(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通信システムを提供する。【解決手段】発光体としてＬＥＤ７を有する光学ユニット２を複数備えた交通信号灯器１と、複数のアンテナ４と、これらアンテナ４による無線通信の制御を行なう制御部５とを備えている。アンテナ４は、交通信号灯器１の光学ユニット２に組み込まれている。【選択図】      図２
2011008800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体を有する光学ユニットを複数備えた交通信号灯器と、前記交通信号灯器に組み込まれている複数のアンテナと、前記アンテナによる無線通信の制御を行なう制御部と、を備え、
複数の前記アンテナは、複数の前記光学ユニットに分かれて組み込まれていることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記制御部は、ダイバーシティ制御を行なうように構成されている請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記複数のアンテナのうちの少なくとも一つは、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記複数のアンテナは、前記交通信号灯器に高さ方向の位置が相違して組み込まれている請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記制御部は、通信相手の位置情報を取得する位置取得部と、前記位置情報に応じて前記アンテナの指向性を変化させる変化部と、を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信システムの前記制御部と、前記交通信号灯器の点灯及び消灯を行う灯器制御部とを有し、
前記制御部は、前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されていることを特徴とする交通信号制御機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信システム及び交通信号制御機に関するものである。
【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、道路に通信装置（インフラ装置）が設置されており、この通信装置のアンテナから発せられた情報を、道路を走行する車両の車載機が受信し、この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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記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、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】
前記目的を達成するためのこの発明の通信システムは、発光体を有する光学ユニットを複数備えた交通信号灯器と、前記交通信号灯器に組み込まれている複数のアンテナと、前記アンテナによる無線通信の制御を行なう制御部とを備え、複数の前記アンテナは、複数の前記光学ユニットに分かれて組み込まれているものである。
【０００７】
この発明によれば、アンテナを交通信号灯器に組み込ませることで、アンテナを目立たなくすることができ、また、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、複数のアンテナが交通信号灯器に設けられているため、制御部は、ダイバーシティ制御を行なうように構成されているのが好ましい。
また、交通信号灯器は、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る。このため、この信号灯器を道路の所定の位置に設置すれば、アンテナと車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が得られる。
【０００８】
また、前記複数のアンテナのうちの少なくとも一つは、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されているのが好ましい。
これによれば、一つの交通信号灯器においてアンテナの偏波を切り替えて使用することができる。
また、前記複数のアンテナは、前記交通信号灯器に高さ方向の位置が相違して組み込まれているのが好ましい。
【０００９】
また、前記制御部は、通信相手の位置情報を取得する位置取得部と、前記位置情報に応じて前記アンテナの指向性を変化させる変化部とを有しているのが好ましい。
これによれば、位置取得部が通信相手の位置情報を取得すると、変化部はこの通信相手に向かう指向性をアンテナに備えさせることができる。
【００１０】
また、この発明の交通信号制御機は、前記通信システムの前記制御部と、前記交通信号灯器の点灯及び消灯を行う灯器制御部とを有し、前記制御部は、前記アンテナを介して、前記交通信号灯器の設置された道路上を走行する車両に対して、現在及び将来の前記交通信号灯器の表示に関する信号情報を送信するように構成されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、アンテナを交通信号灯器の光学ユニットに組み込ませることで、アンテナを目立たなくすることができ、また、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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の信号灯器の実施の一形態を示す正面図である。
【図２】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】信号灯器の正面図である。
【図６】この発明の通信システムのブロック図である。
【図７】信号灯器の正面図である。
【図８】この発明の通信システムが設けられている道路の平面図である。
【図９】この発明の通信システムが有している他の機能を説明する説明図である。
【図１０】アンテナが組み込まれている信号灯器の他の実施形態を示す正面図である。
【図１１】アンテナを内蔵している光学ユニットの斜視図である。
【図１２】別の信号灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している断面図である。
【図１３】さらに別の信号灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１４】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１５】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１６】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１７】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１８】アンテナが組み込まれている光学ユニットの他の実施の形態を示している断面図である。
【図１９】アンテナが組み込まれている光学ユニットの別の実施の形態を示している正面図である。
【図２０】図１９の断面図である。
【図２１】この発明の通信システムのブロック図である。
【図２２】この発明の通信システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔通信システムの全体構成及び交通信号灯器の全体構成〕
図１はこの発明の通信システムの実施の一形態を示す正面図である。この通信システムは、交通信号灯器１（以下、単に信号灯器という）、この信号灯器１に設けられるアンテナ４、このアンテナ４による無線通信の制御を行なう制御装置５を備えている。図１に示している交通信号灯器１は道路に設置される車両用のものである。
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。
【００１４】
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にはひさし（図示せず）が取り付けられる。
また、支柱４０には、信号灯器１の灯光についての制御、及び、後述する無線通信のための制御を行なう制御装置５が取り付けられている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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。基板８は、その表面や裏面に配線パターンが形成されており、ＬＥＤ７の端子３７と繋がっている。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３８を有し、このレンズ部３８内にＬＥＤ素子（図示せず）が設けられている。
【００１７】
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。これにより、収容部材６とカバー部材９との間に収容空間部Ｓが形成されており、この収容空間部ＳにＬＥＤ７及び基板８が収容されている。そして、基板８は収容部材６に固定されている。収容空間部Ｓのうち、基板８よりも前方を前空間部Ｓ１とし、基板８よりも後方を後空間部Ｓ２としている。
【００１８】
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。なお、この光学ユニット２において、前方とは光の投光側であり（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。
【００１９】
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。すなわち、信号灯器１は、複数の光学ユニット２と、この光学ユニット２に組み込まれているアンテナ４とを備えている。この実施形態のアンテナ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、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。
【００２０】
図５は信号灯器１の正面図である。この図において、信号灯器１は三つの光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃを有している。また、図示している実施形態では、光学ユニット２と同数である複数（図例では三つ）のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが、信号灯器１に設けられている。そして、光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれにアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが分けられて組み込まれている。具体的には、左側の第１光学ユニット２ａに第１アンテナ４ａが、中央の第２光学ユニット２ｂに第２アンテナ４ｂが、右側の第３光学ユニット２ｃに第３アンテナ４ｃが組み込まれている。
【００２１】
このように、一つの光学ユニット２に一つのアンテナ４が組み込まれ、他の光学ユニット２に他のアンテナ４が組み込まれているので、これらアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃを、相互間で距離をおいて信号灯器１に設けることができる。
車両用信号灯器では、光学ユニット２の中心間の距離は所定の値（一般的なもので約４０ｃｍ）であることから、この中心間の距離と同じ（略同じ）アンテナ距離を有している状態で、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃを離して設置することができる。そして、これら複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが一組のアンテナ体を構成し、一組のアンテナ体が、一つの信号灯器１に設けられている。そして、本通信システムは、マルチアンテナシステムとして構成されている。なお、各アンテナ４の形態及び取り付け構造などについては後に説明する。
【００２２】
図６はこの発明の通信システムのブロック図である。
制御装置５は、ＣＰＵ、記憶装置４６を有するプログラマブルなマイコンよりなり、光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの灯光の制御を行なうほかに、アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによる無線通信の制御処理を行なう。具体的には、光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃに複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが組み込まれているため、制御装置５は、これら複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによって、マルチアンテナシステムとしての制御、例えばダイバーシティ制御を行なうことができる。
また、制御装置５は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置４６に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、主制御部４７、位置取得部４８及び変化部４９を備えている。なお、制御装置５によるこれらの機能部については、後に説明する。
また、図６は、通信システムを、後述のアダプティブアレイアンテナシステム、合成ダイバーシティシステムとした場合である。この場合、制御装置５は、情報の送受信のための送受信部６１、合成器６２及び移送器６３を有している。
【００２３】
この通信システムにおける通信相手は、前記信号灯器１が設置されている道路を走行する車両又は軽車両の車載機５０である。この場合、路車間通信が可能となる。また、他の通信相手としては、前記信号灯器１の設置位置の近く（同じ交差点内）に設置されている別の信号灯器１、つまりこの別の信号灯器１や隣接する交差点等に設置される信号灯器（図示せず）に設けられているアンテナ４（及び制御装置５）である。この場合、信号灯器１，１間の通信、すなわち路路間通信が可能となる。また、さらに他の通信相手としては、信号灯器１が設置されている道路の路側を通行する歩行者が所有している携帯端末（携帯電話）とすることもできる。
【００２４】
〔制御装置５の機能〕
信号灯器１には、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが設けられている。そして、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが、相互間で所定の距離を有して並べて設けられていることから、制御装置５の主制御部４７は、空間ダイバーシティを行なうことができる。具体的には、主制御部４７は、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃの中から電波の強いアンテナを選択して通信する。
このようなアンテナ選択方式以外にも、主制御部４７は、最大比合成方式を採用することができる。
選択性ダイバーシティの場合の制御装置５は、図２１のブロック図に示しているように、情報の送受信のための送受信部６４及び選択用のスイッチ６５を有している。
【００２５】
本通信システムは、アダプティブアレイアンテナシステムとしても構成できる。これには、前記アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃをアレイ状に並べてアダプティブアレイアンテナとする。そして、主制御部４７は、各アンテナの重み付けを、電波環境（伝搬環境）の変化や使用目的に応じてアダプティブ制御して、電気的に指向性を変えることができる。
