全ＬＥＤの数（１９２個）に対する見えているＬＥＤの数の割合（％）を示している。また、これらを図示したものが図１５〜１７である。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、図３は、実施の形態１に係るパッチ素子とＬＥＤにおける発光部の仰角０°における正面説明図であり、図４〜６は、同じく仰角１５°、仰角３０°及び仰角４５°における正面説明図である。さらに、図７は、実施の形態２に係るパッチ素子とＬＥＤにおける発光部の仰角０°における正面説明図であり、図８〜１０は、同じく仰角１５°、仰角３０°及び仰角４５°における正面説明図である。また、図１１は、比較例に係るパッチ素子とＬＥＤにおける発光部の仰角０°における正面説明図であり、図１２〜１４は、同じく仰角１５°、仰角３０°及び仰角４５°における正面説明図である。なお、図３〜１４においては、分かり易くするために、基板上のＬＥＤについては、１つを除いて発光部だけを小さな「○」で表現している。また、パッチ素子、ＬＥＤ及び基板以外の部材については、図示を省略している。
【００５３】
表１〜３及び図３〜１７より、パッチ素子を構成するメッシュ体の格子パターンを、ＬＥＤの配置パターンと異なるパターンとすることにより、或る方向角度（前述の例では、仰角２５°）でＬＥＤの多くが一斉に見えなくなるのを防げることが確認された。具体的には、交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数のＬＥＤの発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となることが確認された。特に、実施の形態１の格子パターンの場合は、仰角にかかわらず、安定して多くの割合の発光部を見ることができ、良好な視認性を確保できることが分かる。これに対し、比較例の円形パターンでは、仰角２５°において全体の約半数の８９個ものＬＥＤが急に見えなくなっており、視認性が劣化することが分かった。
【００５４】
前述した交通信号灯器１を制御する制御装置５（交通信号制御機）は、アンテナ４を介して、交通信号灯器１を設置した道路又は近傍の道路等を走行する車両に対して、前記交通信号灯器１の現在及び将来の表示に関する信号情報を提供することができる。
【００５５】
信号情報としては、交通信号灯器１が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報等を含むものである。
【００５６】
例えば、現在表示している灯色は青信号でその継続予定時間は５秒であり、その次に表示する灯色は黄信号でその継続予定時間は８秒であり、その次に表示する灯色は右折青矢印灯でその継続予定時間は５乃至１０秒である、といった情報を所定の形式で表現して含ませると良い。なお、提供するのは現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
【００５７】
そして、前記信号情報を受信した車両側の車載コンピュータは、停止線までの距離と車両の走行速度や加速度等から、停止線に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。そして、例えば現時点で青信号を表示していたとしても、停止線に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線の手前で停止するように、車載コンピュータは制御すれば良い。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、速度を維持するように制御すれば良い。
【００５８】
また、車載コンピュータは、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。
【００５９】
また、車載コンピュータは、前記判断の結果を車両の搭乗者に対して、音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置の画面上に文字や図柄で表示したりしても良い。
【００６０】
なお、本発明の灯器は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、信号灯器は車両用以外にも、歩行者用のものであってもよい。また、信号灯器が有する発光体はＬＥＤ以外に電球であってもよい。また、前記各実施の形態ではグランド素子１２を円形としたが、これ以外に矩形とすることもできる。
【００６１】
今回開示された実施の形態はすべての点において単なる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、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の灯器の一実施の形態の正面図である。
【図２】図１に示される灯器における光学ユニットの断面説明図である。
【図３】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角０°における正面説明図である。
【図４】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角１５°における正面説明図である。
【図５】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角３０°における正面説明図である。
【図６】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角４５°における正面説明図である。
