CN103165099B - 显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示设备。介绍了一种显示设备（1），其具有显示面（3）、具有用于测量光强度的光传感器（4）和具有控制单元，所述控制单元接收和处理用于显示在显示面（3）上的图像信号。光传感器（4）被构造来测量在显示面（3）的区域中射入的环境光的亮度，其中控制单元被构造来接收光传感器（4）的测量值和根据测量值来调节用于图像信号的显示的在显示面（3）上的对比度。此外，针对根据本发明的显示设备描述了一种用于显示图像信号的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示设备以及一种用于控制显示设备的方法。
背景技术
显示设备、例如显像管设备、LC显示器或者还有图像投影仪从多个使用领域中并且与此相应地也以许多不同的实施方案而是公知的。通常，显示设备提供了操作元件（Bedienelement），显示可以利用这些操作元件手动地与给定的环境条件相匹配，以便实现所显示的信息的良好的可识别性。此外，也公知如下显示设备：所述显示设备能够自动地进行与一个或多个使用条件的匹配。从DE 10 2008 043 189 A1中例如公知了一种投影仪，该投影仪具有用于确定该投影仪关于投影面的距离和/或布置的装置。
发明内容
本发明解决如下任务：鉴于所显示的图像和信息的良好的可识别性改善显示装置的匹配。
该任务通过一种根据本发明的显示设备以及通过一种根据本发明的方法来解决。
本发明的有利的和优选的实施方案在扩展方案中予以说明。
本发明从如下显示设备出发：所述显示设备具有显示面，具有用于测量光强度的光传感器和具有控制单元，该控制单元接收和处理用于在显示面上的显示的图像信号。本发明的核心在于，光传感器被构造来测量在显示面的区域中射入的环境光的亮度，并且控制单元被构造来接收光传感器的测量值和根据该测量值来调节用于图像信号的显示的显示面上的对比度。
由此，本发明提供了如下优点：在利用光传感器可检测的干扰光的照射提高的情况下，可以发生对显示的关于显示面被区分的匹配，其中该显示必要时不再需要能量，并且可能甚至较少的能量就够用于辐射所显示的图像。由此，与例如当更多干扰光射到时统一地在整个显示面上提高基本亮度（例如用于背光照明LCD元件的光源的基本亮度）的显示装置相比，根据本发明的显示设备能有利地更节约能量地运行。
显示面可以由例如液晶显示器（LCD，liquid crystal display）构成，或者例如由包括有机发光二极管（OLED，organic light emitting diode）的显示元件构成。此外，显示面可以是散光片（Streuscheibe），所述散光片例如可以被光束照透，或者所述散光片例如可以反射光束。光传感器例如可以是光敏电阻或者例如是光电二极管。尤其是，光传感器是摄像机传感器，使得根据本发明的显示设备有利地可以被用作多媒体和/或通信显示器。为了测量在显示面的区域中的亮度，光传感器例如可以被集成到显示面本身中。优选地，光传感器被安置在显示面的边缘上，例如被安置在围住显示面的框架或壳体上。在此，对于本发明决定性的是，光传感器处于如下位置上：在该位置上，该光传感器遭受来自环境的光照射，该光照射同时与在显示面上的光照射在强度和照射方向方面基本上相一致。为此，例如多个光传感器可以被布置在该显示面中和/或在其例如围绕该显示面的边缘上。光传感器为此也可以被布置在该显示面附近，尤其是以例如最多2cm的间隔被布置。
优选地，本发明被实施为使得控制单元被构造来定期地重复检测光传感器的测量和/或显示的对比度与显示面的匹配。由此，可能有利地快速与来自显示设备的环境的改变的光照射相匹配。
控制单元可以被构造来以两级或更多级调节对比度。此外优选的是，控制单元被构造为使得可以至少近似连续地调节对比度。例如，控制单元可以包含模拟电路，利用该模拟电路可以实现完全连续的调节。当用于处理图像信号的控制单元基本上以数字方式被构建时，例如可以利用多个彼此被分级的对比度值来实现对连续的可调节性的比较好的近似。这种多个例如可以包括10个被分级的对比度值，然而更好地为多于例如200个分级的对比度值。由此，可以实现更精确且更均匀地、例如更少跳跃地使显示与变动的环境条件相匹配。
