(57)【要約】  ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムのための３Ｄミラーを成形する方法は、第１の大面積面と、第２の大面積面と、第１の大面積面及び第２の大面積面を接続する小面積面とを有するガラス系プリフォームを提供するステップを含み、且つ凹面を有する型上にガラス系プリフォームを、第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面がハウジングの長手方向壁に隣接するように配置するステップをさらに含む。長手方向壁は、凹面から少なくともガラス系プリフォームの第２の大面積面の高さまで延在する。本方法は、真空を供給するステップと、真空を使用して型の凹面に第２の大面積面を沿わせるステップとをさらに含む。第１の横方向側面及び第２の横方向側面は、第２の大面積面の沿わせるステップ中に凹面と一致したままであるように、凹面の湾曲に対応する湾曲形状を有する。
2021504284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のための３次元ミラーを成形する装置において、
少なくとも１つの開口部を有する凹面を含む型であって、前記少なくとも１つの開口部は、ガラス系プリフォームが前記型上に配置されると、前記凹面の上方の空間に真空を供給するように構成されている、型と、
前記凹面に隣接し且つ前記凹面を少なくとも部分的に包囲するハウジングであって、前記ガラス系プリフォームが前記型上に配置されると、前記凹面から少なくとも前記ガラス系プリフォームの高さまで延在するハウジングと
を含み、前記ハウジングは、前記ガラス系プリフォームと前記凹面との間の前記空間の一部において前記真空の漏れを防止するようなサイズであることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記凹面の対向する長手方向辺に沿った第１の長手方向側壁及び第２の長手方向側壁を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記凹面の対向する横方向辺に沿った第１の横方向側壁及び第２の横方向側壁を含み、前記第１の横方向側壁及び前記第２の横方向側壁は、前記ガラス系プリフォームの第１の縁部及び第２の縁部の湾曲に対応する形状に湾曲されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記凹面は、前記ガラス系プリフォームを非球面形状に合致させるように構成された非球面形状を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
２次元ガラス系プリフォームから非球面ミラーを成形する方法において、
第１の大面積面と、前記第１の大面積面と対向する第２の大面積面と、前記第１の大面積面及び前記第２の大面積面を接続する小面積面とを含むガラス系プリフォームであって、前記小面積面は、互いに対向する第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面と、前記長手方向側面を接続する第１の横方向側面及び第２の横方向側面とを含む、ガラス系プリフォームを提供するステップであって、前記ガラス系プリフォームは、実質的に２次元の形状を有する、ステップと、
前記第２の大面積面に面する非球面形状を有する湾曲面を含む下型上に前記ガラス系プリフォームを配置するステップであって、前記下型は、前記湾曲面と前記第２の大面積面との間の間隙に真空を供給するように構成されている、ステップと、
シェルが、前記シェルの実質的に垂直な壁が前記湾曲面から少なくとも前記第２の大面積面まで延在するように前記ガラス系プリフォームを包囲する間、前記間隙に真空圧を供給することにより、一次成形ステップを実施するステップであって、前記実質的に垂直な壁は、前記小面積面に面する、ステップと
を含み、前記シェルの前記実質的に垂直な壁は、前記間隙における前記真空圧を改善するための距離において前記小面積面から離間されていることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記第１の大面積面の周縁部分に締付リングを適用して、前記周縁部分において前記湾曲面に対して前記第２の大面積面を保持することにより、二次成形ステップを実施するステップ
をさらに含み、前記二次成形ステップは、前記下型が前記間隙に真空を供給している間に実施されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面は、前記下型の前記湾曲面の曲率に対応する湾曲形状を有し、
前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面の前記湾曲形状は、前記一次成形ステップ中、前記湾曲面と実質的に一致したままであることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記一次成形ステップ及び前記二次成形ステップ中に前記ガラス系プリフォームを加熱するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記非球面ミラーは、前記一次成形ステップ後に切断されないことを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムのためのガラス系３次元（３Ｄ）ミラーにおいて、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法によって成形されることを特徴とするガラス系３次元（３Ｄ）ミラー。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１７年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／５９２，５７０号の優先権の利益を主張し、この出願の内容は、依拠され、且つその全体が参照により本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、非球面ミラーを真空成形するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムは、ユーザが自らの主要な視界から視線をそらすことなく情報を見ることができるように、透明面上に視覚的情報を投影する。ＨＵＤシステムは、通常、ミラーを使用して画像を反射し、透明面上に投影する。ＨＵＤシステムに対する１つの応用は、自動車、飛行機、船舶及び他の車両等の交通機関にある。例えば、車両の操縦者又は運転者が前方の視線を維持しながら、且つ表示画面に向かって下を見るか又は目をそらす必要なしに、車両の運転に関する情報を見ることができるように車両にＨＵＤシステムを配備することができる。したがって、ＨＵＤシステムは、車両操縦者が安全な運転の視点から目をそらす必要性を最小限にすることにより、安全性を向上させると考えられる。
【０００４】
しかしながら、ＨＵＤシステムは、投影画像において光学品質が不十分となることが多く、それにより投影画像に望ましくない審美的品質がもたらされる可能性がある。不十分な光学品質により、ＨＵＤシステムの安全性がさらに低下する可能性があり、それは、ぼやけた又は不明瞭な投影画像により、ユーザが投影情報を読むか又は理解することがより困難になる可能性があり、その結果、ユーザによる情報の処理時間が長くなり、その情報に基づくユーザの反応時間が遅れ、ユーザの注意散漫が増大するためである。光学品質の低下は、ＨＵＤシステムで使用される最適状態に及ばないミラーからもたらされる可能性があり、そうしたミラーは、多くの場合、ミラーの不適切な造形又はミラープリフォームの湾曲中にミラー内に導入される欠陥からもたらされる。
【０００５】
したがって、改善された光学品質を有するＨＵＤシステム、特にＨＵＤシステムのための改善されたミラー及びこうしたミラーを成形する改善された方法が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
改善された光学品質を有するＨＵＤシステム、特にＨＵＤシステムのための改善されたミラー及びこうしたミラーを成形する改善された方法が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のいくつかの実施形態では、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムのための３次元ミラーを成形する方法が提供される。本方法は、第１の大面積面と、第１の大面積面と対向する第２の大面積面と、第１の大面積面及び第２の大面積面を接続する小面積面とを有するガラス系プリフォームであって、小面積面は、互いに対向する第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面と、長手方向側面を接続する第１の横方向側面及び第２の横方向側面とを含む、ガラス系プリフォームを提供するステップを含む。本方法は、凹面を有する型上にガラス系プリフォームを、第２の大面積面が型の凹面に面するように、且つ第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面がハウジングの長手方向壁に隣接するように配置するステップであって、長手方向壁は、凹面から少なくともガラス系プリフォームの第２の大面積面の高さまで延在する、ステップを含む。本方法はまた、第２の大面積面と凹面との間の間隙に真空を供給するステップと、真空を使用して型の凹面に第２の大面積面を沿わせるステップとを含む。第１の横方向側面及び第２の横方向側面は、第２の大面積面の沿わせるステップ中に第１の横方向側面及び第２の横方向側面が凹面と一致したままであるように、凹面の湾曲に対応する湾曲形状を有する。
【０００８】
本開示のさらなる実施形態では、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のための３次元ミラーを成形する装置が提供される。本装置は、少なくとも１つの開口部を有する凹面を含む型であって、少なくとも１つの開口部は、ガラス系プリフォームが型上に配置されると、凹面の上方の空間に真空を供給するように構成されている、型と、凹面に隣接し且つ凹面を少なくとも部分的に包囲するハウジングとを含む。ハウジングは、ガラス系プリフォームが型上に配置されると、凹面から少なくともガラス系プリフォームの高さまで延在し、及びハウジングは、ガラス系プリフォームと凹面との間の空間の一部において真空の漏れを防止するようなサイズである。
【０００９】
本開示の他の実施形態では、２次元ガラス系プリフォームから非球面ミラーを成形する方法が提供される。本方法は、第１の大面積面と、第１の大面積面と対向する第２の大面積面と、第１の大面積面及び第２の大面積面を接続する小面積面とを含むガラス系プリフォームを提供するステップを含む。小面積面は、互いに対向する第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面と、長手方向側面を接続する第１の横方向側面及び第２の横方向側面とを含み、ガラス系プリフォームは、実質的に２次元の形状を有する。本方法はまた、第２の大面積面に面する非球面形状を有する湾曲面を含む下型上にガラス系プリフォームを配置するステップであって、下型は、湾曲面と第２の大面積面との間の間隙に真空を供給するように構成されている、ステップと、シェルが、シェルの実質的に垂直な壁が湾曲面から少なくとも第２の大面積面まで延在するようにガラス系プリフォームを包囲する間、間隙に真空圧を供給することにより、一次成形ステップを実施するステップであって、実質的に垂直な壁は、小面積面に面する、ステップとを含む。シェルの実質的に垂直な壁は、間隙における真空圧を改善するための距離において小面積面から離間されている。本方法は、第１の大面積面の周縁部分に締付リングを適用して、周縁部分において湾曲面に対して第２の大面積面を保持することにより、二次成形ステップを実施するステップをさらに含み、二次成形ステップは、下型が間隙に真空を供給している間に実施される。
【００１０】
請求項に係る主題のさらなる特徴及び利点は、続く詳細な説明に示されており、一部にはその説明から当業者に容易に明らかとなるか、又は続く詳細な説明、特許請求の範囲とともに添付図面を含む、本明細書に記載するような請求項に係る主題を実施することにより理解されるであろう。
【００１１】
上述した概要及び以下の詳細な説明の両方は、本開示の実施形態を提示し、請求項に係る主題の性質及び特徴を理解するための概要又は枠組を提供するように意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するように意図されており、本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する。図面は、さまざまな実施形態を例示し、本記載と併せて、請求項に係る主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。
