JP6345428B2

JP6345428B2 - 車両用合わせガラス及びその製造方法

Info

Publication number: JP6345428B2
Application number: JP2014017238A
Authority: JP
Inventors: 克宏小池
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP2015143166A

Description

本発明は、車両のウィンドシールドに使用される合わせガラスに関する。

車両のウィンドシールドガラス（フロントガラス）は、耐衝撃性の向上および破損時の飛散防止のため、２枚の板ガラスの間に樹脂などの中間膜を挟んで接着した構造となっている。

一方、ウィンドシールドガラスに画像を構成する光を反射させて、前方風景に重なるように虚像を表示するヘッドアップディスプレイが知られている。例えば、特許文献１は、フロントガラスの表面及び裏面からの反射により像が２重に見えてしまうことを防止するために、断面がくさび形状を呈する中間膜を設けた車両用合わせガラスを記載している。

特開２０１１−２０７６４５号公報

しかし、特許文献１では、運転者の標準的なアイポイントにおいて２重像が見えないようにくさび状の中間膜のテーパが設定されているため、運転者の身長やシートポジションによっては２重像が見えてしまう場合がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、画像を構成する光を反射させて虚像を表示させた場合に、運転者の身長やシートポジションによらず２重像を軽減することが可能な車両用合わせガラスを提供することを主な目的とする。

請求項に記載の発明は、車両用合わせガラスであって、車両の外側に面する第１ガラスと、前記車両の車室内側に面する第２ガラスと、前記第１ガラスと前記第２ガラスを接着する厚みが１ｍｍ以下の中間膜と、画像投影装置より照射される画像光に含まれる第１波長の光を選択的に反射し、前記第１波長以外の光を透過する第１反射面と、前記画像光に含まれ、かつ前記第１波長とは異なる第２波長の光を選択的に反射し、前記第２波長以外の光を透過する第２反射面と、を備え、前記第１反射面は前記第１ガラスと前記中間膜との間に形成されており、前記第２反射面は前記第２ガラスと前記中間膜との間に形成されていることを特徴とする。

他の請求項に記載の発明は、車両用合わせガラスの製造方法であって、第１ガラスに誘電体を膜付けして、少なくとも画像投影装置より照射される画像光に含まれる第１波長の光を選択的に反射し、前記第１波長以外の光を透過する第１反射面を形成する第１形成工程と、第２ガラスに誘電体を膜付けして、少なくとも前記画像光に含まれ、かつ前記第１波長とは異なる第２波長の光を選択的に反射し、前記第２波長以外の光を透過する第２反射面を形成する第２形成工程と、前記第１反射面が前記第１ガラスと厚さ１ｍｍ以下の中間膜との間に位置し、前記第２反射面が前記第２ガラスと前記中間膜との間に位置するように、前記中間膜を挟んで前記第１ガラスと前記第２ガラスとを貼りあわせる貼り合せ工程と、を有することを特徴とする。

第１実施例に係るウィンドシールドガラスを適用した車両の構成を示す。ウィンドシールドガラスの分解図である。ウィンドシールドガラスの平面図である。第１実施例における反射膜の特性を示すグラフである。ウィンドシールドガラスの製造方法を示す。第２実施例における反射膜の特性を示すグラフである。

本発明の好適な実施形態では、車両用合わせガラスは、車両の外側に面する第１ガラスと、前記車両の車室内側に面する第２ガラスと、前記第１ガラスと前記第２ガラスを接着する中間膜と、第１波長の光を選択的に反射し、前記第１波長以外の光を透過する第１反射面と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を選択的に反射し、前記第２波長以外の光を透過する第２反射面と、を備え、前記第１反射面は前記第１ガラスと前記中間膜との間に形成されており、前記第２反射面は前記第２ガラスと前記中間膜との間に形成されている。

