JP2009109469A - 車両用ヘッドライトの照射光測定方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基準測定フィルターに近似する分光特性の視感度補正フィルターと該視感度補正フィルターを採用した高精度なヘッドライトテスターの配光特性測定系を得る。
【解決手段】ヘッドライト配光を計測するヘッドライトテスターにおいて、複数の光学フィルター特性を組み合わせ、その合成した光学フィルターの分光特性を基準視感度補正フィルターに近似させる。該合成光学フィルターを該ヘッドライトテスターに配設し、高精度のヘッドライトテスターを提供する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、車両用前照灯試験装置（ヘッドライトテスター）において、ヘッドライトの照射光を測定する方法及び装置に関するものである。

車両用ヘッドライトの測定試験は基準のヘッドライトの前面１０ｍの距離にスクリーンを配置し、該基準ライトから投射される照度分布パターンと照度を測定基準用フィルターが装着された測定基準用の照度計にて測定し、その測定された照度分布を基準値にして判断される。この方法による、被測定車両のヘッドライトの試験測定は、広いスペースが必要であり、また照度とその分布測定値によって良否を判断することから多数の測定ポイントが必須となる。

図１に、この基準測定方法を示す。図１において、基準ヘッドライト１から１０ｍ離間したスクリーン２に投射した照射パターン３を基準照度測定器４で基準となる照度を計測する。車両用ヘッドライトの試験計測は、この測定方法を採用しても良いが測定装置が大きくなり、かつ測定作業と測定値処理の作業量が膨大になり、非効率であった。図２は基準測定に使用される基準照度計の形状を示す、該基準照度計は測定基準用フィルターが内蔵された円筒形の形状をもち外形も図２に示すように最大外形φ１３４ｍｍ、長さ１４４ｍｍの大きさを持つ。該ヘッドライト１からスクリーン２に照射される照射パターンを該基準照度計よってスクリーン上の複数点を測定する。また図３は、この基準照度計に内蔵される測定基準用フィルターの分光特性を示す。

図４に、この作業量低減のための工夫を示す。基準ヘッドライト１から１０ｍ離間したスクリーン２に投射された照射パターン３をビデオカメラ等の撮像装置６で映像データとして取得する。この映像データを画像処理することで多地点計測及びデータ処理の作業を低減させることが可能となる。しかし広い作業スペースが必要であることには変わりはない。

図５として、作業スペース低減の更なる工夫として装置であるヘッドライトテスター７を示す。ヘッドライトテスター７を基準ヘッドライト１から１ｍ離間した場所に設置しヘッドライト光５を該ヘッドライトテスター７の筐体前面の集光レンズから入射し、該筐体内の小型スクリーンに縮小投影させ、該スクリーン上に配設されたフォトセンサーの出力信号を測定する方法（特開昭６３−１９５２９）、又は該スクリーン上の照射光度パターンをビデオカメラ等で撮像測定する方法（特開平８−３３４４３８）をとっている。

図６は、ヘッドライトテスター７の内部側面を示し、ヘッドライトテスター７の筐体前面に設置された集光レンズ８にヘッドライト１からヘッドライト光５を入射し、該筐体内の小型スクリーン９に縮小投影させ、その投射像を撮像装置１０で撮像測定する。

図７は、特許文献２でも使用している方法で、該筐体内の小型スクリーン９に小孔１１ａを開け、該小孔１１ａに小型フォトセンサー１１ｂを埋め込む。この方法によれば多地点狭領域のフォトセンサー測定がスクリーン９上の映像情報をほぼ損ねること無く可能となる。

小型化を重点に、ヘッドライトテスター筐体内部の小型スクリーンにフォトセンサーと視感度補正フィルターを複数配設した方法によれば筐体前面の集光レンズ等の光学特性の影響を若干受けるものの測定方法が似ていることから親和性があり測定誤差の軽減が期待できる。しかし、この方法には測定基準用分光フィルターを装着した測定基準用の照度計と等化近似する測定光学系が要求され、しかもフォトセンサー、視感度補正フィルター及び信号増幅器も多数必要となる。

