CN111543123B - 利于阅读的照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对呈现在任何介质上特别是是纸质介质上的图形和/或文本内容进行照明的设备(LIGHT)。照明设备(LIGHT)被配置成根据以预设频率Fd执行的连续循环周期性地启用和停用所述照明光束。每个循环具有持续时间T，并且包括具有持续时间T1的光束启用时段，在该光束启用时段之后是具有持续时间T2的光束停用时段，或者反之亦然。频率Fd被包括在范围从60Hz至90Hz的值区间内，并且光束启用时段的持续时间T1被包括在范围从循环的持续时间T的15％至30％的值区间内。

Description

利于阅读的照明设备

技术领域

本发明涉及照明设备。更特别地，本发明涉及使患有诵读困难的人利于阅读内容特别是文本内容的照明设备。

背景技术

诵读困难通常被定义为儿童时期出现的一系列阅读障碍。它们是特定的学习障碍，其原因似乎复杂并且已经且继续是各个领域中众多研究的主题。

认为诵读困难的原因可能仅为感觉、社会或心理性质通常是不可能的。

在神经科学领域进行的研究允许认为，它可能是一种特定的神经性障碍。

医学成像领域取得的进步已经能够揭示大脑一些区域在阅读和掌握语言的过程中的作用。

提供用以治疗诵读困难障碍的方案是以根据特定于每个受试者的困难的工作和游戏活动为基础的。这种支持的目的是向患有障碍的受试者提供阅读方面的独立性。已知的方法是例如围绕诸如心理学、心理运动教育和矫正术领域的工作展开的。

最近，进行了研究，建立了特定于视觉机制的独特性与特定诵读困难障碍的存在之间的相关性。出版物“麦克斯韦斑点质心在没有诵读困难和有诵读困难的成年人中的左-右不对称性(Left-right asymmetry of the Maxwell spot centroids in adultswithout and with dyslexia)(Le Floch A,Ropars G.2017,Proc.R.Soc.B 284:20171380,http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.1380)提到了位于人眼中的中央凹在构造大脑中感知的图像中的作用，以及下述事实：对同一受试者的两只眼睛相同或基本上相同的特征引起所述受试者在大脑中视觉和音系处理过程中的功能障碍。例如，镜像从一个大脑半球到另一大脑半球的传输基本上扰乱了具有诵读困难障碍特征的受试者阅读图形元素或文本内容的过程。与聚焦不稳定性和/或姿势不稳定性相关的障碍或是与动眼肌有关的双眼会聚的缺陷也可能引起视觉拥挤，如镜像效应。

发明内容

本发明允许通过提出一种照明设备来改善现有技术的至少一些缺点，该照明设备适于利于阅读在任何类型的支持物上特别是在纸质支持物上的内容诸如图形内容。所提出的设备执行在可见光光谱中的光束的连续启用时段和连续停用或消除时段。因此，光束经由可调系统通过照明设备根据以预定频率执行并且被包括在范围从60Hz至90Hz的值区间内的连续循环周期性地启用和停用(消除)，因此该可调系统充当抗拥挤设备。该系统利用了皮质神经元中的Hebbian机制。每个连续启用时段都具有被包括在范围从所执行的循环的总持续时间的15％至30％的值区间内的持续时间。

本发明更特别地涉及一种照明设备，该照明设备包括控制单元和适于生成在可见光光谱中的光束的照明模块，其特征在于，所述照明设备被配置成根据以预定频率Fd执行的连续循环周期性地启用和停用所述照明光束，每个循环具有持续时间T并且包括具有持续时间T1的光束启用时段，在该光束启用时段之前或之后是具有持续时间T2的光束停用时段，其中，频率Fd被包括在范围从60Hz至90Hz的值区间内，并且其中，光束启用时段的持续时间T1被包括在范围从循环的持续时间T的15％至30％的值区间内。

