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WO2018104230A1 - Schutzvorrichtung, schutzvorrichtung und helm zum schutz vor lichteinstrahlung - Google Patents

Schutzvorrichtung, schutzvorrichtung und helm zum schutz vor lichteinstrahlung Download PDF

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Publication number
WO2018104230A1
WO2018104230A1 PCT/EP2017/081376 EP2017081376W WO2018104230A1 WO 2018104230 A1 WO2018104230 A1 WO 2018104230A1 EP 2017081376 W EP2017081376 W EP 2017081376W WO 2018104230 A1 WO2018104230 A1 WO 2018104230A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
protective
sensor device
incident light
light
protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/081376
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gunnar Ritt
Bernd Eberle
Bastian Schwarz
Michael Körber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of WO2018104230A1 publication Critical patent/WO2018104230A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04—Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • A61F9/06—Masks, shields or hoods for welders
    • A61F9/065—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters
    • A61F9/067—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters with variable transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/706—Protective screens

Definitions

  • the invention relates to a protective device for protection against incident light radiation, in particular incident
  • Laser radiation comprising at least one sensor device which is adapted to detect incident light radiation and a computer unit to which the measurement signals of the sensor device can be fed and which is adapted to detect light radiation incident on the basis of the measurement signals and protective measures against the incident
  • the invention relates to a method for protection against incident light radiation, in which incident with a sensor device incident light radiation is detected and a computer unit, the measurement signals of the sensor device are supplied to detect based on the measurement signals incoming light radiation and to initiate protective measures against the incident light radiation
  • Portable devices that are capable of emitting high intensity light beams in one or more wavelengths, such as laser pointers, are very popular and widely used. With the ability to restrict the view ⁇ ability of other persons by aligning the intense rays of light on the eyes, that is, to be blinded by the possibility of other people, however, these devices also have a large potential risk. In the worst case, blinding can lead to permanent damage to health of the blinded persons.
  • police officers on duty e.g. at
  • the solutions for protection against blinding attacks as e.g. in DE 10 2014 205 907 AI or DE 10 2014 205 908 AI are given, which are directed to the installation of optical fibers in spectacles, not suitable for larger surfaces. Namely, the incident light rays are led away laterally from the incidence surface, resulting in an insufficient intensity for the detection of large surfaces such as helmet sights or viewing windows.
  • Light radiation can not be used against glare attacks. These are in fact aimed at the detection of the entire ambient light against which the punctual irradiation - even with high intensity - is not sufficient to trigger the dimming.
  • the invention is therefore based on the object, a
  • the object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 8.
  • the protection device according to the invention for protection against incident light radiation, in particular incident light radiation
  • Laser radiation contains at least one sensor device and a computer unit.
  • the sensor device contains at least one imaging sensor which is adapted to at least one spatially resolved image of a
  • the data of the sensor device are fed to the computer unit either directly or via an A / D converter.
  • the computer unit is set up to detect incident light radiation on the basis of the measurement signals of the sensor device and to initiate protective measures against the incident light radiation.
  • the protective device is thus distinguished by the fact that the incidence of potentially blinding light rays is detected by the recording of one or more images or a film.
  • a sensor device is used, which receives the image and generates measurement results.
  • the measurement results can hereby already be captured by the Sensorvor ⁇ directional image data, or produced in the sensor device from the image data.
  • the sensor device can take the image in several sectors, for example a two-dimensional pixel array, or split the image into such sectors after the image has been taken.
  • the sensor device can be, for example, a camera, in particular a CCD or CMOS camera, an image intensifier tube, a quadrant detector, a photodiode array or another type of detector not mentioned here. It is essential that the Sensorvor ⁇ direction comprises a plurality of subareas or pixels, which allow the spatially resolved recording of one or more images of the surface.
  • the inclusion of images of the surface to be monitored ensures in a simple manner that a light incidence on the entire surface can be taken into account.
  • the surface can be arbitrary as long as the interaction of the light beam with the surface leads to a part of the light beam being scattered or reflected in the sensor device. So it can be observed in the
  • Layer e.g. a viewing window
  • Laser beam is partially scattered or reflected at the interfaces of the transparent layer.
  • the passage point of the light beam is therefore visible on a recording of the surface.
  • optional scattering structures may be present for this purpose,
  • a surface lying behind the transparent layer of the Sensor device are observed from which the light beam is backscattered or reflected.
  • the surface may also be the face or another body part of a person endangered by a glare attack.
  • the detected light beams may be electromagnetic radiation of any wavelength, in particular ⁇ visible light, infrared or UV radiation or any mixture thereof.
  • the term "light rays" does not necessarily refer to a spatially contiguous and localized light bundle.
  • a "light beam” is hereafter referred to as the sum of the surface area observed on a particular, observed surface area
  • the potentially harmful to the eyesight of persons harmful light can be strongly collimated, so that it contained single rays parallel or nearly parallel to each other. Single rays of the light beam can also diverge or converge. Potentially dangerous light rays may originate, in particular, from a laser light source, such as a laser pointer.
  • the computer unit such as a microprocessor, a computer, an FPGA (Field Programmable Gate Array) or the like, evaluates the measurement results or measurement data generated by the sensor device.
