JPH0793045B2 - レフレクタ−及びレフレクタ−用断面曲線の設計方法 - Google Patents
レフレクタ−及びレフレクタ−用断面曲線の設計方法Info
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- JPH0793045B2 JPH0793045B2 JP4161037A JP16103792A JPH0793045B2 JP H0793045 B2 JPH0793045 B2 JP H0793045B2 JP 4161037 A JP4161037 A JP 4161037A JP 16103792 A JP16103792 A JP 16103792A JP H0793045 B2 JPH0793045 B2 JP H0793045B2
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/10—Mirrors with curved faces
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- 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
- F21S41/331—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of complete annular areas
- F21S41/332—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of complete annular areas with continuity at the junction between adjacent areas
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- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単に可視光線等の光線
を反射させるだけでなく、あらゆるスペクトル帯及びそ
の他のウェ−ブやラジュ−ション、例えば音波や衝撃波
や電磁波等の反射に有用なレフレクタ−及びレフレクタ
−用断面曲線の設計方法に関するものである。
を反射させるだけでなく、あらゆるスペクトル帯及びそ
の他のウェ−ブやラジュ−ション、例えば音波や衝撃波
や電磁波等の反射に有用なレフレクタ−及びレフレクタ
−用断面曲線の設計方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のレフレクタ−は、使用目的に応
じて非常に多くの異なった要望、例えば希望距離での高
密度のエネルギ−集中や、また一定距離での均一なエネ
ルギ−分布等の要望が課せられる。また、これに合わせ
てレフレクタ−の寸法や放射線の放射角度等の仕様も課
せられる。現状では所定の要望と仕様を満足させる断面
曲線(反射面の断面形状)が個別に設計されている。
じて非常に多くの異なった要望、例えば希望距離での高
密度のエネルギ−集中や、また一定距離での均一なエネ
ルギ−分布等の要望が課せられる。また、これに合わせ
てレフレクタ−の寸法や放射線の放射角度等の仕様も課
せられる。現状では所定の要望と仕様を満足させる断面
曲線(反射面の断面形状)が個別に設計されている。
【0003】また、レフレクタ−用断面曲線の設計を好
適に行なうためには、上記要望及び仕様の他に下記(1)
〜(3) の条件をクリアする必要がある。
適に行なうためには、上記要望及び仕様の他に下記(1)
〜(3) の条件をクリアする必要がある。
【0004】(1) 希望の配光になるように断面曲線を設
計するためには、曲線上の任意の1点から曲線を変え
る、つまり接線の角度を自由に変更できなければならな
い。
計するためには、曲線上の任意の1点から曲線を変え
る、つまり接線の角度を自由に変更できなければならな
い。
【0005】(2) 断面曲線は基本的に滑らかでなければ
ならず、角があってはならない。この滑らかな曲線とは
曲線上のどの点でも微分できる曲線のことであり、角が
あると該角の前後に入射した光線が配光上で重なり合う
ように或いは離れるように反射され、回転体のレフレク
タ−では明暗の環が配光上に現れ、また溝形のレフレク
タ−では明暗の帯が配光上に現れてしまう。
ならず、角があってはならない。この滑らかな曲線とは
曲線上のどの点でも微分できる曲線のことであり、角が
あると該角の前後に入射した光線が配光上で重なり合う
ように或いは離れるように反射され、回転体のレフレク
タ−では明暗の環が配光上に現れ、また溝形のレフレク
タ−では明暗の帯が配光上に現れてしまう。
【0006】(3) 設計された断面曲線は、その曲線上の
あるゆる点を数字で表せなければならない。これによ
り、曲線上の点の接線が計算可能となり、反射の法則
(入射角と反射角は等しい)から反射光とレフレクタ−
の配光を事前に算出できるようになる。任意に描いた曲
線はこの条件を満足することができない。
あるゆる点を数字で表せなければならない。これによ
り、曲線上の点の接線が計算可能となり、反射の法則
(入射角と反射角は等しい)から反射光とレフレクタ−
の配光を事前に算出できるようになる。任意に描いた曲
線はこの条件を満足することができない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の要望及び仕様、
そして条件をクリアするために、レンズ等のエレメント
を使用したものが存在するが、補助エレメントによって
レフレクタ−自体の構造が複雑化し高価になる欠点があ
る。
そして条件をクリアするために、レンズ等のエレメント
を使用したものが存在するが、補助エレメントによって
レフレクタ−自体の構造が複雑化し高価になる欠点があ
る。
【0008】一方、円錐曲線を利用したレフレクタ−用
断面曲線の設計方法も種々提案されている。円錐曲線は
曲線自体を算出できること、また滑らかな曲線であると
いった特徴を持ち、その配光分布を事前に算出すること
ができる。
断面曲線の設計方法も種々提案されている。円錐曲線は
曲線自体を算出できること、また滑らかな曲線であると
いった特徴を持ち、その配光分布を事前に算出すること
ができる。
【0009】しかしながら、円錐曲線では曲線上のある
点で接線を自由に変更することができず、パラメ−タが
決まると接線は自動的に決定されてしまう。例えば、放
物線の接線は、焦点から放射された光が反射されてレフ
レクタ−の光軸に平行に進むように曲線上で変化する。
また、円錐曲線の反射特性はパラメ−タの大きさや比率
を変えても変化することができず、配光分布を均一にで
きないという基本的な欠点がある。
点で接線を自由に変更することができず、パラメ−タが
決まると接線は自動的に決定されてしまう。例えば、放
物線の接線は、焦点から放射された光が反射されてレフ
レクタ−の光軸に平行に進むように曲線上で変化する。
また、円錐曲線の反射特性はパラメ−タの大きさや比率
を変えても変化することができず、配光分布を均一にで
きないという基本的な欠点がある。
【0010】ドイツ特許公開第3744563A1号に
は、自転車用の前照灯に用いられるレフレクタ−が示さ
れている。このレフレクタ−はその一部に放物線が用い
られており、中央部の曲線を複雑な計算によって決定し
ている。また、ドイツ特許公開第3507143号に
は、円錐曲線のセグメントが互いに結合されたレフレク
タ−が示されている。しかし、セグメントの結合点に角
が存在するため上記(2)の条件を満たすことができな
い。
は、自転車用の前照灯に用いられるレフレクタ−が示さ
れている。このレフレクタ−はその一部に放物線が用い
られており、中央部の曲線を複雑な計算によって決定し
ている。また、ドイツ特許公開第3507143号に
は、円錐曲線のセグメントが互いに結合されたレフレク
