专利名称：自动光源调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源调整装置，尤其涉及一种可随着操作环境的光线亮度，自动将光线照度调整为适于使用者观看的范围内的自动光源调整装置。
随着科技的发展，各类显示器已广泛而普遍地与人们现代的生活发生关联。诸如电脑屏幕、电视萤幕，或是各类仪器的显示装置，都是我们在生活中常会接触到的电子产品。由于这类商品的使用特性，通常使用者在操作如同电脑，或电视等仪器时，会长时间的注视着萤光屏。而这些显示器通常由受激发的电子，撞击显示屏上预先涂的萤光物质以产生影像。而在电子撞击萤光物质的同时，亦会伴随着产生一些伤害人体的辐射线、静电，以及强烈而刺眼的光线。在这些因显示器所引起的问题中，对眼睛伤害最强烈的，要属长期单调而强烈光线的刺激。在一些医学研究中证实，当眼睛长时间曝露于强烈光线与不当照明的环境下，眼球受到长时间不适宜的光线刺激，会引发眼球黏膜发炎从而使的眼球红肿、充血，以及眼肌疲劳而诱发近视等眼科疾病。
针对上述显示器所造成的问题，传统上会以一层安置在显示器前的护目镜，来排除这些危害健康的因子。如
图1所示的护目镜，其中包含滤光镜102、接地线103与外框104。使用时将外框104套入显示器的外缘，并利用滤光镜102阻隔有害的辐射线直接被人体吸收。一般而言，滤光镜102的材质可以是铅玻璃，或是金属丝网等可以阻隔辐射线的材质。至于护目镜上所产生的静电，将通过接地线103排除在护目镜之外。如此即可实现排除有害物质，维护人体健康的目的。
虽然传统的护目镜可以有效地隔绝辐射线，并排除其上所产生的静电，但是对于眼睛的保护仍欠周全。当使用者曝露于不适当的光照环境下，诸如，持续曝露于太强或太弱的光线下，常会造成发眼球黏膜发炎、红肿、充血，以及眼肌疲劳并诱发近视等眼科疾病。因此已知技术虽然解决了辐射线与静电的问题，但是对于不良的照明，与长时间单调的显示器光源所造成人体的伤害，却提不出有效的防范方法。故，亟需要一种能够适应环境光源的变化状态，而即时调整使用者环境光源的照度的装置，以保护人体的健康。
本发明的目的在于提供一种可随环境光线亮度而自动调整光源亮度，以符合肉眼所能感觉舒适的亮度范围，并同时达到保护人体健康的效果。
本发明揭露了一种可随着外界环境光线变化，自动将光源的亮度调整至适合肉眼范围的装置。利用光线采集装置检测环境光线的变化，并以模拟信号模拟所检测出的环境光线亮度。再以模拟/数字转换器将所检测出的环境光线亮度信号转换成数字检测信号，以便于以后的处理器进行运算处理。再将该数字检测信号与一个符合肉眼舒适感觉的预设亮度加以比较，若检测信号的亮度较预设亮度为高，则调低光源产生装置的照度；若检测信号的亮度较预设亮度为低，则调高光源产生装置的照度。以使使用者工作环境的光线，能够即时地自动调整至今肉眼感觉舒适的范围。
图1为传统的护眼装置。
图2为本发明中自动光源调整装置的结构组成示意图。
图3为本发明中自动光源调整装置的调整流程图。
图4为本发明中外置式自动光源调登装置的系统示意图。
图5为本发明中内置式自动光源调整装置的系统示意图。
本发明是利用光学探头检测周围环境的亮度(照度)，并将所检测出的照度以模拟信号的方式加以模拟。一般而言，是利用不同电压来模拟不同的照度。再将用来模拟环境光线的模拟信号转换成数字信号，而当环境的光线亮度以数字的信号表示后，即能够利用微处理机来对这些数字资料加以运算。接着以微处理机将此由光学探头所检测出的环境亮度，与一个适合肉眼的光线强度的预设值加以比较，若是环境的光照不足，则增加环境光源的光照强度；若是环境的光照太强烈，则降低环境光源的光照强度。
上述的环境光源种类十分广泛，举凡显示器自身所发出的光线，或是显示器周边的台灯等皆可现之为环境光源。以下将以应用与电脑上的光源调整装置来说明本发明的实施例，并举出外置式与内置式两个实施例，以阐明本发明的应用，但并不表示本发明只能应用在此领域中。
