JPH0562655A - 白熱電球におけるフイラメント及びシエードの位置調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 灯具への電球の取付及び位置決め用に設けら
れるフランジを基準としたすれ違いビーム用フィランメ
ント及びシェードの位置調整に要する時間を短縮する。 【構成】 一定の距離をおいて離間された面発光のバッ
クライト２、２′間に白熱電球３を配置する。電球３の
光軸回りの角度検出用にビデオカメラ６を設け、すれ違
いビーム用のサブフィラメント９やその下半部を覆うシ
ェード１０を電球３の斜め前方から撮影し、シェード１
０の前端部１１が撮影中心に来るようにカメラ位置を設
定する。位置調整制御部１８は撮影画像に基づいてシェ
ード１０の側縁と前縁との２辺間のなす角度状況から水
平面に対するシェード１０の傾斜状態を知り、この角度
がゼロ、つまり、撮影画像におけるシェード前端部の側
縁と前縁が一直線状となるようにサーボ制御部２７に指
令を送る。サーボ制御部２７の制御下に置かれたマニピ
ュレータ２８がガラス球７及び口金部１５をフランジ１
６に対して光軸回りに回動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、灯具への電球の取付及
び位置決め用に設けられるフランジを基準としたすれ違
いビーム用フィランメント及びシェードの位置調整に関
して、調整時間の短縮化を図ることができる新規な白熱
電球におけるフィラメント及びシェードの位置調整方法
を提案しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】白熱電球の製造においては、焦点合わせ
のためのアライニング作業が必要とされ、図９に示すよ
うなＨ４型電球ａの場合には、ガラス球ｂを口金部ｃに
取り付けた後、フランジｄ（図示は省略するが灯具への
取り付けにあたっての位置決めのために突片が形成され
ている。）を口金部ｃに外挿して固定する際に、固定前
に口金部ｃに対するフランジｄの取付姿勢についての調
整を要する。

【０００３】即ち、ガラス球ｂ内には、走行ビーム用の
メインフィラメントｅの前方にすれ違いビーム用のサブ
フィラメントｆが配置されるとともに、すれ違いビーム
用のサブフィラメントｆの下半部を覆うようにシェード
ｇが配置されており、フランジｄの後端面ｈを基準面と
してサブフィラメントｆ及びシェードｇが規格の範囲内
に位置されるように、フランジｄに対してガラス球ｂ及
び口金部ｃを動かすことで両者間の位置調整を行う。

【０００４】その際、ガラス球ｂ及び口金部ｃの姿勢制
御に関して４つの自由度があり、電球ａの前後に延びる
軸（これを「Ｚ軸」とすると電球の光軸に相当する。）
方向へのスライド、Ｚ軸回りの回転（回転軸を「θ軸」
とする。）、基準面内におけるフランジｄの中心Ｏを回
動中心として互いに直交する接線方向（これらをそれぞ
れ「Ｘ軸」、「Ｙ軸」とする。）への傾動をそれぞれ制
御する必要が生じる。

【０００５】上記のアライニング作業を自動化するため
には、サブフィラメントｆ及びシェードｇの状態を光学
的に検出して画像処理を行い、処理結果を踏まえた上で
基準面に対するガラス球ｂ及び口金部ｃの姿勢制御を行
うのが常套手段であり、θ軸についての状態検出に関し
ては、例えば、図１０及び図１１に示すような方法が採
られる。

【０００６】図１０においてサブフィラメントｆはその
後端ｉがリード線ｊに溶接され、その前端ｋがシェード
ｇの前端部ｌに形成された突条部ｍに溶接されている。

【０００７】サブフィラメントｆ及びシェードｇに真横
（矢印Ｌで示す。）から光を照射して、反対側から図示
しないビデオカメラで撮影したとき（検出方向を矢印Ｄ
で示す。）の画像ｎを概略的に示したものが図１１であ
る。

【０００８】図中の斜線部が画像であり、ｏがシェード
ｇの画像、ｐがサブフィラメントｆの画像をそれぞれ示
している。

【０００９】ｑは画像ｏとｐとの間に生じる隙間であ
り、サブフィラメントｆのコイル部ｒと前端ｋ、そして
シェードｇのエッジｓと前端部ｌの突条部ｍとによって
囲まれた部分が検出方向に投影されたものである。

