JP2023552181A - 物体に取り付けられた光放射源の、少なくとも１つの照明または放射特徴変数の、方向に依存する測定のための方法およびゴニオラジオメーター - Google Patents

Abstract

光放射源の、少なくとも一つの測光的または放射測定的な特徴の、方向に依存する測定のための方法およびゴニオラジオメーター。前記の測光的または放射測定的な特徴の放射方向は、面系（Ａ、Ｂ、Ｃ）を用いて記述され、前記面系の面は前記放射源の放射重心を通る交差線において交差する。前記の測光的または放射測定的な特徴の放射方向はまた、考慮している平面中の放射方向（α、β、γ）を特定する放射角（α、β、γ）を用いて記述される。センサーまたは前記放射源は、多軸の関節を有するロボットに取り付けられている。前記ロボットは測定過程中に前記多軸の内の一つの周りに正確に回転するだけであるように構成されている。前記測定過程中に、前記面系（Ａ、Ｂ、Ｃ）中の考慮している平面内の異なる放射角度（α、β、γ）、または考慮している放射角度（α、β、γ）での異なる面に関する測定値が検出される。

Description

本発明は、物体に取り付けられた光放射源の、少なくとも１つの照明または放射特徴量の、方向に依存する測定のための方法およびゴニオラジオメーターに関する。

照明および、ランプおよびライトの放射の特徴量の測定には、従来、ゴニオラジオメーターが使用されている。ゴニオラジオメーターは、光の放射を記述するための量の方向依存性を決定できる機械式の光学的測定システムである。例えば、使用するセンサー、または、測定器のヘッドに依存して、光源の光度分布や色彩分布体が決まる場合がある。光源または放射源は、その光重心がゴニオラジオメーターの中心および球面座標系の座標原点となるように配置される。この場合、照明または放射の特徴量の測定値は、光源または放射源を回転させることによって、またはセンサーを異なる角度範囲に連続的に移動させることによって、角度測定的に、つまり全方向について測定することができる。個々の方向について評価することによって、および／または分布体の部分範囲または立体角全体にわたって測定結果を統合することによって、光源の照明または放射特徴量が取得される。

照明または放射特徴量、たとえば光度は方向に依存する量であり、その放射方向は一般に、光源に関連付けられた球面座標系における２つの角度によって特定される。Ａ面系、Ｂ面系、Ｃ面系と呼ばれる特定の面系による記述が普及している。これらの面系については、ＣＩＥ文書Ｎо．７０（１９８７）の「絶対光度分布の測定」、ＣＩＥ中央局、ＩＳＢＮ３９００７３４０５４に記載されている。

同様にＣＩＥ文書Ｎо．７０（１９８７）において定義されている特定のタイプのゴニオラジオメーターは、実際に成功していることが証明されている。タイプ１．１～１．３のゴニオラジオメーターでは、センサーが安定した位置にあるとき、測定中に光源が回転する。タイプ３のゴニオラジオメーターでは、放射源が或る軸を中心に回転し、および、センサーが前記回転軸に平行に伸びる直線に沿って移動する。この場合、光源または放射源は、その光重心または放射重心がゴニオラジオメーターの中心になるように配置される。

ランプやライトの、使用中に遭遇する状態、つまり取り付けられた状態での、照明や放射特徴量の記録に対する関心が高まっている。この場合、重要な応用の１つは、取り付けられた状態の車両のヘッドランプ照明および／または発光信号機能の品質の測定である。このような試験は、車両へのこれらの部品の取り付けによる影響および公差も記録されるという点で、車両の発光部品（ヘッドランプ、ライト）に関する従来の試験とは異なる。前記の影響は、特に次のものによる。
‐例えば本体製造に伴う公差による、意図した取付位置からの偏差。
‐車両の水平からのずれ、例えば、シャーシの公差、特にスプリングの挿入の深さによって、および、荷重（乗客の数、燃料つまりタンクが満杯または空）またはタイヤの空気圧の影響によって引き起こされる。
‐および、車両製造終了時のヘッドランプ調整の質。

本発明の目的は、光放射源の少なくとも１つの照明または放射特徴量の、方向に依存した測定のための、方法およびゴニオラジオメーターを提供することである。これにより、放射源の状態が前記取付状態である放射源の特徴量を記録することができる。前記の目的は、本発明によれば、請求項１中の特徴を有する方法、請求項２０中の特徴を有する方法、および、請求項２１中の特徴を有するゴニオラジオメーターによって達成される。本発明の構成は従属請求項中で特定されている。

従って、本発明の第１の態様は、物体に取り付けられた光放射源の、少なくとも１つの照明または放射特徴量の、方向に依存した測定の方法に関し、この方法は、以下のステップ（必ずしも特定された順序で実行される必要はない）を含む。

物体は回転軸を有するターンテーブル上に配置され、ターンテーブルの回転軸は第１の座標系を規定し、第１の座標系の原点は、例えば回転軸を備えたターンテーブルの表面と、前記回転軸と一致する空間軸の交点によって形成される。この場合、前記物体は、光放射源の放射重心が第１の座標系の原点から離間されるようにターンテーブル上に配置される。従って、物体が例えば車両である場合、車両は全体がターンテーブル上に置かれ、ヘッドランプの放射重心はターンテーブルの軸上に位置しない。或る軸に関する前記物体の回転を含むゴニオラジオメトリック測定が実行され、ゴニオラジオメトリック測定は第１の座標系で実行され、および、ターンテーブル上の物体には、初期位置から開始する、ターンテーブルの回転軸の周りの回転が加えられ、並びに、ターンテーブルの回転軸はゴニオラジオメトリック測定の軸を構成する。この場合、ターンテーブルの回転軸は垂直方向に延びていてもよいが、これは必須ではない。ゴニオラジオメトリック測定中、放射源の測定量の、方向に依存した記録が、多数の放射方向または多数の測定角度に対して実行され、第１の座標系中で定義される放射方向には、それぞれ測定量の測定値が割り当てられる。例えば、第１の座標系中で定義された各放射方向には、センサーによって記録された測定量の値がそれぞれ割り当てられる。この場合、ゴニオラジオメトリック測定は第１の座標系で実行される。更に、光放射源の放射重心の位置は、例えば第１の座標系の原点に対する初期位置で決定される。これは、ゴニオラジオメトリック測定を始める前に行うことができる。ここで、光放射源の放射重心が座標系の原点にある第２の座標系中の多数の放射方向について測定量を計算することが意図されている。これは、第１の座標系中で方向に依存して記録される測定量の測定値、および、相対位置（すなわち、第１の座標系の原点に対する光放射源の放射重心の位置）に基づいて実行される。従って、測定量の空間分布は、第１の座標系で測定された分布から、光放射源の放射重心が中心に位置する空間分布に変換される。測定量は、既に、測定対象である特徴量である場合もあれば、測定量から測定対象である特徴量が算出される場合もある。

例えば、測定量がセンサーにより測定される照度である場合には、そこから測定対象である特徴量としての放射源の光度を導出することができる。これは、請求項９に記載の構成に従って、センサーに対する入射距離および入射角に関する補正によって実行される。

前記の実行される方法により、たとえ放射源がゴニオラジオメトリック測定が行われる座標系の原点に位置していなくても、放射源の特徴量の空間分布に関する情報を提供することが可能である。

従って、本発明は、記録すべき特徴量または試験すべき機能をゴニオラジオメーターの軸の中心に配置せず、最初に放射源を中心から外してゴニオラジオメトリック測定を実行する、という概念に基づいている。

ターンテーブル上の放射源の中心を外した配置を知ることにより、それぞれの測定角度が試験対象物または放射源のシステム内で計算され得る。この変換は、それぞれの座標系間の座標変換に基づいて行われる。換言すれば、本発明は、放射源の光分布または特徴量分布が、２つの結合された座標系によって決定されることを提案する。前記の放射源を中心から外したゴニオラジオメトリック測定は第１座標系中で行われ、光の分布、または、測定対象である特徴量の分布は第２座標系中で計算される。

この場合、２つの結合された座標系の選択は、第１の座標系の角度（Ｄ／Ｓ）と第２の座標系の角度（Ｈ／Ｖ）の間の関係が全単射となるように行われる。すなわち、ある座標系から他方の座標系に変換するための、一意な数学的計算を行う関数が存在し、第２の座標系から第１の座標系に戻すための一意な逆関数も存在する。

本発明は、たとえ放射源が放射測定の原点になくても、取り付けられた状態の放射源の測定すべき特徴量を方向に依存して記録し、正確に定量的評価ができるという利点に関連する。これにより、車両などの物体への放射源の取付による、影響および公差も考慮した測定が可能になる。

