CN102402002A - 透镜及透镜的制造方法 - Google Patents

透镜及透镜的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102402002A
CN102402002A CN2011102720319A CN201110272031A CN102402002A CN 102402002 A CN102402002 A CN 102402002A CN 2011102720319 A CN2011102720319 A CN 2011102720319A CN 201110272031 A CN201110272031 A CN 201110272031A CN 102402002 A CN102402002 A CN 102402002A
Authority
CN
China
Prior art keywords
incidence
point
light
subpoint
luminous point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102720319A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102402002B (zh
Inventor
八木隆之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koito Manufacturing Co Ltd filed Critical Koito Manufacturing Co Ltd
Publication of CN102402002A publication Critical patent/CN102402002A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102402002B publication Critical patent/CN102402002B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0012—Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/265—Composite lenses; Lenses with a patch-like shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/33—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F21S41/334—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors
    • F21S41/336—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors with discontinuity at the junction between adjacent areas
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/18—Manufacturability analysis or optimisation for manufacturability

Abstract

本发明提供一种透镜，其可以在配光图案的形成中有效地利用光源发光部的形状，且设计自由度高。为了确定投影透镜的入射面的形状，首先定义第1发光点(S1)、第2发光点(S2)以及第1投影点(r1)。然后，计算入射点(Pi)上的假想入射面(SF1)的入射点法线矢量(ni)，以使得从第1发光点(S1)发出的光向假想入射面SF1上的入射点(Pi)入射，并向第1投影点(r1)投影，使从第2发光点(S2)发出的光向入射点(Pi)入射，并向相对于第1投影点(r1)位于规定方向上的第2投影点(r2)投影。投影透镜的入射面形成为，使用在多个入射点(Pi)上计算出的入射点法线矢量(ni)定义的形状。

Description

透镜及透镜的制造方法
技术领域
本发明涉及一种透镜及透镜的制造方法，特别地，涉及一种具有利用某种设计方法确定的形状的入射面的透镜及透镜的制造方法。
背景技术
近年，随着LED(Light Emitting Diode)等半导体发光元件的开发进展，其用途不断扩大。这种半导体发光元件通常具有平面状的发光部。在这里，为了得到可以有效地利用这种光源的发光部的形状而形成期望的配光图案的透镜，提出了下述透镜设计方法：通过在入射面以及出射面上分别定义彼此依赖的多个跨越点，从而确定入射面以及出射面各自的形状(例如，参照专利文献1)。另一方面，提出了首先确定入射面形状，然后确定出射面形状的技术(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：美国专利申请公开第2005/0086032号说明书
专利文献2：日本特开平3-174109号公报
发明内容
在上述的专利文献1所记载的技术中，将入射面形状和出射面形状同时进行确定。但是，难以考虑例如空间及设计而确定出射面的形状等，在透镜设计中，从实现高设计自由度的角度出发，存在改善的余地。
因此，本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供一种透镜，其可以在配光图案的形成中有效地利用光源的发光部的形状，且设计自由度高。
