DE3716425A1 - Vorrichtung zum automatischen messen eines fernseh(betrachtungs)abstands - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Messen des Fernseh(betrachtungs)abstands zwecks Bestim­ mung, ob sich ein Fernsehzuschauer in einem gegebenen Abstand vor dem Fernsehgerät befindet. Diese Vorrich­ tung arbeitet auf der Grundlage der Differenz zwischen der Zeit, zu der von einem Ultraschall(wellen)-Sendeteil des Fernsehgeräts emittierte Ultraschallwellen von einem vor dem Fernsehgerät befindlichen Objekt reflektiert wer­ den, und der Zeit, zu welcher diese reflektierten Ultra­ schallwellen von einem Ultraschall-Empfangsteil des Fern­ sehgeräts empfangen werden.

Wenn ein Fernsehzuschauer beim Fernsehen einen zu klei­ nen Abstand vom Gerät einhält, kann allgemein sein Seh­ vermögen eine Schwächung durch die vom Bild auf dem Fern­ sehgerät abgestrahlten Ultraviolettstrahlen erfahren.

Aus diesem Grund ist es erforderlich festzustellen, ob sich ein Fernsehzuschauer innerhalb eines gegebenen Ab­ stands vom Gerät aufhält oder nicht, und ihm ggf. zu melden, daß er sich auf den gegebenen Abstand vom Fern­ sehgerät zurückziehen sollte.

Ein bisheriges Fernsehgerät, das an seiner Stirnfläche mit Ultraschall-Sende- und -Empfangsteilen ausgestattet ist, ist so ausgelegt, daß Ultraschallwellen vom Sende­ teil emittiert, von einem vor dem Fernsehgerät befind­ lichen Objekt reflektiert und dann vom Empfangsteil empfangen werden. Dabei wird die Entfernung zwischen dem Fernsehgerät und dem Objekt anhand der Dichte oder Größe der am Ultraschall-Empfangsteil empfangenen Ultra­ schallsignale gemessen. Nachteilig an dieser bisherigen Vorrichtung ist damit, daß die Dichte oder Größe der vom Objekt reflektierten Ultraschallsignale je nach den physi­ kalischen Eigenschaften des vor dem Fernsehgerät befind­ lichen Objekts stark schwankt, so daß es unmöglich ist, den genauen Abstand zwischen dem Fernsehgerät und dem Objekt zu messen, worunter die Zuverlässigkeit dieser Vorrichtung leidet.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Vor­ richtung zum automatischen Messen eines Fernseh(betrach­ tungs)abstands zwecks genauer Bestimmung des Abstands zwischen dem Fernsehgerät und einem Objekt, unabhängig von den physikalischen Eigenschaften des vor dem Fern­ sehgerät befindlichen Objekts.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird die konstante Übertragungsgeschwin­ digkeit der Ultraschallwelle insofern genutzt, als auf ihrer Grundlage die Zeit zwischen der Emission oder dem Aussenden der Ultraschallwellen vom Ultraschall-Sende­ teil und dem Empfang derselben am Ultraschall-Empfangs­ teil nach ihrer Reflexion von einem Objekt erfaßt oder gemessen und damit der Abstand zwischen dem Fernsehgerät und dem Objekt anhand der gemessenen Zeit bestimmt wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:.

Fig. 1 ein Schaltbild einer zum automatischen Messen eines Fernseh(betrachtungs)abstands dienenden Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 zur Erläuterung der Vorrichtung nach Fig. 1 dienende graphische Darstellungen von Ausgangs­ wellenformen an den jeweiligen Teilen.