タ−が示されている。しかし、セグメントの結合点に角
が存在するため上記(2)の条件を満たすことができな
い。
【0011】さらに、米国特許第4730240号に
は、異なった2つの放物線のセグメントを「スム−ズ」
な曲線で結びつけたレフレクタ−が示されている。この
特許公報にはスム−ズな曲線を得るための座標表が提示
されているが、どのようにその曲線が算出されるかにつ
いては全く述べられていない。つまり、このレフレクタ
−は上記(3) の条件を満たしておらず、配光分布を事前
に算出することができない。
は、異なった2つの放物線のセグメントを「スム−ズ」
な曲線で結びつけたレフレクタ−が示されている。この
特許公報にはスム−ズな曲線を得るための座標表が提示
されているが、どのようにその曲線が算出されるかにつ
いては全く述べられていない。つまり、このレフレクタ
−は上記(3) の条件を満たしておらず、配光分布を事前
に算出することができない。
【0012】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、レンズ等の補助エレメン
トを使用せず、反射特性及び配光分布を自由に且つ容易
に調整できるレフレクタ−及びレフレクター用断面曲線
の設計方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、レンズ等の補助エレメン
トを使用せず、反射特性及び配光分布を自由に且つ容易
に調整できるレフレクタ−及びレフレクター用断面曲線
の設計方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明に係るレフレクターは、レフレクタ
ーの断面曲線が、少なくとも2つの円錐曲線セグメント
を結合して構成されると共に、各円錐曲線セグメントの
結合点の接線が互いに一致し、且つ各円錐曲線セグメン
トの焦点が離れている、ことを特徴としている。
め、請求項1の発明に係るレフレクターは、レフレクタ
ーの断面曲線が、少なくとも2つの円錐曲線セグメント
を結合して構成されると共に、各円錐曲線セグメントの
結合点の接線が互いに一致し、且つ各円錐曲線セグメン
トの焦点が離れている、ことを特徴としている。
【0014】請求項2の発明に係るレフレクターは、請
求項1記載のレフレクターにおいて、円錐曲線セグメン
トが同一種類の円錐曲線から成り、セグメント結合点と
各円錐曲線セグメントの焦点が一直線上に位置する、こ
とを特徴としている。
求項1記載のレフレクターにおいて、円錐曲線セグメン
トが同一種類の円錐曲線から成り、セグメント結合点と
各円錐曲線セグメントの焦点が一直線上に位置する、こ
とを特徴としている。
【0015】請求項3の発明に係るレフレクターは、請
求項2記載のレフレクターにおいて、円錐曲線セグメン
トが楕円または双曲線から成り、夫々のパラメ−タ係数
が一致する、ことを特徴としている。
求項2記載のレフレクターにおいて、円錐曲線セグメン
トが楕円または双曲線から成り、夫々のパラメ−タ係数
が一致する、ことを特徴としている。
【0016】請求項4の発明の係るレフレクター用断面
曲線の設計方法は、少なくとも2つの円錐曲線をこれら
の頂点が基準軸上の1点で一致するように配置し、各円
錐曲線上にセグメント結合点を決めて該結合点における
接線を夫々求め、該接線が平行になるように何れか一方
の円錐曲線を回転させた後、結合点が一致するように円
錐曲線を平行移動させてセグメント結合を行う、ことを
特徴としている。
曲線の設計方法は、少なくとも2つの円錐曲線をこれら
の頂点が基準軸上の1点で一致するように配置し、各円
錐曲線上にセグメント結合点を決めて該結合点における
接線を夫々求め、該接線が平行になるように何れか一方
の円錐曲線を回転させた後、結合点が一致するように円
錐曲線を平行移動させてセグメント結合を行う、ことを
特徴としている。
【0017】請求項5の発明に係るレフレクター用断面
曲線の設計方法は、同一種類の少なくとも2つの円錐曲
線をこれらの焦点が基準軸上の1点で一致するように配
置し、該焦点を通る直線と各円錐曲線との交点からセグ
メント結合点を決め、結合点が一致するように円錐曲線
を直線に沿って平行移動させてセグメント結合を行う、
ことを特徴としている。
曲線の設計方法は、同一種類の少なくとも2つの円錐曲
線をこれらの焦点が基準軸上の1点で一致するように配
置し、該焦点を通る直線と各円錐曲線との交点からセグ
メント結合点を決め、結合点が一致するように円錐曲線
を直線に沿って平行移動させてセグメント結合を行う、
ことを特徴としている。
【0018】請求項6の発明に係るレフレクター用断面
曲線の設計方法は、請求項4または5記載の設計方法に
準じて基準曲線を得る工程と、基準軸上の定点を通る直
線と基準曲線との交点を求め、該定点と交点との距離に
係数を乗じて直線上に座標点を算出し、直線と基準軸と
の角度を変化させつつこれを繰り返して複数の座標点を
得た後、座標点の集合から断面曲線を得る工程とを具備
した、ことを特徴としている。
曲線の設計方法は、請求項4または5記載の設計方法に
準じて基準曲線を得る工程と、基準軸上の定点を通る直
線と基準曲線との交点を求め、該定点と交点との距離に
係数を乗じて直線上に座標点を算出し、直線と基準軸と
の角度を変化させつつこれを繰り返して複数の座標点を
得た後、座標点の集合から断面曲線を得る工程とを具備
した、ことを特徴としている。
【0019】請求項7の発明に係るレフレクター用断面
曲線の設計方法は、2つの基準曲線のうち少なくとも一
方の曲線を請求項4また5記載の設計方法に準じて得る
工程と、基準軸上の定点を通る直線と2つの基準曲線と
の交点を求め、該交点間の距離に係数を乗じて直線上に
座標点を算出し、直線と基準軸との角度を変化させつつ
これを繰り返して複数の座標点を得た後、座標点の集合
から断面曲線を得る工程とを具備した、ことを特徴とし
ている。
曲線の設計方法は、2つの基準曲線のうち少なくとも一
方の曲線を請求項4また5記載の設計方法に準じて得る
工程と、基準軸上の定点を通る直線と2つの基準曲線と
の交点を求め、該交点間の距離に係数を乗じて直線上に
座標点を算出し、直線と基準軸との角度を変化させつつ
これを繰り返して複数の座標点を得た後、座標点の集合
から断面曲線を得る工程とを具備した、ことを特徴とし
ている。
【0020】
【作用】請求項1乃至3の発明に係るレフレクタ−で
は、断面曲線を構成する各セグメントが円錐曲線から成
るので、該断面曲線上のあらゆる点の接線を計算でき、
これにより反射特性及び配光分布を事前に算出できる。
また、各円錐曲線セグメントの結合点の接線が互いに一
致しているので、結合された複数の円錐曲線セグメント
は角なく滑らかに連続する。更に、各円錐曲線セグメン
トの焦点を一致させなくてよいので、該焦点を一致させ
ることによる設計上の束縛を排除できる。
は、断面曲線を構成する各セグメントが円錐曲線から成
るので、該断面曲線上のあらゆる点の接線を計算でき、
これにより反射特性及び配光分布を事前に算出できる。
また、各円錐曲線セグメントの結合点の接線が互いに一
致しているので、結合された複数の円錐曲線セグメント
は角なく滑らかに連続する。更に、各円錐曲線セグメン
トの焦点を一致させなくてよいので、該焦点を一致させ
ることによる設計上の束縛を排除できる。
【0021】請求項4及び5に係るレフレクター用断面
曲線の設計方法では、基礎となる円錐曲線に結合点を決
め、結合点の接線が一致するよう結合相手の円錐曲線を
移動させるだけで、請求項1乃至3に記載した断面曲線
を作成できる。
曲線の設計方法では、基礎となる円錐曲線に結合点を決
め、結合点の接線が一致するよう結合相手の円錐曲線を
移動させるだけで、請求項1乃至3に記載した断面曲線
を作成できる。
【0022】請求項6及び7に係るレフレクター用断面
