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【発明の名称】 車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法、及び車両用灯具
【発明者】 【氏名】真鍋 豊行
【要約】 【課題】光源からの光が反射光として有効に利用されて、要求される配光条件を満たす反射面を効率的に決定することが可能な車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法、及び車両用灯具を提供する。

【解決手段】車体の構成面及びデザイン面からの要求などによって制限される反射面外形１００を、反射面決定の基本条件として設定し、さらに、区分条件及び反射条件を設定する。そして、それらの各条件に基づいて、区分軸として設定されたＸ軸に沿って反射面外形１００内を区分して複数の反射領域とし、さらに、反射領域毎に設定された反射角度に基づいて、対応する区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２を作成して、それらの区分面から、要求される配光条件を満たす反射面１０ａ全体での面形状を決定する。
【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決定方法であって、光源が配置される光源位置と、反射鏡の反射面によって前記光源からの光が反射される方向となる光軸と、前記反射面の前記光軸方向からみた反射面外形と、を含む基本条件を設定する基本条件設定ステップと、前記反射面外形内を複数の反射領域に区分する方向を指定する前記光軸に対して垂直な区分軸と、前記区分軸に沿って前記反射面外形内を区分する区分数と、を含む区分条件を設定する区分条件設定ステップと、前記複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域内での前記反射面となる区分面によって前記光源からの光が反射される方向を前記光軸からみた前記区分軸方向についての角度によって指定する反射角度と、前記光源からみた前記区分面の立体角が満たすべき立体角条件と、を含む反射条件を設定する反射条件設定ステップと、前記基本条件、前記区分条件、及び前記反射条件に基づいて、前記反射面外形内を区分して前記複数の反射領域を生成し、前記複数の反射領域のそれぞれに対する前記区分面の面形状を作成して、複数の前記区分面からなる前記反射面の全体で、所定の配光条件を満たす面形状を決定する反射面決定ステップと、を備えることを特徴とする車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法。
【請求項２】 前記反射面決定ステップは、前記区分数及び前記立体角条件を参照し、前記反射面外形内を前記光軸及び前記区分軸にそれぞれ略垂直な複数の区分線によって区分して、前記複数の反射領域を生成する反射領域生成ステップと、前記反射角度を参照し、前記複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域での前記反射角度の方向を反射軸として前記区分面の面形状を作成する区分面作成ステップとを有することを特徴とする請求項１記載の反射面決定方法。
【請求項３】 前記反射面決定ステップにおいて、前記複数の反射領域のそれぞれに対する前記区分面の面形状を、前記光源側の反射領域から外側の反射領域に向かって、または外側の反射領域から前記光源側の反射領域に向かって、隣接する前記区分面に対して所定の接続条件を満たすように順次作成していくことを特徴とする請求項１または２記載の反射面決定方法。
【請求項４】 前記基本条件設定ステップにおいて、前記基本条件として、その長手方向が前記光軸に略垂直となる前記光源の発光領域の形状を設定するとともに、前記区分条件設定ステップにおいて、前記光軸及び前記発光領域の形状の長手方向に略垂直となるように前記区分軸を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の反射面決定方法。
【請求項５】 前記反射条件設定ステップにおいて、前記複数の反射領域のそれぞれに対して、前記光軸からみて零または負の角度に前記反射角度を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の反射面決定方法。
【請求項６】 光源と、前記光源からの光を所定の光軸の方向に反射させる反射面を有する反射鏡と、前記反射面によって反射された光が透過するレンズとを備え、前記反射鏡の前記反射面は、前記光軸に対して垂直な区分軸に沿って、反射面外形内が前記光軸及び前記区分軸にそれぞれ略垂直な複数の区分線によって複数の反射領域に区分され、前記複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域内での前記反射面である区分面の面形状が、反射領域毎に設定された前記光軸からみた前記区分軸方向についての反射角度の方向を反射軸とした面形状に形成されていることを特徴とする車両用灯具。
【請求項７】 前記光源は、その発光領域の形状の長手方向が前記光軸に略垂直となるように設置されているとともに、前記反射鏡の前記反射面は、前記光軸及び前記発光領域の形状の長手方向に略垂直な軸を前記区分軸として形成されていることを特徴とする請求項６記載の車両用灯具。
【請求項８】 前記反射鏡の前記反射面は、前記複数の反射領域のそれぞれに対して、前記光軸からみて零または負の角度に設定された前記反射角度によって形成されていることを特徴とする請求項６または７記載の車両用灯具。