既に述べたように、本発明の一構成によれば、観察される物体は自動車または車両である。前記の自動車または車両は、全体がターンテーブルの上に置かれる。この場合、取り付けられた異なる放射源、例えば左ヘッドランプ光、右ヘッドランプ光、を、信号ランプ、例えば方向指示器ランプと同様に、連続的に測定することができる。当然のことながら、ヘッドランプの光は、ロービーム、ハイビーム、パーキングライトなどの様々な動作モードについて測定できる。しかしながら、本発明は、ターンテーブル上に配置され、中心を外して取り付けられた放射源を含む、空間的に拡張された部品に対して実行することもできる。

本発明の一構成によれば、ターンテーブルの回転軸は垂直方向に延びている。これは、ターンテーブル上で物体の重量を均一に分散できるという単純な理由から推奨される。しかしながら、原理的には、ターンテーブルの回転軸が垂直方向に対して或る角度をなすように、ターンテーブルが空間内で一定の傾きを持って配置されることも同じように考えることができる。

当然のことながら、放射方向は無数に存在するため、放射方向ごとに特徴量を記録することはできない。代わりに、放射方向の特定のグリッドが記録され、前記特定のグリッドのそれぞれが特定の立体角、つまり全立体角の特定の部分を表す。このようなグリッドに従って放射方向を定義するには、ターンテーブルが段階的に回転され、ターンテーブルの回転設定が放射方向にそれぞれ対応するだけで十分である。あるいは、ターンテーブルが連続的に回転し、特定の瞬間または定義された角度において、特定の放射方向にそれぞれ対応する測定値が記録される。

本発明の一構成によれば、ターンテーブル上の物体の回転に加えて、ゴニオラジオメトリック測定は、直線に沿った特徴量を前記直線に沿った位置の関数として記録することを含む。前記の構成では、ゴニオラジオメーターはタイプ３のゴニオラジオメーターであり、放射源は軸を中心に（ターンテーブル上で前記ターンテーブルの中心を外して）回転され、センサーは直線に沿って移動される。

従って、一構成によれば、この目的のために、直線に沿って移動し、直線上の規定の位置に対して放出された放射の測定値を取得するセンサーが、ゴニオラジオメトリック測定に使用される。この場合、センサーはターンテーブルの回転軸に平行に延びる垂直線上に配置されることが好ましく、その場合、測定量の記録は垂直に延びる線に沿って行われ、その結果、回転と組み合わせて、直交グリッドが含まれる。ただし、原理的には、センサーは空間内で任意に伸びる線上において移動できる。あるいは、１つのセンサーの代わりに、前記直線に沿って配置された多数のセンサーを設けることも可能であり、これにより、センサーの移動が不要となる。

このタイプ３のゴニオメーターの選択には、物体または車両を水平軸の周りに傾ける必要が無いという利点がある。このような傾きが発生した場合、車両のサスペンションにかかる力が重力によって発生し、前記の力が仮想的な水平方向からの、車両の設計に関連した向きに影響を及ぼす。

従来、この種のゴニオメーターを車両に取り付けた状態で、つまり２つの結合座標系を使用せずに照明機能を測定できるようにするために、測定対象である光源（ロービーム、方向指示信号、等）を回転軸の中心に置き、車両にしっかりと取り付けた後、車両全体を横に移動させて再度固定する必要がある。機械的な課題に加えて、これには更に大きな空間的要件も必要となるため、測定室の寸法も更に大きくなる必要がある。

従って、本発明のこの態様により、本発明は、精度を損なうことなく、回転装置上で車両を任意に位置決めし、その後、回転軸に関する測定対象である発光機能の位置を正確に測定することを提案する。

物体または車両が置かれているターンテーブルの平面は道路の平面を表し、全ての照明測定量は更なる評価でこの平面に関連付けられ、車道上の車両によって生成される照明状況を確認できるようになる。

代替的な一実施形態によれば、測定量として照度が測定され、放射源の測定対象である特徴量としての光度が、以下の式を用いて照度から計算される。

ここで、Ｉは光度であり、Ｅは測定された照度であり、ｄは光源とセンサーの間の距離であり、および、（Ｈ、Ｖ）は、Ｘ軸に厳密に平行に向けられたセンサーが照射された角度である。すなわち、従来の球面座標の表記法では、Ｈは方位角φに相当し、および、Ｖは９０°から極角を引いたものに相当する。

従って、測定された照度から光度を計算するには、例えば、光源とセンサーの間の距離ｄ、および、角度ＨとＶとを知る必要がある。前記の式は、センサーがＸ軸（Ｈ＝０）に平行に配向されていることを前提としている。前記の距離補正では、放射源とセンサーの間の距離だけでなく、斜めの光が入射するとセンサーのセンサー表面または光度計が受け取る光の強度が低下するという事実が考慮される。

代替的な一実施形態によれば、この目的のために、ターンテーブル上の物体の回転、および、直線に沿った位置の関数としての直線に沿った特徴量の記録に加えて、ゴニオラジオメトリック測定は、第２の直線に沿った特徴量の、第２の直線に沿った位置の関数としての記録を含む。第１の直線と第２の直線は平行に延び、第１の座標系の原点からそれぞれ異なる距離に配置される。この場合、２つの線、または直線軸は、例えば２５ｍおよび５ｍに、一般性についての制限なしに、異なる距離に配置されることが好ましい。このような構成により、ヘッドランプだけでなく信号機能も、車両上の設置で最適に測定でき得る。

放射源の放射重心は原理的には様々な方法で定義し得ることを指摘しておくべきである。例えば、前記放射源の放射重心は光を発するコイル状のフィラメントの中点であってもよい。もう１つの可能な方法は、放射源の放射重心を、放射源を周囲から区切る閉鎖板を通過する放射ビームの幾何学的重心として定義することである。閉鎖板は、例えば、光ビームが射出されるヘッドランプのレンズである。この場合、このように定義された放射重心は、製造業者側による閉鎖板中の印によって示されるのが一般的である。

本発明の別の構成によれば、第１の座標系における方向に依存して記録された測定量の値からの第２の座標系における方向に依存する特徴量の計算は、第１の座標系中で記録された測定値の座標を、第２の座標系中の対応する座標に対応させることによって実行される。

原則として、この場合、デカルト座標系、円筒座標系、球面座標系などの任意の所望の座標系を使用することができる。例えば、球面座標系では、各放射方向は方位角と極角によって定義される。

回転テーブルおよび直線軸を有する代替的な実施形態によれば、第１の座標系は円筒座標系であり、第１の座標系において記録された値の座標は、第１のステップで、原点に放射源の放射重心が位置する別の円筒座標系に変換され、第２ステップで、原点に放射源の放射重心が位置する球面座標系に変換される。前記球面座標系が前記第２の座標系になる。

従って、放射源の放射重心を原点とする球面座標系への変換は、中間的な座標系における座標の中間的な計算を行って実行される。しかしながら、これは単なる一実施形態にすぎない。原理的には、第１の座標系と第２の座標系との間で直接変換を行ってもよい。この場合、任意の適切な数学的方法を使用することができる。

上述の代替的な実施形態によれば、放射方向ごとに、第１の座標系におけるセンサーの位置は、一方では回転板の回転角度Ｄから、他方ではセンサーの高さＳから計算される。第２の座標系におけるセンサー位置の方位角Ｈおよび仰角Ｖがそこから計算され、前記の問題となっているセンサーによって測定された測定量の値が、方位角および仰角によって定義されるこの放射方向に割り当てられる。加えて、この場合、測定量から特徴量を得るために、特に照度から光度を計算するために、それぞれの測定値は、センサーに対する入射距離や入射角によって補正される。

別の構成によれば、ゴニオラジオメトリック測定は、タイプ３のゴニオラジオメーターによってではなく、代わりにカメラを使用することによって実行される。この場合、ターンテーブル上での物体の回転に加えて、ゴニオラジオメトリック測定は、静的に配置されたカメラによる測定量の記録と、拡散反射型測定壁で反射される放射源から放出された放射、すなわち無指向性反射と、および、前記無指向性反射がターンテーブルの少なくとも２つの設定における測定壁上の輝度分布として前記カメラによって記録されることと、を含む。この場合、前記カメラによって記録された輝度分布は、座標変換を利用して第２の座標系中の輝度分布に変換される。この場合の輝度分布が測定量を構成する。

このような測定装置は基本的に、国際公開第２０１６／１１６３００Ａ１号に記載されているようなゴニオラジオメトリック測定装置に基づいている。

前記の代替的な実施形態によれば、単一の輝度画像で全角度範囲を記録できるようにするために、ゴニオラジオメトリック測定には車両の回転動作および前記カメラによる測定壁測定システムのみが必要である。カメラによって壁上で測定された輝度分布は、その後、座標変換を利用してヘッドランプの光度分布に変換される。