【図７】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角０°における正面説明図である。
【図８】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角１５°における正面説明図である。
【図９】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角３０°における正面説明図である。
【図１０】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角４５°における正面説明図である。
【図１１】比較例のパッチ素子と発光部の仰角０°における正面説明図である。
【図１２】比較例のパッチ素子と発光部の仰角１５°における正面説明図である。
【図１３】比較例のパッチ素子と発光部の仰角３０°における正面説明図である。
【図１４】比較例のパッチ素子と発光部の仰角４５°における正面説明図である。
【図１５】仰角と隠れるＬＥＤ数との関係を示す図である。
【図１６】仰角と見えているＬＥＤ数との関係を示す図である。
【図１７】仰角と見えているＬＥＤ数の確率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 信号灯器
２ 光学ユニット
４ アンテナ
５ 制御装置
６ 収容部材
７ 発光ダイオード
８ 基板
９ カバー部材
１１ パッチ素子
１２ グランド素子
２０ 縦格子
２１ 横格子
２２ 開口
３０ 円形格子
３１ ラジアル格子
【技術分野】
【０００１】
本発明は灯器に関するものであり、特に道路に設置される交通信号灯器、交通信号制御機、及び、この灯器に設けられるアンテナユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）が提案されている。このＩＴＳでは、道路に通信装置（インフラ装置）が設置されており、この通信装置のアンテナから発せられた情報を、道路を走行する車両の車載機が受信し、この情報を活用することにより、車両の走行についての安全性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような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、前記支柱にアンテナを取り付けることが可能となる。
【０００４】
前記通信装置のアンテナを道路に設置するためにアンテナ専用の支柱を新たに設けることは経済的でなく、また、道路の美観の点でも好ましくないことから、本出願人は、さきに、光学ユニットにアンテナを組み込んだ交通信号灯器を提案している（特願２００７−１８６０１９）。
【０００５】
この交通信号灯器は、発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニット、及び、前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナとを備えており、前記パッチ素子は可視光透過性を有している。かかる交通信号灯器では、アンテナが交通信号灯器の光学ユニットに組み込まれるため、アンテナ設置用の支柱を不要とでき、かつ、道路の美観を損なうことがない。さらに、パッチ素子は可視光透過性を有しているので、アンテナを光学ユニットに組み込んでも、発光体による発光の妨げとなることを防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記パッチ素子として、例えば導線をメッシュ状に編んだものを用いることができるが、この場合、メッシュのパターンによっては、当該メッシュを構成する導線により、或る方向角度において背後にある発光体の多くが一斉に隠れてしまい、灯器の視認性が低下することがある。
【０００８】
すなわち、交通信号灯器における発光体は、通常、発光ダイオードからなっており、灯器の輝度均斉度をよくするために、複数の発光ダイオードが同心円状の放射パターンに配置されている。これに対し、パッチ素子のメッシュも同じ同心円状の放射パターンにすると、或る方向角度で両パターンが部分的に重複し、多くの発光ダイオードが一斉にパッチ素子の背後に隠れてしまい、その結果、交通信号灯器の視認性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、このようなパッチ素子と発光体との重なりによる視認性の低下を抑制することができるアンテナユニット、灯器、交通信号灯器及び交通信号制御機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴としている。
【００１１】
本発明の灯器では、パッチ素子のメッシュ体を構成する格子のパターンと、複数の発光体の配置パターンとが異なっているので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１２】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状である場合に、前記メッシュ体の格子を、縦格子と、この縦格子と直交する横格子とからなるものとすることができる。この構成によれば、円筒座標系の配列となっている発光体の配置パターンと、Ｘ−Ｙ座標系であるメッシュ体の格子のパターンとが異なるので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１３】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状である場合に、前記メッシュ体の格子を、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなるものとし、且つ、前記複数の発光体の半径方向のピッチと、前記複数の円形格子の半径方向のピッチとを異なる大きさにすることができる。