(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の三次元形状をコンピュータ上で仮想的に表現して当該部品の設計を支援する設計支援装置であって、
車室内に配置される反射部材の形状および配置を示す反射部材データと、運転者の視点の位置に関連する情報を含む視点関連データと、前記反射部材の近傍に設置される集光部材の形状および配置を示す集光部材データと、を記憶する記憶手段と、
少なくとも反射部材データおよび視点関連データに基づいて、反射部材で反射して運転者の視点に到達する光線経路を示す光線経路データを算出する制御手段と、
前記反射部材データ、および、光線経路データそれぞれが示す三次元形状を仮想的に表示する表示手段と、
を備え、
前記制御手段は、
予め規定されたアルゴリズムに従って、前記反射部材の表面に位置する１以上のチェック点の座標値を算出し、
前記チェック点ごとに、当該チェック点と視点とを結ぶ直線データである反射光線データと、当該チェック点を通って前記反射部材に垂直な垂線を対称軸として前記反射光線に対して線対称な直線データである入射光線データと、を光線経路データとして算出し、
前記チェック点ごとに算出された１以上の光線経路のうち、前記集光部材を通過しない光線経路を不良光線経路として抽出し、
前記表示手段は、前記不良光線経路と、他の光線経路と、を区別して仮想的に表示する、
ことを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の設計支援装置であって、
前記制御手段は、さらに、
前記入射光線に対して規定の余裕角度分だけ傾いた直線データをマージン線データとして算出し、
対応するマージン線が前記集光部材を通過しない光線経路も不良光線経路として抽出する、
ことを特徴とする設計支援装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の設計支援装置であって、
前記視点関連データは、少なくとも、全運転者のＮ割の運転者の視点位置に関連する情報を含み、
前記制御手段は、前記Ｎ割の運転者の視点のうち、対応する反射光線の反射角度が最も小さくなる視点に基づいて前記光線経路データを算出する、
ことを特徴とする設計支援装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の設計支援装置であって、
前記表示手段は、光線経路データが示す三次元形状を仮想的に表示する場合、予め、前記反射部材データが示す三次元形状とともに前記１以上のチェック点を仮想的に表示しておき、１以上の光線経路データのうち、当該表示されたチェック点のなかでユーザにより選択されたチェック点に対応する光線経路データが示す三次元形状のみを仮想的に表示することを特徴とする設計支援装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の設計支援装置であって、
反射部材はメータ文字盤を覆うメータ表ガラスであることを特徴とする設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の三次元形状をコンピュータ上で仮想的に表現して当該部品の設計を支援する設計支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、設計支援装置を用いて、車両に搭載される様々な部品を設計することが知られている（例えば、下記特許文献１，２など参照）。ここで、車両に搭載される部品の中には、高い視認性が要求されるにもかかわらず、当該部品の表面で反射した反射光により、その視認性が低下する場合がある部品もある。例えば、メータ文字盤は、速度メータなど、安全運転に必要な情報を運転者に提示する部品であるため、その視認性が十分に確保される必要がある。しかし、メータ文字盤の表面は、比較的反射率の高いガラス等で覆われており、この表面で反射した反射光により、その視認性が低下する場合がある。したがって、メータ文字盤などを設計する場合には、かかる反射に起因する視認性低下が生じないように、光の反射状況について十分に検討されることが望ましい。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６２３８号公報
