(57)【要約】【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を提供する。【解決手段】ＬＥＤ７、及び、可視光透過性を有し前記ＬＥＤ７を前方で覆うカバー部材９を有する光学ユニット２と、この光学ユニット２に組み込まれたパッチアンテナ４ａとを備えている。パッチアンテナ４ａが有しているパッチ素子１１は、ＬＥＤ７の前端よりも前方に配置されている。パッチ素子１１は透明導電体からなる。【選択図】      図２
2010152674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体、及び、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を有する光学ユニットと、
前記光学ユニットに組み込まれたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、透明導電体からなるアンテナ素子を有していることを特徴とする灯器。
【請求項２】
前記アンテナ素子は、前記発光体の前端よりも前方に配置されている請求項１に記載の灯器。
【請求項３】
前記アンテナ素子は、可視光透過性を有している基材上に設けられている請求項１又は２に記載の灯器。
【請求項４】
前記光学ユニットの内の、前記発光体から前記アンテナ素子を透過しないで光が投光方向に進む領域に、前記基材及び当該基材上に設けられた前記アンテナ素子とからなる透明アンテナ部とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部が設けられている請求項３に記載の灯器。
【請求項５】
前記発光体は、複数の発光ダイオードからなり、
前記基材及び前記光透過部は光拡散性能を有している請求項４に記載の灯器。
【請求項６】
前記光学ユニットの内の、前記発光体から前記アンテナ素子を透過しないで光が投光方向に進む領域に、前記アンテナ素子とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部が設けられている請求項１又は２に記載の灯器。
【請求項７】
前記アンテナ素子は、前記カバー部材の前面又は後面に設けられている請求項１又は２に記載の灯器。
【請求項８】
前記透明導電体は、金属薄膜、酸化物半導体薄膜、スピネル形化合物、導電性窒化物薄膜、導電性ホウ化物薄膜、導電性高分子膜からなる群から選択される一つである請求項１〜７のいずれか一項に記載の灯器。
【請求項９】
発光体、及び、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を有する光学ユニットと、
前記光学ユニットに組み込まれたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、透明導電体からなるアンテナ素子を有していることを特徴とする交通信号灯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯器、及び、道路等に設置される交通信号灯器に関する。
【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、道路に路側通信装置（インフラ装置）が設置されていて、この路側通信装置から発せられた無線情報を、道路を走行する車両に搭載した車載通信装置が受信し、車載通信装置が無線情報に含まれている各種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）。
このような路側通信装置と車載通信装置との間の通信（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、このアーム上に路側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、前記支柱に路側通信装置のアンテナを取り付けることができる。
【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】
路側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、煩雑となり、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】
（１）本発明の灯器は、発光体、及び、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を有する光学ユニットと、前記光学ユニットに組み込まれたアンテナとを備え、前記アンテナは、透明導電体からなるアンテナ素子を有していることを特徴とする。
本発明によれば、アンテナは、灯器の光学ユニットに組み込まれているため、当該アンテナを目立たなくすることができ、さらに、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とできる。そして、アンテナが光学ユニットに組み込まれているが、このアンテナのアンテナ素子は透明導電体からなるため、発光体から発せられた光はアンテナ素子を透過することが可能である。したがって、アンテナ素子が発光体による発光（灯光）の妨げになることを防止することができる。
【０００７】
（２）また、前記アンテナ素子が、前記発光体の前端よりも前方に配置されていても、当該アンテナ素子は透明導電体からなるため、アンテナ素子が発光体による前方への発光の妨げになることを防止することができる。
