CN1255223A - 防止眼晴疲劳的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种防止眼睛疲劳的装置和方法(10),其自动调节显示器的亮度以使使用者的眼肌调节和重新聚焦,从而减轻或消除眼睛疲劳或疲乏。亮度在一个特定范围中变化,并且不时地或周期地在这个范围内调节所说亮度。变化的亮度可取的是按照一种预定模式或循环。这些亮度变化可以是观看者能够察觉的或者难以察觉的。这种防止眼睛疲劳的装置和方法(10)包括存储在存储装置中的背光控制软件(12),其中规定了由一个CPU(14)执行的一组命令,该CPU还与一个背光驱动器(16)和背光控制器(20)通信连接。显示器的亮度可以利用例如一个电位计机械调节,或者利用与显示器(21)连接的一个计算机(14)调节,例如利用一个应用程序或软件(12),或者通过改变调色板或灰度来调节。

Description

防止眼睛疲劳的装置和方法
发明领域
一般来说，本发明涉及显示屏，具体地说，本发明涉及一种用于显示屏防止眼睛疲劳的装置和方法。
发明背景技术
人们在各种应用中广泛使用显示屏。例如，使用显示屏显示来自诸如示波器、雷达、电视、投影系统、和其它类型的电子设备的信息。信息可以用多种类型的显示屏例如阴极射线管(“CRT”)、液晶显示器(“LCD”)、和气体等离子体显示器显示。
显示屏还常常与计算机结合使用。计算机用于多种用途，包括个人使用、教育、和工作用途。人们经常长时间地观看这些显示屏。长时间观看显示屏会造成眼睛紧张和眼睛疲劳，导致观看者生理和精神上的不适。随着越来越多的工作和商务要求雇员长时间地观看显示屏，这个问题也变得愈加普遍。
阴极射线管是与计算机结合使用的一种非常普遍的一种显示屏。阴极射线管还广泛地用于其它应用，包括电视显象管、视频监视器、和示波器。众所周知，阴极射线管包括发射电子束的一个电子枪。一个第一阳极将电子聚焦为一窄束，并将电子束加速到更高速度。一个第二阳极使电子束达到更高速度。环绕在阴极射线管一部分上的偏转线圈或偏转板控制电子束撞击显示屏内表面的位置。显示屏的内表面通常覆盖有荧光物质，在受到电子撞击时这些荧光物质发出辉光形成一个光点。
一个典型的阴极射线管显示屏包括数以千计的这种光点，并由这些光点在显示屏上构成所需图象。众所周知，象素或图象元素是用于构成显示屏上图象的小逻辑单元。一个象素通常由若干个相邻光点形成。用于形成一个象素的光点数目越少，显示屏的分辨率就越高。
人们已知利用阴极射线管生成彩色图象。最初与诸如计算机一类装置结合使用的彩色监视器具有相对粗糙的色彩和图形表现性能，而且许多只能显示四种基本颜色。但是目前的监视器普遍具有256色的调色板。事实上，许多彩色监视器现在具有显示数千种颜色的能力。现代监视器通常包含比老式监视器更多的象素，这使得能够更加准确地在屏幕上显示所需图象。
典型的阴极射线管彩色监视器包括三只电子枪，每只电子枪分别对应着红色、绿色和蓝色。电子枪发射出的电子束撞击覆盖显示屏内表面的特定颜色的荧光物质。一般来说，特定荧光物质发射的光量依赖于撞击给定荧光物质的电子束强度，因为电子束越强，荧光物质发射的光子越多。例如，如果一个特定象素中的红色、绿色和蓝色光点被同等强度的电子束撞击，其结果是形成一个白色光点。众所周知，通过改变撞击该象素的电子束强度可以获得不同的颜色、灰度和亮度。
在电子束离开特定的荧光物质之后，该荧光物质继续发出短暂的辉光，这种现象被称为余辉。为了保持图象稳定，必须通过用电子束反复扫描来重复激活荧光物质。如果在屏幕的重复扫描之间荧光物质的衰减可以观察到，屏幕就会产生闪烁。这种闪烁通常是不希望存在的。因此，监视器必须连续地重复激励各种正在显示的荧光物质以消除荧光。对于显示的这种连续屏幕刷新或重复激励就是监视器的刷新速率。具有高的刷新速度，屏幕就会更加频繁地刷新屏幕，观察者的眼睛就能够看到平稳、无闪烁的显示。一般的阴极射线管的刷新速率在每秒60至70次之间。
早期的阴极射线管显示屏只能将显示区中的一个特定象素接通或断开。这使得难以实现色彩的细微区别，因为一个接通的象素只能以相同亮度显示一种颜色。相反，当前的显示屏通常采用一种可变图形阵列(“VGA”)显示适配器，这种适配器可以改变不同电子束的强度，从而可以改变每个象素的颜色和亮度。由于可以独立地控制每个象素的亮度和颜色，所以显示器可以显示大量的颜色。
更详细地说，与计算机系统结合使用的典型的阴极射线管显示器从诸如操作环境或应用软件一类信号源接收信号，这些信号传送到计算机的输入/输出硬件，其中通常包括VGA显示适配器(VGA显示适配器通常制作在个人计算机的主板上)。该VGA显示适配器利用一个被称为数模转换器(“DAC”)的电路处理信号。数模转换器一般包含在专用芯片中。这种专用芯片通常包含三个数模转换器以控制显示所用的三种颜色。
如本领域所知的，该数模转换器将由计算机传送的值与包含这三种颜色所需匹配电压电平的一个表进行比较以生成特定的颜色和亮度。然后由各个电子枪产生的精确量的电压施加在每个象素上以再现所需的颜色和亮度。
随着颜色数量的增加和显示屏分辨率的提高，实现了更加逼真的显示，这使得能够将更多的信息传递给观看者。这种改善的显示增加了显示屏使用者的数量，和人们观看显示屏的时间。
一般的电子显示屏可以在不同的光照条件下调节屏幕的亮度或强度。一种已知的调节显示屏亮度的方法是利用一个可变电阻器或电位计。采用这种电位计使得可以控制电子束的强度，并且可以调节显示屏的亮度。按照惯例，将通常标记为亮度控制钮的一个突起按钮或其它可转动部件与电位计连接使得使用者可以手动调节屏幕的亮度。