この場合、ターンテーブル上の物体の設定において測定壁に表される輝度分布は、既に、比較的大きな立体角を定義している。つまり、多数の放射方向についての２次元的測定値が、測定壁によって定義される立体角内のカメラの対物レンズによって記録される。測定壁が、放射源の垂直分布を遠視野で完全に画像化できるほど十分に高い場合、測定対象である特徴量の極角依存性は、測定壁上の表現または輝度分布によって既に決定されている可能性がある。

ターンテーブルを回転させることで、他の方位角を持つ他の立体角が測定壁上に表示される。測定壁の幅に応じて、ターンテーブルの少なくとも２つの設定について輝度分布が記録される（そうでない場合、ゴニオラジオメトリック測定は行われない）。全体の配光は個々の立体角グリッドの連結により構成される。

結合座標系は、カメラを備えた代替的な実施形態でも使用される。つまり、輝度カメラが測定値を確認する壁座標の、ヘッドランプに関しての基準系中の球面座標への変換は、空間内での前記ヘッドランプの回転と共に変化する。ヘッドランプの座標が回転装置の角度の関数として分かっている場合は、回転装置の角度およびヘッドランプの高さから、試験物体の基準系中の配光を計算する全単射マッピングを見つけることが再び可能となる。次いで、複数の部分的な角度範囲を組み合わせて、全体の角度分布を形成することができる。

上記の方法の利点は、車両の回転とカメラでの測定とを組み合わせることで、センサーや光度計に基づく逐次的なグリッド測定によって可能な速さよりも速くデータが取得できること、および、回転板上のヘッドランプの位置について同時に要求される要件が存在しないことである。回転板上のヘッドランプの位置は、正確に決定する必要があるだけである。

１つの構成によれば、測定壁は、放射源の配光の遠視野、すなわち放射源をほぼ点光源とみなしてもよい距離に配置される。例えば、測定壁は初期位置が放射源から２５ｍの距離にある。

別の構成によれば、放射源の光は更に、別のセンサーを直接照射し、前記センサーによって記録された信号はカメラの較正に使用される。カメラ測定の測定不確実性はセンサー測定（通常は光度計による）の測定不確実性よりも大幅に大きいため、カメラで取得したデータはセンサーを使用して点ごとに補正されてもよい。前記の別のセンサーは、測定壁の前または隣接して横に配置されるセンサーであってよい。その上、センサーを測定壁の後ろに配置し、測定壁の開口部を通してセンサーを照射することも可能である。

追加のセンサーを使用することによる補正の利点は、測定の不確実性の低減に加えて、測定値が追跡可能性を有することがセンサーまたは測光器によって実現されることでもあり、および、測定用の壁カメラの組み合わせが絶対的に較正される必要がないことである。

本発明の別の構成によれば、ターンテーブル上の物体の回転に加えて、ゴニオラジオメトリック測定は、回転軸に垂直な軸の周りの、ターンテーブルまたは物体の傾斜と、前記物体のターンテーブル上での多数の傾斜角に関する回転と、および、回転角と傾斜角の組み合わせごとの測定量の記録と、を含む。測定量は放射源の放射重心の周りの球面上のゴニオラジオメトリック測定に基づいて記録される。

特に、（ターンテーブルを傾けたり、物体を傾けたりすることによって）物体は水平軸に対して更に傾けられる。この場合、回転角度と傾斜角度の組み合わせごとに、放出された放射の測定値を取得する静的センサーをゴニオラジオメトリック測定に使用してもよい。

ターンテーブルの傾斜角または車体（放射源が中に設置されている物体が車両の場合）の傾斜角のいずれが記録されていても、ターンテーブルまたは物体が傾いている角度は、この場合、適切な測定システムを用いて記録される。

上記の配置には、ゴニオラジオメトリック測定の場合、結合座標系で仰角を測定するために直線軸上でセンサーを移動させる必要がなく、代わりに車両を前方または後方に傾けることによって結合座標系で仰角を測定できるという利点がある。このようにして、光度計を固定するように構成することができ、これは、例えば天井の高さが制限されている場合に有利である。

しかしながら、この代替的な実施形態では、シャーシ上での車両の傾斜を導入する際に述べた不利な点を記録し、補正する必要がある。これは、例えば車両の左右に取り付けられたカメラを使用して行われ、前記カメラにより車体に付された目印の点を測定し、そのため、垂直角度を損なう可能性のある、スプリングの圧縮またはタイヤの空気圧などのシャーシの影響を受けることなく、水平方向の中立位置に対する車両の実際の傾斜角を記録する。

この例示的な実施形態では、傾いた車両を設置するプラットフォームの回転と前記傾斜とを組み合わせて測定を実行し、ヘッドランプが、回転を生じさせる機器の中点の周りに傾斜角だけ傾いた円弧上を移動するようにする。ただし、今の場合は、測定に用いる配置は、球面上の原点と球面座標系との結合によって記述される。

代替的な一実施形態によれば、この目的のために、第１の座標系における方向に依存して記録された測定量の値からの、第２の座標系における方向に依存する測定量の計算は、第１の座標系中で記録された値の座標を、第２の座標系中の対応する座標に対応させることによって実行される。第２の座標系は球面座標系であり、その原点は球面上を移動する。

本発明の第２の態様によれば、本発明は、物体に取り付けられた光放射源の、少なくとも１つの照明または放射特徴量の、方向に依存した測定の方法であって、以下のステップを含む方法に関する。
‐保持要素上または保持要素の面上に物体を配置し、前記保持要素は、第１の軸の周り、および、第１の軸に垂直な第２の軸の周りで物体を回転させるように意図および構成され、物体は保持要素の面上に、光放射源の放射重心が、第１の軸と第２の軸によって形成される第１の座標系の原点の外側にあるように配置される。
‐第１の座標系の原点に対する光放射源の放射重心の位置（相対位置）を決定する。
‐第１の座標系において、２つの軸を中心とした物体の回転を含むゴニオラジオメトリック測定を実行する。
‐多数の放射方向に対するゴニオラジオメトリック測定によって放射源の測定量を方向に依存して記録し、第１の座標系中で定義される放射方向にはそれぞれ測定量の測定値を割り当てる。
‐第１の座標系中と前記相対位置において確認された、方向に依存して記録された測定量の値から、光放射源の放射重心が座標原点に位置する第２の座標系における多数の放射方向に対する方向に依存した測定量を計算する。
‐ここで、測定量が測定対象である特徴量と同じであるか、または、測定対象である特徴量が測定量から計算される。

ここでは、放射源の放射重心も測定が行われる座標系の原点の外側に位置し、その後に第２の座標系中への変換が実行される。しかしながら、この方法は、物体がターンテーブル上に配置されておらず、その代わりに物体が、タイプ１のゴニオラジオメーターを用いた従来のゴニオラジオメトリック測定に従って、２つの軸の周りに回転される点で請求項１に記載の方法とは異なる。この場合、物体は空間内に任意に配置され、および、例えば複数の軸の周りで物体を回転させることができる保持要素としてのロボットによって保持される。

本発明の更に別の態様は、物体に取り付けられた光放射源の少なくとも１つの、照明または放射特徴量を、方向に依存して測定するためのゴニオラジオメーターに関し、前記ゴニオラジオメーターは、以下の構成を含む。
‐回転軸を有するターンテーブルであって、ターンテーブルの回転軸は第１の座標系を定義し、第１の座標系の原点は回転軸を持つターンテーブルの表面と前記回転軸と一致する空間軸との交点によって形成され、および、ターンテーブルは、光放射源の放射重心が第１の座標系の原点から離間されるように物体を受け止めるように意図されている。
‐測定量を測定するように構成および意図された少なくとも1つのセンサー。
‐ここで、ターンテーブルおよび少なくとも１つのセンサーは、ゴニオラジオメトリック測定を実行するように構成され、前記ゴニオラジオメトリック測定は、第１の座標系中におけるターンテーブルの回転軸の周りの物体の回転と、多数の放射方向に対するゴニオラジオメトリック測定により記録された測定量と、それぞれ測定量の測定値が割り当てられる第１の座標系中で定義される放射方向と、を含む。
‐第１の座標系の原点に対する光放射源の放射重心の位置と、第１の座標系中で確認された測定量の方向に依存して記録された値とから、光放射源の放射重心が座標系の原点に位置する第２の座標系における多数の放射方向での測定量を計算するための計算ユニット。
‐前記計算ユニットは、更に、測定量がまだ測定すべき特徴量ではない場合、測定量から測定すべき特徴量を計算するように構成されている。

このようなゴニオラジオメーターを使用すると、請求項１に記載の方法を実行することが可能である。特に、前記ゴニオラジオメーターは、少なくとも１つのセンサーが、直線に沿った高さ方向の位置の関数として、直線に沿った測定量を記録する、タイプ３のゴニオラジオメーターを形成してもよい。

本発明によるゴニオラジオメーターを使用すると、特に、車両のヘッドランプ照明または発光信号機能の質を、取り付けられた状態で評価することができる。このような試験は、車両へのこれらの部品の取り付けによる影響や公差も記録されるという点で、車両の照明部品（ヘッドランプ、ライト）に関する従来の試験とは異なる。