【０００８】
（３）また、透明導電体からなるアンテナ素子が薄い場合、当該アンテナ素子を、可視光透過性を有している基材上に設ければよい。この基材によれば、アンテナ素子を透明導電膜により形成することができる。
【０００９】
（４）前記基材を備えている灯器において、前記光学ユニットの内の、前記発光体から前記アンテナ素子を透過しないで光が投光方向に進む領域に、前記基材及び当該基材上に設けられた前記アンテナ素子とからなる透明アンテナ部とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部が設けられているのが好ましい。
この場合、発光体から、前記透明アンテナ部を透過して前方へ届く光の輝度と、それ以外である前記光透過部を透過して前方へ届く光の輝度とを合わせることができる。
【００１０】
（５）また、この場合において、前記発光体は、複数の発光ダイオードからなり、前記基材及び前記光透過部は光拡散性能を有しているのが好ましい。
この場合、発光ダイオードからの光は基材及び光透過部を透過するが、この際、光が拡散されることで、複数の発光ダイオードそれぞれの存在を判りにくくすることができ、光学ユニットの全体から光が発光しているように見せることができる。
【００１１】
（６）また、アンテナが、透明導電体からなるアンテナ素子を有していることを特徴とする前記灯器において、前記光学ユニットの内の、前記発光体から前記アンテナ素子を透過しないで光が投光方向に進む領域に、前記アンテナ素子とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部が設けられているのが好ましい。
この場合、発光体から、透明導電体からなるアンテナ素子を透過して前方へ届く光の輝度と、それ以外である前記光透過部を透過して前方へ届く光の輝度とを合わせることができる。
【００１２】
（７）また、アンテナが、透明導電体からなるアンテナ素子を有していることを特徴とする前記灯器において、前記アンテナ素子は、前記カバー部材の前面又は後面に設けられているのが好ましい。
この場合、透明導電体が薄くてもよい。また、透明導電体からなるアンテナ素子を形成するための専用の部材は不要である。
【００１３】
（８）また、前記各灯器において、前記透明導電体は、金属薄膜、酸化物半導体薄膜、スピネル形化合物、導電性窒化物薄膜、導電性ホウ化物薄膜、導電性高分子膜からなる群から選択される一つである。
これにより、アンテナ素子は光透過性を有することができ、また、アンテナ素子としての性能を発揮させることができる。
【００１４】
（９）本発明の交通信号灯器は、発光体、及び、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を有する光学ユニットと、前記光学ユニットに組み込まれたアンテナとを備え、前記アンテナは、透明導電体からなるアンテナ素子を有していることを特徴とする。
本発明によれば、アンテナは、交通信号灯器の光学ユニットに組み込まれているため、当該アンテナを目立たなくすることができ、さらに、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とできる。そして、アンテナが光学ユニットに組み込まれているが、このアンテナのアンテナ素子は透明導電体からなるため、発光体から発せられた光はアンテナ素子を透過することが可能である。したがって、アンテナ素子が発光体による発光（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】
【００１５】
本発明によれば、アンテナは、灯器の光学ユニット、交通信号灯器の光学ユニットに組み込まれているため、アンテナ設置用の専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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の灯器の実施の一形態を示す正面図である。図１の灯器は交通信号用であり、この交通信号灯器１（以下、単に信号灯器１ともいう）は、道路に設置された車両用である。
信号灯器１の設置構造について説明すると、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、信号灯器１の設置構造は図示したもの以外であってもよい。例えば、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を歩道橋に架設してもよい。また、本発明の信号灯器１は図示しないが、歩行者用であってもよい。
【００１７】
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の上側には庇３０が取り付けられている。
前記支柱４０には、制御装置５ａが取り付けられていて、この制御装置５ａは、信号灯器１の点灯を制御する。なお、制御装置５ａは、信号灯器１の筐体３内に設けられていてもよい。
【００１８】
この制御装置５ａの他に、後述するアンテナ４を用いた無線通信の制御を行なう制御装置５ｂも設けられている。両制御装置５ａ，５ｂは別のものであってもよいが、一方の制御装置が他方の制御装置を兼ねていてもよい。また、両制御装置５ａ，５ｂが別々である場合であっても、両制御装置を同一の筐体に内蔵させることができる。又は、筐体をそれぞれ別々とし、無線通信用の制御装置５ｂを点灯用の制御装置５ａの近傍（同一の支柱４０）に設置してもよい。