これを改善するための対応として、該小型スクリーンに照射された照射パターンをビデオカメラ等の撮像装置で撮像し、該小型スクリーン面を画像解析して、その照射分布パターンを認識測定する方法があり、実際の計測は、この撮像装置による計測方法が行われている。これは多数のフォトセンサー、視感度補正フィルターを用いずが単一化にしたことに等しい。但し、撮像装置には図３に示す基準フィルター分光特性に同等なフィルターを適応させる必要があることはあきらかである。

図８は、このヘッドライトテスター７ａの測定系例を示す。この測定光学系に使用される撮像装置１０の前面に配置されるフィルター１２はＧ５３３相当の光学フィルターを採用している。光学フィルター１２は視感度補正用の基準フィルターに近似な視感度補正光学フィルターとして配設されヘッドライトの試験を行う。該Ｇ５３３相当の分光特性を図９に示す。
尚、Ｇ５３３、Ｙ５０等の光学フィルターは商品名であり、分光特性が同一でもメーカが異なれば商品名が異なる。そのため、本説明ではＧ５３３相当とかＹ５０相当との表現を用いる。

図３の測定基準フィルターの分光特性と図９のＧ５３３相当の分光特性を比較すると、図３の基準フィルターは光の波長７００ｎｍ以上の近赤外領域を完全に遮断している。これに対し従来使用されているＧ５３３相当の光学フィルターでは波長７００ｎｍ以上を透過していることがわかる。このことが測定誤差を生ずる原因であることを実際の測定結果を示し説明する。
特開昭６３−１９５２９号 公報 特開平５−１９５０号 公報 特開平８−３３４４３８号 公報

ヘッドライトテスター７ａは基本的に等化的近似測定装置であるため、図１に示すヘッドライト基準測定方法による基準測定値との差を最小にすることが必要である。よって基準の視感度補正フィルターに近い分光特性を持つ視感度補正フィルターが要求される。しかし基準測定に使用される視感度補正基準フィルターは特殊品のため、入手が困難でコスト高であることから、図８に示すごとく視感度補正フィルター１２には入手容易なＧ５３３相当光学フィルターを採用している。

上記の課題、特に基準の視感度補正フィルターと現状採用されているＧ５３３相当の光学フィルターの分光特性の違いが測定データに誤差を生じさせる原因であり、この分光特性差を解消することが課題である。

本発明は、かかるＧ５３３相当の光学フィルターに代わる適正な視感度補正フィルターをヘッドライトテスターに配設し、測定データ誤差を低減し、測定誤差の少ないヘッドライトテスターを提供することにある。

Ｇ５３３光学フィルターに代わる適正な視感度補正フィルターを採用し、測定誤差の少ないヘッドライトテスターに適応し課題解決する技術手段を具体的な分光特性を基本に説明する。本発明では、複数の光学フィルター特性を組み合わせて、基準視感度補正フィルターの分光特性に近似するフィルターを得ることにある。図９は従来採用している視感度補正フィルター１２のＧ５３３光学フィルターの分光特性を示す。図１０はＣＭ５００Ｓ相当のバンドパス光学フィルターの分光特性であり、図１１はＹ５０相当の光学フィルターの分光特性を示す。図１２はＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターとＹ５０相当の紫外線領域遮断光学フィルターの２つの光学フィルターを組み合わせた合成分光特性を示す。

図１３はＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターとＹ５０相当の光学フィルターの２つのフィルターを合成した分光特性及びＧ５３３相当の光学フィルターの分光特性を示している。図１３から、両者の特性の違いは、以下に集約される。１つは分光曲線ピーク透過率の差である。Ｇ５３３相当の光学フィルターの透過率ピークは５４％であるのに対し、ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターとＹ５０相当の光学フィルターを合成した分光特性の透過率ピークは７８％と大きい。このことは測定データのＳ／Ｎが異なることを示し、測定誤差のひとつの要因になっている。