【００１２】
例示の目的で、現在好ましい図面に示す形態があるが、本明細書で開示及び考察される実施形態は、図示する厳密な構成及び手段に限定されないことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による、車両におけるＨＵＤシステムの図である。
【図２】いくつかの実施形態による、図１のＨＵＤシステムを使用しているときの自動車運転者の視点の図である。
【図３】本開示のいくつかの実施形態によるいくつかのＨＵＤシステムで使用されるコンバイナの写真である。
【図４】いくつかの実施形態による、図３に示すものと同様のコンバイナとともにＨＵＤシステムを使用しているときの自動車運転者の視点の図である。
【図５】いくつかの実施形態による、２Ｄミラープリフォームと、２Ｄミラープリフォームから成形された結果として得られる非球面ミラーとの平面図である。
【図６】いくつかの実施形態による曲げ型上の２Ｄミラープリフォームの等角図である。
【図７】３Ｄ成形ステップを受ける前の２Ｄプリフォームに対応する２Ｄ基準面及び成形ステップを受けた後の３Ｄミラーの概略図である。
【図８】いくつかの実施形態によるＨＵＤシステムのための非球面ミラーの等角図である。
【図９】いくつかの実施形態による、成形型上の２Ｄミラープリフォームの等角図である。
【図１０】成形中の成形型とプリフォームの縁部との間の間隙の断面概略図である。
【図１１Ａ】曲面ミラーの改善された成形に使用されるハウジングアセンブリの例の等角図である。
【図１１Ｂ】曲面ミラーの改善された成形に使用されるハウジングアセンブリの例の等角図である。
【図１２】いくつかの実施形態による、矩形ミラープリフォームの平面図（上）及び湾曲端縁部を備えたミラープリフォームの平面図（下）である。
【図１３Ａ】成形型上の図１２の矩形ミラープリフォームの等角図を示す。
【図１３Ｂ】いくつかの実施形態による、成形型上の図１２の湾曲端縁部を備えたミラープリフォームの等角図を示す。
【図１４Ａ】成形型上の図１３Ａの矩形ミラープリフォームの長辺縁部の断面図を示す。
【図１４Ｂ】成形型上の図１３Ａの矩形ミラープリフォームの短辺縁部の断面図を示す。
【図１５Ａ】いくつかの実施形態による、成形型上の図１３Ｂの湾曲端縁部を備えたミラープリフォームの長辺縁部の断面図を示す。
【図１５Ｂ】いくつかの実施形態による、成形型上の図１３Ｂの湾曲端縁部を備えたミラープリフォームの短辺縁部の断面図を示す。
【図１６Ａ】いくつかの実施形態による、湾曲端縁部を有するミラープリフォームとともに使用されるハウジングの等角図を示す。
【図１６Ｂ】いくつかの実施形態による、湾曲端縁部を有するミラープリフォームとともに使用されるハウジングの平面図を示す。
【図１７】いくつかの実施形態による、湾曲端縁部を有するミラープリフォームとともに使用される別のハウジングの等角図である。
【図１８】いくつかの実施形態による、ミラープリフォーム及びハウジングを使用して曲面ミラーを成形するシステム及び方法の断面図である。
【図１９Ａ】いくつかの実施形態による曲面ミラーを成形するための締付リングの等角図である。
【図１９Ｂ】いくつかの実施形態による曲面ミラーを成形するための締付リングの断面図である。
【図２０】いくつかの実施形態による、ミラープリフォーム及び締付リングを使用して曲面ミラーを成形するシステム及び方法の断面図である。
【図２１】本開示の実施形態によって成形された曲面ミラー例の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明では、図面に示すいくつかの図を通して、同様の参照番号は、同様の又は対応する部分を示す。別段の定めがない限り、「上」、「底」、「外向き」、「内向き」等の用語は、便宜上の語であり、限定的な用語として解釈されるべきではないことも理解される。さらに、ある群が要素及びその組合せの群の少なくとも１つを含むものとして記載されている場合には常に、その群は、個々に又は互いに組み合わせてのいずれかで、任意の数の記載されているそれらの要素を含むか、本質的にそれらの要素からなるか、又はそれらの要素からなり得ることが理解される。
【００１５】
同様に、ある群が要素又は要素の組合せの群の少なくとも１つのからなるものと記載されている場合には常に、その群は、個々に又は互いに組み合わせてのいずれかで、任意の数の記載されているそれらの要素からなり得ることが理解される。別段の定めがない限り、値の範囲が記載される場合、それは、その範囲の上限及び下限を含む。本明細書で用いる、不定冠詞「１つの（ａ）」及び「１つの（ａｎ）」並びに対応する定冠詞「その」は、別段の定めがない限り、「少なくとも１つ」又は「１つ又は複数」を意味する。
【００１６】
本開示の以下の説明は、それを実現する教示及びその最良の現在既知の実施形態として提供する。当業者であれば、本開示の有益な結果を依然として得ながら、本明細書に記載する実施形態に対する多くの変更形態がなされ得ることを理解するであろう。本開示の所望の利益のいくつかは、他の特徴を利用することなく、本開示の特徴のいくつかを選択することによって得ることができることも明らかになるであろう。したがって、当業者であれば、本開示の多くの変更形態及び適合形態が可能であり、特定の状況では望ましい可能性さえもあり、本開示の一部であることを認識するであろう。したがって、以下の説明は、本開示の原理を限定するのではなく、例示するものとして提供されるものである。
【００１７】
当業者であれば、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載する例示的な実施形態に対する多くの変更形態が可能であることを理解するであろう。したがって、本記載は、与えられる例に限定されるように意図されておらず、且つそのように解釈されるべきではないが、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって提供される保護の全範囲が与えられるべきである。さらに、本開示の特徴のいくつかを、他の特徴の対応する使用なしで使用することができる。したがって、例示的な又は実例となる実施形態の以下の説明は、本開示の原理を限定するのではなく、例示する目的で提供され、本開示の原理に対する変更形態及びそれらの置換形態を含むことができる。
【００１８】
ＨＵＤシステムは、ユーザの安全性及び便宜の改善のために多様なタイプの情報を提供するために使用することができる。例えば、交通機関では、車両計器又はナビゲーション等、車両の運転に関連する情報を運転者の正面の領域に投影することができる。これは、車両速度、燃料残量、空調設定、エンターテイメント設定、ターンバイターンナビゲーションインジケータ、推定到着時間及び速度、交通渋滞又は危険な状態に関する警報に関するリアルタイム情報を含むことができる。情報は、テキスト、記号、絵、映像、アニメーション及び１つ又は複数の色として提示することができる。これらは、単に例であり、本開示の実施形態は、これらの例に限定されるように意図されていない。
【００１９】
本開示のいくつかの実施形態では、ＨＵＤシステムは、画像生成装置と、画像生成装置からの画像を、ユーザに容易に可視である領域に仕向けるか又は投影する１つ又は複数の光学部品とを含むことができる。画像生成装置としては、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）アセンブリ、レーザ投影システム又は当業者に既知である他のタイプのディスプレイを挙げることができる。ＨＵＤシステムは、これらのディスプレイによって作成された画像を生成するコンピュータ又はプロセッサも含むことができる。光学部品は、例えば、レンズ、ビームスプリッタ、ミラー及びコンバイナの何らかの組合せを含むことができる。ＨＵＤシステムの部品の組合せは、コリメート光を生成するように構成することができる。
【００２０】
コリメート光は、ユーザの視野内にあるコンバイナ上に投影され、それにより、ユーザは、投影画像と通常の視野とを同時に見ることができる。例えば、車両応用では、コンバイナは、フロントガラスであり得る。代わりに、コンバイナは、車両に組み込まれる別個の部品又は運転者若しくは同乗者がコンバイナの透明面上で投影画像を見ることができる場所において車両に取り付けることができる携帯型部品であり得る。ミラーは、湾曲基板上に反射コーティングを含むことができる。湾曲基板は、球面、非球面、フレネル形状及び／又は回折性であり得る。１つの好ましい実施形態では、ミラーは、凹状の非球面上に反射面又はコーティングを有する。
【００２１】
図１は、本開示のいくつかの実施形態によるＨＵＤシステム１００の一例を示す。ＨＵＤシステム１００は、自動車で示されているが、実施形態は、さまざまな車両又は非車両応用で使用することができる。運転者Ｄは、車両ＶのハンドルＷ上に手を置いているように示されている。ＨＵＤシステム１００は、車両Ｖのダッシュボード１１０内に組み込まれており、プログラマブルグラフィカルユニット（ＰＧＵ）１０２を含み、ＰＧＵ１０２は、ＰＧＵ１０２からの信号に基づいて画像を作成するように構成された画像源１０３に接続されている。ＰＧＵ１０２は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に動作可能に接続されたプロセッサを含むことができ、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると、ＨＵＤシステム１００によって表示すべき画像を画像源１０３によって生成するためのデータを生成及び／又は供給する命令を含む。その画像は、平面ミラー１０４によって曲面ミラー１０６に向かって反射される。曲面ミラー１０６から、その画像は、フロントガラス１０８に向かって且つフロントガラス１０８の投影領域１１２上に投影される。ＨＵＤシステム１００は、投影領域１１２が、車両Ｖを運転している間、運転者Ｄの通常の視線の範囲内にあるように構成することができる。例えば、投影領域１１２は、投影画像が運転者の視点から見えるように道路上に重ね合わされるように位置決めすることができる。このシナリオの一例を図２の図に示す。
【００２２】
投影領域１１２は、図１及び図２ではフロントガラス１０８に位置しているが、図３及び図４は、投影領域２１２の場所のためにコンバイナ２０８が使用される代替実施形態を示す。コンバイナ２０８は、車両のダッシュボード２１０に組み込むことができるか、又はダッシュボード２１０の頂部に位置決めされる携帯型の若しくは別個の部品であり得る。
【００２３】
当業者であれば、ＨＵＤシステムにおける部品の基本構成を理解すると思われるため、本開示の実施形態は、ＨＵＤシステムの光学部品の１つ又は複数の特定の構成に限定されない。本開示は、主に、ＨＵＤシステムで使用される曲面ミラー並びにこうしたミラーを成形するシステム及び方法に関する。特に、実施形態は、２次元（２Ｄ）ミラープリフォームからこうした３次元（３Ｄ）ミラーを成形するシステム及び方法に関する。図５は、本明細書において考察するシステム及び方法を使用して３Ｄミラー３０２を成形するために使用することができる２Ｄミラープリフォーム３００の一例を示す。
【００２４】
３Ｄミラーを成形するために好都合に使用されるさまざまなシステム及び方法がある。しかしながら、本開示の著者らは、ＨＵＤシステムで使用される曲面ミラーを成形する設計及び方法に改善が必要であると理解した。画像が曲面ミラーによって反射される際の画質の劣化を防止するために、ミラーは、高水準の形状精度及び表面粗さを有するべきである。例えば、５０μｍ未満の形状精度及び３ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒａ）が望ましい。ＨＵＤシステムのためのミラーで発生する特定のタイプの光学歪みは、エッジ歪みと称され、これは、ミラーの縁部又はその近くで反射する光の光学歪みである。既存のＨＵＤシステムでは、ミラーの製造又は造形中、ミラーに光学的に衝撃を与える不具合が導入される可能性がある。これらの不具合としては、ミラーの製造時に機器によって引き起こされる隆起部分又は陥没部分等のアーチファクト又はミラーの曲率、特にミラーの縁部又はその近くの曲率における不具合を挙げることができる。
【００２５】
３Ｄ形状のミラー又はミラー基板を成形する最も一般的な方法は、２つのカテゴリ、すなわちプレス法及び真空成形法に分けることができる。しかしながら、プレス法及び真空成形法の両方に不都合がある可能性がある。プレス法では、ガラス基板等の基板を物理的な力によってプレスするために上型及び下型が使用される。例えば、２Ｄガラスプリフォームが２つの型間に配置された状態で上型を下型に押し込むことができ、型の一方又は両方の上の表面の形状に従ってガラスプリフォームが成形される。その結果、成形されたガラス基板の凹面及び凸面の両方に型の圧痕が残る可能性があり、それは、その後、研磨する必要がある。さらに、上型及び下型の輪郭のずれにより、上型及び下型の輪郭を正確に一致させることが困難であり、したがって成形されたガラス基板に対する正確な形状を達成することが困難である可能性がある。例えば、非球面ミラー輪郭に対する仕様は、±２５μｍ未満であり得るが、機械加工後の型の輪郭のずれは、通常、３０〜５０μｍである。