【００１０】この隙間ｑの面積は、シェードｇが水平面
に対してにどれだけ傾いているかに応じて異なり、図１
２に概念的に示すように横軸に水平面を基準とした角度
θをとり、縦軸に隙間ｑの面積（これを「Ａ」と記
す。）をとってグラフ化するとθ＝０゜で面積Ａが最大
面積Ａｍａｘとなり、θ＝０゜から離れるにつれて面積
Ａが小さくなっていく。

【００１１】よって、この面積Ａが最大になるようにサ
ブフィラメントｆ及びシェードｇをθ軸について回転す
ればシェードｇの姿勢を水平の状態に調整することがで
きる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した方
法では、電球のθ軸についての調整に時間がかかるとい
う問題がある。

【００１３】即ち、調整前において水平面に対するシェ
ードｇの傾斜角が不明であるため、ガラス球ｂ及び口金
部ｃをθ軸に関して試行的に回転させてみないことには
面積Ａがその最大値Ａｍａｘになる状態を探し出すこと
ができない。

【００１４】例えば、図１２のグラフの下段に示すよう
に位置決め調整前におけるシェードｇの姿勢が点ＰＳで
代表され、水平面に対してΔθの角度だけ傾いていたと
する。

【００１５】ビデオカメラが最初に撮えた画像のみでは
シェードｇが水平面に対してどちら側にどれだけの角度
で傾斜しているかは全くわからないため、図１２の軌跡
ｔに示すように電球を仮にある方向に回してみる必要が
ある。

【００１６】今仮に、電球の正面から見て時計回り方向
をθの正方向とし、反時計回り方向をθの負方向とする
と、軌跡ｔでは点ＰＳに示す状態から電球を反時計回り
に回転し、この時の撮影画像における隙間面積Ａが点Ｐ
Ｓに対応する隙間面積に比して小さくなることから、逆
の方向に回していたことが判明し、θの正方向へと回転
方向を逆転する。

【００１７】すると今度は隙間面積Ａが大きくなって行
くが、最大面積Ａｍａｘとなる水平位置は、一旦この位
置を通り越した後でないと判別できないため、位置決め
制御にハンチングが生じ、余分な調整操作に時間を費や
してしまうことになる。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た課題を解決するために、投影用光源とカメラとの間に
白熱電球を配置し、電球の光軸方向を前後方向として電
球の斜め前方からシェードの前端部を撮影するにあたっ
てフィラメントの前端部が固定されているシェードの前
端部の側縁及び前縁が画像中心に位置するようにカメラ
の位置設定を行い、シェードの前端部の撮影画像から該
前端部の側縁と前縁との交錯状況又は両者間になす角度
を検出することによってシェードの水平面に対する傾斜
方向あるいは傾斜方向及び角度を求め、それからガラス
球及び口金部をフランジに対して光軸回りに回動して撮
影画像におけるシェード前端部の側縁と前縁が一直線状
となるように調整した後、フランジを口金部に固定する
ようにしたものある。

【００１９】

【作用】本発明によれば、シェードの前端部を電球の斜
め前方から撮影し、撮影画像からシェード前端部の側縁
と前縁との交錯状況又は両者間になす角度を検出するこ
とによって、シェードが水平面に対してどの向きにどの
程度の角度をもって傾いているかが直ちに明かとなるた
め、シェードの傾斜姿勢を判断するための試行的な操作
が不要となり、また、調整時にシェードの水平状態を通
り越してしまうといった時間の無駄がなくなるので調整
時間を大幅に短縮することができる。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明をＨ４型電球のフィラメント
及びシェードの位置調整方法に適用した実施例に従って
説明する。

