DE102006006028A1

DE102006006028A1 - Belichtungsoptimierung für Bildschirmlesegeräte

Info

Publication number: DE102006006028A1
Application number: DE200610006028
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Bornschein
Original assignee: FH Papenmeier GmbH and Co KG
Current assignee: FH Papenmeier GmbH and Co KG
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufnehmen und Darstellen einer Vorlage 7 mittels eines Bildschirmlesegeräts sowie ein Bildschirmlesegerät für Sehbehinderte mit einer Videokamera 1 zur Aufnahme mindestens eines Videobildes einer Vorlage 7 mit einem Shutter oder Verschluss zum Einstellen der Belichtungsdauer der Videokamera 1, mit einer Anzeigevorrichtung 3 zur Darstellung des aufgenommenen Videobildes und mit einer Beleuchtungsvorrichtung 5 zum Erzeugen kurzer diskreter Lichtblitze 6 zum Beleuchten der Vorlage 7, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 5 so mit dem Shutter oder Verschluss der Videokamera 1 synchronisiert ist, dass ein Lichtblitz 6 nur bei geöffnetem Shutter oder Verschluss erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildschirmlesegerät für Sehbehinderte und ein Verfahren zum Aufnehmen und Darstellen einer Vorlage mit einem Bildschirmlesegerät, um eine Vorlage, wie ein Buch, eine Zeitung oder Zeitschrift, von einer Videokamera aufzunehmen, und das aufgenommene Videobild oder den aufgenommene Videofilm auf einer Anzeigevorrichtung, wie einem Bildschirm oder Monitor, zum Beispiel vergrößert darzustellen.

Bei herkömmlichen Bildschirmlesegeräten für Sehbehinderte, wie zum Beispiel in 1 dargestellt, und von der Anmelderin unter der Marke "Visulex" vertrieben, nimmt eine Videokamera 1 eine Vorlage 7, wie ein Buch oder eine Zeitung auf, deren Aufnahme auf einem Bildschirm 3 wiedergegeben wird. Mittels eines Zoomobjektivs 2 der Kamera 1 kann die Abbildungsgröße der Sehbehinderung eines Benutzers angepasst werden, so dass auf dem Bildschirm 3 nur ein Teil der vergrößerten Darstellung der Vorlage angezeigt wird. Zum Lesen des gesamten Textes kann ein Benutzer des Lesegeräts die Vorlage von Hand verschieben, so dass ein Sehbehinderter nun das Wort "Papenmeier" auf dem Bildschirm 3 aufgrund der horizontalen Bewegung der Vorlage 7 lesen kann. Die Beleuchtung der Vorlage 7 erfolgt dabei durch Halogen- oder Leuchtstofflampenlicht einer Halogen- oder Leuchtstofflampe 4.

Diese herkömmlichen Bildschirmlesegeräte weisen jedoch Nachteile auf, die in Bezug auf 3a erläutert werden. Als Vorlage wird nun ein schwarzer senkrechter Balken von der Kamera aufgenommen und von der Halogen- oder Leuchtstofflampe dauerhaft beleuchtet. Arbeitet die Videokamera mit einer Bildfrequenz von 50 Hz, wird alle 20 ms ein neues Bild erzeugt und auf dem Bildschirm angezeigt. Wird die Vorlage, zum Beispiel mit konstanter Geschwindigkeit, bewegt, so verschiebt sich der Balken auf dem Bildschirm. Nimmt die Kamera den Balken für 20 ms auf, so bewirkt die Verschiebung der Vorlage während der Aufnahme, dass die Bildpunkte auf dem Sensor der Kamera oder auf dem Film der Kamera über eine der Verschiebungsgeschwindigkeit proportionale Fläche belichtet werden. Daraus resultieren verwaschene Darstellungen des Balkens mittlerer Graustufe, welche als Bildfolge in 2a dargestellt sind, wobei die Breite des Balkens proportional zu der Dauer der Aufnahme, also den 20 ms ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile dieser herkömmlichen Bildschirmlesegeräte zu überwinden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildschirmlesegerät bereitzustellen, welches eine Vorlage mit hohem Kontrast und hoher Auflösung flimmerfrei wiedergeben kann.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Bildschirmlesegerät für Sehbehinderte oder Sehschwache umfasst eine Videokamera, wie eine analoge oder digitale Videokamera, welche mindestens ein Videobild, bevorzugt eine Vielzahl an Videobildern oder einen kontinuierlichen Videofilm, einer Vorlage, insbesondere eine Blattvorlage, wie ein Buch, eine Zeitung oder Zeitschrift, aufnehmen kann. Die Kamera ist insbesondere eine digitale Videokamera, welche einen CCD-Sensor (Charge-Coupled-Device-Sensor), einen APS-Sensor (Active-Pixel-Sensor), einen CMOS-Sensor (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Sensor) oder einen anderen Sensor oder ein anderes lichtempfindliches Bauteil enthalten kann. Weiter umfasst die Videokamera einen Shutter oder Verschluss zum Einstellen der Belichtungsdauer oder Belichtungszeit der Videokamera, wobei der Shutter oder Verschluss mechanisch oder elektronisch ausgebildet sein kann.

