(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来、画像処理を利用したヘッドライトテスターで商用化されているものは殆どがモノクロカメラを使用したものである。そのような状況下において、本出願人等は、先に、カラーカメラを使用してヘッドライトの投射光をカラー画像処理することが可能なカラーヘッドライトテスターについての提案を行っている(特開2013−2969号)。カラーカメラ(カラーイメージセンサ)を使用することによって、ヘッドライトからの投射光のカラー画像分析を行うことが可能となり、モノクロカメラを使用した場合と比較してその情報量が豊富であるために、従来のモノクロカメラを使用したヘッドライトテスターでは不可能であった多様な分析を行うことが可能である。
【0003】
ヘッドライトのテストは、本来的には、10m前方に位置された外部スクリーン上に投射させた状態で行うものであるが、ヘッドライトテスターでは、受光部内に光学系と内部スクリーンとを配置して、その光学系を介して内部スクリーン上に投射させている。この様にヘッドライトからの投射光は光学系を介して内部スクリーン上に投射されるために、特に、カラー画像処理を行う場合には、光学系の色収差等の影響による誤差を補正することが重要となる。
【0004】
例えば、ヘッドライトの光源種別としては、ハロゲン、HID、LED等があるが、ヘッドライトからの投射光を使用してその光源種別を自動的に判定することは従来技術では不可能であった。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明の1実施例に基づいて構成されたカラーヘッドライトテスター10の概略正面図を示している。カラーヘッドライトテスター10は、概略的に、検査すべき自動車等の車両のヘッドライトからの投射光を受光する受光部11と、受光部11を上下左右に移動自在に支持している基台12と、基台12上に直立されたスタンド部14と、スタンド部14の上部に配置された表示部(モニター)15とを有している。基台12の底部には複数個の転動体12aが設けられており、これらの転動体12aは床面13上に敷設されている
図1において左右に延在している一対のレール(不図示)上に沿って移動可能である。図示例においては、スタンド部14は垂直方向に延在しているガイド棒14bが取り付けられており、更に、ガイド棒14bに沿って上下方向に移動自在にブラケット14cが設けられている。又、ブラケット14cはガイド棒14b周りに手動的に回転自在に設けられており、所望の回転位置においてガイド棒14bに対して固定させることが可能である。受光部11はブラケット14c上に取り付けられているので、受光部11はガイド棒14bに沿って上下方向に且つガイド棒14bの中心軸周りに移動制御可能である。受光部11にはファインダー(望遠鏡)11aが取り付けられており、検査すべきヘッドライトの向きと整合させるべく受光部11をガイド棒14b周りに回転させることが可能である。更に、スタンド部14内には受光部11の上下方向の移動を制御する第1駆動制御部と、基台12の左右方向の移動を制御する第2駆動制御部とが設けられている。スタンド部14には、更に、複数個のスイッチを包含しているコンソールパネル14aが設けられており、オペレータはこのコンソールパネル14aを介してデータを入力してカラーヘッドライトテスター10の動作を制御することが可能である。表示部15は、種々の検査状態や検査結果を表示することが可能なLCDディスプレイ等を有している。
【0013】
図示例においては、受光部11の上にデータ処理装置21が設けられており、後述する如く、受光部11によって受光された検査すべきヘッドライトからの投射光を画像処理するための種々の回路要素がデータ処理装置21内に設けられている。尚、データ処理装置21は、本図示例においては、受光部11の上に設けられているが、データ処理装置21は、必ずしも、受光部11の上に設けることが必要なものではなく、カラーヘッドライトテスター10のその他の箇所、例えば、スタンド部14内に設けることも可能であり、更に、無線接続を使用する場合には、カラーヘッドライトテスター10とは離れた位置に設けることも可能である。データ処理装置21は、受光部11内に設けられている後述する撮像装置(カメラ)からのデータを有線又は無線などにより受け取ることが可能なように接続されていることが必要であるに過ぎない。
