光ビーコン
【課題】所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる光ビーコンを提供する。
【解決手段】本発明のビーコンヘッド２は、透過性のある窓板１５を有する筐体２ａと、筐体２ａの内部に収納された基板９と、窓板１５を通過する光軸方向にダウンリンク光ＤＯを発光する複数のＬＥＤ７ａを基板９に面状に配列してなる投光部７と、筐体２ａ内における投光部７の照射側に配置された透過性のある光学板２０とを備えたビーコンヘッド２を有している。光学板２０は、複数のＬＥＤ７ａが光学板２０に向けて発光することで入射するダウンリンク光ＤＯの一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路Ｒ側に形成する。
【解決手段】本発明のビーコンヘッド２は、透過性のある窓板１５を有する筐体２ａと、筐体２ａの内部に収納された基板９と、窓板１５を通過する光軸方向にダウンリンク光ＤＯを発光する複数のＬＥＤ７ａを基板９に面状に配列してなる投光部７と、筐体２ａ内における投光部７の照射側に配置された透過性のある光学板２０とを備えたビーコンヘッド２を有している。光学板２０は、複数のＬＥＤ７ａが光学板２０に向けて発光することで入射するダウンリンク光ＤＯの一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路Ｒ側に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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る双方向通信を行うための光ビーコンに関する。
【背景技術】
【０００２】
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多重放送を用いたＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行う投受光器を備えており、この投受光器は、ダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を出射するための投光部と、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ための受光部とを備えている。
光ビーコンの投受光器（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よりに設定する。
前記通信領域は、車載機からのアップリンク光を受光可能なアップリンク領域と、車載機がダウンリンク光を受光するためのダウンリンク領域とからなり、これら領域は、光ビーコン（光学式車両感知器）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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記光ビーコンの投光部は、基板に実装された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成されている。これら複数のＬＥＤは、基板上に整列配置されており、道路上に向けて面状のダウンリンク光を照射し、ダウンリンク領域を形成する。
【０００６】
ここで、上記ＬＥＤには、通常、当該ＬＥＤが発光する光ビームを集光するためのレンズが一体的に設けられており、ＬＥＤが発光する照射光は、ある程度の指向性を有している。このため、例えば、図１１に示すように、複数のＬＥＤの配置によっては、道路Ｒ上におけるダウンリンク光の照射領域（線図ｄａ２で囲まれる領域）が、上記規格により規定された道路Ｒ上におけるダウンリンク領域ＤＡ（ハッチングされた矩形の領域）よりも狭い領域にしか照射されないことがあった。
この場合、実際に設定されるダウンリンク領域が、規格上のダウンリンク領域ＤＡよりも狭い領域となってしまい、上記規格を満たさないこととなる。
【０００７】
そこで、例えば、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、リード型のＬＥＤ１００を用い、基板１０１に実装する際に、ＬＥＤ１００から延びるリード１０２を折り曲げる等することによって個々のＬＥＤ１００の実装角度を所定の角度に設定してＬＥＤ１００の照射光の光軸方向を調整するといったことが行われていた。これにより、ダウンリンク光の道路上における照射領域が、規格上のダウンリンク領域ＤＡを包含するように調整し、実際に設定されるダウンリンク領域が規格上のダウンリンク領域ＤＡを満たすように設定することができる。
【０００８】
上記のように複数のＬＥＤそれぞれの光軸方向を個々に調整して規格上のダウンリンク領域ＤＡを確保可能に実装する場合、より少ないＬＥＤで効率よくダウンリンク光の照射領域を確保するとともに、各ＬＥＤそれぞれの照射領域の個体差等も考慮しつつ、個々のＬＥＤの角度や位置を詳細に設定する必要がある。
【０００９】
このため、基板にＬＥＤを実装する際における、当該ＬＥＤの設置角度や配置が複雑になるとともに配置精度の要求が高くなり、組み立てが困難になることからコスト高になるという問題を有していた。さらに、組み立てが困難なことに加えて高い要求精度によって、品質的なばらつきが生じてしまうという問題も有していた。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる光ビーコン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】
【００１１】
（１）本発明は、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、透過性のある窓板を有する筐体と、前記筐体の内部に収納された基板と、前記窓板を通過する光軸方向に照射光を発光する複数の発光源を前記基板に面状に配列してなる面状発光部と、前記筐体内における前記面状発光部の照射側に配置された透過性のある光学部品であって、前記複数の発光源が当該光学部品に向けて発光することで入射する前記照射光の一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する光学部品と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】
（２）さらに、上記光ビーコンにおいて、前記面状発光部を構成するすべての前記発光源が、その光軸方向が揃った状態で前記基板に配列されていることが好ましい。
【００１３】
上記のように構成された光ビーコンによれば、複数の発光源からの照射光の一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する光学部品を備えているので、道路上における照射領域を調整するために、上記従来例のように複数の発光源それぞれの照射光の光軸方向を個別に調整することなく、所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成することができる。この結果、当該複数の発光源の実装が容易となり、コストの低減を図ることができる。さらに、高い精度で発光源を配置する必要性がなくなるので、品質的なばらつきも抑制でき、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
以上により、本発明による光ビーコンによれば、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる。
なお、上記「その光軸方向が揃った状態」とは、例えば、製造誤差や組み立て誤差等を許容する程度に各発光源の光軸方向がほぼ揃っている状態も含む概念である。
【００１４】
（３）上記光ビーコンにおいて、前記光学部品は、前記窓板に積層することによって当該窓板に固定されていることが好ましい。
この場合、ダウンリンク光が必ず通過する窓板に光学部品が固定されているので、例えば、光学部品を固定するための固定部材等を設けた場合と比較して、当該光学部品を簡易な構造で容易に配置することができる。
【００１５】
（４）また、前記光学部品は、当該光学部品と前記基板とを繋ぐ固定部材によって前記基板に固定してもよく、この場合、光学部品と、基板の発光部との位置調整が容易となる。
