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WO1994018790A1 - Umgebungsabhängige automatische leuchtdichtesteuerung für bildschirme - Google Patents

Umgebungsabhängige automatische leuchtdichtesteuerung für bildschirme Download PDF

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WO1994018790A1
WO1994018790A1 PCT/CH1994/000013 CH9400013W WO9418790A1 WO 1994018790 A1 WO1994018790 A1 WO 1994018790A1 CH 9400013 W CH9400013 W CH 9400013W WO 9418790 A1 WO9418790 A1 WO 9418790A1
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György FARKAS
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BARATH LUDWIG
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BARATH LUDWIG
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
    • H04N5/57—Control of contrast or brightness
    • H04N5/58—Control of contrast or brightness in dependence upon ambient light

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device with the aid of which the luminance or brightness, contrast or background lighting of screens is automatically and continuously adjusted as a function of the respective average ambient luminance in the visual field of the user.
  • the object of the present invention is therefore to propose a method or a device with the aid of which the luminance of the screen is continuously and automatically adapted to the average luminance in the visual field of the user.
  • the screen is coupled to an external light sensor which can be placed anywhere in the room and which monitors the luminance distribution in the visual field of the user.
  • Figure 1 shows the structure of the device. It comprises at least one light sensor 1, an active connection 2, the control of the screen luminance 3, the screen 4 and the housing 5.
  • the sensor 1 can be individually placed in the room and adjusted so that the detected solid angle corresponds approximately to the visual field of the user.
  • FIG. 2 shows a possible placement of the sensor 1.
  • An electronic control 3 installed in the display housing 5 or connectable via an interface ensures that brightness and contrast or the Backlight on the screen 'must be set so that the screen luminance is in an optimal ratio to the average luminance in the visual field.
  • the brightness and contrast adjustment knobs known on the conventional screens would serve the user to adapt the automatic control of the screen luminance to his own preferences. Another possibility for calibrating the control system is to place and adjust the sensor 1 appropriately. This sensor should then capture the solid angle that the respective user travels most frequently with his gaze.
  • the luminance of the screen can be set between 0 and approx. 100 cd / m2. With these values, luminance ratios of 1 to 3 in the visual field can be easily achieved.
  • a maximum setting of the screen luminance (100 cd / m2) would also ensure a portable luminance milieu with average field of view luminance of up to 300 cd / m2. This value is hardly exceeded in rooms with functioning sun and glare protection measures.
  • FIG. 3 shows a possible control characteristic.
  • the average luminance in the field of view L Q is linear with the screen luminance Lg in the lower region. At the limit, the curve approaches the maximum screen luminance asymptotically. As soon as the optimal luminance ratio 1 to 3 is exceeded, this is indicated by a control lamp on the screen housing 5.
  • the integration of the light sensor 1 into the screen housing 5 itself would also be conceivable. It is also important in this case that sensor 1 (or several sensors) detects the visual field of the user and that the detected solid angle can be set as flexibly as possible.
  • FIG. 4 shows a possible arrangement of two sensors 1 on the screen housing 5.
  • the housing 5 here has two “ears” at the two upper corners.
  • a light sensor is placed at the tips of the ears.
  • the sensors are set so that the solid angle detected by the two sensors detects the full background of the screen and corresponds approximately to the field of vision of the user.
  • FIG. 5 shows a possible solution for the shielding of the sensor 1.
  • the light sensor 1 is encased with a displaceable sleeve 6. Depending on the position of the sleeve, a smaller or larger solid angle can be set.
  • a method for automatic control of the luminance of screens is thus proposed, the average luminance in the visual field of the user being detected by an externally attached light sensor 1 and this clearly quantifiable size serving as a guide variable for an ergonomically correct, automatic control of the screen luminance.
  • a device for carrying out the method with a screen 4 with a housing 3 provided with a controller 3 for changing the screen luminance, in particular the brightness, the contrast and the background lighting, wherein it comprises at least one light sensor 1 which is connected to the controller 3 is so operatively connected that the arrangement of the light sensor 1 in the direction of view, and the shielding of the same on the Field of view of the user, the luminance of the screen 4 is automatically controllable as a function of the luminance distribution in the field of view of the user.
  • a possible embodiment of the device is characterized in that the at least one light sensor 1 is arranged separately from the screen 4 in the room at a convenient location, and with the controller 3 e.g. is operatively connected by wire, infrared radio or ultrasound transmission.
  • the at least one light sensor 1 can also be attached to the screen housing 5 itself.
  • the contrast and / or the brightness and / or the background lighting can also be controlled automatically by the light sensor 1.
  • the device can also be used with a television or video screen or other data display devices.
  • a display device e.g. for measuring instruments and clocks can be controlled accordingly.
  • the device can also be implemented in such a way that the looped-through RGB, video or YC signals are influenced by an externally arranged control.
  • controller 3 It is advisable to provide the controller 3 with at least one control lamp, by means of which an unfavorable luminance ratio between the screen 4 and the surroundings can be signaled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Abstract

