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技術 ウインドシールド

出願人 日本板硝子株式会社
発明者 下川洋平寺西豊幸安藤邦雄
出願日 2020年1月28日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2020-012073
公開日 2021年8月10日 (6ヶ月経過) 公開番号 2021-116012
状態 未査定
技術分野 車両の窓 ワイパー、車両の清掃 ガラスの表面処理 ガラスの接着
主要キーワード 非遮蔽領域 半結合 情報取得領域 複合防 アウター層 日射吸収率 基含有金属化合物 加熱線
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

防曇性能を向上することが可能な、ウインドシールドを提供する。

解決手段

本発明は、光の照射及び/または受光を行うことで車外からの情報を取得する情報取得装置が配置可能なウインドシールドであって、前記光が通過する少なくとも1つの情報取得領域を有する、合わせガラスと、前記合わせガラスの車内側の面において、前記情報取得領域を覆うように配置される、防曇シートと、を備え、前記情報取得領域の少なくとも一部の領域においては、前記合わせガラスと前記防曇シートとの間に空気層が形成されている。

概要

背景

近年、自動車安全性能飛躍的に向上しつつあり、その1つとして前方車両との衝突を回避するため、前方車両との距離及び前方車両の速度を感知し、異常接近時には、自動的にブレーキが作動する安全システムが提案されている。このようなシステムは、前方車両との距離などをレーザーレーダカメラを用いて計測している。レーザーレーダやカメラは、一般的に、ウインドシールドの内側に配置され、赤外線等の光を前方に向けて照射することで、計測を行う(例えば、特許文献1)。

概要

防曇性能を向上することが可能な、ウインドシールドを提供する。本発明は、光の照射及び/または受光を行うことで車外からの情報を取得する情報取得装置が配置可能なウインドシールドであって、前記光が通過する少なくとも1つの情報取得領域を有する、合わせガラスと、前記合わせガラスの車内側の面において、前記情報取得領域を覆うように配置される、防曇シートと、を備え、前記情報取得領域の少なくとも一部の領域においては、前記合わせガラスと前記防曇シートとの間に空気層が形成されている。

目的

そして、このような問題を解決するため、ガラス板に防曇シートを配置することが提案されているが、さらなる改良が望まれていた

効果

実績

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牽制数
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請求項1

光の照射及び/または受光を行うことで車外からの情報を取得する情報取得装置が配置可能なウインドシールドであって、前記光が通過する少なくとも1つの情報取得領域を有する、合わせガラスと、前記合わせガラスの車内側の面において、前記情報取得領域を覆うように配置される、防曇シートと、を備え、前記情報取得領域の少なくとも一部の領域においては、前記合わせガラスと前記防曇シートとの間に空気層が形成されている、ウインドシールド。

請求項2

前記防曇シートは、基材フィルムと、当該基材フィルム上に積層された防曇層と、を備え、前記基材フィルムにおいて、前記防曇層が積層された面とは反対側の面は、粘着層により前記合わせガラスに固定されている、請求項1のウインドシールド。

請求項3

前記基材フィルムは、前記粘着層が配置されている領域と、前記粘着層が配置されていない領域と、を有し、前記粘着層が配置されていない領域と、前記情報取得領域とが重複している、請求項2のウインドシールド。

請求項4

前記情報取得領域の全体が、前記粘着層が配置されていない領域である、請求項3のウインドシールド。

請求項5

前記粘着層の厚みは、1〜2000μm以上である、請求項2から4のいずれかに記載のウインドシールド。

請求項6

前記合わせガラスにおける、前記情報取得領域の車内側の面の曲率半径は、10000mm以下である、請求項1から5のいずれかに記載のウインドシールド。

請求項7

複数の前記情報取得領域が形成されている、請求項1から6のいずれかに記載のウインドシールド。

請求項8

前記合わせガラスの一部を遮蔽するとともに、前記情報取得領域と対応する位置に開口が形成されたマスク層をさらに備え、前記粘着層は、前記遮蔽層上に配置される、請求項1から7のいずれかに記載のウインドシールド。

請求項9

前記防曇シートの前記基材フィルムの周縁に沿って前記粘着層が積層されている、請求項1から8のいずれかに記載のウインドシールド。

請求項10

前記合わせガラスにおいて、前記空気層と接している領域は、−10℃の環境下で結露しないように構成されている、請求項1から9のいずれかに記載のウインドシールド。

技術分野

0001

本発明は、光の照射及び/または受光を行うことで車外からの情報を取得する情報取得装置が配置可能なウインドシールドに関する。

背景技術

0002

近年、自動車安全性能飛躍的に向上しつつあり、その1つとして前方車両との衝突を回避するため、前方車両との距離及び前方車両の速度を感知し、異常接近時には、自動的にブレーキが作動する安全システムが提案されている。このようなシステムは、前方車両との距離などをレーザーレーダカメラを用いて計測している。レーザーレーダやカメラは、一般的に、ウインドシールドの内側に配置され、赤外線等の光を前方に向けて照射することで、計測を行う(例えば、特許文献1)。

先行技術

0003

特開2006−96331号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記のように、レーザーレーダやカメラなどの測定装置は、ウインドシールドを構成するガラス板内面側に配置され、ガラス板を介して光の照射や受光を行っている。ところが、気温の低い日や寒冷地では、ガラス板が曇ることがある。しかしながら、ガラス板が曇ると、測定装置から正確に光を照射できなかったり、あるいは受光できなかったりするおそれがある。これにより、車間距離などが正確に算出されない可能性もある。

0005

このような問題は、車間距離の測定装置に限られず、例えば、レインセンサライトセンサ光ビーコンなどの光の受光によって車外からの情報を取得する情報取得装置全般に生じうる問題である。

0006

そして、このような問題を解決するため、ガラス板に防曇シートを配置することが提案されているが、さらなる改良が望まれていた。

0007

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、防曇性能を向上することが可能な、ウインドシールドを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

項1.光の照射及び/または受光を行うことで車外からの情報を取得する情報取得装置が配置可能なウインドシールドであって、
前記光が通過する少なくとも1つの情報取得領域を有する、合わせガラスと、
前記合わせガラスの車内側の面において、前記情報取得領域を覆うように配置される、防曇シートと、
を備え、
前記情報取得領域の少なくとも一部の領域においては、前記合わせガラスと前記防曇シートとの間に空気層が形成されている、ウインドシールド。

0009

項2.前記防曇シートは、基材フィルムと、当該基材フィルム上に積層された防曇層と、を備え、
前記基材フィルムにおいて、前記防曇層が積層された面とは反対側の面は、粘着層により前記合わせガラスに固定されている、項1のウインドシールド。

0010

項3.前記基材フィルムは、前記粘着層が配置されている領域と、前記粘着層が配置されていない領域と、を有し、
前記粘着層が配置されていない領域と、前記情報取得領域とが重複している、項2のウインドシールド。

0011

項4.前記情報取得領域の全体が、前記粘着層が配置されていない領域である、項3のウインドシールド。

0012

項5.前記粘着層の厚みは、1〜2000μm以上である、項2から4のいずれかに記載のウインドシールド。

0013

項6.前記合わせガラスにおける、前記情報取得領域の車内側の面の曲率半径は、10000mm以下である、項1から5のいずれかに記載のウインドシールド。

0014

項7.複数の前記情報取得領域が形成されている、項1から6のいずれかに記載のウインドシールド。

0015

項8.前記合わせガラスの一部を遮蔽するとともに、前記情報取得領域と対応する位置に開口が形成されたマスク層をさらに備え、
前記粘着層は、前記遮蔽層上に配置される、項1から7のいずれかに記載のウインドシールド。

0016

項9.前記防曇シートの前記基材フィルムの周縁に沿って前記粘着層が積層されている、項1から8のいずれかに記載のウインドシールド。

0017

項10.前記合わせガラスにおいて、前記空気層と接している領域は、−10℃の環境下で結露しないように構成されている、項1から9のいずれかに記載のウインドシールド。

発明の効果

0018

本発明に係るウインドシールドによれば、防曇性を向上することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明に係るウインドシールドの一実施形態を示す平面図である。
図1の断面図である。
合わせガラスの断面図である。
車載システム概略構成を示すブロック図である。
合わせガラスに貼り付けられた防曇シートの断面図である。
図5の平面図である。
防曇積層体の断面図である。
合わせガラスに貼り付けられた防曇シートの他の例を示す平面図である。
実施例に係る防曇シートの平面図である。
図9の断面図である。
防曇性能の評価を行う装置の概略図である。

0020

まず、図1及び図2を用いて、本実施形態に係るウインドシールドの構成について説明する。図1はウインドシールドの平面図、図2図1の断面図である。なお、説明の便宜のため、図1の上下方向を「上下」、「垂直」、「縦」と、図1の左右方向を「左右」と称することとする。図1は、車内側から見たウインドシールドを例示している。すなわち、図1紙面奥側が車外側であり、図1の紙面手前側が車内側である。

