(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向側に位置する路側通信機の通信エリア内で空中伝搬信号を用いて通信を行うもので、前記路側通信機より送信された信号を受信することで前記通信動作を開始する車載側通信機に用いられ、前記空中伝搬信号を送受信するための送受信ユニットであって、
前記路側通信機に信号を送信する送信手段と、
前記路側通信機より送信された信号を受信する受信手段とを備え、
前記受信手段は、前記路側通信機との通信指向性を上下方向について規定する指向角が前記送信手段よりも大となるように設定され、
前記送信手段及び受信手段は、前記受信手段を上にして上下に並ぶように配置されると共に、本体の一部が車両の所定部位に埋設された状態で使用されることを特徴とする車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項２】
前記送信手段は、本体を埋設するため車両の所定部位に形成されている穴部の通信方向側端縁と自身の下端とを結ぶ直線が前記所定部位の表面に対してなす角が、通信信号の上下方向における指向性を規定する仰角以下となるように配置されることを特徴とする請求項１記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項３】
前記空中伝搬信号は光信号であり、
前記送信手段たる投光手段を下に、前記受信手段たる受光手段を上に配置したことを特徴とする請求項１または２記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項４】
車両の進行方向側に位置する路側通信機の通信エリア内で空中伝搬信号を用いて通信を行うもので、前記路側通信機より送信された信号を受信することで前記通信動作を開始する車載側通信機に用いられ、前記空中伝搬信号を送受信するための送受信ユニットにおいて、
当該送受信ユニットは、前記路側通信機との通信が可能な状態で本体の一部が前記車両の所定部位に埋設されてなるものであって、
前記路側通信機に信号を送信するＬＥＤと、
前記路側通信機より送信された信号を受信するフォトダイオードとを備え、
当該送受信ユニット内において、前記ＬＥＤ及びフォトダイオードは、前記ＬＥＤを下に、前記フォトダイオードを上にして上下に並ぶように配置されることを特徴とする車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項５】
前記送受信ユニットは、車両のインストルメントパネルに埋設されることを特徴とする請求項４記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項６】
前記フォトダイオードの方が前記ＬＥＤよりも前記路側通信機との通信指向性が広くなるように設定されていることを特徴とする請求項４または５記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項７】
車両の進行方向側に位置する光ビーコンの通信エリア内で光信号を用いて通信を行うもので、前記光ビーコンより送信された信号を受信することで前記通信動作を開始する車載側通信機に用いられ、前記光信号を送受信するための送受信ユニットにおいて、
当該送受信ユニットは、前記光ビーコンとの光通信が可能な状態で本体の一部が前記車両の所定部位に埋設されてなるものであって、
前記光ビーコンに光信号を送信する送信手段と、
前記光ビーコンより送信された光信号を受信する受信手段とを備え、
当該送受信ユニット内において、前記送信手段及び受信手段は、前記送信手段を下に、前記受信手段を上にして上下に並ぶように配置されることを特徴とする車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項８】
前記送受信ユニットは、車両のインストルメントパネルに埋設されることを特徴とする請求項７記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項９】
前記受信手段の方が前記送信手段よりも前記光ビーコンとの通信指向性が広くなるように設定されていることを特徴とする請求項７または８記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項１０】
前記送信手段はＬＥＤよりなり、前記受信手段はフォトダイオードよりなることを特徴とする請求項１乃至３または７乃至８の何れかに記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項１１】
前記本体の外形は、前記車両の所定部位と接する部分が円形であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【請求項１２】