【0014】
図2(A)乃至(D)は、受光部11の内部構成の幾つかの実施形態を概略的に示している。
図2(A)に示されている実施例から明らかな如く、受光部11はハウジングとしての機能を具備しており、その前面には主レンズ17が設けられており、主レンズ17は、検査すべきヘッドライトLからの投射光を受光するように位置されている。即ち、ヘッドライトのテストを行う場合には、検査すべきヘッドライトLと主レンズ17との間の距離を所定の試験距離D(通常は、1m)に設定することが必要である。従って、通常は、検査すべきヘッドライトLを装着した自動車などの車両を自走させてカラーヘッドライトテスター10の主レンズ17の前方で試験距離Dの位置にヘッドライトLを位置させる。一方、カラーヘッドライトテスター10を前後方向にも移動自在に設けて、カラーヘッドライトテスター10を検査すべきヘッドライトLに対して所定の試験距離Dの位置に設定する構成とすることも可能であることは勿論である。
【0015】
主レンズ17は、通常、フレネルレンズであり、受光部11の大きさ、特にその長さを極力最小とさせるために使用されている。即ち、ヘッドライトのテストは、本来は、ヘッドライトの10m前方に位置させた外部スクリーン上にヘッドライトからの投射光を投射させて目視により行うものであるが、ヘッドライトテスターにおいては、フレネルレンズを含む光学系を使用することによって、10mスクリーン上の配光パターンを受光部11内部のスクリーン上に再現させる構成となっている。この10mスクリーンの再現については後に更に詳細に説明する。
図2(A)に示されている如く、受光部11内には、主レンズ17の光軸上に一対の第1及び第2ハーフミラー22,18が設けられている。従って、ヘッドライトLからの投射光を主レンズ17を通過した後に、第1ハーフミラー22によってその一部が透過される共にその残部は上方へ反射される。第1ハーフミラー22からの透過光は第2ハーフミラー18を透過して内部スクリーンとしての測定用スクリーン19上に投射光の配光画像が形成される。後述するように、測定用スクリーン19と主レンズ17との間の距離は前述した10m再現に基づいて決定されるものである。
【0016】
第2ハーフミラー18の垂直上方にはカラー画像測定用撮像装置としての測定用カメラ20が設けられており、測定用カメラ20は第2ハーフミラー18で反射される測定用スクリーン19上の投射光の配光画像を撮像する。測定用カメラ20はカラーカメラであり、測定用スクリーン19上の配光画像をカラー画像として撮像する。測定用カメラ20は受光部11の上部に設けられているデータ処理装置21に接続されており、測定用カメラ20からのデータはデータ処理装置21に供給される。一方、第1ハーフミラー22の垂直上方には第3ミラー23が設けられており、第1ハーフミラーからの反射光を反射させて正対用撮像装置としての正対用カメラ24へ入力させる。正対用カメラ24はカラーカメラとすることも可能であるが、モノクロカメラとすることも可能である。正対用カメラ24も受光部11に取り付けられており、更に、データ処理装置21と接続されており、正対用カメラ24からのデータもデータ処理装置21に供給される。尚、正対用カメラ24は、ヘッドライトLに対してカラーヘッドライトテスター10、より特定的には受光部11の主レンズ17の中心17a、を正対させるために使用されるものであるから、正対用カメラ24は、ヘッドライトL自身の画像を撮像する位置関係に配置されており、後に詳述する如く、投射光の配光画像を撮像する測定用カメラ20とは配置条件が異なっている。
【0017】
図2(B)は受光部11の別の実施例の構成を示している。
図2(B)の実施例の構成は
図2(A)の実施例の構成と基本的に同じであるが、
図2(A)の実施例における構成から第1ハーフミラー22と、第3ミラー23と、正対用カメラ24とを取り除いたものと同じである。従って、