この場合、複数の発光体の半径方向のピッチと、前記複数の円形格子の半径方向のピッチとを異なる大きさにしているので、円形格子とその両側（外側及び内側）に位置する発光体との間隔は半径方向に沿って少しずつずれて、円形格子の配置パターンと発光体の配置パターンとは異なるものとなる。このため、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状である場合に、前記メッシュ体の格子を、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなるものとし、且つ、前記複数の発光体の半径方向のピッチを略均一にするのに対して、前記複数の円形格子の半径方向のピッチを不均一にすることができる。この場合、複数の発光体の半径方向のピッチを略均一にするとともに、前記複数の円形格子の半径方向のピッチを不均一にしているので、円形格子とその両側（外側及び内側）に位置する発光体との間隔を半径方向に沿って異ならせることができ、円形格子の配置パターンと発光体の配置パターンとは異なるものとなる。このため、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の第１の観点に係る交通信号灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴としている。
【００１５】
本発明の第１の観点に係る交通信号灯器では、パッチ素子のメッシュ体を構成する格子のパターンと、複数の発光体の配置パターンとが異なっているので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明の第２の観点に係る交通信号灯器は、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなる交通信号灯器であって、
当該交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数の発光体の発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となるように、当該メッシュ体のパターンが設定されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第２の観点に係る交通信号灯器では、当該交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数の発光体の発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となるように、当該メッシュ体のパターンが設定されていることから、前記格子と発光部の重なりにより視認性が大幅に低下することがない。
【００１８】
本発明の灯器用のアンテナユニットは、所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットに組み込まれる灯器用のアンテナユニットであって、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられるパッチ素子と、このパッチ素子の後方に設けられるグランド素子とを有しており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴としている。
【００１９】
本発明のアンテナユニットでは、パッチ素子のメッシュ体を構成する格子のパターンと、当該アンテナユニットが組み込まれる光学ユニットの複数の発光体の配置パターンとが異なっているので、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００２０】
本発明の交通信号制御機は、前記交通信号灯器に接続され、当該交通信号灯器の点灯及び消灯を行う交通信号制御機であって、
前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のアンテナユニット、灯器、交通信号灯器及び交通信号制御機によれば、パッチ素子と発光体との重なりによる視認性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る灯器の正面図である。図１に示される灯器は道路に設置される交通信号灯器１（以下、単に「信号灯器」ともいう）であり、車両用のものである。
【００２３】
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、図１において、１５は後述するアンテナ用の同軸ケーブルである。
【００２４】
信号灯器１は、複数（図１に示される例では三つ）の光学ユニット２と、これら光学ユニット２が組み込まれている筐体３とを有している。三つの光学ユニット２は、それぞれ赤、黄、青の灯光色を有している。各光学ユニット２にはひさし（図示せず）が取り付けられる。
【００２５】
また、支柱４０には、信号灯器１を制御する制御装置５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ているもの以外であってもよく、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が歩道橋に架設されたものであってもよい。また、制御装置５は、信号灯器１の筐体３内に設けられたものであってもよい。