  • the computer unit may be the
  • the computer unit can the
  • the computer unit can be assigned to the sensor device and connected directly to it.
  • the computer unit can also be centralized, e.g. in one
  • the communication between Sensor device and computer unit can then be at least partially wireless.
  • Measurement data shows that light beams of a specific class, for example light concentrated in a narrow space, coherent light or light of a specific intensity or wavelength, have fallen onto and / or passed through the observed surface. If such light rays detected is determined from the measurement results, whether it is in the light ⁇ radiate a potentially dangerous incident
  • the light beam is, i. e. whether the light beam has predetermined properties with regard to wavelength, intensity, coherence and / or intensity distribution, which the eyesight of
  • the computer unit may cause the output of an optical or audible warning signal. This may be due to in the fender or external
  • the computer unit may cause the transmittance of a layer through which the light beam passes when this layer is designed to be reduced.
  • a layer through which the light beam passes may be layers which contain or consist of a liquid crystal element, which by an electrical signal from a translucent state to an opaque state
  • thermochromic filters can be used. Switching from one state to the other Condition takes place in such a short time that damage to and / or impairment of the vision of affected persons is avoided or at least reduced.
  • the protection device is therefore based on the
  • the sensor device may also comprise means for detecting the incidence of
  • the surface may be provided with an array of temperature sensors that allow the temperature change due to the incidence of the light rays to be detected and thus detected. Again, this does not capture the image of the surface
  • the sensor device may be adapted to measurement results over the frequency spectrum and / or the total ⁇ intensity and / or the intensity distribution of the
  • Colors to be determined e.g. for red, green, blue, infrared and / or UV.
  • Frequency spectrum i. the colors contained in the picture, the total intensity and / or the intensity or
  • Brightness distribution (for all included frequencies together or frequency-selective) can be determined on the one hand, whether on an image the incidence of light rays was recorded, on the other hand, which properties have the light rays, ie which wavelength, which
  • a laser beam can be e.g. over a locally strongly concentrated occurring intensity in a certain
  • Wavelength or detect the occurrence of speckle patterns on the image By evaluating the measurement results, e.g. the incidence of a laser beam from an intense, but harmless reflection of sunlight are differentiated. This will prevent the
  • the computer unit may be configured to use the
  • Image data can be read, it is through the
  • Computer unit e.g. by Fourier analysis of the image or automatic image analysis algorithms known per se,
  • Light rays such as frequencies, intensities and / or
  • the protection device also makes it possible to detect incidence of light rays that can not be detected on the basis of the mere image data, and to take protective measures against it. This increases the guaranteed by the protection device
  • the computer unit may be configured to use the
  • the positionally accurate detection of the light beams can for
  • Example done by capturing changes in intensity at specific wavelengths in a given area of the image For this purpose, information, such as a table, may be stored in the computer unit, which determines the individual areas of the image of certain areas of the image
  • the computer unit can thus in principle known manner from the analysis of the observed image, the location of the incidence of the light rays on the
  • a visual or audible warning may refer to the particular location.
  • Light rays transparent can be switched in a partially or completely opaque state. It can thus be specifically addressed to the threat of light rays by these are blocked or attenuated locally. As a result, the view through the layer remains virtually undisturbed. This is particularly important if the view can not be completely dispensed with, such as when the light rays are incident through the window of a vehicle or the visor of a helmet.
  • the computer unit can be set up to use the measurement results to determine whether the light beams have been generated by a laser and can take protective measures
  • the determination of the frequency width of the light beams, the spatial distribution of the light beams and the observation of speckle patterns generated by the coherence of laser light on the observed surface are suitable for the reliable determination of laser light. This can ensure that protective measures can be taken specifically against laser light.
  • the windows of vehicles or their interior may be monitored with the sensor device to analyze the images produced for incident light rays of a certain degree of endangerment.
  • the disc can also be complete
  • the protection device may also be part of a protection device for carrying by a user.
  • the protective device in this case comprises a protective filter, which is arranged when worn in front of at least one eye of the user and which is adapted to allow a review by the user, and a support unit, which when worn on the User is arranged and to which the protective filter is attached.
  • the protective device then serves for the immediate protection of the eyes of a person, who has a e.g. as protection glasses or the like designed protection device carries. It is crucial that the protective device has a protective filter through which the light rays must pass before they can come into an eye of the person to be protected. This can then be detected by the protection device and prevented by the introduction of protective measures.
  • the protective filter can be held in any way by the support unit in front of or the eyes of a user.
  • the carrying unit may, for example, at the head of the
  • the carrying unit can also be arranged at other parts of the user's body, e.g. in the neck, shoulder, chest or arm area and hold the viewing window by further means known for this purpose, such as metal or plastic strap, in the position in front of the user's eye.
  • the surface observed by the sensor device may be part of the protective filter and / or the face of the user, and the sensor device may be adapted to
  • the computer unit can be set up to reduce and / or reduce the permeability of the protective filter for the detected light beams as a protective measure
  • Acoustic warning signal can be a danger to the user can be reduced, as it allows them to move the head from the direction of incidence of the light rays and / or to close (or one) eyes.
  • the computer unit can be set up as
  • the protection filter is darkened or switched from a transparent to an opaque state, the user can continue to orient himself in his environment.
