JP2004185903A - 自動車用前照灯、自動車用前照灯におけるリフレクタ、リフレクタの設計プログラム - Google Patents
自動車用前照灯、自動車用前照灯におけるリフレクタ、リフレクタの設計プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】放電灯2の発光部20を反射面3U、3D、3L、3Rの第1焦点F1よりも前方側に配置させる。また、基本回転楕円面200を変形させ、かつ、この変形された回転楕円面203のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分(左側の反射面3Lおよび右側の反射面3R)をさらに変化させて反射面3U、3D、3L、3Rを構成するものである。この結果、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロジェクタタイプの自動車用前照灯にかかるものである。特に、この発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されるプロジェクタタイプの自動車用前照灯に関するものである。また、この発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されるプロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタであって、しかも、製造コストが安価であるリフレクタに関するものである。さらに、この発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されるプロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタの設計プログラムであって、しかも、安価に製造することができるリフレクタの設計プログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
リフレクタの反射面に工夫を施して配光パターンの改善を図るプロジェクタタイプの自動車用前照灯は、従来からある(たとえば、特許文献1)。このプロジェクタタイプの自動車用前照灯は、光源(2)と、前記光源(2)からの光を反射させる反射面(1)を有するリフレクタ(6)と、前記反射面(1)からの反射光を前方に照射する集光レンズ(3)と、を備えるものである。このプロジェクタタイプの自動車用前照灯は、集光レンズ(3)からの照射光により、所定の配光パターンで路面など(路面およびその路面上の人(歩行者など)や物(先行車や対向車や道路標識や建物など)を照明するものである。
【0003】
【特許文献1】
実開平5−75903号公報(段落番号「0002」〜「0004」、図3〜5、7、8)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の従来のプロジェクタタイプの自動車用前照灯においては、コーナーリング時の進行方向の視認性を向上させる事項について開示されていない。
【0005】
この発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されるプロジェクタタイプの自動車用前照灯を提供することを目的とする。また、この発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されるプロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタであって、しかも、製造コストが安価であるリフレクタを提供することを目的とする。さらに、この発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されるプロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタの設計プログラムであって、しかも、安価に製造することができるリフレクタの設計プログラムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、光源が基本回転楕円面の第1焦点よりも集光レンズ側に配置されており、反射面が、基本回転楕円面を変形させ、かつ、この変形回転楕円面のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分をさらに変化させて構成された反射面であって、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面である、ことを特徴とする。
【0007】
この結果、請求項1にかかる発明は、前記の位置に配置された光源および前記のように構成された反射面により、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる。これにより、請求項1にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上される。
【0008】
また、請求項2にかかる発明は、反射面のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分に、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部を、構成したことを特徴とする。
【0009】
この結果、請求項2にかかる発明は、拡散反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端をさらに左右に拡散させることができる。これにより、請求項3にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに向上される。
【0010】
また、請求項3にかかる発明は、拡散反射面部のうち、所定のすれ違い用の配光パターンを形成するときに光源からの光を利用していない部分に、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる光度向上反射面部を、構成したことを特徴とする。
【0011】
この結果、請求項3にかかる発明は、拡散反射面部の光度向上反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる。これにより、請求項3にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができ、しかも、配光パターンの左右両端部の光度を上げることができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに一段と向上される。
【0012】
また、請求項4にかかる発明は、リフレクタの反射面が、光源を基本回転楕円面の第1焦点よりも集光レンズ側に配置させた条件下で、基本回転楕円面を変形させ、かつ、この変形回転楕円面のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分をさらに変化させて構成された反射面であって、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面である、ことを特徴とする。
【0013】
この結果、請求項4にかかる発明は、前記請求項1にかかる発明と同様に、光源を前記の位置に配置させた条件下で、前記のように構成された反射面により、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる。これにより、請求項4にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上される。
【0014】
しかも、請求項4にかかる発明は、光源を前記の位置に配置させた条件下で、基本回転楕円面を変形させ、かつ、この変形回転楕円面のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分をさらに変化させてリフレクタの反射面を構成するものであるから、リフレクタの反射面の構成が簡単であり、その結果、リフレクタの製造コストを安価にすることができる。
【0015】
