WO2021014857A1 - 車両用外装部材、及び遠赤外カメラ付き車両用外装部材 - Google Patents

車両用外装部材、及び遠赤外カメラ付き車両用外装部材 Download PDF

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WO2021014857A1
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infrared
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camera
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長嶋　達雄
賢治 北岡
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Ａｇｃ株式会社
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    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings

Definitions

  • the present invention relates to an exterior member for a vehicle and an exterior member for a vehicle with a far-infrared camera.
  • sensors may be automatically installed for the purpose of improving the safety of automobiles.
  • sensors attached to automobiles include cameras, LiDAR (Light Detecting and Ringing), millimeter-wave radars, infrared sensors, and the like.
  • Infrared rays are classified into near infrared rays (for example, wavelengths of 0.7 ⁇ m to 2 ⁇ m), mid-infrared rays (for example, wavelengths of 3 ⁇ m to 5 ⁇ m), and far infrared rays (for example, wavelengths of 8 ⁇ m to 13 ⁇ m) according to their wavelength bands. ..
  • Infrared sensors that detect these infrared rays include touch sensors, near-infrared cameras and LiDAR in the near infrared, gas analysis and mid-infrared spectroscopic analysis (functional group analysis) in the mid-infrared, and night vision and thermo in the far-infrared. Viewers (hereinafter referred to as far-infrared cameras) and the like can be mentioned.
  • the far infrared camera Since the window glass of an automobile normally does not transmit far infrared rays having a wavelength of 8 ⁇ m to 13 ⁇ m, the far infrared camera has been often installed outside the vehicle interior or on the front grill as in Patent Document 1, for example. However, when the far-infrared camera is installed outside the vehicle interior, the structure becomes more complicated in order to ensure robustness, water resistance, dust resistance, etc., which leads to high cost. By installing the far-infrared camera in the vehicle interior and in the operating area of the wiper, the far-infrared camera is protected by the window glass, so that such a problem can be solved. However, as described above, the window glass Conventionally, a far-infrared camera could not be placed in the vehicle interior due to the problem of far-infrared transmittance.
  • Patent Document 2 discloses a window member in which a through hole is formed in a part of the window glass and the through hole is filled with an infrared ray transmitting member in order to meet the above request.
  • Patent Document 2 if the through hole is too large, the strength of the window member is lowered, and the amount of the infrared transmitting member to be filled increases, which leads to an increase in cost. On the other hand, if the through hole is too small, the amount of far-infrared radiation that reaches the far-infrared camera decreases, and the obtained thermal image has a decrease in brightness and blurring. That is, the sharpness of the thermal image is reduced.
  • Patent Document 2 has not sufficiently examined the size of the through hole, and therefore, the specific configuration of the window member having a practically sufficient strength, cost, and field of view of the far-infrared camera has not been clarified. It was.
  • an object of the present invention to provide an exterior member for a vehicle such as a window member which is excellent in strength and cost and in which the sharpness of a thermal image obtained by a far infrared camera is sufficiently ensured.
  • Another object of the present invention is to provide a vehicle exterior member with a far-infrared camera in which a far-infrared camera is attached to the vehicle exterior member.
  • the vehicle exterior member of the present invention that solves the above problems is a vehicle exterior member provided with a light-shielding region, which is attached to a vehicle equipped with a far-infrared camera, and is arranged in an opening and an opening in the light-shielding region. Further provided with a far-infrared ray transmitting region having a far-infrared ray transmitting member, the far-infrared ray transmitting member has an average transmittance of far infrared rays having a wavelength of 8 to 13 ⁇ m of 25% or more, and the surface of the far infrared ray transmitting member on the outside of the vehicle.
  • the vehicle exterior member may be a vehicle window member. In one aspect of the present invention, the vehicle exterior member may be a vehicle pillar exterior member.
  • the far-infrared transmissive member may consist of at least one material selected from the group consisting of ZnS, Ge, Si, and chalcogenite glass.
  • the vehicle outer surface of the far infrared ray transmitting member is provided with 3 to 12 layers of antireflection film, and the outermost layer of the antireflection film is a diamond-like carbon film. There may be.
  • the vehicle outer surface of the far infrared ray transmitting member may be formed flush with the vehicle outer surface of the light-shielding region.
  • the far-infrared ray transmitting member may be attached by a urethane-based adhesive and / or an acrylic-based adhesive.
  • the area of the opening on the inner surface of the vehicle may be smaller than the area of the opening on the outer surface of the vehicle.
  • a visible light transmitting region having a visible light transmittance of 70% or more may be further provided in the light shielding region.
  • the vehicle exterior member with a far-infrared camera of the present invention includes the vehicle exterior member of the present invention and a far-infrared camera, and the far-infrared camera can capture an external thermal image through a far-infrared transmission region. It is attached to the exterior member for the vehicle.
  • One aspect of the vehicle exterior member with a far-infrared camera of the present invention includes the vehicle exterior member of the present invention, a far-infrared camera, and a visible light camera, and the far-infrared camera is external through the far-infrared transmitting member.
  • the visible light camera may be attached to the vehicle exterior member so that the thermal image of the above can be captured, and the visible light camera may be attached to the vehicle exterior member so that the external image can be captured through the visible light transmission region.
  • the optical axis of the far-infrared camera and the optical axis of the visible light camera are substantially parallel, and the distance between these optical axes is 20 cm or less. You may.
  • the visible light camera is a stereo camera including a first camera and a second camera, and the far-infrared camera is between the first camera and the second camera. It may be located in.
  • the far-infrared camera is attached to the vehicle exterior member via a bracket, and the inside of the bracket may be kept in a vacuum, or It may be filled with a heat insulating material.
  • the far-infrared camera is attached to the vehicle exterior member via a bracket, and a temperature controller for adjusting the temperature inside the bracket is further provided. You may prepare.
  • an exterior member for a vehicle such as a window member which is excellent in strength and cost and in which the sharpness of a thermal image obtained by a far infrared camera is sufficiently ensured.
  • a vehicle exterior member with a far-infrared camera in which a far-infrared camera is attached to the vehicle exterior member is provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an embodiment of an exterior member for a vehicle of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the vehicle exterior member of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the vehicle exterior member of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the positional relationship between the vehicle exterior member and the far-infrared camera according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view illustrating the projection drawing in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the positional relationship between the vehicle exterior member and the far-infrared camera according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating the positional relationship between the vehicle exterior member and the far-infrared camera according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the exterior member for a vehicle with a far-infrared camera of the present invention.
  • FIG. 10 is an infrared transmission spectrum of the far-infrared transmitting members B, D, F, H, I, and J in the embodiment.
  • FIG. 11 is a thermal image showing the positional relationship with a pedestrian in the test (thermal image visual evaluation) carried out in the examples.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of an embodiment of the vehicle exterior member of the present invention
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the vehicle exterior member according to the present embodiment is a window member applied to a vehicle windshield, and is particularly a window member attached to a vehicle including a far-infrared camera.
  • the embodiment of the vehicle exterior member of the present invention is not limited to the window member applied to the windshield of the vehicle.
  • it may be a window member applied to a rear glass or a side glass, or may be a member other than the window member, and may be an exterior member for a pillar, for example.
  • the glass substrate 2 constituting the window member 1 of the present embodiment may be a single plate glass or a laminated glass. Further, the glass substrate 2 may be subjected to a strengthening treatment such as physical strengthening or chemical strengthening.
  • the window member 1 of the present embodiment includes a light-shielding region 3.
  • the window member 1 is provided with a light-transmitting region 4 for securing the driver's field of view in the central portion, and is provided with a light-shielding region 3 so as to surround the periphery thereof.
  • a far-infrared camera and other sensors are usually attached to the upper part of the window member 1, but as shown in FIG. 1, a light-shielding region 3 is also provided around these attached portions. It is preferable that the light-shielding region 3 is provided in this way because various sensors are protected from sunlight. Further, since the wiring of various sensors cannot be seen from the outside of the vehicle, it is preferable from the viewpoint of design.
  • the light-shielding region 3 is formed by providing the light-shielding layer 5 on the glass substrate 2 constituting the window member 1. That is, the light-shielding region 3 is a region in which the glass substrate 2 includes the light-shielding layer 5 in the plan view of the window member 1.