0021

このウインドシールドは、略矩形状の合わせガラス10を備えており、傾斜状態で車体に設置されている。そして、この合わせガラス10の車内側を向く内面130には、車外からの視野を遮蔽するマスク層110が設けられており、撮影装置2は、このマスク層110により車外から見えないように配置されている。但し、撮影装置2は、車外の状況を撮影するためのカメラである。そのため、マスク層110には撮影装置2と対応する位置に撮影窓(開口)113が設けられ、この撮影窓113を介して、車内に配置された撮影装置2は、車外の状況を撮影可能となっている。

0022

撮影装置2には画像処理装置3が接続しており、撮影装置2により取得された撮影画像は、この画像処理装置3で処理される。撮影装置2及び画像処理装置3は車載システム5を構成しており、この車載システム5は、画像処理装置3の処理に応じて様々な情報を乗車者に提供することができる。

0023

また、ウインドシールド1の車内側の面には、撮影窓113を覆うように防曇シートが取り付けられている。以下、各構成要素について説明する。

0024

<1.合わせガラス>
図3は合わせガラスの断面図である。同図に示すように、この合わせガラス10は、外側ガラス板11及び内側ガラス板12を備え、これらガラス板11、12の間に樹脂製の中間膜13が配置されている。以下、これらの構成について説明する。

0025

<1−1.ガラス板>
まず、外側ガラス板11及び内側ガラス板12から説明する。外側ガラス板11及び内側ガラス板12は、公知のガラス板を用いることができ、熱線吸収ガラス、一般的なクリアガラスグリーンガラス、またはUVグリーンガラスで形成することもできる。但し、これらのガラス板11、12は、自動車が使用される国の安全規格に沿った可視光線透過率を実現する必要がある。例えば、外側ガラス板11により必要な日射吸収率を確保し、内側ガラス板12により可視光線透過率が安全規格を満たすように調整することができる。以下に、クリアガラス、熱線吸収ガラス、及びソーダ石灰系ガラスの一例を示す。

0026

(クリアガラス)
SiO2:70〜73質量%
Al2O3:0.6〜2.4質量%
CaO:7〜12質量%
MgO:1.0〜4.5質量%
R2O:13〜15質量%(Rはアルカリ金属
Fe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3):0.08〜0.14質量%

0027

(熱線吸収ガラス)
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Fe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3)の比率を0.4〜1.3質量%とし、CeO2の比率を0〜2質量%とし、TiO2の比率を0〜0.5質量%とし、ガラス骨格成分(主に、SiO2やAl2O3)をT−Fe2O3、CeO2およびTiO2の増加分だけ減じた組成とすることができる。

0028

(ソーダ石灰系ガラス)
SiO2:65〜80質量%
Al2O3:0〜5質量%
CaO:5〜15質量%
MgO:2質量%以上
NaO:10〜18質量%
K2O:0〜5質量%
MgO+CaO:5〜15質量%
Na2O+K2O:10〜20質量%
SO3:0.05〜0.3質量%
B2O3:0〜5質量%
Fe2O3に換算した全酸化鉄(T−Fe2O3):0.02〜0.03質量%

0029

本実施形態に係る合わせガラスの厚みは特には限定されないが、外側ガラス板11と内側ガラス板12の厚みの合計を、例として2.1〜6mmとすることができ、軽量化の観点からは、外側ガラス板11と内側ガラス板12の厚みの合計を、2.4〜3.8mmとすることが好ましく、2.6〜3.4mmとすることがさらに好ましく、2.7〜3.2mmとすることが特に好ましい。このように、軽量化のためには、外側ガラス板11と内側ガラス板12との合計の厚みを小さくすることが必要であるので、各ガラス板のそれぞれの厚みは、特には限定されないが、例えば、以下のように、外側ガラス板11と内側ガラス板12の厚みを決定することができる。

0030

外側ガラス板11は、主として、外部からの障害に対する耐久性耐衝撃性が必要であり、例えば、この合わせガラスを自動車のウインドシールドとして用いる場合には、小石などの飛来物に対する耐衝撃性能が必要である。他方、厚みが大きいほど重量が増し好ましくない。この観点から、外側ガラス板11の厚みは1.8〜2.3mmとすることが好ましく、1.9〜2.1mmとすることがさらに好ましい。何れの厚みを採用するかは、ガラスの用途に応じて決定することができる。

0031

内側ガラス板12の厚みは、外側ガラス板11と同等にすることができるが、例えば、合わせガラスの軽量化のため、外側ガラス板11よりも厚みを小さくすることができる。具体的には、ガラスの強度を考慮すると、0.6〜2.0mmであることが好ましく、0.8〜1.6mmであることが好ましく、1.0〜1.4mmであることが特に好ましい。更には、0.8〜1.3mmであることが好ましい。内側ガラス板12についても、何れの厚みを採用するかは、ガラスの用途に応じて決定することができる。

0032

ここで、ガラス板(合わせガラス)10が湾曲している場合の厚みの測定方法の一例について説明する。まず、測定位置については、ガラス板の左右方向の中央を上下方向に延びる中央線S上の上下2箇所である。測定機器は、特には限定されないが、例えば、株式会社テクロック製のSM−112のようなシックネスゲージを用いることができる。測定時には、平らな面にガラス板の湾曲面が載るように配置し、上記シックネスゲージでガラス板の端部を挟持して測定する。なお、ガラス板が平坦な場合でも、湾曲している場合と同様に測定することができる。

0033

合わせガラス10の車内側の面において、撮影窓113と対応する部分の曲率半径は、例えば、1000mm以上10000mm以下とすることができ、3000mm以上9000mm以下とすることがさらに好ましい。この曲率半径は、後述するように、撮影窓113を覆うように配置される防曇シート7の貼付性に影響を与える可能性がある。すなわち、曲率半径が小さいと、例えば、スキージで防曇シート7を押しつけて貼り付ける際に、防曇シート7を固定するための粘着層に加わる応力によって、粘着層の厚みが変化しやすくなり、歪の原因になるおそれがある。また、平面状の防曇シート7を湾曲した撮影窓113に貼ると、防曇シート7の中央部付近に配置された粘着層が延ばされる。これにより、変形しやすい粘着層は、中央部の厚みが薄くなり、厚みが均一でなくなる。以上の例は、防曇シート7の全体に粘着層を塗布して貼り付ける場合に起こりうる問題であるが、例えば、粘着層の厚みの大きい個所と小さい箇所で、例えば、2%の差があれば、歪の原因になり得る。しかしながら、本実施形態のウインドシールドは、後述するように、撮影窓113に粘着層がない領域が存在するので歪の原因すらならない。

0034

<1−2.中間膜>
中間膜13は、少なくとも一層で形成されており、一例として、図3に示すように、軟質コア層131を、これよりも硬質アウター層132で挟持した3層で構成することができる。但し、この構成に限定されるものではなく、コア層131と、外側ガラス板11側に配置される少なくとも1つのアウター層132とを有する複数層で形成されていればよい。例えば、コア層131と、外側ガラス板11側に配置される1つのアウター層132を含む2層の中間膜13、またはコア層131を中心に両側にそれぞれ2層以上の偶数のアウター層132を配置した中間膜13、あるいはコア層131を挟んで一方に奇数のアウター層132、他方の側に偶数のアウター層132を配置した中間膜13とすることもできる。なお、アウター層132を1つだけ設ける場合には、上記のように外側ガラス板11側に設けているが、これは、車外や屋外からの外力に対する耐破損性能を向上するためである。また、アウター層132の数が多いと、遮音性能も高くなる。

0035

コア層131はアウター層132よりも軟質であるかぎり、その硬さは特には限定されない。各層131,132を構成する材料は、特には限定されないが、例えば、ヤング率を基準として材料を選択することができる。具体的には、周波数100Hz,温度20度において、1〜20MPaであることが好ましく、1〜18MPaであることがさらに好ましく、1〜14MPaであることが特に好ましい。このような範囲にすると、概ね3500Hz以下の低周波数域で、STLが低下するのを防止することができる。一方、アウター層132のヤング率は、後述するように、高周波域における遮音性能の向上のために、大きいことが好ましく、周波数100Hz,温度20度において560MPa以上、600MPa以上、650MPa以上、700MPa以上、750MPa以上、880MPa以上、または1300MPa以上とすることができる。一方、アウター層132のヤング率の上限は特には限定されないが、例えば、加工性の観点から設定することができる。例えば、1750MPa以上となると、加工性、特に切断が困難になることが経験的に知られている。

0036

また、具体的な材料としては、アウター層132は、例えば、ポリビニルブチラール樹脂PVB)によって構成することができる。ポリビニルブチラール樹脂は、各ガラス板との接着性耐貫通性に優れるので好ましい。一方、コア層131は、例えば、エチレンビニルアセテート樹脂EVA)、またはアウター層を構成するポリビニルブチラール樹脂よりも軟質なポリビニルアセタール樹脂によって構成することができる。軟質なコア層を間に挟むことにより、単層樹脂中間膜と同等の接着性や耐貫通性を保持しながら、遮音性能を大きく向上させることができる。

