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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berücksichtigung eines Einflusses
einer Helligkeit eines Umgebungslichts auf ein bildgebendes System
sowie eine hierauf gerichtete Vorrichtung.
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Zur
Verbesserung der Messgenauigkeit bei Messungen der Helligkeiten
von bildgebenden Systemen muss entweder Umgebungslicht vom Messsensor
vollständig
abgeschirmt oder aber durch eine geeignete Rechenvorschrift kompensiert
werden. Eine vollständige
Abschirmung von Umgebungslicht vom Messsensor kann mittels einer
Schattenmaske erfolgen, die aber einen relativ großen Durchmesser aufweisen
muss, um Reflektionen des Umgebungslichts im Bereich des bildgebenden
Systems, beispielsweise eines Panels eines LCD-Monitors, auf den Messsensor, zu vermeiden.
Im Stand der Technik haben solche Schattenmasken einen Durchmesser
von wenigstens 8 cm. Dies wird für
temporären Einsatz,
insbesondere für
den Serviceeinsatz, von Anwendern dieser bildgebenden Systeme akzeptiert, nicht
jedoch für
eine dauerhafte Messeinrichtung, die am bildgebenden System verbleibt.
Bei solchen dauerhaften Messeinrichtungen, die am bildgebenden System
fest installiert sind, wird mittels einer geeigneten Rechenvorschrift
der Einfluss des Umgebungslichts kompensiert, nämlich aus den bei der Messung
erhaltenen Werten herausgerechnet. Hierzu wird die Helligkeit des
Umgebungslichts durch den Messsensor oder einen zweiten Sensor bestimmt, und
der so erhaltene Wert von dem bei der Messung der Helligkeit des
bildgebenden Systems erhaltenen Helligkeitswert abgezogen. Die Hellig keit
des Umgebungslichts kann durch einen zweiten Sensor, einen Umgebungslichtsensor,
ermittelt werden. Hierbei können
aber Messungenauigkeiten auftreten, die sich aus einem unterschiedlichen
Messgang des Umgebungslichtsensors über seinen Messbereich relativ
zum Messsensor für
die Helligkeit des bildgebenden Systems ergibt. Eine andere Möglichkeit
der Kompensation von Umgebungslicht bei der Messung ist es, vor
Beginn der eigentlichen Messung der Helligkeit des bildgebenden
Systems eine Messung mit einem Messbild mit Schwarzwert (Luminanz
gleich null) vorzunehmen. Der hierbei erhaltene Helligkeitswert
ist, da das bildgebende System selbst lediglich Schwarz erzeugt,
dem Einfluss des Umgebungslichts zuzuschreiben. Diese Methode hat
den Vorteil, dass ein eventuell abweichender Messgang des Umgebungslichtsensors
nicht relevant wird. Sie hat aber den Nachteil, dass Änderungen
des Umgebungslichts nicht berücksichtigt
werden können.
Zwar wäre es
prinzipiell möglich,
vor jeder Messung mit veränderten
Helligkeitswerten des bildgebenden Systems eine erneute Schwarzmessung
vorzunehmen. Da aber das Einschwingen der Helligkeit des bildgebenden
Systems vor der Messung zeitaufwendig ist, ergeben sich bei diesen
Verfahren sehr lange Messzeiten, die von Anwendern kaum toleriert
werden.
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Aus
der
US 2007/0279369
A1 ist beispielsweise eine Kontrolleinrichtung für eine dynamische Hintergrundbeleuchtung
bekannt, welches zusammen mit einem bildgebenden System eingesetzt
werden kann.
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Aus
der
DE 101 38 005
A1 ist weiterhin eine Anzeigevorrichtung, ein Ansteuermittel
für die
Anzeigevorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren bekannt. Die
Anzeigevorrichtung, also das bildgebende System, umfasst dabei ein
farbfähiges
Display und Mittel zur An steuerung des Displays. Es soll eine möglichst
definierte Farbwiedergabe erreicht werden, wozu Ansteuerdaten für die Ansteuermittel
auf der Grundlage von gemessenen Nicht-Ansteuergrößen ermittelt
werden.