また、請求項5にかかる発明は、リフレクタの反射面のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分に、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部を、構成したことを特徴とする。
【0016】
この結果、請求項5にかかる発明は、前記請求項2にかかる発明と同様に、拡散反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端をさらに左右に拡散させることができる。これにより、請求項5にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに向上される。
【0017】
また、請求項6にかかる発明は、リフレクタの拡散反射面部のうち、所定のすれ違い用の配光パターンを形成するときに光源からの光を利用していない部分に、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる放射状の波形の光度向上反射面部を、構成したことを特徴とする。
【0018】
この結果、請求項6にかかる発明は、前記請求項3にかかる発明と同様に、拡散反射面部の光度向上反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる。これにより、請求項6にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができ、しかも、配光パターンの左右両端部の光度を上げることができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに一段と向上される。
【0019】
また、請求項7にかかる発明は、リフレクタを設計するために、コンピュータに、入力手段が、基本リフレクタの大きさのデータおよびコントロールポイントのデータを基本回転楕円面定義手段に入力する第1ステップと、前記基本回転楕円面定義手段が、前記基本リフレクタの大きさのデータに基づいて正面が開口された基本ボックスを決定し、また、前記コントロールポイントのデータに基づいて前記基本ボックスにコントロールポイントを決定し、さらに、2次式の有理Bスプライン曲面の式から前記基本ボックス内にがたなく収納される基本回転楕円面を定義する第2ステップと、前記入力手段が、前記光源の位置データを光源位置設定手段に入力する第3ステップと、前記光源位置設定手段が、前記光源の位置データに基づいて、前記基本回転楕円面を反射面とし、前記反射面からの反射光が前記基本ボックスの正面開口部に集まってほぼ円形の配光パターンが得られるように、前記光源の位置を前記基本回転楕円面の第1焦点よりも前記集光レンズ側に設定する第4ステップと、前記入力手段が、前記コントロールポイントをコントロールするデータを回転楕円面変形手段に入力する第5ステップと、前記回転楕円面変形手段が、前記コントロールデータに基づいて、前記基本ボックスのコントロールポイントをコントロールして、左右に横長の配光パターンが得られように、前記基本回転楕円面を、水平方向に引き伸ばし、かつ、垂直方向に押し潰して変形させる第6ステップと、前記入力手段が、前記2次式の有理Bスプライン曲面の式におけるウエイトの値を反射面構成手段に入力する第7ステップと、前記反射面構成手段が、前記第6ステップで変形されたボックスのコントロールポイントのうち、前記配光パターンの左右両端部の制御に関与するポイントのウエイトの値を、回転楕円面を定義する場合よりも小さい値に設定して、前記第6ステップで得られる配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面を構成する第8ステップと、を実行させることを特徴とする。
【0020】
この結果、請求項7にかかる発明は、前記請求項1、4にかかる発明と同様に、リフレクタの設計プログラムで前記の位置に設定された光源および前記のように構成された反射面により、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる。これにより、請求項7にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上される。
【0021】
しかも、請求項7にかかる発明は、リフレクタの設計プログラムにより、基本データ(基本リフレクタの大きさのデータ、コントロールポイントのデータ、2次式の有理Bスプライン曲面の式、光源の位置データ、コントロールポイントをコントロールするデータ、2次式の有理Bスプライン曲面の式におけるウエイトの値)に基づいて、目的とする配光パターンが得られるリフレクタの反射面を構成するものであるから、リフレクタを安価に製造することができる。
【0022】
また、請求項8にかかる発明は、リフレクタを設計するために、コンピュータに、前記請求項7にかかる発明の第1ステップから第10ステップと、前記入力手段が、前記第1ステップのコントロールポイントの数よりも増加させた数のコントロールポイントのデータを拡散反射面部構成手段に入力する第9ステップと、前記拡散反射面部構成手段が、前記第1ステップの数よりも増加させたコントロールポイントのデータに基づいて、前記第8ステップの前記反射面のうち前記配光パターンの左右両端部を形成する部分を局所的に制御して、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部を前記反射面に構成する第10ステップと、を実行させることを特徴とする。
【0023】
この結果、請求項8にかかる発明は、前記請求項2、5にかかる発明と同様に、リフレクタの設計プログラムで構成された拡散反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端をさらに左右に拡散させることができる。これにより、請求項8にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに向上される。
【0024】
また、請求項9にかかる発明は、リフレクタを設計するために、コンピュータに、前記請求項8ににかかる発明の第1ステップから第10ステップと、前記光度向上反射面部構成手段が、前記第10ステップの前記拡散反射面部のうち、所定のすれ違い用の配光パターンを形成するときに前記光源からの光を利用していない部分に、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる光度向上反射面部を、構成する第11ステップと、を実行させることを特徴とする。
【0025】
この結果、請求項9にかかる発明は、前記請求項3、6にかかる発明と同様に、リフレクタの設計プログラムで拡散反射面部の光度向上反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる。これにより、請求項6にかかる発明は、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができ、しかも、配光パターンの左右両端部の光度を上げることができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに一段と向上される。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるプロジェクタタイプの自動車用前照灯、および、プロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタの実施の形態の3例、ならびに、プロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタの設計プログラムの実施の形態の1例を添付図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0027】
なお、図において、符号「U」は、ドライバー側から見た上側を示す。符号「D」は、ドライバー側から見た下側を示す。符号「L」は、ドライバー側から前方を見た場合の左側を示す。符号「R」は、ドライバー側から前方を見た場合の右側を示す。また、添付図面中の配光パターンを示す説明図(図3〜図7、図10〜図12、図14〜図18、図21、図29、図31)において、符号「HL−HR」は、スクリーンの左右の水平線を示す。符号「VU−VD」は、同じく、スクリーンの上下の垂直線を示す。さらに、添付図面中の配光パターンを示す説明図において、1升目は5°である。
