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】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のない新たな技術的手段として、アンテナを組み込んだ信号灯器を提供する。
【解決手段】信号灯器１は、光学ユニット２とアンテナ４とを備えている。光学ユニット２は、ＬＥＤ７が前面に実装された基板８と、可視光透過性を有しＬＥＤ７を前方で覆うカバー部材９とを有している。アンテナ４は、ＬＥＤ７の前端よりも後方に設けられたパッチ素子１１と、このパッチ素子１１の後方にあるグランド素子１２とを有している。これらパッチ素子１１及びグランド素子１２が光学ユニット２内に格納されている。
【解決手段】信号灯器１は、光学ユニット２とアンテナ４とを備えている。光学ユニット２は、ＬＥＤ７が前面に実装された基板８と、可視光透過性を有しＬＥＤ７を前方で覆うカバー部材９とを有している。アンテナ４は、ＬＥＤ７の前端よりも後方に設けられたパッチ素子１１と、このパッチ素子１１の後方にあるグランド素子１２とを有している。これらパッチ素子１１及びグランド素子１２が光学ユニット２内に格納されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この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ものである。
【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（特許文献１参照）。
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。
【０００３】
【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】
【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。
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、美観の点で好ましくない。
【０００５】
そこで、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のない新たな技術的手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するためのこの発明の灯器は、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と、前記光学ユニット内に格納されたアンテナとを備え、前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されているものである。
【０００７】
本発明によれば、アンテナが灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナを目立たなくすることができる。さらに、アンテナが灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、アンテナが光学ユニット内に格納されていても、パッチ素子及びこれの後方にあるグランド素子は、発光体の前端よりも後方に設けられているため、パッチ素子及びグランド素子が、発光体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。
【０００８】
また、前記光学ユニットは、発光体が前面に実装された基板を有し、前記パッチ素子は、前記基板の前方であって、前記発光体の前端よりも後方に設けられているのが好ましい。これによれば、パッチ素子は基板の前方に設けられるため、基板がアンテナによる通信の妨げになるのを防止することができる。
【０００９】
また、前記グランド素子を、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の前方に設けることができる。この場合、グランド素子は、基板とパッチ素子との間に設けられる。
または、前記グランド素子を、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の後方に設けることができる。この場合、パッチ素子が基板に近い位置にあっても、アンテナが所望の性能を有するように、パッチ素子とグランド素子との間に、前後方向の所定の間隔を設けることができる。
【００１０】
また、前記光学ユニットは、前記カバー部材が前部に取り付けられかつ前記発光体を収容している収容部材をさらに有し、前記パッチ素子及び前記グランド素子は、前記カバー部材と前記収容部材との間に形成された収容空間部に収容され、前記パッチ素子は前記発光体の前端よりも後方に設けられ、かつ、前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方にあるのが好ましい。
これによれば、パッチ素子及びグランド素子を、カバー部材と収容部材との間の収容空間部に収容した状態で、アンテナを光学ユニット内に格納するため、アンテナを目立たなくすることができる。
【００１１】
また、前記光学ユニットは、発光ダイオードからなる前記発光体を複数有し、前記パッチ素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有しているのが好ましい。
これにより、パッチ素子が発光ダイオードに干渉することがないように、パッチ素子の開口部に発光ダイオードを挿し入れ、パッチ素子を所定の位置に設けることができる。
なお、前記開口部の構成としては、パッチ素子に孔をあけてパッチ素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできるし、孔は設けていないが、例えばパッチ素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、パッチ素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできる。
【００１２】
また、前記グランド素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有しているのが好ましい。
これにより、グランド素子が発光ダイオードに干渉することがないように、グランド素子の開口部に発光ダイオードを挿し入れ、グランド素子を所定の位置に設けることができる。
なお、前記開口部の構成としては、グランド素子に孔をあけてグランド素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできるし、孔は設けていないが、例えばグランド素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、グランド素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできる。
【００１３】
また、本発明の交通信号灯器は、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と、前記光学ユニット内に格納されたアンテナとを備え、前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されているものである。
【００１４】
本発明によれば、アンテナが交通信号灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナを目立たなくすることができる。さらに、アンテナが交通信号灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、アンテナが光学ユニット内に格納されていても、パッチ素子及びこれの後方にあるグランド素子は、発光体の前端よりも後方に設けられているため、パッチ素子及びグランド素子が、発光体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。
また、交通信号灯器は、車両のドライバによる視認性を考慮して道路に設置される。このため、この交通信号灯器を道路の所定の位置に設置すれば、前記アンテナと車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が得られる。
【００１５】
