DE69700005T2 - Freihändiges Beleuchtungssystem mit Mundsteuerung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein freihändiges Beleuchtungssystem, und insbesondere ein mit dem Mund zu steuerndes Beleuchtungssystem.
• Mit dem Mund zu steuernde Beleuchtungasysteme werden auf dem Gebiet der Luftfahrt verwendet, wo sie an den Helmen der Piloten oder des Flugpersonals befestigt werden. Während der Nachtflüge ermöglichen sie zum Beispiel die Beleuchtung des Cockpits, das Lesen von Karten, die Sichtbarmachung schlecht beleuchteter Instrumente oder auch Tätigkeiten in dunklen Bereichen wie z.B. dem Laderaum des Luftfahrzeugs.
• US-A-5 083 246 beschreibt einen Flugzeug-Fliegerhelm mit einem Beleuchtungssystem, das durch die Zunge oder die Lippen des Benutzers gesteuert wird und Beleuchtungsmittel und Schaltmittel aufweist, um die Beleuchtung zu verriegeln oder zu entriegeln.
• Damit solche Beleuchtungssysteme praktisch anzuwenden sind, muß eine einfache Bewegung des Mundes, insbesondere eine Bewegung der Unterlippe, eine mühelose Inbetriebnahme der Beleuchtung ermöglichen.
• Aus diesem Grund sind die üblichen mundgesteuerten Beleuchtungssysteme im allgemeinen mit Tastschaltern ausgestattet, die dem Fachmann unter dem Namen "Microswitch" gut bekannt sind und den Vorteil haben, mit geringem Kraftaufwand umgeschaltet werden zu können. Es wird daran erinnert, daß ein Tastschalter eine Kontaktträger-Lamelle aufweist, die unter Spannung in einer ersten gewölbten Stellung montiert wird, wobei die Lamelle unter der Wirkung eines mittels eines Steuerorgans ausgeübten Drucks in eine zweite Stellung kippen kann. So dient die Kraft, die der Benutzer mit seiner Lippe auf das Steuerorgan ausübt, einfach dazu, die Lamelle kippen zu lassen, wobei der elektrische Kontakt zwischen inneren Kontaktklötzen des Schalters durch die Elastizität der Lamelle gewährleistet wird. Als weiterer Vorteil erzeugt das Kippen der Lamelle ein charakteristisches Klicken begleitet von einer Tastwirkung aufgrund des Nachlassens der elastischen Spannung. Schließlich findet man im Handel Modelle von Tastschaltern, die mit Hebeln ausgestattet sind, welche die Steuerkraft noch weiter reduzieren, die dann weniger als 10 Gramm betragen kann.
• Dagegen haben die Tastschalter den Nachteil, nicht die Verriegelung der Beleuchtung zu ermöglichen, da die Kontaktträger-Lamelle in ihre ursprüngliche Stellung zurückkehrt, wenn das Steuerorgan losgelassen wird. Der Benutzer wird somit gezwungen, während der Benutzungszeiten seine Lippe in Anlage auf dem Schalter zu halten.
• Aus diesem Grund sind andere übliche Systeme zur mundgesteuerten Beleuchtung mit Verriegelungsschaltern oder sogenannten einrastenden Drucktasten (push switchs) versehen. Obwohl sie die Verriegelung der Beleuchtung ermöglichen, haben die Verriegelungsschalter jedoch den Nachteil, nicht ergonomisch zu sein. In der Tat hat das Steuerorgan eines Verriegelungsschalters, im allgemeinen eine Drucktaste, eine eingedrückte Stellung und eine gelöste Stellung, so daß die Strecke, über die sich die Lippe bewegen muß, um die Drucktaste zu erreichen, bei der Verriegelung oder der Entriegelung der Beleuchtung nicht die gleiche ist. Dieser Nachteil ist besonders dann bei der Verwendung spürbar, wenn der Benutzer versucht, die Entfernung zwischen seinem Mund und der Drucktaste so einzustellen, daß diese letztere weit genug entfernt ist, um ihn nicht am Sprechen zu hindern, und gleichzeitig nahe genug ist, um kein übermäßiges Ziehen der Lippe zum Zeitpunkt der Steuerung zu erfordern. Ein weiterer Nachteil der Verriegelungsschalter ist es außerdem, daß sie eine große Steuerkraft erfordern, die im besten Fall 100 Gramm beträgt. Dies