【0028】
前記添付図面中の配光パターンは、コンピュータシミュレーションにより得られる配光パターンであって、実際の自動車用前照灯で路面などを照明する配光パターンと一致するように、自動車用前照灯から10m前方のスクリーン上に照射された配光パターンをコンピュータシミュレーションで作成されたものである。このコンピュータシミュレーションで作成された配光パターンは、光度変化(照度変化)を色の分布により、人の目で見えるイメージで、たとえば、8ビット256階調のスケールで、表されている。なお、配光パターンの説明図においては、等光度曲線で表されている。
【0029】
図3、図12、図21、図29、図31の配光パターンの説明図において、中央の等光度曲線は、30000cdを示し、その他の曲線は、外に行くにしたがって、20000cd、10000cd、5000cd、3000cd、2000cd、1000cd、500cdをそれぞれ示す。また、図4〜図7、図10、図11、図14、図17、図18の配光パターンの説明図において、中央の等光度曲線は、10000cdを示し、その他の曲線は、外に行くにしたがって、5000cd、3000cd、2000cd、1000cd、500cdをそれぞれ示す。さらに、図15、図16の配光パターンの説明図において、中央の等光度曲線は、3000cdを示し、その他の曲線は、外に行くにしたがって、2000cd、1000cd、500cdをそれぞれ示す。
【0030】
(実施の形態1の説明)
図1〜図7は、この発明にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタの実施の形態1を示す。
【0031】
図において、1は一般のプロジェクタタイプの2灯式の自動車用前照灯(自動車用ヘッドランプ)である。この自動車用前照灯1には、光源としての放電灯2と、リフレクタ3と、集光レンズ4と、シェード5と、切替手段(図示せず)とを備える。
【0032】
前記放電灯2は、いわゆる、メタルハライドランプなどの高圧金属蒸気放電灯、高輝度放電灯(HID)などである。前記放電灯2は、前記リフレクタ3に着脱可能に取り付けられている。前記放電灯2の発光部分20は、前記リフレクタ3の後記する基本回転楕円面200(図24〜図28を参照)第1焦点F1よりも前方側(前記集光レンズ4側)に位置する。
【0033】
前記リフレクタ3の内凹面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などにより、反射面3U、3D、3L、3Rが形成されている。前記リフレクタ3の反射面3U、3D、3L、3Rは、第1焦点F1と、第2焦点(水平断面上の焦線)と、光軸Z−Zと、開口部30とを有する。前記リフレクタ3は、ホルダ(フレーム)7に固定保持されている。
【0034】
前記リフレクタ3は、一般に、前記放電灯2および前記集光レンズ4と共に、配光設計に基づいて製造される。すなわち、前記反射面3U、3D、3L、3Rは、目的とするすれ違い用の配光パターン(図3参照)が得られるように、設計され、この設計に基づいてNC加工で製造されている。なお、図3は、すれ違い用の配光パターンであるが、反射面3U、3D、3L、3Rは、目的とする走行用配光パターンも当然のことながら得られる。
【0035】
前記反射面3U、3D、3L、3Rは、図2に示すように、この例では、上下左右に4分割された4つのセグメントから構成されている。ここで、上側の反射面3Uは、図4に示すように、配光パターンのうち、中央部の拡散光の部分を形成する。また、下側の反射面3Dは、図5に示すように、配光パターンのうち、中央部のスポット光の部分を形成する。さらに、左側の反射面3Lは、図6に示すように、配光パターンのうち、コーナーリング時の進行方向を照明する左側端部の拡散光の部分を形成する。さらにまた、右側の反射面3Rは、図7に示すように、コーナーリング時の進行方向を照明する右側端部の拡散光の部分を形成する。
【0036】
前記反射面3U、3D、3L、3Rは、NURBSの自由曲面(特開2001−35215号公報を参照)から構成されている。すなわち、前記反射面3U、3D、3L、3Rは、まず、基本回転楕円面200を、図2に示すように、水平方向に引き伸ばしかつ垂直方向に押し潰して変形させ、つぎに、この変形回転楕円面200のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分、この例では、左側の反射面3Lおよび右側の反射面3Rを、配光パターンの左右両端部がほぼ矩形形状に形成されるように、さらに変化させて、構成されるものである。この反射面3U、3D、3L、3Rは、図3、図6、図7に示すように、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができるものである。
【0037】
前記反射面3U、3D、3L、3Rは、NURBSの自由曲面から構成されている。このために、この反射面3U、3D、3L、3Rの第1焦点F1および第2焦点においては、厳密な意味での単一の焦点を有していないが、複数の反射面相互の焦点距離の差異が僅少であり、ほぼ同一の焦点を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に第1焦点および第2焦点と称する。また、同様に、この反射面3U、3D、3L、3Rの光軸Z−Zにおいては、厳密な意味での単一の光軸を有していないが、複数の反射面相互の光軸の差異が僅少であり、ほぼ同一の光軸を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に光軸と称する。
【0038】
前記集光レンズ4は、図示されていないが、前記リフレクタ3の第2焦点よりも前方側(放電灯2に対して集光レンズ4側)に、物空間側の焦点面(メリジオナル像面)を有する。前記集光レンズ4は、ホルダ7に固定保持されている。
【0039】
前記シェード5は、前記集光レンズ4からの照射光を、図3に示す所定のすれ違い用の配光パターンが得られるロービームと、所定の走行用の配光パターン(図示せず)が得られるハイビームとに、切り替えるものである。このシェード5は、前記リフレクタ3の反射面3U、3D、3L、3Rの開口部30の縁に配置されている。この反射面3U、3D、3L、3Rの開口部30には、前記放電灯2からの光であって、反射面3U、3D、3L、3Rで反射された反射光が集中する。また、前記切替手段は、前記シェード5を、前記ロービームが得られるロービーム姿勢と、前記ハイビームが得られるハイビーム姿勢に、切り替えるものである。
【0040】
この実施の形態1にかかる自動車用前照灯1およびそのリフレクタ3は、以上のごとき構成からなり、以下その作用効果について説明する。
【0041】
まず、放電灯2を点灯する。すると、放電灯2の発光部20からの光がリフレクタ3の反射面3U、3D、3L、3Rで反射される。その反射光が集光レンズ4を経て前方に照射される。ここで、シェード5をロービーム姿勢またはハイビーム姿勢に切り替える。すると、照射光がロービームまたはハイビームとに切り替わる。この結果、ロービームにより図3に示す所定のすれ違い用の配光パターン、または、ハイビームにより所定の走行用の配光パターンがそれぞれ切り替わって得られる。このように、自動車用前照灯1は、配光設計に基づいて製造された構成部品により構成されており、所定の配光パターンで路面などを照明する。
【0042】
そして、この実施の形態1にかかる自動車用前照灯1およびそのリフレクタ3において、反射面3U、3D、3L、3Rは、図3に示すように、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面から構成されている。このために、この実施の形態1にかかる自動車用前照灯1およびそのリフレクタ3は、図3に示すように、配光パターンの左右両端部が左側約20°〜33°下側約5°〜10°の範囲、および、右側約20°〜33°下側約5°〜10°の範囲の大部分となるので、コーナーリング時の進行方向の手前側付近を照明することができる。この結果、この実施の形態1にかかる自動車用前照灯1およびそのリフレクタ3は、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されることとなる。なお、図3に示す所定のすれ違い用の配光パターンの左右両端部には、コーナーリング時の進行方向を照明する拡散パターン部(5[lx]ライン)がそれぞれ形成されている。
