(57)【要約】      （修正有）【課題】凹面鏡を駆動機構に連結するミラーホルダーに対し凹面鏡の装着を容易にし、かつ低コストで実現するヘッドアップディスプレイ等のディスプレイ装置に使用される凹面鏡用ガラス基板を提供する。【解決手段】凹面鏡用ガラス基板は、基板材質はガラスであり、平面視略矩形状であり、かつ反射膜が形成される凹面部の短辺側両端に平坦な取り付け部が設けられ、かつ短辺側両端に設けられる平坦な取り付け部は、同一平面内にある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹面鏡用基板であって、基板材質はガラスであり、平面視略矩形状であり、かつ反射膜が形成される凹面部の短辺側両端に平坦な取り付け部が設けられていることを特徴とする凹面鏡用ガラス基板。
【請求項２】
前記短辺側両端に設けられる平坦な取り付け部は、同一平面内にあることを特徴とする請求項１に記載の凹面鏡用ガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大された反射虚像を投影するための凹面鏡に用いられる凹面鏡用ガラス基板に関し、より具体的には、表示器（又は表示素子ともいう）が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ等のディスプレイ装置に使用される凹面鏡用ガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネルの内部に取り付けられ、主要部品として、光源、表示器及び光源からの光を受けて表示器が発する表示光をフロントガラス側に投影するためのミラーユニットからなる。運転者は、フロントガラス等に投影された虚像によって、運転に必要な情報を、視野を変えることなく安全に得ることができる。
【０００３】
前記ミラーユニットは、反射像を拡大するための凹面鏡と、この凹面鏡を保持するためのミラーホルダー（又は保持プレートとも呼ばれる）と、回転軸を中心にミラーホルダーを回転駆動させるための駆動機構とからなり、光源及び表示器とともに、ハウジング（又は筺体ともいう）の中に収容されている。駆動機構により凹面鏡を回転駆動させる必要があるのは、個々の運転者にとって見やすい位置に虚像を投影するよう調整するためである。
【０００４】
ミラーユニットの主要部品である凹面鏡は、凹面形状を有する基板と、その表面に形成される反射膜からなる。反射膜としては、可視光反射率の高いアルミ膜や誘電体多層膜等を用いることができる。凹面鏡によって反射し拡大されて投影される表示光の投影像が鮮明に見えるようにするためには、凹面鏡の基板の表面が平滑で、うねりの小さいことが重要である。平滑でなければ投影像がぼやけ、うねりがあると投影像がゆがむからである。
【０００５】
凹面鏡において、反射膜が形成されるところの凹面形状の基板は、所定の三次元形状を有する凹面に加工された基板である（以後、凹面鏡用基板という）。所定の三次元形状とは、拡大倍率、表示器とミラーユニット及びフロントガラスなどの投影される部材との位置関係によって決定される。特に、自動車用ヘッドアップディスプレイの場合は、投影される部材であるフロントガラスが、車種によってそれぞれ異なる傾き及び形状を有しているので、凹面鏡の三次元形状もそれぞれ異なったものとなる。
【０００６】
凹面鏡の投影方向に凹面鏡の向き（すなわち角度）を調整するためには、凹面鏡を駆動機構と接続し、回転可能にする必要がある。その場合、凹面鏡そのものを駆動機構に直結するのではなく、一旦、凹面鏡をミラーホルダーに固定して保持し、ミラーホルダーに形成された軸部が駆動機構と接続される（特許文献１）。
【０００７】
凹面鏡用基板を得る方法として、例えば樹脂製基板については、押し出し成形や射出成形を用いて成形されているものと思われる。一方、平板状のガラス板を凹面鏡用に曲げ加工する方法としては、ガラス基板そのものの自重を利用して、型に合わせて成形する自重曲げ法と、加熱したガラス基板を金型で加圧成形するプレス成形法が考えられる。
【０００８】
自重曲げ法は、最終形状に合わせた型（又はモールドという）の上方に平板状のガラス板を載置し、ガラスがその自重で型に沿って変形するのに十分な温度に加熱して、所定の曲げ形状を得るものである。一方、プレス成形法は、ガラス板を下金型に載置し、炉内でガラス軟化温度付近まで加熱し、上金型で加圧して成形する方法である。自重曲げ法は表面平滑性に優れるという利点があり、プレス成型法は生産性が高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１３１６５１公報
