JP2599431B2 - 自動車ヘッドライト照準方法及び照明パターン検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車製造工程でまたは自動車を使用した
後に自動車ヘッドライトを正確に照準する方法および装
置に関する。更に、本発明においては、自動車ヘッドラ
イトが発生した光パターンを測定し、規定された基準と
比較し、ライトが規定された標準を満たすか否かを決定
する。

自動車ヘッドライトは、高速道路の選択した部分にわ
たり規定されたパターンで高強度の光のビームを投射す
るよう設計されている。一般的に、自動車は１対のヘッ
ドライトを有し、いわゆるハイビームを投射して自動車
の前方の高速道路の幅全体を照射する。第２の対のヘッ
ドライトによりハイビームの下方および右方に指向する
いわゆるロービームを投射し、対向車の運転手を眩惑し
ないようにする。自動車によっては、ハイおよびロービ
ームパターンを、異なるフィラメントを使用する同一の
ライトから投射するものもある。

所要の照明を生ずるため、ヘッドライトは、正確に照
準し、特別な光パターンを発生しなければならない。ヘ
ッドライトの照準および照明パターンの標準は、産業団
体、例えば、ソサエティ オブ オートモーティブ エ
ンジニアズ 即ち、自動車技術者協会（SAE）、また行
政官庁によって規定されている。しかし、一般的に、異
なる地域、例えば北アメリカおよびヨーロッパ毎に異な
る照準および照明パターン標準が定められており、汎用
照準装置を製造するのは困難である。

自動車製造中および自動車を使用した後に自動車のヘ
ッドライト照準を正しく測定する装置および方法は知ら
れている。既知の方法および装置の２つの例としては、
米国特許第3515483号および同第4435078号に記載されて
いるものがある。これら既知の装置は小型の光電ユニッ
ト内にヘッドライトの光ビームを集束させるレンズを使
用している。多数の互いに離れた光強度センサを光ビー
ムにおける比較的僅かな数の位置において光強度を感知
するよう光学装置内に配置する。米国特許第3515483号
において、９個の互いに離れた光強度センサの各々によ
り検知した光強度を選択した対に比較し、規定された照
準基準が規定の精度範囲内で満たされているか否かを決
定する。満たしていない場合、ヘッドライトの位置を調
整して適正照準を得る。光パターンの異なる位置の相対
強度を比較する方法は、部分均衡法と称されている。米
国特許第4435078号の場合、この部分均衡照準法の変形
したものを使用している。即ち、互いに離れた光強度セ
ンサとほぼ同数の離散点で測定した光強度を直接または
分数係数を乗じた値を使用してヘッドライトが正確に照
準されているか否かを決定する。

既知の方法および装置は自動車のヘッドライトを正確
に照準するのには有用であるが、特別な照準標準を満た
して使用するのに特別に設計されている。即ち、既知の
方法および装置は、融通性に限界がある。既知の装置
は、特別な標準に基づくヘッドライトビームにおける限
定された離散位置での光強度を感知するだけであるた
め、異なる照準標準には容易に適合させることができ
ず、または変更することが容易でない。更に、既知の方
法および装置はヘッドライトから発生する光パターンが
業界および行政標準を満たすようにするには不向きであ
る。ヘッドライト照準およびビームパターンに関して、
特に新しく製造される自動車に対して厳しい行政標準が
増える時期にあっては、ヘッドライト照準装置が正確で
迅速な結果を出し、新しい標準に適合し、また照準精度
の他にヘッドライトビームパターンを検査できることが
重要である。

従って、本発明の第１の目的は、異なる照準標準に容
易に適合でき、限定された数の互いに離れた光強度セン
サの特別な位置に動作が限定されない精度の高いヘッド
ライト照準方法を得るにある。

更に本発明の第２の目的は、ヘッドライト照準および
ビームパターンに関して、特に新しく製造される自動車
に対して厳しい行政照準が増える時代背景に鑑み、ヘッ
ドライト照準装置を新しい標準に適合させるため効率よ
くライトビームパターンを検査する検査方法を得るにあ
る。

上述の第１の目的を達成するため、本発明による自動
車ヘッドライト照準方法は、自動車ヘッドライト照準方
法において、自動車ヘッドライトからの光ビームをレン
ズにより表面上に集束させる集束ステップと、ヘッドラ
イトおよびレンズを光強度センサにより互いに心合わせ
する心合わせステップと、集束した光ビームに重なり合
うセルのマトリックスにおける各セルで集束光ビームの
強度を感知し、各セルに対して画素即ち、セルの位置お
よびセルにおける光ビームの強度を表す電気信号を発生
する感知ステップと、前記画素のうちの十分な数の画素
を相互に比較して前記ビームにおける最高輝度の画素の
位置を決定し、最高輝度の画素の光強度を決定し、最高
輝度における強度に対して少なくとも２個の規定された
光強度レベルを計算し、画素を走査してそれぞれ計算し
た前記光強度レベルを有しかつ互いに規定された図形的
相対位置関係を有する少なくとも２個の画素の位置を決
定する比較及び決定ステップと、この比較及び決定ステ
ップにより決定した少なくとも２個の画素の位置関係を
利用してヘッドライトの向きを修正するステップとを有
することを特徴とする。

本発明によるこのヘッドライト照準方法によれば、心
合せステップ及び感知ステップにより、光強度センサの
特別な位置に動作が限定されることなく、また比較及び
決定ステップにより図形的相対位置関係を有する少なく
とも２個の画素の位置を決定し、これを規定のものに合
致する修正を行うため、異なる照準標準にも容易に適合
させることができる。