【００１６】
（５）また、発光源の照射光の光軸方向等を調整する必要がないので、前記発光源は、前記基板との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤであってもよく、この場合、リード型のＬＥＤと比較して、発光源が発光することにより生じる熱を基板側に効果的に逃がすことができ、発光源の早期劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光ビーコンによれば、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る道路上に設置された光ビーコンの側面図である。
【図２】ビーコンヘッドの斜視図である。
【図３】ビーコンヘッドの内部を示す斜視図である。
【図４】ビーコンヘッドの内部に配置された状態の投光部と、光学板との位置関係を示す図である。
【図５】（ａ）は、光学板の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）中、Ｉ−Ｉ線矢視断面図である。
【図６】本実施形態のビーコンヘッドによる、道路上におけるダウンリンク光の照射領域を示す図である。
【図７】光学板の他の例を示す断面図である。
【図８】光学板のさらに他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係るビーコンヘッドの内部に配置された状態の投光部と、光学板との位置関係を示す図である。
【図１０】複数の光学板を配置した場合のビーコンヘッドの内部を示す図である。
【図１１】従来の光ビーコンによる、道路上におけるダウンリンク光の照射領域を示す図である。
【図１２】（ａ）は、リードを折り曲げることで、ＬＥＤの実装角度が調整された投光部の一部を示す図であり、（ｂ）は、リードを折り曲げたＬＥＤの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第一の実施形態について〕
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る道路上に設置された光ビーコンの側面図である。
本実施形態の光ビーコン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ものであり、図に示すように、道路Ｒの上方に配置され車両Ｃに搭載された車載機Ｓと通信を行うためのビーコンヘッド２と、このビーコンヘッド２を制御するための制御機（図示せず）とを備えている。
前記制御機は、前記支柱等に設置され、電話回線等の通信回線を介して交通管制システム等の図示しない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。
【００２０】
ビーコンヘッド２は、近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報を構成する光信号）を出射（送信）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）を受光（受信）するための受光部８とを備えている。これら、投光部７、及び、受光部８は、当該ビーコンヘッド２の筐体の内部に収納されている。
ビーコンヘッド２は、投受光部７，８によって、車載機Ｓからのアップリンク光ＵＯを受信するとともに、ダウンリンク光ＤＯを送信し、車載機Ｓとの間で双方向通信を行う。
【００２１】
投受光部７，８は、図１に示すように、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寄りに設定する。
通信領域Ａは、車載機Ｓがビーコンヘッド２からのダウンリンク光ＤＯを受信可能なダウンリンク領域（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からのアップリンク光ＵＯを受信可能なアップリンク領域（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。
投光部７は、ダウンリンク光ＤＯを道路上の所定の領域に向けて出射することで、ダウンリンク領域ＤＡを道路上に設定している。
【００２２】
光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」によれば、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。
図１において、上記規格上のダウンリンク領域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、アップリンク領域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。
従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域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、ダウンリンク領域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。
【００２３】
一般道向けの光ビーコンの場合には、ダウンリンク領域ＤＡの上流端ｃは、路面から１ｍの高さ位置においてヘッド直下から約５．０ｍとされ、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、同高さ位置に置いてヘッド直下から１．３ｍとされている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ｂｃ間の長さ）は約３．７ｍとなる。
また、図１では路面から１ｍの場合を示しているが、路面から２ｍの高さ位置においては、ダウンリンク領域ＤＡの上流端ｃは、ヘッド直下から約４．７ｍとされ、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、同高さ位置に置いてヘッド直下から１．０ｍとされている。従って、この場合においても、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ｂｃ間の長さ）は約３．７ｍとなる。
【００２４】
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、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、下面部２ａ１と繋がるように形成され当該ビーコンヘッド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、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後述の車両検知部１１が当該ビーコンヘッド２直下を通過する車両Ｓを検知するための光信号を一対の窓部４を通じて送受信可能とされている。
【００２５】
また、前面部２ａ２には、第一窓部５と、この第一窓部５よりも幅の狭い第二窓部６とが形成されている。第一窓部５の内部側には、上記投光部７が配置されており、第二窓部６の内部側には、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、これら両窓部５，６を通じて、道路Ｒ上を走行する車載機Ｓとの間の通信に係るダウンリンク光ＤＯ及びアップリンク光ＵＯを送受信可能とされている。
【００２６】
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示している。ビーコンヘッド２は、筐体２ａの内部に、投光部７、及び受光部８が実装された基板９と、ビーコンヘッド２直下を通過する車両を検知する車両検知部１１とを備えている。
【００２７】
基板９は、投光部７が第一窓部５（図２）に、受光部８が第二窓部６（図２）に対応するように、筐体２ａの前面部２ａ２の内側面に対向配置されている。従って、投光部７は、第一窓部５から筐体２ａの外部を望むように前面部２ａ２に配置され、受光部８は、第二窓部６から筐体２ａの外部を望むように前面部２ａ２に配置されている。
【００２８】
