JPH07234174A - ヘッドライトの光軸調整用計測装置及び光軸調整方法 - Google Patents

ヘッドライトの光軸調整用計測装置及び光軸調整方法

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JPH07234174A
JPH07234174A JP6208879A JP20887994A JPH07234174A JP H07234174 A JPH07234174 A JP H07234174A JP 6208879 A JP6208879 A JP 6208879A JP 20887994 A JP20887994 A JP 20887994A JP H07234174 A JPH07234174 A JP H07234174A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 ヘッドライトHLの前方に配置した第1スク
リーン2に現われる照射パターンをカメラ3で撮像する
と共に、第1スクリーン2と略同一面上に遮光パネル5
を配置して、該パネル5にピンホール6を形成し、ピン
ホール6を透過した光をミラー8を介して該パネル5の
背面の第2スクリーン7に照射する。第2スクリーン7
にはヘッドライトHLの反射鏡上に形成される仮想光源
像の像が結像され、これがカメラ3により第1スクリー
ン2上の照射パターンと共に撮像される。仮想光源像の
位置からヘッドライトの実際の位置を割出し、照射パタ
ーン中の計測基準点が入るべき合格範囲の位置をヘッド
ライトの位置に応じて補正し、計測基準点が合格範囲に
入るように光軸を調整する。 【効果】 仮想光源像からヘッドライトの位置や光軸の
向きを短時間で計測でき、光軸調整を正確に能率良く行
い得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車その他の車両用
ヘッドライトの光軸調整工程で使用する計測装置及びこ
の計測装置を用いた光軸調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ヘッドライトの光軸調整方法とし
て、ヘッドライトの前方に配置したスクリーンにヘッド
ライト光を照射し、スクリーンに現われるヘッドライト
の照射パターンをカメラで撮像し、照射パターンから画
像処理によって計測される、ヘッドライトの光軸と一定
の相関関係を有する計測基準点がスクリーン上の所定の
合格範囲に入るようにヘッドライトの光軸を調整するも
のが知られている(特公平2−9298号公報、特開平
3−103743号公報)。尚、計測基準点は種々に設
定され、例えば、照射パターン中の所定値以上の照度範
囲の重心を計測基準点としたり、カットオフ式ヘッドラ
イトでは照射パターンのカットオフライン(明暗境界
線)の水平部と傾斜部の交点となるエルボー点を計測基
準点としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のものでは、
ヘッドライトが予め定めた設定位置に存するものとし、
この設定位置と光軸の正規の向きとスクリーンまでの距
離とに基いて計測基準点が位置すべきスクリーン上での
合格範囲を予め定めているが、サスペンションの初期な
じみ、タイヤのエア圧、組付誤差等によりスクリーンに
対する実際のヘッドライトの位置が設定位置からずれて
しまうことがあり、この場合には光軸の向きが正規の向
きからずれていても計測基準点が合格範囲に入ってしま
うため正確な光軸調整を行い得なくなる。
【0004】このような不具合を解決するものとして、
本願出願人の出願に係る特開平4−147030号公報
により、ヘッドライトの前方に、前後方向に長手の格子
孔をマトリックス状に複数設けた格子体を配置して、該
格子体を透過したヘッドライト光をスクリーンに照射
し、各格子孔によりマトリックス状に区分されるスクリ
ーン上の各照射区域における各格子孔の透過光の照射面
