Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Untersuchen von Oberflächeneigenschaften. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fahrzeugoberflächen beschrieben, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung auch für andere Ober flächen, etwa von Möbelstücken, Anwendung finden kann.

Im Stand der Technik sind seit längerem Beschichtungen bekannt, welche Effektpigmente aufweisen. Diese weisen in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel unterschiedliche op tische Eigenschaften auf. Auch sind unterschiedlichste Inspektionseinrichtungen zum Inspi zieren derartiger Oberflächen bekannt. Dabei kann eine derartige Inspektion beispielsweise durchgeführt werden, um Lacke für beschädigte Oberflächen herzustellen.

Aus diesem Grunde besteht ein Bedarf an Inspektionsverfahren und Inspektionsvorrichtun gen, welche eine standardisierte Bewertung solcher Oberflächen ermöglichen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst genaue Bewertung von Oberflächen zu ermöglichen. Dabei sollen insbesondere auch Beobachtungscharakteris tika des menschlichen Auges berücksichtigt werden. Insbesondere soll auch ein realistischer Farbeindruck der zu untersuchenden Oberflächen ermöglicht werden. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den unabhängi gen Ansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegen stand der Unteransprüche. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Inspizieren von Oberflächen und insbeson dere von Effektpigmente aufweisenden Oberflächen von Kraftfahrzeugen wird mittels einer ersten Strahlungseinrichtung auf eine zu Inspizierende Oberfläche unter einem ersten vorge gebenen Einstrahlwinkel Strahlung eingestrahlt wird und eine Farb-Bildaufnahmeeinrichtung nimmt unter einem ersten Beobachtungwinkel ein ortsaufgelöstes Bild der von der Einstrahl richtung bestrahlten Oberfläche auf, wobei diese Bildaufnahmeeinrichtung eine erste vorge gebene, von einer Wellenlänge der auf die Bildaufnahmeeinrichtung treffenden Strahlung ab hängige, Empfindlichkeit aufweist, welche von einer zweiten vorgegebenen, von einer Wel lenlänge der auf das menschliche Auge treffenden Strahlung abhängigen Empfindlichkeit (des menschlichen Auges) abweicht.

Erfindungsgemäß werden mittels einer Filtereinrichtung Unterschiede zwischen der ersten Empfindlichkeit und der zweiten Empfindlichkeit wenigstens teilweise kompensiert.

Bei der Beobachtung von Oberflächen tritt das Problem auf, dass handelsübliche Bildaufnah meeinrichtungen wie etwa RGB-Kameras eine bestimmte wellenlängenabhängige Empfind lichkeit aufweisen, welche von der wellenlängenabhängigen Empfindlichkeit des menschli chen Auges abweicht. Entsprechend stellt sich die Aufgabe, eine möglichst realistische Bild aufnahme der bestrahlten Oberfläche (bzw. eine möglichst realistische Auswertung dieser Bildaufnahme) zu ermöglichen.

Die Erfindung schlägt daher vor, mittels einer Filtereinrichtung eine wenigstens teilweise An passung der Bildaufnahmeeinrichtung an das menschliche Auge zu erreichen.

Das CIE-Normvalenzsystem oder CIE-Normfarbsystem ist ein Farbsystem, das von der In ternationalen Beleuchtungskommission (CIE - Commission internationale de l’eclairage) de finiert wurde, um eine Relation zwischen der menschlichen Farbwahrnehmung (Farbe) und den physikalischen Ursachen des Farbreizes (Farbvalenz) herzustellen. Es erfasst die Ge samtheit wahrnehmbarer Farben. Unter Nutzung der Farbraumkoordinaten ist auch die Be zeichnung Yxy-Farbraum oder CIE-Yxy gebräuchlich sowie vorrangig im englischsprachigen Bereich auch Tristimulus-Farbraum.

Insbesondere im englischsprachigen Bereich werden die drei Grundwerte X, Y und Z als Tristimulus bezeichnet. In dieser Bedeutung sind es die drei Anteile der (hierfür) definierten normierten Grundfarben. Jede Farbe lässt sich mit einem solchen Zahlentripel kennzeich nen. Entsprechend ist für das CIE-Normsystem die Bezeichnung Tristimulus-System üblich. Die Kurven heißen auch Tristimuluskurven.

