JP2002184216A

JP2002184216A - 車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法

Info

Publication number: JP2002184216A
Application number: JP2000383984A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kawashima; 宏之川島; Masashi Tatsukawa; 正士達川
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2002-06-28
Also published as: US20030112637A1; US6578996B1; DE10161935A1; DE10161935B4

Abstract

(57)【要約】【課題】配光パターンの制御性及び設計作業の効率が
向上される車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法を提供
すること。【解決手段】車両用灯具に用いられる反射鏡の反射面
設計方法であって、第１基本曲線Ｑを生成する第１基本
曲線生成ステップと、複数の第２基本曲線Ｒを生成する
第２基本曲線生成ステップと、第１基本曲線及び複数の
第２基本曲線に基づいて、反射面ＲＳの面形状を生成す
る面形状生成ステップと、を含み、第１基本曲線生成ス
テップにおいて、一の部分曲線Ｑ_iを生成した後に当該
部分曲線に繋がるように以降の部分曲線Ｑ_i+1を生成す
るステップを繰り返すことで、複数の部分曲線Ｑ_iが繋
がって成る１本の第１基本曲線Ｑを生成し、各部分曲線
Ｑ_iは、それぞれに応じた形状パラメータに基づいて生
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
用いられる車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用灯具は、所定の光源位置に配置さ
れる光源（光源バルブ）と、光源バルブからの光を光軸
の方向へと反射する反射鏡と、反射鏡からの反射光を透
過して灯具の外部へと出射するレンズと、を有して構成
される。

【０００３】このような構成を有する車両用灯具におい
て、灯具から出射される光の配光パターンは、主に、光
源バルブからの光に対する反射鏡の反射面形状やその位
置関係によって設定される。すなわち、反射鏡の反射面
へと入射された光源バルブからの光は、反射面の各部位
において、それぞれでの面形状によって決まる反射方向
や光拡散条件などの反射条件によって反射されて、反射
光として灯具から出射される。また、反射光の光拡散条
件などの反射条件の一部は、反射光が透過されるレンズ
によっても設定される。

【０００４】前照灯などの車両用灯具に用いられる反射
鏡の反射面としては、特公昭４５−７３９７号公報、及
び特開平６−２６７３０２号公報に記載されたものなど
がある。例えば、特公昭４５−７３９７号公報に示され
ている前照灯では、反射面の長径方向の断面形状を双曲
線とし、双曲線と同一の焦点を有して双曲線に接する回
転放物面群の包絡面によって、反射面の面形状を生成し
ている。

【０００５】また、特開平６−２６７３０２号公報に示
されている前照灯では、回転放物面を反射面の基本面形
状とするとともに、光軸に直交する回転中心軸を設定し
ている。そして、この回転中心軸を中心として、光軸か
ら離れるにしたがって増加する回転角度で回転放物面の
各部位を回転させて、反射面の面形状を生成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した車両用灯具か
ら出射される光に対しては、それぞれの灯具の種類、用
途、車両での設置位置に応じて、得られる配光パターン
が、反射鏡からの反射光が出射される範囲や、各反射方
向での光強度などについて一定の条件を満たすことが要
求される。これに対して、放物線や双曲線などの２次曲
線や回転放物面などの単純な組合せを反射面の面形状と
する上記の構成では、一般に、それぞれの灯具で要求さ
れる配光パターンを実現することが困難である。

【０００７】すなわち、車両用灯具においては、上記し
た配光パターンなどの（１）機能に関する側面からの条
件に加えて、自動車などの車両に取り付けた状態で使用
されることから、（２）形状に関する側面からの条件
（形状制約条件）、及び（３）外観に関する側面からの
条件（外観制約条件）が課せられる。特に、近年、車体
構成上の制限や、車両のデザイン性の高まりなどによ
り、灯具に対して様々な条件が課せられるようになって
いる。

【０００８】したがって、車両に適用される灯具の反射
鏡においては、その面積や奥行きなどに対して課せられ
た形状面及び外観面からの制約条件を満たした上で、要
求される配光パターンが得られる反射面形状を実現しな
くてはならない。このとき、回転放物面や双曲線などを
用いた面形状からなる反射面では、反射面設計の自由度
が小さく、上記の機能、形状、外観の諸条件をすべて満
たすように反射面を作成することは困難である。

【０００９】また、そのような面形状に対して変形（回
転や各部位の微調整など）を加えた面形状からなる反射
面の場合でも、反射面形状の変形と配光パターンの変化
との対応が必ずしも明確ではないために、変形による配
光パターンの制御性が充分に得られない。このため、要
求される配光パターンを実現する反射面設計において、
設計作業の効率が低下して反射面設計に長時間を要する
という問題を生じる。

【００１０】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、配光パターンの制御性及び設計作
業の効率が向上される車両用灯具の反射鏡の反射面設計
方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による反射面設計方法は、車両用灯具
に用いられる反射鏡の反射面設計方法であって、光源が
配置される光源位置を通り光源からの光が反射鏡によっ
て反射される方向となる光軸、及び、光軸に直交する第
１基本軸、を含む第１基本平面上に、第１基本曲線を生
成する第１基本曲線生成ステップと、第１基本曲線に対
して、第１基本平面に直交する第２基本軸方向に伸びる
複数の第２基本曲線を生成する第２基本曲線生成ステッ
プと、第１基本曲線及び複数の第２基本曲線に基づい
て、反射面の面形状を生成する面形状生成ステップと、
を含み、第１基本曲線生成ステップにおいて、一の部分
曲線を生成した後に当該部分曲線に繋がるように以降の
部分曲線を生成するステップを繰り返すことで、複数の
部分曲線が繋がって成る１本の第１基本曲線を生成し、
各部分曲線は、それぞれに応じた形状パラメータに基づ
いて生成されることを特徴とする。