【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決定方法、及び車両用灯具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用灯具においては、ランプとしての（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。したがって、与え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、機能面からの条件が最適化された灯具を実現することが求められる。
【０００３】機能面からの条件としては、灯具全体が均一に光る光均一性や、光が適切に拡散されて様々な方向から見ても光る光拡散性など、灯具の種類に応じて好適な配光パターンが要求される。
【０００４】また、車両・車体側からの制約条件については、形状制約条件としては、車体の灯具収納部の容積及び形状や、灯具外面（レンズ外面）の他の車体部分との連続した形状、などによる条件がある。また、外観制約条件としては、他の車体部分の外観との調和や、車体のデザイン面からの要求などによる条件がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、車両のデザイン性が高まるにつれ、個々の車両の形態、及び照明灯や標識灯などの灯具の種類等に応じて、さらに様々な車体側制約条件に適合する車両用灯具が必要となっている。そのような車体側からの制約条件の１つとして、フロントターンシグナルランプなどの標識灯の車体での面積及び形状が、車体全体の構成面及びデザイン面から制限される場合がある。
【０００６】一方、フロントターンシグナルランプなどの標識灯は、車外にいる第三者に対して車両の存在や運転者の意志を示す機能を有する。このため、標識灯ではその機能条件として、車両に対して様々な位置にいる第三者が視認可能なように、所定の範囲に広がって光が出射される配光パターンが要求される。標識灯へのこのような機能面からの要求に対して、標識灯の小面積化などの上記した車体側からの制限が厳しいものとなると、必要な配光パターンの条件を満たすような標識灯の設計が難しくなる。
【０００７】すなわち、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。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の面形状、及び光が透過するレンズの形状によって制御される。
【０００８】これに対して、車体での標識灯の占める面積が制限されると、反射鏡の反射面全体の面積が制限され、光源からみた反射面の立体角が小さくなる。したがって、このような標識灯では、配光パターンに対して要求される条件（配光条件）を実現するため、光源から反射面へと限られた立体角で入射される光を反射光として有効に利用して、得られる配光パターンを制御する必要がある。
【０００９】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、光源からの光が反射光として有効に利用されて、要求される配光条件を満たす反射面を効率的に決定することが可能な車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法、及び車両用灯具を提供することを目的とする。
【００１０】
【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決定方法は、車両用灯具に用いられる反射鏡の反射面決定方法であって、（１）光源が配置される光源位置と、反射鏡の反射面によって光源からの光が反射される方向となる光軸と、反射面の光軸方向からみた反射面外形と、を含む基本条件を設定する基本条件設定ステップと、（２）反射面外形内を複数の反射領域に区分する方向を指定する光軸に対して垂直な区分軸と、区分軸に沿って反射面外形内を区分する区分数と、を含む区分条件を設定する区分条件設定ステップと、（３）複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域内での反射面となる区分面によって光源からの光が反射される方向を光軸からみた区分軸方向についての角度によって指定する反射角度と、光源からみた区分面の立体角が満たすべき立体角条件と、を含む反射条件を設定する反射条件設定ステップと、（４）基本条件、区分条件、及び反射条件に基づいて、反射面外形内を区分して複数の反射領域を生成し、複数の反射領域のそれぞれに対する区分面の面形状を作成して、複数の区分面からなる反射面の全体で、所定の配光条件を満たす面形状を決定する反射面決定ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１１】上記した車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法においては、まず、車体の構成面及びデザイン面からの要求などによって制限される反射面外形、具体的には光軸方向からみた反射面の面積及び形状を、反射面決定の基本条件として設定し、さらに、この反射面外形などの基本条件に対して区分条件及び反射条件を設定する。そして、それらの各条件に基づいて、区分軸に沿って反射面外形内を区分して複数の反射領域とし、反射領域毎に区分面を作成して、要求される配光条件を満たす反射面の全体での面形状を決定している。
【００１２】このような反射面決定方法によれば、光源からの光の反射面による反射条件、及び反射光から得られる配光パターンを、区分された反射領域及び区分面毎に制御することができる。また、それぞれの区分面による反射条件及び配光パターン同士の相関は、各反射領域に対して設定される反射角度などの反射条件にあらかじめ相関を持たせておくことによって制御することができる。これによって、反射面での反射において、光源からの光をより有効に利用することが可能となり、要求される配光条件を満たす反射面が効率的に得られる反射面決定方法が実現される。
