(57)【要約】【課題】光通信の信頼性の向上を図る。【解決手段】光通信装置は、透光性を有するパネル２１（風防９１）を通して光信号を送信する。光通信装置１は、光信号の信号媒体となる光を放射する発光体を発光させる駆動回路と、駆動回路を制御して発光体から光信号を送信させる送信制御回路とを備える。パネル２１において、光信号の信号媒体となる光を放射する放射範囲Ｓ１の少なくとも一部は、ウインドシールドワイパ３によってパネル２１に付着した異物が拭き取られる拭き取り範囲Ｓ２と重なっている。【選択図】        図３
2020068417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有するパネルを通して光信号を送信する光通信装置であって、
前記光信号の信号媒体となる光を放射する発光体を発光させる駆動回路と、
前記駆動回路を制御して前記発光体から前記光信号を送信させる送信制御回路と、
を備え、
前記パネルにおいて、前記光信号の信号媒体となる光を放射する放射範囲の少なくとも一部は、拭き取り機構によって前記パネルに付着した異物が拭き取られる拭き取り範囲と重なっている、
光通信装置。
【請求項２】
前記放射範囲の横方向の長さは、前記拭き取り範囲の横方向の長さよりも長い、
請求項１記載の光通信装置。
【請求項３】
前記放射範囲は、縦方向の長さよりも横方向の長さが長い、
請求項１又は２記載の光通信装置。
【請求項４】
前記パネルは、自動車の運転席の前方及び後方に設置される風防のうちの少なくとも一方の風防である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの光通信装置に用いられる光通信用の発光装置であって、
前記光信号の信号媒体となる光を放射する発光体を備え、
前記発光体は、前記パネルの端面から前記光を入射する、
光通信用の発光装置。
【請求項６】
前記パネルは、合わせガラスからなり、
前記発光体は、前記合わせガラスの中間膜で反射される波長の光を放射する、
請求項５記載の光通信用の発光装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかの光通信装置に用いられる光通信用の発光装置であって、
前記光信号の信号媒体となる光を放射する発光体を備え、
前記発光体は、前記パネルに対して前記光を投射するプロジェクタを有する、
光通信用の発光装置。
【請求項８】
前記発光体は、前記パネルの前記放射範囲に前記光信号を投射し、かつ、前記パネルにおける前記放射範囲以外の場所に報知情報を投射し、
前記報知情報は、前記光信号の送信状況を報知するための文字及び記号の少なくとも一方である、
請求項７記載の光通信用の発光装置。
【請求項９】
前記パネルと、
前記パネルを有する車体と、
前記車体に搭載される請求項１〜４のいずれかの光通信装置と、
を備える、
自動車。
【請求項１０】
前記パネルは、前記車体の運転席の前方及び後方に設置される風防のうちの少なくとも一方の風防である、
請求項９記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光通信装置、光通信用の発光装置、及び自動車に関する。より詳細には、本開示は、光を通信媒体とする光通信装置、通信媒体となる光を放射する光通信用の発光装置、及び、自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を通信媒体とする光通信装置が種々提案されている。例えば、特許文献１記載の車両用通信装置（光通信装置）は、道路を通行する車両（自動車）同士の間で通信（車車間通信）する用途などに用いられる。
【０００３】
特許文献１記載の従来例では、車両（自動車）のリアウインドウに貼り付けられた送光用ホログラムから光信号が送信され、後続車のフロントウインドウに設けられた受光用ホログラムで当該光信号を受信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−６８３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来例において、自動車のリアウインドウに異物（汚れ、雪など）が付着した場合、車両用通信装置から送信される光信号が前記異物に遮られてしまう可能性がある。光信号が前記異物に遮られた場合、光通信の信頼性の低下を招くおそれがある。したがって、光を通信媒体とする光通信装置においては、光通信の信頼性の向上を図ることが望まれている。
【０００６】
本開示の目的は、光通信の信頼性の向上を図ることができる光通信装置、光通信用の発光装置、及び自動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る光通信装置は、透光性を有するパネルを通して光信号を送信する。前記光通信装置は、前記光信号の信号媒体となる光を放射する発光体を発光させる駆動回路と、前記駆動回路を制御して前記発光体から前記光信号を送信させる送信制御回路とを備える。前記パネルにおいて、前記光信号の信号媒体となる光を放射する放射範囲の少なくとも一部は、拭き取り機構によって前記パネルに付着した異物が拭き取られる拭き取り範囲と重なっている。