【００２６】
真空成形法では、単一の型（例えば、下型）が使用される可能性があり、そこでは、型の表面に真空孔が形成される。例えば、図６に示すように、型３１０の成形面３１２上又はその上方に平坦（２Ｄ）ガラスシート又は２Ｄプリフォーム３００が配置され、型の湾曲（３Ｄ）面にミラープリフォームを沿わせるために真空孔３１４を介して真空圧が供給される。成形面３１２は、３Ｄミラーの所望の形状に造形される。しかしながら、成形されたガラス基板の表面上における真空孔マークの形成を回避することは困難である。これらの真空孔マーク又は製造アーチファクトは、基板又は完成したミラーの光学性能を損なう可能性がある。さらに、典型的な真空成形法は、プレス法と比較して高い成形温度が必要である可能性がある。成形温度が高いことは、表面品質に影響を与え、窪み、ピット及び圧痕等の欠陥を形成する可能性がある。真空成形は、真空成形により３Ｄ形状に成形する前に所望のサイズに予め切断される基板であるミラープリフォームにおいて又は真空成形によって３Ｄ形状に成形された後に所望のサイズに切断される過大ガラスシートにおいて実施することができる。プリフォームベースの真空成形及び過大ガラスベースの真空成形の両方にいくらかの利点及び欠点がある。
【００２７】
過大ガラスベースの成形には、例えば、縁部切断による優れた縁部品質及びより低い成形温度による優れた表面粗さを達成するという利点がある。しかしながら、過大ガラスベースの成形では、成形後にガラスを切断する追加のステップが必要であり、成形後の刈込みガラス又は無駄なガラスのためにガラス利用率が低く、切断後に縁部研磨及び／又は面取りが必要であり、最終的に完成した製品は、プリフォームベースの成形で成形されたものと同じサイズであり得るが、より大型の機器が必要である。
【００２８】
他方では、プリフォームベースの真空成形では、真空成形後にミラー基板を切断する必要がなく、無駄なガラス又はカレットガラスの生成が低減する。さらに、プリフォームベースの成形は、より単純なプロセスであり、より費用効果が高い可能性がある。しかしながら、プリフォームベースの真空成形法では、ガラスプリフォームの１つ又は複数の縁部における真空漏れにより、少なくとも一部にはプリフォームと型との間の真空漏れにより、ガラスシートの表面全体にわたって比較的均一な真空圧を加えることが困難であるか又は不可能であった。例えば、成形されたガラスが単一の曲率半径を有するべきである場合、プリフォームの短辺縁部は、成形が完了するまで型表面との接触を維持する可能性があるが、真空は、プリフォームの長辺縁部に沿って漏れる。より複雑な曲率又は非球面型表面（及び非球面成形基板）の場合、４つの角部等、ガラスシートの別個の箇所のみが成形を通して型表面と接触する可能性があり、その結果、ガラス基板のすべての縁部に沿って真空漏れがもたらされる。また、非球面ミラーを成形するために、ミラー又はミラー基板の角部が欠けるか又は破損する可能性があり、これは、ミラー基板の角部のみが型と接触し、外力（例えば、真空圧、型押圧力）が加えられ、したがって基板の４つの角部に圧力が集中する場合に発生する。成形面が非球面ではなく単一の曲率半径を有する場合等、場合により、プリフォームの短辺縁部は、成形が完了するまで成形面とより適切に接触したままである可能性があるが、プリフォームの長辺縁部に沿って真空漏れが発生する可能性がある。これらの間隙又は真空圧の漏れにより、ミラー又はプリフォームの表面全体に比較的均一な真空圧を提供することが困難又は不可能になる。したがって、型表面上にガラスをより完全に沿わせるために、且つ欠けを低減させるように角部の近くの応力を低減させるためにより高い成形温度（及び基板のより低い粘度）が使用される。しかしながら、上述したように、温度が高いことにより、ガラス基板の表面劣化及び光学性能の低下が引き起こされる。より高い温度であっても、ミラーのエッジ歪みが発生する。
【００２９】
本開示の背景にいる研究者らは、真空ベースの成形法を使用して成形されたミラーを改善するシステム及び方法を発見した。いくつかの好ましい実施形態では、これらの技法は、プリフォームベースの成形法に対して特に適している可能性がある。しかしながら、いくつかの実施形態は、プリフォームベースの成形法を使用して作製されるミラー、概して真空ベースの方法にさえも限定されない。本開示の実施形態によって対処する１つの問題は、エッジ歪みの問題である。上述したように、真空成形法を使用する場合、均一な真空及びミラー基板を型に均一に沿わせることを達成することが困難である可能性がある。基板の縁部又はその近くでミラー基板を所望の形状に合致させることは、特に困難である可能性があり、それによりエッジ歪みが引き起こされ、縁部の近くでミラーによって反射される画像の品質が劣化する。したがって、本開示の実施形態は、縁部における等、改善された光学性能を有するミラー及び／又はミラー基板と、それらを成形する方法とを提供する。
【００３０】
ＨＵＤシステムにおけるミラーは、一般に、非球面反射面を有し、それは、ミラー基板の非球面の表面に形成される反射コーティングを含むことができる。上述したように且つ図７に示すように、２Ｄミラープリフォーム４２０から３Ｄミラー４００を成形することができる。矩形プリフォームとして、ミラープリフォーム４２０は、長辺縁部４０２及び短辺縁部４０４を有する。３Ｄミラーを成形する際、長辺縁部４０２及び短辺縁部４０４は、成形型に沿うように曲がる。結果として得られる３Ｄミラーの所望の形状によって決まるような成形型の形状に基づき、対向する短辺縁部４０４間の直線距離が低減し、短辺縁部間の低減の大きさが長辺縁部間の低減の大きさと異なる可能性がある。非球面又は非球面形状の面は、複数の曲率半径を有する。特に、例えば図７及び図８に示すような四辺ミラーの場合、非球面は、４つの縁部の各々に沿って異なる曲率半径を有する。したがって、図８に示すように、ミラー４００は、第１の縁部に沿った曲率半径Ｒａと、第２の縁部に沿った曲率半径Ｒｂと、第３の縁部に沿った曲率半径Ｒｃと、第４の縁部に沿った曲率半径Ｒｄとを有する非球面形状である反射面４０８を有する。面４０８は、非球面形状であるため、Ｒａ≠Ｒｂ≠Ｒｃ≠Ｒｄである。さらに、Ｒｂ及びＲｄは、Ｒａ及びＲｃより小さい可能性がある。短辺縁部と比較して長辺縁部の曲率が異なるため、長辺縁部の曲率半径Ｒｂ、Ｒｄの方が小さく、短辺縁部の曲率半径Ｒａ、Ｒｃの方が大きいことに起因して、成形による短辺縁部４０４間の距離の変化は、対向する長辺縁部４０２間の距離のいかなる低減よりも大きい可能性がある。これにより、短辺縁部に沿った真空圧の漏れを防止することの方がより困難となる可能性がある。図８は、ミラー４００の４つの角部を接続する２次元平面４０６に対して量ａ〜ｅを変化させることにより、湾曲面４０８上の異なる点がどのように変位したかも示す。いくつかの実施形態では、ａ≠ｂ≠ｃ≠ｄである。１つの例では、変位ａ〜ｅは、以下：ａ＝７．７３、ｂ＝６．３２、ｃ＝６．５２、ｄ＝１．３１及びｅ＝１．３１に等しいものとし、ここで、変位は、単位なしの相対的な大きさで与えられているが、変位ａ〜ｅの単位は、ミリメートルであり得る。２次元平面４０６は、２Ｄプリフォームの対向する長辺縁部間の短軸４０８と、２Ｄプリフォームの対向する短辺縁部間の長軸４１０とを含む。
【００３１】
図９に示すように、２Ｄミラープリフォーム４２０が成形型４３０上に配置されるとき、プリフォーム４２０を成形面４３２に沿わせる前にミラープリフォーム４２０の角部のみが成形型４３０と接触することができる。したがって、ミラープリフォーム４２０と成形面４３２との間に間隙が残る。特に、ミラープリフォーム４２０の短辺縁部４２２との間に間隙４３４が残り、ミラープリフォーム４２０の長辺縁部４２４との間に間隙４３６が残る。プリフォーム４２０を成形面４３２に沿わせるステップ中、間隙４３４及び４３６が開放したままである程度まで、成形面４３２における真空孔からの真空吸引の幾分かが損なわれる。これにより、ミラープリフォーム４２０を成形面４３２に沿わせることが最適状態に及ばず、したがって３Ｄミラーの所望の形状に達成しない可能性がある。
【００３２】
図１０は、図９の２Ｄミラープリフォーム４２０を成形型４３０に沿わせるステップ中又はそのステップ後の３Ｄミラー４２０’の縁部の断面図を示す。１つ又は複数の内部真空孔４３８の近くで成形面４３２と３Ｄミラー４２０’の内側部分との間に十分な合致があり得るが、３Ｄミラー４２０’の縁部の近くに間隙４３４’が残る可能性がある。図１０に示すように、間隙４３４’の結果として真空吸引が損なわれるため、真空孔４３９が縁部の近くに位置する場合でも、間隙４３４’が残る可能性がある。その結果、縁部の近くで３Ｄミラー４２０’の所望の湾曲が達成されない。真空成形によって成形される３Ｄミラーの形状にわたって正確な制御を維持する際の上述した課題により、本開示の研究者らは、３Ｄミラーの改善を達成することができるシステム及び方法を開発した。特に、これらのシステム及び方法により、２Ｄプリフォームの真空成形を使用して３Ｄミラーの縁部又はその近くにおける吸引及び成形の改善が可能になる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、図１１Ａに示すように、２Ｄプリフォームを３Ｄ成形面に沿わせるステップ中、ハウジング５００を使用することができる。ハウジング５００は、真空型に沿わせるステップ中、ミラープリフォームの１つ又は複数の縁部又はその近くに位置決めされるように構成された側壁又は封止面を備えたリングのような形状を形成する。図１１Ａにおいて、型５００は、短辺壁５０２及び長辺壁５０４を含み、それらは、組み合わせてリングのような形状を形成し、中央にプリフォームを収容するようなサイズ及び形状である空間がある。
【００３４】
図１１Ｂに、成形型５３０上に位置決めされたハウジング５４０の一例を示す。ハウジング５４０は、型５３０の成形面の外周部を包囲し、成形のためにミラープリフォーム５２０が配置される空間を画定する。ハウジング５４０は、対向する短辺壁５４４、５４５と、対向する長辺壁５４２、５４３とを含む。ハウジング５４０は、ミラープリフォーム５２０の縁部における真空漏れを最小限にするように作用する。ハウジング５４０は、真空性能を向上させるために、必ずしもミラープリフォーム５２０に接触する必要はない。実際に、いくつかの実施形態では、プリフォーム５２０が、完成品に悪影響を及ぼす可能性があるハウジング５４０からの摩擦力なしに移動することができるように、ハウジング５４０とプリフォーム５２０との間に物理的接触がないことが有利であり得る。ハウジング５４０の内壁間の隙間は、いくつかの実施形態では例えば０．５ｍｍ以下であり得る。しかしながら、この隙間は、ガラス系プリフォーム５２０及びハウジング５４０の熱膨張係数に基づいて調整することができる。
【００３５】
図１１Ｂに示すようなハウジングを使用する場合でも、２Ｄプリフォームの３Ｄミラーへの成形中、プリフォームの１つ又は複数の縁部において間隙が現れる可能性があり、それにより縁部の近くに吸引の損失がもたらされる可能性がある。例えば、成形面の曲率に応じて、上述したように且つ図７に示したように、成形中に縁部の著しい横方向の移動があり得る。したがって、図７におけるプリフォーム４００の短辺縁部４０４が互いに向かって移動する際、短辺縁部４０４は、プリフォーム４００の周囲の提供されたハウジングから離れるように対応して移動し、その結果、短辺縁部４０４に間隙がもたらされる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態は、成形面の曲率と一致するような形状である少なくとも１つの縁部を有するプリフォームを含み、そこでは、プリフォームのその縁部は、成形面と接する。図１２の下半分にこうしたプリフォームの１つの例を示し、図１２の上半分に標準的な矩形プリフォーム６００を示す。具体的には、プリフォーム６１０は、湾曲縁部６１４を含む拡張表面領域６２０を有する。拡張表面領域６２０は、標準プリフォーム６００ではプリフォームの縁部が位置する線Ｌを越えて延在し、湾曲縁部は、成形面と一致するような形状である。短辺縁部における湾曲縁部６１４により、プリフォーム６１０は、成形中、プリフォーム６１０と型の凹面との間で十分近接した接触を維持することができる。換言すれば、短辺縁部は、湾曲すると、成形プロセスの開始から終了まで凹状成形面との接触を維持することができる。湾曲縁部６１４の曲率は、型の上面の曲率により正確に追従するように単一の曲率半径又はスプライン曲線から構成され得る。
【００３６】