この制御手段５による機能によって、通信システムが、道路を走行する車両との間で無線通信を行なう動作について以下説明する。
【００２６】
図８は、この発明の通信システムが設けられている道路（交差点Ｘ）の平面図である。信号灯器１が交差点Ｘに設置されており、この信号灯器１にアンテナ４が設けられている。この交差点Ｘに向かって走行してくる車両Ｃには、通信用の車載機５０が搭載されている。
車載機５０の車載コンピュータは、ＧＰＳ機能等の自己の位置を特定し位置情報を得る機能を有しており、これにより、車載機５０は、車両Ｃの位置についての位置情報を取得することができる。位置情報としては、緯度経度についての座標情報と、走行している車線についての車線情報との内の一方又は双方とすることができる。座標情報の精度が高い場合は、どの車線に存在しているかについて明らかになるので、車線情報は無くてもよい。
【００２７】
車載機５０は、当該車載機５０が有する車載アンテナ（図示せず）から、前記位置情報を信号灯器１のアンテナ４に対して送信する。また、車載機５０は、車両Ｃの走行速度についての速度情報を含む走行情報についてもさらに送信する。なお、車両Ｃが車線を変更する場合、走行情報に、その車線変更を予定していることについての車線変更情報が含まれていてもよいし、交差点を右左折しようとしているのであれば、当該進行方向に関する情報を含んでいても良い。また、ある地点から別の地点までの旅行時間に関する情報や、車両の走行軌跡に関するプローブ情報などを含めても良い。
そして、位置情報及び走行情報を信号灯器１のアンテナ４が受信し、制御装置５の前記位置取得部４８（図６参照）は位置情報及び走行情報を取得する。
【００２８】
位置取得部４８は、取得した位置情報及び走行情報に基づいて、これら情報を取得した後の車両Ｃの位置を特定することができる。そして、制御装置５の前記変化部４９（図６参照）は、図８に示しているように、位置情報及び走行情報に応じてアンテナ４の指向性をＢ１からＢ２へと動的に変化させる。すなわち、変化部４９は、複数のアンテナ４からの信号の位相と振幅とを制御することで、指向性を車両Ｃの方向へ向ける制御を行なう。
【００２９】
位置取得部４８は、車両Ｃから受信した位置情報及び走行情報に基づいて、その受信後の車両Ｃの位置を推定し、変化部４９は、走行を続けている車両Ｃに追従させるようにアンテナ指向性を変化させることができる。
または、制御装置５は、車載機５０との間における位置情報の前記送受信と、位置取得部４８及び変化部４９による前記制御とを、繰り返し複数回にわたって行なうことができる。この場合、制御装置５は、走行情報を受信しなくても、位置情報に基づいて走行している車両Ｃに追従させるようにアンテナ指向性を変化させることができる。
【００３０】
以上より、制御装置５は、車両Ｃに追従させてアンテナ指向性を水平方向の成分を有する方向に移動させることができる。例えば車両Ｃが右折するために車線を右側へ変更しても、制御装置５は、これに追従させてアンテナ指向性を水平方向（右車線側）に移動させることができる。そして、制御装置５は、アンテナ４の正面前方の道路に向けられていたアンテナ指向性を、交差点Ｘの中央部に向かう指向性に変更することができる。この結果、後にも説明するが所定の情報を路車間で通信することができ、その路車間通信の利得を高めることができる。
また、変化部４９は、干渉波の方向にヌルポイントを向けるように制御し、通信品質の向上を図ることができる。
【００３１】
制御装置５によるアンテナ指向性の変更は、走行している車両Ｃに対して連続的に追従させるように動的に行なってもよいが、連続的に追従させない場合（追従させる必要がない場合）、アンテナ指向性を静的に切り替えてもよい。例えば、時間帯によってアンテナ指向性を切り替えてもよい。
または、制御装置５が車載機５０との間でキャリアセンスを行なった際の車両Ｃの台数によって、変化部４９は、アンテナ指向性を動的に変化させるか静的に変化させるかについての判定を行ない、その変更を実行してもよい。例えば、通信相手となる車両が１台である場合は、その車両に追従させるように動的に指向性を変化させ、車両が複数台の場合は、静的に変化させてもよい。
また、交通信号灯器１の表示に連動させて指向性を変動させることもできる。例えば、矢印灯器を有する交差点等の場合において、例えば右折車両のみに通行権が与えられた状態であれば、右折車線に指向性を絞ることもできるし、青信号ならば交差点よりも遠方側を中心とした指向性を持たせ、赤信号ならば交差点の近傍を中心とした指向性を持たせるようにしても良い。
【００３２】
また、前記実施形態では、図１に示しているように横長に設置された信号灯器１、つまり、光学ユニット２が水平方向に並んだ信号灯器１に、アンテナ４を水平方向に複数配設した場合を説明したが、これ以外に、図１の信号灯器１が有している赤青黄の光学ユニット２の下に、矢印光学ユニット（図示せず）が設けられており、この矢印光学ユニットにもアンテナがさらに組み込まれていてもよい。また、交通情報板などの光学ユニットにアンテナを組み込んで使用することもできる。
この場合、上下方向にアンテナが複数配設された構成となり、上下方向に設置されているアンテナを利用して、制御装置５は、アンテナ指向性を上下方向（垂直方向）に移動させることができる。
この場合、位置取得部４８は車両Ｃが遠方に存在しているか、または近傍に存在しているかについて、自己アンテナ位置と比較して、判定し、変化部４９は、この判定結果に応じて、アンテナ指向性を上下方向に変化させることができる。つまり、変化部４９は、アンテナ４から車両Ｃまでの遠近方向についてのアンテナ指向性を変化させることができる。
【００３３】
また、図示しないが、信号灯器１が縦長に取り付けられている場合、光学ユニット２は上下方向に並んで設けられた構成となる。この光学ユニット２のそれぞれにアンテナ４が組み込まれることで、制御装置５は、アンテナ指向性を遠近方向（上下方向）に移動させることができる。信号灯器１が縦長に取り付けられている例としては、例えば、雪国地方における信号灯器１である。
なお、遠近方向についての指向性を変化させる場合、制御装置５は、遠方に対しては送信出力を高め、近くに対しては送信出力を低くする制御を行なうのが好ましい。
【００３４】
制御装置５から車載機５０へ送信することができる情報についてさらに説明する。この情報について、制御装置５の前記機能によって、走行している車両を追従させるようにアンテナ指向性を変化させ、車両に対して送信することができる。
制御装置５（交通信号制御機）は、アンテナ４を介して、交通信号灯器１を設置した道路もしくは近傍の道路等を走行する車両に対して、前記交通信号灯器１の現在及び将来の表示に関する信号情報を提供することができる。
信号情報としては、交通信号灯器１が表示する現在もしくは将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報等を含むものである。
例えば、現在表示している灯色は青信号でその継続予定時間は５秒であり、その次に表示する灯色は黄信号でその継続予定時間は８秒であり、その次に表示する灯色は右折青矢印灯でその継続予定時間は５乃至１０秒である、といった情報を所定の形式で表現して含ませると良い。なお、提供するのは現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
【００３５】
そして、前記信号情報を受信した車両側の車載コンピュータは、停止線までの距離と車両の走行速度や加速度等から、停止線に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。そして、例えば現時点で青信号を表示していたとしても、停止線に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線の手前で停止するように、車載コンピュータは制御すれば良い。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、速度を維持するように制御すれば良い。
また、車載コンピュータは、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。
また、車載コンピュータは、前記判断の結果を車両の搭乗者に対して、音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置の画面上に文字や図柄で表示しても良い。
【００３６】
図９は、通信システムが有している他の機能を説明する説明図である。この通信システムは、ある交差点Ｘに設置されている複数の信号灯器１と、これら信号灯器１のそれぞれに組み込まれている複数のアンテナ４からなるアンテナ体と、制御装置５とを備えている。なお、一つのアンテナ体（一つの信号灯器１）を一つの制御装置５が制御するように、複数の制御装置５が設けられていてもよいが（図９の形態）、複数のアンテナ体（複数の信号灯器１）を一つの制御装置５が制御するものであってもよい（図示せず）。複数の制御装置５が設けられる場合、これら制御装置５が共同して以下の制御処理を行なってもよく、または、いずれか一つの制御装置５が代表して制御処理を行なってもよい。
【００３７】
図９において、一つの信号灯器１に設けられている一組のアンテナ体は、前方に対して水平方向に傾いた横方向のアンテナ指向性を有することができる構成となっている。具体的には、一つの信号灯器１に設けられているアンテナ体は、前方の車両との間で通信ができるように前方に向かうアンテナ指向性の他に、同じ交差点Ｘに設置されている別の信号灯器１のアンテナ４に向かう横方向の指向性を有することができる構成となっている。
この構成を得るために、前記のとおり制御装置５が、一組のアンテナ体を構成する複数のアンテナ４を利用して指向性を変化させることができる。これにより、横方向の指向性を有する構成とすることができる。または、複数のアンテナ４のうちの一つについての指向性を、予め横方向に固定して設定し、別のアンテナ４の指向性を前方としたものであってもよい。
【００３８】
このように構成した通信システムは、交差点Ｘに繋がる別の道路をそれぞれ走行している車両Ｃ１と車両Ｃ２との間の通信（車車間通信）の中継通信部として機能することができる。すなわち、一つの道路を走行している第１の車両Ｃ１の車載機（図示せず）は、その走行方向前方にある第１の信号灯器１ｘのアンテナ４ｘとの間で無線通信することができる。これにより、車両Ｃ１から送信された情報を、アンテナ４ｘは受信することができる。制御装置５は、この受信した情報を、アンテナ４ｘから、別の第２の信号灯器１ｙにあるアンテナ４ｙへ送信する。この際、横方向のアンテナ指向性を有する機能が利用される。そして、制御装置５は、前記情報を、アンテナ４ｙから、その前方（他の道路）を走行してくる車両Ｃ２の車載機へ送信することができる。
【００３９】
これによれば、車両Ｃ１と車両Ｃ２との間の見通しが悪くても、交差点Ｘに設けた通信システムを中継通信部として機能させることにより、車−路−路−車の接続によって相互間で通信を行なうことができる。これにより、例えば、車両Ｃ１，Ｃ２の双方において、車載機５０が相手車両の存在をドライバに対して予め報知することができ、交差点Ｘにおける出会い頭事故等を防ぐことができる。
前記実施形態は、通信システムに車両（車載機）との通信を含めたものであるが、通信システムを路−路間のみの通信に利用することができる。つまり、第１の信号灯器１ｘのアンテナ４ｘと、第２信号灯器１ｙのアンテナ４ｙ間の通信のみについて、この通信システムを機能させてもよい。
【００４０】
通信システムが有する別の機能について説明する。
図１０は、アンテナ４が組み込まれている信号灯器１の他の実施形態を示す正面図である。この実施形態では、複数のアンテナ４が、高さ方向の位置をそれぞれ相違させて交通信号灯器１の光学ユニット２に組み込まれている。つまり、複数のアンテナ４を、水平方向と垂直方向との両方向について位置ずれさせて設置している。
具体的には、左端の第１光学ユニット２ａにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の上部に第１アンテナ４ａが組み込まれており、第２光学ユニット２ｂにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の中央部に第２アンテナ４ｂが組み込まれており、第３光学ユニット２ｃにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の下部に第３アンテナ４ｃが組み込まれている。この場合、制御装置５は、水平方向及び垂直方向に同時にアンテナ指向性を変更することができる。特に信号灯器１（光学ユニット２）が大きい場合、この構成を採用することが容易となる。
【００４１】
また、信号灯器１には、複数のアンテナが設けられていることから、これら複数のアンテナのうちの少なくとも一つが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定された構成とすることができる。図７は信号灯器１の正面図である。この図において、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている。具体的には、第１アンテナ４ａの偏波は垂直であり、第２アンテナ４ｂの偏波は斜め４５°であり、第３アンテナ４ｃの偏波は水平である。また、図示しないが、アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃの内の一つを円偏波とすることもできる。
【００４２】
このように、一組のアンテナ体の中で偏波を分けることによって、前記主制御部４７は偏波ダイバーシティを行なうことができる。これによれば、一つの信号灯器１に組み込まれた一組のアンテナ体（複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ）において、偏波を切り替えて使用することができる。例えば、主制御部４７は、電波が強いアンテナに切り替えて通信を行なうことができる。
また、信号灯器１には、複数のアンテナが設けられていることから、これら複数のアンテナのうちの少なくとも一つが、他のアンテナと異なる指向性を有するように設定されている構成とすることもできる。
【００４３】
また、通信システムの他の機能としては、主制御部４７は、前記アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃを利用して、送信ダイバーシティ、周波数ダイバーシティ、指向性ダイバーシティなどの様々なダイバーシティを行なうことができる。または、制御装置５及び複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによってＭＩＭＯシステムを構成することができる。ＭＩＭＯシステムの場合の制御装置５は、図２２のブロック図に示しているように、演算処理部６６及び情報の送受信のための送受信部６７を有している。
【００４４】
以上のように、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ、及び、これらアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによる無線通信の制御を行なう制御装置５により、ダイバーシティを行なうことで、通信品質を向上させることができ、また、アンテナ指向性を制御することによって特定のエリアに絞った通信が可能となる。さらに、干渉波を除き利得を向上させることができる。また、時間的にアンテナ指向性を変化させることができる。
そして、アンテナ４は光学ユニット２に組み込まれていることから、アンテナ４を目立たなくすることができる。
【００４５】
〔アンテナ４の詳細について（その１）〕
