JP2007537087A - 車両用防眩性バックミラー - Google Patents
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Abstract
本発明は、特に自動車用の防眩性ミラーに関する。該ミラーは、少なくとも７０の演色評価数Ｒaを有し、かつ光源Ａ、Ｃについて各々暗所視時（夜間）に明所視時（昼間）に比べ少なくとも約３％だけ反射を低減されていることにより実現される。１実施形態においてミラーは透明な基板、特にソーダ石灰ガラスと、薄い透明な金属膜、特にＮｉＣｒ膜と、誘電膜、特にＴｉＯ2、ＳｉＯ2又はＳｎＯ2と、本来のリフレクタ、特に銀とからなる。
Description
本発明は、車両用、特に自動車又は類似物用のバックミラーであって、特にソーダ石灰ガラスからなる透明な膜支持体と誘電材料と金属材料からなる前面および／又は裏面上の被覆とからなり、ミラーがその反射率の故に、特に夜間に防眩性であるものに関する。
カーミラー用の公知の代表的被覆は、高反射性金属の銀又はアルミニウムからなる。達成可能な反射値は可視範囲内では８５％を超える。しかし高反射値は、昼間には望ましいが、夜間走行時には後続車両のヘッドランプによる運転者の眩惑をもたらす。それ故、既に夜間走行時に眩惑を低減するミラー被覆が開発されている。
眩惑を低減する方策は、クロム又はチタンクロム（チタン上のクロムの二重層系−独国特許発明第１９７３９０４６号明細書参照）等の代替リフレクタ材料の使用にある。こうして適度の光学反射と約４５〜６０％に低減された反射率とを持つミラーが得られる。更なる低減は、現在、昼間４０％の最低反射率を要求する法規定の故に不可能である。
その結果、スペクトル選択性反射被覆によってミラーの挙動を改善することが試みられた。例えば欧州特許第０１７６９３５号明細書は、緑から赤のスペクトル範囲内で反射率を下げた青色バックミラーを開示する。その根底にあるのは、欧州特許第０１７６９３５号明細書の出願時点に一般的であったヘッドランプの光の分光組成が高い赤色成分と僅かな青色成分とを有するので、かかる青色ミラーでこのヘッドランプの（グレア）光を付加的に弱め得る故、そのようなミラーが夜間走行時に防眩性であるとの仮定である。
ミラー被覆をその分光特性に関し評価する際に一般に考慮すべきは、人間の目が可視スペクトル範囲内で著しく感度を示すことである。これは所謂感度曲線Ｖ（λ）で表され、λは光の波長である。しかもＶ（λ）は目の明順応にのみ妥当する。周囲の明るさが低下するとこの曲線は波長の短い方に、暗順応感度曲線Ｖ'（λ）迄ずれていく。
従って、防眩性ミラーを開発するための他の方策は、比較的高い分光反射レベルのとき波長５５０ｎｍにおける目の最高感度範囲を特に弱めたミラーであった（米国特許第４９２１３３１号、同第４８０５９８９号および同第４９５５７０５号明細書参照）。
ここで触れるべき代替技術では、例えば電気的に切り換えられる可変透過部品、例えばエレクトロクロミックミラーやＬＣＤミラーをミラー構造体に設け、後続車両のヘッドランプによる眩惑の虞を低減することが試みられた。しかしこの技術は多額の費用を伴い、特に、達成可能な低い反射値が強烈な眩惑という具体的事例においてのみ有効であるように、回路技術的措置を必要とする。従って、現在特別な車両のみがそれを装備している。
他の重要な評価変量は、独国工業規格"DIN EN 410"に依拠した所謂演色評価数Ｒaである。これは、反射したミラー像において色がどの程度再現又は区別できるかの尺度である。演色評価数は、交通事象を視覚的に把握する際に特に重要である。簡単に述べれば、光学反射を有する系は、良好な演色評価数（Ｒaほぼ１００）を有する一方、強く着色されたミラーでは演色評価数が著しく低下する。これは、実際上、ミラースペクトルによる眩惑挙動の調節限界を意味する。
自動車ヘッドランプで利用すべく公知の光源（ハロゲンヘッドランプ）とは著しくスペクトルが異なりかつ問題を複雑にする他の光源がその後に開発された事実によって、最適な眩惑低下が更に困難になる。
そこで本発明の課題は、種々のヘッドランプ構造を有する後続車両の眩惑作用を特に暗闇の際著しく減らし、かつ少なくとも公知の青色調ミラーと同じオーダの演色評価数Ｒa（Ｒa＝７４）を有するバックミラーを提供することである。
本発明によればこの課題は、夜間走行時に光源Ａ、Ｃにおいて明所視での観察に比べて少なくとも約３％、好ましくは少なくとも約５％、特別好ましくは少なくとも約１０％の相対的反射値減少を示す分光反射特性を反射膜が示すことで解決される。演色評価数は少なくとも７０である。