0037

一般に、ポリビニルアセタール樹脂の硬度は、(a)出発物質であるポリビニルアルコール重合度、(b)アセタール化度、(c)可塑剤の種類、(d)可塑剤の添加割合などにより制御することができる。したがって、それらの条件から選ばれる少なくとも1つを適切に調整することにより、同じポリビニルブチラール樹脂であっても、アウター層132に用いる硬質なポリビニルブチラール樹脂と、コア層131に用いる軟質なポリビニルブチラール樹脂との作り分けが可能である。さらに、アセタール化に用いるアルデヒドの種類、複数種類のアルデヒドによる共アセタール化か単種のアルデヒドによる純アセタール化によっても、ポリビニルアセタール樹脂の硬度を制御することができる。一概には言えないが、炭素数の多いアルデヒドを用いて得られるポリビニルアセタール樹脂ほど、軟質となる傾向がある。したがって、例えば、アウター層132がポリビニルブチラール樹脂で構成されている場合、コア層131には、炭素数が5以上のアルデヒド(例えばn−ヘキシルアルデヒド、2−エチルブチルアルデヒド、n−へプチルアルデヒド、n−オクチルアルデヒド)、をポリビニルアルコールでアセタール化して得られるポリビニルアセタール樹脂を用いることができる。なお、所定のヤング率が得られる場合は、上記樹脂等に限定されることはい。

0038

また、中間膜13の総厚は、特に規定されないが、0.3〜6.0mmであることが好ましく、0.5〜4.0mmであることがさらに好ましく、0.6〜2.0mmであることが特に好ましい。また、コア層131の厚みは、0.1〜2.0mmであることが好ましく、0.1〜0.6mmであることがさらに好ましい。一方、各アウター層132の厚みは、0.1〜2.0mmであることが好ましく、0.1〜1.0mmであることがさらに好ましい。その他、中間膜13の総厚を一定とし、この中でコア層131の厚みを調整することもできる。

0039

コア層131及びアウター層132の厚みは、例えば、以下のように測定することができる。まず、マイクロスコープ(例えば、キーエンス社製VH−5500)によって合わせガラスの断面を175倍に拡大して表示する。そして、コア層131及びアウター層132の厚みを目視により特定し、これを測定する。このとき、目視によるばらつきを排除するため、測定回数を5回とし、その平均値をコア層131、アウター層132の厚みとする。例えば、図7に示すような合わせガラスの拡大写真を撮影し、このなかでコア層やアウター層132を特定して厚みを測定する。

0040

なお、中間膜13のコア層131、アウター層132の厚みは全面に亘って一定である必要はなく、例えば、ヘッドアップディスプレイに用いられる合わせガラス用に楔形にすることもできる。この場合、中間膜13のコア層131やアウター層132の厚みは、最も厚みの小さい箇所、つまり合わせガラスの最下辺部を測定する。中間膜13が楔形の場合、外側ガラス板及び内側ガラス板は、平行に配置されないが、このような配置も本発明におけるガラス板に含まれるものとする。すなわち、本発明においては、例えば、1m当たり3mm以下の変化率で厚みが大きくなるコア層131やアウター層132を用いた中間膜13を使用した時の外側ガラス板と内側ガラス板の配置を含む。

0041

中間膜13の製造方法は特には限定されないが、例えば、上述したポリビニルアセタール樹脂等の樹脂成分、可塑剤及び必要に応じて他の添加剤を配合し、均一に混練りした後、各層を一括押出し成型する方法、この方法により作成した2つ以上の樹脂膜プレス法、ラミネート法等により積層する方法が挙げられる。プレス法、ラミネート法等により積層する方法に用いる積層前の樹脂膜は単層構造でも多層構造でもよい。また、中間膜13は、上記のような複数の層で形成する以外に、1層で形成することもできる。

0042

<2.マスク層>
次に、マスク層110について説明する。図1及び図2に例示されるように、本実施形態では、マスク層110は、合わせガラス10の車内側の内面(内側ガラス板12の内面)130に積層され、合わせガラス10の周縁部に沿って形成されている。具体的には、図1に例示されるように、本実施形態に係るマスク層110は、合わせガラス10の周縁部に沿う周縁領域111と、合わせガラス10の上辺部から下方に矩形状に突出した突出領域112とに分けることができる。周縁領域111は、ウインドシールドの周縁部からの光の入射を遮蔽する。一方、突出領域112は、車内に配置される撮影装置2を車外から見えないようにする。

0043

但し、撮影装置2の撮影範囲をマスク層110が遮蔽してしまうと、撮影装置2によって車外前方の状況を撮影することができなくなってしまう。そのため、本実施形態では、マスク層110の突出領域112に、撮影装置2が車外の状況を撮影可能なように、当該撮影装置2に対応する位置に台形状の撮影窓(開口:情報取得領域)113が設けられている。すなわち、撮影窓113は、マスク層110より面方向内側の非遮蔽領域120から独立して設けられる。また、この撮影窓113は、マスク層110の材料が積層されない領域であり、合わせガラスが上述した可視光透過率を有することで、車外の状況を撮影可能となっている。なお、撮影窓113の大きさは特には限定されないが、例えば、2000〜30000mm2以上にすることができる。

0044

マスク層110は、上記のように、内側ガラス板12の内面に積層する以外に、例えば、外側ガラス板11の内面、内側ガラス板12の外面に積層することもできる。また、外側ガラス板11の内面と内側ガラス板12の内面の2箇所に積層することもできる。

0045

次に、マスク層110の材料について説明する。このマスク層110の材料は、車外からの視野を遮蔽可能であれば、実施の形態に応じて適宜選択されても良く、例えば、黒色色、灰色、濃紺等の濃色のセラミックを用いてもよい。

0046

マスク層110の材料に黒色のセラミックが選択された場合、例えば、内側ガラス板12の内面130上の周縁部にスクリーン印刷等で黒色のセラミックを積層し、内側ガラス板12と共に積層したセラミックを加熱する。これによって、内側ガラス板12の周縁部にマスク層110を形成することができる。また、黒色のセラミックを印刷する際に、黒色のセラミックを部分的に印刷しない領域を設ける。これによって、撮影窓113を形成することができる。なお、マスク層110に利用するセラミックは、種々の材料を利用することができる。例えば、以下の表1に示す組成のセラミックをマスク層110に利用することができる。

0047

*1,主成分:酸化銅酸化クロム酸化鉄及び酸化マンガン
*2,主成分:ホウケイ酸ビスマス、ホウケイ酸亜鉛

0048

<3.車載システム>
次に、図4を用いて、撮影装置(情報取得装置)2及び画像処理装置3を備える車載システム5について説明する。図4は、車載システム5の構成を例示する。図4に例示されるように、本実施形態に係る車載システム5は、上記撮影装置2と、当該撮影装置2に接続される画像処理装置3と、を備えている。

0049

画像処理装置3は、撮影装置2により取得された撮影画像を処理する装置である。この画像処理装置3は、例えば、ハードウェア構成として、バスで接続される、記憶部31、制御部32、入出力部33等の一般的なハードウェアを有している。ただし、画像処理装置3のハードウェア構成はこのような例に限定されなくてよく、画像処理装置3の具体的なハードウェア構成に関して、実施の形態に応じて、適宜、構成要素の追加、省略及び追加が可能である。

0050

記憶部31は、制御部32で実行される処理で利用される各種データ及びプログラムを記憶する(不図示)。記憶部31は、例えば、ハードディスクによって実現されてもよいし、USBメモリ等の記録媒体により実現されてもよい。また、記憶部31が格納する当該各種データ及びプログラムは、CD(Compact Disc)又はDVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体から取得されてもよい。更に、記憶部31は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。

0051

上記のとおり、合わせガラス10は、垂直方向に対して傾斜姿勢で配置され、かつ、湾曲している。そして、撮影装置2は、そのような合わせガラス10を介して車外の状況を撮影する。そのため、撮影装置2により取得される撮影画像は、合わせガラス10の姿勢、形状、屈折率光学的欠陥等に応じて、変形している。また、撮影装置2のカメラレンズ固有収差も加わる。そこで、記憶部31には、このような合わせガラス10およびカメラレンズの収差によって変形した画像を補正するための補正データが記憶されていてもよい。

0052

制御部32は、マイクロプロセッサ又はCPU(Central Processing Unit)等の1又は複数のプロセッサと、このプロセッサの処理に利用される周辺回路(ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、インタフェース回路等)と、を有する。ROM、RAM等は、制御部32内のプロセッサが取り扱うアドレス空間に配置されているという意味で主記憶装置と呼ばれてもよい。制御部32は、記憶部31に格納されている各種データ及びプログラムを実行することにより、画像処理部321として機能する。