Zum Beispiel kann der Verschluss als Klappe oder verschließbare Öffnung vor der Linse der Kamera oder vor dem Sensor der Kamera angeordnet sein, so dass bei geschlossenem Verschluss einfallendes Licht nicht auf den Sensor oder Film gelangen und somit nicht zu einer Belichtung des Sensors oder der Bildpunkte oder Pixel des Sensors oder des Films führen kann. Ist der mechanische Verschluss geschlossen, kann zum Beispiel der Sensor oder können die Bildpunkte des Sensors ausgelesen, hinsichtlich ihrer Belichtung ausgewertet werden und zum Beispiel in einen Speicher geschoben oder weiterverarbeitet und ausgegeben werden. Nach der Verarbeitung kann der Verschluss wieder geöffnet werden, so dass der Sensor erneut belichtet werden kann.

Auch können die Informationen über das aufgenommene oder gespeicherte Bild, wie die Ladungen der einzelnen Bildpunkte auf dem Sensor, nach der Belichtung in einen abgedunkelten Bereich oder in eine abgedeckte oder abgedunkelte Zwischenspeicherzelle verschoben werden, so dass der Sensor erneut belichtet werden kann, die zuvor aufgenommenen Informationen oder das zuvor aufgenommene Bild jedoch in dem abgedunkelten Bereich oder in der abgedeckten Zwischenspeicherzelle nicht mehr verändert werden kann. Dies kann als ein elektronischer Verschluss oder elektronischer Shutter bezeichnet werden.

Die Videokamera ist bevorzugt so angeordnet, dass die Videokamera oder die Linse der Videokamera oder der Sensor der Videokamera parallel zu der Vorlage und beabstandet von der Vorlage angeordnet ist, um eine optimale Aufnahme der Vorlage zu ermöglichen.

Weiter umfasst das Bildschirmlesegerät eine Anzeigevorrichtung, wie einen Bildschirm oder einen Monitor oder ein Display, auf welcher das aufgenommene Videobild oder der aufgenommene Videofilm dargestellt werden kann. Der Bildschirm kann auf der Kamera selbst angeordnet sein oder kann von der Kamera beabstandet angeordnet sein, wie zum Beispiel mit der Kamera drahtgebunden oder drahtlos verbunden sein oder über eine Recheneinheit, wie einen Computer, mit der Kamera verbunden sein. Die Anzeigevorrichtung kann insbesondere ein TFT-Display (Thin-Film-Transistor-Display), ein LCD-Bildschirm (Liquid-Cristal-Display), ein Plasma-Bildschirm oder ein OLED-Bildschirm (Organic-Light-Emitting-Diode-Bildschirm) sein.

Das Bildschirmlesegerät umfasst auch eine Beleuchtungsvorrichtung, wie eine oder mehrere Leuchtdioden (LED für Light-Emitting-Diode), insbesondere weiße Leuchtdioden, welche kurze diskrete Lichtblitze oder Lichtimpulse erzeugen kann, mit welchen die Vorlage beleuchtet werden kann. Die Dauer der Lichtblitze oder Impulsblitze kann zwischen 0,1 ms und 5 ms, vorzugsweise 1 ms, betragen. Diese Lichtblitze oder Lichtstöße weisen insbesondere eine hohe Beleuchtungsstärke oder Energiedichte auf, so dass mit ihnen eine hohe Helligkeit während des Lichtblitzes erzeugt werden kann. Durch Anlegen einer Spannung an die Leuchtdiode oder die Leuchtdioden, welche miteinander verschaltet sein können, wird Licht, zum Beispiel in Form von Lichtblitzen oder Lichtimpulsen, von der oder den Leuchtdioden abgegeben. Dabei kann die Spannungszufuhr für die Leuchtdioden mit dem Shutter oder dem Verschluss der Videokamera synchronisiert sein, so dass die Erzeugung der Lichtblitze mit dem Shutter oder dem Verschluss der Videokamera synchronisiert sind. Die Beleuchtungsvorrichtung oder die Leuchtdiode kann so mit dem Shutter oder Verschluss der Videokamera synchronisiert sein, dass ein Lichtblitz nur bei geöffnetem Shutter oder Verschluss erzeugt wird. Dabei ist unter einem geöffnetem Shutter ein Zustand der Videokamera zu verstehen, in welchem der Sensor oder die Bildpunkte des Sensors der Videokamera belichtet werden können, während bei einem geschlossenen Shutter oder Verschluss keine Belichtung der Pixel des Sensors stattfinden kann.

