JP7212285B2 - 車両用窓ガラス - Google Patents

Description

本発明は、アンテナが配置される車両用窓ガラスに関し、特に、アンテナに誘起するノイズを低減する技術に関する。

車両には、窓ガラスを通して様々な車外の状態を取得するためのセンサが窓ガラスに取り付けられたり、窓ガラスに近接した位置に取り付けられる。例えば、安全性を高めるために衝突防止センサや運転支援システムが自動車に搭載され、車外の状態を取得するためのＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、近赤外線レーザ送受信機、超音波送受信機及び／又はミリ波送受信機などのセンサが設けられる。

また、自動車のデザイン性の向上及びポールアンテナの破損防止のため、自動車の窓ガラスにガラスアンテナが設けられる。そして、前述した機器とガラスアンテナが近接して配置されることによって、これらの機器からのノイズがガラスアンテナに影響する。

この技術分野の背景技術として特開２０１５－９５７９４号公報（特許文献１）及び特開２０１６－６３４１６号公報（特許文献２）がある。特許文献１には、センサが発生するノイズのアンテナへの影響を直流的又は容量結合によって車体と結合する導電パターンによって低減する自動車用窓ガラスが記載されている。また、特許文献２（特開２０１６－６３４１６号公報）には、レーダー装置で生じたノイズがアンテナに伝搬することを抑制するノイズ除去機構が開示されている。

特開２０１５－９５７９４号公報 特開２０１６－６３４１６号公報

しかし、従来のノイズ除去機構は、構造が複雑で、製造コストの上昇の要因となる。また、アンテナの受信周波数帯域で十分なノイズ除去特性がとれず、性能の向上が必要である。

本発明は、簡易な構成で高性能なノイズ除去パターンの提供を目的とする。

すなわち、本発明は、車両用窓ガラスであって、電波を受信するアンテナと、前記アンテナに到来するノイズを吸収するノイズ除去パターンとを備え、前記車両用窓ガラスを通して車外の情報を取得する電子機器が、前記車両用窓ガラス上又は前記車両用窓ガラスの近傍に搭載され、前記ノイズ除去パターンは、車体と結合して高周波的にアース電位を与える第１の導電体と、前記第１の導電体から延伸して、前記アンテナと前記電子機器との間に延在する第２の導電体とを有し、前記第２の導電体は、前記電子機器との間隔を二等分したときに、前記二等分した点よりアンテナ側に配置されていることを特徴とする車両用窓ガラスである。

また、本発明は、前記アンテナは、芯線側給電部と、前記芯線側給電部から延伸する芯線側エレメントと、アース側給電部と、前記アース側給電部から延伸するアース側エレメントと、からなる、車両用窓ガラスである。

また、本発明は、前記第１の導電体は、前記車両用窓ガラスが取り付けられる車体のボディフランジに沿って延在する場所に配置されており、前記第２の導電体は、前記第１の導電体の端部から下方に延伸することを特徴とする車両用窓ガラスである。

また、本発明は、前記第２の導電体は、長さが異なる複数本の線条が略並行に配置されて構成されることを特徴とする車両用窓ガラスである。

また、本発明は、前記電子機器は、前記車両用窓ガラス上に搭載されることを特徴とする車両用窓ガラスである。
また、本発明は、前記ノイズ除去パターンは、前記車両用窓ガラスと接着剤との間に設けられることを特徴とする車両用窓ガラスである。

また、本発明は、前記第１の導電体の長さＬＡ及び前記第２の導電体の長さＬＢは、所望のノイズ除去周波数帯から選ばれる一つの任意の周波数の波長をλ、ガラスの波長短縮率をα、接着剤の波長短縮率をβとして、任意の自然数ｎを用いて、式（１）で定められることを特徴とする車両用窓ガラスである。
ＬＡ／（α×β）＋ＬＢ／α＝ｎ×λ／２ ・・・（１）

また、本発明は、前記第２の導電体の長さは、所望のノイズ除去周波数帯から選ばれる一つの任意の周波数の波長をλ、ガラスの波長短縮率をαとして、αλ／４で定められることを特徴とする車両用窓ガラスである。

本発明の代表的な実施形態によれば、所望の帯域で高いノイズ減衰特性を得ることができる。また、アンテナが受信する周波数帯に合わせて第２の導電体の形状（主に長さ）を調整すればよいので、アンテナとノイズ除去パターンとの組み合わせをコンパクトなものとすることができる。