図2(B)の受光部11はスクリーン19上に投射されるヘッドライトLからの配光画像のみを処理するものであって、受光部11では正対機能を司るものではない。正対動作は受光部11とは別の要素を使用して行うことが必要である。
【0018】
図2(C)は受光部11の更に別の実施例の構成を示しており、この場合には、
図2(A)の実施例の構成から測定用カメラ20及びそれと関連する第2ハーフミラー18及びスクリーン19を削除している。従って、
図2(C)の受光部11は正対用カメラ24によってヘッドライトLに対する正対動作のみを司るものであって、ヘッドライトLの投射光の配光パターンを撮像するものではない。
図2(D)は受光部11の更に別の実施例の構成を示しており、それは
図2(C)の実施例の構成において正対用カメラ24と第3ミラー23との受光部長手軸方向における配置関係を反転させたものである。従って、第3ミラーの角度配置も第1ハーフミラー22からの反射光を正対用カメラ24へ反射させることが可能な状態に変更されている。この場合にも、受光部11は正対用カメラ24によるヘッドライトLに対する正対動作のみを司るものである。
【0019】
図3は、データ処理装置21と関連部品との接続関係を示したブロック図である。データ処理装置21は画像処理装置30と制御部31とを有しており、画像処理装置30はカラー配光画像を撮像する測定用カメラ20からカラー画像データとしてのRGBデータを受け取り、一方、正対用カメラ24からのヘッドライトLの撮像データを受け取る。画像処理装置30は、例えば、CPUやメモリ等からなるコンピュータシステムから構成されており、メモリは、本カラーヘッドライトテスター10の動作を制御するプログラム等を格納しているROMや、該プログラムに従って処理中の種々のデータを一時的に格納するRAM等を包含している。画像処理装置30は表示部(モニター)15と接続されており、プログラムに従って処理された結果及び/又は種々の設定条件等を表示部15に表示させる。更に、画像処理装置30は制御部31に接続されており、制御部31はオペレータの入力を受け取る種々のスイッチ等を包含しているコンソール(制御部)14aに接続されると共に、受光部11を上下左右に移動させる駆動装置及び受光部11の上下左右方向の位置制御を規制するリミター等を包含している上下左右駆動装置及び検知器14dと接続している。
【0020】
図4は、受光部11内で10m再現を行う場合の関係式を示しており、それは交通安全公害研究所(現在の交通安全環境研究所)から公表されているものである。即ち、ヘッドライトのテストは、本来的には、ヘッドライトの前方10mに位置された外部スクリーン上に投射光を照射して、該スクリーン上における配光パターンに基づいて目視により行うこととなっている。ヘッドライトテスターはこの様なヘッドライトのテストを実効的に行うために10m再現構成を採用している。即ち、
図4に示されている如く、ヘッドライトLの前方10mの位置Aに外部スクリーンが配置されておりそこにヘッドライトLからの投射光が照射されて該外部スクリーン上にはヘッドライトLの投射光の配光パターンが目視により確認できるものとする。そこで、ヘッドライトテスターにおいて10m再現を行う場合には、ヘッドライトLの1m前方に受光部11の主レンズ17を配置させ、主レンズ17の焦点距離fによって、主レンズ17に入射されるヘッドライトLの投射光は主レンズ17から距離xにおける位置Bに配置されている内部スクリーン19上に投射光の配光パターンが映し出されることとなる。この時に、外部スクリーンA上の大きさaは内部スクリーンB上においては大きさyとなる。この様に主レンズ17の焦点距離を適切に選択することによって、主レンズ17と位置Bにおける内部スクリーン19との間の距離xを適切に決定することが可能となる。即ち、主レンズ17と内部スクリーン19とを受光部11内に配置させることが可能となり、ヘッドライトテスターにおいて10m再現を実現することが可能となる。
【0021】
図4に関連して