曲線の設計方法では、請求項4または5で作成した断面
曲線をベースとし距離係数を用いて新たな座標点を求め
るだけで、非円錐曲線から成る断面曲線を作成できる。
曲線の設計方法では、請求項4または5で作成した断面
曲線をベースとし距離係数を用いて新たな座標点を求め
るだけで、非円錐曲線から成る断面曲線を作成できる。
【0023】
【実施例】図1及び図2にはレフレクタ−用断面曲線を
得るための第1の設計方法を示してある。レフレクタ−
の断面曲線は図2にRで示した太線部分が該当する。こ
の断面曲線Rは2つの放物線セグメントr1,r2から
成り、これらセグメントr1,r2を点A1,A2で直
接結合して構成されている。また、各放物線セグメント
r1,r2の結合点A1,A2の接線T1,T2は互い
に一致しており、これにより2つの放物線セグメントr
1,r2は角なく滑らかに連続している。
得るための第1の設計方法を示してある。レフレクタ−
の断面曲線は図2にRで示した太線部分が該当する。こ
の断面曲線Rは2つの放物線セグメントr1,r2から
成り、これらセグメントr1,r2を点A1,A2で直
接結合して構成されている。また、各放物線セグメント
r1,r2の結合点A1,A2の接線T1,T2は互い
に一致しており、これにより2つの放物線セグメントr
1,r2は角なく滑らかに連続している。
【0024】この断面曲線Rからは、該断面曲線Rを基
準軸Jを中心として回転させることで椀形のレフレクタ
−を、また断面曲線R1を図面手前側に平行移動させる
ことで溝形のレフレクタ−を夫々形成することができ
る。また、後述する楕円状の開口を有するレフレクタ−
(図15参照)の一断面としても利用できる。
準軸Jを中心として回転させることで椀形のレフレクタ
−を、また断面曲線R1を図面手前側に平行移動させる
ことで溝形のレフレクタ−を夫々形成することができ
る。また、後述する楕円状の開口を有するレフレクタ−
(図15参照)の一断面としても利用できる。
【0025】上記の断面曲線Rは以下のようにして設計
される。まず、図1に示すように、パラメ−タが異なる
2つの放物線P1,P2を、これらの頂点S1,S2が
基準軸J上の1点で一致するように配置する。ちなみ
に、図中のF1,F2は各放物線P1,P2の焦点で、
これらは基準軸J上にあって互いに離れている。
される。まず、図1に示すように、パラメ−タが異なる
2つの放物線P1,P2を、これらの頂点S1,S2が
基準軸J上の1点で一致するように配置する。ちなみ
に、図中のF1,F2は各放物線P1,P2の焦点で、
これらは基準軸J上にあって互いに離れている。
【0026】次いで、図2に示すように、両放物線P
1,P2上にセグメント結合点となる点A1と点A2を
決定し、各点A1,A2の接線T1,T2を求める。放
物線P1では点A1から頂点S1に向かう部分がセグメ
ントr1に、また放物線P2では点A2から点B2の部
分がセグメントr2になる。
1,P2上にセグメント結合点となる点A1と点A2を
決定し、各点A1,A2の接線T1,T2を求める。放
物線P1では点A1から頂点S1に向かう部分がセグメ
ントr1に、また放物線P2では点A2から点B2の部
分がセグメントr2になる。
【0027】次いで、接線T2が接線T1と平行になる
ように放物線P2を回転させ、続いて点A2が点A1と
一致するように放物線P2を平行移動させる。これによ
り、2つの放物線セグメントr1,r2が角なく滑らか
に結合され、図2に太線で示す断面曲線Rが形成され
る。
ように放物線P2を回転させ、続いて点A2が点A1と
一致するように放物線P2を平行移動させる。これによ
り、2つの放物線セグメントr1,r2が角なく滑らか
に結合され、図2に太線で示す断面曲線Rが形成され
る。
【0028】このように設計された断面曲線Rを持つレ
フレクタ−では、焦点F1に置かれた点光源から周縁部
に放射された光線を放物線P1のレフレクタ−に比べて
内側に反射させることができ、放物線P1よりも小さな
配光パタ−ンを得ることができる。しかも、2つの放物
線セグメントr1,r2から断面曲線Rを構成している
ので、断面曲線R上のあらゆる点の接線を計算できるの
で、これにより反射特性及び配光分布を事前に算出する
ことができる。更に、2つの放物線セグメントr1,r
2が角なく滑らかに連続しているので、角の存在によっ
て配光上に明暗の環や帯が生じることがなく、しかも均
一な配光が得られる。
フレクタ−では、焦点F1に置かれた点光源から周縁部
に放射された光線を放物線P1のレフレクタ−に比べて
内側に反射させることができ、放物線P1よりも小さな
配光パタ−ンを得ることができる。しかも、2つの放物
線セグメントr1,r2から断面曲線Rを構成している
ので、断面曲線R上のあらゆる点の接線を計算できるの
で、これにより反射特性及び配光分布を事前に算出する
ことができる。更に、2つの放物線セグメントr1,r
2が角なく滑らかに連続しているので、角の存在によっ
て配光上に明暗の環や帯が生じることがなく、しかも均
一な配光が得られる。
【0029】図3にはレフレクタ−用断面曲線を得るた
めの第2の設計方法を示してある。同図に太線で示した
断面曲線Rは、第1実施例と同様のセグメントr1,r
2から構成されている。設計に際しては、図1に示した
放物線P2を逆方向に回転してその接線T2を接線T1
に平行にした後、続いて点A2が点A1と一致するよう
に放物線P2を平行移動させて2つの放物線セグメント
r1,r2を結合させる。この場合も各放物線セグメン
トr1,r2の結合点A1,A2の接線T1,T2は互
いに一致しており、2つの放物線セグメントr1,r2
は角なく滑らかに連続する。
めの第2の設計方法を示してある。同図に太線で示した
断面曲線Rは、第1実施例と同様のセグメントr1,r
2から構成されている。設計に際しては、図1に示した
放物線P2を逆方向に回転してその接線T2を接線T1
に平行にした後、続いて点A2が点A1と一致するよう
に放物線P2を平行移動させて2つの放物線セグメント
r1,r2を結合させる。この場合も各放物線セグメン
トr1,r2の結合点A1,A2の接線T1,T2は互
いに一致しており、2つの放物線セグメントr1,r2
は角なく滑らかに連続する。
【0030】このように設計された断面曲線Rを持つレ
フレクタ−では、焦点F1に置かれた点光源から周縁部
に放射された光線を放物線P1のレフレクタ−に比べて
外側に反射させることができ、放物線P1よりも大きな
配光パタ−ンを得ることができる。
フレクタ−では、焦点F1に置かれた点光源から周縁部
に放射された光線を放物線P1のレフレクタ−に比べて
外側に反射させることができ、放物線P1よりも大きな
配光パタ−ンを得ることができる。
【0031】尚、円錐曲線であれば曲線上のどの点でも
接線の計算ができるので、上述の第1,第2の設計方法
では同一種類の円錐曲線セグメントだけではなく、異な
った種類の円錐曲線セグメント、例えば放物線と楕円の
セグメントも角なく滑らかに結合することができる。
接線の計算ができるので、上述の第1,第2の設計方法
では同一種類の円錐曲線セグメントだけではなく、異な
った種類の円錐曲線セグメント、例えば放物線と楕円の
セグメントも角なく滑らかに結合することができる。
【0032】図4にはレフレクタ−用断面曲線を得るた
めの第3の設計方法を示してある。設計に際しては、ま
ず、パラメ−タが異なる5つの放物線P1乃至P5を、
これらの焦点F1乃至F5が基準軸J上の1点で一致す
るように配置する。ちなみに、図中のS1乃至S5は各
放物線P1乃至P5の頂点であり、これらは基準軸J上
にあって互いに離れている。
めの第3の設計方法を示してある。設計に際しては、ま
ず、パラメ−タが異なる5つの放物線P1乃至P5を、
これらの焦点F1乃至F5が基準軸J上の1点で一致す
るように配置する。ちなみに、図中のS1乃至S5は各