【特許文献２】特開２０１１−１５００９９公報
【特許文献３】特開２０１２−５６３３４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１には、凹面鏡とミラーホルダーがそれぞれ別々の部材がなるヘッドアップディスプレイ装置が記載されている。凹面鏡はミラーホルダーに装着され、ミラーホルダーの軸部が駆動機構に接続される構造である。凹面鏡が装着されるミラーホルダーの装着部の詳細は明確ではないが、コの字状のフレームに凹面鏡が装着されている。この場合、コの字状のフレームの凹面鏡装着部は、凹面鏡の三次元形状に合わせた溝状に加工しなければ凹面鏡を正しく取り付けることができないものと考えられる。
【００１１】
すなわち、図１に示すように凹面鏡の端部が装着されるコの字状のフレームの装着部の溝は、断面に垂直ではなく、凹面鏡の三次元形状に合わせた所定の溝形状に成形しなければならないのである。一方、コの字状のフレームの装着部を断面に垂直な溝状にしようとすれば、駆動機構と連結する歯車の軸部も、斜めに形成されることになるため、回転機構が複雑で不正確になりやすいと考えられる（図２）。
【００１２】
このように、従来のミラーホルダーにおいては、凹面鏡の三次元形状に合わせた所定の溝形状を有するよう装着部を加工する必要があり、そのような加工をしても、位置調整の精度が悪くなるおそれがあり、またコストも高くなるという課題を有していた。
【００１３】
特許文献２には、ミラーホルダーを不要にしてコストを低減する構造が開示されている。樹脂からなる凹面鏡用基板の短辺側の両端部において、一方をハウジングに接続し、もう一方にはハウジング内部に設置された駆動機構に接続するための取付け部をあらかじめ形成しておくという構造を有するものである。取り付け部の一方は、略円柱状に形成され、ハウジングの内部にある軸受部にはめ込まれ、もう一方の取り付け部は、同じくハウジング内部にある駆動機構の歯車にかみ合うよう歯車部が一体成形されているのである。
【００１４】
しかしながら、このような取り付け部を有する凹面鏡用基板の構造は、樹脂基板においては樹脂の射出成形や押し出し成形及びその後の機械加工によって製造することは可能と思われるが、ガラス基板にこのような構造を持たせることは実質上不可能な程度に困難である。
【００１５】
特許文献３は、同じく凹面鏡を装着するミラーホルダーが必要であるという無駄を省くために、駆動機構に接続される軸部を有するミラー部本体を、樹脂を用いて成形し、ミラー部本体の表面に直接、蒸着法などによって金属アルミ膜などの反射面を形成することにより、ミラーホルダーと凹面鏡を一体とした構造を開示している。
【００１６】
しかしながら、特許文献３に開示された構造は、特許文献２に開示された構造と同様に複雑な構造であるため、樹脂基板をこのような構造に加工し反射面を形成することはできても、ガラス基板に適用するのは実質的に不可能と考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記従来の課題を解決するために、本発明は、凹面鏡用基板であって、基板材質はガラスであり、平面視略矩形状であり、かつ反射膜が形成される凹面部の短辺側両端に平坦な取り付け部が設けられていることを特徴とする凹面鏡用ガラス基板を開示する。
【００１８】
本発明においては、基板の材質として、樹脂ではなくガラスを用いる。ガラスは表面に傷が付きにくく、変形しにくく、耐久性も高い。このため、表面の平滑性に優れ、形状のうねりが少ないことから、凹面鏡によって反射される投影像を鮮明にすることができるからである。
【００１９】
本発明の凹面鏡用ガラス基板は、平面視したとき、すなわち真上から見たときの形状が略矩形であって、凹面部の短辺側両端に、平坦な取り付け部が形成されている。略矩形というのは対向する各２辺がそれぞれ平行であって、偶部は実質的に直角であるという意味であって、ミラーホルダーの装着部の構造と回転駆動機構を簡便にすることができる。
【００２０】
本発明による凹面鏡用ガラス基板の一実施態様を図３に示す。凹面部には表示部の映像をフロントガラス等に投影するための反射膜が形成される。本発明においては、この凹面部から連続して平坦な取り付け部が形成されている。平坦な取り付け部を別部材として凹面部に取り付けるのでは、別部材のためのコストが余計にかかるし、平坦な取り付け部と凹面部の動きにずれが生ずるおそれがあるからである。