【0043】
また、この実施の形態1にかかるリフレクタ3は、放電灯2の発光部20を反射面3U、3D、3L、3Rの第1焦点F1よりも前方側に配置させた条件下で、基本回転楕円面200を変形させ、かつ、この変形回転楕円面200のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分(左側の反射面3Lおよび右側の反射面3R)をさらに変化させて反射面3U、3D、3L、3Rを構成するものである。このために、この実施の形態1にかかるリフレクタ3は、反射面3U、3D、3L、3Rの構成が簡単であり、その結果、製造コストを安価にすることができる。
【0044】
(実施の形態2の説明)
図8〜図12は、この発明にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタの実施の形態2を示す。図中、図1〜図7と同符号は、同一のものを示す。
【0045】
この実施の形態2にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、前記の実施の形態1にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタにおいて、反射面3U、3D、3L、30L、3R、30Rのうち配光パターンの左右両端部を形成する部分、この例では、左側の反射面3L、30Lおよび右側の反射面3R、30Rに、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部を、構成したものである。
【0046】
すなわち、この例における拡散反射面部は、図8および図9に示すように、実線で示す左側の反射面30Lおよび右側の反射面30Rを、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端が左右に拡散されるように、二点鎖線で示す実施の形態1の反射面3L、3Rに対して光軸Z−Z側に配置することにより、構成されている。この拡散反射面部の反射面30Lおよび30Rは、図10〜図12に示すように、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に約38°付近まで拡散させることができる。
【0047】
この実施の形態2にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、拡散反射面部の反射面30Lおよび30Rにより、図10〜図12に示すように、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に約38°付近まで拡散させることができる。このために、この実施の形態2にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、図12に示すように、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部が、左側約20°〜38°下側約5°〜10°の範囲の大部分、および、右側約20°〜38°下側約5°〜10°の範囲の大部分となる。この結果、この実施の形態2にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができ、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに向上される。
【0048】
(実施の形態3の説明)
図13〜図21は、この発明にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタの実施の形態3を示す。図中、図1〜図12と同符号は、同一のものを示す。
【0049】
この実施の形態3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、前記の実施の形態2にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタにおいて、拡散反射面部の反射面30Lおよび30Rのうち、所定のすれ違い用の配光パターン(図12を参照)を形成するときに放電灯2からの光を利用していない部分、この例では、図13中の一点鎖線で示す水平線よりも下方の部分で斜線が施されている部分(以下、斜線部分と称する)に、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる光度向上反射面部31L、31Rを、構成したものである。以下、この例における光度向上反射面部31L、31Rについて詳細に説明する。
【0050】
まず、前記の実施の形態3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタにおいては、配光パターンの左右両端部を形成する左側の反射面30Lおよび右側の反射面30Rのうち、ロービーム時において放電灯2からの光を利用していない部分が存在する。すなわち、図13に示すように、左側の反射面30Lおよび右側の反射面30Rのうち、前記斜線部分である。
【0051】
前記斜線部分においては、ハイビーム時に、図14に示す配光パターンが得られ、一方、ロービーム時に、図15に示す配光パターンが得られる。前記図14および図15から明らかなように、この斜線部分は、ロービーム時において放電灯2からの光を有効に利用していない。
【0052】
このために、図17に示すように、ロービーム時における左側の反射面30Lおよび右側の反射面30Rにより得られる配光パターンにおいて、5000cdのゾーンの左右両端は、左側約15°付近、右側約15°付近に位置する。これにより、配光パターンの左右両端部において、十分な光度(照度)が得られない。
【0053】
そこで、この実施の形態3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタにおいては、図19に示すように、斜線部分に、放電灯2からの光を利用するために、放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rを構成するものである。この放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rは、図20に示すように、斜線部分における反射面のある点を、図20中の実線矢印で示す面の法線(n1、n2、n3)に対して、図20中破線矢印で示す方向(−n1、−n2、n3)に移動させることにより、形成されるものである。
【0054】
なお、前記法線の(n1、n2、n3)および方向の(−n1、−n2、n3)は、たとえば、図24における3次元座標の(x、y、z)である。この3次元座標のx軸は奥行き方向(リフレクタの光軸方向)であり、y軸はx軸に対して垂直方向(リフレクタの高さ方向)であり、z軸はx軸に対して水平方向(リフレクタの横(幅)方向)である。
【0055】
この実施の形態3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、以上のごとき構成からなるので、配光パターンの左右両端部を形成する左側の反射面30L、右側の反射面30Rのうち、斜線部分に形成された放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rにより、ロービーム時において放電灯2からの光が有効に利用される。すなわち、ロービーム時において、前記放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rにより、図16に示す配光パターン部が得られる。この図16と前記図15とから明らかなように、この放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rは、ロービーム時において放電灯2からの光を有効に利用している。
【0056】