放物線P1乃至P5の頂点であり、これらは基準軸J上
にあって互いに離れている。
【0033】次いで、焦点F1乃至F5が重なった点を
極座標の原点Oとし、該原点Oから基準軸Jとαの角度
をなす直線Sを引き、該直線Sと各放物線P1乃至P5
との交点A1乃至A5を求める。上記の配置形態では各
放物線P1乃至P5の点A1乃至A5の接線は全て平行
になる。
極座標の原点Oとし、該原点Oから基準軸Jとαの角度
をなす直線Sを引き、該直線Sと各放物線P1乃至P5
との交点A1乃至A5を求める。上記の配置形態では各
放物線P1乃至P5の点A1乃至A5の接線は全て平行
になる。
【0034】次いで、点A1乃至A5を境界として各放
物線P1乃至P5から2つのセグメント、例えば放物線
P3の点A3から頂点S3に向かうセグメントと放物線
P4の点A4から点B4のセグメントを選ぶ。
物線P1乃至P5から2つのセグメント、例えば放物線
P3の点A3から頂点S3に向かうセグメントと放物線
P4の点A4から点B4のセグメントを選ぶ。
【0035】次いで、点A4が点A3と一致するように
放物線P4のセグメントを直線Sに沿って矢印方向に平
行移動させて2つの放物線セグメントを結合する。結合
された各放物線セグメントの焦点F3,F4は離れてお
り、該焦点F3,F4とセグメント結合点A3,A4は
直線S上に位置する。この場合も各放物線セグメントの
結合点の接線は互いに一致しており、2つの放物線セグ
メントは角なく滑らかに連続する。
放物線P4のセグメントを直線Sに沿って矢印方向に平
行移動させて2つの放物線セグメントを結合する。結合
された各放物線セグメントの焦点F3,F4は離れてお
り、該焦点F3,F4とセグメント結合点A3,A4は
直線S上に位置する。この場合も各放物線セグメントの
結合点の接線は互いに一致しており、2つの放物線セグ
メントは角なく滑らかに連続する。
【0036】このように設計された断面曲線を持つレフ
レクタ−は、焦点F1に置かれた点光源から周縁部に放
射された光線を、放物線P3のレフレクタ−に比べて外
側に反射させることができ、放物線P3よりも大きな配
光パタ−ンを得ることができる。周縁部に放射された光
線を内側に反射させる場合には、内側の放物線P2の点
A2から点B2のセグメント、或いは放物線P1の点A
1から点B1のセグメントを平行移動させて結合すれば
よい。
レクタ−は、焦点F1に置かれた点光源から周縁部に放
射された光線を、放物線P3のレフレクタ−に比べて外
側に反射させることができ、放物線P3よりも大きな配
光パタ−ンを得ることができる。周縁部に放射された光
線を内側に反射させる場合には、内側の放物線P2の点
A2から点B2のセグメント、或いは放物線P1の点A
1から点B1のセグメントを平行移動させて結合すれば
よい。
【0037】上記第3の設計方法では、結合に際し第
1,第2の設計方法のようなセグメントの回転工程が不
要で断面曲線の設計を簡略化することができ、別のセグ
メントを平行移動させるだけで希望の配光分布に対応し
たセグメントを迅速に選択できる利点がある。また、原
点Oを通る直線Sと各放物線P1乃至P5との交点A1
乃至A5からセグメント結合点を簡単に決定できる利点
がある。ちなみに、本設計方法は放物線に限らず、円
(円弧)の場合にも利用できる。
1,第2の設計方法のようなセグメントの回転工程が不
要で断面曲線の設計を簡略化することができ、別のセグ
メントを平行移動させるだけで希望の配光分布に対応し
たセグメントを迅速に選択できる利点がある。また、原
点Oを通る直線Sと各放物線P1乃至P5との交点A1
乃至A5からセグメント結合点を簡単に決定できる利点
がある。ちなみに、本設計方法は放物線に限らず、円
(円弧)の場合にも利用できる。
【0038】図5にはレフレクタ−用断面曲線を得るた
めの第4の設計方法を示してある。本設計方法は上記第
3の設計方法を楕円に適用したものである。設計に際し
ては、まず、パラメ−タ係数が一致し大きさが異なる5
つの楕円E1乃至E5を、これらの焦点F1乃至F5が
基準軸J上の1点で一致するように配置する。ちなみ
に、ここで言うパラメ−タ係数とは楕円の長軸と短軸と
の比(b/a)である。また、図中のS1乃至S5は各
楕円E1乃至E5の頂点であり、これらは基準軸J上に
あって互いが離れている。
めの第4の設計方法を示してある。本設計方法は上記第
3の設計方法を楕円に適用したものである。設計に際し
ては、まず、パラメ−タ係数が一致し大きさが異なる5
つの楕円E1乃至E5を、これらの焦点F1乃至F5が
基準軸J上の1点で一致するように配置する。ちなみ
に、ここで言うパラメ−タ係数とは楕円の長軸と短軸と
の比(b/a)である。また、図中のS1乃至S5は各
楕円E1乃至E5の頂点であり、これらは基準軸J上に
あって互いが離れている。
【0039】次いで、焦点F1乃至F5が重なった点を
極座標の原点Oとし、該原点Oから基準軸Jとαの角度
をなす直線Sを引き、該直線Sと各楕円E1乃至E5と
の交点A1乃至A5を求める。上記の配置形態では各楕
円E1乃至E5の点A1乃至A5の接線は全て平行にな
る。
極座標の原点Oとし、該原点Oから基準軸Jとαの角度
をなす直線Sを引き、該直線Sと各楕円E1乃至E5と
の交点A1乃至A5を求める。上記の配置形態では各楕
円E1乃至E5の点A1乃至A5の接線は全て平行にな
る。
【0040】次いで、点A1乃至A5を境界として各楕
円E1乃至E5から2つのセグメント、例えば楕円E3
の点A3から頂点S3に向かうセグメントと楕円E4の
点A4から点B4のセグメントを選ぶ。
円E1乃至E5から2つのセグメント、例えば楕円E3
の点A3から頂点S3に向かうセグメントと楕円E4の
点A4から点B4のセグメントを選ぶ。
【0041】次いで、点A4が点A3と一致するように
楕円E4のセグメントを直線Sに沿って矢印方向に平行
移動させて2つの楕円セグメントを結合する。結合され
た各楕円セグメントの焦点F3,F4は離れており、該
焦点F3,F4と結合点A3,A4は直線S上に位置す
る。この場合も各楕円セグメントの結合点の接線は互い
に一致しており、2つの楕円セグメントは角なく滑らか
に連続する。
楕円E4のセグメントを直線Sに沿って矢印方向に平行
移動させて2つの楕円セグメントを結合する。結合され
た各楕円セグメントの焦点F3,F4は離れており、該
焦点F3,F4と結合点A3,A4は直線S上に位置す
る。この場合も各楕円セグメントの結合点の接線は互い
に一致しており、2つの楕円セグメントは角なく滑らか
に連続する。
【0042】このように設計された断面曲線を持つレフ
レクタ−は、焦点F1に置かれた点光源から周縁部に放
射された光線を、楕円E3のレフレクタ−に比べて外側
に反射させることができ、楕円E3よりも大きな配光パ
タ−ンを得ることができる。周縁部に放射された光線を
内側に反射をさせる場合には、内側の楕円E2の点A2
から点B2のセグメント、或いは放物線E1の点A1か
ら点B1のセグメントを平行移動させて結合すればよ
い。
レクタ−は、焦点F1に置かれた点光源から周縁部に放
射された光線を、楕円E3のレフレクタ−に比べて外側
に反射させることができ、楕円E3よりも大きな配光パ
タ−ンを得ることができる。周縁部に放射された光線を
内側に反射をさせる場合には、内側の楕円E2の点A2
から点B2のセグメント、或いは放物線E1の点A1か
ら点B1のセグメントを平行移動させて結合すればよ
い。
【0043】上記第4の設計方法でも、結合に際し第
1,第2の設計方法のようなセグメントの回転工程が不
要で断面曲線の設計を簡略化することができる。ちなみ
に、本設計方法は楕円に限らず、双曲線にも利用でき
る。
1,第2の設計方法のようなセグメントの回転工程が不
要で断面曲線の設計を簡略化することができる。ちなみ
に、本設計方法は楕円に限らず、双曲線にも利用でき
る。
【0044】図6にはレフレクタ−用断面曲線を得るた