図２〜図４の形態では、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。パッチ素子１１は、円形の平面状に形成されており、基板８から前方へ立設した支持部材１３によって支持されかつ固定されている。支持部材１３は絶縁部材からなる。そして、パッチ素子１１は、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられている。また、図４において、カバー部材９は、その後面（背面）９ａが凹曲面であって、前面９ｂが凸曲面であり、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。なお、パッチ素子１１の輪郭は円形以外に矩形であってもよい（図１１参照）。
なお、ここではカバー部材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。
【００４６】
グランド素子１２は、円形の平面状（平板状）に形成されており、基板８の前面８ａにおいて当該基板８に取り付けられている。例えば、グランド素子１２は、収容部材６に基板８と共にネジによって共締めされる。またはグランド素子１２は、基板８に立設させた前記支持部材１３によって支持されかつ固定されていてもよい。そして、このグランド素子１２は、パッチ素子１１の後方であって、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間に設けられている。また、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。
【００４７】
これにより、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前空間部Ｓ１内に設けられ、パッチ素子１１は、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられ、グランド素子１２はパッチ素子１１の後方に設けられた状態となる。そして、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前後方向に対向した配置となり、このアンテナ４単体の指向性は信号灯器１から前方へ向かう方向となる。すなわち、光学ユニット２による投光方向と、アンテナ指向性とを略一致させることができ、信号灯器１は車両に対して見通しが良い位置に設置されることから、このアンテナ指向性によって、車両の車載機（図示せず）との間で、良好な通信状態が得られる。
【００４８】
また、このアンテナ４が格納された信号灯器１を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム（ＩＴＳ）に利用するために、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚと設定する場合、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を１０〜４０ｍｍに設定することができる。なお、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、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔は、パッチ素子１１の外周の直径が１７０ｍｍ〜２３０ｍｍ程度で、孔の大きさが１０ｍｍ〜２５ｍｍ程度である場合には、２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。また、孔の大きさが２５〜３５ｍｍ程度であれば、１０〜２５ｍｍ程度が好ましい。すなわち、パッチ素子１１の表面の面積が小さいほどグランド素子１２との前後方向の間隔は狭くする方が良く、表面積が大きいほどグランド素子１２との間隔を広げると良い。
【００４９】
また、この図４の実施形態では、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの距離が小さくても、パッチ素子１１をこの前端３９よりも前方に配置することができるため、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所望の値に設定しやすい。
グランド素子１２とパッチ素子１１との間が空気のみによって絶縁されている場合、両者の間隔は２０〜３０ｍｍ程度であるが、グランド素子１２とパッチ素子１１との間に絶縁部材として樹脂板が設けられていてもよく（図示せず）、この場合、両者間の誘電率が変化するため両者の間隔を前記値よりも小さくすることができる。この絶縁部材としては、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、フッ素樹脂板、ガラスエポキシ、ＦＲＰ又はポリアセタール板がある。
また、グランド素子１２とパッチ素子１１とは平行に配置されていてもよいが、アンテナ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の一方又は双方が、基板８に対して傾いて配置されていてもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
また、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（ＬＥＤ７のリード線）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。この孔１４の配置は、ＬＥＤ７の配置と一致させてあり、グランド素子１２は網目構造となっている。
これにより、グランド素子１２がＬＥＤ７に干渉することがないように、グランド素子１２の孔１４にＬＥＤ７を挿し入れ、グランド素子１２を所定の位置に設置することができる。そして、この形態によれば、グランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方となるため、グランド素子１２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。
なお、グランド素子１２に形成している前記開口部の構成としては、図示しているように、素子に孔１４をあけて素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することができ、または、図示しないが、孔は設けていないが、例えば素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することもできる。
【００５２】
収容部材６（底部６ａ）には、アンテナ４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を接続することができる。そして、この端子部１９から後空間部Ｓ２へ延びる同軸ケーブル１５ａが、アンテナ４と接続されている。同軸ケーブル１５ａは、内導体１５ｂ、絶縁体１５ｃ、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有しており、この同軸ケーブル１５ａの内導体１５ｂがパッチ素子１１に接続されており、外導体１５ｄがグランド素子１２に接続されている。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。
なお、図１の制御装置５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用基板８と接続されている。
【００５３】
以上の形態によれば、前記パッチ素子１１、前記グランド素子１２、及び、パッチ素子１１をカバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲に設けるための支持部材（取付部）１３によって、アンテナユニットが構成されており、このアンテナユニットが、信号灯器１に組み込まれたものとなっている。
【００５４】
図１１はアンテナ４を内蔵した光学ユニット２の斜視図である。なお、説明を容易とするために、ＬＥＤ７を省略して図示している。このアンテナ４のパッチ素子１１は、輪郭形状を矩形としている。
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）。
【００５５】
なお、ここにいうパッチ素子１１における可視光透過性とは、パッチ素子１１の導電体部分（導体部分）が透明又は半透明である場合のみならず、パッチ素子１１を構成する導電体部分は可視光を遮断するが、パッチ素子１１の導電体部分が設けられていない部分を可視光がすり抜けて、パッチ素子１１の後方において発光された可視光がパッチ素子１１の前方に到達する状態をも含む。
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１１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。
【００５６】
このパッチ素子１１を、例えば、径（幅）が１ｍｍである導線によってメッシュ構造とする場合、この導線のピッチ（メッシュの間隔）を所定の値として（例えば２０ｍｍとして）上下方向及び左右方向に編み、網目状金属素子とすることができる。このピッチが２０ｍｍである場合、そのピッチは約１／２０波長となり、使用する周波数を約７２０ＭＨｚ、波長を約４２０ｍｍとすることができる。
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、パッチ素子１１の一面を四分割した網目状金属素子とすることができる。これ以外に、図示しないが、一面を二分割したもの、三分割したもの等であってもよい。
【００５７】
メッシュの間隔は、特に限定されないが、１／５波長以下とするのが好ましく、特に１／１０波長以下が好ましい。メッシュの間隔が小さい程高い周波数まで対応することができる。
なお、導線の強度を確保するため、導線の径（幅）は０．５ｍｍ以上が好ましく、一方で光の透過率を高めるために、２ｍｍ以下とすることが好ましい。ただし、導線を樹脂板の上に蒸着させる方法などによって製造する場合には、強度について考慮する必要性が乏しいため、その導線の幅は０．５ｍｍ以下であっても良い。
【００５８】
また、図示しないが、パッチ素子１１を外形枠構造（フレーム構造）による導電体とすることにより、可視光透過性を有するものとしてもよい。この外形枠構造は、面状とするパッチ素子１１の輪郭部分にのみ導線が設けられて得た構造である。
【００５９】
また、パッチ素子１１をメッシュ構造乃至外形枠構造とする場合、前記のような導線を利用する以外に、板部材の表面に金属膜（金属薄膜）による網目を形成してもよい。この場合、図４の二点鎖線で示しているように、可視光透過性のある板部材１６が、カバー部材９とＬＥＤ７の前端３９との間に設けられており、この板部材１６の表面又は裏面（図例では表面）にメッシュ構造乃至外形枠構造であるパッチ素子１１を形成してもよい。そして、この板部材１６が前記支持部材１３に取り付けられている。
【００６０】
板部材１６としては、例えば透明の樹脂板とすることができる。板部材１６は可視光を充分に透過する材料であるのが好ましく、例えば、ポリカードネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ガラスなどによれば薄くても強度の面で優れ、また、安価で好ましい。
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。
【００６１】
また、パッチ素子１１が可視光透過性を有しているものとするために、パッチ素子１１を可視光透過性を有する薄膜導電体（薄膜金属）から形成することができる。そして、この薄膜導電体を前記板部材１６に形成することでパッチ素子１１を薄く、所定の形状に形成することができる。この場合、薄膜導電体の厚さを１μｍ以上であり１００μｍ以下とするのが好ましく、これにより、可視光透過性を有するものとなる。
【００６２】
パッチ素子１１を板部材１６に形成する方法として、以下のものがある。パッチ素子１１を単独で形成し、これを板部材１６に貼り付ける。この場合、パッチ素子１１を板部材１６に粘着部材（粘着テープ）によって接着する。または、板部材１６に対して金属蒸着を行なうことでパッチ素子１１を形成してもよい。または、板部材１６に対して印刷によってパッチ素子１１を形成してもよい。または、板部材１６に対して金属メッキを施してパッチ素子１１を形成してもよい。
【００６３】
グランド素子１２は金属板から形成されている。そして、パッチ素子１１及びグランド素子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、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、板部材１６に金属蒸着したものや、金属メッキ（金や銀のメッキ）を施したものでもよい（図示せず）。
なお、光学ユニット２の収容部材６は、鋼板、アルミ又は樹脂製である。カバー部材９は、レンズであり、ガラス又は樹脂製である。
なお、ここではカバー部材９を凹凸の曲面としたが、信号灯器１がＬＥＤ灯器であれば、カバー部材９をレンズではなく、平面なガラス等の平板とすることもできる。
【００６４】
アンテナ４を光学ユニット２に内蔵したアンテナ内蔵型信号灯器の他の実施形態を説明する。図１２は、この信号灯器が備えている光学ユニット２及びアンテナ４を示している断面図である。この信号灯器は前記実施形態と同様に、光学ユニット２と、アンテナ４とを備えており、光学ユニット２は、ＬＥＤ７が実装されている基板８と、可視光透過性を有しＬＥＤ７を前方で覆うカバー部材９とを有している。そして、アンテナ４は、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられているパッチ素子１１と、このパッチ素子１１の後方にあるグランド素子１２とを有しており、パッチ素子１１は可視光透過性を有している。
【００６５】
図１２の実施形態と前記実施形態（図４）との相違点は、パッチ素子１１の取り付け構造、及び、グランド素子１２の位置であり、その他の構成は同様である。
すなわち、カバー部材９の後面９ａにパッチ素子１１が形成されている。つまり、パッチ素子１１はカバー部材９の後面９ａに引っ付いて形成されている。この場合、パッチ素子１１は、カバー部材９の凹曲面に沿った曲面形状のものである。
そして、グランド素子１２は、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられている。
【００６６】
この場合、グランド素子１２についても、可視光透過性を有している。グランド素子１２をパッチ素子１１と同じ構成とすることにより、可視光透過性を有するものとすることができる。すなわち、グランド素子１２は、メッシュ構造乃至外形枠構造による導電体からなる。また、グランド素子１２は、可視光透過性を有する薄膜導電体からなるものとすることができる。
さらに、図４のパッチ素子１１を板部材１６に形成している場合と同様に、図１２において、光学ユニット２は、可視光透過性のある板部材１７（図１２の二点鎖線）を有しており、グランド素子１２をこの板部材１７の前面又は後面に形成することができる。なお、板部材１７に対するグランド素子１２の形成方法は、前記パッチ素子１１の場合と同様である。
【００６７】
この図１２の実施形態では、グランド素子１２がＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられているが、グランド素子１２は可視光透過性を有しているため、ＬＥＤ７の前端３９から前方への発光（灯光）の妨げになることを防止することができる。なお、この場合、図４のグランド素子１２に必要であった孔１４は不要となる。
また、他の形態として、ＬＥＤ基板８に形成した回路配線（配線パターン部）を、前記グランド素子として使用（兼用）することもできる。
【００６８】
以上の各実施形態では、パッチ素子１１及びグランド素子１２は、前記空間部Ｓのうちの前空間部Ｓ１に設けられている。
また、図１２の実施形態では、パッチ素子１１をカバー部材９の後面９ａに設けているが、表面９ｂに設けてもよい（図示せず）。この場合、表面９ｂに形成したパッチ素子１１の上にさらに保護用のカバーシート（図示せず）を被せて設けるのが好ましい。このカバーシートは可視光透過性を有するものである。
【００６９】
