(57)【要約】【課題】光ファイバなどの光通信線を介さずに光通信を行うことによって、車輌中における光通信線のための配線スペースを節約することができる車載光通信システムを提供する。【解決手段】車輌のフロントガラス１０の上側端面１０ａに発光部３を設け、下側端面１０ｂに受光部４を設けて、フロントガラス１０内を透して発光部３から受光部４へ光信号の送受信を行う。発光部３は、レーザダイオードなどの発光素子が発した光をレンズが平行光に変換し、フロントガラス１０を透して平行光を受光部４へ送信する。受光部４は、発光部３からの平行光をフォトダイオードなどの受光素子へ集光すると共に、それ以外の光を屈折又は反射等により受光素子外へ導く光学素子を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌に搭載された複数の機器が光信号を介して通信を行う車載光通信システムにおいて、
前記車輌のウインドウガラスの一の端面に設けられた発光部と、
前記ウインドウガラスの他の端面に設けられた受光部と
を備え、
前記ウインドウガラス内を透して、前記発光部から前記受光部へ光信号の授受を行うようにしてあること
を特徴とする車載光通信システム。
【請求項２】
前記発光部は、
発光素子と、
該発光素子が発した光を平行光に変換する光学素子と
を備えること
を特徴とする請求項１に記載の車載光通信システム。
【請求項３】
前記受光部は、
受光素子と、
前記発光部からの光が入射する入射面及び該入射面に対して所定角度傾けて設けられた傾斜面を有し、前記入射面から入射した光を前記受光素子へ導くと共に、前記発光部以外からの光を前記傾斜面にて反射又は屈折させて、前記受光素子外へ導く光学素子と
を備えること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車載光通信システム。
【請求項４】
前記ウインドウガラスは、前記発光部からの光を一又は複数回全反射させて前記受光部へ導くようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の車載光通信システム。
【請求項５】
前記ウインドウガラスは、前記車輌のフロントガラスであり、
前記発光部及び前記受光部は、前記フロントガラスの上下方向に光信号の授受を行うようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の車載光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌に搭載された複数の機器が光信号の送受信を行って情報を授受する車載光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輌には多数の電子機器が搭載されており、各電子機器が通信線を介して接続され、相互に情報交換を行いながら協調動作することによって、車輌の走行に係る制御及び車室内などの快適性に係る制御等を実現している。また車輌に搭載される電子機器は、車輌のバッテリ又はオルタネータ等の電源に電力線を介して接続され、電源から供給される電力により動作している。
【０００３】
近年の車輌では、搭載される電子機器が増加しており、これに伴って通信線及び電力線等の配線数が増加している。しかし、車輌における配線スペースは限られており、多数の配線を車輌内の遠隔箇所を結んで配することは容易ではない。特に車輌のピラーには既に多数の配線が配されており、電子機器の搭載数の増加に伴ってピラー内の配線数を増加させることは容易ではない。
【０００４】
一方、車輌内の電子機器間の通信を光化することが試みられている。光信号の送受信を行う光通信は、電気信号の送受信を行う電気通信と比較して、電磁的な外乱ノイズに強く、通信を高速に行うことができるという利点がある。車輌に搭載される電子機器は、フォトダイオードなどの受光素子及び／又はレーザダイオードなどの発光素子を有する通信モジュールを備えることによって、光ファイバなどの光通信線を介した光信号の送受信を実現できる。
【０００５】
特許文献１においては、光信号を送信又は受信する光電素子と、これを固定するためのステムと、光電素子をカバーするためのキャップと、光電素子に電気信号を印加又は光電素子からの電気信号を伝送する複数本のリードとを備え、ステム及びキャップにて構成されるパッケージ内に位置する所定のリードの一端に平面部を設け、この平面部に、一端が光電素子に接続され他端がリードに接続される電気回路部品を設けた構成とすることにより、高周波特性が優れ、小型化できる光−電気変換モジュールが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６７１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光通信を行うための光ファイバなどの光通信線は、折り曲げに弱いという問題がある。このため、車輌における光通信線の配設は、電気通信線の配設と比較して困難であり、光通信を行う電子機器の搭載数の増加に伴って光通信線の配線数を増加させることはさらに困難である。
【０００８】