Vorzugsweise wird die Kamera nur für eine sehr kurze Zeit belichtet, so dass der Verschluss nur kurz geöffnet ist und nur eine kurze Belichtungszeit, wie etwa 1 ms, zulässt, während der zumindest eine Lichtblitz von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugt wird. Bei einer Bewegung der Vorlage, wie zum Beispiel mit einer konstanten Geschwindigkeit, wird die Vorlage während der Belichtungszeit nur eine sehr kurze Zeit, wie etwa 1 ms, beleuchtet und der Sensor nur für eine kurze Zeit, wie etwa 1 ms, belichtet, so dass es nicht zu starken Verwacklungen oder Verschiebungen in dem Bild kommt, sondern ein scharfes Bild mit hohem Kontrasts erzeugt wird. Dieser hohe Kontrast ist auf jedem Einzelbild des Videofilms gegeben, so dass ein kontrastreicher Videofilm trotz der bewegten Vorlage erzeugt wird.

Auch kann die Videokamera eine Zoomoptik, wie ein Zoomobjektiv, umfassen welche mit einem konstanten oder einstellbaren oder veränderlichen Zoomfaktor vergrößerte Aufnahmen der Vorlage erzeugen kann. Der Zoomfaktor kann zum Beispiel an der Kamera selbst oder an einem Zoom-Einstellgerät eingestellt werden, oder der Zoomfaktor kann sich automatisch an die Sehstärke oder Sehbehinderung eines Benutzers anpassen. Zum Beispiel kann ein Benutzer eine bestimmte Größe oder Schärfe oder einen bestimmten Kontrast der Wiedergabe der Vorlage auf dem Bildschirm einstellen, woraus der benutzerspezifische Zoomfaktor errechnet werden kann, welcher dann, beispielsweise automatisch, an der Kamera eingestellt werden kann. Auch können in einem Benutzerspeichergerät oder einem Speicher Einstellungen oder Zoomfaktoren für verschiedene Benutzer hinterlegt werden oder dort abgespeichert sein und bei Bedarf abgerufen und eingestellt werden.

Die vergrößerte Aufnahme der Vorlage kann in einem Speicher abgelegt oder ausgewertet werden oder zum Beispiel nach einer Weiterverarbeitung auf der Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Zum Beispiel können aus der vergrößerten Aufnahme der Vorlage benutzerspezifische Einstellungen, wie die gewünschte oder eingestellte Schärfe oder der gewünschte oder eingestellte Kontrast oder Zoom eines Benutzers, extrahiert oder ermittelt werden. Durch Bewegen der Vorlage, zum Beispiel in Leserichtung, kann ein Benutzer den gesamten vergrößerten Text oder das gesamte vergrößerte Bild auf der Anzeigevorrichtung betrachten.

Die Videokamera kann vorzugsweise bei oder mit einer Bildfrequenz zwischen 15 und 100 Hz, insbesondere bei 24, 48, 50 oder 72 Hz, arbeiten. Auch kann die Kamera mit einer Bildwiederholfrequenz arbeiten, die das zweifache oder dreifache oder vierfache oder ein weiteres Vielfaches der Bildfrequenz beträgt. So kann bei einer Bildfrequenz von 24 Hz eine Bildwiederholfrequenz von 72 Hz oder bei einer Bildfrequenz von 50 Hz eine Bildwiederholfrequenz von 150 Hz verwendet werden.

Weiter kann das Bildschirmlesegerät auch eine Vorlagehaltevorrichtung umfassen, welche mit der Videokamera verbunden oder von dieser getrennt angeordnet sein kann. Die Vorlagehaltevorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Vorlage, wie eine Papiervorlage, zum Beispiel ein Buch oder eine Zeitung oder Zeitschrift, waagerecht auf die Vorlagehaltevorrichtung gelegt werden kann. Vorzugsweise befindet sich die Auflagefläche oder Haltefläche der Vorlagehaltevorrichtung waagerecht unter der Linse oder dem Objektiv oder dem Sensor der Videokamera, so dass eine optimale Aufnahme der Vorlage gewährleistet wird.

Insbesondere kann die Vorlage relativ zu der Videokamera, zum Beispiel in Längs- oder Querrichtung der Videokamera oder der Vorlagehaltevorrichtung, bewegt werden. Dabei kann die Vorlagevorrichtung so ausgebildet sein, dass ein Benutzer die Vorlage auf der Vorlagehaltevorrichtung verschieben oder bewegen kann. Auch kann der Ablageteil der Vorlagehaltevorrichtung, auf welchem die Vorlage liegt, zum Beispiel mit einem konstanten Vorschub oder einem einstellbaren oder variablen Vorschub verschoben werden, so dass die Vorlage relativ zu der Videokamera bewegt werden kann und der Bewegungsverlauf oder -ablauf von der Videokamera aufgezeichnet werden kann. Auch kann die Videokamera so angeordnet sein, dass sie relativ zu der Vorlage, zum Beispiel in Längs- oder Querrichtung der Vorlagehaltevorrichtung, bewegt werden kann. Zum Beispiel kann die Ablagevorrichtung der Vorlagehaltevorrichtung die Vorlage mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegen oder die Kamera kann mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt werden, die zum Beispiel von einem Benutzer eingestellt werden kann. Es können auch Lesegeschwindigkeiten für jeweilige Benutzer in dem Bildschirmlesegerät oder einer Speichervorrichtung, wie einer Benutzerspeichervorrichtung, abgespeichert sein, so dass nach einer Authentifizierung des jeweiligen Benutzers automatisch die Vorlage in der gewünschten oder gespeicherten Geschwindigkeit bewegt werden kann. Auch kann an der Vorlagehaltevorrichtung oder an der Videokamera eine Geschwindigkeit eingestellt werden, welche während des Lesens und während der Aufnahme der Videobilder verändert werden kann. Auch kann die Bewegungsrichtung der Vorlage, wie zum Beispiel eine Längs-, Diagonal- oder Querbewegung oder eine Mischung daraus, an der Vorlagehaltevorrichtung oder an der Videokamera eingestellt werden.