根据本发明，光束的“停用”是指完全不存在光束的发射，或者功率远低于启用阶段的发射水平使得由此导致的感知差异引起的对诵读困难的受试者的影响与根据以上描述的循环由于不存在光束而发现的影响类似的发射。因此，光束的停用可以是完全的(停用之后光束完全不存在)或部分的。

根据本发明的一个实施方式，光束的预定频率Fd由照明设备的用户限定。

根据本发明的一个实施方式，光束的预定频率是离散地选择的，也就是说，是从以上提及的频率区间中的多个预定频率中选择的。

根据本发明的一个实施方式，频率Fd随时间变化，以便在一些情况下甚至更利于除去视觉拥挤并且利于双眼稳定性。

根据本发明的一个实施方式，频率Fd通过以连续的步长根据被称为增加速度的第一速度进行增加而变化直至最大值，然后通过以连续的步长根据被称为减小速度的第二速度进行减小而变化直至最小值，增加变化和减小变化随时间迭代地重复。

根据本发明的一个实施方式，所述减小速度等于所述增加速度。

根据本发明的一个实施方式，所述连续的步长具有相等的持续时间。

根据本发明的一个实施方式，所述连续的步长在持续时间方面变化，使得所述频率Fd的值根据呈三角形状、锯齿形状或正弦形状的波形在所述最大值与所述最小值之间改变。

根据本发明的一个实施方式，光束启用时段的持续时间T1随时间变化。

根据本发明的一个实施方式，产生的在可见光光谱中的光束是使用LED类型的一个或多个元件生成的。

有利地，使用以60Hz开始的频率范围允许消除人类眼睛可感知的闪光效应，对于人类而言(不考虑动物物种和昆虫)，眼睛对闪光的感知的极限位于大约60Hz处。

有利地，建立的在可见光光谱中的并且施加到(朝向定向)支持物的光束的启用时段和停用(或消除或基本上衰减或抑制)时段的交替允许看着该被照亮的支持物的受试者的大脑“聚焦”在被观察的支持物上显示的内容的图像代表上，然后，在看着该被照亮的支持物的该受试者的大脑的一个半球和大脑的另一半球之间以镜像形式传输该同一图像之前，该同一图像从受试者的视野中消失得几乎消失了。大脑在一个半球和另一半球之间以眼睛感知到的图像的镜像的形式传输该眼睛感知到的图像所需的延迟为约10ms。

因此，相对于传输图像的镜像，大脑偏爱传输图像，并且其两个中央凹的特征具有很强的相似性的受试者中存在的混淆在阅读支持物上显示的(图形和/或文本)内容，特别是当该内容表示一个或多个文本内容时较少或大幅减少。

有利地，使用被配置成选择性地获得永久光束(普通照明)和非永久光束(根据本发明的照明)的切换允许患有诵读困难障碍的用户将他们的(在普通照明情况下获得的)通常阅读表现与他们在根据本发明的光束的电子控制下——在可选地优化其自身参数后(频率和占空比的允许用户获得更好的阅读舒适度的参数)——获得的表现进行比较。

附图说明

通过阅读参考所附附图的以下的描述，将更好地理解本发明，并且其他独特性和优点将变得明显，附图中：

图1是示出根据本发明的特定且非限制性实施方式的用于控制照明模块的信号EL的图；

图2是根据本发明的特定且非限制性实施方式的照明设备LIGHT的架构的结构图。

具体实施方式

在图2中，所示的模块是功能单元，它们与物理上可区分的单元对应或不对应。例如，这些模块或其中一些模块被一起分组成单个组件。另一方面，根据其他实施方式，一些模块由物理上分开的实体构成。