为了解决上述课题，本发明的一种方式的透镜的制造方法，具有下述工序：对第1发光点S1、第2发光点S2、以及第1投影点r1进行定义，为了使从第1发光点S1发出的光分别向假想入射面上的多个入射点Pi入射，并向第1投影点r1投影，使从第2发光点S2发出的光分别向多个入射点Pi入射，并向相对于第1投影点r1位于规定方向上的第2投影点r2投影，而计算多个入射点Pi各自上的假想入射面的法线方向ni的工序；使用在多个入射点Pi上计算出的法线方向ni，对假想入射面的形状进行定义的工序；以及将入射面形成为所定义的假想入射面的形状的工序。
根据本方式，可以首先确定透镜的入射面的形状。因此，可以考虑例如空间或设计，然后确定出射面的形状等，在透镜设计中，可以实现高设计自由度。
也可以在将从第1发光点S1发出并分别向所述多个入射点Pi入射的光射出的、假想出射面上的多个第1出射点Po1处，以使得射出的光向第1投影点r1投影的方式分别计算所述假想出射面的法线方向no1，使得将从第2发光点S2发出并分别向所述多个入射点Pi入射的光射出的、所述假想出射面上的多个第2出射点Po2各自处的所述假想出射面的法线方向no2，平行于作为光入射源的入射点Pi与多个第2出射点Po2通用的第1出射点Po1的法线方向no1，计算所述多个入射点Pi各自处的所述假想入射面的法线方向ni。
原本，即使作为光入射源的入射点Pi通用，在使从不同的2个发光点发出的光通过透镜而射出的2个出射点上，透镜表面的法线方向也可能不同。但是，如本方式所示，通过将2个出射点上的透镜表面的法线方向视为相同，从而可以不确定出射面的形状而首先确定入射面的形状。
也可以通过反复下述执行工序，从而对所述多个入射点Pi各自的位置进行定义：定义应计算法线方向ni的某个入射点Pi的位置，在包含该入射点Pi且具有针对该入射点Pi计算出的法线方向ni的平面上，针对应计算法线方向ni的下一个入射点Pi的位置进行定义。因此，入射面的形状也可以被简单地确定。
也可以将第1发光点S1以及第2发光点S2定义为，位于光源的发光面上的同一端缘上，第1投影点r1定义为，位于应形成的投影像的明暗截止线上，所述多个入射点Pi各自处的所述假想入射面的法线方向ni计算为，使得从第2发光点S2发出的光分别向所述多个入射点Pi入射，并向位于从第1投影点r1沿所述明暗截止线延伸的方向上的第2投影点r2投影。根据本方式，可以简单地制造出能够以发光面的端缘的投影像形成明暗截止线的透镜。
本发明的其他方式是一种透镜。该透镜具有入射面，该入射面形成为下述假想入射面的形状，该假想入射面是这样定义的：定义第1发光点S1、第2发光点S2、以及第1投影点r1，以使从第1发光点S1发出的光分别向假想入射面上的多个入射点Pi入射，而向第1投影点r1投影，使从第2发光点S2发出的光分别向所述多个入射点Pi入射，而向相对于第1投影点r1位于规定方向上的第2投影点r2投影的方式，计算所述多个入射点Pi各自的所述假想入射面的法线方向ni，使用在所述多个入射点Pi处计算出的法线方向ni而定义假想入射面的形状。
根据本方式，由于可以首先确定透镜的入射面的形状，所以可以以高设计自由度设计透镜。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种能够在配光图案的形成中有效地利用光源的发光部的形状且设计自由度高的透镜。
附图说明
图1是表示搭载有本实施方式所涉及的投影透镜的车辆用灯具的结构的斜视图。
图2是车辆用灯具的铅垂剖面图。
图3是表示由本实施方式所涉及的车辆用灯具形成的近光用配光图案PL的图。
图4是用于说明第1发光点S1以及第2发光点S2的定义方法的图。
图5是用于说明第1投影点r1以及第2投影点r2的定义方法的图。
图6是用于说明入射点法线矢量ni的计算方法的图。
图7是表示入射点法线矢量ni的图。
图8(a)是通过示出在某个入射点Pi处使入射点法线矢量ni(φ，θ)的φ或者θ变化时，从第2发光点S2发出的光到达屏幕的点的轨迹，从而表现等φ线以及等θ线的分布的图。(b)是通过示出在某另一个入射点Pi处使入射点法线矢量ni(φ，θ)的φ或者θ变化时，从第2发光点S2发出的光到达屏幕的点的轨迹，从而表现等φ线以及等θ线的分布的图。
图9是用于说明多个入射点Pi的定义方法的图。
图10(a)、(b)、(c)是形成为所定义的假想入射面SF1的形状的投影透镜的一个例子的俯视图、右侧视图以及斜视图。
图11是表示使用本实施方式所涉及的投影透镜实际形成的HZ用配光图案PL2的形状的图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式(以下称为实施方式)。
图1是表示搭载有本实施方式所涉及的投影透镜14的车辆用灯具10的结构的斜视图。车辆用灯具10具有光源单元12、投影透镜14、以及反射镜单元16。投影透镜14由将第1透镜部14a以及第2透镜部14b一体地形成。图2是包含该第1透镜部14a的剖面的车辆用灯具10的铅垂剖面图。
光源单元12具有半导体发光元件20、基板22、以及散热器24。半导体发光元件20是包含LED(Light Emitting Diode)的光源，具有形成为矩形的发光面。在本实施方式中，将发光面的长边的长度设为短边的大约4倍的长度。此外，当然半导体发光元件20的发光面的形状并不限于该形状。例如半导体发光元件20可以具有形成为正方形的发光面，另外，也可以将形成为正方形的发光面各自所具有的独立发光元件排成一列或多列而单元化。
半导体发光元件20配置为，使发光面的长边为水平，另外，使发光面朝向灯具前方的斜下方。在本实施方式中，光源单元12配置为：半导体发光元件20的主光轴，即发光面的垂线从灯具前方向下方倾斜45度。此外，当然光源单元12的倾斜角度并不限于此。
半导体发光元件20经由安装基板(未图示)安装在作为印刷电路基板的基板22的表面上。在基板22的背面安装散热器24。散热器24通过对由半导体发光元件20发出的热量进行回收而散热，由此将半导体发光元件20冷却。
