JP3939866B2

JP3939866B2 - ヘッドライトの光軸調整方法

Info

Publication number: JP3939866B2
Application number: JP31442598A
Authority: JP
Inventors: 俊幸賀谷
Original assignee: 中央電子計測株式会社
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP2000146761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、下向きヘッドランプからの光を投光したスクリーン面上の配光パターン画像において、明暗境界線であるカットラインを構成する水平カットラインと斜めカットラインとの交点が所定の検査合格領域内に収まっているか否かで光軸調整を行うヘッドライトの光軸調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の組み立てラインにおいて、ヘッドラインの組付け後にそのロービームを前方スクリーンに照射し、そのロービームによる明暗境界線（以下、カットラインとよぶ）が所定の規格範囲に収まっているか否かでヘッドラインの光軸を調整する作業が知られている。
【０００３】
例えば図６において、ヘッドライトのロービームを前方スクリーンに照射したときの配光パターン（Ｌが等照度曲線、Ｍが最高照度を示す）Ｐと、この配光パターンに対する上記規格範囲Ｋの一例とを示す。この図が示すように、明部Ｂと暗部Ｄとの境界を示すカットラインＣ（水平カットラインＣ１と斜めカットラインＣ２とからなる）が規格範囲Ｋ（斜線で示す）に入るようにヘッドラインの光軸調整をする。
【０００４】
このような光軸調整作業は、従来目視により行っていたが、調整精度の向上に限界があり、また作業者の目に多大な疲労・負担をもたらすといった問題から、機械的に光軸調整を行う方法も提案され開発されている。
【０００５】
例えば、特開昭６３−１１３３３９号公報に開示されているように、スクリーンに投光したヘッドライトのロービームでの配光パターンを撮像するとともに、この撮像画像を画像処理して等照度閉曲面の重心位置を求め、この重心位置を通る鉛直軸方向に沿って微分して鉛直軸方向での明暗境界点を求め、この点の輝度を閾値として前記撮像画像を２値化し、カットラインを検出する。
さらに、このカットラインの水平線部と斜線部との交点と、重心位置との相対距離を求め、光軸調整段階では重心位置を検出するだけで、この重心位置と前記相対距離とからカットラインの想像線を求め、この想像線が規格範囲Ｋに収まっているか否かを検出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、僅か１点の明暗境界点の輝度からカットラインを検出しているために、カットラインが正確に検出されずに検査ミスを起こす等の問題がある。そこで、特公平７−９２４２３号（特願平２−１３１０３８号）公報に記載された光軸調整方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、この方法では、例えば図７に示すように、カットラインを構成する水平線部ＨＬ１と斜線部ＨＬ２とから構成された仮想線ＨＬがうまく規格範囲Ｋ（ハッチングで示す領域）内に収まらねば不合格となる。換言すれば、水平線と斜線との２本の（２次元的な）直線についての検査・調整のため、導出する仮想線の形状によっては規格領域Ｋから一部はみ出すことがある。この場合にはその度に何度も検査をやり直さねばならない場合も考えられ、ヘッドライトの光軸検査及び調整が厄介なものとなっている。
また、このような方法では、複雑な画像処理作業（工程）及び多くの演算処理を行っているから、検査に多くの時間を要している。
【０００８】