图1是根据本发明的特定且非限制性实施方式的、用于在照明设备LIGHT中控制在可见光光谱中的光束的启用和停用(消除)的信号EL随时间变化的图像。信号EL随时间t变化并且周期性地采用两个连续状态。根据优选实施方式，确定出的处于高状态的信号EL控制下述照明设备LIGHT的照明光束的启用，所述照明设备因此能够例如以不持续的方式对任何支持物诸如书本上的图形和/或文本内容进行照明。当信号EL处于低状态时，该信号停用(消除或抑制)照明模块的光束。信号EL是具有预定频率Fd的周期性信号，使得Fd＝1/(T1+T2)。T1是启用可见光光谱中的光束的时段，或者是对携带了表示图形和/或文本内容的图案的支持物进行照明的时段，光束朝向该图形和/或文本内容定向。T2是被称为停用时段的时段，在该停用时段期间光束被消除或使得不活跃，或者换句话说，T2是下述时段：在所述时段期间，支持物上的光束定向所朝向的图形和/或文本内容不再被光束照亮。术语“图形内容”在这里应解释为在任何支持物——特别是呈纸质形式的任何支持物但不仅限于此——上显示的任何内容，并且该内容由基本元素诸如例如并列的点或像素构成，使得该内容显示具有各种形状的元素，并且特别是显示由一个或多个字母的标志或符号构建的一个或多个文本内容。

因此，附着到支持物上的文本内容在这里对应于下述内容，所述内容能够以一种或多种语言解释、能够由受试者——照明设备的用户——阅读和理解、被定位成使得观看被这样照亮的支持物来进行阅读或观看操作。这样的设备例如是：台灯、手电筒、头灯、笔灯、小型灯、电话灯、智能手机灯、手电筒表、钥匙圈灯、顶灯、落地灯、灯泡、照明管、探照灯、机动车辆探照灯、高架式探照灯、发光墙面涂层、发亮地毯、发亮手镯、发亮框架、经由附件系统定位在书本上的微型灯、被配置用于(房屋的)内部照明的设备、或者被配置成用于外部的城市或非城市照明的设备。此示例列表并不详尽。根据本发明的优选实施方式，分别具有持续时间T1和T2的光束启用时段和停用(或抑制)时段之间的占空比T1/(T1+T2)具有在循环的15％至30％之间的值，并且信号EL的变化频率Fd在60Hz至90Hz之间。

优选地，信号频率等于70Hz或84Hz，并且占空比T1/(T1/T2)等于20％。

有利地，可以容易地强制控制信号EL长期地处于与光束的启用相关联的状态，这对应于脱离根据本发明的设备LIGHT中实现的照明方法。因此，在对于非诵读困难的受试者，由于照明光束启用的不持续性而出现视觉不适的情况下，可以不在根据本发明的照明设备中实施用于控制光束的方法。

有利地，可以在所描述的值区间内改善对频率Fd的调整，目标是使时段T在所指示的频率范围内适应照明设备LIGHT的用户的敏感性。实际上，每个个体在视觉方面都有特定的敏感性，并且或多或少感知光束中的频率变化。因此，可以通过物理上或经由任何给定用户接口(例如，控制屏幕上的菜单的图形元素)实现的调整按钮、光标来使用户可以进行精细调整。

图2是根据本发明的特定且非限制性实施方式的照明设备LIGHT的结构表示。该图示出了照明设备LIGHT——通常也称为“灯”——的总体架构。设备LIGHT包括两个主模块，两个主模块为控制单元CTRLU和照明模块LIMOD。控制单元CTRLU就控制而言是系统的核心，并且包括适于生成信号EL的常规的双稳态(或斩波)电路。控制单元CTRLU的双稳态斩波电路传送以频率Fd及其占空比T1/(T1+T2)进行表征的信号EL。当然，控制单元CTRLU包括以这种架构实现的所有常用元件，诸如，例如一个或多个运算放大器、电阻器和电容器、一个或多个二极管、电源、调零电路、用于监测电源的电路、功率接口、电流放大器，这些元件的列表不是详尽的。由于控制单元CTRLU的架构细节对于理解本发明没有帮助，因此不再对其进一步描述。根据本发明的一个实施方式，模块CTRLU包括围绕运算放大器构建的双稳态电路，该双稳态电路与电流放大电路耦合。有利地，使用电流放大器允许获得足以用于进行适当照明的平均能量，即使这样生成的光束是不持续的也是如此。照明模块LIMOD是适于生成在可见光光谱中或实质上更宽的光谱中的光束的照明模块。有利地，光束可以较多或较少地被聚焦，从而被配置用于对较大或较小的大表面进行照明。这种聚焦可以通过使用光学元件(透镜)或机械元件(膜片)或同时使用两者来执行。