めの第5の設計方法を示してある。本設計方法は、上述
の第4の設計方法で得られた断面曲線に3つ目の楕円セ
グメントを結合したものである。設計に際しては、上記
と同手順で2つの楕円E3,E4のセグメントを結合し
た後、楕円E5をその焦点F5が移動した楕円E4の焦
点F4と一致するように、また両者の中心軸(図示省
略)が一致するように配置する。
めの第5の設計方法を示してある。本設計方法は、上述
の第4の設計方法で得られた断面曲線に3つ目の楕円セ
グメントを結合したものである。設計に際しては、上記
と同手順で2つの楕円E3,E4のセグメントを結合し
た後、楕円E5をその焦点F5が移動した楕円E4の焦
点F4と一致するように、また両者の中心軸(図示省
略)が一致するように配置する。
【0045】次いで、基準軸Jとα’の角度をなす直線
と上記結合曲線との交点から第2の結合点C4を求め、
重なり合った焦点F4,F5から楕円E4の第2の結合
点C4を通る直線S’を引き、該直線S’と楕円E5と
の交点C5を求める。
と上記結合曲線との交点から第2の結合点C4を求め、
重なり合った焦点F4,F5から楕円E4の第2の結合
点C4を通る直線S’を引き、該直線S’と楕円E5と
の交点C5を求める。
【0046】次いで、点C5が点C4に一致するように
楕円E5のセグメントを直線S’に沿って矢印方向に平
行移動させて、楕円E5の点C4から点B5のセグメン
トを上記結合曲線に結合させる。これにより、3つの楕
円セグメントによる断面曲線が形成される。結合された
2つ目と3つ目の楕円セグメントの焦点F4,F5は1
つ目の楕円セグメントの焦点F3と離れており、1つ目
の楕円セグメントの焦点F3と結合点A3,A4は直線
S上に位置し、また2つ目と3つ目の楕円セグメントの
焦点F4,F5と結合点C4,C5は直線S’上に位置
する。この場合も各楕円セグメントの結合点の接線は互
いに一致しており、3つの楕円セグメントは角なく滑ら
かに連続する。
楕円E5のセグメントを直線S’に沿って矢印方向に平
行移動させて、楕円E5の点C4から点B5のセグメン
トを上記結合曲線に結合させる。これにより、3つの楕
円セグメントによる断面曲線が形成される。結合された
2つ目と3つ目の楕円セグメントの焦点F4,F5は1
つ目の楕円セグメントの焦点F3と離れており、1つ目
の楕円セグメントの焦点F3と結合点A3,A4は直線
S上に位置し、また2つ目と3つ目の楕円セグメントの
焦点F4,F5と結合点C4,C5は直線S’上に位置
する。この場合も各楕円セグメントの結合点の接線は互
いに一致しており、3つの楕円セグメントは角なく滑ら
かに連続する。
【0047】上記第5の設計方法では3つの楕円セグメ
ントを結合させた例を示したが、同方法は4つ以上の楕
円セグメントを結合する場合に適用できることは勿論で
ある。ちなみに、本設計方法は楕円に限らず、放物線や
円(円弧)や双曲線の場合にも利用できる。
ントを結合させた例を示したが、同方法は4つ以上の楕
円セグメントを結合する場合に適用できることは勿論で
ある。ちなみに、本設計方法は楕円に限らず、放物線や
円(円弧)や双曲線の場合にも利用できる。
【0048】図7には上述の第5の設計方法に準じて形
成されたレフレクタ−用断面曲線を示してある。同図に
示した断面曲線Rは、パラメメ−タ係数(b/a)が
0.87の楕円を基礎とし、6つの楕円セグメントを角
度α,α’…が20°大きくなる毎に順次結合して設計
されている。つまり、断面曲線における各楕円セグメン
トのパラメ−タは角度が大きくなるに従って、1つ目の
楕円セグメントに対して1.4倍,1.7倍,2.1
倍,2.5倍,4.2倍の順で大きくなっている。
成されたレフレクタ−用断面曲線を示してある。同図に
示した断面曲線Rは、パラメメ−タ係数(b/a)が
0.87の楕円を基礎とし、6つの楕円セグメントを角
度α,α’…が20°大きくなる毎に順次結合して設計
されている。つまり、断面曲線における各楕円セグメン
トのパラメ−タは角度が大きくなるに従って、1つ目の
楕円セグメントに対して1.4倍,1.7倍,2.1
倍,2.5倍,4.2倍の順で大きくなっている。
【0049】図中のE1は最も内側に配置された基礎と
なる楕円、F1はその焦点、F1’は2次焦点である。
この断面曲線を持つレフレクタ−では、焦点F1から照
射された光線は、レフレクタ−の周縁部に近づくに従っ
て2次焦点F1’からさらに離れて基準軸Jを横切るの
で、通常の楕円形レフレクタ−と比較してコンパクトで
均一な配光が得られる。
なる楕円、F1はその焦点、F1’は2次焦点である。
この断面曲線を持つレフレクタ−では、焦点F1から照
射された光線は、レフレクタ−の周縁部に近づくに従っ
て2次焦点F1’からさらに離れて基準軸Jを横切るの
で、通常の楕円形レフレクタ−と比較してコンパクトで
均一な配光が得られる。
【0050】上述の各設計方法を総括すると下記のよう
になる。 (a) まず、1つの円錐曲線を基礎曲線として選択する。
この円錐曲線はレフレクタ−の内側、つまり基準軸と接
する1つ目のセグメントになるもので、与えられた仕様
(レフレクタ−の寸法や照射距離等)と所望の配光分布
になるべく近づくようなものを選ぶことが肝要である。
になる。 (a) まず、1つの円錐曲線を基礎曲線として選択する。
この円錐曲線はレフレクタ−の内側、つまり基準軸と接
する1つ目のセグメントになるもので、与えられた仕様
(レフレクタ−の寸法や照射距離等)と所望の配光分布
になるべく近づくようなものを選ぶことが肝要である。
【0051】(b) 次に、基礎となる円錐曲線上の点の接
線を種々求め、各点での光源からの入射角と反射角を算
出し、さらに反射された光線の被照射面での密度を計算
して最終的な配光分布を算出する。
線を種々求め、各点での光源からの入射角と反射角を算
出し、さらに反射された光線の被照射面での密度を計算
して最終的な配光分布を算出する。
【0052】(c) 次に、上記の配光分布から改善を必要
とする角度(位置)を求め、その角度で他のセグメント
と結合し、さらに配光分布を算出する。この際、図4以
降で説明した第3乃至第5の設計方法を用いると、異な
ったセグメントをどの点でも簡単に直接結合できるので
これを繰り返すことで最適なセグメントと最適な結合点
が選択でき、また異なったセグメントを自由に何度も結
合できるので断面曲線全体を目的の配光になるように設
計できる。
とする角度(位置)を求め、その角度で他のセグメント
と結合し、さらに配光分布を算出する。この際、図4以
降で説明した第3乃至第5の設計方法を用いると、異な
ったセグメントをどの点でも簡単に直接結合できるので
これを繰り返すことで最適なセグメントと最適な結合点
が選択でき、また異なったセグメントを自由に何度も結
合できるので断面曲線全体を目的の配光になるように設
計できる。
【0053】ところで、上述の各設計方法は、円錐曲線
のみならず非円錐曲線の設計にも展開することができ
る。非円錐曲線がレフレクタ−用断面曲線として何故有
用かは下記の理由による。つまり、円錐曲線セグメント
の結合で設計された断面曲線には、使用された円錐曲線
の反射特性、例えば楕円セグメントの結合で構成された
断面曲線であれば楕円の反射特性が残っている。つま
り、非円錐曲線をレフレクタ−用断面曲線に使用すれ
ば、円錐曲線の反射特性から完全に自由となり、所望の
配光分布を得易くなる。以下に非円錐曲線から成る断面
曲線の設計方法をいくつか例示する。
のみならず非円錐曲線の設計にも展開することができ
る。非円錐曲線がレフレクタ−用断面曲線として何故有
用かは下記の理由による。つまり、円錐曲線セグメント
の結合で設計された断面曲線には、使用された円錐曲線
の反射特性、例えば楕円セグメントの結合で構成された
断面曲線であれば楕円の反射特性が残っている。つま
り、非円錐曲線をレフレクタ−用断面曲線に使用すれ