Die Anzeigevorrichtung, wie ein Bildschirm oder ein zum Beispiel an eine Recheneinheit angeschlossener Monitor, kann eine Auflösung aufweisen, welche größer als die Auflösung der Videokamera ist. Vorzugsweise hat die Anzeigevorrichtung eine Auflösung von 1.200 × 1.600 Pixel und die Videokamera eine Auflösung von 600 × 800 Pixel.

Die Anzeigevorrichtung ist so ausgebildet, dass zumindest auf einem Teil der Anzeigevorrichtung, vorzugsweise auf der gesamten Anzeigevorrichtung, die von der Videokamera aufgenommene Aufnahme der Vorlage, zum Beispiel eine vergrößerte Darstellung, dargestellt werden kann. Insbesondere kann die Darstellung um den Zoomfaktor vergrößert sein oder sie kann nach einer Aufnahme beispielsweise mit einem digitalen Zoom, zum Beispiel mittels Interpolationsverfahren, ohne den optischen Zoom oder zusätzlich zu dem optischen Zoomfaktor vergrößert werden. Die Anzeigevorrichtung kann auch in mehrere Teile, wie in zwei Teile, aufgeteilt sein, wobei in einem ersten Teil eine unvergrößerte Aufnahme der Vorlage und in einem zweiten Teil eine vergrößerte Darstellung der Vorlage dargestellt werden kann. Auch kann die Anzeigevorrichtung auf Berührungen reagieren, wie zum Beispiel als Touchscreen ausgebildet sein, so dass ein Benutzer in der unvergrößerten Darstellung einen Bereich, zum Beispiel durch Berührung der Anzeigevorrichtung, auswählen kann, welcher in dem zweiten Teil der Anzeigevorrichtung vergrößert dargestellt werden kann. Vorzugsweise kann dabei die Videokamera beweglich ausgebildet sein, so dass die Videokamera in dem Bereich des ausgewählten Gebiets bewegt werden kann oder geschwenkt werden kann, um das ausgewählte Gebiet vergrößert darzustellen. Auch kann in einem ersten Teil der Anzeigevorrichtung, wie eines Monitors, eine Arbeitsfläche oder ein Arbeitsgebiet ausgebildet sein, in dem gängige Anwendungen, wie zum Beispiel Computerprogramme ablaufen können, während in dem zweiten Teil eine Darstellung oder vergrößerte Darstellung der Vorlage angezeigt werden kann.

Die Beleuchtungsvorrichtung kann auch so mit der Videokamera synchronisiert sein oder werden, dass nur bei Öffnen des Shutters oder Verschlusses, wie des elektronischen oder mechanischen Shutters oder Verschlusses, ein Lichtblitz erzeugt wird. Der Lichtblitz kann eine vorgegebene oder konstante Dauer, wie 1 ms, haben, oder er kann eine einstellbare oder variable Dauer haben. So kann zum Beispiel die Beleuchtungsvorrichtung, wie die weiße Leuchtdiode oder die weißen Leuchtdioden, so mit der Videokamera synchronisiert sein, dass bei Öffnen des Verschlusses der Lichtblitz erzeugt wird, welcher solange anhält, bis der Verschluss wieder geschlossen wird. Insbesondere kann die Dauer des Lichtblitzes genau oder exakt der Belichtungsdauer der Videokamera, also der Dauer zwischen dem Öffnen und dem Schließen des Verschlusses der Videokamera entsprechen.

Insbesondere weisen die Lichtblitze oder Lichtstöße eine hohe Beleuchtungsstärke auf. Würde ein konstantes Licht mit einer solchen Beleuchtungsstärke verwendet werden, würde ein Benutzer, wie ein Sehbehinderter, von dem Licht geblendet werden, so dass er die dargestellte Vorlage nicht ausreichend gut wahrnehmen könnte. Das menschliche Auge nimmt jedoch die Lichtblitze der Beleuchtungsvorrichtung mit hoher Beleuchtungsstärke, aber kurzer Dauer wie ein konstantes Licht mit geringer Beleuchtungsstärke oder Intensität wahr, so dass ein Benutzer nicht durch die Lichtblitze geblendet wird. Insbesondere liegt die Frequenz der Lichtblitze oder die Abfolge der Lichtblitze über der Flimmerempfindlichkeit des menschlichen Auges, beispielsweise bei mehr als 70 Hz, so dass ein Benutzer keine diskreten Lichtblitze hoher Intensität, sondern ein konstantes Licht geringer Beleuchtungsstärke wahrnimmt. Vorzugsweise ist die Beleuchtungsstärke der Lichtblitze indirekt proportional zu der Belichtungsdauer der Videokamera. Wird die Videokamera zum Beispiel lange belichtet, so wird nur eine geringe Beleuchtungsstärke der Lichtblitze benötigt, um den Sensor oder den Film der Videokamera ausreichend zu belichten. Wird eine kurze Belichtungsdauer oder Belichtungszeit eingestellt, so kann eine hohe Belichtungsstärke, insbesondere automatisch, ermittelt werden, welche ausreichend ist, um den Sensor oder den Film der Videokamera zu belichten. Insbesondere kann eine Recheneinheit vorgesehen sein, welche zu eingestellten Belichtungszeiten und/oder einem eingestellten Kontrast und einer eingestellten Auflösung, eine bevorzugte oder am besten geeignete Beleuchtungsstärke oder Intensität der Lichtblitze ermittelt.