Es wird eine umgebungsabhängige automatische Leuchtdichtesteuerung für Bildschirme vorgeschlagen, welche ermöglicht, die Leuchtdichte des Bildschirmes an die durchschnittliche Leuchtdichte im Gesichtsfeld des Benützers laufend automatisch anzupassen. Der Bildschirm (4) wird mit einem, im Raum frei placierbaren externen Lichtsensor (1) gekoppelt. Der Sensor (1) kann im Raum individuell placiert und so eingestellt werden, dass der erfasste Raumwinkel ungefähr dem Gesichtsfeld des Benützers entspricht. Eine im Bildschirm (4) eingebaute, oder durch eine Schnittstelle anschliessbare elektronische Steuerung (3) sorgt dafür, dass Helligkeit, Kontrast oder Hintergrundbeleuchtung am Bildschirm so eingestellt werden, dass die Bildschirmleuchtdichte zur durchschnittlichen Leuchtdichte im Gesichtsfeld in einem optimalen Verhältnis steht.

Description

Umgebungsabhängige automatische Leuchtdichtesteuerung für Bildschirme
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, mit deren Hilfe die Leuchtdichte bzw. Helligkeit, Kontrast oder Hintergrundbeleuchtung von Bildschirmen automatisch und laufend in Abhängigkeit der jeweiligen durchschnittlichen Umgebungsleuchtdichte im Gesichtsfeld des Benutzers eingestellt wird.
Neuere ergonomische Untersuchungen zeigen auf, dass um mit Bildschirmen ermüdungsfrei arbeiten zu können, die Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld des Benutzers bestimmte Proportionen nicht überschreiten darf. So dürfen die Leuchtdichteunterschiede im Mittelfeld des Gesichtsfeldes das Verhältnis drei zu eins nicht übersteigen. Im Umfeld des Gesichtsfeldes sind Leuchtdichteunterschiede im Verhältnis eins zu zehn zulässig. Da in Büroräumen die Leuchtdichteverteilung in Abhängigkeit der Aussenbeleuchtungsstärke und der Wetterlage stark variiert, ist die manuelle Einstellungsmöglichkeit der Bildschirmhelligkeit und des Kontrastes eine ungenügende, statische Lösung. Die Helligkeit des Bildschirmes wird nur selten korrigiert, wenn doch, so auch nur gefühlsmässig, da eine eindeutige Führungsgrösse fehlt. Leuchtdichteunterschiede werden vom menschlichen Auge nur in einer logarithmischen Auflösung wahrgenommen und die Anpassung an die jeweilige Leuchtdichte des betrachteten Objektes (Adaptation) erfolgt weitgehend unbewusst. Mangels genügend ausgeprägter Warnung verharrt der Mensch in einem ungenügenden Leuchtdichte-Milieu soweit, bis die überbeanspruchte Adaptationsmechanismus im Auge zur merkbaren Ermüdung führt. Die Ursache der Ermüdung wird mangels Kenntnis der physiologischen Zusammenhänge auch jetzt nicht erkannt. Es können daher vom Betroffenen nicht die geeigneten Massnahmen ergriffen werden (nämlich die Anpassung der Leuchtdichten vom betrachteten Objekt und der Umgebung, bis ein tragbares Verhältnis zwischen den beiden Grossen erreicht wird) .
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Verfahren, bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe die Leuchtdichte des Bildschirmes an die durchschnittliche Leuchtdichte im Gesichtsfeld des Benutzers laufend automatisch angepasst wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Bildschirm mit einem, im Raum frei placierbaren externen Lichtsensor,welcher die Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld des Benutzers überwacht, gekoppelt wird.
Die Erfindung wird nachstehend in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 5 beschrieben.
Figur 1 zeigt den Aufbau der Vorrichtung. Sie umfasst mindestens einen Lichtsensor 1, eine Wirkverbindung 2, die Steuereung der Bildschirmleuchtdichte 3, den Bildschirm 4 und das Gehäuse 5.
Der Sensor 1 kann im Raum individuell placiert und so eingestellt werden, dass der erfasste Raumwinkel ungefähr dem Gesichtsfeld des Benutzers entspricht.