0053

画像処理部321は、撮影装置2により取得される撮影画像を処理する。撮影画像の処理は、実施の形態に応じて適宜選択可能である。例えば、画像処理部321は、パターンマッチング等によって当該撮影画像を解析することで、撮影画像に写る被写体の認識を行ってもよい。本実施形態では、撮影装置2は車両前方の状況を撮影するため、画像処理部321は、更に、当該被写体認識に基づいて、車両前方に人間等の生物が写っていないかどうかを判定してもよい。そして、車両前方に人物が写っている場合には、画像処理部321は、所定の方法で警告メッセージを出力してもよい。また、例えば、画像処理部321は、所定の加工処理を撮影画像に施してもよい。そして、画像処理部321は、画像処理装置3に接続されるディスプレイ等の表示装置(不図示)に当該加工した撮影画像を出力してもよい。

0054

入出力部33は、画像処理装置3の外部に存在する装置とデータの送受信を行うための1又は複数のインタフェースである。入出力部33は、例えば、ユーザインタフェースと接続するためのインタフェース、又はUSB(Universal Serial Bus)等のインタフェースである。なお、本実施形態では、画像処理装置3は、当該入出力部33を介して、撮影装置2と接続し、当該撮影装置2により撮影された撮影画像を取得する。

0055

このような画像処理装置3は、提供されるサービス専用に設計された装置の他、PC(Personal Computer)、タブレット端末等の汎用の装置が用いられてもよい。

0056

また、上記撮影装置2は、図示を省略するブラケットに取り付けられ、このブラケットが、マスク層に110取り付けられる。したがって、この状態で、撮影装置2のカメラの光軸が撮影窓113を通過するように、撮影装置2のブラケットへの取付、及びブラケットのマスク層110への取付を調整する。また、ブラケットには撮影装置2を覆うように、図示を省略するカバーが取り付けられる。したがって、撮影装置2は、合わせガラス10、ブラケット、及びカバーで囲まれた空間内に配置され、車内側から見えないようなるとともに、車外側からも撮影窓113を通して撮影装置2の一部しか見えないようになっている。そして、撮影装置2と上述した入出力部33とは、図示を省略するケーブルで接続され、このケーブルはカバーから引き出され、車内の所定の位置に配置された画像処理装置3に接続されている。

0057

<4.防曇シート>
次に、防曇シート7について説明する。上述したように、防曇シート7は、撮影窓113を覆うように貼り付けられるものである。より詳細に説明すると、図5及び図6に示すように、防曇シート7は、撮影窓113よりも大きい矩形状に形成され、粘着層71、基材フィルム72、及び防曇層73がこの順で積層されたものである。但し、粘着層71は、基材フィルム72の周縁部に配置され、粘着層71は、撮影窓113の外側でマスク層110上に接着されている。したがって、内側ガラス板12において、撮影窓113に対応する部分と基材フィルム72とは固定されておらず、これらの間には、マクス層110と内側ガラス板12との段差も寄与して、空気層が形成されている。

0058

図7に示すように、防曇シート7は、撮影窓113に固定されるまでは、粘着層71には剥離可能な第1保護シート74が取り付けられ、防曇層73にも剥離可能な第2保護シート75が取り付けられ、これら5層によって防曇積層体が構成されている。以下、各層について説明する。

0059

<4−1.防曇層>
防曇層73は、合わせガラス10の防曇効果を奏するものであれば、特には限定されず、公知のものを用いることができる。一般的に、防曇層は、水蒸気から生じる水を水膜として表面に形成する親水タイプ、水蒸気を吸収する吸水タイプ、表面に水滴凝結しにくい撥水吸水タイプ、及び水蒸気から生じる水滴を撥水する撥水タイプがあるが、いずれのタイプの防曇層も適用可能である。以下では、その一例として、撥水吸水タイプの防曇層の例を説明する。
有機無機複合防層]
有機無機複合防曇層は、基材フィルムの表面に形成された単層膜もしくは積層された複層膜である。有機無機複合防曇層は、少なくとも吸水性樹脂と撥水基と金属酸化物成分とを含んでいる。防曇膜は、必要に応じ、その他の機能成分をさらに含んでいてもよい。吸水性樹脂は、水を吸収して保持できる樹脂であればその種類を問わない。撥水基は、撥水基を有する金属化合物(撥水基含有金属化合物)から防曇膜に供給することができる。金属酸化物成分は、撥水基含有金属化合物その他の金属化合物、金属酸化物微粒子等から防曇膜に供給することができる。以下、各成分について説明する。

0060

(吸水性樹脂)
吸水性樹脂としては特に制限はなく、ポリエチレングリコールポリエーテル系樹脂ポリウレタン樹脂デンプン系樹脂、セルロース系樹脂アクリル系樹脂エポキシ系樹脂ポリエステルポリオールヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセタール樹脂、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセタール樹脂、ポリ酢酸ビニル、エポキシ系樹脂及びポリウレタン樹脂であり、より好ましいのは、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ系樹脂及びポリウレタン樹脂であり、特に好ましいのは、ポリビニルアセタール樹脂である。

0061

ポリビニルアセタール樹脂は、ポリビニルアルコールにアルデヒドを縮合反応させてアセタール化することにより得ることができる。ポリビニルアルコールのアセタール化は、酸触媒の存在下で水媒体を用いる沈澱法、アルコール等の溶媒を用いる溶解法等公知の方法を用いて実施すればよい。アセタール化は、ポリ酢酸ビニルのケン化並行して実施することもできる。アセタール化度は、2〜40モル%、さらには3〜30モル%、特に5〜20モル%、場合によっては5〜15モル%が好ましい。アセタール化度は、例えば13C核磁気共鳴スペクトル法に基づいて測定することができる。アセタール化度が上記範囲にあるポリビニルアセタール樹脂は、吸水性及び耐水性が良好である有機無機複合防曇層の形成に適している。

0062

ポリビニルアルコールの平均重合度は、好ましくは200〜4500であり、より好ましくは500〜4500である。高い平均重合度は、吸水性及び耐水性が良好である有機無機複合防曇層の形成に有利であるが、平均重合度が高すぎると溶液の粘度が高くなり過ぎて膜の形成に支障をきたすことがある。ポリビニルアルコールのケン化度は、75〜99.8モル%が好ましい。

0063

ポリビニルアルコールに縮合反応させるアルデヒドとしては、ホルムアルデヒドアセトアルデヒドブチルアルデヒドヘキシルカルバルデヒドオクチルカルバルデヒド、デシルカルバルデヒド等の脂肪族アルデヒドを挙げることができる。また、ベンズアルデヒド;2−メチルベンズアルデヒド、3−メチルベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒド、その他のアルキル基置換ベンズアルデヒド;クロロベンズアルデヒド、その他のハロゲン原子置換ベンズアルデヒド;ヒドロキシ基アルコキシ基アミノ基、シアノ基等のアルキル基を除く官能基により水素原子置換された置換ベンズアルデヒド;ナフトアルデヒドアントラアルデヒド等の縮合芳香環アルデヒド等の芳香族アルデヒドを挙げることができる。疎水性が強い芳香族アルデヒドは、低アセタール化度で耐水性に優れた有機無機複合防曇層を形成する上で有利である。芳香族アルデヒドの使用は、水酸基を多く残存させながら吸水性が高い膜を形成する上でも有利である。ポリビニルアセタール樹脂は、芳香族アルデヒド、特にベンズアルデヒドに由来するアセタール構造を含むことが好ましい。

0064

エポキシ系樹脂としては、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂グリシジルエステル系エポキシ樹脂グリシジルアミン系エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、環式脂肪族エポキシ樹脂である。

0065

ポリウレタン樹脂としては、ポリイソシアネートポリオールとで構成されるポリウレタン樹脂が挙げられる。ポリオールとしては、アクリルポリオール及びポリオキシアルキレン系ポリオールが好ましい。

0066

有機無機複合防曇層は、吸水性樹脂を主成分とする。本発明において、「主成分」とは、質量基準含有率が最も高い成分を意味する。有機無機複合防曇層の重量に基づく吸水性樹脂の含有率は、膜硬度、吸水性及び防曇性の観点から、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上、特に好ましくは65重量%以上であり、95重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。

0067

(撥水基)
撥水基による上述の効果を十分に得るためには、撥水性が高い撥水基を用いることが好ましい。好ましい撥水基は、(1)炭素数3〜30の鎖状又は環状のアルキル基、及び(2)水素原子の少なくとも一部をフッ素原子により置換した炭素数1〜30の鎖状又は環状のアルキル基(以下、「フッ素置換アルキル基」ということがある)から選ばれる少なくとも1種である。

0068

(1)及び(2)に関し、鎖状又は環状のアルキル基は、鎖状アルキル基であることが好ましい。鎖状アルキル基は、分岐を有するアルキル基であってもよいが、直鎖アルキル基が好ましい。炭素数が30を超えるアルキル基は、防曇膜を白濁させることがある。膜の防曇性、強度及び外観バランスの観点から、アルキル基の炭素数は、20以下が好ましく、6〜14がより好ましい。特に好ましいアルキル基は、炭素数6〜14、特に炭素数6〜12の直鎖アルキル基、例えばn−ヘキシル基(炭素数6)、n−デシル基(炭素数10)、n−ドデシル基(炭素数12)である。(2)に関し、フッ素置換アルキル基は、鎖状又は環状のアルキル基の水素原子の一部のみをフッ素原子により置換した基であってもよく、鎖状又は環状のアルキル基の水素原子のすべてをフッ素原子により置換した基、例えば直鎖状のパーフルオロアルキル基、であってもよい。フッ素置換アルキル基は撥水性が高いため、少ない量の添加によって十分な効果を得ることができる。ただし、フッ素置換アルキル基は、その含有量が多くなり過ぎると、膜を形成するための塗工液中でその他の成分から分離することがある。