積と照度とを測定してヘッドライトの光軸を調整する方
法が知られているが、この方法によれば、ヘッドライト
の光源の位置や光軸の向きを正確に測定できるという利
点があるものの、マトリックス状に区分された多数の照
射区域の夫々について画像処理を行う必要があって時間
がかかり、光軸調整のサイクルタイムが長くなるという
不具合がある。
【0005】ところで、ヘッドライトは実光源たるフィ
ラメントからの光線を反射鏡で反射して前方に照射する
ように構成されており、反射鏡上の仮想光源から前方に
光線が照射されていると做すことができる。ここで、ヘ
ッドライトを点灯した状態で前方から目を細めてヘッド
ライトを見た場合、ヘッドライト内の左右両側部が明る
く見えるが、この明部は反射鏡上の仮想光源の像である
と考えられる。そして、ヘッドライトの前方の定位置で
ヘッドライトを見た場合、ヘッドライトの位置変化に伴
って仮想光源の像も変位する。
【0006】本発明は、以上の知見に基き、ヘッドライ
トの光軸だけでなくヘッドライトの位置も正確に短時間
で計測し得るようにした計測装置並びにこれを用いた光
軸調整方法を提供することをその目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の計測装置は、ヘッドライトの前方に配置した第
1スクリーンと、第1スクリーンに現われるヘッドライ
トの照射パターンを撮像するカメラと、ヘッドライトの
反射鏡上に形成される仮想光源の像を撮像する撮像手段
とを備えることを特徴とする。
【0008】また、本発明の第1の光軸調整方法は、撮
像手段により撮像された仮想光源像の位置からヘッドラ
イトの位置を計測する工程と、第1スクリーン上の照射
パターンから計測される、ヘッドライトの光軸と一定の
相関関係を有する計測基準点が入るべき合格範囲を計測
されたヘッドライトの位置に応じて補正する工程と、計
測基準点が合格範囲に入るようにヘッドライトの光軸を
調整する工程とから成ることを特徴とする。
【0009】また、本発明の第2の光軸調整方法は、撮
像手段により撮像された仮想光源像の位置からヘッドラ
イトの位置を計測する工程と、第1スクリーン上の照射
パターンから計測される、ヘッドライトの光軸と一定の
相関関係を有する計測基準点が入るべきおおよその目標
範囲を計測されたヘッドライトの位置に応じて補正する
工程と、計測基準点が目標範囲に入るようにヘッドライ
トの光軸を粗調整する工程と、仮想光源像が正規形状に
なるようにヘッドライトの光軸を精調整する工程とから
成ることを特徴とする。
【0010】更に、本発明の第3の光軸調整方法は、ヘ
ッドライトの反射鏡上に形成される仮想光源の像を撮像
手段で撮像し、仮想光源像が正規形状になるようにヘッ
ドライトの光軸を調整することを特徴とする。
【0011】
【作用】撮像手段で撮像される仮想光源像はヘッドライ
トの位置に応じて変位し、かくて仮想光源像の位置から
ヘッドライトの実際の位置を計測できる。そして、上記
した第1の光軸調整方法の如く、合格範囲をヘッドライ
トの位置に応じて補正して、この合格範囲に計測基準点
が合致するように光軸を調整することにより、ヘッドラ
イトの位置が設定位置からずれても、光軸が正規の向き
になるように正確な光軸調整を行い得られる。
【0012】また、仮想光源像はヘッドライトの光軸の
向きに応じて変形する。そして、光軸が正規の向きにな
ったときの仮想光源像の形状を予め計測してこれを正規
形状として記憶させておき、上記した第3の光軸調整方
法の如く、仮想光源像が正規形状に合致するように光軸
を調整すれば、光軸が正規の向きになるように正確な光
軸調整を行い得られる。
【0013】尚、光軸の向きが大きくずれていると仮想
光源像の形状が歪み、光軸の向きを判別できなくなっ
て、調整方向を決定できなくなる。この場合、上記した
第2の光軸調整方法の如く、計測基準点がおおよその目
標範囲に入るように光軸を粗調整すれば、光軸の大幅な
