DE112012004493T5

DE112012004493T5 - Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität in einembildgebenden System

Info

Publication number: DE112012004493T5
Application number: DE112012004493.2T
Authority: DE
Inventors: Hyung Tae Kim; Seung Taek Kim
Original assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Current assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2032-10-27
Also published as: US9654746B2; WO2013062345A1; US20140300780A1; DE112012004493B4; KR101284268B1; KR20130046515A

Abstract

Vorgesehen ist ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung für ein bildgebendes System, das eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Beleuchtungseinheiten zum Strahlen von Licht mit verschiedenen Wellenlängen auf ein Untersuchungsobjekt aufweist, eine Beleuchtungssteuerungseinheit zum Steuern einer Licht-Bestrahlungsintensität der Beleuchtungseinheiten, und eine Kamera zum Schießen eines Bildes des Untersuchungsobjekts zur Erzeugung eines digitalen Schwarzweißbildes, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Anlegen von vorgegebenen Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten und Aufnehmen von Bilddaten durch die Kamera; (b) Berechnen eines Bildhistogramms, das eine Verteilungsgrafik zur Anzeige der Pixelanzahl entsprechend jeder Monochromstufenintensität durch die Bilddaten ist; (c) Berechnen einer Standardabweichung des Bildhistogramms; und (d) Berechnen eines optimalen Eingangsspannungswerts für jede der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten in einem Einstellungsbereich der vorgegebenen Eingangsspannungen, wobei der optimale Eingangsspannungswert die Standardabweichung maximiert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität in einem bildgebenden System und insbesondere ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung, bei dem Farblicht auf ein Untersuchungsobjekt gestrahlt wird, um die Qualität eines von einer Kamera aufgenommenen Bildes zu maximieren, und bei dem optimale Farbbeleuchtungsbedingungen zum Erhalten eines solchen qualitativ hochwertigen Bildes schnell und korrekt eingestellt werden, so dass ein Verarbeitungssystem die Qualität des Untersuchungsobjekts durch Auslesen eines Bildes, das von einem mit einer Schwarzweißkamera ausgestatteten bildgebenden System aufgenommen wird, schnell und korrekt bestimmen kann.
Stand der Technik
Im Allgemeinen sind bildgebende Systeme in Untersuchungsgeräten bereitgestellt, die dazu entwickelt wurden, automatisch, schnell und korrekt verschiedene Sichtprüfungen der äußeren Erscheinung eines Untersuchungsobjekts durchzuführen, die von der menschlichen Sehkraft abhängig waren, um digitale Bilder des Untersuchungsobjekts zu schießen und aufzunehmen und die aufgenommenen Bilder an ein Verarbeitungssystem zu übertragen, das über eine Qualitätsbestimmungsfunktion verfügt.
Ein solches bildgebendes System ist mit einer Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet, um ein vorgegebenes Licht auf ein Untersuchungsobjekt zu strahlen, und mit einer Kamera, um das Untersuchungsobjekt zu fotografieren und ein digitales Bild zu erzeugen. Dabei wird anstelle einer teuren Farbkamera üblicherweise eine Schwarzweißkamera verwendet.
Bei der Beleuchtungsvorrichtung kann es sich um eine monochromatische Beleuchtungsvorrichtung handeln. Wie jedoch in der koreanischen Patentschrift Nr. 2006-0027225 offengelegt, wird seit Kurzem steuerbare Farbbeleuchtung vermehrt in bildgebenden Systemen eingesetzt, wie in Untersuchungsgeräten der äußeren Erscheinung für LCDs, um Oberflächendefekte eines Untersuchungsobjekts effektiver zu erkennen.
Allerdings ist eine Korrelation zwischen der Qualität eines monochromatischen Bildes, das von einer Schwarzweißkamera aufgenommen wird, und den Farbbeleuchtungsbedingungen nicht klar. Deshalb muss eine Bedienperson manuell die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen suchen und einstellen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht nur komplex, sondern auch subjektiv, da das Bestimmen, ob die gefundenen Beleuchtungsbedingungen optimal sind, von der Sehkraft der Bedienperson abhängig ist. Außerdem muss jedes Mal, wenn die Untersuchungsobjekte geändert werden, ein solch komplexer Einstellungsvorgang erneut durchgeführt werden, was mit Unannehmlichkeiten für die Bedienperson verbunden ist.
Wenn verschiedene Typen von Untersuchungsobjekten untersucht werden, kann für jedes Untersuchungsobjekt ein zusätzliches bildgebendes System bereitgestellt werden, um die oben erwähnten Unannehmlichkeiten zu vermeiden, doch steigert dieser Ansatz die Kosten für die Untersuchungsgeräte.
Daher ist es ein wichtiges Thema auf dem Gebiet der bildgebenden Systeme, in welchen die Farbbeleuchtung eingesetzt wird, ein optimales Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Maximierung der Qualität eines Bildes zu entwickeln, das von einer Schwarzweißkamera eines bildgebenden Systems geschossen wird, so dass ein Verarbeitungssystem durch Auslesen des Bildes schnell und korrekt die Qualität eines Untersuchungsobjekts bestimmen kann.
In der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2011-0060194 ist ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung offenbart, bei dem jedes Bildpaar entsprechend 256 hoch 3(256³) aufgenommen und analysiert wird, indem graduell jede Farbhelligkeit der RGB-Farbbeleuchtung eingestellt wird, wodurch die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen gefunden werden.
