(57)【要約】  【課題】  指向性制御可能なアンテナが車両のルームミラーに搭載されてなる車載アンテナシステムにおいて、ルームミラー内に角度検出用のセンサや複雑な構造等を備えることなく、ルームミラーの向きに応じてアンテナの指向性を適切に制御できるようにする。  【解決手段】  ボデーＥＣＵ５から得られる、シート４の前後方向の位置及びびシート４のリクライニング角度に基づき、視点位置推定部３３が運転者の視点位置（ルームミラー１０との相対的位置関係）を推定する。そして、その推定された視点位置に基づき、ルームミラー角度推定部３４が、ルームミラー１０の水平面内での向きを推定する。そして、その推定された向きに基づき、指向性制御部３５が、フェーズドアレイアンテナ２を構成する各移相器２１，２２の移相量をそれぞれ制御して、このフェーズドアレイアンテナ２の水平面指向性を制御する。【選択図】図１
2010011143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両乗員が車両後方を視認するために車室内に設置され、向きを調整可能なルームミラーと、
少なくともアンテナ素子が前記ルームミラーと一体的に搭載され、入力される制御信号によって指向性を制御可能なアンテナと、
前記車両乗員がシートに着座している際の該車両乗員の着座位置を直接又は間接的に示す情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得された前記情報に基づいて、前記車両乗員が車両後方を視認可能な前記ルームミラーの向きを推定するミラー向き推定手段と、
前記ミラー向き推定手段により推定された前記ルームミラーの向きに基づき、前記アンテナの指向性が自車両外部の通信相手と通信可能な所望の指向性となるよう、該アンテナへ前記制御信号を出力して該指向性を制御する指向性制御手段と、
を備えたことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項２】
請求項１記載の車載アンテナシステムであって、
前記位置情報取得手段は、前記情報として、前記車両乗員の視点位置に関する情報である視点位置情報を取得し、
前記ミラー向き推定手段は、前記位置情報取得手段により取得された前記視点位置情報に基づいて前記ルームミラーの向きを推定する
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項３】
請求項２記載の車載アンテナシステムであって、
前記アンテナは、少なくとも水平面指向性を制御できるよう構成されており、
前記ミラー向き推定手段は、前記位置情報取得手段により取得された前記視点位置情報に基づいて前記ルームミラーの水平面内での向きを推定し、
前記指向性制御手段は、前記ミラー向き推定手段により推定された前記水平面内での向きに基づいて、前記アンテナの水平面指向性が前記所望の指向性となるように該水平面指向性を制御する
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項４】
請求項３記載の車載アンテナシステムであって、
前記シートは、少なくとも車両の前後方向の位置を所定の範囲内で調整可能に構成されており、
前記位置情報取得手段は、
前記シートの前記前後方向の位置を検出する前後方向位置検出手段と、
該前後方向位置検出手段により検出された前記前後方向の位置に基づいて前記視点位置情報を推定する視点位置情報推定手段と、
を備えたことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項５】
請求項４記載の車載アンテナシステムであって、
前記シートは、リクライニング角度を所定の範囲内で調整可能に構成されており、
前記位置情報取得手段は、前記シートのリクライニング角度を検出するリクライニング角度検出手段を有し、
前記視点位置情報推定手段は、前記前後方向位置検出手段により検出された前記前後方向の位置および前記リクライニング角度検出手段により検出された前記リクライニング角度に基づいて前記視点位置情報を推定する
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項６】
請求項４又は５記載の車載アンテナシステムであって、
前記視点位置情報推定手段は、前記視点位置情報として、少なくとも前記ルームミラーと前記視点位置との車両前後方向の距離Ｙを推定し、
前記ミラー向き推定手段は、前記ルームミラーの水平面内での向きを表す、車両左右方向を基準とした前記ルームミラーの鏡面の水平面内での角度δを、予め定められた前記ルームミラーと前記視点位置との車両左右方向の距離Ｔを用いて、次式（１）の演算を行うことにより推定する
δ＝（１／２）・ｔａｎ-1（Ｔ／Ｙ）  ・・・  （１）
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項７】
請求項３〜６いずれかに記載の車載アンテナシステムであって、
前記アンテナは、
水平方向に所定距離隔てて配置された２つの垂直偏波アンテナと、
該各垂直偏波アンテナにて受信された受信信号を混合する混合器と、
前記各垂直偏波アンテナから前記混合器への各給電経路のうち少なくとも一方に設けられ、該垂直偏波アンテナにて受信された受信信号の位相を前記制御信号に従って変化させる移相器と、
を備え、前記制御信号によって前記移相器による位相の変化量を制御することにより水平面指向性を制御可能なフェーズドアレイアンテナとして構成されている
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項８】
請求項２記載の車載アンテナシステムであって、
前記アンテナは、少なくとも垂直面指向性を制御できるよう構成されており、
前記ミラー向き推定手段は、前記位置情報取得手段により取得された前記視点位置情報に基づいて前記ルームミラーの上下方向の向きを推定し、
前記指向性制御手段は、前記ミラー向き推定手段により推定された前記上下方向の向きに基づいて、前記アンテナの垂直面指向性が前記所望の指向性となるように該垂直面指向性を制御する
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項９】
請求項８記載の車載アンテナシステムであって、
前記位置情報取得手段は、前記視点位置情報として、水平面に対する、前記ルームミラーの設置位置から前記視点位置を見た方向の角度Ｚを取得し、
前記ミラー向き推定手段は、前記ルームミラーの上下方向の向きを表す、水平面と該ルームミラーの法線とのなす角θを、次式（２）の演算を行うことにより推定する
θ＝Ｚ／２  ・・・  （２）
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の車載アンテナシステムであって、
前記シートに着座した車両乗員を撮像するために車室内に搭載され、少なくとも該車両乗員の目を含む画像を撮像可能な撮像手段を備え、
前記位置情報取得手段は、
前記撮像手段により撮像された画像から前記車両乗員の目の画像を認識する画像認識手段と、
前記画像認識手段による認識結果に基づいて前記視点位置情報を推定する視点位置情報推定手段と、
を備えたことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項１１】
請求項８〜１０いずれかに記載の車載アンテナシステムであって、
前記アンテナは、
垂直方向に所定距離隔てて配置された２つの水平偏波アンテナと、
該各水平偏波アンテナにて受信された受信信号を混合する混合器と、
前記各水平偏波アンテナから前記混合器への各給電経路のうち少なくとも一方に設けられ、該水平偏波アンテナにて受信された受信信号の位相を前記制御信号に従って変化させる移相器と、
を備え、前記制御信号によって前記移相器による位相の変化量を制御することにより垂直面指向性を制御可能なフェーズドアレイアンテナとして構成されている
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【請求項１２】
請求項１〜１１いずれかに記載の車載アンテナシステムであって、
前記ルームミラーは、片面に反射膜が形成されたミラー本体が、該ミラー本体における鏡面が外部へ露出するようにミラー筐体に支持された構成をなし、
前記アンテナは、少なくともアンテナ素子が前記ミラー筐体に内蔵されている