【００１２】本発明に係る車両灯具の反射鏡の反射面設
計方法では、光軸（Ｘ軸）及び第１基本軸（Ｙ軸）を含
む第１基本平面（ＸＹ平面、例えば水平面）上の単一の
第１基本曲線（ＸＹ曲線）と、第１基本曲線上の点から
ほぼ第２基本軸（Ｚ軸）方向に伸びる複数の第２基本曲
線（ＸＺ曲線）とを反射面形状の骨格として生成し、そ
れらに基づいて曲面を張ることによって反射面形状を生
成している。このように、骨格となる第１基本曲線及び
複数の第２基本曲線を反射面設計に用いることにより、
その設計作業の効率が向上される。

【００１３】また、各部分曲線をその領域に応じた形状
パラメータに基づいて生成し、これを順次繋げて１本の
第１基本曲線を形成しているため、第１基本曲線全体で
一つの形状パラメータを用いるような場合と比較して、
配光パターンの制御性が向上される。さらに、部分曲線
は、一方から順次生成するため、形状及び配光パターン
が滑らかになる。

【００１４】また、本発明に係る車両灯具の反射鏡の反
射面設計方法において、第１基本曲線生成ステップにお
いて、一つ前に生成した部分曲線の位置が規定の終点を
始点とし、形状パラメータが指定されていて位置が未定
の点を終点とするとともに、始点から終点へと形状パラ
メータを満たすように曲線を生成することによって、各
部分曲線を生成することが好ましい。

【００１５】このように一つ前の部分曲線の既知の終点
を次に生成する部分曲線の始点とするとともに、未知の
終点での形状パラメータを参照して曲線を生成すること
で、反射面の設計を効率良く行うことができる。

【００１６】さらに、本発明に係る車両灯具の反射鏡の
反射面設計方法において、形状パラメータが、部分曲線
上の第１基本軸方向の座標と、その点において光源から
の光が反射される方向とによって指定されることが好ま
しい。

【００１７】このような第１基本軸方向の座標及び反射
方向は、得られる配光パターンに直接的に対応するパラ
メータとなるので、要求される配光パターンに対応した
反射面形状の設計が容易化される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法の好適な
実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明に
おいては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を
省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ず
しも一致していない。

【００１９】まず、本発明による車両用灯具の反射鏡の
反射面設計方法の概略について説明する。図１は、本発
明による車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法を概略的
に示す模式図である。図１中、符号ＲＳは、設計の対象
となる反射面を、符号Ｆは、光を供給する光源（光源バ
ルブ）が配置される光源位置を、また、符号Ａｘは、光
源位置Ｆを通り光源バルブからの光が反射鏡によって反
射される方向となる光軸をそれぞれ示している。これら
の光源位置Ｆ及び光軸Ａｘは、反射面設計の基本条件と
してあらかじめ与えられる。

【００２０】以下に説明する反射面設計方法によって設
計される反射面ＲＳは、光源バルブ、反射鏡、及びレン
ズからなる前照灯等の車両用灯具において、光源バルブ
からの光を反射し、レンズを介して灯具から出射させる
反射鏡の反射面として用いられるものである。

【００２１】また、以下においては、図１にＸ、Ｙ、Ｚ
の座標軸をそれぞれ示すように、光軸Ａｘの方向である
灯具の前後方向をＸ軸とする。また、このＸ軸に直交し
第１基本軸となる軸（例えば、灯具の水平方向）をＹ軸
とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交し第２基本軸となる軸（例え
ば、灯具の垂直方向）をＺ軸とする。

【００２２】本発明による反射面設計方法においては、
反射面ＲＳの面形状は、Ｘ軸（光軸Ａｘ）及びＹ軸を含
む第１基本平面であるＸＹ平面上のＸＹ曲線（第１基本
曲線）Ｑと、ＸＹ曲線Ｑ上の複数の点からそれぞれほぼ
Ｚ軸方向に伸びる複数のＸＺ曲線（第２基本曲線）Ｒと
を骨格とし、これらに基づいて曲面を張ることによって
反射面形状を生成する。

【００２３】単一の第１基本曲線であるＸＹ曲線Ｑは、
ＸＹ平面上において設定された複数の基点Ｐそれぞれの
位置に基づいて生成された部分曲線を繋げることで形成
されている。図１においては、例として、Ｘ軸上にある
基点Ｐ₀を含む１２個の基点Ｐ_-5〜Ｐ₆を複数の部分曲線
でなめらかに接続して生成されたＸＹ曲線Ｑが示されて
いる。

【００２４】また、複数の第２基本曲線であるＸＺ曲線
Ｒは、ＸＹ曲線Ｑ上にある複数の基点Ｐそれぞれから、
ほぼＺ軸方向に伸びる曲線からなる。図１においては、
例として、上記した基点Ｐ_-5〜Ｐ₆それぞれから、Ｚ軸
方向に伸びる１２本のＸＺ曲線Ｒ_-5〜Ｒ₆が示されてい
る。