ずれが補正され、仮想光源像の形状から光軸の向きを判
別できるようになる。従って、その後は第3の光軸調整
方法と同様の方法で光軸調整を行い得られる。尚、仮想
光源像は単純な形状であって、その位置や形状は簡単に
短時間で計測でき、光軸調整のサイクルタイムを短縮で
きる。
【0014】ところで、仮想光源像はヘッドライトから
の光を大きく絞ることで撮像できる。例えば、カメラに
暗色フィルタを取付けると共にカメラの絞りを絞り込む
ことにより仮想光源像を撮像できる。然し、仮想光源像
をカメラで直接撮像したのではカメラの画面上の仮想光
源像の位置がヘッドライトの変位によっても左程大きく
変化せず、仮想光源像の位置に基くヘッドライトの位置
計測精度を高めることが困難になる。
【0015】一方、ヘッドライトの前方に遮光パネルを
配置して、該パネルにピンホールを形成し、該ピンホー
ルを透過した光を照射パターン用の第1スクリーンとは
別に設けた第2スクリーンに照射すれば、ピンホールカ
メラと同様の原理で第2スクリーンに仮想光源像が結像
される。そして、この仮想光源像はピンホールを支点と
する光学的なてこ作用でヘッドライトの変位に応じて大
きく変位し、仮想光源像の位置に基くヘッドライトの位
置計測精度を容易に高めることができる。この場合、第
2スクリーン上の像を撮像する手段としてはカメラを用
いることもできるが、第2スクリーンそのものをCCD
素子等の受光素子を列設した、カメラの結像面と同様の
結像面で構成することも可能である。
【0016】尚、上記した光学的なてこ作用を効果的に
得るためには、ピンホールから第2スクリーンまでの光
路長を大きく取ることが望まれ、この場合、遮光パネル
の背面に第2スクリーンを設けて、遮光パネルのピンホ
ールを透過した光をミラーで反射して第2スクリーンに
照射するように構成すれば、計測装置の前後長を大きく
せずに光路長を大きく取ることができ、有利である。更
に、このものにおいて、第1スクリーンを遮光パネルと
略同一面上に配置した半透明スクリーンで構成し、第1
スクリーンの背方に第1スクリーンと第2スクリーンと
の双方が視野に収まるようにカメラを配置すれば、照射
パターン用のカメラを仮想光源像の撮像用カメラに兼用
して、カメラの使用台数を削減でき、有利である。
【0017】
【実施例】図1は自動車AのヘッドライトHLの光軸調
整工程で使用する計測装置を示しており、該計測装置
は、筺状の本体1と、ヘッドライトHLに対向する本体
1の前面の開口に取付けたすりガラス等から成る半透明
の第1スクリーン2と、本体1に収納した第1スクリー
ン2の背方に位置するCCDカメラ3とを備えており、
自動車AをヘッドライトHLと本体1の前面との間の距
離が所定値(例えば3m)になるような定位置に停止さ
せてヘッドライトHLを点灯し、第1スクリーン2に現
われる照射パターンをカメラ3で撮像し、この画像デー
タを画像処理装置4に送信してヘッドライトHLの光軸
を計測する。
【0018】前記本体1の前面開口には第1スクリーン
2の下部背面に位置させて横長の遮光パネル5が取付け
られており、ヘッドライトHLと横方向同一位置となる
該パネル5の横方向中央部にピンホール6を形成すると
共に、該パネル5の背面に第2スクリーン7を取付け、
第1スクリーン2と第2スクリーン7とにピンホール6
に合致する透孔を形成した。そして、本体1内にピンホ
ール6を透過した光を第2スクリーン7に向けて反射す
るミラー8を設けた。ピンホール6の形状は方形、円形
等任意であるがその開口面積は約150mm2以下とする
もので、これによれば、ヘッドライトHLからの光がピ
ンホール6で絞られてミラー8を介して第2スクリーン
7に照射され、ヘッドライトHLを目を細めて見た場合
と同様に、第2スクリーン7にヘッドライトHLの反射
鏡上の仮想光源の像が現われる。尚、ピンホール6の開
口面積を小さくすると仮想光源像が暗くなり、明るい明
瞭な仮想光源像を結像させるにはピンホール6の開口面
積を約90mm2とすることが望ましい。
