(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のレンズ素子が形成されたレンズを有する灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法において、
灯具の点灯状態又は消灯状態でのレンズ素子に係る画像データを入力した後、該画像データをレンズの外形枠内に配列し、該レンズ又は該レンズを含む灯具の外観を数値データで示す外観形状モデルを作成してその画像を出力するようにした
ことを特徴とする灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法。
【請求項２】
多数のレンズ素子が形成されたレンズを有する灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法において、
（イ）灯具の点灯状態又は消灯状態における一のレンズ素子若しくはレンズ素子群の画像データを入力した後、
（ロ）（イ）の画像データを部品として登録し、
（ハ）（ロ）で登録されている画像データから所定のデータを呼び出してこれをレンズの外形枠内に配列し、
（ニ）（ハ）で得られたレンズ又は該レンズを含む灯具の外観を数値データで示す外観形状モデルを作成し、
（ホ）（ニ）の外観形状モデルを表示又は印刷し、あるいはファイル化する
ことを特徴とする灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法。
【請求項３】
請求項２に記載した灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法において、
（イ）の過程で灯具に所定方向から外光を照射した場合の擬似点灯状態における一のレンズ素子又はレンズ素子群の画像データを入力するとともに、
（ホ）の過程で擬似点灯状態の外観形状モデルを表示又は印刷し、あるいはファイル化する
ことを特徴とする灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法。
【請求項４】
請求項２に記載した灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法において、
（ホ）の過程で点灯状態や消灯状態での外観形状モデルを所定の周期で交互に表示するようにした
ことを特徴とする灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灯具の外観形状を灯具の光学設計前に形状モデルとして作成して出力するようにした灯具の外観形状モデルの作成及び表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
灯具の設計は、概ね以下に示す段階を経て行われる。
【０００３】
１．外観設計（主にレンズ設計）
デザイン構想の段階であり、灯具の外観形状を決定する。尚、灯具の外観は主としてレンズの形状や、レンズ面に形成されるレンズ素子の形状、配列、色等によって規定される。
【０００４】
２．光学設計（反射鏡の形状設計等）
灯具の外形形状や寸法を具体的に決定し、反射鏡等の光学的形状設計や光源の選定等を行う段階であり、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）システムを使って図面化が行われる。尚、配光の確認や模型灯具の作成等もこの段階に含まれる。
【０００５】
３．生産準備
試作金型、試作品の作成、試作品による点灯時、消灯時の見栄えの確認等を行う段階である。
【０００６】
４．量産試作
量産用金型の作成や、品質チェック、仕様の最終決定等を行う段階である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の灯具設計にあっては、上記した外観設計の段階においてラフスケッチ程度の外観イメージしか得られず、よって、光学設計の段階を経た後あるいは模型灯具の作成後でしか灯具の外観イメージを把握することが困難であるという問題がある。
【０００８】
よって、最終選定から外された灯具については、その光学設計に要した労力の無駄が生じることになる。
【０００９】
本発明は、灯具の光学設計を経る前の外観設計の段階で灯具の外観イメージを作成してこれを表示することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した課題を解決するために、灯具の点灯状態又は消灯状態における一のレンズ素子若しくはレンズ素子群の画像データを入力した後、該画像データをレンズの外形枠内に配列し、該レンズ又は該レンズを含む灯具の外観を数値データとして示す外観形状モデルを作成してその画像を出力するようにしたものである。
