WO2020032034A1 - 遮光部材 - Google Patents
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Abstract
本開示の遮光部材は、組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下である。
Description
本開示は、遮光部材に関する。
特許文献１には、黒色セラミックスの組成の一例として、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒなどが記載されており、黒色にするための着色材として、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕなどが使われることが記載されている。
本開示の遮光部材は、組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下である。
＜遮光部材＞
以下、本開示の実施形態に係る遮光部材について詳細に説明する。
本実施形態の遮光部材は、組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下である。このような構成によれば、広い波長範囲にわたって反射率が低くなる。また、チタンの酸化物の紫外線（ＵＶ）吸収効果によって日光による劣化を抑制することができ、遮光部材の周辺部材を保護することができるので、長期使用が可能となる。さらに、日光を浴びるとチタンの酸化物の光触媒効果が発現して遮光部材の周辺部材の汚れを除去することができ、防汚効果も得られるので、長期使用が可能となる。以下、本実施形態の遮光部材の構成について具体的に説明する。
以下、本開示の実施形態に係る遮光部材について詳細に説明する。
本実施形態の遮光部材は、組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下である。このような構成によれば、広い波長範囲にわたって反射率が低くなる。また、チタンの酸化物の紫外線（ＵＶ）吸収効果によって日光による劣化を抑制することができ、遮光部材の周辺部材を保護することができるので、長期使用が可能となる。さらに、日光を浴びるとチタンの酸化物の光触媒効果が発現して遮光部材の周辺部材の汚れを除去することができ、防汚効果も得られるので、長期使用が可能となる。以下、本実施形態の遮光部材の構成について具体的に説明する。
酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、ＡｌをＡｌ2Ｏ3に換算した酸化アルミニウムの含有量が９０質量％以上であるセラミックスのことである。また、組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物とは、酸化チタン（ＴｉＯ2）が還元されたものである。チタンの酸化物の結晶相は、ルチル型酸化チタンであってもよい。また、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量は、１７０質量ｐｐｍ以下であってもよい。
本実施形態の遮光部材は、比較的広い波長範囲の光に対して反射率が十分に低い黒色を呈する。具体的には、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊が４８以下であり、クロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊がそれぞれ－２以上５以下、－１０以上０以下である。ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊の値は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２：２００９に準拠して求めることができる。例えば、分光色差計（日本電色工業（株）製ＮＦ７７７またはその後継機種）を用い、測定条件としては、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ６５、視野角度を２°に設定すればよい。
本実施形態の遮光部材は、波長２５０ｎｍ～２５００ｎｍにわたる反射率の最大値Ｒｍａｘが２４％以下であり、最大値Ｒｍａｘと最小値Ｒｍｉｎとの差であるΔＲが１５．３％以下である。すなわち、本実施形態の遮光部材は、波長２５０ｎｍ～２５００ｎｍの範囲において、反射率が低く、照射光に対する反射光の光強度の波長分布のばらつきが小さい。本実施形態の遮光部材は、このように広い波長範囲にわたって反射率が一様に低くなっている。
本実施形態の遮光部材において、組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物の含有量は、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、例えば、０．５質量％以上４質量％以下である。チタンの酸化物の含有量が前述した範囲であるときには、彩度が十分に抑制された反射率の低い黒色の色味とすることができるとともに、室温（５～３５℃）における体積固有抵抗が１０9Ω・ｍ以上の電気的絶縁性を有する。また、より絶縁性を高めるという観点からは、本実施形態の遮光部材の体積固有抵抗は、例えば、２００℃にて１０8Ω・ｍ以上であってもよい。通常、温度が高くなると体積固有抵抗は低下するが、本実施形態の遮光部材は、２００℃の高温においても絶縁性を有する。ここで、体積固有抵抗は、ＪＩＳ Ｃ ２１４１：１９９２に準拠して求めることができる。なお、体積固有抵抗の上限値は、特に限定されない。