Allerdings erzielt dieses konventionelle Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung kaum eine Verbesserung hinsichtlich der automatischen Aufnahme und Analyse eines Bildes, erfordert aber eine große Menge von aufzunehmenden und zu analysierenden Bildern. Daher dauert es lange, die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen herauszufinden und die Lebensdauer eines Kamerasensors wird aufgrund der großen Menge aufgenommener Bilder verkürzt.
Gemäß dem konventionellen Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung wird ein optimales Bild danach bestimmt, welches der Bilder A und B, die verschiedene Farbbeleuchtungsbedingungen haben, eine größere Kontrastdifferenz zwischen einem Untersuchungsbereich und einem Hintergrundbereich aufweist. Wenn jedoch eine Vielzahl von Untersuchungsbereichen vorhanden ist, kann Bild A eine größere Kontrastdifferenz bezüglich einigen Untersuchungsbereichen aufweisen, wogegen das Bild B eine größere Kontrastdifferenz bei anderen Untersuchungsbereichen aufweisen kann. So kann die Bestimmung eines optimalen Bildes schwierig sein, wenn zwei Bilder mit verschiedenen Farbbeleuchtungsbedingungen einander zuwiderlaufende Prioritäten bezüglich des Kontrastes aufweisen.
Zur Umgehung dieser Einschränkung kann die Kontrastdifferenz auf der Basis eines bestimmten Untersuchungsbereichs aus einer Vielzahl von Untersuchungsbereichen überprüft werden, um so ein optimales Bild zu bestimmen. Da das optimale Bild in diesem Fall jedoch nicht unter Berücksichtigung aller Untersuchungsbereiche bestimmt wird, ist die Zuverlässigkeit der Bestimmung relativ gering.
Das heißt, dass ein Kriterium zur Bestimmung eines optimalen Bildes gemäß dem konventionellen Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nicht eindeutig ist und das Verfahren auch dann nicht zuverlässig ist, wenn die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen gefunden werden.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Zur Lösung der oben erwähnten Probleme sieht die vorliegende Erfindung ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität in einem bildgebenden System vor, gemäß dem ein Kriterium auf einem Bild mit der optimalen Qualität eindeutig digitalisiert werden kann und die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen zum Aufnehmen eines hochwertigen Bildes schnell und korrekt eingestellt werden können, wenn die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen zum Maximieren der Qualität eines von einer Kamera aufgenommen Bildes bei gleichzeitiger Bestrahlung eines Untersuchungsobjekts mit Farblicht hergeleitet werden.
Technische Lösung
Ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems, das eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Beleuchtungseinheiten zum Strahlen von Licht mit verschiedenen Wellenlängen auf ein Untersuchungsobjekt aufweist, eine Beleuchtungssteuerungseinheit zum Steuern einer Licht-Bestrahlungsintensität durch entsprechendes Einstellen der an die Beleuchtungseinheiten angelegten Eingangsspannungen, und eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes des Untersuchungsobjekts zur Erzeugung eines digitalen Schwarzweißbildes, beinhaltet gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung folgende Schritte: (a) Anlegen von vorgegebenen Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten; (b) Aufnehmen von Bilddaten durch die Kamera; (c) Berechnen eines Bildhistogramms, das eine Verteilungsgrafik zur Anzeige der Pixelanzahl entsprechend jeder Monochromstufenintensität durch die Bilddaten ist; (d) Berechnen einer Standardabweichung des Bildhistogramms; und (e) Berechnen eines optimalen Eingangsspannungswerts für jede der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten in einem Einstellungsbereich der vorgegebenen Eingangsspannungen, wobei der optimale Eingangsspannungswert die Standardabweichung maximiert.
In Schritt (e) kann ein Eingangsspannungswert, der die Standardabweichung maximiert, aus den durch Wiederholung der Schritte (b), (c) und (d) ermittelten Eingangsspannungen, während eine Vielzahl von auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten angelegt wird, als der optimale Eingangsspannungswert berechnet werden.
In Schritt (e) kann der optimale Eingangsspannungswert, der die Standardabweichung maximiert, durch ein Verfahren des steilsten Abstiegs berechnet werden, bei dem ein Berechnungsvorgang einer Änderungsgröße der Standardabweichung entsprechend einer Eingangsspannungsänderung und das Anlegen der unter Berücksichtigung der berechneten Änderungsgröße eingestellten Eingangsspannung wiederholt werden.
In Schritt (e) kann der optimale Eingangsspannungswert, der die Standardabweichung maximiert, durch ein Suchverfahren Goldener Schnitt berechnet werden, bei dem das Anlegen einer Vielzahl von auf ein vorgegebenes erstes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten, das erneute Anlegen der Eingangsspannungen, die um ein zweites Intervall, das kleiner als das erste Intervall ist, bezüglich der Eingangsspannung, welche die Standardabweichung maximiert, erhöht oder verringert werden, und das Berechnen der Standardabweichung für jede Eingangsspannung mindestens einmal wiederholt werden.
Ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems, das eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Beleuchtungseinheiten zum Strahlen von Licht mit verschiedenen Wellenlängen auf ein Untersuchungsobjekt aufweist, eine Beleuchtungssteuerungseinheit zum Steuern einer Licht-Bestrahlungsintensität durch entsprechendes Einstellen der an die Beleuchtungseinheiten angelegten Eingangsspannungen, und eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes des Untersuchungsobjekts zur Erzeugung eines digitalen Schwarzweißbildes, beinhaltet gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung folgende Schritte: (a') Anlegen von vorgegebenen Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten; (b') Aufnehmen von Bilddaten durch die Kamera; (c') Berechnen eines Bildhistogramms, das eine Verteilungsgrafik zur Anzeige der Pixelanzahl entsprechend jeder Monochromstufenintensität durch die Bilddaten ist; (d') Berechnen eines Maximalwerts des Bildhistogramms; und (e') Berechnen eines optimalen Eingangsspannungswerts für jede der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten in einem Einstellungsbereich der vorgegebenen Eingangsspannungen, wobei der optimale Eingangsspannungswert den Maximalwert maximiert.
In Schritt (d') kann der Maximalwert in den unteren 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität berechnet werden.
In Schritt (d') kann der Maximalwert in den oberen 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität berechnet werden.
In Schritt (d') kann der Maximalwert in den mittleren 70–90% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität mit Ausnahme der oberen 5–15% und der unteren 5–15% davon berechnet werden.
In Schritt (e') kann ein Eingangsspannungswert, der den Maximalwert maximiert, aus den durch Wiederholung der Schritte (b'), (c') und (d') ermittelten Eingangsspannungen, während eine Vielzahl von auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten angelegt wird, als der optimale Eingangsspannungswert berechnet werden.
In Schritt (e') kann der optimale Eingangsspannungswert, der den Maximalwert maximiert, durch ein Verfahren des steilsten Abstiegs berechnet werden, bei dem ein Berechnungsvorgang einer Änderungsgröße der Standardabweichung entsprechend einer Eingangsspannungsänderung und das Anlegen der unter Berücksichtigung der berechneten Änderungsgröße eingestellten Eingangsspannung wiederholt werden.
In Schritt (e') kann der optimale Eingangsspannungswert, der den Maximalwert maximiert, durch ein Suchverfahren Goldener Schnitt berechnet werden, bei dem das Anlegen einer Vielzahl von auf ein vorgegebenes erstes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten, das erneute Anlegen der Eingangsspannungen, die um ein zweites Intervall, das kleiner als das erste Intervall ist, bezüglich der Eingangsspannung, welche den Maximalwert maximiert, erhöht oder verringert werden, und das Berechnen der Standardabweichung für jede Eingangsspannung mindestens einmal wiederholt werden.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß dem Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems der vorliegenden Erfindung werden ein Bildhistogramm, das eine Verteilungsgrafik zur Anzeige der Pixelanzahl entsprechend jeder Monochromstufenintensität anhand von durch eine Kamera erhaltenen Bilddaten berechnet, und die Farbbeleuchtungsbedingungen, die eine Standardabweichung oder einen Maximalwert des Bildhistogramms maximieren, ermittelt. Somit können die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen zum Erhalten eines hochwertigen Bildes klar und schnell hergeleitet werden.
Das heißt, wenn die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen hergeleitet werden, wird ein Kriterium auf einem Bild mit einer optimalen Qualität eindeutig als ein Zustand digitalisiert, in dem die Standardabweichung oder der Maximalwert des Bildhistogramms am größten ist, so dass die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen eindeutig und schnell hergeleitet und damit die Qualität des von der Kamera aufgenommen Bildes maximiert werden können.
Darüber hinaus wird, wenn die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen danach hergeleitet werden, ob ein Bild einen größten Maximalwert des Bildhistogramms aufweist, der Maximalwert in den unteren 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität, ausgenommen die oberen 5–15% davon, berechnet, so dass ein Fehler bei der Bestimmung der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen aufgrund eines Hotpixels der Kamera oder aufgrund von Pixelsättigung, die durch stark reflektierende Metallteile eines Untersuchungsobjekts verursacht wird, vermieden werden kann.
Entsprechend wird der Maximalwert in den oberen 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität, ausgenommen die unteren 5–15% davon, berechnet, so dass ein Fehler bei der Bestimmung der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen aufgrund eines dunklen Bereichs eines Bildes vermieden wird, der auftritt, wenn ein Bildaufnahmebereich der Kamera größer als der Bestrahlungsbereich der Farbbeleuchtung ist.
Des Weiteren wird das Verfahren des steilsten Abstiegs oder das Suchverfahren Goldener Schnitt eingesetzt, um die Farbbeleuchtungsbedingungen zu ermitteln, welche die Standardabweichung oder den Maximalwert des Bildhistogramms maximieren. Somit kann die Anzahl der Bildaufnahmen stark reduziert werden, so dass auch die zum Ermitteln der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen erforderlichen Vorgänge reduziert werden können und die Lebensdauer des Kamerasensors nicht verkürzt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines bildgebenden Systems zum Implementieren eines Steuerungsverfahrens für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm eines Steuerungsverfahrens für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein aus Bilddaten berechnetes Bildhistogramm gemäß einem Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm eines Bildhistogramms, das mithilfe von synthetisiertem Licht entsprechend optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen, die durch ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergeleitet werden, und mithilfe von Bildhistogrammen, die unter monochromer Beleuchtung mit den Farben rot, grün und blau erhalten werden, erhalten wird.
5 bis 7 sind Bilder, auf welche die monochrome Beleuchtung mit R, G und B angewendet wird.