反射镜单元16配置在半导体发光元件20的下方。反射镜单元16包含中央反射镜30、左反射镜32、以及右反射镜34。中央反射镜30倾斜配置为，从半导体发光元件20的正下方开始随着向灯具前方前进而下降。左反射镜32在中央反射镜30的左侧，与中央反射镜30相同地倾斜配置为，随着向灯具前方前进而下降。右反射镜34在中央反射镜30的右侧倾斜配置为，同样随着向灯具前方前进而下降。
投影透镜14配置在半导体发光元件20的灯具前方。以下，入射面14c以及出射面14d表示第1透镜部14a的入射面以及出射面。投影透镜14配置为，入射面14c与半导体发光元件20的发光面相对。从半导体发光元件20发出的光，向入射面14c入射，从出射面14d射出，并向灯具前方照射。
图3是表示由本实施方式所涉及的车辆用灯具10形成的近光用配光图案PL的图。近光用配光图案PL具有第1明暗截止线CL1以及第2明暗截止线CL2。以下，将水平线(以下称为“H-H线”)和通过灯具前方中央的铅垂线(以下称为“V-V线”)之间的交点作为“HV”而进行说明。
第1明暗截止线CL1在HV的右侧，在H-H线上延伸。第2明暗截止线CL2在HV的左侧，以从HV向左斜上侧倾斜的方式直线地延伸。
近光用配光图案PL是通过将宽幅配光图案PL1、第1热区用配光图案(以下称为“HZ用配光图案”)PL2、以及中央配光图案PL3重合而形成的。宽幅配光图案PL1是通过利用反射镜单元16将由半导体发光元件20发出的光向灯具前方反射而形成的。HZ用配光图案PL2是通过利用投影透镜14的第1透镜部14a使由半导体发光元件20发出的光聚光，并向灯具前方射出而形成的。中央配光图案PL3是通过利用投影透镜14的第2透镜部14b使由半导体发光元件20发出的光聚光，并向灯具前方射出而形成的。
宽幅配光图案PL1形成为，在H-H线的下方沿水平方向扩展。中央配光图案PL3形成为，在H-H线的下方，在与宽幅配光图案PL1相比更靠近V-V线的较窄范围内，沿水平方向扩展。利用位于宽幅配光图案PL1及中央配光图案PL3中的V-V线右侧的部分的上端，形成第1明暗截止线CL1。由于形成上述宽幅配光图案PL1的反射镜是公知的，所以省略针对反射镜单元16结构的说明。另外，由于形成上述中央配光图案PL3的透镜也是公知的，所以也省略针对第2透镜部14b结构的说明。
HZ用配光图案PL2形成为细长的矩形。HZ用配光图案PL2形成为，右上的角部位于HV上，与第2明暗截止线CL2的倾斜方向平行地倾斜并延伸。因此，利用HZ用配光图案PL2的上缘部形成第2明暗截止线CL2。
在这里，在本实施方式中，由于半导体发光元件20的发光面的形状与HZ用配光图案PL2相同地为细长的矩形，所以将半导体发光元件20的发光面作为光源像而直接利用，在车辆前方投影而形成HZ用配光图案PL2。在本实施方式中，为了确定可以进行这样投影的投影透镜14的形状，而首先确定入射面14c的形状。然后，利用所确定的入射面14c的形状，确定出射面14d的形状。通过如上述所示在确定出射面14d的形状之前，确定入射面14c的形状，从而可以确定与空间及设计等设计条件对应的出射面14d。
由于如上述所示首先确定入射面14c的形状，所以在本实施方式中，首先在发光面上定义第1发光点S1以及第2发光点S2，然后在应形成近光用配光图案PL的假想铅垂屏幕(以下称为“屏幕”)上定义第1投影点r1。本实施方式所涉及的屏幕是指在与半导体发光元件20相距25m的灯具前方，与灯具光轴垂直且沿铅垂方向延伸的屏幕。但是，当然屏幕并不限于此，例如也可以将路面上定义为屏幕。
然后，计算多个入射点Pi各自上的假想入射面SF1的入射点法线矢量ni，以使得从第1发光点S1发出的光分别向假想入射面SF1上的多个入射点Pi入射，并向第1投影点r1投影，从第2发光点S2发出的光分别向多个入射点Pi入射，并向相对于第1投影点r1位于规定方向上的第2投影点r2投影。最后，使用在多个入射点Pi处计算出的入射点法线矢量ni，定义假想入射面SF1的形状。投影透镜14中的实际的入射面14c，形成为如上述所示定义的假想入射面SF1的形状。
下面，与图4～图10相关联，详细说明该入射面14c的形状的设计方法。
图4是用于说明第1发光点S1以及第2发光点S2的定义方法的图。第1发光点S1以及第2发光点S2定义为，位于半导体发光元件20的发光面20a中的同一端缘上。具体地说，半导体发光元件20的右下角部利用投影透镜14进行投影，成为HZ用配光图案PL2的HV的角部。另外，从发光面20a的右下角部沿水平延伸的下缘部，利用投影透镜14进行投影而成为HZ用配光图案PL2的第2明暗截止线CL2。因此，将第1发光点S1的位置定义在发光面20a中的与HV对应的右下角部上。然后，将第2发光点S2的位置定义在与第2明暗截止线CL2上对应的下缘部上。
此时，将第2发光点S2定义在与第1发光点S1相距微小距离ε的位置上。该微小距离是小于或等于发光面20a的下缘部的一半的距离，也可以是例如发光面20a的下缘部的100分之一左右的距离。
这样，第1发光点S1以及第2发光点S2定义为，位于相同的下缘部上。此外，当然定义第1发光点S1以及第2发光点S2的位置并不限于此，例如第1发光点S1也可以定义为位于角部以外的缘部上。另外，第1发光点S1以及第2发光点S2也可以定义为位于其他缘部上。
图5是用于说明第1投影点r1以及第2投影点r2的定义方法的图。第1投影点r1定义为，位于应形成的HZ用配光图案PL2的第2明暗截止线CL2上。在本实施方式中，由于将第1发光点S1定义在发光面20a的角部上，所以第1投影点r1定义在第2明暗截止线CL2的右端部，即HV上。
第2投影点r2定义为，位于从第1投影点r1沿第2明暗截止线CL2延伸的方向上。由此，第2投影点r2定义在第2明暗截止线CL2上。第2明暗截止线CL2的倾斜角度θc相对于H-H线成为15度。此外，当然第2明暗截止线CL2的倾斜角度θc并不限定于该角度。
此时，只能确定第2投影点r2位于第2明暗截止线CL2上且位于HV附近，在此刻没有定义详细的位置。其原因是，如果将第1发光点S1向第1投影点r1投影，将第2发光点S2向第2明暗截止线CL2上且向HV附近投影，则可以利用发光面20a的投影像大致形成HZ用配光图案PL2。
