CN105023552B - 显示器及其亮度调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示器及其亮度调整方法。此方法是检测位于显示器的触控屏幕前方的物件，并估测此物件与触控屏幕之间的距离，并判断此距离是否小于第一预设值。当此距离小于第一预设值时，根据一亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度，然后累计亮度调整后所经过的时间，并在此时间超过第二预设值时，将触控屏幕的亮度回复至原始亮度；以此提供更舒适、健康的显示器使用环境。

Description

显示器及其亮度调整方法
技术领域
本发明是有关于一种显示器及其亮度调整方法，且特别是有关于一种检测物件距离以调整亮度的显示器及方法。
背景技术
随着显示技术的进步，现今的液晶显示器均具有低耗电、薄型量轻、解析度高、色彩饱和度高、寿命长等优点，因而取代传统阴极射线管(CRT)显示器，广泛地应用在各种具有显示功能的电子产品上。在日常生活中，液晶显示器可应用在电脑屏幕、电视、手机、相机等电子装置上；在教学上，液晶显示器则可应用在电子白板上。
电子白板提供教学者一种方便书写及教学的工具，其配备有触控屏幕，而可检测到教学者所持触控笔的触碰，并能够根据触碰的轨迹，在触控屏幕上绘示相应的图案。此外，为使得教学过程中在场的所有人均能看清楚教学者书写的内容，电子白板一般会采用加强亮度的设计。
然而，这样的高亮度设计会造成近距离观看触控屏幕的教学者的眼睛长时间曝露在强光环境下，而容易产成青光眼、近视、飞蚊症等眼疾。
发明内容
本发明目的在于提供一种显示器及其亮度调整方法，通过检测教学者手持物件的接近或触碰，适应性调整显示器的亮度，可增加教学者观看显示器的舒适度。
本发明的显示器亮度调整方法，适用于具有触控屏幕的显示器。此方法是检测位于触控屏幕前方的物件，并估测此物件与触控屏幕之间的距离，并判断此距离是否小于第一预设值。当此距离小于第一预设值时，根据一亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度，然后累计亮度调整后所经过的时间，并在此时间超过第二预设值时，将触控屏幕的亮度回复至原始亮度。
在本发明的一实施例中，上述检测位于触控屏幕前方的物件，并估测此物件与触控屏幕之间的距离的步骤包括利用分别配置于触控屏幕的至少两个角落的至少两个影像获取单元获取触控屏幕前方包括此物件的至少两张影像，而根据此物件的影像与触控屏幕中的位置，估测此物件与触控屏幕之间的距离。
在本发明的一实施例中，上述检测位于触控屏幕前方的物件，并估测此物件与触控屏幕之间的距离的步骤包括利用触控屏幕检测物件，获得触控屏幕的多个触碰检测元件检测物件所得到的电容值分布，而依据此电容值分布的特征估测物件与触控屏幕之间的距离。
在本发明的一实施例中，在上述检测位于触控屏幕前方的物件，并估测此物件与触控屏幕之间的距离的步骤之前，所述方法更利用分别配置于触控屏幕的至少两个角落的至少两个光感测器检测触控屏幕的多个区域中各个区域的环境亮度，并根据各个区域的环境亮度，分别调整所述区域的亮度。
在本发明的一实施例中，当所估测的距离小于第一预设值时，根据亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度的步骤包括在此距离小于第一预设值时，判断物件触碰触控屏幕的时间或压力是否超过第三预设值。而当此时间或压力超过第三预设值时，即根据亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度。
在本发明的一实施例中，上述根据亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度的步骤包括在一预设时间内完成该触控屏幕的该亮度的调整。