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光する図示しない受光素子とを備えており、道路Ｒ上の車載機Ｓからのアップリンク光ＵＯを、第二窓部６を通じて受光する。
【００２９】
投光部７は、基板９上に面状に配列して実装された複数の発光源としてのＬＥＤ７ａによって面状発光部として構成されている。複数のＬＥＤ７ａは、第一窓部５を通過する光軸方向に向けて、ダウンリンク光ＤＯ（照射光）を出射（発光）する。
なお、本実施形態におけるＬＥＤ７ａは、基板９との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤが採用されている。従って、複数のＬＥＤ７ａは、すべて、その光軸方向がほぼ揃った状態で基板９に配列されている。
【００３０】
ここで、本実施形態のビーコンヘッド２は、投光部７に対向配置され、当該投光部７からのダウンリンク光が入射される光学板を備えている。
図４は、ビーコンヘッド２の内部に配置された状態の投光部７と、光学板２０との位置関係を示す図である。
【００３１】
図４において、第一窓部５には、筐体２ａ内部を保護するための保護ガラスからなる透過性のある窓板１５が設けられている。よって、投光部７は、第一窓部５及び窓板１５を通過する光軸方向に向けて、ダウンリンク光ＤＯを出射する。このため、投光部７は、ダウンリンク光ＤＯを、窓板１５を通過させた上で道路Ｒに向けて出射することができる。
【００３２】
光学板２０は、アクリル樹脂等を用いて形成された板状の透過性のある部材であり、投光部７に対向する窓板１５の内側面１５ａに積層することによって固定されている。これにより、光学板２０は、投光部７の照射側に配置されるとともに、窓板１５との間に介在配置されている。よって、投光部７によるダウンリンク光ＤＯは、光学板２０に入射された後、窓板１５を通過して道路Ｒに向けて出射される。
【００３３】
なお、本実施形態では、基板９が、窓板１５及び光学板２０とほぼ平行となるように配置されている。従って、投光部７が出射するダウンリンク光ＤＯは、窓板１５及び光学板２０に対してほぼ直交する方向で入射する。
【００３４】
光学板２０は、投光部７が当該光学板２０に向けて発光することで入射するダウンリンク光ＤＯの一部又は全部の向きを変えることで、ダウンリンク光ＤＯの道路Ｒ上における照射領域が、「近赤外線式インタフェース規格」により規定されたダウンリンク領域ＤＡを包含する領域となるようにダウンリンク光ＤＯを成形し、所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する機能を有している。
【００３５】
図５（ａ）は、光学板２０の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中、Ｉ−Ｉ線矢視断面図である。光学板２０は、アクリル樹脂を用いて、方形板状に形成されており、当該光学板２０のほぼ中央に形成された方形状の平板部２１と、平板部２１の周囲を囲んで形成されたプリズム部２２とを有している。
【００３６】
平板部２１は、入射面２０ａ側及び出射面２０ｂ側の両方が平らに形成されており、光学板２０本体に対してほぼ直交する方向で入射面２０ａ側から導入されるダウンリンク光ＤＯをほとんど屈折させることなく通過させることができる。
【００３７】
プリズム部２２は、入射面２０ａ側に断面三角形状の凸条が平板部３１を取り囲むように複数形成されている。これら凸条がそれぞれプリズムとしての機能を有しており、ダウンリンク光ＤＯの光路を調整する。
プリズム部２２は、光学板２０本体に対してほぼ直交する方向で入射面２０ａ側から導入されるダウンリンク光ＤＯの光路を収束する方向に屈折させる。よって、プリズム部２２を通過したダウンリンク光ＤＯは、光学板２０から所定距離の地点において中央線Ｔ上で交差した後、中央線Ｔから序々に離れるように斜め方向に出射され、光学板２０からさらに離れるに従って発散する。
このため、光学板２０は、導入されたダウンリンク光ＤＯの照射領域が、当該光学板２０を用いなかった場合のダウンリンク光ＤＯの照射領域よりも広がるように、ダウンリンク光ＤＯを成形する。
【００３８】
図６は、本実施形態のビーコンヘッド２による、道路Ｒ上におけるダウンリンク光ＤＯの照射領域を示す図である。図６では、路面から１ｍの高さ位置における照射領域を示している。図６中、ハッチングで示す領域が、光ビーコンの「近赤外線式インターフェース規格」によって定められている規格上のダウンリンク領域ＤＡを示している。規格上のダウンリンク領域ＤＡは、上述したように、その下流端からビーコンヘッド２の直下までの距離であるＬ１が１．３ｍとされ、車両進行方向の全長であるＬ２が３．７ｍと規定されている。また、ダウンリンク領域ＤＡは、道路Ｒの幅方向寸法であるＬ３が３．５ｍと規定されている。
【００３９】
本実施形態のビーコンヘッド２によるダウンリンク光ＤＯの照射領域、すなわち、ビーコンヘッド２によって実際に設定されるダウンリンク領域は、図６中、線図ｄａ１によって囲まれる領域となる。この線図ｄａ１によって囲まれる領域は、規格上のダウンリンク領域ＤＡ全域を包含している。
【００４０】
つまり、光学板２０を用いなかった場合、投光部７によるダウンリンク光ＤＯの照射領域は、線図ｄａ２によって囲まれる領域となるが、本実施形態のビーコンヘッド２では、ダウンリンク光ＤＯを光学板２０に入射させることでその一部の向きを変えることで発散させて、当該ダウンリンク光ＤＯの照射領域が規格上のダウンリンク領域ＤＡ全域を包含する領域にまで広がるようにダウンリンク光ＤＯを成形している。これによって、規格上のダウンリンク領域ＤＡ全域について確実にダウンリンク光ＤＯを照射させることができる。
この結果、規格上のダウンリンク領域ＤＡを満たした所望サイズのダウンリンク領域を形成することができる。
【００４１】
〔効果について〕
上記のように構成された光ビーコン１は、透過性のある窓板１５を有する筐体２ａと、筐体２ａの内部に収納された基板９と、窓板１５を通過する光軸方向にダウンリンク光ＤＯを発光する複数のＬＥＤ７ａを基板９に面状に配列してなる投光部７と、筐体２ａ内における投光部７の照射側に配置された透過性のある光学板２０とを備えたビーコンヘッド２を有している。光学板２０は、複数のＬＥＤ７ａが光学板２０に向けて発光することで入射するダウンリンク光ＤＯの一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路Ｒ側に形成する。
また、投光部７を構成するすべてのＬＥＤ７ａが、その光軸方向が揃った状態で基板９に配列されている。
【００４２】
この光ビーコン１によれば、上記光学板２０を備えているので、ダウンリンク光ＤＯの道路Ｒ上における照射領域を調整するために、上記従来例のように複数のＬＥＤ７ａそれぞれの光軸方向を個別に調整することなく、所望サイズのダウンリンク領域を道路Ｒ側に形成することができる。この結果、複数のＬＥＤ７ａの実装が容易となり、コストの低減を図ることができる。さらに、高い精度でＬＥＤ７ａを配置する必要性がなくなるので、品質的なばらつきも抑制でき、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
以上により、本発明による光ビーコン１によれば、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、光学板２０が、窓板１５に積層することによって当該窓板１５に固定されているため、例えば、光学板２０を固定するための固定部材等を設けた場合と比較して、当該光学板２０を簡易な構造で容易に配置することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、上記光学板２０を用いることで、複数のＬＥＤ７ａそれぞれの光軸方向を調整する必要がないことから、基板９との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤを採用することが可能となった。表面実装型のＬＥＤは、リード型のＬＥＤと比較して、基板との間の接触面積が大きいので、ＬＥＤが発光することにより生じる熱を基板側に効果的に逃がすことができ、ＬＥＤの早期劣化を抑制することができる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、光学板２０を窓板１５に積層した場合を示したが、光学板２０をガラスによって形成するとともに直接筐体２ａに固定することで、光学板２０が窓板１５を兼ねる構成とすることもできる。