ことを特徴とする車載アンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性制御可能なアンテナが車両のルームミラーに搭載されてなる車載アンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば道路を走行する各車両が現在位置、速度、走行方向等のデータを車車間通信により送受信して車両同士の衝突事故を防止するシステムや、道路近傍に設置された路側機と車両との間で路車間通信を行う、ＥＴＣシステム（Electric Toll Collection System ）や道路交通情報システム（ＶＩＣＳ：Vehicle Information and Communication System）等の各種システムが知られている。
【０００３】
このような車車間通信、路車間通信において用いられるアンテナは、車体ルーフ上や車内インパネ上に設けるのが一般的ではあるものの、近年、車室内スペースの確保や見栄え向上等を目的として、ルームミラーに内蔵する構成が提案されている。しかし、ルームミラーにアンテナを内蔵すると、ルームミラーの向きが運転者によって変更された場合、アンテナの向きも同時に変化することになるため、安定した通信が確保されないという問題がある。
【０００４】
これに対し、例えば特許文献１には、ルームミラーにフェーズドアレイアンテナを設置することにより、ルームミラーの角度が変わってもそれに合わせてアンテナの指向性を適正方向に補正する技術が開示されている。また、特許文献２には、ルームミラーを動かすとギアによって内蔵アンテナも動くようにする（ミラーに対する相対的な移動であり、車体に対しては不動となるようにする）ことで、ミラーを動かしても内蔵アンテナの向きは車体に対して不変となるようにする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２７９８８１号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ルームミラーの向きを検出するために方位角センサや傾斜角センサ等が必要になるため、コストアップを招く。しかも、これら各センサをルームミラーに内蔵する構成のため、その分、ルームミラー内のスペースが狭まり、内蔵可能なアンテナの形状や配置等に制約が生じるおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された技術では、内蔵アンテナを支持するための複雑な構造の支持機構が必要になり、その分、ルームミラー全体の大型化を招いたり、内蔵できるアンテナの形状や配置等に制約が生じたりするおそれがある。そのため、このような複雑な構造のルームミラーを車室内に設置するのは実用的ではない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、指向性制御可能なアンテナが車両のルームミラーに搭載されてなる車載アンテナシステムにおいて、ルームミラー内に角度検出用のセンサや複雑な構造等を備えることなく、ルームミラーの向きに応じてアンテナの指向性を適切に制御できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の車載アンテナシステムは、車両乗員が車両後方を視認するために車室内に設置され、向きを調整可能なルームミラーと、少なくともアンテナ素子がルームミラーと一体的に搭載され、入力される制御信号によって指向性を制御可能なアンテナと、車両乗員がシートに着座している際の該車両乗員の着座位置を直接又は間接的に示す情報を取得する位置情報取得手段と、この位置情報取得手段により取得された情報に基づいて、この車両乗員が車両後方を視認可能なルームミラーの向きを推定するミラー向き推定手段と、ミラー向き推定手段により推定されたルームミラーの向きに基づき、アンテナの指向性が自車両外部の通信相手と通信可能な所望の指向性となるよう、該アンテナへ制御信号を出力して指向性を制御する指向性制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成された車載アンテナシステムでは、アンテナを構成するアンテナ素子がルームミラーと一体化しているため、車両乗員がルームミラーの向きを調整すると、それに伴ってアンテナ素子の配置状態（車体或いは走行路面に対する相対的配置状態）も変化する。なお、ここでいう一体化とは、例えば、ルームミラーにおいてミラー本体（鏡面）を支持するミラー筐体内に内蔵することや、内蔵はしないもののルームミラーと機械的に連結させて全体として一体化させること等を意味する。
【００１０】
一方、本発明の車載アンテナシステムを構成するアンテナは、制御信号によって指向性を制御可能なアンテナである。そのため、車両乗員によってルームミラーの向きが調整されても、その調整された向きがわかれば、その向きに応じて制御信号を生成・出力することにより、アンテナの指向性を所望の指向性に制御することができる。
【００１１】
そこで本発明では、ルームミラーの位置を推定すべく、位置情報取得手段が、車両乗員の着座位置を直接又は間接的に示す情報を取得する。即ち、車両乗員の体格や着座時の好みの姿勢などによって、着座位置は車両乗員毎に様々であり、故に、調整されるルームミラーの向きも車両乗員毎に異なることが予想される。そのため、まずはこの着座位置を示す情報を取得するのである。この情報は、例えば、車体を基準とした位置情報や、ルームミラーの位置を基準とした相対的な位置情報などが考えられる。また、この情報は、必ずしも、着座位置をピンポイントで明確に示す情報である必要はなく、結果的にルームミラーに対して車両乗員がおおよそどのあたりに着座しているのかがわかる情報であればよい。
【００１２】
そして、この取得した情報に基づき、ミラー向き推定手段がルームミラーの向きを推定する。この推定する向きとは、着座した車両乗員が車両後方を視認できるようルームミラーを調整した場合に想定されるルームミラーの向きである。車両乗員の着座位置を示す情報を取得できれば、ルームミラーの設置位置と着座位置との相対的関係がわかるため、これに基づき、ルームミラーの向きを推定することができる。
【００１３】
ルームミラーの向きが推定できれば、その推定された向きに応じ、アンテナの指向性（例えばメインビームの方向）が所望の向きとなるような制御信号を生成・出力することで、アンテナの指向性を制御できる。
【００１４】
従って、請求項１記載の車載アンテナシステムによれば、ルームミラーを用いる車両乗員の着座位置に基づいてルームミラーの向きを推定し、この推定したルームミラーの向きに基づいてアンテナの指向性を制御するため、ルームミラー内に角度検出用のセンサや複雑な構造等を備えることなく、ルームミラーの向きに応じてアンテナの指向性を適切に制御することが可能となる。
【００１５】
ここで、位置情報取得手段が取得する情報としては、車両乗員の着座位置を直接又は間接的に示すものである限り種々の情報が考えられるが、例えば請求項２に記載のように、車両乗員の視点位置に関する情報である視点位置情報とすることができる。この場合、ミラー向き推定手段は、位置情報取得手段により取得された視点位置情報に基づいてルームミラーの向きを推定する。
【００１６】
このように構成された請求項２記載の車載アンテナシステムによれば、着座位置を示す情報として視点位置情報を取得することにより、ルームミラーと乗員の視点位置との相対的位置関係がわかるため、車両乗員によって調整されるルームミラーの向きを精度良く推定することができる。
【００１７】
ところで、請求項２記載の車載アンテナシステムにおいて、当該システムを構成するアンテナとしては、制御信号により指向性を制御できる限り種々の構成のものが考えられるが、例えば、請求項３記載のように、水平面指向性を制御可能なアンテナにて構成し、ルームミラーの向きに応じてその水平面指向性を制御するように構成してもよいし、請求項８記載のように、垂直面指向性を制御可能なアンテナにて構成し、ルームミラーの向きに応じてその垂直面指向性を制御するように構成してもよいし、
即ち、請求項３記載の車載アンテナシステムは、アンテナが、少なくとも水平面指向性を制御できるよう構成されている。そして、ミラー向き推定手段は、位置情報取得手段により取得された視点位置情報に基づいてルームミラーの水平面内での向きを推定し、指向性制御手段は、ミラー向き推定手段により推定された水平面内での向きに基づいて、アンテナの水平面指向性が所望の指向性となるように該水平面指向性を制御する。