有利地，光束由“发光二极管”首字母缩写的LED类型的一个或多个电致发光物体产生。当然，光束可以由其他光元件形成，只要光束的停用可以足够快以遵守包括光束的照明时段和抑制时段(不照明时段)的循环即可。

术语“光束的抑制”在这里必须解释为光束的完全消失或由光束产生的照明水平的显著降低。

使在单元CTRLU的双稳态模块的控制下连续地启用和抑制对呈现一个或多个图形和/或文字内容的支撑物进行照明的能力有利地允许受试者的大脑在支持物通过根据本发明的照明设备LIGHT照明时偏爱使用支持物感知的图像而不是该图像的镜像。有利地，这允许显著地帮助患有诵读困难障碍的受试者阅读和理解文本内容。

有利地，控制单元CTRLU在输出处包括连接在照明模块LIMOD的输入处的用于启用(或用于关闭/抑制)照明光束的信号EL。

换句话说，由包括双稳态电路的控制单元CTRLU以频率Fd执行的用于控制照明光束的信号EL的变化允许对任何给定支持物上显示的图形内容的照明进行作用，使得该图形内容根据以预定频率Fd执行的、具有总长度T的连续循环在支持物上被周期性地连续照亮然后较少地(或根本不)照亮。根据本发明，照明的连续时段T1每个都具有被包括在范围从所述循环的持续时间T的15％至30％的值区间。循环(每个循环都包括光束启用时段和光束停用时段)的频率Fd在60Hz和90Hz之间。

根据一个实施方式，频率Fd是固定的。

根据另一实施方式，频率Fd随时间变化。

根据特定实施方式，频率Fd通过以连续的步长根据被称为增加速度的第一速度进行增加而变化直至最大值，然后通过以连续的步长根据被称为减小速度的第二速度进行减小而变化直至最小值，增加变化和减小变化随时间迭代地重复。

根据特定实施方式，减小速度等于增加速度。

根据特定实施方式，连续的步长具有相等的持续时间。

根据另一特定实施方式，连续的步长在持续时间方面变化，使得所述频率Fd的值根据呈三角形状、锯齿形状或正弦形状的波形在所述最大值与所述最小值之间改变。

有利地，通过在范围从循环的持续时间T的15％至30％内的极限值之间持续地或不持续地改变，启用时段的持续时间T1随时间变化。在此，“持续地”是指增量为具有相等的持续时间的连续步长的改变。

如此产生并施加给预定频率Fd(频率Fd的变化)的摆动现象允许扫描60Hz至90Hz之间的大量频率，其中一些频率将对于帮助阅读较有效。这些较有效的频率根据诵读困难受试者而变化。通过扫描60Hz至90Hz之间的所有频率，本发明的设备不需要任何提前调整，并且对于大量用户而言变得有效。因此，这种摆动现象允许在一些情况下甚至较多地减少与诵读困难障碍有关的麻烦。

相同的优点来自于光束启用时段的持续时间T1的变化。

根据本发明的另一实施方式，照明设备LIGHT被配置成在其整个使用持续时间生成第一持续光束，并且受控或移动的移动或过滤设备周期性地遮盖或抑制该光束，使得第二光束生成，具有诸如以上描述的频率和占空比特征(60Hz至90Hz之间的Fd和15％至30％之间的T1/(T1+T2)。作为非限制性实施例，根据该实施方式，第一光束可以被具有固体表面和中空表面或者不透明表面和半透明表面的旋转元件循环性地中断，该旋转元件适于通过其旋转生成第二光束，因此其效果与以上描述的第一实施方式中所述的效果相同。