erklärt sich durch die Tatsache, daß der elektrische Kontakt zwischen den inneren Kontaktklötzen eines Verriegelungsschalters von Federn gewährleistet wird, so daß die auf die Drucktaste auszuübende Kraft, um sie in die eingedrückte Stellung zu bringen, den Widerstand der Federn überwinden muß. Um diesen zweiten Nachteil zu beseitigen, könnte man einen Verriegelungsschalter mit einem Hebel versehen, wie man es mit den Tastschaltern macht, aber dies würde den oben erwähnten ergonomischen Nachteil vergrößern, da der Hebel die Abstände zwischen der eingedrückten Stellung und der gelösten Stellung vervielfachen würde.
• Allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist es also, ein mundgesteuertes Beleuchtungssystem vorzusehen, das verriegelt werden kann und gleichzeitig ergonomisch ist.
• Genauer gesagt, möchte die Erfindung die folgenden Vorteile erzielen:
• - eine geringe Krafteinwirkung auf das Steuerorgan der Beleuchtung, zum Beispiel zwischen 10 und 60 Gramm,
• - die Aufrechterhaltung der Beleuchtung, wenn der Benutzer das Steuerorgan losläßt,
• - einen konstanten Abstand zwischen dem Steuerorgan und der Lippe, unabhängig davon, ob die Beleuchtung eingeschaltet ist oder nicht.
• Diese Ziele werden mit einem mit dem Mund zu steuernden Beleuchtungssystem erreicht, das Beleuchtungsmittel und Schaltmittel aufweist, um die Beleuchtung zu verriegeln oder zu entriegeln, bei dem die Schaltmittel einen mit geringem Kraftaufwand zu betätigenden Tastschalter aufweisen, der elektrisch mit einem bistabilen elektronischen Schalter gekoppelt ist, wobei die Beleuchtung durch den bistabilen elektronischen Schalter verriegelt wird und der bistabile elektronische Schalter vorn Tastschalter gesteuert wird.
• Der bistabile elektronische Schalter kann einfach hergestellt werden, zum Beispiel mittels einer D-Kippstufe.
• Gemäß einer Ausführungsform steuert der bistabile elektronische Schalter die Beleuchtungsmittel mit Hilfe mindestens eines Transistors.
• Gemäß einer Ausführungsform sind der Tastschalter und die Beleuchtungsmittel in einem ersten Beleuchtungsgehäuse angeordnet und der bistabile elektronische Schalter ist in einem zweiten Gehäuse angeordnet.
• Gemäß einer Ausführungsform ist das Beleuchtungsgehäuse am Ende einer biegsamen Stange montiert. Das andere Ende der biegsamen Stange kann Befestigungsmittel aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie gleitend auf einem Halter für ein Mikrophon montiert werden können.
• Gemäß einer Ausführungsform enthält das System Beleuchtungsmittel für den sichtbaren Bereich, Beleuchtungsmittel für den Infrarotbereich und einen allgemeinen Schalter mit drei Stellungen, der es ermöglicht, zwischen einer Stellung für die Beleuchtung im sichtbaren Bereich, einer Stellung für die Beleuchtung im Infrarotbereich und einer Stellung für das Ausschalten der Beleuchtung zu wählen.
• Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen genauer aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemä ßen Beleuchtungssystems im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren hervor.
• Figur 1 zeigt einen Flugzeug-Fliegerhelm, der mit einem Mikrophon und einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem ausgestattet ist.
• Figur 2 zeigt genauer das Mikrophon und das Beleuchtungssystem aus Figur 1.
• Figur 3 zeigt im Profil einen Teil eines erfindungsgemäßen Beleuchtungsgehäuses und sein Steuerorgan.
• Figur 4 zeigt das elektrische Schaltbild eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs systems.