ば、円錐曲線の反射特性から完全に自由となり、所望の
配光分布を得易くなる。以下に非円錐曲線から成る断面
曲線の設計方法をいくつか例示する。
【0054】図8には非円錐曲線から成るレフレクタ−
用断面曲線を得るための第6の設計方法を示してある。
同図に示した断面曲線R1は上記第1乃至第5の設計方
法に準じて設計されたもので、複数の円錐曲線セグメン
トを滑らかに結合して構成されている。また、断面曲線
R2は断面曲線R1をベ−スとし、距離係数により新し
く形成された非円錐曲線である。
用断面曲線を得るための第6の設計方法を示してある。
同図に示した断面曲線R1は上記第1乃至第5の設計方
法に準じて設計されたもので、複数の円錐曲線セグメン
トを滑らかに結合して構成されている。また、断面曲線
R2は断面曲線R1をベ−スとし、距離係数により新し
く形成された非円錐曲線である。
【0055】この距離係数は本出願人による先の出願
(特開平3−30204号公報参照)で説明したものと
同様のものである。本例の場合では、基準軸J上に定め
た原点Oを通る直線Sが断面曲線R1,R2と交わる点
A,Bと原点Oとの距離O−A,O−Bの比(O−B/
O−A)が距離係数kとなる。つまり、断面曲線R2
は、原点Oを通る直線Sと基準軸jとのなす角度αを変
化させた際に得られる距離O−Aと距離係数kとの積に
よって算出される座標点の集合から形成される。
(特開平3−30204号公報参照)で説明したものと
同様のものである。本例の場合では、基準軸J上に定め
た原点Oを通る直線Sが断面曲線R1,R2と交わる点
A,Bと原点Oとの距離O−A,O−Bの比(O−B/
O−A)が距離係数kとなる。つまり、断面曲線R2
は、原点Oを通る直線Sと基準軸jとのなす角度αを変
化させた際に得られる距離O−Aと距離係数kとの積に
よって算出される座標点の集合から形成される。
【0056】本例における距離係数kは1よりも大き
く、角度αが大きくなるに従って小さくなり1に近付い
てくる。この距離係数kは1よりも小さくてもよく、こ
の場合には断面曲線R2は断面曲線R1の内側に形成さ
れる。
く、角度αが大きくなるに従って小さくなり1に近付い
てくる。この距離係数kは1よりも小さくてもよく、こ
の場合には断面曲線R2は断面曲線R1の内側に形成さ
れる。
【0057】このように設計された断面曲線R2は、円
錐曲線セグメントを結合したものとは異なった非円錐曲
線となる。断面曲線R2を一義的に表す方程式は存在し
ないが、上記角度αの間隔を小さくすることで断面曲線
R2はより滑らかになり、また微分できるようにもな
る。換言すれば、断面曲線R2上の点の接線を算出する
ためには、角度αの間隔を断面曲線R2を微分できる位
に小さくする必要がある。これにより、断面曲線R2の
配光分布を事前に算出することができる。ちなみに、図
9には上記断面曲線R2を持つレフレクタ−の反射特性
を示してある。
錐曲線セグメントを結合したものとは異なった非円錐曲
線となる。断面曲線R2を一義的に表す方程式は存在し
ないが、上記角度αの間隔を小さくすることで断面曲線
R2はより滑らかになり、また微分できるようにもな
る。換言すれば、断面曲線R2上の点の接線を算出する
ためには、角度αの間隔を断面曲線R2を微分できる位
に小さくする必要がある。これにより、断面曲線R2の
配光分布を事前に算出することができる。ちなみに、図
9には上記断面曲線R2を持つレフレクタ−の反射特性
を示してある。
【0058】図10には非円錐曲線から成るレフレクタ
−用断面曲線を得るための第7の設計方法を示してあ
る。同図に示した断面曲線R1は上記第1乃至第5の設
計方法に準じて設計されたもので、複数の楕円セグメン
トを滑らかに結合して構成されている。また、他方の断
面曲線R2は放物線を用いてある。断面曲線R1におけ
る楕円セグメントは角度αが大きいほど小さなパラメ−
タを有している。また、太線で示した中央の断面曲線R
は、断面曲線R1とR2をベ−スとし、距離係数により
新しく形成された非円錐曲線である。
−用断面曲線を得るための第7の設計方法を示してあ
る。同図に示した断面曲線R1は上記第1乃至第5の設
計方法に準じて設計されたもので、複数の楕円セグメン
トを滑らかに結合して構成されている。また、他方の断
面曲線R2は放物線を用いてある。断面曲線R1におけ
る楕円セグメントは角度αが大きいほど小さなパラメ−
タを有している。また、太線で示した中央の断面曲線R
は、断面曲線R1とR2をベ−スとし、距離係数により
新しく形成された非円錐曲線である。
【0059】本例の場合、距離係数kはk=l/Lで表
される。同式におけるLは直線S上における点Aと点B
の距離で、lは点Aと点Cの距離または点Cと点Bの距
離である。k=1で断面曲線R2は一方の断面曲線と一
致し、またk=0で断面曲線R2は他方の断面曲線と一
致する。通常は、0<k<1で使用するがkの値は1よ
りも大きくてもよいし、0よりも小さくてもよい。ま
た、kの値は一定でもよいし、また第6の設計方法のよ
うに角度αに対して変化させてもよい。
される。同式におけるLは直線S上における点Aと点B
の距離で、lは点Aと点Cの距離または点Cと点Bの距
離である。k=1で断面曲線R2は一方の断面曲線と一
致し、またk=0で断面曲線R2は他方の断面曲線と一
致する。通常は、0<k<1で使用するがkの値は1よ
りも大きくてもよいし、0よりも小さくてもよい。ま
た、kの値は一定でもよいし、また第6の設計方法のよ
うに角度αに対して変化させてもよい。
【0060】このように設計された断面曲線Rは、円錐
曲線セグメントの結合したものとは異なった非円錐曲線
となる。また、ベ−スとなる一方の断面曲線R1として
円錐曲線セグメントを結合して構成した曲線を用いてあ
るので、断面曲線R1のセグメント結合点やセグメント
長さやパラメ−タ等を調整することで、断面曲線Rを部
分的により精密に変更することが可能となり、所望の配
光分布を正確且つ効率よく得ることができる。
曲線セグメントの結合したものとは異なった非円錐曲線
となる。また、ベ−スとなる一方の断面曲線R1として
円錐曲線セグメントを結合して構成した曲線を用いてあ
るので、断面曲線R1のセグメント結合点やセグメント
長さやパラメ−タ等を調整することで、断面曲線Rを部
分的により精密に変更することが可能となり、所望の配
光分布を正確且つ効率よく得ることができる。
【0061】尚、上述の第7の設計方法における断面曲
線R1は楕円以外の円錐曲線セグメントから形成されて
いてもよく、また両方の断面曲線R1,R2が円錐曲線
セグメントの結合により形成されたものであってもよ
い。
線R1は楕円以外の円錐曲線セグメントから形成されて
いてもよく、また両方の断面曲線R1,R2が円錐曲線
セグメントの結合により形成されたものであってもよ
い。
【0062】図11には第7の設計方法に準じて形成さ
れたレフレクタ−用断面曲線を示してある。
れたレフレクタ−用断面曲線を示してある。
【0063】この断面曲線Rは全体が釣鐘状の形状を成
しており、バット・ウィング(こうもりの羽根)形の配
光分布、つまり周辺部に明るさを有する配光分布を得る
場合に利用される。このような配光分布は店舗照明、特
に平面(ホリゾンタル)の照度よりも側面(ヴァ−ティ
カル)の照度が必要な服装関係の店舗照明に極めて適し
ている。
しており、バット・ウィング(こうもりの羽根)形の配
光分布、つまり周辺部に明るさを有する配光分布を得る
場合に利用される。このような配光分布は店舗照明、特
に平面(ホリゾンタル)の照度よりも側面(ヴァ−ティ
カル)の照度が必要な服装関係の店舗照明に極めて適し
ている。
【0064】このような配光を作るレフレクタ−は、光
源からの直射光による眩しさを防止するため、比較的長
くなければならない。楕円曲線から成るレフレクタ−で
はバット・ウィング形の配光分布と長さ寸法を同時に満