この場合、部品点数を少なくできるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、本実施形態の光学板２０において、平板部２１の周囲を囲んで形成されたプリズム部２２が、光学板２０本体に対してほぼ直交する方向で入射面側から導入されるダウンリンク光ＤＯの光路を、収束する方向に屈折させるように構成されている場合を示したが、例えば、図７に示すように、プリズム部２２が、ダウンリンク光ＤＯの光路を発散する方向に屈折させる構成としてもよい。
この場合においても、光学板２０は、導入されたダウンリンク光ＤＯの照射領域が、当該光学板２０を用いなかった場合のダウンリンク光ＤＯの照射領域よりも広がるように、ダウンリンク光ＤＯを成形することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、平板部２１とプリズム部２２とが形成された光学板２０を用いた場合を示したが、図８に示すように、凸レンズが形成された光学板２０を用いることもできる。
図８（ａ）は、凸レンズを構成している光学板２０の断面図である。図８（ａ）において、入射面２０ａは、当該入射面２０ａの中央部を頂部とする凸状の湾曲面に形成されており、光学板２０が一つの凸レンズを構成している。
基板９上の投光部７を構成する複数のＬＥＤ７ａは、それぞれ、凸レンズを構成する光学板２０に向けてダウンリンク光ＤＯを出射する。
光学板２０による凸レンズの焦点距離は、光学板２０と基板９との間の距離よりも長く設定されており、各ＬＥＤ７ａから出射されるダウンリンク光ＤＯは、図に示すように、光学板２０から離れるに従って発散するように屈折する。
【００４８】
この場合においても、プリズム部２２を有する光学板２０を用いた場合と同様、各ＬＥＤ７ａの設置位置や角度について、個々に詳細に設定配置する必要がなく、複数のＬＥＤ７ａの実装が容易となる。さらに、高い精度でＬＥＤ７ａを配置しなくても、規格上のダウンリンク領域ＤＡの全域に対してダウンリンク光ＤＯを確実に照射することができ、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
【００４９】
なお、光学板２０は、当該光学板２０を通過したダウンリンク光ＤＯの道路Ｒ上における照射領域が、規格上のダウンリンク領域ＤＡを包含する領域となるように発散しうる凸レンズ形状に形成される。
【００５０】
さらに、図８（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ７ａそれぞれに対して個別に凸レンズ部２３を、光学板２０の入射面２０ａ側に設けてもよい。これら凸レンズ部２３は、複数のＬＥＤ７ａそれぞれに対向する位置に設けられており、各ＬＥＤ７ａから出射されるダウンリンク光ＤＯそれぞれを、光学板２０から離れるに従って発散するように屈折させる。
本例においても、規格上のダウンリンク領域ＤＡの全域に対してダウンリンク光ＤＯを確実に照射することができ、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
【００５１】
上記実施形態では、光学板２０を用いなかった場合の投光部７によるダウンリンク光ＤＯの照射領域（線図ｄａ２で示される領域）が、所望サイズよりも小さい場合を示したが、光学板２０を用いなかった場合の投光部７によるダウンリンク光ＤＯの照射領域が、所望サイズよりも大きくなるように発散する場合もありうる。
このような場合においても、光学板２０のプリズム部２２によるダウンリンク光ＤＯの光路調整の度合を適宜調整し、導入されるダウンリンク光ＤＯの光路を収束する方向に屈折させることで、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
【００５２】
〔第二の実施形態について〕
図９は、本発明の第二の実施形態に係るビーコンヘッド２の内部に配置された状態の投光部７と、光学板２０との位置関係を示す図である。
本実施形態は、光学板２０が基板９側に固定されている点において、第一の実施形態と相違している。
【００５３】
光学板２０は、基板９に立設された棒状の固定部材３０によって基板９側に固定されている。この固定部材３０は、光学板２０の四隅に配置され、当該光学板２０と基板９とを繋いで固定している。
固定部材３０は、基板９の平面方向及び直交方向に光学板２０を移動させることができるように設けられており、光学板２０と投光部７（ＬＥＤ７ａ）との間の寸法、及び光学板２０と投光部７との間における平面方向の位置関係の調整が可能であり、光学板２０と投光部７との位置関係を調整することができる。
【００５４】
このように、本実施形態のビーコンヘッド２によれば、光学板２０が、当該光学板２０と基板９とを繋ぐ固定部材３０によって基板９に対して一体に固定されているので、光学板２０と、基板９の投光部７との位置調整が容易となる。
【００５５】
〔その他の変形例について〕
本発明は、上記実施形態に限定されることはない。上記各実施形態では、１枚の光学板２０を配置した場合を示したが、例えば、図１０に示すように、複数の光学板２４，２５（図例では２枚）を配置してもよい。
図１０では、投光部７から出射されるダウンリンク光ＤＯは、第一光学板２４、及び第二光学板２５を通過して、道路Ｒ上に照射される。第一光学板２４は、凸レンズを構成しており、第二光学板２５は、上記第一の実施形態で示した光学板２０と同様に、平板部２６とこの平板部２６の周囲を囲むプリズム部２７とが形成されている。
【００５６】
第二光学板２５は、筐体に設けられた保護ガラスに重ねて固定することができる。この場合、第一光学板２４は、基板９との間に設けられる固定部材によって固定することができる。
【００５７】
第一光学板２４は凸レンズを構成しているので、第一光学板２４の端部を通過したダウンリンク光ＤＯは、凸レンズとしての収差が大きくなり、第一光学板２４の中央部と比較してより発散する方向に屈折される。
これに対して、本例のプリズム部２７は、第一の実施形態のプリズム部２２と同様、ダウンリンク光ＤＯの光路を収束する方向に屈折させるように構成されており、これによって、第一光学板２４の端部を通過することで収差の影響を大きく受けたダウンリンク光ＤＯが発散しすぎないように調整することができる。
【００５８】
なお、図１０では、２枚の光学板を配置した場合を例示したが、より多数の光学板を配置することもできる。
さらに、上記各実施形態では、光学板として方形板状に形成された場合を示したが、三角形状、五角形状といったように多角形状とすることもできるし、円形状とすることもできる。
【００５９】
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での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６０】
１ 光ビーコン
２ａ 筐体
５ 第一窓部
７ 投光部
７ａ ＬＥＤ
９ 基板
１５ 窓板
２０ 光学板
２４ 第一光学板
２５ 第二光学板
３０ 固定部材
ＤＯ ダウンリンク光
【技術分野】
【０００１】
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る双方向通信を行うための光ビーコンに関する。
【背景技術】
【０００２】
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多重放送を用いたＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行う投受光器を備えており、この投受光器は、ダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を出射するための投光部と、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ための受光部とを備えている。
光ビーコンの投受光器（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よりに設定する。