また、遮光部材を形成する酸化アルミニウム質セラミックスにおける上記チタンの酸化物の含有量が０．５質量％以上である場合、この酸化アルミニウム質セラミックスは安価であり、酸化チタンの含有量が０．５質量％未満の高純度かつ高価な酸化アルミニウム質セラミックスの誘電率と同等の高い誘電率を得ることができる。
遮光部材は、チタン酸アルミニウムを含んでいなくてもよい。このような構成を満たすときには、酸化アルミニウムに対する線膨張係数の差が大きいチタン酸アルミニウムが遮光部材中に存在しないことから、昇温および冷却が繰り返されても微小なクラックが発生しにくい。遮光部材がチタン酸アルミニウムを含んでいるか否かは、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて得られるＸ線チャートを、ＪＣＰＤＳカード（Ｎｏ．００－０４１－０２５８）と照合すればよい。
本実施形態の遮光部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下、すなわちＣｒ単独の含有量が最大でも２６０質量ｐｐｍである。アルミナにＣｒを含有させた際には、波長が７００ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の領域の光（以降、短波長領域光ともいう）や、波長が７８０ｎｍ以上１５９０ｎｍ未満の領域の光（以降、長波長領域光ともいう）の反射率が大きくなりやすいが、本実施形態の遮光部材は、Ｃｒの含有量が少ないことから、短波長領域および長波長領域における反射率が小さい。
遮光部材においてＣｒの含有量が４０質量ｐｐｍ以下であれば、比較的広い波長範囲の光に対する反射率が十分に低くなる。
また、遮光部材におけるＦｅの含有量が１００質量ｐｐｍ以下であれば、変色による反射率の増加をより抑制することができるため、可視光線領域および（近）赤外線領域での反射率がより低くなる。
また、遮光部材における、Ｎｉの含有量が１０質量ｐｐｍ以下、Ｃｏの含有量が５質量ｐｐｍ以下またはＭｎの含有量が１００質量ｐｐｍ以下であれば、機械的強度や電気特性の変化が小さくなる。
遮光部材は、酸化アルミニウムの結晶粒子同士を結合する粒界相に、珪素、カルシウムおよびマグネシウムの酸化物を含んでいてもよい。ここで、珪素、カルシウムおよびマグネシウムの酸化物の含有量の合計は、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、例えば、２質量％以上４質量％以下である。また、珪素、カルシウムおよびマグネシウムの酸化物の含有量の合計を１００質量％としたとき、カルシウムの酸化物およびマグネシウムの酸化物の含有量はそれぞれ１０質量％以上３０質量％以下であり、残部が珪素の酸化物であってもよい。珪素、カルシウムおよびマグネシウムの酸化物の含有量が上記範囲である場合、遮光部材は、室温における体積固有抵抗が１０11Ω・ｍ以上か、または１０12Ω・ｍ以上となる。
なお、遮光部材におけるチタンの酸化物の結晶相は、ＸＲＤによって同定することができ、ｘの値については、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて求めればよい。
また、アルミニウム、珪素、カルシウム、マグネシウムおよびチタンをそれぞれ酸化物に換算した含有量は、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いて、各元素の含有量を求め、それぞれＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）に換算することで求められる。Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの含有量は、グロー放電質量分析装置（ＧＤＭＳ）を用いて求めればよい。
本実施形態の遮光部材は、スキューネスＲｓｋの平均値が０．０４以上０．４５以下である部分を有していてもよい。遮光部材がこのような部分を有しているときには、反射率が低くなる。なお、遮光部材におけるすべてのスキューネスＲｓｋの平均値が０．０４以上０．４５以下であってもよい。
また、本実施形態の遮光部材は、クルトシスＲｋｕの平均値が４．１以上６．５以下である部分を有していてもよい。遮光部材がこのような部分を有しているときには、反射率が低くなる。なお、遮光部材におけるすべてのクルトシスＲｋｕの平均値が４．１以上６．５以下であってもよい。
さらに、本実施形態の遮光部材は、算術平均粗さＲａの平均値が１μｍ以上２μｍ以下である部分を有していてもよい。遮光部材がこのような部分を有しているときには、反射率が低くなる。なお、遮光部材におけるすべての算術平均粗さＲａの平均値が１μｍ以上２μｍ以下であってもよい。
スキューネスＲｓｋ、クルトシスＲｋｕおよび算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、例えば、レーザー顕微鏡（（株）キーエンス社製（ＶＫ－９５１０））を用いて求めることができる。測定条件は、測定モードをカラー超深度、測定倍率を４００倍、測定範囲を６９８μｍ×５２２μｍ、測定ピッチを０．０５μｍ、λｓ輪郭曲線フィルタを２．５μｍ、λｃ輪郭曲線フィルタを０．０８ｍｍとし、上記測定範囲８箇所から得られる測定値の平均値を、スキューネスＲｓｋ、クルトシスＲｋｕおよび算術平均粗さＲａのそれぞれの平均値とすればよい。
酸化アルミニウム質セラミックスは遮光面を備え、遮光面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における色差Δ＊Ｅａｂが４．５以下であってもよい。