このために、この実施の形態3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、図18に示すように、ロービーム時における左側の反射面30Lおよび右側の反射面30Rと放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rとにより得られる配光パターンにおいて、5000cdのゾーンの左右両端が左側約20°付近右側約20°付近に位置するので、拡散パターン部において、十分な照度が得られる。この結果、この実施の形態3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、図21に示すように、ロービーム時における配光パターンにおいて、5000cdのゾーンの左右両端が左側約22°付近右側約22°付近に位置する。これにより、この実施の形態3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタは、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができ、しかも、配光パターンの左右両端部の光度を上げることができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに向上される。
【0057】
(リフレクタの設計プログラムの実施の形態の説明)
以下、この発明にかかるリフレクタの設計プログラムの実施の形態の1例について図22から図32を参照して詳細に説明する。この実施の形態にかかるリフレクタの設計プログラムは、前記の実施の形態1、2、3にかかる自動車用前照灯およびそのリフレクタにおいて使用される。
【0058】
(リフレクタの設計装置の説明)
図22は、この実施の形態にかかるリフレクタの設計プログラムにより機能するリフレクタの設計装置の一例を示す機能ブロック図である。以下、このリフレクタの設計装置について説明する。
【0059】
図22中において、符号8は、CPUである。このCPU8は、基本回転楕円面定義手段80と、光源位置設定手段81と、回転楕円面変形手段82と、反射面構成手段83と、拡散反射面部構成手段84と、光度向上反射面部構成手段85とを備えるものである。また、前記CPU8には、入力手段86と、出力手段87と、記憶手段88とがそれぞれ接続されている。
【0060】
前記入力手段86は、たとえば、キーボードやマウスなどから構成されており、基本リフレクタの大きさのデータおよびコントロールポイントのデータを前記基本回転楕円面定義手段80に入力する第1入力手段と、光源の位置データを前記光源位置設定手段81に入力する第2入力手段と、コントロールポイントをコントロールするデータを前記回転楕円面変形手段82に入力する第3入力手段と、2次式の有理Bスプライン曲面の式におけるウエイトの値を前記反射面構成手段83に入力する第4入力手段と、増加させた数のコントロールポイントのデータを前記拡散反射面部構成手段84に入力する第5入力手段と、実行命令を前記前記光度向上反射面部構成手段85に入力する第6入力手段と、を備える。
【0061】
前記出力手段87は、たとえば、ディスプレイなどから構成されており、前記CPU8の処理過程や処理結果を映像や文字や数字などにより表示する。また、前記記憶手段88は、たとえば、データベース、ROMやRAMやHD(ハードディスク)やFD(フロッピーディスク)などから構成されており、各種データなどが書き替え可能に格納されている。
【0062】
前記CPU8は、この実施の形態にかかるリフレクタの設計プログラムに従って、前記入力手段86から入力されたデータや実行命令に基づいて、前記基本回転楕円面定義手段80、前記光源位置設定手段81、前記回転楕円面変形手段82、前記反射面構成手段83、前記拡散反射面部構成手段84、前記光度向上反射面部構成手段85を作動させる。また、前記CPU8は、前記手段80〜85の処理過程や処理結果を前記出力手段87に出力する。さらに、前記CPU8は、リフレクタの設計プログラムや前記入力手段86から入力された実行命令により、記憶手段88から必要なデータを読み込んだり、記憶手段88に必要なデータを書き込んだりする。
【0063】
(リフレクタの設計方法の説明)
図23は、同じく、この実施の形態にかかるリフレクタの設計プログラムにより実行されるリフレクタの設計方法の一例を示すフローチャートである。以下、このリフレクタの設計方法について説明する。
【0064】
まず、リフレクタの設計プログラムの実行を開始する。すなわち、入力手段86(第1入力手段)を介して、基本リフレクタの大きさのデータおよびコントロールポイントBのデータをCPU8に入力する(第1ステップS1)。なお、基本リフレクタの大きさは、たとえば、データベースの設計仕様などから、前照灯自体のデザインおよび前照灯を搭載する自動車のデザインを考慮して設定される。
【0065】
CPU8は、基本回転楕円面定義手段80に演算を実行させる。すなわち、基本回転楕円面定義手段80は、コンピュータに入力された基本リフレクタの大きさのデータから基本ボックス100を決定する。この基本ボックス100は、図24に示すように、正面視正方形の中空の直方体形状をなす。この基本ボックス100の正面は、開口されている。この基本ボックス100の正面の開口を正面開口部101と称する。
【0066】
また、基本回転楕円面定義手段80は、下式(1)の2次式の有理Bスプライン曲面の式から、基本ボックス100内にがたなく収納される基本回転楕円面200を定義する。この基本回転楕円面200は、同じく図24に示すように、基本ボックス100の正面開口部101において切断されている。以下、この基本回転楕円面200の切断された開口を開口部201と称する。そして、同じく図24に示すように、この基本回転楕円面200の開口部201と基本ボックス100の正面開口部101の4辺の中点とがそれぞれ接し、かつ、基本回転楕円面200の頂点と基本ボックス100の底面の中心とが接している。
【0067】
【数1】
【0068】
なお、上式(1)は、「Mathematical Elemennts for Computer Graphics」
(Devid F. Rogers、J Alan Adams)に記載されているNURBS
(Non−Uniform Rational B−Spline Surface)の式である。
【0069】
この基本ボックス100および基本回転楕円面200において、同じく図24に示すように、奥行き方向(リフレクタの光軸方向)を3次元座標のx軸、このx軸に対して垂直方向(リフレクタの高さ方向)を3次元座標のy軸、このx軸に対して水平方向(リフレクタの横(幅)方向)を3次元座標のz軸、基本回転楕円面200の第1焦点F1を3次元座標の原点(0,0,0)とする。なお、基本回転楕円面200は、基本ボックス100の正面開口部101において切断されているので、2つの焦点のうち、1つの焦点、すなわち、第1焦点F1が図示されている。
【0070】
さらに、基本回転楕円面定義手段80は、基本ボックス100において、コントロールポイントBを決定する。図25に示すように、高さ方向および横方向[j]において、[0],[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8]の合計9箇所を決定する。この高さ方向および横方向[j]のコントロールポイントBは、基本ボックス100の4つの角部と、基本ボックス100の正面開口部101と基本回転楕円面200の開口部201との4つの接点とからなる。なお、始点[0]と終点[8]とは、同一ポイントである。
【0071】
また、図26に示すように、奥行き方向[i]において、[0],[1],[2],[3],[4]の合計5箇所を決定する。この奥行き方向[i]のコントロールポイントBは、基本ボックス100の底面の中心と基本回転楕円面200の頂点とがx軸上で相互に接する点と、基本ボックス100の底面と側面との角と、基本ボックス100の正面(正面開口部101)と側面との角と、基本ボックス100の側面の任意の2箇所とからなる。
【0072】
この結果、図27に示すように、コントロールポイントBの総数(j×i)は、(9×5=45)45ポイントとなる。この45ポイントのコントロールポイントB(i,j)の3次元座標は、下表1となる。
【0073】
【表1】
【0074】