【００１９】
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。図５は、光学ユニット２の内部の拡大断面図である。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ＬＥＤ基板８と、収容部材６と、カバー部材９とを有している。
ＬＥＤ基板８は、その裏面に配線パターンが形成されていて、ＬＥＤ７のリード線（端子）７ｃ，７ｄと繋がっている（図５参照）。図１の制御装置５ａ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基板８と接続されている。
ＬＥＤ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（モールド部）７ｅを有し、このレンズ部７ｅ内にＬＥＤ素子７ｂが設けられている。
【００２０】
図４において、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。収容部材６とカバー部材９との間に収容空間部Ｓが形成されていて、この収容空間部ＳにＬＥＤ７及びＬＥＤ基板８が収容されている。収容部材６は、鋼板、アルミ又は樹脂製である。
図４の光学ユニット２は、後に説明する反射防止部材１０を更に備えている。反射防止部材１０は収容部材６に取り付けられていて、この反射防止部材１０に前記ＬＥＤ基板８は取り付けられている。また、後述するアンテナ４も、反射防止部材１０に取り付けられている。なお、反射防止部材１０を省略してもよく、この場合、ＬＥＤ基板８は収容部材６に直接取り付けられる。また、この場合、後述のアンテナ４は、スペーサ等を介してＬＥＤ基板８に取り付けられる。
【００２１】
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。この光学ユニット２（信号灯器１）において、前方とはＬＥＤ７の光の投光側であり（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。カバー部材９の後面（背面）９ａは凹曲面であり、前面９ｂが凸曲面である。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。カバー部材９は、ガラス又は樹脂製である。
【００２２】
〔アンテナ４の第一の形態〕
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。
図２、図３及び図４に示しているアンテナ４はパッチアンテナ４ａ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、パッチ素子１１とグランド素子１２とが、光学ユニット２内に格納されている。
【００２３】
図４において、グランド素子１２はＬＥＤ基板８よりも前方に配置されていて、さらに、パッチ素子１１は、このグランド素子１２の前方であって、さらにＬＥＤ７の前端３９よりも前方に配置されている。そして、このパッチアンテナ４ａに所望の性能を持たせるために、ブランド素子１２とパッチ素子１１との間には、所定の前後方向の間隔Ｅが設けられている（図５参照）。また、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。つまり、パッチ素子１１の前後方向の取り付け位置は、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ｂとなっている。
【００２４】
このように、パッチ素子１１は、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に位置していることから、パッチ素子１１がＬＥＤ７の前方への投光を阻害しないように、パッチ素子１１は、その厚さ方向（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）。パッチ素子１１が可視光透過性を有するための構成については後に説明する。
パッチ素子１１は、円形又は矩形（図３では円形）の平面状に形成されていて、反射防止部材１０から前方へ立設されたスペーサ２２によって支持され、固定されている。
【００２５】
グランド素子１２は、ＬＥＤ７の前端３９とＬＥＤ基板８との間に位置していて、円形又は矩形（図３では円形）の平面状（平板状）に形成されている。図４のグランド素子１２は、前記反射防止部材１０に取り付けられているが（図４参照）、ＬＥＤ基板８から前方に立設させたスペーサ（図示せず）によって支持される構成でもよい。なお、反射防止部材１０を省略する場合、パッチ素子１１及びグランド素子１２はＬＥＤ基板８に取り付けられる。
【００２６】
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（又はＬＥＤ７のリード線７ｃ、７ｄ）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１４の配置は、ＬＥＤ７の配置と一致している。したがって、グランド素子１２は網目構造となる。このため、ＬＥＤ７をグランド素子１２の孔１４に挿し入れることで、グランド素子１２がＬＥＤ７に干渉することなく、グランド素子１２を所定の位置に設置することができる。