【特許文献２】特開２００１−１９５０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、この反射部材での光の反射に関する検討は、実際に製造された試作車両を用いなければ、行えなかった。そして、この試作車両を用いた検討結果が望ましいものでなかった場合には、設計変更と再度の試作車両の製造が必要であった。つまり、従来技術では、試作車両の製作と設計変更を繰り返す必要があり、極めて煩雑であるだけでなく、設計期間の長期化や、設計コストの増加など、様々な問題を招いていた。
【０００５】
そこで、本発明では、反射部材での光の反射についての検討をより簡易にでき得る設計支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の設計支援装置は、部品の三次元形状をコンピュータ上で仮想的に表現して当該部品の設計を支援する設計支援装置であって、車室内に配置される反射部材の形状および配置を示す反射部材データと、運転者の視点の位置に関連する情報を含む視点関連データと、前記反射部材の近傍に設置される集光部材の形状および配置を示す集光部材データと、を記憶する記憶手段と、少なくとも反射部材データおよび視点関連データに基づいて、反射部材で反射して運転者の視点に到達する光線経路を示す光線経路データを算出する制御手段と、前記反射部材データ、および、光線経路データそれぞれが示す三次元形状を仮想的に表示する表示手段と、を備え、前記制御手段は、予め規定されたアルゴリズムに従って、前記反射部材の表面に位置する１以上のチェック点の座標値を算出し、前記チェック点ごとに、当該チェック点と視点とを結ぶ直線データである反射光線データと、当該チェック点を通って前記反射部材に垂直な垂線を対称軸として前記反射光線に対して線対称な直線データである入射光線データと、を光線経路データとして算出し、前記チェック点ごとに算出された１以上の光線経路のうち、前記集光部材を通過しない光線経路を不良光線経路として抽出し、前記表示手段は、前記不良光線経路と、他の光線経路と、を区別して仮想的に表示する、ことを特徴とする。
【０００７】
好適な態様では、前記制御手段は、さらに、前記入射光線に対して規定の余裕角度分だけ傾いた直線データをマージン線データとして算出し、対応するマージン線が前記集光部材を通過しない光線経路も不良光線経路として抽出することが望ましい。
【０００８】
他の好適な態様では、前記視点関連データは、少なくとも、全運転者のＮ割の運転者の視点位置に関連する情報を含み、前記制御手段は、前記Ｎ割の運転者の視点のうち、対応する反射光線の反射角度が最も小さくなる視点に基づいて前記光線経路データを算出する。
【０００９】
他の好適な態様では、前記表示手段は、光線経路データが示す三次元形状を仮想的に表示する場合、予め、前記反射部材データが示す三次元形状とともに前記１以上のチェック点を仮想的に表示しておき、１以上の光線経路データのうち、当該表示されたチェック点のなかでユーザにより選択されたチェック点に対応する光線経路データが示す三次元形状のみを仮想的に表示する。
【００１０】
他の好適な態様では、反射部材はメータ文字盤を覆うメータ表ガラスである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反射部材データおよび視点関連データに基づいて、反射部材で反射して運転者の視点に到達する光線経路を示す光線経路データが算出、表示されるため、試作車両を製作することなく、容易に、反射部材での光の反射についての検討を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である設計支援装置１０の概略構成図である。この設計支援装置１０は、ユーザの対話的操作に基づいて各部品の形状および配置を示すＣＡＤデータを生成するともに、当該ＣＡＤデータが示す三次元形状を表示画面上に仮想的に表示する装置である。換言すれば、この設計支援装置１０は、いわゆる、三次元ＣＡＤ装置である。
【００１３】
この設計支援装置１０の物理的構成は、一般的な計算機とほぼ同様である。すなわち、設計支援装置１０は、ＣＰＵなどからなる制御部１２と、ハードディスクやメモリなどからなる記憶部１４、ＬＣＤなどからなる表示部１６、キーボードやマウスなどからなる入力部１８、ＬＡＮカードなどからなる通信インターフェース部（通信Ｉ／Ｆ）２０などを備えている。記憶部１４には、ＣＡＤアプリケーションプログラム２２やＣＡＤデータファイル等の各種データファイル２４が記憶されている。ユーザからの指示に応じて、計算機の制御部１２が、ＣＡＤアプリケーションプログラムを起動させることで、当該計算機が設計支援装置１０として機能する。
【００１４】
