第一工業大学研究報告第33号（2021）pp.33-39

自動車用前照灯における照射特性の改善
仮屋 孝二 1), 武田 隆宏 2)1),2) 第一工業大学

工学部 機械システム工学科 〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2

E-mail k-kariya@daiichi-koudai.ac.jp1), t-takeda@daiichi-koudai.ac.jp2)

Improvement of irradiation characteristics
in automobile headlights
Kohji KARIYA1), Takahiro TAKEDA2)1),2) Department of Mechanical systems Eng., Faculty of Eng., Daiichi Institute of Technology, kirishima, kagoshima, 899-4395

E-mail k-kariya@daiichi-koudai.ac.jp1), t-takeda@daiichi-koudai.ac.jp2)

Abstract: For domestic automobiles, safety standards have been established based on the Road Traffic Vehicle Law,
and inspection systems have been introduced. The automotive headlight test which is one of the inspection items,
inspection standards both high beam and low beam are provided. However, both tests are not currently performed.
Therefore, by investigating and analyzing the irradiation characteristics of the high beam and the low beam withrespect to the inspection standards, the optimum irradiation characteristics during nighttime operation will beexamined, which will help reduce traffic accidents. The experimental results show that the high beam irradiation
characteristics of an appropriate low beam inspection standard and the low beam irradiation characteristics of anappropriate high beam inspection standard are not satisfactory. In addition, the optimum adjustment method for each
irradiation direction of high beam and low beam and low-luminosity irradiation characteristics were investigated.
Key words: Automotive headlight, Irradiation direction, Irradiation intensity, High beam, Low beam, Road Traffic
Vehicle Law, Inspection system, Road Transport Vehicle Act
1. はじめに死者数を昼夜別・状態別にみると，自動車乗車中，自動車の安全装置には，事故を予防する予防安全

自転車乗車中，自動二輪車乗車中，原付乗車中につい装置と事故時に乗員を保護するための衝突安全装置ては昼間の割合が約 6 割と高いのに対して，歩行者があり，近年は安全志向の高まりを受けて搭載率がについては夜間の割合が 69.4 %と昼間の 2 倍以上と向上している．その効果もあり，日本における交通事なっているおり，負傷者数についても同様な傾向で故発生件数は減少しており，2019 年は前年と比べてある 1)．そのため，さらなる交通事故の削減には夜間49,364 件（11.5 %）減少し 381,237 件であった．さらの交通事故対策が重要である．に，死傷者数も前年から 64,388 人（12.2 %）減少し

夜間走行に欠かせない前照灯は，運転者に対し視464,990 人となっている．交通事故発生件数及び負傷

覚的な走行安心感を与え，対向車や周囲の歩行者に者数は 15 年連続で減少したほか，死者数も減少傾向

その存在を知らせる重要保安部品であり，機能としにあり現行の交通事故統計となった昭和 23 年以降でて走行用前照灯（以下, ハイビーム）とすれ違い用前最少の 3,215 人となった．

照灯（以下, ロービーム）に大別される．前照灯の使用状態は本来ハイビームで走行することが基本にあ

第一工業大学研究報告 第33号 （2021）

り，その時に良好な遠方視野を得られるように光学はないことを明らかにした 5) 6)．しかし，検査基準に設計されている．そして，先行車や対向車が確認でき対する最適な調整方法や適合しない照射特性への対た場合において，ハイビームからロービームに切替策などについては不明のままであった．

え，すれ違う時に使用するものである．しかし，交通

そこで，本研究では，これまでの前照灯の照射特性量や先行車両の存在，切替え操作の煩雑さ，そしての実験結果を踏まえ，最適な調整方法や検査基準に個々人の運転経験による慣習化などから，ロービー適合させる方法について検討した．

ムのまま夜間走行する運転手が多い．
そこで，自動車に搭載されているカメラやレーザ

2. 前照灯の審査手順と検査基準

レーダ，ミリ波センサなど前方のセンシング技術を前照灯の審査手順は，平成 7 年 12 月の前照灯に係活用し，夜間走行に適したハイビーム配光の照射状

わる道路運送車両の保安基準の改正により，ハイビ態をベースに，車両側が自動的に配光コントロール

ーム及びロービームの要件が分かれて規定された．

を行うドライビングビームの具現化によって，安全新基準車（平成 10 年 9 月 1 日以降の製作車）につい性を高めることを可能にした，先進型可変配光走行ては，原則，ロービームのみを検査することと規定さビーム（Adaptive Driving Beam（以下, ADB））が開発れているが，「ロービームの計測において，前照灯試され搭載され始めている． ADB は，ロービームとハ験機により不適合と表示され，計測困難な自動車とイビームの配光を自動的に切替えたり，配光パターみなされた場合は，ハイビームを計測できるものとンを自動制御することで，先行車や対向車の運転手する」とされ，平成 27 年 9 月以前に実施されていたを眩惑することなく照射範囲を可能な限り広げるシハイビームでの計測も可能となっている．図 1 に現2)ステムである ．また，前照灯の照射方向は車両の姿