前記本体の外形は、前記車両の所定部位に対して垂直方向に埋設可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の車載側通信機の送受信ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前方側に位置する路側通信機の通信エリア内で空中伝搬信号を用いて通信を行う車載側通信機に用いられる、前記空中伝搬信号を送受信するための送受信ユニットに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図６に示すように、ＶＩＣＳ(Vehicle Information and Communication System)においては、路側に配置されている光ビーコン１と車両側に搭載されている車載側通信機が光（赤外線）信号を用いて路車間通信を行う。この時、車載側通信機に用いられる送受信ユニット２としては、光ビーコンより送信された信号を受信するＰＤ(Photo Diode) と、光ビーコンに信号を送信するＬＥＤ(Light Emission Diode)とを備えて構成されている。
【０００３】
従来の車載側通信機に用いられている送受信ユニット２は、図７に示すような外形であり、例えば車両のインストルメントパネルの上に載置した状態で使用されるのが一般的である。図７には、送受信ユニット２の上部カバーを外した状態でＬＥＤ３及びＰＤ４以外の機能部分の図示を省略したものを示しており、ＬＥＤ３及びＰＤ４は、本体５において左右方向（即ち、車両の左右方向）に並ぶように配置されている。
【０００４】
ところで、斯様な送受信ユニット２をインストルメントパネル上に設置した状態で車室内のデザインに調和させることは困難であり、どうしても違和感が生じるため車室内の美観を多少なりとも損なっている面がある。また、送受信ユニット２を後から取付けることになるので、送受信ユニット２と車載側通信機とを接続する配線を車室内に引き回すことになり、その配線の煩わしさや、やはり美観上の問題があった。
また、ＬＥＤ３とＰＤ４とが横並び配置であるために、インストルメントパネル上水平方向に於いて送受信ユニット２の占める面積がみかけ上大きいものとなっていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、車室内の美観を損なうことなく配置することができる車載側通信機の送受信ユニットを提供することにある。
また、更に、見かけ上コンパクトに配置することができる車載側通信機の送受信ユニットを提供することを第２の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の車載側通信機の送受信ユニットは、受信手段の路側通信機との通信指向性を上下方向に規定する指向角を送信手段よりも大となるように設定し、路側通信機との間で信号を送受信する送信手段及び受信手段を、受信手段を上にして上下に並ぶように配置して、本体の一部が車両の所定部位に埋設された状態で使用される。
【０００７】
即ち、路側通信機と車載側通信機との間で行われる通信では、一般に、路側から車載側へ信号を送信するダウンリンクと、車載側から路側へ信号を送信するアップリンクとの２方向がある。また、これら２つのリンクについて設定される通信エリアは同一ではなく、それに応じて、送受信ユニットの送信手段及び受信手段の通信指向性を上下方向について規定する指向角も異なっている。
【０００８】
そして、送信手段及び受信手段を、受信手段を上にして上下に並ぶように配置すれば、本体の一部を車両の所定部位に埋設する際に、埋設深さをより大きくして本体の上端が所定部位の面より突出する高さをより低くした状態でも、受信手段の広角な指向性を確保した状態で路側通信機との通信が可能となる。従って、送受信ユニット本体のデザインを車両のデザインに極力調和させることが可能となり、本体を車両に設置した場合の美観を向上させることができる。また、本体の一部を車両の所定部位に埋設するので、従来構成の送受信ユニットよりも見かけ上コンパクトに配置することができる。
【０００９】
請求項２記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、送信手段を、本体を埋設するため車両の所定部位に形成されている穴部の通信方向側端縁と自身の下端とを結ぶ直線が所定部位の表面に対してなす角が、通信信号の上下方向における指向性を規定する仰角以下となるように配置する。
【００１０】
即ち、送受信ユニットの本体を車両の所定部位に埋設する際には、所定部位に本体の外形に応じた穴部を形成しその穴部に本体を埋設することになる。従って、上述のようにして下に配置される送信手段の位置を規定すれば、請求項１の設置形態を採用した場合でも送信手段の指向性を十分に確保した状態で通信を行うことが可能となる。そして、例えば前記直線が所定部位の表面に対してなす角を前記仰角に一致させると、上記の条件を維持した状態で送信手段の下端を最も下げることができるため、本体の上端が所定部位の面より突出する高さを最大限低くすることが可能となり、本体を車両のデザインに一層調和させることができる。