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Die
WO 2007/069107 A2 zeigt
ein bildgebendes System, wobei Mittel zur Erfassung eines Umgebungslichts
vorgesehen sind. Es wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtquelle
für das
bildgebende System vorgeschlagen, wobei ein integrierter Lichtsensor
vorgesehen ist, um eine Lichtstärke
sowohl zu messen, wenn die Lichtquelle und der Lichtsensor unter
ersten Bedingungen als auch zweiten Bedingungen betrieben wird.
Dabei sollen die zweiten Bedingungen zu den ersten Bedingungen unterschiedlich
sein. Es werden also wenigstens zwei Messungen durchgeführt, um
Informationen hinsichtlich des Umgebungslichts und der Lichtquelle
bei bekannten Bedingungen zu erhalten. Daraufhin kann das Bild gebende
System entsprechend angesteuert werden.
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Aus
der
WO 2007/004108
A1 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung hervor, mit
welchen ein Leuchtmittel ansteuerbar ist, welches aus einer Anordnung
von LEDs besteht. Dabei ist es vorgesehen, dass Leuchtmittel auf
der Grundlage von Antwortsignalen anzusteuern, welche aus einer
Messung von spektralgefiltertem Licht ermittelt werden.
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Die
EP 1 235 428 B1 befasst
sich mit einem Projektionsanzeigegerät, bei welchem ein Licht, das von
einer Lichtquelle gesendet wird, in ein Lichtventil eintritt, wobei
ein Bild, das einem Eingangsvideosignal entspricht, in einer bildformenden
Ebene des Lichtventils ausgebildet wird. Das ausgebildete Bild soll über ein
optisches System auf einen Bildschirm projiziert werden. Dabei wird
ein Schwarzwert-Korrekturwert
aus Bilddaten berechnet.
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Aus
der
US 2002/0030660
A1 , der
EP
1 274 066 A1 sowie der
DE 101 45 770 A1 sind Systeme zur Helligkeitsteuerung
von bildgebenden Systemen bekannt, die mit einem Sensor zur Bestimmung
des Umgebungslichts und einem Sensor zur Bestimmung der Lichtdichte
am bildgebenden System die Helligkeit steuern. Vergleichbare Systeme
zeigen auch die
US
2004/0095402 A1 , die
EP 1 569 194 A1 sowie die
US 6,611,249 B1 .
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Berücksichtigung eines Einflusses
einer Helligkeit eines Umgebungslichts auf ein bildgebendes System
und eine hierauf gerichtete Vorrichtung bereitzustellen, bei der
die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll zu jedem
Zeitpunkt der Messung eine Änderung
des Umgebungslichts berücksichtigt
werden können
und überdies
der Einfluss unterschiedlicher Messgänge und unterschiedlichen Messverhaltens
von unterschiedlichen, verwendeten Sensoren möglichst eliminiert werden.
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Hierzu
wird ein Verfahren zur Berücksichtigung
eines Einflusses einer Helligkeit eines Umgebungslichts auf ein
bildgebendes System vorgeschlagen, das folgende Schritte aufweist:
- a) Durchführung
einer Schwarzmessung am bildgebenden System zur Ermittlung eines
den Einfluss des Umgebungslichts berücksichtigenden Korrekturwerts,
- b) Durchführung
einer Leuchtdichtemessung am bildgebenden System unter Berücksichtigung
des Korrektur werts und dabei Überwachung
des Umgebungslichts auf Helligkeitsänderung,
- c) Durchführung
mindestens einer erneuten Schwarzmessung am bildgebenden System, wenn
die Helligkeitsänderung
einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet
sowie Ermittlung mindestens eines neuen Korrekturwerts,
- d) Fortsetzung oder Neubeginn der Leuchtdichtemessung am bildgebenden
System unter Berücksichtigung
des neuen Korrekturwerts und
- e) Durchführung
der Schritte c) und d) immer dann, sobald der Schwellwert erneut überschritten
wird.