また、本発明は、前記交通信号灯器に接続され、前記交通信号灯器の点灯およ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ものである。
【００１６】
また、本発明は、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内に格納される灯器用のアンテナユニットであって、前記発光体の前端よりも後方に設けられるパッチ素子と、前記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いる。
本発明によれば、アンテナユニットを、灯器の光学ユニット内に格納することで、アンテナ（パッチ素子及びグランド素子）を目立たなくすることができる。さらに、アンテナを灯器の光学ユニット内に格納するため、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、アンテナを光学ユニット内に格納しても、パッチ素子及びこれの後方にあるグランド素子は、発光体の前端よりも後方に設けられるため、パッチ素子及びグランド素子が、発光体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。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、アンテナは灯器の光学ユニット内に格納されるため、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、アンテナを光学ユニット内に格納しても、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の灯器の実施の一形態を示す正面図である。図１の灯器は道路に設置される交通信号灯器１（以下、単に信号灯器という）であり、車両用のものである。
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。
【００１９】
信号灯器１は、複数（図例では三つ）の光学ユニット２と、これら光学ユニット２を組み込んでいる筐体３とを有している。三つの光学ユニット２は、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。
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。
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（あるい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。
【００２０】
図２、図３及び図４は、一つの光学ユニット２の斜視図、正面図及び断面図である。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という）と、複数のＬＥＤ７が前面８ａに実装された基板８と、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。
ＬＥＤ７はレンズ部３８を有し、このレンズ部３８内にＬＥＤ素子（図示せず）が設けられている。
【００２１】
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とを有している皿形状であり、前方に開口している。その開口側である前部に、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。
【００２２】
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。
また、図４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。
【００２３】
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４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。
【００２４】
パッチ素子１は、円形の平面状（平板状）に形成されており、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。そして、パッチ素子１１は、基板８から前方へ離れて設けられているが、ＬＥＤ７の前端３９（レンズ部３８の前端３９）よりも後方に位置している。また、パッチ素子１１の輪郭は円形以外に矩形であってもよい（図５参照）。
【００２５】
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。またはグランド素子１２は、基板８に立設させた前記支持部材１３によって支持されかつ固定されていてもよい。そして、このグランド素子１２は、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間の位置であり、かつ、パッチ素子１１の後方に設けられている。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。
【００２６】
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内であって、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられることとなる。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。
【００２７】
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。
なお、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔は、パッチ素子１１の外周の直径が１７０ｍｍ〜２３０ｍｍ程度で、孔の大きさが１０ｍｍ〜２５ｍｍ程度である場合には、２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。また、孔の大きさが２５〜３５ｍｍ程度であれば、１０〜２５ｍｍ程度が好ましい。すなわち、パッチ素子１１の表面の面積が小さいほどグランド素子１２との前後方向の間隔は狭くする方が良く、表面積が大きいほどグランド素子１２との間隔を広げると良い。
【００２８】
また、図４の実施形態では、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所定の値とするために、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａを大きくする必要がある。このために、図示しないが、ＬＥＤ７は、そのレンズ部３８の前後方向長さが大きいものであってもよく、また、端子３７が長いものであってもよい。
【００２９】
グランド素子１２とパッチ素子１１との間に絶縁部材として樹脂板が設けられていてもよく（図示せず）、この場合、両者間の誘電率が変化するため両者の間隔を小さくすることができる。この絶縁部材としては、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、フッ素樹脂板、ガラスエポキシ、ＦＲＰ又はポリアセタール板がある。
また、グランド素子１２とパッチ素子１１とは平行に配置されていてもよいが、アンテナ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の一方又は双方が、基板８に対して傾いて配置されていてもよい。
なお、信号灯器１はドライバへの視認性に鑑みて、通常、基板８自体を少し下方に傾けて設置してある。そのため、パッチ素子１１及びグランド素子を基板８に平行に取り付けることによって、アンテナ４の指向性も下方に向くが、路車間での無線通信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、基板８よりもさらに下方に傾けるようにしても良い。
【００３０】
また、パッチ素子１１とＬＥＤ７とは前後方向の位置について重複していることから、パッチ素子１１には、ＬＥＤ７を挿通させる開口部として複数の孔３４が形成されている。さらに、グランド素子１２とＬＥＤ７とは前後方向の位置について重複していることから、グランド素子１２には、ＬＥＤ７（ＬＥＤ７の端子３７）を挿通させる開口部として複数の孔１４が形成されている。これら孔２４及び孔１４の配置は、ＬＥＤ７の配置と一致させてあり、パッチ素子１１及びグランド素子１２は網目構造となっている。