【００１１】
請求項３記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、空中伝搬信号を光信号として、送信手段たる投光手段を下に、受信手段たる受光手段を上にして上下に並ぶように配置する。即ち、路車間通信では、例えば上述したＶＩＣＳのように、光信号を用いてその指向性により通信エリアを所定範囲に定める場合がある。そして、通信シーケンスの開始は、路側通信機の通信エリア内に車載側通信機が進入するとダウンリンクの信号を受信し、アップリンクにより応答を返す、という方式が一般的である。
【００１２】
つまり、ダウンリンク用の通信エリアはアップリンク用のエリアよりも広くなるように設定されており、それに応じて、受光手段の通信指向性を規定する指向角は、投光手段の通信指向性を規定する指向角よりも大きくなるように設定されている。従って、光信号を用いる場合に受光手段を上に配置することで、本体の上端が所定部位の面より突出する高さをより低くした状態で、受光手段の広角な指向性を確保することが可能となる。
【００１３】
請求項４記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、路側通信機に信号を送信するＬＥＤを下に、路側通信機より送信された信号を受信するフォトダイオードを上にして上下に並ぶように配置し、本体の一部が車両の所定部位に埋設された状態で使用される。斯様に構成すれば、本体の上端が所定部位の面より突出する高さをより低くした状態で、フォトダイオードの通信指向性を確保することができる。
【００１４】
請求項５記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、車両のインストルメントパネルに埋設されるので、路側通信機との通信を良好に行うことができる。そして、送受信ユニットを設置した場合に、本体を車室内部のデザインに極力調和させることができる。
【００１５】
請求項６記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、フォトダイオードの方がＬＥＤよりも路側通信機との通信指向性が広くなるように設定するので、フォトダイオードをＬＥＤの上に位置させても、フォトダイオードの広角な通信指向性を十分に確保することができる。
【００１６】
請求項７記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、光ビーコンとの間で光信号を送受信する送信手段及び受信手段を、受信手段を上にして上下に並ぶように配置して、本体の一部が車両の所定部位に埋設された状態で使用される。即ち、路側通信機として光ビーコンが用いられる場合に、請求項１等と同様の作用効果が得られる。
【００１７】
請求項８記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、車両のインストルメントパネルに埋設されるので、請求項５と同様の効果が得られる。
請求項９記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、受信手段の方が送信手段よりも光ビーコンとの通信指向性が広くなるように設定されるので、路側通信機として光ビーコンが用いられる場合に、請求項１，６等と同様の作用効果が得られる。
【００１８】
請求項１０記載の車載側通信機の送受信ユニットによれば、送信手段をＬＥＤとし、受信手段をフォトダイオードとするので、請求項４と同様の作用効果が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をＶＩＣＳの車載通信機に使用される送受信ユニットに適用した場合の一実施例について図１乃至図５を参照して説明する。本実施例の送受信ユニット１１は、図４に示すように、本体が車両の所定部位たるインストルメントパネル（以下、インパネと称す）１２にほぼ埋設するように取付けられるものである。そして、図１は、インパネ１２に取付けられた状態における送受信ユニット１１の縦断側面図，図２は上部カバー（本体）１３を取り外した状態における送受信ユニット１１の斜視図，図３は、インパネ１２に取付けられた状態における送受信ユニット１１の斜視図（インパネ１２の一部を破断して示す）である。
【００２０】
図１及び図２において、送受信ユニット１１の本体下部１４は、概略角柱状（中空）をなす支持部１５と、その支持部１５の上端面で支持される円盤状のベース１６とで構成されている。支持部１５の図２中左右両側には、本体下部１４をインパネ１２に取付けた場合に、インパネ１２側に固定するための係合部１７を有している。また、ベース１６の図２中左右両側には、回路基板１８を傾斜させた状態で支持するための支持部１９が立設されている。