【００２５】以下、これらの複数の基点Ｐ、ＸＹ曲線
Ｑ、及び複数のＸＺ曲線Ｒの生成を含む反射面ＲＳの設
計を実行するための反射面設計方法について説明する。

【００２６】ここで、光源位置Ｆに配置された光源バル
ブから供給された光（入射光）の反射面ＲＳへの入射角
度α、及び反射面ＲＳで反射された反射光の光軸Ａｘか
らみた反射角度βについて、図２を用いて定義してお
く。

【００２７】入射角度α及び反射角度βは、図２に示す
ように、光軸ＡｘであるＸ軸に対してＸＹ平面上で定義
される。入射角度αは、光源位置ＦからＸＹ曲線Ｑ（反
射面ＲＳ）上の点Ａへの入射光の光路とＸ軸とがなす角
度によって、Ｘ軸の負の方向を０°として定義される。
また、反射角度βは、ＸＹ曲線Ｑ上の点Ａからの反射光
の光路とＸ軸とがなす角度によって、Ｘ軸の正の方向を
０°として定義される。図２においては、ＸＹ曲線Ｑ上
の点Ａ₁、Ａ₂において、入射角度がα₁、α₂、反射角度
がβ₁、β₂でそれぞれ反射される２つの光路ｌ₁、ｌ
₂を、例として示してある。

【００２８】図３は、本発明による車両用灯具の反射鏡
の反射面設計方法の一実施形態を示すフローチャートで
ある。なお、以下においては、反射面ＲＳのうち、Ｙ≧
０かつＺ≧０のＹＺ平面での第１象限内にある面部分
（図１での右上部分）の反射面形状の生成を例として説
明する。ただし、他の象限内の面部分についても、同様
な方法で面形状を生成することができる。それらの各面
部分については、第１象限について求められた面形状を
そのまま用いても良いし、それぞれ別々の面形状として
生成し、それらを合わせて全体の反射面形状とすること
も可能である。

【００２９】図３に示す反射面設計方法においては、ま
ず、反射面ＲＳの設計の基本的な諸条件（パラメータ）
を設定する（ステップＳ１００）。この基本的なパラメ
ータとしては、光源位置ＦのＸ座標、及び始点での焦点
距離ｆ₀などがある。また、必要に応じて、反射面ＲＳ
の上端、下端のＺ座標なども設定される。ただし、光源
位置ＦのＸ座標は通常では０として、反射面形状の生成
に用いる座標系の原点が光源位置Ｆとされる。

【００３０】続いて、ＸＹ曲線Ｑ、複数のＸＺ曲線Ｒ、
及び反射面ＲＳの面形状の生成に用いられる複数の基点
Ｐの基点個数を指定する（Ｓ１０１）。この基点個数
は、基点の個数自体によって指定しても良いし、あるい
は、ＸＹ曲線Ｑの分割数によって指定することもでき
る。ＸＹ曲線Ｑの分割数によって基点個数を指定した場
合には、基点個数＝分割数＋１となる。ここでは、ＸＹ
曲線Ｑの分割数がｎとして指定されたものとする。尚、
この分割数が、後述のＸＹ部分曲線Ｑ_iの本数となる
（図５参照）。

【００３１】基点個数を指定した後、Ｓ１０２及びＳ１
０３において、ＸＹ部分曲線Ｑ_iそれぞれに対する形状
パラメータを指定する。本実施形態では、形状パラメー
タとして、ＸＹ部分曲線Ｑ_iの端点となる各基点Ｐ_iのＹ
軸方向の位置、及び、各基点Ｐ_iでの反射方向を用いて
いる。まず、ＸＹ平面上に設定される複数（ｎ＋１個）
の基点Ｐ₀〜Ｐ_nについて、それぞれのＹ軸方向の位置を
指定する（Ｓ１０２）。このＹ軸方向の位置は、例え
ば、各基点のＹ座標によって指定することが好ましい。
あるいは、各基点での光源位置Ｆからの光の入射角度α
によって指定しても良い。ここでは、各基点Ｐ₀〜Ｐ_nの
Ｙ座標ｙ₀〜ｙ_nによってＹ軸方向の位置が指定されたも
のとする。ただし、全体の始点である基点Ｐ₀のＹ座標
は、ｙ₀＝０である。また、他の基点Ｐ₁〜Ｐ_nのＹ座標
は、条件ｙ_i-1＜ｙ_i（ｉ＝１〜ｎ）を満たすように、光
軸Ａｘ側から順に指定される。

【００３２】次に、基点Ｐ₀〜Ｐ_nについて、それぞれの
基点Ｐ_i（ｉ＝０〜ｎ）において光源位置Ｆからの入射
光が反射される方向となる反射方向を指定する（Ｓ１０
３）。この反射方向は、例えば、各基点で反射される反
射光の光軸Ａｘからみた反射角度βによって指定するこ
とが好ましい。あるいは、灯具から所定距離を置いた面
での配光パターンにおける位置によって指定しても良
い。ここでは、各基点Ｐ ₀〜Ｐ_nでの反射角度β₀〜β_nに
よって反射方向が指定されたものとする。

