(57)【要約】車両ルーフ用の導光組立体は、ポリマーラミネート材料の中間層（３）が間に配置される複数のガラス板（１、２）を有する。導光組立体は、光を導光組立体内に結合する光結合手段（５）を有する。本発明では、中間層内に結合された光は、中間層の中を実質的に導かれる。中間層の屈折率は、ガラス板の屈折率より高いことが好適である。中間層の屈折率より低い屈折率を有する材料の屈折層（８、９）が、各ガラス板と中間層との間に中間層に隣接して設けられることが好適である。導光組立体には凹部（１０）が設けられ、この凹部は、光結合手段を受容するよう適応されることが好適である。
2007522000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ルーフ用の導光組立体であって、
複数のガラス板と、
前記ガラス板の間に配置されるポリマーラミネート材料の中間層と、
前記導光組立体内に光を結合する光結合手段と、
を有し、
前記中間層内に結合される光は、前記中間層内を実質的に導かれる、導光組立体。
【請求項２】
前記中間層の屈折率は、前記ガラス板の屈折率より高いことを特徴とする請求項１記載の導光組立体。
【請求項３】
前記中間層の屈折率は、１．５７より高いことを特徴とする請求項２記載の導光組立体。
【請求項４】
前記中間層の屈折率より低い屈折率を有する材料の屈折層が、前記ガラス板と前記中間層との間に、前記中間層に隣接して設けられることを特徴とする請求項１記載の導光組立体。
【請求項５】
前記屈折層の屈折率は、１．５０より低いことを特徴とする請求項４記載の導光組立体。
【請求項６】
前記中間層の屈折率と、前記ガラス板の屈折率は、略同じであることを特徴とする請求項４記載の導光組立体。
【請求項７】
前記光結合手段は、前記中間層内に光の大部分を結合するよう適応されることを特徴とする請求項１、２、又は４記載の導光組立体。
【請求項８】
前記導光組立体には、凹部が設けられ、
前記凹部は、前記光結合手段を受容するよう適応されることを特徴とする請求項１、２、又は４記載の導光組立体。
【請求項９】
前記ガラス板のうちの１つは、光吸収材料から形成されることを特徴とする請求項１、２、又は４記載の導光組立体。
【請求項１０】
請求項１、２、又は４に記載の導光組立体を有する自動車ルーフ。
【請求項１１】
前記自動車ルーフは、実質的に半透明であることを特徴とする請求項９記載の自動車ルーフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のガラス板とポリマーラミネート材料の中間層を有する乗り物のルーフ用の導光組立体に係る。
【０００２】
本発明は更に、そのような導光組立体が設けられた自動車のルーフに係る。
【背景技術】
【０００３】
自動車製造業者は、ますます大きいガラス張りの表面積を有するモデルを開発している。ウィンドスクリーン及びレアスクリーンの寸法は、空気力学的プロファイルを向上するよう特に増加している。更に、ガラス張りは、サンルーフの製造において優勢となってきている。この傾向に従って、絶縁による車内の過熱といった空調技術に関する欠点にも関わらず自動車にはますます大きいスライドガラスサンルーフ又はパノラマガラスルーフが具備される。それでもあえてそのようなルーフを設ける理由は、明るく光にあふれたパッセンジャーコンパートメント内における乗客にもたらされる開放的且つフレンドリーな車内雰囲気である。従来の閉じられたルーフライニングは、サイドウィンドウを通りパッセンジャーコンパートメント内に入射する迷光によって間接的にのみパッセンジャーコンパートメントを照らす。明るい環境に対する強いコントラストは、従来のルーフライニングが、比較的暗く見え、運転手に圧迫感を与える可能性がある。
【０００４】
導光組立体は、例えば、いわゆるサンルーフである透過性車両ルーフを有する車両、又は、例えば、通常のルーフライニングに設けられる非透過性車両ルーフを有する車両に使用可能である。非透過性車両ルーフの場合、導光組立体は、車両ルーフに隣接して配置される。
【０００５】
導光組立体は、特許文献１から公知である。公知の導光組立体は、電気的にオンオフ切替え可能な発光ユニットと、光を導くために使用され、光結合のために発光ユニットに結合される光学導波管とを有する。公知の導光組立体では、光導波路は、車両ルーフの内側ライニングの領域に配置され、且つ、フラット光導波路として設計され、光は、光導波路の１つ以上の側面において結合される。更に、フラット光導波路は、光が、大きい表面積に亘って且つ均一な方法で光導波路から脱結合（couple out）し、車両のパッセンジャーコンパートメント内に入るよう準備される。公知の導光組立体は、自動車のパッセンジャーコンパートメントの照明条件を改善する。この公知の導光組立体の不利点は、ガラス組立体によって放射される光は、緑がかった色を有することである。
【特許文献１】米国特許出願公開番号２００２／０１６７８２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、その目的として、上述した欠点が取り除かれる導光組立体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、この目的のための冒頭段落に記載したような種類の導光組立体は、