本発明のいくつかの構成では、ゴニオラジオメーターは、請求項２から１８において特定される方法の変形を実行するように意図および構成される。

代替的な一実施形態によれば、ゴニオラジオメーターは更に以下を含む。
‐放射源から放射された光を反射する拡散反射を行う反射測定壁。
‐静的かつ移動不能に配置され、二次元センサーチップを有し、前記センサーチップの画素が少なくとも１つのセンサーを形成するカメラ。
‐前記カメラは、ターンテーブルの少なくとも２つの設定に関して、測定壁で反射された光を記録するように配置および構成され、前記反射光はカメラのセンサーチップ上に画像化され、および、反射光はカメラによって測定壁上の輝度分布として記録される。
‐計算ユニットは、カメラによって記録された輝度分布を、座標変換によって第２の座標系中の輝度分布に変換するように構成されている。

別の代替的な実施形態によれば以下のとおりである。
‐少なくとも１つのセンサーは静的センサーを含む。
‐ターンテーブルは、回転軸の周りの回転に加えて、ターンテーブル上に配置された物体を前記回転軸に垂直な軸の周りに傾けるように構成されているか、または物体がそのような軸の周りに傾斜可能に配置されている。
‐ゴニオラジオメトリック測定中に、ターンテーブルまたは物体と、および少なくとも１つのセンサーとは、多数の傾斜角、および、回転角と傾斜角の組み合わせごとに測定対象である特徴量を記録する静的センサーに関してのゴニオラジオメトリック測定中に、物体がターンテーブル上で回転されるように協働する。

なお、以下で言及する用語は、本開示の範囲内において次のように定義されることを指摘しておくべきである。

照明および測光という用語には、赤外線（ＩＲ）または紫外線（ＵＶ）に関する特徴量が測定される限り、放射測定という用語も含んでよい。センサーという用語には、１００ｎｍ（ＵＶ‐Ｃ）から１ｍｍ（ＩＲ‐Ｃ）の波長範囲の光放射 （紫外線、可視光、および赤外線）を測定するための全ての実施形態が含まれる。例示的な一実施形態によれば、センサーは光度計として配備される。ゴニオフォトメーターおよびゴニオラジオメーターという用語は、照明器具の配光が何らかのセンサー（測光または放射測定）で記録される場合に同義的に使用される。どのセンサーが使用されるかに関係なく、ゴニオラジオメーターに言及する場合は常にすべての実施形態を意味する。車両という用語には、特に道路、鉄道、水中、または空中における交通用の、あらゆるタイプの車両が含まれる。

以下の例示的な実施形態は、一般に、人々を各個に輸送するための道路車両（自動車）に関する。照明器具という用語には、車道を照らすためのヘッドランプや車両の信号器具の他に、道路の照明器具も含まれてよい。

以下、本発明を、いくつかの例示的な実施形態を用いて、図面の図表を参照して、より詳細に説明する。

本発明による、回転板上に配置され、および放射源が中心を外して取り付けられた物体を回転させ、センサーをマストに沿って垂直に変位させてゴニオラジオメトリック測定を行うためのゴニオラジオメーターの基本構造を示す図である。 原点が円弧上を移動する円筒座標系を概略的に示す図である。 図１によるゴニオラジオメーターについての測定に用いる配置を概略的に示す図である。 図３の、回転板の拡大状態および測定に用いる配置中の物体の拡大状態を概略的に示す図である。 原点が円弧上を移動する円筒座標系から、原点が円弧上を移動する球面座標系への座標の対応付けを概略的に示す図である。 図１のゴニオラジオメーターの変形例を示し、マストに付いた移動可能なセンサーを備えた２つの垂直なマスト状の柱がターンテーブルから異なる距離に設けられている。 回転ターンテーブルに加えて反射測定壁およびカメラを備えたゴニオラジオメーターの別の例示的な実施形態を示す図である。 球面座標系の原点は円弧上を移動し、球面座標系は投影壁に投影される、球面座標系の概略図である。 球面上を原点が移動する球面座標系を概略的に示す図である。 球面座標系の表現を示す。

本発明の一般的な背景に関して、最初に図１０を参照する。図１０は、角度ファイφおよびシータθの定義の表現を伴う球面座標系を表す。このような球面座標系の原点に放射源がある場合、放射源の照明または放射特徴量は、－１８０°≦φ≦１８０°、および、－１８０°≦θ≦１８０°の角度範囲での、放射源の回転、またはセンサーの連続的な移動によって角度測定的に、つまり全方向で測定できる。従って、放射方向は、２つの角度φ、θによって定義され得る。

一般に、放射方向の多数のｉ、または角度の組φ_i、θ_iにそれぞれ特定の光度、または、放射源の他の照明または放射特徴量が割り当てられる。特定の光度、または、放射源の他の照明または放射特徴量は、球面上、または球面上の部分領域でセンサーにより測定されるか、または、センサーによってゴニオラジオメトリック測定を行うことで記録された測定値から導出される。

このようにして、放射源を定義する、光度または測定された特徴量の、空間分布が決定される。空間分布を正確に決定すること、または問題となっている特徴量の所定の空間上の値を正確に遵守することは、例えば車両のヘッドランプの場合、非常に重要である。

車両のヘッドランプの測定では、ヘッドランプ（左右それぞれ）を、従来のゴニオラジオメーターを使用して、個別の物体として分離して最初に測定し、次に個々のヘッドランプの配光を重ね合わせて、車道上の配光をシミュレートしてもよい。ゴニオメーターによるこのような部品測定では多くの要素が無視され、特に、車両への取り付け状態が考慮されていない。

図１は、本発明によるゴニオラジオメーターの第１の例示的な実施形態を示す。ゴニオラジオメーターは、回転軸３１の周りを回転できるターンテーブル３を備える。ターンテーブル３は、プラットフォーム３５上に配置されている。ただし、これは単なる例として理解されることを意図している。あるいは、ターンテーブル３の平面からの下方への放射が属する角度範囲に関して測光的に記録できる他の手段の提供、例えば、より高い中間階レベルにターンテーブル３を配置することも可能である。

少なくとも車両の領域において、ターンテーブル３は、回転軸３１と共に第１の座標系を規定する平面３２を有し、第１の座標系の原点は回転軸３１を有するターンテーブル３の表面３２と、回転軸３１に一致する空間軸（ｚ軸）との交点によって形成される。この場合の回転軸３１は垂直に延びる。

ターンテーブル上には車両１が配置されており、車両１は典型的には２つの前部ヘッドランプ２を有し、各前方ヘッドランプ２は照明または放射特徴量に関してゴニオメトリックに測定される。この場合、車両１は、ヘッドランプ２が、上で説明したように形成される第１の座標系の原点および回転軸３１から離間するように、ターンテーブル３の実質的に中央に配置される。

ゴニオラジオメトリック測定を実行するために、センサー４を異なる高さ方向の位置Ｓの間で垂直に移動させることができる、垂直に延びるマスト４０が更に設けられる。マスト４０は、フロントヘッドランプ２によって下方に放出される放射も記録できるように、ターンテーブル３の平面よりも低い水準にある床面から出発して延びる。

更に、測定壁５が示されており、測定壁５は放射されたヘッドランプ光を乱反射する。問題になっている例示的な実施形態では、測定壁５は、ヘッドランプの向きの視覚化、およびヘッドランプによって生成される照度分布の視覚によるチェックのために使用され得るが、実行されるゴニオラジオメトリック測定に関しては関連しない。回転軸３１と測定壁５との最短距離をｒとする。

センサー４を備えたマスト４０および測定壁５は両方とも、車両１のヘッドランプの遠視野に位置し、例えば距離として２５ｍが選択される。

図示された構造によって提供されるゴニオラジオメーターは、タイプ３のゴニオラジオメーターであり、回転軸、ここではターンテーブル３の回転軸３１、の周りの回転が、垂直な直線に沿ったセンサー、ここではセンサー４の移動と組み合わされる。この場合、測定は、異なる高さ方向の位置Ｓに対応する多数の測定値を取得しながら、ターンテーブル３の特定の回転角度設定に対して垂直に移動するセンサー４によって実行される。上記をターンテーブル３の多数の回転角度設定について繰り返す。あるいは、ターンテーブル３は、センサー４の所与の高さ方向の位置Ｓで異なるターンテーブル設定に移動し、これが異なる高さ方向の位置Ｓについて繰り返される。測定中、或る時刻に作動中になるのは１つの放射源だけであり、例示的な本実施形態では、左側のヘッドランプである。