众所周知可以将液晶显示器(“LCD”)用于广泛的用途。例如，LCD常常与计算机结合使用，特别是与便携式或笔记本电脑结合使用。本领域普通技术人员了解，LCD是电转换显示板，它利用了处于电场中的液晶反射特性的变化。LCD通常包括背光光源或其它光源，以使使用者能够在各种光照条件下阅读显示内容。
某些与计算机结合使用的显示屏可以利用计算机来调节屏幕亮度。例如，苹果公司出售的强力笔记本电脑允许使用者调节LCD显示屏的背光强度。显示屏的背光一般通过使用计算机键盘或鼠标输入一个或多个命令来控制。或者，可以通过由计算机执行一个应用程序或第三方软件程序来控制背光。例如，强力笔记本电脑的背光亮度可以利用控制背光驱动器的软件来调节。本领域技术人员众所周知，该背光驱动器是一个标准麦金托什驱动器，它可以由一系列命令或请求控制，这些请求可以用于将屏幕背光设定或改变到所需亮度。
此外，某些显示屏允许用计算机调节颜色。例如，MAG Innovision ofSanta Ana公司(California)出售一种称为“高级显示标定”的产品，这种产品可以使用通过键盘或鼠标输入的命令控制计算机监视器的颜色。
因此，显示器的亮度和/或色彩可以利用具有这些性能或类似性能的系统进行控制。
发明概要
随着电子显示屏的使用日益广泛，一些问题也变得更加普遍。例如，现在更加频繁地和长时间地利用电子显示屏。因为显示屏与观看者的眼睛保持大约20英寸(50厘米)的基本恒定距离，同一眼肌总是处于紧张状态以聚焦在屏幕上。可以相信主要是由于这个原因造成眼肌的紧张和疲劳。频繁的、几乎整天使用显示屏常常会使这个问题更加严重。
观看电子显示屏引起的紧张会导致头疼或其它疾病。人们相信这些问题有时，至少部分，是由于眼睛持续地聚焦在恒定亮度的显示屏上所引起的。人们认为，因为眼肌常常长时间保持在相同的状态，使得眼肌不能调节、再聚焦或松弛而使使用者感到极度不适。
对于专门设计具有基本恒定强度或亮度的计算机屏幕和其它电子显示器来说，这个问题尤其突出。在这种场合，观看者从基本恒定距离长时间地凝视着具有相同亮度的屏幕。因此，眼肌没有机会或不能够放松或适应变化的刺激。申请人相信，例如，读书造成的眼睛紧张的可能小于观看屏幕造成眼睛紧张的可能，因为每次读者翻页时，读者必须将其目光重新聚焦在下一页上，翻页在瞬间改变了书页的亮度。所以，当眼肌应用这种变化时，能够延迟或避免疲乏和眼睛疲劳。
相反，计算机显示器在亮度上没有相应的变化，使用者通常也不会环顾房间或观看其它具有不同亮度的物体。因此，需要计算机使用者不时地调节或重新聚焦其眼睛以避免眼睛紧张和眼睛疲劳。
申请人相信如果规律地移动和调节眼肌，就会减少眼紧张和眼睛疲劳。例如，申请人注意到，一个人只能将他或她的手臂伸出并保持在一个固定位置很有限的时间，但是，一个人规律地移动他或她的手臂-比如乐队指挥-可以将其手臂伸出长得多的时间。类似地，申请人相信规律地调节和锻炼眼肌也能够使人比其它情况下更长时间地观看电子显示屏。
申请人相信应当规律地移动和调节人的眼肌以防止眼肌保持在不变的紧张状态。但是，申请人相信非常剧烈的眼肌移动也是应当避免的以防止眼睛疲劳。因此，可取的是调节显示器的亮度，使得有规律地运用眼肌，但是不至于达到使眼肌疲劳的程度。
本发明涉及克服了上述的缺点的一种防止眼睛疲劳的装置和方法。该装置和方法包括改变显示屏的亮度以缓解人观看屏幕引起的眼睛疲劳。应当理解，本发明的构思可以应用于亮度、对比度、和背光，以及灰度和色彩信号电平。
根据本发明的一个方面，改变显示器的亮度以调节观看者的眼肌。可取的是，将显示器设置在通常可以接受的亮度，然后不时地或者周期地在所选择的常规亮度周围的一个范围内改变亮度。亮度的变化最好按照选定的模式或周期进行，使得观看者的眼肌必须不时地进行调节，从而避免眼睛的疲乏和疲劳。这种亮度的变化对于观看者可以是基本能够察觉的或者是不能察觉的。
本发明的另一方面利用计算机自动地控制计算机屏幕的亮度。诸如亮度范围、每个亮度调节周期的时间、和调节亮度的模式可以由使用者通过利用键盘或鼠标输入的命令进行控制。对于亮度的自动控制可以使用应用程序或实用程序来实现。
本发明的再一个方面涉及一种屏幕亮度自动控制器，其中包含存储在一个机器可读存储媒体中的亮度控制软件和与该存储媒体可运行连接的一个处理器。该屏幕亮度控制器与允许变化亮度的显示器相连，所说软件包括指示显示器亮度按照一种模式随时间变化的许多指令。本发明的又一方面涉及对于调色板或灰度级的控制，使得能够不时地或周期地改变色明暗度(例如包括灰度)，以减小或消除观看者的眼睛疲劳。
附图简介
下面参照优选实施例的附图描述本发明的这些和其它特征，这些附图只是用于解释本发明，而不是对于本发明的限制，在这些附图中：
图1为本发明的一个实施例的示意图，该实施例涉及对于显示器背光的自动改变；
图2为本发明另一个实施例的示意图，该实施例涉及对于显示器亮度的自动改变；
图3为本发明再一个实施例的示意图，该实施例涉及对于显示器亮度的自动改变；
图4为一种代表性模式或周期的示意图；
图5为另一种模式或周期的示意图；
图6为再一种模式或周期的示意图；
图7为本发明一个实施例的图形使用者界面，该界面用于以电子方式控制亮度；
图8为本发明另一个实施例的图形使用者界面，该界面用于以电子方式控制背光；
图9为用于实现图3中所示中央处理器使用的一个程序的软件流程图；
图10为图9所示本发明实施例的操作流程图；
图11为本发明另一个优选实施例的示意图，其用于自动改变可以与之连接的任何计算机的亮度；