Bevorzugt handelt es sich bei der Filtereinrichtung um eine optische Filtereinrichtung, welche in einem Strahlengang zwischen der Strahlungseinrichtung und der Beobachtungseinrich tung angeordnet ist. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Filtereinrichtung Bestandteil ei ner Auswerteeinrichtung ist, welche die von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bilder auswertet, wobei die Filtereinrichtung hier bevorzugt eine Gewichtung der wellenlän genabhängigen Empfindlichkeiten vornehmen kann und entsprechend die von der Bildaus- werteeinrichtung aufgenommenen Bilder bevorzugt pixelweise gewichtet werden.

Bei dieser Ausgestaltung wird daher ein Bild aufgenommen und die einzelnen Pixel werden insbesondere hinsichtlich Farben ausgewertet, wobei eine wellenlängenabhängige Bewer tung und/oder Gewichtung vorgenommen wird.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren beeinflusst die Filtereinrichtung die Auswertung des von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildes. Bevorzugt erfolgt die Auswer tung des Bildes abschnittsweise und insbesondere pixelweise. Dabei kann im Rahmen die ser Auswertung eine pixelweise Gewichtung vorgenommen werden. Dabei kann die Gewich tung insbesondere in Abhängigkeit der Wellenlänge des auf die Bildaufnahme treffenden Lichtes erfolgen. Dabei werden bevorzugt unterschiedliche Pixel des aufgenommenen Bildes unterschiedlich gewichtet.

Es wäre auch möglich, dass sowohl eine optische Filtereinrichtung als auch eine „Software“ Filtereinrichtung eingesetzt werden, etwa um eine im Vergleich zu der optischen Filtereinrich tung weitere verbesserte Anpassung zu erreichen.

Bei einem bevorzugten Verfahren ist die Filtereinrichtung zwischen der zu untersuchenden Oberfläche und der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung ist die Filtereinrichtung daher ein optisches Element, welches bevorzugt in den Strahlengang inte griert ist und durch welches bevorzugt Strahlung hindurchtritt. Mit anderen Worten beobachtet bevorzugt die Bildaufnahmeeinrichtung die Oberfläche durch die Filtereinrichtung hindurch.

Diese Filtereinrichtung weist bevorzugt eine wellenlängenabhängige Transmission auf. Die wellenlängenabhängige Transmission bewirkt, dass das auf die Beobachtungseinrichtung gelangende Licht bereits derart in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts angepasst ist, dass die Unterschiede zwischen der Beobachtung eines menschlichen Betrachters, ins besondere unter natürlichen Umgebungsbedingungen und der Beobachtungseinrichtung an dererseits wenigstens teilweise kompensiert werden.

Bevorzugt weist die Filtereinrichtung in einem Wellenlängenbereich von 200 nm - 1000 nm eine sich in diesem Wellenlängenbereich in Abhängigkeit von der Wellenlänge ändernde Transmission auf.

Unter dem Wellenlängenbereich wird dabei der Wellenlängenbereich von auf die Filterein richtung eingestrahlter Strahlung und insbesondere eingestrahlten Licht verstanden. Bevor zugt weist die Filtereinrichtung in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1000 nm bevorzugt zwischen 700 nm und 1000 nm wenigstens bereichsweise und bevorzugt durchgehend eine Transmission auf, welche unterhalb von 20 % (bezogen auf die einge strahlte Lichtintensität) bevorzugt unterhalb von 15 %, bevorzugt unterhalb von 10 % und be sonders bevorzugt unterhalb von 5 % liegt.

Bevorzugt weist die Filtereinrichtung in einem Wellenlängenbereich von 200 nm - 400 nm wenigstens bereichsweise eine Transmission auf, welche unterhalb von 20 % (bezogen auf die eingestrahlte Lichtintensität) liegt.