图6是用于说明入射点法线矢量ni的计算方法的图。首先，在任意的位置定义入射点Pi。该入射点Pi定义在大致假设入射面14c所存在的假想入射面SF1上。
在这里，如图7所示，将入射点Pi上的假想入射面SF1的单位法线矢量、即入射点法线矢量ni的方向表示为极坐标(φ，θ)。以下，所谓“矢量”表示用于仅表现方向的单位矢量。可以利用形成投影透镜14的材料的折射率、从第1发光点S1朝向入射点Pi的第1入射矢量q10(φ，θ)、以及入射点法线矢量ni(φ，θ)，表示作为来自入射点Pi的光的前进方向的第1透过矢量q11(φ，θ)。
在这里，如果假定第1透过矢量q11的前端位于假想出射面SF2上，则第1透过矢量q11(φ，θ)的前端成为使光从投影透镜14射出的第1出射点Po1。此外，投影透镜14的厚度比第1透过矢量q11的长度长，但相对于投影透镜14的大小，HZ用配光图案PL2非常大，即使假定为第1透过矢量q11的前端位于假想出射面SF2上，对于入射面14c形状的确定也没有特别的问题。此外，假想出射面SF2的位置并不限于第1透过矢量q11的前端，也可以假定为在与第1透过矢量q11的前端相比离入射点Pi更远处存在假想出射面SF2。此时，也可以考虑假设的投影透镜14的厚度，设定从入射点Pi至假想出射面SF2的距离。
由于从第1出射点Po1射出的光朝向第1投影点r1，所以从第1出射点Po1朝向第1投影点r1的单位矢量成为第1出射矢量q12。因此，可以利用形成投影透镜14的材料的折射率、第1透过矢量q11(φ，θ)、以及第1出射矢量q12(φ，θ)，表示第1出射点Po1上的假想出射面SF2的单位法线矢量、即第1出射点法线矢量no1(φ，θ)。
然后，可以利用形成投影透镜14的材料的折射率、从第2发光点S2朝向入射点Pi的第2入射矢量q20(φ，θ)、以及入射点法线矢量ni(φ，θ)，表示作为来自入射点Pi的光的前进方向的第2透过矢量q21(φ，θ)。
此时，再次假定第2透过矢量q21的前端位于假想出射面SF2上，将第2透过矢量q21的前端，作为使光从投影透镜14射出的第2出射点Po2。在这里，由于第1发光点S1和第2发光点S2之间的间隔是微小的，第1出射点Po1和第2出射点Po2之间的间隔也是微小的，所以第2出射点Po2上的假想出射面SF2的单位法线矢量、即第2出射点法线矢量no2，平行于作为光入射源的入射点Pi与第2出射点Po2通用的第1出射点Po1的第1出射点法线矢量no1，即视为第2出射点法线矢量no2与第1出射点法线矢量no1相同。
因此，可以利用第2透过矢量q21(φ，θ)、形成投影透镜14的材料的折射率、以及第1出射点法线矢量no1(φ，θ)，表示第2出射矢量q22(φ，θ)。由于从第2出射点Po2射出的光朝向第2投影点r2，所以从第2出射点Po2朝向第2投影点r2的单位矢量成为第2出射矢量q22(φ，θ)。
图8(a)是通过示出在某个入射点Pi处使入射点法线矢量ni(φ，θ)的φ或者θ变化时，从第2发光点S2发出的光到达屏幕的点的轨迹，从而表现等φ线以及等θ线的分布的图。图8(b)是通过示出在某另一个入射点Pi处使入射点法线矢量ni(φ，θ)的φ或者θ变化时，从第2发光点S2发出的光到达屏幕的点的轨迹，从而表现等φ线以及等θ线的分布的图。具体地说，图8(a)示出入射点Pi(0，10，10)上的等φ线和等θ线的分布。在这两个图中，均以实线表示等φ线，以虚线表示等θ线。另外，图8(b)示出入射点Pi(0，10，10)上的等φ线和等θ线的分布。该入射点Pi的坐标是以第1发光点S1为原点的坐标，单位是毫米。
上述等φ线以及等θ线是基于与图7相关联而说明的入射点法线矢量ni(φ，θ)和第2出射矢量q22(φ，θ)之间的关系进行图示的。例如，通过对将入射点法线矢量ni(φ，θ)的φ设为一定而使θ变化时的第2出射矢量q22和屏幕的交点进行曲线化，从而表示该值φ时的等φ线。如上述所示，对于各种φ的值，可以在屏幕上表示使θ变化时的等φ线。相同地，对于各种θ的值，可以在屏幕上表示使φ变化时的等θ线。
图8(a)、图8(b)中的线L1、线L2表示从HV向第2明暗截止线CL2的延伸方向延伸的线。此外，在图8(a)及图8(b)中，由于在灯具后方观察屏幕，所以线L1以及线L2的倾斜方向，成为与图3或图5所示的第2明暗截止线CL2的倾斜方向相反的方向。
第2出射矢量q22(φ，θ)与远方的屏幕交叉的点的位置，随着入射点Pi的坐标和入射点法线矢量ni(φ，θ)的值而进行各种变化。因此，例如如果为Pi(0，10，10)，则将线L1上的坐标(φ，θ)中的某一个确定为入射点法线矢量ni(φ，θ)，如果为Pi(0，10，0)，则将线L2上的坐标(φ，θ)中的某一个确定为入射点法线矢量ni(φ，θ)。这样，从第2发光点S2，通过在假想入射面SF1的入射点Pi上具有所确定的入射点法线矢量ni(φ，θ)的单位面积的面(面元素)，并从第2出射点Po2射出的光，向第2明暗截止线CL2上的第2投影点r2投影。
此外，线L1及线L2上的坐标(φ，θ)存在多个。在这里，对于确定为哪个坐标，例如利用下述任一种方法，确定作为入射点法线矢量ni(φ，θ)所采用的坐标(φ，θ)，即：将θ作为规定值而确定φ；将φ作为规定值而求出θ的解，在θ的解存在多个的情况下，选择值最小的(或者最大的)一个，确定θ；使θ或者φ的值与入射点Pi的坐标相对应而变化，确定满足规定条件的φ及θ。
图9是用于说明多个入射点Pi的定义方法的图。在上述内容中，说明了针对单一入射点Pi的入射点法线矢量ni(φ，θ)的计算方法，但对于多个入射点Pi，相同地实施该计算方法，从而针对各个入射点Pi，计算入射点法线矢量ni(φ，θ)。在这里，为了定义平滑的假想入射面SF1的形状，而利用以下的方法，确定成为入射点法线矢量ni(φ，θ)的计算对象的下一个入射点Pi。