前記通信領域は、車載機からのアップリンク光を受光可能なアップリンク領域と、車載機がダウンリンク光を受光するためのダウンリンク領域とからなり、これら領域は、光ビーコン（光学式車両感知器）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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記光ビーコンの投光部は、基板に実装された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成されている。これら複数のＬＥＤは、基板上に整列配置されており、道路上に向けて面状のダウンリンク光を照射し、ダウンリンク領域を形成する。
【０００６】
ここで、上記ＬＥＤには、通常、当該ＬＥＤが発光する光ビームを集光するためのレンズが一体的に設けられており、ＬＥＤが発光する照射光は、ある程度の指向性を有している。このため、例えば、図１１に示すように、複数のＬＥＤの配置によっては、道路Ｒ上におけるダウンリンク光の照射領域（線図ｄａ２で囲まれる領域）が、上記規格により規定された道路Ｒ上におけるダウンリンク領域ＤＡ（ハッチングされた矩形の領域）よりも狭い領域にしか照射されないことがあった。
この場合、実際に設定されるダウンリンク領域が、規格上のダウンリンク領域ＤＡよりも狭い領域となってしまい、上記規格を満たさないこととなる。
【０００７】
そこで、例えば、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、リード型のＬＥＤ１００を用い、基板１０１に実装する際に、ＬＥＤ１００から延びるリード１０２を折り曲げる等することによって個々のＬＥＤ１００の実装角度を所定の角度に設定してＬＥＤ１００の照射光の光軸方向を調整するといったことが行われていた。これにより、ダウンリンク光の道路上における照射領域が、規格上のダウンリンク領域ＤＡを包含するように調整し、実際に設定されるダウンリンク領域が規格上のダウンリンク領域ＤＡを満たすように設定することができる。
【０００８】
上記のように複数のＬＥＤそれぞれの光軸方向を個々に調整して規格上のダウンリンク領域ＤＡを確保可能に実装する場合、より少ないＬＥＤで効率よくダウンリンク光の照射領域を確保するとともに、各ＬＥＤそれぞれの照射領域の個体差等も考慮しつつ、個々のＬＥＤの角度や位置を詳細に設定する必要がある。
【０００９】
このため、基板にＬＥＤを実装する際における、当該ＬＥＤの設置角度や配置が複雑になるとともに配置精度の要求が高くなり、組み立てが困難になることからコスト高になるという問題を有していた。さらに、組み立てが困難なことに加えて高い要求精度によって、品質的なばらつきが生じてしまうという問題も有していた。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる光ビーコン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】
【００１１】
（１）本発明は、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、透過性のある窓板を有する筐体と、前記筐体の内部に収納された基板と、前記窓板を通過する光軸方向に照射光を発光する複数の発光源を前記基板に面状に配列してなる面状発光部と、前記筐体内における前記面状発光部の照射側に配置された透過性のある光学部品であって、前記複数の発光源が当該光学部品に向けて発光することで入射する前記照射光の一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する光学部品と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】
（２）さらに、上記光ビーコンにおいて、前記面状発光部を構成するすべての前記発光源が、その光軸方向が揃った状態で前記基板に配列されていることが好ましい。
【００１３】
上記のように構成された光ビーコンによれば、複数の発光源からの照射光の一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する光学部品を備えているので、道路上における照射領域を調整するために、上記従来例のように複数の発光源それぞれの照射光の光軸方向を個別に調整することなく、所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成することができる。この結果、当該複数の発光源の実装が容易となり、コストの低減を図ることができる。さらに、高い精度で発光源を配置する必要性がなくなるので、品質的なばらつきも抑制でき、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
以上により、本発明による光ビーコンによれば、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる。
なお、上記「その光軸方向が揃った状態」とは、例えば、製造誤差や組み立て誤差等を許容する程度に各発光源の光軸方向がほぼ揃っている状態も含む概念である。
【００１４】
（３）上記光ビーコンにおいて、前記光学部品は、前記窓板に積層することによって当該窓板に固定されていることが好ましい。
この場合、ダウンリンク光が必ず通過する窓板に光学部品が固定されているので、例えば、光学部品を固定するための固定部材等を設けた場合と比較して、当該光学部品を簡易な構造で容易に配置することができる。
【００１５】
（４）また、前記光学部品は、当該光学部品と前記基板とを繋ぐ固定部材によって前記基板に固定してもよく、この場合、光学部品と、基板の発光部との位置調整が容易となる。
【００１６】
（５）また、発光源の照射光の光軸方向等を調整する必要がないので、前記発光源は、前記基板との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤであってもよく、この場合、リード型のＬＥＤと比較して、発光源が発光することにより生じる熱を基板側に効果的に逃がすことができ、発光源の早期劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光ビーコンによれば、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る道路上に設置された光ビーコンの側面図である。
【図２】ビーコンヘッドの斜視図である。
【図３】ビーコンヘッドの内部を示す斜視図である。
【図４】ビーコンヘッドの内部に配置された状態の投光部と、光学板との位置関係を示す図である。
【図５】（ａ）は、光学板の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）中、Ｉ−Ｉ線矢視断面図である。
【図６】本実施形態のビーコンヘッドによる、道路上におけるダウンリンク光の照射領域を示す図である。
【図７】光学板の他の例を示す断面図である。
【図８】光学板のさらに他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係るビーコンヘッドの内部に配置された状態の投光部と、光学板との位置関係を示す図である。
【図１０】複数の光学板を配置した場合のビーコンヘッドの内部を示す図である。
【図１１】従来の光ビーコンによる、道路上におけるダウンリンク光の照射領域を示す図である。
【図１２】（ａ）は、リードを折り曲げることで、ＬＥＤの実装角度が調整された投光部の一部を示す図であり、（ｂ）は、リードを折り曲げたＬＥＤの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第一の実施形態について〕
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る道路上に設置された光ビーコンの側面図である。
本実施形態の光ビーコン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ものであり、図に示すように、道路Ｒの上方に配置され車両Ｃに搭載された車載機Ｓと通信を行うためのビーコンヘッド２と、このビーコンヘッド２を制御するための制御機（図示せず）とを備えている。