0069

(撥水基を有する加水分解性金属化合物
撥水基を防曇膜に配合するためには、撥水基を有する金属化合物(撥水基含有金属化合物)、特に撥水基と加水分解可能な官能基又はハロゲン原子とを有する金属化合物(撥水基含有加水分解性金属化合物)又はその加水分解物を、膜を形成するための塗工液に添加するとよい。言い換えると、撥水基は、撥水基含有加水分解性金属化合物に由来するものであってもよい。撥水基含有加水分解性金属化合物としては、以下の式(I)に示す撥水基含有加水分解性シリコン化合物が好適である。
RmSiY4-m (I)
ここで、Rは、撥水基、すなわち水素原子の少なくとも一部がフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜30の鎖状又は環状のアルキル基であり、Yは加水分解可能な官能基又はハロゲン原子であり、mは1〜3の整数である。加水分解可能な官能基は、例えば、アルコキシル基アセトキシ基アルケニルオキシ基及びアミノ基から選ばれる少なくとも1種であり、好ましくはアルコキシ基、特に炭素数1〜4のアルコキシ基である。アルケニルオキシ基は、例えばイソプロペノキシ基である。ハロゲン原子は、好ましくは塩素である。なお、ここに例示した官能基は、以降に述べる「加水分解可能な官能基」としても使用することができる。mは好ましくは1〜2である。

0070

式(I)により示される化合物は、加水分解及び重縮合が完全に進行すると、以下の式(II)により表示される成分を供給する。
RmSiO(4-m)/2 (II)
ここで、R及びmは、上述したとおりである。加水分解及び重縮合の後、式(II)により示される化合物は、実際には、防曇膜中において、シリコン原子酸素原子を介して互いに結合したネットワーク構造を形成する。

0071

このように、式(I)により示される化合物は、加水分解又は部分加水分解し、さらには少なくとも一部が重縮合して、シリコン原子と酸素原子とが交互に接続し、かつ三次元的に広がるシロキサン結合(Si−O−Si)のネットワーク構造を形成する。このネットワーク構造に含まれるシリコン原子には撥水基Rが接続している。言い換えると、撥水基Rは、結合R−Siを介してシロキサン結合のネットワーク構造に固定される。この構造は、撥水基Rを膜に均一に分散させる上で有利である。ネットワーク構造は、式(I)により示される撥水基含有加水分解性シリコン化合物以外のシリコン化合物(例えば、テトラアルコキシシランシランカップリング剤)から供給されるシリカ成分を含んでいてもよい。撥水基を有さず加水分解可能な官能基又はハロゲン原子を有するシリコン化合物(撥水基非含有加水分解性シリコン化合物)を撥水基含有加水分解性シリコン化合物と共に防曇膜を形成するための塗工液に配合すると、撥水基と結合したシリコン原子と撥水基と結合していないシリコン原子とを含むシロキサン結合のネットワーク構造を形成できる。このような構造とすれば、防曇膜中における撥水基の含有率と金属酸化物成分の含有率とを互いに独立して調整することが容易になる。

0072

撥水基は、吸水性樹脂を含む防曇膜表面における水蒸気の透過性を向上させることにより防曇性能を向上させる効果がある。吸水と撥水という2つの機能は互いに相反するため、吸水性材料撥水性材料とは、従来、別の層に振り分けて付与されてきたが、撥水基は、防曇層の表面近傍における水の偏在を解消して結露までの時間を引き延ばし、単層構造を有する防曇膜の防曇性を向上させる。以下ではその効果を説明する。

0073

吸水性樹脂を含む防曇膜へと侵入した水蒸気は、吸水性樹脂等の水酸基と水素結合し、結合水の形態で保持される。量が増加するにつれ、水蒸気は、結合水の形態から半結合水の形態を経て、ついには防曇膜中の空隙に保持される自由水の形態で保持されるようになる。防曇膜において、撥水基は、水素結合の形成を妨げ、かつ形成した水素結合の解離を容易にする。吸水性樹脂の含有率が同じであれば、膜中における水素結合可能な水酸基の数には差がないが、撥水基は水素結合の形成速度を低下させる。したがって、撥水基を含有する防曇膜において、水分は、最終的には上記のいずれかの形態で膜に保持されることになるが、保持されるまでには膜の底部まで水蒸気のまま拡散することができる。また、一旦保持された水も、比較的容易に解離し、水蒸気の状態で膜の底部まで移動しやすい。結果的に、膜の厚さ方向についての水分の保持量の分布は、表面近傍から膜の底部まで比較的均一になる。つまり、防曇膜の厚さ方向の全てを有効に活用し、膜表面に供給された水を吸収することができるため、表面に水滴が凝結しにくく、防曇性が高くなる。さらに、表面に水滴が凝結しにくいことにより、水分を吸収した防曇膜は、低温でも凍結しにくいという特徴を有する。よって、この防曇膜を撮影窓113に固定すると、広い温度範囲で撮影窓113の視界を確保することができる。

0074

一方、撥水基を含まない防曇膜においては、膜中に侵入した水蒸気は極めて容易に結合水、半結合水又は自由水の形態で保持される。したがって、侵入した水蒸気は、膜の表面近傍で保持される傾向にある。結果的に、膜中の水分は、表面近傍が極端に多く、膜の底部へ進むにつれて急速に減少する。つまり、膜の底部では未だ水を吸収できるにも拘わらず、膜の表面近傍では水分により飽和して水滴として凝結するため、防曇性が限られたものとなる。

0075

撥水基含有加水分解性シリコン化合物(式(I)参照)を用いて撥水基を防曇膜に導入すると、強固なシロキサン結合(Si−O−Si)のネットワーク構造が形成される。このネットワーク構造の形成は、耐摩耗性のみならず、硬度、耐水性等を向上させる観点からも有利である。

0076

撥水基は、防曇膜の表面における水の接触角が70度以上、好ましくは80度以上、より好ましくは90度以上になる程度に添加するとよい。水の接触角は、4mgの水滴を膜の表面に滴下して測定した値を採用することとする。特に撥水性がやや弱いメチル基又はエチル基を撥水基として用いる場合は、水の接触角が上記の範囲となる量の撥水基を防曇膜に配合することが好ましい。この水滴の接触角は、その上限が特に制限されるわけではないが、例えば150度以下、また例えば120度以下、さらには100度以下である。撥水基は、防曇膜の表面のすべての領域において上記水滴の接触角が上記の範囲となるように、防曇膜に均一に含有させることが好ましい。

0077

防曇膜は、吸水性樹脂100質量部に対し、0.05質量部以上、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上の範囲内となるように、また、10質量部以下、好ましくは5質量部以下、の範囲内となるように、撥水基を含むことが好ましい。

0078

無機酸化物
無機酸化物は、例えば、Si、Ti、Zr、Ta、Nb、Nd、La、Ce及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素酸化物であり、少なくとも、Siの酸化物(シリカ)を含む。有機無機複合防曇層は、吸水性樹脂100重量部に対し、好ましくは0.01重量部以上であり、より好ましくは0.1重量部以上、さらに好ましくは0.2重量部以上、特に好ましくは1重量部以上、最も好ましくは5重量部以上、場合によっては10重量部以上、必要であれば20重量部以上、また、好ましくは50重量部以下、より好ましくは45重量部以下、さらに好ましくは40重量部以下、特に好ましくは35重量部以下、最も好ましくは33重量部以下、場合によっては30重量部以下となるように、無機酸化物を含むことが好ましい。無機酸化物は、有機無機複合防曇層の強度、特に耐摩耗性を確保するために必要な成分であるが、その含有量が多くなると、有機無機複合防曇層の防曇性が低下する。

0079

無機酸化物微粒子
有機無機複合防曇層は、無機酸化物の少なくとも一部として、無機酸化物微粒子をさらに含んでいてもよい。無機酸化物微粒子を構成する無機酸化物は、例えば、Si、Ti、Zr、Ta、Nb、Nd、La、Ce及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物であり、好ましくはシリカ微粒子である。シリカ微粒子は、例えば、コロイダルシリカを添加することにより有機無機複合防曇層に導入できる。無機酸化物微粒子は、有機無機複合防曇層に加えられた応力を、有機無機複合防曇層を支持する物品に伝達する作用に優れ、硬度も高い。したがって、無機酸化物微粒子の添加は、有機無機複合防曇層の耐摩耗性を向上させる観点から有利である。また、有機無機複合防曇層に無機酸化物微粒子を添加すると、微粒子が接触又は近接している部位に微細な空隙が形成され、この空隙から膜中に水蒸気が取り込まれやすくなる。このため、無機酸化物微粒子の添加は、防曇性の向上に有利に作用することもある。無機酸化物微粒子は、有機無機複合防曇層を形成するための塗工液に、予め形成した無機酸化物微粒子を添加することにより、有機無機複合防曇層に供給することができる。