【００３３】各基点Ｐ₀〜Ｐ_nに対するＹ座標ｙ₀〜ｙ_n及
び反射角度β₀〜β_nの指定（形状パラメータの指定）が
終了したら、複数の基点Ｐ₀〜Ｐ_nそれぞれのＸＹ平面上
での位置を決定するとともに、決定された基点Ｐ₀〜Ｐ_n
それぞれの位置に基づいて、ＸＹ平面上の第１基本曲線
となるＸＹ曲線Ｑを生成する（Ｓ１０４、第１基本曲線
生成ステップ）。ここでは、隣接する各基点Ｐ_i-1〜Ｐ_i
（ｉ＝１〜ｎ）間のＸＹ曲線の部分をＸＹ部分曲線Ｑ_i
（ｉ＝１〜ｎ）とし、基点Ｐ_iの決定及びＸＹ部分曲線
Ｑ_iの生成を順に行う。それぞれの基点Ｐ_i及びＸＹ部分
曲線Ｑ_iは、形状パラメータとして指定されたＹ座標
ｙ_i、反射角度β_i、及び隣接する基点Ｐ_i-1またはＰ_i+1
の位置などを参照して生成される。具体的なＸＹ部分曲
線Ｑ_iの生成方法については、後述する。

【００３４】ＸＹ曲線Ｑが生成されたら、続いて、生成
されたＸＹ曲線Ｑに対して、基点Ｐ ₀〜Ｐ_nそれぞれから
ほぼＺ軸方向に伸びる複数の第２基本曲線となるＸＺ曲
線Ｒ ₀〜Ｒ_nを生成する（Ｓ１０５、第２基本曲線生成ス
テップ）。各ＸＺ曲線Ｒ_iは、例えば、対応する基点Ｐ_i
を通る所定形状の曲線（例えば、放物線や双曲線）によ
って、ＸＺ平面上、またはＸＹ平面に直交するとともに
ＸＺ平面から所定角度傾いた平面上で生成される。

【００３５】ＸＹ曲線Ｑ、及び複数のＸＺ曲線Ｒ₀〜Ｒ_n
を生成したら、それらの曲線Ｑ、Ｒ ₀〜Ｒ_nに基づいて、
反射面ＲＳの面形状を生成する（Ｓ１０６、面形状生成
ステップ）。以上によって、反射面ＲＳの設計を終了す
る。

【００３６】なお、図１においては、反射面ＲＳの面形
状を、その外形が光軸Ａｘの方向からみて略長方形とし
て示しているが、最終的に反射鏡として作成される反射
面の外形は、車体側から課せられる形状制約条件などの
諸条件に基づいて決定される。この場合、上記した面形
状の生成を終了した後、反射面ＲＳの実際の外形形状
（デザイン形状）に合わせて不要な部分を削除するトリ
ム化が行われる。

【００３７】上記した反射面設計方法においては、Ｘ軸
（光軸Ａｘ）及びＹ軸を含むＸＹ平面（例えば水平面）
上の単一のＸＹ曲線Ｑと、ＸＹ曲線Ｑ上の点からほぼＺ
軸方向（例えば垂直方向）に伸びる複数のＸＺ曲線Ｒと
を反射面ＲＳの骨格として生成し、それらに基づいて曲
面を張ることによって反射面ＲＳの面形状を生成してい
る。このように、骨格となるＸＹ曲線（第１基本曲線）
及び複数のＸＺ曲線（第２基本曲線）を反射面設計に用
いることにより、その設計作業の効率が向上される。

【００３８】また、上記の実施形態では、各ＸＹ部分曲
線Ｑ_iに応じたＹ座標（基点位置）、及び反射角度（反
射方向）等の形状パラメータを、複数の基点_iそれぞれ
に対して指定している。これによって、各基点及びＸＹ
部分曲線に対して、位置や反射条件に関する形状パラメ
ータを指定して反射面形状の生成を指示することが可能
となり、配光パターンの制御性が向上される。

【００３９】特に、上記の形状パラメータを曲率や焦点
距離などによって指定せず、その基点Ｐでの光の反射条
件となる反射方向によって指定している。このとき、形
状パラメータとして用いられる反射角度などの反射方向
は、得られる配光パターンに直接的に対応するパラメー
タとなるので、要求される配光パターンに対応した反射
面形状の設計が容易化される。

【００４０】ここで、第２基本曲線生成ステップにおけ
る複数のＸＺ曲線Ｒ₀〜Ｒ_nの生成方法については、各基
点Ｐ_iに対して指定された反射方向に平行で、かつ、第
１基本平面であるＸＹ平面に直交する第２基本平面（Ｘ
Ｚ平面から反射方向に傾いた平面）上で、それぞれのＸ
Ｚ曲線Ｒ_iを生成することが好ましい。このとき、ＸＺ
曲線Ｒ_i全体が指定された反射方向を向き、ＸＺ曲線Ｒ_i
上の各点からの反射光が、ほぼ同一の反射方向に出射さ
れることとなる。したがって、各ＸＺ曲線Ｒ_iと、得ら
れる配光パターンでの各パターン部分との対応が単純化
されるので、配光パターンの制御性がさらに向上され
る。

【００４１】次に、図３のフローチャートに示した反射
面設計方法におけるＸＹ曲線の生成方法（Ｓ１０４）、
複数のＸＺ曲線の生成方法（Ｓ１０５）、及び反射面Ｒ
Ｓの面形状の生成方法（Ｓ１０６）について、具体的な
実施例を参照して説明する。

【００４２】まず、ＸＹ曲線の生成方法について、図４
及び図５を参照して説明する。図４は、ＸＹ曲線の生成
方法の一実施例を示すフローチャートである。また、図
５は、図４に示したＸＹ曲線の生成方法を説明する図で
ある。