图12为本发明另一个优选实施例的示意图，其中对颜色进行改变；和
图13为本发明另一个优选实施例的示意图，其中对灰度进行改变。
优选实施例的详细描述
如图1所示，根据本发明的一个优选实施例构成一种防止眼睛疲劳装置和方法10。在该实施例中，防止眼睛疲劳装置10包括背光控制软件12，该软件存储在存储装置(例如存储在计算机的硬盘上)中，规定了一组命令或步骤。一个中央处理器(或“CPU”)14执行所说的一组命令或步骤，并与一个背光驱动器16通信连接。中央处理器14向一个背光控制器20发送信号，从而能够控制相应屏幕或显示器21的亮度。显示器21可取的是一个液晶显示器。
应当理解，该优选实施例允许中央处理器14控制背光驱动器16和与之通信。本领域技术人员很容易理解，中央处理器14一般是计算机的一个部分，在例如某些膝上型电脑如苹果公司出品的强力笔记本电脑中可以找到这种背光控制驱动器。在一个优选实施例中，这个系统是在苹果公司的强力笔记本电脑上实现的。
更详细地说，按照本领域普通技术人员所知的方式，可取的是，中央处理器14执行在软件12中设定的一系列步骤以控制背光驱动器16。更可取的是，中央处理器14对背光驱动器1 6执行一次或多次调用指令，然后中央处理器14向背光控制器20发送信号。这些信号用于根据在软件12中设定的指令设置背光的亮度。本领域普通技术人员很容易认识到，这种背光驱动器和背光控制是本领域众所周知的。此外，例如，可以很容易地将背光自动控制软件与背光驱动器软件结合，和作为其中的一部分。
应当理解，本申请人是以其通用含义使用中央处理器的，本领域的普通技术人员应能理解中央处理器可以包括能够用于执行一系列步骤的硬件和软件的各种组合。
图2所示为另一个优选实施例。在该实施例中，利用一种中央处理器22控制亮度。中央处理器22最好设置在计算机24中。该计算机24可取的是包括一个时钟26、一个随机数发生器28、和亮度控制软件30。虽然没有示出，该计算机24最好还包括一个电子存储媒体，如一个随机存取存储器或一个硬盘。亮度控制软件30可取的是存储在计算机24的存储器中。
中央处理器22根据在亮度控制软件30中设置的指令执行一系列命令或步骤。中央处理器22还与一个数模转换器32通信连接。本领域众所周知，数模转换器32用于将一个数字信号(一个数字数值)转换成一个模拟信号(一个电压电平值)。应当理解，可以使用多个数模转换器32将来自中央处理器22的信号转换成模拟信号。然后将模拟信号传送至用于控制显示器36亮度的一个亮度控制器34。可取的是，该显示器36为一台CRT。
图3所示为另一个优选实施例。在该实施例中，利用一个中央处理器40和亮度控制软件41控制显示器的亮度。可取的是，中央处理器40为计算机42的一个元件。计算机42最好包括一个随机数发生器44、一个时钟46、和常规的电子存储媒体如硬盘和适合大小的随机存取存储器。中央处理器40根据控制软件41中设定的指令执行一系列命令或步骤，并向一个电子控制电位计或可变电阻器48发送一个信号。应当理解，可以使用一个或多个电位计48改变或控制来自中央处理器40的信号。然后电位计48向亮度控制器50发送一个信号，从而能够调节显示器52的亮度。可取的是，显示器52为一台CRT。
在图1、2和3所描述的各个实施例中，显示器的亮度或背光是利用响应控制软件的一个中央处理器控制的。应当理解，例如，该控制软件可以是一个应用软件的一部分、独立的实用软件、或者操作系统软件。
还应当考虑到本发明可以用于许多种类型的显示器。本领域的普通技术人员可以认识到，本发明可以用于不同类型的显示器，如监视器、阴极射线管、显示屏、液晶显示器、雷达屏幕、示波器、气体等离子体显示器和诸如此类的显示器。还应当理解，显示器可以由各种已知类型的装置构成以显示文本、信息、图形和诸如此类的内容。
还应当理解，本申请可以包括任何已知的控制显示器背光或亮度的方法。此外，应当考虑到，除了改变显示器的亮度或背光量以外，还可以单独改变对比度、颜色、和/或灰度，或者与一个或多个其它特征量结合改变，以减少造成使用者眼睛疲劳。
此外，应当理解，可以根据需要控制的显示器的类型选择实施例。例如，LCD最好采用图1所示的背光控制，CRT最好采用图2所示的数模转换器，或如图3所示的电子控制电位计。
在图1、2和3所示的各个实施例中，设置控制软件和中央处理器使得能够控制显示器的亮度或背光。在一个优选实施例中，根据显示器亮度的常规量值控制显示器的亮度或背光，首先将显示器亮度设定在所需量值，然后设定亮度可以变化的范围，可取的是相对于显示器亮度的常规量值设定所说范围，还设定亮度在所选择范围内变化的时间，并且设定在特定时间和范围内调节亮度的模式。于是，设定了亮度的常规量值、亮度的可调节范围、每个亮度调节周期的时间、和改变亮度的模式，并按照一种特定方式利用这个信息改变显示器的亮度。
应当理解，可以以多种方式设定这些参数，包括亮度的常规量值、范围、时间和模式。例如，可以预先设置这些参数，然后由中央处理器或使用者根据环境光照条件进行选择。可取的是，可以设定这些参数，使得显示器的亮度能够让使用者的眼肌运动以防止或延迟眼睛紧张或疲劳。
更具体地说，将显示器亮度的常规量值设定为相对于显示器最大亮度的一个选定值。可取的是，将亮度常规量值表示为显示器总亮度的百分比。例如，亮度常规量值可以是显示器总亮度的50％。可取的是，本发明还可以在所选定的显示器亮度常规量值附近改变亮度。
可调节亮度的范围就是亮度可以改变的程度。例如，该范围可以相对较大使得亮度在较宽范围内变化。或者，该范围可以相对较小，使得亮度基本保持在选定量值附近。可取的是将该范围表示为选定的显示器亮度常规量值的百分比。例如，如果该范围为50％的亮度常规量值的10％，则可调节亮度范围为5％。