8 ist ein Bild, auf das die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen angewendet werden, die durch ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergeleitet werden.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden detailliert Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, so dass die Erfindung von Fachleuten des technischen Bereichs, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, (nachfolgend bezeichnet als „Fachmann”) mühelos ausgeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und ist nicht auf die hier dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems (nachfolgend bezeichnet als „Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung”) gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem bildgebenden System eingesetzt, das die Funktion hat, digitale Bilder von Untersuchungsobjekten wie beispielsweise Wafern und Halbleiter-Chips zu schießen und aufzunehmen, und das in Untersuchungsgeräten eingesetzt wird, die dazu entwickelt wurden, automatisch, schnell und korrekt verschiedene Sichtprüfungen der äußeren Erscheinung des Untersuchungsobjekts durchzuführen, um die Qualität der Bilder gemäß einem eindeutig digitalisierten Kriterium zu überprüfen und optimale Farbbeleuchtungsbedingungen herzuleiten, so dass die Qualität der von einer Kamera geschossenen Bilder maximiert wird.
Nachfolgend wird ein bildgebendes System eines Untersuchungsgeräts, in dem das Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, unter Bezug auf 1 beschrieben.
Das bildgebende System, das dazu dient, ein digitales Bild eines Untersuchungsobjekts zu schießen und aufzunehmen und das digitale Bild an ein Verarbeitungssystem mit einer Qualitätsbestimmungsfunktion zu übertragen, ist grob in eine Beleuchtungsvorrichtung 100, eine Kamera 200 und ein Steuerungssystem 300 unterteilt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100 bestrahlt ein Untersuchungsobjekt 10 mit Licht, so dass die Kamera 200 ein Bild des Untersuchungsobjekts 10 aufnimmt. Die Beleuchtungsvorrichtung 100 kann eine Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 zum Ausstrahlen von Licht mit verschiedenen Wellenlängen aufweisen, einen Verstärker 120, eine Lichtleitfaser 130, eine Mischereinheit 140 und eine Verbindungseinheit 150.
Die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 des bildgebenden Systems, in dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, sind mit LED-Beleuchtungsvorrichtungen implementiert, welche die drei primären Lichtfarben ausstrahlen, d. h. rot (R), grün (G) und blau (B), doch ist das Implementierungsverfahren nicht hierauf beschränkt. So kann die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 zum Beispiel zwei LED-Beleuchtungsvorrichtungen aufweisen, die Licht mit verschiedenen Wellenlängen emittieren, oder vier oder mehr LED-Beleuchtungsvorrichtungen, einschließlich einer LED, die weißes Licht (W) emittiert.
Der Verstärker 120, der zwischen der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 und dem Steuerungssystem 300 zum Steuern des Eingangs zu den Beleuchtungseinheiten 110 angeordnet ist, dient zum Verstärken eines Signals des Steuerungssystems 300. Die Lichtleitfaser 130 überträgt das von der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 ausgestrahlte Licht oder von der Mischereinheit 140 synthetisiertes Licht.
Die Mischereinheit 140 ist in Form einer Kammer vorgesehen, in der das von der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 ausgestrahlte Licht synthetisiert wird. Die Verbindungseinheit 150 verbindet die jeweils mit der Mischereinheit 140 verbundenen Lichtleitfasern 130 mit der Kamera 200, so dass in der Mischereinheit 140 synthetisiertes Licht an die Kamera 200 übertragen werden kann.
Allerdings ist die oben ausführlich beschriebene Anordnung der Beleuchtungsvorrichtung 100 lediglich ein Beispiel, so dass die Beleuchtungsvorrichtung 100 auch auf andere Weise konfiguriert werden kann.
Die Kamera 200 verfügt über eine Vielzahl von Pixeln zum Auffangen von Licht, um das von dem Untersuchungsobjekt reflektierte Licht in ein digitales Bild umzuwandeln. Im Allgemeinen wird eine kostengünstige Schwarzweißkamera als die Kamera 200 verwendet.
Eine Monochromstufe I(x, y), bei der es sich um einen digitalen Wert der einzelnen Pixel der Kamera 200 handelt, wird durch das Steuerungssystem 300 berechnet und die Ergebniswerte der Berechnung werden zur Erzeugung eines Bildhistogramms gesammelt. Da sich die Monochromstufe I(x, y) auf eine Intensität des auf einen Pixel einfallenden Lichts bezieht, wird folgende Gleichung erfüllt: I(x, y) = f(ρ(x, y)), (ρ: die von einem Kamerapixel erfasste Lichtintensität)
Ein Lichtwellenlängenmerkmal E einer Beleuchtungsvorrichtung wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt, vorausgesetzt dass eine Vielzahl von Beleuchtungsvorrichtungen verwendet wird und das von den einzelnen Beleuchtungsvorrichtungen abgegebene Licht von einem bestimmten Lichtstromkreis entsprechend den Eingangsspannungen V_l-V_l der Beleuchtungsvorrichtungen geändert wird:
ρ wird durch unten stehende Gleichung neu definiert
(C: willkürliche Konstante, R: Lichterfassungsmerkmal einer Kamera, S: Lichtreflexionsmerkmal eines Untersuchungsobjekts)
Das heißt, die Beleuchtungsbedingungen werden durch die Eingangsspannungen V_l-V_l der einzelnen Beleuchtungsvorrichtungen geregelt, und das digitale Bild der Kamera 200 wird durch Erfassen von I(x, y) erzeugt, wobei I(x, y) Bilddaten für das Bild sind.
Ein Halbspiegel 210 reflektiert synthetisiertes Licht, das durch die Lichtleitfaser 130 übertragen wird, so dass das reflektierte Licht koaxial auf das Untersuchungsobjekt 10 gestrahlt wird, und lässt zu, dass das von dem Untersuchungsobjekt 10 reflektierte Licht durch den Halbspiegel zu der Kamera 200 gelangt.
