－新製品紹介－●赤赤外線センサーカバー兼フィルター「アロニックスⓇシート 1,5 シリーズ」
Aronix sheet NIR series for IR sensor covers and filters───────────────────────────────────────────────────────

神村 浩之

Hiroyuki Kamimura
Key Word : LIDAR, Infrared sensor, Cover, Filter, Impact Strength, Retardation, Scratch resistance, Heat Resistance

１ 緒言（走行位置標定）技術とそれを用いた障害物認識技術が必要とされている２）３）。 
第４次産業革命といわれる ,R7（,QWHUQHW RI WKLQJV）社

現在自動運転向けに検討されているセンサーは、人間の目会の実現に向け、高感度なセンシング技術や通信技術の開発と同様の可視光による画像検知であるカメラ、ミリ波のレーが盛んに行われている１）。自動車分野では、人工知能や通ダ、近赤外線レーザー光を用いる /,'$5（/LJKW 'HWHFWLRQ

信およびセンシング技術を利用した完全自動運転の実現に向$QG 5DQJLQJ）に大別される。表
表２に示すように、各センサけて各自動車メーカーで着々と開発が進んでいる。

ーの特性には一長一短があり、現状単独で複雑な環境の認識

表１ 自動運転のレベル

は困難である。そのため、複数のセンサーを組み合わせるこ

とで検出の信頼性を高めていると同時に各センサーの検出機能向上の検討が進められている。



表２ 車載センサーの比較








センサー/検知波長特性カメラ

ミリ波レーダQP  PP



/,'$5
QP

6$(,QWHUQDWLRQDO6WDQGDUG- で示されている自動運

空間分解能〇△〇転のレベルを表表 １ に示す。レベル２までは人が運転を行う

距離△

〇〇



〇△

が、レベル３以上はシステムが行う（アイズオフ、ブレインオフ）ことを想定している。 年現在ホンダのレジェンドにより市販車でのレベル３が達成されている（図図１）。


天候

△

夜間△

〇〇

路上物の識別〇



△〇〇



〇

△

コスト









/,'$5
は赤外線レーザーを用いるため、カメラでの検知が困難な夜間やミリ波を吸収しやすい段ボールなどの路上の落

下物の検知で優位である。さらに空間分解能も高く３次元で物体までの距離と方位も検知できる。



そのため、レベル３以上で求められる道路状況の変化、フ

リースペースの検出に必須なセンシング技術と位置付けられており、/,'$5 の市場は  億円（ 年）から１兆円（
図１ 自動運行装置の構成（国土交通省 ）

年）へと拡大すると見込まれている４）。
/,'$5 は近赤外レーザー発振器、受光器や光偏向装置の光自動運転に必要なプロセスは認知、判断、操作と分けら学部材に加え、ノイズとなる可視光を遮断するフィルターおれ、とりわけ認知機能を司るセンシングは不可欠である。特よび小石などの飛来物から本体を保護するカバー材で構成さにレベル３以上の自動運転においては、ローカリゼーションれる（図図２）。

東亞合成株式会社 Ｒ＆Ｄ総合センター 製品研究所
New Products Research Laboratory, General Center of R&D, Toagosei Co., Ltd.

東亞合成グループ研究年報
2022
第25号
東亞合成グループ研究年報
 314-1TREND75(1'
第  号

アロニックスシート 1,5 シリーズの諸物性の評価を表表４に示す。ハードコートのない 1,5 でも鉛筆硬度４+、両面ハー

ドコート処理品 1,5+& では６+ と高い耐擦傷性を有していた。また落錘耐衝撃試験は、化学強化ガラスと同等であった。耐熱性の指標となる荷重たわみ温度は、一般的なカバー



材として使用されるポリカーボネート樹脂（3&）の ℃に対し、アロニックスシートは ℃以上であり、高い耐熱性を確認した。比重は一般的な樹脂と同等であり、ガラスカバ
ーからの切り替えにおいて軽量化が期待できる。

図２ /,'$5 の構成
既存の /,'$5 の光偏向装置はメカ式でサイズ（重量）も大きく、部品点数も多いため高価であることが普及の課題となっている ）。そのため小型低価格化のための開発が光偏向技術と検出技術を中心に行われている（表表 ３ ）。レーザーの偏向方法として、従来のメカ式から 0(06 ミラー等を用いて部品点数を減らした非メカ式（6ROLG6WDWH 式）が主流となっている。検出方法はレーザー光の発信から受光までの時間で距離を算出する 72)（7LPH 2I )OLJKW）方式が現在主流であるが、レーザー光の位相差を利用し高精度かつ位置と速度 の 同 時 検 出 が 可 能 な )0&: （ )UHTXHQF\ 0RGXODWHG
&RQWLQXRXV :DYH）方式の実用化に向けた検討が進んでいる。

