JP5050942B2 - 灯器 - Google Patents
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Description
このような路車間通信を無線によって行う場合、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。
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。
そこで、本発明は、灯器の光学ユニット内にアンテナを組み込む場合に容易に指向性を設定することができる新たな技術的手段を提供することを目的とする。
また、灯器の庇が、アンテナの指向性を設定するための導電体からなる設定部を含むので、当該庇を利用してアンテナの指向性を設定することができる。光学ユニット内にアンテナを組み込む場合、光学ユニット内のスペースの制約によってアンテナの向きを自由に設定することが困難な場合があり、また、灯器とは別に、アンテナの指向性を設定するための構造を備えた場合、外観を損なったり大幅なコスト増を伴ったりするおそれがある。本発明では、灯器に備わった庇を利用することによってアンテナの指向性を設定しているので、これらの問題を解消することができる。
また、本発明の灯器は、道路に設置される道路照明用の灯器であって、発光体を有する光学ユニットと、前記光学ユニットの周囲から前記発光体の投光方向へ延びる庇と、前記光学ユニットに組み込まれ、かつ当該光学ユニットの前記投光方向に無線通信領域を有するアンテナと、を備え、前記庇が、前記アンテナの指向性を設定可能な導電体からなり、かつ、前記投光方向に関する長さが変更可能に構成されていることを特徴とする。
図1は本発明の実施形態に係る灯器の正面図である。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。
歩道等の路側には支柱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。
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。
図2、図3及び図4は、1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。
図2〜図4に示すように、光学ユニット2には、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。
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。グランド素子12は、円形に限らず多角形(四角形等)でもよく、灯器内に収納できる形状であればどういうかたちであってもよい。
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。
LED7の前端39よりも前方にあるパッチ素子11は、このLED7の前方への投光を阻害しないように、パッチ素子11の厚さ方向(前後方向)に、可視光透過性を有している(可視光に対して透明である)。具体的に説明すると、パッチ素子11は、可視光透過用の開口を有する導電体からなる。つまり、図5に示しているように、パッチ素子11をメッシュ構造による導電体とすることにより、パッチ素子11は可視光透過性を有している。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。
また、パッチ素子11のメッシュ数(メッシュ粗さ)は変更自在であり、粗くすることができる。例えば、一面を四分割した網目状金属素子から構成したり、一面を二分割又は三分割した網目状金属素子から構成したりすることができる。また、パッチ素子11を輪郭部分(外形枠)のみからなる枠構造(フレーム構造)とすることもできる。
板部材16を利用する場合の具体例としては、板部材16の面に、例えば線幅10μmであってピッチ(メッシュの間隔)を100μmとする導線部からなる微細なメッシュを形成すればよい。このように板部材16に微細なメッシュを形成する場合、線幅が1μm以上で50μm以下であり、ピッチが50μm以上で1000μm以下とするのが好ましい。
なお、メッシュ形状は、図示したような四角形状に限らず、三角形状、ハニカム形状とすることができ、また、全体として放射形状(蜘蛛の巣形状)等とすることができる。
また、パッチ素子11は、金属等の導電体からなる板材にプレスによる打ち抜き加工を行ったり、孔あけ加工を行ったりすることによってメッシュ構造とすることもできる。