【００１１】
従って、本発明によれば、灯具の点灯及び／又は消灯状態におけるレンズ素子（又はレンズ素子群）の画像データをレンズの外形枠内で配列させることによって外観形状モデルを作成して出力（表示、印刷等を含む。）し、灯具外観のイメージを灯具の光学設計前に把握することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明において、レンズ若しくはレンズを含む灯具の「外観形状モデル」とは、レンズや灯具の外観に直接又は間接的に表出するデータのみを含む形状モデル（計算手段により形状データ（形状、色、模様等を含む。）から創出される形態の電子的モデル）をいう。つまり、構成部品のうち外観に現れないものを除いた形状データの集合である。例えば、レンズとランプボディとによって画成される灯具空間内に光源が配置された灯具の場合には、外観形状モデルには下記のデータが含まれる。
【００１３】
・レンズとランプボディの外表面の形状データ
・アウターレンズから灯具内を覗き込んだときに現れる光源やランプボディの部分の形状データ。
【００１４】
また、アウターレンズとランプボディとの間で画成された灯具空間内にインナーレンズが配置された灯具の場合には、インナーレンズの形状がアウターレンズを通して灯具の外観に現れる程度によって当該インナーレンズの形状データを外観形状モデルに含めるか否かが決定される。
【００１５】
本発明において対象となる灯具の状態は、下記に示す３状態である。
【００１６】
ａ）点灯状態
灯具内の光源が点灯している状態であり、この場合、外光による反射等の影響は無視し得る。
【００１７】
ｂ）消灯状態
灯具内の光源が消灯している状態であり、この場合には周囲の照度変化が灯具の外観イメージに与える影響が大きい。
【００１８】
ｃ）擬似点灯状態
外光をある方向（任意又は規定の方向）から灯具に当てたときにみかけ上灯具が点灯しているかの如く認識される状態であり、車輌用灯具等ではこのような擬似点灯を極力避けることが必要となる。
【００１９】
尚、灯具の点滅状態はａ）とｂ）との間を段階的、周期的に繰り返すことによって得られる。
【００２０】
次に、本発明に係る外観形状モデルの作成手順について順を追って説明する。
【００２１】
（１）基本画像データの入力過程
ここでいう「基本画像データ」とは、レンズの外観に対して与える影響が大きいレンズ素子（又はレンズ素子群）に係る画像を含むデータを指し、その入力方法には下記に示す方法が挙げられる。
【００２２】
Ｉ）レンズの実画像データから一又は複数個のレンズ素子を単位とする画像データを抽出してこれをそのまま用いる方法
ＩＩ）Ｉ）の画像データ又は人工的な画像データに対して加工を施したデータを用いる方法
ＩＩＩ）ＣＡＤシステムにより既に蓄積されているレンズの形状データを利用して一又は複数個のレンズ素子を単位とするデータを得る方法。
【００２３】
先ず、方法Ｉ）は上記３状態のいずれかの状態にある、既存の灯具のレンズを撮影してデータをディジタル化したりあるいはレンズの撮影画像をイメージスキャナー等を使って読み込み、その結果に基づいて所定の画像データを取り出して、これをそのまま基本画像データとして採用する方法である。
【００２４】
また、方法ＩＩ）はレンズ素子等の実画像データに対して画像処理を施したものを採用する方法や、人工的に作られた画像データに対して色変換（光色や、レンズ色の変換等）や各種のフィルター（均質化、くもり、モザイク、浮き彫り等）による変換処理を用いて得た画像データを採用する方法であり、例えば、ペイント系のソフトウェアを用いて、エアブラシ（霧吹き）やパステル等の画像効果により、レンズ素子の画像イメージを作成することができる。尚、人工的な画像データといってもその選択範囲が無制限である訳はなく、灯具の用途や機能に応じて制約を受けることは勿論である。例えば、自動車用灯具の場合では、レンズ色が色度座標に示される所定の色範囲内で決められている等の必要条件が課せられる。
【００２５】
方法ＩＩＩ）はＣＡＤシステムによって既に形状データとして得られているレンズ素子又はレンズ素子群の形状モデルに対して、所定の光源を設定し、該光源から発した後にレンズ素子を通過する光の幾何光学的計算に基づくシミュレーション結果からレンズ素子若しくはレンズ素子群の画像データを得る方法であり、点灯状態では計算上の仮想光源を灯具内の光源位置と等価な位置に設定して主にレンズ面での透過光の効果を計算し、また、消灯時や擬似点灯状態では計算上の仮想光源の位置を灯具外に設定して主にレンズ面での反射効果を計算する。