以上のようにカバー部材９の後面９ａ（又は前面９ｂ）にパッチ素子１１を設ける場合、前記図４の実施形態において板部材１６にパッチ素子１１を形成したのと同様に、パッチ素子１１を薄く所定の形状に形成することが容易となる。また、パッチ素子１１を形成するための別部材が不要となる。
【００７０】
アンテナ内蔵型信号灯器のさらに別の実施形態として、図１２のグランド素子１２が、図４のように、ＬＥＤ７の前端３９よりも後方でかつ基板８の前方に配置されていてもよい。
また、図示しないが、グランド素子１２は、基板８の後方に設けられていてもよい。この場合、グランド素子１２は、基板８の後方に設けた第２の支持部材によって支持されかつ固定されている。
【００７１】
また、（図４を参考にして説明すると）アンテナ４は、前記グランド素子１２及び前記パッチ素子１１（第１パッチ素子１１）の他に、第２パッチ素子をさらに有していてもよい。この第２パッチ素子は、第１パッチ素子１１とカバー部材９との間に配置される。第２パッチ素子は、支持部材１３によって所定の位置に支持され、固定される。または、第２パッチ素子をカバー部材９の後面９ａ又は表面９ｂに設けてもよい（図示せず）。つまり、この第２パッチ素子についても、光学ユニット２に組み込まれている。
【００７２】
これにより、第１パッチ素子１１と第２パッチ素子とは前後方向に対面して設けられる。第１パッチ素子１１は同軸ケーブル１５ａによって給電される給電素子であるが、第２パッチ素子は、同軸ケーブル１５ａによって給電されない無給電素子である。このように、パッチ素子を二層とすることにより、広帯域な周波数特性を得ることができる。
また、他の形態として、ＬＥＤ７の基板８に形成した回路配線（配線パターン部）を、前記グランド素子としてもよい。つまり、基板８を、ＬＥＤ７用の配線部及びグランド素子１０として兼用してもよい。
【００７３】
図７において、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている形態を説明した。このように偏波方向を様々なものとする具体的な構成について説明する。
【００７４】
図１３の形態では、パッチ素子１１の対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向である。そして、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、その上縁でかつ左右方向の中央部（又は下縁でかつ左右方向の中央部：つまりＸ軸上）としている。これにより、電界の面を垂直偏波（Ｘ軸方向の偏波）としている。また、図示しないが、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、右側縁（又は左側縁）でかつ上下方向の中央部（Ｙ軸上）とすることで、電界の面を水平偏波（Ｙ軸方向の偏波）とすることができる。さらに、図１３のパッチ素子１１及びその給電点を４５°に傾けることで、斜め方向の偏波を得ることができる。
【００７５】
また、図１４のアンテナ４のパッチ素子１１は、Ｘ軸上とＹ軸上との二つの給電点（同軸ケーブル１５ａ）を有している。この場合、垂直偏波及び水平偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５ａに、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。また、これらをスイッチ等によって動的に切り替えられるような構成としても良い。
【００７６】
図１５のアンテナ４のパッチ素子１１は、対向する二辺及び別の対向する二辺がそれぞれ傾斜するように設けられている。そして、隣り合う二辺のそれぞれの中央部に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が設けられている。この場合、＋４５°偏波及び−４５°偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５ａに、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。
【００７７】
図１６のアンテナ４のパッチ素子１１は、対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向としている。そして、このパッチ素子１１の隅部（対角線上）に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が一つ設けられている。この場合、円偏波のアンテナとすることができる。
【００７８】
図１７のアンテナ４のパッチ素子４は、その輪郭形状が、矩形から一対の対角部を直線的に切り取った形状（六角形状）である。そして、同軸ケーブル１５ａによるパッチ素子１１への給電点を、Ｙ軸上としている。これにより、円偏波のアンテナとすることができる。
【００７９】
以上の各実施形態によれば、パッチ素子１１及びグランド素子１２を有するアンテナ４は光学ユニット２に組み込まれたものとなる。なお、図１の信号灯器１は三つの光学ユニット２を有しており、それぞれの光学ユニット２にアンテナ４が組み込まれている。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。
そして、アンテナ４が信号灯器１の光学ユニット２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。また、パッチ素子１１はＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられているが、パッチ素子１１は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。
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に対する防雨、防錆、防塵についても追加的に考慮する必要がない。
【００８０】
また、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、各実施形態の信号灯器を道路の所定位置に設置することで、アンテナ４と車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が自然と得られる。これにより、この信号灯器１の光学ユニット２に組み込んだアンテナ４を、路車間で無線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、また、良好な通信状態が得られる。
【００８１】
〔アンテナ４の詳細について（その２）〕
図１８は、アンテナ４が組み込まれている光学ユニット２の他の実施の形態を示している断面図である。この実施形態のアンテナ４は、前記と同様にパッチアンテナであり、パッチ素子１１は、基板８から前方へ離れて設けられているが、ＬＥＤ７の前端３９（レンズ部３８の前端３９）よりも後方に位置している。
グランド素子１２は、前記図４の実施形態と同じであり、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間の位置であり、かつ、パッチ素子１１の後方に設けられている。
【００８２】
図１８において、パッチ素子１１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、パッチ素子１１には、ＬＥＤ７を挿通させる開口部として複数の孔２４が形成されている。さらに、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（ＬＥＤ７の端子３７）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２４及び孔１４の配置は、ＬＥＤ７の配置と一致させてあり、パッチ素子１１及びグランド素子１２は網目構造となっている。
【００８３】
この実施の形態によれば、アンテナ２が光学ユニット２内に格納されていても、パッチ素子１１及びこれの後方にあるグランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているため、パッチ素子１１及びグランド素子１２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。
【００８４】
また、このように、パッチ素子１１及びグランド素子１２が、前方への発光（灯光）の妨げになることを防止するために、パッチ素子１１はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているが、この「前端３９よりも後方」には、パッチ素子１１の前面１１ａとＬＥＤ７の前端３９との前後方向の位置が、略一致している場合を含む。なお、この略一致とは、ＬＥＤ７の前端３９の前後方向の位置が、パッチ素子１１の厚さ方向の範囲内に存在している場合である。
【００８５】
また、他の実施形態として、図示しないが（図１８を参考に説明すると）、グランド素子１２を、基板８の後方に設けてもよい。すなわち、パッチ素子１１は、前空間部Ｓ１であって、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられているが、グランド素子１２は、後空間部Ｓ２に設けられている。
この実施形態によれば、所望の性能となるパッチアンテナ４とするため、パッチ素子１１とグランド素子１２との間に、前後方向の所定の広い間隔を設けることができる。つまり、前記のとおり、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚとするために、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所定の値（１０〜４０ｍｍ）に確保し易くなる。
【００８６】
〔アンテナ４の詳細について（その３）〕
図１９と図２０は、アンテナ４が組み込まれている光学ユニット２の別の実施の形態を示している正面図と断面図である。この実施形態のアンテナ４は、平衡型のアンテナである。
この実施の形態では、カバー部材９とＬＥＤ７の前端３９との間にアンテナ用基板１６が設けられており、このアンテナ用基板１６上にアンテナ４が形成されている。このアンテナ用基板１６には、さらにストリップ線路３１が形成されており、ストリップ線路３１も光学ユニット２に組み込まれている。
【００８７】
図示しているアンテナ４は、平衡二線で給電されるダイポールアンテナである。アンテナ４は、アンテナ用基板１６の一面側（後面側）に薄膜導電体としてパターン形成された線路からなり、図１９に示しているように、ダイポール部２６と平衡給電線部２７ａ，２７ｂと平衡給電線を短絡する部分２８とを有している。ダイポール部２６は、左右一対のアンテナ素子２６ａ，２６ｂからなる。平衡給電線部２７ａ，２７ｂ、部分２８がストリップ線路のグランドも兼ねている。
【００８８】
ストリップ線路３１は、前記アンテナ用基板１６の他面側（前面側）に薄膜導電体としてパターン形成された線路からなる。ストリップ線路３１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、そして、ダイポール部２６のアンテナ素子２６ａ，２６ｂ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３１と平衡給電線部２７ａ，２７ｂ、前記部分２８によってバルン（平衡不平衡変換部）が構成されている。つまり、この実施形態では、ダイポールアンテナ４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を有している。なお、図示しないが、バルンをアンテナ用基板１６とは別の部分に設けてもよく、バルン別体型のアンテナとしてもよい。
【００８９】
収容部材６（底部６ａ）には、アンテナ４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を接続することができる。そして、この端子部１９から後空間部Ｓ２へ延びる同軸ケーブル１５ａが、アンテナ４と接続されている。同軸ケーブル１５ａは、内導体（中心導体）１５ｂ、絶縁体（図示せず）、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有しており、この同軸ケーブル１５の中心導体１５ｂが前記ストリップ線路３１に接続されており、外導体１５ｄがグランド（給電線部２７ｂ）に接続されている（図４参照、なお、図４は図３を下から見た断面図である）。内、外導体１５ｂ，１５ｄと各部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。
【００９０】
アンテナ用基板１６は円形の平板からなり、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かつ固定されている。支持部材１３は絶縁部材からなる。そして、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。
アンテナ用基板１６は誘電体の基板であり、可視光透過性を有する材質からなる。材質の具体例としては、ガラス、ポリカーボネート、アクリル又はポリエチレンテレフタラートがある。また、アンテナ用基板１６の厚さは１ｍｍ程度である。
【００９１】
この信号灯器１において、アンテナ４及びストリップ線路３１は、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられていることから、このＬＥＤ７の前方への投光を阻害しないように、アンテナ４及びストリップ線路３１は、アンテナ用基板１６の一面から他面へと貫く方向（前後方向）に可視光透過性を有している構成としている。つまり、アンテナ８及びストリップ線路３１が形成されているアンテナ用基板１６は、その全面において、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）。
【００９２】
このための構成を具体的に説明すると、アンテナ用基板１６は、前記のとおり透明でありそれ自体が可視光透過性を有している。そして、このアンテナ用基板１６上のアンテナ４及びストリップ線路３１をメッシュ構造とすることにより、可視光透過性を有しているものとしている。アンテナ４及びストリップ線路３１を、可視光透過性を有するための構成は、図２〜図４の形態と同様であり、アンテナ４及びストリップ線路３１をメッシュ構造とすることができる。この場合、アンテナ用基板１６の一面及び他面に、金属膜（金属薄膜）による網目を形成している。また、アンテナ４及びストリップ線路３１が可視光透過性を有しているものとするために、これらを、可視光透過性を有する薄膜導電体（薄膜金属）とすることができる。
【００９３】
また、図示しないが、アンテナ４を、カバー部材９に形成してもよい。つまり、アンテナ４を、カバー部材９にパターン形成した線路により構成することができる。この場合、カバー部材９は、ＬＥＤ７等を保護するための部材の他に、前記アンテナ用基板１６として兼用されており、カバー部材９の後面９ａにアンテナ４が形成され、前面９ｂにストリップ線路３１が形成されている。
この場合においても、アンテナ４及びストリップ線路３１を、カバー部材９の後面９ａ及び前面９ｂにパターン形成したメッシュ構造による線路とすることができ、また、パターン形成した薄膜導電体による線路とすることができる。これにより、アンテナ４及びストリップ線路３１は、前後方向について可視光透過性を有するものとなる。
また、この場合、表面９ｂに形成したストリップ線路３１の上にさらに保護用のカバーシートを被せて設けるのが好ましい。このカバーシートは可視光透過性を有するものである。
【００９４】
また、この発明の灯器は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、アンテナの形式は他のものであってもよい。
さらに、アンテナを組み込む信号灯器は車両用以外にも、歩行者用のものであってもよい。また、信号灯器が有する発光体はＬＥＤ以外に電球であってもよい。前記各実施形態ではグランド素子１２を円形としたが、これ以外に矩形とすることもできる。また、前記実施形態では、複数ある光学ユニットのすべてについてそれぞれアンテナを組み込んだ場合を説明したが、複数の光学ユニットのうち、アンテナが組み込まれていないものがあってもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１  交通信号灯器