また、グランド素子１２を、金属ワイヤ等の導線によって（導線を編んで）形成したメッシュ構造としてもよい。この場合、導線間を前記孔とし、この孔にＬＥＤ７を位置させるように構成することができる。
【００２７】
パッチ素子１１が可視光透過性を有するための構成について説明する。
パッチ素子１１は可視光透過性を有するために透明導電体からなる。透明導電体としては、金属薄膜（Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｃｒ等からなる３〜１５ｎｍの薄膜）、酸化物半導体薄膜（Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＴｉＯ2、ＣｄＩｎ2Ｏ4、Ｃｄ2ＳｎＯ4、Ｚｎ2ＳｎＯ4、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系）、スピネル形化合物（ＭｇＩｎＯ4、ＣａＧａＯ4）、導電性窒化物薄膜（ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ）、導電性ホウ化物薄膜（ＬａＢ6）、導電性高分子膜からなる群から選択される一つとすることができる。
【００２８】
パッチ素子１１を構成するために透明導電体を薄くする場合、図５と図６に示しているように、透明導電体（透明導電膜）からなるパッチ素子１１は、アンテナ用基板１６の面上に設けられている。アンテナ用基板１６は、可視光透過性を有している材質からなり、例えば、透明なガラスや、アクリル製等の樹脂板がある。このような透明な板材の前面（又は後面であってもよい）に、透明導電体からなるパッチ素子１１が形成される。
例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電体からなるパッチ素子１１は、アンテナ用基板１６に例えばスパッタリングや真空蒸着等を行なうことにより得られる。
【００２９】
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、金属板によって形成することができる。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、パッチ素子１１と同様に、ガラスや樹脂製等の板部材からなるアンテナ用基板に、スパッタリングや蒸着によって導体膜を形成したものや、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。
【００３０】
図４において、収容部材６（底部６ａ）には、パッチアンテナ４ａへ給電するための同軸ケーブル１５を接続させる端子部１９が取り付けられていて、この端子部１９に、図１の制御装置５ｂから延びる同軸ケーブル１５が接続されている。そして、この端子部１９から前方へ延びる同軸ケーブル１５ａが、パッチアンテナ４ａと接続されている。同軸ケーブル１５ａは、中心導体１５ｂ、絶縁体１５ｃ、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有していて、外導体１５ｄがグランド素子１２に接続されている。外導体１５ｄとグランド素子１２とは、例えば半田によって接続し固定することができる。
【００３１】
図６は、パッチ素子１１及び同軸ケーブル１５ａとの接続部の拡大断面図である。パッチ素子１１には、同軸ケーブル１５ａの中心導体１５ｂが接続される。このために、アンテナ用基板１６に透明導電体（透明導電膜）からなるパッチ素子１１が形成されていて、この透明導電体上の一部に、ランド部として導体膜（金属膜）２０が形成されている。そして、アンテナ用基板１６、パッチ素子１１及び導体膜２０を貫通している貫通孔２１が形成されていて、この貫通孔２１に同軸ケーブル１５ａの中心導体１５ｂが挿通し、この中心導体１５ｂが導体膜２０上で半田付けされている。
なお、図６において、透明導電体からなるパッチ素子１１上に、さらに可視光透過性を有するコート材２３が設けられていてもよい。コート材２３は、例えば、表面の保護、反射防止等の機能を有している。
【００３２】
以上より、この実施形態では、アンテナ用基板１６と、この基板１６上に設けられたパッチ素子１１とから、透明アンテナ部３５が構成されている（図４参照）。
アンテナ用基板１６は、前記のとおり例えば透明無色のガラスからなり、可視光について高い透過率を有している。そして、本発明の透明アンテナ部３５の可視光（波長領域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の透過率として、好ましいのは５０％以上であり、さらに好ましい値としては８０％以上である。例えば、透明導電体を、膜厚が０．３μｍ、シート抵抗が５Ω／□の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）とした場合、透明アンテナ部３５の可視光透過率を８０％以上とすることができる。
【００３３】