複数のガラス板と、
ガラス板の間に配置されるポリマーラミネート材料の中間層と、
導光組立体内に光を結合する光結合手段とを有し、
前記中間層内に結合される光は、前記中間層内を実質的に導かれる。
【０００８】
光が、実質的な距離（一般的に数センチメートル以上）に亘ってガラスの板の中を進み、また、次にガラス板から脱結合すると、放射された光は、緑がかった色を有する。この緑がかった色は、ガラス中の吸収及び／又は選択的な散乱によって引き起こされる。このような緑がかった色は、非常に特殊なタイプのガラスを使用することによって回避可能である。このような特殊なタイプのガラスは比較的高価であり、それにより、これらのガラスを自動車に使用するのはあまり適切ではない。本発明の導光組立体は、導光組立体内に結合された光は中間層内を実質的に導かれ、それにより、光がガラス板内も進むことを回避することを与えるよう適応される。従って、導光組立体による緑がかった光の放射は大幅に回避される。更に、ガラス板上への雨滴、キズ、又はガラス板上の埃が、導光組立体から脱結合する光の均一性に影響を与えない。何故なら、光は、ガラス板を通らないからである。
【０００９】
公知の導光組立体では、中間層の材料は、中間層の屈折率がガラス板の屈折率と実質的に同じであるよう選択される。中間層のための周知の材料は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）及びエチレン酢酸ビニール（ＥＶＡ）である。公知の導光組立体内に結合される光は、２つのガラス／中間層接触面のいずれかにおいて反射されない。何故なら、中間層材料の屈折率は、ガラスの屈折率に非常に近いからである。従って、導光組立体内の光は、中間層だけでなくガラス板も進む。そのような光が導光組立体から最終的に出るときは、光は、ガラス板における吸収影響によって緑がかっている。
【００１０】
本発明による手段は、導光組立体内の光の通過は、中間層において実質的に行われ、同時に、光がガラス板を通り進む可能性は低くされることを提供する。本発明の導光組立体では、全反射の原理を、中間層とガラス板との間の接触面に用いている。このようにして、本発明の導光組立体における中間層は、主たる光導波路として使用される。
【００１１】
中間層とガラス板との間の接触面における全反射を実現する幾つかの実施例がある。このために、本発明の導光組立体の１つの好適な実施例は、中間層の屈折率は、前記ガラス板の屈折率より高いことを特徴とする。ガラス板と中間層との間の屈折率の差によって、導光組立体内を進む光は、中間層の中を実質的に導かれる。中間層の材料の屈折率は、中間層内を進む光が、中間層に隣接するガラス板に結合されないよう選択されなくてはならない。このために、本発明の導光組立体の１つの好適な実施例は、中間層の屈折率は、１．５７より高いことを特徴とする。中間層とガラス板との間の屈折率の差が大きい程、導光組立体内への光の結合の開口数が大きくなる。そのような中間層に適した材料は、ポリカーボネート（約１．５９の屈折率）である。
【００１２】
中間層とガラス板との間の接触面における全反射を実現するもう１つの方法は、中間層とガラス板との間の接触面に屈折層を挿入することである。このために、本発明の導光組立体の１つの好適な実施例は、中間層の屈折率より低い屈折率を有する材料の屈折層が、ガラス板と中間層との間に、中間層に隣接して設けられることを特徴とする。屈折層は、光は、中間層内を進行する優先傾向を有し、中間層からガラス板内へ光が入ることが回避されることを与える。屈折層の材料の屈折率は、中間層内を進む光がガラス板内に結合されないよう選択されなければならない。このために、本発明の導光組立体の１つの好適な実施例は、屈折層の屈折率は、１．５０より低いことを特徴とする。そのような屈折層に適した材料は、ポリメチルメタクリレート、フッ化マグネシウム、及びテフロン（登録商標）である。
【００１３】
本発明の導光組立体の好適な実施例は、光結合手段は、中間層内に光の大部分を結合するよう適応されることを特徴とする。そのような対策は、中間層を通る光の進行を助け、また、導光組立体内に結合される光がガラス板を通り進むことが大幅に回避される。導光組立体には、凹部が設けられ、この凹部は、導光組立体を受容するよう適応されることが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のこれらの及び他の面は、以下に説明する実施例を参照しながら明らかにし且つ説明する。
【００１５】
図面は純粋に概略的でありまた寸法が測られて描かれてはいない。特に明瞭にするために、一部の寸法は、特に協調してある。図面中、同様の参照番号は、可能な限り同様の部分を示す。
【００１６】