上述のように、車輌のピラー内はスペースが限られている。このため、車輌本体に搭載された電子機器とルーフ（屋根部分又は天井部分）に搭載された電子機器とを結ぶ通信線を、車輌のピラーを通して配することが、電子機器の搭載数の増加に伴って、より困難化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光ファイバなどの光通信線を介さずに光通信を行うことによって、車輌のピラー内における通信線の配設困難化などの、車輌中における光通信線の配設問題を解決することができる車載光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る車載光通信システムは、車輌に搭載された複数の機器が光信号を介して通信を行う車載光通信システムにおいて、前記車輌のウインドウガラスの一の端面に設けられた発光部と、前記ウインドウガラスの他の端面に設けられた受光部とを備え、前記ウインドウガラス内を透して、前記発光部から前記受光部へ光信号の授受を行うようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る車載光通信システムは、前記発光部が、発光素子と、該発光素子が発した光を平行光に変換する光学素子とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る車載光通信システムは、前記受光部が、受光素子と、前記発光部からの光が入射する入射面及び該入射面に対して所定角度傾けて設けられた傾斜面を有し、前記入射面から入射した光を前記受光素子へ導くと共に、前記発光部以外からの光を前記傾斜面にて反射又は屈折させて、前記受光素子外へ導く光学素子とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る車載光通信システムは、前記ウインドウガラスが、前記発光部からの光を一又は複数回全反射させて前記受光部へ導くようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る車載光通信システムは、前記ウインドウガラスが、前記車輌のフロントガラスであり、前記発光部及び前記受光部は、前記フロントガラスの上下方向に光信号の授受を行うようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、車輌のウインドウガラスの異なる端面にそれぞれ発光部及び受光部を設け、ウインドウガラス内を透して発光部から受光部へ光信号の送受信を行う。光信号の伝達媒体にウインドウガラスを用いることによって、発光部と受光部との間に光ファイバなどの光通信線を配する必要がなく、車輌における限られた配線スペースを使用せずに、車輌に搭載された複数の電子機器間の通信を光化することができる。
【００１６】
また、本発明においては、レーザダイオードなどの発光素子が発した光をレンズなどの光学素子にて平行光に変換し、ウインドウガラス内を透して平行光を発光部から受光部へ送信する。これにより、発光部から発した光の多くが受光部へ到達するまでに拡散することを防止でき、発光部からの光を効率よく受光部にて受光することが可能となる。
【００１７】
また、本発明においては、入射面に入射した光をフォトダイオードなどの受光素子へ導くと共に、入射面に対して所定角度傾いた傾斜面にて発光部以外からの光を反射又は屈折させて受光素子外へ導く光学素子を受光部が備える。これにより、外部からの光がウインドウガラスを透して受光部にて受光されることを防止できる。
【００１８】
また、車輌のウインドウガラスは、平坦であるとは限らず、湾曲した形状の場合がある。そこで本発明においては、発光部から受光部へ光信号を直線的に送受信することができない場合などに、発光部から発した光をウインドウガラス内で一又は複数回全反射させることによって、受光部へ導く構成とする。これにより、平坦ではないウインドウガラスを介して光信号の送受信を行うことができる。
【００１９】
また、本発明においては、ウインドウガラスとして車輌のフロントガラスを利用し、発光部又は受光部をフロントガラスの上下に設けて、フロントガラスの上下方向に発光部から受光部へ光信号の授受を行う。車輌の前部には多数の電子機器が搭載されており、車輌前側のピラー内には多数の配線が設けられるが、フロントガラスを介して上下方向に光信号の授受を行う構成とすることにより、車輌前側のピラー内の配線を削減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による場合は、光信号の伝達媒体に車輌のウインドウガラスを用い、ウインドウガラス内を通して発光部から受光部へ光信号の送受信を行う構成とすることによって、発光部及び受光部の間に光通信線を配する必要がないため、車輌のピラー内などの限られた配線スペースを使用することなく光通信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る車載光通信システムの構成を示す模式的平面図である。
【図２】本発明に係る車載光通信システムの構成を示す模式的側面図である。
【図３】発光部の構成を示す模式的断面図である。
【図４】受光部の構成を示す模式的断面図である。
【図５】光学素子の構成を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る車載光通信システムの構成を示す模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る車載光通信システムの構成を示す模式的平面図である。図において１は車輌であり、車輌１の車体には複数の車載機器２ａ、２ｂが搭載されている。車載機器２ａは車輌１の天井部に配され、車載機器２ｂは車輌１の前部に配されており、車載機器２ｂは車載機器２ａから与えられる情報に基づいて種々の処理を行う。