本发明的显示器包括触控屏幕、至少两个影像获取单元及处理器。其中，所述影像获取单元分别配置于触控屏幕的至少两个角落，用以获取触控屏幕前方包括物件的至少二张影像。处理器耦接触控屏幕及影像获取单元，用以根据物件的影像与触控屏幕中的位置，估测此物件与触控屏幕之间的距离，而在此距离小于第一预设值时，根据一亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度，以及在亮度调整后所经过的时间超过第二预设值时，将触控屏幕的亮度回复至原始亮度。
在本发明的一实施例中，上述的显示器更包括至少两个光感测器。所述光感测器分别配置于触控屏幕的至少两个角落，用以检测触控屏幕的多个区域中各个区域的环境亮度，其中处理器根据所述光感测器所检测到的各个区域的环境亮度，分别调整触控屏幕的所述区域的亮度。
本发明的显示器包括触控屏幕及处理器。其中，触控屏幕包括多个触碰检测元件，用以检测位于触控屏幕前方的物件，获得所述触碰检测元件检测此物件所得到的电容值分布。处理器耦接触控屏幕，依据上述电容值分布的特征估测物件与触控屏幕之间的距离，而在此距离小于第一预设值时，根据亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度，以及在亮度调整后所经过的时间超过第二预设值时，将触控屏幕的亮度回复至原始亮度。
在本发明的一实施例中，所述显示器更包括至少两个光感测器，其分别配置于触控屏幕的至少两个角落，用以检测触控屏幕的多个区域中各个区域的环境亮度，其中处理器会根据所述光感测器所检测到的各所述区域的该环境亮度，分别调整该触控屏幕的所述区域的该亮度。
在本发明的一实施例中，所述区域可分为四个区域，且这四个区域分别对应四个象限。
基于上述，本发明的显示器及其亮度调整方法的有益技术效果在于：通过配置在触控屏幕周围的感测器获取触控屏幕前物件的影像，或是直接利用触控屏幕检测物件，据以判定是否有人靠近或使用显示器，并适应性调整触控屏幕的亮度，藉此提供更舒适、健康的显示器使用环境。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施例所绘示的显示器亮度调整方法的示意图。
图2是依照本发明一实施例所绘示的显示器亮度调整方法的流程图。
图3是依照本发明一实施例所绘示的亮度分布曲线的示意图。
图4是依照本发明一实施例所绘示的显示器的方块图。
图5是依照本发明一实施例所绘示的显示器的方块图。
图6是依照本发明一实施例所绘示的根据环境光源调整屏幕亮度的示意图。
附图标号
10、40、50、60：显示器
12、42、52、62：触控屏幕
14、16、44：影像获取单元
18、46、54、68：处理器
20：物件
22：范围
32、34、36：亮度分布曲线
64、66：光感测器
72、74：图片
S202～S212：本发明一实施例的显示器亮度调整方法的步骤
具体实施方式
由于电子白板是利用触控屏幕来接收使用者的操作并据以显示画面，因此当使用者操作电子白板时，无论是使用触控笔操作或是直接用手指操作，势必都会靠近触控屏幕，甚至与触控屏幕接触。据此，本发明即通过配置在触控屏幕周围的感测器检测电子白板前方的物件(触控笔或使用者手指)，或是直接利用触控屏幕检测使用者的触碰，据以判断是否有使用者欲操作电子白板。当检测到物件时，即调整触控屏幕的亮度以提供舒适的光线，藉此增加使用者操作上的舒适度。
图1是依照本发明一实施例所绘示的显示器亮度调整方法的示意图。请参照图1，本实施例的显示器10包括触控屏幕12及配置在触控屏幕12两个角落的影像获取单元14、16，其中影像获取单元14、16均朝向触控屏幕12的对角，而可获取触控屏幕12前方的影像，如图1所示，影像获取单元14可获取触控屏幕12前方位于范围22之内的影像。在其他实施例中，显示器10也可采用不同数量、不同配置的影像获取单元，在此不设限。