【００２１】
回路基板１８は、正面側からみて仰角方向に傾斜した状態でベース１６に支持されており、その回路基板１８には、ＬＥＤ（赤外ＬＥＤ，投光手段，送信手段，第１の通信手段）２０及びＰＤ（受光手段，受信手段，第２の通信手段）２１が、ＬＥＤ２０を下にして上下に並ぶように搭載されている。これらのＬＥＤ２０及びＰＤ２１の上部には、投光用レンズ（投光手段，送信手段）２２及び受光用レンズ（受光手段，受信手段）２３が夫々被せられている。
【００２２】
回路基板１８の下端側には、図示しない車載側通信機との間で信号を伝送するためのコネクタピン２４の一端が並んでいる。尚、コネクタピン２４の他端は支持部１５の内部方向に延設されており、支持部１５の下端側において接続用の端子が外部に露出するようになっている。尚、図１において、コネクタピン２４は支持部１５内には図示されていない。
【００２３】
そして、送受信ユニット１１の本体下部１４は、下面側が開放された概略円筒状の上部カバー１３を被せた状態で、インパネ１２に形成されている穴部２５の内部に配置されている。尚、上部カバー１３は、例えばポリカーボネートに顔料を混入したもので形成されており、可視光の透過を阻止して赤外線のみを透過させるように構成されている。
【００２４】
ここで、先ず、送受信ユニット１１の回路基板１８上において、ＬＥＤ２０が下に，ＰＤ２１が上になるように上下に並べて配置した理由について説明する。光ビーコン２６（図５参照）と車載側通信機との通信シーケンスは、以下のようになっている。
▲１▼車載側通信機が、ダウンリンク領域に進入すると、光ビーコン２６より送信されたダウンリンクデータを受信する。
▲２▼車載側通信機は、▲１▼でデータを受信したことで光ビーコン２６との通信が可能であると判断し、光ビーコン２６にアップリンクデータを送信する。
▲３▼光ビーコン２６が、▲２▼で送信されたアップリンクデータを受信する。
▲４▼光ビーコン２６は、▲３▼で受信したアップリンクデータに対応したダウンリンクデータを送信する。
▲５▼車載側通信機が、▲４▼で送信されたダウンリンクデータを受信する。
【００２５】
そして、図５に示すように、ＶＩＣＳにおいて、路上に配置されている光ビーコン（路側通信機）２６は、高さ５．５ｍの位置に設置されている。そして、車両（この場合、普通乗用車とする）２７において地上（路面上方）高さ１ｍに配置されていると想定される送受信ユニット１１に対して光信号を送信するためのダウンリンク領域は、光ビーコン２６の設置位置を基準として車両の到来方向  （図５中右方向）側に１．３ｍ〜５．０ｍの範囲に設定されている。
【００２６】
従って、車両の到来方向から見た光信号の指向性を上下方向について規定する仰角は、ダウンリンク領域の前端（右）側で４２度，後端（左）側で７４度となっている。一方、光ビーコン２６が送受信ユニット１１より送信された光信号を受信するためのアップリンク領域は、車両２７の到来方向側に３．７ｍ〜５．０ｍの範囲に設定されており、車両の到来方向から見た光信号の指向性を上下方向について規定する仰角は、アップリンク領域の前端側で４２度，後端（左）側で５３度となっている。
【００２７】
例えば、車両２７が時速７０ｋｍ程度で走行する場合には、光ビーコン２６の通信エリアを０．２秒程度で通過することになるが、その間に▲１▼〜▲５▼のシーケンスを完了させる必要がある。そのために、通信シーケンスの開始▲１▼を決定するダウンリンク領域がより広くなるように設定してある。そして、ダウンリンク領域，アップリンク領域夫々の指向角設定に対応して、送受信ユニット１１側のＰＤ２１が光信号を受信するために設定されている上下方向の指向角は４２度から７４度の範囲に設定されており、また、ＬＥＤ２０が光信号を送信する上下方向の指向角は４２度から５３度の範囲に設定されている。
【００２８】
即ち、指向角が比較的狭いＬＥＤ２０を下に、指向角が比較的広いＰＤ２１を上にして上下に並べるようにすれば、ＰＤ２１の位置をより高くして指向角を確保した状態で、ＬＥＤ２０及びＰＤ２１を回路基板１８上においてより下方側  （図１中における左下側）に配置することができるため、その結果、送受信ユニット１１の上部カバー１３の上端がインパネ１２の表面から突出する高さがより低くなる。
【００２９】
また、図１に示すように、インパネ１２の穴部２５における通信方向側（図１中左方向）の端縁を点Ａとし、回路基板１８における投光用レンズ２０の下端を点Ｂとすると、２点Ａ，Ｂを結ぶ線分がインパネ１２の表面に対してなす角は４２度となっており、この角度は、アップリンク領域の前端側を規定する仰角４２度に一致させている。
【００３０】
