(57)【要約】【課題】  安価でありながら高精度の測定を行うことのできる配光パターン測定装置およびヘッドライトテスタを提供すること。【解決手段】  被測定光の光軸左右方向に一列に配置した複数の受光素子２１を当該被測定光の光源からの１０ｍ近似面に配置し、この受光素子２１を被測定光の光軸上下方向に移動させる機構と、当該移動中の受光素子２１の出力に基づいて被測定光の１０ｍ近似面における配光パターンを測定する回路３００とを備えた。【選択図】図５
2012225801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光の光軸左右方向に一列に配置した複数の受光素子を当該被測定光の光源からの１０ｍ近似面に配置し、この受光素子を前記被測定光の光軸上下方向に移動させる機構と、当該移動中の前記受光素子の出力に基づいて前記被測定光の１０ｍ近似面における配光パターンを測定する回路とを備えた配光パターン測定装置。
【請求項２】
前記受光素子を備えた受光回路ユニットと、前記配光パターンを測定する回路を備えた計測表示回路ユニットとを分離し、前記受光素子の出力に基づくデータを光通信により前記受光回路ユニットから前記計測表示回路ユニットに送信するように構成した請求項１に記載の配光パターン測定装置。
【請求項３】
前記複数の受光素子の感度のバラツキを示す値を、等光度光源を受光した前記複数の受光素子の出力値に基づいて取得し、メモリに記憶し、前記配光パターンを測定する回路が、前記受光素子の感度のバラツキを示す値に基づいて前記複数の受光素子の出力値を等感度に補正する機能を備えた請求項１又は２に記載の配光パターン測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの配光パターン測定装置を備えたヘッドライトテスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドライトテスタに好適な配光パターン測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来例として、本願出願人は、特開２００１−１３０３９号公報（特許文献１）を開示している。同公報では、光学系を通じてスクリーンに投影したヘッドライト光の配光パターンをカメラで撮影し、撮影した画像に基づいてヘッドライト光の光軸の振れを判定する。しかし、カメラを必要とし、かつ画像処理を必要とすることから、装置が高額化する不都合がある。
一方、特開平９−２０３６９１号公報（特許文献２）に開示された配光パターン等の測定装置では、複数の受光器を一列に配列した受光ユニットを設け、この受光ユニットをモータによって受光器の配列方向と直行方向に移動させながら光度データを得ることによって、配光パターンを検出する。これによると、カメラや画像処理を必要としないが、ヘッドライト光源から１０ｍ先に設置する大型の装置であるため、その装置の規模ゆえに高額化する不都合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３０３９号公報
【特許文献２】特開平９−２０３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特に、従来よりも安価なヘッドライトテスタを提供し得る配光パターン測定装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するため、本発明は以下の構成を採る。
被測定光の光軸左右方向に一列に配置した複数の受光素子を当該被測定光の光源からの１０ｍ近似面に配置し、この受光素子を前記被測定光の光軸上下方向に移動させる機構と、当該移動中の前記受光素子の出力に基づいて前記被測定光の１０ｍ近似面における配光パターンを測定する回路とを備えた配光パターン測定装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、１０ｍ近似面において、ヘッドライトの光軸左右方向に整列した一列の受光素子を光軸上下方向に移動させて配光をスキャンするので、光線を１０ｍ先で受光する大型で高価な装置や、配光をＣＣＤカメラで撮像し画像処理を行う装置に比べ、コンパクトで安価な配光パターン測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本願発明の一実施形態である配光パターン測定装置を備えたヘッドライトテスタの概略構成図。