  • a ceramic light-shielding layer or a light-shielding film can be used as the light-shielding layer 5.
  • a ceramic light-shielding layer a ceramic layer made of a conventionally known material such as a black ceramic layer can be used.
  • the light-shielding film for example, a light-shielding polyethylene terephthalate (PET) film, a light-shielding polyethylene naphthalate (PEN) film, a light-shielding polymethylmethacrylate (PMMA) film, or the like can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN light-shielding polyethylene naphthalate
  • PMMA light-shielding polymethylmethacrylate
  • the light-shielding layer 5 is usually formed on the inner surface of the vehicle of the glass substrate 2, but may be formed on the outer surface of the vehicle, and when the glass substrate 2 is laminated glass, the laminated glass is formed. It may be formed between two pieces of glass.
  • the window member 1 of the present embodiment includes a far-infrared ray transmitting region 6 in the light-shielding region 3.
  • the far-infrared ray transmitting region 6 is a region having an opening 7 formed in the light-shielding region 3 and a far-infrared ray transmitting member 8 arranged in the opening 7.
  • the average transmittance of far infrared rays having a wavelength of 8 to 13 ⁇ m of the far infrared ray transmitting member 8 is less than 15%, the far infrared ray transmittance of the far infrared ray transmitting region 6 is insufficient, and the performance of the far infrared ray camera is not fully exhibited. .. Therefore, the average transmittance of far infrared rays having a wavelength of 8 to 13 ⁇ m in the far infrared ray transmitting member 8 in the present embodiment is 25% or more, preferably 40% or more, more preferably 50% or more, still more preferably 70% or more, particularly preferably. Is 85% or more. An antireflection film is indispensable for improving the average transmittance of far infrared rays to 85% or more.
  • the material of the far-infrared ray transmitting member is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned transmittance, and examples thereof include ZnS, Ge, Si, and chalcogenite glass.
  • the preferred composition of chalcogenite glass is In atomic% display, Ge + Ga; 7% to 25%, Sb; 0% -35%, Bi; 0% to 20%, Zn; 0% to 20%, Sn; 0% to 20%, Si; 0% to 20%, La; 0% to 20%, S + Se + Te; 55% -80%, Ti; 0.005% -0.3%, Li + Na + K + Cs; 0% to 20%, F + Cl + Br + I; a composition containing 0% to 20%.
  • the glass preferably has a glass transition point (Tg) of 140 ° C to 550 ° C.
  • the method of attaching the far-infrared ray transmitting member 8 to the opening 7 is not particularly limited, but it can be attached with an adhesive such as a urethane adhesive and / or an acrylic adhesive.
  • an adhesive such as a urethane adhesive and / or an acrylic adhesive.
  • the adhesive surface on the outside of the vehicle may be protected with a resin or the like.
  • the window glass may be optically distorted or the window glass and / or the far infrared transmitting member may be damaged due to the difference in thermal expansion between the window glass of the automobile and the far infrared transmitting member.
  • the gap is more preferably 0.3 mm or more, still more preferably 0.5 mm or more.
  • the adhesive strength and impact resistance may be impaired.
  • the gap is more preferably 1.2 mm or less, still more preferably 1.0 mm or less.
  • the outer surface of the far-infrared ray transmitting member 8 is formed flush with the outer surface of the vehicle in the light-shielding region 3 as shown in FIG. If it is not formed flush with the outer surface of the vehicle, for example, when applied to the windshield of a vehicle, the wiping effect of the wiper may be impaired. Further, even if it is applied to other than the windshield, there is a risk that the design as a vehicle is impaired due to the step, and dust and the like are accumulated on the step. Further, the far infrared ray transmitting member is preferably molded according to the curved surface shape of the vehicle exterior member to be applied. The molding method of the far-infrared ray transmitting member is not particularly limited, but polishing or molding is selected depending on the curved surface shape and the member.
  • the far-infrared ray transmitting member 8 may be coated on the outer surface of the vehicle or the inner surface of the vehicle.
  • the antireflection film may be provided on the outside or inside of the vehicle, or on both sides of the vehicle, that is, at least one of the outside surface and the inside surface of the vehicle.
  • the antireflection film is preferably 1 to 12 layers, and the material is not particularly limited, but Ge, Si, ZnS, ZnSe, As 2 S 3 , As 2 Se 3 , and metal oxide (Al 2 O 3).
  • the outermost layer of the vehicle is preferably a film having a Mohs hardness of 7 or more and a high transmittance of far infrared rays. It is particularly preferable that the outermost layer of the vehicle is a diamond-like carbon film.
  • the shape of the far-infrared ray transmitting member 8 is not particularly limited, but a plate-like shape that matches the shape of the opening 7 is preferable. That is, for example, when the opening 7 is circular, the far-infrared ray transmitting member 8 is preferably disc-shaped (cylindrical). Further, as shown in FIG. 3, in the window member 1 of the present embodiment, the area of the opening 7 on the inner surface of the vehicle is smaller than the area of the opening 7 on the outer surface of the vehicle, and the far infrared ray transmitting member In accordance with this, it is preferable that the area of the inner surface of the vehicle 8 is smaller than the area of the outer surface of the vehicle. With such a configuration, the strength against impact from the outside of the vehicle is improved.
  • the glass substrate of the window member of the present embodiment is a laminated glass including the first glass 2a (outside the vehicle) and the second glass 2b (inside the vehicle), the first glass 2a
  • the area of the opening 7a of the first glass 2b is made larger than the area of the opening 7b of the second glass 2b, and the far infrared transmitting member 8 that matches the size of the opening 7a of the first glass 2a is opened in the first glass 2a. It may be arranged in the part 7a.
  • the thickness of the far-infrared ray transmitting member 8 is 1.5 mm or more, preferably 2.0 mm or more, and more preferably 3.0 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the far infrared rays transmitting member 8 is not particularly limited, but is usually 5.0 mm or less.
  • the far-infrared transmitting member may have a lens shape for the purpose of achieving both a wide viewing angle of the far-infrared camera and an improvement in mechanical characteristics. Such a configuration is preferable because far-infrared light can be efficiently collected even if the area of the far-infrared transmitting member is small.
  • the number of lens-shaped far-infrared ray transmitting members is preferably 1 to 3, and typically 2 is preferable.
  • the lens-shaped far-infrared transmitting member is pre-aligned and modularized, and is integrated with a housing or bracket for adhering the far-infrared camera to the vehicle exterior member.
  • the length of the longest straight line among the straight lines connecting arbitrary two points in the vehicle outer surface of the far infrared ray transmitting member 8 in the present embodiment is 80 mm or less, preferably 70 mm or less, and more preferably 65 mm or less. .. The length corresponds to the diameter when the shape of the outer surface of the far-infrared transmitting member 8 is circular.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the far-infrared ray transmitting region 6 in the window member 1.
  • the window member 1 is usually attached to the vehicle in a state of being tilted by a predetermined angle ⁇ with respect to the horizontal direction H.
  • the far-infrared camera 9 is usually mounted so that the optical axis X is substantially horizontal. Therefore, the amount of far-infrared radiation reaching the far-infrared camera 9 depends not only on the size of the far-infrared transmitting member 8 but also on the inclination angle ⁇ . Considering this, when examining the amount of far-infrared radiation reaching the far-infrared camera 9, the far-infrared transmitting member 8 is placed on the projection surface 10 perpendicular to the optical axis X in the direction of the optical axis X of the far-infrared camera 9. It is appropriate to examine the size of the projection drawing 11 obtained by projecting onto.
  • FIG. 6 shows a projection drawing 11 projected on the projection surface 10 in FIG. 5 and a schematic view illustrating the largest circle 12 among the circles formed inside the projection drawing 11.
  • the present inventors repeated the experiment, and when the diameter of the largest circle 12 among the circles formed inside the projected image 11 was less than 12 mm, the amount of far-infrared radiation reaching the far-infrared camera 9 decreased. It has been found that the thermal image to be obtained has a decrease in brightness and blurring, and the sharpness of the thermal image cannot be sufficiently ensured.
  • the diameter of the above is 12 mm or more, preferably 20 mm or more, and more preferably 30 mm or more.