Ein optisches Instrument 220 ist zwischen dem Halbspiegel 210 und dem Untersuchungsobjekt 10 angeordnet, so dass das von der Lichtleitfaser 130 übertragene synthetisierte Licht weit und gleichmäßig auf das Untersuchungsobjekt 10 gestrahlt werden kann und das von dem Untersuchungsobjekt 10 reflektierte Licht konzentriert werden und zu der Kamera 200 gelangen kann.
Das Steuerungssystem 300 empfängt Bilddaten für die Monochromstufe I(x, y) von der Kamera, um ein Bildhistogramm, das eine Verteilungsgrafik zur Anzeige der Pixelanzahl entsprechend jeder Monochromstufenintensität ist, unter Verwendung der folgenden Gleichung zu berechnen: z_i = |H|I_i ≤ I(x, y) ≤ I_i+1for∀x, ∀y (i: spezifische Monochromstufe für ein 8-Bit-Bild, i-256,
z: die Anzahl der Pixel, die zu der Monochromstufe gehören,
H: ein Satz von Pixeln, die zu der Monochromstufe gehören)
Dabei kann z_i als z(I_i) ausgedrückt werden und das Bildhistogramm wird von den Eingangsspannungen V_l-V_l zu der Vielzahl von Beleuchtungsvorrichtungen 100 geändert.
Das Steuerungssystem 300 berechnet eine Standardabweichung oder einen Maximalwert des für ein spezifisches Bild berechneten Bildhistogramms. Die Standardabweichung des Bildhistogramms, d. h. σ_z ², kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden.
Das Steuerungssystem 300 vergleicht die Standardabweichung oder den Maximalwert mit Standardabweichungen oder Maximalwerten von Bildhistogrammen, die für andere Bilder berechnet wurden, um die Eingangsspannungen V_l-V_l eines Bildhistogramms zu ermitteln, bei dem die Standardabweichung oder der Maximalwert am größten ist.
Die Tatsache, dass die Standardabweichung des Bildhistogramms eines spezifischen Bildes, das unter verschiedenen Farbbeleuchtungsbedingungen aufgenommen wurde, maximal ist, zeigt an, dass eine Differenz zwischen den Pixeln entsprechend den einzelnen Monochromstufenintensitäten und der durchschnittlichen Pixelanzahl aller Monochromstufen groß ist, was bedeutet, dass die Monochromstufen von Pixeln nicht auf einen bestimmten Wert konzentriert, sondern weit ausgebreitet sind.
Das heißt, die Tatsache, dass die Standardabweichung des Bildhistogramms maximal ist, kann anzeigen, dass eine Monochromstufendifferenz der einzelnen Pixel maximiert ist, wodurch das Unterscheidungsvermögen zwischen einem Untersuchungsbereich und einem Hintergrundbereich durchschnittlich maximiert wird.
Die Tatsache, dass der Maximalwert des Bildhistogramms eines bestimmten Bildes aus den Bildern, die unter verschiedenen Farbbeleuchtungsbedingungen aufgenommen wurden, am größten ist, zeigt an, dass die Anzahl der Pixel, die eine bestimmte Monochromstufenintensität aufweisen, am größten ist, was bedeutet, dass ein Abschnitt, der im Allgemeinen einheitliche Monochromstufenintensitäten aufweist, wie beispielsweise ein Untersuchungsbereich, maximiert ist, wodurch eine äußerst einfache Unterscheidung zwischen dem Untersuchungsbereich und einem Hintergrundbereich möglich ist.
Somit kann ein Bild mit einer größten Standardabweichung oder einem größten Maximalwert eines Bildhistogramms ein optimales, hochwertiges Bild sein, was ein sehr einfaches Auslesen eines Untersuchungsbereichs ermöglicht, und die Eingangsspannungen V_l-V_l für die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 für diesen Zustand, die von dem Steuerungssystem 300 ermittelt werden, können die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen sein.
Wenn allerdings die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen danach bestimmt werden, ob ein Bild einen größten Maximalwert eines Bildhistogramms aufweist, wird der Maximalwert vorzugsweise in den unteren 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität, ausgenommen die oberen 5–15% davon, berechnet. Das dient zum Vermeiden eines Fehlers bei der Bestimmung der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen aufgrund eines Hotpixels der Kamera oder aufgrund von Pixelsättigung, die durch stark reflektierende Metallteile eines Untersuchungsobjekts verursacht wird.
Entsprechend wird der Maximalwert vorzugsweise in den oberen 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität berechnet, ausgenommen die unteren 5–15% davon. Dies dient zum Vermeiden eines Fehlers bei der Bestimmung der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen aufgrund eines dunklen Bereichs eines Bildes, der auftritt, wenn ein Bildaufnahmebereich der Kamera größer als ein Bestrahlungsbereich der Farbbeleuchtung ist.
Somit wird der Maximalwert in besonders bevorzugter Weise in einem effektiven Bereich R_v der Monochromstufenintensität berechnet, d. h. in den mittleren 70–90% des gesamten Bereichs R_c der Monochromstufenintensität, ausgenommen die oberen 5–15% und die unteren 5–15% davon, wie in 3 illustriert. In besonders bevorzugter Weise können die Farbbeleuchtungsbedingungen, die erhalten werden, wenn der Maximalwert am größten ist, als die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen bestimmt werden.