このように、基本回転楕円面定義手段80は、前記基本リフレクタの大きさのデータに基づいて正面が開口された正面開口部101を有する基本ボックス100を決定し、また、前記コントロールポイントBのデータに基づいて前記基本ボックス100にコントロールポイントB[i][j]を決定し、さらに、上式(1)に示す2次式の有理Bスプライン曲面の式から前記基本ボックス100内にがたなく収納される基本回転楕円面200を定義する(第2ステップS2)。すなわち、基本回転楕円面200は、2個のパラメータ[u][w](uの奥行き方向と、wの高さ方向および横方向)から定義されることとなる。
【0075】
つぎに、入力手段86(第2入力手段)を介して、光源の位置データをCPU8に入力する(第3ステップS3)。
【0076】
CPU8は、光源位置設定手段81に演算を実行させる。すなわち、光源位置設定手段81により、前記第2ステップS2により定義された基本回転楕円面200を反射面とし、この基本回転楕円面200の光軸Z−Z上であって第1焦点F1よりも若干前方側(基本回転楕円面200の開口部201側)の位置に光源300が配置される。すると、図28に示すように、光源300からの光であって、基本回転楕円面200の反射面で反射された光を、基本回転楕円面200の開口部201の面、すなわち、基準面202に集めることができる。なお、図28において、光源300および第1焦点F1の位置とその引出し線とを明確にするために、光源300および第1焦点F1の近傍とその引き出し線の近傍における光路の図示は、省略されている。そして、光源300の位置が設定されると、図29に示すように、ほぼ円形の基本配光パターンが得られる。
【0077】
このように、光源位置設定手段81は、光源の位置データに基づいて、基本回転楕円面200を反射面とし、この反射面からの反射光が基本ボックス100の正面開口部101(リフレクタ3の正面開口部30)に集まってほぼ円形の配光パターンが得られるように、光源300の位置を基本回転楕円面200の第1焦点F1よりも前方側(集光レンズ4側)に設定する(第4ステップS4)。
【0078】
ところが、前記第2ステップS2により定義された基本回転楕円面200を反射面とし、前記第4ステップS4において所定の位置に光源300を配置させることにより得られる配光パターンは、図29に示すように、ほぼ円形をなす。このために、この図29に示す配光パターンは、自動車用前照灯の横長の配光パターンとしては、適さない。
【0079】
そこで、入力手段86(第3入力手段)を介して、コントロールポイントBをコントロールするデータをCPU8に入力する(第5ステップS5)。
【0080】
CPU8は、回転楕円面変形手段82に演算を実行させる。すなわち、回転楕円面変形手段82は、基本ボックス100の45ポイントのコントロールポイントBをコントロールして、基本回転楕円面200を、図30に示すように、Z軸方向(水平方向、左右方向)に引き伸ばし、かつ、y軸方向(垂直方向、上下方向)に押し潰した回転楕円面203に形成する。このとき、基本ボックス100は、同じく図30に示すように、Z軸方向(水平方向、左右方向)に引き伸ばされ、かつ、y軸方向(垂直方向、上下方向)に押し潰されたボックス103に形成される。このときのボックス103の45ポイントのコントロールポイントBの3次元座標は、下表2となる。
【0081】
【表2】
【0082】
前記のようにして形成された回転楕円面203を反射面とし、所定の位置の光源300を点灯することにより、図31に示すように、横長の配光パターンが得られる。この図31に示す横長の配光パターンは、自動車用前照灯の配光パターンに適している。この図31に示す配光パターンの左右両端部は、コーナーリング時の進行方向の路面などを照明する。
【0083】
このように、回転楕円面変形手段82は、コントロールデータに基づいて、基本ボックス100のコントロールポイントBをコントロールして、左右に横長の配光パターンが得られように、基本回転楕円面200を、水平方向に引き伸ばし、かつ、垂直方向に押し潰して変形させる(第6ステップS6)。
【0084】
しかしながら、前記第6ステップS6によって得られる配光パターンは、図31に示すように、左右両端部の下側辺がほぼ横長の半楕円形をなし勾配(垂直/水平)約1/2で傾斜している。このために、図31に示す配光パターンにおいては、左側約20°〜35°下側約5°〜10°の範囲、および、右側約20°〜35°下側約5°〜10°の範囲の大部分、すなわち、コーナーリング時の進行方向の手前側付近が照明されないこととなる。
【0085】
このために、入力手段86(第4入力手段)を介して、上式(1)の有理Bスプライン曲面の式におけるウエイトhの値をCPU8に入力する(第7ステップS7)。
【0086】
CPU8は、反射面構成手段83に演算を実行させる。すなわち、前記第6ステップS6で変形されたボックス103の45ポイントのコントロールポイントBのうち、配光パターンの左右両端部の制御に関与するポイント(図32中小円102で囲まれた部分のポイント)において、ウエイトhの値を、回転楕円面を定義する場合のh=0.707よりも小さい値に設定する。なお、小円102で囲まれた部分のポイントは、(2,1)、(3,1)、(4,1)、(2,5)、(3,5)、(4,5)である。
【0087】
ウエイトhの値を0.707よりも小さくすると、前記の図3に示すように、配光パターンの左右両端部の下側辺がほぼ横長の矩形をなす。このために、前記の図3に示す配光パターンにおいては、左側約20°〜33°下側約5°〜10°の範囲、および、右側約20°〜33°下側約5°〜10°の範囲の大部分、すなわち、コーナーリング時の進行方向の手前側付近が照明されることとなる。この結果、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上されることとなる。
【0088】
このように、反射面構成手段83は、前記第6ステップS6で変形されたボックス103のコントロールポイントBのうち、配光パターンの左右両端部の制御に関与するポイントのウエイトhの値を、回転楕円面を定義する場合よりも小さい値に設定して、前記第6ステップS6で得られる配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面を構成する(第8ステップS8)。
【0089】
前記第8ステップS8によって得られる配光パターンは、前記の図3に示すように、左右両端部の先端が左側約33°、右側約33°付近である。コーナーリング時の進行方向の視認性をさらに向上させるためには、前記の図3に示す配光パターンの左右両端部の先端をさらに左右に拡散させる必要がある。
【0090】
ここで、配光パターンの左右両端部を形成する反射面は、前記第3ステップで変形された回転楕円面203の反射面のうち、図30中小楕円204で囲まれた部分、すなわち、左右両側の出口側部分(反射光が出射する側部分)の反射面である。この小楕円204で囲まれた部分の反射面を局所的に制御することにより、配光パターンの左右両端部の先端をさらに左右に拡散させることができる。そして、小楕円204で囲まれた部分の反射面を局所的に制御するには、コントロールポイントBを、45ポイント以上、たとえば、19×83=1577ポイントに増加させる必要がある。
【0091】
このために、入力手段86(第5入力手段)を介して、前記第2ステップS2のコントロールポイントの数(45)よりも増加させた数(1577)のコントロールポイントのデータをCPU8に入力する(第9ステップS9)。
【0092】
CPU8は、拡散反射面部構成手段84に演算を実行させる。すなわち、コントロールポイントBを45ポイントから1577ポイントに増加させることにより、回転楕円面203の反射面の左右両側の出口側部分を局所的に制御することができる。これにより、前記の図12に示すように、左右両端部の先端が左右に約38°付近まで拡散された配光パターンが得られることとなり、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに向上されることとなる。
【0093】
このように、拡散反射面部構成手段84は、前記第2ステップS2の数よりも増加させたコントロールポイントBのデータに基づいて、前記第8ステップS8の前記反射面のうち前記配光パターンの左右両端部を形成する部分(図30中小楕円204で囲まれた部分)を局所的に制御して、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部30L、30Rを左側反射面および右側反射面にそれぞれ構成する(第10ステップS10)。