この点に関し、本発明の好適な実施例においては、前
記比較及び決定ステップは、２個の見い出した画素のう
ちの一方を通過する横軸と、この横軸に対して直交して
前記見い出した２個の画素のうちの他方を通過する縦軸
との交点を決定するステップを有し、前記修正ステップ
は、ヘッドライトが規定された輝度範囲に照準されてい
るか否かを決定するため前記縦横軸線の交点位置を規定
の交点に合致するようヘッドライトの向きを修正するこ
とを含むものとする。

この方法によれば測定によって得られた縦横軸線の交
点を規定照準の縦横軸線の交点に一致させる修正のた
め、照準作業を迅速に行える。

更に、本発明の上述の第２の目的を達成するための本
発明による自動車ヘドライト照明パターン検査方法は、
自動車ヘッドライトからの光ビームをレンズにより表面
上に集束させる集束ステップと、電荷結合装置カメラに
より集束した光ビームに重なり合うセルのマトリックス
における各セルで前記表面における集束光ビームの強度
を感知し、前記各セルに対して画素即ち、セルの位置お
よびセルにおける光ビームの強度を表す電気信号を発生
する感知ステップと、前記感知して電気信号を発生した
画素のうちの少なくとも若干を互いに比較して光が規定
された精度内で照準されているか否かを決定する画素間
比較ステップと、前記感知して電気信号を発生した画素
の少なくとも若干を視覚的に表示してヘッドライトの光
強度パターンを描写するディスプレイステップと、ヘッ
ドライトの照射パターンが規定された基準を満たすか否
かを決定するため、前記感知して電気信号を発生した画
素のうち選択した画素の位置に対する規定された光強度
基準と、選択した画素の光強度とが一致するか否かを比
較する比較ステップと、よりなり、また前記比較ステッ
プは、１個の画素が規定された基準を満たさないとき、
ヘッドライトの照明パターンが規定された基準を満たす
か否かを決定するため、この不合格の画素の近傍の少な
くとも１個の追加の画素を、規定された光強度基準と比
較するステップを有することを特徴とする。

本発明のこの検査方法によれば、行政による規定の照
明パターンが異なっても、この規定の照明パターンを組
込むソフトウェアを単に変更するだけで、規定照明パタ
ーンに合致するか否かを簡単に検査することができる。

上述の方法を実施する装置としては、ヘッドライトの
光ビームを表面またはスクリーンに集束させ、集束した
光ビームに重なり合うセルの連続したマトリックスの各
セルにおける光強度を感知するビデオセンサを設ける。
ビデオセンサは、各セル毎にデジタルまたはアナログ形
式の電気的信号を発生する。この信号はセル位置および
光強度を表す。例えば、電荷結合装置により発生させる
アナログ信号は、好適には、デジタル化する。デジタル
信号、即ち、画素はコンピュータにより処理し、ヘッド
ライトの照準制度を測定し、不適正照準を補正し、ヘッ
ドライトの照明パターンを描写する。

コンピュータは、好適には、認められている業界およ
び行政標準をヘッドライト照準及び照明パターン検査に
適用するソフトウェアでプログラムしたマイクロプロセ
ッサとする。異なるまたは変更した標準は装置の機械的
な変更を要せずソフトウェアのみを変更するだけで簡単
に行える。ヘッドライト照準の測定値を使用して照準誤
差の量および方法を示すエラー信号を発生する。エラー
信号を使用して動力ねじ回しを作動させ、ヘドライト照
準を補正する。この補正は手動で行うこともできること
勿論である。

好適には、装置には、多数の互いに離れた光強度セン
サを設け、ヘッドライトをレンズまたは合焦開口に対し
て心決めする。互いに離れたセンサは、レンズまたは開
口の周囲の均等に配列し、ヘッドライトからの光を検出
する。好適には、４個のこのようなセンサを使用し、互
いに対向するセンサ対により発生した信号の強度を比較
する。各センサ対のセンサがほぼ等しい強度の信号を発
生したとき所要の心決めが得られる。

照準および照明パターン方法においては、SAEにより
特定されるような検査を本発明による新規な方法に適用
する。ロービーム検査により画素マトリックスをサーチ
し、規定された光強度および図形的位置関係を有する２
個のセルを探す。これらセルを見出したとき、２個の点
を通過する互いに直交する軸線をひく。これら軸線の交
点の位置を自動車製造業者により特定された機械的軸線
に比較し、照準精度を決定する。ハイビームは、互いに
直交する１対の軸線の各々の両側における光強度の均衡
をとることによって検査する。各軸線を見出して軸線の
両側の光強度全体の良好な均衡を得る。これら軸線の交
点を計算して自動車に特定の機械的軸線と比較し、照準
精度を決定する。

画素即ち、光強度およびその位置の少なくとも若干を
表示することによって、照明パターンは視覚的に描写す
ることができる。パターンは、プリンタまたはCRTに表
または図形表示で描写することができる。イソカンデラ
輪郭をプロットすることによって容易にパターンを描く
ことができる。