【図２】図１に示す配光パターン測定装置の概略構成図。
【図３】図２に示す受光回路ユニットの構成図。
【図４】図２に示す受光回路ユニットの構成図。
【図５】図１に示す配光パターン測定装置の信号処理ブロック図。
【図６】配光パターンの一例を示すパターン図
【図７】配光パターンの一例を示すパターン図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態である配光パターン測定装置（配光PTN測定装置）１００を備えたヘッドライトテスタの概略構成図である。図中右側に正面図を示し、左側に左側面から見たテスタ内部の概略構成を図示した。
【０００９】
ヘッドライトテスタの正面下段には、車両のヘッドライトの光線を入射させるフレネルレンズ１０１を備えている。また、正面中段には、１０ｍ近似面における当該光線の光度と光軸の振れ具合とを表示する表示部１０２と、表示を制御するスイッチ群１０４と、配光パターン測定装置の電源スイッチ１０５とを備えている。また、正面上段には、光線の配光パターンを投影するスクリーン１０６が設けられている。
【００１０】
フレネルレンズ１０１に入射した光線は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）１０７において分光され、その反射光はスクリーン１０６へ向かい当該スクリーン１０６に配光パターンを投影する。一方、ビームスプリッタ１０７を透過した光線は、ミラー１０８に反射され、ヘッドライトテスタ内部の上方に配置された配光パターン測定装置１００に入射する。図中の矢印は光線の光路を示している。
【００１１】
フレネルレンズ１０１、ビームスプリッタ１０７およびミラー１０８は、配光パターン測定装置１００の受光素子が配置された面に、１０ｍ近似面を構成するように、それぞれ配置されている。１０ｍ近似面とは、ヘッドライトの光線を光学系を通さずに１０ｍ先で受光したのと同じ配光を、光学系を通すことによってより近距離で得られる面をいう。ただし、光学系を通すことにより配光パターンは縮小される。
【００１２】
表示部１０２は、光軸の振れを表す十字に配置された発光素子群１０２ａと、光軸の左右方向の振れと上下方向の振れと光度とを数値であらわす表示器１０２ｂとを備えている。また、スイッチ群１０４は、ヘッドライトテスタによって測定する光線を走行用前照灯またはすれ違い用前照灯から選択する前照灯種別選択スイッチを含んでいる。
【００１３】
図２は、配光パターン測定装置１００の概略構成図である。配光パターン測定装置１００は、ヘッドライトからの光線を受光素子によって受光する受光回路ユニット２００と、この受光回路ユニット２００から光通信によりデータを取得し、ヘッドライトからの光線の配光パターンを計測し、その計測結果に基づいて光軸の振れ具合や光度を表示器に表示する計測回路ユニット３００とを備えている。
【００１４】
図３および図４は、受光回路ユニット２００の構成図である。ここでは、図３の中央に示した図を正面図とし、図３の上方に示した図を平面図、図３の下方に示した図を底面図とする。また、図４を右側面図とする。実際には、受光回路ユニットの正面図は、ヘッドライトテスタの筺体の上側から見た状態を示している。同底面図は、ヘッドライトテスタの正面側から見た状態を示している。
【００１５】
受光回路ユニット２００の固定ベース板１０は、入射する光線に略直交する平面に沿って配置され、ヘッドライトテスタの筺体内側に固定されている。固定ベース板１０の略中央にはロ字状の開口１１が設けられ、光線は正面図の奥から手前に向かってこの開口１１を通過する。
【００１６】
この開口１１を通過した光線の光路上には、受光回路基板２０が配置されている。受光回路基板２０は、当該光線の光軸の左右方向における幅が開口１１の幅と同程度に設定され、光軸の左右方向において開口１１の全幅と受光回路基板２０の全幅とがほぼ重なるように配置されている。この受光回路基板２０は、可動ベース板３０に固定されている。受光回路基板２０および可動ベース板３０は、固定ベース板１０との平行を保持しながら、光軸の上下方向にスライド運動できるようになっている。
