CN104282292A - 显示器亮度的自动控制装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种显示器亮度的自动控制装置及其方法。在此结合人体疲劳指数与眼睛干涩的环境因数做为指标依据，藉以动态调整显示器的亮度。上述的人体疲劳指数采用由分析心跳变异率所得的指标，而眼睛干涩的环境因数采用环境二氧化碳(CO2)浓度为指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示器亮度的控制装置及其方法，特别是涉及一种显示器亮度的自动控制装置及其方法。
背景技术
计算机的使用与操作在现今数字化的年代已成为一项不可避免的工作，随着全球性竞争的激烈造成计算机使用时间日趋加重，计算机所造成的相关健康问题也愈趋困扰着现代人。眼睛为人的灵魂之窗，但长期专注于计算机的使用，忽略了眨眼次数或者不良空气品质等都会影响眼球的正常润滑效果，严重者甚至造成眼睛发炎或视网膜血管阻塞。眼球的健康与计算机使用的关系已成为不得不正视的问题。目前，有关病态大楼症候群与计算机终端机症候群的研究已经显示二氧化碳浓度与长期使用计算机后的身体疲劳，都会造成眼睛干涩与畏光等不适症状。
发明内容
因此，本发明提供一种显示器亮度的自动控制装置及其方法。在此结合人体疲劳指数与眼睛干涩的环境因数做为指标依据，藉以动态调整显示器的亮度，以达到最适合使用者目前生理状况的亮度，来主动改善不当的计算机操作行为所造成的眼睛伤害。上述的人体疲劳指数采用由分析心跳变异率(Heart rate variability;HRV)所得的指标，而眼睛干涩的环境因数采用环境二氧化碳(CO2)浓度为指标。
上述的显示器亮度的自动控制装置包括一显示器、一二氧化碳感测器、一心电图测量电极与一计算装置。上述的二氧化碳感测器用以检测环境中二氧化碳的浓度，上述的心电图测量电极用以测量一使用者的心电图。上述的计算装置用以接收该二氧化碳的浓度与该心电图，藉以计算二氧化碳浓度的权值A与心跳变异率的权值B，并藉以计算显示器亮度调整指标值Z与调整后的显示器亮度Dadj来调整该显示器的亮度。
上述的显示器亮度的自动控制方法包括下述各步骤。
首先，先计算二氧化碳的权值A，计算方法如下。测量记录环境中的二氧化碳浓度[CO2]，然后计算X值，该X值等于([CO2]-300)/100。接着，计算二氧化碳的权值A，当X小于等于0时，A等于0，当X大于0时，A等于X值的整数值再加1。
接着，计算心跳变异率(HRV)的权值B，计算方法如下。测量记录一使用者心电图的RR区间的数值序列，然后对所得RR区间的数值序列进行频谱分析，通过快速傅立叶转换得到交感神经(低频LF，0.04-0.15Hz)与副交感神经(高频HF，0.15-0.4Hz)的振幅。然后计算交感神经(LF)与副交感神经(HF)的现在平衡指标值[(LF/HF)now]。接着，再计算加强平衡指标值Y，其等于[(LF/HF)now-(LF/HF)prev]2，其中(LF/HF)prev为前一平衡指标值。接下来，计算加强平衡指标值Y的阈值，其等于前30笔Y值的平均值，再据以计算心跳变异率的权值B。当加强平衡指标值Y大于Y的阈值时，B为1，当加强平衡指标值Y小于或等于Y的阈值时，B为0。
下一步为确定计算显示器亮度调整指标值Z，其等于C1×A+C2×B，其中C1值为1至5，C2值为1至10，由该使用者自订数值。
最后，计算调整后的显示器亮度Dadj，并据以调整一显示器的亮度。其中Dadj等于0.9975×Dnow×Z，Dnow为显示器的当前亮度。
上述发明内容旨在提供本发明内容的简化摘要，以使阅读者对本发明内容具备基本的理解。此发明内容并非本发明内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。在参阅下文实施方式后，本领域技术人员可轻易了解本发明的基本精神及其他发明目的，以及本发明所采用的技术手段与实施方面。
附图说明
为使本发明的下述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1示出了依据本发明一实施例的一种设有显示器亮度自动控制装置的笔记型计算机。
图2示出了依据本发明一实施例的一种二氧化碳权值的计算方法流程图。
图3示出了依据本发明一实施例的一种心跳变异率权值的计算方法流程图。
附图符号说明
100：笔记型计算机
110：显示器
120：二氧化碳感测器
130：触控板
140：心电图测量电极
具体实施方式
依据上述，提供一种人性化的显示器亮度自动控制装置及其方法。此显示器亮度自动控制装置及其方法能依据人体疲劳指数与眼睛干涩的环境因数来动态调整银幕的亮度，让使用者的眼睛生理状态较为舒服。在下面的叙述中，将会介绍上述的显示器亮度自动控制装置的例示结构与其例示的控制方法。为了容易了解所述实施例之故，下面将会提供不少技术细节。当然，并不是所有的实施例皆需要这些技术细节。同时，一些广为人知的结构或元件，仅会以示意的方式在附图中绘出，以适当地简化附图内容。