当使用者手持触控笔20在触控屏幕12上书写时，影像获取单元14、16即会获取到包括物件20(即使用者手持触控笔)在内的影像。或者，当物件20接近触控屏幕12或触碰到触控屏幕12时，触控屏幕12上的触碰检测元件也会检测到物件20并产生多个物理量，例如电容值。上述影像获取单元14、16所获取的影像或触控屏幕12各个触碰检测元件所检测到的物理量将会送入处理器18(例如配置在显示器10内)进行分析处理，当处理器18经由这些数据判断触控屏幕12前方有出现物件20，且此物件20与触控屏幕12之间的距离小于一定值时，即会控制触控屏幕12调整亮度以提供舒适的光线。其中，处理器18在调整亮度之后仍会持续检测触控屏幕12前方的物件20，若物件20消失，则在一定时间后，处理器18就会把触控屏幕12的亮度回复至原始亮度。藉此，可在使用者停止操作的期间内，提供足够亮度的画面给在场的其他人观看。
详言之，图2是依照本发明一实施例所绘示的显示器亮度调整方法的流程图。请参照图2，本实施例的方法适用于具有触控屏幕的显示器，此显示器例如是电脑屏幕、电视、手机、平板电脑或电子白板等显示装置，在此不设限。
首先，显示器会检测位于触控屏幕前方的物件，并估测此物件与触控屏幕之间的距离(步骤S202)。其中，在一实施例中，显示器例如是通过拍摄触控屏幕前方的影像，并利用影像辨识演算法辨识影像中的物件，据以估测物件与触控屏幕之间的距离。在另一实施例中，显示器例如是直接利用触控屏幕的多个触碰检测元件检测物件，并根据各个触碰检测元件所检测到的电容值，判断物件与触控屏幕之间的距离。上述两种实施方式将于下文分别以实施例详细说明。
接着，显示器会判断物件与触控屏幕之间的距离是否小于第一预设值(步骤S204)，其中，若物件与触控屏幕之间的距离不小于第一预设值，则可判定该物件并非是要对触控屏幕进行操作的物件，因此流程仍回到步骤S202，继续检测该物件或其他物件的动态。
反之，若物件与触控屏幕之间的距离小于第一预设值，则可判定该物件是要对触控屏幕进行操作的物件，此时显示器即会根据一个亮度分布曲线中的调光比率调整触控屏幕的亮度(步骤S206)。其中，所述亮度分布曲线例如是位于标准颜色范围曲线(Gamutcurve)2.0至2.4之间，其可用以将显示器的亮度调整至适合人眼近距离观看的程度。此外，显示器在调整亮度时，例如会控制在一定的时间(例如0至30秒)内完成，藉以避免亮度突然变化造成观看者眼睛的不适。
举例来说，图3是依照本发明一实施例所绘示的亮度分布曲线的示意图。请参照图3，本实施例绘示本发明所使用的亮度分布曲线与标准颜色范围曲线之间的关系，其中曲线32、36分别代表标准颜色范围曲线2.0与2.4，而曲线34则为本发明所使用的亮度分布曲线，采用此配光设计可达到人眼保护的最佳化，并可兼顾能源节约。
回到图2的流程，在显示器调整亮度之后，例如会累计亮度调整后所经过的时间(步骤S208)，并判断所累计的时间是否超过第二预设值(步骤S210)。其中，上述累计的时间是显示器未检测到物件的时间，此时间可用以判断使用者是否仍欲操作显示器。详言之，当显示器累计未检测到物件的时间超过第二预设值时，则判定使用者已不再操作显示器，故会将触控屏幕的亮度回复为原始亮度(步骤S212)。反之，当显示器累计未检测到物件的时间仍未超过第二预设值时，则代表使用者可能还会继续操作触控屏幕，或仍在观看触控屏幕，因此流程将回到步骤S208，继续累计时间。
通过上述方法，即可在使用者操作显示器时，自动将显示器的亮度由强光转为舒适光，藉以保护使用者的眼睛。而当判断使用者不再操作显示器时，则将显示器的亮度调回原始亮度，藉以提供足够亮度的画面给在场其他人士观看。
需说明的是，针对上述显示器检测位于触控屏幕前方的物件的步骤，本发明提供两种不同的实施方式，以下将个别介绍这两种实施方式的系统架构及其运作流程。