図１は、本発明の導光組立体の実施例を示す断面図である。このような導光組立体は、自動車のパッセンジャーコンパートメントにおける照明条件を改善する。導光組立体は、車両ルーフの内側ライニングの領域に配置されることが好適であり、また、フラットな光導波路として設計されることが好適である。導光組立体は、光が、導光組立体から車両のパッセンジャーコンパートメント内に、大きい表面積に亘って且つ均一な方法で脱結合するよう用意される。白熱灯といった従来の光源とは異なり、本発明の導光組立体は、個別の照明素子としては機能しないが、自動車乗員の頭上領域におけるルーフライニングを大面積及びグレア無しで明るくする。導光組立体は、パッセンジャーコンパートメントの見かけ上の拡大をもたらし、心地のよい車内雰囲気を作り出す。このことの利点は、パッセンジャーコンパートメントが均等に明るくなることは、自動車乗員に精神且つ身体に肯定的な効果を有することである。自動車乗員へのこの肯定的な効果は、例えば、トンネル又は夜間に運転しているときの特に暗所において実現される。本発明の導光組立体は、暗所においてパッセンジャーコンパートメントをグレアなしで明るくし、その結果、自動車乗員の環境適応が改善される。更に、発光ルーフによって作り出される心地の良い室内雰囲気は、暗所における注意深く且つストレスフリーな運転を促進する。導光組立体の更なる利点は、車両全体の構成要素、特に、車両のパッセンジャーコンパートメントにおける設計素子として使用可能である点である。
【００１７】
図１の実施例では、導光組立体は、２つのガラス板１、２を有する。ガラス板１、２は、通常の窓ガラス（１．５４の屈折率）から形成される。別の実施例では、ガラス板は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、又は他の好適な材料から形成される。別の実施例では、ガラス板の１つ（好適には、車両の外側に面している側にある）は、例えば、日光から与えられる熱を低減するために光吸収材料から形成される。ガラス板は、可視光線に対し半透過性である。更に、ガラス板のうちの１つは、色が付けられるか、及び／又は、車両の外部から与えられる熱を低減する及び／又は車両から外部に損失される熱を低減する手段を有し得る。ガラス板１、２間には、ポリマーラミネート材料の中間層３が配置される。光結合手段５は、光を、導光組立体内に結合するよう設けられる。図１の実施例では、光結合手段５は、遠隔光源からの光を放射する光ファイバを有する。光ファイバは、電気的にオンオフ切替え可能な発光ユニット（図１には図示せず）に結合される。好適な発光ユニットは、１つ以上の蛍光灯、照明コード、又は発光ダイオードによって形成される。このような光源は、小さい全深度を有し、車両への空間節約型の設置を可能にする。例えば、発光ユニットは、車両の横のサイドレール内に配置されうる。車両のパッセンジャーコンパートメント内に放射される光度を周囲の輝度に適応させる為の輝度センサを有する電気制御ループ（図１には図示せず）が設けられることが好適である。
【００１８】
本発明では、中間層３内に結合される光は、実質的に、全反射によって中間層３を通り伝搬される。図１に示す本発明の実施例では、このことは、中間層３の屈折率がガラス板１、２の屈折率より高いことで実現される。このようにして、導光組立体内に結合された光は好適に中間層を通り進行し、ガラス板を通る光の伝搬は大幅に回避される。中間層の材料の屈折率は、中間層を通り進行する光は、中間層に隣接するガラス板内に結合しないよう選択されなければならない。このために、本発明の導光組立体の好適な実施例は、中間層３の屈折率は、ガラス板１、２の屈折率より高いことを特徴とする。中間層３の屈折率は、１．５７より高いことが好適である。好適な中間層材料は、ポリカーボネート（ＰＣ；屈折率は約１．５９）である。
【００１９】
光結合手段５は、光の大部分を中間層３内に結合するよう適応されることが好適である。図１の例では、導光組立体には、凹部１０が設けられる。この凹部１０は、光結合手段を受け入れるよう適応される。このような凹部１０は、光の大部分が中間層３内に結合されることを与える。別の実施例では、光源は、凹部１０内に直接設けられる。
【００２０】
導光組立体内で伝えられる光の範囲、色、及び強度は、アスペクト比、即ち、光導波路の長さ対厚さ即ち直径の比によって決定される。ガラス板１、２の厚さは、約２．１ｍｍであり、中間層３の厚さは、約１．５２ｍｍであることが好適である。
【００２１】
導光組立体から光を脱結合するためには、いわゆる散乱中心２０が、導光組立体内で導かれる光を脱結合するために導光組立体内に導入される。別の実施例では、散乱中心は、中間層の片側だけに設けられ、それにより、光の脱結合を１つの方向だけに限定する。本発明では、光は、中間層を通り伝搬する優先傾向を有するので、散乱中心２０は、中間層３の接触面に適用されることが好適である。このような散乱中心２０は、白色塗料、酸化チタン、又は（可視）光の波長より大きい粒子寸法を有する空気内包物といった高い屈折性の色素であることが好適である。散乱中心２０における途切れは、中間層３によって導かれる光をこれらの散乱中心において偏向させる。散乱中心２０は、繊維又は色付き粒子として有利に設計されてもよい。更に、散乱中心は、可視光の波長未満の粒子寸法を有する粒子でありうる。この場合、光の偏向は、等方散乱角度分布を有するレイリー散乱によって決定される。散乱光の一部は、車両のパッセンジャーコンパートメント内に直接入る。車両ルーフの方向に散乱された光の部分は、車両ルーフと導光組立体との間に配置される反射カバーを介して導光組立体内に反射によって戻されることが好適である。或いは、車両ルーフの内側ライニングは、反射特性を示してもよい。