上記の車両用合わせガラスは、車両の外側の第１ガラスと、車両の車室側の第２ガラスとを、中間膜を挟んで貼り合せて構成されている。第１ガラスと中間膜との間には、第１波長の光を選択的に反射し、前記第１波長以外の光を透過する第１反射面が形成されている。また、第２ガラスと中間膜との間には、前記第１波長とは異なる第２波長の光を選択的に反射し、前記第２波長以外の光を透過する第２反射面が形成されている。

上記の車両用合わせガラスは、第１波長及び第２波長の光を効率的に反射する特性を有するので、第１波長及び第２波長の光を含む画像光を投影することにより、２重像を防止して画像光を明確に視認することが可能となる。この車両用合わせガラスは、波長の異なる光をそれぞれ発する複数のレーザ素子を有する光源から、画像を構成する光を投射する画像投射装置と組み合わせてヘッドアップディスプレイシステムを構成するのに好適である。

上記の車両用合わせガラスの一態様では、前記第１反射面は、少なくとも紫外線を選択的に反射する。これにより、車室内側にある第２ガラスに形成された第２反射面が紫外線によって劣化することを防止できる。

上記の車両用合わせガラスの一態様では、前記第１反射面は、前記第１波長の光として、青および青より短い波長の光と、赤および赤より長い波長の光とを選択的に反射し、前記第２反射面は、前記第２波長の光として、緑の波長の光を選択的に反射する。この態様は、ＲＧＢ３原色のレーザ光源を使用して画像光を生成する場合に好適である。

他の好適な例では、前記中間膜の厚さは１ｍｍ以下である。中間膜が十分に薄い場合、第１反射面と第２反射面が略同一面とみなせるため、２重像がさらに発生しにくくなる。

上記の車両用合わせガラスの他の一態様では、前記第１反射面と前記第２反射面は、前記車両用合わせガラスの一部のみに形成されており、かつ、位置が重なっている。この態様では、プロジェクタから画像光が投影される領域のみに第１反射面及び第２反射面を形成するので、それ以外の領域で運転者が前方の風景などを見る際の違和感を防止することができる。

本発明の他の好適な実施形態では、車両用合わせガラスの製造方法は、第１ガラスに誘電体を膜付けして、第１波長の光を選択的に反射し、前記第１波長以外の光を透過する第１反射面を形成する第１形成工程と、第２ガラスに誘電体を膜付けして、前記第１波長とは異なる第２波長の光を選択的に反射し、前記第２波長以外の光を透過する第２反射面を形成する第２形成工程と、前記第１反射膜が前記第１ガラスと中間膜との間に位置し、前記第２反射膜が前記第２ガラスと前記中間膜との間に位置するように、前記中間膜を挟んで前記第１ガラスと前記第２ガラスとを貼りあわせる貼り合せ工程と、を有する。

この製造方法では、第１ガラスと第２ガラスにそれぞれ第１反射面と第２反射面を形成した後は、通常の合わせガラスと同様に、第１ガラスと第２ガラスを中間膜を挟んで貼り合せるだけでよいので、特別な設備などを必要とすることなく車両用合わせガラスを製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係るウィンドシールドガラスを適用した車両の概略構成を示す。なお、図１は、左ハンドルの車両の例を示している。

第１実施例に係るウィンドシールドガラス１０は車両のフロントガラスとして構成され、車両のボンネット４とルーフ５との間に設置される。車両の運転席のシート３には運転者２が座っており、運転席の正面にはステアリング６が設けられている。

運転席の前方のダッシュボード内部には、レーザプロジェクタ２０と、凹面鏡２４とを有するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が設けられている。レーザプロジェクタ２０と、凹面鏡２４と、ウィンドシールドガラス１０とによりＨＵＤシステムが構成される。

レーザプロジェクタ２０は、レーザ光源２１と、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）ミラー２２と、スクリーン２３とを備える。レーザ光源２１は、赤、緑、青（ＲＧＢ）の３原色の光を出射するレーザ素子を備える。なお、レーザ光源２１は、各色の光の波長帯域が狭いレーザ光を出射することが好ましい。