センサー４は、原則として、１００ｎｍから１μｍの波長範囲、またはこの波長範囲の部分範囲の光放射を測定するのに適した任意のセンサーであってよい。例えば、前記センサーは測光器である。センサー１が部分的または全体的なフィルタリングを実行するように備えられてもよく、そのように備えられることによってセンサーの感度が正常な目の感度曲線と同一になる。例えば、センサー４は、出力値として輝度値を伝達する。

センサー４は、マスト４０に沿って、例えば、０．０５°、０．１°、０．１５°または０．２°の角度寸法に対応する互いからの垂直距離を有する高さ方向の位置Ｓに移動する。ただし、これは単なる例として理解されることを目的としている。

一方で、この方法で実行されるゴニオラジオメトリック測定では、放射源（ヘッドランプ）についての測定対象である特徴量の方向に依存した記録が、第１座標系中の多数の放射方向に対して行われるという手順になる。従って、前記測定によって確認された照度または他の特徴量の空間分布は、放射源に関する、問題となっている特徴量の空間分布に関する情報を提供しない。

放射源に関する、問題となっている特徴量の空間分布を確認するために、一方では、第１の座標系の原点に対する光放射源の放射重心の位置を考慮しながら、そして一方では、第１の座標系で方向に依存して記録される特徴量の値を考慮しながら、問題となっている特徴量が、光放射源の放射重心が座標系の原点に位置する第２の座標系中に変換される。

簡単にするために、以下の図面の説明では、「測定量」と「特徴量」という用語が同義的に使用されることに留意されたい。ここで、測定量とは、センサーによって測定された測定値である。特徴量は、測定量と同じであってもよいし、測定量から導出されてもよい。例えば、測定量が照度の場合、斜めに光が入射する場合には、センサーのセンサー面または測光器が受け取る光の光度が低下するという事実を考慮し、更に放射源とセンサーの間の距離を考慮した距離補正により、照度から放射源の特徴量として光度を算出する。

第１の座標系の原点に対する光放射源の放射重心の位置の正確な決定は、例えば、車両上の特定の印を抽出して、そこから相対位置を計算する触覚的測定システムによって実行することができる。このような触覚的測定システムは、例えば、Ｈｅｘａｇоｎ Ｍｅｔｒоｌоｇｙ社によって「ＲＯＭＥＲ ＡＢＳＯＬＵＴＥ ＡＲＭ」という名称で製造および販売されている。ここで更に言及しておくべきことは、車両に取り付けられたヘッドランプの放射重心は、通常、製造業者側により、ヘッドランプの閉鎖板中に付けられた印により既に示され、および、前記閉鎖板を通って出てくる放射ビームの幾何学的重心を示すということである。例えば、第１の座標系の原点に対する放射重心の正確な位置は、このようにして正確に記録され得る。

多数の放射方向に対する特徴量の、第２の座標系における対応する値への変換は、対応付け、または、座標変換によって実行される。これに関して、図２～５を用いて、代替的な一つの実施形態について以下に説明する。

円筒座標である第１の座標系の記録値を記録し、第１ステップで、前記記録した値を前記放射源の放射重心が原点にある前記円筒座標とは別の円筒座標系に変換し、および、第２ステップで、前記距離を考慮しながら、それらを更に別の球面座標系に変換する、ことによって上記のような座標変換が実行される。第２ステップにおいて変換した後の座標系の原点には、前記放射源の放射重心が位置し、第２ステップにおいて変換した後の球面座標系が所望の第２の座標系である。

図２および５は、上述の手順を示す。図２は、原点が円弧上を移動する円筒座標系を示す。前記原点とともに移動する円筒座標系の軌跡はＴで示される。軌跡Ｄは、ターンテーブル３上の車両１の問題となっているヘッドランプの動きに対応する。この場合、ターンテーブル３またはヘッドランプは、初期設定Ａ１から角度Ｄだけ回転される。図２の表示では、ヘッドランプが設定Ａ２になるように回転されている。図２は、円筒座標系の従来のパラメータを示す。この場合の高さＳは、図１によるセンサー４の高さ方向の位置を示す。前記円筒座標系において、ヘッドランプからセンサー４までの平面距離をｐとする。

図２の円筒座標系が前述の中間的な座標系を構成していることに留意されたい。測定値は、前記原点Оを通過し、および回転軸３１の周りを回転する、第１の座標系で最初は記録される。第１の座標系は、同様に円筒座標系である。

ここで問題になるのは、第１ステップでの測定値を、回転角Ｄに基づいてパラメータφ、ｐ、およびＳ（ｐおよびＳも測定可能）を持つ中間座標系中に変換すること、および、第２ステップで、パラメータφ、ｐ、およびＳから、前記球面座標系において、図５の右側の表現に従って方位角を示すパラメータＨ、および、仰角（９０°マイナス極角θ、と定義される）を示すパラメータＶを計算すること、である。従って、記録されるべき特徴量の決定されるべき空間分布は、放射源の放射重心が座標原点に位置する球面座標系に関連してその次に記録される。

従って、ヘッドランプの物体系の局所的仰角Ｖ＝９０°－θが、高さＳおよび局所的半径ｐから計算されるよりも前に、各回転角Ｄは、局所的方位角φ（平面Ａ、α系のＨ）が決定される、随伴する局所的円筒座標系を持つ。その後、所望の特徴量、例えば光度、に応じて距離補正が実行される。

ゴニオラジオメトリック計算は、例えば、第２の座標系における多数の放射方向に対する特徴量を計算するために、図１に概略的に示される計算ユニット６によって実行される。計算ユニット６は、ターンテーブル３の回転角度およびセンサー４の高さＳを記録し、および、測定システムにおける所定の距離についての情報を有する。センサー４で測定された測定値は計算ユニット６にも送られる。同時に、計算ユニットは、例えばターンテーブル３を特定の角度Ｄだけ回転させるための、またはセンサー４を特定の高さＳまで移動させるための制御命令を提供することができる。

計算について、図３および図４を例として以下に詳細に説明する。図４は、図３の左側のサブ領域の拡大図である。

［測定に用いる配置］
図３および４における測定に用いる配置は次の通りである。座標系の原点Ｏ＝（０，０）は、ターンテーブル３の軸３１とターンテーブル３の表面３２との交点である。ターンテーブル３とＸ軸との間の角度はＤに等しい。Ｘ軸は画面に向かって右を指し、正の回転の意味での正のＹ軸は図面の平面内で上を指し（標準的に、つまり光は左から来る）、および、Ｚ軸はページの平面の外の上方を指す。初期位置Ａ１にあるヘッドランプ２は、回転中心から一定の距離ａを隔てた基準線Ｆ上に位置する。しかしながら、それらヘッドランプ２の空間内での位置は、測定動作から車両１の中立位置を見つけるために、測定動作中に決定されなければならない。車両１の中心平面からのヘッドランプの横方向の距離はｂであり、車両１の中心平面は、製造公差および位置決め精度の範囲内でＸ軸に沿って延びている。

計算は、前記平面内の２次元回転行列と解析幾何学を適用することによって実行される。基本的な考慮事項として、Ｒ²での、点Ｐ（ｘ、ｙ）のＤだけの回転が必要である。

すべての重要な点は中立位置から（ｘ、ｙ）平面内で回転され、放射源としてのヘッドランプ２から吊り下げられる対応するベクトルがその後計算される。

前記特徴量の前記測定および前記計算は、車両１の両方のヘッドランプに対して引き続いて実行される。つまり、一方のヘッドランプ２が測定されているときは、他方のヘッドランプが消灯または覆われ、またその逆も同様である。例示的な実施形態では、左側のヘッドランプ２について考える。

［ＤからのＨとｐの計算］
まず、回転角Ｄから、局所的円筒座標系における方位角φ（またはＨ）および局所的距離ｐが決定されるべきである。ここで、局所的半径ｐは、ヘッドランプ２と、問題となっている平面上のセンサー４の位置の基準点との間の距離である。

配置は次の通りである。
ターンテーブルの角度
Ｄ 例として２０．００°
基準線Ｆから回転中心までの距離（＝ヘッドランプの位置）
ａ 測定される 例として、２．７５０ｍ
基準線Ｆから画面までの距離
ｄ 例として２５．０００ｍ
回転中心Оから画面までの距離
ｒ＝ｄ＋ａ 例として２７．７５０ｍ
側面ヘッドランプの位置
ｂ （測定される）
回転中心Оからヘッドランプまでの距離
ｃ ｃ²=ａ²＋b²