【００４３】図４のフローチャートに示すＸＹ曲線の生
成方法では、指定された分割数ｎ（基点個数ｎ＋１）に
よって、ＸＹ曲線の生成を行っている。つまり、ＸＹ曲
線Ｑをｎ本のＸＹ部分曲線Ｑ_i（ｉ＝１〜ｎ）を繋げて
生成している。また、基点Ｐ_iの決定、及びＸＹ部分曲
線Ｑ_iの生成の順序としては、最も内側（光軸Ａｘ側）
でＸ軸上の基点Ｐ₀から、外側に向かって順次行うこと
としている。

【００４４】最初に、ｉ＝０として、ＸＹ曲線Ｑ全体の
始点となる基点Ｐ₀（ｘ₀，ｙ₀）＝（ｘ₀，０）の位置を
決定する（ステップＳ２００）。このＸ軸上にある基点
Ｐ₀の位置は、指定された光源位置Ｆ（通常は（０，
０））及び焦点距離ｆ₀から、ただちに決定される。な
お、パラメータとして設定された焦点距離ｆ₀（図９参
照）は、この基点Ｐ₀の位置決定に用いられ、他の基点
の位置決定には、直接は用いられない。

【００４５】基点Ｐ₀の位置が決定されたら、ｉ＝１と
して（Ｓ２０１）、基点Ｐ_iの決定、及びＸＹ部分曲線
Ｑ_iの生成（ｉ＝１〜ｎ）を開始する（Ｓ２０２）。ま
ず、基点Ｐ₁に対応するＸＹ部分曲線Ｑ₁を生成し、次い
で、これに繋がるようにＸＹ部分曲線Ｑ₂を生成する。
以降、ｉ＝ｎとなるまで、このようにＸＹ部分曲線Ｑ_i
の生成を繰り返す。ここで、基点Ｐ_i及びＸＹ曲線Ｑ_iに
対して指定されている形状パラメータとしては、基点Ｐ
_iのＹ軸方向の位置を指定するＹ座標ｙ_i、及び基点Ｐ_i
での光の反射方向を指定する反射角度β_iがある。

【００４６】図５は、基点番号ｉでの基点Ｐ_iの決定方
法、及びＸＹ部分曲線Ｑ_iの生成方法を示している。こ
の図５に示すように、位置が既定の基点Ｐ_i-1を始点Ｐ_s
とし、位置が未定の基点Ｐ_iを終点Ｐ_eとする（Ｓ２０
３）。つまり、各ＸＹ部分曲線Ｑ _iの始点は、一つ前に
生成したＸＹ部分曲線Ｑ_i-1の終点となる。このとき、
始点Ｐ_sの位置（ｘ_s，ｙ_s）＝（ｘ_i-1，ｙ_i-1）は、い
ずれも既知、終点Ｐ_eの位置（ｘ_e，ｙ_e）＝（ｘ_i，
ｙ_i）は、ｙ_eが形状パラメータとして指定されていて既
知、ｘ_eが未知である。また、始点Ｐ_sでの入射角度α_s
＝α_i-1及び反射角度β_s＝β_i-1は、いずれも既知、終
点Ｐ_eでの入射角度α_e＝α_i及び反射角度β_e＝β_iは、
α_eが未知、反射角度β_eが形状パラメータとして指定さ
れていて既知である。

【００４７】次に、基点Ｐ₀〜Ｐ_s間で既に生成されてい
るＸＹ部分曲線Ｑ₁〜Ｑ_i-1を、指定されている形状パラ
メータを満たすように終点Ｐ_eに向けて延長する。そし
て、基点Ｐ_i＝Ｐ_eの位置を決定するとともに、基点Ｐ_s
〜Ｐ_e間のＸＹ部分曲線Ｑ_iを生成する（Ｓ２０４）。

【００４８】基点Ｐ_iの位置の決定、及びＸＹ部分曲線
Ｑ_iの生成を終了したら、ｉ＝ｎであるかどうかを判断
する（Ｓ２０５）。ｉ＜ｎであれば、生成されていない
ＸＹ部分曲線Ｑ_iがあるので、ｉ＝ｉ＋１として（Ｓ２
０６）、次の基点の決定、及びＸＹ部分曲線の生成を行
う。ｉ＝ｎであれば、すべての基点Ｐ_i（ｉ＝０〜ｎ）
の決定、及びＸＹ部分曲線Ｑ_i（ｉ＝１〜ｎ）の生成を
終了しているので、得られたＸＹ部分曲線Ｑ_iから１本
のＸＹ曲線Ｑを生成して（Ｓ２０７）、基点の決定及び
ＸＹ曲線の生成を終了する。

【００４９】このように、本実施形態では、各ＸＹ部分
曲線Ｑ_i（ｉ＝１〜ｎ）をその領域に応じた形状パラメ
ータに基づいて生成し、これを順次繋げて１本のＸＹ曲
線（第１基本曲線）を形成しているため、ＸＹ曲線全体
で一つの形状パラメータを用いるような場合と比較し
て、配光パターンの制御性が向上される。さらに、ＸＹ
部分曲線Ｑ_iは、一方から順次生成するため、形状及び
配光パターンが滑らかになる。また、一つ前のＸＹ部分
曲線Ｑ_i-1の位置が既定の終点を次に生成するＸＹ部分
曲線Ｑ_iの始点としているため、反射面の設計を効率良
く行うことができる。