【００２６】
なお、信号灯器１の点灯等を制御する制御装置５が、後述するアンテナ４を介した無線通信制御を行うように構成することができるが（又は無線通信制御を行う装置を同一筐体内に内蔵させることができるが）、別々の装置としても良い。別々とする場合、前記無線通信制御を行う装置は、信号灯器１の点灯等を制御する制御装置の近傍（同一の支柱４０）に設置することが好ましい。
【００２７】
図２は、一つの光学ユニット２の断面説明図である。光学ユニット２は、発光体としての発光ダイオード７（以下、「ＬＥＤ」ともいう）と、複数のＬＥＤ７が前面８ａに実装された基板８と、この基板８を収容する収容部材６と、カバー部材９とを有している。基板８は、その裏面に配線パターンが形成されており、ＬＥＤ７の端子３７は、当該配線パターンと繋がっている。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。より詳細には、複数のＬＥＤ７は同心円状の放射パターンを形成するように配設されており、隣接する同心円間の径方向寸法は略均一である（図３参照）。
【００２８】
ＬＥＤ７はレンズ部３８を有しており、このレンズ部３８内に、実際に発光する部位であるＬＥＤ素子ないしは発光部（図示せず）が設けられている。
【００２９】
収容部材６は、底部（底壁）６ａと、この底部６ａの周縁から立設した側部（側壁）６ｂとを有する皿形状であり、前方に開口している。側部６ｂの開口側端面に、カバー部材９が取り付けられている。これにより、収容部材６とカバー部材９との間に収容空間部Ｓが形成されており、この収容空間部ＳにＬＥＤ７及び基板８が収容されている。そして、基板８は収容部材６に固定されている。収容空間部Ｓのうち、基板８よりも前方を前空間部Ｓ１とし、基板８よりも後方を後空間部Ｓ２としている。
【００３０】
カバー部材９は可視光透過性を有しており（可視光に対して透明であり）複数のＬＥＤ７を前方で覆っている。なお、この光学ユニット２において、前方とは光の投光側であり（カバー部材９側であり）、後方とは収容部材６の底部６ａ側である。
【００３１】
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。アンテナ４はパッチアンテナであり、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、図２において、パッチ素子１１とグランド素子１２とが、前記光学ユニット２内に、つまり前記収容空間部Ｓに格納（収容）されている。
【００３２】
パッチ素子１は、導線等の導電体によりメッシュ状に形成されており（図３等参照）、基板８から前方へ立設した支持部材１３によって支持されかつ固定されている。支持部材１３は絶縁部材からなる。また、パッチ素子１１は、可視光透過用の複数の開口を有しており、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられている。また、図２において、カバー部材９は、その後面（背面）９ａが凹曲面であって、前面９ｂが凸曲面であり、パッチ素子１１はカバー部材９の後面９ａから後方に離れて設けられている。なお、ここではカバー部材９を凹凸の曲面としたが、信号灯器１がＬＥＤ灯器であれば、平面とすることもできる。
【００３３】
グランド素子１２は、円形の平面状（平板状）に形成されており、基板８の前面８ａにおいて当該基板８に取り付けられている。例えば、グランド素子１２は、収容部材６に基板８と共にネジによって共締めされる。そして、このグランド素子１２は、パッチ素子１１の後方であって、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間に設けられている。また、グランド素子１２の輪郭形状はパッチ素子１１の輪郭形状よりも大きくなっている。なお、本発明において、グランド素子１２の形状は円形に限定されるものではなく、パッチ素子１１よりもある程度大きければ、どのような形状であってもよい。
【００３４】
これにより、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前空間部Ｓ１内に設けられ、パッチ素子１１は、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられ、グランド素子１２はパッチ素子１１の後方に設けられた状態となる。そして、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前後方向に対向した配置となり、このアンテナ４の指向性は信号灯器１から前方へ向かう方向となる。すなわち、光学ユニット２による投光方向と、アンテナ指向性とを略一致させることができ、信号灯器１は車両に対して見通しが良い位置に設置されることから、このアンテナ指向性によって、車両の車載機（図示せず）との間で、良好な通信状態が得られる。
【００３５】
また、このアンテナ４が格納された信号灯器１を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム（ＩＴＳ）に利用するために、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚと設定する場合、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を１０〜４０ｍｍに設定することができる。なお、これはグランド素子１２とパッチ素子１１との間に、空気が介在している場合である。
【００３６】