图4是依照本发明一实施例所绘示的显示器的方块图。请参照图4，本实施例的显示器40例如是液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)、发光二极管(Light-EmittingDiode；LED)显示器、场发射显示器(Field Emission Display；FED)或其他种类的显示器。显示器40包括触控屏幕42、至少两个影像获取单元44及处理器46，其功能分述如下：
触控屏幕42例如是由液晶显示器、发光二极管显示器、场发射显示器或其他种类显示器的显示面板，以及电阻式或电容式等触控面板组合而成，其可同时提供显示及操作功能。
影像获取单元44例如是包含光学定焦镜头或光学变焦镜头，以及电荷耦合元件(Charge Coupled Device；CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor；CMOS)元件等感光元件的装置，其例如是配置在触控屏幕42的至少两个角落，用以获取触控屏幕42前方的影像。
处理器46例如是中央处理单元(Central Processing Unit；CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数位信号处理器(DigitalSignal Processor；DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit；ASIC)或其他类似元件或上述元件的组合，其耦接触控屏幕42与影像获取单元44，用以接收影像获取单元44所获取的影像并辨识这些影像中的物件。
在有从影像中辨识出物件的情况下，处理器46会进一步根据影像中物件的位置，例如根据影像中物件与触控屏幕42之间的垂直距离、与触控屏幕42边缘的距离、两者之间的比例关系等，估测物件与触控屏幕42之间的距离，甚至根据两个或两个以上不同位置的影像获取单元44所获取的影像，处理器46还可定位出物件在触控屏幕42上的绝对位置。而当处理器46判断此距离小于第一预设值时，即会根据一亮度分布曲线中的调光比率对触控屏幕的亮度进行调整，而在亮度调整后经过的时间超过第二预设值时，处理器46会将触控屏幕12的亮度调整回原始亮度。上述的亮度分布曲线及亮度调整方式与上述实施例的调整方式相同或相似，故其详细的实施方式请参照前述实施例，在此不再赘述。
另一方面，图5是依照本发明一实施例所绘示的显示器的方块图。请参照图5，本实施例的显示器50例如是液晶显示器、发光二极管显示器、场发射显示器或其他种类的显示器。显示器50包括触控屏幕52及处理器54，其中触控屏幕52及处理器54的种类与前述实施例中的触控屏幕42及处理器46相同或相似，故在此不再赘述。
与前述实施例不同的是，在本实施例中，显示器50是直接利用触控屏幕52检测位于触控屏幕52前方的物件。触控屏幕52上包括被排列成行与列的触碰检测元件，此触碰检测元件例如是电容式触碰检测元件、表面声波触碰检测元件、电磁触碰检测元件、近场成像触碰检测元件，以及其类似者，而可用以检测使用者的触碰事件或悬浮事件。其中，触碰事件包括手指、手掌、身体部位或其他导电物体对触控屏幕52的触碰；悬浮事件包括手指、手掌、身体部位或其他导电物体在触控屏幕12上的接近。详言之，当有物件接近或触碰到触控屏幕52时，触控屏幕52上的多个触碰检测元件会分别检测到物件并产生对应的电容值。而集合各个触碰检测元件所测得的电容值，则可得到一电容值分布。据此，处理器54即可依据此电容值分布的特征估测物件与触控屏幕52之间的距离。上述的特征例如是电容值分布的峰值、平均值、变异值(variance)等参数，处理器54通过将此特征与先前测试所得到的参数进行比较，即可推算出目前物件与触控屏幕52之间的距离。