２  光学ユニット
４  アンテナ
５  制御装置（制御部）
７  ＬＥＤ（発光体）
４７  主制御部
４８  位置取得部
４９  変化部
【図１】
2011008800.tif 000003
【図２】
2011008800.tif 000004
【図３】
2011008800.tif 000005
【図４】
2011008800.tif 000006
【図５】
2011008800.tif 000007
【図６】
2011008800.tif 000008
【図７】
2011008800.tif 000009
【図８】
2011008800.tif 000010
【図９】
2011008800.tif 000011
【図１０】
2011008800.tif 000012
【図１１】
2011008800.tif 000013
【図１２】
2011008800.tif 000014
【図１３】
2011008800.tif 000015
【図１４】
2011008800.tif 000016
【図１５】
2011008800.tif 000017
【図１６】
2011008800.tif 000018
【図１７】
2011008800.tif 000019
【図１８】
2011008800.tif 000020
【図１９】
2011008800.tif 000021
【図２０】
2011008800.tif 000022
【図２１】
2011008800.tif 000023
【図２２】
2011008800.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月24日(2010.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交通信号灯器に関するものである。
【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、道路に通信装置（インフラ装置）が設置されており、この通信装置のアンテナから発せられた情報を、道路を走行する車両の車載機が受信し、この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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記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、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）前記目的を達成するためのこの発明の交通信号灯器は、発光体を有する複数の光学ユニットと、前記複数の光学ユニットに分かれて組み込まれている複数のアンテナとを備えていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、アンテナを交通信号灯器の光学ユニットに組み込ませることで、アンテナを目立たなくすることができ、また、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。
また、交通信号灯器は、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る。このため、この信号灯器を道路の所定の位置に設置すれば、アンテナと車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が得られる。
【０００８】
（２）また、前記複数のアンテナは、水平方向の位置が相違して前記複数の光学ユニットに分かれて組み込まれている構成とすることができる。
（３）また、前記複数のアンテナは、高さ方向の位置が相違して前記複数の光学ユニットに分かれて組み込まれている構成とすることができる。
【０００９】
（４）また、前記交通信号灯器は、赤、黄、青の灯光色を有している三つの光学ユニットを備え、赤の灯光色を有している前記光学ユニット及び青の灯光色を有している前記光学ユニットそれぞれに、前記アンテナが組み込まれている構成とすることができる。
【００１０】
（５）また、前記交通信号灯器は、赤、黄、青の灯光色を有している三つの光学ユニットを備え、当該三つの光学ユニットそれぞれに、前記アンテナが組み込まれている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、アンテナを交通信号灯器の光学ユニットに組み込ませることで、アンテナを目立たなくすることができ、また、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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】交通信号灯器を備えている通信システムの実施の一形態を示す正面図である。
【図２】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】信号灯器の正面図である。
【図６】通信システムのブロック図である。
【図７】信号灯器の正面図である。
【図８】通信システムが設けられている道路の平面図である。
【図９】通信システムが有している他の機能を説明する説明図である。
【図１０】アンテナが組み込まれている信号灯器の他の実施形態を示す正面図である。
【図１１】アンテナを内蔵している光学ユニットの斜視図である。
【図１２】別の信号灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している断面図である。
【図１３】さらに別の信号灯器が備えている光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１４】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１５】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１６】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１７】さらに別の形態であり光学ユニット及びアンテナを示している正面図である。
【図１８】アンテナが組み込まれている光学ユニットの他の実施の形態を示している断面図である。
【図１９】アンテナが組み込まれている光学ユニットの別の実施の形態を示している正面図である。
【図２０】図１９の断面図である。
【図２１】通信システムのブロック図である。
【図２２】通信システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔通信システムの全体構成及び交通信号灯器の全体構成〕
図１は通信システムの実施の一形態を示す正面図である。この通信システムは、交通信号灯器１（以下、単に信号灯器という）、この信号灯器１に設けられるアンテナ４、このアンテナ４による無線通信の制御を行なう制御装置５を備えている。図１に示している交通信号灯器１は道路に設置される車両用のものである。
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。
【００１４】
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にはひさし（図示せず）が取り付けられる。
また、支柱４０には、信号灯器１の灯光についての制御、及び、後述する無線通信のための制御を行なう制御装置５が取り付けられている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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。基板８は、その表面や裏面に配線パターンが形成されており、ＬＥＤ７の端子３７と繋がっている。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３８を有し、このレンズ部３８内にＬＥＤ素子（図示せず）が設けられている。
【００１７】
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。これにより、収容部材６とカバー部材９との間に収容空間部Ｓが形成されており、この収容空間部ＳにＬＥＤ７及び基板８が収容されている。そして、基板８は収容部材６に固定されている。収容空間部Ｓのうち、基板８よりも前方を前空間部Ｓ１とし、基板８よりも後方を後空間部Ｓ２としている。
【００１８】
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。なお、この光学ユニット２において、前方とは光の投光側であり（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。
【００１９】
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。すなわち、信号灯器１は、複数の光学ユニット２と、この光学ユニット２に組み込まれているアンテナ４とを備えている。この実施形態のアンテナ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、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。
【００２０】
図５は信号灯器１の正面図である。この図において、信号灯器１は三つの光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃを有している。また、図示している実施形態では、光学ユニット２と同数である複数（図例では三つ）のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが、信号灯器１に設けられている。そして、光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれにアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが分けられて組み込まれている。具体的には、左側の第１光学ユニット２ａに第１アンテナ４ａが、中央の第２光学ユニット２ｂに第２アンテナ４ｂが、右側の第３光学ユニット２ｃに第３アンテナ４ｃが組み込まれている。
【００２１】
このように、一つの光学ユニット２に一つのアンテナ４が組み込まれ、他の光学ユニット２に他のアンテナ４が組み込まれているので、これらアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃを、相互間で距離をおいて信号灯器１に設けることができる。
車両用信号灯器では、光学ユニット２の中心間の距離は所定の値（一般的なもので約４０ｃｍ）であることから、この中心間の距離と同じ（略同じ）アンテナ距離を有している状態で、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃを離して設置することができる。そして、これら複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが一組のアンテナ体を構成し、一組のアンテナ体が、一つの信号灯器１に設けられている。そして、本通信システムは、マルチアンテナシステムとして構成されている。なお、各アンテナ４の形態及び取り付け構造などについては後に説明する。
【００２２】
図６は通信システムのブロック図である。
制御装置５は、ＣＰＵ、記憶装置４６を有するプログラマブルなマイコンよりなり、光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの灯光の制御を行なうほかに、アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによる無線通信の制御処理を行なう。具体的には、光学ユニット２ａ，２ｂ，２ｃに複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが組み込まれているため、制御装置５は、これら複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによって、マルチアンテナシステムとしての制御、例えばダイバーシティ制御を行なうことができる。
また、制御装置５は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置４６に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、主制御部４７、位置取得部４８及び変化部４９を備えている。なお、制御装置５によるこれらの機能部については、後に説明する。
また、図６は、通信システムを、後述のアダプティブアレイアンテナシステム、合成ダイバーシティシステムとした場合である。この場合、制御装置５は、情報の送受信のための送受信部６１、合成器６２及び移送器６３を有している。
【００２３】
この通信システムにおける通信相手は、前記信号灯器１が設置されている道路を走行する車両又は軽車両の車載機５０である。この場合、路車間通信が可能となる。また、他の通信相手としては、前記信号灯器１の設置位置の近く（同じ交差点内）に設置されている別の信号灯器１、つまりこの別の信号灯器１や隣接する交差点等に設置される信号灯器（図示せず）に設けられているアンテナ４（及び制御装置５）である。この場合、信号灯器１，１間の通信、すなわち路路間通信が可能となる。また、さらに他の通信相手としては、信号灯器１が設置されている道路の路側を通行する歩行者が所有している携帯端末（携帯電話）とすることもできる。
【００２４】
〔制御装置５の機能〕
信号灯器１には、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが設けられている。そして、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃが、相互間で所定の距離を有して並べて設けられていることから、制御装置５の主制御部４７は、空間ダイバーシティを行なうことができる。具体的には、主制御部４７は、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃの中から電波の強いアンテナを選択して通信する。
このようなアンテナ選択方式以外にも、主制御部４７は、最大比合成方式を採用することができる。
選択性ダイバーシティの場合の制御装置５は、図２１のブロック図に示しているように、情報の送受信のための送受信部６４及び選択用のスイッチ６５を有している。
【００２５】
本通信システムは、アダプティブアレイアンテナシステムとしても構成できる。これには、前記アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃをアレイ状に並べてアダプティブアレイアンテナとする。そして、主制御部４７は、各アンテナの重み付けを、電波環境（伝搬環境）の変化や使用目的に応じてアダプティブ制御して、電気的に指向性を変えることができる。
この制御手段５による機能によって、通信システムが、道路を走行する車両との間で無線通信を行なう動作について以下説明する。
【００２６】
図８は、通信システムが設けられている道路（交差点Ｘ）の平面図である。信号灯器１が交差点Ｘに設置されており、この信号灯器１にアンテナ４が設けられている。この交差点Ｘに向かって走行してくる車両Ｃには、通信用の車載機５０が搭載されている。
車載機５０の車載コンピュータは、ＧＰＳ機能等の自己の位置を特定し位置情報を得る機能を有しており、これにより、車載機５０は、車両Ｃの位置についての位置情報を取得することができる。位置情報としては、緯度経度についての座標情報と、走行している車線についての車線情報との内の一方又は双方とすることができる。座標情報の精度が高い場合は、どの車線に存在しているかについて明らかになるので、車線情報は無くてもよい。
【００２７】