本発明の有利な諸構成は従属請求項の対象である。
特に被覆は観察者とは反対の膜支持体側に設けるとよい。選択的又は付加的に有利な構成では、被覆は、透明な金属膜、誘電膜および金属リフレクタ膜を、それらの析出順序で含む。透明な金属膜は特にＮｉＣｒからなり、かつ１〜２１ｎｍの厚さを有する。誘電膜は特にＴｉＯ2、ＳｉＯ2又はＳｎＯ2からなる。
バックミラーの光学的性質を、昼間視認時にも夜間視認時にも目の感度曲線に特別な程度に適合された所謂設計波長に特別合せて設計すると、特別良好な結果が達成できる。特別好適な設計波長として選択すべきは、一方で昼間視認、他方で夜間視認に関する感度曲線極大の間の中間値に一致した約５３０ｎｍの波長である。この設計波長に対する膜系の特別適した適合を保証するため、特に誘電膜の膜厚、特に所謂光学的膜厚、即ち実際の膜厚と屈折率との積を好適に選択する。特に誘電膜の光学的厚さｄｏは、設計波長５３０ｎｍにおけるその屈折率ｎ５３０に依存して、特別好適と見做される範囲内にあるように選択される。この範囲は、最高１．９９の屈折率ｎ５３０では、下限として（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝２３５ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２１６ｎｍ）とを通る直線によって、好ましくは少なくとも（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝２４４ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２３３ｎｍ）とを通る直線によって、また上限として（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝３６２ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３５３ｎｍ）とを通る直線によって、好ましくは（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝３３５ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３３０ｎｍ）とを通る直線によって限定される。それに対し、少なくとも１．９９の屈折率ｎ５３０では、好ましいと見做される範囲は、下限として（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２１６ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝２０５ｎｍ）とを通る直線によって、好ましくは（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２３３ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝２２５ｎｍ）とを通る直線によって、また上限として（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３５３ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝３４０ｎｍ）とを通る直線によって、好ましくは（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３３０ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝３１９ｎｍ）とを通る直線によって限定されている。
このパラメータ選択によって、５３０ｎｍにおいてその屈折率が１．４６であるとき誘電膜が２３５〜３６２ｎｍ、特に２４４〜３３５ｎｍの光学的厚さを有することは確保されている。それに対し誘電膜は、５３０ｎｍにおいてその屈折率が１．９９であるとき２１６〜３５３ｎｍ、特に２３３〜３３０ｎｍの光学的厚さを有し、５３０ｎｍにおいてその屈折率が２．４８であるとき２０５〜３４０ｎｍ、特に２２５〜３１９ｎｍの光学的厚さを有する。これら屈折率の間の中間範囲において誘電膜の光学的厚さは、５３０ｎｍにおいてそれらの屈折率が１．４６〜１．９９のインターバル内又は１．９９〜２．４８のインターバル内にあるので一次補間によって得られる範囲内である。