【００５０】続いて、ＸＺ曲線の生成方法について説明
する。図６は、ＸＺ曲線の生成方法の一実施例を示すフ
ローチャートである。また、図７は、図６に示したＸＺ
曲線の生成方法を説明する図である。

【００５１】図６のフローチャートに示すＸＺ曲線の生
成方法では、各基点Ｐ_iに対して指定された反射方向に
平行で、かつ、ＸＹ平面（第１基本平面）に直交するＵ
Ｚ平面（第２基本平面、ＸＺ平面から反射方向に傾いた
平面）を設定し、そのＵＺ平面上で、ＸＺ曲線Ｒ_iの生
成を行っている。このＵＺ平面は、各基点Ｐ_iごとに設
定される。また、ＸＺ曲線Ｒ_iの生成の順序としては、
最も内側（光軸Ａｘ側）でＸＺ平面上のＸＺ曲線Ｒ₀か
ら、外側に向かって順次行うこととしている。

【００５２】ｉ＝０として（ステップＳ３０１）、ＸＺ
曲線Ｒ_iの生成（ｉ＝０〜ｎ）を開始する（Ｓ３０
２）。ここで、ＸＺ曲線Ｒ_iに対して指定されているパ
ラメータとしては、既に決定されている基点Ｐ_iの位置
（ｘ_i，ｙ_i）、及びＸＺ曲線Ｒ_i（基点Ｐ_i）での光の反
射方向を指定する反射角度β_iがある。あるいは、上端
反射角度、下端反射角度、上下調整係数、前後調整係数
などがさらに指定されている場合もある（図９参照）。

【００５３】まず、ＸＺ曲線Ｒ_iの生成に用いるＵ_iＺ平
面を設定する（Ｓ３０３）。図７は、基点番号ｉでのＸ
Ｚ曲線Ｒ_iの生成方法を示している。この図７に示すよ
うに、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる座標軸に対して、
Ｘ軸に代えてＵ_i軸を、また、Ｙ軸に代えてＶ_i軸を設定
する。Ｕ_i軸は、基点Ｐ_iでの反射角度β_iで指定される
反射方向に平行で、Ｚ軸に直交する軸として設定され
る。また、Ｖ_i軸は、Ｕ_i軸及びＺ軸に直交する軸として
設定される。そして、このＵ_i軸及びＺ軸から、基点Ｐ_i
を含む平面として、図７に示すＵ_iＺ平面が設定され
る。

【００５４】次に、ＸＺ曲線Ｒ_iを生成するのに必要な
形状パラメータを決定する（Ｓ３０４）。例えば、ＸＺ
曲線Ｒ_iを放物線によって生成する場合には、光源位置
Ｆ及び基点Ｐ_iの位置関係や、基点Ｐ_iに対して指定され
ている反射方向などを参照して、必要な形状パラメータ
として放物線の焦点距離ｆ_iなどが決定される。また、
ＸＺ曲線Ｒ_iの上端、下端での反射角度や調整係数など
がデフォルト値以外に指定されていれば（図９参照）、
それらに基づいて形状パラメータの決定または調整が行
われる。この場合、曲線としては、放物線に限らず、必
要に応じて他の２次曲線や３次以上の曲線などが用いら
れる。特に、３次以上の曲線とした場合には、曲線形状
の微調整を行うために好適である。

【００５５】形状パラメータの決定を終了したら、その
形状パラメータに基づいて、Ｕ_iＺ平面上で、放物線ま
たは３次以上の曲線などによってＸＺ曲線Ｒ_iを生成す
る（Ｓ３０５）。

【００５６】ＸＺ曲線Ｒ_iの生成を終了したら、ｉ＝ｎ
であるかどうかを判断する（Ｓ３０６）。ｉ＜ｎであれ
ば、生成されていないＸＺ曲線があるので、ｉ＝ｉ＋１
として（Ｓ３０７）、次のＸＺ曲線の生成を行う。ｉ＝
ｎであれば、すべてのＸＺ曲線Ｒ_i（ｉ＝０〜ｎ）の生
成を終了しているので、得られた複数のＸＺ曲線Ｒ_iか
ら反射面ＲＳの面形状を生成して（Ｓ３０８）、ＸＺ曲
線の生成及び反射面形状の生成を終了する。

【００５７】なお、反射面ＲＳの面形状の生成について
は、すべてのＸＺ曲線の生成を終了してから全体として
面形状の生成を行っても良いが、ＸＹ曲線Ｑを分割した
ＸＹ曲線Ｑ_iと同様に、反射面ＲＳをｎ個の反射面ＲＳ_i
（ｉ＝１〜ｎ）に分割し、各ＸＺ曲線Ｒ_iの生成が終了
するごとに順次面形状を生成しても良い。例えば、図７
においては、生成が終了したＸＺ曲線Ｒ_iと、既に生成
されているＸＺ曲線Ｒ_i _-1との間での反射面ＲＳ_iの面形
状の生成が示されている。

【００５８】反射面設計方法は、例えば、以下に示す構
成の反射面設計システムを適用することができる。図８
は、反射面設計システムの一実施形態の構成を示すブロ
ック図である。

【００５９】図８に示す反射面設計システム１は、反射
面ＲＳの設計に用いられるパラメータを設計者に入力さ
せるパラメータ入力部２と、入力されたパラメータに基
づいて反射面ＲＳを生成する反射面生成部３とを備えて
構成されている。