足することが困難で、バット・ウィング形ではなく魚雷
形の配光分布が作られてしまう。そのため、従来では図
12に示すように2つの楕円曲線を組合わせ、光源Oか
らレフレクタ−の後部Hで反射された光線を前部Fで再
度反射させるようにしている。
源からの直射光による眩しさを防止するため、比較的長
くなければならない。楕円曲線から成るレフレクタ−で
はバット・ウィング形の配光分布と長さ寸法を同時に満
足することが困難で、バット・ウィング形ではなく魚雷
形の配光分布が作られてしまう。そのため、従来では図
12に示すように2つの楕円曲線を組合わせ、光源Oか
らレフレクタ−の後部Hで反射された光線を前部Fで再
度反射させるようにしている。
【0065】しかし、同図のレフレクタ−では、前・後
部F,Hの境界に角が形成されるため配光パタ−ンに明
暗の環が生じ、また曲線自体で広い配光分布を得ること
ができない。これらを防止,改善するために、レフレク
タ−の反射表面をサンドブラスト等で荒くしているが、
逆に散乱光が増えて眩しさが増してしまう。この点、図
12の示したレフレクタ−では、反射のみで所望の配光
分布が得られる。
部F,Hの境界に角が形成されるため配光パタ−ンに明
暗の環が生じ、また曲線自体で広い配光分布を得ること
ができない。これらを防止,改善するために、レフレク
タ−の反射表面をサンドブラスト等で荒くしているが、
逆に散乱光が増えて眩しさが増してしまう。この点、図
12の示したレフレクタ−では、反射のみで所望の配光
分布が得られる。
【0066】釣鐘型レフレクタ−のもう1つの特徴は、
図13に示すように、光源の移動によって配光を簡単に
変更できることである。例えば、光源を点Oから点O’
に移動することで配光分布の幅を狭めることでき、変化
した配光分布もバット・ウィング形となる。このレフレ
クタ−で重要な点は、肩の部分(図中のScH)が光線
を最も広く、且つインテンシヴに反射することであり、
この部分は光源に近いため光源の僅かな移動でその反射
角を大きく変更でき、その反射光は光源の移動に拘らず
インテンシヴで、これにより光源の移動でウィングの角
度を自由に調整できる。
図13に示すように、光源の移動によって配光を簡単に
変更できることである。例えば、光源を点Oから点O’
に移動することで配光分布の幅を狭めることでき、変化
した配光分布もバット・ウィング形となる。このレフレ
クタ−で重要な点は、肩の部分(図中のScH)が光線
を最も広く、且つインテンシヴに反射することであり、
この部分は光源に近いため光源の僅かな移動でその反射
角を大きく変更でき、その反射光は光源の移動に拘らず
インテンシヴで、これにより光源の移動でウィングの角
度を自由に調整できる。
【0067】この釣鐘型レフレクタ−の断面曲線の設計
は、第7の設計方法に準じて下記の手順で行なわれる
(図14参照)。
は、第7の設計方法に準じて下記の手順で行なわれる
(図14参照)。
【0068】(a) まず、1つの放物線と1つ目の楕円セ
グメントを選択する。楕円としては頂点の周辺で放物線
の同様の立上りを有するパラメ−タのものを選ぶ。そし
て、放物線と楕円を基準軸J上に両者の頂点SP,SE
が一致するように配置する。尚、図中のEは楕円セグメ
ント結合曲線である。
グメントを選択する。楕円としては頂点の周辺で放物線
の同様の立上りを有するパラメ−タのものを選ぶ。そし
て、放物線と楕円を基準軸J上に両者の頂点SP,SE
が一致するように配置する。尚、図中のEは楕円セグメ
ント結合曲線である。
【0069】(b) 次に、基準軸J上の点Oを通る直線S
と放物線P及び曲線Eとの交点A,Bを求める。k=l
/Lの式における距離係数kは、点Aと点Bの距離をL
とし、点Aと点Cの距離をlとする場合にはかなり小さ
めに取り、一定とする。
と放物線P及び曲線Eとの交点A,Bを求める。k=l
/Lの式における距離係数kは、点Aと点Bの距離をL
とし、点Aと点Cの距離をlとする場合にはかなり小さ
めに取り、一定とする。
【0070】(c) 上記直線Sの角度αを変化させて点A
と点Cの距離を順次求めて最初の急傾斜を形成した後、
1つ目の楕円に2つ目の楕円セグメントを結合する。こ
の楕円セグメントのパラメ−タはかなり小さめに取る。
そして、短い角度間隔で3つ目の楕円セグメントを2つ
目の楕円セグメントに結合する。この楕円セグメントの
パラメ−タは1つ目と2つ目の間の値にする。パラメ−
タと結合点が適当であれば、これで図13の肩の部分
(図中のScH)が形成される。
と点Cの距離を順次求めて最初の急傾斜を形成した後、
1つ目の楕円に2つ目の楕円セグメントを結合する。こ
の楕円セグメントのパラメ−タはかなり小さめに取る。
そして、短い角度間隔で3つ目の楕円セグメントを2つ
目の楕円セグメントに結合する。この楕円セグメントの
パラメ−タは1つ目と2つ目の間の値にする。パラメ−
タと結合点が適当であれば、これで図13の肩の部分
(図中のScH)が形成される。
【0071】(d) 肩の部分を形成した後は、レフレクタ
−断面曲線の接線は基準軸Jと作る角度が徐々に小さく
なっていき、図13の開口部Cで接線が基準軸Jと平行
になるように楕円と放物線セグメントのパラメ−タを選
ぶ。
−断面曲線の接線は基準軸Jと作る角度が徐々に小さく
なっていき、図13の開口部Cで接線が基準軸Jと平行
になるように楕円と放物線セグメントのパラメ−タを選
ぶ。
【0072】上記各設計方法で形成された断面曲線は、
椀形と溝形以外のレフレクタ−にも使用することが可能
であり、その一例を図15に示してある。同図に示した
レフレクタ−は基準軸に直交する断面が楕円形状を成し
ており、同図のb)は正面図、a)は正面図のa−a線
断面図、c)は正面図のc−c線断面図である。このレ
フレクタ−は比較的長い光源Gを基準軸Jと直交して配
置されており、円形の配光パタ−ンを得られるようにな
っている。
椀形と溝形以外のレフレクタ−にも使用することが可能
であり、その一例を図15に示してある。同図に示した
レフレクタ−は基準軸に直交する断面が楕円形状を成し
ており、同図のb)は正面図、a)は正面図のa−a線
断面図、c)は正面図のc−c線断面図である。このレ
フレクタ−は比較的長い光源Gを基準軸Jと直交して配
置されており、円形の配光パタ−ンを得られるようにな
っている。
【0073】椀形レフレクタ−では光源を基準軸に一致
させれば円形の配光パタ−ンを得られるが、光源が長く
なるとこれに合わせてレフレクタ−も長くする必要があ
るため、埋込み深さに制約がある天井埋込み型の照明器
具等に使用できない欠点がある。また、椀形レフレクタ
−に基準軸と直角に長めの光源を配置すると、まず光源
を収納するためのにレフレクタ−自体を大きくせねばな
らず、配光が大きく広がってしまう。この点、図15に
示したレフレクタ−では、光源を横向きに配置しても、
円形の配光パタ−ンを得ることができ、またレフレクタ
−自体の大きさも小さくで済む。
させれば円形の配光パタ−ンを得られるが、光源が長く
なるとこれに合わせてレフレクタ−も長くする必要があ
るため、埋込み深さに制約がある天井埋込み型の照明器
具等に使用できない欠点がある。また、椀形レフレクタ
−に基準軸と直角に長めの光源を配置すると、まず光源
を収納するためのにレフレクタ−自体を大きくせねばな
らず、配光が大きく広がってしまう。この点、図15に
示したレフレクタ−では、光源を横向きに配置しても、
円形の配光パタ−ンを得ることができ、またレフレクタ
−自体の大きさも小さくで済む。
【0074】尚、本発明で言うところの円錐曲線には、
放物線,楕円,双曲線及び円が包含される。
放物線,楕円,双曲線及び円が包含される。
【0075】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1乃至3の
発明によれば、断面曲線上のあらゆる点の接線を計算で
