DE19933397A1

DE19933397A1 - Augenschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE19933397A1
Application number: DE1999133397
Authority: DE
Inventors: Lothar Ertl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-01-25
Also published as: WO2001007276A1

Abstract

Eine Augenschutzvorrichtung gegen von einer Strahlungsquelle einfallende Strahlung ist mit einer Ortungseinrichtung (3) für die Strahlungsquelle, einer Augenpositions-Erfassungseinrichtung (4) für die Augenposition, einem transparenten, flächigen Blendenträger zur Erzeugung eines Blendenfleckes und einer zentralen Rechen- und Steuereinrichtung (2) versehen. Letztere erzeugt durch entsprechende Ansteuerung des Blendenträgers (5) einen Blendenfleck (9) auf dem Blendenträger (5), der die Blendwirkung der Strahlungsquelle gezielt herabsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Augenschutzvorrichtung gegen von einer Strahlungsquelle einfallende Strahlung, wie z. B. elektromagnetische Strahlung aller Art oder Teilchenstrahlung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Blendschutzvorrichtung zum Einsatz in Fahrzeugen, Motorradhelmen, Brillen u. dgl.

Der Hintergrund der Erfindung erschließt sich am augenfälligsten am kon kreten Beispiel des Straßenverkehrs. Dort ist ein nach wie vor weitgehend ungelöstes Problem die Blendung des Gegenverkehrs bei Nachtfahrten. Bisher wurde zur Lösung dieses Problems versucht, die Blendwirkung durch geeignete Manipulationen an der Blendquelle, also z. B. an den Scheinwerfern eines Kraftfahrzeuges herabzusetzen. So ist es beispielswei se bekannt, in Fahrzeuge einen Lichtsensor zu integrieren, der entgegen kommende Fahrzeuge erfaßt und die eigenen Scheinwerfer bei Gegenver kehr von Fern- auf Abblendlicht umstellt. Dies bringt zwar eine Schutzwir kung für den anderen Verkehrsteilnehmer mit sich, eine Eigenblendung durch entgegenkommende Fahrzeuge, die über solche automatische Ab blendvorrichtungen nicht verfügen und deren Fahrer das Abblenden verges sen, wird dadurch jedoch nicht verhindert. Darüber hinaus gibt es bislang noch keinen wirksamen Blendschutz gegen stark reflektiertes Licht, wie es beispielsweise bei nassem Asphalt selbst bei gut justierter Abblendlichtein stellung des Gegenverkehrs auftritt.

Ein wirksamer Augenschutz spielt darüber hinaus nicht nur auf dem Gebiet der Verkehrstechnik eine Rolle. Beispielsweise auch im Bereich des Ar beitsschutzes, etwa im Umgang mit Schweißgeräten oder Laserapparaturen sind die Augen durch geeignete Maßnahmen zu schützen. Hier besteht die Problematik, daß z. B. Laser-Schutzbrillen oder Schweißervisiere entweder eine extrem verringerte Transmission aufweisen und somit die Erkennbar keit von Gegenständen außerhalb der Strahlungsquelle oft extrem erschwe ren, oder wellenlängen-sensitiv sind, d. h. beispielsweise nur für eine spe zielle Art von Laserquelle überhaupt eine Schutzwirkung entfalten.

Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, eine Augenschutzvorrichtung gegen von einer Strahlungs quelle einfallende Strahlung und insbesondere eine Blendschutzvorrichtung anzugeben, die sich variabel an die Position der mindestens einen Strah lungsquelle und der Augen anpaßt und eine selektive Abblendung der auf die Augen gerichteten Blendstrahlung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Augenschutzvorrich tung vorgesehen mit

- einer Ortungseinrichtung zur laufenden dynamischen Erfassung der Position der mindestens einen Strahlungsquelle,
- einer Augenpositions-Erfassungseinrichtung zur Bestimmung der Posi tion und/oder der Blickrichtung der zu schützenden Augen,
- einem transparenten, flächigen Blendenträger vor den zu schützenden Augen, auf dem zeitlich und örtlich variabel mindestens ein die Strah lung absorbierender oder reflektierender Blendenfleck mit vorzugswei se dynamisch variierbarer verminderter Transparenz erzeugbar ist, und
- einer mit der Ortungs- und der Augenpositions-Erfassungseinrichtung sowie dem Blendenträger gekoppelten Rechen- und Steuereinrichtung, die aus der von der Ortungseinrichtung laufend erfaßten Position der Strahlungsquelle und der von der Erfassungseinrichtung laufend be stimmten Position der zu schützenden Augen die Verbindungskoordi naten zwischen Augen und Strahlungsquelle und deren Durchstoßkoor dinaten durch den Blendenträger laufend berechnet und im Bereich der jeweils berechneten Durchstoßkoordinaten durch entsprechende An steuerung des Blendenträgers den oder die Blendenflecke erzeugt.