本发明不限于仅以上描述的实施方式，而是适用于任何下述设备，所述设备用于对任何已知支持物上的图形和/或文字内容进行照明、周期性实现根据以60Hz至90Hz之间的预定频率Fd执行的连续循环对照明光束的启用与该同一光束的抑制进行连续操作，使得连续的照明时段T1每个都具有被包括在下述值区间内的持续时间，该值区间的范围为所执行的循环的持续时间T的15％至30％。

Claims (13)

1.用于利于诵读困难的受试者阅读任何给定支持物上的图形和/或文本内容的照明设备(LIGHT)，所述设备包括控制单元(CTRLU)和适于生成在可见光光谱中的光束的照明模块(LIMOD)，

所述照明设备(LIGHT)被配置成根据以预定频率(Fd)执行的连续循环周期性地启用和停用所述光束，所述预定频率是光束启用时段与光束停用时段之和的倒数，每个循环具有持续时间(T)并且包括具有持续时间(T1)的光束启用时段，在所述光束启用时段之前或之后是具有持续时间(T2)的光束停用时段，Fd是这样的：Fd＝1/(T1+T2)，所述设备的特征在于所述频率(Fd)被包括在范围从60Hz至90Hz的值区间内，

并且其中，所述光束启用时段的持续时间(T1)被包括在范围从所述循环的持续时间(T)的15％至30％的值区间内。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述频率(Fd)等于70Hz或84Hz，并且占空比T1/(T1+T2)等于20％。

3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中，所述频率(Fd)随时间变化。

4.根据权利要求3所述的照明设备，其中，所述预定频率(Fd)称为摆动频率，利用皮质神经元中的Hebbian机制，并且通过以连续的步长、根据被称为增加速度的第一速度进行增加而变化直至最大值，然后通过以连续的步长、根据被称为减小速度的第二速度进行减小而变化直至最小值，增加变化和减小变化随时间迭代地重复。

5.根据权利要求4所述的照明设备，其中，所述减小速度等于所述增加速度。

6.根据权利要求5所述的照明设备，其中，所述连续的步长具有相等的持续时间。

7.根据权利要求5所述的照明设备，其中，所述连续的步长在持续时间方面变化，使得所述预定频率(Fd)的值根据呈三角形状、锯齿形状或正弦形状的波形在所述最大值与所述最小值之间改变。

8.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中，所述光束启用时段的持续时间(T1)随时间变化。

9.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中，所述光束是使用LED类型的一个或多个元件生成的。

10.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中，所述照明设备为被包括在以下列表中的类型：台灯、手电筒、头灯、笔灯、小型灯、电话灯、智能手机灯、手电筒表、钥匙圈灯、顶灯、落地灯、灯泡、照明管、探照灯、机动车辆探照灯、高架式探照灯、发光墙面涂层、发亮地毯、发亮手镯、发亮框架、待定位在书本上的微型灯、被配置用于内部照明的设备、或者被配置用于外部的城市或非城市照明的设备。

11.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中，所述照明设备是台灯或待定位在书本上的微型灯。

12.用于利于诵读困难的受试者阅读任何给定支持物上的图形和/或文本内容的方法，其特征在于，所述方法应用于根据前述权利要求中任一项所述的、根据以预定频率Fd执行的连续循环被周期性地启用和停用的所述照明设备，每个循环具有持续时间T并且包括具有持续时间T1的光束启用时段，在所述光束启用时段之前或之后是具有持续时间T2的光束停用时段，

所述频率Fd由等式Fd＝1/(T1+T2)限定，

所述频率Fd被包括在范围从60Hz至90Hz的值区间内，以及

所述光束启用时段的持续时间T1被包括在范围从所述循环的持续时间T的15％至30％的值区间内。

13.根据前一权利要求所述的用于利于阅读图形和/或文本内容的方法，其中，所述预定频率(Fd)由所述照明设备的用户限定。

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