0080

無機酸化物微粒子の平均粒径が大きすぎると、有機無機複合防曇層が白濁することがあり、小さすぎると凝集して均一に分散させることが困難となる。この観点から、無機酸化物微粒子の平均粒径は、好ましくは1〜20nmであり、より好ましくは5〜20nmである。なお、ここでは、無機酸化物微粒子の平均粒径を、一次粒子の状態で記述している。また、無機酸化物微粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡を用いた観察により任意に選択した50個の微粒子の粒径を測定し、その平均値を採用して定めることとする。無機酸化物微粒子は、その含有量が多くなると、有機無機複合防曇層全体の吸水量が低下し、有機無機複合防曇層が白濁するおそれがある。無機酸化物微粒子は、吸水性樹脂100重量部に対し、好ましくは0〜50重量部であり、より好ましくは2〜30重量部、さらに好ましくは5〜25重量部、特に好ましくは10〜20重量部となるように添加するとよい。

0081

(撥水基を有しない加水分解性金属化合物)
防曇膜は、撥水基を有しない加水分解性金属化合物(撥水基非含有加水分解性化合物)に由来する金属酸化物成分を含んでいてもよい。好ましい撥水基非含有加水分解性金属化合物は、撥水基を有しない加水分解性シリコン化合物である。撥水基を有しない加水分解性シリコン化合物は、例えば、シリコンアルコキシドクロロシランアセトキシシランアルケニルオキシシラン及びアミノシランから選ばれる少なくとも1種のシリコン化合物(ただし、撥水基を有しない)であり、撥水基を有しないシリコンアルコキシドが好ましい。なお、アルケニルオキシシランとしては、イソプロペノキシシランを例示できる。

0082

撥水基を有しない加水分解性シリコン化合物は、以下の式(III)に示す化合物であってもよい。
SiY4 (III)
上述したとおり、Yは、加水分解可能な官能基であって、好ましくはアルコキシル基、アセトキシ基、アルケニルオキシ基、アミノ基及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1つである。

0083

撥水基非含有加水分解性金属化合物は、加水分解又は部分加水分解し、さらに、少なくともその一部が重縮合して、金属原子と酸素原子とが結合した金属酸化物成分を供給する。この成分は、金属酸化物微粒子と吸水性樹脂とを強固に接合し、防曇膜の耐摩耗性、硬度、耐水性等の向上に寄与しうる。撥水基を有しない加水分解性金属化合物に由来する金属酸化物成分は、吸水性樹脂100質量部に対し、0〜40質量部、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは1〜20質量部、特に好ましくは3〜10質量部、場合によっては4〜12質量部の範囲とするとよい。

0084

撥水基を有しない加水分解性シリコン化合物の好ましい一例は、テトラアルコキシシラン、より具体的には炭素数が1〜4のアルコキシ基を有するテトラアルコキシシランである。テトラアルコキシシランは、例えば、テトラメトキシシランテトラエトキシシランテトラ−n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン及びテトラ−tert−ブトキシシランから選ばれる少なくとも1種である。

0085

テトラアルコキシシランに由来する金属酸化物(シリカ)成分の含有量が過大となると、防曇膜の防曇性が低下することがある。防曇膜の柔軟性が低下し、水分の吸収及び放出に伴う膜の膨潤及び収縮が制限されることが一因である。テトラアルコキシシランに由来する金属酸化物成分は、吸水性樹脂100質量部に対し、0〜30質量部、好ましくは1〜20質量部、より好ましくは3〜10質量部の範囲で添加するとよい。

0086

撥水基を有しない加水分解性シリコン化合物の好ましい別の一例は、シランカップリング剤である。シランカップリング剤は、互いに異なる反応性官能基を有するシリコン化合物である。反応性官能基は、その一部が加水分解可能な官能基であることが好ましい。シランカップリング剤は、例えば、エポキシ基及び/又はアミノ基と加水分解可能な官能基とを有するシリコン化合物である。好ましいシランカップリング剤としては、グリシジルオキシアルキルトリアルコキシシラン及びアミノアルキルトリアルコキシシランを例示できる。これらのシランカップリング剤において、シリコン原子に直接結合しているアルキレン基の炭素数は1〜3であることが好ましい。グリシジルオキシアルキル基及びアミノアルキル基は、親水性を示す官能基(エポキシ基、アミノ基)を含むため、アルキレン基を含むものの、全体として撥水性ではない。

0087

シランカップリング剤は、有機成分である吸水性樹脂と無機成分である金属酸化物微粒子等とを強固に結合し、防曇膜の耐摩耗性、硬度、耐水性等の向上に寄与しうる。しかし、シランカップリング剤に由来する金属酸化物(シリカ)成分の含有量が過大となると、防曇膜の防曇性が低下し、場合によっては防曇膜が白濁する。シランカップリング剤に由来する金属酸化物成分は、吸水性樹脂100質量部に対し、0〜10質量部、好ましくは0.05〜5質量部、より好ましくは0.1〜2質量部の範囲で添加するとよい。

0088

架橋構造
防曇膜は、架橋剤、好ましくは有機ホウ素化合物有機チタン化合物及び有機ジルコニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の架橋剤、に由来する架橋構造を含んでいてもよい。架橋構造の導入は、防曇膜の耐摩耗性、耐擦傷性、耐水性を向上させる。別の観点から述べると、架橋構造の導入は、防曇膜の防曇性能を低下させることなくその耐久性を改善することを容易にする。

0089

金属酸化物成分がシリカ成分である防曇膜に架橋剤に由来する架橋構造を導入した場合、その防曇膜は、金属原子としてシリコンと共にシリコン以外の金属原子、好ましくはホウ素、チタン又はジルコニウム、を含有することがある。

0090

架橋剤は、用いる吸水性樹脂を架橋できるものであれば、その種類は特に限定されない。ここでは、有機チタン化合物についてのみ例を挙げる。有機チタン化合物は、例えば、チタンアルコキシドチタンキレート系化合物及びチタンアシレートから選ばれる少なくとも1つである。チタンアルコキシドは、例えば、チタンテトライソプロポキシドチタンテトラ−n−ブトキシド、チタンテトラオクトキシドである。チタンキレ−ト系化合物は、例えば、チタンアセチルアセトナート、チタンアセト酢酸エチル、チタンオクチレングリコール、チタントリエタノールアミンチタンラクテートである。チタンラクテートは、アンモニウム塩(チタンラクテートアンモニウム)であってもよい。チタンアシレートは、例えばチタンステアレートである。好ましい有機チタン化合物は、チタンキレート系化合物、特にチタンラクテートである。

0091

吸水性樹脂がポリビニルアセタールである場合の好ましい架橋剤は、有機チタン化合物、特にチタンラクテートである。

0092

(その他の任意成分)
防曇膜にはその他の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、防曇性を改善する機能を有するグリセリンエチレングリコール等のグリコール類が挙げられる。添加剤は、界面活性剤レベリング剤紫外線吸収剤着色剤消泡剤防腐剤等であってもよい。

0093

膜厚
有機無機複合防曇層の膜厚は、要求される防曇特性その他に応じて適宜調整すればよい。有機無機複合防曇層の膜厚は、好ましくは2〜20μmであり、より好ましくは2〜15μm、さらに好ましくは3〜10μmである。

0094

なお、上述した防曇層は一例であり、その他の公知の防曇層を用いることができ、例えば、特開2001−146585号公報に記載の防曇層など、種々のものを用いることができる。

0095

<4−2.基材フィルム>
基材フィルム72は、透明の樹脂フィルムで形成され、例えば、ポリエチレンテレフタレートポリ塩化ビニルポリ塩化ビニリデンポリカーボネートや、アクリル系樹脂で形成することができる。そして、その樹脂には紫外線吸収剤が含有されていても良い。

0096

紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール化合物[2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニルベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’—ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール等]、ベンゾフェノン化合物[2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、5,5’−メチレンビス(2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン)等]、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物[2−(2−ヒドロキシ−4−オクトキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−s−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)−4,6−ジフェニル−s−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−プロポキシ−5−メチルフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−s−トリアジン等]及びシアノアクリレート化合物エチル−α−シアノ−β,β−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート等]等の有機物が挙げられる。紫外線吸収剤は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、紫外線吸収剤は、ポリメチン化合物イミダゾリン化合物クマリン化合物ナフタルイミド化合物、ペリレン化合物アゾ化合物イソインドリノン化合物、キノフタロン化合物及びキノリン化合物から選ばれる少なくとも1種の有機色素であってもよい。