Figur 2 zeigt eine mögliche Placierung des Sensors 1. Eine in der Bildschirmgehäuse 5 eingebaute, oder durch eine Schnittstelle anschliessbare elektronische Steuerung 3 sorgt dafür, dass Helligkeit und Kontrast oder die Hintergrundbeleuchtung am Bildschirm ' so eingestellt werden, dass die Bildschirmleuchtdichte zur durchschnittlichen Leuchtdichte im Gesichtsfeld in einem optimalen Verhältnis steht.
Die an den herkömmlichen Bildschirmen bekannten Einstellknöpfe für Helligkeit und Kontrast würden dem Benutzer dazu dienen, die automatische Steuerung der Bildschirmleuchtdichte seinen eigenen Preferenzen angleichen zu können. Eine weitere Möglichkeit zur Abgleichung der Steuerung besteht in der geeigneten Placierung und Einstellung des Sensors 1. Dieser sollte dann ziemlich genau den Raumwinkel erfassen, den der jeweilige Benutzer mit seinem Blick am häufigsten frequentiert.
Bei heutigen Bildschirmen kann die Leuchdichte der Bildfläche zwischen 0 und ca. 100 cd/m2 eingestellt werden. Mit diesen Werten lassen sich Leuchtdichteverhältnisse von 1 zu 3 im Gesichtsfeld ohne weiteres erreichen. Eine maximale Einstellung der Bildschirmleuchtdichte (100 cd/m2) würde auch noch bei durchschnittlichen Gesichtsfeldleuchtdichten von bis zu 300 cd/m2 für ein tragbares Leuchtdichte-Milieu sorgen. Dieser Wert wird bei Räumen mit funktionierenden Sonnen- und Blendschutzmassnahmen kaum überschritten.
Eine mögliche Steuercharakteristik zeigt Figur 3. Die durchschnittliche Leuchtdichte im Gesichtsfeld LQ vehält sich zum Bildschirmleuchtdichte Lg im unteren Bereich linear. Im Grenzbereich nähert sich die Kurve der maximalen Bildschirmleuchtdichte asymptotisch. Sobald aber das optimale Leuchtdichteverhältnis 1 zu 3 überschritten wird, zeigt dies eine Kontrollleuchte am Bildschirmgehäuse 5 an.
Als Gegenstück zum externen Lichtsensor 1 wäre die Integration des Lichtsensors 1 in die Bildschirmgehäuse 5 selbst auch denkbar. Wichtig ist auch in diesem Fall, dass der Sensor 1 (oder mehrere Sensoren) das Gesichtsfeld des Benutzers erfasst, und dass der erfasste Raumwinkel möglichst flexibel eingestellt werden kann.
Eine mögliche Anordnung von zwei Sensoren 1 am Bildschirmgehäuse 5 zeigt Figur 4. Das Gehäuse 5 bekommt hier zwei "Ohren" an den zwei oberen Ecken. An den Spitzen der Ohren ist je ein Lichtsensor placiert. Die Sensoren sind so eingestellt, das der durch die beiden Sensoren erfasste Raumwinkel den vollen Hintergrund des Bildschirmes erfasst, und ungefähr dem Gesichtsfeld des Benutzers entspricht.
Figur 5 zeigt eine mögliche Lösung für die Abschirmung des Sensors 1. Der Lichtsensor 1 wird mit einer verschiebbaren Hülse 6 umhüllt. Je nach der Lage der Hülse kann ein kleinerer oder grösserer Raumwinkel eingestellt werden.
Es wird somit ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Leuchtdichte von Bildschirmen vorgeschlagen, wobei durch einen extern angebrachten Lichtsensor 1 die durchschnittliche Leuchtdichte im Gesichtsfeld des Benutzers erfasst wird und diese eindeutig quantifizierbare Grosse als Führungsgrösse für eine ergonomisch einwandfreie, automatische Steuerung der Bildschirmleuchtdichte dient.
Vorgeschlagen wird ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem mit einer Steuerung 3 zur Veränderung der Bildschirmleuchtdichte, insbesondere der Helligkeit, des Kontrastes und der Hintergrundbeleuchtung, versehenen Bildschirmes 4 mit Gehäuse 5, wobei sie mindestens einen Lichtsensor 1 umfasst, welcher mit der Steuerung 3 so wirkverbunden ist, dass durch die Anordnung des Lichtsensors 1 in Blickrichtung, und die Abschirmung desselben auf die Gesichtsfeldfläche des Benutzers die Leuchdichte des Bildschirmes 4 in Abhängigkeit der Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld des Benutzers automatisch steuerbar ist.