また、図４の実施形態では、光学ユニット２内に、前記透明アンテナ部３５と共に、前記透明アンテナ部３５とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部３６が設けられている。光透過部３６は、光学ユニット１の内の、ＬＥＤ基板８に実装されている複数のＬＥＤ７から透明アンテナ部３５（パッチ素子１１）を透過しないで光が投光方向（前方）に進む領域に設けられている。具体的に説明すると、光学ユニット１内で、透明アンテナ部３５が設けられていない領域に、光透過部３６が設けられている。つまり、光透過部３６は、透明アンテナ部３５の外周側に設けられている。図３及び図４の場合、光透過部３６は、透明アンテナ部３６の外周輪郭形状よりも、僅かに大きい内周形状を有している環状（円環状）となる。なお、図３では、光透過部３６は省略されている。また、図４では、光透過部３６は透明アンテナ部３５と同一平面上に配置されている。
【００３４】
光透過部３６の具体的な構成としては、アンテナ用基板１６を、複数のＬＥＤ７をすべて前側から覆うように、パッチ素子１１の輪郭形状よりも大きく形成し、このアンテナ用基板１６の一部（図４では中央）に、パッチ素子１１となる透明導電体を形成し、その残りの部分に、この透明導電体と同程度の可視光透過率を有する光透過膜３６ａを形成すればよい。これにより、アンテナ用基板１６の内の、光透過膜３６ａが形成されている部分が光透過部３６となり、透明導電体からなるパッチ素子１１が形成されている部分が透明アンテナ部３５となる。光透過膜３６ａは、光透過性のある塗料を基板に塗布して形成したり、光透過性のあるシートを基板に貼り付けたりすることによって得ることができる。
又は、光透過部３６は、透明アンテナ部３５（アンテナ用基板１６）とは別部材から構成してもよい。また、光透過部３６は絶縁体としている。
【００３５】
このように、光学ユニット２内に、透明アンテナ部３５とほぼ等しい可視光透過率を有する光透過部３６が設けられていることで、複数のＬＥＤ７から、透明アンテナ部３５を透過して前方へと届く光の輝度と、それ以外である光透過部３６を透過して前方へと届く光の輝度とを合わせることができる。すなわち、光透過部３６が無い場合、光学ユニット２の中央部（透明アンテナ部３５が設けられている部分）のみ輝度が若干低下するおそれがあるが、光透過部３６を設けることで、光学ユニット２の輝度は全面において均一とすることができる。
【００３６】
また、ＬＥＤ基板８には複数のＬＥＤ７が平面的に広がって実装されていることから、この信号灯器１を凝視すると、個々のＬＥＤ７の存在が気になる場合がある。そこで、アンテナ用基板１６及び光透過部３６は、光拡散性能を有している構成とするのが好ましい。このために、アンテナ用基板１６の後面１６ｂ（図６参照）、及び、光透過部３６の本体部となる基板の後面に、粗面加工が施されている。例えば、アンテナ用基板１６及び光透過部３６の基板をすりガラスとすればよく、これにより、複数のＬＥＤ７からの光は、透明アンテナ部３５及び光透過部３６で拡散されるので、その後方に存在している個々のＬＥＤ７の存在（ＬＥＤ７の輪郭）を判りにくくすることができ、光学ユニット２の全体から光が前方へ向かって発光しているように見せることができる。
【００３７】
また、図４の光学ユニット２の変形例として、透明導電体からなるパッチ素子１１自身が強度を有している場合、つまり、板状の透明導電体からなるパッチ素子１１を採用する場合、前記アンテナ用基板１６を省略することができる。
この場合において、前記光透過部３６は、このパッチアンテナ１１とほぼ等しい可視光透過率を有する構成となる。
【００３８】
また、図７は、図４の光学ユニット２の変形例を示している断面図である。この信号灯器の光学ユニット２も、図４の場合と同様に、光学ユニット２にパッチアンテナ４ａが組み込まれていて、透明導電体からなるパッチ素子１１は、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に配置されている。
図４の場合と異なる点は、アンテナ用基板１６が省略されていて、パッチ素子１１は、カバー部材９の後面９ａに設けられている。つまり、カバー部材９の後面９ａに対して、スパッタリングや蒸着によって、透明導電体からなるパッチ素子１１が形成されている。
また、図示しないが、透明導電体からなるパッチ素子１１を、カバー部材９の前面９ｂに形成してもよい。この場合、同軸ケーブル１５ａの中心導体１５ｂはカバー部材９を貫通する。
【００３９】
以上の各形態によれば、パッチ素子１１及びグランド素子１２はＬＥＤ基板８の前方に設けられていることから、後面に配線パターンが形成されているＬＥＤ基板８が、アンテナ４ａ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。
さらに、パッチ素子１１は、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられていて、このパッチ素子１１は、透明導電体からなり可視光透過性を有しているため、当該パッチ素子１１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。
【００４０】
仮にパッチ素子が可視光透過性を有していない場合、当該パッチ素子をＬＥＤ７の前端３９よりも後方に配置する必要がある。しかし、本発明では、パッチ素子１１を透明導電体で構成することにより、パッチ素子１１をＬＥＤ７の前端３９よりも後方とする必要がない。このため、ＬＥＤ基板８の前面８ａ側に実装させたＬＥＤ７が前後方向に短くても、当該ＬＥＤ７の前端３９の前後位置に影響されないで、ＬＥＤ基板８の前方において、グランド素子１２から前方に所定の間隔Ｅ（図５参照）を設けてパッチ素子１１を簡単に配置することができる。
【００４１】