そこで、この発明は、上記した事情に鑑み、簡単な処理方法によって、容易に検査・調整をおこなうことができ、ひいては検査時間の短縮化を図ることが可能なヘッドライトの光軸調整方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、この請求項１に係る発明は、下向きヘッドランプからの光を投光したスクリーンＳ面上の配光パターン像について、明暗境界線であるカットラインを構成する水平線と角度線とを求め、これらの交差したエルボーポイントが所定の規格領域内に収まるか否かで光軸の検査・調整を行うヘッドライトの光軸調整方法であって、前記配光パターン画像のエルボーポイント付近若しくは重心付近において或いは水平カットラインの安定した位置付近に設定したＡ検査領域において前記配光パターンを複数の鉛直線に沿って分割・切断した切断面上での照度曲線において最大傾きを与える各Ｙ座標値をそれぞれ測定し、これらのＹ座標値の平均値を第１検出地点の座標として求めるとともに、その平均値を通過する水平線を予め設定した検査座標上に描き、前記水平線よりも上方において設定したＢ検査領域において前記配光パターンを複数の鉛直線に沿って切断した切断面での照度曲線において最大傾きを与える各Ｘ，Ｙ座標値をそれぞれ測定し、これらの各Ｘ，Ｙ座標値の平均値をＸ成分及びＹ成分ごとにそれぞれ求め、この平均値成分を第２検出地点の座標として前記検査座標上に描き、前記第２検出地点を通る所定傾きの角度線と、前記水平線との交点をエルボーポイントとして特定するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明に係るヘッドライトの光軸調整方法を示すものであり、この光軸調整方法は、第１ステップＳ１〜第１２ステップＳ１２で構成されている。なお、この実施例では、普通カットラインのものを検査対象としているが、Ｚ型のカットラインのものも同様の検査作業で行える。
【００１１】
第１ステップＳ１では、下向きヘッドランプの光を投光したスクリーン面上の配光パターン像を撮像して得た画像（画像処理画面上で）において、検査座標（Ｘ，Ｙ）を設定し、この検査座標においてＡ検査領域を設定する。
例えば、この実施例では、図２に示すように、左右側ヘッドライトについて説明すると、初めに基準点（この実施例ではこれをエルボーポイント付近としたが、配光パターンの重心位置でもよい）を決め、このエルボーポイントＥＰよりも例えば１度右方向（ヘッドライトの光軸を基準として１度だけ水平方向右へずれた方向）にずらした領域における所定の左右横幅Ｗを検査領域Ａとして設定する。なお、このＡ検査領域を設定するのに用いる基準点として、水平ラインの安定した位置を設定し、その位置からスタートする所定の横幅をＡ検査領域としてもよい。
【００１２】
第２ステップＳ２では、検査座標（Ｘ，Ｙ）上の同領域内において等間隔で設定した各鉛直線Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（但し、ｎは整数であるが、最大１０程度までとしてよい）が切断する各切断面での照度曲線（以下、切断面照度曲線という）を求める。この実施例では、鉛直線の間隔を画素間隔に対応させてあるが、特にこれに限定されない。
なお、ここで、この切断面照度曲線とは、例えば図３において、適宜の配光パターンＰで投光されるヘッドライトからの光を先の鉛直線Ｘｎで切断したときに、その鉛直線が形成する切断面Ｓｘ上に形成される仮想上の配光パターンを描く曲線のことをいう。なお、ここではこの曲線を与える関数をＦ＝Ｆ（Ｙ，Ｚ）とする。
【００１３】
第３ステップＳ３では、各切断照度曲線の最大傾斜を与える地点のＹ座標（以下、最大Ａ座標とよぶ）の値ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎを求める。
この最大傾斜点の具体的算出方法としては、例えばこの実施例では、先の関数Ｆ＝Ｆ（Ｙ，Ｚ）をＹについて偏微分して、つまり、∂Ｆ（Ｙ，Ｚ）／∂Ｙから曲線の接線の傾き、即ち、傾斜角度が得られるから、この２階微分、即ち∂²Ｆ（Ｙ，Ｚ）／∂Ｙ²＝０によって最大傾斜点を与えるＹの値が算出される。
【００１４】
第４ステップＳ４では、これら各切断面での最大傾斜点を与える最大Ａ座標の値の平均値を求め、即ち、
ｙ＝（ｙ１＋ｙ２＋・・・＋ｙｎ）／ｎ
この値ｙを第１検出地点のＹ座標、Ａ´（Ｙ）として、予め設定した検査座標（Ｘ，Ｙ）上にプロットするとともに、この検査座標（Ｘ，Ｙ）上で第１検出地点Ａ´（Ｙ）を通るＸ軸の平行な水平線αを描く。
【００１５】
第５ステップＳ５では、先の水平線αよりも所定の投影角度（この実施例では、検査車両のヘッドライトの光軸を基準として仰角角度０．３°）上方において所定の上下幅Ｈ（この実施例では、検査車両のヘッドライトを基準として＋／−０．１°）で、かつ、左右横幅Ｗ´（Ａ検査領域と同一幅でなくともよい）の範囲でＢ検査領域を設定する。