【００１８】
このように構成された請求項３記載の車載アンテナシステムによれば、車両乗員がルームミラーの向きを水平面方向に調整した場合に、視点位置情報に基づいてその調整後の水平面内での向きが推定され、その推定され向きに基づいてアンテナの水平面指向性が制御されるため、ルームミラーの向きに応じてアンテナの水平面指向性を適切に制御することができる。
【００１９】
上記の請求項３記載の車載アンテナシステムにおいて、シートが、少なくとも車両の前後方向の位置を所定の範囲内で調整可能に構成されている場合は、請求項４記載のように、位置情報取得手段は、シートの前後方向の位置を検出する前後方向位置検出手段と、この前後方向位置検出手段により検出された前後方向の位置に基づいて視点位置情報を推定する視点位置情報推定手段と、を備えたものとして構成することができる。
【００２０】
前後方向の位置調整が可能なシートにおいては、一般に、車両乗員は、着座時に自分の体格や着座時の好みの姿勢等に合わせてシートの位置を調整する。例えば、体格が大きい人はシートを後ろ寄りに調整し、逆に体格の小さい人はシートを前寄りに調整することが予想される。そのため、シートの前後方向の位置がわかれば、車両乗員の視点位置情報としてルームミラーと視点位置との距離（前後方向の距離）がおおよそ推定でき、その推定結果に基づいてルームミラーの向きも推定できる。
【００２１】
従って、請求項４記載の車載アンテナシステムによれば、シートの前後方向の位置に基づいて視点位置情報が推定されるため、視点位置情報の推定をより簡易的な構成・方法にて行うことができ、延いては当該車載アンテナシステムをより簡易的に構成することが可能となる。
【００２２】
上記の請求項４記載の車載アンテナシステムにおいて、シートが、更にリクライニング角度を所定の範囲内で調整可能に構成されている場合は、請求項５記載のように、位置情報取得手段は、シートのリクライニング角度を検出するリクライニング角度検出手段を有する構成とし、視点位置情報推定手段は、前後方向位置検出手段により検出された前後方向の位置およびリクライニング角度検出手段により検出されたリクライニング角度に基づいて視点位置情報を推定するものとして構成することができる。
【００２３】
前後方向の位置だけでなくリクライニング角度が調整可能なシートにおいては、車両乗員は、着座時にシートの前後方向の位置と共にリクライニング角度も調整するのが一般的である。そして、リクライニング角度が小さいほど車両乗員の視点位置は前寄りになり、リクライニング角度が大きいほど車両乗員の視点位置は後ろ寄りになっていることが予想される。
【００２４】
そのため、このようにシートの前後位置とリクライニング角度の双方に基づいて視点位置情報を推定するようにすれば、視点位置情報をより精度良く推定することができる。
ここで、ミラー向き推定手段による推定は、より具体的には、例えば請求項６記載のように行うことができる。即ち、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の車載アンテナシステムであって、視点位置情報推定手段は、視点位置情報として、少なくともルームミラーと視点位置との車両前後方向の距離Ｙを推定する。一方、ルームミラーと視点位置との車両左右方向の距離Ｔは予め定められている。そして、ミラー向き推定手段は、ルームミラーの水平面内での向きを表す、車両左右方向を基準としたルームミラーの鏡面の水平面内での角度δを、次式（１）の演算を行うことにより推定する。
【００２５】
δ＝（１／２）・ｔａｎ-1（Ｔ／Ｙ）  ・・・  （１）
つまり、ルームミラーと視点位置との車両前後方向の距離Ｙと車両左右方向の距離Ｔがわかれば、ｔａｎ-1（Ｔ／Ｙ）より、ルームミラーから視点位置を見た方向と車両前後方向とのなす角がわかる。この角は、車両後方から前方に入射した光がルームミラーで反射して車両乗員の視点位置に到達する光路の、水平面内における入射角と反射角の和である。そして、入射角と反射角は等しいという周知の光学法則から、入射角＝反射角＝（１／２）・ｔａｎ-1（Ｔ／Ｙ）、である。そして、この入射角（＝反射角）は、車両前後方向に対するルームミラーの法線がなす角であり、これは、水平面内における、車両左右方向を基準としたルームミラーの鏡面の角度δ（即ちルームミラーの水平面内での向き）に等しい。そのため、上記式（１）により、角度δを推定することができる。
【００２６】
このように構成された請求項６記載の車載アンテナシステムによれば、ルームミラーと視点位置との車両前後方向の距離Ｙを推定することにより、車両左右方向の距離Ｔ（既知）とともに式（１）を用いた簡易的な演算によって、ルームミラーの水平面内での向きを容易に推定することができる。
【００２７】
請求項３〜６いずれかに記載の車載アンテナシステムを構成するアンテナは、例えば請求項７記載のようなフェーズドアレイアンテナとして構成することができる。即ち、請求項７記載の車載アンテナシステムは、当該車載アンテナシステムを構成するアンテナが、水平方向に所定距離隔てて配置された２つの垂直偏波アンテナと、該各垂直偏波アンテナにて受信された受信信号を混合する混合器と、各垂直偏波アンテナから混合器への各給電経路のうち少なくとも一方に設けられ、該垂直偏波アンテナにて受信された受信信号の位相を制御信号に従って変化させる移相器と、を備え、制御信号によって移相器による位相の変化量を制御することにより水平面指向性を制御可能なフェーズドアレイアンテナとして構成されたものである。
【００２８】
このようなフェーズドアレイアンテナを用いることで、アンテナの水平面指向性制御の自由度が高くなり、より広い範囲で所望の水平面指向性に制御することが可能となる。
なお、このフェーズドアレイアンテナは、受信専用のアンテナとして用いてもよいが、送信専用或いは送受信共用のアンテナとして用いるようにしてもよいことはいうまでもない。アンテナの送受信特性の可逆性により、同じ構成で受信用アンテナとしても送信用アンテナとしても用いることができ、送信用アンテナとして動作させる場合は、混合器は、送信信号を各垂直偏波アンテナに分配する分配器として機能することになり、移相器は、その分配された送信信号の位相を変化させて垂直偏波アンテナへ送出することとなる。このようにフェーズドアレイアンテナを受信用、送信用の双方で用いることができることは、後述する請求項１１においても同様である。
【００２９】
一方、請求項８記載の発明は、請求項２記載の車載アンテナシステムであって、アンテナは、少なくとも垂直面指向性を制御できるよう構成されている。そして、ミラー向き推定手段は、位置情報取得手段により取得された視点位置情報に基づいてルームミラーの上下方向の向きを推定し、指向性制御手段は、ミラー向き推定手段により推定された上下方向の向きに基づいて、アンテナの垂直面指向性が所望の指向性となるように該垂直面指向性を制御する。
【００３０】
このように構成された請求項８記載の車載アンテナシステムによれば、車両乗員がルームミラーの向きを上下方向に調整した場合に、視点位置情報に基づいてその調整後の上下方向の向きが推定され、その推定された向きに基づいてアンテナの垂直面指向性が制御されるため、ルームミラーの向き（特に上下方向の向き）に応じてアンテナの垂直面指向性を適切に制御することができる。
【００３１】
ここで、ミラー向き推定手段による推定は、より具体的には、例えば請求項９記載のように行うことができる。即ち、位置情報取得手段は、視点位置情報として、水平面に対する、ルームミラーの設置位置から視点位置を見た方向の角度Ｚを取得する。そして、ミラー向き推定手段は、ルームミラーの上下方向の向きを表す、水平面とルームミラーの法線とのなす角θを、次式（２）の演算を行うことにより推定する。
【００３２】
θ＝Ｚ／２  ・・・  （２）
ルームミラーから視点位置を見た方向が水平面に対してなす角Ｚは、車両後方から水平方向に入射した光がルームミラーで反射して車両乗員の視点位置に到達する光路の、垂直面内における入射角と反射角の和である。そして、入射角と反射角は等しいという周知の光学法則から、入射角＝反射角＝Ｚ／２、である。この入射角（＝反射角）は、水平面とルームミラーの法線とのなす角θである。
【００３３】
従って、請求項９記載の車載アンテナシステムによれば、ルームミラーの設置位置から視点位置を見た方向の角度（水平面に対する角度）Ｚを取得することにより、式（２）を用いたごく簡易的な演算によって、ルームミラーの上下方向の向き（θ）を容易に推定することができる。
