DE19724141C2

DE19724141C2 - Night vision glasses

Info

Publication number: DE19724141C2
Application number: DE19724141A
Authority: DE
Inventors: Gerd Jakob; Marius Jurca; Michael Marschall; Arnulf Reuter
Original assignee: Jurca Optoelektronik GmbH
Current assignee: Jurca Optoelektronik GmbH
Priority date: 1997-06-07
Filing date: 1997-06-07
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2017-06-08
Also published as: DE19724141A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachsichtbrille nach dem Ober begriff des Hauptanspruchs.The invention relates to glasses after the upper concept of the main claim.

Brillenartige Vorrichtungen, mit welchen das Sehvermögen von Personen verbessert werden sollen, sind in unterschied licher Ausführungsform bekannt. Im einzelnen kann es dabei darum gehen, ein beeinträchtigtes Sehvermögen zu korrigieren, wie etwa eine Farbblindheit, eine Dämme rungs- oder Nachtblindheit oder dergleichen. Ziel derar tiger Vorrichtungen kann aber auch sein, das normale, gesunde Sehvermögen des Benutzers zu steigern.Glasses-like devices with which the eyesight of people to be improved are different Licher embodiment known. In particular, it can going to be impaired eyesight to correct, like a color blindness, a dam or night blindness or the like. Target derar devices can also be the normal, to increase healthy eyesight of the user.

Bekannte brillenartige Vorrichtungen, wie sie etwa im DE- GM 92 17 643 beschrieben sind, taugen nur beschränkt zum Einsatz in der Dämmerung und in der Dunkelheit, da die Empfindlichkeit der eingesetzten elektronischen Kamera im sichtbaren Wellenlängenbereich ihre Grenzen hat. Daher ist es bekannt, in solchen Fällen mit dem Prinzip der "Restlichtverstärkung" zu arbeiten. Dies bedeutet jedoch einen sehr großen apparativen und elektronischen Aufwand und ist vergleichsweise teuer.Known glasses-like devices, such as those in DE GM 92 17 643 are only of limited use for use in twilight and in the dark, because the sensitivity of the electronic camera used has its limits in the visible wavelength range. Therefore it is known in such cases with the principle of "Residual light amplification" to work. However, this means a very large amount of equipment and electronics and is comparatively expensive.

In der DE 44 41 550 C1 ist eine Nachtsichtbrille der eingangs genannten Art beschrieben. Hier wird das Sicht feld des Benutzers mit einer Infrarot-Lichtquelle aus geleuchtet, für deren Licht die elektronische Kamera empfindlich ist. Diese Infrarot-Lichtquelle schaltet sich aber nicht automatisch ein und aus, sodaß mit einem hohen Energieverbrauch zu rechnen ist, auch wenn die Blitzfrequenz, mit der die Infrarot-Lichtquelle betrieben wird, entsprechend dem Umgebungslicht erhöht oder reduziert wird.In DE 44 41 550 C1 night vision glasses are the described above. Here is the point of view field of the user with an infrared light source illuminated, for whose light the electronic camera is sensitive. This infrared light source switches but not automatically on and off, so with one high energy consumption can be expected, even if the Flash frequency with which the infrared light source is operated is increased according to the ambient light or is reduced.

Die DE 40 35 457 C2 betrifft die Steuerelektronik zum Betrieb einer Infrarot-Lichtquelle eines Video-Über wachungssystems. Diese umfaßt einen Schwellenwert-Schalt kreis, der ein aufintegriertes Videosignal mit einem Schwellenwert vergleicht und bei Unterschreiten dieses Schwellenwerts die Infrarot-Lichtquelle einschaltet. Dieses System eignet sich so für Nachtsichtbrillen nicht, bei denen sich die Beleuchtungsverhältnise sehr rasch ändern können.DE 40 35 457 C2 relates to the control electronics for Operation of an infrared light source of a video over security system. This includes a threshold switch circle, which is an integrated video signal with a Compares the threshold value and falls below it Threshold turns on the infrared light source. This system is not suitable for night vision glasses, where the lighting conditions change very quickly can change.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine preiswerte Nachtsichtbrille der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich auch zum Einsatz bei sehr geringen Lichtintensi täten des Umgebungslichtes eignet, einen geringen Energie verbrauch besitzt und auch bei rasch wechselnden Beleuch tungsverhältnissen einsetzbar ist.The object of the present invention is an inexpensive To create night vision glasses of the type mentioned at the outset, which can also be used with very low light intensity ambient light, low energy consumption and even with rapidly changing lighting conditions can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of Claim 1 solved.