Die Lichtblitze können auch von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugt oder gebildet werden, indem die Beleuchtungsvorrichtung kurze diskrete Lichtimpulse hoher Beleuchtungsstärke einem konstanten Licht niedriger Beleuchtungsstärke überlagert. Die so erzeugten Lichtblitze wirken auf einen Benutzer wie ein konstantes Licht niedriger Beleuchtungsstärke.

Das Bildschirmlesegerät kann weiter auch eine Steuereinheit umfassen, welche die Synchronisation zwischen der Videokamera und der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere den von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichtblitzen, steuert. Zum Beispiel kann von der Videokamera ein Signal erzeugt werden, welches angibt, dass der Verschluss der Videokamera geöffnet oder geschlossen wird oder wurde. Auch kann die Steuereinheit bevorzugt das Öffnen oder Schließen des Verschlusses erkennen. In Abhängigkeit von dem von der Videokamera gesendeten Signal oder in Abhängigkeit von dem Zustand des Shutters oder des Verschlusses, insbesondere einem geöffneten oder geschlossenen Zustand, kann die Steuereinheit ein Steuersignal an die Beleuchtungsvorrichtung senden. In Abhängigkeit von dem Steuersignal wird der Beleuchtungszustand der Beleuchtungsvorrichtung geändert. Dabei kann unter der Änderung des Beleuchtungszustands verstanden werden, dass zum Beispiel ein Lichtblitz erzeugt wird oder ein Lichtblitz abgeschaltet oder beendet wird, oder dass die Intensität oder Beleuchtungsstärke des Lichtblitzes verändert wird oder weitere Eigenschaften des Lichts oder Lichtblitzes der Beleuchtungsvorrichtung geändert werden.

Zum Beispiel kann die Steuereinheit ein erstes Steuersignal an die Beleuchtungsvorrichtung senden, wenn der Verschluss der Kamera geöffnet ist oder wird oder wurde, so dass zum Beispiel eine Spannung an die Beleuchtungsvorrichtung, wie die weißen Leuchtdioden, angelegt wird, was zu einer Ausgabe von Lichtstößen in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal führen kann. Die Lichtblitze können ohne ein weiteres Signal enden und durch ein erneutes erstes Steuersignal wieder erzeugt werden, oder die Steuereinheit kann ein zweites Steuersignal an die Beleuchtungsvorrichtung, wie die weißen Leuchtdioden, senden, welchen zum Beispiel bewirken kann, dass keine oder nur eine minimale Spannung an den Leuchtdioden anliegt, so dass die Lichterzeugung in Abhängigkeit von dem zweiten Steuersignal beendet werden kann.