请参考图1，图1示出了依据本发明一实施例的一种设有显示器亮度自动控制装置的笔记型计算机。笔记型计算机100的显示器110的上方安装有二氧化碳感测器120，触控板130的两侧各安装有一个心电图测量电极140。上述的二氧化碳感测器120，是用来检测笔记型计算机100使用者周遭环境的二氧化碳浓度。上述的心电图测量电极140，可以藉由测量由使用者手腕脉搏所得的心电图，得到使用者生理状态的疲劳程度指标。虽然图1是以笔记型计算机做为范例，但是上述的二氧化碳感测器120与心电图测量电极140亦可以安装在个人计算机、平板装置、移动装置、通讯装置或其他具有显示装置的电子装置上。此外，以个人计算机为例，二氧化碳感测器120可安装在屏幕的上方，心电图测量电极140可以安装在键盘两侧，甚至不整合于笔记型计算机100中而通过有线或无线传输将所得的心电图传送至笔记型计算机10。
请参考图2，图2示出了依据本发明一实施例的一种二氧化碳权值的计算方法流程图。在步骤210中，先由二氧化碳感测器120测量环境中二氧化碳的浓度(单位为ppm)。由于当二氧化碳浓度达到2000ppm时，人待在此环境中1-2小时，即有死亡的危险，所以在此步骤中，限制测得的二氧化碳浓度最大值为2000ppm。
在步骤220中，让所得二氧化碳浓度扣掉户外环境的二氧化碳浓度(300ppm)，再除以100得到X值。
在步骤230中，计算二氧化碳的权值A。当X小于0时，A等于0。当X大于等于0时，A等于X值的整数值再加1。所以A的数值范围将落在0至18的整数。
请考图3，图3示出了依据本发明一实施例的一种心跳变异率权值的计算方法流程图。由于心跳变异率是指心电图中连续心跳间期中R波间期的微小差异，而且心率是由自主神经系统(包括交感神经与副交管神经)来直接调节。所以，心跳变异率可以由交感神经/副交感神经(LF/HF)的平衡指标来代表的。在此心跳变异率的计算方法，是参考黄文增等所著论文「疲劳度感知的行车守护神设计研究」(黄文增,谭旦旭,曾国刚,(2010).疲劳度感知的行车守护神设计研究.2010International Conference on Advanced InformationTechnologies,(AIT2010),pp.206(ISBN:978-986-7043-30-6)中所披露的方法，上述论文通过引用而构成本发明说明书的一部分。
在步骤310中，先由心电图测量电极140测量使用者的心电图，由心电图的相邻R波的波峰间隔时间得到RR区间(RR Interval)的数值序列。
在步骤320中，让所得RR区间的数值序列进行频谱分析，亦即进行快速傅立叶转换(Fast Fourier Transformation;FFT)，分别得到交感神经(低频LF，0.04-0.15Hz)与副交感神经(高频HF，0.15-0.4Hz)的振幅。
然后在步骤330中，计算LF振幅除以HF振幅的数值，得到交感神经/副交感神经的现在平衡指标值[(LF/HF)now]。
在步骤340中，计算交感神经与副交感神经的加强平衡指标值Y。亦即，将现在的平衡指标值[(LF/HF)now]减掉前一个平衡指标值[(LF/HF)prev]后，再取平方值，即得加强平衡指标值Y。
在步骤350中，计算加强平衡指标值Y的阈值，计算方法为前30笔Y值的平均值。
接着，在步骤360中计算心跳变异率(HRV)的权值B。计算方法为当加强平衡指标值Y大于Y的阈值时，B为1。当加强平衡指标值Y小于或等于Y的阈值时，B为0。
然后，由下面的计算式(1)来得到显示器亮度调整指标值Z。其中A与B即分别为上述的二氧化碳的权值与HRV的权值，而C1与C2为让使用者可以依其个人生理对二氧化碳浓度变化的敏感度，以及生理疲劳对其的影响度来分别定义的常数。其中，C1值为1至5，C2值为1至10。
Z=C1×A+C2×B (1)
于是Z值例如可以通过心电图测量电极140回馈至笔记型计算机100，让其可以依据Z值来调整显示器110的亮度。为了避免显示器110的亮度在调整后过暗，反而造成让使用者看不清楚的负面效果，因此较佳为使用时显示器110当前亮度(Dnow)的75%为显示器亮度的下限值。则可由下面的计算式(2)来计算调整后的显示器亮度(Dadj)。
Dadj=Dnow–Dnow×(1-0.75)/100×Z
=0.9975×Dnow×Z (2)
于一具体实施例中，笔记型计算机100还包括计算装置(未显示)，例如处理器(CPU)，用以接收二氧化碳的浓度与心电图，以计算二氧化碳浓度的权值A与心跳变异率的权值B，并藉以计算显示器亮度调整指标值Z与调整后的显示器亮度Dadj来调整该显示器的亮度。