【００２３】
車載機器２ｂから車載機器２ａへの情報の送信は、光通信により行う。車載機器２ａは、光信号を送信するための発光部３を備えており、車載機器２ｂは、光信号を受信するための受光部４を備えている。車載機器２ａの発光部３及び車載機器２ｂの受光部４は、車輌１のフロントガラス１０を透して光信号の送受信を行うようにしてある。
【００２４】
図２は、本発明に係る車載光通信システムの構成を示す模式的側面図であり、車輌１のフロントガラス１０と、発光部３及び受光部４とを抜き出して図示したものである。車輌１のフロントガラス１０は、車輌１の正面から見て略長方形をなす板状であり、幅広の表裏面と細長の上下左右の端面とを有している。フロントガラス１０の上側端面１０ａには、車載機器２ａの発光部３が取り付けられており、フロントガラス１０の下側端面１０ｂには、車載機器２ｂの受光部４が取り付けられている。発光部３及び受光部４は、フロントガラス１０を間にして対向する位置にそれぞれ取り付けられている。
【００２５】
図３は、発光部３の構成を示す模式的断面図である。車載機器２ａの発光部３は、レーザダイオードなどの発光素子３１及びレンズ３２等がハウジング３３内に収容された構成をなしている。発光素子３１は、車載機器２ａの制御回路などから与えられる電気信号に応じた発光を行うことによって、電気信号を光信号に変換して出力する素子である。レンズ３２は、一側が発光素子３１に対向して設けられると共に、他側がフロントガラス１０の上側端面１０ａに当接するように設けられている。レンズ３２は、一側に設けられたレンズ面に入射した光を平行光に変換して他側から出射させる光学素子であり、発光素子３１から一定の広がりをもって出射された光を平行光に変換してフロントガラス１０へ入射させることができる。
【００２６】
図４は、受光部４の構成を示す模式的断面図である。車載機器２ｂの受光部４は、フォトダイオードなどの受光素子４１及び光学素子４２等がハウジング４３内に収容された構成をなしている。受光素子４１は、受光した光に応じた電気信号を出力する素子であり、発光部３からの光信号を受光して電気信号に変換し、車載機器２ｂの制御回路などへ電気信号を出力する。光学素子４２は、発光部３からの光信号を受光素子４１へ集光する機能と、発光部３以外からの光が受光素子４１へ入射することを防止する機能とを備えた素子である。
【００２７】
図５は、光学素子４２の構成を示す模式的断面図である。光学素子４２は、受光素子４１に対向する一側にレンズ面４５が設けられると共に、他側に多数の突起部４４が突設されたものであり、透光性の合成樹脂又はガラス等により一体的に成型されている。各突起部４４は、断面視が突出端へ先細の略台形をなしている。突起部４４の突出端面は発光部３からの光を入射させるための入射面４４ａとしてあり、発光部３からの平行光に対して入射面４４ａが略垂直となるように、受光部４はフロントガラス１０に取り付けられる。光学素子４２は、突起部４４の入射面４４ａに対して略垂直に入射した光がレンズ面４５に至り、この光をレンズ面４５にて受光素子４１へ集光することができる。
【００２８】
また突起部４４は、入射面４４ａに対して所定角度傾斜した傾斜面４４ｂを有している。光学素子４２は、傾斜面４４ｂに対して入射した光を屈折などによりレンズ面４５に至ることなく光学素子４２外へ出射させるか、又は、傾斜面４４ｂの表面にて反射させることによって、発光部３以外からの光が受光素子４１へ入射することを防止する。
【００２９】
これにより光学素子４２は、所定方向からの光（発光部３からの平行光）を受光素子４１へ通し、所定方向以外からの光を受光素子４１へ通さない。よって受光部４は、光通信システムにとってはノイズとなる外界からの光を光学素子４２により除去することができ、精度のよい光通信（受信）を行うことができる。
【００３０】
また光学素子４２は、突起部４４の入射面４４ａがフロントガラス１０の下側端面１０ｂに当接しないように設けられており、光学素子４２及びフロントガラス１０の下側端面１０ｂの間には透光性の接着剤又はオイル等が充填されている。この接着剤又はオイル等により、フロントガラス１０の下側端面１０ｂが平坦でなく多少の凹凸が存在する場合であっても、凹凸によって発光部３からの平行光が屈折して平行光でなくなることを防止できる。
【００３１】
以上の構成の車載光通信システムは、車輌１のフロントガラス１０の上側端面に発光部３を設け、下側端面に受光部４を設けて、フロントガラス１０内を透して発光部３から受光部４へ光信号の送受信を行う。これにより、２つの車載機器２ａ、２ｂの間に光ファイバなどの光通信線を配する必要がないため、車輌１のピラー内などの限られた配線スペースを節約しつつ、車輌１の前部と天井部とにそれぞれ配された２つの車載機器２ａ、２ｂとの間で通信を行うことができる。
【００３２】
また、発光部３は、レーザダイオードなどの発光素子３１が発した光をレンズ３２が平行光に変換し、フロントガラス１０を透して平行光を受光部４へ送信する構成とすることにより、発光素子３１が発した光の多くが受光部４へ到達するまでに拡散することを防止でき、発光部３から受光部４へ効率よく光信号の送受信を行うことができる。
【００３３】