車載機５０は、当該車載機５０が有する車載アンテナ（図示せず）から、前記位置情報を信号灯器１のアンテナ４に対して送信する。また、車載機５０は、車両Ｃの走行速度についての速度情報を含む走行情報についてもさらに送信する。なお、車両Ｃが車線を変更する場合、走行情報に、その車線変更を予定していることについての車線変更情報が含まれていてもよいし、交差点を右左折しようとしているのであれば、当該進行方向に関する情報を含んでいても良い。また、ある地点から別の地点までの旅行時間に関する情報や、車両の走行軌跡に関するプローブ情報などを含めても良い。
そして、位置情報及び走行情報を信号灯器１のアンテナ４が受信し、制御装置５の前記位置取得部４８（図６参照）は位置情報及び走行情報を取得する。
【００２８】
位置取得部４８は、取得した位置情報及び走行情報に基づいて、これら情報を取得した後の車両Ｃの位置を特定することができる。そして、制御装置５の前記変化部４９（図６参照）は、図８に示しているように、位置情報及び走行情報に応じてアンテナ４の指向性をＢ１からＢ２へと動的に変化させる。すなわち、変化部４９は、複数のアンテナ４からの信号の位相と振幅とを制御することで、指向性を車両Ｃの方向へ向ける制御を行なう。
【００２９】
位置取得部４８は、車両Ｃから受信した位置情報及び走行情報に基づいて、その受信後の車両Ｃの位置を推定し、変化部４９は、走行を続けている車両Ｃに追従させるようにアンテナ指向性を変化させることができる。
または、制御装置５は、車載機５０との間における位置情報の前記送受信と、位置取得部４８及び変化部４９による前記制御とを、繰り返し複数回にわたって行なうことができる。この場合、制御装置５は、走行情報を受信しなくても、位置情報に基づいて走行している車両Ｃに追従させるようにアンテナ指向性を変化させることができる。
【００３０】
以上より、制御装置５は、車両Ｃに追従させてアンテナ指向性を水平方向の成分を有する方向に移動させることができる。例えば車両Ｃが右折するために車線を右側へ変更しても、制御装置５は、これに追従させてアンテナ指向性を水平方向（右車線側）に移動させることができる。そして、制御装置５は、アンテナ４の正面前方の道路に向けられていたアンテナ指向性を、交差点Ｘの中央部に向かう指向性に変更することができる。この結果、後にも説明するが所定の情報を路車間で通信することができ、その路車間通信の利得を高めることができる。
また、変化部４９は、干渉波の方向にヌルポイントを向けるように制御し、通信品質の向上を図ることができる。
【００３１】
制御装置５によるアンテナ指向性の変更は、走行している車両Ｃに対して連続的に追従させるように動的に行なってもよいが、連続的に追従させない場合（追従させる必要がない場合）、アンテナ指向性を静的に切り替えてもよい。例えば、時間帯によってアンテナ指向性を切り替えてもよい。
または、制御装置５が車載機５０との間でキャリアセンスを行なった際の車両Ｃの台数によって、変化部４９は、アンテナ指向性を動的に変化させるか静的に変化させるかについての判定を行ない、その変更を実行してもよい。例えば、通信相手となる車両が１台である場合は、その車両に追従させるように動的に指向性を変化させ、車両が複数台の場合は、静的に変化させてもよい。
また、交通信号灯器１の表示に連動させて指向性を変動させることもできる。例えば、矢印灯器を有する交差点等の場合において、例えば右折車両のみに通行権が与えられた状態であれば、右折車線に指向性を絞ることもできるし、青信号ならば交差点よりも遠方側を中心とした指向性を持たせ、赤信号ならば交差点の近傍を中心とした指向性を持たせるようにしても良い。
【００３２】
また、前記実施形態では、図１に示しているように横長に設置された信号灯器１、つまり、光学ユニット２が水平方向に並んだ信号灯器１に、アンテナ４を水平方向に複数配設した場合を説明したが、これ以外に、図１の信号灯器１が有している赤青黄の光学ユニット２の下に、矢印光学ユニット（図示せず）が設けられており、この矢印光学ユニットにもアンテナがさらに組み込まれていてもよい。また、交通情報板などの光学ユニットにアンテナを組み込んで使用することもできる。
この場合、上下方向にアンテナが複数配設された構成となり、上下方向に設置されているアンテナを利用して、制御装置５は、アンテナ指向性を上下方向（垂直方向）に移動させることができる。
この場合、位置取得部４８は車両Ｃが遠方に存在しているか、または近傍に存在しているかについて、自己アンテナ位置と比較して、判定し、変化部４９は、この判定結果に応じて、アンテナ指向性を上下方向に変化させることができる。つまり、変化部４９は、アンテナ４から車両Ｃまでの遠近方向についてのアンテナ指向性を変化させることができる。
【００３３】
また、図示しないが、信号灯器１が縦長に取り付けられている場合、光学ユニット２は上下方向に並んで設けられた構成となる。この光学ユニット２のそれぞれにアンテナ４が組み込まれることで、制御装置５は、アンテナ指向性を遠近方向（上下方向）に移動させることができる。信号灯器１が縦長に取り付けられている例としては、例えば、雪国地方における信号灯器１である。
なお、遠近方向についての指向性を変化させる場合、制御装置５は、遠方に対しては送信出力を高め、近くに対しては送信出力を低くする制御を行なうのが好ましい。
【００３４】
制御装置５から車載機５０へ送信することができる情報についてさらに説明する。この情報について、制御装置５の前記機能によって、走行している車両を追従させるようにアンテナ指向性を変化させ、車両に対して送信することができる。
制御装置５（交通信号制御機）は、アンテナ４を介して、交通信号灯器１を設置した道路もしくは近傍の道路等を走行する車両に対して、前記交通信号灯器１の現在及び将来の表示に関する信号情報を提供することができる。
信号情報としては、交通信号灯器１が表示する現在もしくは将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報等を含むものである。
例えば、現在表示している灯色は青信号でその継続予定時間は５秒であり、その次に表示する灯色は黄信号でその継続予定時間は８秒であり、その次に表示する灯色は右折青矢印灯でその継続予定時間は５乃至１０秒である、といった情報を所定の形式で表現して含ませると良い。なお、提供するのは現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
【００３５】
そして、前記信号情報を受信した車両側の車載コンピュータは、停止線までの距離と車両の走行速度や加速度等から、停止線に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。そして、例えば現時点で青信号を表示していたとしても、停止線に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線の手前で停止するように、車載コンピュータは制御すれば良い。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、速度を維持するように制御すれば良い。
また、車載コンピュータは、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。
また、車載コンピュータは、前記判断の結果を車両の搭乗者に対して、音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置の画面上に文字や図柄で表示しても良い。
【００３６】
図９は、通信システムが有している他の機能を説明する説明図である。この通信システムは、ある交差点Ｘに設置されている複数の信号灯器１と、これら信号灯器１のそれぞれに組み込まれている複数のアンテナ４からなるアンテナ体と、制御装置５とを備えている。なお、一つのアンテナ体（一つの信号灯器１）を一つの制御装置５が制御するように、複数の制御装置５が設けられていてもよいが（図９の形態）、複数のアンテナ体（複数の信号灯器１）を一つの制御装置５が制御するものであってもよい（図示せず）。複数の制御装置５が設けられる場合、これら制御装置５が共同して以下の制御処理を行なってもよく、または、いずれか一つの制御装置５が代表して制御処理を行なってもよい。
【００３７】
図９において、一つの信号灯器１に設けられている一組のアンテナ体は、前方に対して水平方向に傾いた横方向のアンテナ指向性を有することができる構成となっている。具体的には、一つの信号灯器１に設けられているアンテナ体は、前方の車両との間で通信ができるように前方に向かうアンテナ指向性の他に、同じ交差点Ｘに設置されている別の信号灯器１のアンテナ４に向かう横方向の指向性を有することができる構成となっている。
この構成を得るために、前記のとおり制御装置５が、一組のアンテナ体を構成する複数のアンテナ４を利用して指向性を変化させることができる。これにより、横方向の指向性を有する構成とすることができる。または、複数のアンテナ４のうちの一つについての指向性を、予め横方向に固定して設定し、別のアンテナ４の指向性を前方としたものであってもよい。
【００３８】
このように構成した通信システムは、交差点Ｘに繋がる別の道路をそれぞれ走行している車両Ｃ１と車両Ｃ２との間の通信（車車間通信）の中継通信部として機能することができる。すなわち、一つの道路を走行している第１の車両Ｃ１の車載機（図示せず）は、その走行方向前方にある第１の信号灯器１ｘのアンテナ４ｘとの間で無線通信することができる。これにより、車両Ｃ１から送信された情報を、アンテナ４ｘは受信することができる。制御装置５は、この受信した情報を、アンテナ４ｘから、別の第２の信号灯器１ｙにあるアンテナ４ｙへ送信する。この際、横方向のアンテナ指向性を有する機能が利用される。そして、制御装置５は、前記情報を、アンテナ４ｙから、その前方（他の道路）を走行してくる車両Ｃ２の車載機へ送信することができる。
【００３９】
これによれば、車両Ｃ１と車両Ｃ２との間の見通しが悪くても、交差点Ｘに設けた通信システムを中継通信部として機能させることにより、車−路−路−車の接続によって相互間で通信を行なうことができる。これにより、例えば、車両Ｃ１，Ｃ２の双方において、車載機５０が相手車両の存在をドライバに対して予め報知することができ、交差点Ｘにおける出会い頭事故等を防ぐことができる。
前記実施形態は、通信システムに車両（車載機）との通信を含めたものであるが、通信システムを路−路間のみの通信に利用することができる。つまり、第１の信号灯器１ｘのアンテナ４ｘと、第２信号灯器１ｙのアンテナ４ｙ間の通信のみについて、この通信システムを機能させてもよい。
【００４０】
通信システムが有する別の機能について説明する。
図１０は、アンテナ４が組み込まれている信号灯器１の他の実施形態を示す正面図である。この実施形態では、複数のアンテナ４が、高さ方向の位置をそれぞれ相違させて交通信号灯器１の光学ユニット２に組み込まれている。つまり、複数のアンテナ４を、水平方向と垂直方向との両方向について位置ずれさせて設置している。
具体的には、左端の第１光学ユニット２ａにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の上部に第１アンテナ４ａが組み込まれており、第２光学ユニット２ｂにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の中央部に第２アンテナ４ｂが組み込まれており、第３光学ユニット２ｃにおける水平方向の中央部でかつ垂直方向の下部に第３アンテナ４ｃが組み込まれている。この場合、制御装置５は、水平方向及び垂直方向に同時にアンテナ指向性を変更することができる。特に信号灯器１（光学ユニット２）が大きい場合、この構成を採用することが容易となる。
【００４１】
また、信号灯器１には、複数のアンテナが設けられていることから、これら複数のアンテナのうちの少なくとも一つが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定された構成とすることができる。図７は信号灯器１の正面図である。この図において、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている。具体的には、第１アンテナ４ａの偏波は垂直であり、第２アンテナ４ｂの偏波は斜め４５°であり、第３アンテナ４ｃの偏波は水平である。また、図示しないが、アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃの内の一つを円偏波とすることもできる。
【００４２】
このように、一組のアンテナ体の中で偏波を分けることによって、前記主制御部４７は偏波ダイバーシティを行なうことができる。これによれば、一つの信号灯器１に組み込まれた一組のアンテナ体（複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ）において、偏波を切り替えて使用することができる。例えば、主制御部４７は、電波が強いアンテナに切り替えて通信を行なうことができる。
また、信号灯器１には、複数のアンテナが設けられていることから、これら複数のアンテナのうちの少なくとも一つが、他のアンテナと異なる指向性を有するように設定されている構成とすることもできる。
【００４３】
また、通信システムの他の機能としては、主制御部４７は、前記アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃを利用して、送信ダイバーシティ、周波数ダイバーシティ、指向性ダイバーシティなどの様々なダイバーシティを行なうことができる。または、制御装置５及び複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによってＭＩＭＯシステムを構成することができる。ＭＩＭＯシステムの場合の制御装置５は、図２２のブロック図に示しているように、演算処理部６６及び情報の送受信のための送受信部６７を有している。
【００４４】
以上のように、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ、及び、これらアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃによる無線通信の制御を行なう制御装置５により、ダイバーシティを行なうことで、通信品質を向上させることができ、また、アンテナ指向性を制御することによって特定のエリアに絞った通信が可能となる。さらに、干渉波を除き利得を向上させることができる。また、時間的にアンテナ指向性を変化させることができる。
そして、アンテナ４は光学ユニット２に組み込まれていることから、アンテナ４を目立たなくすることができる。
【００４５】
〔アンテナ４の詳細について（その１）〕
図２〜図４の形態では、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。パッチ素子１１は、円形の平面状に形成されており、基板８から前方へ立設した支持部材１３によって支持されかつ固定されている。支持部材１３は絶縁部材からなる。そして、パッチ素子１１は、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられている。また、図４において、カバー部材９は、その後面（背面）９ａが凹曲面であって、前面９ｂが凸曲面であり、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。なお、パッチ素子１１の輪郭は円形以外に矩形であってもよい（図１１参照）。
なお、ここではカバー部材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。
【００４６】
グランド素子１２は、円形の平面状（平板状）に形成されており、基板８の前面８ａにおいて当該基板８に取り付けられている。例えば、グランド素子１２は、収容部材６に基板８と共にネジによって共締めされる。またはグランド素子１２は、基板８に立設させた前記支持部材１３によって支持されかつ固定されていてもよい。そして、このグランド素子１２は、パッチ素子１１の後方であって、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間に設けられている。また、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。