【0019】前記CCDカメラ3は第2スクリーン7も
視野に収まるように配置されており、かくて、ピンホー
ル6とミラー8と第2スクリーン7とカメラ3とによ
り、反射鏡上の仮想光源の像を撮像可能な撮像手段が構
成される。
【0020】ところで、ヘッドライトHLには種々の機
種があり、例えば、右側通行用のカットオフ式ヘッドラ
イトの場合、図2に示すように、第1スクリーン2に左
上りのカットオフライン(明暗境界線)を有する照射パ
ターンBが現われ、第2スクリーン7に左右2個の仮想
光源像L,Rが現われる。尚、本実施例ではミラー8を
横方向に傾むけて、仮想光源像L,Rがピンホール6か
ら側方にオフセットした位置に結像されるようにしてい
る。また、第2スクリーン7上の像はピンホールカメラ
と同様に上下左右に反転した像になる。
【0021】ここで、上記の如きカットオフ式ヘッドラ
イトは、反射鏡の前方から見て左側の下部で反射して右
上方に向う光線をカットするために、実光源たるフィラ
メントの左下側に遮光体を設けて、反射鏡の左側下部へ
の光線の入射を防止しており、そのために反射鏡の左側
部分の仮想光源に対応する右側の仮想光源像Rは略方形
の小さな像になり、反射鏡の右側部分の仮想光源に対応
する左側の仮想光源像Lは略台形の大きな像になる。左
側通行用のカットオフ式ヘッドライトでは、第1スクリ
ーン2上の照射パターンは右上りのカットオフラインを
有するものになり、第2スクリーン7上の左右の仮想光
源像は上記とは反対に右側が略台形、左側が略方形にな
る。
【0022】また、スポット式ヘッドライトでは、図3
に示すように、第1スクリーン2に横長の楕円状の照射
パターンが現われ、第2スクリーン7に共に略方形で同
じ大きさの左右2個の仮想光源像L,Rが現われる。
尚、図2、図3の仮想光源像L,Rは画像処理装置4に
より所定のしきい値で二値化したときの状態を示してい
る。
【0023】ヘッドライトHLの光軸調整に際しては、
先ず、二値化された仮想光源像の形状に基いてヘッドラ
イトHLの機種判別を行う。即ち、左側の仮想光源像L
が台形のときは右側通行用のカットオフ式ヘッドライト
と判別し、右側の仮想光源像Rが台形のときは左側通行
用のカットオフ式ヘッドライトと判別し、左右の仮想光
源像L,Rが共に方形のときはスポット式ヘッドライト
と判別する。この場合、ヘッドライトHLの光軸が左右
にずれていると、左右の仮想光源像L,Rの大きさの比
が変化し、また、光軸が上下にずれていると、各仮想光
源像L,Rが上下方向に圧縮された形状になるが、台形
や方形といった像の基本形は保たれ、かくて光軸調整前
でも仮想光源像L,Rの形状からヘッドライトHLの機
種を判別できる。
【0024】次に、左右の仮想光源像L,Rの夫々の重
心の中点CをヘッドライトHLの実光源に対応する点と
してその位置を計測し、計測装置に対しヘッドライトH
Lが所定の設定位置に存するときに該中点Cが位置する
基準位置と計測された中点Cの位置とを比較して、ヘッ
ドライトHLの設定位置からのずれを求める。
【0025】次に、先に判別したヘッドライトHLの機
種に応じた合格範囲WPを第1スクリーン2上に設定す
る。この際、上記の如くして求めたヘッドライトHLの
位置ずれに応じて合格範囲WPの位置を補正する。例え
ば、前記中点Cが基準位置から右下方にずれているとき
は、ヘッドライトHLの位置が設定位置から左上方にず
れているから、合格範囲WPの位置を左上方にずらす。
【0026】ここで、合格範囲は、照射パターンBから
計測される、光軸と一定の相関関係を有する計測基準点
が入るべき範囲として設定されるもので、この計測基準
点としてはカットオフ式ヘッドライトではカットオフラ
インの水平部と傾斜部の交点たるエルボー点Eが用いら
れ、スポット式ヘッドライトでは照射パターン中の最高
照度点または所定値以上の照度範囲の重心点Gが用いら
れる。そして、第1スクリーン2上の照射パターンBを