前記制御機は、前記支柱等に設置され、電話回線等の通信回線を介して交通管制システム等の図示しない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。
【００２０】
ビーコンヘッド２は、近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報を構成する光信号）を出射（送信）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）を受光（受信）するための受光部８とを備えている。これら、投光部７、及び、受光部８は、当該ビーコンヘッド２の筐体の内部に収納されている。
ビーコンヘッド２は、投受光部７，８によって、車載機Ｓからのアップリンク光ＵＯを受信するとともに、ダウンリンク光ＤＯを送信し、車載機Ｓとの間で双方向通信を行う。
【００２１】
投受光部７，８は、図１に示すように、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寄りに設定する。
通信領域Ａは、車載機Ｓがビーコンヘッド２からのダウンリンク光ＤＯを受信可能なダウンリンク領域（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からのアップリンク光ＵＯを受信可能なアップリンク領域（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。
投光部７は、ダウンリンク光ＤＯを道路上の所定の領域に向けて出射することで、ダウンリンク領域ＤＡを道路上に設定している。
【００２２】
光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」によれば、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。
図１において、上記規格上のダウンリンク領域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、アップリンク領域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。
従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域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、ダウンリンク領域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。
【００２３】
一般道向けの光ビーコンの場合には、ダウンリンク領域ＤＡの上流端ｃは、路面から１ｍの高さ位置においてヘッド直下から約５．０ｍとされ、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、同高さ位置に置いてヘッド直下から１．３ｍとされている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ｂｃ間の長さ）は約３．７ｍとなる。
また、図１では路面から１ｍの場合を示しているが、路面から２ｍの高さ位置においては、ダウンリンク領域ＤＡの上流端ｃは、ヘッド直下から約４．７ｍとされ、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、同高さ位置に置いてヘッド直下から１．０ｍとされている。従って、この場合においても、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ｂｃ間の長さ）は約３．７ｍとなる。
【００２４】
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、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、下面部２ａ１と繋がるように形成され当該ビーコンヘッド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、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後述の車両検知部１１が当該ビーコンヘッド２直下を通過する車両Ｓを検知するための光信号を一対の窓部４を通じて送受信可能とされている。
【００２５】
また、前面部２ａ２には、第一窓部５と、この第一窓部５よりも幅の狭い第二窓部６とが形成されている。第一窓部５の内部側には、上記投光部７が配置されており、第二窓部６の内部側には、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、これら両窓部５，６を通じて、道路Ｒ上を走行する車載機Ｓとの間の通信に係るダウンリンク光ＤＯ及びアップリンク光ＵＯを送受信可能とされている。
【００２６】
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示している。ビーコンヘッド２は、筐体２ａの内部に、投光部７、及び受光部８が実装された基板９と、ビーコンヘッド２直下を通過する車両を検知する車両検知部１１とを備えている。
【００２７】
基板９は、投光部７が第一窓部５（図２）に、受光部８が第二窓部６（図２）に対応するように、筐体２ａの前面部２ａ２の内側面に対向配置されている。従って、投光部７は、第一窓部５から筐体２ａの外部を望むように前面部２ａ２に配置され、受光部８は、第二窓部６から筐体２ａの外部を望むように前面部２ａ２に配置されている。
【００２８】
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光する図示しない受光素子とを備えており、道路Ｒ上の車載機Ｓからのアップリンク光ＵＯを、第二窓部６を通じて受光する。
【００２９】
投光部７は、基板９上に面状に配列して実装された複数の発光源としてのＬＥＤ７ａによって面状発光部として構成されている。複数のＬＥＤ７ａは、第一窓部５を通過する光軸方向に向けて、ダウンリンク光ＤＯ（照射光）を出射（発光）する。
なお、本実施形態におけるＬＥＤ７ａは、基板９との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤが採用されている。従って、複数のＬＥＤ７ａは、すべて、その光軸方向がほぼ揃った状態で基板９に配列されている。
【００３０】
ここで、本実施形態のビーコンヘッド２は、投光部７に対向配置され、当該投光部７からのダウンリンク光が入射される光学板を備えている。
図４は、ビーコンヘッド２の内部に配置された状態の投光部７と、光学板２０との位置関係を示す図である。
【００３１】
図４において、第一窓部５には、筐体２ａ内部を保護するための保護ガラスからなる透過性のある窓板１５が設けられている。よって、投光部７は、第一窓部５及び窓板１５を通過する光軸方向に向けて、ダウンリンク光ＤＯを出射する。このため、投光部７は、ダウンリンク光ＤＯを、窓板１５を通過させた上で道路Ｒに向けて出射することができる。
【００３２】
光学板２０は、アクリル樹脂等を用いて形成された板状の透過性のある部材であり、投光部７に対向する窓板１５の内側面１５ａに積層することによって固定されている。これにより、光学板２０は、投光部７の照射側に配置されるとともに、窓板１５との間に介在配置されている。よって、投光部７によるダウンリンク光ＤＯは、光学板２０に入射された後、窓板１５を通過して道路Ｒに向けて出射される。
【００３３】
なお、本実施形態では、基板９が、窓板１５及び光学板２０とほぼ平行となるように配置されている。従って、投光部７が出射するダウンリンク光ＤＯは、窓板１５及び光学板２０に対してほぼ直交する方向で入射する。
【００３４】
光学板２０は、投光部７が当該光学板２０に向けて発光することで入射するダウンリンク光ＤＯの一部又は全部の向きを変えることで、ダウンリンク光ＤＯの道路Ｒ上における照射領域が、「近赤外線式インタフェース規格」により規定されたダウンリンク領域ＤＡを包含する領域となるようにダウンリンク光ＤＯを成形し、所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する機能を有している。
