(57)【要約】【課題】アンテナ一体型ＧＰＳモジュールのアンテナ角度を自動補正するＧＰＳ受信機を小型で安価に提供する。【解決手段】ＧＰＳ受信機１は、ＧＰＳアンテナ１１を含むＧＰＳモジュール１０と、ＧＰＳモジュール１０を下側から支持する球体４０と、球体４０を転動可能に支持する凹部３１が形成されている台座３０と、を備え、台座３０の凹部３１は、台座３０が水平になっている状態においてＧＰＳモジュール１０の重心と球体４０の中心とが垂直方向に一致する部分で最も深く、その部分を中心として外側に向かって連続的に浅くなっていくように形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳアンテナを含むＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールを下側から支持する球体と、
前記球体を転動可能に支持する凹部が形成されている台座と、を備え、
前記台座の凹部は、前記台座が水平になっている状態において前記ＧＰＳモジュールの重心と前記球体の中心とが垂直方向に一致する部分で最も深く、その部分を中心として外側に向かって連続的に浅くなっていくように形成されている、ＧＰＳ受信機。
【請求項２】
請求項１に記載のＧＰＳ受信機において、前記台座に対する前記ＧＰＳモジュールの平行移動を規制する規制部材をさらに備える、ＧＰＳ受信機。
【請求項３】
請求項２に記載のＧＰＳ受信機において、前記規制部材は、前記台座に対する前記ＧＰＳモジュールの傾斜角を規制する傾斜角規制部を含む、ＧＰＳ受信機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＧＰＳ受信機において、前記台座の凹部は、第１方向へ沿う第１溝と、第１方向と交差する第２方向へ沿う第２溝とで構成されている、ＧＰＳ受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）は、地球の周囲の軌道を周回するＧＰＳ衛星からの電波を受信することにより受信地点の位置情報を取得する測位システムであり、近年ではカメラやカーナビゲーションのような電子機器に広く利用されている。このような電子機器に搭載されたＧＰＳ受信機は、位置情報を取得するために少なくとも３つのＧＰＳ衛星から電波を受信する必要があり、安定した測位精度を維持するためにはより多くのＧＰＳ衛星からの電波を受信できることが好ましい。ここでＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星がＧＰＳ受信機から見て低仰角の方向にある場合には、受信する電波の減衰が大きく誤差が生じる可能性が高い。またＧＰＳ受信機は、例えば周囲が高層の建物に囲まれるような環境では、低仰角の方向にあるＧＰＳ衛星からの電波が遮蔽されて受信が困難になることがある。
【０００３】
ところでＧＰＳ受信機は、例えば内蔵するＧＰＳパッチアンテナにおいて電波を受信する。そしてＧＰＳパッチアンテナは、アンテナ面の法線方向で最大受信感度を有する。そのためＧＰＳ受信機は、上記のような問題に対処するために、天頂方向が最大受信感度になるようにＧＰＳパッチアンテナのアンテナ面が水平になるように配置される。それによってＧＰＳ受信機は、より多くのＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信しやすくなり、より高精度の測位が可能になる。
【０００４】
しかしながら、例えばＧＰＳ受信機がカメラに搭載されている場合、ＧＰＳパッチアンテナの向きは、カメラの向きによって変化してしまう。具体的には、例えばカメラで前方上空を撮影する場合、ＧＰＳパッチアンテナの法線方向はカメラの後方上空を向き、前方上空にはＧＰＳ信号を受信できない死角が形成されてしまう。また例えばカメラで前方下方を撮影する場合、ＧＰＳパッチアンテナの法線方向はカメラの前方上空を向き、後方上空にはＧＰＳ信号を受信できない死角が形成されてしまう。
【０００５】
このような課題に対し特許文献１に記載された従来技術は、ＧＰＳ受信機のアンテナ部の角度をカメラ本体に対して可変になるように構成し、アンテナ部の角度を検知する姿勢センサの情報に基づいて、手動又はモータの動力によってアンテナ部の角度を制御している。また特許文献２に記載された従来技術は、カメラ内の複数の位置にＧＰＳアンテナをそれぞれ設け、各ＧＰＳアンテナが互いに異なる方向を向くように配置している。そして特許文献２に記載された従来技術は、カメラの角度を検知する姿勢センサの情報に基づいて、最も受信感度の高いＧＰＳアンテナが受信したＧＰＳ信号を選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３３４８２１号公報