【０００８】
本開示の一態様に係る光通信用の発光装置は、前記光通信装置に用いられる。前記発光装置は、前記光信号の信号媒体となる光を放射する発光体を備える。前記発光体は、前記パネルの端面から前記光を入射する。
【０００９】
本開示の一態様に係る光通信用の発光装置は、前記光通信装置に用いられる。前記発光装置は、前記光信号の信号媒体となる光を放射する発光体を備える。前記発光体は、前記パネルに対して前記光を投射するプロジェクタを有する。
【００１０】
本開示の一態様に係る自動車は、前記パネルと、前記パネルを有する車体と、前記車体に搭載される前記光通信装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示は、光通信の信頼性の向上を図ることができる光通信装置、光通信用の発光装置、及び自動車を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本開示の実施形態に係る光通信装置のブロック図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態に係る発光装置の断面図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態に係る自動車の背面図である。
【図４】図４は、同上の光通信装置から送信される光信号を受信する受信装置のブロック図である。
【図５】図５は、同上の発光装置の変形例の断面図である。
【図６】図６は、同上の発光装置の変形例を搭載した自動車の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の実施形態に係る光通信装置、光通信用の発光装置及び自動車について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００１４】
実施形態に係る光通信装置１は、図１に示すように、駆動回路１０と送信制御回路１１を備え、実施形態に係る発光装置４を用いて光信号を送信する。発光装置４は、一つ以上の固体光源２０と、パネル２１とを有する。固体光源２０は、例えば、８５０ｎｍ〜９２０ｎｍの赤外光を放射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。ただし、固体光源２０は、可視光を放射するＬＥＤであっても構わない。あるいは、固体光源２０は、レーザダイオードなどのＬＥＤ以外の固体光源でも構わない。
【００１５】
駆動回路１０は、固体光源２０に直流電流を供給することによって固体光源２０を発光させる。送信制御回路１１は、駆動回路１０を制御して発光体２から放射される光（赤外光）を変調する。送信制御回路１１は、一定周波数のパルス化搬送波を一定振幅のアナログ変調信号で変調する変調方式、いわゆる、パルス位置変調（Pulse Position Modulation）方式を採用する。例えば、送信制御回路１１は、一定の時間（シンボル時間）を４つのタイムスロットに分割する。送信制御回路１１は、１シンボル時間における一つのタイムスロットで発光体２を停止（消灯）し、残り三つのタイムスロットで発光体２の発光（点灯）させることにより、１シンボル時間で２ビットの情報（データ）を含む光信号を送信する。なお、送信制御回路１１は、マイクロコントローラと、マイクロコントローラで実行されるプログラムとで実現されることが好ましい。
【００１６】
パネル２１は、ガラスなどの透光性を有する材料で形成されている。パネル２１は、例えば、図２に示すように、第１板ガラス２１０と第２板ガラス２１１の間に合成樹脂製のフィルムからなる中間膜２１２を挟み込んだ、いわゆる合わせガラスである。なお、中間膜２１２は、可視光を透過し、かつ、赤外光（固体光源２０から放射される赤外光を含む。）を反射する性質を有している。固体光源２０から出射される光（赤外光）は、第１板ガラス２１０の端面から入射される。第１板ガラス２１０に入射した光の一部は、第１板ガラス２１０の表面（中間膜２１２と反対側の面）からパネル２１の外に放射される。また、第１板ガラス２１０に入射した光の他の一部は、第１板ガラス２１０と中間膜２１２の界面で反射されて第１板ガラス２１０の表面からパネル２１の外に放射される（図２参照）。
【００１７】
ところで、パネル２１は、自動車９の車体９０の後面窓９００を塞ぐ風防９１（窓ガラス）に用いられる（図３参照）。風防９１（パネル２１）は、車体９０の後面窓９００にはめ込まれ、枠状のシール９０１を介して車体９０に固定される。固体光源２０は、シール９０１の内部に収容される（図２参照）。ただし、固体光源２０と車体９０が熱的に結合されれば、固体光源２０の発する熱を車体９０に伝導させることにより、固体光源２０の温度上昇の抑制を図ることができる。