值得一提的是，针对物件有触碰到触控屏幕52的情况，在另一实施例中，处理器54可进一步判断物件触碰触控屏幕52的时间或压力是否超过预设值，而当所累计的时间或所测得的压力超过预设值时，处理器54才进行触控屏幕52的亮度调整。藉此，可更精准地判定使用者对于触控屏幕52的操作行为。
通过上述方法，显示器即可自动感应使用者的操作行为，并据以在强光及舒适光之间做弹性调整，而可兼顾使用者的观看品质及能源的节约。
除了上述针对接近物件的检测外，本发明更可结合环境光源的检测，以适应性调整屏幕亮度。其中，通过在触控屏幕周围的不同位置设置两个或两个以上的光感测器，显示器可根据这些光感测器所感测到的光强度，推算出触控屏幕中各个区域受到环境光源的影响程度，以分区域调整屏幕亮度。藉此，可使观看者在各种环境下均能观看到一致且令人舒适的屏幕画面。以下则再举一实施例详细说明。
图6是依照本发明一实施例所绘示的根据环境光源调整屏幕亮度的示意图。请参照图6，本实施例的显示器60包括触控屏幕62及配置在触控屏幕62两个角落的光感测器64、66。其中，光感测器64、66例如是电荷耦合元件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)元件等感光元件，其可检测到周围环境的光强度，并将所检测的光强度数据送入处理器68(例如配置在显示器60内)进行分析处理。处理器68基于光强度随距离增加而递减的原理，并依据光感测器64、66与触控屏幕62之间的相对位置、距离及所检测到的光强度，而推算出触控屏幕62中各个区域(包括第一象限～第四象限)的环境亮度，从而针对这些区域个别进行屏幕亮度的调整。举例来说，当处理器68检测到第二象限的环境亮度过高时，即会对应显示在第二象限内的图片72、74的亮度或对比度调高，从而让观看显示器60的使用者不致因为环境过亮而看不清楚屏幕内容。需说明的是，在处理器68调整触控屏幕62的亮度之后，可再继续检测位于触控屏幕62前方的物件，并据以对触控屏幕62的亮度做进一步的调整。藉此，即可在检测到使用者操作行为的情况下，提供该环境下最适合使用者观看的屏幕亮度。至于如何检测触控屏幕62前方物件以调整屏幕亮度的实施方式与前述实施例相同或相似，故其详细的实施方式请参照前述实施例，在此不再赘述。
综上所述，本发明的显示器及其亮度调整方法利用配置在触控屏幕周围的感测器获取触控屏幕前物件的影像，或是利用利用触控屏幕检测物件，据以判定使用者的操作行为，从而适应性调整触控屏幕的亮度，以提供较为舒适的光线给操作显示器的使用者。此外，本发明进一步结合环境光源的检测，而可针对触控屏幕中的不同区域个别调整屏幕亮度，从而可在各种环境下提供最适合使用者观看的屏幕亮度。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域相关技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视上附的申请权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种显示器亮度调整方法，适用于具有一触控屏幕的一显示器，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
检测位于所述触控屏幕前方的一物件，并估测所述物件与所述触控屏幕之间的一距离；
判断所述距离是否小于一第一预设值；
当所述距离小于所述第一预设值时，根据一亮度分布曲线中的调光比率调整所述触控屏幕的一亮度；以及
累计所述亮度调整后并在未检测到物件的时间超过第二预设值时，回复所述触控屏幕的所述亮度至一原始亮度；
检测位于所述触控屏幕前方的所述物件，并估测所述物件与所述触控屏幕之间的所述距离的步骤包括：