また、設計支援装置１０は、通常の三次元ＣＡＤ装置と同様に、各種部品の設計（ＣＡＤデータ作成）を支援するために必要な各種機能を備えている。例えば、設計支援装置１０は、二次元図形（線分や円弧など）や三次元図形（ブロックや球体など）といった各種図形の描画機能や、描画された図形同士の接線や交点といった図形の自動描画機能などを備えている。かかる機能を用いて描画された図形の形状および配置は、複数の三次元座標値や、各座標値同士の関係を示す線データや面データ等から構成されるＣＡＤデータとして記憶部１４に記憶される。なお、上述したような機能は、いずれも、公知の技術で実現できるため、具体的処理手順等についての詳説は省略する。
【００１５】
本実施形態の設計支援装置１０は、上述した公知の機能の他に、さらに、メータ文字盤や、その周囲に配置されるメータフードやコラムカバーの設計に特に好適な機能も備えている。具体的には、メータ文字盤の表面で反射して運転者の眼に入射する光線の経路を示す光線経路データの算出機能を備えている。
【００１６】
すなわち、車両に搭載されるメータ文字盤２８は、周知のとおり、また、図２に図示するとおり、運転席３６に座った運転者１００の前方に設置されている。このメータ文字盤２８には、速度計や積算距離計、各種警告灯などが設けられており、車両の走行に関係する様々な情報を運転者に提示する機能を持っている。したがって、このメータ文字盤２８は、運転中の運転者１００が確実に視認できるような位置・形状に設計されることが要求される。
【００１７】
ここで、メータ文字盤２８の表面は、ガラスや透明プラスティックなどからなるメータ表ガラス３０で覆われている。このメータ表ガラス３０は、比較的、高い反射率を有した反射部材として機能する。サイドウィンドウやフロントウィンドウなどから車室内に入射してきた強い光線（入射光線Ｌｉｎ）が、このメータ表ガラス３０で正反射し、その反射光（反射光線Ｌｒｅｆ）が運転者の眼（視点Ｅ）に到達する場合がある。この場合、運転者１００から見ると、メータ文字盤２８の表面は、反射により白光りした状態となり、メータ文字盤２８で提示される各種情報が見づらくなる。また、反射光線Ｌｒｅｆが運転者の眼に到達した場合、運転者は、過度な眩しさを感じることになり、不快感を招くことになる。
【００１８】
こうした問題を解決するために、従来から、反射部材であるメータ表ガラス３０の近傍には、フロントウィンドウやサイドウィンドウを通じて入射してきた強い入射光線Ｌｉｎを集光、拡散するメータフード３２ａやコラムカバー３２ｂが配置されている。メータフード３２ａやコラムカバー３２ｂは、集光部材３２として機能するもので、暗色の樹脂などの集光性材料からなる。入射光線Ｌｉｎが、運転者１００の眼Ｅに入射する前に集光部材３２に当たって集光・拡散されることで、反射に起因するメータ文字盤２８の視認性低下が防止される。
【００１９】
したがって、当該集光部材３２やメータ表ガラス３０（メータ文字盤２８）の形状や配置は、入射光線Ｌｉｎが確実に集光部材３２に当たるべく、光線経路に応じて十分に検討される必要がある。しかしながら、従来、この光線経路とメータ表ガラス３０等との関係を、設計図面作成の段階で十分に検討することは困難であり、こうした検討を行うためには、実際に試作車両を製作せざるを得なかった。そのため、従来では、設計開発の煩雑化や長期化、コスト増加など、様々な問題を招いていた。
【００２０】
かかる問題を解決するために、本実施形態の設計支援装置１０は、メータ表ガラス３０の表面で反射して運転者１００の眼Ｅに入射する光線の経路を示す光線経路データの算出機能を備えている。そして、算出された光線経路を、メータ表ガラス３０や、集光部材３２とともに、表示部１６に仮想表示する。これにより設計者は、容易に、メータ表ガラス３０での反射の有無を確認することができる。そして、その結果、設計図面の作成段階で、反射に起因するメータ文字盤２８の視認性低下の有無を検討できる。以下、これについて詳説する。
【００２１】
はじめに、光線経路データの基本的な算出方法について図３を参照して説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）は、いずれも、算出される光線経路を異なる角度から見たイメージ図である。なお、以下の図面において、ｘ軸は車両幅方向軸に、ｙ軸は車両前後方向軸に、ｚ軸は車両高さ方向軸に、それぞれ該当する。
【００２２】