図１３のＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター１４とＹ５０相当の光学フィルター１３の２つのフィルターを合成した分光特性と図９のＧ５３３相当の光学フィルター１２の分光特性を近赤外光領域で比較すると、図３の基準フィルターは光の波長７００ｎｍ以上の近赤外領域を完全に遮断している。これに対し従来使用されているＧ５３３相当の光学フィルターでは波長７００ｎｍ以上を若干透過しており、本来、人間の目には認識出来ない赤外光領域を照度と認識することは危険につながり排除しなければならない。図９の分光特性から遮断しなくてはならない近赤外光領域が漏れていることがわかる。この近赤外光領域の漏れがノイズとなり、測定誤差を生ずる２つ目の原因である。このように、本発明の光学フィルターは測定誤差を生ずる２つの要因を解決している。

図１４はヘッドライトテスター７ｂ内部の撮像装置１０ａと、撮像レンズ１０ｂの前面に、ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター（１４）とＹ５０相当の光学フィルター（１３）の２つの光学フィルターを配設したヘッドライトテスター内部を示している。この２つの光学フィルターによる合成特性を得ている。実施例１は既存の撮像装置１０ａ及び撮像レンズ１０ｂを変更せずにレンズ前面１０ｂにＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター（１４）とＹ５０相当の光学フィルター（１３）の２つのフィルターを配設してより精度の高い測定を可能にする方法である。但し、レンズ前面１０ｂにＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター（１４）とＹ５０相当の光学フィルター（１３）の２つのフィルターを配設するホルダーを必要とする。

図１５はＣＭ５００Ｓ相当とＹ５０相当の２つの光学フィルターを撮像装置レンズ内１０ｃ内部に設置し、より簡便かつ確実な測定を可能にしたヘッドライトテスター７ｃである。図１５の方法によれば図１４での２つの光学フィルターを設置するよりも設置性は良い。

図１６に前記実施例２の撮像装置１０ｃの分解した構造を示す。該撮像装置１１ｃ内には撮像素子１６がありＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター１４とＹ５０相当の光学フィルター１３の２つのフィルターを収納したホルダー１７を撮像装置のネジ部１８に嵌合する。光学距離を調整するスペーサーリング２０が撮像装置１０ｃと撮像レンズ１９の間に設置される。

図１６における実施例２は、撮像装置１０ｃにＣＭ５００Ｓ相当のフィルター１４とＹ５０相当のフィルター１３の２つのフィルターを内蔵したもので撮像レンズ１９は従来のものをそのまま使用できる。図１７は図１６の分解した部品を実際に組み立てた組立図を示す。

上記の実施例２は撮像装置内に光束を絞り込むため、フィルターサイズを小さくすることが可能であり、コストダウンを期待できる。但し、２つのフィルター厚みの影響があることは当然で２つのフィルターの厚み合計をｔ（図示はしていない）とするとフィルター材質の屈折率をｎとすると、厚み＝ｔ＊（１−１／ｎ）のスペーサーリング１７をマウント部１８に当接させる必要がある。実際の装置では２つのフィルターの厚み合計ｔが３．５ｍｍであるのでスペーサーリング２０の板厚は１．２ｍｍとしている。

実施例１と実施例２の光学特性の差異はなく測定データへの影響はない。機構または使用上の勝手が異なるだけである。図１７に示す実施例２の測定レンズを装着した撮像装置は外観機構上の変化はなく、ヘッドライトテスターの筐体構造を変更することなく測定が可能になる。

発明の効果

図１８、図１９、図２０に基準ヘッドライトを光の波長領域別に当社ヘッドライトテスターにて測定した測定方法例を示す。ヘッドライトテスターそのものの製品検定は基準ヘッドライトからの照射光束を赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域について計測する。この方法は車両ヘッドライトとして種々の色温度ヘッドランプを使用しており、色温度の異なるヘッドランプに柔軟に対応することが求められることに由来する。実際の測定は色温度２８５６Ｋの基準ランプを光源にして赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域について計測し、その測定値が基準内に収まることがヘッドライトテスターそのものの製品検定の要件となる。