作動中のヘッドランプのパラメータは次の通りである。
Ｈ＝０の作動中ヘッドランプの座標

光軸（Ｈ＝０）に対するヘッドランプへのベクトルの角度（ただし、これ以上は必要ない）

Ｄだけ回転させた後の作動中ヘッドランプの位置

光度計の位置のパラメータは次の通りである。
空間幾何学から決定される、横方向の、光軸（ｘ）までの測光計の距離
u
測光器の、中心（ｙ）からのＸＹ方向の距離

光度計の角度補正

測光器の座標

測定距離は以下の通りである。
ベクトル

は作動中ヘッドランプから光度計に向かう。

光度計までの距離ｐはこのベクトルの長さであり、従ってＤに関連付けられた測定距離になる。

ヘッドランプは光軸に対して角度ｈ_ｐで測光器に向かう。

作動中であるヘッドランプの消失点や光軸も同様に回転する。回転していない状態（Ｄ＝０）では、ヘッドランプは、

に向けられる。

このような配置およびパラメータから出発して、局所的円筒座標系における方位角φ（またはＨ）および局所的半径ｐは、以下のように計算され得る。
Ｄだけの回転中に、

は点

に一致するように回転される。機械計算では、これは

に関しては同じ行列によって行われる。

ベクトル

は、作動中のヘッドランプから新しい消失点

の方向を指す。

前記の

は前記光軸に対して角度ｈ_cを有する。ｈ_cはＤに等しい。

従って、光度計に対するヘッドランプの角度は次のようになる。

従って、局所的円筒座標系（図２）でのＨが決定される。
局所的半径ｐは次と等しくなる。

または、

局所的半径ｐは、必ずしも計算する必要はない。問題となっている測定に用いる配置では定義により、局所的半径ｐはｄと一致し、従って問題となっている例では２５ｍであるからである。

同様の方法により、逆にＨからＤを決定することもできる。これは、例えば特定の角度Ｈに近づくことが意図されている場合に、実用上重要である。

次のステップでは、図５（右図）に従って、前記球面座標系の前記球面座標ＨとＶが決定される。
この場合、方位角Ｈは局所的円筒座標系における方位角と同じである。

角度Ｖは、ｐとＤを使用してＳとＶの関係から取得される。

ここで、

または、

ＤとＳが与えられれば、Ｖは比較的簡単に決定できる。

最後に、前記球面座標系での半径Ｒも、例えばＶおよびＳから計算できる。

従って、測定すべき特徴量の空間分布、例えば光度は、放射源の放射重心が球面座標系の中心に位置する球面座標系で指定することができる。更に距離補正を行ってもよい。方程式をより詳細に分析すると、前記定義または問題となっている角度範囲の中に全単射写像が存在することがわかる。

図６は、図１の例示的な実施形態に基づく別の例示的な実施形態を示す。この場合、第２のセンサー４を有する第２のマスト４１が設けられ、第２のセンサー４は同様にマスト４１に沿って、異なる高さ方向の位置にあるように垂直方向に変位可能である。この場合、第２のマスト４１は、ターンテーブル３に対して第１のマスト４０よりも近く、例えば５ｍの距離に配置され、一方、第１のマストまでの距離は２５ｍである。図１と同様に、図６による構成には計算ユニットが含まれるが、これは別個に示されていない。

このような配置により、複数の放射源を同時にゴニオラジオメトリック的に測定することが可能になり、近くに配置されたセンサー４は、最適には車両上にある、例えば方向指示灯などの信号灯を測定するために使用される。信号灯の場合、遠視野は既に５ｍの距離に存在するため、同じ天井の高さでより大きな頂角を測定できる。

図７は、ゴニオラジオメトリック測定のために、ターンテーブル３上に配置された車両１が少なくとも２つの回転位置にあるように回転され、測定壁５で反射された光が、静的に配置されたカメラ７によって記録される、概略的に示された例示的な実施形態である。

この場合のカメラ７は、２次元センサーチップを備えており、この場合、センサーチップの画素は、本発明の文脈においてセンサーとみなすことができる。この場合、２次元センサーチップの各画素は、測定壁５の壁要素に割り当てられる。センサーチップは、例えば、２次元ＣＣＤセンサーまたはＣＭＯＳセンサーである。カメラ７は、入射光をセンサーチップ上に向ける光学系を有する。

測定壁５は、入射した放射を全方向に均一に拡散した散乱反射、すなわち無指向性反射するように構成されている。特に、反射のスペクトルへの影響を最小限に抑えるために、測定壁５は灰色または白である。従って、測定壁５は、反射の法則を満たす指向性反射を行う鏡を構成していない。

カメラ７は、測定壁５で反射された光を記録するように配置および構成され、前記反射光はカメラ７のセンサーチップ上に結像される。反射光は、ターンテーブル３の少なくとも２つの設定について、カメラ７によって測定壁５上の輝度分布として記録される。割り当てられた計算ユニット６（概略的にのみ示す）は、カメラ７によって記録された光度の分布を、座標変換を用いて第２の座標系における輝度分布に変換するように構成される。

この場合、計算ユニット６はゴニオラジオメトリック計算を実行する。計算ユニット６は、ターンテーブル３の回転角度Ｄやカメラ７の計測データを記録する。同時に、前記計算ユニットは、例えばターンテーブル３を特定の角度だけ回転させるための制御命令を提供することができる。

放射源２は、測定壁５上に配光９を生成し、この配光９は、図示の例示的な実施形態では、自動車のヘッドランプの典型的な配光に対応する。配光９は、軸３１を中心とした旋回運動ごとにカメラ７のセンサーチップによって記録される。測定壁５は、車両に取り付けられた放射源の配光の遠視野に位置する。例えば、ヘッドランプまたは放射源から２５ｍの位置にある。

従って、この例示的な実施形態は、図１の例示的な実施形態による直線的に移動する測光器の代わりに、測光的に補正されたカメラ測定壁システムが使用され、およびカメラが測定壁上の車両による照明システムによる輝度または照度の反射輝度を測定する点で区別される。この場合に必要なのは、車両の回転運動、および、角度範囲全体を単一の輝度画像に記録できるカメラ測定による壁測定システムだけである。

カメラによって壁上で測定された輝度分布は、その後、座標変換を利用してヘッドランプの光度分布に変換される。この場合も結合座標系が使用される。つまり、輝度カメラが測定値を確認する壁座標からヘッドランプの基準系中の球面座標への変換は、空間内でのヘッドランプの回転に応じて変化する。ヘッドランプの座標が回転装置の角度の関数として分かっている場合は、回転装置の角度およびヘッドランプの高さから、試験対象の基準系中の配光を計算できる全単射マッピングを見つけることが再び可能になる。次いで、部分角度範囲の大部分を組み合わせて、全体の角度分布を形成することができる。

上記の方法の利点は、車両の回転とカメラの測定とを組み合わせることで、光度計による逐次的なグリッド測定において可能な速さよりも迅速にデータが取得できることである。

しかしながら、カメラ７による間接測定による測定の測定可能幅は、光度計による直接測定と比較して小さい。これは、カメラ７を使用するときに、測定空間と対物レンズの両方における散乱光の抑制が制限されるという事実に関連している。従って、１００：１を超える明度差は、多額の費用をかけてのみ達成できる。これを考慮すると、より高い測定可能幅を有するしっかりと取り付けられたセンサー８を用いて、配光の特徴的な点を再測定するための設備を設けることとなり得る。このような更なるセンサー８は、図７に概略的に示されている。

代替的な一実施形態によれば、この目的のために、開口部（図示せず）が測定壁５、例えば放射源の光軸上、に形成され、前記開口を放射源から発せられた光が通過し、前記光は追加のセンサーによって検出される。この場合、追加のセンサーは、測定壁５の後ろまたは開口部中のいずれかの軸上に配置される。理想的な場合、センサー表面は測定壁の一部であり、入射光に対して同様の反射または散乱挙動を示す。あるいは、そのようなセンサー８は、遠視野に配置されながら、測定壁５の前または隣に配置される。このようなセンサー８が移動可能であり、従って測定壁５の前の多数の位置を採用できるようにすることもできる。

このようなセンサー８によって、測定壁によって覆われる配光の全範囲を正確に較正することができる。このような追加のセンサー８の位置は既知であるため、配光の特徴的な点の角度決定には、測定壁５とカメラ７との組み合わせを使用するだけでよい。これは、測定壁５とカメラ７との組み合わせを絶対的に較正する必要はなく、光度計による測定中に較正できるため、測定値が追跡可能性を有するという利点に関連する。

既に述べたように、カメラ７は、ターンテーブル３の回転設定ごとに、測定壁５によって画定される立体角を記録する。ターンテーブル３の異なる回転設定を有する個々の立体角を連結することによって、配光全体は、特に放射源またはヘッドランプが座標原点に位置する座標系において、問題となっている更に大きい立体角範囲に渡って合成され得る。対応する投影を図８に示す。

別の代替的かつ例示的な実施形態によれば、図１のターンテーブル３は、回転軸３１に垂直な軸の周り、例えばＹ軸の周りで更に傾けることができる。従って、ターンテーブル３自体は、測定過程中に、第１の軸３１の周り、および、第１の軸３１に垂直な第２の軸の周りで放射源の動きを生成する。この場合、当然のことながら、球の全ての空間方向をゴニオラジオメトリックに記録できるわけではない。ただし前方を向いた立体角のみはゴニオラジオメトリックに記録できる。しかしながら、ヘッドランプの照度を測定する用途にはこれで十分である。あるいは、ターンテーブル上の車両は、例えば前部または尾部を上げることによって横軸を中心に傾けることもでき、その結果、ターンテーブルを傾けることと同じ効果が達成される。