本明細書において、「一致する」は、プリフォームの湾曲縁部の曲率が、プリフォームと成形面との交差部に位置する成形面の曲率に対しておよその合致があることを意味する。湾曲縁部と一致する成形面の湾曲は、湾曲成形面と、型上に配置されたときの２Ｄプリフォームを収容する基準面との交差湾曲とみなすことができる。図１３Ｂにこれを示し、そこでは、型６１２の成形面６１３の上方にプリフォーム６１０が配置されている。図１３Ａのプリフォーム６００は、直線状の短辺縁部６０４を有するが、プリフォーム６１０は、２Ｄプリフォーム６１０が配置される成形面６１３の曲率と一致する湾曲短辺縁部６１４を有する。１つの好ましい例では、プリフォーム６１０の短辺縁部の曲率は、交差湾曲部とおよそ同じ曲率半径を有する。拡張表面領域６２０が、３Ｄミラーの有効領域となるべきものから延在しているため、ＨＵＤミラーの投影画像は、拡張領域６２０によって悪影響を受けない。
【００３７】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、型６０２上の標準プリフォーム６００のそれぞれ長辺縁部及び短辺縁部の断面図を示し、そこでは、プリフォーム６００は、直線状又は非湾曲短辺縁部６０４を有している。長辺縁部の場合、（図１４Ａにおいて矢印によって示す）成形中の沈下方向は、実質的に垂直であり、そのため、長辺縁部は、ハウジング６０８から離れるように実質的に移動しない。したがって、真空孔６０６が露出するか又は真空圧が損なわれる危険性が低い。他方では、（図１４Ｂにおいて矢印によって示す）沈下の方向は、垂直成分及び水平成分を有する可能性がある。水平移動又は収縮により、短辺縁部がハウジング６０８から引き離され、短辺縁部の近くの真空圧が低下する恐れがある。距離ｘは、短辺縁部６０４と真空孔６０６との間の相対的な短い距離を表す。対照的に、図１５Ａ及び図１５Ｂは、本開示の実施形態によるプリフォーム６１０のそれぞれ長辺縁部及び短辺縁部の断面図を示す。プリフォーム６１０は、湾曲短辺縁部６１４を含む。図１５Ａにおける長辺縁部の移動は、図１４Ａに対して記載したものと実質的に同じである。しかしながら、図１５Ｂでは、ハウジング６１８と真空孔６１６との間により大きい距離ｘ’がある。この長い距離は、型６１２の成形面と一致する湾曲縁部と結合されて、縁部の近くで真空圧が維持されることを確実にするのに役立つ。
【００３８】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、いくつかの実施形態による、変更されたハウジング６３０とともに使用されている、湾曲短辺縁部６１４を備えた図１５Ａ及び図１５Ｂのプリフォーム６１０を示すそれぞれ斜視図及び平面図である。変更されたハウジング６３０は、長辺壁６３４及び短辺壁６３２を有するが、短辺壁６３２は、プリフォーム６１０の湾曲短辺縁部６１４と一致する湾曲内面を有する。しかしながら、いくつかの実施形態では、湾曲縁部からもたらされる湾曲短辺縁部６１４における真空吸引の改善及び吸引損失の低下により、プリフォーム６１０とともに使用される場合、ハウジング６３０の短辺壁６３２が不要である可能性がある。したがって、図１７は、ハウジング６４０に長辺壁６４４のみが設けられ、湾曲短辺縁部６１４と一致する壁がない別の実施形態を示す。
【００３９】
図１８は、真空吸引の改善及び真空漏れの低下のためにハウジングを使用して２Ｄミラープリフォームから３Ｄミラーを真空成形する方法例を示す。図１８において、組立ラインは、３Ｄミラーを成形する異なるステップに対するゾーンを含む。湾曲成形面（図示せず）を有する型７５２上に２Ｄプリフォーム７５０が提供される。型７５２は、成形プロセスにおけるさまざまなゾーン又はステップを通してローラ又は他の好適な搬送手段に沿って移動する。加熱ゾーンＺＨでは、プリフォーム７５０を加熱するために１つ又は複数のヒータ７５６が設けられている。上述したように、本開示の実施形態における改善により、従来の真空成形技法より低い温度で２Ｄプリフォームの成形を実施することができる。加熱ゾーンＺＨにおける温度は、特に限定されないが、プリフォーム７５０がプリフォーム７５０のガラス転移温度Ｔｇに達しないように十分低いものであり得る。いくつかの実施形態では、温度は、Ｔｇ−１０℃以下であり得る。他の実施形態では、温度は、Ｔｇ−２０℃以下又はＴｇ−２０℃〜Ｔｇ−１０℃であり得る。ヒータ７５６は、他の成形機器の邪魔にならず、且つプリフォームの表面に熱を向けることができるようにプリフォーム７５０及び型７５２の上方に位置することができる。
【００４０】
次に、第１の成形ゾーンＺＦ１が設けられ、そこでは、ハウジング７５８がプリフォーム７５０の縁部のいくつか又はすべてを包囲するように位置決めされ、プリフォームを型７５２の成形面に沿わせるように型７５２に真空圧が供給され、それにより２Ｄプリフォーム７５０が湾曲基板７５０’になる。これは、後述するように、さらなる成形ステップが続くことができる一次成形ステップであり得る。上述したように、特にプリフォーム７５０又は湾曲基板７５０’の縁部の周囲に真空圧の改善のためにハウジング７５８が提供される。方法は、ハウジング７５８を上昇位置Ｐ１からより低い位置Ｐ２まで下降させることにより、ハウジング７５８を提供することを含むことができる。ハウジング７５８は、Ｐ２まで下降すると、ハウジングを保持及び支持するように構成された支持面７６０上に下降させることができる。真空成形のこのステップ中、熱は、ヒータ７５６により、ただし、ハウジング７５８の補助により、供給される真空が改善され且つ均一であるため比較的低い温度で供給され続けることができる。図１８には示さないが、プリフォーム７５０は、真空成形性能を向上させる湾曲短辺縁部を有するプリフォームであり得る。第２の成形ゾーンＺＦ２では、追加の且つ／又は任意選択的なさらなるステップのために、一次成形された基板７５０’’に依然として真空圧及び／又は熱を加えることができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、上記方法における追加のステップは、縁部の形成及び形状の改善のために、ミラープリフォーム又は一次成形されたミラー又はその近くに加えられる力の使用を含む。図１９Ａ及び図１９Ｂは、縁部形状を与える１つの実施形態例としての締付リング７６５を示す。図１９Ａに示すように、締付リング７６５は、中央に空間があるリングのような形状を形成する短辺壁７６６及び長辺壁７６７を有する。壁７６６及び７６７は、所望の３Ｄミラーの縁部に沿った曲率又は壁７６６及び７６７の真下の型７５２の成形面の曲率に対応するように設計された湾曲底面を有する。したがって、図１９Ｂに示すように、湾曲短辺縁部７６６は、成形中、プリフォーム７５０の縁部に下向きの力を加えて、縁部を成形面に沿わせ、縁部における真空孔７５３からの真空漏れを防止することにより、縁部形状の改善を達成することができる。図１９Ａは、４つの壁が湾曲底面を有する締付リング７６５を示すが、締付リングは、プリフォームの縁部のいくつか又は一部分のみに適用され得ることが企図される。
【００４２】
図２０は、図１８に示す方法及び組立ラインの代替的な図を示す。特に、第２の成形ゾーンＺＦ２は、締付リング７６５を含む。締付リング７６５は、締付リング支持部材７６８により、プリフォーム７５０’の上方の位置Ｐ１からプリフォーム７５０’上の位置Ｐ２まで下降する。第２の成形ゾーンＺＦ２後、プリフォーム７５０’は、冷却ゾーンＺＣ又は冷却ステップまで移動することができる。
【００４３】
図１８及び図２０は、直線状の組立ラインにおける方法を示すが、ステップ又はゾーンＺＨ、ＺＦ１、ＺＦ２及びＺＣは、異なる物理的場所で実施している場合も実施していない場合もあり得る。例えば、締付リング及びハウジングは、プリフォームを１つの場所から別の場所に移動させることなく使用することができる。さらに、成形中、ハウジング及び締付リングは、同時に使用することができる。さらに、図１９Ａ及び図１９Ｂにおける締付リング７６５の図は、単なる一例である。プリフォームの縁部を成形面に沿わせるために力を提供する機構は、多くの形態をとることができる。
【００４４】
図２１は、湾曲短辺縁部を備えたプリフォームを含んだ、上述した装置及び方法を使用して成形された３Ｄミラー８００の一例の写真である。
【実施例】
【００４５】
例えば、図１８及び図２０に示すような上述した方法を使用して、サンプルプリフォームを３Ｄ形状に湾曲させた。本開示のシステム及び方法は、従来のプリフォームベースの真空成形法と比較して必要な成形温度を著しく低下させ、表面粗さによって測定されるような優れた品質も達成されたことが分かった。特に従来のプリフォームベースの真空成形法を使用することにより、２．０ｍｍの厚さを有するＧｏｒｉｌｌａ  Ｇｌａｓｓ（登録商標）から作製されたガラスプリフォームを使用した場合、約８００℃の成形温度が必要とされ、湾曲プリフォームの凹面に対して３．０ｎｍ未満の表面粗さが達成された。対照的に、本明細書において考察したシステム及び方法を使用することにより、同じ材料及び厚さから作製されたガラスプリフォームに対して、成形温度は、約７００℃であり、表面粗さは、１．５ｎｍ未満であった。
【００４６】
本開示のいくつかの実施形態では、ミラープリフォームを成形面に沿わせるために、上述したように１つ又は複数の真空孔を通して真空圧が供給される。しかしながら、真空孔は、基板が真空孔と接触した場所に不具合の形態で製造アーチファクトを残す可能性がある。したがって、型は、ミラープリフォーム又は３Ｄミラーの有効領域と接触する領域に真空孔を含まないものであり得る。代わりに、型は、３Ｄミラーの縁部に近い領域に隣接する成形面の外周部における等、有効領域と接触しない型の領域に１つ又は複数の真空孔を有することができる。いくつかの実施形態では、成形面の周縁部に溝型の真空孔を使用することができる。本明細書で用いる有効領域は、投影されユーザによって主に見られる画像を反映するミラー又はミラー基板の部分である。
【００４７】
反射面は、スパッタリング、蒸着（例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ）、めっき又は当業者に既知である反射面をコーティング又は供給する他の方法を介して形成することができる。反射面は、例えば、１種又は複数の金属、金属／セラミック酸化物、金属／セラミック合金を含むことができる。反射コーティングは、アルミニウム又は銀を含むことができる。反射面は、基板を湾曲又は非球面形状に成形した後に３Ｄ成形された基板上に形成される。しかしながら、実施形態は、この順序に限定されず、反射面を有する２Ｄプリフォームから３Ｄミラーを成形できることが企図される。
【００４８】
ガラス系基板は、３．０ｍｍ以下、約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍ又は約１．０ｍｍ〜約３．０ｍｍの厚さを有する。
【００４９】
ＨＵＤシステムにおけるミラーのための好適なガラス基板は、非強化ガラスシートであり得るか、又は強化ガラスシートでもあり得る。ガラスシート（強化であっても非強化であっても）としては、ソーダ石灰ガラス、アルミノケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩又はアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを挙げることができる。任意選択的に、ガラスシートは、熱的に強化され得る。非強化ガラスシートとしてソーダ石灰ガラスが使用される実施形態では、従来の装飾材料及び方法（例えば、ガラスフリットエナメル及びスクリーン印刷）を使用することができる。
【００５０】
好適なガラス基板は、イオン交換プロセスによって化学的に強化することができる。このプロセスでは、典型的には、所定の期間にわたって溶融塩浴内にガラスシートを浸漬することにより、ガラスシートの表面又はその近くのイオンが塩浴からのより大きい金属イオンと交換される。１つの実施形態では、溶融塩浴の温度は、約４３０℃であり、所定の期間は、約８時間である。ガラス内により大きいイオンを組み込むことにより、表面近くの領域に圧縮応力を引き起こすことによってシートが強化される。圧縮応力を平衡させるために、ガラスの中心領域内に対応する引張応力が誘導される。
【００５１】