参阅图2所示的光源调整装置，其中包含护目镜200、光线采集装置204、模拟/数字转换器210、电脑主机214、显示器216与台灯218。护目镜200具有传统护目镜的所有功能，镜片202由可以阻挡辐射线的材质制成(例如，铅玻璃、金属丝网)，以防止由显示器216所发出的辐射线直接被人体吸收。再将光线采集装置204安装于护目镜200上，当然这并不是光线采集装置204唯一的安装位置，以靠近使用者眼部为原则下，可依照实际应用时的需要选择光线采集装置204的位置。一般而言，许多光感应元件都可以作为本发明所提出的光线采集装置，例如光敏电阻、光敏晶体管，或光电池等。上述元件都可根据光照的变化，而产生电压或电阻等元件特征的改变。再通过电源及接地线206的作用，一方面可将护目镜200上所产生的静电排除，而另一方面则可提供光线采集装置204必要的电源。附带提一下的是，虽然上述的光感应元件都可以作为光线采集装置，但不同的元件各自有不同的特性。以光敢电阻为例，其光照特性为非线性曲线且变化有一定的惰性，对光照的敏感程度不如光电池。因此，使用者可依不同的光感应精确度的要求，选择合适的光感应元件。
如图2所示，使用者在操作电脑时，同时启动光线采集装置204。此时光线采集装置204会将操作环境的光照，依照其强弱程度的不同，转换成模拟形式的模拟信号输出，例如以不同的电压值来表示照度的大小。接着将由此检测出的照度转换而得的模拟信号，经由信号线208传送给模拟/数字转换器210进行数据转换。模拟/数字转换器210会将模拟形式的模拟信号，转换成数字形式的模拟信号，再将该数字的模拟信号经由传输线212传送给电脑主机214。
由于人眼所能够适应的光线范围豹在60lux～100lux(照度)左右，而最佳的视觉范围则约在78lux～83lux之间。依据人眼感觉舒适的照度范围下，给定电脑主机214一个预定照度。当电脑主机214接收到由该数字的模拟信号所代表的检测照度时，会将此检测照度与预设照度加以比较，并依比较的结果调整显示器216或台灯218的亮度，直到由光线采集装置204所检测出的检测照度与预设照度相同为止。
图3显示了本发明中自动光源调整装置的调整流程。此调整的流程起始于步骤302，接着通过光线采集装置接收外界环境的工作光线，如步骤304所示。再将所检测出的工作光线，由模拟信号转换成数字信号，如步骤306所示，随后将该数字工作光线信号传送给处理装置，以产生量化的工作光线照度检测值，如步骤308所示。
基本上，处理装置在步骤308处所接收到的信号为光线收集装置所发送出的数字电压信号。而本发明的调整目标，是根据环境所检测出的照度，把光源调整成适合人眼的范围。因此需要将数字检测电压信号转换为数字检测照度信号，而其间的转换关系，可由下列所提出的公式得到I＝aVB (1)上述公式用以表示特定的光感应元件，在某照度下所对应的电属性。其中I为电流强度，a为由不同光感应元件所决定的常数，V为外加电压，而B则为照度。因此当外加电压V固定时，在给定的常数a下，感应元件受到照度为B的光源的照射，将会相对应地产生1的感应电流强度。接着考虑光感应元件至处理装置间的阻抗，即可得到感应电流与感应电压之间的关系，以欧姆定律为例V＝IR(2)代入上式，因此可以得到Vd＝aRVrB(3)其中Vd为光线采集装置所传送给处理装置的电压值，Vr为供给光线采集装置的外部电压。故经由(3)式，处理装置即可将数字的检测电压信号Vd，转换为数字的检测照度信号B。
然后对由环境亮度所产生的检测照度值L’，与适于眼睛工作范围的设定照度值L进行比较，如步骤310所示。若L＞L’，则表示使用者工作的环境亮度不足，而按照L与L’C的差值增加环境光源的显示强度，如步骤314所示若L＜L‘，则表示使用者工作的环境亮度太高，而按照L’与L的差值减弱环境光源的显示强度，如步骤312所示。最后跳离此调整光源步骤，如316所示。