【００２６】
尚、このような画像処理においては、近傍に位置するピクセル間の演算（微分演算や積分演算等）処理や色成分の変換処理等が用いられる。また、色については、ＲＧＢの３原色成分に基づく数値データとして記録され（例えば、１つのレンズ素子内を複数の小領域に分割して、個々の小領域毎にＲＧＢの色データが付与される。）、色相・彩度・明度を数値化したＨＳＶ（Ｈｕｅ、Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ、Ｖａｌｕｅの略）システムやＨＬＳ（Ｈｕｅ、Ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ，Ｓａｔｕｒａｉｏｎの略）システムによって色の選択を行うことができる。
【００２７】
上記した方法Ｉ）では基本画像データの収集や処理が容易である反面、基本画像データが既存の灯具に係るレンズ素子の画像データに限定されるのに対して、方法ＩＩ）、ＩＩＩ）ではこのような制約が少ないので、レンズ素子の改良や新たなレンズ素子の設計を行う場合に有効である。
【００２８】
図１は、基本画像データの収集過程を概念的に示すものであり、方法Ｉ）ではレンズの実画像データがディジタル化された後、レンズ素子あるいはレンズ素子群に係る部分が抽出されてこれがそのまま基本画像データとなり、また、方法ＩＩ）についてはレンズ素子等の実画像データに対して加工処理を施す場合には、レンズ素子等の部分抽出後に加工／修正が行われ、また、人工的な画像データに対して加工処理を施す場合には、色変換やフィルター変換によりシミュレートした結果が基本画像データとなる。そして。方法ＩＩＩ）では、レンズ素子等に係る形状データから幾何光学的シミュレーターを経て得られた画像データが基本画像データとなる。
【００２９】
（２）基本画像データの登録過程
上記（１）で得られた基本画像データをコンピューターシステムに登録する過程であり、その際基本画像データの読み出しや検索の便宜上、データベース化を図ることが好ましい。
【００３０】
例えば、車輌用灯具の場合には、図２に示すように、ある基本画像データＡとともに、付属情報（光源の種類（白熱電球、放電灯等）、配置（フィラメントの方位（Ｃ−６（フィラメントの中心軸が反射鏡の主光軸に対して直交する配置）、Ｃ−８（フィラメントの中心軸が反射鏡の主光軸に対して平行な配置）等）や数、灯具の種類（前照灯、標識灯等）、適用車種（乗用車、トラック等）を併せて一まとまりのレコードデータとする。
【００３１】
また、基本画像データはレンズ素子若しくはレンズ素子群を単位として画像（通常、拡大されて表示される。）であるため、そのままでは全体的な配置イメージを把握し難いので、所望の基本画像データを所定の規則（例えば、格子状配置、円形状配置等）に従って多数配置させた場合の画像イメージを表示する補助機能を設けることが好ましい。例えば、図２に示すように、基本画像データの付属情報のうち適用車種を特定して（例えば、トラック）、基本画像データの検索を行った結果、幾つかの基本画像データＡ、Ｂ、Ｃ、・・・が見つかった場合に、基本画像データの配列形態を特定して（図では格子状配置）、多数のレンズ素子若しくはレンズ素子群の配置状態を表示することによってレンズ素子についてのおおよその配置イメージを把握することができる。
【００３２】
（３）レンズの外形枠の設計過程
灯具が取り付られる対象物（車体、灯具周辺の部材等）に基づいてレンズの外形枠（３次元形状データ）を設計する段階であり、これは上記（１）又は（２）の過程の前に予め行っておいても良い。
【００３３】
尚、灯具がインナーレンズを有し、インナーレンズの形状についてもアウターレンズの外形形状とほぼ相似関係がある場合には事前にその外形枠の設計が可能である。
【００３４】
（４）基本画像データのレンズ枠への配置過程
レンズ面を一又は複数の領域に区分して、（２）で登録された基本画像データのうち所望のデータを領域毎に配列することにより、レンズ面におけるレンズ素子の配置イメージを作成する。
【００３５】