Aus energetischen Gründen wird erfindungsgemäß eine Betriebsart eingesetzt, die automatisch die Infrarot- Lichtquelle je nach den äußeren Lichtverhältnissen einschal tet. Durch geeignete Wahl des Schwellenwertes entscheidet die Steuerelektronik selbst, wann die Zusatzbeleuch tung durch die Infrarot-Lichtquelle eingeschaltet werden muß und wann diese auch wieder abgeschaltet werden kann.For energetic reasons, according to the invention Operating mode, which automatically uses the infrared Switch on the light source depending on the external lighting conditions tet. Decides by suitable choice of the threshold the control electronics themselves when the additional lighting be switched on by the infrared light source must and when it can be switched off again.

Der Schwellenwert-Schaltkreis arbeitet mit einem oberen und einem unteren Schwellenwert, die für eine Hysterese im Ein- und Ausschalten der Infrarot-Lichtquelle sorgen, derart, daß Instabilitäten im Betrieb der Infrarot-Lichtquelle vermieden werden. Hierdurch läßt sich bei rasch wechselndem Umgebungslicht verhindern, daß der Benutzer einem "Gewitter" verwirrender unterschiedlicher Hellig keiten ausgesetzt wird.The threshold circuit works with an upper one and a lower threshold, which is required for a hysteresis in Ensure that the infrared light source is switched on and off, such that instabilities in the operation of the infrared light source be avoided. This allows you to quickly changing ambient light prevent the user a "thunderstorm" confusing different brightness is exposed.

Eine deutliche weitere Energieeinsparung läßt sich dann erzielen, wenn die Steuerelektronik die Infrarot-Licht quelle synchron zum Betrieb der elektronischen Kamera gepulst betreibt. Auf diese Weise läßt sich ohne Nachteile bei der Ausleuchtung des Sichtfeldes der elektronischen Kamera während der Taktzeiten, in denen die elektronische Kamera ohnehin nicht für einfallendes Licht empfindlich ist, eine Belastung der Batterie vermeiden. Bei kleinerer Baugröße der verwendeten LED kann so dieselbe effektive Lichtleistung erzielt werden.A significant further energy saving can then be achieved achieve when the control electronics use the infrared light source synchronous to the operation of the electronic camera pulsed operates. In this way, there are no disadvantages when illuminating the field of vision of the electronic Camera during the cycle times when the electronic Camera not sensitive to incident light anyway is to avoid stressing the battery. With smaller ones The size of the LED used can be the same effective Light output can be achieved.

Bei dem im automatischen Betrieb der Nachtsichtbrille verwendeten Sensor kann es sich im einfachsten Fall um ein gesondertes Bauteil bekannter Bauart handeln. Mit der Bereitstellung dieses separaten Sensors sind jedoch Kosten verbunden. Diese lassen sich dann vermeiden, wenn der Lichtsensor von der elektronischen Kamera selbst gebildet ist, aus dessen Bilddaten in der Bildaufberei tungselektronik ein Signal für die Gesamthelligkeit gewonnen wird. Mit diesem Signal wird dann der Schwellwert- Schaltkreis innerhalb der Steuerelektronik beaufschlagt.With the automatic operation of the night vision glasses In the simplest case, the sensor used can be act as a separate component of known type. With the provision of this separate sensor however associated costs. These can then be avoided if the light sensor from the electronic camera itself is formed, from whose image data in the image processing electronics a signal for the overall brightness is won. With this signal the threshold value Circuit within the control electronics acted upon.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigenAn embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing; Show it

Fig. 1: schematisch die physische Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Nachtsichtbrille; Fig. 1: schematically the physical design of a night vision glasses according to the invention;

Fig. 2: das Blockdiagramm der in der Nachtsichtbrille von Fig. 1 zum Einsatz kommenden Elektronik zur Aussteuerung der Infrarot-Lichtquelle; . FIG. 2 shows the block diagram of coming in the night vision goggles of Figure 1 for use electronics for modulation of the infrared light source;

Fig. 3: ein Flußdiagramm der Entscheidungsabläufe in der Elektronik von Fig. 2. FIG. 3 shows a flowchart of the decision-making processes in the electronics of Fig. 2.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht die Nachtsichtbrille aus zwei Hauptkomponenten, nämlich einem Brillenteil 1 und einem Taschenteil 2, die über ein elektrisches Kabel 3 miteinander verbunden sind.As can be seen in FIG. 1, the night vision glasses consist of two main components, namely a glasses part 1 and a pocket part 2 , which are connected to one another via an electrical cable 3 .