【００３５】
図５（ａ）は、光学板２０の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中、Ｉ−Ｉ線矢視断面図である。光学板２０は、アクリル樹脂を用いて、方形板状に形成されており、当該光学板２０のほぼ中央に形成された方形状の平板部２１と、平板部２１の周囲を囲んで形成されたプリズム部２２とを有している。
【００３６】
平板部２１は、入射面２０ａ側及び出射面２０ｂ側の両方が平らに形成されており、光学板２０本体に対してほぼ直交する方向で入射面２０ａ側から導入されるダウンリンク光ＤＯをほとんど屈折させることなく通過させることができる。
【００３７】
プリズム部２２は、入射面２０ａ側に断面三角形状の凸条が平板部３１を取り囲むように複数形成されている。これら凸条がそれぞれプリズムとしての機能を有しており、ダウンリンク光ＤＯの光路を調整する。
プリズム部２２は、光学板２０本体に対してほぼ直交する方向で入射面２０ａ側から導入されるダウンリンク光ＤＯの光路を収束する方向に屈折させる。よって、プリズム部２２を通過したダウンリンク光ＤＯは、光学板２０から所定距離の地点において中央線Ｔ上で交差した後、中央線Ｔから序々に離れるように斜め方向に出射され、光学板２０からさらに離れるに従って発散する。
このため、光学板２０は、導入されたダウンリンク光ＤＯの照射領域が、当該光学板２０を用いなかった場合のダウンリンク光ＤＯの照射領域よりも広がるように、ダウンリンク光ＤＯを成形する。
【００３８】
図６は、本実施形態のビーコンヘッド２による、道路Ｒ上におけるダウンリンク光ＤＯの照射領域を示す図である。図６では、路面から１ｍの高さ位置における照射領域を示している。図６中、ハッチングで示す領域が、光ビーコンの「近赤外線式インターフェース規格」によって定められている規格上のダウンリンク領域ＤＡを示している。規格上のダウンリンク領域ＤＡは、上述したように、その下流端からビーコンヘッド２の直下までの距離であるＬ１が１．３ｍとされ、車両進行方向の全長であるＬ２が３．７ｍと規定されている。また、ダウンリンク領域ＤＡは、道路Ｒの幅方向寸法であるＬ３が３．５ｍと規定されている。
【００３９】
本実施形態のビーコンヘッド２によるダウンリンク光ＤＯの照射領域、すなわち、ビーコンヘッド２によって実際に設定されるダウンリンク領域は、図６中、線図ｄａ１によって囲まれる領域となる。この線図ｄａ１によって囲まれる領域は、規格上のダウンリンク領域ＤＡ全域を包含している。
【００４０】
つまり、光学板２０を用いなかった場合、投光部７によるダウンリンク光ＤＯの照射領域は、線図ｄａ２によって囲まれる領域となるが、本実施形態のビーコンヘッド２では、ダウンリンク光ＤＯを光学板２０に入射させることでその一部の向きを変えることで発散させて、当該ダウンリンク光ＤＯの照射領域が規格上のダウンリンク領域ＤＡ全域を包含する領域にまで広がるようにダウンリンク光ＤＯを成形している。これによって、規格上のダウンリンク領域ＤＡ全域について確実にダウンリンク光ＤＯを照射させることができる。
この結果、規格上のダウンリンク領域ＤＡを満たした所望サイズのダウンリンク領域を形成することができる。
【００４１】
〔効果について〕
上記のように構成された光ビーコン１は、透過性のある窓板１５を有する筐体２ａと、筐体２ａの内部に収納された基板９と、窓板１５を通過する光軸方向にダウンリンク光ＤＯを発光する複数のＬＥＤ７ａを基板９に面状に配列してなる投光部７と、筐体２ａ内における投光部７の照射側に配置された透過性のある光学板２０とを備えたビーコンヘッド２を有している。光学板２０は、複数のＬＥＤ７ａが光学板２０に向けて発光することで入射するダウンリンク光ＤＯの一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路Ｒ側に形成する。
また、投光部７を構成するすべてのＬＥＤ７ａが、その光軸方向が揃った状態で基板９に配列されている。
【００４２】
この光ビーコン１によれば、上記光学板２０を備えているので、ダウンリンク光ＤＯの道路Ｒ上における照射領域を調整するために、上記従来例のように複数のＬＥＤ７ａそれぞれの光軸方向を個別に調整することなく、所望サイズのダウンリンク領域を道路Ｒ側に形成することができる。この結果、複数のＬＥＤ７ａの実装が容易となり、コストの低減を図ることができる。さらに、高い精度でＬＥＤ７ａを配置する必要性がなくなるので、品質的なばらつきも抑制でき、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
以上により、本発明による光ビーコン１によれば、所望サイズのダウンリンク領域を、低コストでかつ適切に形成することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、光学板２０が、窓板１５に積層することによって当該窓板１５に固定されているため、例えば、光学板２０を固定するための固定部材等を設けた場合と比較して、当該光学板２０を簡易な構造で容易に配置することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、上記光学板２０を用いることで、複数のＬＥＤ７ａそれぞれの光軸方向を調整する必要がないことから、基板９との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤを採用することが可能となった。表面実装型のＬＥＤは、リード型のＬＥＤと比較して、基板との間の接触面積が大きいので、ＬＥＤが発光することにより生じる熱を基板側に効果的に逃がすことができ、ＬＥＤの早期劣化を抑制することができる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、光学板２０を窓板１５に積層した場合を示したが、光学板２０をガラスによって形成するとともに直接筐体２ａに固定することで、光学板２０が窓板１５を兼ねる構成とすることもできる。
この場合、部品点数を少なくできるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、本実施形態の光学板２０において、平板部２１の周囲を囲んで形成されたプリズム部２２が、光学板２０本体に対してほぼ直交する方向で入射面側から導入されるダウンリンク光ＤＯの光路を、収束する方向に屈折させるように構成されている場合を示したが、例えば、図７に示すように、プリズム部２２が、ダウンリンク光ＤＯの光路を発散する方向に屈折させる構成としてもよい。
この場合においても、光学板２０は、導入されたダウンリンク光ＤＯの照射領域が、当該光学板２０を用いなかった場合のダウンリンク光ＤＯの照射領域よりも広がるように、ダウンリンク光ＤＯを成形することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、平板部２１とプリズム部２２とが形成された光学板２０を用いた場合を示したが、図８に示すように、凸レンズが形成された光学板２０を用いることもできる。
図８（ａ）は、凸レンズを構成している光学板２０の断面図である。図８（ａ）において、入射面２０ａは、当該入射面２０ａの中央部を頂部とする凸状の湾曲面に形成されており、光学板２０が一つの凸レンズを構成している。
基板９上の投光部７を構成する複数のＬＥＤ７ａは、それぞれ、凸レンズを構成する光学板２０に向けてダウンリンク光ＤＯを出射する。
光学板２０による凸レンズの焦点距離は、光学板２０と基板９との間の距離よりも長く設定されており、各ＬＥＤ７ａから出射されるダウンリンク光ＤＯは、図に示すように、光学板２０から離れるに従って発散するように屈折する。
【００４８】
この場合においても、プリズム部２２を有する光学板２０を用いた場合と同様、各ＬＥＤ７ａの設置位置や角度について、個々に詳細に設定配置する必要がなく、複数のＬＥＤ７ａの実装が容易となる。さらに、高い精度でＬＥＤ７ａを配置しなくても、規格上のダウンリンク領域ＤＡの全域に対してダウンリンク光ＤＯを確実に照射することができ、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
【００４９】