【００２１】図１はアライニング装置１の概要を示し、
図２はカメラ配置を示すものである。

【００２２】図２において２、２′は面発光のバックラ
イトであり、高周波点灯による蛍光灯が光源とされてい
る。

【００２３】バックライト２と２′は電球３を挟んで互
いに反対側に配置されている。

【００２４】電球３の姿勢制御については前述したよう
に４つの自由度があり、電球３の前後、つまり、電球３
の光軸方向に延びるＺ軸方向へのスライド、θ軸に関す
る回動、互いに直交するＸ、Ｙ軸方向への傾動を撮らえ
るために、３台のビデオカメラ４、５、６が配置されて
いる。

【００２５】ビデオカメラ４、５は電球３のＸ、Ｙ、Ｚ
軸に関する変位を検出するために設けられており、ビデ
オカメラ５は、電球３を真横から撮影するように配置さ
れ、ビデオカメラ４はＺ軸及びＹ軸を含む面に関してバ
ックライト２′の反対側に位置するとともに電球３を斜
め方向から撮影するように配置されている。

【００２６】ビデオカメラ６は電球３のθ軸に関する角
度を検出するために設けられており、ビデオカメラ４と
は対称的にＺ軸及びＹ軸を含む面に関してバックライト
２の反対側に位置するとともに電球３を斜め方向から撮
影するように配置されている。

【００２７】尚、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に関する位置の検出につ
いては従来と何等変わるところはないので、以下ではθ
軸の角度検出を中心に説明する。

【００２８】図１に示すように、バックライト２の照射
光は電球３に向けて照射され、その反射光が電球３を挟
んでバックライト２の反対側に位置するビデオカメラ６
に到達する。

【００２９】その際ビデオカメラ６は電球３を真横から
撮らえている訳ではなく、上述のように斜め前方から電
球３を撮影するように配置されている。

【００３０】電球３は、図３に示すように、ガラス球７
内に走行ビーム用のメインフィラメント８とすれ違いビ
ーム用のサブフィラメント９とが配置され、メインフィ
ラメント８の前方に位置するサブフィラメント９はその
下半部がシェード１０によって覆われている。

【００３１】シェード１０はサブフィラメント９の照射
範囲を制限し、そのエッジ１０ａ、１０ａによって、す
れ違いビーム配光の明暗境界線を規定すために設けられ
ている。

【００３２】サブフィラメント９の一端はシェード１０
の前端部１１に形成された突条部１１ａに溶接され、他
端はリード線１２に溶接されており、シェード１０の下
面がリード線１３の先端部に溶接されている。また、メ
インフィラメント８がリード線１４と１３との間に跨っ
て溶接されている。

【００３３】また、ガラス球７の図示しないピンチシー
ル部が口金部１５に嵌挿された後口金部１５に外挿状に
フランジ１６が取り付けられようになっており、フラン
ジ１６の後端面１６ａを基準面としてＸ、Ｙ、Ｚ軸に関
する位置決めやθ軸に関する角度調整が行われることは
前述した通りである。

【００３４】尚、フランジ１６には図示しない灯具への
取付にあたって電球３の回転方向及び前後方向の位置を
規定するための位置決め用突片１７、１７、１７が形成
されている。

【００３５】上記したビデオカメラ６が出力する画像信
号は、位置調整制御部１８に送られ、ここで電球の姿勢
についての検出や判定処理がなされる。

【００３６】位置調整制御部１８は、マイクロコンピュ
ータ等を用いて構成され、画像情報に基づいてθ軸に関
するシェード１０の傾斜状態を検出して、シェード１０
を水平の状態にするためには現在の姿勢からθ軸に関し
てどちらの方向にどれだけの角度をもって口金部１５を
回動すればよいかを判断するとともに、シェード１０が
水平の状態に調整されたことを確認する等の処理を行っ
ている。

【００３７】図４はサブフィラメント９とシェード１０
とを拡大して示すものであり、矢印Ｅで示すビデオカメ
ラ６の視線方向から撮影したシェード１０の前端部１１
の画像を図５に示す。

【００３８】図５の（ａ）は、電球の正面から見たとき
にシェード１０の前端部１１が左下がりに傾いた状態の
画像を示し、図５の（ｂ）はシェード１０の前端部１１
が水平な状態の画像を示し、図５の（ｃ）はシェード１
０の前端部１１が右下がりに傾いた状態の画像を示して
いる。

