(57)【要約】【課題】太陽輻射エネルギーを大幅にカットする機能を有した窓ガラスを備えた自動車であっても、従来からある赤外線通信を利用したシステムが正常に機能する自動車用赤外線検知システムを提供する。【解決手段】赤外線遮蔽窓ガラスＧは近赤外線領域の所定の波長の赤外光Ｌの透過率が４０％以下であり、赤外線遮蔽窓ガラスＧの車外側表面と赤外線検知器６との間には、赤外光Ｌを車内に集光するレンズ４が配されており、レンズ４の開口部をレンズ４の光軸８と平行に通る赤外光Ｌの光束が第１円錐領域１１と第２円錐領域１２を有し、第１円錐領域１１は、赤外光Ｌの光束が、レンズ４からその焦点に達するまでの経路によって車内側に形成する円錐形状のうち、高さがレンズ４の焦点距離の８０％となる焦点９を頂点とする円錐形状の領域で、第２円錐領域１２は、第１円錐領域１１の焦点９に点対称な領域であり、赤外線検知器６は、第１円錐領域１１内または第２円錐領域１２内に備えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の窓ガラスと、車内に備えられていて前記窓ガラスを透過して車外から車内に入射する近赤外線領域の所定の波長の赤外光を検知する赤外線検知器とを備えた自動車用赤外線検知システムであって、前記窓ガラスは前記赤外光の透過率が４０％以下であり、前記窓ガラスの車外側表面と前記赤外線検知器との間には、前記赤外光を車内に集光するレンズが配されており、レンズ開口部をレンズの光軸と平行に通る前記赤外光の光束が第１円錐領域と第２円錐領域を有し、第１円錐領域は、前記赤外光の光束が、前記レンズからその焦点に達するまでの経路によって車内側に形成する円錐形状のうち、高さが前記レンズの焦点距離の８０％となる前記焦点を頂点とする円錐形状の領域で、第２円錐領域は、第１円錐領域の前記焦点に点対称な領域であり、前記赤外線検知器は、前記第１円錐領域内または前記第２円錐領域内に備えられていることを特徴とする自動車用赤外線検知システム。
【請求項２】
前記赤外光は、波長が８００ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の自動車用赤外線検知システム。
【請求項３】
前記窓ガラスは、複数枚のガラス板と各ガラス板の間に設けられた中間膜とが積層された合わせガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用赤外線検知システム。
【請求項４】
前記レンズが前記窓ガラスの車内側表面に備えられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の自動車用赤外線検知システム。
【請求項５】
前記レンズが前記中間膜中に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の自動車用赤外線検知システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近赤外線領域の波長の光の透過率が４０％以下の窓ガラスを備えた自動車であっても、赤外線通信を利用したシステムが正常に機能する自動車用赤外線検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、日射による運転者の不快感や車内の温度上昇を改善するために、窓ガラスを透過し、車内に入射する太陽輻射エネルギーを大幅にカットし、車内の温度上昇、冷房負荷を低減させる赤外線遮蔽窓ガラスが導入されている。
【０００３】
赤外線遮蔽窓ガラスとは、例えば、ガラス板の組成にＦｅ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｃｒ等を含有させることにより、ガラス板を着色するとともに赤外光をカットする機能を持たせたガラス板がある。また、複数枚のガラス板と各ガラス板の間に設けられた中間膜とが積層された合わせガラスでは、中間膜に染料や顔料を添加し着色させ、全波長域に亘って光の透過率を低く設定したトップシェードが形成された合わせガラスや、または、中間膜にＩＴＯやＡＴＯなどをはじめとする熱線遮蔽微粒子を配合して、赤外光をカットする合わせガラスがある。
【０００４】