【００１３】また、反射面決定方法は、（４）反射面決定ステップが、（４ａ）区分数及び立体角条件を参照し、反射面外形内を光軸及び区分軸にそれぞれ略垂直な複数の区分線によって区分して、複数の反射領域を生成する反射領域生成ステップと、（４ｂ）反射角度を参照し、複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域での反射角度の方向を反射軸として区分面の面形状を作成する区分面作成ステップとを有することを特徴とする。
【００１４】また、本発明による車両用灯具は、光源と、光源からの光を所定の光軸の方向に反射させる反射面を有する反射鏡と、反射面によって反射された光が透過するレンズとを備え、反射鏡の反射面は、光軸に対して垂直な区分軸に沿って、反射面外形内が光軸及び区分軸にそれぞれ略垂直な複数の区分線によって複数の反射領域に区分され、複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域内での反射面である区分面の面形状が、反射領域毎に設定された光軸からみた区分軸方向についての反射角度の方向を反射軸とした面形状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】このような反射面決定方法、及び車両用灯具の構成によれば、各区分面による配光パターン、及びそれらの配光パターンの相関を容易かつ好適に制御することが可能となる。したがって、複数の区分面からなる反射面全体による配光パターンが要求される配光条件を満たす反射鏡、及びそれを備える車両用灯具を確実に得ることができる。
【００１６】また、反射面決定方法は、反射面決定ステップにおいて、複数の反射領域のそれぞれに対する区分面の面形状を、光源側の反射領域から外側の反射領域に向かって、または外側の反射領域から光源側の反射領域に向かって、隣接する区分面に対して所定の接続条件を満たすように順次作成していくことを特徴とする。
【００１７】これにより、各区分面による配光パターンを制御して、反射面全体による配光パターンで機能面からの条件である配光条件を満たすとともに、隣接する区分面同士を好適に接続させて、全体として好適な面形状及び外観が得られる反射面とすることができる。
【００１８】ここで、反射面決定方法は、基本条件設定ステップにおいて、基本条件として、その長手方向が光軸に略垂直となる光源の発光領域の形状を設定するとともに、区分条件設定ステップにおいて、光軸及び発光領域の形状の長手方向に略垂直となるように区分軸を設定することが好ましい。
【００１９】同様に、車両用灯具は、光源が、その発光領域の形状の長手方向が光軸に略垂直となるように設置されているとともに、反射鏡の反射面は、光軸及び発光領域の形状の長手方向に略垂直な軸を区分軸として形成されていることが好ましい。
【００２０】このとき、区分軸の方向についての光の出射範囲を、反射領域毎に設定された反射角度によって広げることができ、かつ、光軸及び区分軸に垂直な方向についての光の出射範囲を、光源での発光領域の形状によって広げることができる。したがって、光源の発光領域の形状の長手方向と、反射面を区分する区分軸とを、上記のように互いに垂直となるように設定することによって、要求される配光条件を満たすための光の出射範囲の広がりを簡易に実現することが可能となる。
【００２１】また、反射面決定方法は、反射条件設定ステップにおいて、複数の反射領域のそれぞれに対して、光軸からみて零または負の角度に反射角度を設定することが好ましい。
【００２２】同様に、車両用灯具は、反射鏡の反射面が、複数の反射領域のそれぞれに対して、光軸からみて零または負の角度に設定された反射角度によって形成されていることが好ましい。
【００２３】このとき、各反射領域での区分面は、反射面全体で光軸に対して反射角度を零としたときの反射面（通常の放物面）と同じか、あるいはそれよりも光源に近づいた面となる。したがって、反射角度を正の角度に設定した場合に比べて、光源からみた区分面の立体角を大きくすることができ、光源からの光の利用効率が向上される。
【００２４】
【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決定方法、及び車両用灯具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。
【００２５】まず、本発明による車両用灯具の全体構成について説明する。なお、以下に車両用灯具の例として示す実施形態は、自動車での車体の前方に設けられる標識灯であるフロントターンシグナルランプによるものである。
【００２６】図１は、本発明による車両用灯具の一実施形態の構成を示す水平断面図である。また、図２は、図１に示した車両用灯具の構成を示す垂直断面図である。これらの断面図は、いずれも、後述する光源点Ｆ及び光源点Ｆを通る光軸Ａｘを含む平面での灯具の断面構造を示している。
【００２７】ここで、以下においては、図１にＸ、Ｚの座標軸を、また、図２にＹ、Ｚの座標軸を示すように、灯具の左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸、光軸Ａｘの方向である前後方向をＺ軸とする。なお、車両用灯具での光が出射される方向を指定する光軸Ａｘは、灯具と灯具が取り付けられる車体との位置関係、及び灯具に要求される配光条件などから、あらかじめ設定される。
【００２８】本実施形態の車両用灯具は、反射鏡１と、インナーレンズ２と、アウターレンズ３とを備えて構成されている。
【００２９】反射鏡１は、反射鏡部１０と、反射鏡部１０の外縁部に設けられてレンズとの位置決めや固定などに用いられる外枠部１２とを有し、光軸Ａｘに対して略垂直な方向に広がるように形成されている。反射鏡部１０の前方側でインナーレンズ２及びアウターレンズ３に対向する面は、光源からの光を光軸Ａｘの方向へと反射させる反射面１０ａとなっている。