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Es
wird demzufolge vor Beginn der eigentlichen Messung eine Schwarzmessung
am bildgebenden System vorgenommen, deren Wert dadurch, dass das
bildgebende System selbst schwarz anzeigt (also keine Luminanz erzeugt),
ausschließlich auf
den Einfluss des Umgebungslichts zurückzuführen ist. Dieser Wert wird
als Korrekturwert gespeichert. Sodann wird die Leuchtdichtemessung
am bildgebenden System durchgeführt,
wobei der zuvor aufgefundene Korrekturwert berücksichtigt wird. Diese Berücksichtigung
des Korrekturwerts kann insbesondere so aussehen, dass vom bei der
Messung erhaltenen Helligkeitswert der Korrekturwert abgezogen wird.
Während
der Durchführung
der Leuchtdichtemessung wird das Umgebungslicht überwacht. Durch die Überwachung
des Umgebungslichts soll festgestellt werden, ob sich dessen Helligkeit ändert. Solange
sich die Helligkeit des Umgebungslichts nicht ändert, kann von einem gleichbleibenden
Korrekturwert ausgegangen werden, die Anwendung des zuvor für das Umgebungslicht
ermittelten Korrekturwerts kann also auf jede Phase der Leuchtdichtemessung
am bildgebenden System erfolgen. Ändert sich aber die Helligkeit
des Umgebungslichts, insbesondere über einen vorher vorgegebenen
Schwellwert hinaus, erhält
man bei Anwendung des gleichen, zuvor ermittelten Korrekturwertes
auf die der Umgebungslichtänderung
nachfolgenden Leuchtdichtemessungen des bildgebenden Systems unzutreffende
Werte. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, hier einen neuen Korrekturwert
zu ermitteln, nämlich
dadurch, dass wiederum eine Schwarzmessung am bildgebenden System
zur Ermittlung des den Einfluss des Umgebungslichts wiederspiegelnden
Korrekturwerts vorgenommen wird. Das bildgebende System wird also
noch einmal mit einem Schwarzwert angesteuert, so dass der ermittelte
Helligkeitswert wiederum nur auf das Umgebungslicht zurückzuführen ist.
Aus diesem Wert wird ein neuer Korrekturwert gebildet. Die Leuchtdichtemessung
am bildgebenden System wird wahlweise an der Stelle fortgesetzt,
an der die Unterbrechung zur Ermittlung des neuen Korrekturwerts über die
wiederholte Schwarzwertmessung stattfand, also insbesondere mit
den selben oder um einen Wert erhöhten Ansteuerwerten, oder sie
wird, insbesondere auch nach Wahl des jeweiligen Benutzers, vollständig neu
gestartet. Alternativ können
auch über
den Verlauf der vollständigen Leuchtdichtemessung
am bildgebenden System verteilte Einsprungpunkte zur Fortführung der
Leuchtdichtenmessung an eben diesen Einsprungpunkten vorgegeben
sein. Es ist hierbei sinnvoll, bei der Überwachung des Umgebungslichts
einen Schwellwert vorzugeben, der gewissermaßen eine Art Relevanzprüfung für die Änderung
der Helligkeit des Umgebungslichts darstellt. Der Schwellwert wird
hierbei als Betrag des gemessenen Wertes angesehen, wodurch sich
eine Berücksich tigung
sowohl von Verstärkung
als auch von Verringerung der Helligkeit des Umgebungslichts gleichermaßen erfassen
und zur Relevanzbeurteilung berücksichtigen
lässt.
Während der
Durchführung
der Leuchtdichtemessung wird das Umgebungslicht laufend überwacht,
um jede Änderung
seiner Helligkeit berücksichtigen
zu können.
Immer dann, wenn eine (insbesondere vor dem Hintergrund des bereits
erwähnten
Schwellwerts relevante) Änderung
der Helligkeit des Umgebungslichts erfolgt, wird eine erneute Schwarzmessung
vorgenommen, um einen neuen Korrekturwert zur Anwendung auf die
Leuchtdichtemessung des bildgebenden Systems zu ermitteln, und sodann
die Leuchtdichtemessung am bildgebenden System fortgesetzt oder,
insbesondere auf Anforderung des Anwenders hin, neu gestartet. Gerade
in der Verfahrensabfolge mit Fortsetzung der Leuchtdichtemessung
lässt sich
eine relativ zügige,
unter üblichen
Bedingungen für
den Benutzer nur unmerklich verzögerte
Durchführung
der Leuchtdichtemessung durchführen;
insbesondere ist es auch möglich,
die Leuchtdichtemessung während der
gesamten Betriebszeit des bildgebenden Systems kontinuierlich durchzuführen.