  • the projection drawing 11 obtained by projecting the far-infrared transmitting member 8 in the direction of the optical axis X of the far-infrared camera 9 shows that the shape of the outer surface of the far-infrared transmitting member 8 is perpendicular to the optical axis X. It refers to a figure obtained by projecting it on a plane in the X direction of the optical axis.
  • the angle ⁇ is appropriately selected so that the region Y is not too small.
  • the glass substrate is a laminated glass including the first glass 2a (outside the vehicle) and the second glass 2b (inside the vehicle), as shown in FIG. 8, the opening 7a of the first glass 2a
  • the center of the opening 7b of the second glass 2b may be appropriately shifted from the center of the opening 7b.
  • the window member 1 of the present embodiment further includes a visible light transmitting region 13 having a visible light transmittance of 70% or more in the light shielding region 3.
  • the visible light camera can be attached so as to image the outside from the region.
  • a visible light camera in addition to the far-infrared camera, it becomes possible to recognize information outside the vehicle by combining the information obtained by these two cameras, which can contribute to improving the accuracy of object recognition.
  • the far-infrared transmitting region 6 and the visible light transmitting region 13 in the light-shielding region 3 the far-infrared camera and the visible light camera can be mounted at close positions, so that the data obtained from each camera can be obtained.
  • the visible light transmission region 13 is a region in the light-shielding region 3 that does not partially include the light-shielding layer 5.
  • the window member 1 of the present embodiment may further include, for example, a LiDAR or a millimeter-wave radar in addition to the visible light camera.
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the exterior member for a vehicle with a far-infrared camera of the present invention.
  • the vehicle exterior member 100 with a far-infrared camera according to the present embodiment is a window member with a far-infrared camera in which the far-infrared camera 9 is attached to the window member 1 applied to the windshield of the vehicle.
  • the vehicle exterior member in the present embodiment is not limited to the window member applied to the windshield of the vehicle as described above.
  • the window member 100 with a far-infrared camera of the present embodiment includes a window member 1 and a far-infrared camera 9.
  • the window member 1 is as described above.
  • the far-infrared camera 9 is attached to the window member 1 so that an external thermal image can be captured through the far-infrared transmitting region of the window member 1.
  • the type of the far-infrared camera 9 is not particularly limited, and a known far-infrared camera can be used.
  • the far-infrared camera 9 is attached to the window member 1 by, for example, a bracket 14.
  • the far-infrared camera 9 is usually mounted so that the optical axis X is substantially horizontal.
  • the temperature of the far-infrared camera 9 is kept constant.
  • increasing the heat insulating property inside the bracket 14 can be mentioned.
  • the inside of the bracket 14 may be kept in a vacuum, or the inside of the bracket 14 may be filled with a heat insulating material. That is, in the window member 100 with a far-infrared camera of the present embodiment, the far-infrared camera 9 is attached to the window member 1 via the bracket 14, and the inside of the bracket 14 is kept in a vacuum or is kept in a vacuum.
  • the heat insulating material is filled.
  • the temperature inside the bracket 14 may be adjusted by a temperature controller. That is, in the window member 100 with a far-infrared camera of the present embodiment, the far-infrared camera 9 is attached to the window member via the bracket 14, and a temperature controller for adjusting the temperature inside the bracket 14 is provided. It is preferable to further prepare.
  • the window member 100 with a far-infrared camera of the present embodiment is attached to the window member 1 so that an external image can be further captured through the visible light transmitting region 13. It is preferable to have a visible light camera attached. By further providing a visible light camera in addition to the far-infrared camera, it becomes possible to recognize information outside the vehicle by combining the information obtained by these two cameras as described above. Further, in this case, it is preferable that the optical axis of the far-infrared camera and the optical axis of the visible light camera are substantially parallel to each other, and the distance between these optical axes is 20 cm or less.
  • substantially parallel is a concept that includes not only the case where these optical axes are completely parallel but also the case where they are slightly deviated from parallel to the extent of an error. By doing so, the optical axis of the far-infrared camera and the center of the field of view of the visible light camera are substantially the same, which is preferable when processing images obtained from these cameras in combination.
  • the visible light camera may be a stereo camera including a first camera and a second camera.
  • the far-infrared camera is preferably arranged between the first camera and the second camera.
  • LiDAR and millimeter wave radar may be further provided. In this case as well, it is preferable that the respective sensors are arranged close to each other after suppressing signal interference.
  • Cylindrical far-infrared ray transmitting members (far infrared ray transmitting members A to Q) of different sizes made of Si, Ge, ZnS, or chalcogenide glass were prepared.
  • the materials, diameter L, and thickness t of each far-infrared ray transmitting member are shown in Tables 1 to 3.
  • the far-infrared ray transmitting member J was produced as follows. First, the glass raw materials are mixed so as to have Ga 6.0%, Sb 24.0%, Sn 4.0%, S 62.0%, Cs 2.0%, and Cl 2.0% in atomic% notation.
  • the mixture was sealed in a quartz glass tube having an inner diameter of 25 mm, heated to 750 ° C., and dissolved for 4 hours. Then, the molten glass was rapidly cooled and slowly cooled, and the obtained ingot was cut together with the quartz glass tube and polished to obtain a far-infrared ray transmitting member J. Further, the far-infrared transmitting member O has a five-layer antireflection film made of Ge, Si, and YF 3 on the outer surface of the vehicle, and the far-infrared transmitting member P has two layers of DLC and Si on the outer surface of the vehicle.
  • the inner surface has an antireflection film consisting of five layers of ZnS and Ge
  • the far-infrared transmitting member Q has an antireflection film consisting of one layer of DLC on the outer surface of the vehicle and two layers of ZnS and Ge on the inner surface of the vehicle.
  • Example 1 a laminated glass in which a PVB having a thickness of 0.76 mm was arranged between soda lime glasses having a thickness of 300 mm ⁇ 300 mm and a thickness of 2.0 mm was prepared. Next, a through hole having a diameter of 14 mm was formed around a point 100 mm away from the center of the laminated glass in the side direction. Next, using a urethane-based adhesive, the far-infrared ray transmitting member A was attached to the through hole so as to be flush with the outer surface to obtain the window member of Example 1. The urethane adhesive was cured by drying at room temperature for 5 days.
  • Example 2 and 3 The window members of Examples 2 and 3 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the through hole was set to 26.5 mm and the far-infrared transmitting members B and C were attached, respectively.
  • Example 4 A window member of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 3 except that an acrylic adhesive was used. The acrylic adhesive was cured by drying at 120 ° C. for 1 hour and then drying at room temperature for 5 days.
  • Example 5 to 8 The window members of Examples 5 to 8 were obtained in the same manner as in Example 2 except that the far-infrared ray transmitting members D to G were attached.
  • Example 9 A window member of Example 9 was obtained in the same manner as in Example 8 except that an acrylic adhesive was used. The acrylic adhesive was cured by drying at 120 ° C. for 1 hour and then drying at room temperature for 5 days.
  • Example 10 to 13 The window members of Examples 10 to 13 were obtained in the same manner as in Example 2 except that the far-infrared ray transmitting members HK were attached.
  • Example 14 and 15 The window members of Examples 14 and 15 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the through hole was set to 51.5 mm and the far-infrared ray transmitting members L and M were attached, respectively.
  • Example 16 The window member of Example 16 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the through hole was 91.5 mm and the far infrared ray transmitting member N was attached.
  • Example 17 to 19 The window members of Examples 17 to 19 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the through hole was set to 51.5 mm and the far-infrared transmitting members O, P, and Q were attached, respectively.
  • the following thermal image visual evaluation was performed using the window members of Examples 1 to 19.
  • the window member was installed so that the angle from the horizontal plane was ⁇ .
  • a far-infrared camera manufactured by Wuhan Guide Infrared, Cube417 (resolution: 400 ⁇ 300, horizontal angle of view: 20 °, vertical angle of view) so that the optical axis is horizontal and comes to the center of the far-infrared transmissive member). : 15 °, focal length: 19 mm)
  • an outside air temperature of 26 ° C. a pedestrian placed at a distance of 100 m from the window as shown in FIG.