Das Brillenteil 1 umfaßt ein in üblicher Weise zu tragen des Brillengestell 4, an dem folgende Komponenten befestigt sind: Mindestens eine dämmerungstaugliche elektronische Kamera 5, ein Lichtsensor 6, eine Infrarot-Lichtquelle 7, sowie für jedes Auge ein elektronisches Display 8 mit der zugehörigen Betrachtungsoptik. Das von der elektronischen Kamera 5 aufgenommene Bild wird in bekannter, hier nicht näher erläuterter Weise durch eine Bildaufbereitungselek tronik verarbeitet und auf den Displays 8 so zur Wiedergabe gebracht, daß der Benutzer das elektronisch bearbeitete Bild betrachten kann. Die Bildverarbeitungselektronik kann teilweise direkt im Brillenteil 1 vorgesehen sein; soweit hierfür größere oder schwere Komponenten eingesetzt werden, sind diese jedoch vorteilhafterweise im Taschenteil 2 untergebracht.The glasses part 1 comprises a way of wearing the glasses frame 4 in the usual way, to which the following components are attached: at least one twilight-compatible electronic camera 5 , a light sensor 6 , an infrared light source 7 , and for each eye an electronic display 8 with the associated viewing optics . The image taken by the electronic camera 5 is processed in a known, not explained here by an image processing electronics electronics and displayed on the displays 8 so that the user can view the electronically processed image. The image processing electronics can partially be provided directly in the glasses part 1 ; insofar as larger or heavy components are used for this, they are advantageously accommodated in the pocket part 2 .

Das Taschenteil 2 enthält darüber hinaus eine Batterie 9, eine Steckdose 10 für Peripheriegeräte, beispielsweise eine externe Infrarot-Lichtquelle sowie die ganze oder Teile der Zusatzelektronik, welche die Funktion der in das Brillenteil 5 eingebauten Infrarot-Lichtquelle 7 steuern. Das Taschenteil 2 kann mittels eines Riemens 11 an der Schulter des Benutzers getragen werden.The pocket part 2 also contains a battery 9 , a socket 10 for peripheral devices, for example an external infrared light source, and all or part of the additional electronics which control the function of the infrared light source 7 built into the glasses part 5 . The pocket part 2 can be worn on the shoulder of the user by means of a strap 11 .

Die bereits angesprochene Elektronik zur Steuerung der Infrarot-Lichtquelle 7 ist als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt. Zu erkennen sind schematisch die Infrarot- Lichtquelle 7, der Lichtsensor 6, sowie eine Steuereinheit 10, welche entsprechend dem vom Lichtsensor 6 empfangenen Signal und den von außen her eingegebenen Schaltzuständen die Infrarot-Lichtquelle 7 mit Strom versorgt.The already mentioned electronics for controlling the infrared light source 7 is shown as a block diagram in FIG. 2. The infrared light source 7 , the light sensor 6 , and a control unit 10 , which supplies the infrared light source 7 with current in accordance with the signal received by the light sensor 6 and the switching states entered from the outside, can be seen schematically.

Die Steuereinheit 10 läßt sich wiederum schematisch in einen einstellbaren Schwellwertschaltkreis 10a und einen ebenfalls einstellbaren Betriebsartenschaltkreis 10b unterteilen. Über eine erste Schalteinrichtung 11 lassen sich am Schwellwertschaltkreis 10a ein oberer und ein unterer Schwellwert einstellen, die in unten beschriebener Weise zum automatischen Ein- und Auschalten der Infrarot- Lichtquelle 7 verwendet werden. Eine zweite Schalteinrich tung 12 ermöglicht es, die in Fig. 2 dargestellte Steuer einheit 10 in den folgenden Betriebsarten zu betreiben: In der ersten Betriebsart ist die Infrarot-Lichtquelle 7 dauerhaft ausgeschaltet und in der zweiten dauerhaft eingeschaltet. Diese beide Betriebsarten bedürfen selbst verständlich keiner näheren Erläuterung.The control unit 10 can in turn be divided schematically into an adjustable threshold circuit 10 a and an also adjustable operating mode circuit 10 b. Via a first switching device 11 , an upper and a lower threshold value can be set on the threshold circuit 10 a, which are used in the manner described below for automatically switching the infrared light source 7 on and off. A second switching device 12 makes it possible to operate the control unit 10 shown in FIG. 2 in the following operating modes: in the first operating mode the infrared light source 7 is switched off permanently and in the second it is switched on permanently. Of course, these two operating modes do not require any further explanation.