根据上述的人性化的显示器亮度自动控制装置及其方法，在显示器的周边安装二氧化碳感测器与心电图测量电极来分别检测环境的二氧化碳浓度与使用者的心电图，即可通过上述方法流程来依据环境的二氧化碳浓度与使用者的生理状态来自动调控显示器的亮度，并藉此减少使用者眼睛因长期注视显示器而造成的种种生理不适。
虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。
Claims (9)
1.一种显示器亮度的自动控制装置，该显示器亮度自动控制装置包括：
一显示器；
一二氧化碳感测器，用以检测环境中二氧化碳浓度[CO2]；
一心电图测量电极，用以测量一使用者的心电图；以及
一计算装置，用以接收该二氧化碳浓度[CO2]与该心电图，藉以计算二氧化碳的权值A与心跳变异率的权值B，并藉以计算显示器亮度调整指标值Z与调整后的显示器亮度Dadj来调整该显示器的亮度，其中该显示器亮度调整指标值Z等于C1×A+C2×B，且C1值为1至5，C2值为1至10。
2.如权利要求1所述的显示器亮度的自动控制装置，其中该二氧化碳的权值A的计算方法包括计算X值，该X值等于([CO2]-300)/100，当该X值小于0时，该二氧化碳的权值A等于0，当该X值大于等于0时，该二氧化碳的权值A等于该X值的整数值再加1。
3.如权利要求1所述的显示器亮度的自动控制装置，其中该心跳变异率的权值B的计算方法包括：
撷取该使用者心电图的RR区间的数值序列；
对所得RR区间的该数值序列进行频谱分析，通过快速傅立叶转换得到交感神经(低频LF，0.04-0.15Hz)与副交感神经(高频HF，0.15-0.4Hz)的振幅；
计算交感神经(LF)与副交感神经(HF)的现在平衡指标值[(LF/HF)now]，其等于LF振幅除以HF振幅的数值；
计算加强平衡指标值Y，其等于[(LF/HF)now-(LF/HF)prev]2，其中该(LF/HF)prev为前一平衡指标值；
计算该加强平衡指标值Y的阈值，其等于前30笔该加强平衡指标值Y的平均值；以及
计算该心跳变异率(HRV)的权值B，当该加强平衡指标值Y大于该加强平衡指标值Y的阈值时，该心跳变异率的权值B为1，当该加强平衡指标值Y小于或等于该加强平衡指标值Y的阈值时，该心跳变异率的权值B为0。
4.如权利要求1所述的显示器亮度的自动控制装置，其中该调整后的显示器亮度Dadj等于0.9975×Dnow×Z，其中Dnow为显示器的当前亮度。
5.如权利要求1所述的显示器亮度的自动控制装置，其中该计算装置为一笔记型计算机、一平板装置、一移动装置或一通讯装置。
6.一种显示器亮度的自动控制方法，该显示器亮度的自动控制方法包括：
测量记录环境中的二氧化碳浓度[CO2]；
测量记录一使用者的心电图；
接收该二氧化碳浓度[CO2]与该心电图；
计算该二氧化碳的权值A与该心跳变异率的权值B；以及
藉由该二氧化碳的权值A与该心跳变异率的权值B，计算调整后的显示器亮度Dadj来调整该显示器的亮度。
7.如权利要求6所述的显示器亮度的自动控制方法，其中该二氧化碳权值A的计算方法包括：
计算X值，该X值等于([CO2]-300)/100；以及
计算该二氧化碳的权值A，当该X值小于0时，该二氧化碳的权值A等于0，当该X值大于等于0时，该二氧化碳的权值A等于X值的整数值再加1。
8.如权利要求6所述的显示器亮度的自动控制方法，其中计算心跳变异率的权值B的步骤包括：
撷取该使用者心电图的RR区间的数值序列；
对所得RR区间的该数值序列进行频谱分析，通过快速傅立叶转换得到交感神经(低频LF，0.04-0.15Hz)与副交感神经(高频HF，0.15-0.4Hz)的振幅；
计算交感神经(LF)与副交感神经(HF)的现在平衡指标值[(LF/HF)now]，其等于LF振幅除以HF振幅的数值；
计算加强平衡指标值Y，其等于[(LF/HF)now-(LF/HF)prev]2，其中该(LF/HF)prev为前一平衡指标值；
计算该加强平衡指标值Y的阈值，其等于前30笔该加强平衡指标值Y的平均值；以及
计算该心跳变异率(HRV)的权值B，当该加强平衡指标值Y大于该加强平衡指标值Y的阈值时，该心跳变异率的权值B为1，当该加强平衡指标值Y小于或等于该加强平衡指标值Y的阈值时，该心跳变异率的权值B为0。
9.如权利要求6所述的显示器亮度的自动控制方法，其中计算调整后的显示器亮度Dadj的步骤包括：
令显示器亮度调整指标值Z等于C1×A+C2×B，其中C1值为1至5，C2值为1至10；以及
令Dadj等于0.9975×Dnow×Z，其中Dnow为显示器的当前亮度。
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