Wenn der ausgeschlossene Bereich kleiner als 5% ist, können die oben erwähnten Hotpixel, gesättigten Pixel und dunklen Pixel nicht effektiv verhindert werden, und wenn der ausgeschlossene Bereich größer als 15% ist, können auch gültige Daten ausgeschlossen werden, da der ausgeschlossene Bereich zu groß ist. Somit werden vorzugsweise die oberen 5–15% und die unteren 5–15% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität ausgeschlossen.
Damit das Steuerungssystem 300 die Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme vergleicht, um die Eingangsspannungen V_l-V_l (die optimalen Eingangsspannungswerte) eines Bildhistogramms zu ermitteln, bei welchem die Standardabweichung oder der Maximalwert am größten ist, können verschiedene Verfahren eingesetzt werden.
Nach einem relativ einfachen Verfahren zum Ermitteln der optimalen Eingangsspannungswerte werden Kombinationen der auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 angelegt, um Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme der jeweiligen Fälle zu berechnen, und dann werden die Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme miteinander verglichen, so dass Eingangsspannungswerte, die eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert induzieren, als die optimalen Eingangsspannungswerte berechnet werden.
Wenn zum Beispiel ein Einstellungsbereich einer Eingangsspannung 0–5 V beträgt, werden die Eingangsspannungen für die Beleuchtungseinheiten 110 R, G und B auf ein Intervall von 0,156 V eingestellt und so kombiniert, dass zahlreiche Bilddaten erhalten werden. Anschließend werden die Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme für diese Bilddaten miteinander verglichen, so dass Eingangsspannungswerte, welche eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert induzieren, als die optimalen Eingangsspannungswerte berechnet werden.
Als ein weiteres Verfahren zum Ermitteln der optimalen Eingangsspannungen kann ein Verfahren des steilsten Abstiegs eingesetzt werden, so dass ein Berechnungsvorgang von Änderungsgrößen der Standardabweichungen oder Maximalwerte entsprechend Änderungen der Eingangsspannung und das Anwenden der unter Berücksichtigung der berechneten Änderungsgrößen neu eingestellten Eingangsspannungen wiederholt durchgeführt werden.
Nach diesem Verfahren werden die Änderungsgrößen der Standardabweichungen oder Maximalwerte von Bildhistogrammen für zwei oder mehr Bildinformationen berechnet. Basierend auf der Tatsache, dass die Änderungsgrößen an den Spitzenpunkten 0 betragen, werden die Eingangsspannungen nach der Neueinstellung um eine vorgegebene Größe angelegt, so dass sich die Änderungsgrößen 0 nähern, und der vorgenannte Prozess wird wiederholt, um Spitzenpunkte zu ermitteln, an welchen die Standardabweichungen oder Maximalwerte am größten sind.
Daneben kann als weiteres Verfahren zum Ermitteln der optimalen Spannungswerte ein Suchverfahren Goldener Schnitt verwendet werden. Nach diesem Verfahren wird eine Vielzahl von auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten angelegt, und die Vielzahl von Eingangsspannungen, die um ein zweites Intervall, das kleiner als das erste Intervall ist, bezüglich der Eingangsspannung, welche eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert aufweist, erhöht oder verringert werden, wird erneut an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten angelegt, um Standardabweichungen und Maximalwerte für jede Eingangsspannung zu berechnen, und dieser Vorgang wird mindestens einmal durchgeführt.
Wenn zum Beispiel ein Einstellungsbereich einer Eingangsspannung 0–5 V beträgt, werden die Eingangsspannungen für die Beleuchtungseinheiten 110 R, G und B auf ein breites Intervall von 0,5 V (erstes Intervall) eingestellt und so kombiniert, dass zahlreiche Bilddaten erhalten werden, und die Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme für diese Bilddaten werden dann miteinander verglichen, so dass Eingangsspannungswerte, welche eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert induzieren, berechnet werden. Anschließend werden die Eingangsspannungen für die Beleuchtungseinheiten 110 R, G und B bezüglich der berechneten Eingangsspannungswerte um ein kleines Intervall von 0,156 V (zweites Intervall) in einem Bereich von 1 V erhöht oder verringert, um eine Vielzahl von Bilddaten zu erhalten und Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bilddaten zu vergleichen, so dass Eingangsspannungswerte, die eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert induzieren, als die optimalen Eingangsspannungen berechnet werden.
Wird ein solches Verfahren des steilsten Abstiegs oder Suchverfahren Goldener Schnitt durchgeführt, kann die Anzahl der Wiederholungen zum Erfassen der Bilddaten und Bildhistogramme zum Herleiten der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen reduziert werden, so dass der Vorgang zum Herleiten der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen beschleunigt werden kann.
Neben den oben erläuterten Verfahren können auch zahlreiche andere mathematische Verfahren eingesetzt werden, damit das Steuerungssystem 300 eine Standardabweichung oder einen Maximalwert eines Bildhistogramms berechnet.
Nachfolgend wird ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung, das von dem oben beschriebenen bildgebenden System durchgeführt wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 2 bis 8 beschrieben.
Nach dem Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden zum Berechnen der optimalen Eingangsspannungswerte Kombinationen der auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 angelegt, um Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme der jeweiligen Fälle zu berechnen. Anschließend werden die Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme miteinander verglichen, so dass Eingangsspannungswerte, die eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert induzieren, als die optimalen Eingangsspannungswerte bestimmt werden.
