BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Helligkeitsund/oder Farbmessung von aus mindestens einer Lichtquelle, insbesondere von aus mindestens einer Leuchtdiode, emittiertem Licht.

Aus dem Stand der Technik sind Messverfahren zur Hellig- keits- und Farbmessung der Leuchtdiode bekannt, bei denen Videokameras oder Glasfaserlichtleiter verwendet werden, um das von der Leuchtdiode emittierte Licht zu bestimmen. Videokameras können jedoch aufgrund der kurzen Belichtungsdauer Helligkeit und Farbe nicht genau genug erfassen. Bei Glasfaserlichtleitern besteht das Problem, dass die Helligkeit proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen dem Glasfaserlichtleiter und der Lichtquelle ab- nimmt. Daraus resultieren auch bei kleinen Abstandsänderungen ungenaue Messergebnisse der Helligkeitswerte. Glasfaserlichtleiter können lediglich eine sehr begrenzte An-

BESTÄTIGUNGSKOPIE zahl von Pixeln, und zwar in der Regel 3x3 bis 9x9 Pixel aufnehmen, so dass die Lichtquelle nur über einen sehr kleinen Ausschnitt teilweise aufgenommen wird. Daraus resultieren zwangsläufig Ungenauigkeiten hinsichtlich der zu ermittelnden Helligkeit und Farbe der Lichtquelle.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Messvorrichtung bereitzustellen, mit denen Helligkeitsund Farbwerte mit einer sehr hohen Genauigkeit ermittelt werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, das erfindungsgemäß durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

· zur Kalibrierung einer Messvorrichtung, ausgehend von mindestens einer als Messnormal dienenden bekannten Lichtquelle, mindestens einen ersten Referenzwert für einen Helligkeitswert und mindestens einen zweiten Referenzwert für einen Farbwert bestimmen;

· den ersten Referenzwert dem tatsächlichen Helligkeitswert und den zweiten Referenzwert dem tatsächlichen Farbwert der mindestens einen als Messnormal dienenden bekannten Lichtquelle zuordnen;

• einen gemessenen Helligkeitswert und einen gemessenen Farbwert von mindestens einer unbekannten Lichtquelle bestimmen;

• eine Extrapolation zur Bestimmung eines tatsächlichen Helligkeitswertes der mindestens einen unbekannten Lichtquelle durchführen, wobei von dem mindestens einen Referenzwert für den Helligkeitswert und vom gemessenen

Helligkeitswert ausgegangen wird, und eine Extrapolation zur Bestimmung eines tatsächlichen Farbwertes der unbekannten Lichtquelle durchführen, wobei von dem mindestens einen Referenzwert für den Farbwert und vom gemessenen Farbwert ausgegangen wird.

Diese Schritte können gleichzeitig oder nacheinander er- folgen. Selbstverständlich können auch nur einige dieser Schritte gleichzeitig durchgeführt werden. Bei der bekannten Lichtquelle können ein RGB-Wert und/oder ein x/y-Wert gemäß eines CIE-NormvalenzSystems und/oder eine Wellenlänge und ein Helligkeitswert bekannt sein, wohingegen bei der unbekannten Lichtquelle diese Parameter unbekannt sein können. Einer oder alle dieser Parameter können folglich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt werden. Somit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren absolute Helligkeits- und Farbwerte gemessen werden. Um Referenz- werte mit einer möglichst hohen Genauigkeit zu gewinnen, können mehrere bekannte Lichtquellen verwendet werden. In diesem Fall können die Lichtquellen zeitlich hintereinander oder gleichzeitig bestimmt werden. Nach der Bestimmung der Vielzahl der für die Referenzwertermittlung dienenden Helligkeits- und Farbwerte kann anschließend ein Mittelwert bestimmt werden, der einen Referenzwert höherer Genauigkeit darstellt. Bei der bekannten und der unbekannten Lichtquelle kann der Helligkeitswert ein physikalischer Wert sein oder der Wahrnehmung des menschlichen Auges ent- sprechen.