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。
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12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。
ただし、光学ユニット2内の収容空間部Sには限りがあるため、パッチ素子11及びグランド素子12を下方に傾けることによって、アンテナ4の指向性を下方に傾けるにも限界が生じる。そのため、本実施形態では、信号灯器1の設置場所等に応じて所望の指向性が得られるように、庇50によってアンテナ4の指向性を調整している。以下、この詳細について説明する。
図6(a)に示すように、筐体3の前面開口部3aの周囲には、前方に立ち上がる取付部3bが形成され、この取付部3bに庇50がネジ等によって取り付けられている。庇50は、光学ユニット2の略上半分の範囲を覆うように正面視で円弧状に形成され、筐体3から前方に延伸している。
庇50は、非導電体(絶縁体)からなる主庇部51と、この主庇部51に取り付けられる導電体からなる設定部52とを備えている。主庇部51は、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン等の合成樹脂材や、エポキシ樹脂・ポリエステル樹脂等をガラスや炭素などの強化繊維で強化したFRP等によって形成され、光学ユニット2に対する太陽光の入射を制限するための主たる庇として機能する。設定部52は、アルミニウムや鉄などの金属によって形成され、主としてアンテナ4の指向性を設定するために機能する。すなわち、設定部52は、アンテナ4から放射される電波を反射させることによって、アンテナ4の指向性を下方へ傾けるために用いられる。
このように長さL1,L2の異なる設定部52,52’のいずれかを選択して取り付けることによって、アンテナ4の指向性を調整することが可能である。具体的には、設定部52の長さを長くするほどアンテナ4の指向性をより下方に向けることができ、設定部52の長さを短くするほどアンテナ4の指向性を水平に近づけることができる。
また、主庇部51は、図7に示すように、長さL1の設定部52に加え、長さL3の設定部を前側に並べて取り付けることができるように構成されていてもよい。つまり、主庇部51は、複数の設定部52を前後方向に並べて取り付け可能に構成され、主庇部51に取り付けた設定部52の数によって設定部52全体の長さが変更可能に構成されていてもよい。
図12(a)に示すように、アンテナ4の水平面指向性(左右方向の指向性)は、水平角度0°で最大点となり、ゲインは約9.3dBiである。最大点からゲインが3dBi低下する点(2)−(3)の範囲(ビーム幅)は約60°である。また、図12(b)に示すように、アンテナ4の垂直面指向性(上下方向の指向性)は、垂直角度0°で最大点となり、ゲインは約9.3dBiである。最大点からゲインが3dBi低下する点(2)−(3)の範囲(ビーム幅)は約60°である。
図12に示す結果から、庇50が非導電体の主庇部51のみからなる場合は、アンテナ4の指向性は下方へ傾くことなく前方へ向けられる。したがって、主庇部51は、アンテナ4の指向性にほとんど影響を与えないことが解る。
図13(a)に示すように、アンテナ4の水平面指向性は、水平角度0°で最大点となり、ゲインは約7dBiである。最大点からゲインが3dBi低下する点(2)−(3)の範囲は約80°である。したがって、図12(a)に示す結果と比較して、水平方向の指向性に変化はなく、ビーム幅がやや拡がっている。
図14(a)に示すように、アンテナ4の水平面指向性は、水平角度0°で最大点となり、ゲインは約8.2dBiである。最大点からゲインが3dBi低下する点(2)−(3)の範囲は約67°である。したがって、図12(a)に示す結果と比較して、水平面指向性に変化はなく、ビーム幅もさほど変化はない。
図12〜図14の結果から、設定部52が長いほど、アンテナ4の垂直面指向性が下方へ傾き、設定部52が短いほど、アンテナの垂直面指向性が上方へ向けられる(水平に近づく)ことが確認された。