色差Δ＊Ｅａｂは、色調感のばらつきを示す指標であり、以下の式（１）で示される。
ΔＥ＊ａｂ＝〔（ΔＬ＊）2＋（Δａ＊）2＋（Δｂ＊）2〕1/2 （１）
（ΔＬ＊は、遮光面の第１測定対象点の明度指数Ｌ1＊と第２測定対象点の明度指数Ｌ2＊との差、Δａ＊は遮光面の第１測定対象点のクロマティクネス指数ａ1＊と第２測定対象点の明度指数ａ2＊との差、Δｂ＊は遮光面の第１測定対象点のクロマティクネス指数ｂ1＊と第２測定対象点の明度指数ｂ2＊との差である。）
ΔＥ＊ａｂ＝〔（ΔＬ＊）2＋（Δａ＊）2＋（Δｂ＊）2〕1/2 （１）
（ΔＬ＊は、遮光面の第１測定対象点の明度指数Ｌ1＊と第２測定対象点の明度指数Ｌ2＊との差、Δａ＊は遮光面の第１測定対象点のクロマティクネス指数ａ1＊と第２測定対象点の明度指数ａ2＊との差、Δｂ＊は遮光面の第１測定対象点のクロマティクネス指数ｂ1＊と第２測定対象点の明度指数ｂ2＊との差である。）
色差Δ＊Ｅａｂが上記範囲であると、遮光面の色調感のばらつきが低減して、そのばらつきを視認しにくくなるので、商品価値が向上する。
また、酸化アルミニウム質セラミックスの遮光面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の変動係数が０．０２以下（但し、０を除く）であってもよい。
明度指数Ｌ＊の変動係数が上記範囲であると、遮光面が繰り返して光の照射を受けても変色しにくい状態になっているので、経時変化しにくい。ここで、遮光面の明度指数Ｌ＊の平均値は、例えば、４８以下である。
なお、遮光面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊の値は、上述した方法と同じ方法で求めることができる。
また、酸化アルミニウム質セラミックスは、開気孔を有し、開気孔の円相当径の歪度が０．１以上であってもよい。
開気孔の円相当径の歪度が上記範囲であると、円相当径の分布が小さな方向に移動し、浮遊する金属粉や白色系の明色を呈する紛体が開気孔に侵入しにくくなるので、遮光面の色調感のばらつきが低減し、商品価値が向上する。
開気孔の円相当径の平均値は、例えば、４μｍ以上６μｍ以下である。また、開気孔の気孔率は、３面積％以上６面積％以下である。
開気孔の円相当径および気孔率を求めるには、まず、平均粒径Ｄ50が３μｍのダイヤモンド砥粒を用いて鋳鉄製定盤にて保持部材を研磨した後、平均粒径Ｄ50が０．５μｍのダイヤモンド砥粒を用いて錫定盤にて研磨して、測定面を得る。
そして、光学顕微鏡を用いて、倍率を１００倍として、ＣＣＤカメラで、測定面のうち、平均的な部分を選択して撮影する。次に、撮影した画像のうち、１範囲当りの面積が２．２７×１０2μｍである範囲を４カ所設定して、画像解析ソフト（例えば、三谷商事（株）製、Ｗｉｎ ＲＯＯＦ）を用いて解析することによって、開気孔の円相当径および気孔率を得ることができる。なお、解析するに当たり、開気孔の円相当径の閾値は、０．８μｍとし、０．８μｍ未満の円相当径は解析の対象とはしない。
そして、開気孔の円相当径の歪度は、Excel（登録商標、Microsoft Corporation）に備えられている関数ＳＫＥＷを用いて求めればよい。
遮光部材の形状としては、例えば、板状（遮光板）などが挙げられる。なお、遮光部材の形状は、例示した形状に限定されない。
（遮光部材の製造方法）
次に、本実施形態の遮光部材の製造方法の一例を説明する。
次に、本実施形態の遮光部材の製造方法の一例を説明する。
まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化チタンの各粉末を準備する。
炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化珪素の粉末の含有量の合計は、上記粉末の合計１００質量％のうち、例えば、６．５質量％以上１２．９質量％以下である。そして、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化珪素の粉末の含有量は、これら粉末の合計１００質量％のうち、炭酸カルシウムの粉末の含有量は１７．８質量％以上５３．４質量％以下であり、水酸化マグネシウムの粉末の含有量は１４．４質量％以上４３．２質量％以下であり、残部が酸化珪素の粉末である。
酸化チタンの粉末の含有量は、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化チタンの各粉末の合計１００質量％のうち、例えば、０．５質量％以上４質量％以下であり、残部が酸化アルミニウムの粉末である。
特に、水酸化マグネシウムの含有量は、酸化チタンの含有量の３０質量％以上４４質量％以下であるとよい。水酸化マグネシウムの含有量が上記範囲であると、後述する還元処理で生じやすいアノーサイトおよびムライトの生成が抑制される。アノーサイトやムライトは酸化アルミニウムに対して平均線膨張率が異なっているため、これらの化合物の生成が抑制されると、繰り返して加熱および冷却に曝される環境で遮光部材が用いられてもクラックが生じにくくなる。
そして、これら粉末をバレルミル、回転ミル、振動ミル、ビーズミル、アジテーターミル、アトマイザー、アトライターなどの粉砕機によって湿式混合して粉砕し、スラリーを得る。なお、上記粉砕にあたっては、溶媒、この溶媒１００質量部に対して１質量部以上１．５質量部以下のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの有機結合剤、溶媒１００質量部に対して０．１質量部以上０．５質量部以下の分散剤を併せて粉砕機内に投入する。次に、得られたスラリーを脱磁処理した後、噴霧乾燥して、顆粒を得る。脱磁処理によって、強磁性金属であるＦｅ、ＮｉおよびＣｏが除去される。
