DE19738810A1 - Vorrichtung zur Kontrastabsenkung der Signale einer handelsüblichen Graphikkarte - Google Patents

Description

1. Das technische Gebiet, dem die Erfindung zuzuordnen ist, ist die Augenoptik. Zur Kontrastempfindlichkeitsmessung der Augen werden so geringe Kontraste benötigt, die mit handelsüblichen Graphikkarten nicht einstellbar sind. Deshalb gibt es auf dem Markt spezielle sehr teure Graphikgeneratoren, die meist mit 12 bit Wandlern arbeiten. Da auch der mit 12 bit Wandlern erreichbare niedrige Kontrast für Messungen an der Schwelle nicht ausreicht, arbeiten diese Generatoren meist mit multiplizierenden Digital-Analog-Wandlern, denen noch ein zweiter Wandler vorgeschaltet ist. Zusammen mit einer hohen graphischen Auflösung und einer Farbtiefe von 24 Bit ergibt sich, auch wegen der geringen Verbreitung solcher Geräte, ein enorm hoher Preis. Meine Erfindung ist erheblich kostengünstiger zu realisieren.

2. Das der Erfindung zugrunde liegende Problem lag darin, statt der käuflichen extrem teuren Generatoren eine preiswerte, jedoch ebenso wirksame, ja sogar mit feinerem Kontrastbereich versehene Vorrichtung, zu entwickeln. Diese Vorrichtung zur Kontrastabsenkung wird einfach zwischen Graphikkarte und VGA Monitor (VGA = Video-Graphik-Adapter) geschaltet und über eine übliche, in jedem Personal Computer vorhandene Druckerparallelschnittstelle gesteuert. Die Schaltung selbst besteht aus einer Stromversorgung, mehreren schnellen addierenden Operationsverstärkern, 6 Relais, und zwei Pegelstellern. Mit Hilfe der Relais 1-4 wird ein Bereich aus 4 Kontrastbereichen gewählt, die über ein Widerstandsnetzwerk beliebig festgelegt werden können. Bereich vier ist der Normalbetrieb, bei dem der volle Kontrast von 100% auf 256 Stufen aufgeteilt ist. Der maximale Kontrast der weiteren Bereiche beträgt zum Beispiel 20%, 5% und 2% des vollen Kontrastes. Diese Abstufung ist zur Anpassung an die Kontrastempfindlichkeit der Augen nicht-linear gewählt. In jedem Bereich läßt sich der dargebotene Kontrast in 256 Stufen des jeweiligen maximalen Kontrastes programmieren. Damit die Relais wegen der Kontaktübergangswiderstände keine extrem kleinen Spannungen schalten müssen, werden diese in die Ausgänge der Operationsverstärker gelegt. Um nun den durch die möglicherweise starke Abschwächung verloren gegangenen Austastpegel des Videosignals wieder zu erlangen, um bzw. auch bei kleinem Kontrast noch ein helles Monitorbild erzeugen zu können, wird mittels eines monostabilen Flipflops ein künstlicher, einstellbarer Pegel aus dem Zeilensynchronisationsimpuls gewonnen. Mit Hilfe zweier weiterer Relais können nun 3 Zustände gewählt werden: Große Hintergrundhelligkeit für sehr kleinen Kontrast, mittlere Hintergrundhelligkeit und geringe Hintergrundhelligkeit für größten Kontrast. Dieses künstlich erzeugte Signal wird nun in die Eingangsstufen der Operationsverstärker addierend eingespeist. Diese Stufe ist unbedingt nötig, denn es macht keinen Sinn, einen extrem kleinen Kontrast bei dunklem Schirm auszugeben, da man dann nichts erkennen könnte, sondern man muß den Helligkeitspegel unbedingt anheben. Damit dieser in 3 Stufen wählbar ist, werden die dazugehörenden zwei Relais ebenfalls über die Parallelschnittstelle programmiert.

3. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Abb. 1 Schaltung zur Kontrastabsenkung,

Abb. 2 Schaltung des Netzteils und der Hintergrundhelligkeitserzeugung,

Abb. 3 Bestückungsplan des Prototypen,

Abb. 4 Ausschnitt des Steuerprogramms

4. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß hier auf teure Video DA Wandler völlig verzichtet werden kann. Es sind weiterhin keine besonderen Programmierkenntnisse einer speziellen Hardware nötig. Die erreichbare Videoauflösung entspricht der verwendeten Graphikkarte, so daß auch in Videorichtung, also innerhalb einer Zeile, alle Grauwerte wiedergegeben werden können. Es können handelsübliche VGA Monochrom- oder Farbmonitore verwendet werden. Die Schaltung funktioniert bei jeder heute verwendeten Zeilen- und Bildwiederholfrequenz.

5. Technische Realisierung

Das von einer True-Color-Graphikkarte (8 bit DA Wandler) über den VGA Anschluß kommende Signal wird auf einen Spannungsteiler aus 4 Widerständen gegeben, mit dem die jeweiligen Maxima der 4 Kontrastbereiche bestimmt werden. Die abgegriffenen Signale werden mittels eines schnellen Videooperationsverstärkers verstärkt. Gleichzeitig werden auf die Eingänge noch die Ausgänge der Relais 5 und 6 zur Festlegung der Hintergrundhelligkeit addiert. Diese wird mit Hilfe eines Monoflops (74LS221) aus dem Horizontalsynchronsignal gewonnen. Die Breite des neuen Austastsignals ist abgleichbar und in der Amplitude für die Höhe der Hintergrundhelligkeit einstellbar.

Die Relais für die 4 wählbaren Kontrastpegel sitzen an den Ausgängen der vorderen Operationsverstärker, damit die zu schaltenden Pegel nicht extrem klein sind. Die Übergangswiderstände der ausgesuchten Relais bewegen sich im Bereich von 30 Milliohm. Die Signale gehen dann über Treiber für jede der drei Kanäle Rot, Grün und Blau auf den 15 poligen genormten VGA Ausgangsstecker. Die Auswahl eines der 4 Relais (1-4) geschieht mit einem Dekoder 74HC138 (IC9). Dieser wird über die Centronix Schnittstelle programmiert. Die Relais für den Hintergrundhelligkeitspegel (5 und 6) werden ebenfalls über diese Schnittstelle mit Hilfe eines zweiten Decoders 74HC138 angesteuert.

Die Vorrichtung ist hier mit einem Netzteil ausgestattet (Sie könnte auch mittels eines Steckernetzteils betrieben werden). Dazu wird ein Trafo mit zwei Wicklungen benötigt, da für die Operationsverstärker auch eine negative Spannung benötigt wird. Die Operationsverstärker werden mit ±10 Volt gespeist. Alle 3 Spannungen werden jeweils mit einem Festspannungsregler stabilisiert. Die einzelnen integrierten Bausteine sind außerdem mit 100nF Kondensatoren abgeblockt.

Literatur

Priv.-Doz. Dr.sc.nat. D. Methling, Berlin
Dr. W. Jaschinski, Dortmund
Einfluß von Heterophoriekorrektionen auf die binokulare Kontrastempfindlichkeit.
Entnommen: Ophthalmic and Physiological Optics, Vol. 16, Methling, D. und Jaschinski, W.: Contrast sensitivity after wearing prisms to correct for heterophoria, pp 211-215, 1996.
Paul H. Artes, Manchester
Die Pelli-Robson Tafel: Ein Kontrastempfindlichkeitstest für die optometrische Praxis
Sonderdruck der WVAO, 1996, S. 132-139.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Absenkung des Kontrastes einer gebräuchlichen Graphikkarte für die Kontrastempfindlichkeitsmessung der Augen, gekennzeichnet dadurch, daß

   • - eine handelsübliche Graphikkarte mit 8 Bit DA Wandlern (True Color Graphikkarte) verwendet werden kann
   • - der Kontrast programmierbar verringert werden kann
   • - der Pegel für die Hintergrundhelligkeit über Relais in 3 Stufen wählbar ist.