DE102004040148A1

DE102004040148A1 - Lichtschutzbrille

Info

Publication number: DE102004040148A1
Application number: DE102004040148A
Authority: DE
Inventors: Frank Rutz; Martin Prof. Koch
Original assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Current assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-03-09

Abstract

Eine Lichtschutzbrille (1) mit einem Brillengestell (2) hat mindestens eine Kamera (3a, 3b) und mindestens eine elektronische Anzeigeeinheit (7a, 7b) an dem Brillengestell (2) zur Darstellung eines von der mindestens einen Kamera (3a, 3b) aufgenommenen Bildes vor dem Auge eines die Lichtschutzbrille (1) tragenden Benutzers, wobei die Lichtschutzbrille (1) zur Kapselung der Augen des Benutzers von der Umgebung und Darstellung der Umgebung ausschließlich über die mindestens eine Anzeigeeinheit (7a, 7b) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschutzbrille mit einem Brillengestell.
Hohe Lichtintensitäten, wie sie insbesondere bei vielen Lasern vorkommen, gefährden das menschliche Auge. Bei Unfällen mit starken Lichtquellen bleiben in der Regel permanente Schädigungen von Hornhaut, Augenlinse und/oder Netzhaut der betroffenen Person.

Es sind beispielsweise aus dem US-Patent 5,828,437 Lichtschutzbrillen bekannt, die transmittive Optiken aufweisen. Zumeist werden hierzu getönte Gläser verwendet, die für den jeweiligen Einsatzzweck geeignete Transmissionscharakteristiken aufweisen. Zum Schutz vor dem Einfluss von Schweißlichtbögen in der Schweißtechnik sind Lichtschutzbrillen mit Flüssigkristallelementen bekannt, deren Transmissionsgrad bei erhöhtem Lichteinfall reduziert wird.

Beim Arbeiten mit Lasern weisen die bekannten Lichtschutzbrillen das Problem auf, dass das Licht des Wellenlängenbereichs des intensiven Lasers mit einem Filterglas blockiert wird. Wenn an einem solchen Laserstrahl gearbeitet werden soll, zum Beispiel Justieren des Laserstrahls, ist gerade das Licht dieses Laserstrahls völlig unsichtbar. Dabei besteht eine erhöhte Verletzungsgefahr beispielsweise indem der Benutzer mit der Hand oder einem Werkzeug versehentlich in den Laserstrahl gerät. Die Folgen können Verbrennungen der Haut oder Reflektionen sein, die unkontrolliert abstrahlen und das Auge der arbeitenden oder einer anderen Person treffen.

Wenn bei den herkömmlichen Lichtschutzbrillen der direkte Strahl auf die Optik der Lichtschutzbrille trifft, wird diese in der Regel derart beschädigt, dass der Lichtschutz rapide nachlässt. Vor allem bei ultrakurze Lichtpulse aussendenden Lasern übersteigt die Spitzenleistung schnell die spezifizierte Leistungsgrenze der herkömmlichen Laserschutzbrillen und die Schutzfunktion bricht binnen Sekundenbruchteilen zusammen.

Zudem muss je nach Anwendung für verschiedene Wellenlängen und Strahlungsleistungen in der Regel eine dafür vorgesehene Schutzbrille verwendet werden, damit ein ausreichender Schutz gemäß der Spezifikation der Lichtschutzbrille gewährleistet ist. In optischen Laboren werden mitunter aber mehrere Laser- oder sonstige Lichtquellen unterschiedlichster Wellenlängen und Leistungen gleichzeitig betrieben. Hierfür gibt es dann keinen geeigneten Augenschutz mehr.

Selbsttönende oder elektronisch geregelte Flüssigkristallelemente erfüllen nur geringe Schutzklassen und reagieren verhältnismäßig träge.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Lichtschutzbrille mit einem Brillengestell zu schaffen, um die Augen eines Benutzers vor intensiver Lichtstrahlung unabhängig vom jeweiligen Spektralbereich zu schützen und dennoch eine nahezu vollständige Übersicht über die Umgebungsbedingungen zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird mit der Lichtschutzbrille erfindungsgemäß gelöst durch mindestens eine Kamera und mindestens eine elektronische Anzeigeeinheit an dem Brillengestell zur Darstellung eines von der mindestens einen Kamera aufgenommenen Bildes vor dem Auge eines eine Laserschutzbrille tragenden Benutzers, wobei die Lichtschutzbrille zur Kapselung der Augen des Benutzers von der Umgebung und Darstellung der Umgebung ausschließlich über die mindestens eine Anzeigeeinheit vorgesehen ist.