また、遮光部材におけるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの含有量は、粉砕機に用いられるステンレス製部材の磨耗の影響を受ける。長期間の使用によって磨耗するステンレス製部材は、例えば、表面に不動態膜を形成しやすいチタン製部品に置換するか、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＴｉＡｌＯなどのチタン系の膜あるいは非晶質硬質炭素（ＤＬＣ）をステンレス製部材の表面に被覆すればよい。脱磁処理に加え、このようなステンレス製部材の置換あるいは被覆により、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下である遮光部材を得ることができる。
そして、この顆粒を用いて乾式加圧成形法、あるいは、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）により成形した後に切削加工を施して成形体を得る。ここで、開気孔の平均気孔径の歪度が０．１以上である遮光部材を得るには、成形圧を、例えば、１５００ＭＰａ以上４０００ＭＰａ以下にすればよい。その後、得られた成形体を大気（酸化）雰囲気中、温度を１５００℃以上１７００℃以下として所定時間保持して焼成することによって焼結体を得ることができる。
なお、焼成後においては、研削加工を行なってもよい。また、必要に応じて振動バレル研磨機を用いて、研磨材、振動数および研磨時間を調整した研磨を行なって、所定の表面性状としてもよい。
そして、上述した方法によって得られた焼結体を、還元雰囲気として、例えば、窒素：水素の比率が８７～９０体積％：１０～１３体積％である混合ガス中において、１３００℃以上１４００℃以下の温度で１時間以上２時間以下保持（還元処理）することによって、本実施形態の遮光部材を得ることができる。
遮光面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における色差Δ＊Ｅａｂが４．５以下である遮光部材を得るには、酸化チタンの粉末の含有量を、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化チタンの各粉末の合計１００質量％のうち、１．８質量％以上３質量％以下とし、１３３０℃以上１４００℃以下の温度で１時間以上２時間以下保持すればよい。
遮光面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の変動係数が０．０２以下（但し、０を除く）である遮光部材を得るには、酸化チタンの粉末の含有量を、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化チタンの各粉末の合計１００質量％のうち、１．８質量％以上３質量％以下とし、１３５０℃以上１４００℃以下の温度で１時間以上２時間以下保持すればよい。
上述した本実施形態の遮光部材は、可視光線領域および（近）赤外線領域の反射率が低く、しかも、長期使用が可能であることから、例えば、車載光学機器などに用いることができる。
＜車載光学機器＞
次に、本実施形態の遮光部材を備える車載光学機器の一例として、ランプ装置およびヘッドアップディスプレイを例に挙げて、図面を用いて順に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な構成のみを簡略化して示したものである。したがって、本開示の車載光学機器は、参照する図に示されていない任意の構成を備え得る。また、図中の構成の寸法は、実際の構成の寸法および寸法比率などを忠実に表したものではない。
次に、本実施形態の遮光部材を備える車載光学機器の一例として、ランプ装置およびヘッドアップディスプレイを例に挙げて、図面を用いて順に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な構成のみを簡略化して示したものである。したがって、本開示の車載光学機器は、参照する図に示されていない任意の構成を備え得る。また、図中の構成の寸法は、実際の構成の寸法および寸法比率などを忠実に表したものではない。
（ランプ装置）
以下の説明では、ランプ装置が車両の右前方に搭載される構成を例にとって説明するが、本開示のランプ装置は、その機能を奏する限り、車両の右前方に搭載される構成に限定されない。
以下の説明では、ランプ装置が車両の右前方に搭載される構成を例にとって説明するが、本開示のランプ装置は、その機能を奏する限り、車両の右前方に搭載される構成に限定されない。
図１に示すように、本開示の実施形態に係るランプ装置２０は、車両の進行方向に位置する透光カバー２１と、透光カバー２１の反対側に位置するハウジング２２と、透光カバー２１およびハウジング２２によって囲まれる灯室２３の内部にそれぞれ位置する、前照灯２４と、第１センサモジュール２５と、第２センサモジュール２６と、を備えている。
前照灯２４は、レンズおよびリフレクタの少なくともいずれかを含む光学系部品を備えている。前照灯２４から出射された光は、透光カバー２１を透過して車両の右前方を照明する。ランプ装置２０は、このような前照灯２４を備えていることから、ヘッドライトとして機能する。