【００２１】
本発明において、短辺側両端に設けられる平坦な取り付け部は同一平面になければならない。同一平面内にあるというのは、一方の平坦な取り付け部を含む平面と他方の平坦な取り付け部を含む平面とが交差することなく、同一平面であるという意味である。そして、ミラーユニットにおいて、該平面は凹面鏡の投影方向に垂直であって、かつ凹面鏡の投影方向を調整する回転駆動機構の回転軸に平行にとなるよう設置される。こうすることによって、投影方向の角度によらず、凹面鏡からの投影像がフロントガラス等に正しく投影されることになる（図４）。なお、図４においては、前記回転軸はミラーホルダーの軸部３２の延長線上にあって、平坦な取り付け部を含む平面内にあるが、必ずしも同一平面内にある必要はなく、平行であればよい。これにより、回転軸を中心として該平面が回転駆動できることになる。
【００２２】
平坦な取り付け部２１２ａ及び２１２ｂの幅ｙは、凹面鏡の大きさや重量に応じて選択すればよいが、ミラーホルダーの装着部にしっかりと固定できるのであれば、２０ｍｍ以下程度に抑えるのがよい。ミラーユニット全体をコンパクトに維持できるからである。
【００２３】
平坦な取り付け部２１２ａ及び２１２ｂの長さｘは、矩形のガラス基板を用いて、凹面部２１１と一体でプレス成形される場合、ガラス基板の短辺の長さと同一になる。なお、該長さｘを凹面部の短辺の長さより短くしたい場合には、プレス成形する前、平坦な取り付け部として不要な部分をあらかじめ切り欠いて除去しておくことによって短くすることもできる。
【００２４】
平坦な取り付け部の厚みは、矩形のガラス基板を用いて凹面部と一体でプレス成形等によって形成される場合、該ガラス基板の厚みに等しく、凹面部とも実質的に同一の厚みになる。この厚みに合わせて、ミラーホルダーの装着部の溝形状を加工すればよい。
【００２５】
凹面鏡の短辺の一方（左側短辺）及び他方（右側短辺）に装着されるミラーホルダーは、それぞれ独立した部材としてもよいし、両者を接続する連結部を一体で形成すれば、連結部によって凹面鏡全体を衝撃等から保護することもできる（図５）。そして、凹面鏡が装着されたミラーホルダーは駆動機構と連結される。なお、凹面部２１１の長辺側の一辺（上辺）又は両辺（上辺及び下辺）にも平坦部を設けても差し支えない。
【００２６】
ガラス基板の材質としては、一般的な青板ガラス（フロートガラス）やディスプレイ用薄板ガラスなどを用いることができる。プレス成形時の温度が低温でよいという点で、軟化温度やガラス転移温度の低いガラス材質が望ましい。一方、プレス成形直後の高温状態における形状の安定性という点では、逆に軟化温度やガラス転移温度が高いガラス材質の方が扱いやすい。いずれも一長一短があるので、設備やプロセスに応じて適切なガラス材質を選択すればよい。
【００２７】
本発明の、平面視略矩形状の凹面鏡用ガラス基板を成形する方法としては、凹面部を有する下金型８０の凹面部８５の少なくとも短辺側外側に、凹面鏡用ガラス基板に設けられる平坦な取り付け部の幅ｙに相当する幅の落とし込み部８７を設け、該落とし込み部８７にガラス基板１００を載置し、炉内で所定の温度まで加熱した後、上金型９０の凸面部９５に接触させ、さらに加圧するというプレス成形方法を用いることができる。
【００２８】
前記落とし込み部の深さｄは、前記ガラス基板の厚みｔと同等であるより、浅くする方が望ましい。平坦部２１２ａ及び２１２ｂが、上金型の平坦部９６にしっかりと保持され押圧されることで位置ずれが防止でき、形状精度が安定するからである。
【００２９】
下金型８０に落とし込み部８７を設けるのは、必ずその位置に成形前のガラス基板１００が載置されることから、ガラス基板１００の中で凹面部２１１が形成される位置が固定されること及び落とし込み部の幅を本発明の凹面鏡用ガラス基板の取り付け部の幅ｙとすることができるからである。長辺側に平坦部を設ける場合は、短辺側と同様に長辺側にも落とし込み部を設ければよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、凹面鏡用ガラス基板２１に平坦な取り付け部２１２ａ及び２１２ｂが形成されているので、凹面部の三次元形状にかかわることなく、凹面鏡を取り付けるミラーホルダーの装着部を平坦にすることができる。結果として、凹面部の三次元形状ごとに異なったミラーホルダーとする必要がないことから、ミラーホルダーを簡便な構造とすることができ、装着も容易にすることができ、部材のコストダウンも達成できる。