利用分别配置于所述触控屏幕的至少二角落的至少二影像获取单元获取所述触控屏幕前方包括所述物件的至少二影像，利用影像辨识演算法辨识影像中的物件，根据所述物件的所述影像与所述触控屏幕中的位置，估测所述物件与所述触控屏幕之间的所述距离；
检测位于所述触控屏幕前方的所述物件，并估测所述物件与所述触控屏幕之间的所述距离的步骤包括：
利用所述触控屏幕检测所述物件，获得所述触控屏幕的多个触碰检测元件检测所述物件所得到的一电容值分布；以及
依据所述电容值分布的一特征估测所述物件与所述触控屏幕之间的所述距离；
在检测位于所述触控屏幕前方的所述物件，并估测所述物件与所述触控屏幕之间的所述距离的步骤之前，更包括：
利用分别配置于所述触控屏幕的至少二角落的至少二光感测器检测所述触控屏幕的多个区域中各所述区域的一环境亮度；以及
根据各所述区域的所述环境亮度，分别调整所述区域的所述亮度。
2.根据权利要求1所述的显示器亮度调整方法，其特征在于，当所述距离小于所述第一预设值时，根据所述亮度分布曲线中的调光比率调整所述触控屏幕的所述亮度的步骤包括：
当所述距离小于所述第一预设值时，判断所述物件触碰所述触控屏幕的一时间或一压力是否超过一第三预设值；以及
当所述时间或所述压力超过所述第三预设值时，根据所述亮度分布曲线中的调光比率调整所述触控屏幕的所述亮度。
3.根据权利要求1所述的显示器亮度调整方法，其特征在于，根据所述亮度分布曲线中的所述调光比率调整所述触控屏幕的所述亮度的步骤包括：
在一预设时间内完成所述触控屏幕的所述亮度的调整。
4.一种显示器，其特征在于，所述显示器包括：
一触控屏幕；
至少二影像获取单元，分别配置于所述触控屏幕的至少二角落，获取所述触控屏幕前方包括一物件的至少二影像；以及
一处理器，耦接所述触控屏幕及所述影像获取单元，根据所述物件的所述影像与所述触控屏幕中的位置，利用影像辨识演算法辨识影像中的物件，根据所述物件的所述影像与所述触控屏幕中的位置，估测所述物件与所述触控屏幕之间的所述距离，在所述距离小于一第一预设值时，根据一亮度分布曲线中的调光比率调整所述触控屏幕的一亮度，以及在所述亮度调整后未检测到物件并所经过的一时间超过一第二预设值时，回复所述触控屏幕的所述亮度至一原始亮度。
5.根据权利要求4所述的显示器，其特征在于，所述显示器还包括：
至少二光感测器，分别配置于所述触控屏幕的至少二角落，检测所述触控屏幕的多个区域中各所述区域的一环境亮度，其中
所述处理器根据所述光感测器所检测到的各所述区域的所述环境亮度，分别调整所述触控屏幕的所述区域的所述亮度。
6.根据权利要求5所述的显示器，其特征在于，所述区域可分为四个区域，所述四个区域分别对应四个象限。
7.一种显示器，其特征在于，所述显示器包括：
一触控屏幕，包括多个触碰检测元件，检测位于所述触控屏幕前方的一物件，获得所述触碰检测元件检测所述物件所得到的一电容值分布；以及
一处理器，耦接所述触控屏幕，依据所述电容值分布的一特征估测所述物件与所述触控屏幕之间的一距离，在所述距离小于一第一预设值时，根据一亮度分布曲线中的调光比率调整所述触控屏幕的一亮度，以及在所述亮度调整后未检测到物件并所经过的一时间超过一第二预设值时，回复所述触控屏幕的所述亮度至一原始亮度；
至少二光感测器，分别配置于所述触控屏幕的两个至少二角落，检测所述触控屏幕的多个区域中各所述区域的一环境亮度，其中
所述处理器根据所述光感测器所检测到的各所述区域的所述环境亮度，分别调整所述触控屏幕的所述区域的所述亮度；
利用分别配置于所述触控屏幕的至少二角落的至少二影像获取单元获取所述触控屏幕前方包括所述物件的至少二影像，利用影像辨识演算法辨识影像中的物件，根据所述物件的所述影像与所述触控屏幕中的位置，估测所述物件与所述触控屏幕之间的所述距离。
8.根据权利要求7所述的显示器，其特征在于，所述区域可分为四个区域，所述四个区域分别对应四个象限。
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