次に図面につき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図において、本発明の１つの実施例の外観の斜視
図を示す。この実施例は２個のハウジング１、２を有
し、これらハウジングを２個の垂直支柱３、４を有する
支持部に取付ける。支柱３、４はベース（図示せず）か
ら上方に直立させる。ベースは米国特許第3515483号に
示すようにトラック上で支柱３、４の向きに交差する方
向に移動することができる。この特許を参考として本明
細書に組み入れる。ベースにはハウジング１の姿勢を調
整する手段を設ける。照準決めすべきヘッドライトを有
する自動車を支持するフロアの真の水平位置からのずれ
の影響を排除するため角度補正が必要である。フロアの
角度誤差は、これを考慮しておかないと照準決めに誤差
を生ずる。ハウジング１は支柱３、４上で１対の釈放自
在のラッチにより垂直方向に調整することができ、ラッ
チ５のみを第１図に示す。ハウジング１の前端には、以
下に詳細に説明する自動車のヘッドライトの光ビームを
ハウジング内に合焦するレンズ６を設ける。レンズ６は
必要に応じてハウジング１を上下動させ、ベースを移動
させることによって自動車のヘッドライトに対向するよ
う位置決めする。ハウジング１には、第２図につき説明
する他の光学的なまた電子的な構成部材を設ける。すべ
ての図面において同一の素子には同種の参照符号を付し
て示し、図面は単に本発明の幾つかの実施例を示すだけ
である。ハウジング２はブラケット７に支持し、このブ
ラケット７は支柱４の周りに回転し、また支柱４に沿っ
て都合のよい観察高さまで移動することができる。ハウ
ジング２には、指令、結果、誤差、メッセージ等を表示
するためのCRTディスプレイ８を設ける。CRTに隣接し
て、ハウジング２にはキーボード９を設け、オペレータ
が装置の機能を制御し、ヘッドライトを適正に照準決め
し、照明パターンを表示することができるようにする。
以下に説明するように、本発明の若干の実施例はヘッド
ライトの照明パターンをCRT8および／またはプリンタ
（図示せず）に表示する能力を有する。ハウジング１お
よび２に取付けた構成部材の機能を制御するコンピュー
タをハウジング２に取付ける。ハウジング１および２は
第１図には見えない多重電気導線ケーブルにより接続す
る。

ハウジング１および２内の構成部材並びにそれらの相
互作用は第２、３および４図につき説明する。

第２図は本発明の一つの実施例の構成部材の一部断面
とする線図的側面図である。第２図においてハウジング
１は開放端部を有し、この開放端部にレンズ６を取付け
る。レンズ６は集束レンズとし、自動車のヘッドライト
11からの光ビームを、レンズ６に対向させてハウジング
１に取付けたスクリーン12に集束させる。レンズ６は両
面集束凸レンズとするが、この装置にフレスネルレンズ
を使用することもできる。レンズ６は比較的大きくし、
ヘッドライト11からの光のほぼすべてを集光できるよう
にする。好適には、レンズ６はヘッドライト11よりも面
積を大きくし、またガラスまたはプラスチックにより形
成することができる。

SAEのヘッドライト照準およびヘッドライトパターン
検査は検査条件を特定し、この条件ではヘッドライトの
ビームをレンズから25フィート離れた表面に結像させ
る。このような距離の合焦面は自動車組立作業および自
動車修理設備の双方に大きな空間を必要とする。レンズ
６の焦点距離は、ヘッドライト11から25フィートの距離
に形成される光像に相当する光像がスクリーン12上によ
り小さい寸法に形成されるよう選択する。しかし、レン
ズ６およびスクリーン12は比較的短い距離例えば数フィ
ートだけ離し、これによりスペースを相当節約する。光
像寸法を縮小し、また以下に説明するように光像内の多
くのセルの光の強度を感知するため、レンズ６が光ビー
ムにほとんど歪みを生じないようにすることが重要であ
る。

スクリーン12に形成された光像を、ハウジング１に配
置したビデオセンサ13により感知する。ビデオセンサ13
はマトリックス状に配列した比較的多数の光強度センサ
を有する。センサのマトリックスによれば光ビームの強
度をセルにより規定されるほぼ連続する相当多数のウェ
ルの各々で測定することができる。例えば、ビデオセン
サ13は、フェアチャイルドカメラ アンド インストル
メンタル社により市販されている帯電結合装置（CCD）
カメラとすることができる。典型的な市販のCCDカメラ
は185,000個以上の光強度センサのマトリックスを有す
る。CCD装置においては、各センサは入射する光の強度
に応答するセンサマトリックスは電子的に走査され、マ
トリックスの行列にわたり所定のシーケエンスによりア
ナログ形式でCCDアレイから光の情報を読み出す。即
ち、読出シーケンスにおける光強度値の位置を知ること
により光強度を測定した位置を決定することができる。

他のビデオセンサとして、一体形光強度センサマトリ
ックス、デジタイザおよびメモリをピンホールカメラに
関連させて使用する。この装置の例としては、、ミクロ
ン テクノロジー（Micron Tecnolgy）社から市販され
ているIS32ユニットがある。このIS32ユニットは64K読
み出し専用メモリ（ROM）に似ており、各メモリ素子は
露光される。各メモリ素子は初期帯電を入射光の量に比
例して帯電する。従って、ユニットは各セルにおいて光
強度を測定し、強度データをセルに直接記憶する。ROM
はランダムに読み出すことができ、光強度の値およびセ
ル位置のデータを直接デジタル形式で発生することがで
きる。

第２図から明らかなように、ヘッドライト11はレンズ
６またはレンズを使用しない場合合焦開口に対して心決
めし、ヘッドライトの照準決めおよび照明パターン測定
用の適正な光像を形成するのは重要である。適性アライ
ンメントは多数の互いに離れた光強度センサ14により得
られ、これらセンサはレンズ６または合焦開口の周囲に
ほぼ均等に配置する。このようなセンサ14のうちの２個
を第２図に示す。３個の光強度センサを使用して心決め
をすることができる。しかし、４個の互いに離れた光強
度センサを、心決め作用のために使用したレンズ６の周
りに90゜の間隔毎に配列するとよい。各センサ14はヘッ
ドライト11から発生した光の若干を受光する。ヘッドラ
イトとレンズ（レンズまたは開口）の相対位置は、各セ
ンサ14に受光され電気的反応で示される相対光量が心決
め標準に適合するよう調整する。多くの自動車のヘッド
ライトにおいて、発生した光ビームは軸線方向に関して
対称的ではない。従って、４個の光センサ14を使用して
レンズとヘッドライト11との相対位置を調整し、ほぼ垂
直方向に配列した光センサ14によりほぼ同一の出力信号
を発生し、ほぼ水平方向に配列した２個の光センサ14
（第２図には見えない）によりほぼ同一の出力信号を発
生するようにする。光センサ14は、入射した光強度に応
じて電気信号を発生する光電セルとすることができ、ま
たは抵抗か光強度に応じて変化する光伝導体とすること
もできる。上述の心決め機能は以下に説明する本発明の
自動制御の一部とすることができる。