Das Bildschirmlesegerät kann weiter eine Bildbewegungserkennungseinheit umfassen, mittels welcher zwei oder mehr aufeinander folgende Bilder des Videofilms verglichen werden können. Weichen die zwei oder mehr aufeinander folgenden Bilder nicht oder nur gering oder um einen vorgegebenen Wert, wie zum Beispiel um wenige Pixel, wie 1, 2, 3, 4 oder bis zu 10 Pixel, voneinander ab, so wird seitens der Bildbewegungserkennungseinheit angenommen, dass keine absichtliche Bewegung der Vorlage durch den Benutzer oder die Vorlagehaltevorrichtung relativ zu der Kamera erfolgt ist, sondern dass nur eine unabsichtliche leichte Verschiebung der Vorlage die kleine Bewegung oder Verschiebung verursacht hat. In diesem Fall gibt die Bildbewegungserkennungseinheit nicht die aufeinander folgenden Bilder als Videofilm, sondern nur ein Bild, wie das erste Bild, der Bilderserie aus. Die kleine Bewegung der Vorlage liegt vorzugsweise unter einer vorgegebenen Schwellabweichung. Somit merkt ein Benutzer nichts von der unabsichtlichen Verschiebung der Vorlage, sondern kann die festgehaltene und ausgegebene Abbildung oder Aufnahme der Vorlage ohne Störung betrachten. Wird eine stärkere Bewegung erkannt, welche über der vorgegebenen Schwellbewegung oder Abweichung liegt, so wird von der Bewegungserkennungseinheit angenommen, dass eine tatsächliche oder absichtliche Bewegung der Vorlage relativ zu der Videokamera vorlag, worauf die Bewegungserkennungseinheit in den normalen Wiedergabemodus der Anzeigevorrichtung umschalten kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches das beschriebene Bildschirmlesegerät durchführt, wird mindestens ein Videobild, vorzugsweise ein Videofilm, einer Vorlage von einer Videokamera aufgenommen, wobei die Videokamera einen Shutter oder Verschluss aufweist, mittels dessen die Belichtungsdauer der Videokamera, vorzugsweise eine kurze Belichtungsdauer um 1 ms, eingestellt werden kann. Das aufgenommene Videobild oder die aufgenommenen Videobilder oder der aufgenommene Videofilm werden auf einer Anzeigevorrichtung, wie einem Bildschirm oder Monitor oder Display, dargestellt. Mittels einer Beleuchtungsvorrichtung, wie weißen Leuchtdioden, werden kurze diskrete Lichtblitze oder Lichtimpulse hoher Beleuchtungsstärke auf die Vorlage projiziert oder die Vorlage wird mit diesen beleuchtet oder bestrahlt, so dass die Videokamera oder der Sensor in der Videokamera ausreichend belichtet wird. Die Beleuchtungsvorrichtung oder die von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichtblitze sind so mit dem Verschluss der Videokamera synchronisiert, dass ein Lichtblitz nur dann erzeugt wird, wenn der Shutter oder Verschluss geöffnet ist, insbesondere dann, wenn der Shutter oder Verschluss geöffnet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben werden. Es zeigen:
1 ein Bildschirmlesegerät nach dem Stand der Technik;
2 eine Ausführungsform eines Bildschirmlesegeräts nach der vorliegenden Erfindung mit einem Bildschirm, Leuchtdioden als Beleuchtungsvorrichtung, einer Vorlage auf einer als Platte ausgebildeten Vorlagehaltevorrichtung und einer Videokamera mit einem Zoomobjektiv;
3a Videobild-Aufnahmen, aufgenommen mit dem Bildschirmlesegerät nach dem Stand der Technik gemäß 1;
3b Videobild-Aufnahmen, aufgenommen mit dem Bildschirmlesegerät nach der bevorzugten Ausführungsform von 2;
4a ein Signalverlauf eines Lichtstrahls erzeugt von einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik von 1;
4b ein Signalverlauf von Lichtimpulsen, erzeugt von einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform eines Bildschirmlesegeräts nach 2;
4c Lichteindruck des Signalverlaufs nach 4b auf einen Betrachter oder für ein Auge.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Bildschirmlesegeräts für Sehbehinderte mit einer Videokamera 1 mit einem optischen Zoom 2, welche Videobilder oder einen Videofilm einer auf einer Auflage 8 liegenden Vorlage 7 aufnehmen kann. Die Vorlage 7 kann auf der Auflage relativ zu der Kamera 1 in Längs- und Querrichtung oder in weitere Richtungen bewegt werden. Weiter umfasst das Bildschirmlesegerät einen Bildschirm 3, auf welchem die Aufnahme der Videokamera 1 dargestellt wird. Aufgrund des Zoomfaktors des optischen Zooms 2 wird der Aufdruck auf der Vorlage 7 vergrößert auf dem Bildschirm dargestellt, so dass ein Sehbehinderter den Aufdruck lesen kann. Wird die Vorlage 7 zum Beispiel in Leserichtung weiterbewegt, so können die weiteren Teile des Aufdrucks der Vorlage 7 von der Videokamera 1 aufgenommen werden und auf dem Bildschirm 3 vergrößert dargestellt werden.