• Figur 1 zeigt einen Flugzeug-Fliegerhelm 1, der mit einem Mikrophon 2 und einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem 3 ausgestattet ist. Figur 2 zeigt genauer das Mikrophon 2 und das Beleuchtungssystem 3. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem 3 enthält ein Beleuchtungsgehäuse 30, das in üblicher Weise mit zwei Grünlicht-LED-Dioden 31 und einer Infrarotlicht-LED-Diode 32 ausgestattet ist, die für Flüge mit Nachtsichtbrille vorgesehen ist. Das Beleuchtungsgehäuse ist an das Ende einer biegsamen Stange 33 montiert, deren anderes Ende am Fernbereich 21 (partie distale) eines Halters 22 befestigt ist, der das Mikrophon 2 trägt. Hier enthält der Fernbereich 21 des Halters des Mikrophons zwei parallele Stäbe 21-1 und 21-2, auf denen ein Befestigungsteil 34 der biegsamen Stange 33 gleitend montiert ist, wobei die Stellung des Befestigungsteils 34 durch eine Klemmschraube blockiert werden kann. Am Ende der biegsamen Stange 33 hat das Beleuchtungsgehäuse 30 eine längliche Form, die im wesentlichen gekrümmt ist, um sich an die abgerundete Form des Mikrophons 2 anzupassen.
• Wie in Figur 3 zu sehen, enthält das Beleuchtungsgehäu se 30 einen mit geringem Kraftaufwand zu betätigenden Tastschalter 35, dessen Steuerorgan 36 ein Hebel 36-1 ist, der auf eine Drucktaste 36-2 einwirkt. In üblicher Weise hat der Hebel 36-1 die Form einer Metall- oder Kunststoffzunge, die zum Mund des Piloten hin ausgerichtet ist. Aufgrund der biegsamen Stange 33, des gleitenden Befestigungsteils 34 und der besonderen Form des Beleuchtungsgehäuses 30 kann das Beleuchtungsgehäuse 30 so nahe wie möglich am Mikrophon 2 angeordnet werden, so daß der Hebel 36-1 leicht zugänglich ist. Der Schalter 35 ist zum Beispiel ein Microswitch der Serie "Subminiature micro switch series SM", der von der Firma ZIPPY in den Handel gebracht wird und der mit einer Krafteinwirkung von etwa 30 Gramm umgeschaltet werden kann.
• Erfindungsgemäß wird der Schalter 35 mit einem bistabilen elektronischen Schalter kombiniert, von dem ein Ausführungsbeispiel weiter unten in Bezug auf Figur 4 näher beschrieben wird. Die Funktion des bistabilen Schalters ist es, den Zustand des Beleuchtungssystems zu speichern, d.h. zu verriegeln, nachdem der Schalter 35 betätigt wurde. Wenn also der Benutzer mit seiner Lippe (oder seiner Zunge) auf den Hebel 36-1 drückt, wird die Beleuchtung eingeschaltet und der Hebel kann losgelassen werden. Um das Beleuchtungsgehäuse 30 auszuschalten, muß der Benutzer den Hebel 36-1 von neuem betätigen.
• Aufgrund einer solchen Kombination einer mechanischen Einschaltfunktion und einer elektronischen Verriegelungsfunktion profitiert der Benutzer von den Vorteilen des Tastschalters, die bereits in der Einleitung erläutert wurden (geringe Krafteinwirkung, Abstand zwischen dem Hebel 36-1 und dem Mund des Benutzers konstant, Klickwirkung, Tastwirkung), und profitiert virtuell von den Vorteilen der Verriegelungsschalter.
• Hier befindet sich die elektronische Funktion in einem zweiten Gehäuse 37, das im Nahbereich 24 (partie proximale) des Halters 21 des Mikrophons befestigt ist, wobei das Gehäuse 37 über ein Stromkabel 38 mit dem Beleuchtungsgehäuse 30 verbunden ist. Dieses zweite Gehäuse 37 ist weiter mit einem allgemeinen Schalter 39 mit drei Schaltstellungen versehen, der es ermöglicht, zwischen einer einer Stellung für die Beleuchtung im sichtbaren Bereich (Grünlicht-Dioden), einer Stellung für die Beleuchtung im Infrarotbereich (Rotlicht-Diode) und einer Stellung für das Ausschalten der Beleuchtung zu wählen, bei der eine Einwirkung auf den Hebel 36-1 die Beleuchtung nicht einschaltet.