Aufgrund dieser Ausbildung der Augenschutzvorrichtung wird also ein dy namischer Blendschutz realisiert, der sich in "Echtzeit" in seiner Position und Ausbildung des Blendenfleckes an die sich relativ zu dem oder den Augen bewegende Blendquelle anpaßt. Dabei wird ein entsprechender Blendenfleck nur dann erzeugt, wenn eine Blendquelle vorhanden ist. Die Ausbildung des Blendenträgers und des darauf zu erzeugenden Blenden fleckes kann dabei an die Qualität der Strahlungsquellen angepaßt werden. So ist für eine Schutzvorrichtung, deren Blendenträger in eine Fahrzeug windschutzscheibe oder ein Visier eines Motorradhelmes integriert ist, eine transparente Flüssigkristall-Matrixanordnung zur Erzeugung eines oder auch mehrerer Blendenflecke geeignet, die die Scheinwerfer eines entge genkommenden Fahrzeuges ausblenden. Durch die laufende Ermittlung der Position der Blendquelle durch die Ortungseinrichtung und der Position bzw. Blickrichtung der zu schützenden Augen mit Hilfe der Augenpositi ons-Erfassungseinrichtung kann von der Rechen- und Steuereinrichtung laufend und in Echtzeit beispielsweise der Durchstoßpunkt der Verbin dungsgeraden zwischen den Augen und der jeweiligen Strahlungsquelle durch den Blendenträger berechnet und dort der Blendenfleck erzeugt wer den. Wird zusätzlich die Form und/oder Größe der Strahlungsquelle erfaßt, so kann der Blendenfleck in seiner Ausbreitung auf dem Blendenträger daran angepaßt werden. In diesem Falle werden als Verbindungs- und Durchstoßkoordinaten nicht nur die eigentliche Verbindungsgerade und Durchstoßpunkt zwischen Augen und der jeweiligen Strahlungsquelle, son dern praktisch die Einhüllende oder der "Verbindungskörper" zwischen den von den Augen und der oder den Strahlungsquellen belegten, sich dyna misch verändernden Ortsflächen berechnet. Hinsichtlich der Erfassung der Blendqualität ist darauf abzustellen, daß beispielsweise die Intensität der abzublendenden Strahlungsquelle(n) vor der Hintergrundhelligkeit auszu werten ist.

Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß unter "Blendstrahlung" nicht nur sichtbares Licht mit hoher Intensität, sondern ganz generell Strahlungsqua litäten zu verstehen sind, die unangenehm oder schädigend für die zu schützenden Augen sind. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur Strahlungsquellen als solche direkt erfassen, sondern auch Abbil dungen von solchen Strahlungsquellen auf reflektierenden Flächen, wie z. B. Reflektionen von Gegenverkehr-Scheinwerfern auf nassem Asphalt.

Wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließlich die Blendqualität, d. h. zum Beispiel der Intensitätsunterschied zwischen der Blendquelle und der Umgebungshelligkeit, erfaßt, so kann das notwen dige Transparenzmaß des Blendenfleckes dynamisch verändert und ange paßt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Komponenten einer Augenschutzvor richtung, und

Fig. 2 eine höchst schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Augenschutzvorrichtung gemäß Fig. 1.

Die in den Figuren gezeigte Augenschutzvorrichtung ist als Ganzes mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet. Sie weist eine zentrale Rechen- und Steuerein richtung 2 auf, die Mikroprozessor-gestützt arbeitet. Weitere Komponenten sind eine Ortungseinrichtung 3 auf der Basis eines Kamerasystems mit mindestens einer Kamera umfassend einen CCD-Sensor, eine Augenpositi ons-Erfassungseinrichtung 4, die durch ein bekanntes, Laser-gestütztes Eye-Tracking-System gebildet ist, und einen sogenannten Blendenträger 5, der im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 durch eine transparente Flüssigkristall-Matrixanordnung gebildet ist, die in die Windschutzscheibe 6 des Kraftfahrzeuges 7 integriert ist. Die Matrixanordnung bedeckt die komplette Fläche der Windschutzscheibe 6 und ist in einzelne, matrixför mig dicht aneinander gesetzte Flüssigkristall-Elemente mit einer Größe von einigen Zehntel mm² bis in den Quadratzentimeter-Bereich eingeteilt. Wie bei LCD-Anzeigen üblich, können einzelne Matrix-Elementen über eine Treiberstufe 8 angesteuert und das Transmissionsverhalten der Ma trixanordnung in einzelnen Matrix-Elementen gezielt verändert werden. Es können also zeitlich und örtlich variabel in definierten Bereichen der Flä che des Blendenträgers 5 dunkle Blendenflecken 9 erzeugt werden, in de ren Bereich die Windschutzscheibe 6 dann weniger transparent bis un durchsichtig wird.