本発明の実施例１の車両用窓ガラスを車内側から見た平面図である。 本発明の実施例１の車両用窓ガラスを車体に取り付けた状態の断面図である。 本発明の実施例２の車両用窓ガラスを車内側から見た平面図である。 本発明の実施例１のノイズ除去特性を示す図である。

図１、図３は、本発明の実施例の車両用窓ガラスを車内側から見た平面図であり、図２は、実施例１の車両用窓ガラスを車体に取り付けた状態の断面図である。

実施例１、２において車両用窓ガラス１には、接着剤３によって車両の車体２に取り付けられている。また、窓ガラス１には、アンテナ４と、ノイズ除去パターン５と、電子機器６とが取り付けられている。アンテナ４は、例えば、デジタルテレビ放送波を受信するアンテナであり、窓ガラスの上辺に近い位置に、エレメントを構成するパターンと給電部が設けられる。

電子機器６は、窓ガラス１上に設けられる。電子機器６は動作時にノイズを放出し、電子機器６に接続されるケーブルからもノイズが放出される。このため、望ましくは、電子機器６及びケーブル７をアンテナ４から離して配置するとよいが、電子機器６が前方を監視するものであることから、前面窓ガラス１の上部に設けられ、アンテナ４と近接せざるを得ない場合がある。

ノイズ除去パターン５は、車体２に隠れた位置に設けられる幅広の第１の導電体５１と、第１の導電体５１から下方に延伸する１本又は複数本の第２の導電体５２とを含む。第１の導電体５１は、接着剤３の層を介して車体２と接しているので、車体２と容量結合して高周波的にアース電位となるように、車体２と重なる位置（ボディフランジ２より車体側）に設けられる。なお、接着剤３は、非導電性接着剤でも導電性接着剤でもよい。

本発明において、所望のノイズ除去周波数帯の例としては、デジタルテレビ放送で使用されうる４７０ＭＨｚ～７１０ＭＨｚの周波数帯、Digital Audio Broadcastの放送波で使用されうる１７４ＭＨｚ～２４０ＭＨｚの周波数帯、ＧＰＳ衛星波などで使用されうる、１．２ＧＨｚ～１．６ＧＨｚの周波数帯、ＥＴＣなどのＩＴＳバンドや、車車間通信波、５Ｇ通信などで使用されうる４ＧＨｚ～６ＧＨｚの周波数帯などを挙げることができる。

＜実施例１＞
次に、本発明の実施例を説明する。図１に示すように、実施例１の車両用窓ガラス１には、接着剤３によって車両の車体２に取り付けられている。なお、窓ガラス１の上端が線１１であり、符号２の引出線がボディフランジの位置を示す。

また、窓ガラス１には、アンテナ４と、ノイズ除去パターン５と、電子機器６とが取り付けられている。電子機器６は、車体側の電子回路（例えば、ＥＣＵ）との間をケーブル７で接続されている。アンテナ４は、例えば、デジタルテレビ放送波を受信するアンテナであり、窓ガラスの上辺に近い位置に、エレメント４１を構成するパターンと給電部４２とが設けられる。給電部４２は、芯線側給電部４２１及びアース側給電部４２２を含み、エレメント４１は、芯線側給電部４２１から延伸する芯線側エレメント４１１と、アース側給電部４２２から延伸するアース側エレメント４１２とを含む。図示した例では、芯線側エレメント４１１が電子機器６やケーブル７（ノイズ源）側に配置されているが、アース側エレメント４１２が電子機器６やケーブル７（ノイズ源）側に配置されてもよい。なお、図１には、アンテナ４としてデジタルテレビ放送波を受信するアンテナを図示しているが、他の電波（Digital Audio Broadcastの放送波、車車間通信波、路側通信波、ＧＰＳ衛星波など）を受信するものでもよい。さらに、携帯電話などの移動通信用のアンテナでもよい。