従来のバックミラーでは、通常銀（Ａｇ）が反射材として利用される。しかし、あらゆる利用条件下で確実な反射作用を保証すべく、通常、例えば保護塗料の塗布等の支出を要する防食措置が不可欠である。それ故、特にこのような保護塗料内で利用される材料に関して一方で費用、他方で環境保護の理由から、リフレクタ膜用に代替材料を提供するのが望ましい。しかしこれは、設計上予定されている光学的性質を考慮すると、特に、要求された反射値を確保するために、容易には可能でない。しかし意外なことに、これらの設計目標、即ち代替リフレクタ材料の使用時に特別好ましい光学的性質を維持することは、特別有利な構成において元々設けられている誘電膜とリフレクタ膜との間に他の誘電膜を補助膜の態様で配置しておくことによって達成可能なことが解った。補助膜は、他の有利な構成において誘電膜に比べて低い屈折率を有する。
誘電補助膜はＳｉＯ2、ＭｇＦ2又は十分に高屈折率の誘電膜であるＳｎＯ2からなる。
特にこの多層系でも、特徴的パラメータセット、即ち膜厚の組合せは、特に約５３０ｎｍの設計波長への適応が可能なように選択するとよい。これは、誘電膜と補助膜の光学的膜厚の合計が少なくとも２５０ｎｍ、特に少なくとも２７５ｎｍ、最高で３９０ｎｍ、特に最高で３７５ｎｍであることで達成可能である。この結果、誘電二重膜により全体的に定まる光学的膜厚は、設計波長の半分より上および前後の一定の帯域幅の帯域内にある。有利な選択的構成で誘電膜および補助膜の光学的膜厚の合計は少なくとも５３０ｎｍ、特に少なくとも５６０ｎｍ、最高で６７０ｎｍ、特に最適には最高で６３５ｎｍである。
誘電体の多層構造は代替リフレクタ材料の使用を可能とする。リフレクタ膜はアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）又はこれらの材料の合金からなるが、特にＣｒが適する。
被覆は有利には裏面が膜支持体に被着され、膜支持体で外部からの破損やその他の有害な作用から保護される。他の有利な構成では、膜支持体は前面に親水性被覆および／又は光触媒活性被覆を備え、該被覆は周知の如く、曇りを防止する機能を果たす。
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
様々な光源のスペクトルが過去に如何ように開発されたかを図１に示す。最近迄、光源Ｃ（昼間）とＡ（夜間）のみが重要であったが、新規な光源（放電ランプＨＩＤと白色発光ダイオードＬＥＤ）の開発によって夜間走行時の分光条件が複雑になった。図１において、スペクトル（ａ）は光源Ａ、（ｂ）は光源Ｃ、（ｃ）は放電ランプ、（ｄ）は白色発光ダイオードである。
図２に具体的に示すように、人間の目は狭い範囲内でのみ高感度であり、従って眩惑検査時にこの狭い範囲が重要である。更に、感度曲線は暗所視（夜間）のとき短い波長の方にずれることを認めることができる。感度曲線（ｅ）「明所視」と（ｆ）「暗所視」はＣＩＥ１９５１に一致する。
公知のミラー系と本発明に係る系の、特徴的光学データを表１に示す。
ここで使用する概念をまず説明する。公知技術に属する実施「クロム２」、「チタンクロム２」、「ＴＥＲＥＦ」は観察者とは反対の基板側に被覆を有するミラーであり、「クロム２」は通常のクロムミラーである。他方「チタンクロム２」は独国特許発明第１９７３９０４６号明細書により製造され、「ＴＥＲＥＦ」（青色）は欧州特許第０１７６９３５号明細書により製造されたものである。「明所視」と「暗所視」はＣＩＥ１９５１による各目感度曲線に対応した積分反射値を表す。符号Ａ、Ｃは付属する（ＣＩＥ１９７１による）光源、ＨＩＤおよびＬＥＤに重み付けした反射値を記号化したものであり、代表的放電ランプとヘラ（HELLA）社の白色発光ダイオードのスペクトルがそれらの基礎となっている。膜系の下の符号は以下で更に説明する。Ｒaは前記ＤＩＮ ＥＮ ４１０による一般的演色評価数であり、反射率曲線から得られる。Ｍ*は反射（光源Ａ、暗所視）／反射（光源Ａ、明所視）の比と反射（光源Ｃ、暗所視）／反射（光源Ｃ、明所視）の比の２つのうち大きい方の比であり、ミラーの防眩性を反映する。値が１以下であると、両方の標準化光源Ａ、Ｃについて暗所視時に反射低減が知覚可能である。この値は最高９７％でなければならないであろう。
表１に示す如く、ＬＥＤとＨＩＤにおける実験値はＣのものに極く類似しており、一般に入手可能な規格化に服するＣ（Ａも）の変量を基に更なる観察を行う必要がある。