图4表示了一种外置式的光源调整装置，其中包含光线采集装置404、模拟/数字转换器406、转换器信号传输接口408、处理器信号传输接口410、处理器412，与信号处理装置414。光线采集装置404检测出使用者所处的工作场合的环境光线402，将其转换成模拟形式的模拟信号，并传送至模拟/数字转换器406中。接着模拟/数侄转换器406，将该模拟的模拟信号转换成数字形式的模拟信号，并通过模拟/数字转换器406的信号传输接口与处理器412的信号传输接口，将数字的模拟信号传送给处理器412。处理器412将会依照由模拟信号所换算出的检测照度(见上述说明)，与一个适合于眼睛工作范围的预设照度，相比较而得的结果，产生一个光源照度控制信号。再通过信号处理装置414，将光源照度控制信号转换成可为不同光源所接受的信号形式，以控制显示装置416(例如，电脑屏幕、电视萤幕)，与照明装置(例如，台灯)418的照明亮度。
在此实施例中，处理器412可以是个人电脑中的微处理器，也可是单一功能的集成电路。而模拟/数字转换器406则是单独存在的装置，并通过其自身的信号传输接口408及处理器的信号传输接口(如RS-232)410，与处理器412相连。因此，本光源调整装置可有较大的使用弹性与携带能力，随时与处理器结合，以提供即时的光源照度调整能力。
图5表示了一种内置式的光源调整装置，其中包含光线采集装置504、模拟/数字转换器506、处理器508与信号处理装置510。光线采集装置504检测出使用者所处的工作场合的环境光线562，将其转换成模拟形式的模拟信号，并传送至模拟/数字转换器506中。由于此实施例将模拟/数字转换器506与处理器508，整合于同一台硬件装置中，因此模拟/数字转换器506会将该模拟的模拟信号转换成数字形式的模拟信号，并直接传送入处理器508中。处理器508将会依照由模拟信号所换算出的检测照度(见上述说明)，与一个适合于眼睛工作范围的预设照度，相比较而得的结果，产生一个光源照度控制信号。再通过信号处理装置510，将光源照度控制信号转换成可为不同光源所接受的信号形式，以控制显示装置512(例如，电脑屏幕、电视萤幕)与照明装置(例如，台灯)514的照明亮度。
在此实施例中，处理器508可以是个人电脑中的微处理器，也可是单一功能的集成电路。而模拟/数字转换器506则与处理器508整合于单一的装置中。若以个人电脑为例，模拟/数字转换器506即可制作成一片接口卡。因此，本光源调整装置在省略的许多传输接口之后，可以得到较佳的工作效率。
本发明以一较佳实施例说明如上，仅用于藉以帮助了解本发明的实施，非用以限定本发明的精神，而熟悉此项技术者理解了本发明的精神后，在不脱离本发明的精神和范围内，可作一些更动和修改以及等效的变化和替换，因此，本申请的保护范围当由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种自动光源调整装置，其特征在于，所述装置至少包含光线采集装置，用以接收环境光线，并以模拟信号表示该环境光线的照度强弱；处理器，耦合于所述光线采集装置，并根据所述模拟信号产生所述环境光线的检测照度，以比较该检测照度舆预设照度的照度差异，并依所述照度差异产生光源调整信号；及光源产生装置，耦合于所述处理器，并根据所述光源调整信号，提供符合该预设照度的光照。
2.如权利要求1所述的自动光源调整装置，其特征在于，所述模拟信号包含一种以电压表示所述环境光线的照度强弱的模拟形式的模拟信号。
3.如权利要求2所述的自动光源调整装置，其特征在于，还包含模拟/数字转换器，用以接收所述模拟形式的模拟信号，并将所述模拟形式的模拟信号转换为数字的模拟信号。
4.如权利要求3所述的自动光源调整装置，其特征在于，还包含信号传输接口，用以接收所述数字的模拟信号，并把所述数字的模拟信号传输给所述处理器。