【特許文献２】特開２００９−１９２９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に記載された従来技術において、カメラ本体の角度が変化する度にアンテナ部の角度を手動で制御することはユーザーの負担を増大させることになる。また特許文献１に記載された従来技術は、姿勢センサの情報に基づいてアンテナ部の角度をモータの動力によって制御する場合には、姿勢センサやモータの搭載に伴ってコストが増加することになる。一方、特許文献２に記載された従来技術は、特許文献１に記載された従来技術のようなユーザーの負担やモータの搭載に伴うコストの増加は問題にならないものの、姿勢センサに加えて複数のＧＰＳアンテナを搭載する必要があり、やはりコストが増加する。さらに特許文献２に記載された従来技術は、カメラ内にＧＰＳアンテナを分散配置するため、複数のＧＰＳアンテナ及びそれらに伴う配線をカメラ本体に組み込むことになり、カメラ全体としての再設計が必要になる。またこの場合、特許文献２に記載された従来技術は、カメラに組み込んだＧＰＳ受信機を例えばカーナビゲーションのような他の電子機器にそのまま流用することができない場合が多く、ＧＰＳアンテナとその信号処理のための電子回路を一体に構成したアンテナ一体型のＧＰＳモジュールと比較して汎用性が劣る虞が生ずる。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アンテナ一体型ＧＰＳモジュールのアンテナ角度を自動補正するＧＰＳ受信機を小型で安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、ＧＰＳアンテナを含むＧＰＳモジュールと、前記ＧＰＳモジュールを下側から支持する球体と、前記球体を転動可能に支持する凹部が形成されている台座と、を備え、前記台座の凹部は、前記台座が水平になっている状態において前記ＧＰＳモジュールの重心と前記球体の中心とが垂直方向に一致する部分で最も深く、その部分を中心として外側に向かって連続的に浅くなっていくように形成されている、ＧＰＳ受信機である。
【００１０】
台座に形成された凹部は、その凹部の中心において最も深く、外側に向かって連続的に浅くなっている。そのため台座が水平になっている状態において、球体は、その重心と台座の凹部の中心とが垂直方向に一致する位置に留まると共に、その位置においてＧＰＳアンテナを含むＧＰＳモジュールの重心を下側から支持する。したがって台座が水平になっている状態では、ＧＰＳモジュールの姿勢は水平に維持される。
【００１１】
そして台座が水平状態から傾斜した場合には、球体は、台座の凹部の上面を重力に従って台座が傾斜した方向に転動する。このとき球体は、ＧＰＳモジュールとの接点として、ＧＰＳモジュールの重心に対して台座が傾斜した方向にずれた位置においてＧＰＳモジュールを下側から支持する。そのためＧＰＳモジュールは、台座の傾斜とは反対の方向に傾斜し、水平面に対する台座の傾斜と比較して、傾斜が抑制されることになる。それによってＧＰＳアンテナは、台座の傾斜前後におけるアンテナ角度の変化が抑制される。
【００１２】
このようにＧＰＳ受信機は、水平面に対して傾斜した場合であっても、ＧＰＳアンテナの傾きを自動的に補正することができる。またＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナを含むＧＰＳモジュール、ＧＰＳモジュールに接する球体、及び球体に接する台座によって構成されるため、姿勢センサやモータが不要であり、小型かつ安価に構成することができる。
【００１３】
これにより本発明の第１の態様によれば、アンテナ一体型ＧＰＳモジュールのアンテナ角度を自動補正するＧＰＳ受信機を小型で安価に提供することができるという作用効果が得られる。
【００１４】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記台座に対する前記ＧＰＳモジュールの平行移動を規制する規制部材をさらに備える、ＧＰＳ受信機である。
【００１５】
例えば台座が水平状態から傾斜して球体が転動したときに、ＧＰＳモジュールが球体と共に平行移動してしまうと、台座に対するＧＰＳモジュールの傾斜角が本来予定している傾斜角よりも小さくなってしまい、台座の傾斜前後におけるアンテナ角度の変化を十分に抑制できない虞が生ずる。本発明の第２の態様によれば、ＧＰＳモジュールは、規制部材によって台座に対する平行移動が規制されているので、上記のように台座の傾斜前後におけるアンテナ角度の変化を十分に抑制できない状態になることを防止することができる。