Das Steuerungssystem 300 legt vorgegebene Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 an, so dass willkürlich synthetisiertes Licht auf das Untersuchungsobjekt 10 gestrahlt wird (s100).
Anschließend nimmt die Kamera 200 Bilddaten, die im Zustand der Bestrahlung des synthetisierten Lichts erfasst werden, auf und überträgt diese Bilddaten an das Steuerungssystem 300 (s200), und das Steuerungssystem 300 berechnet ein Bildhistogramm für die Bilddaten mithilfe der oben beschriebenen Gleichungen (s300).
Danach berechnet das Steuerungssystem 300 eine Standardabweichung oder einen Maximalwert des berechneten Bildhistogramms (s400).
Anschließend legt das Steuerungssystem 300 alle Kombinationen von auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an, um zu überprüfen, ob die Standardabweichung oder der Maximalwert des Bildhistogramms berechnet wurde (s500). Wenn eine weitere Kombination von Eingangsspannungen noch nicht angelegt wurde, legt das Steuerungssystem 300 eine weitere Kombination von auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 an (s600).
Die oben beschriebene Bilddatenerfassung (s200), Bildhistogrammberechnung (s300) und Berechnung von Standardabweichung oder Maximalwert des Bildhistogramms (s400) werden wiederholt durchgeführt.
Wenn eine Standardabweichung oder ein Maximalwert der einzelnen Bildhistogramme durch Anlegen aller Kombinationen von Eingangsspannungen wie oben berechnet wird, werden Eingangsspannungswerte, die eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert unter allen berechneten Standardabweichungen oder Maximalwerten induzieren als optimale Eingangsspannungswerte berechnet (optimale Eingangsspannungsbedingungen (s700).
Anschließend wird eine Untersuchung durchgeführt, bei der Eingangsspannungen, die den optimalen Eingangsspannungsbedingungen entsprechen, an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 angelegt werden, so dass das Verarbeitungssystem des Untersuchungsgeräts schnell und korrekt eine Qualität auf Basis eines optimalen hochwertigen Bildes bestimmt.
4 ist ein Diagramm eines Bildhistogramms M, das mithilfe von synthetisiertem Licht entsprechend optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen, die durch das Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung der vorliegenden Erfindung hergeleitet werden, und mithilfe von Bildhistogrammen R, G und B, die unter monochromer Beleuchtung mit den Farben rot, grün und blau erhalten werden, erhalten wird.
Wie in 4 dargestellt, weist das mithilfe des optimalen synthetisierten Lichts erhaltene Bildhistogramm M im Vergleich zu den Bildhistogrammen R, G und B einen großen Maximalwert auf einer bestimmten Monochromstufenintensität auf und ist relativ weit ausgebreitet. Somit wird die Kontrastverteilung erhöht und ein Bild wird schärfer, so dass die Qualität leichter bestimmt werden kann.
5 bis 7 sind echte Bilder, auf welche die monochrome Beleuchtung angewendet wurde und 8 ist ein echtes Bild, auf das die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen angewendet wurden, die durch das Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung hergeleitet wurden. Es ist offensichtlich, dass in dem Fall, in dem die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen, die durch das Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung hergeleitet wurden, angewendet wurden, Einzelheiten von Bauteilen mühelos mit bloßem Auge identifiziert werden können.
Nach dem Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden zum Berechnen der optimalen Eingangsspannungswerte Kombinationen der auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 110 angelegt, um Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme der jeweiligen Fälle zu berechnen, und dann werden die Standardabweichungen oder Maximalwerte der Bildhistogramme miteinander verglichen, so dass Eingangsspannungswerte, die eine größte Standardabweichung oder einen größten Maximalwert induzieren, als die optimalen Eingangsspannungswerte bestimmt werden. Allerdings ist das Berechnungsverfahren der optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen nicht darauf beschränkt, so dass auch das oben erwähnte Verfahren des steilsten Abstiegs oder das Suchverfahren Goldener Schnitt eingesetzt werden können.
Zwar wurde beschrieben, dass eine Standardabweichung oder ein Maximalwert eines Bildhistogramms als Referenz zum Bestimmen eines optimalen hochwertigen Bildes verwendet wird, doch ist das Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Folglich können sowohl die Standardabweichung als auch der Maximalwert als Referenzen verwendet werden, so dass die Standardabweichung ergänzend verwendet wird, wenn die optimalen Farbbeleuchtungsbedingungen mithilfe des Maximalwerts nicht eindeutig bestimmt werden können.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung unter Bezug auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben, doch werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei vom Geist und Geltungsbereich der Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, abzuweichen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Zur Verwendung in der Industrie sieht die vorliegende Erfindung ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität in einem bildgebenden System und insbesondere ein Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung vor, bei dem Farblicht auf ein Untersuchungsobjekt gestrahlt wird, um die Qualität eines von einer Kamera aufgenommenen Bildes zu maximieren und bei dem optimale Farbbeleuchtungsbedingungen zum Erhalten eines solchen qualitativ hochwertigen Bildes schnell und korrekt eingestellt werden, so dass ein Verarbeitungssystem die Qualität des Untersuchungsobjekts durch Auslesen eines Bildes, das von einem mit einer Schwarzweißkamera ausgestatteten bildgebenden System aufgenommen wird, schnell und korrekt bestimmen kann.