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In
einer Verfahrensausbildung wird die Helligkeitsänderung des Umgebungslichts
bei einer Backlightsteuerung des bildgebenden Systems für eine Grauwertdarstellung
berücksichtigt.
Hierdurch lässt
sich die Grauwertdarstellung auf die geänderten Umgebungslichtbedingungen
hin einstellen, insbesondere optimieren.
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In
einer weiteren Verfahrensausbildung wird die Helligkeitsänderung
des Umgebungslichts bei einer Serviceintervalllänge des bildgebenden Systems berücksichtigt.
Die Serviceintervalle für
bildgebende Systeme können
bei Überwachung
der Umgebungslichtbedingungen verlängert werden, beispielsweise nach
DIN 6868–57.
Eine Verlänge rung
der Serviceintervalle bedeutet für
den Anwender eine deutliche Kosteneinsparung.
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Weiter
wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zur Berücksichtigung eines Einflusses
einer Helligkeit eines Umgebungslichts auf ein bildgebendes System,
insbesondere zur Durchführung
eines der vorstehend beschriebenen Verfahren, mit einem Sensor,
der die Leuchtdichte des bildgebenden Systems erfasst, und mit einem
zweiten Sensor, der die Helligkeit des Umgebungslichts erfasst,
und mit einer Steuereinrichtung, die mit dem ersten Sensor eine Schwarzmessung
durchführt
und anschließend
eine Leuchtdichtemessung am bildgebenden System unter Berücksichtigung
eines bei der Schwarzmessung erfassten, das Umgebungslicht berücksichtigenden Korrekturwerts
durchführt,
wobei die Steuereinrichtung mindestens eine erneute Schwarzmessung
am bildgebenden System durchführt,
wenn der zweite Sensor eine Helligkeitsänderung des Umgebungslichts
erfasst, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wobei bei der
Schwarzmessung ein neuer Korrekturwert ermittelt wird, und wobei
die Steuereinrichtung die Leuchtdichtemessung am bildgebden System
fortsetzt oder neu beginnt und dabei den neuen Korrekturwert berücksichtigt.
Die Vorrichtung weist demzufolge zwei Sensoren auf, nämlich den
ersten Sensor, der die Leuchtdichte des bildgebenden Systems erfasst
und der zur Erfassung des Einflusses des Umgebungslichts auf das
bildgebende System zum Zwecke der Korrekturwertbildung verwendet
wird, sowie den zweiten Sensor, der die Helligkeit des Umgebungslichts
erfasst. Der zweite Sensor erfasst die Helligkeit des Umgebungslichts hierbei
nicht zur Bildung des beschriebenen Korrekturwerts, sondern lediglich
zur Beurteilung dahingehend, ob sich das Umgebungslicht geändert hat
und ob eine solche Veränderung
des Umgebungslichts, insbesondere der Helligkeit des Umgebungslichts, von
einer solchen Relevanz ist, dass mittels des ersten Sensors über die
vorstehend beschriebene Schwarzmessung am bildgebenden System ein
neuer Korrekturwert ermittelt werden soll. Die Steuerung erfolgt über die
Steuereinrichtung, die die anfängliche
Schwarzmessung zur Bilden des ersten Korrekturwerts vor der eigentlichen
Leuchtdichtemessung veranlasst, und die die dauernde Überwachung
des Umgebungslichts mit dem zweiten Sensor veranlasst sowie die Überprüfung des
vom zweiten Sensor gelieferten Helligkeitswerts auf Änderung
hin, sowie darauf, ob eine solche Änderung des Umgebungslichts
von Relevanz ist, wobei dann eine erneute Schwarzmessung zur Bildung
eines neuen Korrekturwerts mit dem ersten Sensor durchgeführt wird. Diese
Anordnung hat den Vorzug, dass das Messverhalten der beiden Sensoren
zur Erzielung einer sehr präzisen
und zuverlässigen
Messung sowie von zutreffenden Korrekturwerten nicht aufeinander
abgestimmt sein muss, insbesondere müssen keine zusammengehörigen Sensorpaare
(„matched
pairs”) verwendet
werden, wodurch die Herstellung der Vorrichtung deutlich kostengünstiger
ausfallen kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das bildgebende System ein Panel eines Flachbildschirms.