【００３０】また、反射鏡部１０の所定位置には、光源挿入孔１１が形成され、この光源挿入孔１１に対して、光源バルブＢが反射鏡１の後方から挿入されている。光源バルブＢは、その光源点Ｆが光軸Ａｘ上の所定の位置（光源位置）となるように、反射鏡１に対して固定に設置されている。
【００３１】光源バルブＢ及び反射鏡１に対して、光軸Ａｘによって指定されている光の出射方向に、インナーレンズ２、及びアウターレンズ３の２つのレンズが、この順で設けられている。
【００３２】インナーレンズ２は、所定の配光条件を満たす配光パターンが得られるように、灯具から出射される光の出射条件を反射鏡１とともに制御するためのレンズであり、光軸Ａｘに対して略垂直に設置されている。図１及び図２に示した構成例においては、インナーレンズ２として、図１に模式的に示されているように、Ｙ軸方向を長手方向としてＸ軸方向についての光拡散機能を有するレンズステップ２１が反射鏡１側の面上に形成されたレンズが用いられている。
【００３３】また、アウターレンズ３は、この灯具の外面を構成するとともに、車体に取り付けたときに車体の外面の一部となるレンズである。図１及び図２に示した構成例においては、アウターレンズ３として、レンズステップによる光拡散機能を持たない素通し感のあるレンズが用いられている。このため、この構成例では、灯具からの光の出射条件に対して、アウターレンズ３はほとんど影響しない。また、このアウターレンズ３は、車体のデザインに基づいて、灯具以外の車体の外面部分と連続するように、その外面形状が決定されている。
【００３４】以上の構成において、光源バルブＢが点灯されると、光源バルブＢの光源点Ｆ及びその近傍の発光領域から供給された光は、反射鏡１の反射面１０ａに入射して、所定の反射条件で光軸Ａｘの方向へと反射される。そして、反射面１０ａからの反射光は、インナーレンズ２を透過することによって所定の出射条件となるように拡散された後、アウターレンズ３を介して灯具の外部へと出射される。
【００３５】次に、車両用灯具の反射鏡における反射面の構成について説明する。
【００３６】図３は、図１及び図２に示した車両用灯具の反射鏡における反射面の構成を示す平面図である。この平面図は、光軸Ａｘの方向（前方）からみた反射鏡１の反射面１０ａ（反射鏡部１０）の構成を示している。なお、この図３に対して、上記した図１は、図３の平面図でのＸ軸方向の線Ａ−Ａに沿った水平断面図となっている。また、図２は、Ｙ軸方向の線Ｂ−Ｂに沿った垂直断面図となっている。
【００３７】反射鏡部１０のレンズ２、３に対向する面である反射面１０ａは、光軸Ａｘに対して垂直なＸ軸を区分軸とし、その反射面外形１００内が区分軸に沿って複数の反射領域に区分された構成となっている。
【００３８】図３においては、それぞれ破線によって示すように、光軸Ａｘ（Ｚ軸）及び区分軸（Ｘ軸）にそれぞれ略垂直でＹ軸に略平行な複数の区分線によって、反射面外形１００内が複数の反射領域に区分されている。そして、複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域内での反射面となる区分面が形成され、それら複数の区分面の集合として反射面１０ａの全体が構成されている。
【００３９】具体的には、図３に示した反射面１０ａでは、光源点Ｆ（光軸Ａｘ）を挟んで、反射面外形１００内の右側及び左側の領域が、それぞれ５つの反射領域に区分されている。そして、それぞれの反射領域に対応して、光源点Ｆの右側に、光源側から区分面１１１、１２１、１３１、１４１、及び１５１の５つの区分面が設けられている。また、光源点Ｆの左側に、光源側から区分面１１２、１２２、１３２、１４２、及び１５２の５つの区分面が設けられている。
【００４０】ここで、最も光源側にある左右２つの区分面１１１及び１１２については、それらを合わせて、反射面１０ａの中央部分を構成する１つの区分面１１０（１つの反射領域）となっている。したがって、この反射面１０ａでは、全体として、反射面外形１００内が９つの反射領域に区分されており、対応する９つの区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２によって反射面１０ａが構成されている。
【００４１】また、反射面１０ａの中心部には、光軸Ａｘを中心として、光源バルブＢを設置するための光源挿入孔１１となる略円形状の開口部が設けられている。このため、中央の区分面１１０は、実際の反射面１０ａでは、光源挿入孔１１を挟んで上下２つの部分に分割されている。
【００４２】次に、図１〜図３に示した車両用灯具及び反射鏡の反射面の具体的な構成について、反射鏡の反射面決定方法（設計方法）とともに説明する。
【００４３】図４は、本発明による車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。この反射面決定方法は、基本条件設定ステップＳ１０１、区分条件設定ステップＳ１０２、反射条件設定ステップＳ１０３、及び反射面決定ステップＳ１０４の各ステップを有している。以下、これらの各ステップについて、図３に示した反射面１０ａの構成を参照しつつ説明する。
【００４４】基本条件設定ステップ（ステップＳ１０１）
車両用灯具に適用される反射鏡の反射面決定においては、最初に、反射面の面形状を作成する上での基本的な条件となる基本条件を設定する。
【００４５】基本条件としては、例えば、光源バルブＢが設置される位置とその光源点Ｆの位置（光源位置）、及び光源位置を通る軸であって反射鏡１の反射面１０ａによって光源からの光が反射されて灯具から出射される方向となる光軸Ａｘ、などが設定される。
【００４６】また、反射面１０ａの光軸Ａｘ方向からみた輪郭となる反射面外形１００も、この基本条件として設定される。反射面外形１００の具体的な面積及び形状は、図３にその例を示したように、車体での灯具収納部の容積及び形状、及び他の車体部分や他の灯具との位置関係などによる形状制約条件や、車体のデザイン面からの要求による外観制約条件などに基づいて設定される。