所说时间是每个亮度调节周期的持续时间长度。可取的是，该系统可以具有连续的时间间隔，使得能够循环往复地调节显示器的亮度。
可取的是，还可以根据特定模式调节显示器亮度。这种模式使得可以以一种受控或特定的次序调节显示器亮度。
应当理解，这些设置中的每一种都可以由使用者设定。或者，可以利用软件或中央处理器建立各个设置。可取的是，使用者可以设定某些设置，同时那些不能由使用者选择的参数由控制软件和中央处理器确定或者由默认设置确定。下面讲述的实施例更加详细地介绍了本发明的优选实施例。但是可以理解，可以使用这些设置的任意组合和这些设置值调节显示器的亮度。
在一个优选实施例中，使用者设定显示器亮度的常规量值。例如，使用者可以将显示器亮度的常规量值设定为显示器总亮度的50％。将变化范围设定为预定或默认值，例如由观看者选定的亮度常规量值的大约10％。因此，软件和中央处理器最好能够在使用者选定的50％的常规亮度量值的大约10％范围内改变显示器的亮度。所以，显示器亮度从常规亮度量值最大可以增大或减小5％。可取的是，亮度在以常规亮度量值为中心的范围内变化。因此，在本例中，亮度将在显示器总亮度的47.5％至52.5％的范围内变化。
可以理解，亮度范围不一定要以亮度常规量值为中心。例如，亮度常规量值可以是最大亮度，亮度可以在不超过该最大亮度的范围内变化。或者，亮度常规量值可以是最小亮度，并且亮度自动在不低于这个最小亮度值的范围内变化。例如，使用者可以将常规亮度量值设定为显示器最大亮度值的70％，软件可以在大约10％的范围内改变亮度。因此，亮度可以在显示器最大亮度值的大约70％至75％之间变化。
在该实施例中，可取的是。每个亮度调节周期的持续时间是预定的，或者设定为默认值，例如大约5分钟。可取的是，模式也是预定的，或者设定为默认模式。例如，可取的是，模式选定为如图4所说的正弦波形。或者，预定模式可以是如图5所示的一组连续增大或减小的斜线或锯齿模式，或者是如图6所示的斜线和阶梯组合模式。应当理解，可以选择各种已知模式，包括随机模式。因此，在本例中，亮度的常规量值由使用者设定，而范围、周期和模式是预定的或者设定为默认值。
可取的是，上述的这个实施例是用于计算机和CRT显示器。更具体地说，该实施例使用具有一个图形使用者界面的计算机，如图7所示。可取的是由使用者通过键盘或鼠标选取图形使用者界面中所看到的自动亮度控制。然后使用者将显示器亮度设定为所需的亮度常规量值。在本例中，已经将常规亮度值设定为大约50％。如上所述，设定范围、周期和模式使得能够自动控制显示器的亮度。
上述实施例还可以用于具有LCD显示器的计算机。例如，图8表示一个图形使用者界面，其中使用者已经选择了自动背光命令。然后使用者将背光设定为所需的常规量值，例如50％。可取的是，按照上述方式设定范围、周期和模式以自动调节显示器的亮度。
在另一个实施例中，使用者设定所需的亮度常规量值，而由中央处理器和控制软件确定范围、周期和模式。如图9所示，图1、2和3中所示实施例的中央处理器可取的是按照流程图60运行以调节显示器的亮度。例如，所选择的亮度范围62可以是一个固定范围或者是一个随机范围。固定亮度范围，例如，可以在传送到使用者之前预先设定或者由使用者选定。或者，可以随机地改变亮度范围。为了随机地选择范围，可取的是，中央处理器从，例如，图1、2和3中所示的一个随机数发生器中接收信号。例如，如果随机数发生器提供1-256的一个数字，该系统可取的是能够选择对应于1与100之间数字的5％的亮度范围；如果该数字在101与200之间，则选择10％的亮度范围；如果该数字在201与256之间，则选择15％的亮度范围。因此，在本例中，如果由随机数发生器产生在101与200之间的一个数字，则亮度范围为使用者选定的亮度常规量值的10％。
更具体地说，亮度范围可以改变，不论是固定范围还是随机范围，都可以设定在亮度常规量值的0％至100％范围内任何一点。尽管在某些环境下，大的亮度范围可能是适合的，但是它们会导致某些问题。例如，如果确定的亮度范围为80％至100％，则在该范围的较低点可能不容易读出某些文本或图形。因此，可取的是将亮度范围选择在大约2％至30％之间，更可取的是将该范围选择在大约5％至15％之间。最可取的是，将该范围选择为大约10％。如果没有范围可以选择，可取的是用大约10％的亮度范围作为默认值。
此外，如果显示器亮度的常规量值接近显示器的最大亮度，则可取的是选择例如10％的亮度范围。但是，如果将亮度的常规量值设定为接近显示器的最小亮度，则可取的是中央处理器选择相对较窄的亮度范围，例如5％，因为据信在较低的总亮度下对于显示器亮度的改变更容易被使用者察觉。
应当理解，可以选择5％，甚至更小的亮度范围，显示器将自动调节以在这个相对较窄的选定范围内变化亮度，或者可以选择大于10％的范围，使得可以在较大的范围内改变亮度。应当理解，相对较大范围可能使得亮度的自动改变一般会被观看者察觉到。或者，一般可以选择较窄范围，使得亮度变化基本上不被观看者所察觉。10％或更小的窄范围是可取的，因为当与相对较慢的变化速率结合时，在缓解眼睛疲劳的同时还可以使亮度变化不被普通使用者察觉。
如图9所示，还选择了周期64。该周期可以是预先设定或由使用者设定的固定时间间隔。例如，可以选择大约5分钟，或者更长的固定周期。可取的是选择5分钟的默认时间间隔。应当理解，显示器亮度可以以小于5分钟的间隔进行调节，使得观看者的眼睛更加频繁地根据显示器的亮度进行调节。显示器的亮度还可以以每隔一秒的间隔甚至更短的间隔进行调节使得亮度迅速变化或者说几乎始终在变化。或者，可以以与上述类似方式利用来自随机数发生器的信号随机地选择该周期。