きるので反射特性及び配光分布を事前に算出できること
に加え、結合される円錐曲線セグメントの種類,大きさ
等を変えることにより希望の配光を簡単に得ることがで
きる。また、結合された複数の円錐曲線セグメントが角
なく滑らかに連続するので、角の存在によって配光上に
明暗の環や帯が生じることを確実に防止でき、レンズ等
の補助エレメントを使用することなく高効率で均一な配
光分布を得ることができる。更に、各円錐曲線セグメン
トの焦点を一致させることによる設計上の束縛を排除し
て、放射源位置等に関する設計自由度を格段向上でき
る。
発明によれば、断面曲線上のあらゆる点の接線を計算で
きるので反射特性及び配光分布を事前に算出できること
に加え、結合される円錐曲線セグメントの種類,大きさ
等を変えることにより希望の配光を簡単に得ることがで
きる。また、結合された複数の円錐曲線セグメントが角
なく滑らかに連続するので、角の存在によって配光上に
明暗の環や帯が生じることを確実に防止でき、レンズ等
の補助エレメントを使用することなく高効率で均一な配
光分布を得ることができる。更に、各円錐曲線セグメン
トの焦点を一致させることによる設計上の束縛を排除し
て、放射源位置等に関する設計自由度を格段向上でき
る。
【0076】請求項4及び5の発明によれば、請求項1
乃至3の発明におけるレフレクタ−用断面曲線を的確且
つ簡単に得ることができ、コンピュ−タによる断面曲線
の設計に極めて有用である。
乃至3の発明におけるレフレクタ−用断面曲線を的確且
つ簡単に得ることができ、コンピュ−タによる断面曲線
の設計に極めて有用である。
【0077】請求項6及び7の発明によれば、請求項4
及び5の発明で得られた曲線を基準として非円錐曲線か
ら成るレフレクタ−用断面曲線を的確且つ簡単に得るこ
とができ、円錐曲線では得ることができない配光分布を
レフレクタ−に確保することができる。
及び5の発明で得られた曲線を基準として非円錐曲線か
ら成るレフレクタ−用断面曲線を的確且つ簡単に得るこ
とができ、円錐曲線では得ることができない配光分布を
レフレクタ−に確保することができる。
【図1】レフレクタ−用断面曲線の第1の設計方法を示
す図
す図
【図2】レフレクタ−用断面曲線の第1の設計方法を示
す図
す図
【図3】レフレクタ−用断面曲線の第2の設計方法を示
す図
す図
【図4】レフレクタ−用断面曲線の第3の設計方法を示
す図
す図
【図5】レフレクタ−用断面曲線の第4の設計方法を示
す図
す図
【図6】レフレクタ−用断面曲線の第5の設計方法を示
す図
す図
【図7】第5の設計方法に準じて形成されたレフレクタ
ー用断面曲線を示す図
ー用断面曲線を示す図
【図8】レフレクタ−用断面曲線の第6の設計方法を示
す図
す図
【図9】第6の設計方法に準じて形成された断面曲線を
持つレフレクタ−の反射特性を示す図
持つレフレクタ−の反射特性を示す図
【図10】レフレクタ−用断面曲線の第7の設計方法を
示す図
示す図
【図11】釣鐘型レフレクタ−の断面曲線を示す図
【図12】従来の釣鐘型レフレクタ−の断面曲線を示す
図
図
【図13】図11の示したレフレクタ−の反射特性を示
す図
す図
【図14】図11に示した釣鐘型レフレクタ−用の断面
曲線の設計手順を示す図
曲線の設計手順を示す図
【図15】楕円状開口を有するレフレクタ−の断面曲線
を示す図
を示す図
P1〜P5,P…放物線、J…基準軸、A1,A2,A
3,A4,C4,C5…結合点、r1,r2…セグメン
ト、T1,T2…接線、R,R1,R2…断面曲線、E
1〜E5,E…楕円、S,S’…直線、A,B,C…交
点。
3,A4,C4,C5…結合点、r1,r2…セグメン
ト、T1,T2…接線、R,R1,R2…断面曲線、E
1〜E5,E…楕円、S,S’…直線、A,B,C…交
点。
Claims (7)
- 【請求項1】 光線,音波,衝撃波,電磁波等の放射線
を反射させるレフレクタ−において、レフレクターの断面曲線が、少なくとも2つの円錐曲線
セグメントを結合して構成されると共に、各円錐曲線セ
グメントの結合点の接線が互いに一致し、且つ各円錐曲
線セグメントの焦点が離れている、 ことを特徴とするレフレクタ−。 - 【請求項2】 円錐曲線セグメントが同一種類の円錐曲
線から成り、セグメント結合点と各円錐曲線セグメント
の焦点が一直線上に位置する、 ことを特徴とする請求項1記載のレフレクター。 - 【請求項3】 円錐曲線セグメントが楕円または双曲線
から成り、夫々のパラメ−タ係数が一致する、 ことを特徴とする請求項2記載のレフレクタ−。 - 【請求項4】 少なくとも2つの円錐曲線をこれらの頂
点が基準軸上の1点で一致するように配置し、各円錐曲
線上にセグメント結合点を決めて該結合点における接線
を夫々求め、該接線が平行になるように何れか一方の円
錐曲線を回転させた後、結合点が一致するように円錐曲
線を平行移動させてセグメント結合を行う、 ことを特徴とするレフレクタ−用断面曲線の設計方法。 - 【請求項5】 同一種類の少なくとも2つの円錐曲線を
これらの焦点が基準軸上の1点で一致するように配置
し、該焦点を通る直線と各円錐曲線との交点からセグメ
ント結合点を決め、結合点が一致するように円錐曲線を
直線に沿って平行移動させてセグメント結合を行う、 ことを特徴とするレフレクタ−用断面曲線の設計方法。 - 【請求項6】 請求項4または5記載の設計方法に準じ
て基準曲線を得る工程と、 基準軸上の定点を通る直線と基準曲線との交点を求め、
該定点と交点との距離に係数を乗じて直線上に座標点を
算出し、直線と基準軸との角度を変化させつつこれを繰
り返して複数の座標点を得た後、座標点の集合から曲線
を得る工程とを具備した、 ことを特徴とするレフレクタ−用断面曲線の設計方法。 - 【請求項7】 2つの基準曲線のうち少なくとも一方の
曲線を請求項4また5記載の設計方法に準じて得る工程
と、 基準軸上の定点を通る直線と2つの基準曲線との交点を
求め、該交点間の距離に係数を乗じて直線上に座標点を
算出し、直線と基準軸との角度を変化させつつこれを繰
り返して複数の座標点を得た後、座標点の集合から曲線
を得る工程とを具備した、 ことを特徴とするレフレクタ−用断面曲線の設計方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP91110286A EP0519112B1 (de) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Reflektor und Verfahren zum Erzeugen einer Reflektorform |
DE91110286.1 | 1991-06-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06119805A JPH06119805A (ja) | 1994-04-28 |
JPH0793045B2 true JPH0793045B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=8206862
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4161037A Expired - Fee Related JPH0793045B2 (ja) | 1991-06-21 | 1992-06-19 | レフレクタ−及びレフレクタ−用断面曲線の設計方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5408363A (ja) |
EP (1) | EP0519112B1 (ja) |
JP (1) | JPH0793045B2 (ja) |
DE (1) | DE59107556D1 (ja) |
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