【００４７】その他の条件についても、必要に応じて、基本条件として設定しても良い。そのような条件としては、例えば、光源として用いられる光源バルブＢでの発光領域の形状がある。図３では、光源の発光領域の形状の例として、光軸Ａｘ（Ｚ軸）及び区分軸（Ｘ軸）に垂直なＹ軸方向が長手方向となる形状に設定された発光領域Ｒの形状を示している。このような発光領域Ｒの形状は、例えば、光源バルブＢとして、横張りのフィラメントが発光領域となるバルブを用いた場合のフィラメント形状に相当している。
【００４８】また、基本条件として設定される上記の各条件とは別に、車両用灯具から出射される光による配光パターンが満たすべき条件である配光条件などがあらかじめ与えられている。
【００４９】区分条件設定ステップ（ステップＳ１０２）
次に、反射面外形１００内を区分して複数の反射領域を生成するための条件となる区分条件を設定する。
【００５０】区分条件としては、例えば、反射面外形１００内を複数の反射領域に区分する方向を指定する光軸Ａｘに垂直な区分軸、及び区分軸に沿って反射面外形１００内を区分する区分数、などが設定される。図３に示した構成例では、上述したように、車体の水平方向となるＸ軸が区分軸として設定されている。また、反射面外形１００の区分数は、中央１＋右４＋左４の９に設定されている。
【００５１】反射条件設定ステップ（ステップＳ１０３）
次に、複数の反射領域のそれぞれに対する区分面の面形状を作成するための条件となる反射条件を設定する。
【００５２】反射条件としては、例えば、複数の反射領域のそれぞれに対して、その反射領域内での反射面１０ａとなる区分面によって光源からの光が反射される方向を指定する反射角度、及び光源からみた区分面の立体角が満たすべき立体角条件、などが設定される。
【００５３】図５は、図３に示した反射鏡１の反射面１０ａにおいて設定されている反射角度を示す水平断面図である。図５においては、図１と同様に、図３の平面図での線Ａ−Ａに沿った断面図によって反射鏡部１０及び反射面１０ａを図示するとともに、反射面１０ａを構成している区分面１１０（１１１＋１１２）、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２のそれぞれにおける光源点Ｆからの光の反射方向を示している。区分面によるこれらの光の反射方向は、反射面１０ａの面形状の設定時に反射領域に対して設定された反射角度に対応するものである。
【００５４】光源からの光の反射角度は、反射領域毎に、光軸ＡｘからみたＸ軸方向（区分軸方向）についての角度によって設定されている。ここで、反射面１０ａ上の各反射点で反射される光の反射角度について、反射光が光源点Ｆを通る光軸Ａｘから離れる方向に出射される角度を正の反射角度、光軸Ａｘの方向（光軸Ａｘと交わる方向）に出射される角度を負の反射角度と定義する。
【００５５】本実施形態の反射面１０ａでは、図５に示すように、９つの区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２に対応する９つの反射領域のそれぞれに対して、いずれも光軸Ａｘからみて零または負の角度に反射角度が設定されている。具体的には、光源点Ｆ側から、区分面１１０（区分面１１１及び１１２）で０°、区分面１２１及び１２２で−５°、区分面１３１及び１３２で−１０°、区分面１４１及び１４２で−１５°、区分面１５１及び１５２で−２０°に、それぞれの反射領域での反射角度が設定されている。
【００５６】また、各区分面に対する立体角条件は、反射面外形１００の面積及び形状や、要求される配光条件などを参照して、個々の区分面での立体角に対する許容数値範囲の条件、あるいは、複数の区分面間での立体角の比（バランス）に対する条件などによって設定される。
【００５７】また、同様に反射条件として、反射面１０ａの所定部分、例えば中央部分、に対するｆ値（焦点距離）を設定しても良い。反射面１０ａのｆ値の設定は、基本的には灯具の光学的な構成によるが、光源バルブＢで発生する熱の反射鏡１またはレンズ２への影響などをも考慮して設定することが好ましい。
【００５８】反射面決定ステップ（ステップＳ１０４）
次に、設定された基本条件、区分条件、及び反射条件に基づいて、所定の配光条件を満たす反射面の面形状を決定する。本実施形態においては、反射面決定ステップＳ１０４は、以下に述べる反射領域生成ステップＳ１０４ａ、及び区分面作成ステップＳ１０４ｂを含んでいる。
【００５９】反射領域生成ステップ（ステップＳ１０４ａ）
まず、設定された区分数及び立体角条件を参照し、反射面外形１００内を区分軸に沿って区分して複数の反射領域を生成する。
【００６０】図３に示した構成例では、上述したように、光軸Ａｘ及び区分軸に略垂直な複数の区分線によって反射面外形１００内を区分して、９つの反射領域を生成している。ここで、各区分線の位置及び幅、図３の例では右側の区分面１１１〜１５１の幅ｄ11〜ｄ51及び左側の区分面１１２〜１５２の幅ｄ12〜ｄ52、は、反射条件として設定されている立体角条件などを参照して設定される。
【００６１】すなわち、区分線によって区分された複数の反射領域のそれぞれに対応する区分面の光源からみた立体角は、ＸＹ平面上で反射面外形１００内を区分して生成される各反射領域の面積及び形状に依存する。したがって、反射面外形１００内を区分する段階で、立体角条件を満たす区分面が得られると予想される位置に各区分線の位置を設定して、複数の反射領域を生成する。
【００６２】区分面作成ステップ（ステップＳ１０４ｂ）
次に、設定された反射角度を参照し、複数の反射領域のそれぞれに対する区分面の面形状を作成する。