表４ アロニックスシート 1,5 シリーズの物性


化学強化



D3&ガラス

アロニックスシート
1,51,5+&E



比重







曲げ弾性率

*3D

*3D*3D*3D

鉛筆硬度!++%

++

FP＞80㎝

FP

FP




耐衝撃性F



50%破損高さ

荷重たわみ温度G >250℃

140℃＞250℃ >250℃

D

化学強化層厚み＞40μm、６面強化

E

両面ハードコート処理品

F

試験片 t1×60×60mm、支持体内径 Φ50mm、錘：J

表３ /,'$5 の方式の分類と特長

先端径 5PP、割れるまで FP 刻みで落錘高さを上げ、％試験片が割れた高さを記録。試験片数 G-,6 .、曲げ応力 03D、120℃/h
また、アロニックスシート 1,5 シリーズはブレーキフルー

ドなどエンジンルーム周辺で想定させる有機溶剤や酸やアル

カリにも高い耐性を示す（表表５）。

表５ 耐薬品性 D）


また、高速道路での自動運転では P 以上の長距離での感度の向上が必須であり、/,'$5 のさらなる高感度化を求められている。

3&

メタノール〇〇



濃塩酸〇

〇

48wt%

△〇

テトラヒドロフラン×〇

当然 /,'$5 を構成するカバーおよびフィルターも小型軽量

化、高感度化が可能となる材料が必要となってくる。

アロニックス溶媒

苛性ソーダ

シートNIR

当社ではカバーとフィルターを一体化することで部品点数の削減が可能なアロニックスシート 1,5 シリーズを開発し酢酸△〇た。本稿では諸物性の評価結果と加工性に関して紹介する。

キシレン

△〇





ジクロロメタン×〇

ブレーキフルードE△〇アセトン△〇

２ カバー材としての性能

車載 /,'$5 用のカバーとして求められる性能は、小石などの飛来物に対する耐擦傷および耐衝撃性に加え、/,'$5 筐体

D

室温  時間浸漬後外観○異常なし、△白化、×溶解

内のレーザー発振器から発生する熱に対する耐熱性が挙げらE

トヨタ純正 +$、85℃24 時間浸漬

れる。



東亞合成グループ研究年報
2022 第25号
東亞合成グループ研究年報15
 3TREND-2 75(1' 第  号

３ フィルターとしての性能

アロニックスシート 1,5 の面位相差分布の測定結果を表表７に示す。耐衝撃性の高いポリカーボネート（3&）は、種々光/,'$5 のフィルターとして求められるのは、高い近赤外線

学部材のカバーとして使用されているが、位相差および分布透過率とノイズとなる可視光の遮断性能である。

が非常に大きいことがわかる。それに対し、アロニックスシ/,'$5 に使用される赤外線レーザーの波長でのアロニックートは厚み２PP での平均の位相差は約９QP、最大最小の差

スシート 1,5 の透過率は、反射防止（$5）膜のついていないがわずか QP と非常に小さく、光学的に均質であった。



状態でも ％以上と高かった（表表６）。


表 ６  ア ロ ニ ッ ク ス シ ー ト 1,5 の 近 赤 外 線 透 過 率

４ 耐久 性（WPP）



透過率(%)
1,5QP

QP

QP







車載 /,'$5 を想定した耐久性試験  時間前後のアロニックスシート 1,5 の表面硬度、透過率の変化を表表８示す。


表８ 耐久試験前後の鉛筆硬度と透過率

次にアロニックスシート 1,5 シリーズの分光スペクトルを初期示す（図図 ３ ）。各種染料の配合により、シャープかつ任意の波長で遮光特性を制御できることを確認した。

85℃85%RH

95℃

6:

+



+++

QP





QP

QP







鉛筆硬度




透過率(%)

D

耐久性試験条件（1000時間）



D



サンシャインウエザーメーター：-,6 $  カーボ



ンアーク、黒色板温度 63±3℃、 分散水 分
いずれの条件でも、鉛筆硬度、赤外線透過率の変化は見られず、車載 /,'$5 として不可欠な高い耐久性を有することを確認した。



５ 加工性－湾曲カバー



図３ アロニックスシート 1,5 シリーズの分光特性

樹脂であるアロニックスシート 1,5 は、レーザーカッター

近赤外線レーザーの位相差を検出する )0&: 方式の場合、や 1& ルーターなど汎用の加工機により、ガラスでは困難な低位相差かつ位相差分布も小さいことがフィルターおよびカ微細な平面切削加工が可能である。
しかし、広範囲なセンシングに向けた /,'$5 では、赤外線バーに求められる。