Im Unterschied zu den herkömmlichen mit Schutzgläsern arbeitenden Lichtschutzbrillen wird nunmehr vorgeschlagen, die Lichtschutzbrille aus Kamera und Anzeigeeinheit aufzubauen, so dass die Augen des Benutzers durch die Lichtschutzbrille gekapselt und damit vollständig geschützt sind. Mit der Kamera wird dann das Bild der Umgebung aufgenommen. Die intensive Lichtstrahlung kann dann nur die Kamera ganz oder teilweise zerstören. Der Ausfall einzelner Sensorzellen in der Kamera ist dabei relativ unkritisch. Das von der Kamera aufgenommene Bildsignal wird elektronisch zur Anzeigeeinheit geleitet, die für den Benutzer dann ein völlig ungefährliches Bild im Spektralbereich der Kamera darstellt. Gefährlich Lichtstrahlung bleibt damit sichtbar, ohne dass das Auge des Benutzers gefährdet wird.

Vorzugsweise ist mindestens eine Kamera an dem Brillengestell selbst beispielsweise im typischen Abstand der Augen vor den Augen eines Benutzers auf der Rückseite der Anzeigeeinheit angeordnet, so dass die Kamera das Bild der Umgebung in einer Perspektive aufnimmt, die annähernd der Perspektive des menschlichen Auges des Benutzers entspricht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Kameras zur Stereoskopieaufnahme und zwei Anzeigeeinheiten vorgesehen sind, wobei jedem Auge des Benutzers jeweils eine Kamera und eine Anzeigeeinheit zugeordnet wird. Die aus zwei Perspektiven durch die Kamera aufgenommenen Bilder zeigen, wie zwei menschliche Augen, durch Überlagerung der von den beiden Augen des Benutzers gesehenen auf den beiden Anzeigeeinheiten dargestellten Abbildungen ein räumliches Bild.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Kamera Mittel zum automatischen Einstellen der Bildschärfe, der Belichtungszeit und/oder der Blende hat.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn Bildbearbeitungsmittel basierend auf bekannten Bildanalysemethoden als Hard- oder Software vorgesehen sind, um die Lichtintensität ausgewählter Bildpunkte und/oder Bildbereiche durch Erhöhung oder Verminderung der Lichtintensität der Bildpunkte zu regeln.

Zusätzlich oder optional hierzu kann auch eine Fernsteuerung für Mittel der Kamera zum Einstellen der Bildschärfe, Lichtintensität und/oder Vergrößerung vorgesehen sein.