画像処理してエルボー点Eや重心点Gの位置を計測し、
この点E,Gと合格範囲WPとを比較して光軸のずれ角
を算出し、点E,Gが合格範囲WPに入るように光軸を
調整する。
【0027】このようにして1回で光軸調整を行うこと
も可能であるが、調整精度を高めるには再度仮想光源像
L,Rによるヘッドライトの位置計測と、合格範囲WP
の位置補正と、光軸の調整とを行うことが望ましい。
【0028】尚、カットオフ式ヘッドライトにおける照
射パターンB中の計測基準点たるエルボー点Eを一義的
に特定して計測することは必ずしも容易ではなく、エル
ボー点Eを基準にした光軸調整では精度にばらつきを生
ずることがある。ところで、カットオフ式ヘッドライト
の左右の仮想光源像L,Rは光軸の向きに応じて図4
(a)〜(e)に示すように変形する。即ち、光軸が正
規の向きであれば両仮想光源像L,Rは(a)に示す状
態になるが、光軸が前方から見て左にずれている場合は
(b)に示すように左側の仮想光源像Lの面積SLが増
加すると共に右側の仮想光源像Rの面積SRが減少し、
光軸が右にずれると(C)に示すように左側の仮想光源
像Lの面積が減少すると共に右側の仮想光源像の面積が
増加し、また、光軸が上方や下方にずれると夫々(d)
(e)に示すように左右の仮想光源像L,Rの上下方向
の幅YL,YRが狭くなる。従って、左右の仮想光源像
L,Rの形状を基準にしてこれが(a)に示す正規形状
になるように光軸調整を行っても、光軸を正規の向きに
正確に調整できる。この場合、左右の仮想光源像L,R
から光軸のずれ方向を検出して光軸調整を行う必要があ
るが、光軸が上方や下方にずれている場合には何れも両
仮想光源像L,Rが上下方向に圧縮された形状になるた
め、上下何れの側にずれているかを検出することが困難
になり、また、光軸が左右に大きくずれている場合には
仮想光源像が1つに合体して、この場合にも左右何れの
側にずれているかを検出することが困難になる。
【0029】そこで、図2に仮想線で示す如く、第1ス
クリーン2上に照射パターンB中の計測基準点が入るべ
きおおよその目標範囲VPを設定し、該範囲VPに計測
基準点が入るように光軸の粗調整を行い、次に、左右の
仮想光源像L,Rが正規形状になるように、即ち、左側
の仮想光源像Lの面積SLと上下幅YL及び右側の仮想
光源像Rの面積SRと上下幅YRが下式、 SL/SR=a ……(1) YL =b ……(2) YR =c ……(3) (但し、a,b,cは正規形状から求められる定数) を満足するように精調整を行う。この場合、計測基準点
としては一義的に特定し易い、所定値以上の照度範囲の
重心点Gを用い、また、両仮想光源像L,Rの中点から
求められるヘッドライトHLの位置ずれに合わせて目標
範囲VPの位置を補正する。
【0030】尚、スポット式ヘッドライトでも左右の仮
想光源像L,Rの形状に基く光軸調整を行うことがで
き、この場合は上記(1)〜(3)式の定数a,b,c
をスポット式ヘッドライトの両仮想光源像L,Rの正規
形状に合致する値に変更する。また、ヘッドライトの形
式によっては第2スクリーン7上に結像される仮想光源
像が左右に分離せずに1つになって現われるものがあり
(例えばプロジェクタ式ヘッドライト)、この場合には
仮想光源像の重心を求め、これをヘッドライトの位置と
して粗調整を行い、次に仮想光源像の面積、上下幅、横
幅の各々が所定値になるように精調整を行う。
【0031】また、光軸の調整は、図外の光軸調整用サ
ーボドライバーユニットを用い、画像処理装置4による
上記処理結果に基いて該ユニットを制御して自動で行う
が、CRT等の表示装置に処理結果を表示し、表示装置
を見ながら手動で光軸調整を行うようにしても良い。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
装置によれば、ヘッドライトの位置や光軸の向きを短時
間で計測することができ、この装置を用いることで光軸