Um eine ausreichende Belichtung des Chips oder Sensors der Videokamera 1 zu gewährleisten, werden zur Beleuchtung der Vorlage Leuchtdioden, insbesondere weiße Leuchtdioden 5, eingesetzt, welche Lichtblitze 6 hoher Beleuchtungsstärke oder Intensität abgeben und die Vorlage 3 damit beleuchten. Die Leuchtdioden 5 sind so mit einem Verschluss der Videokamera 1, welcher zum Beispiel als mechanischer Verschluss vor dem Sensor angeordnet ist, synchronisiert, dass nur bei geöffnetem Verschluss ein Lichtblitz 6 erzeugt wird, so dass kein Lichtimpuls 6 von den Leuchtdioden 5 erzeugt wird, wenn der Verschluss der Videokamera 1 geschlossen ist. Bevorzugt wird genau dann ein Lichtblitz 6 erzeugt, wenn der Verschluss geöffnet wird oder gerade geöffnet wurde, wobei der Lichtblitz 6 vorzugsweise so lange andauert, bis der Verschluss wieder geschlossen wird oder bis der Verschluss wieder geschlossen ist. Würde das Licht konstant oder dauerhaft mit hoher Energie leuchten, würden Benutzer des Bildschirmlesegerätes geblendet werden.
3a zeigt vier Einzelbilder eines Videofilms, welcher mit einem herkömmlichen Bildschirmlesegerät nach dem Stand der Technik, wie in Bezug auf 1 beschrieben, aufgenommen wurde. Als Vorlage 3 wurde ein auf ein Blatt Papier aufgedruckter schwarzer Balken aufgenommen. Die Videokamera 1 nach dem Stand der Technik verwendet eine Belichtungszeit von 20 ms, während der eine Aufnahme der Vorlage erfolgt, wobei die Vorlage dauerhaft zum Beispiel von einer Leuchtstofflampe 4 belichtet wird. Die Vorlage 3 wird mit einer konstanten Geschwindigkeit in Leserichtung bewegt. Aufgrund der relativ langen Belichtungszeit von 20 ms kann die Belichtung mit einem Licht relativ niedriger Beleuchtungsstärke dauerhaft erfolgen. Wegen der dauerhaften Belichtung der Vorlage während der relativ langen Belichtungszeit von 20 ms nimmt der Sensor während der 20 ms die konstante Bewegung des schwarzen Balkens mit auf, so dass die wiedergegebene Darstellung des Striches oder Balkens keinen exakten Balken mit hohem Kontrast, sondern eine verwaschene Darstellung zeigt, wobei die Fläche des verwaschenen Balkens der Bewegung des Balkens während der Aufnahme entspricht. Somit kann mit dem herkömmlichen Bildschirmlesegerät kein hoher Kontrast erzielt werden.
Dagegen wird mit der Ausführungsform des Bildschirmlesegeräts aus 2, wie in 3b dargestellt, ein kontrastreicher schwarzer Balken aufgenommen. Aufgrund der kurzen Belichtungszeit von 1 ms bewegt sich der Balken kaum während der Belichtungszeit, so dass er scharf aufgenommen und kontrastreich auf dem Bildschirm dargestellt werden kann.
4a zeigt den Signalverlauf einer Beleuchtungsquelle nach dem Stand der Technik bei einer Belichtungszeit von 20 ms.
Im Gegensatz dazu zeigt 4b die Impulsblitze 6 von der Beleuchtungsvorrichtung nach 2 mit einer Beleuchtungszeit oder Beleuchtungsdauer von 1 ms. Damit der Sensor der Videokamera 1 ausreichend belichtet und bevorzugt genauso belichtet werden kann wie der Sensor der Videokamera 1 nach dem Stand der Technik, welcher 20 ms lang die Beleuchtung und die Vorlage 7 aufnehmen kann, muss eine höhere entsprechend angepasste Beleuchtungsstärke der Lichtblitze 6 verwendet werden. Hierbei ist bevorzugt die Beleuchtungsstärke so stark, dass die Fläche des aus der Beleuchtungsstärke und der Beleuchtungsdauer gebildeten Rechtecks aus 4b der Fläche des aus der Beleuchtungsstärke und der Beleuchtungsdauer von 20 ms gebildeten Rechtecks aus 4a entspricht.
Bevorzugt werden die Lichtblitze 6 mit einer Frequenz abgegeben, welche über der Flimmerempfindlichkeit des menschlichen Auges liegt. Somit können sie vom menschlichen Auge nicht als diskrete Lichtblitze hoher Beleuchtungsstärke wahrgenommen werden, sondern wie ein konstantes Licht geringer Beleuchtungsstärke. Bevorzugt entspricht die vom Auge wahrgenommene Beleuchtungsstärke der Beleuchtungsstärke aus 4a. Folglich ergibt sich für das Auge eines Betrachters, wie in 4c gezeigt, ein Eindruck oder Lichteindruck, welcher zumindest nahezu oder genau dem Signalverlauf des Lichts nach 4a entspricht.
Damit können mit dem vorliegenden Bildschirmlesegerät kontrastreiche Aufnahmen einer Vorlage 7 mit hoher Auflösung flimmerfrei oder nahezu flimmerfrei dargestellt werden.