光線経路データを算出する場合、制御部１２は、メータ表ガラス３０や集光部材３２の形状および配置を示すＣＡＤデータを読み込む。そして、これらのＣＡＤデータに基づいて、チェック点Ｃおよび視点Ｅの座標を算出する。チェック点Ｃは、メータ表ガラス３０の表面に設定される点で、入射光線Ｌｉｎが正反射する点を意味している。また、視点Ｅは、運転席に座った運転者１００の眼を意味する点である。このチェック点Ｃおよび視点Ｅの座標値は、記憶部１４に記憶されているデータに基づいて算出されるが、その具体的な算出方法は後に詳説する。また、後に詳説するように、本実施形態では、複数のチェック点Ｃを設定し、そのチェック点ごとに視点Ｅの座標値を算出するが、ここでは、理解を容易にするために、チェック点Ｃおよび視点Ｅはそれぞれ単一であると仮定して説明する。
【００２３】
チェック点Ｃおよび視点Ｅの座標値が算出できれば、続いて、制御部１２は、このチェック点Ｃと視点Ｅとを結ぶ直線を反射光線Ｌｒｅｆとして算出する。この反射光線Ｌｒｅｆは、チェック点Ｃ（メータ表ガラス３０の表面）で正反射して運転者の眼に到達する反射光の経路を意味している。この反射光線Ｌｒｅｆのもとになる入射光線Ｌｉｎの入射角度αは、反射光線Ｌｒｅｆの反射角度βと等しくなる。したがって、制御部１２は、入射光線Ｌｉｎを算出するために、まず、チェック点Ｃを通り、メータ表ガラス３０に垂直な直線である垂線Ｌｖを算出する。そして、この垂線Ｌｖを対称軸として反射光線Ｌｒｅｆに線対称な直線を入射光線Ｌｉｎとして算出する。
【００２４】
以上の手順で得られた入射光線Ｌｉｎおよび反射光線Ｌｒｅｆのセットは、集光部材３２が存在しない場合において、運転者１００の眼（視点Ｅ）に到達する光線経路を示す光線経路データとなる。算出された光線経路は、メータ文字盤２８や集光部材３２などの三次元形状とともに表示部１６に仮想的に表示される。設計者は、この表示部１６に表示された内容を目視で確認することで、正反射に起因するメータ文字盤２８の視認性の低下の有無を容易に確認することができる。
【００２５】
すなわち、この入射光線Ｌｉｎが、集光部材３２であるメータフード３２ａやコラムカバー３２ｂを通過する場合、外部から入射した入射光線Ｌｉｎは、運転者１００の眼に到達する前に、集光部材３２に当たって拡散することになる。この場合、メータ表ガラス３０で正反射した正反射光に起因して運転者１００の視認性が低下するということはない。
【００２６】
一方、この入射光線Ｌｉｎが、集光部材３２を通過しない場合、外部から入射した強い入射光線Ｌｉｎは、集光部材３２で拡散されることなく、強いパワーを維持したまま運転者１００の眼に到達することになる。そして、その結果、反射に起因したメータ文字盤２８の視認性の低下が生じることになる。したがって、この場合、設計者は、表示部１６に仮想表示されている光線経路（入射光線Ｌｉｎおよび反射光線Ｌｒｅｆ）などを目視で確認しつつ、光線経路が集光部材３２を通過するように、メータ表ガラス３０や集光部材３２などの配置や形状を修正する。
【００２７】
以上の説明で明らかなとおり、本実施形態によれば、三次元ＣＡＤデータ等に基づいて光線経路を算出しているため、設計図面の作成段階で正反射に起因するメータ文字盤２８の視認性の低下の有無を確認することができる。その結果、試作車両の製作の手間などを削減することができ、車両の開発設計に要する手間や時間、コストを大幅に低減できる。
【００２８】
ところで、ここまでの説明では、理解を容易にするために、チェック点Ｃおよび視点Ｅを一つずつしか設定していない。しかし、より正確な検討を行うためには、より複数のチェック点Ｃおよび視点Ｅを設定することが望ましい。そこで、本実施形態では、複数のチェック点Ｃおよび視点Ｅを設定し、各チェック点Ｃごとに光線経路を算出している。以下、これについて詳説する。
【００２９】
図４は、本実施形態におけるチェック点Ｃの座標値算出の様子を示すイメージ図である。チェック点Ｃの座標値を算出する場合、制御部１２は、まず、複数の水平分割線４０および垂直分割線４２を算出する。水平分割線４０は、設計者から指定された、あるいは、記憶部１４に予め記憶された水平ピッチＰｈで、メータ表ガラス３０を水平方向に分割する直線である。また、垂直分割線４２は、設計者から指定された、あるいは、記憶部１４に予め記憶された垂直ピッチＰｖで、メータ表ガラス３０を垂直方向に分割する直線である。
【００３０】
続いて、制御部１２は、この水平分割線４０と垂直分割線４２との交点、水平分割線４０とメータ表ガラス３０の外周線との交点、および、垂直分割線４２とメータ表ガラス３０の外周線との交点を、チェック点Ｃと規定し、その座標値を算出する。
【００３１】