Die Extrapolation zur Bestimmung des Helligkeitswertes und/oder die Extrapolation zur Bestimmung des Farbwertes kann eine lineare Extrapolation sein. Die Praxis hat ge- zeigt, dass mit einer linearen Extrapolation, insbesondere bei kleinen Abweichungen vom Referenzwert, zufriedenstellende Genauigkeiten erreicht werden können. Zur Bestimmung der Helligkeitswerte und/oder der Farbwerte kann gemäß den folgenden Schritten

• ein Bild von der mindestens einen bekannten und/oder unbekannten Lichtquelle aufgenommen werden;

• ein RGB-Wert des von der Lichtquelle emittierten Lichts bestimmt werden;

• der RGB-Wert in den x/y-Wert gemäß des CIE- Normvalenzsystems und/oder in eine Wellenlänge und in einen Helligkeitswert umgerechnet werden.

Der x/y-Wert dient also der normierten zweidimensionalen Darstellung eines CIE-Normvalenzsystems . Ein Hintergrund der Lichtquelle, beispielsweise eine Platine, auf der die Lichtquelle angeordnet sein kann, fließt bei der Bestim- mung des RGB-Wertes nicht in das Messergebnis ein, da der Hintergrund der Lichtquelle aufgrund des Kontrasts zur hellen Lichtquelle schwarz erscheint und somit einen RGB- Wert von Null oder nahezu Null liefert. Um eine möglichst hohe Genauigkeit bei der Ermittlung des Helligkeitswertes und des Farbwertes sicherstellen zu können, kann die das Licht emittierende mindestens eine bekannte und/oder unbekannte Lichtquelle vollständig und nicht nur über einen Ausschnitt aufgenommen werden. Damit liefert die Aufnahme der Lichtquelle über alle Pixel, die zum Farbwert und zum Helligkeitswert beitragen, stabile Ergebnisse bei wiederholter Ermittlung des Helligkeitswertes und des Farbwertes .

Zur Berechnung des Helligkeitswertes kann ein linearisier- ter Rotwert, ein linearisierter Grünwert und ein lineari- sierter Blauwert für jedes Pixel der Lichtquelle addiert und von diesen Additionen die Summe über alle Pixel gebildet werden. Daraus ergibt sich ein sehr genauer Helligkeitswert der Lichtquelle. Der RGB- ert kann soweit erforderlich mittels einer Gammakorrektur linearisiert werden, um anschließend für die Berechnung des physikalischen Helligkeitswertes verwendet zu werden. Für die Ermittlung der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Helligkeit kann die Gammakorrektur entfallen.

Um Helligkeitsschwankungen möglichst zuverlässig ausschließen zu können, kann eine relativ lange Belichtungsdauer für die Aufnahme der mindestens einen Lichtquelle gewählt werden. Zu diesem Zweck kann ein Filter die Licht- quelle verdunkeln. Die Belichtungsdauer kann für alle Messungen konstant sein, um stabile Messergebnisse zu erhalten .

Die mindestens eine Lichtquelle kann an einer genau defi- nierten Stelle auf der Platine angeordnet sein und die Abmessungen und die Position der Platine ermittelt werden. Somit ist es möglich eine Referenzplatine, deren Abmessungen und deren Positionierung als Referenzwerte dienen, festzulegen. Anschließend kann jede weitere Platine mit der Referenzplatine hinsichtlich ihrer Abmessungen und Positionierung verglichen und mittels einer Software eine rechnerische Korrektur der Abmessungen und der Positionierung durchgeführt werden. Durch diesen Vorgang wird die Genauigkeit der ermittelten Färb- und Helligkeitswerte er- höht . Die Erfindung betrifft ferner die Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die erfindungsgemäß eine Fotokamera aufweist. Die Fotokamera ist sehr gut geeignet, um ein menschliches Auge zu emulieren. Sie produziert somit Bilder, wie sie das menschliche Auge auch sieht. Dies ist wichtig, da die Lichtquelle beispielsweise im Innenraum eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann (Anmutung) . Um einen menschlichen Betrachter emulieren zu können, können die Fotokamera und die mindestens eine Lichtquelle einen Abstand von ungefähr einer Armlänge des zu emulierenden Betrachters aufweisen. Dieser Abstand entspricht ungefähr dem Abstand von Augen einer Person, die hinter einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs sitzt, und Anzeigen eines Armaturenbretts. Sollten während einer Messung Schwankungen des Abstandes auftreten, so können diese mittels einer Software bestimmt und anschließend korrigiert werden. Dadurch kann der Helligkeitswert aufgrund seiner Abhängig- keit vom Abstand präziser ermittelt werden. Somit sind grundsätzlich auch Abstände von mehr oder weniger als einer Armlänge möglich.