ガラス基板を成形するために好適である例示的なイオン交換可能ガラスは、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス又はアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスであるが、他のガラス組成が企図される。本明細書で用いる「イオン交換可能」は、ガラスが、ガラスの表面又はその近くに位置する陽イオンを、よりサイズが大きいか又は小さいかのいずれかである同じ原子価の陽イオンと交換できることを意味する。１つの例示的なガラス組成は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含み、ここで、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）≧６６モル％及びＮａ２Ｏ≧９モル％である。一実施形態では、ガラスシートは、６重量％の酸化アルミニウムを含む。さらなる実施形態では、ガラスシートは、１種又は複数のアルカリ土類酸化物を含み、アルカリ土類酸化物の含有量は、少なくとも５重量％である。好適なガラス組成物は、いくつかの実施形態では、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも１つをさらに含む。特定の実施形態では、ガラスは、６１〜７５モル％のＳｉＯ２、７〜１５モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜１２モル％のＢ２Ｏ３、９〜２１モル％のＮａ２Ｏ、０〜４モル％のＫ２Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ及び０〜３モル％のＣａＯを含むことができる。
【００５２】
ガラス基板を成形するために好適なさらに例示的なガラス組成物は、６０〜７０モル％のＳｉＯ２、６〜１４モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜１５モル％のＢ２Ｏ３、０〜１５モル％のＬｉ２Ｏ、０〜２０モル％のＮａ２Ｏ、０〜１０モル％のＫ２Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ２、０〜１モル％のＳｎＯ２、０〜１モル％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、ここで、１２モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦２０モル％及び０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。
【００５３】
さらなる例示的なガラス組成物は、６３．５〜６６．５モル％のＳｉＯ２、８〜１２モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜３モル％のＢ２Ｏ３、０〜５モル％のＬｉ２Ｏ、８〜１８モル％のＮａ２Ｏ、０〜５モル％のＫ２Ｏ、１〜７モル％のＭｇＯ、０〜２．５モル％のＣａＯ、０〜３モル％のＺｒＯ２、０．０５〜０．２５モル％のＳｎＯ２、０．０５〜０．５モル％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、ここで、１４モル％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦１８モル％及び２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。
【００５４】
特定の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、アルミナと、少なくとも１種のアルカリ金属と、いくつかの実施形態では５０モル％を超えるＳｉＯ２、他の実施形態では少なくとも５８モル％のＳｉＯ２、さらに他の実施形態では、少なくとも６０モル％のＳｉＯ２とを含み、ここで、比は、
【００５５】
【数１】
2021504284.tif 000003
【００５６】
であり、この比において、成分は、モル％で表されており、改質剤は、アルカリ金属酸化物である。このガラスは、特定の実施形態では、５８〜７２モル％のＳｉＯ２、９〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３、２〜１２モル％のＢ２Ｏ３、８〜１６モル％のＮａ２Ｏ及び０〜４モル％のＫ２Ｏを含むか、本質的にそれらからなるか、又はそれらからなり、比は、
【００５７】
【数２】
2021504284.tif 000004
【００５８】
である。
【００５９】
別の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、６１〜７５モル％のＳｉＯ２、７〜１５モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜１２モル％のＢ２Ｏ３、９〜２１モル％のＮａ２Ｏ、０〜４モル％のＫ２Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ及び０〜３モル％のＣａＯを含むか、本質的にそれらからなるか、又はそれらからなる。
【００６０】
さらに別の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス基板は、６０〜７０モル％のＳｉＯ２、６〜１４モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜１５モル％のＢ２Ｏ３、０〜１５モル％のＬｉ２Ｏ、０〜２０モル％のＮａ２Ｏ、０〜１０モル％のＫ２Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ２、０〜１モル％のＳｎＯ２、０〜１モル％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含むか、本質的にそれらからなるか、又はそれらからなり、ここで、１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％及び０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。
【００６１】
さらに別の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、６４〜６８モル％のＳｉＯ２、１２〜１６モル％のＮａ２Ｏ、８〜１２モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜３モル％のＢ２Ｏ３、２〜５モル％のＫ２Ｏ、４〜６モル％のＭｇＯ及び０〜５モル％のＣａＯを含むか、本質的にそれらからなるか、又はそれらからなり、ここで、６６モル％≦ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）−Ａｌ２Ｏ３≦２モル％、２モル％≦Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３≦６モル％及び４モル％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０モル％である。
【００６２】
化学強化ガラス及び非化学強化ガラスは、いくつかの実施形態では、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ及びＳｎＯ２を含む群から選択される０〜２モル％の少なくとも１種の清澄剤とバッチ処理することができる。
【００６３】
１つの例示的な実施形態では、化学強化ガラスにおけるナトリウムイオンは、溶融浴からのカリウムイオンと置き換えることができるが、ルビジウム又はセシウム等、より大きい原子半径を有する他のアルカリ金属イオンが、ガラスにおけるより小さいアルカリ金属イオンに取って代わることができる。特定の実施形態によれば、ガラス中のより小さいアルカリ金属イオンは、Ａｇ＋イオンと置き換えることができる。同様に、イオン交換プロセスにおいて、限定されないが、硫酸塩、ハロゲン化物等の他のアルカリ金属塩を使用することができる。
【００６４】
ガラス網目構造が緩和し得る温度未満の温度でより小さいイオンをより大きいイオンと交換することにより、ガラスの表面にわたり、応力プロファイルをもたらすイオンの分布が生じる。入ってくるイオンの体積の方が大きいことにより、ガラスの表面に圧縮応力（ＣＳ）、ガラスの中央に張力（中央応力、すなわちＣＴ）が生じる。この圧縮応力は、以下の関係式：
【００６５】
【数３】
2021504284.tif 000005
【００６６】
により中央張力に関連付けられ、式中、ｔは、ガラスシートの全厚さであり、ＤＯＬは、層深さとも称される交換深さである。
【００６７】
さまざまな実施形態によれば、イオン交換ガラスを含むガラス基板は、低重量、高耐衝撃性及び改善された音響減衰を含む多くの所望の特性を有することができる。一実施形態では、化学強化ガラスシートは、少なくとも３００ＭＰａ、例えば少なくとも４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０又は８００ＭＰａの表面圧縮応力、少なくとも約２０μｍ（例えば、少なくとも約２０、２５、３０、３５、４０、４５又は５０μｍ）の層深さ及び／又は４０ＭＰａを超える（例えば、４０、４５又は５０ＭＰａを超える）が、１００ＭＰａ未満（例えば、１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０又は５５ＭＰａ未満）の中央張力を有することができる。
【００６８】
化学強化ガラスシートの弾性率は、約６０ＧＰａ〜８５ＧＰａ（例えば、６０、６５、７０、７５、８０又は８５ＧＰａ）の範囲であり得る。ポリマー中間層とともにガラス系積層体で使用される場合、ガラスシート及びポリマー中間層の弾性率は、結果として得られるガラス積層構造体の機械的特性（例えば、たわみ及び強度）と音響性能（例えば、透過損失）との両方に影響を与える可能性がある。
【００６９】
好適なガラス基板は、熱強化プロセス又はアニーリングプロセスによって熱的に強化することができる。熱的に強化されたガラスシートの厚さは、約２ｍｍ未満又は約１ｍｍ未満であり得る。
【００７０】
例示的なガラスシート成形法には、それぞれダウンドロー法の例である溶融延伸及びスロット延伸プロセス並びにフロートプロセスが含まれる。これらの方法を使用して、強化ガラスシート及び非強化ガラスシートの両方を成形することができる。溶融延伸プロセスは、溶融ガラス原材料を受け入れる流路を有する延伸タンクを使用する。流路は、流路の両側に流路の長さに沿って上部が開いている堰を有する。流路が溶融材料で充満すると、溶融ガラスが堰から溢れ出る。重力により、この溶融ガラスは、延伸タンクの外面を流れ落ちる。これらの外面は、下方に且つ内向きに延在し、その結果、延伸タンクの下方の縁部において一緒になる。２つの流動ガラス表面は、この端縁において一緒になって融合し、単一の流動シートを形成する。溶融延伸方法は、流路を流れる２つのガラスフィルムが互いに融合するため、結果として得られるガラスシートのいずれの外面も装置のいずれの部品とも接触しないという利点を提供する。したがって、溶融延伸ガラスシートの表面特性は、こうした接触によって影響を受けない。
【００７１】
スロット延伸法は、溶融延伸法と異なる。ここでは、溶融原料ガラスが延伸タンクに提供される。延伸タンクの底部がノズルを備えた開放スロットを有し、ノズルは、スロットの長さを伸長する。溶融ガラスは、スロット／ノズルを通して流れ、連続シートとして下向きに且つアニーリング領域内に延伸される。スロット延伸プロセスは、２つのシートが互いに融合されるのではなく、単一シートのみがスロットを通して延伸されるため、溶融延伸プロセスより薄いシートを提供することができる。
【００７２】
ダウンドロープロセスは、比較的無垢な表面を有する均一な厚さのガラスシートを製造する。ガラス表面の強度は、表面傷の量及び大きさによって制御されるため、接触が最小であった無垢表面は、より高い初期強度を有する。この高強度ガラスが化学的に強化されると、結果として得られる強度は、ラップ仕上げ及び研磨された表面の強度より高い可能性がある。ダウンドローガラスは、約２ｍｍ未満の厚さまで延伸することができる。さらに、ダウンドローガラスは、コストがかかる研削及び研磨を行わずにその最終用途において使用され得る非常に平坦な平滑面を有する。
【００７３】
フロートガラス法では、平滑面及び均一な厚さを特徴とし得るガラスシートは、溶融金属、典型的には錫の床上に溶融ガラスを浮遊させることによって作製される。例示的なプロセスでは、溶融錫床の表面上に供給される溶融ガラスが浮遊リボンを形成する。ガラスリボンが錫槽に沿って流れる際、中実ガラスシートを錫からローラ上に持ち上げることができるまで温度を徐々に低下させる。槽から離れると、ガラスシートをさらに冷却してアニールし、内部応力を低下させる。
【００７４】