この構成では、ゴニオラジオメトリック測定には、回転角と傾斜角の組み合わせごとに、決定すべき特徴量と同じである放出された放射の測定値を取得する、または、その静的センサーから求めるべき特徴量を導出できる、静的センサーを使用するだけで十分である。静的センサーの使用は、天井の高さが制限されている場合に特に有利である。ターンテーブルの傾きに対応する車体の傾きを、別個の測定システムで即座に記録するようにしてもよい。

このような配置には、結合円筒座標系中で高さ角度を調整するために光度計を直線軸上で移動させる必要がなくなり、代わりに車両を前方または後方に傾けることで調整できるという利点がある。ただし、シャーシ上の車両の傾きによる前述の不利な点は記録して補正する必要がある。これは、例えば車両の左右に備え付けられたカメラを使用して行われ、車体に施された印の点を測定し、垂直角度を損なう可能性のあるスプリングの圧縮またはタイヤの空気圧などのシャーシの影響を受けることなく、水平中立位置に対する車両の実際の傾斜角を記録する。

測定は、図１と同様に、傾斜車両１を配置したプラットフォーム３を回転させ、ヘッドランプが回転装置の中点を中心とした円弧上を移動するように行う。このような測定は、異なる傾斜角について繰り返すことができる。

この例示的な実施形態では、測定に用いる配置は球面座標系によって記述され、前記球面座標系の原点は球面上を移動する。これは、ターンテーブル上の互いに直交する２つの軸を中心とする車両１の傾斜により、第１の座標系を構成する図９の内部球面座標系に対応する球面上の測定値が得られるからである。様々な放射方向に対して確認された対応する測定値は、放射源の放射重心が座標原点にある、第２の、外部の座標系の座標に変換する必要がある。変換は２つの結合された球面座標系の間の座標変換によって実行され、最初の方程式で記述された絶対値は距離の法則および測光器に対する入射角によって更に修正される。

記載された発明により、取り付けられた状態の車両の照明装置を実験室で計量学的に客観的に評価することが可能になる。屋外および／または運転中に実行される方法と比較した場合の利点は、道路の影響（反射、乾燥または湿潤状態）および残留輝度または大気の影響を排除できることである。一方、記載されている発明は、既に大きな部品として事前に組み立てられている発光機能をゴニオメーター上で中心を外して配置し、および、全単射、つまり一意に可逆的な対応付けによって測定結果を試験中の機器の基準系に変換することを可能にする。

中心を外して配置された放射源（評価されるべき発光機能を提供する）を用いた本発明による方法は、放射源の放射重心が座標原点に位置する座標系において、たとえ放射源が中心を外して配置されているとしても、決定されるべき特徴量を記録することを可能にする。

この方法の利点の１つは、車両の位置を変更して、試験する放射源をゴニオメーターの座標原点に移動する必要がないことである。これにより、スペース上の利点が得られる一方で、試験対象の車両が既定の場所に配置されるか、または、回転テーブルが更に回転式試験用具と組み合わされている場合には、既定の走行状態にあることが一方で保証される。

中心をずらして配置された放射源を用いた座標系の上記の変換は、原理的には、図１によるターンテーブルが使用されず、部品内の中心を外すように配置された放射源を有する部品が別の方法でゴニオラジオメトリック測定される測定配置についてであっても、任意のゴニオラジオメトリック測定に対して実行できることを指摘しておく必要がある。前記別の方法としては、例えばロボットを用いて、例えば互いに直交する２つの軸の周りで部品を回転させることによるものがある。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記の本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能であることが理解されるべきである。相互に排他的でない限り、説明した特徴はいずれも個別に使用したり、任意の他の特徴と組み合わせて使用したりできることを更に指摘しておく必要がある。本開示は、ここで説明される１つ以上の特徴の全ての組み合わせおよび部分的組み合わせにまで及び、これらを含む。範囲が定義されている限り、これらの範囲内のすべての値と、範囲内に含まれるすべての部分的範囲が含まれる。

Claims (24)

1. 物体（１）に取り付けられた光放射源（２）の少なくとも１つの照明または放射特徴量の、方向に依存する測定方法であって、
   回転軸（３１）を有するターンテーブル（３）上に前記物体（１）を配置し、前記ターンテーブル（３）の前記回転軸（３１）は第１の座標系を定義し、前記第１の座標系の原点（Ｏ）は、前記回転軸（３１）を持つ前記ターンテーブル（３）の表面（３２）と、前記回転軸（３１）に一致する前記第１の座標系の空間軸との交点であり、
   前記物体（１）は、前記光放射源（２）の放射重心が、前記第１の座標系の前記原点（Ｏ）から離間するように前記ターンテーブル（３）上に配置され、
   前記第１の座標系の前記原点（Ｏ）に対する前記光放射源（２）の前記放射重心の位置を相対位置として決定し、
   軸を中心とした前記物体（１）の回転を含むゴニオラジオメトリック測定を実行し、前記ゴニオラジオメトリック測定は前記第１の座標系で実行され、前記ターンテーブル（３）上の前記物体（１）は前記ターンテーブル（３）の前記回転軸（３１）の周りで初期位置（Ａ１）から回転され、前記ターンテーブル（３）の前記回転軸（３１）は前記ゴニオラジオメトリック測定の垂直軸を構成し、
   多数の放射方向に対する前記ゴニオラジオメトリック測定によって前記放射源の測定量を方向に依存して記録し、前記第１の座標系中で定義される放射方向にはそれぞれ前記測定量の測定値が割り当てられ、
   方向に依存して記録された、前記第１の座標系で確かめられた測定値、および前記相対位置から、前記光放射源（２）の前記放射重心が座標系の原点にある第２の座標系における多数の放射方向に対する測定量を計算し、
   前記測定量は、測定対象である特徴量と同じであるか、または測定対象である特徴量が前記測定量から計算される、
   測定方法。
2. 前記物体（１）は自動車または部品であり、
   前記放射源（２）は前記自動車または前記部品に取り付けられ、および、
   前記自動車または前記部品は、前記光放射源（２）の前記放射重心が前記第１の座標系の原点（Ｏ）から離間するような方法で、前記ターンテーブル（３）上に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
3. 前記ターンテーブル（３）を段階的に回転させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の測定方法。
4. 所定の角度において測定値を記録しながら、前記ターンテーブル（３）を連続的に回転させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の測定方法。
5. 前記放射源（２）を周囲から区切る閉鎖板を通過する放射ビームの幾何学的重心が、前記放射源（２）の前記放射重心として定義される
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の測定方法。
6. 前記第１の座標系における前記方向に依存して記録された前記測定量の値からの、前記第２の座標系における前記方向に依存する測定量の計算が、前記第１の座標系で記録された値の座標を前記第２の座標系の対応する座標に対応付けることにより実行される
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の測定方法。
7. 前記ターンテーブル（３）上の前記物体（１）の前記回転に加えて、
   前記ゴニオラジオメトリック測定が、直線に沿った１つ以上のセンサー（４）を用いた、前記直線に沿った位置（Ｓ）の関数としての前記測定量の記録を含む、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の測定方法。
8. 前記直線に沿って移動し、前記直線上の所定の位置（Ｓ）に対して放出された前記放射の測定値を取得するセンサー（４）が、
   前記ゴニオラジオメトリック測定に使用される、
   ことを特徴とする請求項７に記載の測定方法。
9. 前記測定量として照度を測定し、
   前記放射源（２）の測定対象である前記特徴量としての光度を、前記照度から次の式
   

   