収容部材６（底部６ａ）には、アンテナ４用の同軸ケーブル１５を接続させる端子部１９が取り付けられており、この端子部１９に、図１の制御装置５から延びる同軸ケーブル１５を接続することができる。そして、この端子部１９から後空間部Ｓ２へ延びる同軸ケーブル１５ａが、アンテナ４と接続されている。同軸ケーブル１５ａは、内導体１５ｂ、絶縁体１５ｃ、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有しており、この同軸ケーブル１５ａの内導体１５ｂがパッチ素子１１に接続されており、外導体１５ｄがグランド素子１２に接続されている。なお、内、外導体１５ｂ，１５ｄと各素子１１，１２（各素子の導電体部分）とを半田によって接続し固定することができるが、半田以外の方法であってもよい。
【００３７】
なお、図１の制御装置５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用基板８と接続されている。
【００３８】
本発明の特徴は、前記パッチ素子１１のメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数のＬＥＤ７の配置パターンとが異なることである。本実施の形態では、ＬＥＤ７の配置パターンは、円筒座標系の配列となっている同心円状の放射パターンである。これに対し、メッシュ体を構成する格子のパターンとしては、図３に示されるように、縦格子２０と、この縦格子２０と直交する横格子２１とからなるもの（Ｘ−Ｙ座標系の配列）とすることができる（実施の形態１）。この格子パターンによれば、可視光透過用の開口として、略矩形の開口２２が提供される。図３に示される例では、さらに、隣接する縦格子間の間隔、及び隣接する横格子間の間隔を不均一にしている。例えば、縦格子２０ａと縦格子２０ｂとの間の間隔は、縦格子２０ｂと縦格子２０ｃとの間の間隔よりも大きく設定されている。また、横格子２１ａと横格子２１ｂとの間隔は、横格子２１ｂと横格子２１ｃとの間の間隔よりも大きく設定されている。
【００３９】
このように、ＬＥＤ７の配置パターンとパッチ素子１１のメッシュ体を構成する格子のパターンとを変えることにより、信号灯器１を前方から視認する場合において、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なって発光体の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。すなわち、ＬＥＤ７とメッシュ体の格子との重なりを完全になくすことはできないが、両者の重なりの程度が或る方向角度で急に大きくなるのを防ぐことができる。したがって、或る方向角度で灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。
【００４０】
また、ＬＥＤ７の同心円状の配置パターンと異なる、メッシュ体の格子パターンの他の例としては、図７に示されるものをあげることができる。図７に示される格子パターンは、ＬＥＤ７の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子３０と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子３１とからなっている（実施の形態２）。そして、前記複数の円形格子３０における、隣接する円形格子間の径方向寸法、すなわち同心円状に配置された複数の円形格子の半径方向のピッチを、ＬＥＤ７の半径方向のピッチよりも小さく設定している。
【００４１】
この場合、ＬＥＤ７の半径方向のピッチと、複数の円形格子３０の半径方向のピッチとを異なる大きさにしているので、円形格子３０とその両側（外側及び内側）に位置するＬＥＤ７との間隔は半径方向に沿って少しずつずれて、円形格子３０の配置パターンとＬＥＤ７の配置パターンとは異なるものとなる。このため、或る方向角度において、両パターンが部分的に重なってＬＥＤ７の多くが一斉にメッシュ体を構成する格子の背後に隠れてしまうことがない。したがって、或る方向角度に灯器の視認性が急に低下してしまうのを防ぐことができる。なお、本実施の形態では、隣接する円形格子間の径方向寸法を一定にしているが、当該径方向寸法を不均一なものにすることで、円形格子３０の配置パターンとＬＥＤ７の配置パターンとを異ならせることもできる。例えば、図７において、円形格子３０ａと円形格子３０ｂとの間の径方向寸法を、円形格子３０ｂと円形格子３０ｃとの間の径方向寸法よりも小さく設定するなどして、両配置パターンを異ならせることもできる。
【００４２】
また、別の観点からは、円形格子３０と当該円形格子３０の両側（径方向において両側）にあるＬＥＤ７との位置関係をランダムにすることで、円形格子３０の配置パターンとＬＥＤ７の配置パターンとを異ならせることができる。
【００４３】
すなわち、ＬＥＤ７の同心円の半径をそれぞれR_L0(中央)、R_L1(一番小さい円)、・・・とし、６個ある円形格子３０（図７に示される実施の形態の場合）の半径を中央よりR_s1、R_s2・・・R_s6とすると、図７に示される実施の形態では、
R_s1= R_L1-(R_L1-R_L0)/6×1
R_s2= R_L2-(R_L2-R_L1)/6×2
R_s3= R_L3-(R_L3-R_L2)/6×3
R_s4= R_L4-(R_L4-R_L3)/6×4
R_s5= R_L5-(R_L5-R_L4)/6×5
R_s6= R_L6-(R_L6-R_L5)/6×6
とされている。この式は、一般化すると
R_si= R_Li-(R_Li-R_L(i-1))/n×j n:素子の格子数