优选地，显示设备具有调节装置，利用所述调节装置可以针对环境光的预给定的入射方向来调节光传感器。由此，显示设备能特别是与干扰光的照射相匹配，该干扰光通过显示设备由于反射而朝着观看者的眼睛被偏转。入射方向尤其是可以被预给定到观看者（例如驾驶员）的视向上，例如被预给定到在例如载客汽车中的多媒体单元的中央显示器上。
此外，还优选的是，控制单元包括电子装置单元，并且尤其是包括用于检测光传感器的测量值和/或用于匹配对比度的可编程的逻辑器件。尤其是，用于检测光传感器的测量值并且用于匹配对比度的电子装置单元能够实现：用于这些功能的电子电路可以被安放在独立的（in sich abgeschlossene）电子装置模块中，显示设备能可选地或也能事后配备有该电子装置模块。优选地，电子装置单元包括可编程的逻辑器件。该可编程的逻辑器件例如可以是FPGA（field programmable gate array（现场可编程门阵列））或CPLD（complexprogrammable logic device（复杂可编程逻辑器件））。由此，可以实现电子装置单元的比较高效的并且节约位置的结构。同样优选的是，控制单元具有微处理器、尤其是图形处理器，该微处理器针对对比度的匹配根据利用光传感器所测量的光入射被编程。
为了使对比度与所测量的光入射相匹配，控制单元可以被构造来关于亮度值改变各个像素的图像信号。图像信号在此可以是模拟信号、例如视频信号，或者可以是数字数据信号。在此，图像信号可以对应于像素、例如像点或图像段（Bildsegment）。此外，多个图像信号可以关联有一个像素。尤其是在彩色显示设备中，（例如针对多个可显示的原色的）预给定的、尤其是固定数目的图像信号在所有情况下可以（例如在显示面的固定预给定的部位上）分别关联有一个像点。
优选地，控制单元被构造来为了调节对比度而根据由光传感器所测量的亮度来改变与要显示的图像相关的图像信号的亮度值。为此，控制单元例如可以具有同步控制装置，该同步控制装置在开始加工（Bearbeitung）要显示的图像的第一图像信号之前调用利用光传感器所测量的在显示面上的光入射的测量值。
显示设备的优选的实施方案规定，光传感器被构造来针对至少两个不同的波长范围分别单个地测量射入的光的亮度并且作为各个单独的测量值来提供所述亮度。优选地，控制单元被构造来检测所述至少两个测量值并且使对比度的匹配鉴于不同的波长范围的强度分量相协调。这提供了如下优点：在图像显示的对比度匹配的情况下，控制单元不仅可以考虑在显示面上的光入射的总强度，而且可以考虑射入的光的色泽譬如在破晓（Tagesdaemmerung）和中午时间之间或在白天在阴天与晴天之间的不同。
优选地，控制单元被构造来与其他原色无关地根据由光传感器所测量的亮度而改变原色的图像信号。原色在此被理解为在其通过混合而组合时能够产生其他色彩或灰度级的那个色彩。例如，在所谓的RGB显示器中，常见的原色是红色、绿色和蓝色。控制单元能够通过这种实施方案实现对比度能更好地与人眼对不同波长的光的生理敏感性相匹配。此外，由此也得到了如下可能性：对比度的匹配通过控制单元鉴于使用者的色彩视觉缺陷（例如红绿视觉缺陷）可调节地被构建。尤其是与上面所述的波长有关的光传感器相组合，得到了本发明的如下实施方案：该实施方案有利地与多个不同的环境条件相协调。
显示设备的另一优选的实施方案在于，控制单元被构造来改变图像信号，使得针对预给定的色彩的亮度对比度与由光传感器所测量的亮度相匹配。当显示设备主要或仅仅被设置用于显示所计算的图像（例如导航信息或者也例如操作菜单和信息显示）时，所显示的色彩的数目可以事先被预给定。在控制单元中，因此例如可以针对每个预给定的色彩实施如下规则：按照该规则，在所有情况下，色值根据所测量的光入射要针对被改变，用于匹配对比度。