【0094】
なお、前記第10ステップS10によって得られる配光パターンは、前記の図12に示すように、5000cdのゾーンの左右両端が左側約15°付近、右側約15°付近に位置するので、拡散パターン部においてより十分な照度が得られない。
【0095】
そして、入力手段86(第6入力手段)を介して、CPU8に光度向上反射面部構成手段実行命令を入力する。すると、CPU8は、光度向上反射面部構成手段85に演算を実行させる。すなわち、光度向上反射面部構成手段85は、前記の図19に示すように、斜線部分に、放電灯2からの光を利用するために、放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rを構成するものである。この放射状の波形の光度向上反射面部31L、31Rは、前記の図20に示すように、斜線部分における反射面のある点を、前記の図20中の実線矢印で示す面の法線(n1、n2、n3)に対して、前記の図20中破線矢印で示す方向(−n1、−n2、n3)に移動させることにより、形成されるものである。
【0096】
このように、光度向上反射面部構成手段85は、前記第10ステップS10の前記拡散反射面部30L、30Rのうち、所定のすれ違い用の配光パターンを形成するときに前記光源からの光を利用していない部分に、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる光度向上反射面部31L、31Rを、構成する(第11ステップS11)。
【0097】
(実施の形態1、2、3以外の例の説明)
なお、前記実施の形態1、2、3においては、光源として、放電灯2を使用しているが、この発明においては、放電灯2のほかに、ハロゲンランプなどを使用しても良い。
【0098】
また、この実施の形態1、2、3においては、プロジェクタタイプの2灯式の自動車用前照灯(自動車用ヘッドランプ)について説明したが、この発明においては、プロジェクタタイプの4灯式の自動車用前照灯(自動車用ヘッドランプ)やプロジェクタタイプのフォグランプにも適用できる。
【0099】
さらに、この実施の形態1、2、3においては、すれ違い用の配光パターンについて説明したが、この発明においては、走行用の配光パターンにも適用できる。
【0100】
【発明の効果】
以上から明らかなように、この発明にかかる自動車用前照灯およびリフレクタおよびリフレクタの設計プログラム(請求項1、4、7)によれば、配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性が向上される。
【0101】
また、この発明にかかる自動車用前照灯およびリフレクタおよびリフレクタの設計プログラム(請求項2、5、8)によれば、拡散反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端をさらに左右に拡散させることができる。このために、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに向上される。
【0102】
また、この発明にかかる自動車用前照灯およびリフレクタおよびリフレクタの設計プログラム(請求項3、6、9)によれば、拡散反射面部の光度向上反射面部により、配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる。このために、コーナーリング時の進行方向の手前側付近と進行方向の遠方とを照明することができ、しかも、配光パターンの左右両端部の光度を上げることができるので、コーナーリング時の進行方向の視認性がさらに一段と向上される。
【0103】
また、この発明にかかるリフレクタ(請求項4)によれば、光源を前記の位置に配置させた条件下で、基本回転楕円面を変形させ、かつ、この変形回転楕円面のうち配光パターンの左右両端部を形成する部分をさらに変化させてリフレクタの反射面を構成するものであるから、リフレクタの反射面の構成が簡単であり、その結果、リフレクタの製造コストを安価にすることができる。
【0104】
また、この発明にかかるリフレクタの設計プログラム(請求項7)によれば、基本データ(基本リフレクタの大きさのデータ、コントロールポイントのデータ、2次式の有理Bスプライン曲面の式、光源の位置データ、コントロールポイントをコントロールするデータ、2次式の有理Bスプライン曲面の式におけるウエイトの値)に基づいて、目的とする配光パターンが得られるリフレクタの反射面を構成するものであるから、リフレクタを安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の自動車用前照灯およびそのリフレクタの実施の形態1を示すプロジェクタタイプの自動車用前照灯を示す横断面図である。
【図2】図1におけるII−II線概略断面図である。
【図3】全体の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図4】上側の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図5】下側の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図6】左側の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図7】右側の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図8】この発明の自動車用前照灯およびそのリフレクタの実施の形態2を示すリフレクタおよび反射面の概略正面図である。
【図9】図8におけるIX−IX線概略断面図である。
【図10】左側の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図11】右側の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図12】全体の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図13】この発明の自動車用前照灯およびそのリフレクタの実施の形態3を示すリフレクタおよび反射面の概略正面図である。
【図14】ハイビームにおいて左側の反射面および右側の反射面のうち斜線部分により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図15】ロービームにおいて左側の反射面および右側の反射面のうち斜線部分により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図16】ロービームにおいて左側の反射面および右側の反射面のうち斜線部分であって放射状の波形の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図17】ロービームにおいて左側の反射面および右側の反射面と斜線部分とにより得られる配光パターンを示す説明図である。
【図18】ロービームにおいて左側の反射面および右側の反射面と放射状の波形の反射面とにより得られる配光パターンを示す説明図である。
【図19】リフレクタおよび反射面および放射状の波形の反射面の概略を示す斜視図である。
【図20】放射状の波形の反射面の形成方法を示す説明図である。
【図21】全体の反射面により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図22】この発明のリフレクタの設計プログラムの実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図23】同じく、フローチャートである。
【図24】基本回転楕円面の定義を示す説明図である。
【図25】高さ方向および横方向のコントロールポイントを示す説明図である。
【図26】奥行き方向のコントロールポイントを示す説明図である。
【図27】全体のコントロールポイントを示す説明図である。
【図28】光源の設置状態を示す説明図である。
【図29】図28により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図30】回転楕円面を変形させた状態を示す説明図である。