庇50の設定部52は、図8に示すように、それ自体が長さ変更可能(伸縮可能)に構成されていてもよい。この設定部52は、前後方向に複数の分割体521,522,523,524から構成され、これら分割体521〜524が所謂テレスコピック構造を呈するように連結されている。そして、これら分割体521〜524を前後方向に伸張した状態と、各分割体521〜524を互いに重ね合わせるように収縮した状態との間で設定部52の長さが変更可能とされている。主庇部51には、前後方向に延びるスリット51cが形成され、前端の分割体521の上面にはスリット51cを貫通するネジ55が突設され、このネジ55にナット56が締結されている。したがって、ナット56を緩めると共に、スリット51c内でネジ55を前後に移動させることで、設定部52の長さを変更することができる。なお、図8の例では、設定部52を最も収縮した状態で、設定部52は少なくとも後端の分割体524の長さを有することになるが、当該分割体524を筐体3内に内蔵することによって、最も収縮したときの設定部52が筐体3から突出しないように構成することも可能である。
さらに他の実施形態として、庇50の後部側(基端側)を導電体からなる設定部52により構成し、庇50の前部側(先端側)を非導電体からなる主庇部51により構成し、設定部52と主庇部51とを前後方向に並べて連結することによって庇50を構成することも可能である。
以下、アンテナ4の他の実施形態について説明する。
図4に示す光学ユニット2において、パッチ素子11の後方でかつLED7の前端39よりも前方にグランド素子12を配置するように、構成を変更することができる。この場合、グランド素子12は、LED7の前方への投光を妨げないように可視光透過性を有する構成とされる。例えば、グランド素子12を、パッチ素子11と同様にメッシュ構造としたり枠構造としたりすることができる。また、グランド素子12を可視光透過性を有する薄膜導電体(薄膜金属)によって形成することもできる。
また、グランド素子12は、基板8の後方に配置することも可能である。この場合、パッチ素子11とグランド素子12との間隔をより取りやすくなる。
したがって、基板8には、アンテナ4を取り付けるためのネジ穴等を形成しなくてもよく、当該ネジ穴を避けるために基板8の配線が複雑になったり、ネジ穴を避けるためのジャンパケーブルが必要になったりすることもなく、部品数や製造工程が増えたり、製造コストが増大することもない。もっとも、本実施形態において、反射防止部材10を省略し、収納容器6に基板8を固定するとともに基板8にグランド素子12を直接取り付けることも可能である。
2 光学ユニット
3 筐体
4 アンテナ
7 LED(発光体)
50 庇
51 主庇部
52 設定部
Claims (8)
- 道路に設置される交通信号用の灯器であって、
発光体を有する光学ユニットと、
前記光学ユニットの周囲から前記発光体の投光方向へ延びる庇と、
前記光学ユニットに組み込まれ、かつ当該光学ユニットの前記投光方向に無線通信領域を有するアンテナと、を備え、
前記庇が、前記アンテナの指向性を設定するための導電体からなる設定部を含むことを特徴とする灯器。 - 道路に設置される道路照明用の灯器であって、
発光体を有する光学ユニットと、
前記光学ユニットの周囲から前記発光体の投光方向へ延びる庇と、
前記光学ユニットに組み込まれ、かつ当該光学ユニットの前記投光方向に無線通信領域を有するアンテナと、を備え、
前記庇が、前記アンテナの指向性を設定するための導電体からなる設定部を含むことを特徴とする灯器。 - 前記庇が、非導電体からなる主庇部と、この主庇部に取り付けられる前記設定部とを有している請求項1又は2に記載の灯器。
- 前記主庇部は、前記投光方向に関する長さが異なる複数種類の前記設定部を選択して取り付け可能に構成されている請求項3に記載の灯器。
- 前記主庇部は、複数の前記設定部を前記投光方向に並べた状態で取り付け可能に構成されている請求項3に記載の灯器。
- 前記設定部は、前記投光方向に関して伸縮可能に形成されている請求項3に記載の灯器。
- 道路に設置される交通信号用の灯器であって、
発光体を有する光学ユニットと、
前記光学ユニットの周囲から前記発光体の投光方向へ延びる庇と、
前記光学ユニットに組み込まれ、かつ当該光学ユニットの前記投光方向に無線通信領域を有するアンテナと、を備え、
前記庇が、前記アンテナの指向性を設定可能な導電体からなり、かつ、前記投光方向に関する長さが変更可能に構成されていることを特徴とする灯器。 - 道路に設置される道路照明用の灯器であって、
発光体を有する光学ユニットと、
前記光学ユニットの周囲から前記発光体の投光方向へ延びる庇と、
前記光学ユニットに組み込まれ、かつ当該光学ユニットの前記投光方向に無線通信領域を有するアンテナと、を備え、
前記庇が、前記アンテナの指向性を設定可能な導電体からなり、かつ、前記投光方向に関する長さが変更可能に構成されていることを特徴とする灯器。
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