なお、光学板２０は、当該光学板２０を通過したダウンリンク光ＤＯの道路Ｒ上における照射領域が、規格上のダウンリンク領域ＤＡを包含する領域となるように発散しうる凸レンズ形状に形成される。
【００５０】
さらに、図８（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ７ａそれぞれに対して個別に凸レンズ部２３を、光学板２０の入射面２０ａ側に設けてもよい。これら凸レンズ部２３は、複数のＬＥＤ７ａそれぞれに対向する位置に設けられており、各ＬＥＤ７ａから出射されるダウンリンク光ＤＯそれぞれを、光学板２０から離れるに従って発散するように屈折させる。
本例においても、規格上のダウンリンク領域ＤＡの全域に対してダウンリンク光ＤＯを確実に照射することができ、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
【００５１】
上記実施形態では、光学板２０を用いなかった場合の投光部７によるダウンリンク光ＤＯの照射領域（線図ｄａ２で示される領域）が、所望サイズよりも小さい場合を示したが、光学板２０を用いなかった場合の投光部７によるダウンリンク光ＤＯの照射領域が、所望サイズよりも大きくなるように発散する場合もありうる。
このような場合においても、光学板２０のプリズム部２２によるダウンリンク光ＤＯの光路調整の度合を適宜調整し、導入されるダウンリンク光ＤＯの光路を収束する方向に屈折させることで、所望サイズのダウンリンク領域を適切に形成することができる。
【００５２】
〔第二の実施形態について〕
図９は、本発明の第二の実施形態に係るビーコンヘッド２の内部に配置された状態の投光部７と、光学板２０との位置関係を示す図である。
本実施形態は、光学板２０が基板９側に固定されている点において、第一の実施形態と相違している。
【００５３】
光学板２０は、基板９に立設された棒状の固定部材３０によって基板９側に固定されている。この固定部材３０は、光学板２０の四隅に配置され、当該光学板２０と基板９とを繋いで固定している。
固定部材３０は、基板９の平面方向及び直交方向に光学板２０を移動させることができるように設けられており、光学板２０と投光部７（ＬＥＤ７ａ）との間の寸法、及び光学板２０と投光部７との間における平面方向の位置関係の調整が可能であり、光学板２０と投光部７との位置関係を調整することができる。
【００５４】
このように、本実施形態のビーコンヘッド２によれば、光学板２０が、当該光学板２０と基板９とを繋ぐ固定部材３０によって基板９に対して一体に固定されているので、光学板２０と、基板９の投光部７との位置調整が容易となる。
【００５５】
〔その他の変形例について〕
本発明は、上記実施形態に限定されることはない。上記各実施形態では、１枚の光学板２０を配置した場合を示したが、例えば、図１０に示すように、複数の光学板２４，２５（図例では２枚）を配置してもよい。
図１０では、投光部７から出射されるダウンリンク光ＤＯは、第一光学板２４、及び第二光学板２５を通過して、道路Ｒ上に照射される。第一光学板２４は、凸レンズを構成しており、第二光学板２５は、上記第一の実施形態で示した光学板２０と同様に、平板部２６とこの平板部２６の周囲を囲むプリズム部２７とが形成されている。
【００５６】
第二光学板２５は、筐体に設けられた保護ガラスに重ねて固定することができる。この場合、第一光学板２４は、基板９との間に設けられる固定部材によって固定することができる。
【００５７】
第一光学板２４は凸レンズを構成しているので、第一光学板２４の端部を通過したダウンリンク光ＤＯは、凸レンズとしての収差が大きくなり、第一光学板２４の中央部と比較してより発散する方向に屈折される。
これに対して、本例のプリズム部２７は、第一の実施形態のプリズム部２２と同様、ダウンリンク光ＤＯの光路を収束する方向に屈折させるように構成されており、これによって、第一光学板２４の端部を通過することで収差の影響を大きく受けたダウンリンク光ＤＯが発散しすぎないように調整することができる。
【００５８】
なお、図１０では、２枚の光学板を配置した場合を例示したが、より多数の光学板を配置することもできる。
さらに、上記各実施形態では、光学板として方形板状に形成された場合を示したが、三角形状、五角形状といったように多角形状とすることもできるし、円形状とすることもできる。
【００５９】
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での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６０】
１ 光ビーコン
２ａ 筐体
５ 第一窓部
７ 投光部
７ａ ＬＥＤ
９ 基板
１５ 窓板
２０ 光学板
２４ 第一光学板
２５ 第二光学板
３０ 固定部材
ＤＯ ダウンリンク光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
透過性のある窓板を有する筐体と、
前記筐体の内部に収納された基板と、
前記窓板を通過する光軸方向に照射光を発光する複数の発光源を前記基板に面状に配列してなる面状発光部と、
前記筐体内における前記面状発光部の照射側に配置された透過性のある光学部品であって、前記複数の発光源が当該光学部品に向けて発光することで入射する前記照射光の一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する光学部品と、を備えていることを特徴とする光ビーコン。
【請求項２】
前記面状発光部を構成するすべての前記発光源が、その光軸方向が揃った状態で前記基板に配列されている請求項１に記載の光ビーコン。
【請求項３】
前記光学部品は、前記窓板に積層することによって当該窓板に固定されている請求項１又は２に記載の光ビーコン。
【請求項４】
前記光学部品は、当該光学部品と前記基板とを繋ぐ固定部材によって前記基板に固定されている請求項１又は２に記載の光ビーコン。
【請求項５】
前記発光源は、前記基板との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤよりなる請求項１〜４に記載の光ビーコン。
【請求項１】
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、
透過性のある窓板を有する筐体と、
前記筐体の内部に収納された基板と、
前記窓板を通過する光軸方向に照射光を発光する複数の発光源を前記基板に面状に配列してなる面状発光部と、
前記筐体内における前記面状発光部の照射側に配置された透過性のある光学部品であって、前記複数の発光源が当該光学部品に向けて発光することで入射する前記照射光の一部又は全部の向きを変えて所望サイズのダウンリンク領域を道路側に形成する光学部品と、を備えていることを特徴とする光ビーコン。
【請求項２】
前記面状発光部を構成するすべての前記発光源が、その光軸方向が揃った状態で前記基板に配列されている請求項１に記載の光ビーコン。
【請求項３】
前記光学部品は、前記窓板に積層することによって当該窓板に固定されている請求項１又は２に記載の光ビーコン。
【請求項４】
前記光学部品は、当該光学部品と前記基板とを繋ぐ固定部材によって前記基板に固定されている請求項１又は２に記載の光ビーコン。
【請求項５】
前記発光源は、前記基板との接触面が密着している表面実装型のＬＥＤよりなる請求項１〜４に記載の光ビーコン。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３０１１２（Ｐ２０１３−３０１１２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７３４７（Ｐ２０１１−１６７３４７）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【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２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【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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