ここで水平ピッチＰｈおよび垂直ピッチＰｖの値は、特に限定されないが、両者の値が小さいほど（水平分割線４０および垂直分割線４２の数が多いほど）、チェック点Ｃの個数は増加し、視認性低下の検討結果の精度も向上する。その一方で、チェック点Ｃの個数が増加すれば、計算量が増加することになる。したがって、水平ピッチＰｈおよび垂直ピッチＰｖの値は、こうした事情を踏まえたうえで、求められる精度や設計支援装置１０の計算能力などに応じた値を設定することが望ましい。なお、本実施形態では、分割線４０，４２のピッチＰｈ、Ｐｖを指定するようにしているが、ピッチに代えて分割数を指定するようにしてもよい。分割数が指定された場合、制御部１２は、メータ表ガラス３０を指定された個数に等分割する線を分割線４０，４２として算出すればよい。
【００３２】
次に、視点Ｅの座標値を算出する手順について図５を参照して説明する。図５は、視点Ｅの座標値算出の様子を示すイメージ図である。運転者１００は、通常、右眼と左眼という二つの視点を有している。また、視点の位置は、運転者１００の体格や顔造形などに応じて適宜異なっている。正反射に起因するメータ文字盤２８の視認性低下の有無検討の精度向上のためには、右眼と左眼の違いや、運転者１００の体格や顔造形などに起因する視点位置のばらつきなども考慮する必要がある。
【００３３】
そこで、本実施形態では、視点位置の算出に、９９％アイレンジＣＡＤデータを用いるようにしている。９９％アイレンジＣＡＤデータは、全運転者のうち９９％の運転者の視点位置（より正確には両目の中間点である眼間中間点の位置）のバラつき範囲を示す三次元ＣＡＤデータである。本実施形態で用いる９９％アイレンジＣＡＤデータは、９９％の運転者の眉間位置を包絡する略楕円形（９９％アイレンジ）を示す三次元ＣＡＤデータである。この９９％アイレンジＣＡＤデータは、多数の運転者の視点位置（あるいは眼間中間点位置）を実測した結果に基づいて予め作成され、記憶部１４に記憶されている。また、記憶部１４には、この９９％アイレンジの配置位置を示すデータ、具体的には、運転席に対する９９％アイレンジの中心点の相対座標値データもアイレンジ位置データとして記憶されている。
【００３４】
視点座標値を算出する場合、制御部１２は、この記憶部１４に記憶されているアイレンジ位置データ（運転席に対する９９％アイレンジの相対座標値）に基づいて、９９％アイレンジ４４の中心点Ｏの絶対座標値を算出する。そして、算出された絶対座標値に応じた位置に、９９％アイレンジ４４を仮想的に配置する（図５（ａ）参照）。その後、この配置された９９％アイレンジ４４を、予め決められたオフセット値Ｄだけ、外側にオフセットしオフセットアイレンジ４６を算出する。ここで、９９％アイレンジ４４をオフセットするのは、視点のばらつき範囲を広げ、より多様な運転者に対応させるためである。
【００３５】
次に、オフセットアイレンジ４６が算出できれば、続いて、あるチェック点Ｃｎを通り、オフセットアイレンジ４６の外周線に接する接線４８ｎを算出する。そして、この接線４８ｎとオフセットアイレンジ４６との接点を眼間中間点Ｆｎとして、その座標値を求める。
【００３６】
眼間中間点Ｆｎの座標値が算出できれば、続いて、制御部１２は、この眼間中間点Ｆｎを、予め規定された眼間距離に応じた距離分だけ左右（図面Ｘ軸プラス側およびマイナス側）にオフセットする。制御部１２は、このオフセットにより得られた二つの点を、それぞれ、運転者の左眼に相当する左視点ＥＬｎ、および、右眼に相当する右視点ＥＲｎとし、その座標値を算出する。一つのチェック点Ｃｎに対応する右視点ＥＲｎおよび左視点ＥＬｎの座標値が算出できれば、同様の手順で他のチェック点Ｃｎ＋１，Ｃｎ＋２，・・・，Ｃｍａｘについても対応する右視点ＥＲｎ＋１，ＥＲｎ＋２，・・・，ＥＲｍａｘ、および、左視点ＥＬｎ＋１，ＥＬｎ＋２，・・・，ＥＬｍａｘの座標値を算出する。
【００３７】
各チェック点Ｃごとに対応する視点ＥＲ，ＥＬの座標値が算出できれば、続いて、この算出された視点ＥＲ，ＥＬの座標値に基づいて光線経路（入社光線Ｌｉｎおよび反射光線Ｌｒｅｆ）を算出する。ここで、既述したとおり、運転者の視点位置は、当該運転者の体格や顔造形に応じて異なっており、上記手順で算出された視点位置以外の位置に視点が存在することも当然ある。それにも関わらず、上記手順で算出された視点ＥＲ，ＥＬについてのみ光線経路を算出するのは、当該視点ＥＲ，ＥＬが、正反射に起因する視認性劣化の問題が最も生じやすい視点位置であるためである。すなわち、図６に図示するように、オフセットアイレンジ４６に包絡される様々な視点ｅのうち、チェック点Ｃを通る接線４８との接点位置に位置する視点Ｅは、対応する光線経路（入射光Ｌｉｎ）の入射角度αおよび反射角度βが最も小さくなる。その結果、入射光Ｌｉｎが、メータ表ガラス３０の周囲に配置された集光部材３２に当たる可能性が低くなり、正反射に起因する視認性劣化の問題が生じる可能性が高くなる。そして、かかる問題の発生しやすい悪条件な視点Ｅにおいて視認性低下の問題が発生しないことが確認できれば、当然、他の視点ｅにおいても、問題は発生しないと判断できる。つまり、最も条件が悪い視点Ｅに対応する光線経路さえ算出すれば、他の視点ｅに対応する光線経路を算出する必要はなく、正反射光に起因する視認性劣化の有無判断のために要する計算量を低減できる。そのため、本実施形態では、最も条件が悪い視点Ｅ（上記手順で算出された視点ＥＲ，ＥＬ）の座標値を算出し、当該視点Ｅに対応する光線経路のみを算出するようにしている。