【００３９】水平面に対して傾いた状態のシェード１０
の前端部１１にバックライト光が照射されると、前端部
１１の上面又は下面が明るく照らし出されるため、前端
部１１の側縁１１ｂと前縁１１ｃは相対的に暗くなって
撮像される。つまり、シェード１０が水平面に対して±
５゜〜±８゜以内の傾斜角度をもっている場合にシェー
ド１０の上面又は下面がバックライト光を反射して撮影
画像上白く映し出されるため、これに比して暗い部分と
して映し出される前端部１１の側縁１１ｂと前縁１１ｃ
のみを抽出することができる。

【００４０】図５において斜線で示す部分１９、２０、
２１が前端部１１の側縁１１ｂ及び／又は前縁１１ｃに
相当する画像を示しており、破線で示す部分は画像のコ
ントラスト調整により消去される前端部１１の上面又は
下面に相当する部分を示している。

【００４１】図５（ａ）に示す画像部分１９は、前端部
１１の側縁１１ｂに相当する画像部分１９ａと前縁１１
ｃに相当する画像部分１９ｂとからなり、画像部分１９
ａのうち突条部１１ａの側縁に相当する画像部分を除い
て直線とみなした場合に、これを基準として直線状の画
像部分１９ｂがある角度（これを「α」とする。）をな
している。

【００４２】図５（ｂ）では画像部分２０において前端
部１１の側縁１１ｂに相当する画像部分と、前縁１１ｃ
に相当する画像部分と一直線状につながっており、両者
の境は現れない。

【００４３】図５（ｃ）に示す画像部分２１は、前端部
１１の側縁１１ｂに相当する画像部分２１ａと前縁１１
ｃに相当する画像部分２１ｂとからなり、画像部分２１
ａのうち突条部１１ａの側縁に相当する画像部分を除い
て直線とみなした場合に、これを基準として直線状の画
像部分２１ｂがある角度（これを「α′」とする。）を
なしている。

【００４４】水平状態の画像を基準として画像部分１９
と２０とを比較するとシェードの傾斜状態が明らかとな
り、図５において反時計回り方向を角度の正方向とすれ
ば、図５（ａ）ではα＞０であり、図５（ｃ）ではα′
＜０となる。

【００４５】このように撮影画像においてシェード１０
の前端部１１の側縁部のみを抽出して水平面に対するシ
ェード１０の傾斜姿勢を直接に検出することができ、シ
ェード１０を現在の状態からθ軸に関してどの方向にど
れくらいの角度をもって回動すればシェード１０が水平
状態になるかを知ることができる。

【００４６】よって、シェード１０の水平状態を検出す
るための試行的な回動操作は不要となり、また水平状態
を通り越して余分な回動を伴うことがないので調整時間
が大幅に短縮される。

【００４７】図６はシェード１０の前端部１１について
特徴抽出を行う際の検出ポイントの設定例を示すもので
ある。

【００４８】図中、斜線で示す暗部のうち、撮影画像の
特定領域を切り出すための抽出枠２２の略中央に位置す
る画像部分２３が前端部１１の前縁１１ｃに相当し、縦
長の画枠２４内に位置する輪郭２５と横長の画枠２６の
枠縁との交点Ｐ、Ｑが検出ポイントとされる。

【００４９】これらの検出ポイントＰ、Ｑの相対位置か
らシェード１０の水平面に対する傾きを判別することが
できる。

【００５０】上記した画像処理は位置調整制御部１８で
行われ、処理結果に応じてシェード１０の姿勢を水平状
態に調整するための信号が後段のサーボ制御部２７に送
出される。尚、ビデオカメラ４、５の撮影画像に基づい
てＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置決めについての画像処理がな
されることは勿論である。