ところで、近年の自動車は、赤外線通信を利用した各種のシステムが搭載されている。例えば、代表的なものに道路交通情報通信システム（以下ＶＩＣＳと称する）が挙げられる。ＶＩＣＳは、慢性化する交通渋滞や交通事故の軽減を目的としたもので、光ビーコンまたは電波ビーコン方式のシステムや広域のＦＭ多重放送を利用して、日本道路交通情報センターが管理する情報をほぼリアルタイムで各ドライバーへ伝えるシステムである。このうち光ビーコン方式は、主要幹線道路に用いられており、建造物や道路上の信号機に取り付けられた固定側赤外線送受信機と、自動車内に設置された移動側赤外線送受信機との間で、双方向の赤外線通信を行っている。
【０００５】
このような光通信を利用したシステムでは、人間に対する影響を少なくするために可視光を使用することはほとんどなく、近赤外線領域の波長の光を利用したものが多い。前述したＶＩＣＳの場合、近赤外線式インターフェイス規格で、８５０ｎｍ±５０ｎｍまたは９５０ｎｍ±５０ｎｍの波長の赤外光を使用している。
【０００６】
従来の車載用光ビーコンには、発光素子、受光素子、制御基板と共にプリズムやレンズをケースに実装したものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、車内からの光信号を変換する装置として、自動車窓の車外面に光伝送装置を備えたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−７０５１２号公報（第２−６頁、第２図）
【特許文献２】
特開平１１−２２７５４６号公報（第２−３頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した赤外線遮蔽窓ガラスとＶＩＣＳ等の赤外線通信を利用したシステムとを併用する場合には、以下のような不具合が生じる。
【０００９】
赤外線通信を利用したシステムのうち、受光器を車内に設置したものは、窓ガラスを透過してきた赤外線信号を受信する。また、車内に設置された受光器は、窓ガラスを透過する前の８００〜１０００ｎｍの波長の赤外光の光量を１００％とすると、窓ガラスを透過した後の赤外光の光量が４０％以上なければ、赤外線信号を正常に受信できない場合がある。
【００１０】
そのため、窓ガラスは、８００〜１０００ｎｍの波長の赤外光を充分に透過する性能が必要である。しかし、赤外線遮蔽窓ガラスは、１０００〜２０００ｎｍ付近の赤外光をカットするだけでなく、８００〜１０００ｎｍの波長の赤外光もカットしてしまい、結果的に、８００〜１０００ｎｍの波長の赤外光の透過率は４０％を下回るため、赤外線通信が困難になるという問題があった。
【００１１】
このような問題に対して、発光器側は、赤外光の光量を大きくするために発光ダイオード等の発光素子を増加しなければならない。受光器側は、赤外光の受信感度を良くするためにフォトダイオード等の受光素子の受光面積を増大させなければならず、車内のスペースが奪われる。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題を解決するために、太陽輻射エネルギーを大幅にカットする機能を有した窓ガラスを備えた自動車であっても、従来からある赤外線通信を利用したシステムが正常に機能する自動車用赤外線検知システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、自動車用の窓ガラスと、車内に備えられていて前記窓ガラスを透過して車外から車内に入射する近赤外線領域の所定の波長の赤外光を検知する赤外線検知器とを備えた自動車用赤外線検知システムであって、前記窓ガラスは前記赤外光の透過率が４０％以下であり、前記窓ガラスの車外側面と前記赤外線検知器との間には、前記赤外光を車内に集光するレンズが配されており、レンズ開口部をレンズの光軸と平行に通る前記赤外光の光束が第１円錐領域と第２円錐領域を有し、第１円錐領域は、前記赤外光の光束が、前記レンズからその焦点に達するまでの経路によって車内側に形成する円錐形状のうち、高さが前記レンズの焦点距離の８０％となる前記焦点を頂点とする円錐形状の領域で、第２円錐領域は、第１円錐領域の前記焦点に点対称な領域であり、前記赤外線検知器は、前記第１円錐領域内または前記第２円錐領域内に備えられていることを特徴とする自動車用赤外線検知システムを提供する。
【００１４】