【００１８】
ここで、自動車９は、風防９１の表面に付着した雨滴などを拭き取るためにウインドシールドワイパ３（拭き取り機構）を備えている。ウインドシールドワイパ３は、車体９０に設けられたワイパモータと、ワイパアーム３０と、ワイパモータの駆動力をワイパアーム３０に伝達するワイパリンクと、ワイパアーム３０の先端に取り付けられるワイパブレード３１とを有する（図３参照）。ウインドシールドワイパ３は、ワイパアーム３０の先端に取り付けられたワイパブレード３１によって風防９１の表面（パネル２１の第１板ガラス２１０の表面）に付着した異物（雨滴、雪、汚れなど）を拭き取る。
【００１９】
なお、パネル２１は、風防９１と別体に形成されてもよい。例えば、パネル２１は、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂材料によってシート状に形成され、風防９１の第２板ガラス２１１の表面（中間膜２１２と反対側の面）に貼り付けられてもよい。
【００２０】
ここで、発光体２は、パネル２１（風防９１）全体から光（赤外光）を放射してもよいが、パネル２１（風防９１）の一部分だけから光（赤外光）を放射してもよい。ただし、パネル２１（風防９１）において光（赤外光）が放射される範囲（放射範囲Ｓ１）の少なくとも一部は、ウインドシールドワイパ３によるパネル２１（風防９１）の拭き取り範囲Ｓ２と重なっていることが望ましい（図３参照）。つまり、汚れ及び雪のように光（赤外光）を遮る可能性の高い異物がパネル２１（風防９１）の表面に付着していると、発光体２から放射される光（赤外光）が異物に遮られ、後続の自動車に搭載された受信装置で光信号を受信しにくくなる。しかしながら、拭き取り範囲Ｓ２においては、ウインドシールドワイパ３によって異物が拭き取られるため、拭き取り範囲Ｓ２と重なる放射範囲Ｓ１からは光信号が確実に送信される。ゆえに、実施形態に係る光通信装置１では、光信号の放射範囲Ｓ１の少なくとも一部がウインドシールドワイパ３の拭き取り範囲Ｓ２と重なっているので、パネル２１（風防９１）に付着した異物によって光信号が遮られることを防止しできる。
【００２１】
続いて、光通信装置１から送信される光信号を受信する受信装置５について説明する。受信装置５は、図４に示すように、撮像素子５０と、読出回路５１と、受信制御回路５２とを備える。撮像素子５０は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。撮像素子５０は、縦方向及び横方向に並んだ複数の画素を有する。各画素は、受けた光を電荷に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードから電荷を取り出すための出力スイッチと、フォトダイオードの電荷をリセット（放電）するリセットスイッチと、フォトダイオードの電荷を増幅するアンプとを有している。読出回路５１は、撮像素子５０の各画素のリセットスイッチをオンしてフォトダイオードの電荷をリセットしたのち、リセットスイッチをオフすることによって各画素の受光を開始する。そして、読出回路５１は、出力スイッチをオンしてフォトダイオードから電荷を読み出したのち、出力スイッチをオフすることによって各画素の受光を終了する。ただし、読出回路５１は、撮像素子５０の複数の画素のうち、横方向の１行（１ライン）ごとに時間差をおいて受光の開始及び終了の制御を行う。
【００２２】
受信制御回路５２は、読出回路５１で読み出した１フレームの画像に含まれる光信号を復調し、光通信装置１から送信された光信号に含まれる情報を取得する。ここで、光信号に含まれる情報とは、例えば、光通信装置１を搭載している自動車９の無線通信用の識別情報である。無線通信用の識別情報は、例えば、自動車９に搭載された無線通信装置（２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯の電波を通信媒体とする無線通信装置）のアドレスである。つまり、光通信装置１を搭載した自動車９の後ろを走行する自動車では、光通信装置１から送信される光信号を受信することで先行車（自動車９）の無線通信用の識別情報を取得することができる。その結果、後続の自動車と先行車（自動車９）との間で無線通信装置による無線通信を行うことができる。
【００２３】
なお、受信装置５は、光通信専用の受信装置であってもよいが、例えば、自動車に搭載されているドライブレコーダで撮像した画像から光信号を受信してもよい。あるいは、カメラ付きのスマートフォンで専用のアプリを実行することにより、当該スマートフォンを受信装置５として利用することも可能である。
【００２４】