これにより、パッチ素子１１がＬＥＤ７に干渉することがないように、パッチ素子１２の孔２４にＬＥＤ７を挿し入れ、パッチ素子１１を所定の位置に設置することができる。そして、グランド素子１２がＬＥＤ７に干渉することがないように、グランド素子１２の孔１４にＬＥＤ７を挿し入れ、グランド素子１２を所定の位置に設置することができる。
なお、パッチ素子１１及びグランド素子１２に形成している前記開口部の構成としては、図示しているように、素子に孔３４，１４をあけて素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することができ、または、図示しないが、孔は設けていないが、例えば素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することもできる。
【００３１】
パッチ素子１１及びグランド素子１２は金属板から形成されている。パッチ素子１１及びグランド素子１２の材質としては、導電性があり、導電率の高い材料が好ましく、例えば、銅、真鍮などの銅合金、アルミが好ましく、鉄、ニッケル又はその他の金属とすることもできる。また、高周波は表面に電流が流れることから、板部材に、金属蒸着したものや、金属メッキ（金や銀のメッキ）を施したものであってもよい（図示せず）。
なお、光学ユニット２の収容部材６は、鋼板、アルミ又は樹脂製である。カバー部材９は、レンズであり、ガラス又は樹脂製である。
なお、信号灯器１がＬＥＤ灯器であれば、カバー部材９をレンズではなく、平面なガラス等の平板とすることもできる。
【００３２】
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。
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。
【００３３】
以上の形態によれば、前記パッチ素子１１、前記グランド素子１２、及び、パッチ素子１１をＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けるための支持部材（取付部）１３によって、アンテナユニットが構成されており、このアンテナユニットが、信号灯器１に組み込まれたものとなっている。
【００３４】
そして、アンテナ２が光学ユニット２内に格納されていても、パッチ素子１１及びこれの後方にあるグランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているため、パッチ素子１１及びグランド素子１２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。
さらに、パッチ素子１１及びグランド素子１２は基板８の前方に設けられていることから、基板８がアンテナ４による電波の送受信の妨げになるのを防止することができる。
【００３５】
また、このように、パッチ素子１１及びグランド素子１２が、前方への発光（灯光）の妨げになることを防止するために、パッチ素子１１はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているが、この「前端３９よりも後方」には、パッチ素子１１の前面１１ａとＬＥＤ７の前端３９との前後方向の位置が、略一致している場合を含む。なお、この略一致とは、ＬＥＤ７の前端３９の前後方向の位置が、パッチ素子１１の厚さ方向の範囲内に存在している場合である。
【００３６】
図５はアンテナ４を内蔵した光学ユニット２の斜視図である。なお、説明を容易とするために、ＬＥＤ７を省略して図示している。このアンテナ４のパッチ素子１１は、輪郭形状が矩形であり、さらに、メッシュ構造としている。このように、パッチ素子１１をメッシュ構造とするために、導線によって（導線を編んで）形成することができる。そして、導線間を孔とし、この孔にＬＥＤ７が位置するように構成することができる。この孔によりパッチ素子１１がＬＥＤ７と干渉することを防止することができる。
【００３７】
また、パッチ素子１１をメッシュ構造とするために、図示しないが、表面に網目状に金属膜（金属薄膜）が形成された板部材に、ＬＥＤ７との干渉を避けるための複数の孔が形成されていてもよい。そして、この板部材が前記支持部材１３（図４参照）に取り付けられる。この板部材としては、例えば樹脂板とすることができる。
【００３８】
アンテナ４を光学ユニット２に内蔵したアンテナ内蔵型信号灯器の他の実施形態を説明する。図６は、この信号灯器が備えている光学ユニット２及びアンテナ４を示している断面図である。この信号灯器は前記実施形態と同様に、光学ユニット２と、アンテナ４とを備えており、光学ユニット２は、ＬＥＤ７が前面８ａに実装されている基板８と、可視光透過性を有しＬＥＤ７を前方で覆うカバー部材９とを有している。そして、アンテナ４は、ＬＥＤ７の前端３９よりも後方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とを有しており、このアンテナ４は光学ユニット２内に格納されている。
【００３９】
図６の実施形態と前記図４の実施形態との相違点は、グランド素子１２の位置であり、その他の構成は同様である。このグランド素子１２は、基板８の後方に設けられている。グランド素子１２は、基板８の後方に設けた第２の支持部材１３ｂによって支持されかつ固定されている。すなわち、パッチ素子１１は、前空間部Ｓ１であって、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられているが、グランド素子１２は、後空間部Ｓ２に設けられている。
【００４０】
この実施形態によれば、所望の性能となるパッチアンテナ４とするため、パッチ素子１１とグランド素子１２との間に、前後方向の所定の広い間隔を設けることができる。つまり、前記のとおり、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚとするために、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所定の値（１０〜４０ｍｍ）に確保し易くなる。
【００４１】
図７は、さらに別のアンテナ内蔵型信号灯器が備えている光学ユニット２及びアンテナ４を示している正面図である。図７では、パッチ素子１１の輪郭形状を矩形としている。また、このパッチ素子１１の対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向としている。そして、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、その上縁でかつ左右方向の中央部（又は下縁でかつ左右方向の中央部：つまりＸ軸上）とすることで、電界の面を垂直偏波（Ｘ軸方向の偏波）としている。なお、図示しないが、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、右側縁（又は左側縁）でかつ上下方向の中央部（Ｙ軸上）とすることで、電界の面を水平偏波（Ｙ軸方向の偏波）とすることができる。
【００４２】
図８は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は矩形であり、また、Ｘ軸上とＹ軸上との二つの給電点（同軸ケーブル１５ａ）を有している。この場合、垂直偏波及び水平偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５ａに、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。また、これらをスイッチ等によって動的に切り替えられるような構成としても良い。
【００４３】
図９は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は矩形であり、パッチ素子１１は、対向する二辺及び別の対向する二辺がそれぞれ傾斜するように設けられている。そして、隣り合う二辺のそれぞれの中央部に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が設けられている。この場合、＋４５°偏波及び−４５°偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５に、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。
【００４４】