第２図にはヘッドライト11を線図的にフレーム15に調
整自在に取付けた状態を示す。ヘッドライト11のフレー
ム15における位置は調整ねじ16に位置により制御するこ
とができる。単に２個の調整ねじのみを示すが、ヘッド
ライトの取付けは３個またはそれ以上の調整ねじにより
行うことができる。本発明の一つの実施例においては、
ねじ16に掛合するブレードを有する動力ねじ回し17を設
ける。ねじ回し17はパルス電気信号で制御される段歩モ
ータを有し、ヘッドライトの向きを補正する所定量だけ
ブレードにより調整ねじ16を回転する。即ち、ヘッドラ
イトの向きを特定方向にまた特定量補正するために適正
な電気信号をねじ回し17に供給し、ねじ16を適正方向に
適正量だけ回転し、所要の指向補正を行う。

第３図において、ヘッドライト照準装置および方法の
ための電子制御装置の一つの実施例を線図的に示す。入
力および出力情報信号並びに制御信号の相互関係は第２
および３図に同一の参照符号で示す。例えば、ビデオセ
ンサ13からの光強度および位置に関するデータは第３図
の回路にライン20に沿って入る。ビデオセンサ13がCCD
カメラまたは同様のアナログ信号装置である場合、出力
信号はライン20からデジタイザ21に供給される。デジタ
イザは各光強度の測定値を量子化してデジタルワードに
変換する。ワード長さの光強度の情報を表す部分により
装置に認識される光強度レベルの数が決定される。例え
ば、６ビットにより光強度を64個の異なるレベルに量子
化することができる。

特定位置に対するデジタル光強度値を測定し、デジタ
ル化すると同時に、光強度を測定した位置の情報もやは
りビデオセンサ13から得る。好適には、光強度レベル
は、ビデオセンサ13における光強度センサのマトリック
スの原点に対する行列数により表す。これら行列数は、
やはり合焦した光ビームの光像に重なるマトリックスの
セルに対応する。CCDカメラに関しては、位置データは
光強度値の位置から走査シーケンスで読み出す。

デジタイザ21からのデジタル情報は、本発明に使用す
るマイクロコンピュータと接続するためデータバス22に
沿ってバスインターフェース23に入り、光の方向および
放射パターンを決定する。バスインターフェース23は情
報を第２データバス24を介して送受信し、この第２デー
タバス24により多数の構成部材と互いに接続する。これ
ら構成部材はマイクロプロセッサ25の制御の下にあり、
このマイクロプロセッサ25によりプログラム可能読出専
用メモリ（PROM）26に記憶したコンピュータプログラム
を実行する。マイクロプロセッサ25およびPROM26はデー
タバス24を介して直接接続する。データバス24には、マ
トリックスのセルにおける感知した光強度およびその位
置を表すデータマトリックスを記憶するランダムアクセ
スメモリ（RAM）27も接続する。

本発明装置の好適な実施例においては、光強度および
相対位置に関する61,440個のデータ素子を有するデータ
マトリックスをRAM27に記憶する。このデータ素子の数
は256個の列と240個の行を有するマトリックスに対応す
るビデオセンサ13が所要数のセルよりも多い数の光セン
サを有する場合、所要数のセルは、所定の光センサの測
定値を無視するか、隣接の光センサの測定値を平均化し
て所要数のデータ素子を得ることができる。更に、ビデ
オセンサの周辺の光強度センサのうちのいくつかは有効
な光強度情報を含まず、無視することができる。この好
適な実施例においてはRAM27は128Kのメモリを有する。
同様に、PROM26に関しても本発明による照準および光パ
ターン描写装置を動作させるソフトウェアを記憶するに
充分であることが分かっている。

データバス24に接続するプリンタインターフェース29
を使用してビジュアル出力信号データを表示するプリン
タ30を駆動する。ビジュアル出力データは、以下の表Ｉ
およびIIに示すような文字数字によるプリント出力にす
るか、または以下の第５および６図に示すような図形出
力にする。データバス24に接続する遠隔制御インターフ
ェース31により遠隔コンソール32を駆動し、照準装置を
検査位置から離れた位置で制御する。好適には遠隔イン
ターフェース31は普通のRS232ポートを有する。装置の
遠隔制御およびモニタは特に自動車の組立工場で有用で
ある。既存の自動車の修理において、第１図に示すよう
な一体ユニットは好適であり、この場合インターフェー
ス31およびコンソール32はなくてもよい。修理用の簡単
なユニットにおいては、プリンタインターフェース29お
よびプリンタ30があれば、単なる入出力手段をなすCRT
およびキーボードはなくてもよい。

データバス24に接続する入力インターフェース33は、
種々のアナログ入力をコンピュータに供給することがで
きる。例えば、ソフトウェアがヘッドライト11に対して
装置を心決めする場合、心決め光センサ14からのアナロ
グ信号34を入力インターフェース33に供給する。バスイ
ンターフェース23は、第１図に示すようなハウジング２
に取付けたキーボードおよびCRT35からの入出力情報を
も制御する。好適にはキーボードおよびCRT35は相互作
用するものとし、これによりオペレータは装置の初期作
動を開始し、装置の機能を制御することができる。