可取的是，所选定的周期应用于一个亮度调节循环，并确定该循环运行需要多长时间。图4表示正弦波形的一个循环。可取的是，在正弦波形的循环中起始点和结束点都是增大部分的中点。在图5所示斜线波形的情况下一个循环是一个上斜和一个下斜。可取的是，起始点为增大部分的中点，结束点为下一个增大部分的中点。在图6所示斜线和阶梯组合波形的情况下一个循环是达到平整部分的一个上斜、上平整部分、一个下斜、和下平整部分。可取的是，起始点在增大部分的中点，结束点在下一个增大部分的中点。
在图4、5和6所示的各个实施例中，其波形在适合的起始点应用于各个循环以使亮度发生适合的变化。例如，可取的是，正弦波形应用于选定亮度量值上下范围，使得亮度最大变化的一半高于选定的亮度常规量值，一半低于选定的亮度常规量值。特别是，如图4所示，亮度在该循环的第一部分增加。然后从最大亮度点开始下降到最低亮度。然后亮度返回选定亮度值。
可取的是，该系统能够进行连续的亮度调节循环。更可取的是，该系统根据选定的亮度常规量值、范围、周期和模式连续地调节亮度，直到使用者重新设置其中一个或多个参数，或者使用者停止使用该系统。
虽然没有示出，但是应当理解，在调节循环之间可以加入不进行调节的时间间隔，其中选定的范围62和选定的周期64保持其默认值，。这些“沉默”时间可以随机散布，并且可以具有随机长度。可以理解，这些沉默时间还可以是由使用者或者由控制软件和中央处理器选定的时间和长度。
如图8所示，调节亮度的模式68可以是固定的或者是随机选择的。例如，可以由使用者选择一种固定模式，或者预先设置一种模式。或者，可以利用随机数发生器按照与上述类似方式随机选择模式。
可取的是，所选择的模式按照多种已知模式中的任何一种变化，例如如图4所示的正弦波形、如图5所示的锯齿形模式、或如图6所示的斜线与阶梯组合模式。可以理解，可以应用多种已知模式改变亮度变化速率。可取的是，选择的模式应使得使用者的眼肌能够调节到最佳量，而同时引起观看者注意力分散最小。申请人相信，这样将缓解或消除眼睛疲劳，并使使用者能够长时间地观看显示器。
因此，在亮度常规量值已知的这个示例中，亮度变化范围是已知的，每个循环的时间长度是已知的，亮度变化模式是已知的。计算机可以应用这些信息计算显示器所需的亮度和显示器亮度所需的变化。
如图10所示，例如，计算机操作包括装载选定的或者默认的范围70、选定或默认的周期72、和选定或默认的模式74。将信息装入计算机是本领域普通技术人员熟知的。然后计算机利用这些信息根据选定的或默认的范围、周期、和模式76改变显示器亮度。亮度根据这么参数进行调节，直到接收到停止信号78为止。
很容易理解和领会，用于确定变化亮度的可调节亮度范围、每个亮度调节循环的长度和模式可以单独改变或者组合在一起改变。
可以调整这些参数，使得显示器亮度的变化一般可为使用者所察觉。这将引起使用者眼肌调节到这些变化。更可取的是，设置这些参数，使得亮度变化基本上不被使用者察觉。于是，使用者调节他的或她的眼肌而不会觉察到显示器亮度的改变。例如，可以通过在一段时间里逐渐改变亮度使得显示器亮度变化基本不被察觉，或者，可以非常迅速但是以使用者基本察觉不到的增量或步进值改变亮度。
在一个优选实施例中，使用者设定显示器亮度的常规量值，并由使用者选择显示器亮度自动变化范围，或者在开始工作之前预先设定。可取的是，这个范围在大约2％至30％之间，更可取的是在大约5％至大约15％之间，最可取的是该范围为总亮度范围的大约10％。然后使用者输入亮度调节循环所需时间，之后，使用者再选择变化模式，这种模式可取的是如图6所示的斜线加平顶模式。该循环优选的周期为5分钟，循环中每一斜线部分持续1分钟，循环中的平顶部分持续1-1/2分钟。
在该优选实施例中，使用者将显示器亮度的常规量值设定为可调节亮度总范围的大约50％。使用者还将亮度范围设定为一个随机设置值；将亮度调节循环的时间长度设定为5分钟；将模式设定为如图9所示的斜线加平顶模式。在这种情况下，随机数发生器用于选择亮度范围。例如，如果随机数发生器产生1-256之间的数字，则可取的是，该系统对于1至100的数字选择5％的亮度范围；如果该数字在101至200之间，选择选择7％的亮度范围；如果该数字在201至256之间，则选择10％的亮度范围。因此，在这个实施例中，如果由随机数发生器产生一个201至256之间的数字，则亮度范围为亮度常规量值的10％。因此，在本例中，亮度变化范围约为亮度常规量值的47.5％至52.5％之间，该系统可以根据如图6所示的斜线和阶梯模式以5分钟的周期调节亮度。在周期结束之前，产生一个新的随机数，以选择下一个周期的新的亮度范围。这使得系统能够按照上述方式连续地改变亮度，直到使用者停止该系统或者使用者改变其中一个或多个参数。
如图11所示，在另一个优选实施例中，在具有如此配置的一个系统中，将一个手动电位计80与一个自动电位计82结合使用。可取的是，该手动电位计80为常规的显示器亮度控制方式。可取的是采用一个开关84，使得手动电位计80或自动电位计82都能够向亮度控制器86发送信号。亮度控制器86用于控制显示器88的亮度。可以理解，例如，该手动电位计80可以由使用者手动设置，并根据环境光照条件进行调节。还应当理解，电位计可以包括可变电阻器、固态器件，或者类似的能够用于改变该装置两端电阻或电压的器件。