  • Example 11 was photographed by a far infrared camera. 20 ⁇ 30 pixels were cut out from the obtained thermal image centering on a pedestrian, and the thermal image contrast was evaluated by “maximum brightness / minimum brightness” by image analysis. The larger the value of the thermal image contrast, the clearer the image was obtained. If the value of the thermal image contrast is 3.0 or more, a pedestrian 100 m away can be sufficiently recognized.
  • Examples 4 and 9 are examples in which only the type of adhesive is different from Examples 3 and 8, respectively, and the results of the thermal image visual evaluation are considered to be the same as these results, so the test was not performed. ..
  • Tables 1 and 2 show the values of ⁇ , the value of the diameter R of the largest circle among the circles formed inside the projection drawing obtained by projecting the far-infrared transmitting member in the optical axis direction, and the value of the thermal image contrast. Is shown. Further, in FIG.
  • the far-infrared ray transmitting member has a thickness t of 1.5 mm or more, a diameter L of 80 mm or less, an average transmittance of far infrared rays having a wavelength of 8 to 13 ⁇ m of 25% or more, and an optical axis direction.
  • the circle having a diameter R of 12 mm or more has both high intensity and sufficient thermal image contrast.
  • 1 vehicle exterior member (window member); 2 glass substrate; 2a first glass; 2b second glass; 3 light-shielding area; 4 light-transmitting area; 5 light-shielding layer; 6 far-infrared ray transmitting area; 7 opening; 7a 1st glass opening; 7b 2nd glass opening; 8 Far-infrared transmitting member; 9 Far-infrared camera; 10 Projection surface; 11 Projection view; 12 Most of the circles formed inside the projection view Large circle; 13 visible light transmission area; 14 bracket; 15 intermediate layer; 100 window member with far-infrared camera; X optical axis

Abstract

強度及びコストに優れ、さらに遠赤外カメラにより得られる熱画像の鮮明度の視野が十分に確保された車両用外装部材を提供することを目的とする。遠赤外カメラを備える車両に取り付けられる、遮光領域を備える車両用外装部材であって、遮光領域内に、開口部と、開口部内に配置された遠赤外線透過部材とを有する遠赤外線透過領域をさらに備え、遠赤外線透過部材は、遠赤外線の平均透過率が２５％以上であり、遠赤外線透過部材の車外側の面内の任意の２点を結ぶ直線のうち最長の直線の長さが８０ｍｍ以下であり、遠赤外カメラの光軸方向に遠赤外線透過部材を投影して得られる投影図の内側に形成される円の内最も大きい円の直径が１２ｍｍ以上であり、遠赤外線透過部材の平均厚みが１．５ｍｍ以上である、車両用外装部材。

Description

車両用外装部材、及び遠赤外カメラ付き車両用外装部材
　本発明は、車両用外装部材、及び遠赤外カメラ付き車両用外装部材に関する。
　近年、自動車の安全性向上を目的に、自動的各種センサが取り付けられる場合がある。自動車に取り付けられるセンサとしては、カメラ、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）、ミリ波レーダー、赤外線センサ等が挙げられる。
　赤外線は、その波長帯域により、近赤外（例えば、波長０．７μｍ～２μｍ）、中赤外（例えば、波長３μｍ～５μｍ）、及び遠赤外（例えば、波長８μｍ～１３μｍ）に分類される。これらの赤外線を検出する赤外線センサとしては、近赤外ではタッチセンサ、近赤外線カメラやＬｉＤＡＲ、中赤外ではガス分析や中赤外分光分析（官能基分析）、遠赤外ではナイトビジョンやサーモビュワー（以降、遠赤外カメラ）などが挙げられる。
　自動車の窓ガラスは通常、波長８μｍ～１３μｍといった遠赤外線は透過しないため、遠赤外カメラは従来、例えば特許文献１のように、車室外、フロントグリルに設置される場合が多かった。しかし、遠赤外カメラを車室外に設置する場合、堅牢性、耐水性、防塵性等を確保するために、より構造が複雑になり、高コストに繋がっていた。遠赤外カメラを車室内、しかもワイパーの稼働エリアに設置することで、窓ガラスにより遠赤外カメラが保護されるため、このような課題を解決することができるが、上記のとおり窓ガラスの遠赤外線透過率の問題がある為、従来遠赤外カメラを車室内に配置することはできなかった。
　特許文献２においては上記の要請に応えるため、窓ガラスの一部に貫通孔を開けて当該貫通孔に赤外線透過性の部材を充填した窓部材が開示されている。
米国特許出願公開第２００３／０１６９４９１号明細書 英国特許出願公開第２２７１１３９号明細書
　特許文献２に示すような窓部材においては、貫通孔が大きすぎると窓部材の強度の低下を招き、また、充填する赤外線透過部材の使用量が増加するためコストの増加を招く。一方、貫通孔が小さすぎると遠赤外カメラに届く遠赤外線放射量が減少し、得られる熱画像に輝度低下とボケが生じる。すなわち、熱画像の鮮明度が低下する。しかしながら特許文献２では貫通孔のサイズの検討は十分になされておらず、したがって未だ実用上十分な強度、コスト及び遠赤外カメラの視野を備える窓部材の具体的な構成は明らかになっていなかった。
　本発明は上記に鑑み、強度及びコストに優れ、さらに遠赤外カメラにより得られる熱画像の鮮明度が十分に確保された窓部材等の車両用外装部材を提供することを目的とする。
　また、当該車両用外装部材に遠赤外カメラが取り付けられた遠赤外カメラ付き車両用外装部材を提供することを目的とする。
　上記課題を解決する本発明の車両用外装部材は、遠赤外カメラを備える車両に取り付けられる、遮光領域を備える車両用外装部材であって、遮光領域内に、開口部と、開口部内に配置された遠赤外線透過部材とを有する遠赤外線透過領域をさらに備え、遠赤外線透過部材は、波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率が２５％以上であり、遠赤外線透過部材の車外側の面内の任意の２点を結ぶ直線のうち最長の直線の長さが８０ｍｍ以下であり、遠赤外カメラの光軸方向に遠赤外線透過部材を投影して得られる投影図の内側に形成される円の内最も大きい円の直径が１２ｍｍ以上であり、遠赤外線透過部材の平均厚みが１．５ｍｍ以上である。
　本発明の一態様において、車両用外装部材は車両用窓部材であってもよい。
　本発明の一態様において、車両用外装部材は車両のピラー用外装部材であってもよい。
　本発明の車両用外装部材の一態様において、遠赤外線透過部材は、ＺｎＳ、Ｇｅ、Ｓｉ、カルコゲナイトガラスからなる群より選ばれる少なくとも１種の材料からなってもよい。