优选地，控制单元被构造为使得为了调节对比度而将与要显示的图像相关的图像信号分别关联由至少两个不同的亮度范围之一，其中在第一亮度范围中，在显示面上的光入射增加的情况下增强不同图像信号的亮度差。在此，也可以预给定多个第一亮度范围。也可以预给定多个第二亮度范围，其中尤其是两个第二亮度范围分别包含第一亮度范围。
控制单元的增强功能在此可以被构建，使得到达的图像信号关于其亮度值例如线性地被增强并且由此被映射到更大的取值范围上。接收到的图像信号的亮度例如可以借助数学函数关联有在显示图像信号时的不同的灰度级。增强功能可以被构建为模拟电子电路。优选地，增强功能被构建为数字电路，该数字电路有利地能节约位置地且柔性地被构建。
对比度增强也通过如下方式来实现：接收到的图像信号的与第一亮度范围的子范围关联的多个亮度值分别相应地被映射到预给定的灰度级值上。例如，尤其是在对图像信号进行数字处理时，亮度值的关联可以通过关联表（也称查找表）来实现。级别值的数目可以根据所测量的光入射被减小，使得相邻的级别值根据光入射的所测量的强度彼此更近或更远。由此，可以在所显示的图像上实现在例如相邻的像点之间的相对应更小或更大的对比。
第一亮度范围优选地被限于眼睛的预给定的相对更敏感的感觉范围。与此相比，第二亮度范围优选地遮盖到视觉的较不敏感的亮度范围或强度范围中。由此，图像信号的处理可以通过控制单元被限制于接收到的图像信号的亮度值，所述亮度值鉴于在显示面上的高对比度地显示而相对更好地是适合的。
尤其优选的是，控制单元被构造来使得在第二亮度范围中降低了图像的不同图像信号的亮度差。对于第一亮度范围的正增强和对于一个或多个第二亮度范围的负增强在此可以相对于彼此被协调，使得接收到的图像信号的亮度值明确地被映射到用于显示面的发出的图像信号上，并且没有出现由于控制单元的对比度增强而引起的取值范围的相交。通过降低在一个或多个第二亮度范围中的亮度差，可以不用亮度值、尤其是数字灰度级值来显示图像信号。这种不用于显示第二亮度范围的图像信号的亮度值可以被用于显示第一亮度范围的图像信号，以便将亮度值分布到更大的亮度取值范围上，并且由此有利地实现了更强的对比度。
在单色显示设备中，针对像素、例如像点的图像信号的亮度值可以通过其灰度值来说明。在彩色显示设备的情况下，亮度值可以由多个图像信号、例如视频信号的不同的色彩通道的图像信号组成。优选地，控制单元被构造为使得该控制单元根据预给定数目的图像信号计算共同的亮度值、尤其是灰度级值，以便处理所计算的亮度值来使对比度与所测量的光入射相匹配。控制单元可以被构造来根据所计算的亮度值确定相对应的图像信号的多个匹配的亮度值，以便由此控制在显示面上的显示。
优选地，显示设备的控制单元被设置来：为了调节对比度，根据针对不同原色的图像的预给定数目的图像信号的亮度信息来确定关于图像信号的数目被平均的灰度级值；此外，被平均的灰度级值根据所测量的光强度被改变；以及最后，不同原色的图像信号的亮度信息根据被平均的灰度级值的改变而被改变。由此，对比度与所测量的光入射的匹配可以通过如下方式与显示设备的原色的可觉察性相协调：例如在平均时，不同的原色以不同的权重因数被加权。由此，有利地可以实现所显示的图像和/或信息的相对更好的可识别性。
显示设备可以被构造来使得控制单元将伽马校正函数的一个或多个参数与所测量的光入射相协调。本发明的优选的实施方案设置，控制单元被构造为：在对图像信号执行伽马校正之前，根据所测量的光强度来改变图像信号，以调节对比度。这提供了如下优点，为了匹配对比度，控制单元可以被限制于计算比较简单的（例如线性的）数学函数。
本发明的另一观察角度在于用于利用根据上述实施方案的一个或多个的根据本发明的显示设备来显示图像信号的方法。该方法的特征在于，射入到显示面的区域上的光的亮度利用在该显示面的该区域中的光传感器被测量，并且根据由光传感器所测量的亮度来调节用于显示的显示面的对比度。
附图说明
以下介绍了本发明的示例性实施方案，以便对这些实施方案阐述并且依据附图来解释本发明的其他细节和优点。在此，在所有附图中的相一致的特征用相同的附图标记来表征。其中：
图1a在有利的光照条件（Lichtverhaeltniss）下以前视图示出了显示器显示的示意图，