第１センサモジュール２５は、第１基板２５１（支持部材）を備えている。第１基板２５１は、第１可視光カメラ２５２、第１ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサ２５３、第１遮光部材２５４（遮蔽部材）を支持しており、さらに図２に示すように、制御部２５５、通信部２５６および給電部２５７を支持している。第１基板２５１は、第１可視光カメラ２５２、第１ＬｉＤＡＲセンサ２５３、制御部２５５、通信部２５６および給電部２５７を含むセンサ回路を実装する基板である。すなわち、検出方法が異なる複数のセンサ（第１可視光カメラ２５２および第１ＬｉＤＡＲセンサ２５３）、これらのセンサを包囲する筒状の中空部材である第１遮光部材２５４、およびこれらのセンサを動作させる回路が、第１基板２５１上にモジュール化されている。
図１に示すように、第１可視光カメラ２５２は、車両の右側を撮影する。すなわち、第１可視光カメラ２５２は、車両の右側の情報を検出するセンサである。
図２に示すように、第１ＬｉＤＡＲセンサ２５３は、赤外光を出射する発光部２５３ａおよび赤外光が車両の右側に存在する物体に当たってはね返った反射光を検出する受光部２５３ｂを備えている。
第１ＬｉＤＡＲセンサ２５３は、ある方向へ赤外光を出射した後、物体からの反射光を検出するまでの時間に基づいて、物体までの距離を求めることができる。また、距離の測定値を検出位置と関連付けて集積、解析することにより、物体の形状に係る情報を得ることができる。また、出射光と反射光の波長の相違に基づいて、反射に関連付けられた物体の材質などの情報を得ることができる。さらに、反射光の反射率の相違に基づいて、対象物の色（路面における白線など）に係る情報を得ることができる。すなわち、第１ＬｉＤＡＲセンサ２５３は、第１可視光カメラ２５２とは異なる方法で車両の右側の様々な情報を得ることができる。
なお、図１に示すように、第１センサモジュール２５は、第１基板２５１に結合された第１アクチュエータ２５８（調節機構の一例）を備えている。第１アクチュエータ２５８は、車両に対する第１基板２５１の位置および姿勢の少なくともいずれかを調節する。
また、第２センサモジュール２６は、第２基板２６１を備えている。第２基板２６１は、第２可視光カメラ２６２、第２ＬｉＤＡＲセンサ２６３、ミリ波レーダ２６４、およびこれらを包囲する筒状の中空部材である第２遮光部材２６５を支持しており、いずれも図示しない制御部、通信部および給電部をさらに支持している。
第２可視光カメラ２６２および第２ＬｉＤＡＲセンサ２６３の各機能は、それぞれ第１可視光カメラ２５２および第１ＬｉＤＡＲセンサ２５３の各機能と同じなので、その説明を省略する。
ミリ波レーダ２６４は、ミリ波を発信する発信部およびミリ波が少なくとも車両の右前方に存在する物体に当たってはね返った反射波を受信する受信部を備えている。ミリ波の周波数は、例えば、２４ＧＨｚ、２６ＧＨｚ、７６ＧＨｚまたは７９ＧＨｚである。
ミリ波レーダ２６４は、ある方向へ赤外光を出射した後、物体からの反射光を検出するまでの時間に基づいて、物体までの距離を求めることができる。また、距離の測定値を検出位置と関連付けて集積、解析することにより、物体の動きに係る情報を得ることができる。すなわち、ミリ波レーダ２６４は、第２可視光カメラ２６２または第２ＬｉＤＡＲセンサ２６３とは異なる方法で車両の右前方の情報を得ることができる。
なお、第２センサモジュール２６は、第２基板２６１に結合された第２アクチュエータ２６６（調節機構の一例）を備えている。第２アクチュエータ２６６は、車両に対する第２基板２６１の位置および姿勢の少なくともいずれかを調節する。
また、ランプ装置２０は、灯室２３の外部に位置する信号処理部２７を備えている。信号処理部２７は、第１アクチュエータ２５８を駆動する第１駆動信号２７１および第２アクチュエータ２６６を駆動する第２駆動信号２７２を出力するように構成されている。第１駆動信号２７１は、第１アクチュエータ２５８の位置および姿勢の少なくともいずれかを、また、第２駆動信号２７２は、第２アクチュエータ２６６の位置および姿勢の少なくともいずれかを調節する情報を含んでいる。
そして、ランプ装置２０においては、第１センサモジュール２５の第１遮光部材２５４および第２センサモジュール２６の第２遮光部材２６５の少なくともいずれかが、上述した本実施形態の遮光部材からなる。本実施形態の遮光部材は、上述のとおり、電気抵抗が高く、表面は黒色系の色調を呈するので、第１センサモジュール２５または第２センサモジュール２６の周辺で散乱する光線を遮ることができ、精度の高い情報を得ることができる。
また、ランプ装置２０は、前照灯２４の周辺に位置する遮光部材を備えている。そして、ランプ装置２０においては、前照灯２４の周辺に位置する遮光部材が、本実施形態の遮光部材からなる。言い換えれば、本実施形態の遮光部材は、ヘッドライトの光源素子用であってもよい。このような構成によれば、本実施形態の遮光部材の低い反射率によって迷光を除去できるので、光路上における余計な反射または散乱を少なくすることができ、投影像のノイズを低減することができる。また、チタンの酸化物のＵＶ吸収効果によって日光による劣化を抑制することができ、前照灯２４を保護することができるので、長期使用が可能となる。
ランプ装置２０は、第１可視光カメラ２５２に取り付けられる遮光部材と、第２可視光カメラ２６２に取り付けられる遮光部材と、を備えている。そして、ランプ装置２０においては、第１可視光カメラ２５２に取り付けられる遮光部材および第２可視光カメラ２６２に取り付けられる遮光部材の少なくともいずれかが、本実施形態の遮光部材からなる。言い換えれば、本実施形態の遮光部材は、車載カメラ用であってもよい。このような構成によれば、本実施形態の遮光部材の可視光線領域および（近）赤外線領域における低い反射率によって投影像のノイズを低減することができる。また、チタンの酸化物の光触媒効果によってレンズ付近の汚れを防止して感度を維持することもできる。