電子機器６は、窓ガラス１上に設けられる。電子機器６は、例えば、車外の情報を取得するためのセンサ（ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、近赤外線レーザ送受信機、超音波送受信機、ミリ波送受信機など）や、安全性を高めるために衝突防止システムや運転支援システムの電子回路である。電子機器６は、典型的には、窓ガラス１上の左右における中央部で、上側のボディフランジから５０ｍｍ～２００ｍｍの位置に設けられるが、窓ガラス１の近傍に設けられてもよい。電子機器６に接続されるケーブル７は、典型的には、乗員の視界を妨げないように、上部に延伸している。

ノイズ除去パターン５は、車体２に隠れた位置に設けられる幅広の第１の導電体５１と、第１の導電体５１から下方（望ましくは、ボディフランジ２の略法線方向）に延伸する第２の導電体５２とを含む。第１の導電体５１をボディフランジに沿って配置することによって、第１の導電体５１と車体２とが近接して配置される面積を広くすることができ、第１の導電体５１の電位を確実にアース電位にできる。第２の導電体５２は、アンテナ４と電子機器６やケーブル７との間に延在するように配置される。このため、第２の導電体５２が電子機器６やケーブル７からアンテナ４へ向かうノイズを吸収し、アンテナ４に到来するノイズを低減できる。

第１の導電体５１は、車体２と近接して配置される面積を広くするために、幅広に形成すること望ましいが、第１の導電体５１の幅が広くなると、共振周波数が低下し、長さを短くする必要が生じる。また、第１の導電体５１の幅が広くなると、Ｑ値が低下するので、共振は弱くなるが、ノイズを除去可能な周波数範囲を広くできる。

第１の導電体５１は、前面が導電体（いわゆるベタパターン）でも、線条を格子状や網目状に形成したものでもよい。格子のピッチは、望ましくは、λ／１０以下である。例えば、デジタルテレビ放送周波数帯のノイズを低減する場合、デジタルテレビ放送周波数帯の上限周波数７１０ＭＨｚを考えると格子のピッチは３０ｍｍ以下が望ましい。

第２の導電体５２は、図示したように、第１の導電体５１の端部から下方に延伸しても、第１の導電体５１の中央付近から下方に延伸してもよい。第１の導電体５１に対する第２の導電体５２の配置に自由度が高くなるので、図示したＬ字型の他、Ｔ字型など、形状の自由度が大きくなる。

第２の導電体５２は、アンテナ４側寄りに、好ましくはアンテナ４の近傍に配置するとよい。すなわち、第２の導電体５２は、アンテナ４と電子機器６との間隔やアンテナ４とケーブル７との間隔を二等分したときに、該二等分点よりアンテナ側の位置に配置するとよい。なお、第２の導電体５２が、アンテナ４のエレメントと結合せず、導波器や反射器として動作しない程度の距離だけ離して配置するとよい。より具体的には、ガラスの波長短縮率をαとして、ノイズ除去パターン５はアンテナ４の給電部からαλ／１０～αλ／４の位置に配置するとよい。電子機器６やケーブル７から放射されたノイズのエネルギーの一部はガラス板１の表面を伝って伝搬する。ガラス板１と低仰角でノイズが伝搬する場合、伝搬するノイズのエネルギーが大きくなる。このため、ノイズ除去パターン５はアンテナ４の給電部の近傍に配置するとノイズ除去効果が高くなる。

また、ノイズ除去パターン５は電子機器６のノイズ除去パターン５側の側面Ａやケーブル７からαλ／１０～αλ／４の位置に配置してもよい。ノイズ除去パターン５をノイズ源（電子機器６、ケーブル７）の近傍に配置すると、電位が低い第２の導電体５２にノイズが吸収されやすく、十分なノイズ除去効果が得られる。

図２に示すように、ノイズ除去パターン５（第１の導電体５１）は、窓ガラス１上、すなわち、ガラス基板１と接着剤３の層との間に設けられる。

第１の導電体５１は、接着剤３の層を介して車体２と接しているので、車体２と容量結合して高周波的にアース電位となるように、車体２と重なる位置（ボディフランジ２より車体側）に設けられる。なお、導電性接着剤を用いて、第１の導電体５１と車体２とを直流的に導通させてもよい。接着剤３に導電性接着剤を用いる場合、第１の導電体５１の接触抵抗が５０Ω以下となるように第１の導電体５１の大きさや接着剤３の特性を調整するとよい。