首先，定义应计算入射点法线矢量ni的某个最初的入射点Pi的位置，利用上述的方法计算该入射点Pi上的入射点法线矢量ni(φ，θ)。然后，在包含该入射点Pi且具有针对该入射点Pi计算出的入射点法线矢量ni的平面上，定义应计算入射点法线矢量ni(φ，θ)的下一个入射点Pi的位置。通过反复进行该工序，而定义多个入射点Pi各自的位置。
在图9所示的例子中，针对入射点Pi0，首先计算入射点法线矢量ni0(φ，θ)。然后，在包含入射点Pi0且具有入射点法线矢量ni0(φ，θ)的平面F0上定义入射点Pi11，针对该入射点Pi11计算入射点法线矢量ni11(φ，θ)。此时，入射点Pi0和入射点Pi11之间的间隔可以任意地设定。该间隔越大，精度越低，但计算变得简单，相反地，该间隔越小，计算的负荷越大，但精度提高。然后，在包含入射点Pi 11且具有入射点法线矢量ni11(φ，θ)的平面F11上定义入射点Pi12。
另一方面，这样只能以线状定义入射点Pi。因此，在平面F0上，区别于入射点Pi11而另外定义入射点Pi21，针对该入射点Pi21，计算入射点法线矢量ni21(φ，θ)。然后在包含入射点Pi21且具有入射点法线矢量ni21(φ，θ)的平面F21上定义入射点Pi22。通过反复进行上述工序，从而可以在假想出射面SF2上定义以宽范围扩展的多个入射点Pi的位置。
图10(a)、图10(b)、图10(c)是形成为所定义的假想入射面SF1的形状的投影透镜14的一个例子的俯视图、右侧视图以及斜视图。如上述所示，可以使用上述的方法，确定投影透镜14的形状。
此外，为了确定假想入射面SF1的形状，也可以使用计算出的多个入射点Pi的位置、以及在各个入射点Pi上计算出的入射点法线矢量ni(φ，θ)，执行曲线拟合。由于这种曲线拟合的方法是公知的，所以省略说明。另外，对于使从第1发光点S1发出的光向第1投影点r1投影的出射面14d的形状，只要确定了入射面14c的形状，则可以基于该入射面14c的形状而确定。如上述所示，由于基于入射面14c形状来确定出射面14d形状的方法是公知的，所以省略说明。
图11是表示使用本实施方式所涉及的投影透镜14实际形成的HZ用配光图案PL2的形状的图。虚线表示作为目标的HZ用配光图案PL2的形状，实线表示利用具有由上述方法定义的形状的入射面14c的投影透镜14，对发光面20a进行投影而形成的HZ用配光图案PL2。实际的HZ用配光图案PL2的角部成为非直角，但第2明暗截止线CL2可以大致按照目标而形成。
另外，如上述所示，通过在屏幕上的与HV对应的发光面20a的右下角部处定义第1发光点S1，由此可以在HV附近设置较强的聚光部。因此，可以提供一种形成适当的近光用配光图案PL的车辆用灯具10。另外，可以提供一种车辆用灯具10，其通过将第1发光点S1定义在远离发光面20a的右下角部的下端部，从而在第2明暗截止线CL2中与第1发光点S1对应的部位处设置较强的聚光部，形成越接近左右端部越平缓地向暗部转移的第2明暗截止线CL2。
本发明并不限定于上述的各实施方式，将各实施方式的各要素进行适当组合而得到的方式，也作为本发明的实施方式而有效。另外，也可以基于本领域技术人员的知识，将各种设计变更等变形添加至各实施方式中，添加了上述变形后的实施方式也可能包含在本发明的范围中。下面，举出这样的例子。
在某个变形例中，将反射镜单元16去除，取而代之设置用于形成宽幅配光图案PL1的透镜。该透镜可以与用于形成HZ用配光图案PL2的透镜一体地设置，也可以单独设置。由此，可以仅利用光源单元12和透镜，形成近光用配光图案PL。

Claims (6)

1.一种透镜的制造方法，其特征在于，具有下述工序：
定义第1发光点(S1)、第2发光点(S2)、以及第1投影点(r1)，以使从第1发光点(S1)发出的光分别向假想入射面上的多个入射点(Pi)入射，而向第1投影点(r1)投影，使从第2发光点(S2)发出的光分别向所述多个入射点(Pi)入射，而向相对于第1投影点(r1)位于规定方向上的第2投影点(r2)投影的方式，计算所述多个入射点(Pi)各自的所述假想入射面的法线方向(ni)；
使用在所述多个入射点(Pi)处计算出的法线方向(ni)，定义所述假想入射面的形状；以及
使入射面形成为所定义的所述假想入射面的形状。
2.根据权利要求1所述的透镜的制造方法，其特征在于，
在将从第1发光点(S1)发出并分别向所述多个入射点(Pi)入射的光射出的、假想出射面上的多个第1出射点(Po1)处，以使得射出的光向第1投影点(r1)投影的方式分别计算所述假想出射面的法线方向(no1)，
使得将从第2发光点(S2)发出并分别向所述多个入射点(Pi)入射的光射出的、所述假想出射面上的多个第2出射点(Po2)各自处的所述假想出射面的法线方向no2，平行于作为光入射源的入射点(Pi)与多个第2出射点(Po2)通用的第1出射点(Po1)的法线方向(no1)，计算所述多个入射点(Pi)各自处的所述假想入射面的法线方向(ni)。
3.根据权利要求1或2所述的透镜的制造方法，其特征在于，
通过反复下述执行工序，从而对所述多个入射点(Pi)各自的位置进行定义：定义应计算法线方向(ni)的某个入射点(Pi)的位置，在包含该入射点(Pi)且具有针对该入射点(Pi)计算出的法线方向(ni)的平面上，针对应计算法线方向(ni)的下一个入射点(Pi)的位置进行定义。
4.根据权利要求1或2所述的透镜的制造方法，其特征在于，
第1发光点(S1)以及第2发光点(S2)定义为，位于光源的发光面上的同一端缘上，
第1投影点(r1)定义为，位于应形成的投影像的明暗截止线上，
所述多个入射点(Pi)各自处的所述假想入射面的法线方向(ni)计算为，使得从第2发光点(S2)发出的光分别向所述多个入射点(Pi)入射，并向位于从第1投影点(r1)沿所述明暗截止线延伸的方向上的第2投影点(r2)投影。