であるが、図７に示される実施の形態では、ｉ＝ｊであり、且つ、R_Li-R_L(i-1)＝一定である（ＬＥＤ７が一定間隔の半径で配置されている）ため、円形格子３０の間隔（ピッチ）は一定になっている。ただし、この円形格子３０のピッチと、ＬＥＤ７のピッチを異なる大きさとすることで、円形格子３０とＬＥＤ７の各配置パターンを互いに異なるものとしている。
【００４４】
しかしながら、本発明は、ｉ＝ｊに限定されるものではなく、ｉ＝（ｎ＋１）−ｊであってもよいし、また、ｊの順序がバラバラであってもよい。すなわち、ｊを１〜ｎまでの整数として、１回だけ使用することで、R_s1〜R_s6を設定することができる。
【００４５】
R_Li-R_L(i-1)＝一定である場合、ｉ＝（ｎ＋１）−ｊとすると、R_s1= R_L1-(R_L1-R_L0)/6×6、R_s2= R_L2-(R_L2-R_L1)/6×5、・・・、R_s6= R_L6-(R_L6-R_L5)/6×1となり、円形格子３０の間隔（ピッチ）は一定であるが、当該円形格子３０のピッチと、ＬＥＤ７のピッチとが異なる大きさになるため、円形格子３０とＬＥＤ７の各配置パターンを互いに異なるものとすることができる。
【００４６】
また、R_Li-R_L(i-1)＝一定である場合において、ｊの順序をバラバラにする、つまりｊを１〜ｎまでの整数として、１回だけ使用すると、ＬＥＤ７のピッチは均一であるが、円形格子３０のピッチが不均一になるため、当該円形格子３０とＬＥＤ７の各配置パターンを互いに異なるものとすることができる。
【００４７】
次に、本発明の灯器の視認性について、１９２個のＬＥＤを同心円状に配置した基板の前方２８ｍｍの位置にパッチ素子を配設し、この灯器を見る角度（仰角）を０°〜４５°まで５°きざみで変化させて、確認した。この確認は、画面上において、灯器を５°きざみで後方へ徐々に倒していき、それぞれの角度でパッチ素子の格子により隠れるＬＥＤの発光部の数をカウントすることにより行った。
【００４８】
実施の形態１に係る格子パターン（四角パターン（四角素子）：縦格子と、この縦格子と直交する横格子とからなる格子パターン）、実施の形態２に係る格子パターン（円形ランダムパターン（円形ランダム素子）：ＬＥＤの同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなる格子パターン。複数の円形格子の半径方向のピッチは、複数の発光体の半径方向のピッチと異なる大きさに（具体的には、小さく）されている）、及び比較例としてＬＥＤと同じ同心円状の格子パターン（円形パターン（円形素子）。ＬＥＤは、格子の中心位置（格子の外周円弧の半径Ｒ１と内周半径Ｒ２を足して２で割った半径を有する円弧上であって、当該円弧の中心角の中心線上の位置）に配置されている）の３つの場合について、確認を行った。結果を表１〜３に示す。表１は、角度毎に隠れたＬＥＤの数を示しており、表２は、角度毎に見えているＬＥＤの数を示しており、表３は、全ＬＥＤの数（１９２個）に対する見えているＬＥＤの数の割合（％）を示している。また、これらを図示したものが図１５〜１７である。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、図３は、実施の形態１に係るパッチ素子とＬＥＤにおける発光部の仰角０°における正面説明図であり、図４〜６は、同じく仰角１５°、仰角３０°及び仰角４５°における正面説明図である。さらに、図７は、実施の形態２に係るパッチ素子とＬＥＤにおける発光部の仰角０°における正面説明図であり、図８〜１０は、同じく仰角１５°、仰角３０°及び仰角４５°における正面説明図である。また、図１１は、比較例に係るパッチ素子とＬＥＤにおける発光部の仰角０°における正面説明図であり、図１２〜１４は、同じく仰角１５°、仰角３０°及び仰角４５°における正面説明図である。なお、図３〜１４においては、分かり易くするために、基板上のＬＥＤについては、１つを除いて発光部だけを小さな「○」で表現している。また、パッチ素子、ＬＥＤ及び基板以外の部材については、図示を省略している。
【００５３】
表１〜３及び図３〜１７より、パッチ素子を構成するメッシュ体の格子パターンを、ＬＥＤの配置パターンと異なるパターンとすることにより、或る方向角度（前述の例では、仰角２５°）でＬＥＤの多くが一斉に見えなくなるのを防げることが確認された。具体的には、交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数のＬＥＤの発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となることが確認された。特に、実施の形態１の格子パターンの場合は、仰角にかかわらず、安定して多くの割合の発光部を見ることができ、良好な視認性を確保できることが分かる。これに対し、比較例の円形パターンでは、仰角２５°において全体の約半数の８９個ものＬＥＤが急に見えなくなっており、視認性が劣化することが分かった。
【００５４】
前述した交通信号灯器１を制御する制御装置５（交通信号制御機）は、アンテナ４を介して、交通信号灯器１を設置した道路又は近傍の道路等を走行する車両に対して、前記交通信号灯器１の現在及び将来の表示に関する信号情報を提供することができる。
【００５５】
信号情報としては、交通信号灯器１が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報等を含むものである。
【００５６】
例えば、現在表示している灯色は青信号でその継続予定時間は５秒であり、その次に表示する灯色は黄信号でその継続予定時間は８秒であり、その次に表示する灯色は右折青矢印灯でその継続予定時間は５乃至１０秒である、といった情報を所定の形式で表現して含ませると良い。なお、提供するのは現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