第１の導電体５１を接着剤３の塗布位置に設けると、第１の導電体５１と車体２との間隔が安定して、所望のノイズ除去性能を発揮できる。なお、第１の導電体５１を、接着剤３の塗布位置とボディフランジ２との間に設けてもよく、接着剤３の塗布位置と窓ガラス１の端部１１との間に設けてもよい。

図２に示す態様では、ノイズ除去パターン５を窓ガラス１の表面に形成したが、窓ガラス１を合わせガラスで構成する場合、ノイズ除去パターン５を窓ガラス１の内層に形成してもよい。

ノイズ除去パターン５の導電体５１、５２は、ガラス面上に導電性のセラミックペーストを所定の幅で印刷し、乾燥後、加熱炉によって焼き付けて形成される。また、アンテナ４を構成する導体（線条、給電部）は、ガラス面上に導電性のセラミックペーストによって各線条の幅を約０．７ｍｍで印刷し、乾燥後、加熱炉によって焼き付けて形成される。光透過性の樹脂フィルム上に形成された導電性パターンによってアンテナ導体を形成し、樹脂フィルムをガラス板に貼付してもよい。

ここまで、ノイズ除去パターン５を前面窓ガラスに設ける例を説明したが、後面窓ガラスに設けてもよい。さらに、センサなどのノイズ源となる機器が搭載されていれば、側面窓ガラスにノイズ除去パターンを設けてもよい。

次に、第１の導電体５１及び第２の導電体５２の長さについて説明する。ノイズ除去パターン５は、デジタルテレビ放送周波数帯のノイズを低減する場合、ボディフランジ２に沿って１５０ｍｍ、ボディフランジの法線方向に１５０ｍｍ内に収まる大きさが望ましい。具体的には、接着剤３が導電性である場合と非導電性である場合とで第１の導電体５１及び第２の導電体５２の長さが異なる。

まず、接着剤３が非導電性である場合、ノイズ除去パターン５は直流的にはアースされておらず、端部が自由端となるので、λ／２で共振させるとよい。具体的には、第１の導電体５１の長さと第２の導電体５２の長さの合計は、第１の導電体５１の長さをＬＡ、第２の導電体５２の長さをＬＢ、所望のノイズ除去周波数帯の下限の波長をλ、ガラスの波長短縮率をα、接着剤の波長短縮率をβとして、式（２）で表すことができる。
ＬＡ／（α×β）＋ＬＢ／α＝ｎ×λ／２ ・・・（２）
式（２）において、ｎは任意の自然数である。ノイズ除去パターン５の大きさは、式（２）の±１０％程度の許容差内であれば特性に大きな変化はない。

なお、第２の導電体５２が第１の導電体５１の中央付近から下方する場合、第１の導電体５１及び第２の導電体５２の長さは、第２の導電体５２と第１の導電体５１との接続位置から第１の導電体５１の端部までの長い方の長さと第２の導電体５２の長さとの合計長が、上式（２）を満たせばよい。

一方、接着剤３が導電性である場合、ノイズ除去パターン５は第１の導電体５１において（すなわち、パターンの片端が）アースされているので、λ／４で共振させるとよい。すなわち、第１の導電体５１は車体２と導通して同一電位となるので、高周波的に共振しなくなり、効果がなくなり。具体的には、第２の導電体５２の長さが第２の導電体５２は、所望のノイズ除去周波数において、αλ／４の長さが望ましく、±２０％程度の許容差内であれば特性に大きな変化はない。

このように、本実施形態では、周波数特性を有するようにノイズ除去パターン５を構成するので、所望の周波数のノイズを多く吸収できる。

＜実施例２＞
図３は、実施例２の車両用窓ガラスを車内側から見た平面図である。実施例２では、実施例１との相違を主に説明し、実施例１で説明した各構成と同じ符号を付しそれらの説明は省略する。そのため、特記しない限り、実施例１の各構成の位置関係は実施例２でも同じである。

実施例２では、前述した実施例１と異なり、略並行に配置された第２の導電体５２を複数設けている。図では、２本の第２の導電体５２を設けているが、３本以上でもよく、ノイズ除去特性との関係で適宜調整するとよい。実施例２では第２の導電体５２を複数設けることによって、ノイズ除去性能を向上できる。

なお、複数の第２の導電体５２の長さを異なる長さにしてもよい。第２の導電体５２の長さを異ならせることによって、第２の導電体５２の共振周波数を異ならせ、広い周波数帯域でノイズ除去効果が得られる。

