JP4070952B2

JP4070952B2 - 車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法

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Publication number: JP4070952B2
Application number: JP2000383961A
Authority: JP
Inventors: 宏之川島; 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: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2020-12-18
Also published as: DE10161919A1; JP2002184214A; US20020075694A1; US6565250B2

Description

【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】
本発明に係る車両用灯具に用いられる反射鏡の反射面設計方法は、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基本曲線上に存在する複数の所定点のそれぞれについて、所定点を含むと共に所定点において光源からの光が反射される方向に平行で、かつ、第１基本平面に垂直な第２基本平面を設定し、第１基本平面に直交する第２基本軸方向に伸びる３次以上の第２基本曲線を第２基本平面上に生成する第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、を備え、面形状生成ステップは、一の第２基本曲線と隣接する第２基本曲線との間に部分曲面を張るステップを繰り返すことによって、複数の部分曲面からなる反射面の面形状を生成し、各第２基本曲線の生成が終了するごとに、順に部分曲面を生成することを特徴とする。
【００１２】
上記した車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法は、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、第２基本曲線生成ステップでは、第１基本曲線の所定点における光の反射方向に平行な平面上に第２基本曲線を生成することとしている。このとき、それぞれの第２基本曲線の全体が光の反射方向を向き、第２基本曲線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。従って、各第２曲線と、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向上される。
【００１４】
また、上記の車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法は、（１）第２基本曲線上の点における反射角度を調整する反射角度調整ステップ、あるいは（２）第２基本曲線の位置又は形状を上下方向又は前後方向に調整する反射面調整ステップ、をさらに備えることを特徴としても良い。このように第２基本曲線を調整するステップを備えることにより、配光パターンのきめこまかな要求や、車両用灯具が取り付けられる車両の仕様に対応することができる。
【００１５】
また、上記の車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法は、第２基本曲線生成ステップによって生成される第２基本曲線は３次以上の曲線であることが好ましい。第２基本曲線として３次以上の曲線を用いることにより、２次曲線を用いる場合に比べて微調整が可能になると共に、４次以上の高次の曲線を用いる場合に比べて計算が複雑化しない。
【００１６】
また、上記の車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法において、面形状生成ステップは、一の第２基本曲線と隣接する第２基本曲線との間に部分曲面を張るステップを繰り返すことによって、前記複数の部分曲面からなる前記反射面の面形状を生成することを特徴としても良い。
【００１７】
このようにそれぞれの第２基本曲線の間に部分曲面を生成することにより、効率的に反射面を生成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明によ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を用い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など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曲線からなる。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、及びそれらの基点Ｐ_-5〜Ｐ₆を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、ｌ₂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（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）。
【００３１】
基点個数が指定されたら、ＸＹ平面上に設定される複数（ここでは、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（Ｓ１０３）。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Ｐ₀〜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）。それぞれの基点Ｐ_iの位置は、その基点Ｐ_iに対して指定された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決定される。また、ＸＹ曲線Ｑは、例えば、得られた基点Ｐ₀〜Ｐ_nをなめらかに接続することによって生成される。
【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Ｐ₀〜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Ｒ₀〜Ｒ_nを生成する（Ｓ１０５、第２基本曲線生成ステップ）。本実施形態においては、上記のように位置が決定された基点Ｐ₀〜Ｐ_nが第１基本曲線上に存在して第２基本曲線の生成に用いられる複数の所定点として用いられる。各ＸＺ曲線Ｒ_iは、所定点である基点Ｐ_iを含むと共に、基点Ｐ_iでの反射方向に平行で、かつ、ＸＹ平面に垂直な平面（第２基本平面）上に、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、Ｒ₀〜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、複数のＸＺ曲線Ｒそれぞれの生成に用いる所定点として、ＸＹ平面上に、指定された基点個数、Ｙ座標（基点位置）、及び反射角度（反射方向）に基づいてそれぞれの位置が決定される複数の基点Ｐを設定している。これによって、各基点及びＸＺ曲線に対して、位置や反射条件に関する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、各基点Ｐにおける面形状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、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】
また、第２基本曲線生成ステップ（Ｓ１０５）において、それぞれのＸＺ曲線Ｒ_iを各基点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（ＸＺ平面から反射方向に傾いた平面）上に生成している。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】
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ＲＳの面形状の生成方法（Ｓ１０６）について、その具体的な実施例とともに説明する。
【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Ｑをｎ本のＸＹ曲線Ｑ_i（ｉ＝１〜ｎ）に分割して、ＸＹ曲線の生成を行っている。また、基点Ｐ_iの決定、及びＸＹ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（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曲線Ｑを分割したＸＹ曲線Ｑ_iの生成（ｉ＝１〜ｎ）を開始する（Ｓ２０２）。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、既に位置の決定を終了している基点Ｐ_i-1を始点Ｐ_sとし、これから位置を決定する基点Ｐ_iを終点Ｐ_eとする（Ｓ２０３）。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曲線Ｑ₁〜Ｑ_i-1を、指定されているパラメータ条件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曲線Ｑ_iを生成する（Ｓ２０４）。