  • the protective device described above can as a
  • the protective filter may be a visor of the protective helmet and the carrying unit may be a helmet body of the protective helmet to which the visor is attached.
  • the Sensor device may then be arranged such that the visor and / or the face of the user can be detected by the sensor device. This makes it possible to equip emergency forces with protective helmets, which effectively protect the emergency personnel against glare attacks.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a protective device according to the present invention.
  • Fig. 2A and 2B are schematic representations of execution ⁇ shapes configured as a protective helmet protection device according to the present invention.
  • Fig. 1 shows a protective device 100 for protection against incident light rays L, wherein the incident
  • Light rays (L) may be in particular laser beams.
  • the protection device 100 comprises a sensor device 110, a computer unit 120 and optionally a signal unit 130.
  • the sensor device 110 is configured to record images of a surface 150 on which light rays L may be incident.
  • the sensor device 110 can record the images continuously or in predetermined periodic
  • the receiving area of the sensor device can be formed in n ⁇ m individual segments, such as pixels,
  • the sensor device 110 may be e.g. a CCD camera whose field of view is directed to the surface 150. However, the sensor device 110 can also be configured differently, e.g. as a quadrant detector or
  • the sensor device comprises measuring devices embedded in the surface 150 (not shown), such as temperature sensors, which have a Change in a state of the surface 150, such as the temperature, due to incidence of light can detect.
  • the sensor device 110 generates the image for each recording
  • Distribution of different frequencies within the image i. the frequency spectrum of the radiation within different two-dimensional areas within the image.
  • Pre-processing can be done in the sensor device 110 or not in the computer unit 120 or others
  • An image taken by the sensor device 110 of an incidence of light rays L on the surface 150 thus contains information about the properties of the light rays L, e.g. on the wavelength of the light contained in the light rays L, on the spatial distribution of the
  • Sensor device 110 generated image data or measurement results to the computer unit 120, as indicated in Fig. 1 by the arrow PI.
  • the computer unit 120 leads then all, in principle, known processing and / or evaluation steps to from the image data or
  • the computer unit 120 may in this case be arranged spatially close to the sensor device 110, e.g. in the same housing.
  • the computer unit 120 can also be part of a central, remote
  • Processing station be about a data center.
  • Computing unit 120 may then be at least partially wireless, e.g. via a wireless network.
  • the computing unit 120 may determine the measurement results e.g. in
  • the computer unit 120 determines the light of which frequency and which intensity has fallen when picking up the image on which point of the surface 150. This provision takes place in a very short time.
  • the determination can be faster than 0.8 s or faster than 0.5 s or faster than 0.2 s.
  • the computer unit 120 can thus determine which properties have on the surface 150 incident light at which location. In the determination can be detected in recourse to previously made recordings of the surface 150 a constant over several shots of light as ambient light. This can be done by comparing it with the
  • the computer unit 120 then adjusts the properties of the incident light beams L determined for the individual areas of the surface 150 with given properties, which have been classified as dangerous to the eyesight of humans. If the specific properties of a light beam L striking the surface 150 coincide with the predetermined properties evaluated as potentially dangerous, the computer unit 120 initiates protective measures against the incidence of this light beam L.
  • the computing unit 120 may use a spatially concentrated high intensity of a particular frequency width, i. of a particular color, suggest that a beam of light is directed at surface 150. If the intensity is considered dangerous to the eyesight of humans, the protective measures are initiated.
  • a laser beam can also be detected as such by a speckle pattern occurring due to the high coherence of the laser beam solely on the basis of the spatial distribution of the light beams L visible on the surface 150 for the sensor device 110.
  • every other combination can also be used to detect a laser beam.
  • various state variables of the incident light beams are used to define property classes, in the presence of the computer unit 120 initiates the protective measures.
  • the protective device 100 thus allows to take specific protective measures for certain types of light.
  • the surface 150 may hereby be transparent to the incident light rays L, as shown in FIG. the sensor device generates images of the passage of the
  • Light rays through the surface 150 a for the Light rays L transparent layer This is possible because even highly collimated and focused light beams, such as laser beams, scatter when passing through a medium at the interface layers of the medium. This stray light can be detected by the sensor device 110, even if the light beams are not directed to the sensor device 110.
  • the surface 150 may also be impermeable to the light rays L.
  • the sensor device 110 is disposed on the side of the surface 150 from which the light rays L are incident (in Fig. 1, therefore, to the left of the surface 150 instead of the right as shown). The sensor device 110 then generates images that reflect the light backscattered or reflected from the surface 150 or the influence of the absorption of the
  • Light rays L through the surface 150 point to this. These images also allow the computer unit 120 to determine the properties of the incident light beams L.
  • the term includes
  • Light rays are all kinds of light. “Light rays” within the meaning of the invention can be considered the sum of the various
  • Light components are understood to be on a
  • the computer unit 120 When dealing with potentially dangerous light beams L, the computer unit 120 initiates protective measures against these light beams L.
  • these protective measures in the manipulation of the surface 150 consist.
  • the computer unit 120 can control actuators, not shown, which adjust an orientation of the surface 150 in such a way that there is no risk for persons due to the light beams.