また、パッチ素子に可視光透過性を備えさせるために、例えば図示しないがパッチ素子を、導線を縦横等に編んだメッシュ構造とすることも考えられる。しかし、このようなパッチ素子をＬＥＤの前端よりも前方に配置した場合、おおよそ発光の妨げになることを防止することはできるが、導線にＬＥＤが隠れてしまう部分が発生する。しかし、本発明のようにパッチ素子１１を透明導電体によれば、パッチ素子１１によってＬＥＤ７が完全に隠れてしまうことはない。
【００４２】
パッチ素子１１とグランド素子１２とは、前後方向に対向した配置となり、このパッチアンテナ４ａの指向性は、信号灯器１から前方へ向かう方向となる。したがって、光学ユニット２の投光方向と、アンテナ４ａの指向性とを略一致させることができる。これにより、信号灯器１は、当該信号灯器１が設置されている道路を走行する車両に対して、見通しが良い位置に設置されることから、このアンテナ４ａの指向性によって、前記車両に搭載した車載通信装置（図示せず）との間で、良好な通信状態が得られる。
【００４３】
また、パッチ素子１１及びグランド素子１２は、ＬＥＤ基板８と平行になるように配置されている。信号灯器１はドライバへの視認性に鑑みて、通常、ＬＥＤ基板８自体を少し下方に傾けて設置してある。このため、パッチ素子１１及びグランド素子１２をＬＥＤ基板８に平行に取り付けることによって、アンテナ４ａの指向性も自然に下方に向く。
なお、路車間通信での無線通信の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、アンテナ４ａをＬＥＤ基板８に対して上下方向又は左右方向に傾けるようにしてもよい。つまり、アンテナ４ａの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の一方又は双方を、ＬＥＤ基板８に対して傾けて配置してもよい。
【００４４】
このように、信号灯器１の光学ユニット２に組み込まれたパッチアンテナ４ａ及び前記制御装置５ｂ（図１参照）を路側通信装置とすることで、当該路側通信装置と車両に搭載した車載通信装置との間で無線通信（路車間通信）が行われ、交通安全の促進や交通事故の防止を目的とする高度道路交通システム（ＩＴＳ）を実現することができる。このシステムで使用される無線周波数は、例えば、７２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯がある。
【００４５】
アンテナ４をパッチアンテナ４ａとして、使用周波数を７２０ＭＨｚ帯に設定する場合、ＬＥＤ基板８の前方に配置されるパッチ素子１１とグランド素子１２との前後方向の間隔は１０〜４０ｍｍに設定される。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、パッチ素子１１とグランド素子１２との間に、図示しないが誘電体を介在させてもよい。
【００４６】
また、信号灯器１は、屋外に設置されていることから、ＬＥＤ基板８やＬＥＤ７に照りつけた西日や朝日が地上へ反射し、その反射光によって、灯器が見づらくなったり、点灯していない灯器が点灯しているように見える「擬似点灯」が生じたりする。
そこで、図４と図５において、前記反射防止部材１０は、光学ユニット２の外部から入射する光（太陽光）がＬＥＤ基板８及びＬＥＤ７の少なくとも一方により反射するのを防止する機能を有している。これにより、信号灯器１が見づらくなったり擬似点灯が生じたりするのを防止することができる。反射防止部材１０は、絶縁部材である合成樹脂材により形成され、ＬＥＤ基板８よりも前方に配置されている。
また、前記のとおり、この反射防止部材１０を用いてパッチ素子１１等を支持することによって、部品の兼用による構造の簡素化や、製造コストの低減を図ることができる。
【００４７】
光学ユニットの全体構成は図２、図３及び図４に示したものであって、パッチ素子１１を矩形とした場合のアンテナ内蔵型光学ユニットのモデルにおける、ＶＳＷＲ特性及び指向性について説明する。
図１２は、このモデルにおいて、周波数を７２０ＭＨｚに設定した場合のＶＳＷＲを示したグラフである。なお、このモデルでは、ＬＥＤ基板８にはＬＥＤが設けられておらず、グランド素子１２には前記孔１４が形成されていないものとしている。しかし、このモデルによるＶＳＷＲ特性と指向性とについては、グランド素子１２に孔１４を形成したアンテナ４による特性と同等である。
【００４８】
このモデルにおけるパッチ素子１１は、酸化インジウムスズからなる透明導電体（以下、ＩＴＯ膜という）であり、このパッチ素子１１がガラスからなるアンテナ用基板１６の面に形成されたものである。ＩＴＯ膜は、厚さが０．３μｍであり、シート抵抗が５Ω／□である。アンテナ用基板１６は、厚さが１ｍｍであり、誘電率が５．５である。
【００４９】
図１２に示しているように、このアンテナ内蔵型光学ユニット２において、周波数７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚの間におけるＶＳＷＲは、１．２５以下であり、良好なものとなっている。
また、図１３及び図１４は、このアンテナ内蔵型光学ユニット２における水平面の指向性及び垂直面の指向性を示している。指向性の最大点で約８．５ｄＢｉのゲインとなっており、この最大点から３ｄＢｉ低下する範囲は、水平面で約８０ー（図１３参照）、垂直面で６０ー（図１４参照）の角度を有しており、高度道路交通システム（ＩＴＳ）において車載通信装置と無線通信するために充分なビーム幅を有している。