0097

このような基材フィルム72は、例えば、波長380nmでの透過率が5%以下、且つ波長400nmでの透過率が50%以下であることが好ましい。

0098

また、基材フィルム72は、防曇層73を支持するフィルムであるので、ある程度の剛性が必要である。特に、基材フィルム72と合わせガラス10との間に空気層を形成するには、基材フィルム72が曲がって、その全面が合わせガラスに接触しないように、ある程度の剛性が必要となる。また、基材フィルム72の厚みが大きくなると、車内側への熱伝達が小さくなり、車内側への放熱を抑えられるので、車外側に熱を伝えやすくなり、解氷などに有利である。但し、厚みが大きすぎると、ヘイズ率が高くなりやすい。したがって、基材フィルム72の厚みは、例えば、25〜1000μmであることが好ましく、100〜1000μmであることがさらに好ましく、200〜1000μmであることが特に好ましい。

0099

<4−3.粘着層>
粘着層71は、後述するように、基材フィルム72を内側ガラス板12に十分な強度で固定できるものであればよい。具体的には、常温タック性を有するアクリル系、ゴム系、及びメタクリル系とアクリル系のモノマーを共重合し、所望のガラス転移温度に設定した樹脂などの粘着層を使用できる。アクリル系モノマーとしては、アクリル酸メチルアクリル酸エチルアクリル酸ブチルアクリル酸ステアリル及びアクリル酸エチルヘキシル等を適用することができ、メタクリル系モノマーとしては、メタクリル酸エチルメタクリル酸ブチルメタクリル酸イソブチル及びメタクリル酸ステアリル等を適用することができる。また、ヒートラミネートなどで施工をする場合には、ラミネート温度軟化する有機物を用いても良い。ガラス転移温度は、例えばメタクリル系とアクリル系のモノマーを共重合した樹脂の場合、各モノマーの配合比を変更することによって調整することができる。紫外線吸収剤が粘着層71に含有されていても良い。

0100

粘着層71の厚みは、例えば、1〜2000μmにすることができ、10〜100μmであることが好ましい。本実施形態では、防曇シート7の基材フィルム72と合わせガラス10との間に粘着層71が配置されるため、粘着層71によって空気層が形成される。そのため、粘着層71の厚みが小さいと、空気層の厚みが小さくなり、断熱性能が期待できにくくなる。これは、一般的な粘着層71であるアクリル系材料熱伝導率が0.2W/mkに対して、空気の熱伝導率が0.024W/mkと小さいからである。また、上記のように、合わせガラス10の撮影窓113の曲率半径が、例えば、10000mm以下のような場合には、粘着層71に強い粘着力が求められるため、10μm以上にすることが好ましい。その一方で、粘着層の厚みが大きすぎると、空気層の厚みが大きくなりすぎ、空気の量に起因してそれに含まれる水分量が増えてしまう。その結果、合わせガラスが冷えた時に、結露の原因となるため、粘着層の厚みは大きすぎないことが好ましい。

0101

<4−4.保護シート>
第1保護シート74は、合わせガラス10の撮影窓113に固定されるまでの間、粘着層71を保護するものであり、例えば、シリコーンなどの離型剤が塗布された樹脂製のシートで形成されている。同様に、第2保護シート75は、合わせガラスの撮影窓に固定されるまでの間、防曇層73を保護するためのものであり、離型剤が塗布された樹脂製のシートで形成されている。いずれも公知の一般的な離型シートを採用することができる。

0102

<4−5.防曇シートの製造方法>
次に、防曇シート7の製造方法について説明する。まず、基材フィルム72の一方の面に防曇層73の成膜を行う。上述した有機無機複合防曇層は、有機無機複合防曇層を形成するための塗工液を透明基板等の物品上に塗布し、塗布した塗工液を乾燥させることにより、成膜することができる。塗工液の調製に用いる溶媒、塗工液の塗布方法は、公知の材料及び方法を用いればよい。

0103

このとき、雰囲気相対湿度を40%未満、さらには30%以下に保持することが好ましい。相対湿度を低く保持すると、有機無機複合防曇層が雰囲気から水分を過剰に吸収することを防止できる。雰囲気から水分が多量に吸収されると、有機無機複合防曇層のマトリックス内に入り込んで残存した水が膜の強度を低下させるおそれがある。

0104

塗工液の乾燥工程は、風乾工程と、加熱を伴う加熱乾燥工程とを含むことが好ましい。風乾工程は、相対湿度を40%未満、さらには30%以下に保持した雰囲気に塗工液を曝すことにより、実施するとよい。風乾工程は、非加熱工程として、言い換えると室温で実施できる。塗工液に加水分解性シリコン化合物が含まれている場合、加熱乾燥工程では、シリコン化合物の加水分解物等に含まれるシラノール基及び物品上に存在する水酸基が関与する脱水反応が進行し、シリコン原子と酸素原子とからなるマトリックス構造(Si−O結合ネットワーク)が発達する。風乾工程は、例えば、約10分間行うことができる。

0105

吸水性樹脂等の有機物の分解を避けるべく、加熱乾燥工程において適用する温度は過度に高くしないほうがよい。この場合の適切な加熱温度は、300℃以下、例えば100〜200℃である。具体的には、3つの工程を行うことができる。例えば、温度約120℃で約5分間焼成し、温度約80度、湿度90%で約2時間乾燥した後、温度約120℃で約30分間焼成する。こうして、防曇層73の成膜が完了する。その後、防曇層73を保護するために、防曇層73上に第2保護シート75を取り付ける。

0106

次に、基材フィルム72の他方の面の周縁部に、粘着層71を塗布した後、第1保護シート74を取り付ける。こうして、防曇積層体が完成する。この防曇積層体は、上記のように、必要な大きさに切断された上で、後述するように撮影窓113に貼り付けられる。

0107

<5.ウインドシールドの製造方法>
次に、ウインドシールドの製造方法について説明する。まず、所定の形状に形成された外側ガラス板11及び内側ガラス板12の少なくとも一方にマスク層110を積層する。続いて、これらのガラス板11,12が湾曲するように成形する。この方法は、特には限定されないが、例えば、公知のプレス成形により行うことができる。あるいは、成形型上に外側ガラス板11及び内側ガラス板12を重ねて配置した後、この成形型を加熱炉を通過させて加熱する。これによって、これらのガラス板11,12を自重により湾曲させることができる。

0108

こうして、外側ガラス板11及び内側ガラス板12が成形されると、これに続いて、中間膜13を外側ガラス板11及び内側ガラス板12の間に挟んだ積層体を形成する。なお、中間膜13は、ガラス板11,12よりも大きい形状とする。

0109

次に、この積層体を、ゴムバッグに入れ、減圧吸引しながら約70〜110℃で予備接着する。予備接着の方法は、これ以外でも可能であり、次の方法を採ることもできる。例えば、上記積層体をオーブンにより45〜65℃で加熱する。次に、この積層体を0.45〜0.55MPaでロールにより押圧する。続いて、この積層体を、再度オーブンにより80〜105℃で加熱した後、0.45〜0.55MPaでロールにより再度押圧する。こうして、予備接着が完了する。

0110

次に、本接着を行う。予備接着がなされた積層体を、オートクレーブにより、例えば、8〜15気圧で、100〜150℃によって、本接着を行う。具体的には、例えば、14気圧で135℃の条件で本接着を行うことができる。以上の予備接着及び本接着を通して、中間膜13が各ガラス板11,12に接着される。続いて、外側ガラス板11及び内側ガラス板12からはみ出した中間膜13を切断する。

0111

続いて、上述した防曇シート7を撮影窓113を覆うように、内側ガラス板12の車内側の面(マスク層110を含む)に貼り付ける。まず、防曇積層体を準備し、粘着層71に貼り付けられた第1保護シート74を取り外す。そして、露出した粘着層71を撮影窓113の外側においてマスク層110に貼り付ける。そして、第2保護シート75を押圧し、防曇シート7をマスク層110にしっかりと固定する。最後に、第2保護シート75を取り外し、防曇層73を露出させると、防曇シート7の取り付けが完了する。このとき、基材フィルム72と合わせガラス10の車内側の面との間には、粘着層71及びマスク層110の厚みによって空気層が形成される。なお、防曇シート7を取り付けるタイミングは特には限定されず、ブラケットを取り付けた後であってもよい。また、撮影窓113に防曇シート7を取り付け、ブラケットを取り付けた後に、第2保護シート75を取り外してもよい。

0112

<6.特徴>
以上説明したウインドシールドによれば、次のような効果を得ることができる。
(1)防曇シート7によって合わせガラス10の曇りを抑制することができる。特に、撮影窓113が設けられる車内の上部は、暖房がONになっていても冷えやすく、曇りが生じやすい。したがって、このような位置に防曇シート7が設けられていることは有利である。また、撮影窓113は、ブラケットやカバーにより覆われているため、暖房やデフロスターからの暖気が届きにくいという問題がある。またブラケットやカバーで覆われた空間内とその外部との空気の交換が容易でないので、その空間内の空気の湿度が飽和状態に達すると、ガラス板の表面に水滴として付着しやすいという問題がある。したがって、上記のように覆われた空間内に防曇シート7を設けることは有利である。そして、このように防曇層73によって、内側ガラス板12において撮影窓113に対応する部分が曇るのを防止することができる。その結果、カメラによる車外の撮影を適切に行うことができる。