Eine mögliche Ausführung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsensor 1 vom Bildschirm 4 getrennt im Raum an einem günstigen Ort angeordnet, und mit der Steuerung 3 z.B. durch Draht, Infrarot- Funk- oder Ultraschallübertragung wirkverbunden ist.
Der mindestens eine Lichtsensor 1 kann auch am Bildschirmgehäuse 5 selbst angebracht sein. Auch dabei ist der Kontrast und/oder die Helligkeit und/oder die Hintergrundbeleuchtung durch den Lichtsensor 1 automatisch steuerbar.
Die Vorrichtung lässt sich auch mit Fernseh- oder- Videobildschirm oder sonstigen Datensichtgeräten verwenden. Ebenso kann ein Anzeigegerät, z.B. für Messinstrumente und Uhren entsprechend gesteuert werden.
Die Vorrichtung lässt sich auch so realisieren, dass durch eine extern angeordnete Steuerung die durchschlauften RGB-, Video¬ oder YC-Signale beeinflusst werden.
Es empfiehlt sich, die Steuerung 3 mit mindestens einer Kontrolleuchte, mit deren Hilfe ein ungünstiges Leuchtdichteverhältnis zw. Bildschirm 4 und Umgebung signalisierbar ist, zu versehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur automatischen Steuerung der Leuchtdichte von Bildschirmen, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen extern angebrachten Lichtsensor (1) die durchschnittliche Leuchtdichte im Gesichtsfeld des Benutzers erfasst wird und diese eindeutig quantifizierbare Grosse als Führungsgrösse für eine ergonomisch einwandfreie, automatische Steuerung der Bildschirmleuchtdichte dient.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem mit einer Steuerung (3) zur Veränderung der Bildschirmleuchtdichte, insbesondere der Helligkeit, des Kontrastes und der Hintergrundbeleuchtung, versehenen Bildschirmes (4) mit Gehäuse (5), dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Lichtsensor (1) umfasst, welcher mit der Steuerung (3) so wirkverbunden ist, dass durch die Anordnung des Lichtsensors (1) in Blickrichtung, und die Abschirmung desselben auf die Gesichtsfeldfläche des Benutzers die Leuchdichte des Bildschirmes (4) in Abhängigkeit der Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld des Benutzers automatisch steuerbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsensor (1) vom Bildschirm (4) getrennt im Raum an einem günstigen Ort angeordnet, und mit der Steuerung (3) insbesondere durch Draht, Infrarot- Funk- oder Ultraschallübertragung wirkverbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsensor (1) am Bildschirmgehäuse (5) angebracht ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontrast und/oder die Helligkeit und/oder die Hintergrundbeleuchtung durch den Lichtsensor (1) automatisch steuerbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildschirm (4) ein Fernseh¬ oder Videobildschirm ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildschirm (4) ein Datensichtgerät ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildschirm (4) ein Anzeigegerät, insbesondere für Messinstrumente und Uhren, ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (3) mindestens eine Kontrolleuchte umfasst, mit deren Hilfe ein ungünstiges Leuchtdichteverhältnis zw. Bildschirm (4) und Umgebung signalisierbar ist.
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PCT/CH1994/000013 1993-02-05 1994-01-25 Umgebungsabhängige automatische leuchtdichtesteuerung für bildschirme Ceased WO1994018790A1 (de)

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CH34993 1993-02-05
CH349/93-4 1993-02-05
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CH2951/93-3 1993-10-02

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