【００３４】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の車載アンテナシステムであって、シートに着座した車両乗員を撮像するために車室内に搭載され、少なくとも該車両乗員の目を含む画像を撮像可能な撮像手段を備えている。そして、位置情報取得手段は、撮像手段により撮像された画像から車両乗員の目の画像を認識する画像認識手段と、この画像認識手段による認識結果に基づいて視点位置情報を推定する視点位置情報推定手段と、を備えたものである。
【００３５】
このように構成された請求項１０記載の車載アンテナシステムによれば、撮像手段による撮像画像を画像認識処理することにより視点位置情報が推定されるため、車両乗員ごとに着座位置（延いては視点位置）が異なってもその視点位置情報を確実に推定することができる。
【００３６】
そして、請求項８〜１０いずれかに記載の車載アンテナシステムを構成するアンテナについても、例えば請求項１１記載のようなフェーズドアレイアンテナとして構成することができる。即ち、請求項１１記載の車載アンテナシステムは、当該車載アンテナシステムを構成するアンテナが、垂直方向に所定距離隔てて配置された２つの水平偏波アンテナと、各水平偏波アンテナにて受信された受信信号を混合する混合器と、各水平偏波アンテナから混合器への各給電経路のうち少なくとも一方に設けられ、該水平偏波アンテナにて受信された受信信号の位相を制御信号に従って変化させる移相器と、を備え、制御信号によって移相器による位相の変化量を制御することにより垂直面指向性を制御可能なフェーズドアレイアンテナとして構成されたものである。
【００３７】
このようなフェーズドアレイアンテナを用いることで、アンテナの垂直面指向性制御の自由度が高くなり、より広い範囲で所望の垂直面指向性に制御することが可能となる。
そして、請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１いずれかに記載の車載アンテナシステムであって、ルームミラーは、片面に反射膜が形成されたミラー本体が、該ミラー本体における鏡面が外部へ露出するようにミラー筐体に支持された構成をなし、アンテナは、少なくともアンテナ素子がミラー筐体に内蔵されている。
【００３８】
このように構成された車載アンテナシステムによれば、アンテナが単独で車室内に設置されるのではなく、少なくともアンテナ素子はルームミラーのミラー筐体に内蔵されるため、その分、アンテナ設置によって車室内のスペースが犠牲になるのを抑止できる。加えて、外部からは少なくともアンテナ素子は見えなくなるため、車室内の見栄えも向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に、本発明が適用された実施形態の車載アンテナシステムの概略構成を示す。図１に示すように、本実施形態の車載アンテナシステム１は、車両５０（図３参照）に搭載されたものであり、ルームミラー１０に内蔵されたフェーズドアレイアンテナ２と、このフェーズドアレイアンテナ２を用いて車外の通信対象（本例では自車以外の車両）との間で行われる無線通信（車車間通信）を制御する車車間通信ＥＣＵ３と、運転者（本発明の車両乗員に相当）が運転の際に着座するシートであって前後方向の位置およびリクライニング角度を電動で調整可能な運転席パワーシート４と、この運転席パワーシート４の前後方向の位置及びリクライニング角度を制御するボデーＥＣＵ５とを備えている。
【００４０】
運転席パワーシート（以下単に「シート」ともいう）４は、前後方向の位置とリクライニング角度を電動で調整可能に構成されたものであり、シート４を前後方向に移動（スライド）させるためのアクチュエータや各種機構からなる前後位置調整機構４１と、シート４のリクライニング角度を調整するためのアクチュエータや各種機構からなるリクライニング調整機構４２とを備えている。
【００４１】
また、車両５０の運転席近傍には、運転席パワーシート４の前後方向の位置やリクライニング角度を調整する際に運転者により操作されるスイッチ（図示略）が設けられている。ボデーＥＣＵ５は、このスイッチからの信号に基づいて、駆動信号をシート４に出力する。具体的には、運転者によりシート４の前後方向の位置を調整する旨のスイッチ操作がなされたときは、その操作内容に応じた駆動信号を前後位置調整機構４１へ出力する。また、運転者によりシート４のリクライニング角度を調整する旨のスイッチ操作がなされたときは、その操作内容に応じた駆動信号をリクライニング調整機構４２へ出力する。そして、ボデーＥＣＵからの駆動信号に応じて各調整機構４１，４２が動作することにより、シート４の前後方向の位置やリクライニング角度がそれぞれ所定の範囲内で運転者の望む状態に調整されることとなる。
【００４２】
また、ボデーＥＣＵ５は、上記のようにシート４の前後方向の位置・リクライニング角度を制御すると共に、これら前後方向の位置及びリクライニング角度を示す情報（以下まとめて「シート設定情報」ともいう）を、車車間通信ＥＣＵ３へ出力する。
【００４３】
車車間通信ＥＣＵ３は、自車と他車との間で行われる車車間通信に関わる各種制御を行う機能を備えた電子制御装置であり、送受信データの処理を含む通信全体の制御を統括する車車間通信制御部３１と、この車車間通信制御部３１により制御され、フェーズドアレイアンテナ２を介した信号の送受信を実行する無線通信部３２とを備えている。
【００４４】
また、車車間通信ＥＣＵ３は、ルームミラー１０の向きを推定し、その推定結果に応じてフェーズドアレイアンテナ２の指向性を制御するための機能をも有しており、これを実現するための、視点位置推定部３３、ルームミラー角度推定部３４、及び指向性制御部３５を備えている。これら各部３３，３４，３５の詳細については後述するが、概略を述べると、視点位置推定部３３は、ボデーＥＣＵ５からのシート設定情報に基づいて運転者の視点位置を推定する。そして、その推定された視点位置に基づき、ルームミラー角度推定部３４がルームミラー１０の角度（向き）を推定する。そして、その推定されたルームミラー１０の角度に基づき、指向性制御部３５が、フェーズドアレイアンテナ２の指向性を制御するための制御電圧（本発明の制御信号に相当）を生成してフェーズドアレイアンテナ２へ出力する。
【００４５】
フェーズドアレイアンテナ２は、第１アンテナ１１と、第２アンテナ１２と、第１アンテナ１１にて受信された受信信号の位相或いは第１アンテナ１１から送信する送信信号の位相を変化させる移相器２１と、第２アンテナ１２にて受信された受信信号の位相或いは第２アンテナ１２から送信する送信信号の位相を変化させる移相器２２と、各移相器２１，２２からの受信信号を混合して車車間通信ＥＣＵ３へ出力する機能及び車車間通信ＥＣＵ３から送出された送信信号を各移相器２１，２２へ等分配する機能を有する混合分配器１３とを備えたものであり、ルームミラー１０に内蔵されている。
【００４６】
ルームミラー１０は、図２に示すように、支持部材６の一端に連結されたミラー筐体７にミラー８が嵌め込まれた構成となっている。支持部材６の他端は、車両５０の天井５１（図３参照）に固定されている。ミラー８は、一方の面（車両前方側の面）に反射膜が形成された一般的な構成のものであり、他方の面（鏡面）が車室内に露出するよう、ミラー筐体７に嵌め込まれている。
【００４７】
また、フェーズドアレイアンテナ２は、図２に示すように、ミラー筐体７内において、ミラー８の前方側に固定配置されている。より具体的には、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２が水平方向に所定距離隔てて配置されると共に、各アンテナ１１，１２の間に各移相器２１，２２及び混合分配器１３が配置された構成となっている。各アンテナ１１，１２の水平方向の間隔は、通信周波数（例えば７００ＭＨｚ帯）に対応した波長λの１／２である。
【００４８】
第１アンテナ１１は、給電点１６に対して上下方向に線状のアンテナ素子１７が接続された、垂直偏波型のダイポールアンテナとして構成されている。但し、ミラー筐体７に内蔵するという制約上、アンテナ素子１７の上端・下端はいずれも水平方向に屈曲されている。
【００４９】
第２アンテナ１２も、第１アンテナ１１と同様の構成をなしており、給電点１８に対して上下方向に線状のアンテナ素子１９が接続された、垂直偏波型のダイポールアンテナとして構成されており、アンテナ素子１９の上端・下端はいずれも水平方向に屈曲されている。