可取的是，受控电位计82能够与所说手动电位计80结合使用，使得使用者能够容易地通过将调节手动电位计80而将显示器的亮度改变到所需的亮度常规量值。所说自动控制电位计通过一条线路81监视利用手动电位计80设定的亮度值。然后当需要自动改变亮度时，利用开关84转换到自动电位计82。可取的是，该自动电位计82包括如图3所示的元件，即中央处理器40、亮度控制软件41、随机数发生器44、和自动控制电位计48。应当指出，通过提供所有这些元件，包括监视器本身的专用处理器，可以不使用任何与监视器相连的计算机，而将这种类型的自动电位计应用在监视器中。然后利用所说自动电位计相对于由使用者选定的常规亮度值按照与上述类似的方式自动地改变显示器亮度。这种亮度的改变使得观看者眼肌进行调节，从而防止或延迟了通常由具有基本恒定亮度的显示器所引起的眼睛疲劳或眼睛疲乏。
在本发明的另一个实施例中，如图12所示，还可以通过调节调色板来调节显示器以消除或缓解眼睛疲劳和疲乏。许多显示器现在具有256色的调色板，较新型的显示器可以产生数千种颜色。一般按照已知的方式将调色板中的颜色进行编号，以指示特定颜色和该颜色的特定色明暗度。可取的是，本发明改变特定的色明暗度，以不时地或周期地使使用者的眼肌得以调节。例如，按照与上述类似的方式，可以将一个特定象素的特定颜色的数值增大或减小所需量，例如减2，使得色明暗度发生变化。更可取的是，一次改变显示器的各种颜色，从而同时改变所有色明暗度。最可取的是，由中央处理器按照与上述类似方式实现所说改变，但是，不是改变亮度，而是改变颜色数值。据信这种色明暗度的变化可以使使用者的眼肌运动以消除眼睛疲劳。
如图12所示，一个数据存储媒体90例如计算机硬盘驱动器存储有一个字符串，据此可以确定对应于特定颜色和色明暗度的数字。中央处理器92与该数据存储媒体90相连以存取存储的信息。存储在存储装置(例如数据存储媒体90)中的颜色控制软件93规定了一系列命令或步骤。中央处理器92根据在软件93中列出的指令执行所说的一系列命令或步骤并向调色板控制器94发送一个信号。
调色板控制器94利用这个信息确定对应于显示器96中特定颜色的数值。调色板控制器94可以不时地或周期地调节对应于特定颜色的数值规定时间，以改变该颜色的色明暗度。可取的是根据一种预定的模式或循环按照与上述类似的方式在特定范围内改变该颜色。这样就能够调节显示器96的亮度，使得使用者必须不时地或周期地调节或重新聚焦他或她的眼睛。
如图13所示，在本发明的另一个优选实施例中，不时地或周期地调节灰度。按照与上述类似的方式利用灰度的改变缓解或消除眼睛疲劳。在图13中，一个数据存储媒体100，例如一个计算机硬盘，存储一个字符串，据此可以确定灰度级。一个中央处理器102与所说数据存储媒体100连接以存取所存储的信息。存储在存储装置(例如数据存储媒体100)中的灰度控制软件103规定了一系列命令或步骤。该中央处理器102根据软件103的指令执行所说的一系列命令或步骤，并向一个灰度控制器104发送一个信号。该灰度控制器104利用这个信息不时地或周期地改变显示器106的灰度规定时间。可取的是，根据一种预定模式或循环以与上述类似的方式在规定范围内改变所说灰度。
应当理解根据本发明构成的这些系统可以用于单色显示器或者彩色显示器。在彩色显示器的情况，可以利用一个或多个电位计、可变电阻器或其它类型的可变电流器件机械地控制亮度。特别是，因为一个特定像素的颜色和亮度由撞击该像素的三个电子枪的强度控制，在上述的一个优选实施例中，通过改变施加在这三个电子枪中的一个或多个上的电压电平，使得在不改变颜色的前提下调节亮度。这样能够在不改变颜色的情况下调节显示器的亮度。
虽然已经借助于某些优选实施例描述了本发明，对于本领域技术人员来说显而易见的其它实施例也属于本发明的范围。因此，本发明的范围只能由所附的权利要求书限定。

Claims (83)

1、用于减轻眼睛疲劳的一种自动屏幕亮度控制器，它包括：
存储在一个机器可读存储媒体中的亮度控制软件；
与所述存储媒体工作连接的一个处理器；
允许改变亮度类型的一个显示器；
所说亮度控制软件包括指示随时间按照一种预定模式改变所说显示器亮度的指令。
2、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说亮度控制软件在一个范围内改变所说亮度。
3、如权利要求2所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说范围是随机选择的。
4、如权利要求2所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说范围是由使用者选择的。
5、如权利要求2所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说范围在显示器亮度总范围的大约5％至50％之间。
6、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说亮度控制软件在一组连续的时间间隔上改变所说亮度。
7、如权利要求6所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说连续时间间隔是随机选择的。
8、如权利要求6所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说连续时间间隔是由使用者选择的。
9、如权利要求6所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说连续的时间间隔在大约60至300秒之间。