（ヘッドアップディスプレイ）
図３に示すように、本開示の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ３０は、画像を投影する側から順に、車載プロジェクターモジュール３１と、反射ミラー３２と、マイクロレンズアレイ３３と、凸レンズ３４と、コンバイナー３５と、を備えている。
図３に示すように、本開示の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ３０は、画像を投影する側から順に、車載プロジェクターモジュール３１と、反射ミラー３２と、マイクロレンズアレイ３３と、凸レンズ３４と、コンバイナー３５と、を備えている。
車載プロジェクターモジュール３１は、矢印ａ方向に画像を投影する。また、車載プロジェクターモジュール３１は、光学、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ユニットと、光学、ＭＥＭＳユニットに収容されるＲＧＢ光源モジュールと、を備えている。
反射ミラー３２は、車載プロジェクターモジュール３１から投影された画像をマイクロレンズアレイ３３に向けて反射させる。マイクロレンズアレイ３３は、中間像スクリーンとして機能する。凸レンズ３４は、マイクロレンズアレイ３３に隣接しているとともに、コンバイナー３５の側に凸であって、フィールドレンズとして機能する。コンバイナー３５は、凸レンズ３４によって拡大された画像をドライバーの目に向けて反射させる。
ここで、ヘッドアップディスプレイ３０は、上述した構成に加えて次のような構成をさらに備えている。すなわち、ヘッドアップディスプレイ３０は、光学品の保持部材として、マイクロレンズアレイ３３および凸レンズ３４を保持するレンズ保持部材３６を備えている。また、ヘッドアップディスプレイ３０は、反射ミラー３２およびレンズ保持部材３６にそれぞれ取り付けられる遮光部材を備えている。
そして、ヘッドアップディスプレイ３０においては、反射ミラー３２に取り付けられる遮光部材およびレンズ保持部材３６に取り付けられる遮光部材の少なくともいずれかが、本実施形態の遮光部材からなる。言い換えれば、本実施形態の遮光部材は、ヘッドアップディスプレイ用であってもよい。このような構成によれば、本実施形態の遮光部材の広い波長範囲にわたる低い反射率によって投影像のノイズを低減することができる。また、チタンの酸化物の光触媒効果による防汚効果によって長期使用が可能となる。
＜放射温度計＞
本実施形態の遮光部材は、放射温度計にも用いることができる。本開示の実施形態に係る放射温度計について図面を参照しながら説明する。図４に示す放射温度計は、環境の温度が一定ではなく、大きな温度変化が生じる現場において用いられる温度計である。放射温度計は、測定対象物から放射される赤外線の強度に基づいて非接触で測定対象物の温度を測定することができる。
本実施形態の遮光部材は、放射温度計にも用いることができる。本開示の実施形態に係る放射温度計について図面を参照しながら説明する。図４に示す放射温度計は、環境の温度が一定ではなく、大きな温度変化が生じる現場において用いられる温度計である。放射温度計は、測定対象物から放射される赤外線の強度に基づいて非接触で測定対象物の温度を測定することができる。
図４に示す放射温度計は、赤外線検出器４１と、赤外線検出器４１から出力される電気信号に基づいて測定対象物の温度を算出する温度算出部（図示しない）と、を備えている。赤外線検出器４１は、先端側に赤外線導入口４２を有する、金属からなる鏡筒４３と、鏡筒４３内に設けられた絞り機構４４と、鏡筒４３の基端側に設けられた赤外線センサ４５と、を備えたものである。温度算出部ＴＣは、例えばＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータ等を備えたコンピュータ等であってメモリに格納されたプログラムが実行される。具体的には、赤外線センサ４５が入射する赤外線の量に応じて出力する電気信号が温度算出部ＴＣに入力され、温度算出部ＴＣは電気信号が示す赤外線の量を所定の変換式により温度に換算して、その値を出力する。
鏡筒４３は、円筒状であって、先端側が開口して赤外線導入口４２をなすとともに、基端側が赤外線センサ４５の取り付けられる部分以外は閉塞している。また、凸型のレンズ４６が赤外線導入口４２を閉塞するように装着されている。
絞り機構４４は、鏡筒４３の基端側に設けられた第１絞り４４ａと、鏡筒４３の先端側に設けられた第２絞り４４ｂとを有する。第１絞り４４ａおよび第２絞り４４ｂは鏡筒４３の軸方向に対して垂直に設けられ、第１絞り４４ａは第２絞り４４ｂよりも開口径が小さい。すなわち、第１絞り４４ａは赤外線センサ４５の視野Ｖを制限し、測定対象物から放射された赤外線がレンズ４６を介して入射できる範囲である視野Ｖの大きさを決めている。第１絞り４４ａと第２絞り４４ｂとを鏡筒４３の軸方向に並べて設けることにより、鏡筒４３内の迷光が赤外線センサ４５へ入射するようにしてある。
以下の説明では鏡筒４３内の内部空間について、第１絞り４４ａよりも先端側の空間を導入口側空間Ｓ１、第１絞り４４ａよりも基端側の空間のことをセンサ側空間Ｓ２と言う。