【００５７】
そして、前記信号情報を受信した車両側の車載コンピュータは、停止線までの距離と車両の走行速度や加速度等から、停止線に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。そして、例えば現時点で青信号を表示していたとしても、停止線に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線の手前で停止するように、車載コンピュータは制御すれば良い。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、速度を維持するように制御すれば良い。
【００５８】
また、車載コンピュータは、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。
【００５９】
また、車載コンピュータは、前記判断の結果を車両の搭乗者に対して、音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置の画面上に文字や図柄で表示したりしても良い。
【００６０】
なお、本発明の灯器は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、信号灯器は車両用以外にも、歩行者用のものであってもよい。また、信号灯器が有する発光体はＬＥＤ以外に電球であってもよい。また、前記各実施の形態ではグランド素子１２を円形としたが、これ以外に矩形とすることもできる。
【００６１】
今回開示された実施の形態はすべての点において単なる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、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の灯器の一実施の形態の正面図である。
【図２】図１に示される灯器における光学ユニットの断面説明図である。
【図３】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角０°における正面説明図である。
【図４】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角１５°における正面説明図である。
【図５】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角３０°における正面説明図である。
【図６】実施の形態１のパッチ素子と発光部の仰角４５°における正面説明図である。
【図７】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角０°における正面説明図である。
【図８】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角１５°における正面説明図である。
【図９】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角３０°における正面説明図である。
【図１０】実施の形態２のパッチ素子と発光部の仰角４５°における正面説明図である。
【図１１】比較例のパッチ素子と発光部の仰角０°における正面説明図である。
【図１２】比較例のパッチ素子と発光部の仰角１５°における正面説明図である。
【図１３】比較例のパッチ素子と発光部の仰角３０°における正面説明図である。
【図１４】比較例のパッチ素子と発光部の仰角４５°における正面説明図である。
【図１５】仰角と隠れるＬＥＤ数との関係を示す図である。
【図１６】仰角と見えているＬＥＤ数との関係を示す図である。
【図１７】仰角と見えているＬＥＤ数の確率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 信号灯器
２ 光学ユニット
４ アンテナ
５ 制御装置
６ 収容部材
７ 発光ダイオード
８ 基板
９ カバー部材
１１ パッチ素子
１２ グランド素子
２０ 縦格子
２１ 横格子
２２ 開口
３０ 円形格子
３１ ラジアル格子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴とする灯器。
【請求項２】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状であり、前記メッシュ体の格子が、縦格子と、この縦格子と直交する横格子とからなる請求項１に記載の灯器。
【請求項３】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状であり、
前記メッシュ体の格子が、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなっており、
前記複数の発光体の半径方向のピッチと、前記複数の円形格子の半径方向のピッチとが異なる大きさにされてなる請求項１に記載の灯器。
【請求項４】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状であり、
前記メッシュ体の格子が、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなっており、
前記複数の発光体の半径方向のピッチが略均一にされているのに対して、前記複数の円形格子の半径方向のピッチが不均一にされている請求項１に記載の灯器。