【００１６】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第２の態様において、前記規制部材は、前記台座に対する前記ＧＰＳモジュールの傾斜角を規制する傾斜角規制部を含む、ＧＰＳ受信機である。
【００１７】
ＧＰＳ受信機が水平状態から傾斜したとき、球体の転動に伴ってＧＰＳモジュールの水平面に対する傾斜が抑制される。このときＧＰＳモジュールと台座との角度が広がることにより、台座の凹部とＧＰＳモジュールとの間隔は、転動した球体の位置において広がることになる。そして凹部が形成されている部分において台座とＧＰＳモジュールとの間隔が球体の直径より長くなると、それによって球体が凹部の外側へ脱落してしまう虞が生ずる。本発明の第３の態様によれば、台座に対するＧＰＳモジュールの傾斜角が一定の範囲に規制されるので、球体が凹部の外側へ脱落してしまう虞を低減することができる。
【００１８】
これにより本発明の第３の態様によれば、前述した本発明の第２の態様による作用効果に加え、球体が台座の凹部から脱落する虞を低減するＧＰＳ受信機を提供することができるという作用効果が得られる。
【００１９】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜３のいずれかの態様において、前記台座の凹部は、第１方向へ沿う第１溝と、第１方向と交差する第２方向へ沿う第２溝とで構成されている、ＧＰＳ受信機である。
【００２０】
台座の凹部は、互いに交差する第１溝と第２溝とで構成されている。そのため台座の凹部を転動する球体は、台座が第１方向に傾斜した場合には第１溝を転動し、台座が第２方向に傾斜した場合には第２溝を転動する。また台座が第１方向又は第２方向のいずれでもない方向に傾斜した場合であっても、球体は、第１溝又は第２溝のいずれかを転動する。つまり球体は、転動する方向が第１方向又は第２方向のいずれかに制限されることになる。そしてＧＰＳモジュールを下側から支持する球体は、転動方向が制限されることによってＧＰＳモジュールの姿勢を安定させることができる。
【００２１】
これにより本発明の第４の態様によれば、ＧＰＳモジュールの姿勢を安定させることができるので、ＧＰＳモジュールの姿勢が不安定になることに起因して受信精度が低下する虞を低減することができるという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るＧＰＳ受信機の斜視図である。
【図２】ＧＰＳ受信機をＸ方向から見た側面図である。
【図３】図１中のＡ‐Ａ線に沿う断面を示した断面図である。
【図４】ＧＰＳ受信機の台座をＺ方向から見た上面図である。
【図５】ＧＰＳ受信機をＹ方向に傾けた場合の断面図である。
【図６】ＧＰＳ受信機をＹ方向にさらに傾けた場合の断面図である。
【図７】ＧＰＳ受信機をＸ方向に傾けた場合にＹ方向から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで図１〜図７における三次元空間の各方向を符号Ｘ、Ｙ、Ｚで示す。
【００２４】
図１は、本発明に係るＧＰＳ受信機１の斜視図である。図２は、ＧＰＳ受信機１をＸ方向から見た側面図である。図３は、図１中のＡ‐Ａ線に沿う断面を示した断面図である。
【００２５】
ＧＰＳ受信機１は、ＧＰＳモジュール１０、シールド２０、台座３０、球体４０、規制部材５１、５２を備える。ＧＰＳ受信機１は、例えばカメラやカーナビゲーションのような様々な電子機器に搭載することができ、その電子機器に対してＧＰＳの位置情報を出力する。またＧＰＳモジュール１０は、ＧＰＳアンテナ１１、回路基板１２、電子回路１３を含む。
【００２６】
ＧＰＳアンテナ１１は、例えば誘電体セラミックス製のＧＰＳパッチアンテナであり、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信するためのアンテナ素子である。またＧＰＳアンテナ１１は、Ｚ方向上面がアンテナ面であり、アンテナ面の法線方向で最大受信感度を有する。
【００２７】
回路基板１２は、例えば公知のプリント基板であり、Ｚ方向の上面側にＧＰＳアンテナ１１が設置され、Ｚ方向の下面側に電子回路１３が実装されている。
【００２８】
電子回路１３は、ＧＰＳアンテナ１１が受信したＧＰＳ信号に基づいて位置情報を計算すると共に、ＧＰＳ受信機１が搭載される電子機器との通信を行う。
【００２９】