レーザ光源２１から出射された光は、ＭＥＭＳミラー２２により走査されてスクリーン２３上に描画される。これにより、表示画像がスクリーン２３上に表示される。スクリーン２３上に描画された表示画像を構成する光Ｌ（以下、「画像光」とも呼ぶ。）は凹面鏡２４により拡大され、ウィンドシールドガラス１０に投射される。画像光Ｌは、ウィンドシールドガラス１０で反射されて運転者２の目に到達する。これにより、運転者は表示画像をウィンドシールドガラス１０の前方に位置する虚像として視認する。なお、上記のＨＵＤシステムは単なる一例にすぎず、本発明は他の構造のＨＵＤシステムにも適用可能である。

図２は、ウィンドシールドガラス１０の層構造を示す分解図であり、図３はウィンドシールドガラス１０を車室内から見た図である。図２に示すように、ウィンドシールドガラス１０は、中間膜１３を挟んで外側ガラス１１と内側ガラス１２の２枚のガラスを貼り合せてなる合わせガラスである。

外側ガラス１１はその一部分、具体的には図３に示す領域１０ｘに反射膜１４が形成されている。また、内側ガラス１２もその一部分、具体的には図３に示す領域１０ｘに反射膜１５が形成されている。即ち、図３に示すように、反射膜１４、１５は、ウィンドシールドガラス１０の一部分において、同じ位置、即ち相互に重なる位置に形成されている。

中間膜１３は貼り合せ膜として機能し、樹脂などにより作製された１ｍｍ以下のフィルムである。

反射膜１４は、屈折率の異なる多層の誘電体を外側ガラス１１の領域１０ｘに形成してなる波長選択性反射膜である。図４（ａ）は反射膜１４の反射特性を示す。反射膜１４は青および青より波長の短い光と、赤および赤より波長の長い光を９０％以上の高い反射率で反射し、それ以外の波長の光を９０％以上の高い透過率で透過する。

反射膜１５は、屈折率の異なる多層の誘電体を内側ガラスの領域１０ｘに形成してなる波長選択性反射膜である。図４（ｂ）は反射膜１５の反射特性を示す。反射膜１５は、緑の波長の光を９０％以上の高い反射率で反射し、それ以外の波長の光を９０％以上の高い透過率で透過する。

上記の構成において、外側ガラス１１は本発明の第１ガラスの一例であり、内側ガラス１２は本発明の第２ガラスの一例であり、反射膜１４は本発明の第１反射膜の一例であり、反射膜１５は本発明の第２反射膜の一例である。

図４（ｃ）は、反射膜１４、１５による総合的な反射特性を示す。反射膜１４、１５により、ウィンドシールドガラス１０の領域１０ｘは、図４（ｃ）に示すように、青および青より波長の短い光、緑の波長の光、並びに、赤および赤より波長の長い光を９０％以上の高い反射率で反射し、それ以外の波長の光を９０％以上の高い透過率で透過する。本実施例では、レーザプロジェクタ２０の光源２１はＲＧＢ３色のレーザ光を出射して画像を表示するので、凹面鏡２４によりウィンドシールドガラス１０の領域１０ｘに投影された画像光Ｌは、図４（ｃ）に示す反射特性に従って反射されて運転者２の眼に到達する。即ち、表示すべき画像に対応する画像光ＬはＲＧＢ３原色により構成されるため、画像光Ｌは高い反射率で効率よく反射されて運転者２により視認される。これにより、レーザプロジェクタ２０から出射する画像光Ｌの輝度を下げても運転者２は表示画像を明確に視認することができるようになる。

また、通常、合わせガラスに画像光を投射するタイプのヘッドアップディスプレイでは、２枚のガラスの表面それぞれで反射された光が運転者に２重像として認識されるという問題を有するが、本実施例では上記のようにレーザプロジェクタ２０から出射する画像光Ｌの輝度を下げることができるため、その分２重像が認識されにくくなる。さらに、本実施例では、反射膜１４、１５は中間膜１３を挟んで配置されているが、中間膜１３は１ｍｍ以下の薄い膜であるので、反射膜１４、１５は略同一面とみなすことができる。よって、運転者の身長やシートポジションによらず２重像を軽減することができる。