上述のように実施形態に係る光通信装置１では、光信号の放射範囲Ｓ１の少なくとも一部がウインドシールドワイパ３の拭き取り範囲Ｓ２と重なっている。そのため、光通信装置１は、パネル２１（風防９１）に付着した異物によって光信号が遮られることを防止し、光通信の信頼性の向上を図ることができる。
【００２５】
ここで、ウインドシールドワイパ３の拭き取り範囲Ｓ２は、風防９１の大きさ（面積）によって異なる。したがって、発光装置４（発光体２）の放射範囲Ｓ１の横方向の長さは、ウインドシールドワイパ３の拭き取り範囲Ｓ２の横方向の長さよりも長いことが好ましい（図３参照）。放射範囲Ｓ１の横方向の長さが拭き取り範囲Ｓ２の横方向の長さよりも長ければ、拭き取り範囲Ｓ２の横方向の長さに関わらず、放射範囲Ｓ１を大きくして光通信の信頼性の更なる向上を図ることができる。
【００２６】
また、受信装置５の撮像素子５０は、一般に縦方向の長さよりも横方向の長さが長く形成されている。そのため、発光装置４（発光体２）の放射範囲Ｓ１は、撮像素子５０の形状に合わせて、縦方向の長さよりも横方向の長さが長いことが好ましい（図３参照）。放射範囲Ｓ１の横方向の長さが縦方向の長さよりも長ければ、放射範囲Ｓ１の横方向の長さが縦方向の長さよりも短い場合に比べて、光信号が受信装置５で受信されやすくなる。その結果、光通信装置１は、光通信の信頼性の更なる向上を図ることができる。
【００２７】
次に、本実施形態に係る発光装置４の変形例を説明する。変形例の発光装置４は、図５に示すように、発光体２がプロジェクタ２２を有している。プロジェクタ２２は、パネル２１（風防９１）に対して、光信号の通信媒体となる光を投射する。プロジェクタ２２は、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing：登録商標）方式のプロジェクタである。なお、パネル２１（風防９１）を構成する合わせガラスの中間膜２１２は、粒子状の多数の蛍光体２１３を有している（図５参照）。
【００２８】
プロジェクタ２２は、光通信装置１の駆動回路１０によって駆動される。プロジェクタ２２からパネル２１（風防９１）の第２板ガラス２１１に照射される光は、中間膜２１２に存在する多数の蛍光体２１３で波長変換された後、第１板ガラス２１０を透過する。変形例の発光装置４は、実施形態に係る発光装置４に比べて、放射範囲Ｓ１における輝度分布の均斉化を図ることができる。
【００２９】
ここで、プロジェクタ２２（発光体２）は、パネル２１（風防９１）の放射範囲Ｓ１に光信号を投射し、かつ、パネル２１における放射範囲Ｓ１以外の場所（例えば、放射範囲Ｓ１の下）に報知情報Ｓ３を投射することが好ましい。報知情報Ｓ３は、光信号の送信状況を報知するための文字及び記号の少なくとも一方であることが好ましい。例えば、報知情報Ｓ３として、光信号の送信中であることを知らせるために「LID Sending」の文字列を投射すればよい（図６参照）。また、報知情報Ｓ３は、ウインドシールドワイパ３の拭き取り範囲Ｓ２内に投射されることが好ましい。
【００３０】
変形例の発光装置４によれば、パネル２１における放射範囲Ｓ１以外の場所に報知情報を投射することにより、光信号の送信状況を視覚的に報知することができる。
【００３１】
上述のように第１の態様に係る光通信装置（１）は、透光性を有するパネル（２１）を通して光信号を送信する。第１の態様に係る光通信装置（１）は、光信号の信号媒体となる光を放射する発光体（２）を発光させる駆動回路（１０）と、駆動回路（１０）を制御して発光体（２）から光信号を送信させる送信制御回路（１１）とを備える。パネル（２１）において、光信号の信号媒体となる光を放射する放射範囲（Ｓ１）の少なくとも一部は、拭き取り機構（ウインドシールドワイパ３）によってパネル（２１）に付着した異物が拭き取られる拭き取り範囲（Ｓ２）と重なっている。
【００３２】
第１の態様に係る光通信装置（１）は、パネル（２１）に付着した異物によって光信号が遮られることを防止し、光通信の信頼性の向上を図ることができる。
【００３３】
第２の態様に係る光通信装置（１）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る光通信装置（１）において、放射範囲（Ｓ１）の横方向の長さは、拭き取り範囲（Ｓ２）の横方向の長さよりも長いことが好ましい。
【００３４】
第２の態様に係る光通信装置（１）は、拭き取り範囲（Ｓ２）の横方向の長さに関わらず、放射範囲（Ｓ１）を大きくして光通信の信頼性の更なる向上を図ることができる。
【００３５】
第３の態様に係る光通信装置（１）は、第１又は第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る光通信装置（１）において、放射範囲（Ｓ１）は、縦方向の長さよりも横方向の長さが長いことが好ましい。
【００３６】