5.根据权利要求3所述的透镜的制造方法，其特征在于，
第1发光点(S1)以及第2发光点(S2)定义为，位于光源的发光面上的同一端缘上，
第1投影点(r1)定义为，位于应形成的投影像的明暗截止线上，
所述多个入射点(Pi)各自处的所述假想入射面的法线方向(ni)计算为，使得从第2发光点(S2)发出的光分别向所述多个入射点(Pi)入射，并向位于从第1投影点(r1)沿所述明暗截止线延伸的方向上的第2投影点(r2)投影。
6.一种透镜，其特征在于，
具有入射面，该入射面形成为下述假想入射面的形状，该假想入射面是这样定义的：
定义第1发光点(S1)、第2发光点(S2)、以及第1投影点(r1)，以使从第1发光点(S1)发出的光分别向假想入射面上的多个入射点(Pi)入射，而向第1投影点(r1)投影，使从第2发光点(S2)发出的光分别向所述多个入射点(Pi)入射，而向相对于第1投影点(r1)位于规定方向上的第2投影点(r2)投影的方式，计算所述多个入射点(Pi)各自的所述假想入射面的法线方向(ni)，使用在所述多个入射点(Pi)处计算出的法线方向(ni)而定义假想入射面的形状。
CN201110272031.9A 2010-09-13 2011-09-13 透镜及透镜的制造方法 Active CN102402002B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010203955A JP5618721B2 (ja) 2010-09-13 2010-09-13 レンズの製造方法
JP2010-203955 2010-09-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102402002A true CN102402002A (zh) 2012-04-04
CN102402002B CN102402002B (zh) 2014-12-31

Family

ID=44719339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110272031.9A Active CN102402002B (zh) 2010-09-13 2011-09-13 透镜及透镜的制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9423611B2 (zh)
EP (1) EP2428831A1 (zh)
JP (1) JP5618721B2 (zh)
CN (1) CN102402002B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024016499A1 (zh) * 2022-07-22 2024-01-25 常州星宇车灯股份有限公司 应用于车灯的动态投影模组及其设计方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012138962A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Magna International Inc. Hybrid optics led headlamp
JP6271183B2 (ja) * 2013-08-12 2018-01-31 株式会社小糸製作所 車両用灯具
KR20170129445A (ko) * 2016-05-17 2017-11-27 현대모비스 주식회사 로우빔 구현용 렌즈 조립체
WO2019182906A1 (en) 2018-03-17 2019-09-26 Nvidia Corporation Shadow denoising in ray-tracing applications
US10991079B2 (en) 2018-08-14 2021-04-27 Nvidia Corporation Using previously rendered scene frames to reduce pixel noise
FR3089028B1 (fr) * 2018-11-22 2021-04-16 Univ Grenoble Alpes Procede de creation d’un composant optique pour generer, a partir d’une source d’eclairage donnee, un eclairage en champ proche donne

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03174109A (ja) * 1989-12-01 1991-07-29 Toyohiko Kashiwagi 非球面レンズ設計法及び加工装置
US20070058386A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Valeo Vision Method of constructing a headlight module for a motor vehicle, and the module and headlight
CN101251650A (zh) * 2008-03-21 2008-08-27 清华大学 给定照度分布的led三维光学系统设计方法及光学系统
US7460985B2 (en) * 2003-07-28 2008-12-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Three-dimensional simultaneous multiple-surface method and free-form illumination-optics designed therefrom