   ここで、
   Ｉは光度であり、
   Ｅは測定された照度であり、
   ｄは前記光源と前記センサーの間の距離であり、
   （Ｈ、Ｖ）は、Ｘ軸に厳密に平行に向けられたセンサーが照射された角度であり、すなわち、
   Ｈは方位角φに相当し、
   Ｖは９０°から極角θを引いた値に相当する
   で計算する、
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の測定方法。
10. 前記第１の座標系が円筒座標系であり、
    前記第１の座標系に記録された値の座標が、第１ステップで、前記放射源（２）の前記放射重心が座標系の原点にある別の円筒座標系に変換され、
    前記第１の座標系に記録された値の座標が、第２ステップで、前記放射源（２）の前記放射重心が座標系の原点にある球面座標系に変換され、
    前記球面座標系は前記第２の座標系である、
    ことを特徴とする請求項７～９のいずれか一項に記載の測定方法。
11. 各放射方向について、前記第２の座標系における前記センサーの位置（Ｐ）の方位角（Ｈ）および仰角（Ｖ）が、前記第１の座標系における前記回転板（３）の回転角（Ｄ）および前記センサー（４）の高さ（Ｓ）から計算され、
    前記センサー（４）によって測定された、問題となっている前記測定量の値が、方位角（Ｈ）および仰角（Ｖ）によって指定される特定の放射方向に割り当てられ、前記測定量から前記特徴量を求めるためにセンサー（４）への入射距離と入射角で補正される、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の測定方法。
12. 前記ターンテーブル（３）の前記回転軸（３１）が垂直方向に延び、
    直線に沿って前記測定量が記録される前記直線（４０）も同様に垂直方向に延びる、ことを特徴とする、請求項７～１１のいずれか一項に記載の測定方法。
13. 前記ターンテーブル（３）上の前記物体（１）の前記回転、および、前記直線（４０）に沿った位置の関数としての、前記直線（４０）に沿った前記測定量の記録に加えて、
    前記ゴニオラジオメトリック測定は、前記第１の線（４０）および第２の線（４１）は平行に延び、前記第１の座標系の原点（Ｏ）から異なる距離に配置される場合の、前記第２の直線（４１）に沿った位置の関数としての、前記第２の直線（４１）に沿った前記測定量の記録を含むこと、
    を特徴とする請求項７～１２のいずれか一項に記載の測定方法。
14. 前記ターンテーブル（３）上の前記物体（１）の前記回転に加えて、
    前記ゴニオラジオメトリック測定が、静的に配置されたカメラ（７）による前記測定量の記録を含むことを特徴とし、
    ここで、
    前記放射源（２）から放出された放射は、反射測定壁（５）で乱反射されると共に、少なくとも前記ターンテーブル（３）の２つの設定において、測定壁上の輝度分布として前記カメラ（７）によって記録され、
    前記カメラ（７）によって記録された前記輝度分布は、座標変換により前記第２の座標系における輝度分布に変換され、前記輝度分布は前記測定量を構成する、
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の測定方法。
15. 前記測定壁（５）が、前記放射源（２）の配光の遠視野に配置される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の測定方法。
16. 付加的に、追加的なセンサー（８）が直接照射され、
    前記センサー（８）によって記録された信号が前記カメラ（７）の較正に使用される、ことを特徴とする、請求項１４または１５に記載の測定方法。
17. 前記ターンテーブル（３）上の前記物体（１）の前記回転に加えて、
    前記ゴニオラジオメトリック測定が、前記ターンテーブル（３）または前記物体（１）の前記回転軸（３１）に垂直な軸の周りでの傾斜を含み、
    前記物体（１）は多数の傾斜角に関して回転され、および、
    前記測定量が回転角と傾斜角との組み合わせ毎に記録され、
    前記測定量が前記放射源の前記放射重心の周囲の球面上のゴニオラジオメトリック測定（２）に基づいて記録される、
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の測定方法。
18. 前記ゴニオラジオメトリック測定には、
    回転角と傾斜角の組み合わせ毎に、前記放出された放射の測定値を取得する静的センサーが使用される
    ことを特徴とする請求項１７に記載の測定方法。
19. 前記第１の座標系における、前記方向に依存して記録された前記測定量の値からの、前記第２の座標系における、前記方向に依存する前記測定量の計算が、前記第１の座標系において記録された値の座標を前記第２の座標系における対応する座標に変換する対応付けによって実行され、
    前記第２の座標系は球面座標系であり、前記第２の座標系の原点は球面上を移動する、
    ことを特徴とする、請求項１７または１８に記載の測定方法。
20. 物体（１）に取り付けられた光放射源（２）の、少なくとも１つの照明または放射特徴量の、方向に依存する測定の方法であって、
    第１の軸および第１の軸に垂直な第２の軸の周りで前記物体（１）を回転させるように意図および構成された保持要素上または保持要素の面上に前記物体（１）を配置し、
    前記物体（１）は前記保持要素の面上に、前記光放射源（２）の放射重心が、前記第１の軸と前記第２の軸によって形成される第１の座標系の原点（Ｏ）の外側に位置するように配置され、
    前記第１の座標系の原点（Ｏ）に対する前記光放射源（２）の前記放射重心の位置を相対位置として決定し、
    前記の２つの軸の周りでの前記物体（１）の前記回転を含むゴニオラジオメトリック測定を前記第１の座標系中で実行し、
    多数の放射方向に対するゴニオラジオメトリック測定によって前記放射源（２）の測定量を方向に依存して記録し、前記第１の座標系中で定義される放射方向にはそれぞれ前記測定量の測定値が割り当てられ、
    前記第一の座標系中で確かめられた前記測定量の、前記方向に依存して記録された測定値、および相対位置から、前記光放射源（２）の前記放射重心が座標原点にある、第２の座標系中の多数の放射方向に対する、方向に依存する測定量を計算し、
    前記測定量は、測定対象である特徴量と同じであるか、または、測定対象である特徴量が前記測定量から計算される、
    測定方法。
21. 物体（１）に取り付けられた光放射源（２）の、少なくとも１つの照明または放射特徴量を方向に依存して測定するためのゴニオラジオメーターであって、
    回転軸（３１）を有するターンテーブル（３）であって、前記ターンテーブル（３）の回転軸（３１）は第１の座標系を定義し、第１の座標系の原点（Ｏ）は、前記回転軸（３１）を有する前記ターンテーブル（３）の表面と、前記回転軸（３１）と一致する前記第１の座標系の空間軸との交点とによって形成され、前記光放射源（２）の放射重心が、前記第１座標系の原点（О）から離れるように前記物体（１）を受け止めるように意図されているターンテーブル（３）と、
    前記放射源（２）の測定量を測定するように構成および意図された少なくとも１つのセンサー（４）、とを含み、
    前記ターンテーブル（３）および前記少なくとも１つのセンサーは、前記第１の座標系における前記ターンテーブル（３）の前記回転軸（３１）の周りの前記物体（１）の回転を含むゴニオラジオメトリック測定を実行するように構成され、前記測定量は、多数の放射方向に対する前記ゴニオラジオメトリック測定によって方向に依存して記録され、前記第１の座標系中で定義される放射方向にはそれぞれ前記測定量の測定値が割り当てられ、
    前記第１の座標系の原点に対する前記光放射源（２）の前記放射重心の位置、および、前記第１の座標系中で確認された前記測定量の前記方向に依存して記録された値から、前記光放射源（２）の前記放射重心が座標系の原点に位置する第２の座標系中の多数の放射方向についての前記測定量を計算するように意図および構成された計算ユニット（６）を含み、
    前記計算ユニット（６）は更に、前記測定量がまだ測定されるべき特徴量でない場合に、測定されるべき特徴量を前記測定量から計算するように意図および構成されている、
    ゴニオラジオメーター。
22. 前記ゴニオラジオメーターがタイプ３のゴニオラジオメーターを形成し、
    前記少なくとも１つのセンサーが、直線に沿った高さ方向の位置（Ｓ）の関数として、前記直線に沿った前記測定量を記録する、
    ことを特徴とする請求項２１に記載のゴニオラジオメーター。
23. 前記ゴニオラジオメーターは、
    前記放射源（２）から放射された前記光を反射する、乱反射を行う反射測定壁（５）と、
    静的かつ移動不能に配置され、センサーチップの画素が少なくとも１つのセンサーを形成する二次元センサーチップを有するカメラ（７）と、を更に含み、ここで、
    前記カメラ（７）は、前記ターンテーブル（３）の少なくとも２つの設定について前記測定壁（５）で反射された光を記録するように配置および構成され、前記反射光は前記カメラ（７）のセンサーチップ上に結像され、および、前記反射光が前記カメラ（７）によって前記測定壁（５）上の輝度分布として記録され、
    前記計算ユニット（６）は、前記カメラ（７）によって記録された前記輝度分布を、座標変換によって前記第２の座標系における輝度分布に変換するように構成される、
    ことを特徴とする請求項２１に記載のゴニオラジオメーター。
24. 前記少なくとも１つのセンサーは静的センサーを含み、
    前記ターンテーブル（３）は、前記回転軸（３１）の周りの回転に加えて、前記ターンテーブル（３）上に配置された前記物体（１）を前記回転軸（３１）に垂直な軸の周りに傾けるように構成されているか、または、前記物体（１）が前記回転軸（３１）に垂直な軸の周りに傾斜可能に配置されており、
    前記ターンテーブル（３）または前記物体（１）、および前記少なくとも１つのセンサーは、前記物体（１）が、多数の傾斜角についてのゴニオラジオメトリック測定中に回転されるように、前記ゴニオラジオメトリックな測定中に協働し、および、前記静的センサーは回転角度および傾斜角度の組み合わせ毎に前記測定量を記録する、
    ことを特徴とする請求項２１に記載のゴニオラジオメーター。

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