【００５０】
各移相器２１，２２及び混合分配器１３は、基板２３上に例えばマイクロストリップラインを主体として構成されている。各移相器２１，２２は、本例ではバラクタダイオードを用いた反射型移相器である。この反射型移相器は、９０°ハイブリッドの２つの分配端子にそれぞれ反射素子（バラクタダイオード）が接続された周知の構成のものであり、車車間ＥＣＵ３内の指向性制御部３５から入力される制御電圧が各バラクタダイオードに印加される。そのため、制御電圧を変化させてバラクタダイオードの容量（リアクタンス）を変化させることにより、信号の通過位相を変化させることができる。
【００５１】
なお、各移相器２１，２２をバラクタダイオードを用いた反射型移相器にて構成するのはあくまでも一例であり、制御電圧によって位相を変化させるという移相器（可変移相器）としての機能を実現できる限り、その具体的構成は特に限定されない。
【００５２】
フェーズドアレイアンテナ２を構成する第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２はいずれも、それ単体としては、垂直偏波を強く励振する無指向性の垂直偏波型アンテナであるが、フェーズドアレイアレイアンテナ２全体としては、各移相器２１，２２の移相量をそれぞれ制御電圧によって制御することにより水平面指向性を制御可能なアンテナとして機能する。
【００５３】
フェーズドアレイアンテナ２と車車間通信ＥＣＵ３との間は、配線群２４にて電気的に接続されている。この配線群２４には、混合分配器１３と車車間通信ＥＣＵ３内の無線通信部３２との間で送信信号・受信信号が伝送される給電線と、指向性制御部３５から各移相器２１，２２へそれぞれ制御電圧が出力される位相制御線とが含まれる。
【００５４】
なお、運転者によってルームミラー１０の向き（即ちミラー８の向き）を上下・左右に自在に調整できるよう、ミラー筐体７は、支持部材６に対し、この支持部材６の一端を中心として回動自在に連結されている。そのため、運転者が車両後方を視認できるようにルームミラー１０の向きを調整すると、それに伴って、フェーズドアレイアンテナ２の向き（ビーム方向）も変化することになる。
【００５５】
次に、上記のように構成された車載アンテナシステム１における、フェーズドアレイアンテナ２の指向性制御について、図３〜図８を用いて具体的に説明する。まず、車両内部におけるルームミラー１０と運転席パワーシート４及び運転者の位置関係について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、車室内におけるルームミラー１０、運転席パワーシート４、及び運転者の相対的位置関係を説明するための側面図（車両進行方向右側から運転席を見た図）であり、図４はその平面図（車両上方から運転席を見下ろした図）である。
【００５６】
図３，図４に示すように、車両５０は、既述の通りその天井５１における前端側（フロントガラス５２の上端近傍）に支持部材６を介してルームミラー１０が設けられている。また、ハンドル５４が備えられた車両５０の運転席には、その床５３上に運転席パワーシート４が設置されている。
【００５７】
運転席パワーシート４は、運転者６０が着座するシートクッション４３と、このシートクッション４３の後端側に取り付けられた背もたれ４４と、この背もたれ４４の上端に取り付けられたヘッドレスト４５とを備えている。背もたれ４４は、シートクッション４３に対してリクライニング調整軸４６を介して接続されており、このリクライニング調整軸４６を中心としてリクライニング角度が調整できるようにされている。
【００５８】
そして、シートクッション４３と床５３との間には、図１で説明した前後位置調整機構４１及びリクライニング調整機構４２が配置されている。これにより、既述の通り、シートクッション４３の前後方向の位置（つまりシート４全体の前後方向の位置）及びシート４のリクライニング角度がそれぞれ電動にて調整される。
【００５９】
続いて、ルームミラー１０、運転席パワーシート４、及び運転者６０の相対的位置関係を示す各パラメータＤ，Ｎ，η，Ｌ，Ｒ，Ｋ，Ｍ，Ｓ，Ｙ，Ｔ，α，δ、について説明する（Ｔ，α，δは図３参照）。
【００６０】
Ｄは、ルームミラー１０（詳細には当該ルームミラー１０における支持部材６の一端との連結部分）からリクライニング調整軸４６の軸中心までの、車両前後方向の距離である。なお、ボデーＥＣＵ５は、前後位置調整機構４１を介してシート４の前後方向の位置を制御するにあたり、この距離Ｄが所望の値になるように制御しており、この距離Ｄの値（データ）は、シート４の前後方向の位置を示す情報として、車車間通信ＥＣＵ３内の視点位置推定部３３に入力される。
【００６１】
Ｎは、背もたれ４４の長さである。この背もたれ４４の長さＮは、車両５０の車種によって予め決まっている固定値である。
ηは、垂直方向に対する背もたれ４４の傾斜角、即ちシート４のリクライニング角度である。なお、ボデーＥＣＵ５は、リクライニング調整機構４２を介してこのリクライニング角度ηを制御しており、このリクライニング角度ηの値（データ）は、既述の距離Ｄと共に、ボデーＥＣＵ５から車車間通信ＥＣＵ３内の視点位置推定部３３に入力される。
【００６２】
Ｌは、リクライニング調整軸４６の軸中心からヘッドレスト４５（詳細には背もたれ４４の上端における取付部分）までの、車両前後方向の距離である。この距離Ｌは、背もたれ４４の長さＮとリクライニング角度ηによって決まる値である。具体的には、Ｌ＝Ｎ・ｓｉｎη、により求められる。
【００６３】
Ｒは、ＤとＬの和、即ち、ルームミラー１０からヘッドレスト４５までの、車両前後方向の距離である。
Ｋは、ヘッドレスト４５から運転者６０の頭部６１の中心（以下「頭部中心」と略す）までの、車両前後方向の距離である。この距離Ｋは、本実施形態では、例えば不特定多数の運転者による測定結果に基づいて統計的に得られた平均的な数値（固定値）である。
【００６４】
Ｍは、運転者６０の頭部中心から視点６２までの、車両前後方向の距離である。この距離Ｍも、本実施形態では、例えば不特定多数の運転者の測定結果に基づいて統計的に得られた平均的な数値（固定値）である。なお、視点６２は、本実施形態では、運転者の両目間の中心位置に相当する。
【００６５】
Ｓは、ＫとＭの和、即ち、ヘッドレスト４５から運転者６０の視点６２までの、車両前後方向の距離である。本実施形態では距離Ｋと距離Ｍがいずれも固定値であることから、この距離Ｓも予め決められた固定値である。
【００６６】
Ｙは、ルームミラー１０から運転者６０の視点６２までの、車両前後方向の距離である。
Ｔは、ルームミラー１０（詳細には当該ルームミラー１０における支持部材６の一端との連結部分）から運転者６０の視点６２までの、車両左右方向の距離である。本実施形態では、視点６２の車両左右方向の位置を、シート４の左右方向中心部としている。そのため、この距離Ｔは、車両５０の車種によって予め決まっている固定値である。
【００６７】
αは、車両前後方向に対するルームミラー１０の法線（ミラー８の鏡面の法線）がなす角であり、換言すれば、車両後方からルームミラー１０に対して車両前方に入射した光がルームミラー１０で反射して運転者６０の視点６２に到達する際の入射角である。また、入射角と反射角は等しいという周知の光学法則から、α＝入射角＝反射角である。そのため、車両前後方向に対する、ルームミラー１０から運転者６０の視点６２を見た方向の角度は２α（＝入射角α＋反射角α）と表せる。
【００６８】
δは、ルームミラー１０の鏡面の、車両左右方向を基準とした水平面内での角度であり、本発明の「ルームミラーの水平面内での向き」に相当するものである。そして、図４からも明らかなように、この角度δは、角度αに等しい。
【００６９】
なお、上記各パラメータのうち、固定値であるＮ，Ｋ，Ｍ，Ｔの値は、いずれも、車車間通信ＥＣＵ３内のメモリ（図示略）に予め記憶されている。
続いて、車車間ＥＣＵ３にて行われる、ルームミラー１０の水平面内での向きの推定について具体的に説明する。
【００７０】
本実施形態では、ルームミラー１０の水平面内での向きとして、上述した角度δを推定する。この推定すべき角度δは、既述の通り角度αに等しい（δ＝α）。そこで、角度αに着目してみると、この角度αは、ルームミラー１０から運転者６０の視点６２までの車両前後方向の距離であるＹと、ルームミラー１０から運転者６０の視点６２までの車両左右方向の距離であるＴとの間で、次式（３）の関係が成立する。