In einer dritten Betriebsart wird die Infrarot-Lichtquelle 7 automatisch betrieben. Der logische Ablauf in diesem Automatikbetrieb wird nunmehr anhand der Fig. 3 erläu tert, welche ein logisches Flußdiagramm darstellt.In a third operating mode, the infrared light source 7 is operated automatically. The logical sequence in this automatic mode will now be explained with reference to FIG. 3, which represents a logical flow chart.

Nach dem Einschalten der Steuereinheit 10 (Kästchen 20 in Fig. 3) wird zunächst der Reihe nach abgefragt, ob durch den Betriebsartenschalter 12 überhaupt eine Infrarot- Beleuchtung angefordert wird und danach, ob eine automa tische Betriebsart gewünscht ist. Die beiden entsprechenden Entscheidungspunkte tragen in Fig. 3 das Bezugszeichen 21 und 22. Ist die automatische Betriebsart der Infrarot- Lichtquelle 7 gewählt, so werden im Kasten 23 sowohl der Lichtsensor 6 im Brillenteil 1 als auch der Schwellwert schaltkreis 10a innerhalb der Steuereinheit 10 aktiviert. Der Lichtsensor 6 mißt nunmehr die Intensität des Außen lichtes und wandelt diese in ein entsprechendes, dem Schwellwertschaltkreis 10a zugeführtes Signal zu. Liegt dieses Signal oberhalb des am Schwellwertschalter 11 eingestellten oberen Grenzwertes, was am Entscheidungspunkt 24 von Fig. 3 festgestellt wird, so wird die Automatik betriebsart wieder abgeschaltet (Kästschen 25). Die Elektronik kehrt zum Eingang des Entscheidungspunktes 24 zurück. After switching on the control unit 10 (box 20 in Fig. 3), it is first queried in order whether infrared mode lighting is requested at all by the mode switch 12 and then whether an automatic operating mode is desired. The two corresponding decision points have the reference numerals 21 and 22 in FIG. 3. If the automatic operating mode of the infrared light source 7 is selected, both the light sensor 6 in the glasses part 1 and the threshold circuit 10 a within the control unit 10 are activated in the box 23 . The light sensor 6 now measures the intensity of the outside light and converts this into a corresponding, the threshold circuit 10 a supplied signal. If this signal is above the upper limit value set at the threshold switch 11 , which is determined at decision point 24 in FIG. 3, the automatic operating mode is switched off again (box 25 ). The electronics return to the entry of decision point 24 .

Liegt die Intensität des Außenlichtes unterhalb des oberen Schwellwertes, schreitet die Elektronik zum Ent scheidungspunkt 26 fort. Dort wird geprüft, ob die In tensität des Außenlichtes über einem unteren Schwellwert liegt. Ist dies der Fall, wird im Entscheidungspunkt 27 die Frage beantwortet, ob die Infrarot-Lichtquelle 7 bereits automatisch bestromt wird. Ist dies der Fall, schreitet die Logik zum Kästchen 28 fort, in dem die Bestromung der Infrarot-Lichtquelle 7 aufrechterhalten wird. Vom Kästchen 28 kehrt die Steuereinheit 10 wieder zum Eingang des Entscheidungspunktes 24 zurück. Die Schleife über die Kästchen 24, 26, 27, 28 wird solange durchlaufen, wie die oben beschriebenen Intensitätsver hältnisse des Außenlichtes, ermittelt durch den Licht sensor 6, unverändert anhalten.If the intensity of the outside light is below the upper threshold value, the electronics advance to decision point 26 . There it is checked whether the intensity of the outside light is above a lower threshold. If this is the case, the question is answered in decision point 27 whether the infrared light source 7 is already being energized automatically. If this is the case, the logic proceeds to box 28 , in which the energization of the infrared light source 7 is maintained. From box 28 , control unit 10 returns to the entry of decision point 24 . The loop over the boxes 24 , 26 , 27 , 28 is run through as long as the above-described intensity ratios of the outside light, determined by the light sensor 6 , stop unchanged.

Stellt der Schwellwertschaltkreis 10a bei den oben ge schilderten Intensitätsverhältnissen des Außenlichtes (Licht liegt unter der oberen aber über dem unteren Schwellwert) fest, daß die IR-Automatik noch nicht läuft, so kehrt die Logik auf direktem Wege, also unter Um gehung des Kästchens 28, direkt zum Eingang des Ent scheidungspunktes 24 zurück. Die automatische Bestromung der Infrarot-Lichtquelle 7 findet also (noch) nicht statt.If the threshold circuit 10 a at the above-described intensity ratios of the external light (light is below the upper but above the lower threshold) determines that the IR automatic is not yet running, the logic returns directly, i.e. bypassing the box 28 , directly back to the entrance of decision point 24 . The automatic energization of the infrared light source 7 does not (yet) take place.