【００３８】
ところで、上記説明のように、チェック点Ｃを通り、オフセットアイレンジ４６の外周線に接する接線４８、および、当該接線４８とオフセットアイレンジ４６との接点（眼間中間点Ｆ）を算出するためには、三次元空間上での複雑な計算をしなければならず、計算時間が長くなりがちになる。そこで、正確な接点を算出するのではなく、次のような簡易化した方法で接点（眼間中間点Ｆ）を算出するようにしてもよい。
【００３９】
まず、図７（ａ）に図示するように、メータ表ガラス３０の重心点５０を通り、ｙｚ平面に平行なメータ中心平面５２を作成する。続いて、このメータ中心平面５２に、メータ表ガラス３０の最上点５４および最下点５６を垂直に投影した投影最上点５４＊および投影最下点５６＊を算出する。そして、この投影最上点５４＊および投影最下点５６＊を結ぶ直線をメータ中心線５８として算出する。メータ中心線５５が算出できれば、当該メータ中心線５５を垂直方向に均等にＩ分割（図示例では６分割）する分割点Ｓｉ（ｉ＝０，１，・・・，Ｉ）を算出する。
【００４０】
次に、図８に図示するように、算出されたメータ中心線５５の両端点Ｓ０，ＳＩ（投影最上点５４＊、投影最下点５６＊）を、オフセットアイレンジ４６を通るアイレンジ平面６２に垂直に投影した点を、上側基準点６４および下側基準点６６として算出する。続いて、各基準点６４，６６を通り、オフセットアイレンジ４６に接する接線６８，７０を算出し、この接線６８，７０がオフセットアイレンジ４６に接する点を上側接点７２および下側接点７４として算出する。ここで、基準点６４，６６とオフセットアイレンジ４６は、同一平面上に位置しているため、接線６８，７０や接点７２，７４は、二次元平面上の比較的簡易な計算で求めることができる。
【００４１】
簡易化された計算方法では、この上側接点７２および下側接点７４の間に位置するオフセットアイレンジ４６の楕円弧４６＊上に、眼間中間点Ｆが存在すると考える。具体的には、図９に図示するように、あるチェック点Ｃｎに対応する眼間中間点Ｆｎを算出する場合は、まず、当該チェック点Ｃｎに最も近い分割点Ｓｉを抽出する。続いて、この分割点Ｓｉでメータ中心線５８が上下に分割される比率を求める。そして、この求まった比率で、楕円弧４６＊を分割する点を眼間中間点Ｆｎとし、その座標値を求める。図９の図示例では、チェック点Ｃｎに最も近い分割点Ｓ４は、メータ中心線５８を４：２＝２：１に分割する点である。したがって、チェック点Ｃｎに対応する眼間中間点Ｆｎは、楕円弧４６＊を、上側接点７２からみて２：１に分割する点となる。そして、眼間中間点Ｆｎが算出できれば、当該眼間中間点Ｆｎを、眼間距離に応じた距離分だけ、車両幅方向両側（図面ｘ方向両側）にオフセットした点を右視点ＥＲｎおよび左視点ＥＬｎとして、その座標値を算出する。
【００４２】
以上のような手順によれば、三次元空間での複雑な計算を省略できるため、光線経路算出に要する時間をより短縮でき、ひいては、設計時間の短縮を図ることができる。なお、ここで説明した視点座標値の算出方法は、一例であり、適宜、変更されてもよい。例えば、チェック点および視点は、複数求めるのではなく、一点のみであってもよく、その一点は、設計者が直接座標値を指定するようにしてもよい。また、本実施形態では、右眼に相当する右視点と、左眼に相当する左視点と、を算出しているが、両視点に代えて眼間中間点を視点としてもよい。いずれにしても、このチェック点や視点の数や算出方法は、求められる精度と設計支援装置１０の計算能力などを考慮して規定されればよい。
【００４３】
チェック点Ｃおよび視点Ｅの座標値が算出できれば、図３を用いて説明したように、各チェック点Ｃごとに、対応する反射光線Ｌｒｅｆおよび入射光線Ｌｉｎを算出する。すなわち、図１０に図示するように、あるチェック点Ｃと、当該チェック点Ｃに対応する視点Ｅと、を結ぶ直線を反射光線Ｌｒｅｆとして算出する。続いて、チェック点Ｃｎを通り、メータ表ガラス３０に垂直な垂線Ｌｖを算出する。そして、この垂線Ｌｖを対称軸として、反射光線Ｌｒｅｆに線対称な直線を入射光線Ｌｉｎとして算出する。