Bevorzugt weist die Filtereinrichtung in einem Wellenlängenbereich von 400 nm - 700 nm wenigstens einen (Wellenlängen-)Teilbereich und bevorzugt wenigstens zwei Wellenlängen- Teilbereiche mit einer Transmission von mehr als 80 %, bevorzugt von mehr als 85 %, be vorzugt von mehr als 90 % und bevorzugt von mehr als 95 % auf. Bevorzugt weist die Filter einrichtung in dem Wellenlängenbereich von 450 nm und 650 nm wenigstens einen Wellen- längen-Teilbereich mit einer Transmission von weniger als 40 %, bevorzugt von weniger als 30 %, bevorzugt von weniger als 20 % und bevorzugt von weniger als 15 % auf. Bevorzugt weist die Filtereinrichtung in dem Wellenlängenbereich von 400 nm - 700 nm so wohl wenigstens einen Wellenlängen-Teilbereich mit einer Transmission von mehr als 80 % als auch wenigstens einen Wellenlängen-Teilbereich mit einer Transmission von weniger als 20 % auf.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird diese sich ändernde Transmission derart gewählt wird, dass durch sie die wellenlängenabhängigen Unterschiede zwischen der ersten Emp findlichkeit und der zweiten Empfindlichkeit wenigstens zeitweise kompensiert werden.

Dabei wird besonders bevorzugt bei der Wahl der Filtereinrichtung ein Emissionsspektrum I_(l) der Strahlungseinrichtung, ein Intensitätsverlauf I(l) eines Normlichts, wenigstens eine Tristimulus-Funktion X (A) insbesondere des menschlichen Auges und/oder ein für eine Fil- tercharaktereristik F (A) der Bildaufnahmeeinrichtung charakteristischer Wert und oder Ver lauf berücksichtigt.

Bevorzugt ergibt sich die wellenlängenabhängige Transmission der Filtereinrichtung T(l) zu: T(l)=C(l) / (l(A) L(A) F(A))

Dabei kennzeichnet I(l) den wellenlängenabhängigen Verlauf der Lichtart, beispielsweise D65, L(A) den wellenlängenabhängigen Verlauf der Lichtquelle, F(A) die wellenlängenabhän gige Charakteristik der Beobachtungseinrichtung (insbesondere eines RGB-Filters und ins besondere deren Filter) und X(A) die wellenlängenabhängige Lichtempfänglichkeit des Auges (T ristimulus-Funktionen).

Bevorzugt weisen die wellenlängenabhängige Charakteristik der Beobachtungseinrichtung und die wellenlängenabhängige Lichtempfindlichkeit des Auges über wenigstens zwei, be vorzugt 3 vorgegebene Wellenlängenbereiche unterschiedliche Funktionen auf.

Dabei reicht bevorzugt der erste Wellenlängenbereich von 300 nm - 600 nm, bevorzugt von 350 nm - 550 nm und bevorzugt von 400 nm - 500 nm. Weiterhin reicht bevorzugt der zweite Wellenlängenbereich von 400 nm - 700 nm, bevorzugt 450 nm - 650 nm, und bevor zugt 500 nm - 650 nm und bevorzugt 530 nm - 600 nm. Weiterhin reicht bevorzugt der dritte Wellenlängenbereich von 500 nm - 900 nm, bevorzugt von 550 nm - 800 nm und bevorzugt von 600 nm - 700 nm.

Dabei wird bevorzugt der gesamte Wahrnehmungsbereich des menschlichen Auges über deckt.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird mittels eines refraktiven optischen Elemen tes, welches bevorzugt zwischen der Oberfläche und der Filtereinrichtung angeordnet ist, die auf die Filtereinrichtung treffende Strahlung beeinflusst und insbesondere gebrochen. Bevor zugt wird die Strahlung derart gebeugt, dass sie im Wesentlichen parallel ausgerichtet bzw. kollimiert auf die Filtereinrichtung trifft. Bevorzugt trifft die Strahlung senkrecht zu der Filter einrichtung auf diese.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird mittels einer zweiten Strahlungseinrichtung unter einem zweiten vorgegebenen Einstrahlwinkel Strahlung auf die Oberfläche eingestrahlt wird und die Bildaufnahmeeinrichtung nimmt ein Bild der von der zweiten Strahlungseinrich tung bestrahlten Oberfläche auf.