調整を正確に能率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる計測装置の一例の截断側面図
【図2】 カットオフ式ヘッドライトの照射時の画像を
示す図
【図3】 スポット式ヘッドライトの照射時の画像を示
す図
【図4】 光軸の変化による仮想光源像の形状変化を示
す図
【符号の説明】
HL ヘッドライト B 照射パターン L、R 仮想光源像 2 第1スクリーン 3 カメラ 5 遮光パネル 6 ピンホール 7 第2スクリーン 8 ミラー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘッドライトの前方に配置した第1スク
    リーンと、第1スクリーンに現われるヘッドライトの照
    射パターンを撮像するカメラと、ヘッドライトの反射鏡
    上に形成される仮想光源の像を撮像する撮像手段とを備
    えることを特徴とするヘッドライトの光軸調整用計測装
    置。
  2. 【請求項2】 前記撮像手段は、ヘッドライトの前方に
    配置した、ピンホールを有する遮光パネルと、ピンホー
    ルを透過したヘッドライトからの光を照射する第2スク
    リーンと、該第2スクリーン上の像を撮像する手段とで
    構成されることを特徴とする請求項1に記載のヘッドラ
    イトの光軸調整用計測装置。
  3. 【請求項3】 前記遮光パネルの背面に前記第2スクリ
    ーンを設けると共に、前記ピンホールを透過した光を第
    2スクリーンに反射するミラーを設けたことを特徴とす
    る請求項2に記載のヘッドライトの光軸調整用計測装
    置。
  4. 【請求項4】 前記第1スクリーンを前記遮光パネルと
    略同一面上に配置した半透明スクリーンで構成し、前記
    カメラを第1スクリーンの背方に第1スクリーンと前記
    第2スクリーンとの双方が視野に収まるように配置し
    て、該第2スクリーン上の像を撮像する前記手段として
    該カメラを兼用することを特徴とする請求項3に記載の
    ヘッドライトの光軸調整用計測装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の計測装置を用いてヘッ
    ドライトの光軸を調整する方法であって、 撮像手段により撮像された仮想光源像の位置からヘッド
    ライトの位置を計測する工程と、 第1スクリーン上の照射パターンから計測される、ヘッ
    ドライトの光軸と一定の相関関係を有する計測基準点が
    入るべき合格範囲を計測されたヘッドライトの位置に応
    じて補正する工程と、 計測基準点が合格範囲に入るようにヘッドライトの光軸
    を調整する工程とから成ることを特徴とするヘッドライ
    トの光軸調整方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の計測装置を用いてヘッ
    ドライトの光軸を調整する方法であって、 撮像手段により撮像された仮想光源像の位置からヘッド
    ライトの位置を計測する工程と、 第1スクリーン上の照射パターンから計測される、ヘッ
    ドライトの光軸と一定の相関関係を有する計測基準点が
    入るべきおおよその目標範囲を計測されたヘッドライト
    の位置に応じて補正する工程と、 計測基準点が目標範囲に入るようにヘッドライトの光軸
    を粗調整する工程と、 仮想光源像が正規形状になるようにヘッドライトの光軸
    を精調整する工程とから成ることを特徴とするヘッドラ
    イトの光軸調整方法。
  7. 【請求項7】 ヘッドライトの反射鏡上に形成される仮
    想光源の像を撮像手段で撮像し、仮想光源像が正規形状
    になるようにヘッドライトの光軸を調整することを特徴
    とするヘッドライトの光軸調整方法。
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