赤外線センサ４５は、円筒状の筐体４７内に収容されたセンサ素子５１と、筐体４７の天面に設けられた光フィルタ４８とを備えたものであり、センサ素子５１の受光面が軸上に位置して赤外線導入口４２を向くように、鏡筒４３の基端側に配設してある。
センサ素子５１は、赤外線を吸収したときの温度変化を起電力の変化として検知する熱型の素子であり、ここでは、熱電対を多数直列に並べて薄膜化したサーモパイル素子を用いている。
光フィルタ４８は、所定の波長帯域の光（電磁波）のみを通過させるバンドパスフィルタである。ここでは、例えば、波長が８μｍ～１４μｍの帯域の赤外線のみを通過させるものが用いられており、光フィルタ４８を通過した赤外線のみがセンサ素子５１で受光される。この波長帯域（８μｍ～１４μｍ）は大気による吸収が少ない帯域なので、温度を測定する場合、測定対象物と赤外線センサ４５との間に介在する大気による吸収の影響が抑制され、精度の高い測定をすることができる。
また、鏡筒４３内におけるセンサ側空間Ｓ２を形成する面には反射構造４９または赤外線吸収構造５０を設けている。
反射構造４９は、センサ側空間Ｓ２と接する鏡筒４３の内周面と、第１絞り４４ａを形成する仕切板のうち赤外線センサ４５と対向する面に設けてある。
反射構造４９は、金属フィラーを含んだ樹脂等で形成された反射膜であり、入射した赤外線は吸収される量よりも反射される量を大きくすることができる。
赤外線吸収構造５０は赤外線センサ４５において光フィルタ４８を除く天面の全てと、鏡筒４３の基端側における内部端面の全てを覆うように敷設された、板状の本開示の遮光部材である。すなわち、光フィルタ４８を除き第１絞り４４ａと対向する部分の全てに対して赤外線吸収構造５０が形成してある。赤外線吸収構造５０に入射した赤外線は反射される量よりも吸収される量を多くすることができる。
放射温度計が温度の大きく変化する環境に設置されると、放射温度計を構成する赤外線検出器自体の温度の変動が大きくなるため、鏡筒４３の先端側の内側面から放射する赤外線の強度が一定に保たれにくくなる。このような強度が変化する赤外線が赤外線センサ４５に入射すると、測定温度がドリフトしやすい。
このような測定温度ドリフトの原因となる赤外線が第１絞り４４ａを通過したとしても、遮光部材があると、遮光部材に入射して吸収されるため、測定温度がドリフトしにくくなる。
以上、本開示に係る実施形態について例示したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、遮光部材が車載光学機器用および放射温度計用である場合を例にとって説明したが、本実施形態の遮光部材は、車載光学機器用および放射温度計用に限定されるものではなく、他の用途にも使用することができる。他の用途としては、例えば、電子機器、医療・理化学機器などが挙げられる。具体例を挙げると、例えば、ＣＴスキャンなどの医療機器、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの分析装置などが挙げられる。なお、遮光部材の用途は、例示したものに限定されない。
以下、実施例を挙げて本開示を詳細に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化チタンの各粉末を準備した。
なお、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムおよび酸化チタンの各粉末の含有量は、遮光部材である焼結体を構成する成分が表１に示す値になるように調整した。
そして、これら粉末をバレルミルで湿式混合して粉砕し、スラリーを得た。なお、粉砕にあたっては、溶媒、溶媒１００質量部に対して１．２５質量部のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、溶媒１００質量部に対して０．３質量部の分散剤も併せて粉砕機内に投入した。次に、得られたスラリーを脱磁処理によって、遮光部材におけるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が表１に示す値になるように調整した後、噴霧乾燥して、顆粒を得た。なお、粉砕機に用いるステンレス製部材には、予めＴｉＮ膜を被覆した後、粉末を粉砕した。
そして、顆粒を用いて冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）により成形した後に切削加工を施して成形体を得た。その後、得られた成形体を大気（酸化）雰囲気中、温度を１５７０℃として２時間保持することによって焼結体を得た。次に、振動バレル研磨機を用いて、焼結体の表面を研磨した。
そして、上述した方法によって得られた焼結体を還元雰囲気中（窒素：水素の比率が８８．５体積％：１１．５体積％の混合ガス）、１３５０℃の温度で１時間３０分保持することによって、試料Ｎｏ．１～４を得た。
得られた各試料につき、ＸＲＤを用いて同定を行なった。なお、ＴｉＯ2-xにおけるｘの値は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて求めた。また、各試料を構成する元素の含有量をＸＲＦを用いて求め、それぞれ同定された成分に換算した。さらに、微量成分であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの含有量は、グロー放電質量分析装置（ＧＤＭＳ）を用いて求めた。これらの結果を表１に示す。なお、各試料は、表１に示されていない成分として、不可避不純物を含んでいる。