【００６０】パラメータ入力部２は、基点個数（ＸＹ部
分曲線の数）や、各基点Ｐ₀〜Ｐ_nのＹ座標ｙ₀〜ｙ_n、及
び、各基点Ｐ₀〜Ｐ_nでの反射角度β₀〜β_n等の形状パラ
メータを入力することができる。このパラメータ入力部
２を操作することで、図３のフローチャートにおける指
定ステップＳ１０１〜Ｓ１０３を実行することができ
る。また、反射面ＲＳの設計に先立って設定される光源
位置ＦのＸ座標や始点での焦点距離ｆ₀などの基本的な
パラメータ（Ｓ１００参照）についても、同様にこのパ
ラメータ入力部２から入力される構成としても良い。

【００６１】反射面生成部３は、各基点Ｐ₀〜Ｐ_nの位置
を決定するとともにＸＹ曲線Ｑを生成するＸＹ曲線生成
部（第１基本曲線生成部）３１と、ＸＺ曲線Ｒ₀〜Ｒ_nを
生成するＸＺ曲線生成部（第２基本曲線生成部）３２
と、生成されたＸＹ曲線Ｑ及びＸＺ曲線Ｒ₀〜Ｒ_nに基づ
いて反射面ＲＳの面形状を生成する面形状生成部３３と
を有している。これらの各生成部３１〜３３が機能する
ことで、それぞれ図３のフローチャートにおける各生成
ステップＳ１０４〜Ｓ１０６が実現される。

【００６２】また、本実施形態の反射面設計システム１
は、反射面ＲＳの設計に用いられる設計画面を設計者に
表示する設計画面表示部（ディスプレイ）４と、設計画
面を作成するとともにその表示を設計画面表示部４に指
示する画面表示指示部５とをさらに備えている。

【００６３】尚、図８に示す反射面設計システム１を具
現化するには、ＸＹ曲線、複数のＸＺ曲線、及び反射面
形状等を生成するＣＰＵ、システム１の処理動作に必要
なプログラム等が記憶されたＲＯＭ、プログラム実行中
に一時的にデータが記憶されるＲＡＭ、ハードディスク
等の外部記憶装置、マウスやキーボード等の入力装置、
及び、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示
装置等のハードウエアが利用される。

【００６４】上記した反射面設計システムにおいては、
上述した反射面設計方法を適用するとともに、基点個
数、Ｙ座標、及び反射角度（反射方向）の各パラメータ
を、それぞれ設計者に入力させることによって指定して
いる。

【００６５】このように、反射面設計時に各パラメータ
を入力させる構成とすることによって、例えば、各基点
のＹ軸方向の位置を、適宜間隔を変えつつ指定するな
ど、それぞれの灯具での具体的な条件などを考慮して、
最適なパラメータを指定することが可能となる。ただ
し、これらの各パラメータは、例えば、各基点のＹ軸方
向の位置をＹ軸に対して等間隔に指定するなど、適当な
パラメータの指定方法をあらかじめ定めておいて、自動
的に指定を行うことも可能である。或いは、パラメータ
入力部２より基点個数、基点位置、反射方向等を入力さ
せるのではなく、これらの情報をデータベースに記憶さ
せておき、反射面生成部３がデータベース内の記憶情報
を読み出すようにしてもよい。

【００６６】図８に示す反射面設計システム１のよう
に、各形状パラメータを設計者に入力させる場合には、
設計画面表示部４に入力画面を表示し、これを参照して
形状パラメータを入力させることができる。図９に、こ
のような入力画面の構成の一例を示す。この入力画面４
０は、複数の基点Ｐについて、基点個数の入力を指示
し、または入力された基点個数を表示する基点個数表示
領域４１と、複数の基点Ｐ及びＸＹ曲線Ｑについてのパ
ラメータの入力を指示するとともに、入力されたパラメ
ータを表示するＸＹ曲線パラメータ表示領域４２と、Ｘ
Ｚ曲線Ｒについてのパラメータの入力を指示するととも
に、入力されたパラメータを表示するＸＺ曲線パラメー
タ表示領域４３とを有して構成されている。

【００６７】また、この入力画面４０には、光源位置
（Ｘ方向）、反射面上端（Ｚ方向）、反射面下端（Ｚ方
向）、及び焦点距離についても、それぞれ表示領域が設
けられている。また、基点個数表示領域４１において
は、ＸＹ曲線Ｑの分割数、すなわちＸＹ部分曲線Ｑ_iの
数によって基点個数（基点個数＝分割数＋１）が指定
（図９では分割数＝９、基点個数＝１０）されている。

【００６８】また、ＸＹ曲線パラメータ表示領域４２
は、ＸＹ曲線Ｑの生成に用いられる複数の基点Ｐのそれ
ぞれに対して、各パラメータを指定するように構成され
ている。具体的には、各基点Ｐの番号（０〜９）を表示
する領域４２ａと、各基点ＰのＹ座標の入力を指示する
領域４２ｂと、各基点Ｐでの反射角度の入力を指示する
領域４２ｃとを有して構成されている。