CN101825256A (zh) * 2010-03-08 2010-09-08 安徽师范大学 一种汽车led近光灯、远光灯的设计方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2610546B2 (ja) * 1991-01-25 1997-05-14 株式会社小糸製作所 車輌用前照灯の反射鏡
US5940308A (en) * 1996-12-27 1999-08-17 Koito Manufacturing Co., Ltd. Computer-implemented method and system for creating motor vehicle lamp design layout
US6273596B1 (en) * 1997-09-23 2001-08-14 Teledyne Lighting And Display Products, Inc. Illuminating lens designed by extrinsic differential geometry
US6567226B2 (en) * 1998-03-03 2003-05-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for designing a refractive or reflective optical system and method for designing a diffraction optical element
JP3990523B2 (ja) * 2000-01-20 2007-10-17 株式会社小糸製作所 反射鏡のための基礎曲面を評価する方法、反射鏡のための基礎曲面を評価する評価システム、および記録媒体
JP2002184216A (ja) * 2000-12-18 2002-06-28 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法
JP2003281200A (ja) * 2002-03-20 2003-10-03 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具の解析方法、及び解析システム
JP4040955B2 (ja) * 2002-11-06 2008-01-30 株式会社小糸製作所 車両用前照灯及びその製造方法
JP4102240B2 (ja) * 2003-04-08 2008-06-18 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
JP2005166371A (ja) * 2003-12-01 2005-06-23 Ichikoh Ind Ltd 車両用灯具
JP4317067B2 (ja) * 2004-04-02 2009-08-19 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
DE102004018424B4 (de) * 2004-04-08 2016-12-08 Docter Optics Se Verfahren zur Herstellung einer Linse
KR20070006453A (ko) * 2005-07-08 2007-01-11 삼성전자주식회사 광 발생 장치 및 이를 갖는 표시 장치
JP4579094B2 (ja) * 2005-08-23 2010-11-10 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
DE102006006634A1 (de) * 2006-02-14 2007-08-16 Schefenacker Vision Systems Germany Gmbh Abblendlichtscheinwerfer mit Hot-Spot-Erzeugung
US7573643B2 (en) * 2006-08-16 2009-08-11 Technion Research & Development Foundation Ltd. Method and apparatus for designing transmissive optical surfaces
DE102006044640A1 (de) * 2006-09-19 2008-03-27 Schefenacker Vision Systems Germany Gmbh Leuchteinheit zur Fern- und Abblendlichterzeugung
DE102006044641A1 (de) * 2006-09-19 2008-03-27 Schefenacker Vision Systems Germany Gmbh Leuchteinheit mit Leuchtdiode, Lichtleitkörper und Sekundärlinse
US7751034B2 (en) * 2006-11-28 2010-07-06 American Gem Society Systems and methods for ray tracing
JP5009031B2 (ja) * 2007-04-10 2012-08-22 株式会社小糸製作所 車両用灯具ユニット
US20100208467A1 (en) * 2007-10-12 2010-08-19 Oliver Dross Free-form reflector array transforming a collimated beam into prescribed illumination
JP5406566B2 (ja) * 2009-03-11 2014-02-05 スタンレー電気株式会社 車両用前照灯