【００３１】
凹面鏡の取り付け部とミラーホルダーの装着部が共に平坦であるので、固定方法として、例えば、クランプで挟んだり、弾性シール材を充填したり、ねじで押さえつけたりといった種々の手段を用いることができる。これらの方法で固定した固定部は、長期に渡って緩みにくく、凹面鏡が脱落しにくいという効果も期待できる。
【００３２】
さらに、ミラーホルダーの装着部と凹面鏡の平坦な取り付け部が同一平面上にあるので、ミラーユニットを回転させるための軸部の動きと凹面鏡の動きを合わせやすいという効果も期待できる。
【００３３】
本発明によれば、凹面鏡を形成する基板としてガラス基板を用いているので、表面の平滑性に優れ、鮮明な反射映像を実現することができる。このことは、ますます大型化するヘッドアップディスプレイにとって重要である。本発明によれば、寸法が大きく重量の重いガラス基板からなる大型の凹面鏡についても、ミラーホルダーに簡便に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】凹面鏡のミラーホルダーへの装着状態を示す一例である（従来例）。
【図２】凹面鏡のミラーホルダーへの装着状態を示す他の例である（従来例）。
【図３】本発明の凹面鏡用ガラス基板の一実施態様を示す斜視図である。
【図４】本発明の凹面鏡と駆動機構の回転軸の関係を示す図である。
【図５】本発明の凹面鏡用ガラス基板を用いて作製された凹面鏡のミラーホルダーへの装着状態の一実施態様を表す図である。
【図６】本発明の凹面鏡用ガラス基板を作製するのに用いられた金型の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の凹面鏡用ガラス基板２１は、最終的な寸法及び三次元形状に合わせて、凹面部２１１となる部分に、平坦部な取り付け部となる部分２１２ａ及び２１２ｂを加えた形状及び寸法のガラス基板１００を用意し、洗浄し、予熱した後、図６に示すプレス成形機の下金型８０の上に移送し、さらに所定の温度まで加熱した後、上金型９０と下金型８０の間でプレス成形することによって得ることができた。
【００３６】
短辺側両端の平坦な取り付け部２１２ａ及び２１２ｂは、凹面部を形成するための凹面状の下金型８５の両側に平面部８６を設け、また凸面状の上金型９５の両側にも平面部９６を設けることによって形成した。長辺側にも平坦な取り付け部を形成する場合には、上金型と下金型の長辺側にもそれぞれ平面部を設けた。
【実施例１】
【００３７】
それぞれ５９０℃（ソーダライムシリケートガラスのガラス転移点より２０℃高い温度に相当する）に予熱された上下１対の耐熱合金製プレス用金型（ＳＴＡＶＡＸ  ＨＲＣ５０）の下金型８０の所定位置に、予め６１０℃（ソーダライムシリケートガラスのガラス転移点より４０℃高い温度に相当する）に加熱した長さ２４ｃｍ、幅５ｃｍ、厚さ１ｍｍのソーダライムシリケートガラス基板１００を搬送した。
【００３８】
凹面の周の長さ（周長）２０ｃｍ、幅５ｃｍの凹面部８５と凹面部に連続する平面部８６が形成された下金型８０の落とし込み部８７にガラス基板１００を載置して位置決めした後、凹面部と同じ形状である周長２０ｃｍ、幅５ｃｍの凸面部９５と連続する平面部９６を有する上金型９０に向けて下金型を上昇させた。そして、ガラス基板１００を挟み込むことによって上下金型の形状に合わせてガラス基板１０を変形させ、１５秒間、１０ｋＰａの圧力を掛けてプレス成形した。その後、大気を導入して冷却するための徐冷設備に速やかに搬送し、歪みを除去した。このようにして、図３に示したものと同様の形状を有する凹面鏡用ガラス基板２１を得た。
【００３９】
凹面鏡用ガラス基板２１の寸法を実測したところ、凹面部の周長は２０ｃｍ、平坦な取り付け部の長さｘは５ｃｍで、凹面部から連続して幅ｙが２ｃｍの平坦な取り付け部が形成されていた。凹面部２１１及び平坦な取り付け部２１２ａ及び２１２ｂの厚みは、いずれも１ｍｍのままであった。
【００４０】
（反射膜の形成）
このようにして作製された凹面鏡用ガラス基板２１について、平坦な取り付け部２１２ａ及び２１２ｂに膜が形成されないよう遮蔽マスクを施した後、真空蒸着装置を用いて、凹面部２１１の表面に反射膜２２として、銀（Ａｇ）膜を膜厚１００ｎｍで形成し、さらに増反射及びＡｇ膜保護の目的で酸化アルミニウム膜をそれぞれ膜厚１００ｎｍで形成した。このようにして、平坦な取り付け部が形成された凹面鏡２０を得た。