Bevorzugt strahlen die erste und die zweite Strahlungseinrichtung zu unterschiedlichen Zeit punkten oder Zeiträumen auf die Oberfläche ein. Alternativ oder zusätzlich wäre es auch denkbar, dass eine zweite Bildaufnahmeeinrichtung unter einem zweiten Beobachtungswin kel die Oberfläche beobachtet.

Durch das Einstrahlen mittels zwei oder mehreren Strahlungseinrichtungen können insbe sondere auch solche Effekte erfasst werden, welche sich durch unterschiedlich ausgerichtete Effektpigmente ergeben.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist auch eine dritte Strahlungseinrichtung vorge sehen, welche bevorzugt unter einem dritten Einstrahlwinkel Strahlung auf die Oberfläche einstrahlt.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist der Beobachtungswinkel bezogen auf eine be züglich der Oberfläche senkrecht stehende Richtung kleiner ist als 10°, bevorzugt kleiner als 5°, bevorzugt kleiner als 3°. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren liegt der erste Einstrahlwinkel bezogen auf eine bezüglich der Oberfläche senkrecht stehende Richtung zwischen 70° und 20°, bevorzugt zwischen 60° und 30°, bevorzugt zwischen 50° und 40°.

Bevorzugt liegt ein zweiter Einstrahlwinkel der zweiten Strahlungseinrichtung bezogen auf eine bezüglich der Oberfläche senkrecht stehende Richtung zwischen 85° und 50°, bevor zugt zwischen 85° und 60°, bevorzugt zwischen 85° und 70°.

Bevorzugt richtet wenigstens eine Strahlungseinrichtung gerichtete oder diffuse Strahlung auf die Oberfläche. Durch die Verwendung von diffuser Strahlung kann eine Sonneneinstrah lung bei bewölktem Himmel simuliert werden, durch die Verwendung von gerichteter Strah lung die Sonneneinstrahlung bei wolkenlosem Himmel.

Bevorzugt richtet wenigstens eine weitere Strahlungseinrichtung und bevorzugt richten alle Strahlungseinrichtung diffuse oder insbesondere gerichtete Strahlung auf die Oberfläche.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Inspizieren von Oberflächen und insbesondere von Effektpigmente aufweisenden Oberflächen von Kraftfahrzeugen ge richtet mit einer ersten Strahlungseinrichtung welche auf eine zu inspizierende Oberfläche unter einem ersten vorgegebenen Einstrahlwinkel Strahlung einstrahlt und einer Farb-Bild- aufnahmeeinrichtung (beispielsweise einer RGB-Kamera), welche unter einem ersten Be obachtungwinkel ein ortsaufgelöstes Bild der von der Einstrahlrichtung bestrahlten Oberflä che aufnimmt, wobei diese Bildaufnahmeeinrichtung eine erste vorgegebene, von einer Wel lenlänge der auf die Bildaufnahmeeinrichtung treffenden Strahlung abhängige Empfindlich keit aufweist, welche von einer zweiten vorgegebenen, von einer Wellenlänge der auf das menschliche Auge treffenden Strahlung abhängigen Empfindlichkeit abweicht.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Filtereinrichtung auf, welche Unterschiede und/oder Abweichungen zwischen der ersten Empfindlichkeit und der zweiten Empfindlich keit wenigstens teilweise kompensiert.

Bei den Effektpigmenten kann es sich beispielsweise um Pigmente aus T1O2 handeln. Unter einer wenigstens teilweisen Kompensation wird verstanden, dass sich eine mittlere Ab weichung und/oder eine über einen Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm integrierte Abweichung durch die Verwendung der Filtereinrichtung verringert und bevorzugt um we nigstens 20 %, bevorzugt um wenigstens 40 % und bevorzugt um wenigstens 60 % verrin gert.