10、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说模式是随机选择的。
11、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说模式是由使用者选择的。
12、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说模式是一种正弦波形。
13、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说模式是一组上升和下降斜线。
14、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说模式是阶梯和一组上升和下降斜线组合而成的。
15、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说显示器的亮度是周期性改变的。
16、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于显示器的亮度是随机改变的。
17、如权利要求1所述的一种自动屏幕亮度控制器，其特征在于所说显示器亮度的改变速度对于使用者是基本无法察觉的。
18、用于调节屏幕亮度以减轻眼睛疲劳的一种方法，所说方法包括以下步骤：
提供存储在一种机器可读媒体中的亮度控制软件；
提供与所说存储媒体工作连接的一个处理器；
提供一个显示器；和
随时间按照一种模式自动地改变所说显示器的亮度。
19、如权利要求18所述的方法，其特征在于所说亮度控制软件在一个范围内改变所说亮度。
20、如权利要求18所述的方法，其特征在于所说范围在显示器亮度总范围的大约5％至50％之间。
21、如权利要求18所述的方法，其特征在于所说亮度控制软件在一组连续的时间间隔上改变所说亮度。
22、如权利要求21所述的方法，其特征在于所说连续的时间间隔在大约60至300秒之间。
23、如权利要求18所述的方法，其特征在于所说显示器的亮度是周期性改变的。
24、如权利要求18所述的方法，其特征在于所说显示器的亮度是随机改变的。
25、如权利要求18所述的方法，其特征在于所说显示器亮度的改变速率对于使用者是基本无法察觉的。
26、用于改变显示器强度的一种装置，它包括：
一个中央处理器；
一个背光驱动器，所说中央处理器向所说背光驱动器发送一个或多个调用指令以调节所说显示器的背光；和
一个背光控制器，所说背光控制器从所说背光驱动器接收一个信号以控制所说显示器的背光。
27、如权利要求26所述的一种装置，其特征在于所说中央处理器响应一个软件程序以改变所说显示器的背光。
28、如权利要求26所述的一种装置，其特征在于所说背光控制器在一个范围内改变所说背光。
29、如权利要求26所述的一种装置，其特征在于所说背光控制器在一定时间内改变所说背光。
30、如权利要求26所述的一种装置，其特征在于所说背光控制器按照一种模式改变所说背光。
31、如权利要求26所述的一种装置，其特征在于所说显示器是一部膝上型电脑的显示器。
32、用于改变显示器强度的一种装置，它包括：
用于产生一个信号以改变所说显示器亮度的一个中央处理器；
多个数模转换器以将来自所说中央处理器的信号转换成多个模拟信号；和
响应所说的一组模拟信号以改变所说显示器亮度的一个亮度控制器。
33、用于改变显示器强度的一种装置，它包括：
一个处理器；
一个数模转换器；
一个亮度控制器；和
用于随时间自动地改变所说显示器亮度的装置。
34、如权利要求33所述的一种装置，其特征在于所说用于自动调节显示器强度的装置在一组连续时间间隔内改变所说显示器的强度。
35、如权利要求33所述的一种装置，其特征在于所说用于自动调节所说显示器强度的装置在一个选定范围内改变所说显示器的强度。
36、如权利要求33所述的一种装置，其特征在于所说用于自动调节所说显示器强度的装置按照一种选定模式改变所说显示器的强度。
37、如权利要求33所述的一种装置，其特征在于它还包括响应所说处理器的信号的一个输入/输出硬件。
38、如权利要求33所述的一种装置，其特征在于所说处理器包括一个随机数发生器和一个时钟。
39、如权利要求38所述的一种装置，其特征在于所说中央处理器确定调节所说显示器亮度的时间。
40、用于改变显示器强度的一种装置，它包括：
一个处理器；
一个控制器界面；
一个电控电位计；和
用于随时间自动改变所说显示器亮度的装置。
41、如权利要求40所述的一种装置，其特征在于所说用于自动调节所说显示器强度的装置在一组连续时间间隔内改变所说显示器的强度。
42、如权利要求40所述的一种装置，其特征在于所说用于自动调节所说显示器强度的装置在一个选定范围内改变所说显示器的强度。
43、如权利要求40所述的一种装置，其特征在于所说用于自动调节所说显示器强度的装置按照一种选定模式改变所说显示器的强度。
44、如权利要求40所述的一种装置，其特征在于它还包括响应所说处理器的信号的一个输入/输出硬件。
45、如权利要求40所述的一种装置，其特征在于所说处理器包括一个随机数发生器和一个时钟。
46、如权利要求45所述的一种装置，其特征在于所说中央处理器确定调节所说显示器强度的时间。
47、用于改变显示器强度的一种装置，它包括：
用于产生一个信号以改变所说显示器亮度的一个处理器；
响应来自所说处理器的信号的一个控制界面；和
用以改变所说显示器亮度的一个电控电位计。
48、用以改变屏幕显示强度的一种装置，它包括：