【００４１】
（ミラーホルダーへの装着）
図５は、本発明の平坦な取り付け部を有する凹面鏡用ガラス基板２１の凹面部２１１の表面に反射膜２２を形成して得た平坦の取り付け部を有する凹面鏡２０を、ミラーホルダー３０ａ及び３０ｂに設けられた深さｙの溝に装着し、さらにミラーホルダーを駆動機構の駆動用歯車部５１に連結して得たミラーユニット２を示すものである。図５においては、凹面鏡２０の短辺側両端に平坦な取り付け部２１２ａ及び２１２ｂが形成されており、長辺側両端には平坦な取り付け部は形成されていない。
【００４２】
ヘッドアップディスプレイ装置において、ミラーユニット２は、表示部及び光源とともに、ハウジングの内部に収容される。ミラーホルダー３０ａには軸部３２が形成されており、ハウジングに形成された軸受部（図示しない）にはめ込まれる。もう一方のミラーホルダー３０ｂには歯車部３３が形成されており、この歯車部３３を前記駆動機構の駆動用歯車部５１に連結することにより、回転駆動が可能となる。
【００４３】
図５に示した実施態様においては、ミラーホルダー３０ａ及び３０ｂを連結する連結部３０ｃを設け、連結部３０ｃによって凹面鏡２０の凹面部２１１を保護した構造である。もちろん、連結部３０ｃを設けないで、ミラーホルダー３０ａ及び３０ｂを独立した部材とすることもできる。
【００４４】
ミラーホルダーは、深さ２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの装着部（３１ａ及び３１ｂ）を有するコの字型の樹脂部材（３０ａ及び３０ｂ）からなる。ミラーホルダーのコの字の形状をした装着部（３１ａ及び３１ｂ）に、あらかじめ接着剤を塗布しておき、凹面鏡の平坦な取り付け部（２１２ａ及び２１２ｂ）をはめ込んで、接着によって凹面鏡２０を固定することができた。
【００４５】
凹面鏡２０をミラーホルダーに固定する方法としては、接着による固定方法以外にも、シリコーンシールのような弾性シーリング材などで固定することができる。スポンジ状の衝撃吸収材をミラーホルダーのコの字状装着部の内側に設置し、衝撃などによる応力を緩和できるようミラーホルダーに装着する方法を用いることもできる。
【実施例２】
【００４６】
それぞれ５９０℃（ソーダライムシリケートガラスのガラス転移点より２０℃高い温度に相当する）に予熱された上下１対の耐熱合金製プレス用金型８０及び９０の間の所定位置に、予めガ６１０℃（ソーダライムシリケートガラスのガラス転移点より４０℃高い温度に相当する）に加熱した幅３ｃｍ、長さ１９ｃｍ、厚さ１ｍｍのソーダライムシリケートガラス基板１００を搬送し、実施例１に示したのと同様の方法で、凹面鏡用ガラス基板２１を得た。ガラス長さ１９ｃｍのうち短辺側両端部１ｃｍずつは取り付け部となる平坦部２１２ａ及び２１２ｂとした。
【００４７】
結果として、凹面鏡用ガラス基板２１の凹面部２１１の周長は１５ｃｍ、幅は３ｃｍ、両端の取り付け部２１２ａ及び２１２ｂの幅ｙはそれぞれ１ｃｍ、取り付け部の長さｘはガラス基板の幅と同じ３ｃｍ、凹面部２１１及び取り付け部２１２ａ及び２１２ｂの厚さはいずれも１ｍｍのままであった。その後、実施例１と同様の方法で反射膜２２を形成して、平坦な取り付け部を有する凹面鏡２０を得た。
【符号の説明】
【００４８】
２・・・・ミラーユニット
２０・・・凹面鏡
２１・・・凹面鏡用ガラス基板、  ２２：反射膜
３０ａ、３０ｂ・・ミラーホルダー（短辺端部用）
３０ｃ・・ミラーホルダー接続部（凹面鏡保護部材）
３１ａ、３１ｂ・・取り付け部装着部
３２・・・ミラーホルダーの軸部
３３・・・ミラーホルダーの歯車部
５１・・・駆動機構の駆動用歯車部
８０・・・下金型、９０・・・上金型
８５・・・下金型の凹面部、９５・・・上金型の凸部
８６・・・下金型の平坦部、９６・・・上金型の平坦部
８７・・・下金型の落とし込み部
１００・・プレス成形用ガラス基板
２１１・・凹面鏡用ガラス基板の凹面部
２１２ａ、２１２ｂ・・・凹面鏡用ガラス基板の平坦な取り付け部（短辺側端部）
【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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