Anhand der Fig. 2 kann nun die Funktionsweise der Blendschutzvorrich tung erläutert werden:
Die CCD-Sensorkamera der Ortungseinrichtung 3 erfaßt laufend den im Blickfeld des Fahrers 10 liegenden Bereich außerhalb des Kraftfahrzeuges. Sobald eine Blendquelle in Form eines Scheinwerfers 11 eines entgegen kommenden Fahrzeugs von der Ortungseinrichtung 3 erfaßt wird, werden die entsprechenden Koordinatendaten der sich ändernden Scheinwerferpo sition und Daten, die die Strahlungsintensität der Scheinwerfer repräsentie ren, laufend an die zentrale Rechen- und Steuereinrichtung gegeben.

Simultan werden die Positionen der Augen 12 des Fahrers 10 durch die Augenpositions-Erfassungseinrichtung 4 erfaßt. Die entsprechenden Koor dinatendaten werden ebenfalls an die zentrale Rechen- und Steuereinrich tung 2 weitergeleitet. In den Rechenprozeß können darüber hinaus auch Daten über die Blendempfindlichkeit und Adaptionsgeschwindigkeit des Fahrers, die ebenfalls in der zentralen Rechen- und Steuereinrichtung 2 gespeichert sind, einbezogen werden.

Die Rechen- und Steuereinheit berechnet laufend aus den Koordinatenda ten der Scheinwerfer 11 und der Augen 12 die Raumkoordinaten der Ver bindungsgeraden 13 zwischen den Augen 12 und den Scheinwerfern 11. Aus diesen Daten, die auf das Koordinatensystem "Kraftfahrzeug" bezogen sind, können die Koordinaten der gedachten Durchstoßpunkte der Verbin dungsgeraden 13 durch den Blendenträger 5 in der Windschutzscheibe 6 ebenfalls berechnet werden. Die Rechen- und Steuereinrichtung 2 ist dabei so ausgelegt, daß alle Strahlungsqualitäts-Koordinatenerfassungs- und Weiterverarbeitungsprozesse in Echtzeit erfolgen, die Blendenflecke 9 auf den Durchstoßpunkten 14 also dynamisch den sich ändernden Positionen von entgegenkommenden Fahrzeug und eigenem Kraftfahrzeug 7 angepaßt werden.

Auf der Basis der berechneten Durchstoßpunkte 14 steuert die Rechen- und Steuereinrichtung 2 die Flüssigkristall-Matrixanordnung über die Treiber stufe 8 so an, daß um die Durchstoßpunkte 14 die entsprechenden LCD- Matrix-Elemente zur Bildung der Blendenflecke 9 abgedunkelt werden. Da die CCD-Sensorkamera der Ortungseinrichtung 3 so ausgelegt ist, daß zu sätzlich die Form und Größe der Scheinwerfer 11 erfaßt wird, sind auch die Blendenflecke 9 entsprechend in Form und Größe angelegt.

Schließlich ist in der Augenschutzvorrichtung 1 noch eine Helligkeits meßeinrichtung 15 vorgesehen, die die Umgebungshelligkeit bestimmt. Aufgrund der entsprechenden Meßdaten, die ebenfalls an die zentrale Re chen- und Steuereinrichtung 2 gegeben werden, kann unter Einbeziehung der Daten der Ortungseinrichtung und der gespeicherten Daten über Blendempfindlichkeit und Adaptionsgeschwindigkeit des Fahrers das zur Erzielung einer ausreichenden Blendschutzwirkung notwendige Transpa renzmaß des Blendenfleckes 9 bestimmt und der Blendenträger 5 entspre chend angesteuert werden. In der Praxis bedeutet dies, daß bei einem am Tage mit Licht fahrenden entgegenkommenden Fahrzeug, das praktisch keine Blendwirkung auf den Fahrer ausübt, kein Blendenfleck erzeugt wird. In der Dämmerung, wo nur ein geringer Blendeffekt zu erwarten ist, wird die Flüssigkristall-Matrixanordnung so angesteuert, daß im Bereich des Blendenfleckes die Transmission nur geringfügig herabgesetzt wird. Bei Nacht kann die Blendenfleck-Transmission auf praktisch Null herunterge regelt werden.

Wie aus dem Vorstehenden erkennbar ist, wird durch die erfindungsgemä ße Augenschutzvorrichtung genau der Bereich der Windschutzscheibe dy namisch abgedunkelt, hinter dem sich die Scheinwerfer eines entgegen kommenden Fahrzeuges befinden. Insoweit wird der Fahrer 10 wirkungs voll vor Blendwirkungen des Gegenverkehrs geschützt. Trotzdem bleibt praktisch der gesamte Bereich der Windschutzscheibe in seiner Transmis sion unbeeinträchtigt, wodurch die Nachtsichteigenschaften durch die Windschutzscheibe praktisch nicht verschlechtert, sondern sogar erheblich verbessert werden.