また、本実施例では、反射膜１４、１５を合わせガラスであるウィンドシールドガラス１０の内部に形成しているので、対候性に優れている。さらに、青および青より波長の短い光を反射する特性を有する反射膜１４を外側ガラス１１に形成しているので、車両外部から入射する紫外線（ＵＶ）を反射膜１４が遮断することができ、内側ガラス１２に形成された反射膜１５が紫外線により劣化することが防止できる。

次に、ウィンドシールドガラス１０の製造方法について説明する。図５は、ウィンドシールドガラス１０の製造方法を示す。

まず、第１工程Ｐ１では、外側ガラス１１に反射膜１４を形成する。具体的には、図４（ａ）に示す反射特性となるように誘電体の材料を変えつつ、外側ガラス１１に蒸着またはスパッタリングにより誘電体を膜付けする。この際、反射膜１４を形成する領域１０ｘ以外の領域は、外側ガラス１１にマスキングを施しておく。これにより、反射膜１４が形成された外側ガラス１１が製作される。

次に、第２工程Ｐ２では、内側ガラス１２に反射膜１５を形成する。この方法は基本的に第１工程と同様である。即ち、図４（ｂ）に示す反射特性となるように誘電体の材料を変えつつ、内側ガラス１２に蒸着またはスパッタリングにより誘電体を膜付けする。この際、反射膜１５を形成する領域１０ｘ以外の領域は、内側ガラス１２にマスキングを施しておく。これにより、反射膜１５が形成された内側ガラス１２が製作される。

次に、第３工程Ｐ３では、第１工程で製作された外側ガラス１１と、第２工程で製作された内側ガラス１２とを、中間膜１３を接着剤として貼り合わせる。こうして、ウィンドシールドガラス１０が製造される。

このように、実施例に係るウィンドシールドガラス１０の製造方法では、第１工程及び第２工程で外側ガラス１１及び内側ガラス１２にそれぞれ反射膜１４、１５を形成した後は、通常のウィンドシールドガラスの組み立て工程と何ら違いが無いため、特別な設備を必要とすることなくウィンドシールドガラス１０を製造することができる。

［第２実施例］
上記の第１実施例では、レーザプロジェクタ２０のレーザ光源２１はＲＧＢ３原色のレーザ素子を備えている。これに対し、第２実施例では、レーザプロジェクタ２０の光源２１は緑と赤の２色のレーザ素子を備えるものとする。即ち、レーザプロジェクタ２０から出力される画像光Ｌは、緑と赤の成分により構成される。これに対応して、外側ガラス１１に形成される反射膜１４は赤の波長の光を選択的に反射し、内側ガラス１２に形成される反射膜１５は緑の波長の光を選択的に反射するものとする。

第２実施例における反射膜１４の反射特性を図６（ａ）に示し、第２実施例における反射膜１５の反射特性を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、反射膜１４は赤の波長の光を９０％以上の高い反射率で反射し、それ以外の波長の光を９０％以上の高い透過率で透過する。また、図６（ｂ）に示すように、反射膜１５は緑の波長の光を９０％以上の高い反射率で反射し、それ以外の波長の光を９０％以上の高い透過率で透過する。

これにより、反射膜１４、１５により得られる第２実施例のウィンドシールドガラス１０の総合的な反射特性は図６（ｃ）に示すようになる。即ち、第２実施例のウィンドシールドガラス１０は、赤と緑の波長の光を効率的に反射し、それ以外の波長の光を効率的に透過する。