【００６３】図３に示した構成例では、９つの反射領域に対して、各区分面での光の反射方向が設定された反射角度の方向となるように、９つの区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２の面形状がそれぞれ作成される。具体的には、それぞれの反射領域に対して、その反射領域に対して設定された反射角度の方向を反射軸（その反射面部分で光源からの光が反射される方向となる光軸）として、区分面の面形状を作成する。
【００６４】以上によって、９つの反射領域のそれぞれに対して区分面の面形状が作成されたら、得られた９つの区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２の集合として、要求される配光条件を満たす反射面１０ａの全体の面形状が決定される。
【００６５】なお、決定された反射面１０ａの面形状に対して、必要に応じてさらに面形状の変形を行っても良い。そのような変形としては、例えば、光源からの光の反射に光拡散機能を付加するために、反射面１０ａの各区分面上に拡散ステップを作成する変形などが挙げられる。
【００６６】ただし、図１〜図３に示した実施形態では、上述したようにインナーレンズ２に光拡散用のレンズステップ２１を設けている（図１参照）。したがって、反射面１０ａでの拡散ステップの作成は行われない。また、レンズステップ２１の構成については、決定された反射面１０ａの面形状やその反射条件を考慮して、ステップのピッチ等を設定することが好ましい。また、ステップのピッチについては、必要に応じて、それぞれ異なるピッチで形成された複数のレンズ領域からなるレンズ２の構成としても良い。
【００６７】上述した車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法、及び車両用灯具の効果について説明する。
【００６８】本実施形態による車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法においては、まず、車体の構成面及びデザイン面からの要求などによって制限される反射面外形１００、具体的には光軸方向からみた反射面１０ａの面積及び形状を、反射面決定の基本条件として設定し、さらに、この反射面外形１００などの基本条件に対して区分条件及び反射条件を設定する。そして、それらの各条件に基づいて、区分軸とされたＸ軸に沿って反射面外形１００内を区分して複数の反射領域とし、反射領域毎に区分面を作成して、要求される配光条件を満たす反射面１０ａの全体での面形状を決定している。
【００６９】このような反射面決定方法によれば、光源からの光の反射面による反射条件、及び反射光から得られる配光パターンを、区分された反射領域及び区分面毎に制御することができる。また、それぞれの区分面による反射条件及び配光パターン同士の相関は、各反射領域に対して設定される反射角度などの反射条件にあらかじめ相関を持たせておくことによって制御することができる。これによって、反射面での反射において、光源からの光をより有効に利用することが可能となり、要求される配光条件を満たす反射面が効率的に得られる反射面決定方法が実現される。
【００７０】特に、近年、車両のデザイン性が高まるにつれ、車体全体の構成面及びデザイン面から、標識灯などの灯具の面積及び形状が厳しく制限される場合を生じている。例えば、図３に示した例では、この灯具（例えばフロントターンシグナルランプ）の近傍に他の灯具（例えば前照灯）が配置されることにより、反射面１０ａの右下方向及び左下方向への広がりが厳しく制限されている。これに対して、上述した反射面決定方法及び反射面１０ａの構成によれば、このように制限が厳しい場合であっても、要求される配光条件を満たす反射面１０ａを効率的に作成することができる。
【００７１】また、反射鏡１の反射面１０ａの構成について、光軸Ａｘ（Ｚ軸）及び区分軸（Ｘ軸）にそれぞれ略垂直な複数の区分線によって反射面外形１００内を区分して複数の反射領域を生成し、各反射領域での反射角度の方向を反射軸としてそれぞれの反射領域での区分面の面形状を作成している。
【００７２】このような構成によれば、各区分面による配光パターン、及びそれらの配光パターンの相関を容易かつ好適に制御することが可能となる。したがって、複数の区分面からなる反射面全体による配光パターンが要求される配光条件を満たす反射鏡、及びそれを備える車両用灯具を確実に得ることができる。
【００７３】また、複数の反射領域（複数の区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２）のそれぞれに対する反射角度が、それぞれ光軸からみて零または負の角度となるように設定されている。
【００７４】このとき、各反射領域での区分面は、反射面１０ａ全体で光軸Ａｘに対して反射角度を零としたときの反射面（通常の放物面）と同じか、あるいはそれよりも光源に近づいた面となる。したがって、反射角度を正の角度に設定した場合に比べて、光源からみた区分面の立体角を大きくすることができ、光源からの光の利用効率が向上される。
【００７５】図６は、図３及び図５に示した反射鏡１の反射面１０ａによって得られる配光パターンを模式的に示す図である。この配光パターンの図では、反射面１０ａの平面構造を示した図３と同様に、光軸Ａｘの方向（前方）からみたときの配光パターンを、その角度分布によって模式的に示しており、横軸がＸ軸方向についての光の出射角度、縦軸がＹ軸方向についての光の出射角度となっている。このうち、横軸に示す出射角度は、各反射領域（各区分面）に対して設定された反射角度に対応している。
【００７６】なお、本実施形態の車両用灯具及びその反射鏡１においては、図５に関して上述したように、各区分面に対して負の反射角度が設定されており、したがって、反射面１０ａからの反射光が光軸Ａｘとクロスして、光軸Ａｘに対して反対側へと出射される構成となっている。このため、図６の配光パターンでは、光軸Ａｘからみて右側の区分面１１１〜１５１によるパターンが左側に、また、左側の区分面１１２〜１５２によるパターンが右側に、それぞれ現れている。