图1b在射入的光弱反射的情况下以前视图示出了显示器显示的示意图，
图1c在射入的光强反射的情况下以前视图示出了显示器显示的示意图，
图2以透视前视图示出了根据本发明的显示器的示意图，
图3示出了在中央显示器上的视向和辐射方向的示意图，
图4示出了根据本发明的显示器的结构的示意图，
图5示出了根据本发明的显示器的结构的示意图，
图6示出了用于示出所显示的像点的亮度与图像的图像数据的亮度的函数关系的曲线图。
具体实施方式
图1a至1c示出了在现有技术中公知的显示设备（未示出）的显示面70上的地图区段（Kartenausschnitt）71的显示或地图显示的可见印象。显示面70可以是例如导航设备的部分或者是例如中央显示器的部分，所述导航设备或中央显示设备例如被集成在中央控制台上。在不同光照条件下并且在没有本发明的影响的情况下，具有始终不变的地图区段71的地图显示在图1a、1b和1c中被示出。图1a示出了在没有来自环境的光入射或仅有比较少的来自环境的光入射的情况下的地图区段71。这基本上对应于观察者的在理想的显示条件下的视觉印象，在所述理想的显示条件下，所显示的图像的对比度通过显示器的对比度特性和由所显示的图像的图像数据得到的对比度值来确定。在看向该显示面70时主要由显示器（未示出）产生基本亮度、即从整个显示面70在观察者的眼睛中所接收到的光强度。基本亮度在对应于图1a的情形下仅由各种图像区域的不同亮度来组成。地图区段71或图像显示的图像的对比度主要通过图像数据的亮度和色值的差以及必要时可手动调节的显示参数的差来确定。
图1b示出了在比较适度的光量从环境照射到显示面70上时的显示面70。从环境射到显示面70上的并且从显示面70朝着观察者被反射的光通常与所显示的图像没有联系，并且例如可以以相同的强度射到显示面70的所有部位上。因此，射入的并且在显示面70上被反射的环境光提高了基本亮度，其中为了图像显示所辐射的光的相对比例（Anteil）减少。这引起观察者的眼睛虽然接收更多光，然而其中相对于在图1a中所示的情形，所接收到的光按比例包含更少的图像显示的信息。图像显示的对比度、即鉴于图像的亮度和色彩的差由此与基本亮度相比也减小，由此对于观察者而言，图像区域的可区分性降低。
在来自环境的光照射比较强烈的情况下，在显示面上的显示的光可以强烈地叠化（ueberblenden），使得对于观察者而言，所显示的图像的许多、必要时重要的细节几乎不能被识别或甚至不再能被识别。这种情形在图1c中被示出。
图2示出了根据本发明的显示设备1，所述显示设备1具有显示器2，具有显示面3和具有框架5，该框架5围住显示面3。在框架3上安置有光电传感器4，以便由此测量在显示面的区域中射入的光的强度。在图2中未示出的控制单元例如可以被安置在显示设备1的背侧的区域中，例如被安置在显示器2的后壁上。显示器2在此可以包括用于将光电传感器4对准到预给定的入射方向的装置（未示出）、譬如光阑（未示出），或者也可以包括光电传感器的可枢转的支承部（未示出）。优选地，显示器2具有驱动元件（Antriebselement），利用该驱动元件可以使光电传感器4例如相对于眼睛位置的对准自动地与例如在车辆中的座位设置的改变相匹配。当显示器2被布置没有紧靠在观察者之前并且观察者的目光由此极少或从不直角地落到显示面上时，那么这是特别有利的。作为针对这种可非垂直地看清的显示设备（该显示设备在此未示出）的例子，能提及例如KFZ仪表板上的中央显示器或例如用于公共交通工具的到达和出发的显示板。
在图3中示出了根据本发明的具有显示面3的显示设备1的显示器2的布置，其中观察者12的目光从侧向位置落到显示面3上。这例如对应于在车辆内部空间的中央控制台上的中央显示器的布置，该中央显示器优选地对于多个车辆乘客而言可从不同的视向来看清。
显示面3在图3中与纸平面呈直角地被绘出。在光电传感器4的位置上，绘出了与显示面3呈直角的法线N。线S描述了观察者的视向，该视向与法线N夹有角度β。在光从关于法线N为-β的方向（例如沿着线E）强烈地入射到显示面3上时，强度的极大部分可在观察者的视向S上被反射并且可叠化显示器2所辐射的光的强度。