以下に説明するように、PROM26に存在するプログラム
の制御の下に、装置はヘッドライトの照準誤差の量およ
び方向を表す電気的誤差信号を発生することができる。
この誤差信号はインターフェース23によりバス22を介し
てステッパドライバ36に送ることができ、このステッパ
ドライバ36により動力ねじ廻し17を動作するパルス列を
生ずる。これらパルス信号によりねじ回しのうちのどち
らをねじ16に掛合させ、このねじをどちらの方向に回転
させ、またどの位の量だけ回転するかを指令する。この
照準補正情報はライン37を経て供給する。自動照準決め
は、特に自動車生産において有用であるが、自動車保守
修理業務には設けなくてもよい。

第４図には、第３図の回路の変更例を線図的に示す。
第４図の回路はIS32のようなビデオセンサを使用するこ
とを意図しており、各セルにおける光強度およびセル位
置を示すデジタル信号を直接発生し、また光強度および
位置データのデータマトリックスを記憶する。この実施
例では、ビデオセンサ13はオプティックROM28として示
し、このオプティックROM28はバス24に接続する。この
実施例においてデジタイザ21およびRAM27は不要である
ため使用していない。オプティックROM28は光強度デー
タを直接記録し、番地指定可能なマトリックスメモリに
保持し、位置特定光強度データは必要に応じてオプティ
ックROM28から直接引き出すことができる。従って、デ
ジタイザ21およびRM27はこの実施例では不要である。更
に、この第２の実施例ではオプティックROM28はビデオ
センサでもあるため、ハウジング１内に物理的に配置す
ることができる。

装置および新規な方法の動作は特別な実施例で説明す
る。上述の実施例において、CCDカメラをビデオセンサ1
3として使用し、SAE標準を照準の精度および不要のビー
ムパターンを決定する基準として使用する。PROM26に記
憶した特別なソフトウェアにより適用した特別の検査標
準を制御する。コンピュータプログラムを変更すること
によって、異なる標準、例えば、SAEに対するその後の
変更標準、ヨーロッパ標準、または新たに発布された行
政標準を、何ら機械的変更を要せずに装置の動作に組み
込むことができる。記憶したプログラムは、例えば、PR
OM26を取り外し、変更したソフトウェアを有する別のPR
OMに交換することによって簡単に変更することができ
る。好適にはPROM26は消去可能PROMとし、これによれば
適当な機器により直接再プログラム化することができ
る。

好適には、機器をリセットしまたは最初に通電したと
きに、マイクロプロセッサ25は診断ルーチンを実施し、
機器が適正に動作するようにする。この後、レンズ６を
ヘッドライト11に対して心決めする。心決めは、互いに
対向する１対の光強度センサ14により発生した電気信号
の大きさを比較しまた均衡を取ることにより行う。比較
および均衡化は個別の装置で行うか、PROM26に記憶した
ソフトウェアに組み込だ均衡化ルーチンにより実行す
る。後者の場合、光センサ14からの信号をライン34によ
りインターフェース33に供給する。これら信号はコンピ
ュータ26により処理し、心決めがなされたかまたは再び
心決めを行うべきかのメッセージをCRT35に表示する。S
AE標準は互いに直交する横軸および縦軸に基づくため、
１対の光センサ14を心決め処理に使用される２個の軸の
各々に沿って対称的に配置するとよい。

ヘッドライトが心決めされた後は、照準および／また
は放射パターンの検査を行う。２重フィラメントを有
し、それぞれロービームおよびハイビーム照明に使用す
るヘッドライトの場合、平素ロービームのみをチェック
する。この説明において、個別のロービームライトおよ
びハイビームライトを使用し、ロービームライトおよび
ハイビームライトを順次に検査するものと仮定する。ラ
イトに通電すると、光像がスクリーン12に形成され、こ
の光像をビームセンサ13により捕らえる。ビデオセンサ
はマトリックスにおける所定寸法の各セルの光強度値お
よびこれに関連する位置をデジタイザ21に送る。ヘッド
ライトとスクリーンとの間の距離が25フィートであるこ
とを標準とするSAE試験においては、当該照射領域は高
さ87.1インチ、幅107.5インチである。当該照射領域に
重なり合う256×240個の素子のマトリックスを使用する
本発明の好適な実施例においては、各マトリックスセル
はほぼ幅0.42インチ、高さ0.36インチの面積を表す。本
発明によるスクリーンに形成されたイメージは25フィー
トにおけるSAEパターンよりも小さいため、スクリーン
上の各光強度セルは実際上0.42インチ×0.36インチより
も相当小さい。しかし、256×240マトリックスに対して
は、各セルはSAE標準パターンの0.42×0.36の面積に相
当する。異なるマトリックスセル寸法によれば、SAE標
準照明パターンをより細かくまたはより粗く分割するこ
とができる。

SAEロービーム照準標準は、互いの位置関係が固定さ
れている２個の点は特定の強度関係を有していなければ
ならない。一方の点は横軸と縦軸との交点から横軸に沿
って右方に10−1/2インチの位置にあって、ロービーム
の最大強度の20％に等しい強度を有していなければなら
ない。他方の点は横軸と縦軸との交点の下方に縦軸に沿
って５インチの位置にあって、ロービームの最大強度の
30％の強度を有していなければならない。これら点を見
出した後、軸線を「描き」、軸線の交点を決定する。交
点の位置は、製造業者が特定する自動車の横軸と縦軸の
交点と比較し、ヘッドライトの照準の精度を決定する。