また、前記赤外光は、波長が８００〜１０００ｎｍであることが好ましい。波長が１０００ｎｍ以上の赤外線信号も同時に受信しようとすると、前記レンズの焦点距離が長くなり、前期レンズが形成する円錐領域が変形し、前記赤外線検知器の設置位置が第１円錐領域または第２円錐領域を外れ、前記赤外線検知器は、波長が１０００ｎｍ以上の赤外線信号を正常に受信できなくなる。
【００１５】
また、前記窓ガラスは、複数枚のガラス板と各ガラス板の間に設けられた中間膜とが積層された合わせガラスであることが好ましい。
【００１６】
また、前記レンズが前記窓ガラスの車内側表面に備えられていることが好ましい。
【００１７】
または、前記レンズが前記中間膜中に設けられていることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の自動車用赤外線検知システムについて図面に基づき、さらに詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の自動車用赤外線検知システムの一例を示す概略断面図である。本例の構成要素は、赤外線遮蔽窓ガラスＧと近赤外線領域の波長の赤外光Ｌを集光する機能を有するレンズ４と赤外線検知器６とであり、自動車の車外から赤外線遮蔽窓ガラスＧを透過して車内に入射する近赤外線領域の所定の波長の赤外光Ｌを、赤外線遮蔽窓ガラスＧの車内側表面に取り付けたレンズ４で集光して、車内に取り付けた赤外線検知器６で受信する。
【００２０】
図１に示す赤外線遮蔽窓ガラスＧは、ガラス板１、２と各ガラス板１、２の間に設けられた樹脂からなる中間膜３が積層されてなる合わせガラスである。筐体５はレンズ４を固定するためのものであり、設置台７は赤外線検知器６を設置する台である。赤外線検知器６は、赤外光Ｌを受信する装置であり、フォトダイオードなどで構成されている。
【００２１】
レンズ４は、筐体５に固定されており、ワイパー等の干渉を受けないよう筐体５は赤外線遮蔽窓ガラスＧの車内側表面に接着剤等からなる接着層（図示せず）を介して取り付けられる。筐体５は、レンズ４の光軸方向の少なくとも赤外光Ｌがほぼカットされることなく透過する構造になっており、接着層も少なくとも赤外光Ｌがほぼカットされることなく透過する材料からなる。
【００２２】
図２は、レンズ４と赤外線検知器６との位置関係を示す概略斜視図である。この際、赤外光Ｌは赤外線検知器６で受光する波長の光を想定する。例えばＶＩＣＳの場合、赤外光Ｌは８００〜１０００ｎｍの波長の光だと想定する。
【００２３】
レンズ４の開口部にレンズ４の光軸８と平行に赤外光Ｌが入射したとき、赤外光Ｌの光束によりレンズ４の焦点９に到達するまでの経路で形成される円錐形状と、焦点９を通過してから形成される円錐形状とにおいて、焦点９からレンズ４側に距離ａを高さとする円錐形状を第１円錐領域１１、焦点９からレンズ４の反対側に距離ａを高さとする円錐形状を第２円錐領域１２とする。赤外線検知器６は、第１円錐領域１１内または第２円錐領域１２内に設置する。
【００２４】
距離ａは、レンズ４に赤外光Ｌが入射した場合の焦点距離ｆの８０％の長さである。ここで、赤外線遮蔽窓ガラスＧを透過した赤外光Ｌの光量が、元の光量の３０％まで下がっているとする。第１円錐領域１１の円錐の底面または第２円錐領域１２の円錐の底面の位置に赤外線検知器６を設置すると、レンズ４に入射した赤外光Ｌの光量が約１．５倍となる。したがって、レンズ４に入射した赤外光Ｌの光量は、赤外線遮蔽窓ガラスＧの赤外光Ｌの透過率が約４５％のときと同等の光量となる。赤外線検知器６は、赤外光Ｌを正常に受信するには、元の光量の４０％以上が必要であるため、赤外線透過窓ガラスＧの赤外光Ｌの透過率が２７％より低くければ、焦点９の近くの第１円錐領域１１内または焦点９の近くの第２円錐領域１２内に赤外線検知器６を設置するようにして、赤外線検知器６が正常に赤外光Ｌを受光できるように、レンズ４と赤外線検知器６とをそれぞれ移動させながら位置関係を調整する。
【００２５】
本発明におけるレンズの配置位置は赤外線遮蔽窓ガラスの車内側表面に限らない。例えば、赤外線遮蔽窓ガラスＧとして合わせガラスが用いられた場合、図３のように合わせガラスの中間膜１３中に赤外光Ｌを集光する機能を有するレンズ１４を備えることにより、図１と同等の効果が得られる。図３のなかで図１と同じ構成のものは図１と同じ符号を付けている。中間膜１３は、膜中にレンズ１４を備えている以外は図１の中間膜３と同じである。レンズ１４と赤外線検知器６との位置関係は、中間膜１３中のレンズ１４が図２のレンズ４に対応し、赤外線検知器６を第１円錐領域１１内または第２円錐領域１２内に設置することにより、赤外線検知器６は正常に赤外光Ｌを受光できる。