即ち、車両２７が光ビーコン２６の通信エリア内に進入すると同時に送受信ユニット１１はアップリンク領域の前端に達するが、その時点でＬＥＤ２０は光信号の送信が指向角４２度で可能な状態になる。従って、ＬＥＤ２０をＰＤ２１の下側に配置した場合でも、ＬＥＤ２０による信号の送信を妨げることなく、投光用レンズ２０の下端点Ｂが回路基板１８上において最も下方に位置するようになる。
【００３１】
以上のように本実施例によれば、ＶＩＣＳの光ビーコン２６と車載側通信機が光信号によって通信を行うための送受信ユニット１１の内部において、回路基板１８に、光ビーコン２６に光信号を送信するＬＥＤ２０を下に、ＰＤ２１を上にして上下に並ぶように配置し、本体下部１４の大部分を車両２７のインパネ１２に埋設した状態で使用するようにした。
【００３２】
即ち、ＶＩＣＳのダウンリンク領域はアップリンク領域よりも広くなるように設定されており、それに応じて、ＰＤ２１の通信指向性を規定する指向角はＬＥＤ２０よりも大きくなるように設定されている。従って、ＰＤ２１を上方に配置することでその位置がより高くなり、上部カバー１３の上端がインパネ１２の面より突出する高さを低くしても、ＰＤ２１の広角な指向性を確保することが可能となり、光ビーコン２６との通信が可能となる。そして、送受信ユニット１１本体のデザインを車室内部のデザインに極力調和させることが可能となり、送受信ユニット１１をインパネ１２に設置した場合の美観を向上させることができる。このように、ＰＤ２１とＬＥＤ２０とを上下方向に配置した状態で送受信ユニット１１をインパネ１２に埋設することにより、従来の横並び配置に比較して見かけ上コンパクトなものとすることができる。
【００３３】
また、本実施例によれば、インパネ１２の穴部２５における通信方向側の端縁（点Ａ）と、回路基板１８における投光用レンズ２０の下端（点Ｂ）とを結ぶ線分がインパネ１２の表面に対してなす角を４２度としたので、ＬＥＤ２０をＰＤ２１の下側に配置した場合でも、ＬＥＤ２０による光信号の送信を妨げることなく、投光用レンズ２０の下端点Ｂが回路基板１８上において最も下方に位置するようになる。従って、光ビーコン２６との通信を行う条件を良好に維持した状態で、上部カバー１３の上端がインパネ１２の面より突出する高さを最も低くすることが可能となり、本体を車室内のデザインに一層調和させることができる。
【００３４】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
送受信ユニットの配置箇所は、インパネ１２に限ることなく、その他バンパーやフロント部，或いはルーフなどでも良い。
穴部２５における通信方向側の端縁（点Ａ）と投光用レンズ２０の下端（点Ｂ）とを結ぶ線分がインパネ１２の表面に対してなす角は、４２度より小さくなるように設定しても良い。
空中伝搬信号は、光信号に限ることなく、指向性を有する信号であれば電磁信号や電波信号であっても良い。
【００３５】
ＶＩＣＳに限ることなく、路側通信機と車載側通信機との間で路車間通信を行うシステムであれば適用が可能である。
上記実施形態では、車両２７を普通乗用車と想定して送受信ユニット１１を地上（路面上高さ）１ｍに配置しているが、例えばトラック，バスなどにおいては、送受信ユニット１１をインパネ１２上に埋設する場合の路上高さは変わってくるため、各高さ状態に合わせて図１に示す２点Ａ，Ｂを結ぶ線分とインパネ１２の表面とのなす角度を４２度以外に設定して送受信ユニット１１を構成しインパネ１２に埋設すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＶＩＣＳの車載通信機に使用される送受信ユニットに適用した場合の一実施例であり、車両のインストルメントパネルに取付けられた状態における送受信ユニットの縦断側面図
【図２】上部カバーを取り外した状態における送受信ユニットの斜視図
【図３】インストルメントパネルに取付けられた状態における送受信ユニットの斜視図（前者の一部を破断して示す）
【図４】図３をより広角で示す図
【図５】光ビーコンについて定められている通信エリアを上下方向について示す図
【図６】従来技術を示す光ビーコンと車両側の送受信ユニットとの通信状態を示す斜視図
【図７】送受信ユニットの上部カバーを取り外した状態を示す斜視図
【符号の説明】
１１は送受信ユニット、１２はインストルメントパネル（所定部位）、１３は上部カバー（本体）、１４は本体下部、２０はＬＥＤ（投光手段，送信手段）、２１はＰＤ（受光手段，受信手段）、２２は投光用レンズ（投光手段，送信手段）、２３は受光用レンズ（受光手段，受信手段）、２５は穴部、２６は光ビーコン（路側通信機）、２７は車両を示す。
【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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