本発明の好適な実施例においては、マトリックスの各
セルの光強度値を必要に応じてデジタル化する。光強度
およびセルの位置データを含むデジタル信号を画素と称
する。マイクロプロセッサ25は全ての画素を選別し、最
も明るい強度を有するものを決定する。この、または他
の検査での画素にわたる選別において直ぐ隣接する画素
を平均化し、誤読み取りを回避するようにするのが好ま
しい。この平均化は、CCDカメラの光強度センサのうち
のいくつかの感度を低下させる疵により発生するエラー
を排除することができる。

最も明るい光強度の画素が定まったときその強度を容
認できる最小閾値と比較する。最も明るい画素の光強度
がこの閾値よりも低い場合、エラーメッセージを発生
し、オペレータはヘッドライトが遮られているか、また
はヘッドライトに欠陥があるかどうか、また検査を続行
すべきかまたはライトを交換すべきかどうかを決定する
ことができるようにする。最小輝度条件が満たされてい
る場合、マイクロプロセッサ25は20％および30％の強度
レベルを計算する。この後、プログラムはSAE特定強度
および位置関係を有する点が存在するかどうかを決定す
る。

好適な画素走査ルーチンにおいて、ソフトウェアが画
素の列を最高輝度の位置の右方に走査し始める。この列
において、最高の光強度値の計算した20％の値に出会っ
たとき、ソフトウェアはSAE標準寸法光像の10−1/2イン
チに等しい位置から左方にまた５インチ下方に画素マト
リックスを走査する。即ち、256×240個の素子を使用す
る実施例の場合、マトリックス走査は25個の列を左方に
また14個の行を下方にシフトする。このようにして見出
した画素を検査し、その輝度が最大の30％であるか否か
を決定する。その輝度が最大の30％でない場合、一つの
列を最初の走査位置から左方に走査する。この比較処理
は、SAE特定位置関係および光強度関係を満足するまで
続ける。これら関係が満足された後、20％および30％の
強度点を通って横軸および縦軸を引き、これら軸線の交
点を、PROM26に存在するソフトウェアの制御の下にマイ
クロプロセッサ25により計算する。

測定した光強度から計算した交点位置を自動車製造業
者により特定された機械的交点位置と比較する。機械的
交点の位置はオペレータがキーボード35により入力する
か、または参照用にソフトウェアに記憶しておく。マイ
クロプロセッサ25は、次に機械的交点と測定した光強度
から計算した交点とのずれを計算し、ヘッドライトがSA
Eで決められた精度の範囲内で照準されているかどうか
を決定する。例えば、垂直方向および水平方向に１イン
チの3/10以下のずれは許容される。照準精度計算の結果
はCRT35に表示され、プリンタ30にプリントされ、およ
び／または電気的エラー信号を発生し、動力ねじ回しが
本発明の実施例の一部である場合ステッパドライバ36に
この信号を供給する。上述したように、ドライバ36はエ
ラー信号を、ヘッドライトの照準補正するようねじ回し
を駆動する適正な電気的制御信号に変換する。ヘッドラ
イトが大きく誤照準されていたり、欠陥があったりする
場合、SAE標準に特定されている光強度および位置関係
を有する点は見出すことができない。特定量の画素を走
査した後にSAE条件を満足する点を見出せない場合、プ
リンタ30およびCRTのうちの少なくとも一方により装置
にエラーメッセージを出力する。この場合、ヘッドライ
トの相当粗い再照準をロービーム照準ルーチンを繰り返
うことにより行う。代案として、ライトを交換する。

ハイビームライトの照準決めのSAE標準はロービーム
標準とは異なり、異なる照準プログラムを使用すること
が必要である。上述したように、２重ビームライトを使
用するとき、ロービームのみ照準することが必要であ
る。しかし、最近個別のハイビームライトを共通に使用
するため、個別のハイビーム照準手法も利用できる。ハ
イビーム照準方法の第１ステップにおいては、上述のロ
ービームライトの照準方法のように、ライトを照準装置
のレンズに対して心決めする。この後、ハイビームライ
トに通電し、スクリーン12上に生じた光パターンをビデ
オセンサ13により捕らえる。捕らえた光強度および位置
情報を必要に応じて画素のマトリックスに変換する。

ハイビーム光は遠距離照明を意図するため、自動車の
機械的軸線の交点および光ビームの対称的な横軸と縦軸
の交点はほぼ一致する。光パターンの互いに直交する横
軸と縦軸の交点の位置を決定するため、画素を使用して
対称検査を行う。パターンの左方および右方の光強度を
評価し、軸線の両側における画素のバランスが再も良く
取れる垂直軸線を見出す。同様に、同じ均衡技法を光パ
ターンの上半分および下半分の画素にも適用する。例え
ば、任意の横軸の一方の側の画素のすべての光強度をこ
の横軸の他方の側の画素のすべての光強度と比較する。
任意の横軸の位置をずらしつつ、完全な均衡またはほぼ
完全な均衡が得られるまで画素の比較を継続する。均衡
位置で横軸を確定する。縦軸も同様にして見出す。

PROMに記憶したプログラムから均衡ルーチンを使用し
てマイクロプロセッサ25により横軸および縦軸を決定し
た後、横軸と縦軸の交点を計算する。この交点の位置を
自動車製造業者により特定した機械的軸線と比較し、誤
差が規定された精度範囲にあるかどうかを決定する。