　本発明の車両用外装部材の一態様において、遠赤外線透過部材の車外側の面は３～１２層の反射防止膜を備え、反射防止膜のうち最も車外側の層は、ダイヤモンドライクカーボン膜であってもよい。
　本発明の車両用外装部材の一態様において、遠赤外線透過部材の車外側の面は、遮光領域の車外側の面と面一に形成されていてもよい。
　本発明の車両用外装部材の一態様において、遠赤外線透過部材はウレタン系接着剤及び／又はアクリル系接着剤により取り付けられていてもよい。
　本発明の車両用外装部材の一態様において、車内側の面における開口部の面積が、車外側の面における開口部の面積より小さくてもよい。
　本発明の車両用外装部材の一態様において、遮光領域内に、可視光透過率が７０％以上である可視光透過領域をさらに備えてもよい。
　また、本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材は、本発明の車両用外装部材と、遠赤外カメラとを備え、遠赤外カメラは遠赤外線透過領域を通して外部の熱画像を撮像できるように車両用外装部材に取り付けられている。
　本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材の一態様は、本発明の車両用外装部材と、遠赤外カメラと、可視光カメラとを備え、遠赤外カメラは遠赤外線透過部材を通して外部の熱画像を撮像できるように車両用外装部材に取り付けられており、可視光カメラは可視光透過領域を通して外部の画像を撮像できるように車両用外装部材に取り付けられていてもよい。
　本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材の一態様において、遠赤外カメラの光軸と可視光カメラの光軸とが略平行であり、これらの光軸間の距離が２０ｃｍ以下であってもよい。
　本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材の一態様において、可視光カメラは第１カメラと第２カメラとを備えるステレオカメラであり、遠赤外カメラは第１カメラと第２カメラの間に位置してもよい。
　本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材の一態様において、遠赤外カメラはブラケットを介して車両用外装部材に取り付けられており、ブラケット内部は真空に保たれていてもよく、又は、断熱材が充填されていてもよい。
　本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材の一態様において、遠赤外カメラはブラケットを介して車両用外装部材に取り付けられており、ブラケット内の温度を調節するための温度調節器をさらに備えてもよい。
　本発明によれば、強度及びコストに優れ、さらに遠赤外カメラにより得られる熱画像の鮮明度が十分に確保された窓部材等の車両用外装部材が提供される。また、当該車両用外装部材に遠赤外カメラが取り付けられた遠赤外カメラ付き車両用外装部材が提供される。
図１は、本発明の車両用外装部材の一実施形態の概略平面図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図３は、本発明の車両用外装部材の一実施形態の概略断面図である。 図４は、本発明の車両用外装部材の一実施形態の概略断面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る車両用外装部材と遠赤外カメラの位置関係を説明する概略断面図である。 図６は、図５における投影図を説明する概略図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る車両用外装部材と遠赤外カメラの位置関係を説明する概略断面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る車両用外装部材と遠赤外カメラの位置関係を説明する概略断面図である。 図９は、本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材の一実施形態の概略断面図である。 図１０は、実施例における遠赤外線透過部材Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｊの赤外線透過スペクトルである。 図１１は、実施例において実施した試験（熱画像視認評価）における、歩行者との位置関係を示す熱画像である。 図１２は、実施例において実施した試験（熱画像視認評価）における、例１（α＝３０°及び６０°）、例５（α＝３０°）、例１０（α＝３０°及び４５°）、例１２（α＝３０°）、例１３（α＝３０°）、例１５（α＝３０°）で得られた歩行者を切り出した熱画像である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために模式化されており、実際のサイズや縮尺を必ずしも正確に表したものではない。
　図１に本発明の車両用外装部材の一実施形態の概略平面図を、図２に図１のＡ－Ａ線に沿った断面図をそれぞれ示す。本実施形態に係る車両用外装部材は、車両のフロントガラスに適用される窓部材であり、特に遠赤外カメラを備える車両に取り付けられる窓部材である。
　なお、本発明の車両用外装部材の実施形態は、車両のフロントガラスに適用される窓部材に限定されない。例えばリアガラスやサイドガラスに適用される窓部材であってもよく、また、窓部材以外であってもよく、例えばピラー用の外装部材であってもよい。
　本実施形態の窓部材１を構成するガラス基体２は、単板のガラスであってもよく、合わせガラスであってもよい。また、ガラス基体２には物理強化や化学強化等の強化処理が施されていてもよい。
　本実施形態の窓部材１は、遮光領域３を備える。通常、窓部材１は、中央部にドライバーの視野を確保するための透光領域４を備え、その周囲を囲うように遮光領域３を備える。また、遠赤外カメラやその他のセンサは通常窓部材１の上部に取り付けられるが、図１に示すようにこれらの取り付けられる部位の周辺にも遮光領域３が設けられる。このように遮光領域３が設けられることにより各種センサが太陽光から保護されるため好ましい。また、各種センサの配線が車外から見えなくなるので、意匠性の観点からも好ましい。
　遮光領域３は、窓部材１を構成するガラス基体２に遮光層５を設けることにより形成される。すなわち、遮光領域３は、窓部材１の平面視において、ガラス基体２が遮光層５を備える領域である。
　遮光層５としては、例えばセラミックス遮光層や遮光フィルムを用いることができる。セラミックス遮光層としては、例えば黒色セラミックス層等の従来公知の材料からなるセラミックス層を用いることができる。遮光フィルムとしては、例えば遮光ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、遮光ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、遮光ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）フィルム等を用いることができる。
　遮光層５は、通常ガラス基体２の車内側の面に形成されるが、車外側の面に形成されてもよく、また、ガラス基体２が合わせガラスである場合には、合わせガラスを形成する２枚のガラスの中間に形成されてもよい。
　また、本実施形態の窓部材１は、遮光領域３内に、遠赤外線透過領域６を備える。
　遠赤外線透過領域６は、遮光領域３内に形成された開口部７と、開口部７内に配置された遠赤外線透過部材８とを有する領域である。
　遠赤外線透過部材８の波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率が１５％未満であると、遠赤外線透過領域６の遠赤外線透過率が不足し、遠赤外カメラの性能が十分に発揮されない。したがって、本実施形態における遠赤外線透過部材８の波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率は２５％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上、特に好ましくは８５％以上とする。なお、遠赤外線の平均透過率を８５％以上に向上させるためには反射防止膜が必須となる。
　遠赤外線透過部材の材料は、上記の透過率を満足すれば特に限定はされないが、例えばＺｎＳ、Ｇｅ、Ｓｉ、カルコゲナイトガラス等が挙げられる。
　カルコゲナイトガラスの好ましい組成としては、
　原子％表示で、
　Ｇｅ＋Ｇａ；７％～２５％、
　Ｓｂ；０％～３５％、
　Ｂｉ；０％～２０％、
　Ｚｎ；０％～２０％、
　Ｓｎ；０％～２０％、
　Ｓｉ；０％～２０％、
　Ｌａ；０％～２０％、
　Ｓ＋Ｓｅ＋Ｔｅ；５５％～８０％、
　Ｔｉ；０．００５％～０．３％、
　Ｌｉ＋Ｎａ＋Ｋ＋Ｃｓ；０％～２０％、
　Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ＋Ｉ；０％～２０％含有する組成である。そして、このガラスは、１４０℃～５５０℃のガラス転移点（Ｔｇ）を有することが好ましい。