【００５０】
〔アンテナ４の第二の形態〕
図８は、第二の形態のアンテナ４が組み込まれた信号灯器１の光学ユニット２の斜視図であり、図９及び図１０は、その正面図及び断面図である。このアンテナ４は、ダイポールアンテナ４ｃであり、このダイポールアンテナ４ｃが光学ユニット２に格納されている。
【００５１】
図１０において、ダイポールアンテナ４ｃは、前記第一の形態と同様に、光学ユニット２のカバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ｂに設けられており、ダイポールアンテナ４ｃは、透明導電体からなるアンテナ素子を有していて、可視光透過性を備えている。
ダイポールアンテナ４ｃは、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられているが、透明導電体からなるため、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。なお、この形態では、前記反射防止部材１０を省略しているが、反射防止部材１０が設けられていてもよい。
【００５２】
光学ユニット２は、前記第一の形態と同様に、ガラス等の可視光透過性を有しているアンテナ用基板１６を備えていて、図９及び図１０のダイポールアンテナ４ｃは、前記アンテナ用基板１６の一面側に形成されたダイポール部２５、一対の平衡給電線部２７ａ，２７ｂ及び短絡部２８を有している。短絡部２８は一対の平衡給電線部２７ａ，２７ｂを短絡している。さらに、アンテナ用基板１６の他面側には、ストリップ線路２６が形成されている。そして、アンテナ用基板１６が、カバー部材９と前記ＬＥＤ７の前端３９との間に設けられている。
【００５３】
実施形態のアンテナ用基板１６は、円形（又は矩形であってもよい）の平板からなり、ＬＥＤ基板８から前方へ立設した支持部材１３によって、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方となって支持され、固定されている。支持部材１３を絶縁部材とすることができるが、アンテナ用基板１６を使用する場合、当該基板１６が絶縁体であれば、支持部材１３は絶縁部材でなくてもよい。アンテナ用基板１６は、ＬＥＤ基板８に対して前方で対向して配置されている。なお、図１０では、前記反射防止部材１０を省略しているが、当該反射防止部材１０を備えている場合、アンテナ用基板１６は当該反射防止部材１０にスペーサを介して取り付けられてもよい。
【００５４】
図示しているダイポールアンテナ４ｃは平衡型であり、平衡二線で給電される。給電のための構成は後に説明する。
前記ダイポール部２５は、アンテナ素子２５ａ，２５ｂを有している。平衡給電線部２７ａ，２７ｂ及び短絡部２８が、ストリップ線路２６のグランドを兼ねている。
【００５５】
ストリップ線路２６は、アンテナ用基板１６の他面側であって給電線部２７ｂの裏側となる位置で直線的に延びて形成され、ダイポール部２５のアンテナ素子２５ａ，２５ｂ間の中央部においてＵ字状に方向を反転し、アンテナ用基板１６の他面側であって給電線部２７ａの裏側となる位置で直線的に延びて形成されている。このストリップ線路２６、平衡給電線部２７ａ，２７ｂ及び短絡部２８によって、バルン（平衡不平衡変換部）が構成されている。この実施形態のアンテナは、ダイポールアンテナ４ｃ及びバルンが一つのアンテナ用基板１６に形成されたバルン一体型のアンテナである。
【００５６】
ダイポール部２５（アンテナ素子２５ａ，２５ｂ）が、アンテナ用基板１６の一面側に形成された透明導電体からなると共に、平衡給電線部２７ａ，２７ｂ及び短絡部２８も、当該一面側に透明導電によってパターン形成された線路からなる。また、ストリップ線路２６は、アンテナ用基板１６の他面側に、透明導電体によってパターン形成された線路からなる。
前記透明導電体は、前記第一の形態と同様に、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の酸化物半導体薄膜や金属薄膜等とすることができる。この透明導電体は、アンテナ用基板１６にスパッタリングや真空蒸着等を行なうことにより得られる。
これにより、ダイポールアンテナ４ｃは、可視光透過性を備えている。
【００５７】
収容部材６（底部６ａ）には、ダイポールアンテナ４ｃ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が接続される。この端子部１９から前方へ延びる同軸ケーブル１５ａが、ダイポールアンテナ４ｃと接続されている。同軸ケーブル１５ａは、中心導体１５ｂ、絶縁体（図示せず）、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有していて、中心導体１５ｂがストリップ線路２６に接続され、外導体１５ｄがグランド（給電線部２７ｂ）に接続されている。なお、透明導電体からなるストリップ線路２６と中心導体１５ｂとの接続、透明導電体からなる給電線部２７ｂと外導体１５ｄとの接続は、図６に示した形態と同様に、透明導電体上に導体膜２０を形成し、半田によって接続し固定することができる。
【００５８】
以上の構成によれば、ダイポールアンテナ４ｃは、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられるが、可視光透過性を有しているため、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。