Claims

Bildschirmlesegerät für Sehbehinderte mit: – einer Videokamera (1) zur Aufnahme mindestens eines Videobildes einer bewegten Vorlage (7) mit einem Shutter oder Verschluss zum Einstellen der Belichtungsdauer der Videokamera (1); einer Anzeigevorrichtung (3) zur Darstellung des aufgenommenen Videobildes, und – einer Beleuchtungsvorrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (5) kurze, diskrete Lichtblitze (6) zum Beleuchten der Vorlage (7) erzeugt und so mit dem Shutter oder Verschluss der Videokamera (1) synchronisiert ist, dass ein Lichtblitz (6) nur bei geöffnetem Shutter oder Verschluss erzeugt wird.
Bildschirmlesegerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Videokamera (1) eine digitale Videokamera (1) ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Videokamera (1) eine Zoomoptik (2) mit einem konstanten oder variablen einstellbaren Zoomfaktor zum Erzeugen einer vergrößerten Aufnahme der Vorlage (7) aufweist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Videokamera (1) mit einer Bildfrequenz zwischen 15 und 100 Hz, insbesondere von 50 Hz, arbeitet.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Shutter oder Verschluss ein mechanischer oder ein elektronischer Shutter oder Verschluss ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorlage (7) eine Blattvorlage ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Vorlagehaltevorrichtung (8), auf welche die Vorlage (7) gelegt werden kann.
Bildschirmlesegerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorlage (7) relativ zu der Vorlagehaltevorrichtung (8) und/oder relativ zu der Videokamera (1) bewegbar ist.
Bildschirmlesegerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorlage (7) mit einer konstanten oder variablen Geschwindigkeit relativ zu der Vorlagehaltevorrichtung (8) und/oder relativ zu der Videokamera (1) bewegbar ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegungsrichtung und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit der Vorlage (7) relativ zu der Vorlagehaltevorrichtung (8) und/oder relativ zu der Videokamera (1) an der Vorlagehaltevorrichtung (8) einstellbar ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung (3) ein Bildschirm, ein Monitor oder ein Display, insbesondere ein TFT-Display, ein LCD-Bildschirm, ein Plasmabildschirm oder ein OLED-Bildschirm ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflösung der Anzeigevorrichtung (3) größer als die Auflösung der Videokamera (1) ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung (3) eine Auflösung von 1200 × 1600 Pixel hat und die Videokamera (1) eine Auflösung von 600 × 800 Pixel hat.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung (3) so ausgebildet ist, dass zumindest auf einem Teil der Anzeigevorrichtung (3) eine vergrößerte Darstellung der Vorlage (7) darstellbar ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung (3) so ausgebildet ist, dass in einem Teil der Anzeigevorrichtung (3) das aufgenommene Videobild unvergrößert darstellbar ist und in einem anderen Teil der Anzeigevorrichtung (3) das vergrößerte aufgenommene Videobild darstellbar ist.
Bildschirmlesegerät nach Anspruch 14 oder 15, wobei das vergrößerte aufgenommene Videobild um den Zoomfaktor der Videokamera vergrößert darstellbar ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung Leuchtdioden (5), insbesondere weiße Leuchtdioden (LED) aufweist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so angepasst ist, dass der Lichtblitz (6) beim Öffnen des Shutters oder Verschlusses erzeugt wird.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so angepasst ist, dass der Lichtblitz (6) beim Schließen des Shutters oder Verschlusses endet.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so angepasst ist, dass die Dauer des Lichtblitzes (6) der Belichtungszeit der Videokamera (1), insbesondere genau oder exakt, entspricht.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so ausgebildet ist, dass die Lichtblitze (6) eine Dauer zwischen 0,1 ms und 5 ms, insbesondere von 1 ms, haben.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so ausgebildet ist, dass die Beleuchtungsstärke des Lichtblitzes (6) der Beleuchtungsvorrichtung (5) indirekt proportional zu der Belichtungszeit der Videokamera (1) ist.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so ausgebildet ist, dass die Lichtblitze (6) aus einer Überlagerung von Licht konstanter niedriger Beleuchtungsstärke mit kurzen diskreten Lichtblitzen (6) hoher Beleuchtungsstärke bestehen.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Steuereinheit, zum Senden eines Steuersignals an die Beleuchtungsvorrichtung (5) in Abhängigkeit des Zustands des Shutters oder des Verschlusses, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so angepasst ist, dass sie in Abhängigkeit von dem Steuersignal den Beleuchtungszustand verändern kann.
Bildschirmlesegerät nach Anspruch 24, wobei die Steuereinheit ein erstes Steuersignal an die Beleuchtungsvorrichtung (5) sendet, wenn der Shutter oder Verschluss der Videokamera (1) geöffnet ist, und die Beleuchtungsvorrichtung (5) basierend auf dem ersten Steuersignal einen Lichtblitz (6) erzeugt.
Bildschirmlesegerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ein zweites Signal an die Beleuchtungsvorrichtung (5) sendet, wenn der Shutter oder Verschluss der Videokamera (1) geschlossen ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) basierend auf dem zweiten Steuersignal den Lichtblitz (6) beendet.
Bildschirmlesegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Bildbewegungserkennungseinheit, welche zumindest zwei aufeinander folgende Bilder vergleicht, und bei einer geringen Abweichung der Bilder das erste Bild als Standbild auf der Anzeigevorrichtung (3) ausgegeben wird.
Verfahren zum Aufnehmen und Darstellen einer Vorlage mit einem Bildschirmlesegerät, wobei mindestens ein Videobild einer Vorlage (7) mittels einer Videokamera (1) mit einem Shutter oder Verschluss zum Einstellen der Belichtungszeit der Videokamera (1) aufgenommen, und das aufgenommene Videobild auf einer Anzeigevorrichtung (3) dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass kurze diskrete Lichtblitze (6) zum Beleuchten der Vorlage (7) mittels einer Beleuchtungsvorrichtung (5) erzeugt werden, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (5) so mit dem Shutter oder Verschluss der Videokamera (1) synchronisiert ist, dass ein Lichtblitz (6) nur bei geöffnetem Shutter oder Verschluss erzeugt wird.