  • the computing unit 120 may also cause the optical path of the light beams L to be blocked. This can be done for example by the introduction of mechanical shutters. The blockage of the optical path of the light beams L need not occur in the vicinity of the surface 150. It is also possible that the
  • Computing unit 120 has a geometric model of the environment of the surface 150 and from the potential
  • the surface 150 may be the surface of a material whose permeability to light of a particular wavelength is e.g. electronically controlled. Such materials are known in principle. For example, it may be at the
  • a protective measure may be that the computer unit 120 the
  • the entire liquid crystal screen can be switched to the non-transparent state or only the part by which classified as harmful
  • the protective device 100 has the optional signal unit 130.
  • the protective measures can also therein
  • the computer unit 120 instructs the signal unit 130 to output a warning signal which warns against the incidence of the light beams which have been identified as potentially dangerous.
  • This warning signal can be visual and consist for example in the display of a message on a display / screen or the lighting of a warning lamp. But it can also be an acoustic signal that is output via a speaker or a vibration alarm or a
  • warning signal does not eliminate the immediate danger from the incident light rays L, it may result in users of the protection device 100 taking additional precautions.
  • Light rays L for example in a vehicle in fast driving.
  • the protective device 100 shown in FIG. 1 thus makes it possible to reliably monitor large-area surfaces 150 for the incidence of potentially dangerous light,
  • FIGS. 2A and 2B A protective device designed as such a protective helmet 200 is shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the protective helmet 200 has a protective filter designed as a sight 250 and a carrying unit designed as a helmet body 260.
  • the protective helmet 200 has a protective device for protection against the Incidence of light rays as described above.
  • the visor 250 is arranged on the helmet body 260
  • the visor 250 may be firmly connected to the helmet body 260, so that no relative movement of the visor 250 to
  • Helmet body 260 is possible.
  • the visor 250 may also be rotatable relative to the helmet body 260, e.g. hinged upwards and / or to the side, be arranged and / or completely from
  • Helmet body 260 can be removed, as shown in Figs. 2A and 2B.
  • the visor is transparent on the one hand in a visible wavelength range, so that the user of the protective helmet 200 can visually perceive its surroundings through the visor, and protects the other to the face and eyes of the
  • the sight 250 can also restrict or completely block the incidence of light in a predetermined wavelength range which is not necessary for the detection of the surroundings.
  • one or more wavelengths, including the visible spectrum may be attenuated by the sight 250.
  • wavelength ranges, such as infrared or UV through the visor 250 from the incident through the sight 250
  • the visor 250 may also include a liquid crystal layer or other electrically switchable filter, as described above, with which the transparency of the visor 250 as a whole and / or in a specific wavelength range and / or in a predeterminable partial area variable for one and / or more Wavelengths to the uttermost
  • the helmet body 260 serves as a carrying unit to hold the visor 250 in front of the eyes of the helmet wearer. In addition, the serves
  • Helmets generally also the protection of the head portion of the helmet wearer, in particular against mechanical effects.
  • the helmet body 260 is generally made of an opaque, rigid material.
  • the sensor device 210 of the protection device against the incidence of light rays is disposed in the protective helmet 200 so that it can detect the incidence of light rays on the visor 250 or the face of a wearer of the protective helmet 200 and hold it by taking pictures.
  • either the face of the helmet wearer or the visor 250 serve as surfaces in the sense of the above description.
  • the light backscattered and / or reflected by the face is picked up, as it passes through the sight 250, the light scattered and / or diffracted at the visor interfaces.
  • both the visor 250 and the face of the helmet wearer are provided by a sensor device 210, e.g. a wide-angle camera, such as a fisheye camera, or can be recorded by various sensor devices 210.
  • the inclusion of the visor 250 and / or the face of the helmet wearer closes, if necessary, the closer
  • the sensor device 210 may be comprised of a plurality of sensors, such as cameras
  • a sensor device 210 Face of a helmet wearer (Fig. 2B) are directed. If a sensor device 210 is designed as an individual sensor, a plurality of sensor devices 210 can also be present. The viewing angle of the sensor devices 210 can be determined freely for each sensor device 210. It is therefore also possible both the face of the user or wearer of the protective helmet 200 and the helmet visor 250 and / or others Watch parts of the protective helmet 200 with the sensor devices 210.
  • a protective helmet 200 is shown as a protective device in FIGS. 2A and 2B, the invention is not limited to such protective helmets.
  • a protective device according to the invention is also present if, instead of the helmet body 260, an arbitrary carrying unit is provided, on which a
  • Protective filter can be attached so that they are
  • Carrying the carrying unit is arranged by the user of the protection device in front of at least one eye of the user.
  • the protective device can therefore be, for example, any kind of protective goggles.
  • the protective device can also only from one in front of at least one eye of the user by any, known in principle
  • Liquid crystal screen or a glass plate may be formed.
  • the protection device has to be arranged is not necessarily on the support unit and the protective filter of protection from ⁇ direction. Sensor devices of
  • Protective devices can also be arranged spatially separate from the other components of the protective device, e.g. at a different part of the body of the user. Also, the calculation of the properties of the light rays can be applied both by a decentralized to the body of the user
  • Computer unit as well as by a centrally provided, e.g. trained as a computer center, computing unit are executed by the protective measures by means of wireless
  • the invention is not limited to sensor devices
  • the images of the incidence of light rays by optical recordings produce. Recordings may also be caused by other physical principles, e.g. by measuring temperature changes in certain subregions of a surface. Especially high performance
  • Laser pointers can cause a transfer of energy to a layer that they penetrate through a local layer
  • Light rays can be hit.