【００１７】
受光回路基板２０は、可動ベース板３０の上にスペーサを介して載置され固定されている。可動ベース板３０は、受光回路基板２０の一端側と他端側において、ガイド機構４０，５０に支持され、固定ベース板１０との平行を保っている。また、可動ベース板３０および受光回路基板２０は、このガイド機構４０，５０に支持されながら、固定ベース板１０と平行なスライド運動をできるようになっている。
【００１８】
受光回路基板２０の一端側に配置されたガイド機構４０は、ガイドレール４１とローラー４２とで構成されている。ガイドレール４１は、固定ベース板１０に固定され光軸の上下方向に直線状に設けられている。ローラー４２は、回転軸を可動ベース板３０に固定され、ガイドレール４１に当接しながら回転するようになっている。ガイドレール４１には、光軸の左右方向に突き出たＶ字状の山が光軸の上下方向に直線状に形成され、このＶ字状の山を常に咥えるようにローラー４２の側面にはＶ字状の溝が一周設けられている。このＶ字状の山と溝とが常に当接しながらローラー４２が回転する。
【００１９】
一方、受光回路基板２０の他端側に配置されたガイド機構５０は、ガイドシャフト５１とスライド部材５２，５２とによって構成されている。ガイドシャフト５１は、可動ベース板３０上を光軸の上下方向に直線状に掛け渡され、両端をシャフトホルダ５３，５３によって固定ベース板１０に固定されている。スライド部材５２，５２は、可動ベース板３０に固定されると共にガイドシャフト５１に挿通され、ガイドシャフト５１に沿って可動ベース板３０および受光回路基板２０のスライド運動を案内する。
【００２０】
このようなガイド機構４０，５０により、固定ベース板１０に対する受光回路基板２０および可動ベース板３０の平行と光軸左右方向の位置決め並びに光軸上下方向へのスライド運動を実現することができ、かつ、組み付け精度を維持しながらガイド機構４０，５０を構成する部品点数を削減することで、装置の低価格化に寄与する。
【００２１】
可動ベース板３０は、光軸左右方向において一端部がガイド機構５０の外側に延設されており、その端部にはロータリーエンコーダ３１が固定されている。ロータリーエンコーダ３１の回転軸は可動ベース板３０がスライドする面の法線方向に向けられ、回転軸には当該回転軸を中心として回転するギア３２が固定されている。固定ベース板１０には、光軸上下方向に沿う直線状のギア歯３３が固定されており、このギア歯３３とロータリーエンコーダ３１に固定されたギア３２とが常に噛み合うように構成されている。これにより、固定ベース板１０に対して可動ベース板２０が光軸上下方向にスライドすると、その変位をロータリーエンコーダ３１の出力に基づいて得られるようになっている。
【００２２】
可動ベース板３０は、往復スライダクランク機構によって、スライド運動を付勢される。往復スライダクランク機構は、固定ベース板１０に固定された駆動モータ１２と、この駆動モータ１２の回転に伴って回動するクランク１３と、このクランク１３と可動ベース板３０とを繋ぐロッド１４とにより構成されている。この往復スライダクランク機構は、可動ベース板３０がスライドする面と直交する面のうち光軸上下方向の面に沿って運動するように構成されている。本実施形態において、クランク１３と可動ベース板３０とを繋ぐロッド１４には板バネ状の比較的薄い材料を用いている。スライダクランク機構の組み付け誤差をロッド１４の多少の変形により吸収するためである。
【００２３】
この往復スライダクランク機構により、可動ベース板３０および受光回路基板２０が光軸上下方向にスライドし往復動作を行う。受光回路基板２０には、光軸左右方向に沿って１６個の受光素子２１が等間隔を隔てて一列に配置され固定されている。各受光素子の受光面は、開口１１の側を向いており、開口１１を通過した光線を各受光素子２１に受光できるように、可動ベース板３０の中央部にも開口が設けられているものとする（図示略）。これらの一列の受光素子２１は、光軸上下方向において、開口１１の一端部から他端部までスライドされるようになっている。前述のとおり、この受光素子２１のスライドする面が光学系によって１０ｍ近似面に設定されており、この１０ｍ近似面における光線の配光を、１６個の受光素子により平面的にスキャンすることが可能となる。イメージとしては、例えば図６や図７に示す配光パターンの光度を１から１６の数字で示す各受光素子によりスキャンすることが可能となる。図６は、すれ違い用前照灯の一例を等光度曲線で示したものである。図７は、走行用前照灯の一例を等光度曲線で示したものである。