Als weitere Blendschutzmaßnahme, die mit dem vorstehenden Erfindungs gegenstand erzielbar ist, kann im Zusammenhang mit der Helligkeits meßeinrichtung 15 vorgesehen werden, daß bei sehr hoher Umgebungshel ligkeit, wie z. B. bei Fahrten auf Küstenstraßen unter Sonneneinstrahlung, der Blendenträger 5 auf seiner gesamten Fläche durch Herabsetzung seines Transparenzmaßes abgeblendet wird.

Wie als konkretes Ausführungsbeispiel nicht gezeigt ist, kann eine erfindungsgemäße Augenschutzvorrichtung auch bei einem Motorradhehn ein gesetzt werden, wobei dann der Blendenträger in das Visier integriert ist. Auch ist der Einsatz der Vorrichtung in einer Schutzbrille, wie z. B. einer Laserschutzbrille, oder bei einem Schweißervisier möglich. Nicht zuletzt kann der Blendenträger auch in einen selbständigen Schirm integriert wer den, der im Raum vor der zu schützenden Person positionierbar ist. Wie bei allen anderen Ausführungsformen des Blendenträgers kann die optisch ak tive Lage oder Schicht im Volumen des flächigen Trägers oder auf dessen Oberfläche angebracht sein.

Claims

1. Augenschutzvorrichtung gegen von mindestens einer Strahlungsquelle einfallende Strahlung, insbesondere Blendschutzvorrichtung zum Ein satz in Fahrzeugen, Motorradhelmen, Brillen und dergleichen, mit

- einer Ortungseinrichtung (3) zur laufenden dynamischen Erfas sung der Position der mindestens einen Strahlungsquelle (11),
- einer Augenpositions-Erfassungseinrichtung (4) zur Bestimmung der Position und/oder der Blickrichtung der zu schützenden Au gen (12),
- einem transparenten, flächigen Blendenträger (5) vor den zu schützenden Augen (12), auf dem zeitlich und örtlich variabel mindestens ein die Strahlung absorbierender oder reflektierender Blendenfleck (9) mit verminderter Transparenz erzeugbar ist, und
- einer mit der Ortungs- und der Augenpositions- Erfassungseinrichtung (3, 4) sowie dem Blendenträger (5) gekop pelten Rechen- und Steuereinrichtung (2), die aus der von der Ortungseinrichtung (3) laufend erfaßten Position der mindestens einen Strahlungsquelle (11) und der von der Erfassungseinrich tung (4) laufend bestimmten Position der zu schützenden Augen (12) die geometrischen Verbindungskoordinaten (13) zwischen Augen (12) und der mindestens einen Strahlungsquelle (11) und deren Durchstoßkoordinaten (14) durch den Blendenträger (5) laufend berechnet und im Bereich der jeweils berechneten Durch stoßkoordinaten (14) durch entsprechende Ansteuerung des Blen denträgers (5) den (die) Blendenfleck(en) (9) erzeugt.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungseinrichtung (3) derart ausgelegt ist, daß zusätzlich Form, Blendqualität und/oder Größe der Strahlungsquelle (11) erfaßbar sind.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungseinrichtung (3) durch ein Kamerasystem gebildet ist.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kamerasystem einen CCD-Sensor umfaßt.

5. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Augenpositions-Erfassungseinrichtung (4) durch ein Eye-Tracking-System gebildet ist, mit dem die Position der Augen (12) selbst oder zumindest die Kopfposition der entsprechen den Person (10) erfaßbar sind.

6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Blendenträger (5) eine transparente Flüssigkri stall-Matrixanordnung aufweist, in der von der Rechen- und Steuerein richtung (2) gesteuert in definierten Flächenbereichen des Blendenträ gers (5) dessen Transparenz zur Erzielung des Blendenfleckes (9) her absetzbar ist.

7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Helligkeitsmeßeinrichtung (15) zur Bestim mung der Umgebungshelligkeit vorgesehen ist, wobei die Rechen- und Steuereinrichtung (2) aus den Daten der Ortungseinrichtung (3) und der Helligkeitsmeßeinrichtung (1 S) das zur Erzielung einer Blend schutzwirkung notwendige Transparenzmaß des Blendenfleckes (9) bestimmt und den Blendenträger (5) entsprechend ansteuert.

8. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Blendenträger (5) in eine Fahrzeugwindschutz scheibe (6) oder ein Visier integriert ist.

9. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Blendenträger (5) in eine Brille, insbesondere eine Schutzbrille integriert ist.

10. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Blendenträger (5) in einen vor der zu schüt zenden Person (10) im Raum positionierbaren Schirm integriert ist.

11. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Blendenträger (5) auf seiner gesamten Fläche abblendbar ist.