【００４８】
基点Ｐ_iの位置の決定、及びＸＹ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、位置が決定されていない基点があるので、ｉ＝ｉ＋１として（Ｓ２０６）、次の基点の決定、及びＸＹ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曲線Ｑ_i（ｉ＝１〜ｎ）の生成を終了しているので、得られたＸＹ曲線Ｑ_iから全体の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】
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。
【００５０】
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ＵＺ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。
【００５１】
ｉ＝０として（Ｓ３０１）、ＸＺ曲線Ｒ_iの生成（ｉ＝０〜ｎ）を開始する（Ｓ３０２）。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Ｙ軸方向での反射方向を指定する反射角度β_iがある。
【００５２】
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。それぞれについて順に説明すると、上端反射角度、下端反射角度とは、ＸＺ曲線の端点におけるＺ軸方向での反射角度をいう。この反射角度を指定してＸＺ曲線上の各点における反射角度を調整することによって、配光パターンの上下方向への広がりを調整することができる。なお、図７に示す例では、ＸＺ曲線Ｒ_iの上端は点Ｔ_i、下端はＸＹ平面上の基点Ｐ_iである。
【００５３】
また、上下調整係数、前後調整係数とは、ＸＺ曲線の位置又は形状を上下方向、前後方向に調整するための係数である。これらの調整係数を指定してＸＺ曲線を調整することにより、配光パターンの上下位置や広がりを調整することができる。
【００５４】
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ＸＺ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。
【００５５】
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、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。
【００５６】
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。また、３次曲線は、４次以上の高次の曲線に比べて複雑な計算を要しないという利点もある。なお、曲線の決定にあたっては、基点Ｐ_iの座標を一旦原点にシフトさせて曲線を決定した後に、決定された曲線を元の基点Ｐ_iに戻す方法によって曲線を形成することが計算上、好適である。
【００５７】
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）。
【００５８】
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。
【００５９】
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個の部分曲面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。具体的には、例えば、ＸＺ曲線Ｒ₀〜Ｒ₁間に部分曲面ＲＳ₁を生成し、次いで、これにつながるようにＲ₁〜Ｒ₂間に部分曲面ＲＳ₂を生成する。以降、部分曲線ＲＳ_iの生成を繰り返すことによって、複数の部分曲面ＲＳ_iからなる反射面ＲＳの面形状を生成する。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。
【００６０】
上述した反射面設計方法は、例えば、以下に示す構成の反射面設計システムに適用することができる。図８は、本発明による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。
【００６１】
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。
【００６２】
パラメータ入力部２は、基点個数（分割数）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等の各パラメータを入力させる機能を有している。これらの各パラメータを入力することによって、図３のフローチャートにおける各指定ステップＳ１０１〜Ｓ１０３を実行させることができる。また、パラメータ入力部２は、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）を入力させる機能を有する構成としても良い。
【００６３】
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によって、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を実行させることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。あるいは、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。
【００６９】
図８に示す反射面設計システム１のように、各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４０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、ＸＺ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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、ＸＹ曲線パラメータ表示領域４２は、ＸＹ曲線Ｑ及び複数の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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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ＸＺ曲線に対する各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ない。また、ＸＺ曲線及び反射面の各部分曲面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良い。
【００７５】
【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は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、第２基本曲線生成ステップにおいては、第１基本曲線の基点における光の反射方向に平行な平面上に第２基本曲線を生成することとしているので、それぞれの第２基本曲線の全体が光の反射方向を向き、第２基本曲線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。これにより、各第２曲線と、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向上される。
【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、
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）。

Claims

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基本曲線上に存在する複数の所定点のそれぞれについて、前記所定点を含むと共に前記所定点において前記光源からの光が反射される方向に平行で、かつ、前記第１基本平面に垂直な第２基本平面を設定し、前記第１基本平面に直交する第２基本軸方向に伸びる３次以上の第２基本曲線を前記第２基本平面上に生成する第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、
を備え、
前記面形状生成ステップは、一の第２基本曲線と隣接する第２基本曲線との間に部分曲面を張るステップを繰り返すことによって、前記複数の部分曲面からなる前記反射面の面形状を生成し、
各第２基本曲線の生成が終了するごとに、順に前記部分曲面を生成する、ことを特徴とする車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法。
前記第２基本曲線の位置又は形状を上下方向又は前後方向に調整する反射面調整ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具の反射鏡の反射面設計方法。