【請求項５】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴とする交通信号灯器。
【請求項６】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなる交通信号灯器であって、
当該交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数の発光体の発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となるように、当該メッシュ体のパターンが設定されていることを特徴とする交通信号灯器。
【請求項７】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットに組み込まれる灯器用のアンテナユニットであって、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられるパッチ素子と、このパッチ素子の後方に設けられるグランド素子とを有しており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴とする灯器用のアンテナユニット。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の交通信号灯器に接続され、当該交通信号灯器の点灯及び消灯を行う交通信号制御機であって、
前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されていることを特徴とする交通信号制御機。
【請求項１】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴とする灯器。
【請求項２】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状であり、前記メッシュ体の格子が、縦格子と、この縦格子と直交する横格子とからなる請求項１に記載の灯器。
【請求項３】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状であり、
前記メッシュ体の格子が、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなっており、
前記複数の発光体の半径方向のピッチと、前記複数の円形格子の半径方向のピッチとが異なる大きさにされてなる請求項１に記載の灯器。
【請求項４】
前記複数の発光体の配置パターンが同心円状であり、
前記メッシュ体の格子が、前記発光体の同心円状の配置パターンの中心と同心である複数の円形格子と、隣接する円形格子間を接続するラジアル格子とからなっており、
前記複数の発光体の半径方向のピッチが略均一にされているのに対して、前記複数の円形格子の半径方向のピッチが不均一にされている請求項１に記載の灯器。
【請求項５】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴とする交通信号灯器。
【請求項６】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し当該複数の発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットと、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられているパッチ素子と、このパッチ素子の後方にあるグランド素子とを有するアンテナと、
を備えており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなる交通信号灯器であって、
当該交通信号灯器を仰角０〜４５°の範囲で見上げた場合における、前記メッシュ体を構成する格子と重なる前記複数の発光体の発光部の割合が、全発光部の数の３０％以下となるように、当該メッシュ体のパターンが設定されていることを特徴とする交通信号灯器。
【請求項７】
所定のパターンで配置された複数の発光体と、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材とを有する光学ユニットに組み込まれる灯器用のアンテナユニットであって、
前記カバー部材から前記発光体の前端までの範囲に設けられるパッチ素子と、このパッチ素子の後方に設けられるグランド素子とを有しており、
前記パッチ素子は、可視光透過用の開口を有するメッシュ体からなっており、このメッシュ体を構成する格子のパターンと、前記複数の発光体の配置パターンとが異なることを特徴とする灯器用のアンテナユニット。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の交通信号灯器に接続され、当該交通信号灯器の点灯及び消灯を行う交通信号制御機であって、
前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されていることを特徴とする交通信号制御機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−２５１９８５（Ｐ２００９−２５１９８５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９９９６４（Ｐ２００８−９９９６４）
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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