また、複数の第２の導電体５２の配置間隔は、５～１０ｍｍ程度が望ましい。これは、複数の第２の導電体５２が近接して配置され、強く結合すると１本の導電体として機能し、一方、複数の第２の導電体５２が離れて配置されると、ノイズ除去パターン５の共振関係が崩れ、いずれの場合でもノイズ除去効果が低減するからである。

図４は、実施例１のノイズ除去特性を示す図である。図４には、デジタルテレビ放送周波数帯における、実施例１のノイズ除去パターンの特性と、バリエーションの形態の特性を示す。

図示するように、第２の導電体５２の長さが９０ｍｍの場合、５２０ＭＨｚ付近でノイズ減衰量が大きくなり、デジタルテレビ放送周波数帯の低域側（４７０～６００ＭＨｚ）において、－４ｄＢ以上の減衰量が得られた。

また、第２の導電体５２の長さを７０ｍｍ、９０ｍｍ、１００ｍｍと変化させると、ノイズ減衰量が大きい周波数（共振周波数）が６２０ＭＨｚ、５２０ＭＨｚ、４８０ＭＨｚと変化し、第２の導電体５２が長くなるとノイズを減衰できる周波数が低下することが分かる。また、第２の導電体５２が長くなるとノイズを減衰するための共振特性が鈍化し、広帯域でノイズを除去できることが分かる。

以上、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこのような具体的構成に限定されるものではなく、添付した請求の範囲の趣旨内における様々な変更及び同等の構成を含むものである。

本願は２０１８年３月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－５５３２２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (8)

1. 車両用窓ガラスであって、
   電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナに到来するノイズを吸収するノイズ除去パターンとを備え、
   前記車両用窓ガラスを通して車外の情報を取得する電子機器が、前記車両用窓ガラス上又は前記車両用窓ガラスの近傍に搭載され、
   前記ノイズ除去パターンは、車体と結合して高周波的にアース電位を与える第１の導電体と、前記第１の導電体から延伸して、前記アンテナと前記電子機器との間に延在する第２の導電体とを有し、
   前記第２の導電体は、前記電子機器との間隔を二等分したときに、前記二等分した点よりアンテナ側に配置されていることを特徴とする車両用窓ガラス。
2. 請求項１に記載の車両用窓ガラスであって、
   前記アンテナは、芯線側給電部と、前記芯線側給電部から延伸する芯線側エレメントと、アース側給電部と、前記アース側給電部から延伸するアース側エレメントと、からなることを特徴とする車両用窓ガラス。
3. 請求項１又は２に記載の車両用窓ガラスであって、
   前記第１の導電体は、前記車両用窓ガラスが取り付けられる車体のボディフランジに沿って延在する場所に配置されており、
   前記第２の導電体は、前記第１の導電体の端部から下方に延伸することを特徴とする車両用窓ガラス。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の車両用窓ガラスであって、
   前記第２の導電体は、長さが異なる複数本の線条が略並行に配置されて構成されることを特徴とする車両用窓ガラス。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の車両用窓ガラスであって、
   前記電子機器は、前記車両用窓ガラス上に搭載されることを特徴とする車両用窓ガラス。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の車両用窓ガラスであって、
   前記ノイズ除去パターンは、前記車両用窓ガラスと接着剤との間に設けられることを特徴とする車両用窓ガラス。
7. 請求項６に記載の車両用窓ガラスであって、
   前記第１の導電体の長さＬＡ及び前記第２の導電体の長さＬＢは、所望のノイズ除去周波数帯から選ばれる一つの任意の周波数の波長をλ、ガラスの波長短縮率をα、接着剤の波長短縮率をβとして、任意の自然数ｎを用いて、式（３）で定められることを特徴とする車両用窓ガラス。
   ＬＡ／（α×β）＋ＬＢ／α＝ｎ×λ／２ ・・・（３）
8. 請求項１から６のいずれか一つに記載の車両用窓ガラスであって、
   前記第２の導電体の長さは、所望のノイズ除去周波数帯から選ばれる一つの任意の周波数の波長をλ、ガラスの波長短縮率をαとして、αλ／４で定められることを特徴とする車両用窓ガラス。

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