Bevorzugt handelt es sich bei der Vorrichtung um ein Mehrwinkel-Messgerät, welches also dazu geeignet und bestimmt ist, die Oberfläche unter mehreren (Beleuchtungs- und/oder Einstrahl-)Winkeln zu inspizieren.

Bevorzugt ist die Vorrichtung „rückwärts“ kompatibel zu Vorrichtungen, welche eine schwarz weiß Bildaufnahmeeinrichtung einsetzen. Insbesondere können Messergebnisse, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden, verglichen werden mit Messergebnissen, welche mit schwarz-weiß Bildaufnahmeeinrichtungen erzielt wurden bzw. werden.

Dabei kann die Erfindung jedoch auch für Basislacke von Kraftfahrzeugen (oder von anderen Oberflächen) verwendet werden.

Im Allgemeinen absorbieren Filter unerwünschtes Licht durch Zugabe von gefärbtem Glass oder Farbstoffen, oder sie reflektieren dieses mit Hilfe von Interferenzbeschichtungen. So ist es möglich, speziell konzipierte Interferenzbeschichtungen und/oder ausgewählte Materialien zu verwenden, um ein gewünschtes Transmissionsprofil zu erreichen.

So können etwa hartbeschichtete optische Filter verwendet werden, welche ein Substrat mit dichten Beschichtungen und exzellenter optischer Leistung aufweisen. Traditionell beschich tete optische Filter bestehen normalerweise aus mehreren Schichten absorbierender Materi alien, Interferenzbeschichtungen und metallischen Schichten, die zusammen laminiert wer den, um einen günstigen, effizienten Filter zu erhalten.

Farbglasfilter und andere absorbierende Filter wie Plastik-Filter und Wratten-Filter, enthalten Elemente, Komponenten, Farbstoffe oder andere Färbemittel im Ausgangssubstrat, um die Spektraleigenschaften des Filters zu beeinflussen. Optische Filtereinrichtungen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: Absorptionsfil ter und dichroitische Filter. Der Unterschied zwischen den beiden Varianten liegt in der Art der Blockung. Bei einem Absorptionsfilter wird Licht von dem verwendeten Glas absorbiert und in innere Energie, bzw. Wärme, umgewandelt. Absorptionsfilter sind ideal für Anwendun gen, bei denen Rauschen durch unerwünschtes Licht ein Problem ist. Absorptionsfilter ha ben außerdem den Vorteil, dass die Blockung nicht winkelabhängig ist. Das Licht kann in ei nem breiten Winkelbereich auf den Filter fallen, und trotzdem behält der Filter seine Trans- missions- und Absorptionseigenschaften.

Eine dichroitische Filtereinrichtung hingegen reflektiert unerwünschte Wellenlängen und lässt den gewünschten Teil des Lichtspektrums passieren. Auf diese Weise können beide Wellen längenbereiche getrennt voneinander genutzt werden. Erreicht wird dies durch die Beschich tung des Filters. Diese weist eine oder mehrere dünnen Schichten aus verschiedenen Mate rialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Die entstehenden Teilreflektionen interferie ren gezielt und unterdrücken, für bestimmte Wellenlängenbereiche, die Reflektion oder Transmission.

Im Gegensatz zu Absorptionsfiltern sind dichroitische Filter winkelabhängig. Fällt Licht auf dichroitische Filter mit einem anderen Einfallswinkel als in der Konstruktion vorgesehen, ver ändern sich die effektiven Schichtdicken und damit auch die Designwellenlänge. Aus diesem Grunde wird vorteilhaft die oben erwähnte Linse eingesetzt um das auf die Filtereinrichtung gelangende Licht zu kollimieren. Zudem kann sich eine zunehmende Polarisationsabhängig keit ergeben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Filtereinrichtung um einen NG (Neutralglas)- Filter oder die Filtereinrichtung weist auch ein Neutralglas-Filterelement auf. Bevorzugt ist diese Filtereinrichtung derart angeordnet, dass von der Oberfläche ausge hende Strahlung senkrecht auf diese trifft.