図１０は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は矩形であり、このパッチ素子１１の対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向としている。そして、このパッチ素子１１の隅部（対角線上）に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が一つ設けられている。この場合、円偏波のアンテナとすることができる。
【００４５】
図１１は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は、矩形から一対の対角部を直線的に切り取った形状（六角形状）である。そして、同軸ケーブル１５によるパッチ素子１１への給電点を、Ｙ軸上としている。これにより、円偏波のアンテナとすることができる。
また、他の形態として、ＬＥＤ基板８に形成した回路配線（配線パターン部）を、前記グランド素子として使用（兼用）することもできる。
【００４６】
以上の各実施形態によれば、パッチ素子１１及びグランド素子１２を有するアンテナ４は光学ユニット２内に格納されたものとなる。なお、図１の信号灯器１は三つの光学ユニット２を有しており、それぞれの光学ユニット２にアンテナ４が格納されている。これにより、アンテナ４を目立たなくして信号灯器１に設置することができ、道路の美観を損なうことがない。
【００４７】
そして、アンテナ４が信号灯器１の光学ユニット２に組み込まれていることから、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、パッチ素子１１及びグランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているため、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。
さらに、アンテナ４が露出した状態（突出した状態）にないため、信号灯器１を取り付けるための支柱４０及びアーム４１（図１）の設計において、アンテナ４が受ける風荷重を追加的に考慮する必要がない。また、アンテナ４に対する防錆、防塵についても追加的に考慮する必要がない。
【００４８】
また、交通用の信号灯器１は、車両のドライバによる視認性を考慮して道路に設置されているため、各実施形態の信号灯器を道路の所定位置に設置することで、アンテナ４と車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が自然と得られる。これにより、信号灯器１の光学ユニット２に組み込んだアンテナ４を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム（ＩＴＳ）に活用することができ、また、良好な通信状態が得られる。
【００４９】
なお、本実施例に記載の交通信号灯器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を設置した道路もしく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。
信号情報としては、交通信号灯器１が表示する現在もしく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。
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。
【００５０】
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。
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。
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ても良い。
【００５１】
また、この発明の灯器は、前記実施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。また、この発明は、信号灯器以外に道路の照明用の照明灯器であってもよい。この場合、発光体として水銀灯やナトリウムランプがある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の灯器の実施の一形態を示す正面図である。
【図２】光学ユニットの斜視図である。
【図３】光学ユニットの正面図である。
【図４】光学ユニットの断面図である。
【図５】アンテナを内蔵している光学ユニットの斜視図である。
【図６】他の実施形態の灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している断面図である。
【図７】さらに別の灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図８】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図９】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１０】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１１】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 信号灯器（灯器）
２ 光学ユニット
３ 筐体
４ アンテナ
５ 制御装置（交通信号制御機）
６ 収容部材
７ ＬＥＤ（発光体）
８ 基板
９ カバー部材
１１ パッチ素子
１２ グランド素子
１４ 孔
１５ 同軸ケーブル
１６ 板部材
２４ 孔
Ｓ 収容空間部
【技術分野】
【０００１】
この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ものである。
【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（特許文献１参照）。
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。
【０００３】
【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】
【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。
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、美観の点で好ましくない。
【０００５】
そこで、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のない新たな技術的手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するためのこの発明の灯器は、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と、前記光学ユニット内に格納されたアンテナとを備え、前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されているものである。
【０００７】
本発明によれば、アンテナが灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナを目立たなくすることができる。さらに、アンテナが灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、アンテナが光学ユニット内に格納されていても、パッチ素子及びこれの後方にあるグランド素子は、発光体の前端よりも後方に設けられているため、パッチ素子及びグランド素子が、発光体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。
【０００８】
また、前記光学ユニットは、発光体が前面に実装された基板を有し、前記パッチ素子は、前記基板の前方であって、前記発光体の前端よりも後方に設けられているのが好ましい。これによれば、パッチ素子は基板の前方に設けられるため、基板がアンテナによる通信の妨げになるのを防止することができる。
【０００９】
また、前記グランド素子を、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の前方に設けることができる。この場合、グランド素子は、基板とパッチ素子との間に設けられる。