在（令和 3 年 4 月）の前照灯試験機を用いた審査手

勢変化によって光軸が変化する．例えば，ワゴン車な順を示す．

どトランクの積車状態による車両姿勢の変化に依存

前照灯の機能として，ハイビームでは進行方向をして，光軸は上下方向に照射角度が変化してしまう．

正射し運転手がより遠くの障害物を確認できる明る

この車両姿勢の変化は積車状態のみならず，加速やさが必要であり，ロービームには対向車に眩惑を与

減速時にも姿勢が変わるので，この場合にも同様に光軸が上下方向に変化する．この車両姿勢変化に起因する上下光軸変化を車載センサからの角度情報を基に分析し，自動補正によって光軸を保つ機能がオートレベリングであり，この機能も多くの車両に搭載され始めている 3)．
このように，前照灯には様々な機能が付加され始めているが，各機能を十分活用するには基本となるハイビームとロービームの各照射特性が適切に管理及び調整されていることが求められる 4)．筆者らは，このような現状を踏まえ，前照灯の検査基準に対する照射特性について，ハイビームとロービームのそれぞれを評価実験した．実験結果では，検査基準に適合するロービームに対するハイビームの照射特性と検査基準に適合するハイビームに対するロービームの照射特性は，それぞれ検査基準を満足するもので

図 1 前照灯試験機を用いた審査手順

仮屋・武田：自動車用前照灯における照射特性の改善

えずに障害物を確認できる明るさが必要である．審

方向，光度及び受光部の取付け高さを測定した．前照査事務規定では，ハイビームは夜間に前方 100 m，ロ灯試験機の測定原理は，試験機前方 1 m にある前照ービームは夜間に前方 40 m の障害物を確認できる性灯の中心に試験機を自動的に正対させ，測定を行う能を求めており，前照灯の装置型式指定基準でも 25

前照灯正対方式である 7)．

m 前方でのスクリーン上の測定ポイントを定めて，それぞれの明るさを規定している．

照射方向の基点は，ハイビームでは最高光度点，ロービームではカットオフを有する測定モードにてエ後述する画像処理自動正対式ヘッドライトテスタ

ルボー点である．光度測定点は，ハイビームでは最高を用いた前照灯の代表的配光特性を，図 2 にハイビ

光度点，ロービームは照度部中心から左方 23 cm，下ーム，図 3 にロービームをそれぞれ示す．図中の四角

方 11 cm の位置と規定されている 8)．の枠内は検査時の照射方向適合範囲，＋は光度測定点を表し，下部の数字は，左から光度，上下方向，左3.3 照射方向の調整方法と照射特性の測定方法

右方向，受光部の取付け高さを示す．また，照射位置測定手順は，タイヤの空気圧を規定圧力に調整し，はハイビームでは最高光度点，ロービームでは左半

左右ヘッドライトユニット表面をウェスにて清掃し分及び右半分のカットオフラインの交点（以下，エルた後，前照灯試験機に正対させ，その距離を測定距離ボー点）とする．カットオフラインとは，ロービームである 1 m にしてヘッドライトを点灯する．照射方の照射方向を調整する際に用いる光の明暗の区切り

向の調整は，ヘッドライトユニットに用意されてい線のことをいう．

る上下方向と左右方向の調整ねじを用いた．今回の実験では，この調整ねじによりハイビームとロービームの両照射方向が同時に調整される 2 灯式前照灯の車両で実施した．例えば，ハイビームの照射方向を上方向に調整するとロービームも同じように上方向に調整される構造である．なお，調整ねじの調整量に対するハイビームとロービームの各照射方向の変化

図 2 ハイビームの図 3 ロービームの代表的配光特性代表的配光特性量は異なる．
(1) ロービームに対するハイビーム照射特性の測定
ロービームを点灯し，前照灯試験機にて左右ライトの照射方向をそれぞれ「前方 10 m の位置において3. 実験方法