【００７１】
ｔａｎ（２α）＝Ｔ／Ｙ  ・・・  （３）
よって、角度α（＝δ）は、次式（４）により得られる。
α＝（１／２）・ｔａｎ-1（Ｔ／Ｙ）  ・・・  （４）
上記式（４）の右辺におけるＴ，Ｙは、ルームミラー１０に対する運転者６０の視点６２の位置（以下「視点位置」という）を示すパラメータである。
【００７２】
即ち、ルームミラー１０の向きは、運転者６０の視点位置が前後・左右（特に前後）で異なることで変わってくる。例えば、運転者６０の体格が大きくてシート４の前後方向の位置が後ろ寄りに調整され、且つリクライニング角度も大きい（背もたれ４４が後方へ深く傾斜された）場合、視点位置は自ずと後ろ寄りになるため、ルームミラー１０は、ミラー８がより車両後方側を向くように調整されることが予想される。即ち、図４に示したルームミラー１０の水平面内での角度δがより小さくなることが予想される。
【００７３】
一方、例えば運転者６０の体格が小さくてシート４の前後方向の位置が前寄りに調整され、且つリクライニング角度も小さい場合、視点位置は自ずと前寄りになるため、ルームミラー１０は、ミラー８がより車両右側を向くように調整されることが予想される。即ち、図４に示したルームミラー１０の水平面内での角度δがより大きくなることが予想される。
【００７４】
よって、運転者６０の視点位置を推定できれば、運転者６０が車両後方の視界を良好に視認できるように調整するであろうルームミラー１０の向き（角度δ）も推定できる。
そこで、車車間通信ＥＣＵ３において、視点位置推定部３３が、運転者６０の視点位置を示すパラメータＴ，Ｙの推定を行う。但し、Ｔについては、既述の通り車両５０において予め決められている固定値であり、その値は車車間通信ＥＣＵ３内に記憶されている。そのため、視点位置推定部３３は、視点位置の推定として、実質的にはＹの推定を行うことになる。
【００７５】
ここで、距離Ｙは、次式（５）のように、Ｎ，η，Ｄ，Ｋ，Ｍを用いて表すことができる。
Ｙ＝Ｒ−Ｓ
＝（Ｌ＋Ｄ）−（Ｋ＋Ｍ）
＝（Ｎ・ｓｉｎη＋Ｄ）−（Ｋ＋Ｍ）  ・・・  （５）
上記式（５）の右辺のうち、Ｎ，Ｋ，Ｍはいずれも固定値であって、車車間通信ＥＣＵ３内に予め記憶されている。一方、η，Ｄは、運転者６０によるシート４の前後位置及びリクライニング角度の調整内容によって異なる値であるが、これらη，Ｄの値はいずれも、シート設定情報としてボデーＥＣＵ５から入力される。
【００７６】
そのため、視点位置推定部３３は、既知のＮ，Ｋ，ＭおよびボデーＥＣＵ５からのη，Ｄに基づき、上記式（５）によってＹを演算する。これにより、視点位置（Ｔ，Ｙ）が推定されることとなる。
【００７７】
そして、ルームミラー角度推定部３４が、視点位置推定部３３により推定された視点位置（Ｔ，Ｙ）に基づき、上記式（４）を用いてルームミラー１０の水平面内での向きを表す角度δを推定する。即ち、角度δは次式（６）により推定される。
【００７８】
δ＝α＝（１／２）・ｔａｎ-1｛Ｔ／（Ｎ・ｓｉｎη＋Ｄ−Ｋ−Ｍ）｝  ・・・（６）
ルームミラー１０の角度δが推定されたということは、即ち、内蔵されているフェーズドアレイアンテナ２の向き（車体・大地に対する配置状態）も推定されたということになる。そこで、指向性制御部３５が、ルームミラー角度推定部３４にて推定された角度δに基づき、フェーズドアレイアンテナ２の水平面指向性を他車（通信相手）との良好な通信が可能な所望の指向性にする（例えばメインビームの向きを車両前方真正面方向にする）ために必要な、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２の位相差を演算する。そして、各アンテナ１１，１２の位相差がその演算された値になるよう、各移相器２１，２２へ出力すべき制御電圧をそれぞれ生成して、各移相器２１，２２へ出力する。
【００７９】
ここで、フェーズドアレイアンテナ２のメインビームの向きを、図５に示すように、ルームミラー１０の鏡面（ミラー８の鏡面）の中心を通る法線を基準とした角度であるビーム角度φと定義すると、このビーム角度φは、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との位相差γとの間に、図６に示す関係が成り立つ。なお、ここでいう位相差γは、第２アンテナ１２の位相に対して第１アンテナ１１の位相がどれだけ進んでいるかを示すものであり、図６に示す如く、位相差γが大きくなるほどビーム角度φも大きくなる。
【００８０】
一方、各移相器２１，２２による通過信号の移相量は、入力される制御電圧に応じて、図７に示すように変化する。
そこで、車車間通信ＥＣＵ３内の指向性制御部３５は、ルームミラー角度推定部３４により推定されたルームミラー１０の角度δに基づき、フェーズドアレイアンテナ２のビーム角度φが所望の角度となるよう、各移相器２１，２２にそれぞれ制御電圧を出力して、各アンテナ１１，１２の位相差γが上記所望のビーム角度φに対応した位相差となるように制御する。
【００８１】
図８に、シート４の前後方向の位置（距離Ｄ）及びリクライニング角度ηが運転者６０によって任意の位置・角度に調整された場合のビーム角度φの制御例について、パターン１〜３の三種類の実例を示す。なお、各パターンにおける、距離Ｄ、リクライニング角度η、ルームミラー角度推定部３４によるミラー角度δの推定値、各アンテナ１１，１２間に与えるべき位相差γ、及び各移相器２１，２２へ出力すべき制御電圧の詳細は、表１に示す通りである。
【００８２】
【表１】
2010011143.tif 000003
本例では、メインビームが車両前方真正面を向くよう、ビーム角度φを制御する。そのため、ルームミラーの角度δが推定されれば、その推定されたミラー角度δがそのまま、制御すべきメインビームのビーム角度φとなる。
【００８３】
表１及び図８に示すように、ボデーＥＣＵ５からシート位置（距離Ｄ）及びリクライニング角度ηが与えられると、これに基づき、視点位置推定部３３による視点位置の推定を経てルームミラー角度推定部３４によりルームミラー１０の角度δが推定される。例えば、パターン１の場合、ルームミラーの角度δが２９．８°と推定されたため、フェーズドアレイアンテナ２によるビーム角度φも２９．８°に制御する必要がある。ビーム角度φを２９．８°に制御するために必要な各アンテナ１１，１２間の位相差γは、図６から明らかな通り、約９０°である。この位相差γ＝９０°を実現するために、各移相器２１，２２にそれぞれ与えるべき制御電圧は、結果として各アンテナ間の位相差を９０°に制御できればよいため、種々考えられる。本例では、第２アンテナ１２側の移相器２２には制御電圧０［Ｖ］を出力して移相量を０°とし、第１アンテナ１１側の移相器２１対して、位相差γに相当する量の移相量を実現するための制御電圧を出力する。パターン１の場合は位相差γが９０°のため、第１アンテナ１１側の移相器２１による移相量が９０°となるよう、この移相器２１に制御電圧を出力する。移相量を９０°とするための制御電圧は、図７から明らかなように、約１．６７［Ｖ］である。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態の車載アンテナシステム１では、ボデーＥＣＵ５から得られる、シート４の前後方向の位置を示す距離Ｄ及びシート４のリクライニング角度ηに基づき、車車間通信ＥＣＵ３において視点位置推定部３３が運転者６０の視点位置を推定する。具体的には、ルームミラー１０から視点６２までの車両前後方向の距離Ｙ及び車両左右方向の距離Ｔを推定する（図４参照）。なお、このうち距離Ｔは既述の通り予めわかっているため、実質的には距離Ｙを推定することになる。そして、その推定された視点位置に基づき、ルームミラー角度推定部３４が、ルームミラー１０の水平面内での向きを示す角度δを推定する。そして、その推定された角度δに基づき、指向性制御部３５が、フェーズドアレイアンテナ２の水平面指向性が所望の指向性（所望のメインビーム方向）となるよう、各移相器２１，２２へそれぞれ制御電圧を出力して各アンテナ１１，１２間の位相差を制御する。これにより、メインビームの水平面内の方向は車両前方真正面を向くこととなる。
【００８５】