【００２２】
図２は、２つの半透明ガラス板１、２を有する本発明の導光組立体の別の実施例を示す断面図である。ポリマーラミネート材料の中間層３が、ガラス板１、２の間に配置される。導光組立体内に光を結合する光結合手段５が設けられる。図２の実施例では、中間層３の屈折率より低い屈折率を有する材料の２つの屈折層８、９が、それぞれのガラス板１、２と中間層３との間に、中間層３に隣接して設けられる。屈折層は、ガラス板１、２のそれぞれの上のコーティングとして塗布されてもよい。更に、屈折層は、接着層であってもよく、それにより、製造処理を単純にする。中間層３の材料は、中間層の屈折率が、ガラス板１、２の屈折率と実質的に同じであるよう選択されることが好適である。中間層のための周知の材料は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）及びエチレン酢酸ビニール（ＥＶＡ）であり、これらの材料は共に、約１．４９の屈折率、即ち、ガラス板の屈折率と略同じ屈折率を有する。導光組立体から光を脱結合するために、いわゆる散乱中心２０が、導光組立体内を導かれる光を脱結合するために導光組立体内に導入される。散乱中心２０は、中間層３と屈折層８との間に設けられることが好適である。図２の例では、散乱中心２０は、中間層の片側のみに設けられ、それにより、光の脱結合を１つの方向だけに限定する。
【００２３】
屈折層８、９は、光は、中間層内を進行する優先傾向を有し、中間層からガラス板内への光の脱結合が回避されるということを与える。屈折層８、９の材料の屈折率は、中間層を進行する光がガラス板内に結合されないよう選択される。中間層が、ＰＶＢから形成される場合、屈折層の屈折率は、１．４２より低いことが好適であり、その結果、０．４７の開口数（Ｎ．Ａ．）をもたらす。このような屈折層の好適な材料は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ；約１．４７の屈折率）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２；１．３８の屈折率）、及びテフロン（登録商標）（＜１．３５の屈折率）である。低い屈折率を有する屈折層が中間層とガラス板との間に設けられる場合、中間層の屈折率とガラス板の屈折率は、略同じであることが好適である。
【００２４】
図２の例では、導光組立体には、凹部１０が設けられる。凹部１０は、光結合手段を受け入れるよう適応される。このような凹部１０は、光の大部分が、中間層３内に結合されることを与える。光を、ＰＶＢから形成される中間層３内への光の結合が、通常、約０．４７の開口数（Ｎ．Ａ．）を有するプラスチック繊維を用いて行われる場合、屈折層８、９の屈折率は、以下のようであることが好適である。
Ｎ．Ａ．＝［（ｎ中間層）２−（ｎ屈折層）２］１／２
その結果、ｎ層＜１．４２の屈折層の屈折率が得られる。光ファイバのＮ．Ａ．がより大きければ、より低い屈折率の屈折層が望ましい。
【００２５】
上述した実施例は、本発明を限定するのではなく説明することを明記し、当業者は、請求項の範囲から逸脱すること無く多くの代案の実施例を設計可能であろう。請求項において、括弧内に示す参照符号は、その請求項を限定すると解釈すべきではない。「有する」という動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載した素子又は段階以外の素子又は段階の存在を排除するものではない。単数形で示される素子は、その素子が複数存在することを排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の素子を有するハードウェア手段によって、また、好適にプログラムされたコンピュータによって実施されうる。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段のうちの幾つかは、全く同じハードウェアアイテムによって具現化されうる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという事実は、それらの手段の組合せが有利に使用されないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の車両ルーフ用の導光組立体の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の車両ルーフ用の導光組立体の別の実施例を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
2007522000.tif 000004
【国際調査報告】
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2007522000.tif 000006