図１８は従来のＧ５３３相当の視感度補正フィルターでの赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域の測定方法を示す。撮像レンズ１０ｂの前方に視感度補正フィルターＧ５３３相当の光学フィルターと赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の各フィルター１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを配置する。赤色光領域測定は従来の視感度補正フィルターＧ５３３フィルターとＲ６０相当の光学フィルター１５ａの２枚を用い、橙色光測定は従来の視感度補正フィルターＧ５３３フィルターとＯ５６相当の光学フィルター１５ｂの２枚を用いる。同様に緑色領域はＧ５３３相当の光学フィルター１５ｃ、青色領域の測定はＢ４８０相当の光学フィルター１５ｄを組み合わせる。

図１９は実施例１での赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域について計測方法である。撮像レンズ１０ｂの前方に視感度補正フィルターとして本発明のＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター１４とＹ５０相当の光学フィルター１３の２つの合成した光学フィルターによる視感度補正フィルターを用いた。４領域の測定方法は同様に１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの各領域の光学フィルターを組み合わせる。この場合、例えば赤色領域の測定には、ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター１４とＹ５０相当の光学フィルター１３の２枚の光学フィルターに加え赤色光領域のＲ６０相当の光学フィルターの３枚が必要となる、その他の各領域の測定に際しても同様に３枚の光学フィルターが必要になる。

図２０は実施例２での赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域について計測方法である。撮像装置１０ｃには、視感度補正フィルターとして本発明のＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター１４とＹ５０相当の光学フィルター１３の２つの合成した光学フィルターによる視感度補正フィルターを内蔵している。４領域の測定方法は同様に１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの各領域の光学フィルターを組み合わせる。この場合、例えば赤色領域の測定には、赤色光領域のＲ６０相当の光学フィルターの１枚のみを撮影レンズ１０ｂの前方に配置する。その他の各領域の測定に際しても同様に１枚のみの光学フィルターを用いる。実施例２は従来の４領域光測定方法、実施例１による４領域光測定方法に比べ簡素な測定構造をもつ。

図２１は従来の視感度補正フィルターＧ５３３相当で実計測した測定誤差と実施例２で実計測した測定誤差の赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域の比較表である。

従来のＧ５３３フィルターの視感度補正フィルターによって測定した測定誤差と本発明によるＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター１４とＹ５０相当の光学フィルター１３の２つの光学フィルターによる視感度補正フィルターを内蔵した本発明実施例２の撮像装置にて測定した測定誤差の比較から、本発明による視感度補正フィルターの測定精度は赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域すべて改善されている。その誤差は２倍〜３倍程度改善されており、本発明による視感度補正フィルターの効果が実証された。

以上説明したように、本発明の視感度補正フィルターとして複数の光学フィルターを測定光学系に介在させることにより精度良いヘッドライトテスターの構造をほとんど変更することなく提供できるという効果がある。

基準ヘッドライトの基準照度測定方法。 基準測定用照度計。 基準測定用照度計出力の分光特性。 基準ヘッドライトの測定方法例。 ヘッドライトテスター測定機によるヘッドライトの測定方法。 ヘッドライトテスター内部側面構造図。 ヘッドライトテスター内の小型スクリーン図。 従来の視感度フィルターを用いたヘッドライトテスター。 Ｇ５３３相当の光学フィルター分光特性。 ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター分光特性。 Ｙ５０相当の光学フィルター分光特性。 ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターとＹ５０相当の光学フィルターの合成分光特性。 ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターとＹ５０相当の光学フィルターの合成光学フィルターとＧ５３３相当の光学フィルターの分光特性。 実施例１のヘッドライトテスターの構造図。 実施例２のヘッドライトテスターの構造図。 実施例２の撮像用レンズ構造の分解図。 実施例２の撮像用レンズ構造図。 従来の視感度補正フィルターＧ５３３相当光学フィルターによるヘッドライトテスターの検定方法。 本発明実施例１による、ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターとＹ５０相当の光学フィルターの合成視感度補正フィルターによるヘッドライト検定方法。 本発明実施例２による、ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターとＹ５０相当の光学フィルターの合成視感度補正フィルターによるヘッドライト検定方法。 従来の視感度補正フィルターＧ５３３で計測した測定誤差と実施例２で計測した測定誤差の赤色光領域、橙色光領域、緑光領域、青色光領域の４領域の比較表。