左右 0 cm・下 7 cm」に調整する．この位置は，ロー

3.1 実験車両

ビーム適合範囲のほぼ中心である．調整誤差は，左右，実験に用いた車両は，認証整備工場で継続検査の上下方向共に前方 10 m の位置において±1 cm 以内と点検整備済み自家用軽自動車で，ヘッドライトユニする．次に，同車両のヘッドライトをハイビームに切ット中心高さ 1 m 以下の車両に限定した．また，低替えて点灯し，前照灯試験機にて前方 10 m の位置で光度照射特性の実験（4.3 (3) 項）に使用した車両は，の照射方向及び光度を測定する．

ダイハツ ソニカ（L405S 2007 年式 走行距離 81,000km）である．

実験に用いた車両は，ロービーム光度の検査基準（6,400 cd 以上）に適合している車両 80 台を対象とした．

3.2 前照灯試験機(2) ハイビームに対するロービーム照射特性の測定

本研究では，アルティア製の画像処理自動正対式ハイビームを点灯し，前照灯試験機にて左右ライヘッドライトテスタ（型式：IM2773）を用いて，照射トの照射方向をそれぞれ「前方 10 m の位置において

第一工業大学研究報告 第33号 （2021）

左右 0 cm・上下 0 cm」に調整する．この位置は，ハ30

右，上下方向共に前方 10 m の位置において±1 cm 以内とする．次に，同車両のヘッドライトをロービームに切替えて点灯し，前照灯試験機にて前方 10 m の位置での照射方向及び光度を測定する．
実験に用いた車両は，ハイビーム光度の検査基準

Vertical distance (cm/10m)

イビーム適合範囲のほぼ中心である．調整誤差は左（15,000 cd 以上）に適合している車両 60 台を対象とした．

High beam
Left light
Right light20100-10-20-30-40-30-20-10010203040

Horizontal distance (cm/10m)

4. 実験結果及び考察

図 4 ハイビームの照射方向

4.1 ロービームに対するハイビームの照射特性
100

ハイビームの照射方向を測定した左右ライト別の87.5

実験結果を図 4 に示し，図中の□内は検査適合の範示す．適合率は，左ライト 77.5 %，右ライト 87.5 %で，左右ライト共に適合した車両は73.7 %であった．
適合率には，配光特性などの影響により測定が不能の場合は不適合として含めている．左ライトの不適

80

Pass rate (%)

囲を表す．図 5 は，測定した車両の照射方向適合率を

77.5

73.7604020

合方向は，右方向が最も多く，次に上方向である．下方向での不適合は少なく，左方向での不適合はない．
右ライトの不適合方向は，上方向が最も多い．左右方向の不適合は少なく，下方向の不適合はない．照射方0Left light

Right lightVehicle

図 5 ハイビームの照射方向適合率（左右及び車両単位）

向は適合範囲の限度付近が多いため，左右及び上下方向の検査適合範囲を 80 %に限定すると適合率は，左ライト 62.5 %，右ライト 82.5 %となり，左ライトのばらつきは大きいことがわかる．
ハイビームの代表的な照射方向である，右下方向を照射する車両の配光特性を図 6 に示す．ハイビー
ムでは，左右のライト共に右下方向を照射しており，適合範囲を十分に満たしていない．最高光度測定点(a) 左ライト(b) 右ライト

図 6 ハイビームの照射配光特性

は配光の同心円状のほぼ中心となっている．左右ライトの各照射方向の違いは，上下方向で大差ないが，4.2 ハイビームに対するロービームの照射特性

左右方向では約 27 cm（約 1.5 度）の差がある．特に，ロービームの照射方向を測定した左右ライト別の左ライトは大きく右方向を照射しているため，夜間実験結果を図 7 に示し，図中の □内は検査適合の範

走行時における前照灯照射方向としては，右ライト囲を表す．図 8 は，測定した車両の照射方向適合率をの照射と部分的に重なり合うことで前方の中心部か示す．適合率は左ライト 41.7 %，右ライト 43.3 %とら右側は視認性が向上するものの，左側の視認性はなり，左右ライト共に適合した車両は 21.7 %であっ低下する向きである．