または、前記グランド素子を、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の後方に設けることができる。この場合、パッチ素子が基板に近い位置にあっても、アンテナが所望の性能を有するように、パッチ素子とグランド素子との間に、前後方向の所定の間隔を設けることができる。
【００１０】
また、前記光学ユニットは、前記カバー部材が前部に取り付けられかつ前記発光体を収容している収容部材をさらに有し、前記パッチ素子及び前記グランド素子は、前記カバー部材と前記収容部材との間に形成された収容空間部に収容され、前記パッチ素子は前記発光体の前端よりも後方に設けられ、かつ、前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方にあるのが好ましい。
これによれば、パッチ素子及びグランド素子を、カバー部材と収容部材との間の収容空間部に収容した状態で、アンテナを光学ユニット内に格納するため、アンテナを目立たなくすることができる。
【００１１】
また、前記光学ユニットは、発光ダイオードからなる前記発光体を複数有し、前記パッチ素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有しているのが好ましい。
これにより、パッチ素子が発光ダイオードに干渉することがないように、パッチ素子の開口部に発光ダイオードを挿し入れ、パッチ素子を所定の位置に設けることができる。
なお、前記開口部の構成としては、パッチ素子に孔をあけてパッチ素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできるし、孔は設けていないが、例えばパッチ素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、パッチ素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできる。
【００１２】
また、前記グランド素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有しているのが好ましい。
これにより、グランド素子が発光ダイオードに干渉することがないように、グランド素子の開口部に発光ダイオードを挿し入れ、グランド素子を所定の位置に設けることができる。
なお、前記開口部の構成としては、グランド素子に孔をあけてグランド素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできるし、孔は設けていないが、例えばグランド素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、グランド素子と干渉しないように発光ダイオードを配置することもできる。
【００１３】
また、本発明の交通信号灯器は、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と、前記光学ユニット内に格納されたアンテナとを備え、前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されているものである。
【００１４】
本発明によれば、アンテナが交通信号灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナを目立たなくすることができる。さらに、アンテナが交通信号灯器の光学ユニット内に格納されているため、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、アンテナが光学ユニット内に格納されていても、パッチ素子及びこれの後方にあるグランド素子は、発光体の前端よりも後方に設けられているため、パッチ素子及びグランド素子が、発光体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。
また、交通信号灯器は、車両のドライバによる視認性を考慮して道路に設置される。このため、この交通信号灯器を道路の所定の位置に設置すれば、前記アンテナと車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が得られる。
【００１５】
また、本発明は、前記交通信号灯器に接続され、前記交通信号灯器の点灯およ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ものである。
【００１６】
また、本発明は、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内に格納される灯器用のアンテナユニットであって、前記発光体の前端よりも後方に設けられるパッチ素子と、前記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いる。
本発明によれば、アンテナユニットを、灯器の光学ユニット内に格納することで、アンテナ（パッチ素子及びグランド素子）を目立たなくすることができる。さらに、アンテナを灯器の光学ユニット内に格納するため、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、アンテナを光学ユニット内に格納しても、パッチ素子及びこれの後方にあるグランド素子は、発光体の前端よりも後方に設けられるため、パッチ素子及びグランド素子が、発光体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。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、アンテナは灯器の光学ユニット内に格納されるため、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、アンテナを光学ユニット内に格納しても、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の灯器の実施の一形態を示す正面図である。図１の灯器は道路に設置される交通信号灯器１（以下、単に信号灯器という）であり、車両用のものである。
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。
【００１９】
信号灯器１は、複数（図例では三つ）の光学ユニット２と、これら光学ユニット２を組み込んでいる筐体３とを有している。三つの光学ユニット２は、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。
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。
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（あるい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。
【００２０】
図２、図３及び図４は、一つの光学ユニット２の斜視図、正面図及び断面図である。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という）と、複数のＬＥＤ７が前面８ａに実装された基板８と、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。
ＬＥＤ７はレンズ部３８を有し、このレンズ部３８内にＬＥＤ素子（図示せず）が設けられている。
【００２１】
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とを有している皿形状であり、前方に開口している。その開口側である前部に、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。
【００２２】
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。
また、図４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。
【００２３】
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４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。
【００２４】