0113

(2)内側ガラス板12において撮影窓113に対応する部分には、基材フィルム72が固定されていないため、内側ガラス板12と基材フィルム72との間には隙間が形成される。すなわち、空気層が形成される。そして、この空気層による断熱効果により、防曇性能を向上することができる。より詳細に説明すると、空気層による断熱効果により、防曇層73の表面の温度低下が抑制され、これによって、防曇層73の表面の結露の量が低減する。また、防曇層73自体の温度低下も抑制されるため、これによって、防曇層73の水蒸気飽和量が低下するのを抑制することができる。以上より、防曇性能を向上することができる。

0114

ところで、空気層に含有される水分量が多いと、北海道などの寒冷地では、その水分が結露し、撮影装置2や画像処理装置3の誤作動の原因になるおそれがある。そのため、例えば、外気が−10℃(ガラス表面がー10℃)で、結露しないことが望ましい。−10℃の飽和水分量は2.355g/cm3である。よって、ウインドシールドの製造においては、空気層の水分量が2.355g/cm3以下の環境下が好ましい。そのような環境としては、例えば、温度20℃、湿度10%(水分量は1.727g/cm3)を挙げることができる。このような環境が確保できない場合は、例えば、ドライエヤーを防曇シートにあてながら製造することができる。

0115

(3)粘着層71が基材フィルム72の全体ではなく、一部に設けられているため、防曇シート7に係るコストを低減することができる。例えば、粘着層71が基材フィルム72の全体に設けられている場合には、防曇シート7が撮影窓113の概ね全体に貼り付けられるが、このとき、防曇シート7の全体を押圧しながら貼り付けるのが一般的である。しかしながら、粘着層71が均等に押圧されなかった場合には、粘着層71の厚みが面方向に変化し、凹凸が形成される可能性がある。その結果、防曇シート7を介してカメラで得られる画像に歪みが生じるおそれがある。これに対して、上記実施形態では、粘着層71が撮影窓113内に接着されず、マスク層110にのみ接着されるため、画像に歪みが発生するのを防止することができる。

0116

<7.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜組み合わせることができる。

0117

<7−1>
上記実施形態では、基材フィルム72の周縁に沿って粘着層71を塗布しているが、粘着層71の塗布範囲は、基材フィルム72の全面でない限り、特には限定されず、少なくとも基材フィルム73がマスク層110に固定されればよい。また、例えば、図8に示すように、粘着層71の一部が撮影窓113内に位置してもよい。このとき、撮影窓113内のカメラによって撮影される領域(情報取得領域)に粘着層71が接着されなければ、より好ましいが、多少であれば、情報取得領域に粘着層71が重なってもよい。すなわち、基材フィルム72において、粘着層71が配置されていない領域と、情報取得領域とが重複していればよい。また、防曇シート7と合わせガラス10との間には少なくとも一部に空気層が形成されていればよく、例えば、撮影窓113の全体に空気層が形成されていなくてもよい。したがって、例えば、撮影窓113において、防曇シート7の一部が合わせガラス10に付着していてもよい。

0118

上記実施形態では、防曇シート7に粘着層71が含まれていたが、基材フィルム72と防曇層73だけで防曇シート7を構成することもできる。そして、例えば、合わせガラス10やマスク層110に粘着層、あるいは両面テープなどを配置しておき、これに対して基材フィルム72を取り付けることもできる。

0119

<7−2>
マスク層110の一部または全部を、合わせガラス10へ貼り付け可能な遮蔽フィルムで構成し、これによって車外からの視野を遮蔽することもできる。なお、遮蔽フィルムを内側ガラス板12の車外側の面に貼り付ける場合には、予備接着の前、または本接着の後に貼り付けを行うことができる。

0120

また、合わせガラス10において、光の通路の曇りを防止するという観点からすれば、必ずしもマスク層110は必要ではなく、光が通過する領域(撮影窓:情報取得領域)に防曇シート7が取り付けられていればよい。

0121

<7−3>
上記実施形態では、本発明の情報取得装置として、カメラを有する撮影装置2を用いたが、これに限定されるものではなく、種々の情報取得装置を用いることができる。すなわち、車外からの情報を取得するために、光の照射及び/または受光を行うものであれば、特には限定されない。例えば、レーザレーダ、ライトセンサ、レインセンサ、光ビーコンなどの車外からの信号を受信する受光装置など、種々の装置に適用することができる。また、上記撮影窓113のような開口は、光の種類に応じて、マスク層110に適宜設けることができ、複数の開口を設けることもできる。例えば、ステレオカメラを設ける場合には、マスク層110に2つの撮影窓が形成され、各撮影窓に防曇シートが取り付けられる。なお、情報取得装置はガラスに接触していても接触していなくても良い。また、撮影窓113は、全周が閉じている必要はなく、一部が開放される形状であってもよい。

0122

<7−4>
防曇シート7の形状は特には限定されず、撮影窓113や情報取得領域(カメラ等により撮影される領域)の形状に応じて適宜決定すればよい。

0123

<7−5>
防曇シート7には、低反射層発熱層加熱線や透明導電膜)を設けることができる。発熱層は、熱が発生する層であれば、特には限定されず、例えば、加熱線や透明導電膜を有する層とすることができる。

0124

<7−6>
粘着層71の代わりに、公知の両面テープを用いて、防曇シート7を撮影窓(情報取得領域)113に配置することができる。

0125

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されない。

0126

1.実施例及び比較例の準備
防曇シートの防曇性能を評価するため、実施例及び比較例に係る防曇シートを、以下のように作成した。

0127

(i)基材フィルム
厚み100μmのPETフィルム(帝人ソリューションズ社製テイジンRテトロンRフィルムHB)を用いた。

0128

(ii)防曇層
ポリビニルアセタール樹脂含有溶液積水化学工業社製エスレックKX−5」、固形分8質量%、アセタール化度9モル%、ベンズアルデヒドに由来するアセタール構造を含む)87.5質量%、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランGPTMS、信越シリコーン社製KBM−403」)0.10質量%、n−ヘキシルトリメトキシシランHTMS、信越化学工業社製「KBM−3063」)0.26質量%、テトラエトキシシラン(TEOS、信越化学工業社製「KBE−04」)1.39質量%、アルコール溶媒(日本アルコール工業製「ソルミックスAP−7」)7.86質量%、精製水2.87質量%、酸触媒として塩酸0.01質量%、レベリング剤(信越化学工業社製「KP−341」)0.01質量%をガラス製容器に入れ、室温(25℃)で3時間撹拌することにより、防曇膜用塗工液を調製した。

0129

(iii)粘着層:
粘着剤には、アクリル酸メチルとアクリル酸nブチルとを所定の配合比で共重合させて、ガラス転移温度Tgが−36℃となるように調整したポリマートルエンに溶解して用いた。この液をメイヤーバーを用いて塗布し、粘着層を形成した。

0130

(iv) 製造工程
上記実施形態に基づいて、防曇シートを作製した。まず、上記基材フィルムに、防曇膜用塗工液を塗布し、110℃の加熱炉に10分間通した。こうして、厚みが8μmの防曇層が形成された。また、図9及び図10に示すように、粘着層を基材フィルムの周縁部に塗布した。こうして形成された実施例に係る防曇シートを図9及び図10に示すように、1辺が100mm、厚み3.4mmのフロートガラスに貼り付けた。このとき、基材フィルムとガラス板との間には厚みが約1mmの空気層が形成された。一方、比較例として、基材フィルムの全面に粘着層を塗布し、これを、実施例と同様にガラス板に貼り付けた。したがって、比較例では、基材フィルムの全面が粘着層によってガラス板に固定される。そのため、比較例では空気層は形成されない。

0131

2.防曇性能の評価
防曇性能試験は、室温20〜23℃、湿度20〜23%RHの環境内で次のように行った。まず、図11に示すように、内径が80mm、軸方向の長さが60mmの円筒を準備し、これを35℃の水が貯留された水槽の上方に配置した。このとき、円筒の上端と水槽の水面との距離を100mmとした。次に、上記実施例及び比較例に係るサンプルを、20℃、30%RHに、30分以上保管した後、円筒の上部開口を塞ぐように配置した。このとき、防曇層を下向きにし、水と対向するようにした。そして、防曇膜が曇るまでの時間を測定した。

実施例

0132

実施例では、防曇層が曇り始めるまでに要した時間が600秒であった。一方、比較例では、防曇層が曇り始めるまでに要した時間が330秒であった。実施例は、基材フィルムとガラス板との間に空気層が形成されているため、その断熱効果によって、防曇層の表面の温度低下が抑制され、表面の結露量が抑制される。その結果、防曇層の飽和時間が、比較例よりも延びていると考えられる。また、空気層の断熱効果によって、防曇層自体の温度低下が抑制され、これによって、防曇層の飽和量が高くなり、飽和時間が延びていると考えられる。

0133

1合わせガラス
110マスク層
113撮影窓(開口)
7防曇シート
71粘着層
72基材フィルム
73 防曇層

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