た．適合率は，前述（4.1 項）のハイビームの実験と仮屋・武田：自動車用前照灯における照射特性の改善

同様に，配光特性などの影響により測定が不能の場合は不適合として含めている．左ライトの不適合方
向は，上方向と左方向が多く，右方向での不適合はな
い．右ライトの不適合方向は，上方向が最も多く，下及び左右方向の不適合もあり，ばらつきが大きい．上下方向の不適合が多いのは，ロービームの上下検査(a) 左ライト

適合範囲はハイビームに比べ狭く、約 5 割である点

図 9 ロービームの照射配光特性も影響していると考えられた．
ロービームの代表的な照射方向である，左上方向(b) 右ライト

4.3 検査基準に対する最適な調整方法の検討を照射する車両の配光特性を図 9 に示す．ロービー

4.1 及び 4.2 の実験結果をもとに，定期点検整備やムでは，左右のライト共にエルボー点は左上方向を継続検査での車両に対する前照灯照射方向の最適な照射しており適合範囲を満たしていない．これは日調整位置と低光度の照射特性について検討する．こ本の交通事情である車両が道路の左側走行のため，こでの最適な調整位置とは，ハイビームとロービー対向車への配慮したヘッドライトの設計が関係してム共に照射方向が検査基準に適合する割合の最も高いると考えられる．ただし，その変化量は現在の道路い位置とする．

運送車両法での検査適合範囲を大きく逸脱している．

(1) ロービーム照射方向の調整位置と適合率
ロービームの調整位置を，左ライトは左 7 cm 下 11

Vertical distance (cm/10m)

30

Low beam
Left light
Right light

20cm にすればハイビームの照射方向適合率は 94.9 %となり，右ライトは左 14 cm 下 9 cm にすれば 91.1 %となる．このように，ロービームを適合範囲中心（左右100 cm，下 7 cm）より左下方向に調整することにより，0照射方向適合率は左ライト 17.4 %，右ライト 3.6 %向-10上する．

-20(2) ハイビーム照射方向の調整位置と適合率
ハイビームの調整位置を，左ライトは右 5 cm 下 5-30-40-30-20-100102030

Horizontal distance (cm/10m)

図 7 ロービームの照射方向40cm にすればロービームの照射方向適合率は 61.8 %となり，右ライトは右 20 cm 下 9 cm にすれば 57.1 %となる．このように，ハイビームを適合範囲中心（左右0 cm，上下 0 cm）より右下方向に調整することによ100

り，照射方向適合率は左ライト 20.1 % , 右ライト

Pass rate (%)

8013.8 %向上する．
(3) 低光度の照射特性に対する検討

604041.7

ハイビーム及びロービーム共に光度が低く検査基43.3

準を満足しない場合の照射特性を検討する．ハイビ
21.7

20ームの照射特性は，照射方向と最高光度点がほぼ等しいため低光度でも照射方向の測定は可能であるが，0Left light

Right lightVehicle

図 8 ロービームの照射方向適合率（左右及び車両単位）

低光度のロービームの場合では，エルボー点が不明
瞭で測定毎に照射方向が異なり光度も変化する．

第一工業大学研究報告 第33号 （2021）

そこで，レンズ表面の劣化による低光度のヘッドない．

ライトに対して，検査基準に適合する光度に修正し次に，レンズ表面を修正した後のヘッドライトユた場合の照射特性の変化について調べた．修正方法

ニットの外観を図 13 に示し，その状態でのハイビーは，劣化したレンズ表面をヘッドライト用研磨剤にムとロービームの照射配光特性をそれぞれ図 14，図て研磨した後，清掃した．レンズ表面の修正以外の影

15 に示す．ハイビームの照射位置は左右ともほとん

響がないように，修正後ヘッドライトバルブの交換ど変化が見られないが，光度は左右とも修正前よりや照射方向の調整は行わない．

約 2 倍向上した．ロービームの照射位置は左右ライ

修正前ヘッドライトユニットの外観を図 10 に示し，トとも左右方向に大きく変化し，特に，右ロービームその状態でハイビームの照射方向を適合範囲の中心

ではエルボー点の捕捉ができるようになった．光度に調整した照射配光特性を図 11 に示す．また，ローについては，左ロービームは約 2 倍となり検査基準ビームに切替えた後の照射配光特性を図 12 に示す．

（6,400 cd 以上）に適合，右ロービームでは変化がほ

光度は，右ハイビームと左右のロービームが検査基とんどなかった．そこで，光度が変化しない原因を調準を満たしていない．特に，右ロービームはカットオべるために右ロービームの照射方向を検査基準中央