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Das
bildgebende System ist in einer weiteren Ausführungsform ein LCD-Panel.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das bildgebende System ein Backlight auf. Dies kann zur Verbesserung
der Bilddarstellung angesteuert und in seiner Helligkeit angepasst
werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
Vorrichtung zur Messung der Leuchtdichte eines bildgebenden Systems
unter Berücksichtigung
der Helligkeit des Umgebungslichts und
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2 eine
schematische Darstellung eines entsprechenden Verfahrensablaufs.
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1 zeigt
ein bildgebendes System 1, nämlich einen Flachbildschirm 2,
beispielsweise für Computeranwendungen.
Dieser weist innerhalb eines Gehäuses 3,
von einem Frontrahmen 4 gehalten, ein LCD-Panel 5 auf,
das von einem innerhalb des Gehäuses 3 angeordneten,
wenigstens zwei Lichtquellen 6 aufweisenden Backlight 7 zum
Betrieb hinterleuchtet wird. Die Lichtquellen 7 werden
zur Steuerung des Backlight 7, insbesondere in Bezug auf seine
Helligkeit, über
eine Steuereinrichtung 8 angesteuert, wobei der Steuereinrichtung 8 hier
nicht dargestellte Bedienungselemente für den Zugriff auf Einstellungen
durch einen Benutzer zugeordnet sind. In einer Oberseite 9 des
Frontrahmens 4 ist, dem LCD-Panel 5 zugewandt,
ein erster Sensor 10 zur Messung einer Leuchtdichte 14 des
bildgebenden Systems angeordnet und über geeignete elektrische Verbindungen 11 mit
der Steuereinrichtung 8 verbunden. Ebenfalls an der Oberseite 9 des
Frontrahmens 4 ist, mit Erfassungsrichtung dem LCD-Panel 5 abgewandt,
also in den Raum hinein und etwa auf einen nicht dargestellten Betrachter
des bildgebenden Systems 1 gerichtet, ein zweiter Sensor 12 zur
Erfassung von Umgebungslicht 13 angeordnet. Der erste Sensor 10 dient
damit ausschließlich
der Messung der Leuchtdichte 14 des bildgebenden Systems 1,
die sich aus der Einstellung der Lichtquelle 6, insbesondere
des Backlight 7, sowie der über elektrische Verbindungen 11 durch
die Steuereinrichtung 8 erfolgenden Ansteuerung des LCD-Panels 5 und
aus dem (unerwünschten)
Einfluss des Umgebungslichts 13 ergibt, der beispielsweise
aus einer Streuung und/oder Reflektion des Umgebungslichts 13 innerhalb
des bildgebenden Systems 1 resultiert, insbesondere im
Bereich des LCD-Panels 5. Die Leuchtdichte 14 des
bildgebenden Systems besteht demzufolge aus zwei Komponenten, nämlich der
erwünschten,
vom bildgebenden System 1 selbst erzeugten Leuchtdichte
zur Darstellung von Bildinformation, und aus der unerwünschten
Komponente, die auf den Einfluss des Umgebungslichts 13 und
auf dessen Streuung und Reflektion innerhalb des bildgebenden Systems 1 zurückzuführen ist.
Eben dieser unerwünschte
Einfluss des Umgebungslichts 13 auf die Leuchtdichte 14 des
bildgebenden Systems 1 soll kompensiert werden. Der zweite
Sensor 12 misst ausschließlich Umgebungslicht 13,
nicht aber die Leuchtdichte 14 des bildgebenden Systems 1. Selbstverständlich kann
sowohl der erste Sensor 10 als auch der zweite Sensor 12 auch
anderweitig angeordnet sein, mit der Maßgabe, dass der erste Sensor 10 die
Leuchtdichte 14 und der zweite Sensor 12 das Umgebungslicht 13 in
geeigneter Weise erfasst.
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2 zeigt
schematisch einen Verfahrensablauf zur Durchführung einer Leuchtdichtemessung am
bildgebenden System 1, mit den Schritten: Start 15 des
Verfahrensablaufs, Initialisierung 16 in Hinblick auf das
bildgebende System 1 sowie den ersten Sensor 10 und
den zweiten Sensor 12, Durchführung einer Schwarzmessung 17,
wobei das bildgebende System mit Luminanzwerten gleich Null angesteuert wird,
um den die Helligkeit des Umgebungslichts 13 zum Ausdruck
bringenden Korrekturwert K zu erhalten. Der in Abweichung vom erwarteten
Nullwert bei Ansteuerung des bildgebenden Systems 1 mit
einem Schwarz (Luminanzwert gleich Null) repräsentierenden Ansteuersignal
gemessene Wert ist nämlich
der unerwünschten
Komponente der Leuchtdichte 14 des bildgebenden Systems 1,
dem Einfluss des Umgebungslichts 13, zuzuschreiben. Eben
diese unerwünschte
Komponente wird in dem Korrekturwert K berücksichtigt. Sodann erfolgt Überwachung 18 der Helligkeit
des Umgebungslichts 13 mittels des zweiten Sensors 12 mit
einer Überprüfung dahingehend, ob
sich eine Änderung Δ des Umgebungslichts 13 in Bezug
auf den bei der Initialisierung 16 erhaltenen, aus einer
vorherigen Messung 19 gespeicherten oder während der
Schwarzmessung 17 mittels des zweiten Sensors 12 ermittelten
Helligkeitswerts des Umgebungslichts 13 verändert hat.
Bejahendenfalls Prüfung
auf Relevanz der Änderung Δ durch Vergleich
des Betrages der Änderung Δ des Umgebungslichts 13 mit
einem vorgegebenen Schwellwert L. Bejahendenfalls, also wenn der
Betrag der Änderung Δ des Umgebungslichts 13 größer als
der vorgegebene Schwellwert L ist, wird auf die Schwarzmessung 17 zurückverzweigt,
um einen neuen Korrekturwert K zu ermitteln. Ist die Änderung Δ des Umgebungslichts 13 kleiner
als der vorgegebene Schwellwert L, wird diese Änderung Δ als nicht relevant verworfen
und die Leuchtdichtemessung am bildgebenden System 1 durchgeführt. Gleiches
gilt für
den Fall, dass im vorhergehenden Schritt festgestellt wurde, dass
eine Änderung Δ der Umgebungshelligkeit 13 nicht
erfolgt ist. Die Messung 19 der Leuchtdichte 14 wird
unter Berücksichtigung
des oben ermittelten Korrekturwerts K durchgeführt. Nach Gewinnung jedes Messwerts
wird auf Vorliegen einer Abschluss- oder Abbruchbedingung 20 der
Messung geprüft, beispielsweise
der Erhalt aller erfor derlichen Messwerte oder ein Abbruch durch
den Benutzer. Ist die Abbruchbedingung 20 erfüllt, so
wird der Regelbetrieb 21 des bildgebenden Systems 1 aufgenommen und
das Messverfahren dem Verfahrensende 22 zugeführt. Ist
die Abbruchbedingung 20 nicht erfüllt, so wird an die Überprüfung auf Änderung Δ des Umgebungslichts 13 zurückverzweigt,
um bei Fortsetzung der Messung 19 auf für die Bildung des Korrekturwerts
K relevante Änderungen Δ des Umgebungslichts 13 reagieren
zu können.
Selbstverständlich sind
die einzelnen Verfahrensschritte ihrerseits mit Unterverfahren und
unter Zwischenschaltung weiterer Schritte möglich; ebenso ist es möglich, die
Messung 19 kontinuierlich während des Regelbetriebs 21 des
bildgebenden Systems 1 auszuführen, beispielsweise um jederzeit
auf Änderungen Δ der Umgebungshelligkeit 13 reagieren
zu können,
und insbesondere während
des Regelbetriebs 21.