【００１６】
第６ステップＳ６では、Ｂ検査領域で前記配光パターンで投光されるヘッドライトからの光を、先に設定しておいた検査座標（Ｘ，Ｙ）上において、同様にして、即ち、画素間隔に対応して等間隔で設けた複数の鉛直線、Ｘ１´，Ｘ２´，・・・，Ｘｍ´（但し、ｍは整数であるが、最大１０程度までとしてよい）が切断する各切断面照度曲線を求める。なお、ここではこの曲線を与える関数をＧ＝Ｇ（Ｙ，Ｚ）とする。
【００１７】
第７ステップＳ７では、各切断照度曲線の最大傾斜を与える地点のＸ座標及びＹ座標（以下、最大Ｂ座標よぶ）の値（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），・・・，（ｘｍ，ｙｍ）を求める。
【００１８】
第８ステップＳ８では、これら各最大Ｂ座標でのＸ座標及びＹ座標の値の平均値を求め、即ち、
ｘ＝（ｘ１＋ｘ２＋・・・＋ｘｍ）／ｍ
ｙ＝（ｙ１＋ｙ２＋・・・＋ｙｍ）／ｍ
これらの（ｘ，ｙ）座標値を第２検出地点Ｂ´として、予め設定した検査座標（Ｘ，Ｙ）上にプロットするとともに、この検査座標（Ｘ，Ｙ）上で第２検出地点Ｂ´（ｘ，ｙ）を通る適宜傾き（この実施例では１５°）の直線、即ち角度線βを描く。なお、この角度線βの傾斜角度については、この実施例のような普通カットラインでは、通常、１２°、１５°、１７°（但し、これらの角度に限定しなくともよい）のいずれかの傾斜角度が設定され、また図４に示すＺ型カットラインでは３０°（同様に、この角度に限定しなくともよい）に設定されている。
【００１９】
第９ステップＳ９では、第２検出地点Ｂ´を通る所定傾きの角度線βと、水平線αとの交点が初等数学的に簡単に、かつ、一義的に求められるから、この交点をエルボーポイント（ＥＰ）として特定する。
【００２０】
第１０ステップＳ１０では、このエルボーポイント（ＥＰ）が所定の規格範囲内にあるか否かを判別する。なお、この実施例では、この規格範囲Ｋを、従来のものとは大きく異なり、図２に一点鎖線で示す矩形領域Ｋに収まっているか否かで合格の良否を判断する。
【００２１】
第１１ステップＳ１１では、エルボーポイント（ＥＰ）が所定の規格範囲Ｋ内にあると判断された場合には、その検査車両のヘッドライトの光軸調整が合格であると判断される。
【００２２】
第１２ステップＳ１２では、エルボーポイント（ＥＰ）が所定の規格範囲Ｋ内にないと判断された場合には、その検査車両のヘッドライトの光軸調整が不合格であると判断され、再度光軸調整がやり直しされる。
【００２３】
従って、この実施例によれば、切断面照度曲線の傾きの最大値を与える複数の座標値の平均値を求めることによってカットラインを検出するようになっているが、外光の影響、光の粒子の運動等のよってある程度ばらつきのある鋸状の線として導出されても、統計的な処理、即ち平均値を求めるといった手法で直線的に近似させることができ、検査精度の向上が図れる。
【００２４】
次に、この発明に係る光軸調整方法に使用する光軸調整装置について説明する。
図５は、この発明に係る光軸調整装置を示すものであり、この光軸調整装置は、ヘッドライトの光軸Ｃ上に設けた結像レンズ１と、この結像レンズ１の後方に配置したハーフミラー２と、このハーフミラー２の後方に配置したスクリーン３と、ハーフミラー２の直上に配置した光度基板４と、スクリーン３の投光像を撮像するＣＣＤカメラ５とをレンズユニット６内部に設置している。
【００２５】
結像レンズ１は、焦点距離が１ｍのものを使用しており、ヘッドライトから１ｍ前方に設置されている。また、スクリーン３は、縦、横がそれぞれ１０ｍ、１０ｍの大きさのものが使用されている。
【００２６】
光度基板４は、ハーフミラー２を介して偏向・入射するヘッドライトからの光について、照度を測定し、最高照度点がどの位置にあってもセンサー間演算法によって照度の測定が可能となっている。ＣＣＤカメラ５は、画素数が縦、横それぞれ２５６×２５６個（この個数に限定されない）を有する。即ち、およそ２６万画素の構成からなり、先のスクリーンの場合には、１画素につき４ｍｍ（０．２３度）間隔に相当する。
【００２７】