Das Brillengestell hat vorzugsweise eine integrierte Batterieaufnahme, so dass die Lichtschutzbrille autark ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Kamera, beispielsweise eine Schwarz-Weiß-Kamera, zur Detektion und Anzeige von sichtbarer bis naher Infrarotstrahlung mit der mindestens einen Anzeigeeinheit vorgesehen ist. Damit ist es möglich, dem Benutzer neben dem mit den Augen ansonsten ohnehin sichtbaren Strahlen auch unsichtbare Infrarotstrahlen anzuzeigen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 – eine perspektivische Frontansicht einer erfindungsgemäßen Lichtschutzbrille;
2 – eine perspektivische Rückseitenansicht der Lichtschutzbrille aus 1.
Die 1 lässt eine Lichtschutzbrille 1 insbesondere zum Schutz vor Laserstrahlen mit einem Brillengestell 2 erkennen. Eine linke und rechte Kamera 3a, 3b ist auf den oberen vorderen Rand des Brillengestells 2 so montiert, dass diese ein Bild annähernd in der Perspektive eines vom rechten und linken Auge des Benutzers wahrgenommenes Bild aufzeichnen. Die elektronischen Bilddaten, die von der jeweiligen Kamera 3a, 3b aufgenommen wurden, werden an eine Anzeigeeinheit geleitet, die auf der Rückseite der Frontfläche 4 des Brillengestells 2 angeordnet sind. Die Frontfläche 4 ist lichtabschwächend, lichtbegrenzend oder sogar lichtundurchlässig für intensive Lichtstrahlen, insbesondere für Laserlicht. Auch die an die Frontfläche 4 angrenzenden Seiten 5 sind zum Schutz der menschlichen Augen des Benutzers vorgesehen und sind entsprechend lichtabschwächend, lichtbegrenzend oder lichtundurchsichtig. Die Frontfläche 4 und die Seiten 5 sind vorzugsweise lichtabsorbierend und kaum reflektierend. Damit werden die Augen des Benutzers durch die Idealerweise lichtundurchlässige Lichtschutzbrille 1 von der Umgebung vollständig gekapselt oder zumindest ausreichend vor intensiver Strahlung abgeschirmt. Diese Umgebung wird dem Benutzer indirekt mittels einer Kamera 3 und Anzeigeeinheit dargestellt.
Weiterhin ist mindestens eine Batterieaufnahme 6a, 6b an dem Brillengestell 2 vorgesehen, um die elektronischen Kameras 3a, 3b und die Anzeigeeinheiten sowie gegebenenfalls Bildsignalverarbeitungseinrichtungen zur Bearbeitung der von den Kameras 3a, 3b aufgenommenen Bilder beispielsweise durch Filterung aufzubereiten.
Die 2 lässt eine perspektivische Rückseitenansicht des Brillengestells 2 aus der 1 erkennen. Es wird deutlich, dass für das rechte und das linke Auge jeweils eine Anzeigeeinheit 7a, 7b auf der Rückseite der Frontfläche 4 des Brillengestells 2 angeordnet sind, um den Benutzer das von der rechten und linken Kamera 3a, 3b jeweils aufgezeichnete Bild anzuzeigen. Auf diese Weise wird eine Stereoaufnahme ermöglicht.
Die mindestens eine Kamera 3a, 3b hat vorzugsweise Autofocusmittel zum automatischen Einstellen der Bildschärfe. Damit wird ohne Zutun des Benutzers sichergestellt, dass die anvisierten Objekte scharf aufgezeichnet und angezeigt werden.
Optional kann eine Fernbedienung für die Kameras 3a, 3b zum manuellen Einstellen der Bildschärfe vorgesehen sein. Neben der Bildschärfe können gegebenenfalls auch die Vergrößerung vom Weitwinkel- bis zum Teleobjektiv, die Helligkeit, der Kontrast etc. justiert werden.
Mit der Lichtschutzbrille 1 wird das Auge eines Benutzers vollständig vor gefährlicher Lichtstrahlung geschützt, ohne jedoch größere, häufig relevante Spektralbereiche so abzublocken, dass die eigentliche Tätigkeit behindert wird. Dies wird durch Isolierung der Augen vollständig von der Umgebungslichtstrahlung mit der elektronischen Lichtschutzbrille erreicht, die durch eine Kamera-Anzeigeeinheit-Kombination 3, 7 eine Sichtfähigkeit gewährt.

Claims

Lichtschutzbrille (1) mit einem Brillengestell (2), gekennzeichnet durch mindestens eine Kamera (3a, 3b) und mindestens eine elektronische Anzeigeeinheit (7a, 7b) an dem Brillengestell (2) zur Darstellung eines von der mindestens einen Kamera (3a, 3b) aufgenommenen Bildes vor dem Auge eines die Lichtschutzbrille (1) tragenden Benutzers, wobei die Lichtschutzbrille (1) zur Kapselung der Augen des Benutzers von der Umgebung und Darstellung der Umgebung ausschließlich über die mindestens eine Anzeigeeinheit (7a, 7b) vorgesehen ist.
Lichtschutzbrille (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera (3a, 3b) an dem Brillengestell (2) angeordnet ist.
Lichtschutzbrille (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Kameras (3a, 3b) zur Stereoskopieaufnahme und zwei Anzeigeeinheiten (7a, 7b), wobei jedem Auge des Benutzers jeweils eine Kamera (3a, 3b) und eine Anzeigeeinheit (7a, 7b) zugeordnet ist.
Lichtschutzbrille (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera (3a, 3b) Mittel zum automatischen Einstellen der Bildschärfe, der Belichtungszeit und/oder der Blende hat.
Lichtschutzbrille (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bildbearbeitungsmittel zur automatischen Regelung der Lichtintensität ausgewählter Bildpunkte oder Bildbereiche des aufgenommenen Bildes.
Lichtschutzbrille (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fernsteuerung für Mittel zum Einstellen der Bildschärfe, Lichtintensität und/oder Vergrößerung der mindestens einen Kamera (3a, 3b).
Lichtschutzbrille (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in das Brillengestell (2) integrierte Batterieaufnahme (6a, 6b).
Lichtschutzbrille (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera zur Detektion und Anzeige von sichtbarer bis naher Infrarotstrahlung mit der mindestens einen Anzeigeeinheit (7a, 7b) ausgebildet ist.