  • a protective device is provided, with the large-area incidence surfaces for
  • Light rays which are potentially harmful to the eyes, can be monitored, and can initiate protective measures against the incident in the detection of such light rays.
  • This allows different groups of people, such as drivers, Pilots or emergency services, who perceive the environment through large-scale viewing windows, such as vehicle windows or helmet visors, to protect against glare attacks with the potentially visible light rays, such as laser light from laser pointers.
  • use in other protective devices, such as goggles is possible, their structure by the use of the invention

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung (100) zum Schutz gegen einfallende Lichtstrahlung (L), enthaltend zumindest eine Sensorvorrichtung (110), welche dazu eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlung (L) zu erfassen, und eine Rechnereinheit (120), welcher die Messsignale der Sensorvorrichtung (110) zuführbar sind und welche dazu eingerichtet ist, anhand der Messsignale eintreffende Lichtstrahlung (L) zu erkennen und Schutzmaßnahmen gegen die einfallende Lichtstrahlung (L) einzuleiten, wobei die Sensorvorrichtung (110) einen abbildenden Sensor enthält, welcher dazu eingerichtet ist, zumindest eine Aufnahme von einer Oberfläche (150) zu erstellen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz gegen einfallende Lichtstrahlung (L).

Description

Schutzvorrichtung, Schutzvorrichtung und Helm zum Schutz vor
Lichteinstrahlung
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung zum Schutz gegen einfallende Lichtstrahlung, insbesondere einfallende
Laserstrahlung, enthaltend zumindest eine Sensorvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlung zu erkennen und eine Rechnereinheit, welcher die Messsignale der Sensorvorrichtung zuführbar sind und welche dazu eingerichtet ist, anhand der Messsignale eintreffende Lichtstrahlung zu erkennen und Schutzmaßnahmen gegen die einfallende
Lichtstrahlung einzuleiten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz gegen einfallende Lichtstrahlung, bei welchem mit einer Sensorvorrichtung einfallende Lichtstrahlung erkannt wird und einer Rechnereinheit die Messsignale der Sensorvorrichtung zugeführt werden, um anhand der Messsignale eintreffende Lichtstrahlung zu erkennen und Schutzmaßnahmen gegen die einfallende Lichtstrahlung einzuleiten
Tragbare Geräte, die in der Lage sind, Lichtstrahlen mit hoher Intensität in einer oder mehreren Wellenlängen auszusenden, wie etwa Laserpointer, erfreuen sich einer großen Beliebtheit und sind weit verbreitet. Durch die Möglichkeit die Sicht¬ fähigkeit anderer Personen durch Ausrichten der intensiven Lichtstrahlen auf deren Augen einzuschränken, d.h. durch die Möglichkeit andere Personen zu blenden, haben solche Geräte jedoch auch ein großes Gefährdungspotential. Im schlimmsten Fall kann es durch das Blenden zu dauerhaften Gesundheitsschäden der geblendeten Personen kommen.
Insbesondere Polizeibeamte im Einsatz, z.B. bei
Demonstrationen, in Fußballstadien oder dergleichen, können Ziel solcher Blendattacken sein. Es gibt aber auch andere Berufsgruppen, wie etwa Piloten oder Feuerwehrmänner, bei denen eine Blendung während ihres Dienstes, z.B. durch einen Laserpointer, zu einer großen Gefährdung für sie selbst und auch für andere Personen führt. Ein Problem stellt ebenfalls die Blendung von Personen dar, die ein Kraftfahrzeug oder ein öffentliches Verkehrsmittel führen.
Dabei fehlt es insbesondere an Möglichkeiten, den Einfall von Lichtstrahlen auf größere Oberflächen, wie etwa Helmvisiere oder die Sichtfenster von Fahrzeugen, die typischer Weise eine hohe Transmission und Farbneutralität aufweisen müssen, sicher zu detektieren und Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
Insbesondere sind die Lösungen zum Schutz gegen Blendattacken, wie sie z.B. in der DE 10 2014 205 907 AI oder der DE 10 2014 205 908 AI angegeben sind, die auf den Einbau von Lichtleitern in Brillen gerichtet sind, für größere Oberflächen nicht geeignet. Hier werden die einfallenden Lichtstrahlen nämlich seitlich von der Einfallsoberfläche weggeführt, was bei der vollständigen Überwachung von großen Oberflächen, wie etwa Helmvisieren oder Sichtfenstern, zu einer für die Detektion ungenügenden Intensität führt.
Auch die z.B. aus der DE 10 2012 217 326 AI bekannten
Verfahren zur Abbiendung von Sonnenbrillen bei starker
Lichteinstrahlung können gegen Blendattacken nicht eingesetzt werden. Diese sind nämlich auf die Detektion des gesamten Umgebungslichts ausgerichtet, gegenüber der die punktuelle Bestrahlung - auch mit hoher Intensität - nicht ausreicht, um das Abblenden auszulösen.