表１から明らかな如く、公知の系は十分な演色評価数において所望の防眩性基準を満たさない。例えば青色ＴＥＲＥＦミラー（反射スペクトルは図３参照）は、光源Ａでは昼間反射率が５３％であるのに対し、夜間では６８％である。可能な合理的説明は、目感度曲線の推移の結果、分光反射値は狭い範囲内でのみ、知覚される積分反射率に寄与するということである。目感度特性が夜間走行時に「青色」方向にずれるので、そのことから、高い積分反射率が生ずる。同様に考慮せねばならないランプスペクトル推移は、例えば光源Ａでは波長が短い場合確かに照度低下を引き起こすが、この効果は明らかに従属的なものである。これに関連して、このような青色ミラーの防眩性がほぼ２０年来一般に認められてきたことは、興味ある意外なことである。
表１に示す例は、例えば以下の如くガラス支持体の裏面被覆として製造できる（図６参照）。
１ ガラス
２ 薄い吸収性金属膜（数ｎｍ）
３ 誘電体
４ 金属リフレクタ
１ ガラス
２ 薄い吸収性金属膜（数ｎｍ）
３ 誘電体
４ 金属リフレクタ
上記例は、それらの膜構造に関し表１に列記してあり、反射スペクトルは図６〜９に示す。ｄSは薄い金属膜および誘電膜の各膜厚、ｄOは波長５３０ｎｍにおける誘電膜の光学的膜厚である（明所視目感度曲線と暗所視目感度曲線との間のほぼ中央）。誘電体３はそれ自体多層に構成でき、特に本来の誘電膜を補足して、比較的僅かな屈折率を有する補助膜をなお１つ含むことができる。
全ての実施例が光源Ａ、Ｃについて有する反射値は、昼間視認から夜間視認に移行するとき少なくとも約３％減少し（即ちＭ*が９７％以下）、従って防眩性と称し得る。同時に、実施例によるミラーが受入れ可能なＲa値（７０以上）を有するのに対し、従来技術では、これらの値は組合せても達成し得ない。
膜系は、例えば一般的な真空被覆法（例えば真空蒸着、陰極スパッタリング、イオンプレーティング）で被着できる。特に誘電膜にはゾル−ゲル法も適している。
薄い金属膜２用の好適な材料は、特にクロム、ニッケル、鉄、チタン、銀、アルミニウム等の金属、又はそれらの合金である。ニッケルクロム合金は薄い膜でも化学的に極めて安定しているので特別好ましい。
リフレクタ４は例えば、銀、クロム、チタン、アルミニウム、ニッケル、ロジウム等の代表的材料又はそれらの合金で構成でき、実施例では銀又はクロムを選択した。
膜支持体１（基板）として、ソーダ石灰ガラスの他に、所要の光学透明度を有する別の鉱物ガラスと有機ガラスも使用できる。
特別重要なのが誘電膜３である。これに適するのは経済的に塗布できるあらゆる透明誘電体、例えばＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5である。表１の例が示すように、膜系の設計時、望ましい性質をもたらす範囲内に誘電体の光学的厚さがあるように注意せねばならない。光学的膜厚は厚さと特定波長における屈折率との積から得られる。材料ＳｉＯ2、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2の場合、５３０ｎｍにおける屈折率は１．４６、１．９９又は２．４８である。ＳｉＯ2等の低屈折率材料の場合、本発明に係る光学的厚さは表１によれば２３５〜３６２ｎｍであり、高屈折率材料の方に範囲は多少ずれる（例えばＴｉＯ2：２０８〜３４０ｎｍ）。この範囲の外側では十分な防眩性が達成されず、又は不十分な演色評価数が生ずる。厚さインターバルの内部で変更することによって、異なる推移の反射率曲線が得られ、これらの反射率曲線は一定の枠内でミラーの色調への影響を可能とし、それと共に造形目的に入手可能である。例１５〜２０で、例えば紫、赤、オレンジ、黄、黄緑の色が達成された。
１ ガラス、２ 吸収性金属膜、３ 誘電体、４ 金属リフレクタ
Claims (15)
- 車両用の不変な光学的性質を有する防眩性バックミラーにおいて、暗所視における反射値と明所視における反射値との比が光源Ａ、Ｃについてそれぞれ最高９７％であり、ＤＩＮ ＥＮ ４１０による演色評価数（反射）Ｒaが少なくとも７０であることを特徴とするバックミラー。
- 反射値の比が最高で９５％、好ましくは最高で９０％、特別好ましくは最高で８５％、特に最適には８０％であることを特徴とする請求項１記載のバックミラー。
- ＤＩＮ ＥＮ ４１０による演色評価数（反射）Ｒaが少なくとも７５であることを特徴とする請求項１又は２記載のバックミラー。
- バックミラーが透明な膜支持体、特にソーダ石灰ガラスからなり、かつ少なくとも１つの誘電材料と１つの金属材料とからなる多層被覆を備えていることを特徴とする、請求項１から３の１つに記載のバックミラー。
- 被覆が、観察者とは反対の膜支持体側にあり、かつ少なくとも以下の膜、
ａ）透明な金属膜、
ｂ）誘電膜、
ｃ）金属リフレクタ膜