レーザー光の光路差が生じないように湾曲した３次元形状の
表７ 赤外線領域での位相差分布（Wｍｍ）

カバー材も要求される。そのため、アロニックスシート 1,5

の湾曲カバーの製造方法の検討を行った。

アロニックスシートNIR


3&D

測定波長E


QP

QP

である 3& のようにプレスによる曲げ加工はできない。そこ

位相差平均
QPQPQPで、湾曲したガラス型を用い熱硬化することで湾曲カバーのQP元板（ＲPP）を作成した。得られた元板は熱可塑樹脂の最大ー最小

アロニックスシート 1,5 は熱硬化樹脂であり、熱可塑樹脂



曲げ加工で見られる寸法変化（スプリングバック現象）もなD

ユービロン 1) 三菱ガス化学（株）

く良好な寸法安定性であった。また、表面もガラス型と同等

E

3$1,5 （ QP ） 、 :3$1,5 （ QP ） 、 の平滑性であった。

（株）フォトニックラティス測定東亞合成グループ研究年報
2022第25号
東亞合成グループ研究年報
 316-3TREND75(1'第  号さらに、湾曲したアロニックスシート 1,5 は荷重をかけ押し付けて撓ませても割れず、除荷すれば元の形状に復元した。つまり、湾曲カバー元板に荷重をかけ平面化することで

汎用のレーザーカッター等で切削加工が可能となり、任意の

サイズに湾曲カバーを加工することができた（図図５）。




図７ ,72 フィルムによるヒーター化

図５ 5 湾曲カバーDD）

&23,72 フィルムグンゼ（株）製、30Ω/□、ヒートラボ（株）で作成

６ 加工性－表面処理

赤外線の透過率をさらに上げる 方法として、反射防止
（$5）処理が挙げられる。そこでアロニックスシート
1,5 へ
のスパッタによる $5 膜の成膜を行った（図図６）。成膜した
$5 膜は、初期および ℃温水に  分浸漬後でも剥離は見ら
れず良好な密着性であった。また、$5膜の設計によりカバ,72 フィルムを貼り合わせた状態での透過率は ％（QP）であった。ヒーターは電圧 9、 秒で温度上昇⊿7＝℃に達し、良好なヒーター性能を示した。
ー表面に車体の色に近い構造色を呈色させ、目立たなくする

加工も可能であった。










図６ $5 膜成膜品


７ 加工性－ヒーター化 車載 /,'$5 は、車外に設置されるため寒冷地では氷雪等の付着が想定される。氷雪は赤外線が透過しづらく /,'$5 の感度が低下するため、カバー前面の氷雪の除去が必要となる。
氷雪の除去方法としてウインドウォッシャー液の噴霧などの機械的な装置のほかに、ヒーターにより加熱溶解する方法がある。今回、透明導電膜である ,72 を成膜した &23（シクロオレフィンポリマー）フィルムを 2&$（2SWLFDOO\ &OHDU$GKHVLYHV）でアロニックスシート 1,5 に貼り合わせヒーター化し、性能を確認した（図図７）。


図８ シート上への直接導電回路パターンの形成 また、アロニックスシート 1,5 は耐熱性が良好なことから、℃以上の高温処理が必要な $J ペーストや $&)（異方導電性フィルム）を使用することができ、シートに直接導電回路パターンも形成することも可能である（図図８）。
 現在アロニックスシート 1,5 上へ直接導電回路パターンの形成により、高透過性かつ部品点数をさらに削減したヒーター一体型カバー兼フィルターの開発検討を進めている。
８ まと め
開発したアロニックスシート 1,5 はカバー材として高い耐擦傷性と耐衝撃性を有し、フィルターとして高い赤外透過率と可視光遮断性能を有していることを示した。低い位相差お東亞合成グループ研究年報
2022 第25号
東亞合成グループ研究年報17
 3TREND-4 75(1' 第  号

よび位相差分布は、次世代の /,'$5 の方式として注目を浴びている )0&: 方式への応用が期待できる。
また、湾曲形状においても汎用の加工機で切削も可能であり、加工費の削減も見込まれる。
さらには、その耐熱性を活かしシートへ直接導電回路を形成できるため、ヒーター機構の一体化も期待できる。一体化による 2&$ などの部品点数削減は、/,'$5 小型化のみならず赤外線の透過率、つまり感度の向上につながる。
今後、シート物性の改良とアロニックスシート 1,5 特性を生かしたさらなる機能の集積化を検討し、車載のみならずドローン等にも適応可能な小型軽量 /,'$5 に向けた新たな部材として提案を行っていきたい。


引 用 文 献１

総務省 平成  年度版 情報通信白書

２

情報管理 YROQRSS～（）

３'(1627(&+1,&$/5(9,(:9RO（）

４（株）テクノシステムリサーチ  年版 車載用センシングシステム市場のマーケティング分析

５

電子情報学会誌SS～（）

東亞合成グループ研究年報
2022第25号
東亞合成グループ研究年報
 318-5TREND
75(1'
第  号