この第２実施例によっても、レーザプロジェクタ２０から出射される画像光Ｌを構成する赤と緑の波長の光がウィンドシールドガラス１０によって効率よく反射されて運転者２の眼に到達するので、レーザプロジェクタ２０から出射する画像光Ｌの輝度を下げることができ、２重像を軽減することができる。また、第２実施例では、図６（ｃ）から理解されるように車両の外からの光は緑および赤の波長のみが減衰して車内に届くことになるが、減衰する波長帯域が狭いので、運転者２は視認する画像に対する違和感なく車両前方の風景を視認することができる。よって、第２実施例では反射膜１４、１５をウィンドシールドガラス１０の全体に形成してもよい。

［変形例］
上記の実施例のウィンドシールドガラス１０において、内側ガラス１２の車室内側に反射防止処理を施してもよい。具体的には、内側ガラス１２の車室内側の面にＡＲ（Ａｎｔｉ-Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティングを施すか、ＡＲフィルムを貼り付けてもよい。これにより、内側ガラス１２の表面からの反射を低減できるので、さらに好適に２重像を抑制することができる。なお、この反射防止処理は、反射膜１４、１５が形成されている領域に施せばよい。

上記の実施例のウィンドシールドガラス１０では、反射膜１４、１５がそれぞれ外側ガラス１１、内側ガラス１２に形成されている。しかし、本発明の適用はこれには限られず、反射膜１４、１５を中間膜１３上に形成してもよい。即ち、中間膜１３の両面に反射膜１４、１５を形成した後、中間膜１３を挟んで外側ガラス１１と内側ガラス１２を貼り合せてウィンドシールドガラス１０を製造することとしてもよい。

１０ウィンドシールドガラス（フロントガラス）
１１外側ガラス
１２内側ガラス
１３中間膜
１４、１５反射膜
２０レーザプロジェクタ
２４凹面鏡

Claims

車両の外側に面する第１ガラスと、
前記車両の車室内側に面する第２ガラスと、
前記第１ガラスと前記第２ガラスを接着する厚みが１ｍｍ以下の中間膜と、
画像投影装置より照射される画像光に含まれる第１波長の光を選択的に反射し、前記第１波長以外の光を透過する第１反射面と、
前記画像光に含まれ、かつ前記第１波長とは異なる第２波長の光を選択的に反射し、前記第２波長以外の光を透過する第２反射面と、
を備え、
前記第１反射面は前記第１ガラスと前記中間膜との間に形成されており、前記第２反射面は前記第２ガラスと前記中間膜との間に形成されていることを特徴とする車両用合わせガラス。
前記第１反射面は、少なくとも紫外線を選択的に反射することを特徴とする請求項１に記載の車両用合わせガラス。
前記第１反射面は、前記第１波長の光として、青および青より短い波長の光と、赤および赤より長い波長の光とを選択的に反射し、前記第２反射面は、前記第２波長の光として、緑の波長の光を選択的に反射することを特徴とする請求項２に記載の車両用合わせガラス。
前記第１反射面は前記第１波長の光を９０％以上の反射率で反射し、前記第２反射面は前記第２波長の光を９０％以上の反射率で反射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用合わせガラス。
前記第１反射面と前記第２反射面は、前記車両用合わせガラスの一部のみに形成されており、かつ、位置が重なっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両用合わせガラス。
波長の異なる光をそれぞれ発する複数のレーザ素子を有する光源から、画像を構成する光を投射する画像投射装置と、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両用合わせガラスと、を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
第１ガラスに誘電体を膜付けして、少なくとも画像投影装置より照射される画像光に含まれる第１波長の光を選択的に反射し、前記第１波長以外の光を透過する第１反射面を形成する第１形成工程と、
第２ガラスに誘電体を膜付けして、少なくとも前記画像光に含まれ、かつ前記第１波長とは異なる第２波長の光を選択的に反射し、前記第２波長以外の光を透過する第２反射面を形成する第２形成工程と、
前記第１反射面が前記第１ガラスと厚さ１ｍｍ以下の中間膜との間に位置し、前記第２反射面が前記第２ガラスと前記中間膜との間に位置するように、前記中間膜を挟んで前記第１ガラスと前記第２ガラスとを貼りあわせる貼り合せ工程と、
を有することを特徴とする車両用合わせガラスの製造方法。