Die Messvorrichtung kann eine Auswerteeinheit mit einer Software zur Umrechnung der RGB-Werte in x/y-Werte, in Wellenlängen und in Helligkeitswerte sowie zur Durchführung der Extrapolation aufweisen.

Da bei der mindestens einen Lichtquelle, insbesondere bei der Leuchtdiode, die Helligkeit vom Hersteller nicht exakt produziert werden kann, kann zum Ausgleich einer Hellig- keitsabweichung ein Vorwiderstand vor die Lichtquelle ge- schaltet oder eine Einschaltdauer einer Pulsweitenmodulation der Lichtquelle verändert werden. Deshalb kann aus dem bei der Extrapolation berechneten Helligkeitswert der unbekannten Lichtquelle der erforderliche Vorwiderstand, der zum Ausgleich der Helligkeitsabweichung erforderlich ist, ermittelt werden. Ist der berechnete Helligkeitswert zu gering, wird ein vorhandener Vorwiderstand gegen einen kleineren Vorwiderstand ausgetauscht oder die Einschalt- dauer der Pulsweitenmodulation vergrößert. Ist der berech- nete Helligkeitswert zu groß, wird ein vorhandener Vorwiderstand gegen einen größeren Vorwiderstand ausgetauscht oder die Einschaltdauer der Pulsweitenmodulation verringert . Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch sehr gut bei der Produktion der mindestens einen Lichtquelle, insbesondere bei der Produktion der mindestens einen Leucht- diode in Elektronikschaltungen, zur Qualitätskontrolle. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Messvorrichtung 10 mit einer Fotokamera 11, einer Linse 12 und einem Filter 13. Unter- halb der Messvorrichtung 10 ist eine zur Bestimmung eines ersten Referenzwertes für einen Helligkeitswert und eines zweiten Referenzwertes für einen Farbwert dienende bekannte Lichtquelle 14 auf einer Platine 15 angeordnet. Auf einer Platine 16 befinden sich unbekannte Lichtquellen 17 und 18, deren Helligkeits- und Farbwert zu bestimmen sind. Die Lichtquellen 14, 17 und 18 sind im dargestellten Fall Leuchtdioden. Mit der Fotokamera 11 werden die bekannte Lichtquelle 14 und die unbekannten Lichtquellen 17 und 18 gleichzeitig aufgenommen. Mittels einer Software können die einzelnen Färb- und Helligkeitswerte der Lichtquellen 14, 17 und 18 bestimmt werden.

Der Filter 13 verdunkelt die Lichtquellen 14, 17 und 18, so dass lange Belichtungszeiten möglich sind, um Hellig- keitsschwankungen auszugleichen.

Die Genauigkeit der Messvorrichtung 10 kann zusätzlich erhöht werden, indem die Linse 12 absichtlich unscharf gestellt wird. Auf diese Weise kann eine Überbelichtung der Fotokamera 11 durch einzelne zu hell leuchtende Bereiche der Lichtquellen 14, 17 und 18 verhindert werden, da sich durch die absichtliche UnscharfStellung der Fotokamera 11 das Licht auf mehrere Pixel der Fotokamera 11 verteilt. Somit wird eine Glättung der Helligkeitsintensität der un- terschiedl ich hell leuchtenden Bereiche erreicht.

Ein Abstand 19 zwischen dem Filter 13 und den Lichtquellen 14, 17 und 18 beträgt ungefähr eine Armlänge eines zu emulierenden menschlichen Betrachters. Somit kann zusammen mit der Fotokamera 11, die sehr gut geeignet ist, um ein menschliches Auge zu emulieren, der Betrachter zuverlässig emuliert werden. BEZUGSZEICHENLISTE

10 Messvorrichtung

11 Fotokamera

12 Linse

13 Filter

14 Lichtquelle

15 Platine

16 Platine

17 Lichtquelle

18 Lichtquelle

19 Abstand