パッチ素子１は、円形の平面状（平板状）に形成されており、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。そして、パッチ素子１１は、基板８から前方へ離れて設けられているが、ＬＥＤ７の前端３９（レンズ部３８の前端３９）よりも後方に位置している。また、パッチ素子１１の輪郭は円形以外に矩形であってもよい（図５参照）。
【００２５】
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。またはグランド素子１２は、基板８に立設させた前記支持部材１３によって支持されかつ固定されていてもよい。そして、このグランド素子１２は、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間の位置であり、かつ、パッチ素子１１の後方に設けられている。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。
【００２６】
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内であって、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられることとなる。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。
【００２７】
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。
なお、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔は、パッチ素子１１の外周の直径が１７０ｍｍ〜２３０ｍｍ程度で、孔の大きさが１０ｍｍ〜２５ｍｍ程度である場合には、２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。また、孔の大きさが２５〜３５ｍｍ程度であれば、１０〜２５ｍｍ程度が好ましい。すなわち、パッチ素子１１の表面の面積が小さいほどグランド素子１２との前後方向の間隔は狭くする方が良く、表面積が大きいほどグランド素子１２との間隔を広げると良い。
【００２８】
また、図４の実施形態では、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所定の値とするために、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａを大きくする必要がある。このために、図示しないが、ＬＥＤ７は、そのレンズ部３８の前後方向長さが大きいものであってもよく、また、端子３７が長いものであってもよい。
【００２９】
グランド素子１２とパッチ素子１１との間に絶縁部材として樹脂板が設けられていてもよく（図示せず）、この場合、両者間の誘電率が変化するため両者の間隔を小さくすることができる。この絶縁部材としては、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、フッ素樹脂板、ガラスエポキシ、ＦＲＰ又はポリアセタール板がある。
また、グランド素子１２とパッチ素子１１とは平行に配置されていてもよいが、アンテナ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の一方又は双方が、基板８に対して傾いて配置されていてもよい。
なお、信号灯器１はドライバへの視認性に鑑みて、通常、基板８自体を少し下方に傾けて設置してある。そのため、パッチ素子１１及びグランド素子を基板８に平行に取り付けることによって、アンテナ４の指向性も下方に向くが、路車間での無線通信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、基板８よりもさらに下方に傾けるようにしても良い。
【００３０】
また、パッチ素子１１とＬＥＤ７とは前後方向の位置について重複していることから、パッチ素子１１には、ＬＥＤ７を挿通させる開口部として複数の孔３４が形成されている。さらに、グランド素子１２とＬＥＤ７とは前後方向の位置について重複していることから、グランド素子１２には、ＬＥＤ７（ＬＥＤ７の端子３７）を挿通させる開口部として複数の孔１４が形成されている。これら孔２４及び孔１４の配置は、ＬＥＤ７の配置と一致させてあり、パッチ素子１１及びグランド素子１２は網目構造となっている。
これにより、パッチ素子１１がＬＥＤ７に干渉することがないように、パッチ素子１２の孔２４にＬＥＤ７を挿し入れ、パッチ素子１１を所定の位置に設置することができる。そして、グランド素子１２がＬＥＤ７に干渉することがないように、グランド素子１２の孔１４にＬＥＤ７を挿し入れ、グランド素子１２を所定の位置に設置することができる。
なお、パッチ素子１１及びグランド素子１２に形成している前記開口部の構成としては、図示しているように、素子に孔３４，１４をあけて素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することができ、または、図示しないが、孔は設けていないが、例えば素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することもできる。
【００３１】
パッチ素子１１及びグランド素子１２は金属板から形成されている。パッチ素子１１及びグランド素子１２の材質としては、導電性があり、導電率の高い材料が好ましく、例えば、銅、真鍮などの銅合金、アルミが好ましく、鉄、ニッケル又はその他の金属とすることもできる。また、高周波は表面に電流が流れることから、板部材に、金属蒸着したものや、金属メッキ（金や銀のメッキ）を施したものであってもよい（図示せず）。
なお、光学ユニット２の収容部材６は、鋼板、アルミ又は樹脂製である。カバー部材９は、レンズであり、ガラス又は樹脂製である。
なお、信号灯器１がＬＥＤ灯器であれば、カバー部材９をレンズではなく、平面なガラス等の平板とすることもできる。
【００３２】
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。
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。
【００３３】
以上の形態によれば、前記パッチ素子１１、前記グランド素子１２、及び、パッチ素子１１をＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けるための支持部材（取付部）１３によって、アンテナユニットが構成されており、このアンテナユニットが、信号灯器１に組み込まれたものとなっている。
【００３４】
そして、アンテナ２が光学ユニット２内に格納されていても、パッチ素子１１及びこれの後方にあるグランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているため、パッチ素子１１及びグランド素子１２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。
さらに、パッチ素子１１及びグランド素子１２は基板８の前方に設けられていることから、基板８がアンテナ４による電波の送受信の妨げになるのを防止することができる。
【００３５】
また、このように、パッチ素子１１及びグランド素子１２が、前方への発光（灯光）の妨げになることを防止するために、パッチ素子１１はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているが、この「前端３９よりも後方」には、パッチ素子１１の前面１１ａとＬＥＤ７の前端３９との前後方向の位置が、略一致している場合を含む。なお、この略一致とは、ＬＥＤ７の前端３９の前後方向の位置が、パッチ素子１１の厚さ方向の範囲内に存在している場合である。
【００３６】
図５はアンテナ４を内蔵した光学ユニット２の斜視図である。なお、説明を容易とするために、ＬＥＤ７を省略して図示している。このアンテナ４のパッチ素子１１は、輪郭形状が矩形であり、さらに、メッシュ構造としている。このように、パッチ素子１１をメッシュ構造とするために、導線によって（導線を編んで）形成することができる。そして、導線間を孔とし、この孔にＬＥＤ７が位置するように構成することができる。この孔によりパッチ素子１１がＬＥＤ７と干渉することを防止することができる。
【００３７】
また、パッチ素子１１をメッシュ構造とするために、図示しないが、表面に網目状に金属膜（金属薄膜）が形成された板部材に、ＬＥＤ７との干渉を避けるための複数の孔が形成されていてもよい。そして、この板部材が前記支持部材１３（図４参照）に取り付けられる。この板部材としては、例えば樹脂板とすることができる。