また、各試料につき、２５０ｎｍ～２５００ｎｍの波長における領域の反射率を、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光（株）製、Ｖ－６７０）を用いて求め、その測定値をグラフとして図５に示した。また、各試料の上記領域における反射率の最小値Ｒｍｉｎおよび最大値ＲｍａｘからΔＲを算出した。反射率の最小値Ｒｍｉｎ、最大値ＲｍａｘおよびΔＲを表１に示す。
ここで、反射率の測定に用いる積分球ユニットはＩＳＮ－７２３、基準光源は、波長が２５０ｎｍ～３６０ｎｍにおける領域を重水素ランプ、波長が３６０ｎｍ～２５００ｎｍにおける領域をハロゲンランプとし、測定条件は、測定モードを全反射率、データ取込間隔を１．０ｎｍ、ＵＶ／Ｖｉｓバンド幅を５．０ｎｍ、ＮＩＲバンド幅を２０．０ｎｍとした。
表１および図５に示すとおり、試料Ｎｏ．１～３は、試料Ｎｏ．４よりもＲｍａｘおよびΔＲの値が小さかった。この結果より、組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下であれば、波長２５０ｎｍ～２５００ｎｍの範囲において、反射率が低く、照射光に対する反射光の光強度の波長分布のばらつきが小さいことがわかった。
特に、試料Ｎｏ．１は、上記領域の反射率の差ΔＲが６．２％であることから、上述のような使用では、より好適である。
各試料につき、室温（２０℃）における体積固有抵抗をＪＩＳ Ｃ ２１４１：１９９２に準拠して求めた。測定結果は、以下のとおりである。
試料Ｎｏ．１：１０11Ω・ｍ
試料Ｎｏ．２：１０12Ω・ｍ
試料Ｎｏ．３：１０12Ω・ｍ
試料Ｎｏ．４：１０10Ω・ｍ
試料Ｎｏ．１：１０11Ω・ｍ
試料Ｎｏ．２：１０12Ω・ｍ
試料Ｎｏ．３：１０12Ω・ｍ
試料Ｎｏ．４：１０10Ω・ｍ
なお、表１に示す成分の試料毎の合計は１００質量％になっていないが、表１に示す成分以外の成分は、不可避不純物である。
２０ ランプ装置
２１ 透光カバー
２２ ハウジング
２３ 灯室
２４ 前照灯
２５ 第１センサモジュール
２５１ 第１基板
２５２ 第１可視光カメラ
２５３ 第１ＬｉＤＡＲセンサ
２５３ａ 発光部
２５３ｂ 受光部
２５４ 第１遮光部材
２５５ 制御部
２５６ 通信部
２５７ 給電部
２５８ 第１アクチュエータ
２６ 第２センサモジュール
２６１ 第２基板
２６２ 第２可視光カメラ
２６３ 第２ＬｉＤＡＲセンサ
２６４ ミリ波レーダ
２６５ 第２遮光部材
２６６ 第２アクチュエータ
２７ 信号処理部
２７１ 第１駆動信号
２７２ 第２駆動信号
３０ ヘッドアップディスプレイ
３１ 車載プロジェクターモジュール
３２ 反射ミラー
３３ マイクロレンズアレイ
３４ 凸レンズ
３５ コンバイナー
３６ レンズ保持部材
４１ 赤外線検出器
４２ 赤外線導入口
４３ 鏡筒
４４ 絞り機構
４５ 赤外線センサ
４６ レンズ
４７ 筐体
４８ 光フィルタ
４９ 反射構造
５０ 赤外線吸収構造
５１ センサ素子
２１ 透光カバー
２２ ハウジング
２３ 灯室
２４ 前照灯
２５ 第１センサモジュール
２５１ 第１基板
２５２ 第１可視光カメラ
２５３ 第１ＬｉＤＡＲセンサ
２５３ａ 発光部
２５３ｂ 受光部
２５４ 第１遮光部材
２５５ 制御部
２５６ 通信部
２５７ 給電部
２５８ 第１アクチュエータ
２６ 第２センサモジュール
２６１ 第２基板
２６２ 第２可視光カメラ
２６３ 第２ＬｉＤＡＲセンサ
２６４ ミリ波レーダ
２６５ 第２遮光部材
２６６ 第２アクチュエータ
２７ 信号処理部
２７１ 第１駆動信号
２７２ 第２駆動信号
３０ ヘッドアップディスプレイ
３１ 車載プロジェクターモジュール
３２ 反射ミラー
３３ マイクロレンズアレイ
３４ 凸レンズ
３５ コンバイナー
３６ レンズ保持部材
４１ 赤外線検出器
４２ 赤外線導入口
４３ 鏡筒
４４ 絞り機構
４５ 赤外線センサ
４６ レンズ
４７ 筐体
４８ 光フィルタ
４９ 反射構造
５０ 赤外線吸収構造
５１ センサ素子
Claims (9)
- 組成式がＴｉＯ2-x（１≦ｘ＜２）として示されるチタンの酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が２６０質量ｐｐｍ以下である遮光部材。 - 前記Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＣｒの合計の含有量が１７０質量ｐｐｍ以下である請求項１に記載の遮光部材。
- スキューネスＲｓｋの平均値が０．０４以上０．４５以下である部分を有する請求項１または２に記載の遮光部材。
- クルトシスＲｋｕの平均値が４．１以上６．５以下である部分を有する請求項１～３のいずれかに記載の遮光部材。
- 前記酸化アルミニウム質セラミックスは遮光面を備え、該遮光面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における色差Δ＊Ｅａｂが４．５以下である請求項１～４のいずれかに記載の遮光部材。
- 前記酸化アルミニウム質セラミックスは遮光面を備え、該遮光面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の変動係数が０．０２以下（但し、０を除く）である請求項１～５のいずれかに記載の遮光部材。
- 前記酸化アルミニウム質セラミックスは開気孔を有し、該開気孔の円相当径の歪度が０．１以上である請求項１～６のいずれかに記載の遮光部材。
- 車載光学機器用である請求項１～７のいずれかに記載の遮光部材。
- 放射温度計用である請求項１～７のいずれかに記載の遮光部材。
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