シールド２０は、回路基板１２に実装された電子回路１３をＺ方向の下面側から覆うように回路基板１２に設けられた矩形箱形状の部材であり、電子回路１３を物理的、電気的、磁気的に保護する。また本実施例ではシールド２０は、図１に示すように、後述する規制部材５１、５２との係合部を構成できるようにＹ方向の両端部にそれぞれ鍔部２３が設けられている。そしてシールド２０は、その両端部の鍔部２３に切欠き部２１、２２がそれぞれ形成されている。
【００３０】
台座３０は、表面に凹部３１が形成されると共に、底面がＧＰＳ受信機１を搭載する電子機器に固定される。台座３０の表面に形成された凹部３１は、本実施例では図４に示すようにＹ方向（第１方向）へ沿う第１溝３２と、Ｘ方向（第２方向）へ沿う第２溝３３とが交差するように、Ｚ方向から見て十字形状の溝として形成されている。また凹部３１は、第１溝３２と第２溝３３とが交差する中心Ｃにおいて最も深く、凹部３１の外側に向かって連続的に浅くなるように形成されている。そして凹部３１は、台座３０が水平になっている状態においてＧＰＳモジュール１０の重心と球体４０の中心とが凹部３１の中心Ｃにおいて垂直方向に一致する。
【００３１】
球体４０は、例えば球状に形成された金属からなり、台座３０に形成された凹部３１を重力に従って転動可能に設けられている。そして球体４０は、ＧＰＳモジュール１０に一体に形成されたシールド２０の底面をＺ方向下側から支持する。ここで球体４０は、台座３０が水平状態である場合には、凹部３１において最も深い中心Ｃの位置に留まる。またこのとき球体４０は、上記のようにＧＰＳモジュール１０の重心と球体４０の中心とが凹部３１の中心Ｃにおいて垂直方向に一致するため、ＧＰＳモジュール１０の重心を下側から支持する。
【００３２】
規制部材５１、５２は、台座３０のＹ方向に離間した位置にそれぞれ固定されており、シールド２０に一体に形成されたＧＰＳモジュール１０の水平方向の平行移動を規制する。具体的には規制部材５１は、シールド２０のＹ方向の一端側に形成された切欠き部２１に入り込む位置に設けられ、シールド２０がＸ方向に平行移動しないよう規制する。規制部材５２は、規制部材５１と同様に、シールド２０のＹ方向の他端側に形成された切欠き部２２に入り込む位置に設けられ、シールド２０がＸ方向に平行移動しないよう規制する。さらに規制部材５１、５２は、切欠き部２１、２２においてシールド２０をＹ方向から挟む位置に設けられていることによって、シールド２０がＹ方向に平行移動しないよう規制する。
【００３３】
ここで切欠き部２１、２２は、Ｘ方向の幅が規制部材５１、５２の幅よりも広くなるように形成されている。また図３に示すように、ＧＰＳモジュール１０が水平状態であるときに、シールド２０のＹ方向両端の鍔部２３と規制部材５１、５２とがそれぞれ接触しないように、切欠き部２１、２２のＸ方向及びＹ方向の位置及び大きさが規定される。
【００３４】
また規制部材５１は、Ｚ方向の端部に傾斜角規制部５３が形成され、規制部材５２は、Ｚ方向の端部に傾斜角規制部５４が形成されている。傾斜角規制部５３、５４は、後述するように、シールド２０が台座３０に対してＸ軸を回転軸として傾斜する場合に、その傾斜角を一定の範囲に規制する。
【００３５】
次に、ＧＰＳ受信機１のアンテナ角度が補正される動作について説明する。
図５は、ＧＰＳ受信機１をＹ方向に傾けた場合の断面図である。すなわち図５は、ＧＰＳ受信機１がＸ軸を回転軸として傾斜することにより、規制部材５２が規制部材５１よりも低くなるように台座３０が傾斜した場合のＧＰＳ受信機１の断面図である。
【００３６】
ＧＰＳ受信機１を搭載した電子機器が水平面に対して傾斜することにより、電子機器に固定された台座３０は、水平面に対して例えば図５のように傾斜する。このとき球体４０は、Ｙ方向に沿って形成された第１溝３２を重力に従って転動する。
【００３７】
台座３０が傾斜した方向に球体４０が転動したとき、球体４０とシールド２０との接点は、ＧＰＳモジュール１０の重心の位置に対して規制部材５２に向かう方向にずれることになる。そして球体４０は、その位置においてシールド２０と一体に形成されたＧＰＳモジュール１０を下側から支持する。そのためＧＰＳモジュール１０は、台座３０が傾斜した方向とは反対の方向に傾斜し、水平面に対する台座３０の傾斜と比較して、傾斜が抑制されることになる。それによってＧＰＳアンテナ１１は、ＧＰＳ受信機１が水平状態から傾斜した場合であっても、アンテナ面の角度の変化が自動的に抑制され、より多くのＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信しやすくなる。
【００３８】