第３の態様に係る光通信装置（１）は、放射範囲（Ｓ１）の横方向の長さが縦方向の長さよりも短い場合に比べて、光信号が受信されやすくなるので、光通信の信頼性の更なる向上を図ることができる。
【００３７】
第４の態様に係る光通信装置（１）は、第１〜第３の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第４の態様に係る光通信装置（１）において、パネル（２１）は、自動車（９）の運転席の前方及び後方に設置される風防（９１）のうちの少なくとも一方の風防（９１）であることが好ましい。
【００３８】
第４の態様に係る光通信装置（１）は、自動車（９）の風防（９１）をパネル（２１）に利用することにより、パネル（２１）の設置スペースの削減を図ることができる。
【００３９】
第５の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、第１〜第４の態様のいずれか一つの態様に係る光通信装置（１）に用いられる。第５の態様に係る発光装置（４）は、光信号の信号媒体となる光を放射する発光体（２）を備える。発光体（２）は、パネル（２１）の端面から光を入射する。
【００４０】
第５の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、光通信の信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】
第６の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、第５の態様との組合せにより実現され得る。第６の態様に係る発光装置（４）において、パネル（２１）は、合わせガラスからなることが好ましい。発光体（２）は、合わせガラスの中間膜で反射される波長の光を放射することが好ましい。
【００４２】
第６の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、光信号がパネル（２１）に導光されることにより、光信号の放射範囲（Ｓ１）の拡大を図ることができる。
【００４３】
第７の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、第１〜第４の態様のいずれか一つの態様に係る光通信装置（１）に用いられる。第７の態様に係る発光装置（４）は、光信号の信号媒体となる光を放射する発光体（２）を備える。発光体（２）は、パネル（２１）に対して光を投射するプロジェクタを有する。
【００４４】
第７の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、光通信の信頼性の向上を図ることができる。
【００４５】
第８の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、第７の態様との組合せにより実現され得る。第８の態様に係る発光装置（４）において、発光体（２）は、パネル（２１）の放射範囲（Ｓ１）に光信号を投射し、かつ、パネル（２１）における放射範囲（Ｓ１）以外の場所に報知情報（Ｓ３）を投射することが好ましい。報知情報（Ｓ３）は、光信号の送信状況を報知するための文字及び記号の少なくとも一方であることが好ましい。
【００４６】
第８の態様に係る光通信用の発光装置（４）は、光信号の送信状況を視覚的に報知することができる。
【００４７】
第９の態様に係る自動車（９）は、パネル（２１）と、パネル（２１）を有する車体（９０）と、車体（９０）に搭載される第１〜第４の態様のいずれかに係る光通信装置（１）とを備える。
【００４８】
第９の態様に係る自動車（９）は、光通信の信頼性の向上を図ることができる。
【００４９】
第１０の態様に係る自動車（９）は、第９の態様との組合せにより実現され得る。第１０の態様に係る自動車（９）において、パネル（２１）は、車体（９０）の運転席の前方及び後方に設置される風防（９１）のうちの少なくとも一方の風防（９１）であることが好ましい。
【００５０】
第１０の態様に係る自動車（９）は、風防（９１）をパネル（２１）に利用することにより、パネル（２１）の設置スペースの削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  光通信装置
２  発光体
３  ウインドシールドワイパ（拭き取り機構）
４  発光装置
９  自動車
１０  駆動回路
１１  送信制御回路
２１  パネル
９０  車体
９１  風防
Ｓ１  放射範囲
Ｓ２  拭き取り範囲
Ｓ３  報知情報
【図１】
2020068417.tif 000003
【図２】
2020068417.tif 000004
【図３】
2020068417.tif 000005
【図４】
2020068417.tif 000006
【図５】
2020068417.tif 000007
【図６】
2020068417.tif 000008