显示面3的整个亮度的提高在此同样主要地提高了在所显示的图像的已比较亮并且因此附加地有助于照耀较暗的图像区域的区域中的亮度。显示的可识别性在此例如根据图1b或1c可进一步劣化。通过提高图像的对比度，可以增大不同的图像区域的亮度差，由此所显示的图像可以相对更好地被识别。通过光电传感器4针对一个或多个预给定的入射方向可定向地被安置，得到了如下优点：显示面3的区域能鉴于环境光的照射比较精确地被监控，所述环境光在显示面3上的反射可损害观察者对所显示的图像的可识别性。
光电传感器4例如可以包含光电二极管、光敏电阻，或也可以包含CCD传感器（Charge coupled device（电荷耦合器件））、例如摄像机传感器。
此外，光电传感器4可以具有透镜（未示出）和/或光阑（未示出），以便例如在进行强度测量时主要接收预给定的入射方向的光。
根据本发明的显示设备可以不同地被构建，作为例子以下介绍了两个不同的实施方案。
图4以示意性框图示出了根据本发明的显示设备1的第一结构。该显示设备1包括显示器2，该显示器2基本上具有与图2中所示的显示器相同的根据本发明的特征：显示器2的显示面3被框架5围住，在框架5上安置光电传感器4，其中光电传感器4被设置用于测量射入到显示面3上的光强度。
显示器2用于在显示面3上显示图像。为了接收图像信号，显示器2通过电子装置单元8与图形处理器7连接。图形处理器7可以例如通过数字总线接口接收数字形式的图像信号，或例如通过模拟视频端子接收模拟形式的图像信号。为此，图形处理器可以被连接到控制计算机上和/或被连接到例如多媒体设备上和/或被连接到例如通信网络（例如CAN、MOST、LIN）上。
图形处理器7例如可以确定哪些图像信号得到针对显示面3上的显示的完整图像并且哪些图像信号与随后要显示的图像有关。图形处理器7被设置来将接收到的图像信号与像素、例如像点或者例如显示段关联，并且根据图像数据确定例如显示参数。在此，图形处理器7并且必要时其他的在此未示出的电子元件可以被构造来使从图像信号中获得的用于图像显示的信息与显示器2的显示能力（例如其用于对色彩和/或亮度进行分级的能力）相协调。显示设备1在此可以具有调节装置（未示出），使用者可以利用该调节装置手动地使显示设备的基本设置（例如基本亮度或也例如基本对比度）相匹配。这种调节装置也可以被连接到图形处理器7上，以便在图形处理器7中处理图像数据时考虑其设置。图形处理器7可以根据图像数据产生如下信号：所述信号例如能被用于直接控制显示器2或例如用于转交给显示器2的控制电子装置（未示出）。
在图4中示出的根据本发明的实施方案中，电子装置单元8被中间连接在图形处理器7与显示器2之间。电子装置单元8在显示设备1中被设置用于对图形处理器7的图像信号进行后处理，以便使预给定的像素或图像区域的对比度与由光电传感器4所测量的光强度相匹配。
光电传感器4为此被连接到信号转换器6、例如A/D信号转换器上。信号转换器6与电子装置单元8连接，以便整理（aufbereiten）光电传感器4的测量信号并且将这些测量信号例如以数字化的形式提供给电子装置单元8。信号转换器6可以被集成到光电传感器4中或被集成到电子装置单元8中。优选地，电子装置单元8包括例如FPGA或CPLD半导体模块，尤其是A/D转换器至少部分地被集成到所述FPGA或CPLD半导体模块中。由此，有利地可以实现电子装置单元的比较节约位置的结构。电子装置单元8可以与配置单元10连接。在配置单元10中，可以包含用于对电子装置单元进行初始化和/或进行配置和/或进行编程的数据，这些数据描述了用于使对比度与所测量的光入射相匹配的方法，该方法要由电子装置单元来实施。
电子装置单元8被设置来：接收光电传感器4和/或信号转换器6的测量值，将所述测量值转换为参数并且借助参数使所显示的图像的对比度与利用光电传感器4所确定的在显示面3上的光照射相匹配。