【００３８】
アンテナ４を光学ユニット２に内蔵したアンテナ内蔵型信号灯器の他の実施形態を説明する。図６は、この信号灯器が備えている光学ユニット２及びアンテナ４を示している断面図である。この信号灯器は前記実施形態と同様に、光学ユニット２と、アンテナ４とを備えており、光学ユニット２は、ＬＥＤ７が前面８ａに実装されている基板８と、可視光透過性を有しＬＥＤ７を前方で覆うカバー部材９とを有している。そして、アンテナ４は、ＬＥＤ７の前端３９よりも後方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とを有しており、このアンテナ４は光学ユニット２内に格納されている。
【００３９】
図６の実施形態と前記図４の実施形態との相違点は、グランド素子１２の位置であり、その他の構成は同様である。このグランド素子１２は、基板８の後方に設けられている。グランド素子１２は、基板８の後方に設けた第２の支持部材１３ｂによって支持されかつ固定されている。すなわち、パッチ素子１１は、前空間部Ｓ１であって、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられているが、グランド素子１２は、後空間部Ｓ２に設けられている。
【００４０】
この実施形態によれば、所望の性能となるパッチアンテナ４とするため、パッチ素子１１とグランド素子１２との間に、前後方向の所定の広い間隔を設けることができる。つまり、前記のとおり、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚとするために、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所定の値（１０〜４０ｍｍ）に確保し易くなる。
【００４１】
図７は、さらに別のアンテナ内蔵型信号灯器が備えている光学ユニット２及びアンテナ４を示している正面図である。図７では、パッチ素子１１の輪郭形状を矩形としている。また、このパッチ素子１１の対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向としている。そして、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、その上縁でかつ左右方向の中央部（又は下縁でかつ左右方向の中央部：つまりＸ軸上）とすることで、電界の面を垂直偏波（Ｘ軸方向の偏波）としている。なお、図示しないが、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、右側縁（又は左側縁）でかつ上下方向の中央部（Ｙ軸上）とすることで、電界の面を水平偏波（Ｙ軸方向の偏波）とすることができる。
【００４２】
図８は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は矩形であり、また、Ｘ軸上とＹ軸上との二つの給電点（同軸ケーブル１５ａ）を有している。この場合、垂直偏波及び水平偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５ａに、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。また、これらをスイッチ等によって動的に切り替えられるような構成としても良い。
【００４３】
図９は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は矩形であり、パッチ素子１１は、対向する二辺及び別の対向する二辺がそれぞれ傾斜するように設けられている。そして、隣り合う二辺のそれぞれの中央部に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が設けられている。この場合、＋４５°偏波及び−４５°偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５に、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。
【００４４】
図１０は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は矩形であり、このパッチ素子１１の対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向としている。そして、このパッチ素子１１の隅部（対角線上）に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が一つ設けられている。この場合、円偏波のアンテナとすることができる。
【００４５】
図１１は、さらに別の形態の正面図である。このアンテナ４のパッチ素子１１の輪郭形状は、矩形から一対の対角部を直線的に切り取った形状（六角形状）である。そして、同軸ケーブル１５によるパッチ素子１１への給電点を、Ｙ軸上としている。これにより、円偏波のアンテナとすることができる。
また、他の形態として、ＬＥＤ基板８に形成した回路配線（配線パターン部）を、前記グランド素子として使用（兼用）することもできる。
【００４６】
以上の各実施形態によれば、パッチ素子１１及びグランド素子１２を有するアンテナ４は光学ユニット２内に格納されたものとなる。なお、図１の信号灯器１は三つの光学ユニット２を有しており、それぞれの光学ユニット２にアンテナ４が格納されている。これにより、アンテナ４を目立たなくして信号灯器１に設置することができ、道路の美観を損なうことがない。
【００４７】
そして、アンテナ４が信号灯器１の光学ユニット２に組み込まれていることから、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。また、パッチ素子１１及びグランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているため、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。
さらに、アンテナ４が露出した状態（突出した状態）にないため、信号灯器１を取り付けるための支柱４０及びアーム４１（図１）の設計において、アンテナ４が受ける風荷重を追加的に考慮する必要がない。また、アンテナ４に対する防錆、防塵についても追加的に考慮する必要がない。
【００４８】
また、交通用の信号灯器１は、車両のドライバによる視認性を考慮して道路に設置されているため、各実施形態の信号灯器を道路の所定位置に設置することで、アンテナ４と車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が自然と得られる。これにより、信号灯器１の光学ユニット２に組み込んだアンテナ４を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム（ＩＴＳ）に活用することができ、また、良好な通信状態が得られる。
【００４９】
なお、本実施例に記載の交通信号灯器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を設置した道路もしく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。
信号情報としては、交通信号灯器１が表示する現在もしく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。
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。
【００５０】
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。
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。
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ても良い。
【００５１】
また、この発明の灯器は、前記実施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。また、この発明は、信号灯器以外に道路の照明用の照明灯器であってもよい。この場合、発光体として水銀灯やナトリウムランプがある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の灯器の実施の一形態を示す正面図である。