　遠赤外線透過部材８を開口部７に取り付ける方法は特に限定されないが、例えばウレタン系接着剤及び／又はアクリル系接着剤等の接着剤により取り付けることができる。一般的に、自動車の窓ガラスと遠赤外線透過部材の熱膨張差は大きいため、これを緩和でき、さらに接着強度、耐衝撃性、耐環境特性に優れる接着剤を選択することが好ましい。耐環境特性を向上させるために、車外側の接着面を樹脂等で保護しても良い。
　遠赤外線透過部材８と開口部７の間には、０．２～１．５ｍｍのギャップがあることが好ましい。当該ギャップが０．２ｍｍ未満では、自動車の窓ガラスと遠赤外線透過部材の熱膨張差により、窓ガラスが光学的に歪む、もしくは窓ガラス及び／又は遠赤外線透過部材が破損するおそれがある。当該ギャップはより好ましくは０．３ｍｍ以上、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上である。一方で、当該ギャップが１．５ｍｍ超では接着強度や耐衝撃性が損なわれるおそれがある。当該ギャップはより好ましくは１．２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．０ｍｍ以下である。
　遠赤外線透過部材８の車外側の面は、図２に示すように遮光領域３の、車外側の面と面一に形成されていることが好ましい。車外側の面と面一に形成されていないと、例えば車両のフロントガラスに適用される場合、ワイパーの拭き取り効果が損なわれるおそれがある。また、フロントガラス以外に適用される場合も、段差があることで車両としてのデザイン性が損なわれる、段差に砂埃等が堆積する等のおそれがある。さらに遠赤外線透過部材は、適用される車両用外装部材の曲面形状に合わせて成形されていることが好ましい。遠赤外線透過部材の成形方法は特に限定されないが、曲面形状や部材に応じて、研磨もしくはモールド成形が選択される。
　遠赤外線透過部材８は、車外側の面や車内側の面にコーティングがなされていてもよい。例えば、車外側もしくは車内側、または両側の面に、すなわち車外側の面と車内側の面との少なくとも一方に、反射防止膜を備えてもよい。反射防止膜としては、１～１２層の反射防止膜が好ましく、材質は特に限定されないが、Ｇｅ、Ｓｉ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ａｓ２Ｓ３、Ａｓ２Ｓｅ３、金属酸化物（Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｕＯ、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２）、水素化炭素、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、フッ化金属（ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＰｂＦ２、ＬａＦ３、ＹＦ３）が好ましい。最も車外側の層は耐擦傷性の観点から、モース硬度７以上、かつ遠赤外線の透過率が高い膜が好ましい。最も車外側の層はダイヤモンドライクカーボン膜であることが特に好ましい。
　遠赤外線透過部材８の形状は特に限定されないが、開口部７の形状にあわせた板状の形状であることが好ましい。すなわち、例えば開口部７が円形である場合は、遠赤外線透過部材８は円板状（円柱状）であることが好ましい。
　また、図３に示すように、本実施形態の窓部材１においては、車内側の面における開口部７の面積が、車外側の面における開口部７の面積より小さい構成とし、遠赤外線透過部材８の形状もこれにあわせて車内側の面における面積が車外側の面における面積より小さくすることが好ましい。このような構成とすることにより、車外側からの衝撃に対する強度が向上する。図４に示すように本実施形態の窓部材のガラス基板が第１のガラス２ａ（車外側）と第２のガラス２ｂ（車内側）とを備える合わせガラスである場合は、第１のガラス２ａの開口部７ａの面積を、第２のガラス２ｂの開口部７ｂの面積より大きくし、第１のガラス２ａの開口部７ａのサイズに合わせた遠赤外線透過部材８を第１のガラス２ａの開口部７ａ内に配置すればよい。
　また、強度の観点から遠赤外線透過部材８の厚みは１．５ｍｍ以上とし、好ましくは２．０ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上とする。波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率が確保される限りは遠赤外線透過部材８の厚みの上限は特に限定されないが、通常は５．０ｍｍ以下である。
　なお、遠赤外カメラの視野角の広角化と、機械的特性の向上との両立を図る等の理由から、遠赤外線透過部材をレンズ形状にしてもよい。このような構成とすると、遠赤外線透過部材の面積が小さくても効率的に遠赤外光を集光することができるため好ましい。この場合、レンズ形状の遠赤外線透過部材の個数は１～３個が好ましく、典型的には２個が好ましい。さらにレンズ形状の遠赤外線透過部材は、予め調芯されモジュール化され、遠赤外カメラを車両用外装部材に接着させる筐体、もしくはブラケットと一体化されていることが特に好ましい。
　遠赤外線透過部材８の車外側の面が大きすぎると、窓部材の強度が不足する。したがって、本実施形態における遠赤外線透過部材８の車外側の面内の任意の２点を結ぶ直線のうち最長の直線の長さは８０ｍｍ以下とし、好ましくは７０ｍｍ以下、より好ましくは６５ｍｍ以下とする。なお、当該長さは、遠赤外線透過部材８の車外側の面の形状が円形である場合は、直径にあたる長さである。
　また、本実施形態の窓部材１に取り付けられた遠赤外カメラに届く遠赤外線放射量は、遠赤外カメラの光軸方向に遠赤外線透過部材８を投影して得られる投影図の内側に形成される円のうち最も大きい円のサイズに依存する。以下に、図面を参照して詳細に説明する。
　図５は、窓部材１における遠赤外線透過領域６の周辺の拡大断面図である。窓部材１は、通常水平方向Ｈに対して所定の角度α傾いた状態で車両に取り付けられる。一方、遠赤外カメラ９は通常光軸Ｘがほぼ水平となるように取り付けられる。したがって、遠赤外カメラ９に届く遠赤外線放射量は、遠赤外線透過部材８のサイズのみならず、この傾斜角αにも依存することとなる。このことを考慮すると、遠赤外カメラ９に届く遠赤外線放射量を検討する際には、遠赤外カメラ９の光軸Ｘ方向に遠赤外線透過部材８を光軸Ｘに垂直な投影面１０に投影して得られる投影図１１の大きさを検討することが妥当である。また、遠赤外カメラ９の視野は通常円形であることから、当該投影図１１の内側に形成される円のうち最も大きい円１２のサイズを検討することが妥当である。図６に、図５における投影面１０に投影された投影図１１、及び当該投影図１１の内側に形成される円のうち最も大きい円１２を説明する概略図を示す。
　本発明者らは実験を繰り返し、当該投影図１１の内側に形成される円のうち最も大きい円１２の直径が１２ｍｍ未満であると遠赤外カメラ９に届く遠赤外線放射量が減少し、得られる熱画像に輝度低下とボケが生じ、熱画像の鮮明度が十分に確保できないことを見出した。
　したがって、本実施形態の窓部材１においては、遠赤外カメラ９の光軸Ｘ方向に遠赤外線透過部材８を投影して得られる投影図１１の内側に形成される円のうち最も大きい円１２の直径を１２ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上とする。
　なお、遠赤外カメラ９の光軸Ｘ方向に遠赤外線透過部材８を投影して得られる投影図１１とは、遠赤外線透過部材８の車外側の面の形状を、光軸Ｘに垂直な平面に対して光軸Ｘ方向に投影して得られる図形をいうものとする。
　なお、遠赤外線透過部材８の大きさやガラス基体２の厚みにも依存するが、本実施形態の窓部材１を車両に取り付ける際の水平方向に対する傾きの角度αが小さすぎると以下に示すような不都合が生じる。すなわち、角度αが小さすぎる場合、窓部材１を光軸Ｘと平行な方向に観察した場合において、遠赤外線透過部材８のみを備える領域、すなわち、ガラス基体や遮光層を備えない領域（図７における領域Ｙ）が小さくなる。この領域Ｙが小さすぎると、遠赤外カメラにより得られる熱画像の鮮明度を十分に確保できなくなるおそれがある。したがって、角度αは、この領域Ｙが小さすぎないような角度を適宜選択する。
　また、ガラス基板が第１のガラス２ａ（車外側）と第２のガラス２ｂ（車内側）とを備える合わせガラスである場合は、図８に示すように、第１のガラス２ａの開口部７ａの中心と第２のガラス２ｂの開口部７ｂ中心を適宜ずらしてもよい。このような構成とすることにより、特に角度αが小さい場合でも領域Ｙの大きさを確保するために開口部７ａや開口部７ｂを過度に大きくする必要がなくなるため、特に高い強度と高い鮮明度を両立できる。
　また、本実施形態の窓部材１は、遮光領域３内に可視光透過率が７０％以上である可視光透過領域１３を更に備えることが好ましい。可視光透過領域１３を備えることにより、当該領域から外部を撮像するように可視光カメラを取り付けることができる。