Gemäß Fig. 1 sind bei einem Ultraschall(wellen)-Sende­ teil 10 der (die) Ausgang(sseite) eines Impuls-Oszilla­ tors 1, 2, der Impulssignale verschiedener Perioden er­ zeugt, über ein UND-Glied 3 und einen Widerstand R 1 mit der Basis eines Transistors Q 1, der Emitter des Tran­ sistors Q 1 mit der Basis eines Transistors Q 2 und ein Ultraschall-Oszillator 4 mit dem Kollektor des Tran­ sistors Q 2 verbunden. Bei einem Ultraschall-Empfangs­ teil 20 ist ein Mikrophon (mike) 5 zum Empfangen von Ultraschallwellen mit einem Widerstand R 14 und auch über einen Widerstand R 15 mit der invertierenden Ein­ gangsklemme eines Operationsverstärkers 6 verbunden. Ein Sägezahngenerator 30 ist dadurch gebildet, daß der Kollektor eines Transistors Q 3, der über Widerstände R 5- R 7 und einen Operationsverstärker 7 eine konstante Spannung abgibt, an einen Kondensator C 1 und den Kollek­ tor eines Transistors Q 4 angeschlossen ist und die Basis des Transistors Q 4 mit dem Ausgang des Impulsoszillators 2 des Ultraschall-Sendeteils 10 über einen Widerstand R 4 verbunden ist. In einem Rechteckwellen-Wandlerteil 40 sind der Ausgang des Sägezahngenerators 30 über einen Widerstand R 8 an die invertierende Eingangsklemme eines Vergleichsverstärkers 8 und der Knotenpunkt zwischen Widerständen R 9 und R 10 mit der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Vergleichsverstärkers 8 verbunden. In einem Fernseh(betrachtung)-Entfernungsmeßteil 50 sind die Ausgänge des Rechteckwellen-Wandlerteils 40 und des Ultraschall-Empfangsteils 20 mit der Eingangs­ klemme eines UND-Glieds 9, die Ausgangsklemme des UND- Glieds 9 über einen Widerstand R 11 mit einem Kondensa­ tor C 2 und der Knotenpunkt (contact) zwischen letzteren über einen Widerstand R 12 mit einem Widerstand R 13 ver­ bunden. Der Ausgang des Meßteils 50 ist über einen Ver­ zögerungsteil 60 mit der Basis eines Videoverstärker- Transistors Q 5 eines Videoverstärkerteils 70 verbunden.

Die beschriebene Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt:.

Die Impulsoszillatoren 1 und 2 des Ultraschall-Sende­ teils 10 liefern die bei (A) bzw. (B) in Fig. 2 ge­ zeigten Impulsschwingungssignale. Am Ausgang des UND- Glieds 3 werden damit die bei (C) in Fig. 2 gezeigten Impulssignale ausgegeben, die das Durchschalten und Sperren der Transistoren Q 1 und Q 2 über den Wider­ stand R 1 steuern, so daß vom Ultraschalloszillator 4 Ultraschallwellen erzeugt und an der Vorderseite des Fernsehgeräts emittiert werden. Die emittierten Ultra­ schallwellen werden vom Fernsehzuschauer oder einem Objekt reflektiert, wenn dieser bzw. dieses sich vor dem Fernsehgerät befindet, und sodann vom Mikrophon 5 des Ultraschall-Empfangsteils 20 empfangen.

Da hierbei die Übertragungs- oder Ausbreitungsgeschwin­ digkeit der Ultraschallwellen einer konstanten Schall­ geschwindigkeit (340 m/s) entspricht, ist die Zeit von dem Augenblick, zu dem die Ultraschallwellen von einem reflektierenden Körper reflektiert werden, bis zum Augen­ blick ihres Empfangs am Ultraschall-Empfangsteil 20 der doppelten Entfernung zwischen dem Ultraschall-Sendeteil 10 und dem reflektierenden Körper proportional. Dabei steuern die vom Impulsoszillator 2 des Ultraschall- Sendeteils 10 abgegebenen Schwingungssignale das Durch­ schalten und Sperren des Transistors Q 4 über den Wider­ stand R 4 des Sägezahngenerators 30, so daß am Ausgang des letzteren bei (D) in Fig. 2 gezeigte konstante Sägezahn­ wellensignale abgegeben werden.

Dies bedeutet, daß in einem Zustand, in welchem der Impuls­ oszillator 2 ein Signal eines niedrigen Potentials abgibt, der Transistor Q 4 sperrt, so daß der Kondensator C 1 mit dem konstanten Strom von einem Konstantstromversorgungs­ teil aus den Widerständen R 5- R 7, dem Operationsverstärker 7 und dem Transistor Q 3 aufgeladen und damit die Ladespan­ nung des Kondensators C 1 erhöht wird, während dann, wenn der Impulsoszillator 2 ein Impulssignal eines hohen Poten­ tials abgibt, der Transistor Q 4 durchschaltet, so daß die Ladespannung des Kondensators C 1 schnell über den Tran­ sistor Q 4 entladen und ein bei (D) in Fig. 2 gezeigtes konstantes Sägezahnwellensignal am Ausgang des Sägezahn­ generators 30 abgegeben wird. Dieses Sägezahnwellensignal wird über den Widerstand R 8 an die invertierende Eingangs­ klemme des Vergleichsverstärkers 8 angelegt und mit der an seiner nicht-invertierenden Eingangsklemme anliegenden Bezugsspannung Vref verglichen, so daß ein bei (E) in Fig. 2 gezeigtes Rechteckwellensignal an der Ausgangs­ klemme des Vergleichsverstärkers 8 erscheint. Die Zeit­ (spannen) T 1 und T 2 des hohen bzw. des niedrigen Poten­ tials des vom Rechteckwellen-Wandlerteil 40 abgegebenen Rechteckwellensignals werden durch die durch die Größen oder Werte der Widerstände R 9 und R 10 festgelegte Bezugs­ spannung Vref bestimmt.