Auch die Verwendung von in bestimmten Wellenlängenbereichen abgedunkelten Sichtgläsern, wie sie z.B. in Laserschutzbrillen verwendet werden, stellt für Helmvisiere und/oder Fahrzeug¬ fenster keine zufriedenstellende Lösung dar. Zum einen wird bei solchen Sichtgläsern nur ein bestimmter, vorher festgelegter Wellenlängenbereich gedämpft. Damit ist das Sichtglas für Attacken in anderen Wellenlängenbereichen kein Schutz. Zum anderen beeinträchtigt die Dämpfung im Allgemeinen die Sicht und führt zu Farbverfälschungen, so dass sich entsprechende wellenlängenspezifische Filter nur bedingt für Sichtfenster von Fahrzeugen oder Helmvisiere von Einsatzkräften eignen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine
Schutzvorrichtung und ein Schutzverfahren anzugeben, mit der Schutzmaßnahmen gegen Lichtstrahlen getroffen werden können, die dazu geeignet sind, das Sehvermögen von Personen zu beeinträchtigen, auch wenn die potentielle Eintrittsfläche für die Lichtstrahlen groß bzw. ausgedehnt ist und die Wellenlänge der bedrohenden Strahlung nicht bekannt ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen .
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung zum Schutz gegen einfallende Lichtstrahlung, insbesondere einfallende
Laserstrahlung, enthält zumindest eine Sensorvorrichtung und eine Rechnereinheit. Die Sensorvorrichtung enthält zumindest einen abbildenden Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, zumindest eine räumlich aufgelöste Aufnahme von einer
Oberfläche zu erstellen. Dies bedeutet, dass die Sensorvor¬ richtung an ihrem Ausgang ein Datensignal erzeugt, welches eine Aufnahme der Oberfläche repräsentiert. Sofern einfallende Lichtstrahlung auf diese Oberfläche trifft, wird auch der so erzeugte Strahlfleck durch die Sensorvorrichtung abgebildet.
Die Daten der Sensorvorrichtung werden der Rechnereinheit entweder direkt oder über einen A/D-Wandler zugeführt. Die Rechnereinheit ist dazu eingerichtet, anhand der Messsignale der Sensorvorrichtung eintreffende Lichtstrahlung zu erkennen und Schutzmaßnahmen gegen die einfallende Lichtstrahlung einzuleiten . Die Schutzvorrichtung zeichnet sich also dadurch aus, dass der Einfall von potentiell blendenden Lichtstrahlen durch die Aufnahme von einem oder mehreren Bildern bzw. eines Filmes detektiert wird. Hierzu wird eine Sensorvorrichtung verwendet, die das Bild aufnimmt und daraus Messergebnisse erzeugt. Die Messergebnisse können hierbei bereits die durch die Sensorvor¬ richtung aufgenommenen Bilddaten sein oder in der Sensorvorrichtung aus den Bilddaten gewonnen werden. Die Sensorvorrichtung kann hierzu das Bild in mehreren Sektoren, z.B. einem zweidimensionales Pixelarray, aufnehmen oder das Bild nach der Aufnahme in solche Sektoren aufteilen. Die Sensorvorrichtung kann z.B. eine Kamera, insbesondere eine CCD- oder CMOS- Kamera, eine Bildverstärkerröhre, ein Quadrantendetektor, ein Photodiodenarray oder ein weiterer, hier nicht genannter Typ eines Detektors sein. Wesentlich ist, dass die Sensorvor¬ richtung eine Mehrzahl von Teilflächen bzw. Pixeln aufweist, welche die räumlich aufgelöste Aufnahme eines oder mehrerer Bilder der Oberfläche ermöglichen.
Durch die Aufnahme von Bildern der zu überwachenden Oberfläche wird auf einfache Weise gewährleistet, dass ein Lichteinfall auf der gesamten Oberfläche berücksichtigt werden kann. Die Oberfläche kann hierbei beliebig sein, solange die Interaktion des Lichtstrahls mit der Oberfläche dazu führt, dass ein Teil des Lichtstrahls in die Sensorvorrichtung gestreut oder reflektiert wird. So kann es sich bei der beobachteten
Oberfläche auch um eine für den Lichtstrahl transparente
Schicht, z.B. ein Sichtfenster, handeln. Selbst ein
hochkonzentrierter und gebündelter Lichtstrahl wie ein
Laserstrahl wird an den Grenzflächen der transparenten Schicht teilweise gestreut oder reflektiert. Der Durchgangspunkt des Lichtstrahls wird also auf einer Aufnahme der Oberfläche sichtbar. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können hierzu optionale streuende Strukturen vorhanden sein,
beispielsweise in Form einer Streufolie oder eingeprägter Strukturelemente. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine hinter der transparenten Schicht liegende Oberfläche von der Sensorvorrichtung beobachtet werden, von der der Lichtstrahl rückgestreut oder reflektiert wird. Zum Beispiel kann es sich bei der Oberfläche auch um das Gesicht oder einen anderen Körperteil einer durch eine Blendattacke gefährdeten Person handeln .
Bei den detektierten Lichtstrahlen kann es sich um elektromagnetische Strahlung jeglicher Wellenlänge handeln, ins¬ besondere um sichtbares Licht, Infrarot- oder UV-Strahlung oder auch eine beliebige Mischung daraus. Der Ausdruck „Lichtstrahlen" bezieht sich hierbei nicht unbedingt auf ein räumlich zusammenhängendes und lokalisiertes Lichtbündel.