【図31】図30により得られる配光パターンを示す説明図である。
【図32】変形させた回転楕円面のウエイトの値を変化させる状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 自動車用前照灯
2 放電灯
20 発光部
3 リフレクタ
30 正面開口部
3U、3D、3L、3R 反射面
30L、30R 拡散反射面部
31L、31R 放射状の波形の光度向上反射面部
4 集光レンズ
5 シェード
7 ホルダ
F1 第1焦点
Z−Z 光軸
100 基本ボックス
101 正面開口部
102 小円
103 ボックス
200 基本回転楕円面
201 開口部
202 基準面
203 回転楕円面
204 小楕円
300 光源
8 CPU
80 基本回転楕円面定義手段
81 光源位置設定手段
82 回転楕円面変形手段
83 反射面構成手段
84 拡散反射面部構成手段
85 光度向上反射面部構成手段
86 入力手段
87 出力手段
88 記憶手段
B コントロールポイント
h ウエイトの値
Claims (9)
- 配光パターンの左右両端部がコーナーリング時の進行方向を照明するプロジェクタタイプの自動車用前照灯において、
光源と、
前記光源からの光を反射させる自由曲面の反射面であって、回転楕円面を基本とする反射面を有するリフレクタと、
前記反射面からの反射光を前方に照射する集光レンズと、
を備え、
前記光源は、前記基本回転楕円面の第1焦点よりも前記集光レンズ側に配置されており、
前記反射面は、前記基本回転楕円面を変形させ、かつ、前記変形回転楕円面のうち前記配光パターンの左右両端部を形成する部分をさらに変化させて構成された反射面であって、前記配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面である、
ことを特徴とする自動車用前照灯。 - 前記反射面のうち前記配光パターンの左右両端部を形成する部分には、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部が構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の自動車用前照灯。
- 前記拡散反射面部のうち、所定のすれ違い用の配光パターンを形成するときに前記光源からの光を利用していない部分には、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる光度向上反射面部が構成されている、ことを特徴とする請求項2に記載の自動車用前照灯。
- 光源と、
前記光源からの光を反射させる自由曲面の反射面であって、回転楕円面を基本とする反射面を有するリフレクタと、
前記リフレクタの反射面からの反射光を前方に照射する集光レンズと、
を備え、
前記集光レンズから照射された配光パターンの左右両端部がコーナーリング時の進行方向を照明するプロジェクタタイプの自動車用前照灯において、
前記リフレクタの反射面は、前記光源を前記基本回転楕円面の第1焦点よりも前記集光レンズ側に配置させた条件下で、前記基本回転楕円面を変形させ、かつ、前記変形回転楕円面のうち前記配光パターンの左右両端部を形成する部分をさらに変化させて構成された反射面であって、前記配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面である、
ことを特徴とする自動車用前照灯におけるリフレクタ。 - 前記リフレクタの反射面のうち前記配光パターンの左右両端部を形成する部分には、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部が構成されている、ことを特徴とする請求項4に記載の自動車用前照灯におけるリフレクタ。
- 前記リフレクタの拡散反射面部のうち、所定のすれ違い用の配光パターンを形成するときに前記光源からの光を利用していない部分には、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる光度向上反射面部が構成されている、ことを特徴とする請求項5に記載の自動車用前照灯におけるリフレクタ。
- 光源と、
前記光源からの光を反射させる自由曲面の反射面を有するリフレクタと、
前記リフレクタの反射面からの反射光を前方に照射する集光レンズと、
を備え、
前記集光レンズから照射された配光パターンのうち左右両端部がコーナーリング時の進行方向を照明するプロジェクタタイプの自動車用前照灯において、
前記リフレクタを設計するために、コンピュータに、
入力手段が、基本リフレクタの大きさのデータおよびコントロールポイントのデータを基本回転楕円面定義手段に入力する第1ステップと、
前記基本回転楕円面定義手段が、前記基本リフレクタの大きさのデータに基づいて正面が開口された基本ボックスを決定し、また、前記コントロールポイントのデータに基づいて前記基本ボックスにコントロールポイントを決定し、さらに、2次式の有理Bスプライン曲面の式から前記基本ボックス内にがたなく収納される基本回転楕円面を定義する第2ステップと、
前記入力手段が、前記光源の位置データを光源位置設定手段に入力する第3ステップと、
前記光源位置設定手段が、前記光源の位置データに基づいて、前記基本回転楕円面を反射面とし、前記反射面からの反射光が前記基本ボックスの正面開口部に集まってほぼ円形の配光パターンが得られるように、前記光源の位置を前記基本回転楕円面の第1焦点よりも前記集光レンズ側に設定する第4ステップと、
前記入力手段が、前記コントロールポイントをコントロールするデータを回転楕円面変形手段に入力する第5ステップと、
前記回転楕円面変形手段が、前記コントロールデータに基づいて、前記基本ボックスのコントロールポイントをコントロールして、左右に横長の配光パターンが得られように、前記基本回転楕円面を、水平方向に引き伸ばし、かつ、垂直方向に押し潰して変形させる第6ステップと、
前記入力手段が、前記2次式の有理Bスプライン曲面の式におけるウエイトの値を反射面構成手段に入力する第7ステップと、
前記反射面構成手段が、前記第6ステップで変形されたボックスのコントロールポイントのうち、前記配光パターンの左右両端部の制御に関与するポイントのウエイトの値を、回転楕円面を定義する場合よりも小さい値に設定して、前記第6ステップで得られる配光パターンの左右両端部をほぼ矩形形状に形成してコーナーリング時の進行方向の手前側付近をも照明することができる反射面を構成する第8ステップと、
を実行させるためのプロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタの設計プログラム。 - 前記リフレクタを設計するために、コンピュータに、
前記請求項7に記載の第1ステップから第8ステップと、
前記入力手段が、前記第1ステップのコントロールポイントの数よりも増加させた数のコントロールポイントのデータを拡散反射面部構成手段に入力する第9ステップと、
前記拡散反射面部構成手段が、前記第1ステップの数よりも増加させたコントロールポイントのデータに基づいて、前記第8ステップの前記反射面のうち前記配光パターンの左右両端部を形成する部分を局所的に制御して、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成された左右両端部の先端を左右に拡散させることができる拡散反射面部を前記反射面に構成する第10ステップと、
を実行させるための請求項7に記載のプロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタの設計プログラム。 - 前記リフレクタを設計するために、コンピュータに、
前記請求項8に記載の第1ステップから第10ステップと、
前記光度向上反射面部構成手段が、前記第10ステップの前記拡散反射面部のうち、所定のすれ違い用の配光パターンを形成するときに前記光源からの光を利用していない部分に、前記配光パターンのほぼ矩形形状に形成されかつ先端を左右に拡散された左右両端部の光度を上げることができる光度向上反射面部を、構成する第11ステップと、
を実行させるための請求項8に記載のプロジェクタタイプの自動車用前照灯におけるリフレクタの設計プログラム。
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