レンズユニット６は、例えば所望の鉛直線で切断される切断面での切断照度曲線を検出しようとする場合には、このユニット６全体を鉛直方向に昇降させながら光度基板４で若しくはＣＣＤカメラ５で照度を逐次検出することで、所定の切断照度曲線に関するデータが得られる。従って、各鉛直線についてこの切断照度曲線を求める場合には、このユニット６を水平（Ｘ）方向に毎回移動させながら、各移動位置上で鉛直方向に昇降させて検出するようにすればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、配光パターン画像のエルボーポイント付近若しくは重心付近において或いは水平カットラインの安定した位置付近に設定した検査領域において配光パターンを複数の鉛直線に沿って分割・切断した切断面上での照度曲線において最大傾きを与える各Ｙ座標値をそれぞれ測定し、これらのＹ座標値の平均値を第１検出地点として求めるとともに、その平均値を通過する水平線を予め設定した検査座標上に描き、水平線よりも上方において設定したＢ検査領域において配光パターンを複数の鉛直線に沿って切断した切断面での照度曲線において最大傾きを与える各Ｘ，Ｙ座標値をそれぞれ測定し、これらの各Ｘ，Ｙ座標値の平均値をＸ成分及びＹ成分ごとにそれぞれ求め、これらの平均値座標を第２検出地点として検査座標上に描き、第２検出地点を通る所定傾きの角度線と、水平線との交点をエルボーポイントとして特定するので、換言すれば、僅か１点のみを検査対象としているので、２次元的な部位を検査対象とした従来の調整方法に比べて、検査・調整作業が格段と明瞭・容易になり、その分作業能率の向上、検査・調整コストの削減が大幅に可能となる。
【００２９】
また、この発明によれば、画像処理に基づき、数学的に、かつ、統計学的に処理した極めて信頼度の高い点を導出し、これを基にして光軸調整の良否を判断しているから、従来の単純な１点を求めて検査対象としたものに比べて、検査精度の向上が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヘッドライトの光軸調整方法を示すフローチャート。
【図２】この発明の光軸調整方法を示す説明図。
【図３】切断面照度曲線において傾きを示す説明図。
【図４】この発明の他の光軸調整方法を示す説明図。
【図５】この発明に使用する光軸調整装置を示す概略断面図。
【図６】従来例を示す説明図。
【図７】他の従来例を示す説明図。
【符号の説明】
１結像レンズ
２ハーフミラー
３スクリーン
４光度基板
５ＣＣＤカメラ
α 水平線
β 角度線
Ａ´ 第１検出地点
Ｂ´ 第２検出地点
ＥＰエルボーポイント

Claims

下向きヘッドランプからの光を投光したスクリーンＳ面上の配光パターン像について、明暗境界線であるカットラインを構成する水平線と角度線とを求め、これらの交差したエルボーポイント（ＥＰ）が所定の規格領域（Ｋ）内に収まるか否かで光軸の検査・調整を行うヘッドライトの光軸調整方法であって、
前記配光パターン画像のエルボーポイント（ＥＰ）付近若しくは重心付近において或いは水平カットラインの安定した位置付近に設定したＡ検査領域において前記配光パターンを複数の鉛直線（ｘ１、ｘ２、・・・、ｘｎ）に沿って分割・切断した切断面上での照度曲線において最大傾きを与える各Ｙ座標値をそれぞれ測定し、
これらのＹ座標値の平均値を第１検出地点（Ａ´）の座標として求めるとともに、その平均値を通過する水平線（α）を予め設定した検査座標（Ｘ、Ｙ）上に描き、
前記水平線（α）よりも上方において設定したＢ検査領域において前記配光パターンを複数の鉛直線（ｘ１´、ｘ２´、・・・、ｘｍ´）に沿って切断した切断面での照度曲線において最大傾きを与える各Ｘ、Ｙ座標値をそれぞれ測定し、
これらの各Ｘ、Ｙ座標値の平均値をＸ成分及びＹ成分ごとにそれぞれ求め、
この平均値成分を第２検出地点（Ｂ´）の座標として前記検査座標（Ｘ、Ｙ）上に描き、
前記第２検出地点（Ｂ´）を通る所定傾きの角度線（β）と、前記水平線（α）との交点をエルボーポイント（ＥＰ）として特定することを特徴とするヘッドライトの光軸調整方法。
所定の矩形領域からなる規格範囲を設定し、エルボーポイント（ＥＰ）がこの規格範囲内に収まっているか否かによって光軸調整の良否を判断す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方法。