光电传感器4优选地被连接到电子装置单元8，使得在显示面3的区域中的光照射的测量值能比较频繁地被传送给电子装置单元。电子装置单元8例如可以具有时钟发生器（Taktgeber），利用该时钟发生器可以触发对光电传感器4的测量值的周期查询。时钟发生器在此可以就周期进行调节，该周期与人的视觉的惯性和/或在显示面3上的图像建立的频率相匹配。以16ms到20ms的查询周期已经可以实现匹配，使得对比度与在显示面上射入的光的比较快速的亮度改变的匹配对于观察者而言显得无延迟地发生。也可设想的是，在光电传感器4上和/或在信号转换器6上可预给定所照射的光强度的改变，该改变的超过触发至电子装置单元8的信号。由此，避免通过电子装置单元8查询几乎始终不变的测量值。
电子装置单元8被构造来鉴于对比度信息分析从图形处理器7接收到的图像数据，并且根据所测量的光照射值来匹配所显示的图像的对比度。配置单元10可以针对图像数据的这种处理被构造为电子电路或由处理器（未示出）来实施的可实施的程序代码，以实现一种或多种方法，或者以两种技术的可设想的任意组合被构造。为此，配置单元10可以配备有例如存储模块。优选地，电子装置单元8包含可编程的逻辑模块（未示出）。这提供了如下优点：用于使显示对比度匹配的方法能比较接近硬件地并且由此也可比较快速实施地被实现。
电子装置单元8可以直接地被连接到显示器2上或通过附加的控制单元（未示出）被连接到显示器2上。
显示设备1的在图4中所示的结构必要时可以通过升级在现有技术中公知的显示设备（未示出）而来自那个显示设备，其中在现有技术中公知的显示设备首先仅包括图形处理器7和不带有光电传感器4的显示器2。升级组合件（未示出）可以包含电子装置单元8、信号转换器6、光电传感器4以及使对比度相协调的方法的软件方式和/或硬件方式实现。优选地，电子装置单元8为此具有两个例如相同的信号接口（未示出），这两个信号接口分别用于连接到图形处理器7上和连接到显示器2上。
图5示出了根据本发明的显示设备1的结构的第二实施例。如在前面所描述的实施方案中那样，显示设备1包括显示器2，该显示器2具有显示面3，该显示面3被框架5围住。在框架5上安置有光电传感器4，该光电传感器4与信号转换器6连接。
与图4中所示的显示设备不同，信号转换器6在此被连接到图形处理器7上。例如，信号转换器可以在数字信号接口上（例如通过I2C总线）被连接到图形处理器7上。存储器11被连接到图形处理器7上，在该存储器11中存储有数据、例如程序和例如参数，用于使图形显示的对比度与所测量的光入射相匹配。图形处理器7例如本身可以实施用于这种匹配的程序代码，或该图形处理器7可以至少部分地使用所述数据来匹配另外的电路元件、例如电子装置单元9，其中针对用于使对比度与所测量的光入射相匹配的方法设立所述另外的电路元件。
根据本发明的用于使对比度与显示面上的光入射匹配的方法的实施例能借助图6的曲线图20来阐述。图6的曲线图示出了两个函数21和22，其中函数21对应于接收到的图像信号的直接的并且不改变的显示。
沿着水平的x轴绘制了作为到达的图像信号的灰度级值的亮度。沿着垂直的y轴绘制的灰度级值对应于用来最后控制显示面的图像信号的亮度。对于例如仅单色的数字显示而言，x轴的灰度级值可以恰好对应于单色显示器的各个像点的数字图像数据的亮度值。单色显示器仅提供原色来供显示支配，其中在这种情况下，例如白色也与一个或多个灰度值直至黑色一起在色调的意义下被理解为单个原色。在多色显示器的情况下，多个原色单独地并且混合地被使用，以便示出多个不同的色调。因为不同的色调、尤其是原色的不同色调在观看时可以与光强度无关地产生不同的亮度印象，所以灰度级与接收到的图像信号的直接关联不再可能。该困难例如可以通过尤其是加权地对例如不同的原色的多个图像信号求平均值来消除。
在图6中，两个函数21和22作为无中断的实线被绘出。严格地观察，这只有当进行模拟电子处理时才是可能的。在数字处理图像信号的情况下，这在此应被理解为在例如非常多的离散单值的情况下例如阶梯状的变化过程的简化图示。当灰度级利用为8比特的处理宽度的八位二进制数来示出时，数字取值范围例如可以逐步地从值0被延伸直至值255。值0例如可以示出未被照明的并且例如黑色的点，而值255可以对应于最大亮度的并且例如白色的点。