【図２】光学ユニットの斜視図である。
【図３】光学ユニットの正面図である。
【図４】光学ユニットの断面図である。
【図５】アンテナを内蔵している光学ユニットの斜視図である。
【図６】他の実施形態の灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している断面図である。
【図７】さらに別の灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図８】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図９】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１０】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１１】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 信号灯器（灯器）
２ 光学ユニット
３ 筐体
４ アンテナ
５ 制御装置（交通信号制御機）
６ 収容部材
７ ＬＥＤ（発光体）
８ 基板
９ カバー部材
１１ パッチ素子
１２ グランド素子
１４ 孔
１５ 同軸ケーブル
１６ 板部材
２４ 孔
Ｓ 収容空間部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、
前記光学ユニット内に格納されたアンテナと、
を備え、
前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、
これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されていることを特徴とする灯器。
【請求項２】
前記光学ユニットは、発光体が前面に実装された基板を有し、
前記パッチ素子は、前記基板の前方であって、前記発光体の前端よりも後方に設けられている請求項１に記載の灯器。
【請求項３】
前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の前方に設けられている請求項２に記載の灯器。
【請求項４】
前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の後方に設けられている請求項２に記載の灯器。
【請求項５】
前記光学ユニットは、前記カバー部材が前部に取り付けられかつ前記発光体を収容している収容部材をさらに有し、
前記パッチ素子及び前記グランド素子は、前記カバー部材と前記収容部材との間に形成された収容空間部に収容され、前記パッチ素子は前記発光体の前端よりも後方に設けられ、かつ、前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方にある請求項１〜４のいずれか一項に記載の灯器。
【請求項６】
前記光学ユニットは、発光ダイオードからなる前記発光体を複数有し、
前記パッチ素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有している請求項１〜５のいずれか一項に記載の灯器。
【請求項７】
前記グランド素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有している請求項６に記載の灯器。
【請求項８】
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と、
前記光学ユニット内に格納されたアンテナと、
を備え、
前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、
これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されていることを特徴とする交通信号灯器。
【請求項９】
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内に格納される灯器用のアンテナユニットであって、
前記発光体の前端よりも後方に設けられるパッチ素子と、前記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いることを特徴とする灯器用のアンテナユニット。
【請求項１０】
請求項８に記載の交通信号灯器に接続され、前記交通信号灯器の点灯およ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】
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と、
前記光学ユニット内に格納されたアンテナと、
を備え、
前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、
これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されていることを特徴とする灯器。
【請求項２】
前記光学ユニットは、発光体が前面に実装された基板を有し、
前記パッチ素子は、前記基板の前方であって、前記発光体の前端よりも後方に設けられている請求項１に記載の灯器。
【請求項３】
前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の前方に設けられている請求項２に記載の灯器。
【請求項４】
前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方であって、前記基板の後方に設けられている請求項２に記載の灯器。
【請求項５】
前記光学ユニットは、前記カバー部材が前部に取り付けられかつ前記発光体を収容している収容部材をさらに有し、
前記パッチ素子及び前記グランド素子は、前記カバー部材と前記収容部材との間に形成された収容空間部に収容され、前記パッチ素子は前記発光体の前端よりも後方に設けられ、かつ、前記グランド素子は、前記パッチ素子の後方にある請求項１〜４のいずれか一項に記載の灯器。
【請求項６】
前記光学ユニットは、発光ダイオードからなる前記発光体を複数有し、
前記パッチ素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有している請求項１〜５のいずれか一項に記載の灯器。
【請求項７】
前記グランド素子は、面状であって、前記発光ダイオードを挿通させる開口部を有している請求項６に記載の灯器。
【請求項８】
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と、
前記光学ユニット内に格納されたアンテナと、
を備え、
前記アンテナは、前記発光体の前端よりも後方に設けられたパッチ素子と、前記パッチ素子の後方にあるグランド素子とを有し、
これらパッチ素子及びグランド素子が前記光学ユニット内に格納されていることを特徴とする交通信号灯器。
【請求項９】
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内に格納される灯器用のアンテナユニットであって、
前記発光体の前端よりも後方に設けられるパッチ素子と、前記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いることを特徴とする灯器用のアンテナユニット。
【請求項１０】
請求項８に記載の交通信号灯器に接続され、前記交通信号灯器の点灯およ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２５９００（Ｐ２００９−２５９００Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８６０８２（Ｐ２００７−１８６０８２）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【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２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【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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