従って、本実施形態の車載アンテナシステム１によれば、ルームミラー１０を用いる運転者６０の視点位置を推定してその推定結果からさらにルームミラー１０の水平面内の向き（角度δ）を推定し、この推定した角度δに基づいてアンテナの水平面指向性（ビーム角度φ）を制御するため、ルームミラー１０内に角度検出用のセンサや複雑な構造等を備えることなく、ルームミラー１０の向きに応じてフェーズドアレイアンテナ２の水平面指向性を適切に制御することが可能となる。
【００８６】
そのため、運転者が変わっても、運転者毎に（即ち運転者ごとに調整されるルームミラー１０の向きに応じて）フェーズドアレイアンテナ２の指向性が最適化されるため、良好な通信特性を得ることができる。
【００８７】
また、視点位置推定部３３が運転者６０の視点位置を推定することにより、ルームミラー１０と視点位置との相対的位置関係が明らかになる。そのため、ルームミラー角度推定部３４による推定を精度良く行うことができる。
【００８８】
更に、視点位置推定部３３による視点位置の推定は、ボデーＥＣＵ５から入力される距離Ｄ及びリクライニング角度ηに基づき、式（５）を用いた簡単な演算によって実現される。また、ルームミラー角度推定部３４による角度δの推定も、式（４）（式（６）と同じ）を用いた簡単な演算によって実現される。そのため、視点位置の推定及びルームミラーの向きの推定を共に簡易的な構成にて容易に行うことができる。
【００８９】
更にまた、視点位置の推定の際は、上記のようにシート４の前後方向の位置（距離Ｄ）に加えてリクライニング角度ηも加味されるため、視点位置を精度良く推定することができる。
【００９０】
そして、本実施形態の車載アンテナシステム１を構成するフェーズドアレイアンテナ２は、指向性制御部３５からの制御電圧によって水平面指向性を制御可能に構成されたものである。このようなフェーズドアレイアンテナ２を採用することで、水平面指向性の制御の自由度が高くなり、より広い範囲で所望の水平面指向性に制御することが可能となる。
【００９１】
［第２実施形態］
図９に、本実施形態の車載アンテナシステム１００の概略構成を示す。
本実施形態の車載アンテナシステム１００は、第１実施形態の車載アンテナシステム１と比較して、主に次の３つの点で異なる。まず、車室内に、運転者６０の顔画像を撮像可能な車載カメラ１０１が搭載され、この車載カメラ１０１による撮像画像に基づいて画像処理ＥＣＵ１０２が運転者６０の目を認識するよう構成されている。また、ルームミラー１０に内蔵されるフェーズドアレイアンテナ７０は、垂直面指向性を制御可能に構成されている。更に、車車間通信ＥＣＵ８１は、画像処理ＥＣＵ１０２による画像認識結果に基づいてルームミラー１０の上下方向の向きを推定し、その推定結果に基づいてフェーズドアレイアンテナ７０の垂直面指向性を制御する。その他の構成については、基本的には第１実施形態の車載アンテナシステム１と同じである。そのため、以下の説明では、第１実施形態の車載アンテナシステム１と異なる上記３つの点を中心に説明する。
【００９２】
図９に示すように、本実施形態のフェーズドアレイアンテナ７０は、２つのアンテナ（第１アンテナ７１，第２アンテナ７２）と、これら各アンテナ７１，７２にそれぞれ接続される２つの移相器７４，７５と、混合分配器７３とを備えており、ルームミラー１０内において図１０に示すように配置されている。
【００９３】
即ち、図１０に示すように、第１アンテナ７１と第２アンテナ７２が上下方向に所定距離隔てて配置されると共に、各アンテナ７１，７２の間に各移相器７４，７５及び混合分配器７３が配置された構成となっている。
【００９４】
第１アンテナ７１は、給電点７６に対して左右方向に線状のアンテナ素子７７が接続された、水平偏波型のダイポールアンテナとして構成されている。第２アンテナ７２も、第１アンテナ７１と同様の構成をなしており、給電点７８に対して左右方向に線状のアンテナ素子７９が接続された、水平偏波型のダイポールアンテナとして構成されている。
【００９５】
各移相器７４，７５及び混合分配器７３は、基板８０上に例えばマイクロストリップラインを主体として構成されている。各移相器７４，７５は、第１実施形態の各移相器２１，２２と同じく、バラクタダイオードを用いた反射型移相器である。
【００９６】
フェーズドアレイアンテナ７０を構成する第１アンテナ７１及び第２アンテナ７２はいずれも、それ単体としては、水平偏波を強く励振する無指向性の水平偏波型アンテナであるが、フェーズドアレイアレイアンテナ７０全体としては、各移相器７４，７５の移相量をそれぞれ制御電圧によって制御することにより垂直面指向性を制御可能なアンテナとして機能する。
【００９７】
また、本実施形態では、図１１に示すように、ルームミラー１０の上部に車載カメラ１０１が設置されている。なお、この車載カメラ１０１は天井５１に対して固定されており、ルームミラー１０とは物理的に離れている。そのため、運転者６０がルームミラー１０の向きを調整しても車載カメラ１０１は不動である。
【００９８】
車載カメラ１０１は、天井５１における、ルームミラー１０の支持部材６の他端（天井５１への取付部）近傍に固定されている。そのため、車載カメラ１０１の設置位置とルームミラー１０の位置は近似的に等しいものとして扱うことができる。この車載カメラ１０１は、シート４に着座した運転者６０の両目を含む顔画像全体が画角内に入るよう、撮像倍率やピント等が調整されている。
【００９９】
そして、車載カメラ１０１により撮像された顔画像は、画像処理ＥＣＵ１０２において画像認識処理がなされ、撮像画像中の運転者６０の両目が認識される。この画像認識結果は、車車間通信ＥＣＵ８１内の視点位置推定部８３に入力される。
【０１００】
視点位置推定部８３では、画像処理ＥＣＵ１０２による両目の認識結果に基づき、ルームミラー１０から運転者の視点６２を見た俯角Ｚ（水平面に対する角度。図１１参照。）を推定する。この俯角Ｚは、ルームミラー１０に対する運転者６０の視点位置を示すパラメータである。
【０１０１】
即ち、ルームミラー１０の上下方向の向きは、運転者６０の視点位置が前後・左右・上下（特に前後・上下）で異なることで変わってくる。例えば、運転者６０の体格が大きくて視点位置が高い場合、或いは更にシート４の前後方向の位置が後ろ寄りに調整され且つリクライニング角度も大きい場合、ルームミラー１０の上下方向の向きは、ミラー８がより水平方向を向くように調整されることが予想される。即ち、図１１に示したルームミラー１０の上下方向の角度θがより小さくなることが予想される。
【０１０２】
一方、例えば運転者６０の体格が小さくて視点位置が低い場合、或いは更にシート４の前後方向の位置が前寄りに調整され且つリクライニング角度も小さい場合、ルームミラー１０の上下方向の向きは、ミラー８がより下側を向くように調整されることが予想される。即ち、図１１に示したルームミラー１０の上下方向の角度θがより大きくなることが予想される。
【０１０３】
よって、運転者６０の視点位置（ここでは俯角Ｚ）が推定できれば、運転者６０が車両後方の視界を良好に視認できるように調整するであろうルームミラー１０の上下方向の向き（角θ）も推定できる。そこで、車車間通信ＥＣＵ８１において、視点位置推定部８３が、画像処理ＥＣＵ１０２における画像認識結果に基づいて俯角Ｚの推定を行う。
【０１０４】
なお、撮像した画像から特定の認識対象物を認識するための画像認識技術、さらにその画像認識結果に基づいて、例えば車載カメラ１０１に対して認識対象物がどこに、どの方向に位置しているかといった、認識対象物の位置に関する情報を検出・推定する技術は、従来より種々提案されている。そのため、本実施形態における両目の認識及び俯角Ｚの推定もそれら技術を適用して行うことができるため、ここではその詳細説明を省略する。
【０１０５】
視点位置推定部８３により推定された俯角Ｚは、車両後方からルームミラー１０に対して車両前方に入射した光がルームミラー１０で反射して運転者６０の視点６２に到達する際の、入射角及び反射角の和（車両左右方向を基準とした垂直面内での角度）に等しい。そして、入射角と反射角は等しいという周知の光学法則から、入射角＝反射角＝θとすると、Ｚ＝２θ、である。一方、θは、ルームミラー１０の上下方向の向き、即ち水平面に対するルームミラー１０の法線（ミラー８の鏡面の法線）がなす角でもある。そのため、ルームミラー１０の上下方向の向きを表す角θと俯角Ｚとの間には、次式（７）の関係が成立する。
【０１０６】
θ＝Ｚ／２  ・・・  （７）
そのため、ルームミラー角度推定部８４は、視点位置推定部８３により推定された俯角Ｚに基づき、式（７）の演算によって、ルームミラー１０の上下方向の角度θを推定する。