• Figur 4 zeigt das elektrische Schaltbild des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 3. Die bistabile elektronische Schaltung wird hier mittels einer D-Kippstufe 40 hergestellt, deren invertierender Ausgang /Q an den Steuereingang D zurückgeführt wird. Der Takteingang CLK der D-Kippstufe wird vom Ausgangssignal des Tastschalters 35 gesteuert, dessen Eingang eine Spannung Vcc zur Speisung des Systems empfängt. Wenn der Benutzer also mit seiner Lippe einen Druck auf den Hebel 36-1 ausübt, empfängt der Eingang CLK einen Spannungsimpuls, der den Zustand der D-Kippstufe verändert, wobei der Ausgang Q abwechselnd auf den Wert 1 (Vcc) oder (Masse) übergeht, je nach dem vorherigen Zustand der Kippstufe. Um den Spannungsimpuls zu formen, ist der Eingang CLK über einen hochohmigen Pull-down-Widerstand R1 in Parallelschaltung mit einem Kondensator C1 mit Masse, und über einen ebenfalls hochohmigen Pull-up-Widerstand R2 mit der Spannung Vcc verbunden. Die Widerstände R1 und R2 liegen z.B. auf 10 kΩ bzw. 100 kΩ.
• Der Ausgang Q der D-Kippstufe wird an eine Eingangsklemme 39-1 des allgemeinen Schalters 39 mit drei Stellungen angelegt. Der Schalter 39 besitzt drei Ausgangsklemmen 39-2, 39-3, 39-4, die je einer der drei oben erwähnten Möglichkeiten entsprechen: Beleuchtung im sichtbaren Bereich (grün), Beleuchtung außer Betrieb, Beleuchtung im Infrarotbereich. Die Klemme 39-2 steuert die Basis eines Transistors 41 zur Steuerung der Grünlicht-Dioden 31 mittels eines hochohmigen Pull-down-Widerstands R3 und eines Puffer-Widerstands R4. Die Klemme 39-3 ist nicht angeschlossen. Die Klemme 39-4 steuert die Basis eines Transistors 42 zur Steuerung der Infrarotlicht-Diode 32 mittels eines hochohmigen Pull-down- Widerstands R5 und eines Puffer-Widerstands R6. Die Grünlicht-LED-Dioden 31 und die Infrarotlicht-Diode 32 empfangen an ihren Kathoden die Speisespannung Vcc, und ihre Anoden sind über Puffer-Widerstände R7, R8, R9 mit den Kollektoren der Transistoren 41 bzw. 42 verbunden, deren Emitter mit Masse verbunden sind. Wenn so zum Beispiel der allgemeine Schalter 39 in der Stellung der Beleuchtung im sichtbaren Bereich ist und der Benutzer kurzzeitig den Hebel 36-1 des mit geringem Kraftaufwand zu betätigenden Schalters 35 betätigt, geht der Ausgang Q der D-Kippstufe auf 1 und macht den Transistor 41 leitend, wodurch die Grünlicht-Dioden 31 gespeist werden. Um die Dioden 31 auszuschalten, muß der Benutzer von neuem den Schalter 35 betätigen, damit der Ausgang Q auf 0 geht.
• Wie bereits erwähnt, sind diese verschiedenen elektronischen Elemente im Gehäuse 37 der Figur 2 angeordnet, mit Ausnahme des Schalters 35 und der Dioden 31, 32, die fest mit dem Beleuchtungsgehäuse 30 verbunden sind. Außerdem kann das Gehäuse 37 Akkumulatoren aufweisen, die die Speisung mit der Spannung Vcc gewährleisten.
• Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Herstellung eines Beleuchtungssystems für einen Flugzeug-Fliegerhelm begrenzt. Aufgrund der ergonomischen Vorteile des erfindungsgemäßen Systems können andere Anwendungen vorgesehen werden, insbesondere die Herstellung von Beleuchtungssystemen für behinderte Personen, die Herstellung von freihändigen Infrarot-Fernsteuerungssystemen, die von behinderten Personen, auf dem Gebiet der Chirurgie zur Inbetriebnahme verschiedener Geräte (Respirationsapparate, Lasergeneratoren usw.) während einer Operation, auf dem industriellen Sektor usw. verwendet werden können. Auch kann die vorliegende Erfindung zur Herstellung von Zielsystemen angewandt werden, wobei die oben beschriebenen Dioden durch eine oder mehrere Laserdioden ersetzt werden. So muß in der vorliegenden Patentanmeldung der Begriff "Beleuchtung" so verstanden werden, daß er allgemein die Aussendung eines Lichtstrahls bezeichnet, unabhängig davon, ob dieser Lichtstrahl dazu bestimmt ist, Gegenstände zu beleuchten, ein Gerät zu steuern, oder ein Ziel zu bezeichnen.