いくつかの実施形態では、本明細書で考察した実施形態の例示的なガラス基板は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを有する車両（自動車、飛行機等）に採用することができる。いくつかの実施形態により溶融成形されたガラスの透明度は、フロートプロセスによって成形されたガラスより優れている可能性があり、それにより、より良い運転体験が与えられるとともに安全性が改善され、それは、情報がより容易に読むことができ且つ注意散漫を低減させ得るためである。非限定的なＨＵＤシステムは、プロジェクタユニット、コンバイナ及びビデオ生成コンピュータを含むことができる。例示的なＨＵＤにおけるこの投影ユニットは、限定されないが、焦点にディスプレイがある凸レンズ又は凹面鏡を有する光コリメータ（例えば、光導波路、走査型レーザ、ＬＥＤ、ＣＲＴ、ビデオ撮像等）であり得る。この投影ユニットは、所望の画像を生成するために採用することができる。いくつかの実施形態において、ＨＵＤシステムは、投影ユニットからの投影画像を向け直して、視野又は投影画像を変化又は変更するためのコンバイナ又はビームスプリッタも含むことができる。いくつかのコンバイナは、そこに投影された単色光を反射しながら、他の波長の光を透過させる特別なコーティングを含むことができる。さらなる実施形態では、コンバイナは、投影ユニットからの画像の焦点を再び合わせるために湾曲している場合もある。任意の例示的なＨＵＤシステムは、投影ユニットと、適用可能な車両システムとの間のインタフェースを提供する処理システムも含むことができ、そこからデータを受信、操作、監視及び／又は表示することができる。いくつかの処理システムは、投影ユニットにより表示される像及び記号を生成するためにも使用することができる。
【００７５】
こうしたＨＵＤシステムを使用して、ＨＵＤシステムからの画像をガラス系ミラー基板の内側に面する表面上に投影することにより、情報（例えば、数字、画像、方向、言葉又はその他）の表示を作成することができる。その後、ミラーは、運転者の視野に入るように画像を向け直すことができる。
【００７６】
したがって、いくつかの実施形態による例示的なガラス基板は、ミラーのための薄い無垢な表面を提供することができる。いくつかの実施形態では、溶融延伸されたＧｏｒｉｌｌａ  Ｇｌａｓｓをガラス基板として使用することができる。こうしたガラスは、フロートプロセスによって製造された従来のガラス（例えば、ソーダ石灰ガラス）に特有のいかなるフロート線も含まない。
【００７７】
本開示の実施形態によるＨＵＤは、本明細書に記載した例示的なガラス基板を利用して、自動車、航空機、合成視野システム及び／又はマスクディスプレイ（例えば、ゴーグル、マスク、ヘルメット等のヘッドマウントディスプレイ）において採用することができる。こうしたＨＵＤシステムは、ガラス積層構造体を通して運転者の正面に重大な情報（速度、燃料、温度、方向指示、ナビゲーション、警告メッセージ等）を投影することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態によれば、本明細書に記載したＨＵＤシステムは、曲率半径、屈折率及び入射角に対する公称ＨＵＤシステムパラメータ（例えば、曲率半径Ｒｃ＝８３０１ｍｍ、供給源までの距離Ｒｉ＝１０００ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５２及び入射角θ＝６２．０８°）を使用することができる。
【００７９】
本開示の態様１は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムのための３次元ミラーを成形する方法であって、第１の大面積面と、第１の大面積面と対向する第２の大面積面と、第１の大面積面及び第２の大面積面を接続する小面積面とを有するガラス系プリフォームであって、小面積面は、互いに対向する第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面と、長手方向側面を接続する第１の横方向側面及び第２の横方向側面とを含む、ガラス系プリフォームを提供するステップと、凹面を有する型上にガラス系プリフォームを、第２の大面積面が型の凹面に面するように、且つ第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面がハウジングの長手方向壁に隣接するように配置するステップであって、長手方向壁は、凹面から少なくともガラス系プリフォームの第２の大面積面の高さまで延在する、ステップと、第２の大面積面と凹面との間の間隙に真空を供給するステップと、真空を使用して型の凹面に第２の大面積面を沿わせるステップとを含み、第１の横方向側面及び第２の横方向側面は、第２の大面積面の沿わせるステップ中に第１の横方向側面及び第２の横方向側面が凹面と一致したままであるように、凹面の湾曲に対応する湾曲形状を有する、方法に関する。
【００８０】
本開示の態様２は、凹面が、間隙に真空を供給するために少なくとも１つの開口部を含む、態様２の方法に関する。
【００８１】
本開示の態様３は、ハウジングの長手方向壁が、第１の長手方向側面と凹面との間及び第２の長手方向側面と凹面との間の間隙の一部における真空の漏れを防止する、態様１又は態様２の方法に関する。
【００８２】
本開示の態様４は、型の凹面が、型の長手方向に延びる、第１の曲率に対する第１の曲率半径と、型の横方向に延びる、第２の曲率に対する第２の曲率半径とを含み、第２の曲率半径が第１の曲率半径より大きい、態様１〜３のいずれかの方法に関する。
【００８３】
本開示の態様５は、凹面が、沿わせるステップ中、ガラス系プリフォームの第１の長手方向側面と第２の長手方向側面との間の距離がガラス系プリフォームの第１の横方向側面と第２の横方向側面との間の距離より小さく低減するような形状である、態様１〜４のいずれかの方法に関する。
【００８４】
本開示の態様６は、ハウジングの横方向壁が、第１の横方向側面と凹面との間及び第２の横方向側面と凹面との間の間隙の一部における真空の漏れを防止する、態様１〜５のいずれかの方法に関する。
【００８５】
本開示の態様７は、ハウジングと小面積面との間の隙間が約０．５ｍｍ未満である、態様１〜６のいずれかの方法に関する。
【００８６】
本開示の態様８は、第１の横方向側面及び第２の横方向側面の少なくとも一方の湾曲形状が単一の曲率半径を含むことを特徴とする、態様１〜７のいずれかの方法に関する。
【００８７】
本開示の態様９は、第１の横方向側面及び第２の横方向側面の少なくとも一方の湾曲形状がスプライン曲線を含む、態様１〜８のいずれかの方法に関する。
【００８８】
本開示の態様１０は、３次元ミラーが、ＨＵＤシステムのための３次元ミラーが、凹状の形状である第１の大面積面と、第１の大面積面に対向する第２の大面積面と、第１の大面積面及び第２の大面積面を接続する小面積面とを有するように第２の大面積面を沿わせた後に切断されず、小面積面がガラスプリフォームの小面積面に対応する、態様１〜９のいずれかの方法に関する。
【００８９】
本開示の態様１１は、第１の大面積面の少なくとも一部が反射面である、態様１〜１０のいずれかの方法に関する。
【００９０】
本開示の態様１２は、反射面が、第１の大面積面上に配置された金属、金属酸化物、セラミック酸化物又は金属−セラミック酸化物を含む、態様１１の方法に関する。
【００９１】
本開示の態様１３は、金属層がＡｌ、Ａｇ、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２を含む、態様１２の方法に関する。
【００９２】
本開示の態様１４は、型の凹面に第２の大面積面を沿わせるステップが、ガラス系プリフォームのガラス転移温度より低い温度で実施される、態様１〜１３のいずれかの方法に関する。
【００９３】
本開示の態様１５は、温度が、ガラス系プリフォームのガラス転移温度より約５℃〜３０℃低い、態様１４の方法に関する。
【００９４】
本開示の態様１６は、温度が、ガラス系プリフォームのガラス転移温度より約１０℃〜２０℃低い、態様１５の方法に関する。
【００９５】
本開示の態様１７は、凹面に第２の大面積面を沿わせるステップ後、第１の大面積面上に反射面を形成するステップをさらに含む、態様１〜１６のいずれかの方法に関する。
【００９６】
本開示の態様１８は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のための３次元ミラーを成形する装置であって、少なくとも１つの開口部を有する凹面を含む型であって、少なくとも１つの開口部は、ガラス系プリフォームが型上に配置されると、凹面の上方の空間に真空を供給するように構成されている、型と、凹面に隣接し且つ凹面を少なくとも部分的に包囲するハウジングであって、ガラス系プリフォームが型上に配置されると、凹面から少なくともガラス系プリフォームの高さまで延在するハウジングとを含み、ハウジングは、ガラス系プリフォームと凹面との間の空間の一部において真空の漏れを防止するようなサイズである、装置に関する。
【００９７】
本開示の態様１９は、ハウジングが、凹面の対向する長手方向辺に沿った第１の長手方向側壁及び第２の長手方向側壁を含む、態様１８の装置に関する。
【００９８】
本開示の態様２０は、ハウジングが、凹面の対向する横方向辺に沿った第１の横方向側壁及び第２の横方向側壁を含み、第１の横方向側壁及び第２の横方向側壁が、ガラス系プリフォームの第１の縁部及び第２の縁部の湾曲に対応する形状に湾曲されている、態様１８又は１９の装置に関する。
【００９９】
本開示の態様２１は、凹面が、ガラス系プリフォームを非球面形状に合致させるように構成された非球面形状を有する、態様１８〜２０のいずれかの装置に関する。
【０１００】
本開示の態様２２は、２次元ガラス系プリフォームから非球面ミラーを成形する方法であって、第１の大面積面と、第１の大面積面と対向する第２の大面積面と、第１の大面積面及び第２の大面積面を接続する小面積面とを含むガラス系プリフォームであって、小面積面は、互いに対向する第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面と、長手方向側面を接続する第１の横方向側面及び第２の横方向側面とを含む、ガラス系プリフォームを提供するステップであって、ガラス系プリフォームは、実質的に２次元の形状を有する、ステップと、第２の大面積面に面する非球面形状を有する湾曲面を含む下型上にガラス系プリフォームを配置するステップであって、下型は、湾曲面と第２の大面積面との間の間隙に真空を供給するように構成されている、ステップと、シェルが、シェルの実質的に垂直な壁が湾曲面から少なくとも第２の大面積面まで延在するようにガラス系プリフォームを包囲する間、間隙に真空圧を供給することにより、一次成形ステップを実施するステップであって、実質的に垂直な壁は、小面積面に面する、ステップとを含み、シェルの実質的に垂直な壁は、間隙における真空圧を改善するための距離において小面積面から離間されている、方法に関する。
【０１０１】
本開示の態様２３は、第１の大面積面の周縁部分に締付リングを適用して、周縁部分において湾曲面に対して第２の大面積面を保持することにより、二次成形ステップを実施するステップをさらに含み、二次成形ステップが、下型が間隙に真空を供給している間に実施される、態様２２の方法に関する。
【０１０２】
本開示の態様２４は、二次成形ステップが一次成形ステップ後に実施される、態様２３の方法に関する。
【０１０３】
本開示の態様２５は、第１の横方向側面及び第２の横方向側面が、下型の湾曲面の曲率に対応する湾曲形状を有し、第１の横方向側面及び第２の横方向側面の湾曲形状が、一次成形ステップ中、湾曲面と実質的に一致したままである、態様２２〜２４のいずれかの方法に関する。
【０１０４】
本開示の態様２６は、一次成形ステップのためにシェルを下型上に下降させるように構成された下方支持部材上にシェルを配置するステップをさらに含む、態様２２〜２５のいずれかの方法に関する。
【０１０５】
本開示の態様２７は、二次成形ステップのために締付リングをガラス系プリフォーム上に下降させるように構成された下方支持部材を使用して、ガラス系プリフォーム上に締付リングを配置するステップをさらに含む、態様２３〜２６のいずれかの方法に関する。
【０１０６】
本開示の態様２８は、一次成形ステップ中にガラス系プリフォームを加熱するステップをさらに含む、態様２２〜２７のいずれかの方法に関する。
【０１０７】
本開示の態様２９は、一次成形ステップ及び二次成形ステップ中にガラス系プリフォームを加熱するステップをさらに含む、態様２３〜２８のいずれかの方法に関する。
【０１０８】
本開示の態様３０は、二次成形ステップ中にガラス系プリフォームを加熱する温度が、一次成形ステップ中にガラス系プリフォームを加熱する温度より低い、態様２９に記載の方法に関する。
【０１０９】
本開示の態様３１は、ヒータが、ガラス系プリフォームの第１の大面積面に面して下型の上方に配置される、態様２８の方法に関する。
【０１１０】
本開示の態様３２は、ヒータが、ガラス系プリフォームの第１の大面積面に面して下型の上方に配置される、態様３０の方法に関する。
【０１１１】
本開示の態様３３は、非球面ミラーが一次成形ステップ後に切断されない、態様２２〜３２のいずれかの方法に関する。
【０１１２】
本開示の態様３４は、第１の大面積面が反射面を含む、態様２２〜３３のいずれかの方法に関する。
【０１１３】
本開示の態様３５は、反射面が金属、金属酸化物、セラミック酸化物又は金属−セラミック酸化物を含む、態様３４の方法に関する。