ロービーム照準方法と同様に機械的軸線と光学的軸線
とのずれはプリンタ30および／またはCRTに表示する。
大きな誤差がある場合、この誤差の方向と度合いを表す
電気的エラー信号を発生する。この電気的エラー信号は
バスインターフェース23によりバス22を介してステッパ
ドライバ36に送り、このステッパドライバ36により光ビ
ームを規定された精度範囲に照準するための制御パルス
を発生し、ねじ回し17を作動させる。

マイクロプロセッサおよびこれに関連する十分なメモ
リを使用することにより、照準方法を迅速に行うことが
できる。例えば、61,000個の画素のマトリックスは1/60
秒でデジタル化することができる。照準計算は迅速に行
うことができ、照準精度を決定しまた所要に応じて自動
化装置において１分以内で調整することができる。この
迅速な応答は特に自動車製造業者にとって重要であり、
従来の機械的／光学的照準装置に比べると、大幅に改善
されている。

本発明の新規な方法および装置によれば、ヘッドライ
トにより生ずる照明パターンのすべてまたはほとんどす
べてをカバーするマトリックスにおける各画素の光強度
を決定するため、本発明はパターンが規定されている照
明パターン標準を満たしているかどうかを決定するのに
使用することができる。例えば、SAEは、照明パターン
における多数の位置の各々の光強度の最大、最小、また
は範囲に関する照明ビーム標準を特定している。ハイビ
ームおよびロービームにはそれぞれ異なる検査点が特定
されている。互いに直交する横軸と縦軸の交点の位置が
或るライトについて決定されると、画素マトリックスを
使用して簡単に特定点を検査し、光パターンがSAE標準
を満足するか否かを決定することができる。上述したよ
うに、異なる標準でも、単にPROM26に記憶したプログラ
ムを変更するだけで本発明に簡単に適用することができ
る。

ヘッドライトの照明パターンにおける互いに離れる点
の光強度を検査することの他に画素マトリックスは照明
ビームの図形的プロットを生ずることもできる。光強度
レベルをデジタル化するため照明パターン内で均一な光
強度の輪郭位置を比較的簡単に決定することができる。
インカンデララインと称するこれら輪郭を本発明におい
て多くの方法で表示することができる。例えば、ライン
自体をCRT35および／またはプリンタ30に描き、地形図
に似たプロットを形成することができる。更に、CRTが
カラー能力を有する場合、異なる色を隣接するインカン
デラライン相互間の各領域に割り当てることができる。
多重カラーディスプレイはヘッドライトの光強度パター
ンを容易に表現することができる。同様なビジュアル効
果は、CRTまたはプリンタにおけるインカンデラライン
間のディスプレイの濃さを制御することにより白黒表示
することができる。

白黒図形表示の例をロービームライトおよびハイビー
ムライトに関してそれぞれ第５および６図に示す。第５
および６図に示す照明パターンに対するSAE照明パター
ン標準検査の適用を示す表ＩおよびIIに関連してこれら
図面を描いたものと理解されたい。

表Ｉおよび対応の第５図を参照すると、ロービームヘ
ッドライトのための14個のSAE検査点が表Ｉに表示され
ている。表Ｉには、最初の列にSAEで特定されている認
識点または位置番号（ポイントNo.）を示す。第２およ
び３の列には、ヘッドライトから25フィートの位置のス
クリーンに投射した照明パターンで測定した横軸と縦軸
の交点を基準とした検査点の座標を掲げている。（25フ
ィートの距離の光像に対応するよる小さくまたより接近
した光像を形成する本発明においては、SAE座標はパタ
ーンを自動的に分析する工程においてより小さい光像寸
法に縮尺する）添え字Ｕ、Ｄ、ＲおよびＬは横軸と縦軸
の交点に対して上方、下方、右方および左方を示す。こ
れら測定した位置の各々は第５図に点で示す。第４番目
の列は各点に特定の光強度標準をカンデラ単位で示す。
最後の列は、特定位置の画素から引き出した実際の光強
度をカンデラ単位で示す。照明パターン測定において、
絶対光強度を測定する。照準手順において、相対的な光
強度で充分である。絶対強度を測定するため、既知の照
明パターンおよび光強度を有する光強度標準ライトを使
用して本発明による新規な機器を較正する。いずれにせ
よ、相対光強度を較正した標準ライトから導いた「浮
動」基準または絶対基準で感知する。

表Ｉと第５図の比較から明らかなように、第５図のプ
リントされた領域は多数の照明レベルを示しているが、
若干の光はプリント領域の外側に、即ち、第５図の照明
パターンの限界と見られる領域の外側に存在している。
表Ｉに示すように、SAEの点７における初期検査はSAEで
特定した上側限界を越える強度となる。本発明の好適な
実施例においては、追加の検査を初期検査に不合格した
点の近傍において行う。SAE標準は検査点の位置で0.25
゜の範囲は許容する。検査不合格に応じて、不合格点の
1/4゜の範囲内の画素をマトリックスから個別に回復
し、これら画素が示す光強度をSAE検査に適用する。こ
の再検査は、SAE基準が満たされるか、または、特定の
0.25゜の範囲内の画素のすべてを検査して検査に不合格
となるまで続行する。

表Ｉは本発明は準備したまたプリンタ30にプリントし
たビジュアルディスプレイが描く照明パターンの例であ
る。好適には、表Ｉに一つ示したように、検査不合格を
表示する。この場合検査不合格を注記し、再検査点の各
々を表示し、検査に最終的に合格したか、不合格かを示
す。同様に、第５図のプリンタ30により生じた図形出力
において、SAE標準検査の初期不合格検査点を表示す
る。図示の実施例においては、この初期不合格検査点の
周りを四角で囲む。