当图像信号不改变地被用于显示时，这对应于函数21的单调上升的变化过程，其中每个灰度级值分别被映射到本身上。在此，用于显示的亮度值根据函数21在接收到的图像信号的整个取值范围（在此例如在值为0至255的取值范围）上均匀地成比例地升高。由此，在图像显示在显示面上时，不同图像区域的亮度的分级忠实于接收到的图像信号被获得。
根据本发明的实施方案，接收到的图像信号的灰度级根据函数22被换算成图像信号用来显示在显示面上的灰度级。函数22也将接收到的图像信号的整个取值范围映射到要显示的图像信号的例如同样大的取值范围上。然而，函数22在接收到的图像信号的灰度值的不同取值范围中以不同的斜率变化。在区段23和25中，函数22的斜率降低，而函数22在区段24中具有相对更陡的斜率。通过函数22的变化过程，要显示的图像信号的取值范围相对于其原始取值范围被增大，使得在显示区段24的图像信号时提高了其对比度。通过函数22在区段23和25中的降低的斜率，所显示的针对该图像信号的灰度级的取值范围可以有利于区段24地被降低。由此，供示出灰度级所支配的整个取值范围可以有利地被充分利用，用于使对比度与所测量的光入射相匹配。在显示面上的光入射的测量值在此作为参数被计算到函数22在不同的区段23、24和25中的斜率中。
通过在外部区段23和25中的降低的斜率，在那里相对于接收到的原始图像信号的那个取值范围降低了要显示的图像信号的取值范围。这在两个区段23与24之间以及在区段24和25之间的边界值处可清楚地识别出，在那里出现与连续地具有一个斜率的线性变化过程的最大偏差。在这些部位，在与函数21与22相对应的两个曲线之间的偏差描述了取值范围以何种程度移动，以便能够实现中部区段24的图像信号的高对比度显示。
优选地，取值范围23和/或25的宽度被选择为使得要显示的图像的示出具有尽可能小的色彩失真、例如由于灰度级中的跳变引起的色彩失真。
该方法的该实施方案的优点在于，为此图像信号可以彼此独立地以电子方式被处理。因此，要显示的图像信号的亮度和/或灰度值处于彼此明确的线性数学关系中，该线性数学关系在离散数字值的情况下可以比较简单地被补充了对可示出的值的舍入。由此，可以尤其是连续地发生对图像信号的处理，而为此例如不必结束接收图像的所有图像信号。
与函数22相对应的曲线的斜率例如受到在显示面上的光入射的测量值L影响。例如，接收到的图像信号的具有相同宽度GSgrenz的亮度取值范围的区段23和25可以被选择，该亮度取值范围以例如如下方式影响参数hmod：
hmod=GSgrenz·（L/Lmax）·s。
在此，Lmax对应于最大可测量的亮度。利用参数s优选地调节最大偏差hmod，当在水平的x轴区段x=GSgrenz或x=（GSmax-GSgrenz）上的两个区段的边界值处所测量的亮度对应于最大可测量的L=Lmax时，在该与函数21相对应的曲线的变化过程中达到该最大偏差hmod。与函数22相对应的曲线的变化过程能以数学方式如下地被描述：
对于接收到的图像信号取值0≤x＜GSgrenz的区段23，用于图像信号的显示的灰度级值根据式子
GSout=y=x·（1-hmod/GSgrenz）
来计算，针对具有GSgrenz≤x﹤(GSmax-GSgrenz)的区段24，用于图像信号的显示的灰度级值根据式子
GSout=y=x-hmod·（GSmax-2·x）/（GSmax-2·GSgrenz）
来计算，而针对具有（GSmax-GSgrenz）≤x＜GSmax的区段25，用于图像信号的显示的灰度级值根据式子
GSout=y=x·（1-hmod/GSgrenz）+hmod·GSmax/GSgrenz来计算。
因为按照根据本发明的方法的实施方案，要显示的图像的所有图像信号彼此独立地被匹配，所以该实施方案适于利用多个处理器或至少利用多个算术逻辑元件来并行计算，其中所述算术逻辑元件例如能利用可编程逻辑器件、例如FPGA或例如CPLD而被提供。根据本发明的方法并且尤其是在此所描述的实施方案的另一优点在于，该方法能在图像信号过程的不同部位上被嵌入。这样，例如适于：在通过例如图形处理器对其进一步加工之前和/或之后被应用于图像信号。此外，可能的是，根据本发明的方法在伽马校正之前和/或之后被使用于图像信号，利用所述伽马校正通过非线性地处理灰度级值使图像信号在生理学上匹配的用于显示的亮度值方面被匹配。