【００４７】
これにより、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前空間部Ｓ１内に設けられ、パッチ素子１１は、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられ、グランド素子１２はパッチ素子１１の後方に設けられた状態となる。そして、グランド素子１２とパッチ素子１１とが、前後方向に対向した配置となり、このアンテナ４単体の指向性は信号灯器１から前方へ向かう方向となる。すなわち、光学ユニット２による投光方向と、アンテナ指向性とを略一致させることができ、信号灯器１は車両に対して見通しが良い位置に設置されることから、このアンテナ指向性によって、車両の車載機（図示せず）との間で、良好な通信状態が得られる。
【００４８】
また、このアンテナ４が格納された信号灯器１を、路車間で無線通信を行なう高度道路交通システム（ＩＴＳ）に利用するために、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚと設定する場合、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を１０〜４０ｍｍに設定することができる。なお、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、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔は、パッチ素子１１の外周の直径が１７０ｍｍ〜２３０ｍｍ程度で、孔の大きさが１０ｍｍ〜２５ｍｍ程度である場合には、２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。また、孔の大きさが２５〜３５ｍｍ程度であれば、１０〜２５ｍｍ程度が好ましい。すなわち、パッチ素子１１の表面の面積が小さいほどグランド素子１２との前後方向の間隔は狭くする方が良く、表面積が大きいほどグランド素子１２との間隔を広げると良い。
【００４９】
また、この図４の実施形態では、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの距離が小さくても、パッチ素子１１をこの前端３９よりも前方に配置することができるため、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所望の値に設定しやすい。
グランド素子１２とパッチ素子１１との間が空気のみによって絶縁されている場合、両者の間隔は２０〜３０ｍｍ程度であるが、グランド素子１２とパッチ素子１１との間に絶縁部材として樹脂板が設けられていてもよく（図示せず）、この場合、両者間の誘電率が変化するため両者の間隔を前記値よりも小さくすることができる。この絶縁部材としては、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、フッ素樹脂板、ガラスエポキシ、ＦＲＰ又はポリアセタール板がある。
また、グランド素子１２とパッチ素子１１とは平行に配置されていてもよいが、アンテナ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の一方又は双方が、基板８に対して傾いて配置されていてもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
また、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（ＬＥＤ７のリード線）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。この孔１４の配置は、ＬＥＤ７の配置と一致させてあり、グランド素子１２は網目構造となっている。
これにより、グランド素子１２がＬＥＤ７に干渉することがないように、グランド素子１２の孔１４にＬＥＤ７を挿し入れ、グランド素子１２を所定の位置に設置することができる。そして、この形態によれば、グランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方となるため、グランド素子１２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。
なお、グランド素子１２に形成している前記開口部の構成としては、図示しているように、素子に孔１４をあけて素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することができ、または、図示しないが、孔は設けていないが、例えば素子の導電体部分（導体部分）を蛇行状に配置して（導電体部分を一筆書きになるように配置して）、素子と干渉しないようにＬＥＤ７を配置することもできる。
【００５２】
収容部材６（底部６ａ）には、アンテナ４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を接続することができる。そして、この端子部１９から後空間部Ｓ２へ延びる同軸ケーブル１５ａが、アンテナ４と接続されている。同軸ケーブル１５ａは、内導体１５ｂ、絶縁体１５ｃ、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有しており、この同軸ケーブル１５ａの内導体１５ｂがパッチ素子１１に接続されており、外導体１５ｄがグランド素子１２に接続されている。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。
なお、図１の制御装置５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用基板８と接続されている。
【００５３】
以上の形態によれば、前記パッチ素子１１、前記グランド素子１２、及び、パッチ素子１１をカバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲に設けるための支持部材（取付部）１３によって、アンテナユニットが構成されており、このアンテナユニットが、信号灯器１に組み込まれたものとなっている。
【００５４】
図１１はアンテナ４を内蔵した光学ユニット２の斜視図である。なお、説明を容易とするために、ＬＥＤ７を省略して図示している。このアンテナ４のパッチ素子１１は、輪郭形状を矩形としている。
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）。
【００５５】
なお、ここにいうパッチ素子１１における可視光透過性とは、パッチ素子１１の導電体部分（導体部分）が透明又は半透明である場合のみならず、パッチ素子１１を構成する導電体部分は可視光を遮断するが、パッチ素子１１の導電体部分が設けられていない部分を可視光がすり抜けて、パッチ素子１１の後方において発光された可視光がパッチ素子１１の前方に到達する状態をも含む。
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１１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。
【００５６】
このパッチ素子１１を、例えば、径（幅）が１ｍｍである導線によってメッシュ構造とする場合、この導線のピッチ（メッシュの間隔）を所定の値として（例えば２０ｍｍとして）上下方向及び左右方向に編み、網目状金属素子とすることができる。このピッチが２０ｍｍである場合、そのピッチは約１／２０波長となり、使用する周波数を約７２０ＭＨｚ、波長を約４２０ｍｍとすることができる。
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、パッチ素子１１の一面を四分割した網目状金属素子とすることができる。これ以外に、図示しないが、一面を二分割したもの、三分割したもの等であってもよい。
【００５７】
メッシュの間隔は、特に限定されないが、１／５波長以下とするのが好ましく、特に１／１０波長以下が好ましい。メッシュの間隔が小さい程高い周波数まで対応することができる。
なお、導線の強度を確保するため、導線の径（幅）は０．５ｍｍ以上が好ましく、一方で光の透過率を高めるために、２ｍｍ以下とすることが好ましい。ただし、導線を樹脂板の上に蒸着させる方法などによって製造する場合には、強度について考慮する必要性が乏しいため、その導線の幅は０．５ｍｍ以下であっても良い。
【００５８】
また、図示しないが、パッチ素子１１を外形枠構造（フレーム構造）による導電体とすることにより、可視光透過性を有するものとしてもよい。この外形枠構造は、面状とするパッチ素子１１の輪郭部分にのみ導線が設けられて得た構造である。
【００５９】
また、パッチ素子１１をメッシュ構造乃至外形枠構造とする場合、前記のような導線を利用する以外に、板部材の表面に金属膜（金属薄膜）による網目を形成してもよい。この場合、図４の二点鎖線で示しているように、可視光透過性のある板部材１６が、カバー部材９とＬＥＤ７の前端３９との間に設けられており、この板部材１６の表面又は裏面（図例では表面）にメッシュ構造乃至外形枠構造であるパッチ素子１１を形成してもよい。そして、この板部材１６が前記支持部材１３に取り付けられている。
【００６０】
板部材１６としては、例えば透明の樹脂板とすることができる。板部材１６は可視光を充分に透過する材料であるのが好ましく、例えば、ポリカードネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ガラスなどによれば薄くても強度の面で優れ、また、安価で好ましい。
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。
【００６１】
また、パッチ素子１１が可視光透過性を有しているものとするために、パッチ素子１１を可視光透過性を有する薄膜導電体（薄膜金属）から形成することができる。そして、この薄膜導電体を前記板部材１６に形成することでパッチ素子１１を薄く、所定の形状に形成することができる。この場合、薄膜導電体の厚さを１μｍ以上であり１００μｍ以下とするのが好ましく、これにより、可視光透過性を有するものとなる。
【００６２】
パッチ素子１１を板部材１６に形成する方法として、以下のものがある。パッチ素子１１を単独で形成し、これを板部材１６に貼り付ける。この場合、パッチ素子１１を板部材１６に粘着部材（粘着テープ）によって接着する。または、板部材１６に対して金属蒸着を行なうことでパッチ素子１１を形成してもよい。または、板部材１６に対して印刷によってパッチ素子１１を形成してもよい。または、板部材１６に対して金属メッキを施してパッチ素子１１を形成してもよい。
【００６３】
グランド素子１２は金属板から形成されている。そして、パッチ素子１１及びグランド素子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、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、板部材１６に金属蒸着したものや、金属メッキ（金や銀のメッキ）を施したものでもよい（図示せず）。
なお、光学ユニット２の収容部材６は、鋼板、アルミ又は樹脂製である。カバー部材９は、レンズであり、ガラス又は樹脂製である。
なお、ここではカバー部材９を凹凸の曲面としたが、信号灯器１がＬＥＤ灯器であれば、カバー部材９をレンズではなく、平面なガラス等の平板とすることもできる。
【００６４】
アンテナ４を光学ユニット２に内蔵したアンテナ内蔵型信号灯器の他の実施形態を説明する。図１２は、この信号灯器が備えている光学ユニット２及びアンテナ４を示している断面図である。この信号灯器は前記実施形態と同様に、光学ユニット２と、アンテナ４とを備えており、光学ユニット２は、ＬＥＤ７が実装されている基板８と、可視光透過性を有しＬＥＤ７を前方で覆うカバー部材９とを有している。そして、アンテナ４は、カバー部材９からＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられているパッチ素子１１と、このパッチ素子１１の後方にあるグランド素子１２とを有しており、パッチ素子１１は可視光透過性を有している。
【００６５】
図１２の実施形態と前記実施形態（図４）との相違点は、パッチ素子１１の取り付け構造、及び、グランド素子１２の位置であり、その他の構成は同様である。
すなわち、カバー部材９の後面９ａにパッチ素子１１が形成されている。つまり、パッチ素子１１はカバー部材９の後面９ａに引っ付いて形成されている。この場合、パッチ素子１１は、カバー部材９の凹曲面に沿った曲面形状のものである。
そして、グランド素子１２は、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられている。
【００６６】
この場合、グランド素子１２についても、可視光透過性を有している。グランド素子１２をパッチ素子１１と同じ構成とすることにより、可視光透過性を有するものとすることができる。すなわち、グランド素子１２は、メッシュ構造乃至外形枠構造による導電体からなる。また、グランド素子１２は、可視光透過性を有する薄膜導電体からなるものとすることができる。
さらに、図４のパッチ素子１１を板部材１６に形成している場合と同様に、図１２において、光学ユニット２は、可視光透過性のある板部材１７（図１２の二点鎖線）を有しており、グランド素子１２をこの板部材１７の前面又は後面に形成することができる。なお、板部材１７に対するグランド素子１２の形成方法は、前記パッチ素子１１の場合と同様である。
【００６７】
この図１２の実施形態では、グランド素子１２がＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられているが、グランド素子１２は可視光透過性を有しているため、ＬＥＤ７の前端３９から前方への発光（灯光）の妨げになることを防止することができる。なお、この場合、図４のグランド素子１２に必要であった孔１４は不要となる。
また、他の形態として、ＬＥＤ基板８に形成した回路配線（配線パターン部）を、前記グランド素子として使用（兼用）することもできる。
【００６８】
以上の各実施形態では、パッチ素子１１及びグランド素子１２は、前記空間部Ｓのうちの前空間部Ｓ１に設けられている。
また、図１２の実施形態では、パッチ素子１１をカバー部材９の後面９ａに設けているが、表面９ｂに設けてもよい（図示せず）。この場合、表面９ｂに形成したパッチ素子１１の上にさらに保護用のカバーシート（図示せず）を被せて設けるのが好ましい。このカバーシートは可視光透過性を有するものである。
【００６９】
以上のようにカバー部材９の後面９ａ（又は前面９ｂ）にパッチ素子１１を設ける場合、前記図４の実施形態において板部材１６にパッチ素子１１を形成したのと同様に、パッチ素子１１を薄く所定の形状に形成することが容易となる。また、パッチ素子１１を形成するための別部材が不要となる。
【００７０】
アンテナ内蔵型信号灯器のさらに別の実施形態として、図１２のグランド素子１２が、図４のように、ＬＥＤ７の前端３９よりも後方でかつ基板８の前方に配置されていてもよい。
また、図示しないが、グランド素子１２は、基板８の後方に設けられていてもよい。この場合、グランド素子１２は、基板８の後方に設けた第２の支持部材によって支持されかつ固定されている。
【００７１】
また、（図４を参考にして説明すると）アンテナ４は、前記グランド素子１２及び前記パッチ素子１１（第１パッチ素子１１）の他に、第２パッチ素子をさらに有していてもよい。この第２パッチ素子は、第１パッチ素子１１とカバー部材９との間に配置される。第２パッチ素子は、支持部材１３によって所定の位置に支持され、固定される。または、第２パッチ素子をカバー部材９の後面９ａ又は表面９ｂに設けてもよい（図示せず）。つまり、この第２パッチ素子についても、光学ユニット２に組み込まれている。
【００７２】