【００５９】
また、図示しないが、ダイポールアンテナ４ｃの変形例として、図９の形態と同様に、ダイポール部２５、給電線部２７ａ，２７ｂ及び短絡部２８は、アンテナ用基板１６の一面に形成されているが、バルンはアンテナ用基板１６とは別の部分に設けられていてもよい。つまり、このアンテナは、バルン別体型となる。
さらに、図１１に示しているように、アンテナは、ダイポール部２５がループ状となっている折り返しダイポールアンテナ４ｅであってもよい。
【００６０】
以上の前記各実施形態によれば、各種アンテナ４は光学ユニット２に格納されたものとなる。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。なお、図１の信号灯器１は三つの光学ユニット２を有していて、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。
【００６１】
また、アンテナ４が信号灯器１の光学ユニット２内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。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。
【００６２】
さらに、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、各実施形態のアンテナ４を格納させた信号灯器１を道路の所定位置に設置すれば、当該アンテナ４と車両の車載通信装置との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態を自然と得ることができる。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、良好な通信状態が得られる。
【００６３】
また、本発明の信号灯器１は、赤、黄、青の灯光色を有する光学ユニット２以外に、車両等の進行可能を意味する矢印を点灯させる光学ユニットを更に備えた矢印式信号灯器であってもよい。この矢印式信号灯器の光学ユニットも、赤、黄、青の光学ユニットと同様に、内部に発光体（ＬＥＤ）及びカバー部材等を有していて、この光学ユニットにアンテナが格納されていてもよい。
【００６４】
また、本発明に関して、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、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、パッチアンテナ４ａによる実施形態では、パッチ素子１１のみがＬＥＤ７の前端３９よりも前方に配置される場合を説明したが、パッチ素子１１と同様にグランド素子１２も透明導電体によって構成して可視光透過性を備えさせれば、グランド素子１２を、ＬＥＤ７の前端３９よりも前とすることができる。
また、アンテナ４の種類は、実施形態に限定されるものではなく、バットウイングアンテナ、ループアンテナであってもよい。この場合においても、可視光透過性を有するアンテナ用基板に、アンテナ素子として透明導電体からなる配線パターンを形成すればよい。
【００６５】
また、本発明の信号灯器は、車両用以外にも、歩行者用の信号灯器であってもよい。この歩行者用信号灯器も、車両用と同様に、ＬＥＤを有する光学ユニットを有していて、この光学ユニットにアンテナが格納されている。この場合、アンテナを用いた無線通信の相手は、車両に搭載された車載通信装置以外に、歩行者が携帯している携帯通信端末であってもよい。
また、信号灯器１が有する発光体はＬＥＤ以外に電球であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の交通信号灯器の実施の一形態を示す正面図である。
【図２】一つの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】光学ユニットの内部の拡大断面図である。
【図６】パッチ素子及び同軸ケーブルとの接続部の拡大断面図である。
【図７】図４の光学ユニットの変形例を示している断面図である。
【図８】第二の形態のアンテナが組み込まれた信号灯器の光学ユニットの斜視図である。
【図９】光学ユニットの正面図である。
【図１０】光学ユニットの断面図である。
【図１１】折り返しダイポールアンテナが組み込まれた信号灯器の光学ユニットの斜視図である。
【図１２】ＶＳＷＲを示したグラフである。
【図１３】水平面の指向性示しているグラフである。
【図１４】垂直面の指向性を示しているグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１  交通信号灯器（灯器）
２  光学ユニット
４  アンテナ
４ａ  パッチアンテナ
４ｃ  ダイポールアンテナ
４ｅ  折り返しダイポールアンテナ
７  発光ダイオード（ＬＥＤ）
９  カバー部材
９ａ  後面
９ｂ  前面
１１  パッチ素子（アンテナ素子）
１６  アンテナ用基板（基材）
２５  ダイポール部
２５ａ  アンテナ素子
２５ｂ  アンテナ素子
３５  透明アンテナ部
３６  光透過部
３９  前端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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