　遠赤外カメラに加えて更に可視光カメラを取り付けることにより、これら２つのカメラにより得られる情報をあわせて車外の情報を認識できるようになり、物体認識の精度向上に寄与できる。また、遮光領域３内に遠赤外線透過領域６と可視光透過領域１３とを設けることにより、遠赤外カメラと可視光カメラを近い位置に取り付けることができるため、それぞれのカメラから得られるデータを演算処理する際の負荷が軽減され、また電源や信号ケーブルの取り廻しも好適となる。
　可視光透過領域１３は遮光領域３内において部分的に遮光層５を備えない領域である。
　また、本実施形態の窓部材１は、可視光カメラ以外にも、例えばＬｉＤＡＲやミリ波レーダーをさらに備えてもよい。
＜遠赤外カメラ付き車両用外装部材＞
　次に、本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材について説明する。
　図９に、本発明の遠赤外カメラ付き車両用外装部材の一実施形態の概略断面図を示す。本実施形態に係る遠赤外カメラ付き車両用外装部材１００は、車両のフロントガラスに適用される窓部材１に遠赤外カメラ９が取り付けられた、遠赤外カメラ付き窓部材である。
　なお、本実施形態における車両用外装部材は、先述と同様に車両のフロントガラスに適用される窓部材に限定されない。
　本実施形態の遠赤外カメラ付き窓部材１００は、窓部材１と、遠赤外カメラ９とを備える。窓部材１については、先述のとおりである。遠赤外カメラ９は、窓部材１の遠赤外線透過領域を通して外部の熱画像を撮像できるように窓部材１に取り付けられている。
　遠赤外カメラ９の種類は特に限定されず、公知の遠赤外カメラを用いることができる。遠赤外カメラ９は、例えばブラケット１４により窓部材１に取り付けられる。遠赤外カメラ９は、通常光軸Ｘが略水平となるように取り付けられる。
　遠赤外カメラ９により得られる画像（熱画像）を鮮明にするには、遠赤外カメラ９の温度が一定に保たれることが好ましい。
　遠赤外カメラ９の温度を一定に保つ手段として、ブラケット１４内の断熱性を高くすることが挙げられる。ブラケット１４内の断熱性を高くするには、ブラケット１４の内部を真空に保ったり、ブラケット１４の内部に断熱材を充填したりすればよい。すなわち、本実施形態の遠赤外カメラ付き窓部材１００においては、遠赤外カメラ９はブラケット１４を介して窓部材１に取り付けられており、ブラケット１４の内部は真空に保たれている、又は、断熱材が充填されていることが好ましい。
　また、遠赤外カメラ９の温度を一定に保つ手段として、温度調節器によりブラケット１４内の温度を調整することが挙げられる。すなわち、本実施形態の遠赤外カメラ付き窓部材１００においては、遠赤外カメラ９はブラケット１４を介して窓部材に取り付けられており、ブラケット１４内の温度を調節するための温度調節器をさらに備えることが好ましい。
　また、窓部材１が可視光透過領域１３を有する場合は、本実施形態の遠赤外カメラ付き窓部材１００は、さらに当該可視光透過領域１３を通して外部の画像を撮像できるように窓部材１に取り付けられている可視光カメラを備えることが好ましい。
　遠赤外カメラに加えて更に可視光カメラを備えることにより、先述のとおりこれら２つのカメラにより得られる情報をあわせて車外の情報を認識できるようになる。
　また、この場合、遠赤外カメラの光軸と可視光カメラとの光軸とを略平行にし、また、これらの光軸間の距離が２０ｃｍ以下にすることが好ましい。なお、略平行とは、これらの光軸が完全な平行である場合のみならず、誤差程度にわずかに平行からずれる場合も含む概念である。このようにすることで、遠赤外カメラの光軸と可視光カメラの視野の中心がほぼ一致するため、これらのカメラから得られた画像を組み合わせて情報処理する際に好ましい。
　また、可視光カメラは第１カメラと第２カメラとを備えるステレオカメラであってもよい。この場合、遠赤外カメラは第１カメラと第２カメラとの間に配置することが好ましい。また、この場合、遠赤外カメラ、第１カメラ及び第２カメラの全ての光軸を略平行にし、またいずれのカメラの光軸間の距離も２０ｃｍ以下とすることが好ましい。
　さらに、可視光カメラ以外にも、例えばＬｉＤＡＲ、ミリ波レーダーをさらに備えてもよい。この場合も、それぞれのセンサは信号の干渉を抑制した上で近接配置することが好ましい。
　以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
＜遠赤外線透過部材の準備＞
　Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｎＳ、またはカルコゲナイドガラスからなる、サイズの異なる円柱状の遠赤外線透過部材（遠赤外線透過部材Ａ～Ｑ）を準備した。各遠赤外線透過部材の材料、直径Ｌ及び厚みｔを表１～３に示す。
　なお、遠赤外線透過部材Ｊは、以下のようにして作製した。まず、原子％表記でＧａ　６．０％、Ｓｂ　２４．０％、Ｓｎ　４．０％、Ｓ　６２．０％、Ｃｓ　２．０％、Ｃｌ　２．０％となるようにガラス原料を混合し、内径２５ｍｍの石英ガラス管に封入して７５０℃まで昇温して４時間溶解させた。その後、溶解させたガラスを急冷、徐冷して得られたインゴットを石英ガラス管ごと切断し、研磨して、遠赤外線透過部材Ｊを得た。
　さらに、遠赤外線透過部材Ｏは、車外側の面にＧｅ、Ｓｉ、ＹＦ３からなる５層の反射防止膜を、遠赤外線透過部材Ｐは、車外側の面にＤＬＣ、Ｓｉの２層、車内側の面にＺｎＳ、Ｇｅの５層からなる反射防止膜を、遠赤外線透過部材Ｑは、車外側の面にＤＬＣの１層、車内側の面にＺｎＳ、Ｇｅの２層からなる反射防止膜をそれぞれ蒸着法により付与した。
＜波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率の測定＞
　各遠赤外線透過部材の赤外線透過スペクトルを、フーリエ変換型赤外分光装置（ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、商品名：Ｎｉｃｏｌｅｔ　ｉＳ１０）を用いて測定し、得られた赤外線透過スペクトルから、波長８～１３μｍにおける平均透過率を求めた。結果を表１及び表２に示す。また、図１０に遠赤外線透過部材Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｊの赤外線透過スペクトルを示す。
＜窓部材の製造＞
（例１）
　まず、３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚み２．０ｍｍのソーダライムガラスの間に厚み０．７６ｍｍのＰＶＢを配置した合わせガラスを準備した。次いで、合わせガラスの中心から、辺の方向に１００ｍｍ離れた点を中心として、直径１４ｍｍの貫通孔を形成した。
　次いで、ウレタン系接着剤を用いて、貫通孔に遠赤外線透過部材Ａを外側の面と面一になるように取り付けて、例１の窓部材を得た。なお、ウレタン系接着剤は常温で５日間乾燥させることにより硬化させた。
（例２、３）
　貫通孔の直径を２６．５ｍｍとしたこと、及び、それぞれ遠赤外線透過部材Ｂ、Ｃを取り付けたこと以外は例１と同様にして、例２、３の窓部材を得た。
（例４）
　アクリル系接着剤を用いたこと以外は例３と同様にして、例４の窓部材を得た。なお、アクリル系接着剤は１２０℃で１時間乾燥後、常温で５日間乾燥させることにより硬化させた。
（例５～８）
　それぞれ遠赤外線透過部材Ｄ～Ｇを取り付けたこと以外は例２と同様にして、例５～８の窓部材を得た。
（例９）
　アクリル系接着剤を用いたこと以外は例８と同様にして、例９の窓部材を得た。なお、アクリル系接着剤は１２０℃で１時間乾燥後、常温で５日間乾燥させることにより硬化させた。
（例１０～１３）
　それぞれ遠赤外線透過部材Ｈ～Ｋを取り付けたこと以外は例２と同様にして、例１０～１３の窓部材を得た。
（例１４、１５）
　貫通孔の直径を５１．５ｍｍとしたこと、及び、それぞれ遠赤外線透過部材Ｌ、Ｍを取り付けたこと以外は例１と同様にして、例１４、１５の窓部材を得た。
（例１６）
　貫通孔の直径を９１．５ｍｍとしたこと、及び、遠赤外線透過部材Ｎを取り付けたこと以外は例１と同様にして、例１６の窓部材を得た。
（例１７～１９）
　貫通孔の直径を５１．５ｍｍとしたこと、及び、それぞれ遠赤外線透過部材Ｏ、Ｐ、Ｑを取り付けたこと以外は例１と同様にして、例１７～１９の窓部材を得た。
＜落球強度評価＞
　例１～１９の窓部材を用いて、以下に示す落球強度評価１及び２を行った。いずれの試験も合格したものを「○」と、いずれか一方の試験でも不合格となったものを「×」と評価した。評価結果を表１及び表２に示す。（落球強度評価１）
　ＪＩＳ　Ｒ３２１１，３２１２－２０１５における耐衝撃性試験に準拠した落球装置及び支持枠を用いて評価を行った。
　まず、窓部材を温度２３℃、相対湿度５０％に保った室内に４時間保持後、外側の面が上向きになるように支持枠で固定した。次いで、窓部材の中心に、２２６ｇの鋼球を１０ｍの高さから落下させた。この際、鋼球が窓部材を貫通せず、かつ衝撃面の反対側からの剥離破片の総質量が１５ｇ以下であれば合格とした。（落球強度評価２）