Claims (10)

1C Mit dem Mund zu steuerndes Beleuchtungssystem (3), das Beleuchtungsmittel (31, 32) und Schaltmittel (35, 40, 41, 42) aufweist, um die Beleuchtung zu verriegeln oder zu entriegeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel einen mit geringem Kraftaufwand zu betätigenden Tastschalter (35) aufweisen, der elektrisch mit einem bistabilen elektronischen Schalter (40) gekoppelt ist, wobei die Beleuchtung durch den bistabilen elektronischen Schalter (40) verriegelt wird und der bistabile elektronische Schalter vom Tastschalter (35) gesteuert wird.

2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, bei dem der bistabile elektronische Schalter eine D-Kippstufe (40) aufweist.

3. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der bistabile elektronische Schalter die Beleuchtungsmittel (31, 32) mit Hilfe mindestens eines Transistors (41, 42) steuert.

4. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Tastschalter (35) und die Beleuchtungsmittel (31, 32) in einem ersten Beleuchtungsgehäuse (30) angeordnet sind und der bistabile elektronische Schalter (40) in einem zweiten Gehäuse (37) angeordnet ist.

5C Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Beleuchtungsgehäuse (30) aufweist, das am Ende einer biegsamen Stange (33) montiert ist.

6. Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, bei dem das andere Ende der biegsamen Stange (33) Befestigungsmittel (34) auf weist, die so ausgebildet sind, daß sie gleitend auf einem Halter (21, 22) für ein Mikrophon (2) montiert werden können.

7. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Beleuchtungsmittel für den sichtbaren Bereich (31), Beleuchtungsmittel (32) für den Infrarotbereich und einen allgemeinen Schalter (39) mit drei Stellungen (39-2, 39-3, 39-4) aufweist, der es ermöglicht, zwischen einer Stellung für die Beleuchtung im sichtbaren Bereich, einer Stellung für die Beleuchtung im Infrarotbereich und einer Stellung für das Ausschalten der Beleuchtung zu wählen.

8. Beleuchtungssystem nach Anspruch 7, das mindestens eine Grünlicht-LED-Diode (31) und eine Infrarotlicht-LED-Diode (32) aufweist.

9. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Beleuchtungsgehäuse (30) aufweist, das eine im wesentlichen gekrümmte, längliche Form aufweist, so daß es sich an die runde Form eines Mikrophons (2) anpaßt.

10. Luftfahrzeug-Fliegerhelm (1), der ein Beleuchtungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.