【００２４】
図５は、配光パターン測定装置１００の信号処理ブロック図である。受光回路ユニット２００において、前述のとおりモータ１２によってスライダクランク機構が駆動されると、光軸左右方向に一列に並んだ各受光素子２１は、光軸上下方向にスライドしながら受光している配光の光度を表す信号（光度信号）を出力する。この間、ロータリーエンコーダ３１からはスライドによる移動量を示すパルスが出力される。
【００２５】
受光回路ユニット２００の第１プロセッサ（DSP: Digital Signal Processor）２０１は、各受光素子２１から出力された光度信号を所定周期でサンプリングして光度データに変換すると同時に、各周期毎にロータリーエンコーダの出力に基づいて受光素子２１の光軸上下方向の位置を演算し、各周期毎に各受光素子２１の光度データと位置データとを関連付けてメモリ２０２に蓄積する。そして、第１プロセッサ２０１は、配光パターンの測定に必要なデータ（配光パターン測定用データ）が揃うごとに、受光回路ユニット２００の光通信インターフェース（光通信I/F）２０３と、計測表示回路ユニット３００の光通信インターフェース３０１とが対向するタイミングで、赤外線通信により配光パターン測定用データを計測表示回路ユニット３００に送信する。両者の光通信I/F２０３，３０１が対向する位置において、ロータリーエンコーダ３１の出力に基づく可動ベース板３０の位置を予めメモリ２０２に記憶しておくことにより、ロータリーエンコーダ３１の出力に基づいて両者の光通信I/F２０３，３０１が対向する位置を判定することができる。
【００２６】
配光パターン測定用データに含まれる光度データＤは、各受光素子２１の配置に基づく光軸左右方向の位置をＸｉ（ｉ＝１〜１６の正数、受光素子の個数）、光軸上下方向の周期的な各サンプリング位置をＹｊ（ｊ＝正数、可動ベース板のスライド往路または復路における周期的なサンプリング回数）とすると、Ｄ（Ｘｉ，Ｙｊ）の配列で示される。即ち、配光パターン測定用データは、１０ｍ近似面における配光の光度を格子状に取得したものである。光軸上下方向のサンプリング頻度を上げることにより光軸上下方向の解像度を向上することが可能である。
【００２７】
図２に示すように、計測表示回路ユニット３００は、受光回路ユニット２００の上方に間隔を隔てて配置されている。計測表示回路ユニット３００は、ヘッドライトテスタ筺体内の天板付近に固定されている。受光回路ユニット２００において、受光素子２１は、前述のとおり光軸上下方向に往復運動を行うが、この往復運動中の所定の位相において、計測表示回路ユニット３００の回路基板に装備された光通信I/F３０１の受光部と、受光回路ユニット２００の受光回路基板に装備された光通信I/F２０３の発光部とが対向するようになっている。そのような位置に、光通信I/F２０３，３０１の受光部と発光部とがそれぞれ配置されている。
【００２８】
再び図５に戻り説明する。計測表示回路ユニット３００の第２プロセッサ（DSP）３０２は、計測表示回路ユニット３００の光通信I/F３０１によって受信した配光パターン測定用データをメモリ３０３に一時格納する。
【００２９】
メモリ３０３には、各受光素子２１が検出した光度を補正するための補正値が予め格納されている。この補正値は、各受光素子２１の感度のバラツキから生じる光度データの誤差を補正するものである。第２プロセッサ３０２は、メモリ３０３に格納した配光パターン測定用データに対し光度データの補正値を加算し、光度データの誤差を除去する。
【００３０】