此外，依据图6所描述的实施方案具有如下优点：借助参数GSgrenz来描述将接收到的灰度级的整个取值范围分成多个子范围，使得为了使对比度与所测量的光入射相匹配也可以改变参数GSgrenz。
Claims (13)
1.一种显示设备（1），其具有显示面（3）、具有用于测量光强度的光传感器和具有控制单元（6，7，8，9，10，11），所述控制单元（6，7，8，9，10，11）接收和处理用于显示在显示面（3）上的图像信号，其特征在于，光传感器被构造来测量在显示面（3）的区域中射入的环境光的亮度，并且控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来接收光传感器的测量值和根据测量值来调节用于图像信号的显示的在显示面上的对比度，其中光传感器被构造来针对两个不同波长范围测量射入的光的亮度并且以至少两个分离的测量值的形式来提供所述射入的光的亮度。
2.根据权利要求1所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来定期地重复检测光传感器的测量和/或使显示的对比度与显示面相匹配。
3.根据上述权利要求之一所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来使得能够至少近似连续地调节对比度。
4.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，显示设备（1）具有调节装置，利用所述调节装置能够针对环境光的预给定的入射方向调节光传感器。
5.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）包括用于检测光传感器的测量值和用于匹配对比度的电子装置单元（8，9）。
6.根据权利要求5所述的显示设备（1），其特征在于，电子装置单元（8，9）包括可编程的逻辑器件。
7.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来为了调节对比度而根据由光传感器所测量的亮度来改变与要显示的图像相关的图像信号的亮度值。
8.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来根据由光传感器所测量的亮度与其它原色无关地改变原色的图像信号。
9.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来以预给定的色彩的亮度对比度与由光传感器所测量的亮度相匹配的方式改变图像信号。
10.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来：为了调节对比度，将与要显示的图像有关的图像信号分别与至少两个不同的亮度范围之一相关联，其中在第一亮度范围中增强不同图像信号的亮度差。
11.根据权利要求10所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来在第二亮度范围中降低不同图像信号的亮度差。
12.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，控制单元（6，7，8，9，10，11）被构造来：为了调节对比度而由分别针对不同原色的预给定数目的图像信号的亮度信息来确定关于所述图像信号被平均的灰度级值，被平均的灰度级值根据所测量的光强度被改变，以及不同原色的图像信号的亮度信息根据被平均的灰度级值的改变被改变。
13.一种用于利用根据上述权利要求之一所述的显示设备（1）来显示图像信号的方法，其特征在于，入射到显示面（3）的区域上的光的亮度利用在显示面（3）的区域中的光传感器被测量，并且在显示面（3）上的显示的对比度根据由光传感器所测量的亮度被调节。
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