これには、２次元データを３次元のオブジェクトに貼り付ける所謂マッピングの技術を用いることができる。例えば、図３に示すような格子状に区分けされたレンズの外形枠Ｗに対して、個々の格子ｗ、ｗ、・・・内に所定の基本画像データ（Ａ、Ｂ、Ｅ）を張り付けていく。その際、プレーンマッピングや球面マッピング等の技法を用いる。尚、各格子ｗ、ｗ、・・・は３次元座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）や曲面パッチに係るパラメータ（ｕ，ｖ）値を有するポリゴン（多角形）であり、各格子上に基本画像データに係るＲＧＢデータを張り付けることで、個々の画像データが座標値をもつデータへと変換される。
【００３６】
尚、格子ｗの形状が均一でなく、周縁部等で変形している場合には、回転や座標変換等を用いたり、場合によっては一部をカットする必要がある。
【００３７】
また、１つの格子に対しては１つの３次元ポリゴンが対応するように規定する他、１つの格子内部をさらに複数のポリゴンに分割して構成しても良く、後者の方法は特にシリンドリカルレンズのようにレンズ素子の表面積が大きい場合に有効である。
【００３８】
尚、アウターレンズとインナーレンズを有する灯具の場合には、各々のレンズについて３次元的なレイヤ（画層）を導入して各レンズの形状モデルを各別に作成することができる。
【００３９】
（５）外観形状モデルの作成過程
（４）で得られたレンズの形状モデルに対して、必要に応じてランプボディ等の外観に現れる部分を付け足した後、拡散反射光（ディフューズ光）、スペキュラー光や環境光に係る計算を行って色等の視覚的要素を決定するレンダリング処理を行う。尚、この処理には、例えば、２次元のオブジェクトを立体的に見せるための陰影処理等が含まれ、光源や視点の位置、表面状態等を指定することによりシェーディング効果等の視覚的効果の表示が自動的に処理される。
【００４０】
また、レンズ外形枠の格子を区切る境界線については、各格子に係るポリゴンの輝度をそのまま維持することで、コンスタントシェーディングにより境界線を明確に現出させることができる。
【００４１】
そして、格子内が複数のポリゴンで構成されている場合には、スムーズシェーディングの技法によって面接続の滑らかなレンズ素子を得ることができる。
【００４２】
尚、格子については必ずしもこれを３次元ポリゴンとして取り扱う必要はなく、例えば、一つの格子を画素単位に分割して取り扱うことができ、この方法はレイトレーシング（光線追跡）法の計算において便利である。
【００４３】
（６）外観形状モデルを出力（表示、印刷、ファイル化等を含む）する過程
外観形状モデルを単独でディスプレイ上に表示し、又は灯具を含むものの全体像をディスプレイ上に表示したり、あるいはプリンターによる印刷、ファイル化等を行う。尚、その際、灯具の状態（点灯、消灯、擬似点灯）や周囲の照度、光源の点滅周期等を指定することができる。
【００４４】
その後、表示された外観形状モデルに修正を加える場合（例えば、レンズ素子の形状、大きさ、配列の変更等）には、再び（４）の過程に戻る。
【００４５】
図４は、本発明に用いるシステムの基本構成を概略的に示すものであり、画像入力手段１、指示／設定手段２、計算手段３、表示／印刷手段４、データ記録／再生手段５を備えている。
【００４６】
画像入力手段１には、イメージスキャナーやディジタルスチルカメラ等、基本画像データの収集のために必要なデバイスの一切が含まれる。
【００４７】
また、指示／設定手段２には、キー入力手段（キーボード等）、マウス等のポインティングデバイス等、手操作入力が可能な全てのデバイスが含まれる。
【００４８】
計算手段３は、基本画像データの登録・検索処理や、画像加工処理、形状加工処理、配列（マッピング）処理、レンダリング処理等、上記した外観形状モデルの作成に必要なあらゆる処理を実現するものであり、これにはコンピューターを用いることができる。
【００４９】
表示／印刷手段４には、灯具の外観モデルを表示し又は印刷するために必要なディスプレイ、プロジェクタ、プリンター等が含まれ、また、データ記録／再生手段５は、基本画像データのデータベース化や外観形状モデルのファイル化に必要なデバイスであり、磁気ディスクや磁気テープ等の磁気式メディア、光磁気ディスク等の光学式メディア、シリコンメモリ等、各種の形態が含まれる。
【００５０】
【実施例】
以下に、本発明を車輌用灯具に適用した実施の一例を、図５に示すフローチャート図に従って説明する。
【００５１】
先ず、ステップＳ１では、灯具の見本サンプルをカメラ（銀塩カメラ、ディジタルスチルカメラ等）により撮影する。尚、灯具の状態は上記した３状態である。
【００５２】