【００７７】図６中に点線で示されている９つの配光パターン、すなわち、中央のパターン５１０、左側のパターン５２１〜５５１、及び右側のパターン５２２〜５５２は、それぞれ、図３に示されている中央の区分面１１０、右側の区分面１２１〜１５１、及び左側の区分面１２２〜１５２からの反射光による配光パターンを、インナーレンズ２による光の拡散を除外して示したものである。
【００７８】これらのパターン５１０、５２１〜５５１、及び５２２〜５５２のそれぞれに対応するＸ軸方向についての出射角度は、それぞれ、反射条件として設定された反射角度０°、５°、１０°、１５°、２０°となっている。すなわち、区分軸（Ｘ軸）の方向についての光の出射範囲は、反射領域毎に設定された反射角度によって好適に広げられている。
【００７９】また、上記した実施形態では、図３に示したように、光源バルブＢが、その発光領域Ｒの形状の長手方向（例えばフィラメントの線分形状の長手方向）が、光軸Ａｘ及び区分軸に対して略垂直なＹ軸方向となるように設置されている。
【００８０】光源における発光領域の形状は、光源からの光が反射面１０ａで反射されて得られる配光パターンに当然に影響する。図６の配光パターンでは、発光領域Ｒの形状の長手方向をＹ軸方向としたことに対応して、各パターンがＹ軸方向に広がった形状となっている。すなわち、光軸Ａｘ（Ｚ軸）及び区分軸（Ｘ軸）に垂直なＹ軸方向についての光の出射範囲は、光源での発光領域Ｒの形状及びその配置方向によって好適に広げられている。
【００８１】このように、光源の発光領域Ｒの形状の長手方向と、反射面１０ａを区分する区分軸とを、互いに垂直となるように設定することによって、要求される配光条件を満たすための光の出射範囲のＸ軸方向及びＹ軸方向への広がりを、簡易に実現することが可能となる。
【００８２】これらの配光パターン５１０、５２１〜５５１、及び５２２〜５５２は、反射面１０ａからの反射光がインナーレンズ２を透過して拡散されることによって、図６中に実線で示されている拡散された９つの配光パターン、すなわち、中央のパターン６１０、左側のパターン６２１〜６５１、及び右側のパターン６２２〜６５２となる。
【００８３】そして、これら９つの拡散パターン６１０、６２１〜６５１、及び６２２〜６５２を合わせた全体の配光パターンが、９つの区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２からなる反射面１０ａ全体での配光パターンとなる。この全体の配光パターンでは、それぞれの区分面による各配光パターンを、区分条件及び反射条件の設定で関連付けて制御することによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についての出射範囲が好適に広げられている。また、全体の配光パターンの各パターン部分に対して、必要とされる光度が確保される。
【００８４】すなわち、図３及び図５に示した反射鏡１の反射面１０ａの構成によれば、光源からの光が反射光として有効に利用されて、要求される配光条件を効率的に満たす配光パターンを得ることができる。
【００８５】また、この反射面１０ａにおける区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２のそれぞれでの反射角度、及び光源からみた立体角（ｓｔｒ）を、以下の表１に示す。
【００８６】
【表１】

【００８７】表１に示されているように、反射条件として設定された立体角条件を参照して反射面外形１００内を区分して、複数の反射領域を生成することによって、対応する各区分面でそれぞれ充分な立体角が得られる構成が実現されている。また、表１の例では、光源点Ｆの左右の両側で対応する区分面での立体角がほぼ揃っており、この点でも好適な立体角分布となっている。
【００８８】次に、図４に示したフローチャートでの反射面決定ステップＳ１０４における反射面１０ａの面形状の具体的な決定方法について、その一例を説明する。
【００８９】反射面１０ａの面形状を決定する実際の手順としては、多くの場合、反射面の面形状を作成した後、その結果をフィードバックしつつ、面形状の作成を複数回行って、要求される配光条件等を充分に満たす面形状となった反射面を最終的な反射面として決定する手順が用いられる。
【００９０】そのような反射面の面形状の決定手順について、その具体的な一例を図７のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の決定手順においては、複数の反射領域のそれぞれに対する区分面の面形状を、光源側の反射領域から外側の反射領域に向かって順次作成する方法を用いている。
【００９１】設定された基本条件、区分条件、及び反射条件の各条件（ステップＳ２００）に基づいて、反射面の面形状の決定を開始する。まず、設定された区分数（＝９）及び立体角条件を参照し、光軸Ａｘ及び区分軸に略垂直な複数の区分線によって反射面外形１００内を区分して、９つの反射領域を生成する（Ｓ２０１）。
【００９２】次に、光軸Ａｘを含む最も光源側の反射領域に対する区分面１１０について、その面形状を作成する（Ｓ２０２）。区分面１１０の面形状の作成においては、その反射領域に対して設定された反射角度、及び反射面１０ａの中央部分に対して設定されたｆ値が参照される。上述の構成例では、この反射領域での反射角度が０°に設定されているので、光源点Ｆを焦点、光軸Ａｘを中心軸とした通常の放物面形状などによって、区分面１１０の面形状が作成される。
【００９３】続いて、区分面１１０よりも外側の各反射領域での区分面１２１〜１５１、１２２〜１５２の面形状を順次作成する（Ｓ２０３）。例えば、光源点Ｆよりも右側の反射面１０ａの面形状について言えば、区分面１１０に続いて、右側に隣接する区分面１２１の面形状が作成される。区分面１２１の面形状の作成においては、その反射領域に対して設定された反射角度、及び隣接する区分面１１０との面形状の接続に対して設定された接続条件が参照される。