【０１１４】
本開示の態様３６は、金属がＡｌ、Ａｇ、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２である、態様３５の方法に関する。
【０１１５】
本開示の態様３７は、シェルの実質的に垂直な壁が小面積面から離間される距離が１ｍｍ以下である、態様２２〜３６のいずれかの方法に関する。
【０１１６】
本開示の態様３８は、シェルの実質的に垂直な壁が小面積面から離間される距離が１ｍｍ未満である、態様２２〜３７のいずれかの方法に関する。
【０１１７】
本開示の態様３９は、二次成形ステップ中にガラス系プリフォームを加熱する温度が、ガラス系プリフォームのガラス転移温度より低い、態様３０〜３８のいずれかの方法に関する。
【０１１８】
本開示の態様４０は、二次成形ステップ中にガラス系プリフォームを加熱する温度が、ガラス系プリフォームのガラス転移温度より約５℃〜２０℃低い、態様３９の方法に関する。
【０１１９】
本開示の態様４１は、真空圧が７０〜９０ｋＰａである、態様２２〜４０のいずれかの方法に関する。
【０１２０】
本開示の態様４２は、締付リングが、下型の湾曲面の第１の部分及び第２の部分に対応する第１の湾曲面及び第２の湾曲面を含み、第１の湾曲面及び第２の湾曲面が、真空圧を改善するために下型と接触して周縁部分を保持するような形状である、態様２３〜４１のいずれかの方法に関する。
【０１２１】
本開示の態様４３は、第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面の長さが、第１の横方向側面及び第２の横方向側面の長さより大きい、態様２２〜４２のいずれかの方法に関する。
【０１２２】
本開示の態様４４は、非球面ミラーがヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のためのミラーである、態様２２〜４３のいずれかの方法に関する。
【０１２３】
本開示の態様４５は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムのためのガラス系３次元（３Ｄ）ミラーであって、態様１〜１７及び２２〜４４のいずれかの方法によって成形されるガラス系３次元（３Ｄ）ミラーに関する。
【０１２４】
本開示の態様４６は、ガラス系プリフォームが、３．０ｍｍ以下である厚さを有する、態様４５のミラーに関する。
【０１２５】
本開示の態様４７は、ガラス系プリフォームの厚さが約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍである、態様４６のミラーに関する。
【０１２６】
本開示の態様４８は、ガラス系プリフォームの厚さが約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍである、態様４７のミラーに関する。
【０１２７】
本開示の態様４９は、ガラス系プリフォームの厚さが約１．０ｍｍ〜約３．０ｍｍである、態様４７のミラーに関する。
【０１２８】
本開示の態様５０は、第１の大面積面が凹状形状を有し、及び第２の大面積面が凸状形状を有するような第１の曲率半径を有し、第１の曲率半径が第１の曲率軸に対するものである、態様４５〜４９のいずれかのミラーに関する。
【０１２９】
本開示の態様５１は、第１の曲率軸と異なる第２の曲率軸に対する第２の曲率半径を有する、態様５０のミラーに関する。
【０１３０】
本開示の態様５２は、第１の曲率軸が第２の曲率軸に対して垂直である、態様５１のミラーに関する。
【０１３１】
本開示の態様５３は、第１の大面積面が非球面形状を有する、態様４５〜５１のいずれかのミラーに関する。
【０１３２】
本開示の態様５４は、ガラス系プリフォームが強化ガラスを含む、態様４５〜５３のいずれかのミラーに関する。
【０１３３】
本開示の態様５５は、強化ガラスが化学的に強化されている、態様５４のミラーに関する。
【０１３４】
本記載は、多くの詳細を含み得るが、これらは、それらの範囲の限定として解釈されるべきではなく、むしろ特定の実施形態に特異的であり得る特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態に関連してここまで記載したいくつかの特徴は、単一の実施形態における組合せにおいても実施することができる。逆に、単一の実施形態に関連して記載したさまざまな特徴は、複数の実施形態において別個に又は任意の好適な部分的組合せにおいても実施することができる。さらに、特徴は、いくつかの組合せにおいて作用するものとして上述している場合があり、そのようなものとして最初に特許請求することも可能であるが、場合により、特許請求される組合せからの１つ又は複数の特徴をこの組合せから削除することができ、特許請求される組合せは、部分的組合せ又は部分的組合せの変形形態に向けることができる。
【０１３５】
同様に、動作は、図面又は図において特定の順序で示すが、これは、望ましい結果を達成するために、こうした動作が、示されている特定の順序若しくは連続した順序で実施されること又は図示するすべての動作を実施すべきであることを必要とするものとして理解されるべきではない。いくつかの状況において、マルチタスク処理及び並列処理が有利であり得る。
【０１３６】
本明細書において、「約」１つの特定の値から且つ／又は「約」別の特定の値までとして範囲を表現することができる。こうした範囲が表現される場合、例は、１つの特定の値から且つ／又は他の特定の値までを含む。同様に、値が先行詞「約」の使用により近似値として表現されている場合、特定の値は、別の態様を形成することが理解されるであろう。範囲の各々の端点は、他方の端点と関連して及び他方の端点とは無関係の両方で重要であることもさらに理解されるであろう。
【０１３７】
本明細書における記載は、特定の方法で機能するように「構成」又は「適合」されている本開示の構成要素を指すことに留意されたい。この点で、こうした構成要素は、特定の特性を具体化するように又は特定の様式で機能するように「構成」又は「適合」されており、ここで、こうした記載は、意図する使用の記載とは対照的に構造的な記載である。より具体的には、本明細書における構成要素が「構成」又は「適合」されている様式に対する言及は、その構成要素の既存の物理的状態を示し、それ自体、その構成要素の構造的特徴の明確な記載として解釈されるべきである。
【０１３８】
図に例示するさまざまな構成及び実施形態によって示すように、ヘッドアップディスプレイのためのさまざまなガラス系構造体について説明した。
【０１３９】
本開示の好ましい実施形態について説明したが、説明した実施形態は、単なる例示であり、本発明の範囲は、本明細書を熟読することにより当業者に当然のように想到される均等物、多くの変形形態及び変更形態の全範囲が与えられる場合、添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるべきであることが理解されるべきである。
【０１４０】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１４１】
実施形態１
ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムのための３次元ミラーを成形する方法において、
第１の大面積面と、前記第１の大面積面と対向する第２の大面積面と、前記第１の大面積面及び前記第２の大面積面を接続する小面積面とを有するガラス系プリフォームであって、前記小面積面は、互いに対向する第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面と、前記長手方向側面を接続する第１の横方向側面及び第２の横方向側面とを含む、ガラス系プリフォームを提供するステップと、
凹面を有する型上に前記ガラス系プリフォームを、前記第２の大面積面が前記型の前記凹面に面するように、且つ前記第１の長手方向側面及び前記第２の長手方向側面がハウジングの長手方向壁に隣接するように配置するステップであって、前記長手方向壁は、前記凹面から少なくとも前記ガラス系プリフォームの前記第２の大面積面の高さまで延在する、ステップと、
前記第２の大面積面と前記凹面との間の間隙に真空を供給するステップと、
前記真空を使用して前記型の前記凹面に前記第２の大面積面を沿わせるステップと
を含み、前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面は、前記第２の大面積面の前記沿わせるステップ中に前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面が前記凹面と一致したままであるように、前記凹面の湾曲に対応する湾曲形状を有することを特徴とする方法。
【０１４２】
実施形態２
前記凹面は、前記間隙に真空を供給するために少なくとも１つの開口部を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１４３】
実施形態３
前記ハウジングの前記長手方向壁は、前記第１の長手方向側面と前記凹面との間及び前記第２の長手方向側面と前記凹面との間の前記間隙の一部における前記真空の漏れを防止することを特徴とする、実施形態１又は２に記載の方法。
【０１４４】
実施形態４
前記型の前記凹面は、前記型の長手方向に延びる、第１の曲率に対する第１の曲率半径と、前記型の横方向に延びる、第２の曲率に対する第２の曲率半径とを含み、前記第２の曲率半径は、前記第１の曲率半径より大きいことを特徴とする、実施形態１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【０１４５】
実施形態５
前記凹面は、沿わせるステップ中、前記ガラス系プリフォームの前記第１の長手方向側面と前記第２の長手方向側面との間の距離が前記ガラス系プリフォームの前記第１の横方向側面と前記第２の横方向側面との間の距離より小さく低減するような形状であることを特徴とする、実施形態１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【０１４６】
実施形態６
前記ハウジングの横方向壁は、前記第１の横方向側面と前記凹面との間及び前記第２の横方向側面と前記凹面との間の前記間隙の一部における前記真空の漏れを防止することを特徴とする、実施形態１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【０１４７】
実施形態７
前記ハウジングと前記小面積面との間の隙間は、約０．５ｍｍ未満であることを特徴とする、実施形態１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【０１４８】
実施形態８
前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面の少なくとも一方の前記湾曲形状は、単一の曲率半径を含むことを特徴とする、実施形態１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【０１４９】
実施形態９
前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面の少なくとも一方の前記湾曲形状は、スプライン曲線を含むことを特徴とする、実施形態１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【０１５０】
実施形態１０
前記３次元ミラーは、前記ＨＵＤシステムのための前記３次元ミラーが、凹状の形状である第１の大面積面と、前記第１の大面積面に対向する第２の大面積面と、前記第１の大面積面及び前記第２の大面積面を接続する小面積面とを有するように前記第２の大面積面を沿わせた後に切断されず、前記小面積面は、前記ガラスプリフォームの前記小面積面に対応することを特徴とする、実施形態１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【０１５１】
実施形態１１
前記第１の大面積面の少なくとも一部は、反射面であることを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【０１５２】
実施形態１２
前記反射面は、前記第１の大面積面上に配置された金属、金属酸化物、セラミック酸化物又は金属−セラミック酸化物を含むことを特徴とする、実施形態１１に記載の方法。
【０１５３】
実施形態１３
金属層は、Ａｌ、Ａｇ、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２を含むことを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【０１５４】
実施形態１４