Bevorzugt sind die Strahlungseinrichtung und die Beobachtungseinrichtung sowie auch die Filtereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Bevorzugt ist eine Innenwan dung dieses Gehäuses ist lichtabsorptiv ausgebildet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausfüh rungsform weist das Gehäuse im Wesentlichen nur eine Öffnung auf, durch welche die Oberfläche beobachtet wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrich tung tragbar.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Bildaufnahmeeinrichtung Filter und insbesondere RGB-Filter auf. Bevorzugt gibt die Strahlungseinrichtung Normlicht und insbesondere D65 Normlicht ab. Als Normlicht bezeichnet man die genormten spektralen Strahlungsverteilungskurven charakteristischer Strahler. Bei der Normlichtart D65 handelt es sich um eine Strahlungsverteilung mit einer Farbtemperatur von 6504 Kelvin (was in etwa ei nem grau verhangenen Flimmel entspricht).

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Auswerteeinrich tung auf, welche von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Bilder auswertet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt ein Abstand zwischen Oberfläche und Strah lungseinrichtung zwischen 3 cm und 30 cm, bevorzugt zwischen 4 cm und 20 cm und bevor zugt zwischen 4 cm und 10 cm.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlungseinrichtung dazu geeignet und be stimmt, Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge auszugeben. Dabei kann eine Filtereinrich tung wie etwa ein Filterrad mit unterschiedlichen Filtern vorgesehen sein, welche nur Licht bestimmter Wellenlängen passieren lassen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der (zu inspizierenden) Ober fläche und der Filtereinrichtung ein refraktives Element und insbesondere eine Linse ange ordnet. Diese Linse bewirkt bevorzugt, dass das (von der Oberfläche gestreute) Licht im We sentlichen kollinear auf den Filter trifft. Dabei ist es möglich, dass die Linse und die Filterein richtung als Einheit ausgebildet sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste Strahlungseinrichtung eine Leuchtdiode (LED) und insbesondere eine Tri-Phosphor-LED auf. Bevorzugt weist die Vor richtung, wie oben erwähnt, auch weitere Strahlungseinrichtungen auf. Diese weisen bevor zugt ebenfalls Leuchtdioden und insbesondere Tri-Phosphor-LEDs auf. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens eine zweite Strahlungseinrichtung und/oder eine zweite Sensoreinrichtung auf. Diese zweite Sen soreinrichtung kann dabei ebenfalls als Bildaufnahmeeinrichtung ausgestaltet sein, es wäre jedoch auch denkbar, dass es sich bei dieser Sensoreinrichtung um eine Sensoreinrichtung handelt, welche eine Intensität der auf sie eintreffenden Strahlung ermittelt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens drei Strahlungseinrichtungen (bzw. Beleuchtungseinrichtungen) auf, welche bevorzugt die Ober fläche unter wenigstens drei unterschiedlichen Winkeln beleuchten.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen: Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Darstellung einer spektralen Charakteristik der RGB - Filter einer Digitalkamera;

Fig. 3 Empfindlichkeitskurven der 3 Farbrezeptoren X (rot), Y (grün) und Z (blau);

Fig. 4 eine Darstellung der Strahlungsleistung der Normlichtart D65;

Fig. 5 ein Emissionsspektrum einer LED;

Fig. 6 ein Transmissionsverhalten einer Filtereinrichtung; und

Fig. 7 Gegenüberstellungen der sich ergebenden Empfindlichkeiten.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Inspizieren von Oberflä chen 10. Diese Vorrichtung weist eine erste Strahlungseinrichtung 2 bzw. Beleuchtungsein richtung 2 auf, welche Licht auf die Oberfläche 10 einstrahlt Strahl S2.

Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet eine Bildaufnahmeeinrichtung, welche wenigstens ein ortsaufgelöstes Bild der von der ersten Strahlungseinrichtung beleuchteten Oberfläche auf nimmt (Strahlengang S4). Das Bezugszeichen O kennzeichnet eine Öffnung in dem Gehäuse 12, durch welche die Oberfläche 10 bestrahlt wird und durch welche hindurch die Bildaufnahmeeinrichtung 4 die Oberfläche beobachtet. Die Bildaufnahmeeinrichtung nimmt die Bilder unter einem Beobachtungswinkel von 0° auf, sie ist also senkrecht über der Ober fläche 10 angeordnet.

Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet eine Filtereinrichtung, die in dem Strahlengang S4 zwi schen der Oberfläche 10 und der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet ist und durch welche hindurch die Bildaufnahmeeinrichtung ein Bild von der Oberfläche 10 aufnimmt.

Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet eine optional vorhandene Linseneinrichtung, welche dazu dient, das von der Oberfläche 10 reflektierte und/oder gestreute Licht zu kollimieren, sodass es kollimiert auch die Filtereinrichtung trifft und bevorzugt auch senkrecht zu der Fil tereinrichtung.

Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet eine Auswerteeinrichtung, welche die von der Bildauf nahmeeinrichtung 4 aufgenommenen Bilder auswertet. Die Auswerteeinrichtung kann bevor zugt Daten ausgeben, welche für physikalische Eigenschaften der Oberfläche charakteris tisch sind.

Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet eine zweite Strahlungseinrichtung, die ebenfalls Strah lung und insbesondere Licht auf die Oberfläche (jedoch unter einem anderen Einstrahlwinkel bzw. entlang des Strahlengangs S2) einstrahlt.

Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine dritte Strahlungseinrichtung, die ebenfalls Strahlung und insbesondere Licht entlang eines Strahlengangs S3 auf die Oberfläche 10 einstrahlt.

Bevorzugt ist eine (nicht gezeigte) Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche die Strah lungseinrichtungen 2, 6 und 8 zeitlich versetzt aktiviert.

Fig. 2 zeigt eine Charakteristik einer Bildaufnahmeeinrichtung in Abhängigkeit von der Wel lenlänge der einfallenden Strahlung. Genauer ist die Empfindlichkeit der RGB Filter dieser Bildaufnahmeeinrichtung bzw. Kamera dargestellt. Dabei sind drei Kurven R, G, B dargestellt, die sich auf die Anteile „rot“, „grün“ und „blau“ be ziehen. Auf der Koordinate ist die Quanteneffizienz in % aufgetragen und auf der Ordinate die Wellenlänge des einfallenden Lichts.

Man erkennt, dass die die Quanteneffizienz der Kamera in ihrer Gesamtheit in dem Wellen längenbereich zwischen 400nm und 800nm zunächst ansteigt und anschließend wieder ab fällt. Auf diese Weise weist die Bildaufnahmeeinrichtung ihre eigene Charakteristik der Bild wiedergabe bzw. Bildaufnahme auf.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung der Tristimulus-Funktionen des menschlichen Auges. Auch hier sind drei Kurven c(l), y(A) und z(l) dargestellt, wobei auf der Ordinate die Wellenlänge in nm und auf der Koordinate der Tristimulus-Wert aufgenommen ist.

Man erkennt durch einen Vergleich der in Fig. 2 und 3 gezeigten Darstellung dass sich der wellenlängenabhängig Empfindlichkeitsverlauf der Bildaufnahmeeinrichtung und des menschlichen Auges erheblich unterscheiden. Diese Unterschiede sollen durch die Erfin dung wenigstens teilweise ausgeglichen werden.

Fig. 4 zeigt eine Darstellung eines Intensitätsverlauf einer D65 Normlichtquelle in einem Be reich zwischen 300 nm und 800 nm. Diese Lichtart ist angenähert an den Verlauf bei Tages licht und bewölktem Flimmel. Die zweite Kurve A zeigt den Verlauf einer herkömmlichen Glühlampe.

Die Normlichtart D repräsentiert das Tageslichtspektrum und ist daher für zahlreiche industri elle Bereiche von besonderem Interesse. Die Lichtart D65 leitet ihre Bezeichnung von der Farbtemperatur mit 6.504 Kelvin (K) ab. D65 wird in der Chemie- und Pharmaindustrie, bei der Farbenherstellung, in der Keramik-, Stoff-, Papier- und Automobilindustrie eingesetzt.