フラインが不明瞭でありエルボー点を捕捉できていに調整すると，検査基準に適合する光度となること(a) 左ライトユニット(b) 右ライトユニット(a) 左ライトユニット(b) 右ライトユニット

図 10 修正前ヘッドライトユニットの外観

図 13 修正後ヘッドライトユニットの外観(a) 左ライト(a) 左ライト(b) 右ライト(b) 右ライト

図 11 修正前ヘッドライトユニットの図 14 修正後ヘッドライトユニットのハイビーム照射配光特性

ハイビーム照射配光特性(a) 左ライト(b) 右ライト(a) 左ライト(b) 右ライト

図 12 修正前ヘッドライトユニットの図 15 修正後ヘッドライトユニットのロービーム照射配光特性

ロービーム照射配光特性

仮屋・武田：自動車用前照灯における照射特性の改善が確認できた．右ロービームの光度が向上しない原謝辞

因は，光度測定点が特定の位置（左方23 cm，下方11cm）

本研究は，公益財団法人三井住友海上福祉財団のに定められており，その測定点に光の照射が少ない支援を受けて実施したものであり，ここに記して謝ためであった．レンズの修正等によりカットオフラ

意を表する．

インが明瞭になれば，光度の向上のみならずエルボー点の捕捉が容易になる可能性が高い．
よって，ロービームでの照射方向の調整及び管理

参考文献
1) 内閣府, 令和 2 年度版交通安全白書, (2020), pp.47-

では，カットオフラインを明瞭にすることが重要で69.

あり，照射方向の安定化や夜間の視野確保につながhttps://www8.cao.go.jp/koutu/taisaku/r02kou_haku/pdf/ze

ると考えられる．

nbun/1-1-1.pdf, (参照 2021.4.8)
2) ミヒャエル・クラインケス, クリスチャン・シュミ

5. 結言
自動車用前照灯におけるハイビームとロービーム

ット, ユルゲン・ロッハー, Matrix LED ヘッドランプ―走行安全性を向上させる新技術, 自動車技術,の各検査基準を基に，前照灯試験機を用いて照射特Vol.68, No.12 (2014), pp.81-85.

性を調査した結果から，ロービームの適正な照射方

3) 小池輝夫，ヘッドランプの技術変遷と開発進化に

向と光度に対するハイビームの照射特性，さらにハよる安全性への貢献，自動車技術，Vol.74, No.2 (2020),

イビームの適正な照射方向と光度に対するロービー

pp.83-88.

ムの照射特性は，それぞれ検査基準を満足するもの

4) 伊藤紳一郎, 塚田由紀, 松井雅人, すれ違い用前ではないことが確認された．すべての車両がハイビ

照灯の照射方向の検出について, 自動車技術会 2016

ームとロービームの両方の検査基準に適合するには，

年秋季大会学術講演会講演予稿集, (2016), 20166279.

それぞれを測定及び調整しなければならず，今回の5) 仮屋孝二，武田隆宏，自動車検査基準に対する前実験で用いた，ハイビームとロービームの両照射方照灯の照射特性に関する評価, 日本機械学会 九州支

向が同時に調整される構造の 2 灯式前照灯車両では部 沖縄講演会, (2019), 523.

不可能である．よって，現在の審査手順（図 1 参照）

6) 仮屋孝二，武田隆宏，自動車用前照灯の照射特性

では，すべての車両の安全な照射特性は保障できなと検査基準の関係, 日本機械学会 2020 年度年次大会,

い．特に，ロービームの測定及び調整では，カットオ(2020), J18117.

フラインの明瞭さが重要であり，一定の光度がなけ

7) 画像処理式ヘッドライトテスタ IM-2773 自動正ればエルボー点を正確に測定できず，不適切な照射対式 サービスマニュアル, 株式会社アルティア,

方向は夜間走行時の視界不良につながる恐れが懸念(2013), pp.3-32.

される．

8) 自動車検査員・整備主任者の完成検査の実務, 整

また，軽自動車以外の車両や前照灯試験機の違いによる測定等，不明な点も残されている．今後，これらの評価結果を分析することで，より最適な照射方向の提案が出来るものと考えられ，前照灯の設計や検査基準再考の足掛かりになりうる．さらに照射特性のばらつきが高齢者の視野や視野狭窄症等の視覚障害者に及ぼす影響について検討することで，夜間運転時の交通事故削減に寄与できると考えられる．

研出版社, (2016), pp.96-98.