符号の説明

１ 測定用基準ヘッドライト。
２ １０ｍ離間した照度測定用スクリーン。
３ 基準ヘッドライトによる照射パターン。
４ 基準測定用照度計。
５ 照射光束。
６ 撮像装置。
７ ヘッドライトテスター。
７ａ Ｇ５３３相当の光学フィルターを用いたヘッドライトテスター
７ｂ 実施例１のヘッドライトテスター
７ｃ 実施例２のヘッドライトテスター
８ 集光レンズ。
９ 小型スクリーン。
１０ 撮像装置本体。
１０ａ撮像装置本体。
１０ｂ撮像用レンズ。
１０ｃ実施例２の撮像装置本体。
１１ａ小型スクリーンの小孔。
１１ｂ小型スクリーンの小孔。
１２ Ｇ５３３相当の光学フィルター。
１３ Ｙ５０相当の光学フィルター。
１４ ＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルター。
１５ａ赤色光領域測定用Ｒ６０相当の光学フィルター。
１５ｂ橙色光領域測定用Ｏ５６相当の光学フィルター。
１５ｃ緑色光領域測定用Ｇ５３３相当の光学フィルター。
１５ｄ青色光領域測定用Ｂ４８０相当の光学フィルター。
１６ 撮像素子。
１７ 光学フィルターホルダー。
１８ 撮像装置ネジ部。
１９ 撮像レンズ。
２０ スペーサーリング。

Claims (4)

1. 車両のヘッドライトから所定の測定距離を離間して配置され、該ヘッドライトの照射、配光特性を測定するヘッドライトテスター前面の集光レンズに該ヘッドライト照射光を入射し、その照射パターンを投影するスクリーン映像を視感度補正を行う光学フィルターを介してビデオカメラ等の撮像装置で検出するヘッドライトテスターにおいて、該視感度補正光学フィルターを構成するひとつのフィルター機能は波長５００ｎｍ以下の光を遮断するフィルターであり、他のフィルター機能は波長４００ｎｍにピークをもち、波長７００ｎｍ以上の赤外光領域を遮断し、かつ波長３００ｎｍ以下の紫外光領域も遮断するバンドパス光学フィルターで構成される光学フィルターを該視感度補正フィルターとしたことを特徴とするヘッドライトテスター及びその測定方法。
2. 前記視感度補正フィルターは波長５００ｎｍ以下を遮断する光学フィルターであるＹ５０相当の光学フィルターと波長７００ｎｍ以上の赤外光領域をカットし、かつ波長３００ｎｍ以下の紫外光領域も遮断するバンドパス光学フィルターであるＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターを組み合わせたことを特徴とする請求項１記載のヘッドライトテスター及びその測定方法。
3. 車両のヘッドライトから所定の測定距離を離間して配置され、該ヘッドライトの照射、配光特性を測定するヘッドライトテスター前面の集光レンズに該ヘッドライト照射光を入射し、その照射パターンを投影するスクリーン映像を視感度補正を行う光学フィルターを介してビデオカメラ等の撮像装置で検出するヘッドライトテスターにおいて、該視感度補正光学フィルターを構成するひとつのフィルター機能は波長５００ｎｍ以下の光を遮断するフィルターであり、他のフィルター機能は波長４００ｎｍにピークをもち、波長７００ｎｍ以上の赤外光領域を遮断し、かつ波長３００ｎｍ以下の紫外光領域も遮断するバンドパス光学フィルターで構成される光学フィルターを該視感度補正フィルターとして該撮像装置内に配設したことを特徴とするヘッドライトテスター用撮像装置。
4. 前記撮像装置内に配設する前記視感度補正フィルターは波長５００ｎｍ以下を遮断する光学フィルターであるＹ５０相当の光学フィルターと波長４００ｎｍにピークをもち、波長７００ｎｍ以上の赤外光領域を遮断し、かつ波長３００ｎｍ以下の紫外光領域も遮断するバンドパス光学フィルターであるＣＭ５００Ｓ相当の光学フィルターを組み合わせたことを特徴とする請求項５記載のヘッドライトテスター用の撮像装置。

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