【０１０７】
ルームミラー１０の上下方向の角度θが推定されたということは、即ち、内蔵されているフェーズドアレイアンテナ７０の向き（車体・大地に対する配置状態）も推定されたということになる。そこで、指向性制御部８５が、ルームミラー角度推定部８４にて推定された角度θに基づき、フェーズドアレイアンテナ７０の垂直面指向性を他車（通信相手）と良好な通信が可能な所望の指向性にする（例えばメインビームの向きを車両前方真正面方向にする）ために必要な、第１アンテナ７１及び第２アンテナ７２の位相差を演算する。そして、各アンテナ７１，７２の位相差がその演算された値になるよう、各移相器７４，７５へ出力すべき制御電圧をそれぞれ生成して、各移相器７４，７５へ出力する。
【０１０８】
以上説明した本実施形態の車載アンテナシステム１００によれば、車両乗員がルームミラー１０の向きを上下方向に調整した場合に、視点位置を示す情報である俯角Ｚに基づいてその調整後の上下方向の向き（θ）が推定され、その推定されたθに基づいてフェーズドアレイアンテナ７０の垂直面指向性が制御されるため、ルームミラー１０の上下方向の向きに応じて垂直面指向性を適切に制御することができる。
【０１０９】
また、ルームミラー１０の設置位置から視点位置を見た俯角Ｚを推定することにより、式（７）を用いたごく簡易的な演算によって、ルームミラーの上下方向の向き（θ）を容易に推定することができる。そのため、これら推定を行うための構成を簡易的に実現できる。
【０１１０】
更に、俯角Ｚの推定は、車載カメラ１０１による撮像画像の画像認識結果に基づいて行われるため、運転者毎に体格やシートポジションが異なっても確実に推定することができる。
【０１１１】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【０１１２】
例えば、上記第１実施形態では、水平面指向性を制御可能なフェーズドアレイアンテナ２を搭載し、ルームミラー１０の水平面方向の向き（角度δ）の推定結果に基づいてその水平面指向性を制御するようにし、第２実施形態では、垂直面指向性を制御可能なフェーズドアレイアンテナ７０を搭載し、ルームミラー１０の上下方向の向き（角度θ）の推定結果に基づいてその垂直面指向性を制御するようにしたが、上記各実施形態の各フェーズドアレイアンテナ２，７０を共にルームミラー１０に内蔵して、水平面指向性及び垂直面指向性の双方を制御できるようにしてもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態では、シート４として、前後方向の位置及びリクライニング角度を電動で調整可能な構成のものを用いたが、電動に限らず、運転者が手動で調整できる一般的なタイプのシートを用いてもよい。その場合、例えばシート４に前後位置センサやリクライニング角度センサ等を設けるなどの方法によって、前後位置及びリクライニング角度を取得できるようにすればよい。
【０１１４】
更に、上記第２実施形態では、車載カメラ１０１による撮像画像の画像認識結果に基づいて俯角Ｚを推定したが、ルームミラー１０から視点６２を見た水平面方向の角度（即ち第１実施形態における２αに相当）をも推定できる場合は、この車載カメラ１０１及び画像処理ＥＣＵ１０２からなる構成を第１実施形態に適用して、車載カメラ１０１による撮像画像の画像認識結果に基づいて、ルームミラー１０の水平面方向の角度δ（＝α）を推定するようにしてもよい。このような構成にすれば、シート４の前後方向の位置やリクライニング角度などの情報を用いることなく角度δを推定できる。
【０１１５】
一方、第２実施形態では、ルームミラー１０の上下方向の角度θを画像認識技術を用いて推定したが、何らかの方法で運転者６０の視点６２の高さに関する情報を取得することができれば、車載カメラ１０１を用いずに俯角Ｚを推定することもできる。
【０１１６】
具体的には、例えばヘッドレスト４５の高さを示すデータを取得できる構成とし、このヘッドレスト４５の高さに基づいてルームミラー１０と視点位置との上下方向の距離（高低差）を推定することができれば、この推定結果と、第１実施形態におけるルームミラー１０と視点位置との前後方向の距離Ｙを推定する技術とを融合して、ルームミラー１０と視点位置との相対的位置関係を三次元的に推定できる。これは即ち、ルームミラー１０の水平面内での角度δと上下方向の角度θを共に推定できるということである。
【０１１７】
視点６２の高さに関する情報としては、上記のヘッドレスト４５の高さに限らず、例えば、運転者６０が自身の体格に関する情報（身長など）をシステムに入力できる構成とし、その入力された情報に基づいて視点６２の高さ（延いてはルームミラー１０との高低差）を推定するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上記各実施形態では、ルームミラー１０に内蔵する指向性制御可能なアンテナとして、２つのダイポールアンテナからなるフェーズドアレイアンテナを用いたが、この構成はあくまでも一例であり、制御電圧により指向性を制御可能なアンテナである限り、種々の構成のものを採用することができる。
【０１１９】
また、上記各実施形態では、フェーズドアレイアンテナをルームミラー１０に内蔵した例について説明したが、ルームミラー１０への内蔵はあくまでも一例であり、ミラー筐体７の前面側（フロントガラス側）に連結固定するなど、内蔵はしないもののルームミラー１０と機械的に連結させて設けるようにしてもよい。
【０１２０】
また、上記各実施形態では、フェーズドアレイアンテナを構成する２つのアンテナの各々に移相器を設けたが、どちらか一方にのみ設けるようにしてもよい。また、移相器及び混合分配器は、そのいずれか又は双方をルームミラー１０の外に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】第１実施形態の車載アンテナシステムの概略構成を表すブロック図である。
【図２】第１実施形態の車載アンテナシステムを構成する、フェーズドアレイアンテナを内蔵したルームミラーの概略構成を表す説明図である。
【図３】車室内におけるルームミラー、運転席パワーシート、及び運転者の相対的位置関係を説明するための側面図である。
【図４】車室内におけるルームミラー、運転席パワーシート、及び運転者の相対的位置関係を説明するための平面図である。
【図５】フェーズドアレイアンテナの指向性の一例を示す指向性図である。
【図６】フェーズドアレイアンテナにおける、当該フェーズドアレイアンテナを構成する２つのアンテナ間の位相差γに対するビーム角度φの関係を示す図である。
【図７】移相器における制御電圧に対する移相量の関係を示す図である。
【図８】フェーズドアレイアンテナのビーム角度φの制御例を示す図である。
【図９】第２実施形態の車載アンテナシステムの概略構成を表すブロック図である。
【図１０】第２実施形態の車載アンテナシステムを構成する、フェーズドアレイアンテナを内蔵したルームミラーの概略構成を表す説明図である。
【図１１】車室内におけるルームミラー、運転席パワーシート、及び運転者の相対的位置関係を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１，１００…車載アンテナシステム、２，７０…フェーズドアレイアンテナ、３，８１…車車間通信ＥＣＵ、４…運転席パワーシート、５…ボデーＥＣＵ、６…支持部材、７…ミラー筐体、８…ミラー、１０…ルームミラー、１１，７１…第１アンテナ、１２，７２…第２アンテナ、１３，７３…混合分配器、１６，１８，７６，７８…給電点、１７，１９，７７，７９…アンテナ素子、２１，２２，７４，７５…移相器、２４…配線群、３１…車車間通信制御部、３２…無線通信部、３３，８３…視点位置推定部、３４，８４…ルームミラー角度推定部、３５，８５…指向性制御部、４１…前後位置調整機構、４２…リクライニング調整機構、４３…シートクッション、４４…背もたれ、４５…ヘッドレスト、４６…リクライニング調整軸、５０…車両、５１…天井、５２…フロントガラス、５３…床、５４…ハンドル、６０…運転者、６１…頭部、６２…視点、１０１…車載カメラ、１０２…画像処理ＥＣＵ
【図１】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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