Claims

Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems, umfassend eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Beleuchtungseinheiten zum Strahlen von Licht mit verschiedenen Wellenlängen auf ein Untersuchungsobjekt, eine Beleuchtungssteuerungseinheit zum Steuern einer Licht-Bestrahlungsintensität durch entsprechendes Einstellen der an die Beleuchtungseinheiten angelegten Eingangsspannungen, und eine Kamera zum Schießen eines Bildes des Untersuchungsobjekts zur Erzeugung eines digitalen Schwarzweißbildes, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Anlegen von vorgegebenen Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten; (b) Aufnehmen von Bilddaten durch die Kamera; (c) Berechnen eines Bildhistogramms, das eine Verteilungsgrafik zur Anzeige der Pixelanzahl entsprechend jeder Monochromstufenintensität durch die Bilddaten ist; (d) Berechnen einer Standardabweichung des Bildhistogramms; und (e) Berechnen eines optimalen Eingangsspannungswerts für jede der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten in einem Einstellungsbereich der vorgegebenen Eingangsspannungen, wobei der optimale Eingangsspannungswert die Standardabweichung maximiert.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei in Schritt (e) ein Eingangsspannungswert, der die Standardabweichung maximiert, aus den durch Wiederholung der Schritte (b), (c) und (d) ermittelten Eingangsspannungen, während eine Vielzahl von auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten angelegt wird, als der optimale Eingangsspannungswert berechnet wird.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei in Schritt (e) der optimale Eingangsspannungswert, der die Standardabweichung maximiert, durch ein Verfahren des steilsten Abstiegs berechnet wird, bei dem ein Berechnungsvorgang einer Änderungsgröße der Standardabweichung entsprechend einer Eingangsspannungsänderung und das Anlegen der unter Berücksichtigung der berechneten Änderungsgröße eingestellten Eingangsspannung wiederholt werden.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei in Schritt (e) der optimale Eingangsspannungswert, der die Standardabweichung maximiert, durch ein Suchverfahren Goldener Schnitt berechnet wird, bei dem das Anlegen einer Vielzahl von auf ein vorgegebenes erstes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten, das erneute Anlegen der Eingangsspannungen, die um ein zweites Intervall, das kleiner als das erste Intervall ist, bezüglich der Eingangsspannung, welche die Standardabweichung maximiert, erhöht oder verringert werden, und das Berechnen der Standardabweichung für jede Eingangsspannung mindestens einmal wiederholt werden.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung zur Verbesserung der Bildqualität eines bildgebenden Systems, umfassend eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Beleuchtungseinheiten zum Strahlen von Licht mit verschiedenen Wellenlängen auf ein Untersuchungsobjekt, eine Beleuchtungssteuerungseinheit zum Steuern einer Licht-Bestrahlungsintensität durch entsprechendes Einstellen der an die Beleuchtungseinheiten angelegten Eingangsspannungen, und eine Kamera zum Schießen eines Bildes des Untersuchungsobjekts zur Erzeugung eines digitalen Schwarzweißbildes, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a') Anlegen von vorgegebenen Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten; (b') Aufnehmen von Bilddaten durch die Kamera; (c') Berechnen eines Bildhistogramms, das eine Verteilungsgrafik zur Anzeige der Pixelanzahl entsprechend jeder Monochromstufenintensität durch die Bilddaten ist; (d') Berechnen eines Maximalwertes des Bildhistogramms; und (e') Berechnen eines optimalen Eingangsspannungswerts für jede der Vielzahl von Beleuchtungseinheiten in einem Einstellungsbereich der vorgegebenen Eingangsspannungen, wobei der optimale Eingangsspannungswert den Maximalwert maximiert.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach Anspruch 5, wobei in Schritt (d') der Maximalwert in den unteren 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität berechnet wird.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach Anspruch 5, wobei in Schritt (d') der Maximalwert in den oberen 85–95% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität berechnet wird.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach Anspruch 5, wobei in Schritt (d') der Maximalwert in den mittleren 70–90% des gesamten Bereichs der Monochromstufenintensität mit Ausnahme der oberen 5–15% und der unteren 5–15% davon berechnet wird.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei in Schritt (e') ein Eingangsspannungswert, der den Maximalwert maximiert, aus den durch Wiederholung der Schritte (b'), (c') und (d') ermittelten Eingangsspannungen, während eine Vielzahl von auf ein vorgegebenes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten angelegt wird, als der optimale Eingangsspannungswert berechnet wird.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei in Schritt (e') der optimale Eingangsspannungswert, der den Maximalwert maximiert, durch ein Verfahren des steilsten Abstiegs berechnet wird, bei dem ein Berechnungsvorgang einer Änderungsgröße der Standardabweichung entsprechend einer Eingangsspannungsänderung und das Anlegen der unter Berücksichtigung der berechneten Änderungsgröße eingestellten Eingangsspannung wiederholt werden.
Steuerungsverfahren für die Farbbeleuchtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei in Schritt (e') der optimale Eingangsspannungswert, der den Maximalwert maximiert, durch ein Suchverfahren Goldener Schnitt berechnet wird, bei dem das Anlegen einer Vielzahl von auf ein vorgegebenes erstes Intervall eingestellten Eingangsspannungen an die Vielzahl von Beleuchtungseinheiten, das erneute Anlegen der Eingangsspannungen, die um ein zweites Intervall, das kleiner als das erste Intervall ist, bezüglich der Eingangsspannung, welche die Standardabweichung maximiert, erhöht oder verringert werden, und das Berechnen des Maximalwertes für jede Eingangsspannung mindestens einmal wiederholt werden.