前記型の前記凹面に前記第２の大面積面を沿わせる前記ステップは、前記ガラス系プリフォームのガラス転移温度より低い温度で実施されることを特徴とする、実施形態１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【０１５５】
実施形態１５
前記温度は、前記ガラス系プリフォームの前記ガラス転移温度より約５℃〜３０℃低いことを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【０１５６】
実施形態１６
前記温度は、前記ガラス系プリフォームの前記ガラス転移温度より約１０℃〜２０℃低いことを特徴とする、実施形態１５に記載の方法。
【０１５７】
実施形態１７
前記凹面に前記第２の大面積面を沿わせる前記ステップ後、前記第１の大面積面上に反射面を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、実施形態１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【０１５８】
実施形態１８
ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のための３次元ミラーを成形する装置において、
少なくとも１つの開口部を有する凹面を含む型であって、前記少なくとも１つの開口部は、ガラス系プリフォームが前記型上に配置されると、前記凹面の上方の空間に真空を供給するように構成されている、型と、
前記凹面に隣接し且つ前記凹面を少なくとも部分的に包囲するハウジングであって、前記ガラス系プリフォームが前記型上に配置されると、前記凹面から少なくとも前記ガラス系プリフォームの高さまで延在するハウジングと
を含み、前記ハウジングは、前記ガラス系プリフォームと前記凹面との間の前記空間の一部において前記真空の漏れを防止するようなサイズであることを特徴とする装置。
【０１５９】
実施形態１９
前記ハウジングは、前記凹面の対向する長手方向辺に沿った第１の長手方向側壁及び第２の長手方向側壁を含むことを特徴とする、実施形態１８に記載の装置。
【０１６０】
実施形態２０
前記ハウジングは、前記凹面の対向する横方向辺に沿った第１の横方向側壁及び第２の横方向側壁を含み、前記第１の横方向側壁及び前記第２の横方向側壁は、前記ガラス系プリフォームの第１の縁部及び第２の縁部の湾曲に対応する形状に湾曲されていることを特徴とする、実施形態１８又は１９に記載の装置。
【０１６１】
実施形態２１
前記凹面は、前記ガラス系プリフォームを非球面形状に合致させるように構成された非球面形状を有することを特徴とする、実施形態１８〜２０のいずれか一項に記載の装置。
【０１６２】
実施形態２２
２次元ガラス系プリフォームから非球面ミラーを成形する方法において、
第１の大面積面と、前記第１の大面積面と対向する第２の大面積面と、前記第１の大面積面及び前記第２の大面積面を接続する小面積面とを含むガラス系プリフォームであって、前記小面積面は、互いに対向する第１の長手方向側面及び第２の長手方向側面と、前記長手方向側面を接続する第１の横方向側面及び第２の横方向側面とを含む、ガラス系プリフォームを提供するステップであって、前記ガラス系プリフォームは、実質的に２次元の形状を有する、ステップと、
前記第２の大面積面に面する非球面形状を有する湾曲面を含む下型上に前記ガラス系プリフォームを配置するステップであって、前記下型は、前記湾曲面と前記第２の大面積面との間の間隙に真空を供給するように構成されている、ステップと、
シェルが、前記シェルの実質的に垂直な壁が前記湾曲面から少なくとも前記第２の大面積面まで延在するように前記ガラス系プリフォームを包囲する間、前記間隙に真空圧を供給することにより、一次成形ステップを実施するステップであって、前記実質的に垂直な壁は、前記小面積面に面する、ステップと
を含み、前記シェルの前記実質的に垂直な壁は、前記間隙における前記真空圧を改善するための距離において前記小面積面から離間されていることを特徴とする方法。
【０１６３】
実施形態２３
前記第１の大面積面の周縁部分に締付リングを適用して、前記周縁部分において前記湾曲面に対して前記第２の大面積面を保持することにより、二次成形ステップを実施するステップ
をさらに含み、前記二次成形ステップは、前記下型が前記間隙に真空を供給している間に実施されることを特徴とする、実施形態２２に記載の方法。
【０１６４】
実施形態２４
前記二次成形ステップは、前記一次成形ステップ後に実施されることを特徴とする、実施形態２３に記載の方法。
【０１６５】
実施形態２５
前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面は、前記下型の前記湾曲面の曲率に対応する湾曲形状を有し、
前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面の前記湾曲形状は、前記一次成形ステップ中、前記湾曲面と実質的に一致したままであることを特徴とする、実施形態２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【０１６６】
実施形態２６
前記一次成形ステップのために前記シェルを前記下型上に下降させるように構成された下方支持部材上に前記シェルを配置するステップをさらに含むことを特徴とする、実施形態２２〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【０１６７】
実施形態２７
前記二次成形ステップのために前記締付リングを前記ガラス系プリフォーム上に下降させるように構成された下方支持部材を使用して、前記ガラス系プリフォーム上に前記締付リングを配置するステップをさらに含むことを特徴とする、実施形態２３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【０１６８】
実施形態２８
前記一次成形ステップ中に前記ガラス系プリフォームを加熱するステップをさらに含むことを特徴とする、実施形態２２〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【０１６９】
実施形態２９
前記一次成形ステップ及び前記二次成形ステップ中に前記ガラス系プリフォームを加熱するステップをさらに含むことを特徴とする、実施形態２３〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【０１７０】
実施形態３０
前記二次成形ステップ中に前記ガラス系プリフォームを加熱する温度は、前記一次成形ステップ中に前記ガラス系プリフォームを加熱する温度より低いことを特徴とする、実施形態２９に記載の方法。
【０１７１】
実施形態３１
ヒータは、前記ガラス系プリフォームの前記第１の大面積面に面して前記下型の上方に配置されることを特徴とする、実施形態２８に記載の方法。
【０１７２】
実施形態３２
ヒータは、前記ガラス系プリフォームの前記第１の大面積面に面して前記下型の上方に配置されることを特徴とする、実施形態３０に記載の方法。
【０１７３】
実施形態３３
前記非球面ミラーは、前記一次成形ステップ後に切断されないことを特徴とする、実施形態２２〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【０１７４】
実施形態３４
前記第１の大面積面は、反射面を含むことを特徴とする、実施形態２２〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【０１７５】
実施形態３５
前記反射面は、金属、金属酸化物、セラミック酸化物又は金属−セラミック酸化物を含むことを特徴とする、実施形態３４に記載の方法。
【０１７６】
実施形態３６
前記金属は、Ａｌ、Ａｇ、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２であることを特徴とする、実施形態３５に記載の方法。
【０１７７】
実施形態３７
前記シェルの前記実質的に垂直な壁が前記小面積面から離間される前記距離は、１ｍｍ以下であることを特徴とする、実施形態２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【０１７８】
実施形態３８
前記シェルの前記実質的に垂直な壁が前記小面積面から離間される前記距離は、１ｍｍ未満であることを特徴とする、実施形態２２〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【０１７９】
実施形態３９
前記二次成形ステップ中に前記ガラス系プリフォームを加熱する前記温度は、前記ガラス系プリフォームのガラス転移温度より低いことを特徴とする、実施形態３０〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【０１８０】
実施形態４０
前記二次成形ステップ中に前記ガラス系プリフォームを加熱する前記温度は、前記ガラス系プリフォームの前記ガラス転移温度より約５℃〜２０℃低いことを特徴とする、実施形態３９に記載の方法。
【０１８１】
実施形態４１
前記真空圧は、７０〜９０ｋＰａであることを特徴とする、実施形態２２〜４０のいずれか一項に記載の方法。
【０１８２】
実施形態４２
前記締付リングは、前記下型の前記湾曲面の第１の部分及び第２の部分に対応する第１の湾曲面及び第２の湾曲面を含み、前記第１の湾曲面及び前記第２の湾曲面は、前記真空圧を改善するために前記下型と接触して前記周縁部分を保持するような形状であることを特徴とする、実施形態２３〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【０１８３】
実施形態４３
前記第１の長手方向側面及び前記第２の長手方向側面の長さは、前記第１の横方向側面及び前記第２の横方向側面の長さより大きいことを特徴とする、実施形態２２〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【０１８４】
実施形態４４
前記非球面ミラーは、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のためのミラーであることを特徴とする、実施形態２２〜４３のいずれか一項に記載の方法。
【０１８５】
実施形態４５
ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムのためのガラス系３次元（３Ｄ）ミラーにおいて、実施形態１〜１７又は２２〜４４のいずれか一項に記載の方法によって成形されることを特徴とするガラス系３次元（３Ｄ）ミラー。
【０１８６】
実施形態４６
前記ガラス系プリフォームは、３．０ｍｍ以下である厚さを有することを特徴とする、実施形態４５に記載のミラー。
【０１８７】
実施形態４７
前記ガラス系プリフォームの前記厚さは、約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍであることを特徴とする、実施形態４６に記載のミラー。
【０１８８】
実施形態４８
前記ガラス系プリフォームの前記厚さは、約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍであることを特徴とする、実施形態４７に記載のミラー。
【０１８９】
実施形態４９
前記ガラス系プリフォームの前記厚さは、約１．０ｍｍ〜約３．０ｍｍであることを特徴とする、実施形態４７に記載のミラー。
【０１９０】
実施形態５０
前記第１の大面積面が凹状形状を有し、及び前記第２の大面積面が凸状形状を有するような第１の曲率半径を有し、前記第１の曲率半径は、第１の曲率軸に対するものであることを特徴とする、実施形態４５〜４９のいずれか一項に記載のミラー。
【０１９１】
実施形態５１
前記第１の曲率軸と異なる第２の曲率軸に対する第２の曲率半径を有することを特徴とする、実施形態５０に記載のミラー。
【０１９２】
実施形態５２
前記第１の曲率軸は、前記第２の曲率軸に対して垂直であることを特徴とする、実施形態５１に記載のミラー。
【０１９３】
実施形態５３
前記第１の大面積面は、非球面形状を有することを特徴とする、実施形態４５〜５１のいずれか一項に記載のミラー。
【０１９４】
実施形態５４
前記ガラス系プリフォームは、強化ガラスを含むことを特徴とする、実施形態４５〜５３のいずれか一項に記載のミラー。
【０１９５】
実施形態５５
前記強化ガラスは、化学的に強化されていることを特徴とする、実施形態５４に記載のミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
2021504284.tif 000027
【図１８】
2021504284.tif 000028
【図１９Ａ】
2021504284.tif 000029
【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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