　５０９ｇの鋼球を用いたこと以外は落球強度評価１と同様にして試験を行った。遠赤外線透過部材が破損したり、窓部材から脱離したりすることなく、かつ衝撃面の反対側からの剥離破片の総質量が１５ｇ以下であれば合格とした。
＜熱画像視認評価＞
　例１～１９の窓部材を用いて、以下に示す熱画像視認評価を行った。
　まず、窓部材を水平面からの角度がαとなるように設置した。次に、光軸が水平となり、かつ遠赤外透過部材の中心に来るように遠赤外カメラ（Ｗｕｈａｎ　Ｇｕｉｄｅ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ社製、Ｃｕｂｅ４１７（解像度：４００×３００、水平画角：２０°、垂直画角：１５°、焦点距離：１９ｍｍ））を筐体が窓部材に接触するまで近付けて配置した。
　次いで、外気温２６℃において、図１１のように窓から１００ｍの距離に配置された歩行者を遠赤外カメラにより撮影した。得られた熱画像から歩行者を中心に２０×３０ピクセルを切り出し、それぞれ画像解析により熱画像コントラストを「最高輝度／最低輝度」で評価した。当該熱画像コントラストの値が大きいほど、鮮明な画像が得られたことを意味する。当該熱画像コントラストの値が３．０以上であれば、１００ｍ先の歩行者を十分に認識可能である。
　例１の窓部材は、α＝３０°、６０°及び９０°で試験を行った。
　例２、５、７、１０、１２、１３及び１９の窓部材は、α＝３０°及び４５°で試験を行った。
　例３、６、８、１１、及び１４～１８の窓部材は、α＝３０°で試験を行った。
　なお、例４及び例９はそれぞれ例３及び例８と接着剤の種類のみが異なる例であり、熱画像視認評価の結果はこれらの結果と同じであると考えられるため、試験を行わなかった。
　表１及び２に、αの値、光軸方向に遠赤外線透過部材を投影して得られる投影図の内側に形成される円の内最も大きい円の直径Ｒの値、及び熱画像コントラストの値を示す。
　また、図１２に例１（α＝３０°及び６０°）、例５（α＝３０°）、例１０（α＝３０°及び４５°）、例１２（α＝３０°）、例１３（α＝３０°）、例１５（α＝３０°）における歩行者を切り出した熱画像を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
　各例についての落球強度評価の結果について、以下に説明する。
　厚みｔが１ｍｍである遠赤外線透過部材Ｂ、Ｆ、及びＬを使用した例２、７、及び１４は、強度が不足した。
　また、厚みｔは３ｍｍであるものの直径Ｌが９０ｍｍである遠赤外線透過部材Ｎを使用した例１６も、強度が不足した。
　一方、厚みｔが１．５ｍｍ以上であり直径Ｌが８０ｍｍ以下である遠赤外線透過部材Ａ、Ｃ～Ｅ、Ｇ～Ｋ、Ｍ、Ｏ～Ｑを使用した例１、３～６、８～１３、１５及び１７～１９は、十分に高い強度を有した。
　また、各例についての熱画像視認評価の結果について、以下に説明する。
　Ｒがそれぞれ６．３ｍｍ、１０．８ｍｍとなる例１のα＝３０°、６０°の試験では、十分な熱画像コントラストが得られず、図１２に示すように熱画像の鮮明度が低かった。一方、Ｒが１２．５ｍｍである例１のα＝９０°の試験では、十分な熱画像コントラストが得られた。
　波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率が１４％である遠赤外線透過部材Ｅを使用した例６の試験では、十分な熱画像コントラストが得られなかった。
　Ｒが１２ｍｍ以上、かつ遠赤外線透過部材の波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率が２５％以上である例２、３、５、７、８、１０～１９の試験では、いずれも十分な熱画像コントラストが得られた。
　上記の結果からも明らかなように、遠赤外線透過部材の厚みｔが１．５ｍｍ以上、直径Ｌが８０ｍｍ以下、波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率が２５％以上であり、光軸方向に遠赤外線透過部材を投影して得られる投影図の内側に形成される円の内最も大きい円の直径Ｒが１２ｍｍ以上であるものは、高い強度と十分な熱画像コントラストを兼ね備えた。
　本国際出願は２０１９年７月２４日に出願した日本国特許出願２０１９－１３６３２６号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１９－１３６３２６号の全内容を本国際出願に援用する。
　１　車両用外装部材（窓部材）；２　ガラス基体；２ａ　第１のガラス；２ｂ　第２のガラス；３　遮光領域；４　透光領域；５　遮光層；６　遠赤外線透過領域；７　開口部；７ａ　第１のガラスの開口部；７ｂ　第２のガラスの開口部；８　遠赤外線透過部材；９　遠赤外カメラ；１０　投影面；１１　投影図；１２　投影図の内側に形成される円のうち最も大きい円；１３　可視光透過領域；１４　ブラケット；１５　中間層；１００　遠赤外カメラ付き窓部材；Ｘ　光軸

Claims (15)

  1. 　遠赤外カメラを備える車両に取り付けられる、遮光領域を備える車両用外装部材であって、
    　前記遮光領域内に、開口部と、前記開口部内に配置された遠赤外線透過部材とを有する遠赤外線透過領域をさらに備え、
    　前記遠赤外線透過部材は、波長８～１３μｍの遠赤外線の平均透過率が２５％以上であり、前記遠赤外線透過部材の車外側の面内の任意の２点を結ぶ直線のうち最長の直線の長さが８０ｍｍ以下であり、
    　前記遠赤外カメラの光軸方向に前記遠赤外線透過部材を投影して得られる投影図の内側に形成される円の内最も大きい円の直径が１２ｍｍ以上であり、前記遠赤外線透過部材の平均厚みが１．５ｍｍ以上である、車両用外装部材。
  2. 　車両用窓部材である請求項１に記載の車両用外装部材。
  3. 　車両のピラー用外装部材である請求項１に記載の車両用外装部材。
  4. 　前記遠赤外線透過部材は、ＺｎＳ、Ｇｅ、Ｓｉ、カルコゲナイトガラスからなる群より選ばれる少なくとも１種の材料からなる、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用外装部材。
  5. 　前記遠赤外線透過部材の車外側の面及び車内側の面の少なくとも一方は１～１２層の反射防止膜を備え、前記反射防止膜のうち最も車外側の層は、ダイヤモンドライクカーボン膜である請求項１～４のいずれか１項に記載の車両用外装部材。
  6. 　前記遠赤外線透過部材の車外側の面は、前記遮光領域の車外側の面と面一に形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の車両用外装部材。
  7. 　前記遠赤外線透過部材はウレタン系接着剤及び／又はアクリル系接着剤により取り付けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載の車両用外装部材。
  8. 　車内側の面における前記開口部の面積が、車外側の面における前記開口部の面積より小さい、請求項１～７のいずれか１項に記載の車両用外装部材。
  9. 　前記遮光領域内に、可視光透過率が７０％以上である可視光透過領域をさらに備える請求項１～８のいずれか１項に記載の車両用外装部材。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の車両用外装部材と、遠赤外カメラとを備え、
    　前記遠赤外カメラは前記遠赤外線透過領域を通して外部の熱画像を撮像できるように前記車両用外装部材に取り付けられている、遠赤外カメラ付き車両用外装部材。
  11. 　請求項９に記載の車両用外装部材と、遠赤外カメラと、可視光カメラとを備え、前記遠赤外カメラは前記遠赤外線透過部材を通して外部の熱画像を撮像できるように前記車両用外装部材に取り付けられており、前記可視光カメラは前記可視光透過領域を通して外部の画像を撮像できるように前記車両用外装部材に取り付けられている、遠赤外カメラ付き車両用外装部材。
  12. 　前記遠赤外カメラの光軸と前記可視光カメラの光軸とが略平行であり、これらの光軸間の距離が２０ｃｍ以下である、請求項１１に記載の遠赤外カメラ付き車両用外装部材。
  13. 　前記可視光カメラは第１カメラと第２カメラとを備えるステレオカメラであり、前記遠赤外カメラは前記第１カメラと前記第２カメラの間に位置する請求項１１または１２に記載の遠赤外カメラ付き車両用外装部材。
  14. 　前記遠赤外カメラはブラケットを介して前記車両用外装部材に取り付けられており、前記ブラケット内部は真空に保たれている、又は、断熱材が充填されている、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の遠赤外カメラ付き車両用外装部材。
  15. 　前記遠赤外カメラはブラケットを介して前記車両用外装部材に取り付けられており、前記ブラケット内の温度を調節するための温度調節器をさらに備える、請求項１０～１４のいずれか１項に記載の遠赤外カメラ付き車両用外装部材。
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