FR2944364B1 (fr) * 2009-04-14 2011-09-02 Essilor Int Realisation d'un verre de lunettes personnalise en fonction d'une perception de flou
JP5423159B2 (ja) * 2009-06-04 2014-02-19 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
US8630825B1 (en) * 2010-12-21 2014-01-14 Hilbrand Harlan-Jacob Sybesma Method to determine a convergent reflector topology

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03174109A (ja) * 1989-12-01 1991-07-29 Toyohiko Kashiwagi 非球面レンズ設計法及び加工装置
US7460985B2 (en) * 2003-07-28 2008-12-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Three-dimensional simultaneous multiple-surface method and free-form illumination-optics designed therefrom
US20070058386A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Valeo Vision Method of constructing a headlight module for a motor vehicle, and the module and headlight
CN101251650A (zh) * 2008-03-21 2008-08-27 清华大学 给定照度分布的led三维光学系统设计方法及光学系统
CN101825256A (zh) * 2010-03-08 2010-09-08 安徽师范大学 一种汽车led近光灯、远光灯的设计方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙理伟 等: "用于固态照明的自由曲面微透镜设计", 《光子学报》, vol. 39, no. 5, 31 May 2010 (2010-05-31), pages 860 - 865 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024016499A1 (zh) * 2022-07-22 2024-01-25 常州星宇车灯股份有限公司 应用于车灯的动态投影模组及其设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012059655A (ja) 2012-03-22
US9423611B2 (en) 2016-08-23
CN102402002B (zh) 2014-12-31
JP5618721B2 (ja) 2014-11-05
EP2428831A1 (en) 2012-03-14
US20120065760A1 (en) 2012-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11892133B2 (en) Lighting system for motor vehicle headlight
CN102402002B (zh) 透镜及透镜的制造方法
US7207705B2 (en) Vehicle illumination lamp
JP4018016B2 (ja) 車両用前照灯
JP6010021B2 (ja) Ｌｅｄ前方照明装置
US7131758B2 (en) Vehicle headlamp with light-emitting unit shifted from optical axis of lens
JP7217360B2 (ja) ハイ・ロービームランプ一体型車ランプ照明装置、車ランプ及び車両
US9273844B2 (en) Vehicular lamp
US20070177400A1 (en) Vehicle lighting device
JP2007109493A (ja) 車両用前照灯の灯具ユニット
CN106536279B (zh) 车辆照明模块
JP2009059689A (ja) 自動車のヘッドライト用照明モジュール
KR20080090987A (ko) 차량용 전조등의 등기구 유닛
JP4339153B2 (ja) 車両用灯具ユニット
CN106051572A (zh) 车用灯具
JP2012018847A (ja) 車両用照明灯具
EP2172694A1 (en) Vehicular lamp
US11971147B2 (en) Vehicle light guide and vehicle headlight
CN107314319A (zh) 机动车照明装置
JP6889609B2 (ja) 車両用灯具
JP7053902B2 (ja) ロービームゾーンｉｉｉ配光パターン形成用のレンズ、車両照明装置及び自動車
CN106681050A (zh) 显示装置及光源模块
JP2017208263A (ja) 車両用灯具
JPH0636105U (ja) プロジェクタ型前照灯
JP6277613B2 (ja) 車両用灯具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant