DE3041699A1

DE3041699A1 - Vorrichtung zum erzeugen einer willkuerlich steuerbaren farblichtanzeige

Info

Publication number: DE3041699A1
Application number: DE19803041699
Authority: DE
Inventors: William C. Piedmont Calif. Murr
Original assignee: SYNEMED Inc
Current assignee: SYNEMED Inc
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1981-05-21
Also published as: US4285580A; JPS5668089A

Description

HOEGER₁ STELLRECHT & ^PARTNER3Q4 1

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGART 1

A 44 303 b Anmelders Synemed, Inc.

t - 177 1215.Fourth Street, Berkeley.

30. Oktober 1980 California 94 710, USA

Vorrichtung zum Erzeugen einer will- , kürlich steuerbaren Farblichtanzeige

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Erzeugen einer willkürlich steuerbaren Farblichtanzeige, insbesondere für die Untersuchung des visuellen Farbwahrnehmungsvermögens eines die Färblichtanzeige betrachtenden Probanden.

Die visuelle Farbwahrnehmung ist bekanntermaßen ein sehr subjektiver Vorgang, der äusserst schwierig empirisch zu untersuchen ist. Dies liegt zum Teil darin begründet, dass die Probanden aufgrund komplexer psychologischer und physiologischer Faktoren kaum vorhersehbar auf Farbreize reagieren. Diese Tatsache beruht aber auch auf der weitgehend ungenauen Natur der bisher bekannten Untersuchungsmethoden des visuellen Farbwahrnehmungsvermögens.

Die meisten Untersuchungsmethoden für die Farbtüchtigkeit verwenden Punktmatrizen oder Farbbalkenanordnungen auf dem Probanden gezeigten Testkarten. Dabei wird ganz selten die Beleuchtung der gezeigten Testkarten hinsichtlich Farbwert und Intensität registriert und der Einfluss des Umgebungslichtes berücksichtigt. Andere Untersuchungsmethoden mit beleuchteten Farbfilterkombinationen sind wegen der mangelnden Steuerbarkeit der Beleuchtungsumstände ähnlich fehlerbehaftet. Weiterhin ist keine der bisher bekannten Vorrichtungen in der Lage, bei einer Veränderung des Farbtones und der Farbsättigung der Farblichtanzeige einen kon-

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stanten Hslligkeitswert einzuhalten.

Der Erfindung liegt demgegenüber dia Aufgabe zugrunde, eine willkürlich steuerbare Farblichtquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Helligkeit, der Farbton urddie Farbsättigung der Farblichtanzeige sehr genau gesteuert werden können, so dass beispielsweise das Farbwahrnehmungsvermögen sehr genau unter präzisen und reproduzierbaren Untarsuchungsbedingungen und damit weitgehend objektiv bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lichtquelle, mit welcher Farblichtanzeigen aus beliebigen Kombinationen von drei Grundfarben erzeugbar sind, durch eine Detektorvorrichtung, welche die· jeweilige Farblichtanzeige der Lichtquelle abzufühlen und daraus ein entsprechendes elektrisches Farbsignal zu bilden vermag, durch eine erste Speichervorrichtung für die Speicherung einer Anzahl vorbestimmter Farbsignale, welche fest vorgegebenen Farblichtanzeigen der Lichtquelle entsprechen, durch eine Vergleichervorrichtung für den Vergleich jeweils eines von der Detektorvorrichtung gebildeten Farbsignales mit einem der in der ersten Speichervorrichtung gespeicherten Farbsignale und durch eine Steuervorrichtung, mit welcher in Abhängigkeit von dem Ausgangεsignal der Vergleichervorrichtung die Farblichtanzeige der Lichtquelle entsprechend der jeweils vorgegebenen Farblichtanzeige korrigierbar ist. Dabei bedient sich die Vorrichtung zweckmäßigerweise eines Mikroprozessors, welcher dann auch gleich eine Ausmittelung der Farbsignale vornehmen kann.

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Diese Vorrichtung hat den weiteren Vorteil, dass sie äusserst schnell anspricht, so dass eine Korrektur der Farblichtanzeige praktisch gleichzeitig mit ihrer Auslösung erfolgt und damit für einen Probanden unbemerkbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei sich weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. Die einzige Abbildung zeigt dabei ein gleichzeitig als Flußdiagramm dienendes Blockschaltbild des Ausführungsbeispieles.

Die willkürlich steuerbare Farblichtquelle des Ausführungsbeispieles verwendet eine Kathodenstrahlröhre 1 1 , die als Farbbildröhre ausgebildet ist und die drei Grundfarben blau, grün und rot sowie deren Kombinationen erzeugt. Sie enthält hier für die drei Grundfarben drei getrennte Strahlerzeuger 12, 13 und 14, die auf drei getrennte Leuchtstoffe auf einem Bildschirm 16 der Kathodenstrahlröhre 11 einwirken. Es kann natürlich auch eine Farbbildröhre mit ge meinsamer Elektronenstrahlkanone verwendet werden.

An dem Bildschirm 16 der Kathodenstrahlröhre 11 sind an zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken zwei Fotosensoranordnungen 17 und 18 angebracht, die jeweils aus einem Satz von drei Fotodioden 19 bestehen. Durch entsprechende Lichtfilter sind diese drei Fotodioden 19 jeweils für eine der drei Grundfarben empfindlich. Sie erzeugen dabei ein Ausgangssignal, das der Inten-

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sität der jeweiligen Grundfarbe proportional ist. Auf diese Weise überwachen die beiden Fotosensoranordnungen 17 und 18 die Farblichtanzeige des Bildschirmes an zwei verschiedenen Stellen und liefern ein Farbsignal ,das der Farblichtanzeige genau entspricht.

Die steuerbare Färblichtquelle enthält weiterhin einen Mikroprozessor 21, der die Farbsignale der Fotosensoranordnungen 17 und 18 ausmittelt, um ein mittleres Farbsignal zu bestimmen. Dazu müßten die Farbsignale entweder in einem gesonderten oder in dem Mikroprozessor 21 enthaltenen Analog-Digital-Wandler von der analogen in die digitale Darstellungsform überführt werden.

In einem Speicher 22, der beispielsweise unter Programmsteuerung in einer vorgegebenen Reihenfolge in den Mikroprozessor 21 ausgelesen wird, sind eine Anzahl Farbeinstellwerte abgespeichert, die jeweils aus einem Satz von drei Sättigungswerten für die drei Grundfarben bestehen. In dem Mikroprozessor 21 gelangen sie in einen Speicher 23, der als Umsetzer ausgebildet ist und aus einer Art Verzeichnis für jeden Dreier-Satz von Farbeinsteilwerten einen Dreier-Satz von vorgegebenen Farbsignalen liefert.

Der Mikroprozessor 21 enthält schließlich noch einen Vergleicher 24, der das mittlere Farbsignal der Fotosensoranordnungen 17 und 18 mit dem gewünschten Farbsignal aus dem Speicher 23 vergleicht. Wenn beide Farbsignale sich um mehr als einen vorgegebenen geringen Begrenzerschwellwert unterscheiden, erzeugt der Vergleicher 24 ein Ausgangssignal, das einen Spannungs-

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generator 26 für die drei Strahlerzeuger 12, 13 und 14 dazu veranlaßt, die Betriebsspannungen dieser Strahlerzeuger so zu korrigieren, dass die tatsächliche Farblichtanzeige auf dem Bildschirm 16 im wesentlichen mit der von dem Farbsignal aus dem Speicher 23 und damit von den Farbeinsteilwerten aus dem Speicher 22 verlangten Farblichtanzeige übereinstimmt. Auf diese Weise sieht ein den Bildschirm 16 betrachtender Proband eine Farblichtanzeige, die genau den jeweiligen Farbeinstellwerten aus dem Speicher 22 entspricht.

Die Ausmittelung und das Vergleichen der Farbsignale erfolgt zweckmäßigerweise bei jeder Rasterabtastung des Bildschirmes 16, d. h. sechzig- bzw. fünfzig-mal pro Sekunde. Wenn die Farblichtanzeige der Kathodenstrahlröhre 11 den gewünschten Färbeinstellwerten nicht entspricht, wird dieser Fehler also scheinbar gleichzeitig mit der Auslösung der Farblichtanzeige korrigiert.

In der dargestellten Vorrichtung werden zwei getrenn te Fotosensoranordnungen verwendet, um sicherzustellen, dass sich Ungleichmäßigkeiten hinsichtlich der Konvergenz, der Magnetisierung oder dergleichen gegeneinander aufheben. Die zwei getrennten Fotosensoranordnungen 17 und 18 an zwei verschiedenen Stellen des Bildschirmes 16 gestatten es weiterhin, für Sonderzwekke zwei exakt gesteuerte Farblichtanzeigen auf einem geteilten Bildschirm darzustellen.

Eine mögliche Untersuchungsmethode für das visuelle Farbwahrnehmungsvermögen besteht dann darin, dass zu-

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nächst ein rein weisser Bildschirm 16 dargestellt wird und sodann in einer vorbestimmten Reihenfolge Farbeinstellwerte aus dem Speicher 22 abgerufen werden, welche die Sättigung eines bestimmten Farbtones langsam ansteigen lassen, so dass der Bildschirm 16 sich bei gleichbleibender Helligkeit von rein weiß bis zu der betreffenden Farblichtanzeige hin verändert. Sobald der Proband dann eine Veränderung der Färblichtanzeige bemerkt, betätigt er einen Zeichengeber 27, beispielsweise in Form eines Druckknopfes, so dass der in diesem Augenblick anliegende Farbeinstellwert erfaßt werden kann. Hierzu wird dieser an eine graphische Anzeigevorrichtung 28 weitergegeben, welche z. B. eine Polarkoordinatenanzeige besitzt, in welcher der Winkel dem Farbton und der Radius der prozentualen Farbsättigung entspricht. Anstelle der Anzeigevorrichtung 28 kann auch ein Speicher für das Schwellwertverhalten des Probanden bei den betreffenden Farbsättigungswerten verwendet werden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel können viele bekannte Mikroprozessoren eingesetzt werden, beispielsweise die Typen PDP-11 oder 8080/85; sie sollten durch einen festen Wertspeicher ROM von 30 kByte ergän ζ t werden.

Der Bildschirm 16 kann auch dazu verwendet werden, um Zeichen oder Symbole einer bestimmten Farbe darzustellen. Hierzu müßte dann mit dem Mikroprozessor 21 zusammen eine integrierte Schaltung mit einem Video-Zeichengenerator verwendet und die erforderliche Betriebsspannung für die Strahlerzeuger kurzzeitig in dem Speicher des Mikroprozessors zwischengespeichert

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werden. Wenn dann ein Zeichen oder Symbol der betreffenden Farbe angezeigt werden soll, kann dieser zwischengespeicherte Wert abgerufen werden, so dass das Zeichen oder Symbol mit dem exakten vorgewählten Farbwert auf dem Bildschirm 16 abgebildet wird.

Der Speicher 23 für die gewünschten Färbsignalwerte wird vorteilhafterweise mit Färbsignalwerten einer geeichten Farblichtquelle vorprogrammiert. Auf diese Weise sind die Farblichtanzeigen mit größter Genauigkeit reproduzierbar, die derjenigen der geeichten Farblichtquelle weitgehend entspricht.

Wegen der durch die vorliegende Erfindung erzielbaren Gleichförmigkeit und Normierung der Untersuchungsverfahren für das visuelle Farbwahrnehmungsvermögen können die bekannten fehlerbehafteten derartigen Untersuchungsverfahren in besonders einfacher und vorteilhafter Weise ersetzt werden.

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Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNERgg^ j ggg PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1 A 44 303 b Anmelder: Synemed, Inc. t-177 1215 Fourth Street, Berkeley, 30. Oktober 1980 California 94 710, üSA Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer willkürlich steuerbaren Farblichtanzeige, insbesondere für die Untersuchung des visuellen Farbwahrnehmungsvermögens, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (11), mit v/elcher Farblichtanzeigen aus beliebigen Kombinationen von drei Grundfarben erzeugbar sind, durch eine Detektorvorrichtung (17), (18), welche die jeweilige Farblichtanzeige der Lichtquelle (11) abzufühlen und daraus ein entsprechendes elektrisches Farbsignal zu bilden vermag, durch eine erste Speichervorrichtung (23) für die Speicherung einer Anzahl vorbestimmter Farbsignale, welche fest vorgegebenen Farblichtanzeigen der Lichtquelle (11) entsprechen, durch eine Vergleichervorrichtung (24) für den Vergleich jeweils eines von der Detektorvorrichtung (17, 18) gebildeten Farbsignales mit einem der in der ersten Speichervorrichtung (23) gespeicherten Farbsignale

und durch eine Steuervorrichtung (26), mit welcher in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Vergleichervorrichtung (24) die Färblichtanzeige der Lichtquelle (11) entsprechend der jeweils vorgegebenen Farblichtanzeige korrigierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Kathodenstrahlröhre (11) ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ein Betriebsspannungsgenerator (26) für die Elektronenstrahlerzeuger (12, 13, 14) der Kathodenstrahlröhre (11) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorvorrichtung (17, 18) einen Satz von drei Fotodioden (19) enthält, welche mit Hilfe von Lichtfiltern auf je eine der drei Grundfarben anzusprechen vermögen»

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorvorrichtung zwei Fotosensor-Anordr.ungen (17, 18) aufweist, welche auf unterschiedliche Bereiche des Bildschirmes (16) der Kathodenstrahlröhre (11) gerichtet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Speichervorrichtung (22) für eine Anzahl vorbestimmter, den vorgegebenen Farblichtanzeigen der Lichtquelle (11) entsprechender Farbeinstellwerte vorgesehen ist, mit welcher die Farbeinstellwerte in einer vorgegebenen Reihenfolge der ersten Speichervorrichtung (23) zuführbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einem Probanden bedienbare Zeichengebervorrichtung (27) vorhanden ist, mit welcher ein, zweckmäßigerweise einem von dem Probanden in der Farblichtanzeige erkennbaren Schwellwert-Farbsättigungswert entsprechender Farbein-

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stellwert markierbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine graphische Anzeigevorrichtung (28) vorgesehen ist, mit welcher von dem Probanden markierte Farbeinsteilwerte aufzeichenbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichervorrichtung (24) eine Schwellwert-Begrenzung für ihr Ausgangssignal bei unter einen vorbestimmten Wert absinkenden Farbsignalunterschieden aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der fest vorgegebenen Farblichtanzeigen der Lichtquelle (11) durch Vergleich mit einer geeichten Farblichtquelle gewonnen sind.

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