そして、次ステップＳ２で、撮影画像をコンピューターに入力する。尚、その際、写真をイメージスキャナで読み込んだり、ディジタルスチルカメラからイメージデータをコンピューターに直接読み込む方法がある。
【００５３】
そして、ステップＳ３では基本画像データを抽出し、これをデータベースに登録する。即ち、ステップＳ２で入力した画像データをディスプレイ上に表示して、所定範囲（１個のレンズ素子、レンズ素子の一群、全体像若しくはその要部）を切り出したのち、これらをデータベースに登録する。
【００５４】
ステップＳ４では基本画像データをレンズの外形枠の格子に配列した後、次ステップＳ５においてレンダリング処理により外観形状モデルを作成する。尚、必要に応じてレンズ面の領域分割を行って各領域に対してそれぞれ異なる基本画像データを配置することができる。
【００５５】
ステップＳ６では外観形状モデルのＣＧ（コンピューターグラフィックス）表示や、カラープリンターによる印刷を行う。その際、灯具の外観形状モデルは、これを単独で表示したり、車体に係る形状データがある場合には車体に組み込まれた状態の灯具及び車体の外観形状モデルを表示することができる。
【００５６】
そして、ステップＳ７において修正の有無を判断し、修正がない場合には終了し、修正がある場合にはステップＳ４に戻る。
【００５７】
外観形状モデルが作成される灯具例としては、下記に示すようなランプを挙げることができる。
【００５８】
ａ）リアコンビネーションランプ
車輌の後部に設けられるテールランプや、ターンシグナルランプ等を一体化した灯具であり、そのアウターレンズにおいて格子状に区分けして形成されるレンズ素子には、例えば、魚眼レンズステップ等が用いられ、また、その光源には白熱電球等が用いられる。そして、テールランプ部については点灯、消灯、擬似点灯状態での外観形状モデルをそれぞれ表示し、また、ターンシグナルランプ部では周期的な点滅状態を表示させる。
【００５９】
ｂ）ハイマウントストップランプ
車輌のリアスポイラーや、後部座席の後ろに位置するリアトレイの中央部等に取り付けて後方車輌への停止意思を表示するためのランプであり、アウターレンズには複数のレンズステップが形成され、その光源には多数の発光ダイオードが用いられる。このランプでは、点灯状態での外観形状モデルと消灯状態での外観形状モデルを表示して、両者を比較することができる。
【００６０】
この他、消灯時と点灯時とで異なる外観色を呈する灯具（例えば、再帰反射素子を用いたものや、補色を利用したランプ（特開昭５９−３３７０１号参照。）等。）では、点灯状態と消灯状態との間の外観色の変化を外観形状モデルで確認したり、また、緊急車輌等に付設される散光式回転灯では回転反射鏡による一連の照射パターンの変化に従って灯具の外観形状モデルを表示させることができ、本発明は各種の灯具に適用することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、灯具の詳細な光学設計を行う前段階で灯具の外観イメージを把握することが可能となり、よって、最終選定から外された灯具に係る光学設計等の労力の無駄をなくし、設計の効率化を図ることができる。
【００６２】
請求項２に係る発明によれば、一のレンズ素子若しくはレンズ素子群の画像データを部品登録してその再利用を可能とすることで、各種のレンズ素子をレンズの外形枠内で組み合わせてできるレンズや該レンズを含む灯具の外観イメージを容易に把握することができる。
【００６３】
請求項３に係る発明によれば、灯具の擬似点灯状態での外観イメージを光学設計の前段階で把握することができる。
【００６４】
請求項４に係る発明によれば、灯具の点滅状態での外観イメージを光学設計の前段階で把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本画像データの入力過程についての説明図である。
【図２】データ登録過程についての説明図である。
【図３】システムの基本的構成を示す図である。
【図４】基本画像データのレンズ外形枠への配置過程についての説明図である。
【図５】実施例に係る処理の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
Ｗ…レンズの外形枠
Ａ…レンズ素子に係る画像データ
【図１】
0003796300.tif 000002
【図２】
0003796300.tif 000003
【図３】
0003796300.tif 000004
【図４】
0003796300.tif 000005
【図５】
0003796300.tif 000006