一个输入信号；
一个第一电位计，以手动调节所说输入信号的电平；和
与所说第一电位计协同工作的一个第二电位计，以自动地调节所说输入信号的电平。
49、如权利要求48所述的一种装置，其特征在于所说第一电位计和所说第二电位计串联连接。
50、如权利要求48所述的一种装置，其特征在于所说第一电位计和所说第二电位计并联连接。
51、如权利要求48所述的一种装置，其特征在于所说第二电位计随机地改变屏幕显示强度变化范围。
52、如权利要求48所述的一种装置，其特征在于所说第二电位计按照一种预定模式改变所说屏幕显示的强度。
53、如权利要求48所述的一种装置，其特征在于所说第二电位计在一段长时间内调节所说强度。
54、如权利要求48所述的一种装置，其特征在于所说第二电位计以一种基本不被屏幕显示观看者察觉的方式调节所说强度。
55、用以改变显示器强度的一种装置，它包括：
用以手动调节所说显示器强度的一个第一电位计，所说第一电位计具有第一强度范围；和
用以自动调节所说显示器强度的一个第二电位计，所说第二电位计具有第二强度范围；
其中所说显示器强度在所说第二强度范围内变化。
56、如权利要求55所述的一种装置，其特征在于在特定时间内调节所说显示器强度。
57、如权利要求55所述的一种装置，其特征在于按照一种预定模式调节所说显示器强度。
58、如权利要求55所述的一种装置，它还包括一个随机数发生器、一种时钟、和一个微处理器，所说微处理器确定调节所说显示器亮度的时间。
59、用于改变屏幕显示强度的一种装置，它包括：
一个第一亮度控制装置；
一个第二亮度控制装置；和
用于在一组连续时间间隔内自动调节所说第二亮度控制装置的装置。
60、如权利要求59所述的一种装置，其特征在于所说用于自动调节所说第二亮度控制装置的装置在一个选定范围内和按照一种选定模式改变所说屏幕显示的强度。
61、一种装置，它包括：
一个数据存储媒体；
存储在所说数据存储媒体中的一个调色板，所说调色板使用数字标识色明暗度；和
一个色明暗度控制器，以在一组连续时间间隔内自动改变彩色显示器的色明暗度。
62、一种装置，它包括：
一个数据存储媒体；
存储在所说存储媒体中的灰度级，所说灰度级利用数字标识所说灰度级数；和
一个灰度控制器，以在一组连续时间间隔内自动改变所说灰度。
63、用于调节显示器强度的一种方法，所说方法包括以下步骤：
提供一个输入信号；
提供一个第一电位计，以手动调节所说信号的强度；和
提供一个第二电位计，以自动地条件所说信号的强度。
64、一种方法，它包括以下步骤：
提供一个屏幕显示；和
在一组连续时间间隔内自动改变所说屏幕显示的强度。
65、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度为所说显示器的亮度。
66、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度为所说显示器的灰度。
67、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度为所说显示器的色明暗度。
68、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度的变化范围是随机选择的。
69、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度的变化范围是由使用者选择的。
70、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说连续时间间隔是随机选择的。
71、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说连续时间间隔是由使用者选择的。
72、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度按照随机选择模式变化。
73、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度按照由使用者选择的模式变化。
74、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度为所说显示器的对比度。
75、如权利要求64所述的方法，其特征在于所说强度为所说显示器的背光。
76、用于改变屏幕显示强度的一种系统，它包括：
一个第一自动控制电位计；
一个第二自动控制电位计；和
一个手动控制电位计，所说第一自动控制电位计与所说手动控制电位计串联，所说第二自动控制电位计与所说手动控制电位计并联，所说系统手动和自动控制所说屏幕显示的强度。
77、一种装置，它包括在一组连续时间间隔内自动改变屏幕显示强度的装置。
78、如权利要求77所述的装置，其特征在于所说强度是随机变化的。
79、一个屏幕显示强度控制器，它包括：
存储在存储媒体中的软件指令；和
响应所说软件指令以随时间改变屏幕显示强度的一个处理器。
80、如权利要求79所述的强度控制器，其特征在于所说强度变化是周期性的。
81、如权利要求79所述的强度控制器，其特征在于所说强度变化是随机的。
82、如权利要求79所述的强度控制器，其特征在于被改变的屏幕显示强度为亮度，并且亮度改变的速率对于普通使用者是难以察觉的。
83、存储在一种机器可读媒体中的软件，所说软件包括指示屏幕显示随时间变化的指令。
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