5.如权利要求4所述的自动光源调整装置，其特征在于，还包含信号处理装置，用以根据所述数字的模拟信号，产生可控制所述光源产生装置的照度大小的光源调整信号。
6.如权利要求1所述的自动光源调整装置，其特征在于，上述光线采集装置包含一种由光敏电阻所构成的光学探头。
7.如权利要求1所述的自动光源调整装置，其特征在于，上述光线采集装置包含一种由光敏晶体管构成的光学探头。
8.如权利要求1所述的自动光源调整装置，其特征在于，上述光线采集装置包含一种由光电池所构成的光学探头。
9.如权利要求1所述的自动光源调整装置，其特征在于，上述光源产生装置包含监视器。
10.如权利要求1所述的自动光源调整装置，其特征在于，上述光源产生装置包含照明装置。
11.如权利要求1的自动光源调整装置，其特征在于，上述预设照度的范围约在60lux～100lux之间。
12.一种可根据环境亮度而自动调整光源的装置，该装置至少包含光线采集装置，用以接收环境光线，并以模拟形式的模拟信号表示该环境光线的照度强弱；模拟/数字转换器，用以接收所述模拟形式的模拟信号，并将所述模拟形式的模拟信号转换为数字的模拟信号；处理器，耦合于所述模拟/数字转换器，并根据所述数字的模拟信号产生所述环境光线的检测照度，比较所述检测照度与预设照度的照度差异，并依所述照度差异产生光源调整信号；及光源产生装置，耦合于所述处理器，并根据所述光源调整信号，提供符合所述预设照度的光照。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包含信号处理装置，用以根据所述数字的模拟信号，产生可控制所述光源产生装置的照度大小的光源调整信号。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，上述光源产生装置包含监视器。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，上述光源产生装置包含照明装置。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于，上述预设照度的范围约在60lux～100lux之间。
17.一种自动调整光源的方法，该方法至少包含下列步骤接收使用者操作环境周围的工作光线；把所述工作光线转换为数字形式的工作光线信号；利用所述工作光线信号，产生量化的工作光线照度检测值；比较所述工作光线照度检测值与预设照度值；依据所述工作光线照度检测值与所述预设照度值的差异程度，产生照度调整信号；及根据所述照度调整信号，控制光源产生装置的照度，使光源产生器的照度能符合所述预设照度值的要求。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，上述预设照度值的范围约在60lux～100lux之间。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，上述光源产生装置包含监视器。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于上述光源产生装置包含照明装置。
全文摘要
本发明涉及一种可随着外界环境光线变化,自动将光源的亮度调整至适合肉眼范围的装置,它包含用以接收环境光线并产生模拟信号的光线采集装置、将模拟信号转换成数字形式的模拟/数字转换器。再利用处理器对模拟信号所代表的环境亮度,与预设适合肉眼的亮度加以比较。然后依照比较的结果,调整光源的照度大小,使其能够符合适于肉眼的照度要求。
文档编号G05D25/02GK1268684SQ9910418
公开日2000年10月4日 申请日期1999年3月24日 优先权日1999年3月24日
发明者邱全成, 徐晔 申请人:英业达集团(上海)电子技术有限公司