【００９４】上述の構成例では、区分面１２１に対して、負の反射角度−５°が設定されている。このような負の反射角度に対応する区分面の面形状の具体例としては、例えば、光軸Ａｘを中心軸として負のｆ値（区分面１１０でのｆ値よりも小さいｆ値）によって作成された放物面形状がある。この場合、面形状の中心軸自体は光軸Ａｘと一致しているものの、負のｆ値を適用したことにより、その反射軸は設定された負の反射角度の方向となる。また、設定された反射角度だけ光軸Ａｘに対して傾いた軸を中心軸（＝反射軸）として作成された放物面形状を用いることも可能である。
【００９５】区分面１２１の面形状が作成されたら、引き続き、区分面１２１と同様に反射角度及び接続条件を参照して、区分面１３１〜１５１の面形状が作成される。また、左側の区分面１２２〜１５２の面形状も、それぞれ同様に作成される。そして、得られた９つの区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２の集合として作成された面形状が、反射面１０ａの全体での面形状となる。
【００９６】続いて、作成された反射面１０ａの面形状について、区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２のそれぞれが、反射条件として設定されている立体角条件を満たしているかどうかが判断される（Ｓ２０４）。
【００９７】立体角の評価は、各区分面の光源からみた立体角を算出して行われる。立体角の算出では、光源を光源点Ｆに位置する点光源として立体角の計算を行っても良いし、図３に示した発光領域Ｒの形状のように、光源バルブＢでのフィラメントの線分形状などを考慮して立体角の計算を行うことも可能である。
【００９８】さらに、区分面１１０、１２１〜１５１、及び１２２〜１５２からなる反射面１０ａの全体による配光パターンが、要求される配光条件を満たしているかどうかが判断される（Ｓ２０５）。配光パターンの評価は、光源からの光の光線追跡によって算出された配光パターンなどを用いて行われる。この場合にも、光源を点光源またはフィラメントの線分形状などとして配光パターンの計算を行うことができる。
【００９９】立体角条件及び配光条件がいずれも満たされていると判断されたら、その反射面１０ａの面形状を、最終的な面形状として決定する（Ｓ２０６）。一方、立体角条件または配光条件の少なくとも一方が満たされていないと判断されたら、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３を繰り返し行って新たな反射面１０ａの面形状を作成し、同様に立体角条件及び配光条件について判断を行う。
【０１００】ここで、図７に示した反射面１０ａの面形状の決定手順においては、複数の反射領域のそれぞれに対する区分面の面形状を、光源側の反射領域から外側の反射領域に向かって、隣接する区分面に対して所定の接続条件を満たすように順次作成していくこととしている。これにより、各区分面による配光パターンを制御して、反射面１０ａ全体による配光パターンで機能面からの条件である配光条件を満たすとともに、隣接する区分面同士を好適に接続させて、全体として好適な面形状及び外観が得られる反射面１０ａとすることができる。
【０１０１】各区分面に要求される接続条件としては、例えば、区分面の境界に段差を生じない連続した面形状の接続とする条件などがある。また、区分面を作成する順番については、上記の例では光源側から順に行っているが、逆に、外側の反射領域から光源側の反射領域に向かって順次作成することとしても良い。
【０１０２】本発明による車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法、及び車両用灯具は、上述した実施形態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、各反射領域（区分面）に対して設定される反射角度については、上記した例ではすべて零または負の反射角度としたが、具体的な灯具の構成や配光条件によって、正の反射角度としても良い。
【０１０３】また、各反射領域に対して設定する反射角度については、光源での発光領域の形状等を考慮して、さらにＹ軸方向についての反射角度やその角度分布などを設定して、区分面の作成を行っても良い。
【０１０４】
【発明の効果】本発明による車両用灯具の反射鏡の反射面決定方法、及び車両用灯具は、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、車体の構成面及びデザイン面からの要求などによって制限される反射面外形などの基本条件に対して、区分条件及び反射条件をさらに設定し、それらの各条件に基づいて、区分軸に沿って反射面外形内を区分して複数の反射領域とし、反射領域毎に区分面を作成して、要求される配光条件を満たす反射面の全体での面形状を決定する反射面決定方法、及び車両用灯具によれば、光源からの光を反射光としてより有効に利用することが可能となり、要求される配光条件を満たす反射面が効率的に得られる反射面決定方法及び車両用灯具が実現される。
【出願人】 【識別番号】０００００１１３３
【氏名又は名称】株式会社小糸製作所
【出願日】 平成１３年２月２０日（２００１．２．２０）
【代理人】 【識別番号】１０００８８１５５
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹 （外３名）
【公開番号】 特開２００２−２４５８１４（Ｐ２００２−２４５８１４Ａ）
【公開日】 平成１４年８月３０日（２００２．８．３０）
【出願番号】 特願２００１−４３７２１（Ｐ２００１−４３７２１）