【００５１】サーボ制御部２７はマニピュレータ２８の
駆動軸の動作制御を行い、電球３の姿勢を調整する。

【００５２】図７はマニピュレータ２８の駆動機構を図
記号を用いて示すものである。

【００５３】Ｘ、Ｙ、Ｚ軸にそれぞれ対応する直動関節
２９、３０、３１は、直交座標型の移動機構を構成し、
それぞれモータによって駆動されるようになっている。

【００５４】３２はハンドであり、自由継手３３（図で
は「○」の記号で示す。）を介してＺ軸に連結されてい
る。

【００５５】自由継手３３は図８に示すように４軸構成
とされ、手先の回転に係る回動軸β軸やスライドに関す
るｚ軸、そして手先の振りに関する２つの回動軸γ、
γ′についての動きが許される構造となっている。そし
て、β軸が上記したθ軸に相当し、β軸に関する回転関
節はモータ駆動とされている。

【００５６】電球３のフランジ１６は図示しない固定用
治具に取り付けられるようになっており、フランジ１６
の後端面１６ａを基準としてマニピュレータ２８のハン
ド３２が電球３の口金部１５の後端寄りの部分を掴んで
ガラス球７及口金部８の姿勢を正し、サブフィラメント
９及びシェード１０に関する位置決め調整を行った後、
フランジ１６を口金部１５に溶接してアライニング作業
が終了する。

【００５７】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明によれば、シェードの前端部を電球の斜め前
方から撮影し、撮影画像からシェード前端部の側縁と前
縁との交錯状況や両者間の角度を検出することによっ
て、少なくともシェードが水平面に対してどちら向きに
傾いているかが直ちに明かとなるため、電球の光軸回り
の調整を速やかに行うことができ、またそのために装置
が複雑で大掛かりなものになるといた不都合がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアライニング装置の概要を示す図
である。

【図２】ビデオカメラの配置を示す斜視図である。

【図３】後方から見た電球の斜視図である。

【図４】サブフィラメント及びシェードを示す拡大斜視
図である。

【図５】シェードの前端部を斜め前方から撮影した画像
を示す概略図であり、（ａ）は正面からみてシェードの
左肩が下がった状態の画像、（ｂ）はシェードが水平状
態のときの画像、（ｃ）は正面からみてシェードの右肩
が下がった状態の画像をそれぞれ示す図である。

【図６】画像処理上の検出ポイントの設定例について示
す図である。

【図７】マニピュレータに関する駆動機構を示す概略図
である。

【図８】自由継手の斜視図である。

【図９】アライニングについて説明するための電球の側
面図である。

【図１０】θ軸に関する従来の検出方法について説明す
るためにサブフィラメント及びシェードを拡大して示す
斜視図である。

【図１１】従来の検出方法による撮影画像を示す概略図
である。

【図１２】従来の検出方法とその問題を示すグラフ図で
ある。

【符号の説明】

２ 投影用光源 ３ 白熱電球 ６ カメラ ７ ガラス球 ９ フィラメント １０ シェード １１ 前端部 １１ｂ 側縁 １１ｃ 前縁 １５ 口金部 １６ フランジ １７ 位置決め部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィラメントとその下半部を覆うシェー
   ドとが配置されたガラス球が口金部に支持され、灯具に
   対する電球の位置決め部が形成された電球取付用のフラ
   ンジが口金部に固定されてなる電球においてガラス球及
   び口金部とフランジとの相対的な位置関係を調整するこ
   とによって焦点合わせを行う白熱電球におけるフィラメ
   ント及びシェードの位置調整方法であって、 （イ）電球の光軸方向を前後方向として電球の斜め前方
   からシェードの前端部を撮影するように投影用光源とカ
   メラとの間に白熱電球を配置すると共に、フィラメント
   の前端部が固定されているシェードの前端部の側縁及び
   前縁が画像中心に位置するようにカメラ位置の設定を行
   い、 （ロ）シェードの前端部の撮影画像から該前端部の側縁
   と前縁との交錯状況又は両者間になす角度を検出をする
   ことによって、シェードの水平面に対する傾斜方向ある
   いは傾斜方向及び角度を求め、 （ハ）ガラス球及び口金部をフランジに対して光軸回り
   に回動して、撮影画像におけるシェード前端部の側縁と
   前縁が一直線状となるように調整した後フランジを口金
   部に固定する、ことを特徴とする白熱電球におけるフィ
   ラメント及びシェードの位置調整方法。