【００４４】
入射光線Ｌｉｎおよび反射光線Ｌｒｅｆが算出できれば、本実施形態では、さらに、マージン線Ｌｍを算出する。マージン線Ｌｍは、メータ表ガラス３０の表面の微妙な凹凸や、光線の歪みなどによる入射光線Ｌｉｎの誤差範囲を示す直線で、算出された入射光線Ｌｉｎを予め記憶部に記憶されている予測誤差角度θだけ両側に傾けることで算出される直線である。正反射に起因する視認性劣化の有無を確認する場合に、入射光線Ｌｉｎだけでなく、このマージン線を通る光線も、集光部材に当たるか否かを確認することで、当該確認結果の正確性をより向上できる。
【００４５】
本実施形態では、以上の手順で算出された入射光線Ｌｉｎ、反射光線Ｌｒｅｆ、および、マージン線Ｌｍのセットを、光線経路データとして、対応するチェック点Ｃの座標と対応づけて記憶部１４に記憶する。表示部１６は、この記憶部１４に記憶された光線経路データを、メータ表ガラス３０や集光部材３２とともに仮想的に表示する。
【００４６】
ただし、これまでの説明で明らかなとおり、光線経路（入射光線Ｌｉｎ，反射光線Ｌｒｅｆ、マージン線Ｌｍ）は、各チェック点Ｃごとに算出されており、チェック点Ｃの数によっては、非常に多数の光線経路が表示されることになる。この場合、設計者が各光線経路が集光部材３２を通過するか否かを判断するのは困難である。そこで、本実施形態では、制御部１２において、集光部材３２を通過する正常光線経路と、集光部材３２を通過することなく運転者の眼（視点Ｅ）に到達する不良光線経路とに、弁別する。また、表示部１６は、最初から光線経路を表示するのではなく、初期状態では光線経路に代えてチェック点Ｃのみを表示する。
【００４７】
具体的には、全てのチェック点Ｃに対して光線経路が算出できれば、制御部１２は、各光線経路ごとに、当該光線経路が集光部材３２を通過するか否かを判断する。このとき、入射光線Ｌｉｎだけでなく、マージン線Ｌｍも集光部材３２を通過するか否かを判断する。そして、入射光線Ｌｉｎまたはマージン線Ｌｍが集光部材３２を通過しない場合、当該光線経路は、視認性劣化を招く不良光線経路であると判断する。逆に、入射光線Ｌｉｎおよびマージン線Ｌｍの両方が集光部材３２を通過する場合、当該光線経路は、視認性劣化の原因にはならない正常光線経路と判断する。
【００４８】
全ての光線経路について良否判断ができれば、表示部１６は、メータ表ガラス３０や集光部材３２とともに、光線経路を表示する。ただし、多数の光線経路全てを表示すると非常に雑多になるため、初期状態において、表示部１６は、光線経路に代えてチェック点Ｃを表示する。このとき、不良光線経路に対応するチェック点Ｃと、正常光線経路に対応するチェック点Ｃと、は色や形を異ならせて表示する。そして、表示されている複数のチェック点Ｃのうち一つのチェック点を設計者が選択した場合には、当該選択されたチェック点Ｃに対応する光線経路を表示する。
【００４９】
図１１は、表示部に表示される出力結果の一例を示す図である。図１１において、バツ印は、正常光線経路に対応するチェック点Ｃａを、○印は、不良光線経路に対応するチェック点Ｃｂを示している。このように、チェック点Ｃａ，Ｃｂのみを、その良否結果に応じて異なる態様で表示することにより、設計者は、極めて容易に、不良光線経路の有無を確認することができる。このチェック点Ｃａ，Ｃｂが表示されている状態で、設計者が一つのチェック点Ｃａ，Ｃｂを設計者が選択すれば、当該選択されたチェック点に対応する光線経路（入射光線Ｌｉｎ、反射光線Ｌｒｅｆ）が表示される。このように実際に、不良光線経路を表示することにより、設計者は、集光部材３２やメータ文字盤２８の位置や形状をどの程度修正すべきかを、容易に理解することができる。
【００５０】
最後に、この設計支援装置１０を用いて行うメータ文字盤２８（メータ表ガラス３０）や集光部材３２の設計の流れについて図１２を参照して説明する。図１２は、メータ文字盤２８や集光部材３２の設計の流れを示すフローチャートである。なお、図１２において実線のブロックは設計支援装置１０の処理を、破線のブロックは設計者の作業内容を、それぞれ示している。
【００５１】
設計支援装置１０の制御部１２は、まず、設計者から指示されたメータ表ガラス３０および集光部材３２のＣＡＤデータを読み込み、当該ＣＡＤデータが示す三次元形状を表示部に仮想的に描画表示する（Ｓ１０、Ｓ１２）。設計者は、この表示内容を目視で確認し、必要であれば、メータ表ガラス３０および集光部材３２の位置等を粗調整する（Ｓ１４）。