また、受光部４は、発光部３からの平行光をフォトダイオードなどの受光素子４１へ集光すると共に、それ以外の光を屈折又は反射等により受光素子４１外へ導く光学素子４２を備えることによって、外部光などの不要な光がフロントガラス１０を透して受光部４にて受光されることを防止でき、光通信の精度を高めることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、フロントガラス１０の上側に発光部３を設け、下側に受光部４を設けて、上側から下側へ光信号の送受信を行う構成としたが、これに限るものではなく、フロントガラス１０の上側に受光部４を設け、下側に発光部３を設けて、下側から上側へ光信号の送受信を行う構成としてもよい。またフロントガラス１０の上下にそれぞれ発光部３及び受光部４を設けて、光信号の送受信を双方向に行う構成としてもよい。また車輌１のリアガラスなどその他のウインドウガラスを利用して光通信を行う構成としてもよい。
【００３５】
また、発光部３は、発光素子３１及びレンズ３２を対向配置する構成としたが、これに限るものではない。例えば、発光素子３１は車載機器２ａの筐体内に設け、発光素子３１が発した光を光ファイバなどにてレンズ３２へ導くように、発光素子３１及びレンズ３２の間に光ファイバを介在させる構成としてもよい。この構成では、図３に示した発光素子３１の位置に光ファイバの端部が配され、光ファイバの端面とレンズ３２とが対向配置される。
【００３６】
同様に、受光部４は、受光素子４１及び光学素子４２を対向配置する構成としたが、これに限るものではない。例えば、受光素子４１は車載機器２ｂの筐体内に設け、光学素子４２が集光した光を光ファイバなどにて受光素子４１へ導くように、受光素子４１及び光学素子４２の間に光ファイバを介在させる構成としてもよい。この構成では、図４に示した受光素子４１の位置に光ファイバの端部が配され、光ファイバの端面と光学素子４２とが対向配置される。
【００３７】
また、図４及び図５に示した受光部４の光学素子４２の形状は一例であって、これに限るものではなく、発光部３からの光を受光素子４１へ導くと共に、発光部３以外からの光が受光素子４１へ導かれることを防止できる形状であれば、その他の形状であってよい。特に、光学素子４２の突起部４４は、図５に示したものよりレンズ面４５に対するサイズがより微細なものであってよく、図５に示したものより多数の突起部４４を光学素子４２に設ける構成としてもよい。また、受光部４の光学素子４２とフロントガラス１０との間に接着剤又はオイル等を充填する構成としたが、同様に発光部３についても、レンズ３２とフロントガラス１０との間に接着剤又はオイル等を充填する構成としてもよい。
【００３８】
（変形例）
図６は、本発明の変形例に係る車載光通信システムの構成を示す模式的側面図である。変形例に係る車載光通信システムは、車輌１が湾曲したフロントガラス１１０を備える場合に、このフロントガラス１１０を介して発光部３及び受光部４が光信号の送受信を行う構成である。
【００３９】
変形例に係る車載光通信システムを搭載した車輌１のフロントガラス１１０は、車輌１の外側に向けて凸状に湾曲している。このためフロントガラス１１０の上側端面１０ａに設けられた発光部３と、下側端面１０ｂに設けられた受光部４とが直接に対向せず、発光部３から出射光が直接に受光部４へ入射しない。
【００４０】
発光部３から出射した平行光は、フロントガラス１１０内を直進して車輌１外との境界面に至り、境界面にて全反射される。全反射された平行光は、フロントガラス１１０内を直進して受光部４へ入射する。フロントガラス１１０は、車輌１外との境界面のうち、発光部３からの光が到達する部分の形状及びその素材等を、発光部３からの光を全反射すると共に、全反射した光が受光部４へ至るように、適切に定めてある。
【００４１】
以上の構成の変形例に係る車載光通信システムは、発光部３から出射した光をフロントガラス１１０内で全反射させて受光部４へ導く構成とすることにより、フロントガラス１１０が湾曲しており発光部３から受光部４へ直接に光信号の送受信を行うことができない場合であっても、発光部３から受光部４へ間接的に光信号を送受信することができる。
【００４２】
なお、図６においては、発光部３から出射した光をフロントガラス１１０内にて１回反射させて受光部４へ入射させる構成を示したが、これに限るものではなく、発光部３から出射した光をフロントガラス１１０内で複数回反射させて受光部４へ入射させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  車輌
２ａ、２ｂ  車載機器
３  発光部
４  受光部
１０  フロントガラス（ウインドウガラス）
１０ａ  上側端面
１０ｂ  下側端面
３１  発光素子
３２  レンズ（光学素子）
３３  ハウジング
４１  受光素子
４２  光学素子
４３  ハウジング
４４  突起部
４４ａ  入射面
４４ｂ  傾斜面
４５  レンズ面
１１０  フロントガラス（ウインドウガラス）
【図１】
2011223330.tif 000003
【図２】
2011223330.tif 000004
【図３】
2011223330.tif 000005
【図４】
2011223330.tif 000006
【図５】
2011223330.tif 000007
【図６】
2011223330.tif 000008