を、それらの析出順序で含むことを特徴とする請求項４記載のバックミラー。 - 透明な金属膜がＮｉＣｒからなり、かつ１〜２１ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項５記載のバックミラー。
- 誘電膜がＴｉＯ2、ＳｉＯ2又はＳｎＯ2からなることを特徴とする請求項４から６の１つに記載のバックミラー。
- 誘電膜の光学的厚さｄｏが、波長５３０ｎｍにおける屈折率ｎ５３０に依存して、
最高１．９９の屈折率ｎ５３０では、少なくとも（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝２３５ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２１６ｎｍ）とを通る直線によって規定された値、好ましくは少なくとも（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝２４４ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２３３ｎｍ）とを通る直線によって規定された値、最高で（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝３６２ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３５３ｎｍ）とを通る直線によって規定された値、特に最高で（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．４６、ｄｏ＝３３５ｎｍ）と（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３３０ｎｍ）とを通る直線により規定された値となるよう選択され、かつ
少なくとも１．９９の屈折率ｎ５３０では、少なくとも（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２１６ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝２０５ｎｍ）とを通る直線によって規定された値、好ましくは少なくとも（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝２３３ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝２２５ｎｍ）とを通る直線によって規定された値、最高で（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３５３ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝３４０ｎｍ）とを通る直線によって規定された値、特に最高で（ｎ５３０、ｄｏ）空間内に与えられ、点（ｎ５３０＝１．９９、ｄｏ＝３３０ｎｍ）と（ｎ５３０＝２．４８、ｄｏ＝３１９ｎｍ）とを通る直線によって規定された値となるように選択されたことを特徴とする請求項４〜７の１つに記載のバックミラー。 - リフレクタ膜と誘電膜との間に誘電補助膜が配置されたことを特徴とする請求項４から８の１つに記載のバックミラー。
- 誘電補助膜が、誘電膜に比べて低い屈折率を有することを特徴とする請求項９記載のバックミラー。
- 誘電補助膜が、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2又はＳｎＯ2からなることを特徴とする請求項９又は１０記載のバックミラー。
- 誘電膜および補助膜の光学的膜厚の合計が少なくとも２５０ｎｍ、特に少なくとも２７５ｎｍ、そして最高で３９０ｎｍ、特に最高で３７５ｎｍであることを特徴とする請求項９から１１の１つに記載のバックミラー。
- 誘電膜および補助膜の光学的膜厚の合計が少なくとも５３０ｎｍ、特に少なくとも５６０ｎｍ、最高で６７０ｎｍ、特に最高で６３５ｎｍであることを特徴とする請求項９から１１の１つに記載のバックミラー。
- リフレクタ膜が、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ又はこれらの材料の合金、特にＣｒで形成されたことを特徴とする請求項９から１３の１つに記載のバックミラー。
- 膜支持体（２）が、前面に親水性被覆および／又は光触媒活性被覆（７）を備えることを特徴とする請求項９から１４の１つに記載のバックミラー。
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