そして、第２プロセッサ３０２は、誤差を除去した配光パターン測定用データ、つまり、１０ｍ近似面における格子状の光度データから演算により図６や図７に示すような等光度曲線を推定し、さらに推定した等光度曲線から演算により光軸の振れを算出する。この際、ヘッドライトテスタの正面中段に設けられた前照灯種別選択スイッチの設定に応じて光軸の推定対象がすれ違い用前照灯であるか、走行用前照灯であるかを予め判断する。また、第２プロセッサ３０２は、算出した光軸位置における光度を演算により算出する。そして、求めた光軸の振れおよび光度をヘッドライトテスタの正面中央に設けられた発光素子群１０２ａおよび表示器１０２ｂに表示する。十字に配置された発光素子群１０２ａは、発光により光軸の振れの方向を示すようになっている。
【００３１】
前述した各受光素子２１の光度補正値は、予め次のように取得しておく。各受光素子２１に均一な光度の光線を入射させた状態で、各受光素子２１の出力に基づく光度データを受光回路ユニット２００から計測表示回路ユニット３００に受信し、メモリ３０３に一時格納する。ここで、設定スイッチ３０４を操作すると、第２プロセッサ３０２は、メモリ３０３に格納された各受光素子２１の光度データのバラツキを均一化する補正値を各受光素子２１ごとに求め、メモリ３０３に格納する。この補正値を格納するメモリは不揮発性メモリとすることが好ましい。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、光学系により作り出した１０ｍ近似面において、ヘッドライトの光軸左右方向に整列した一列の受光素子２１を光軸上下方向にスライドさせて配光をスキャンするので、ヘッドライトの光線を１０ｍ先で受光する大型で高価な装置や配光をＣＣＤカメラで撮像し画像処理を行う装置に比べ、コンパクトで安価なヘッドライトテスタを実現することができる。
【００３３】
特に、光軸左右方向に並べた受光素子を光軸上下方向にスライドさせて配光をスキャンするので、光軸上下方向の解像度を高くすることができ、例えば、図６に示すすれ違い用前照灯の配光パターンのようにエルボー点付近の光度が光軸上下方向において急な変化を見せる場合でも、光軸上下方向の解像度を高くすることによって、高い精度で等光度曲線を推定することができ、よって、高い精度でエルボー点を検出することが可能となる。
【００３４】
また、受光素子２１を光軸上下方向にスライドさせるためのスライダクランク機構やガイド機構を構成するメカの構造を工夫し、組み付け精度を維持しながら部品点数の削減を図っているので、これによっても、ヘッドライトテスタの低価格化を図ることができる。
【００３５】
また、受光回路ユニット２００と計測表示回路ユニット３００とを分離し、光通信によりデータの受け渡しを行うようにしたので、受光回路ユニット２００の電源と計測表示回路ユニット３００の電源とを分けることにより、受光回路ユニット内のノイズを軽減し、測定精度を向上させることができ、低価格でありながら測定精度の高いヘッドライトテスタを提供することができる。
【００３６】
ここで、本発明の配光パターン測定装置は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、受光素子をスライドさせるための機構は種々変更が可能である。また、受光素子の出力信号に基づいて配光パターンを測定する信号処理も種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  固定ベース板
１１  開口
１２  モータ
１３  クランク
１４  ロッド
２０  受光回路基板
２１  受光素子
３０  可動ベース板
３１  ロータリーエンコーダ
４０，５０  ガイド機構
４１  ガイドレール
４２  ローラ
５１  ガイドシャフト
５２  スライド部材
５３  シャフトホルダ
１００  配光パターン測定装置
１０２  表示部
２００  受光回路ユニット
２０１  第１プロセッサ
２０２，３０３  メモリ
２０３，３０１  光通信インターフェース
３００  計測表示回路ユニット
３０２  第２プロセッサ
３０４  設定スイッチ
【図１】
2012225801.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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