図5も参照して説明すると、測定用カメラ20は受光部11内の位置Bにおける内部スクリーン19上に映し出されるヘッドライトLからの投射光のカラー配光パターンを撮像するものである。測定用カメラ20はレンズ20aと半導体イメージセンサ20bとを有しており、レンズ20aは内部スクリーン19から距離z(ワークディスタンス)の位置に位置されている。従って、内部スクリーン19上の投射光の配光パターンはレンズ20aを介して半導体イメージセンサ20b上に結像されることとなり、これにより、測定用カメラ20によって内部スクリーン19上のカラー配光画像を撮像することが可能である。半導体イメージセンサ20bとしては、CCD又はCMOSを使用することが可能である。
【0022】
図4と
図5の関係を
図6にまとめて示してある。即ち、
図6に示されているように、ヘッドライトテストにおいて本来的に予定されている大型の10mスクリーン25は、主レンズ17の焦点距離fによって受光部11内の小型の内部スクリーン19に再現されており、内部スクリーン19上のカラー配光画像は測定用カメラ20のレンズ20aを介して半導体イメージセンサ20b上に結像される。ここで、xは10m相関距離(主レンズ17と内部スクリーン19との間の距離)であり、zは内部スクリーン19と測定用カメラ20又はそのイメージセンサ20bとの間のワークディスタンスである。
【0023】
測定用カメラ20内の半導体イメージセンサ20bは好適にはCCDから構成されており、公知の如く、複数個の画素からなる2次元配列を有している。イメージセンサ20bは単板式又は多板式とすることが可能であり、単板式の場合には、2次元マトリクスの形状に配列された複数個の画素の各々の上に3原色であるR(赤)、G(緑)、B(青)の内のいずれか一つのカラーフィルタが配設されている。この場合のカラーフィルタの配列は所謂ベイヤー配列とすることが一般的であるが、本発明はそのような特定の配列のみに制限されるべきものではない。この様なカラーフィルターの配列の場合には、各画素からは対応したフィルターに従う色成分の光量に応じた電荷が画素データとして得られるに過ぎない。従って、測定用カメラ20では、得られた画素データをA/D変換した後に、所定数の周辺の画素のデータを基に色補間処理を行って、各画素において欠如する他の残りの2つの原色成分のデータを発生する。この様にして半導体イメージセンサ20bとして単板式を使用した場合には、測定用カメラ20は、上述した如き色補間処理を行うことによって、各画素に対するデジタルのRGB夫々のデータ(レベルが0〜255の範囲内のデジタルデータ)を発生し出力する。一方、半導体イメージセンサ20bが多板式である場合には、各画素から直接的にRGBの夫々のデータが得られるので、測定用カメラ20は、夫々のRGBデータをA/D変換した後にRGBデータ(レベルが0〜255の範囲内のデジタルデータ)として出力する。
【0024】
1実施例においては、イメージセンサ20bとして、640個(横)×480個(縦)からなる2次元配列の画素からなる測定領域を有するCCDイメージセンサを使用している。
【0025】
次に、本発明に基づいて、カラー画像処理を行うことによってヘッドライトの光源種別判定を自動的に行う構成について特に
図7を参照して説明する。
図7は、本発明者等の鋭意研究の結果得られた多数のハロゲンランプとHIDランプとについてのRGB相対強度比率を測定した結果をまとめたものである。この結果を、例えば、G/Rを横軸にとり|G−R|を縦軸にとってプロットすると、ハロゲンランプとHIDランプの夫々の領域が明確に区別されることが明らかである。従って、
図7に示されているRGBの相対強度比率をテーブル等の形態で画像処理装置30内に格納しておけば、検査すべきヘッドライトLがハロゲンランプ(暖色系ランプ)であるか、又はHIDランプ(寒色系ランプ)であるかを本カラーヘッドライトテスター10によって自動的に判別することが可能である。
【0026】
図7に示されている条件を画像処理装置30のメモリ内にテーブルとして格納する場合には多数の形態を取ることが可能であり、少なくとも以下の3つのテーブルの具体例を構成することが可能である。
【0027】
(1)G/Rのみをパラメータとする場合
0.0≦G/R≦1.19 → ハロゲンランプ
1.20≦G/R≦1.79 → HIDランプ
(2)|G−R|のみをパラメータとする場合
1.0≦|G−R|<30 → ハロゲンランプ