【００６９】同様に、ＸＺ曲線パラメータ表示領域４３
は、複数のＸＺ曲線Ｒの生成に用いられる複数の基点Ｐ
のそれぞれに対して、各パラメータを指定するように構
成されている。具体的には、各基点Ｐの番号（０〜９）
を表示する領域４３ａと、各基点Ｐから伸びるＸＺ曲線
Ｒの上端での反射角度の入力を指示する領域４３ｂと、
各基点Ｐから伸びるＸＺ曲線Ｒの下端での反射角度の入
力を指示する領域４３ｃと、各基点Ｐから伸びるＸＺ曲
線Ｒに対する上下調整係数の入力を指示する領域４３ｄ
と、各基点Ｐから伸びるＸＺ曲線Ｒに対する前後調整係
数の入力を指示する領域４３ｅとを有して構成されてい
る。

【００７０】図９においては、入力画面４０は、それぞ
れの領域内の各入力欄に、入力されるパラメータ値の例
が表示された状態で示されている。また、これらの表示
領域内の各入力欄は、設計者がパラメータ値を入力する
前では、空欄またはデフォルト値が表示された状態で示
される。

【００７１】本発明による車両用灯具の反射鏡の反射面
設計方法は、上記した実施形態及び実施例に限られるも
のではなく、様々な変形が可能である。例えば、各基点
及びＸＹ部分曲線に対する形状パラメータについては、
各基点のＹ座標及び反射角度によって指定する上記の方
法に限られず、他のパラメータによって形状パラメータ
を指定してもよい。また、ＸＹ部分曲線を生成する順序
については、外側の基点から内側に向かって実行しても
よい。

【００７２】

【発明の効果】本発明による車両用灯具の反射鏡の反射
面設計方法によれば、骨格となる第１基本曲線及び複数
の第２基本曲線を反射面設計に用いることにより、その
設計作業の効率を向上させることができる。また、各部
分曲線をその領域に応じた形状パラメータに基づいて生
成し、これを順次繋げて１本の第１基本曲線を形成して
いるため、第１基本曲線全体で一つの形状パラメータを
用いるような場合と比較して、配光パターンの制御性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法を概略的
に示す模式図である。

【図２】反射面に対する入射光の入射角度及び反射光の
反射角度を示す図である。

【図３】車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法の一実施
形態を示すフローチャートである。

【図４】ＸＹ曲線の生成方法の一実施例を示すフローチ
ャートである。

【図５】図４に示したＸＹ曲線の生成方法を説明する図
である。

【図６】ＸＺ曲線の生成方法の一実施例を示すフローチ
ャートである。

【図７】図６に示したＸＺ曲線の生成方法を説明する図
である。

【図８】車両用灯具の反射鏡の反射面設計システムの一
実施形態の構成を示すブロック図である。

【図９】入力画面の構成の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…反射面設計システム、２…パラメータ入力部、３…
反射面生成部、３１…ＸＹ曲線生成部、３２…ＸＺ曲線
生成部、３３…面形状生成部、４…設計画面表示部、５
…画面表示指示部、４０…入力画面、４１…基点個数表
示領域、４２…ＸＹ曲線パラメータ表示領域、４３…Ｘ
Ｚ曲線パラメータ表示領域、ＲＳ…反射面、Ｆ…光源位
置、Ａｘ…光軸、Ｐ…基点、Ｑ…ＸＹ曲線（第１基本曲
線）、Ｒ…ＸＺ曲線（第２基本曲線）、Ｑ_i…ＸＹ部分
曲線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｆ 17/50 ６２０Ｆ２１Ｗ 101:02 ６２２Ｆ２１Ｙ 101:00 ６８０Ｆ２１Ｍ 3/02 Ｅ // Ｆ２１Ｗ 101:02 Ｆ２１Ｑ 1/00 ＦＦ２１Ｙ 101:00 Ｆターム(参考） 2H042 DB08 DD05 DE01 3K042 AA08 AA12 AB01 BB06 3K080 AA01 BC00 5B046 AA07 DA02 FA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用灯具に用いられる反射鏡の反射面
設計方法であって、光源が配置される光源位置を通り前記光源からの光が反
射鏡によって反射される方向となる光軸、及び、前記光
軸に直交する第１基本軸、を含む第１基本平面上に、第
１基本曲線を生成する第１基本曲線生成ステップと、前記第１基本曲線に対して、前記第１基本平面に直交す
る第２基本軸方向に伸びる複数の第２基本曲線を生成す
る第２基本曲線生成ステップと、前記第１基本曲線及び前記複数の第２基本曲線に基づい
て、前記反射面の面形状を生成する面形状生成ステップ
と、を含み、前記第１基本曲線生成ステップにおいて、一の部分曲線を生成した後に当該部分曲線に繋がるよう
に以降の部分曲線を生成するステップを繰り返すこと
で、前記複数の部分曲線が繋がって成る１本の前記第１
基本曲線を生成し、前記各部分曲線は、それぞれに応じた形状パラメータに
基づいて生成されることを特徴とする車両灯具の反射鏡
の反射面設計方法。
【請求項２】前記第１基本曲線生成ステップにおい
て、一つ前に生成した前記部分曲線の位置が規定の終点を始
点とし、前記形状パラメータが指定されていて位置が未
定の点を終点とするとともに、前記始点から前記終点へと前記形状パラメータを満たす
ように曲線を生成することによって、前記各部分曲線を
生成することを特徴とする請求項１記載の車両灯具の反
射鏡の反射面設計方法。
【請求項３】前記形状パラメータが、前記部分曲線上
の前記第１基本軸方向の座標と、その点において前記光
源からの光が反射される方向とによって指定されること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両灯具の反
射鏡の反射面設計方法。