【００５２】
次に、設計者は、入力部１８を操作して、光線経路データの自動算出を設計支援装置１０に指示する（Ｓ１６）。この指示を受けた制御部１２は、まず、記憶部１４に記憶されている運転席ＣＡＤデータや、アイレンジＣＡＤデータ等に基づいて、光線経路データ算出に必要なチェック点Ｃおよび視点Ｅの座標値を算出する（Ｓ１８）。
【００５３】
続いて、算出されたチェック点Ｃおよび視点Ｅの座標値に基づいて、各チェック点Ｃごとに対応する光線経路、すなわち、反射光線Ｌｒｅｆ、入射光線Ｌｉｎ、マージン線Ｌｍを算出する（Ｓ２０）。続いて、制御部１２は、算出された光線経路の良否を判断し、その判断結果に応じて色や形を異ならせたチェック点Ｃを、メータ表ガラス３０等とともに表示部１６に仮想表示させる（Ｓ２２）。そして、このチェック点Ｃの表示した状態で、設計者により、一つのチェック点Ｃが選択されれば、当該チェック点Ｃに対応する光線経路を表示する。
【００５４】
設計者は、この表示内容を目視で確認し、正反射光に起因する視認性劣化の有無、また、視認性劣化を防止するために必要な設計変更量などを確認する（Ｓ２４）。確認の結果、設計変更の必要がないと判断した場合には、設計の処理は終了となる。
【００５５】
一方、確認の結果、設計変更が必要であると判断した場合、設計者は、再度、各部品の配置などを変更する（Ｓ２６）。各部品の配置等が変更された場合、制御部１２は、表示部１６に表示されているアイコンの図形を変更したり、メッセージを通知したりすることで、現在表示されている光線経路（チェック点）が最新のものでない（無効である）ことを設計者に提示する（Ｓ２８）。
【００５６】
また、設計者は、所望の変更作業（Ｓ２６）が完了すれば、再度、光線経路データの自動算出を指示する（Ｓ１６）。そして、以降は、正反射に起因する視認性劣化が生じないと判断できるまで、ステップＳ１６〜Ｓ２８を繰り返す。
【００５７】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、光線の経路を示す光線経路データを算出し、画面上に表示する。そのため、実際に試作車両を製作しなくても、反射部材（メータ表ガラス）における光の反射に関する検討を簡易に行うことができる。そして、その結果、反射部材周辺の部品設計に要する手間や時間、コストなどを大幅に低減できる。なお、本実施形態では、反射部材の一例としてメータ表ガラスを例示しているが、車両に搭載され、比較的、反射率が高い部材であれば、他の部材の設計に応用してもよい。例えば、車両に搭載されるナビゲーションシステムには、表ガラスで覆われた表示部が存在する。本実施形態の設計支援装置は、この表示部の表面で起こる光の反射を検討するために利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態である設計支援装置の構成を示すブロック図である。
【図２】光の反射に起因する視認性劣化の様子を示すイメージ図である。
【図３】基本的な光線経路算出の様子を示すイメージ図である。
【図４】チェック点の設定の様子を示すイメージ図である。
【図５】視点の座標値算出の様子を示すイメージ図である。
【図６】視点位置と反射角度との関係を示すイメージ図である
【図７】メータ中心線の算出の様子を示すイメージ図である。
【図８】簡易的方法による視点の座標値算出の様子を示すイメージ図である。
【図９】簡易的方法による視点の座標値算出の様子を示すイメージ図である。
【図１０】マージン線算出の様子を示すイメージ図である。
【図１１】表示部での表示結果の一例を示す図である。
【図１２】設計支援装置を用いた設計の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１０  設計支援装置、１２  制御部、１４  記憶部、１６  表示部、１８  入力部、２０  通信Ｉ／Ｆ、２２  アプリケーションプログラム、２４  各種データファイル、２８  メータ文字盤、３０  メータ表ガラス、３２  集光部材、３６  運転席、４４  ９９％アイレンジ、４６  オフセットアイレンジ、５０  重心点、５２  メータ中心平面、５８  メータ中心線、６２  アイレンジ平面、１００  運転者、Ｃ  チェック点、Ｅ  視点、Ｆ  眼間中間点、Ｌｉｎ  入射光線、Ｌｍ  マージン線、Ｌｒｅｆ  反射光線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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