【００２６】
しかしながら、レンズ１４の位置は一度設置位置を決めると、図１のレンズ４の位置のように調整することができない。そのため、中間膜中にレンズを備える方法は、ＶＩＣＳなどの赤外線検知器が自動車の出荷時から設置台に内蔵されている場合、つまり、後から調整する必要のない場合に向いている。
【００２７】
本発明における赤外線検知器６の配置位置は、本発明の自動車用赤外線検知システムの用途に応じて適宜決められる。例えば、ＶＩＣＳの場合、図１に示すように自動車のダッシュボード上に赤外線検知器６が取り付けられる。この場合、図４に示すように、フロントウインドシールドＦの下辺側のレンズ取り付け位置１５の車内側表面に接着層を介してレンズ４の筐体５が取り付けられ、レンズ４の光軸上にある設置台７に、赤外線検知器６が設置または内蔵される。レンズ４と赤外線検知器６の位置関係は図２に基づいたものである。
【００２８】
なお、図１は図４のＡ−Ａ’線の概略断面図に相当し、フロントウインドシールドＦが赤外線遮蔽窓ガラスＧに、ダッシュボードが設置台７に対応している。しかし、その他のシステムの場合でも、図２に示したレンズ４と赤外線検知器６の設置領域の関係を満足していれば、システムの用途に応じてレンズ４及び赤外線検知器６の設置位置を適宜選ぶことができる。
【００２９】
本発明における赤外線遮蔽窓ガラスは、例えば図１に示すように合わせガラスである場合、中間膜３の形成材料中にＩＴＯ、ＡＴＯなどをはじめとする熱線遮蔽微粒子が配合されたものがある。他に、ガラス板１枚からなる強化ガラスでもよい。ガラス板１枚の強化ガラスの場合、例えば、ガラス板の組成中にＦｅ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｃｒ等を含有させたものがある。また、合わせガラスのガラス板の組成中にＦｅ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｃｒ等を含有させ、中間膜３の形成材料中にＩＴＯ、ＡＴＯなどが配合させ、両方に赤外光を減衰させる機能を持たせたものもある。
【００３０】
本発明におけるレンズ４は、波長が８００〜１０００ｎｍの赤外光を集光する機能を有すれば特に限定されない。また、焦点距離を補正するために、屈折率と分散の比率の異なった光学ガラスを組み合わせたレンズを用いれば、より波長の範囲が広い赤外線信号に対応することができるようになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、日射による運転者の不快感や車内の温度上昇を防ぐために赤外線遮蔽窓ガラスを備えた自動車であっても、近赤外線領域の波長の光を集光する機能を有するレンズと、赤外線検知器とを適正な位置に設置することで、従来からある赤外線通信を利用したシステムが正常に機能する自動車用赤外線検知システムを提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動車用窓ガラスを示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る赤外線検知器の設置領域を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る自動車用窓ガラスを示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレンズ取り付け位置を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｇ：赤外線遮蔽窓ガラス
Ｌ：赤外光
ｆ：焦点距離
ａ：焦点距離の８０％の長さ
１：車外側ガラス板
２：車内側ガラス板
３：中間膜
４：レンズ
５：筐体
６：赤外線検知器
７：設置台
８：光軸
９：焦点
１１：第１円錐領域
１２：第２円錐領域
１３：レンズを備えた中間膜
１４：レンズ
１５：レンズ取り付け位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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