Das vom Rechteckwellen-Wandlerteil 40 gelieferte Recht­ eckwellensignal einer konstanten Periode wird an die eine Eingangsklemme des UND-Glieds 9 im Fernseh(abstand)- Entfernungsmeßteil 50 angelegt. Wenn sich in diesem Augen­ blick, wie erwähnt, ein Fernsehzuschauer oder ein reflek­ tierendes Objekt vor dem Fernsehgerät befindet und die Ultraschallsignale vom Mikrophon 5 des Empfangsteils 20 empfangen werden, werden die Ultraschallsignale im Opera­ tionsverstärker 6 invertiert und verstärkt und sodann an die andere Eingangsklemme des UND-Glieds 9 im Meßteil 50 angelegt. Wie erwähnt, ist die Übertragungszeit vom Augen­ blick des Emittierens der Ultraschallwellen vom Ultraschall- Sendeteil 10 bis zu ihrem Empfang am Ultraschall-Empfangs­ teil 20 der doppelten Entfernung zum reflektierenden Kör­ per proportional, so daß am Ausgang des Operationsverstär­ kers 6 das Ultraschallwellen-Sendesignal mit einer gegebe­ nen Zeitverzögerung ausgegeben wird. Die Wellenform (F 1) gemäß Fig. 2 veranschaulicht für den Fall, wenn sich ein reflektierender Körper ein kurzes Stück vor dem Fernseh­ gerät befindet, daß der Operationsverstärker 6 ein Impuls­ signal mit einer gegebenen, der Entfernung proportionalen Zeitverzögerung t 1- t 2 abgibt; die Wellenform (F 2) ge­ maß Fig. 2 zeigt, daß in dem Fall, in welchem sich ein reflektierender Körper in einer größeren Entfernung vor dem Fernsehgerät befindet, der Operationsverstärker 6 ein Impulssignal mit einer der Entfernung proportionalen Zeit­ verzögerung t 1- t 2 liefert. Wenn somit zu diesem Zeitpunkt ein Impulssignal hohen Potentials vom Ultraschall-Empfangs­ teil 20 (vgl. (F 1) in Fig. 2) während der Zeit(spanne) T 1 abgegeben wird, während welcher ein Signal eines hohen Potentials zur Ausgangsklemme des UND-Glieds 9 (vgl. (G) in Fig. 2) ausgegeben wird, wird dieses Signal hohen Poten­ tials dem Kondensator C 2 (zum Aufladen) über den Wider­ stand R 11 eingespeist, so daß vom Meßteil 50 ein (hoch­ pegeliges) Signal eines hohen Potentials abgegeben wird. Falls jedoch die Zeit, zu welcher die Ultraschallwellen vom Ultraschall-Empfangsteil 20 empfangen werden, derart weiter verzögert wird, daß ein Signal eines hohen Poten­ tials (vgl. (F 2) in Fig. 2) am Ausgang des Ultraschall- Empfangsteils 20 während der Zeitspanne T 2 erscheint, während welcher der Rechteckwellen-Wandlerteil 40 ein Signal niedrigen Potentials liefert, werden die (niedrig­ pegeligen) Signale niedrigen Potentials kontinuierlich zur Ausgangsklemme des UND-Glieds 9 ausgegeben, so daß am Ausgang des Meßteils 50 ein Signal niedrigen Poten­ tials abgegeben wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung entspricht der Zu­ stand, in welchem der Meßteil 50 an seinem Ausgang ein Signal eines hohen Pegels liefert, einem Fall, in wel­ chem sich ein reflektierender Körper innerhalb eines bestimmten Abstands vor dem Fernsehgerät befindet.