これにより、第１パッチ素子１１と第２パッチ素子とは前後方向に対面して設けられる。第１パッチ素子１１は同軸ケーブル１５ａによって給電される給電素子であるが、第２パッチ素子は、同軸ケーブル１５ａによって給電されない無給電素子である。このように、パッチ素子を二層とすることにより、広帯域な周波数特性を得ることができる。
また、他の形態として、ＬＥＤ７の基板８に形成した回路配線（配線パターン部）を、前記グランド素子としてもよい。つまり、基板８を、ＬＥＤ７用の配線部及びグランド素子１０として兼用してもよい。
【００７３】
図７において、複数のアンテナ４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれが、他のアンテナと異なる偏波を有するように設定されている形態を説明した。このように偏波方向を様々なものとする具体的な構成について説明する。
【００７４】
図１３の形態では、パッチ素子１１の対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向である。そして、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、その上縁でかつ左右方向の中央部（又は下縁でかつ左右方向の中央部：つまりＸ軸上）としている。これにより、電界の面を垂直偏波（Ｘ軸方向の偏波）としている。また、図示しないが、同軸ケーブル１５ａによるアンテナ４（パッチ素子１１）への給電点を、右側縁（又は左側縁）でかつ上下方向の中央部（Ｙ軸上）とすることで、電界の面を水平偏波（Ｙ軸方向の偏波）とすることができる。さらに、図１３のパッチ素子１１及びその給電点を４５°に傾けることで、斜め方向の偏波を得ることができる。
【００７５】
また、図１４のアンテナ４のパッチ素子１１は、Ｘ軸上とＹ軸上との二つの給電点（同軸ケーブル１５ａ）を有している。この場合、垂直偏波及び水平偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５ａに、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。また、これらをスイッチ等によって動的に切り替えられるような構成としても良い。
【００７６】
図１５のアンテナ４のパッチ素子１１は、対向する二辺及び別の対向する二辺がそれぞれ傾斜するように設けられている。そして、隣り合う二辺のそれぞれの中央部に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が設けられている。この場合、＋４５°偏波及び−４５°偏波のデュアル偏波のパッチアンテナとすることができる。さらに、この形態において、二つの同軸ケーブル１５ａに、同振幅で９０°位相差の信号を入力することにより、円偏波のアンテナとして利用することができる。
【００７７】
図１６のアンテナ４のパッチ素子１１は、対向する二辺が左右方向であり、別の対向する二辺を上下方向としている。そして、このパッチ素子１１の隅部（対角線上）に給電点（同軸ケーブル１５ａ）が一つ設けられている。この場合、円偏波のアンテナとすることができる。
【００７８】
図１７のアンテナ４のパッチ素子４は、その輪郭形状が、矩形から一対の対角部を直線的に切り取った形状（六角形状）である。そして、同軸ケーブル１５ａによるパッチ素子１１への給電点を、Ｙ軸上としている。これにより、円偏波のアンテナとすることができる。
【００７９】
以上の各実施形態によれば、パッチ素子１１及びグランド素子１２を有するアンテナ４は光学ユニット２に組み込まれたものとなる。なお、図１の信号灯器１は三つの光学ユニット２を有しており、それぞれの光学ユニット２にアンテナ４が組み込まれている。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。
そして、アンテナ４が信号灯器１の光学ユニット２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。また、パッチ素子１１はＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられているが、パッチ素子１１は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。
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に対する防雨、防錆、防塵についても追加的に考慮する必要がない。
【００８０】
また、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、各実施形態の信号灯器を道路の所定位置に設置することで、アンテナ４と車両の車載機との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態が自然と得られる。これにより、この信号灯器１の光学ユニット２に組み込んだアンテナ４を、路車間で無線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、また、良好な通信状態が得られる。
【００８１】
〔アンテナ４の詳細について（その２）〕
図１８は、アンテナ４が組み込まれている光学ユニット２の他の実施の形態を示している断面図である。この実施形態のアンテナ４は、前記と同様にパッチアンテナであり、パッチ素子１１は、基板８から前方へ離れて設けられているが、ＬＥＤ７の前端３９（レンズ部３８の前端３９）よりも後方に位置している。
グランド素子１２は、前記図４の実施形態と同じであり、前後方向について基板８とＬＥＤ７の前端３９との間の位置であり、かつ、パッチ素子１１の後方に設けられている。
【００８２】
図１８において、パッチ素子１１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、パッチ素子１１には、ＬＥＤ７を挿通させる開口部として複数の孔２４が形成されている。さらに、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（ＬＥＤ７の端子３７）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２４及び孔１４の配置は、ＬＥＤ７の配置と一致させてあり、パッチ素子１１及びグランド素子１２は網目構造となっている。
【００８３】
この実施の形態によれば、アンテナ２が光学ユニット２内に格納されていても、パッチ素子１１及びこれの後方にあるグランド素子１２はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているため、パッチ素子１１及びグランド素子１２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。
【００８４】
また、このように、パッチ素子１１及びグランド素子１２が、前方への発光（灯光）の妨げになることを防止するために、パッチ素子１１はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているが、この「前端３９よりも後方」には、パッチ素子１１の前面１１ａとＬＥＤ７の前端３９との前後方向の位置が、略一致している場合を含む。なお、この略一致とは、ＬＥＤ７の前端３９の前後方向の位置が、パッチ素子１１の厚さ方向の範囲内に存在している場合である。
【００８５】
また、他の実施形態として、図示しないが（図１８を参考に説明すると）、グランド素子１２を、基板８の後方に設けてもよい。すなわち、パッチ素子１１は、前空間部Ｓ１であって、基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲Ａに設けられているが、グランド素子１２は、後空間部Ｓ２に設けられている。
この実施形態によれば、所望の性能となるパッチアンテナ４とするため、パッチ素子１１とグランド素子１２との間に、前後方向の所定の広い間隔を設けることができる。つまり、前記のとおり、使用周波数を７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚとするために、グランド素子１２とパッチ素子１１との前後方向の間隔を所定の値（１０〜４０ｍｍ）に確保し易くなる。
【００８６】
〔アンテナ４の詳細について（その３）〕
図１９と図２０は、アンテナ４が組み込まれている光学ユニット２の別の実施の形態を示している正面図と断面図である。この実施形態のアンテナ４は、平衡型のアンテナである。
この実施の形態では、カバー部材９とＬＥＤ７の前端３９との間にアンテナ用基板１６が設けられており、このアンテナ用基板１６上にアンテナ４が形成されている。このアンテナ用基板１６には、さらにストリップ線路３１が形成されており、ストリップ線路３１も光学ユニット２に組み込まれている。
【００８７】
図示しているアンテナ４は、平衡二線で給電されるダイポールアンテナである。アンテナ４は、アンテナ用基板１６の一面側（後面側）に薄膜導電体としてパターン形成された線路からなり、図１９に示しているように、ダイポール部２６と平衡給電線部２７ａ，２７ｂと平衡給電線を短絡する部分２８とを有している。ダイポール部２６は、左右一対のアンテナ素子２６ａ，２６ｂからなる。平衡給電線部２７ａ，２７ｂ、部分２８がストリップ線路のグランドも兼ねている。
【００８８】
ストリップ線路３１は、前記アンテナ用基板１６の他面側（前面側）に薄膜導電体としてパターン形成された線路からなる。ストリップ線路３１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、そして、ダイポール部２６のアンテナ素子２６ａ，２６ｂ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３１と平衡給電線部２７ａ，２７ｂ、前記部分２８によってバルン（平衡不平衡変換部）が構成されている。つまり、この実施形態では、ダイポールアンテナ４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を有している。なお、図示しないが、バルンをアンテナ用基板１６とは別の部分に設けてもよく、バルン別体型のアンテナとしてもよい。
【００８９】
収容部材６（底部６ａ）には、アンテナ４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を接続することができる。そして、この端子部１９から後空間部Ｓ２へ延びる同軸ケーブル１５ａが、アンテナ４と接続されている。同軸ケーブル１５ａは、内導体（中心導体）１５ｂ、絶縁体（図示せず）、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有しており、この同軸ケーブル１５の中心導体１５ｂが前記ストリップ線路３１に接続されており、外導体１５ｄがグランド（給電線部２７ｂ）に接続されている（図４参照、なお、図４は図３を下から見た断面図である）。内、外導体１５ｂ，１５ｄと各部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。
【００９０】
アンテナ用基板１６は円形の平板からなり、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かつ固定されている。支持部材１３は絶縁部材からなる。そして、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。
アンテナ用基板１６は誘電体の基板であり、可視光透過性を有する材質からなる。材質の具体例としては、ガラス、ポリカーボネート、アクリル又はポリエチレンテレフタラートがある。また、アンテナ用基板１６の厚さは１ｍｍ程度である。
【００９１】
この信号灯器１において、アンテナ４及びストリップ線路３１は、ＬＥＤ７の前端３９よりも前方に設けられていることから、このＬＥＤ７の前方への投光を阻害しないように、アンテナ４及びストリップ線路３１は、アンテナ用基板１６の一面から他面へと貫く方向（前後方向）に可視光透過性を有している構成としている。つまり、アンテナ８及びストリップ線路３１が形成されているアンテナ用基板１６は、その全面において、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）。
【００９２】
このための構成を具体的に説明すると、アンテナ用基板１６は、前記のとおり透明でありそれ自体が可視光透過性を有している。そして、このアンテナ用基板１６上のアンテナ４及びストリップ線路３１をメッシュ構造とすることにより、可視光透過性を有しているものとしている。アンテナ４及びストリップ線路３１を、可視光透過性を有するための構成は、図２〜図４の形態と同様であり、アンテナ４及びストリップ線路３１をメッシュ構造とすることができる。この場合、アンテナ用基板１６の一面及び他面に、金属膜（金属薄膜）による網目を形成している。また、アンテナ４及びストリップ線路３１が可視光透過性を有しているものとするために、これらを、可視光透過性を有する薄膜導電体（薄膜金属）とすることができる。
【００９３】
また、図示しないが、アンテナ４を、カバー部材９に形成してもよい。つまり、アンテナ４を、カバー部材９にパターン形成した線路により構成することができる。この場合、カバー部材９は、ＬＥＤ７等を保護するための部材の他に、前記アンテナ用基板１６として兼用されており、カバー部材９の後面９ａにアンテナ４が形成され、前面９ｂにストリップ線路３１が形成されている。
この場合においても、アンテナ４及びストリップ線路３１を、カバー部材９の後面９ａ及び前面９ｂにパターン形成したメッシュ構造による線路とすることができ、また、パターン形成した薄膜導電体による線路とすることができる。これにより、アンテナ４及びストリップ線路３１は、前後方向について可視光透過性を有するものとなる。
また、この場合、表面９ｂに形成したストリップ線路３１の上にさらに保護用のカバーシートを被せて設けるのが好ましい。このカバーシートは可視光透過性を有するものである。
【００９４】
また、この発明の灯器は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、アンテナの形式は他のものであってもよい。
さらに、アンテナを組み込む信号灯器は車両用以外にも、歩行者用のものであってもよい。また、信号灯器が有する発光体はＬＥＤ以外に電球であってもよい。前記各実施形態ではグランド素子１２を円形としたが、これ以外に矩形とすることもできる。また、前記実施形態では、複数ある光学ユニットのすべてについてそれぞれアンテナを組み込んだ場合を説明したが、複数の光学ユニットのうち、アンテナが組み込まれていないものがあってもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１  交通信号灯器
２  光学ユニット
４  アンテナ
５  制御装置（制御部）
７  ＬＥＤ（発光体）
４７  主制御部
４８  位置取得部
４９  変化部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体を有する複数の光学ユニットと、前記複数の光学ユニットに分かれて組み込まれている複数のアンテナと、を備えていることを特徴とする交通信号灯器。
【請求項２】
前記複数のアンテナは、水平方向の位置が相違して前記複数の光学ユニットに分かれて組み込まれている請求項１に記載の交通信号灯器。
【請求項３】
前記複数のアンテナは、高さ方向の位置が相違して前記複数の光学ユニットに分かれて組み込まれている請求項１又は２に記載の交通信号灯器。
【請求項４】
赤、黄、青の灯光色を有している三つの光学ユニットを備え、赤の灯光色を有している前記光学ユニット及び青の灯光色を有している前記光学ユニットそれぞれに、前記アンテナが組み込まれている請求項１から３のいずれか一項に記載の交通信号灯器。
【請求項５】
赤、黄、青の灯光色を有している三つの光学ユニットを備え、当該三つの光学ユニットそれぞれに、前記アンテナが組み込まれている請求項１から３のいずれか一項に記載の交通信号灯器。