Vielmehr sollen solche potentiell gefährlichen Lichtbündel durch die Aufnahme mit der Sensorvorrichtung sämtlicher
Lichtstrahlen erst erfasst und klassifiziert werden. Ein „Lichtstrahl" ist im Folgenden als die Summe des auf einen bestimmten, beobachteten Flächenbereich der Oberfläche
einfallenden Lichts zu verstehen, wenn nichts anderes
angegeben ist. Das potentiell für das Sehvermögen von Personen schädliche Licht kann hierbei stark kollimiert sein, so dass darin enthaltene Einzelstrahlen parallel oder nahezu parallel zueinander laufen. Einzelstrahlen des Lichtbündels können aber auch divergieren oder konvergieren. Potentiell gefährliche Lichtstrahlen können insbesondere von einer Laserlichtquelle, wie etwa einem Laserpointer, stammen.
Die Rechnereinheit, etwa ein Mikroprozessor, ein Computer, ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder dergleichen, wertet die von der Sensorvorrichtung erzeugten Messergebnisse bzw. Messdaten aus. Zum Beispiel kann die Rechnereinheit die
Bilddaten weiterverarbeiten. Die Rechnereinheit kann die
Messergebnisse hierbei drahtgebunden von der Sensorvorrichtung erhalten. Dann kann die Rechnereinheit der Sensorvorrichtung zugeordnet und direkt mit dieser verbunden sein. Die
Rechnereinheit kann aber auch zentral, z.B. in einem
Rechenzentrum, angeordnet sein. Die Kommunikation zwischen Sensorvorrichtung und Rechnereinheit kann dann zumindest teilweise drahtlos erfolgen.
Durch die Rechnereinheit wird erkannt, ob sich aus den
Messdaten ergibt, dass Lichtstrahlen einer bestimmten Klasse, z.B. auf engen Raum gebündeltes Licht, kohärentes Licht oder Licht einer bestimmten Intensität oder Wellenlänge, auf die beobachtete Oberfläche eingefallen und/oder durch diese hindurchgetreten ist. Werden solche Lichtstrahlen erkannt, wird anhand der Messergebnisse bestimmt, ob es sich bei den Licht¬ strahlen um einen potentiell gefährlichen Lichteinfall
handelt, d.h. ob der Lichtstrahl zuvor festgelegte Eigenschaften bzgl. Wellenlänge, Intensität, Kohärenz und/oder Intensitätsverteilung aufweist, die das Sehvermögen von
Personen beeinträchtigen können.
Ist dies der Fall, werden Schutzmaßnahmen eingeleitet. Zum Beispiel kann die Rechnereinheit die Ausgabe eines optischen oder akustischen Warnsignals veranlassen. Dieses kann durch in der Schutzvorrichtung enthaltene oder auch externe
Vorrichtungen ausgegeben werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Rechnereinheit veranlassen, dass die Durchlässigkeit einer Schicht verringert wird, durch die der Lichtstrahl passiert, wenn diese Schicht dafür ausgelegt ist. Beispiele hierfür können Schichten sein, die ein Flüssigkristallelement enthalten oder daraus bestehen, welches durch ein elektrisches Signal von einem lichtdurchlässigen Zustand in einen lichtundurchlässigen Zustand
geschaltet werden kann. Es kann aber auch ein mechanischer Shutter verwendet, welcher über einen Elektromotor, einen Piezoantrieb oder einen magnetischen Antrieb, beispielsweise eine Magnetspule bewegt werden kann und der den Einfall der Lichtstrahlen blockiert. Alternative könne elektrooptische räumliche Lichtmodulatoren, photochrome, gasochrome oder elektrochrome Beschichtung oder thermochrome Filter verwendet werden. Das Umschalten von einem Zustand in den anderen Zustand erfolgt hierbei in einer derart kurzen Zeit, dass eine Schädigung und/oder Beeinträchtigung des Sehvermögens von betroffenen Personen vermieden oder zumindest vermindert wird.
Die Schutzvorrichtung gibt also basierend auf den
aufgenommenen Bildern einer Einfallsoberfläche ein Signal aus, das auf als gefährlich eingestufte einfallende Lichtstrahlen hinweist und/oder unterbindet bzw. reduziert den Einfall solcher Lichtstrahlen unmittelbar. Damit ist ein effektiver Schutz gegen Blendattacken auch dann gegeben, wenn die
Oberflächen bzw. Fenster für einen Lichteinfall groß sind.
Zusätzlich oder alternativ kann die Sensorvorrichtung auch Mittel umfassen, die eine Detektion des Einfalls von
Lichtstrahlen auf eine Oberfläche nicht durch optische Geräte ausführen. Zum Beispiel kann die Oberfläche mit einem Array aus Temperatursensoren ausgestattet sein, die es erlauben, die Temperaturänderung aufgrund des Einfalls der Lichtstrahlen zu messen und diese derart zu detektieren. Auch dies ergibt die Aufnahme eines Bildes der Oberfläche, jedoch nicht
hinsichtlich optischer Phänomene, sondern hinsichtlich anderer Zustände der Oberfläche, wie etwa der Temperatur. Auch aus diesen Zuständen kann mitunter auf den Einfall von potentiell gefährlichen Lichtstrahlen geschlossen werden, z.B. aufgrund einer Temperaturerhöhung an den Einfallsstellen auf der beobachteten Oberfläche.