Das vom Fernseh(betrachtungs)abstand-Meßteil 50 ge­ lieferte Signal des hohen Potentials wird dem Verzöge­ rungsteil 60 eingespeist. Wenn daher am Eingang des Verzögerungsteils 60 ständig Signale eines hohen Poten­ tials während einer längeren Zeit als einer vorgegebe­ nen Verzögerungszeit T 3 anliegen, liefert der Verzöge­ rungsteil 60 ein bei (H) in Fig. 2 gezeigtes Signal eines hohen Potentials, das den Videoverstärker-Tran­ sistor Q 5 über die Diode D 1 des Videoverstärkerteils 70 zum Sperren bringt, so daß auf dem Fernsehgerät kein Bild erscheint und damit dem Zuschauer gemeldet wird, daß er sich innerhalb eines gegebenen Abstands vor dem Fernsehgerät befindet.

Wenn sich der Zuschauer daraufhin aus dem gegebenen Abstand vor dem Fernsehgerät zurückzieht, werden - wie beschrieben - Signale niedrigen Potentials fortlaufend zur Ausgangsklemme des UND-Glieds 9 ausgegeben, so daß die Ladespannung des Kondensators C 2 entladen und da­ mit ein Signal niedrigen Potentials am Ausgang des Meßteils 50 geliefert wird. Infolgedessen erscheint ein Signal niedrigen Potentials unmittelbar am Aus­ gang des Verzögerungsteils 60, wodurch der Videover­ stärkerteil 70 normal angesteuert wird.

Um dem Zuschauer oder Anwender genügend Zeit für die manuelle Bedienung des Fernsehgeräts und die Betrach­ tung des auf diesem wiedergegebenen Bilds zu geben, wird am Ausgang des Verzögerungsteils 60 ein Signal hohen Potentials abgegeben, nachdem dem Verzögerungs­ teil 60 ein Signal hohen Potentials für eine längere Zeit als eine gegebene Zeit(spanne) T 3 eingespeist worden ist.

Mit der beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung kann somit festgestellt werden, ob sich ein Zuschauer innerhalb eines (einer) gegebenen Abstands oder Ent­ fernung vor dem Fernsehgerät aufhält; dies erfolgt auf der Grundlage der Zeit von dem Augenblick, zu dem ein vom Ultraschall-Sendeteil emittiertes Ultra­ schallsignal von einem reflektierenden Körper reflek­ tiert oder zurückgeworfen wird, bis zum Empfang des (reflektierten) Signals am Ultraschall(wellen)-Empfangs­ teil. Auf diese Weise kann der Fernseh(betrachtungs)­ abstand unabhängig von der Menge oder Größe der vom reflektierenden Körper zurückgeworfenen Ultraschall­ wellen genau gemessen werden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum automatischen Messen eines Fernseh(betrach­ tungs)abstands, bei der von einem Ultraschallwellen-Sende­ teil (10) emittierte Ultraschallwellen von einem vor ihm befindlichen reflektierenden Körper reflektierbar und von einem Ultraschallwellen-Empfangsteil (20) empfangbar sind, gekennzeichnet durch einen Sägezahngenerator (30) zum Er­ zeugen von Sägezahnwellen durch Synchronisation mit bzw. in dem Zeitpunkt, zu dem Ultraschallwellen vom Ultra­ schallwellen-Sendeteil (10) emittiert werden, einen Recht­ eckwellen-Wandlerteil (40) zum Umwandeln der vom Sägezahn­ generator (30) gelieferten Sägezahnwellensignale in Recht­ eckwellensignale, einen Fernseh(betrachtungs)-Entfernungs­ meßteil (50) zur Lieferung eines Signals eines hohen Potentials als Fernseh(betrachtungs)abstand-Meßsignal in dem Fall, daß die Ultraschallwellen-Empfangssignale zum Ultraschallwellen-Empfangsteil (20) in einem Zustand aus­ gegeben werden, in welchem ein Signal hohen Potentials vom Rechteckwellen-Wandlerteil (40) geliefert wird, und einen Verzögerungsteil (60) zum Ausgeben eines Signals eines hohen Potentials für die Beendigung der Ansteuerung eines Videoverstärkerteils (70) in dem Fall, daß die Signale hohen Potentials vom Entfernungsmeßteil (50) während mindestens einer vorgegebenen Zeit ausgegeben werden.