次に、表IIおよび第６図を参照すると、異なる製造の
ハイビームライトの検査に対する同様の管状の図形出力
が示されている。SAE検査はハイビーム照明パターンに
対して15個の個別の検査点を特定している。図形出力の
濃さのためこれら特定点を見出すのは困難であるが、検
査点は第６図のグリッドのドットとして示す。表IIの初
期検査に不合格な点はないため、本発明を適用した場合
再検査は行わなかった。

本発明の融通性および利点は上述の説明から明らかで
あろう。照明パターンをカバーするセルの大型の連続マ
トリックスにおける各セルの光強度を測定することによ
って、ヘッドライト照準、照明ビームパターンまたは他
のヘッドライト照明特性に関連するいかなる所望の情報
を測定することができる。測定すべき所要の特性が選択
された後には、本発明による装置を適用して、単にPROM
26から適正なプログラム命令を供給することによって必
要な情報を発生することができる。いかなる行政上のお
よび／または産業上の検査並びに標準をもPROM26に存在
するソフトウェアを変更することによって本発明方法に
簡単に組み込むことができる。

上述したところは本発明のいくつかの実施例を説明し
たに過ぎず、当業者であれば請求の範囲において種々の
変更を加えることができること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の斜視図、 第２図は、本発明による装置の一部分の一部断面とする
側面図、 第３図は、本発明による装置の一部分の線図的ブロック
回路図、 第４図は、本発明による装置の他の実施例の一部分の線
図的ブロック回路図、 第５図は、自動車ヘッドライトのロービーム光パターン
の本発明により作成した図形ディスプレイの説明図、 第６図は、自動車ヘッドライトのハイビーム光パターン
の本発明により作成した図形ディスプレイの説明図であ
る。 １、２……ハウジング、３、４……支柱 ５……ラッチ、６……レンズ ７……ブラケット、８……CRT ９……キーボード、11……ヘッドライト 12……スクリーン、13……ビデオセンサ 14……光強度センサ、15……フレーム 16……調整ねじ、17……動力ねじ回し 20……ライン、21……デジタイザ 22、24……データバス 23……バスインターフェース 25……マイクロプロセッサ、26……PROM 27……RAM、28……オプティックROM 29……プリンタインターフェース 30……プリンタ 31……遠隔インターフェース 32……遠隔コンソール、33……入力 35……キーボードおよびCRT 36……ステッパドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−17933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−82139（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−41525（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭60−7245（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車ヘッドライト照準方法において、 自動車ヘッドライト（11）からの光ビームをレンズ
   （６）により表面（12）上に集束させる集束ステップ
   と、 ヘッドライト（11）およびレンズ（６）を光強度センサ
   （14）により互いに心合わせする心合わせステップと、 集束した光ビームに重なり合うセルのマトリックスにお
   ける各セルで集束光ビームの強度を感知し、各セルに対
   して画素即ち、セルの位置およびセルにおける光ビーム
   の強度を表す電気信号を発生する感知ステップと、 前記画素のうちの十分な数の画素を相互に比較して前記
   ビームにおける最高輝度の画素の位置を決定し、最高輝
   度の画素の光強度を決定し、最高輝度における強度に対
   して少なくとも２個の規定された光強度レベルを計算
   し、画素を走査してそれぞれ計算した前記光強度レベル
   を有しかつ互いに規定された図形的相対位置関係を有す
   る少なくとも２個の画素の位置を決定する比較及び決定
   ステップと、 この比較及び決定ステップにより決定した少なくとも２
   個の画素の位置関係を利用してヘッドライトの向きを修
   正するステップと、 を有することを特徴とする自動車ヘッドライト照準方
   法。
2. 【請求項２】前記比較及び決定ステップは、２個の見い
   出した画素のうちの一方を通過する横軸と、この横軸に
   対して直交して前記見い出した２個の画素のうちの他方
   を通過する縦軸との交点を決定するステップを有し、前
   記修正ステップは、ヘッドライトが規定された輝度範囲
   に照準されているか否かを決定するため前記縦横軸線の
   交点位置を規定の交点に合致するようヘッドライトの向
   きを修正することを含む請求項１記載の自動車ヘッドラ
   イト照準方法。
3. 【請求項３】自動車ヘッドライト（11）の照明パターン
   が規定されたものと一致するか否かを検査する方法にお
   いて、 自動車ヘッドライト（11）からの光ビームをレンズ
   （６）により表面（12）上に集束させる集束ステップ
   と、 電荷結合装置カメラ（13）により集束した光ビームに重
   なり合うセルのマトリックスにおける各セルで前記表面
   における集束光ビームの強度を感知し、前記各セルに対
   して画素即ち、セルの位置およびセルにおける光ビーム
   の強度を表す電気信号を発生する感知ステップと、 前記感知して電気信号を発生した画素のうちの少なくと
   も若干を互いに比較して光が規定された精度内で照準さ
   れているか否かを決定する画素間比較ステップと、 前記感知して電気信号を発生した画素の少なくとも若干
   を視覚的に表示してヘッドライトの光強度パターンを描
   写するディスプレイステップと、 ヘッドライトの照射パターンが規定された基準を満たす
   か否かを決定するため、前記感知して電気信号を発生し
   た画素のうち選択した画素の位置に対する規定された光
   強度基準と、選択した画素の光強度とが一致するか否か
   を比較する比較ステップと、 よりなり、また前記比較ステップは、 １個の画素が規定された基準を満たさないとき、ヘッド
   ライトの照明パターンが規定された基準を満たすか否か
   を決定するため、この不合格の画素の近傍の少なくとも
   １個の追加の画素を、規定された光強度基準と比較する
   ステップを有する ことを特徴とする自動車ヘッドライト照明パターン検査
   方法。