30≦|G−R|≦80 → HIDランプ
(3)G/Rと|G−R|との両方をパラメータとする場合
0.0≦G/R≦1.19且つ1.0≦|G−R|<30 → ハロゲンランプ
1.20≦G/R≦1.79且つ1.0≦|G−R|≦80 → HIDランプ
本カラーヘッドライトテスター10において、検査すべきヘッドライトLの種別判定を行う動作について説明すると、先ず、検査すべきヘッドライトLからの投射光を受光部11の内部スクリーン19上に投射させる。内部スクリーン19上の配光パターンは測定用カメラ20のイメージセンサ20b上に結像され、イメージセンサ20bの夫々の画素に対してRGBデータが該配光パターンに従って測定用カメラ20から発生される。そして、配光パターン内の最高輝度値Yを抽出し、その最高輝度値Yが所定の範囲(例えば、195以上220以下の範囲)内に入ることを確保する。
【0028】
尚、各画素に対しての輝度値とRGBデータとの関係は次式で表される。
【0029】
Y=r×R+g×G+b×B
尚、RGBは各画素のRGBの夫々のデジタルデータ(0乃至255)であり、rgbはRGBの夫々の重み付けとしての係数(rgb係数をまとめてY係数とも呼称される)。
【0030】
1実施例においては、測定用カメラ20はデフォルト値として、色温度3170Kにおいて以下のrgb係数値を有している。
【0031】
r=0.4111
g=0.5461
b=0.0428
従って、これらのrgb係数値及びRGBデータを使用して、各画素の輝度値Yを計算することが可能である。そして、その場合に、抽出された最高輝度値Yが前記所定の範囲内に入ることを確保するということは、測定用カメラ20はシャッター速度を調整することが可能であり、そのシャッター速度を適切な値に設定するためである。即ち、先ずシャッター速度を下限値に設定すると、多くの画素からのRGBデータは飽和値(255)となるので、各画素からのRGBデータが255以下となるようにシャッター速度を順次上げていく。この場合に、初めは荒く、即ち所定数の画素毎に、飛ばしながら処理し、目標値に近づいたらより細かく処理を行う。そして、抽出された最高輝度値Yが前記所定の範囲内に収まることを確保する。
【0032】
以上の処理によって抽出された最高輝度値Yに対応する画素におけるRGBデータに基づいて前述したG/R及び|G−R|等の相対強度比率を計算することが可能である。別の実施形態においては、そのようにして抽出された最高輝度値Yに対応する画素の周辺の所定数の画素(例えば、10×10個の画素)に基づいて上記相対強度比率を計算することも可能である。
【0033】
更に、上述した如く、各画素の輝度値Yを計算する場合には、各画素のRGBデータを使用して計算することが可能であるが、別の実施形態としては、そのようにして計算された各画素の輝度値Yに基づいて、周辺画素(例えば、3×3個の画素)の夫々の輝度値Yとの平均値を中心画素の輝度値Yとして置換させることも可能である。
【0034】
上述した如くに計算された相対強度比率に基づいて、検査中のヘッドライトLがハロゲンランプ(暖色系ランプ)であるか、又はHIDランプ(寒色系ランプ)であるかの種別の判定を自動的に行うことが可能である。
【0035】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明はこれらの具体的実施例のいずれかに制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、上述した実施例においては、ヘッドライト光源種別判定のパラメータとして、G/Rと|G−R|との2つのパラメータを使用しているが、測定用カメラ20からはRGBの3つのデータが出力されるものであるから、これらの3つのRGBデータの内の任意の2つを選択して比率及び/又は差などのパラメータを構成してヘッドライト光源種別判定のパラメータとして使用することが可能であることは勿論である。更に、上述した実施例においては、光源種別としては、ハロゲンランプとHIDランプとを採用しているが、その他の光源としてはLEDランプもあるので、LEDランプに対しても本発明を適用可能であることは勿論である。