Nunmehr sei angenommen, daß die Intensität des Außen lichtes absinkt, und zwar soweit, daß die vom Licht sensor 6 gemessene Außenlichtintensität (auch) unter den unteren Schwellwert abfällt. In diesem Falle wird den Ent scheidungspunkt 27, in dem geprüft wird, ob die Infra rot-Lichtquelle 7 bereits leuchtet, übersprungen. Die Logik schreitet direkt zum Kästchen 28 fort, so daß also in jedem Falle die Infrarot-Lichtquelle 7 eingeschal tet bzw. deren Bestromung aufrechterhalten wird. Durch die beiden geschilderten Schwellwerte wird eine Instabilität der Steuereinheit 10 im Grenzbereich der Intensität des Außenlichtes verhindert.Now it is assumed that the intensity of the outside light drops, to the extent that the outside light intensity measured by the light sensor 6 (also) falls below the lower threshold. In this case, the decision point 27 , in which it is checked whether the infrared light source 7 is already lit, is skipped. The logic proceeds directly to box 28 , so that in any case the infrared light source 7 is switched on or its current supply is maintained. The two threshold values described prevent instability of the control unit 10 in the limit range of the intensity of the outside light.

Wird am Entscheidungspunkt 24 festgestellt, daß die vom Lichtsensor 6 gemessene Intensität des Außenlichtes (von vorn herein oder nach einer bestimmten Zeit wieder) oberhalb des oberen Schwellwertes liegt, wird im Käst chen 25 die Infrarot-Lichtquelle ausgeschaltet. Die Elektronik kehrt wieder zum Eingang des Entscheidungs punktes 24 zurück.If it is found at decision point 24 that the intensity of the outside light measured by the light sensor 6 (from the beginning or again after a certain time) is above the upper threshold value, the infrared light source is switched off in box 25 . The electronics return to the entrance of decision point 24 .

Alle oben beschriebenen Schleifen werden zyklisch durch laufen, so daß also eine kontinuierliche Überwachung der Intensität des Außenlichtes und eine entsprechende, energiesparende Aussteuerung der Infrarot-Lichtquelle 7 gewährleistet ist.All of the loops described above are cyclical, so that continuous monitoring of the intensity of the outside light and a corresponding, energy-saving control of the infrared light source 7 is ensured.

Eine zusätzliche Energieeinsparung kann dadurch erzielt werden, daß die Infrarot-Lichtquelle 7 nicht kontinuier lich sondern gepulst betrieben wird. Bei gepulstem Be trieb sollte ein Synchronisation mit der Bildaufnahme der elektronischen Kamera 5 erfolgen. Eine Infrarotbeleuch tung findet also nur dann und nur solange statt, wie diese von der elektronischen Kamera 5 überhaupt verwertet werden kann.An additional energy saving can be achieved in that the infrared light source 7 is not operated continuously but pulsed. In the case of pulsed operation, synchronization with the image recording of the electronic camera 5 should take place. An infrared lighting device only takes place and only as long as it can be used by the electronic camera 5 at all.

Claims

1. Night vision glasses with

a) an eyeglass frame which carries:
- a) at least one electronic camera;
- b) at least one display that can be viewed by the user;
b) an image evaluation electronics, which processes the image taken by the electronic camera and provides an output signal for controlling the display;
c) an infrared light source, which is arranged on the eyeglass frame so that it illuminates the field of view of the electronic camera African,

characterized in that

a) the glasses frame ( 4 ) additionally carries a sensor ( 6 ) which detects the intensity of the outside light in the field of vision of the electronic camera;
b) control electronics ( 10 ) for operating the infrared light source ( 7 ) are provided which comprise a threshold value circuit ( 10 a) which compares the signal generated by the sensor ( 6 ) with at least one threshold value and the infrared The light source ( 7 ) switches on when the signal generated by the sensor ( 6 ) falls below this threshold, whereby
c) the threshold value circuit ( 10 a) operates with an upper and a lower threshold value, which ensure a hysteresis in the switching on and off of the infrared light source ( 7 ), such that instabilities in the operation of the infrared light source ( 7 ) be avoided.

2. Night vision glasses according to claim 1, characterized in that the control electronics ( 10 ) operates the infrared light source ( 7 ) in synchronism with the operation of the electronic camera ( 5 ) pulsed.

3. Night vision glasses according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the light sensor from the electro African camera itself is formed from its image data in the image processing electronics a signal for the Overall brightness is gained.