ところでもし仮にＧＰＳ受信機１が規制部材５１、５２を備えていなかった場合には、台座３０が図５のように傾斜して球体４０が転動したときに、シールド２０と一体に形成されたＧＰＳモジュール１０は、球体４０と共に平行移動してしまう。この場合、台座３０に対するＧＰＳモジュール１０の傾斜角は、本来予定している図５の状態よりも小さくなってしまい、ＧＰＳアンテナ１１の角度の変化を十分に抑制できない状態になってしまう。これに対しＧＰＳ受信機１は、規制部材５１、５２を備えることによってＧＰＳモジュール１０の平行移動が規制されるので、ＧＰＳアンテナ１１の角度の変化を十分に抑制することができる。
【００３９】
図６は、ＧＰＳ受信機１をＹ方向にさらに傾けた場合の断面図である。すなわち図６は、ＧＰＳ受信機１がＸ軸を回転軸としてさらに傾斜することにより、例えば台座３０が水平方向から９０度傾斜したときのＧＰＳ受信機１の断面図である。
【００４０】
図６において球体４０は、台座３０に対するシールド２０の傾斜角を広げ、シールド２０と台座３０との間から凹部３１の外側へ脱落しようとする力が働く。しかし規制部材５２に形成された傾斜角規制部５４は、切欠き部２２の周囲においてシールド２０の鍔部２３と係合することによって、シールド２０と台座３０との間隔が球体の直径よりも長くならないように台座３０に対するシールド２０の傾斜角を規制することができる。それによってＧＰＳ受信機１は、球体４０が台座３０の凹部３１から脱落する虞を低減することができる。
【００４１】
つづいて、ＧＰＳ受信機１がＹ軸を回転軸として傾斜した場合に、ＧＰＳ受信機１のアンテナ角度が補正される動作について説明する。
図７は、ＧＰＳ受信機１をＸ方向に傾けた場合にＹ方向から見た側面図である。
【００４２】
図７において球体４０は、Ｘ方向に沿って形成された第２溝３３を重力に従って転動する。
【００４３】
ここで台座３０が傾斜した方向に球体４０が転動することにより、球体４０とシールド２０との接点は、ＧＰＳモジュール１０の重心の位置に対して台座３０が傾斜した方向にずれることになる。そして球体４０は、その位置においてシールド２０と一体に形成されたＧＰＳモジュール１０を下側から支持する。そのためＧＰＳモジュール１０は、台座３０が傾斜した方向とは反対の方向に傾斜し、水平面に対する台座３０の傾斜と比較して、傾斜が抑制されることになる。それによってＧＰＳアンテナ１１は、ＧＰＳ受信機１が水平状態から傾斜した場合であっても、アンテナ面の角度の変化が自動的に抑制され、より多くのＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信しやすくなる。
【００４４】
また台座３０がＸ方向にさらに傾斜した場合には、球体４０は、台座３０に対するシールド２０の傾斜角を広げ、シールド２０と台座３０との間から傾斜方向に向かって凹部３１の外側へ脱落しようとする力が働く。しかしシールド２０に形成された切欠き部２１、２２は、図７に示すように規制部材５１、５２に係合することによって、台座３０に対するシールド２０の傾斜角を規制する。そのためシールド２０と台座３０との間隔は、球体の直径よりも長くならないように規制される。それによってＧＰＳ受信機１は、Ｘ方向に傾斜した場合であっても、球体４０が台座３０の凹部３１から脱落する虞を低減することができる。
【００４５】
上記説明したように本発明に係るＧＰＳ受信機１は、台座３０の上面を重力に従って転動する球体４０によってＧＰＳアンテナ１１の角度を自動的に補正することができる。またＧＰＳ受信機１は、姿勢センサやモータが不要であり、小型かつ安価に構成することができる。
【００４６】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施例では、台座３０の表面に形成された凹部３１は、第１溝３２と第２溝３３とによってＺ方向から見て十字形状の溝として形成されているが、円形に形成することにより傾斜方向に対するＧＰＳモジュール１０の追従性を向上させてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＧＰＳ受信機
１０  ＧＰＳモジュール
１１  ＧＰＳアンテナ
１２  回路基板
１３  電子回路
２０  シールド
２１、２２  切欠き部
２３  鍔部
３０  台座
３１  凹部
３２  第１溝
３３  第２溝
４０  球体
５１、５２  規制部材
５３、５４  傾斜角規制部
【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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