Die Normlichtart D65 hat einen hohen Blauanteil mit dem man fluoreszierende Farben erken nen kann.

D65 wird als Bewertungslichtquelle benutzt. Die Spektralverteilung von D65-Lichtquellen ist in DIN 5033 festgelegt und liegt zwischen Wellenlängen von 300nm und 780nm, somit zwi schen Ultraviolett und Rot. Fig. 5 zeigt ein Emissionsspektrum einer im Rahmen der Erfindung bevorzugt verwendeten Lichtquelle, nämlich einer Tri-Phosphor high CRI-LED. Man erkennt, dass diese Lichtquelle im Wesentlichen zwischen 400 und 800 nm strahlt. Dabei liegt die relative Strahlungsintensi tät, die auf der Koordinate aufgetragen ist zwischen 400 nm im Wesentlichen über 50 %. Die Farbtemperatur beträgt hier 5600 K. Diese Strahlungscharakteristik wird bevorzugt bei der Auslegung der Filtereinrichtung ebenfalls berücksichtigt.

Die Abkürzung CRI steht für den Farbwiedergabeindex (color rendering index). Der Farbwie dergabeindex ist ein quantitatives Maß für eine Lichtquelle und beschreibt die Fähigkeit Far ben von Objekten im Vergleich zu einer idealen oder natürlichen Lichtquelle wiederzugeben. Der Begriff CRI wird häufig auf handelsüblichen Beleuchtungsprodukten verwendet. Richtig definiert sollte es Ra - allgemeiner Farbwiedergabeindex - oder Ri - spezieller Farbwieder gabeindex - heißen, entsprechend der zu bewertenden Testfarbproben.

Der CRI wird berechnet, indem die Farbwiedergabe der Testlichtquelle mit der einer definier ten Lichtquelle verglichen wird. Für Testlichtquellen unter 5000 K wird ein Schwarzkörper strahler als definierte Vergleichsquelle eingesetzt. Tageslicht (D-Leuchtmittel) dient zum Ver gleich für Testlichtquellen über 5000 K. Die Berechnung von Ri und Ra ist im technischen Bericht der CIE 13.3-1995 ausführlich erläutert. Die Prüfmethode verwendet einen Satz von acht Ra oder 14 Ri CIE-1974 Farbproben aus einer frühen Auflage des Munsell-Farbsys- tems. Die ersten acht Proben sind mäßig gesättigt, umfassen den Farbtonkreis und weisen eine annähernd gleiche Helligkeit auf. Die restlichen sechs Proben liefern zusätzliche Infor mationen über die Farbwiedergabeeigenschaften der Lichtquelle.

Fig. 6 zeigt einen Transmissionsverlauf einer für die vorliegende Erfindung angepassten Fil tereinrichtung, wie sie aus den oben beschriebenen Daten und der oben gezeigten Glei chung berechnet werden. Auf Basis dieser Daten wird bevorzugt eine Filtereinrichtung gefer tigt, welche in etwa das in Fig. 6 gezeigte Transmissionsverhalten zeigt. Bei der Fierstellung von Filtereinrichtungen gibt es mehrere Verfahren, um einen gewünschten Transmissions verlauf zu erreichen und welche oben erläutert wurden.

Die Fig. 7a - 7c zeigen drei Darstellungen von Verläufen (in willkürlichen Einheiten auf der Koordinate aufgetragen). Dabei zeigt Fig. 7b wiederum die Verläufe des menschlichen Au ges, welche auch in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 7c zeigt die den Verlauf, der sich bei einer Bildaufnahmeeinrichtung ohne die erfindungsgemäß vorgeschlagene Filtereinrichtung ergibt. Fig. 7a zeigt eine Empfindlichkeit bzw. einen Verlauf, der sich bei Verwendung der Filterein richtung ergibt. Man erkennt, dass der in Fig. 7a gezeigte Verlauf wesentlich näher an dem in Fig. 7b gezeigten „natürlichen“ Verlauf liegt als der in Fig. 7c gezeigte Verlauf.

Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merk male als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination ge genüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteil- haft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur be schriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteil haft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombina tion mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.