Die Sensorvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, Messergebnisse über das Frequenzspektrums und/oder die Gesamt¬ intensität und/oder die Intensitätsverteilung des
aufgenommenen Bildes zu erzeugen. Die Gesamtintensität
und/oder die Intensitätsverteilung können hierbei für
verschiedene Lichtwellenlängen, d.h. Farben, bestimmt werden, z.B. für rot, grün, blau, infrarot und/oder UV. Aus dem
Frequenzspektrum, d.h. den im Bild enthaltenen Farben, der Gesamtintensität und/oder der Intensitäts- bzw.
Helligkeitsverteilung (für alle enthaltenen Frequenzen zusammen oder frequenzselektiv) lässt sich zum einen bestimmen, ob auf einem Bild das Einfallen von Lichtstrahlen festgehalten wurde, zum anderen, welche Eigenschaften die Lichtstrahlen aufweisen, d.h. welche Wellenlänge, welche
Intensität und/oder welche räumliche bzw. spektrale Verteilung sie aufweisen. So kann z.B. über das Auftreten von bestimmten Frequenzen, Intensitäten und/oder Verteilungs- bzw.
Interferenzmustern an bestimmten Stellen des aufgenommenen Bildes auf den Einfall von Lichtstrahlen rückgeschlossen werden. Ein Laserstrahl lässt sich z.B. über eine lokal stark konzentriert auftretende Intensität in einer bestimmten
Wellenlänge oder über das Auftreten von Speckle-Mustern auf dem Bild erkennen. Durch Auswertung der Messergebnisse kann also z.B. der Einfall eines Laserstrahls von einer intensiven, aber für Personen ungefährlichen Reflexion von Sonnenlicht unterschieden werden. Dadurch wird verhindert, dass die
Schutzmaßnahmen grundlos eingeleitet werden, wodurch die
Schutzvorrichtung zuverlässiger wird.
Die Rechnereinheit kann dazu eingerichtet sein, aus den
Messergebnissen das Frequenzspektrum und/oder die Gesamtintensität und/oder die Intensitätsverteilung der Lichtstrahlen beim Einfallen auf die Oberfläche zu bestimmen. Wenn Informationen über die Eigenschaften der einfallenden
Lichtstrahlen nicht unmittelbar aus den aufgenommenen
Bilddaten ausgelesen werden können, ist es durch die
Rechnereinheit, z.B. durch Fourieranalyse des Bildes oder automatische, an sich bekannte Bildanalysealgorithmen,
möglich, die oben beschriebenen Eigenschaften der
Lichtstrahlen wie etwa Frequenzen, Intensitäten und/oder
Verteilungs- bzw. Interferenzmuster aus den reinen Bilddaten bzw. Messergebnissen zu bestimmen. Dadurch ermöglicht es die Schutzvorrichtung auch einen Einfall von Lichtstrahlen zu erfassen, die anhand der bloßen Bilddaten nicht erkannt werden können, und Schutzmaßnahmen dagegen zu ergreifen. Dadurch erhöht sich die von der Schutzvorrichtung gewährleistete
Sicherheit gegenüber Blendattacken. Die Rechnereinheit kann dazu eingerichtet sein, aus den
Messergebnissen eine Position des Einfalls der Lichtstrahlen auf der Oberfläche zu bestimmen und/oder die Lichtstrahlen von Umgebungslicht zu unterscheiden. Durch die Unterscheidung der Lichtstrahlen von Umgebungslicht wird die Positionsbestimmung der Lichtstrahlen verbessert und verhindert, dass die
Schutzmaßnahmen grundlos eingeleitet werden. Dies erhöht die Verlässlichkeit der Schutzvorrichtung.
Die positionsgenaue Detektion der Lichtstrahlen kann zum
Beispiel durch die Erfassung von Veränderungen der Intensität bei bestimmten Wellenlängen in einem bestimmten Bereich des Bildes geschehen. Hierzu können Informationen, wie etwa eine Tabelle, in der Rechnereinheit gespeichert sein, die den einzelnen Bereichen des Bildes bestimmte Bereiche der
beobachteten Oberfläche zuordnet. Die Rechnereinheit kann also auf im Prinzip bekannte Weise aus der Analyse des beobachteten Bildes den Ort des Einfalls der Lichtstrahlen auf die
Oberfläche bestimmen und die Schutzmaßnahmen speziell an diesem Ort anwenden. Zum Beispiel kann sich eine optische oder akustische Warnung auf den bestimmten Ort beziehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Durchlässigkeit von Schichten, die von den Lichtstrahlen passiert werden müssen, bis zur
vollständigen Undurchlässigkeit für die Lichtstrahlen lokal an dem bestimmten Ort verringert werden. Dies kann zum Beispiel mit lokal ansteuerbaren Flüssigkristallschichten erreicht werden, die lokal, d.h. pixelweise, von einem für die
Lichtstrahlen transparenten in einen teilweise oder gänzlich undurchlässigen Zustand geschalten werden können. Es kann damit gezielt auf die Gefährdung durch die Lichtstrahlen reagiert werden, indem diese lokal blockiert oder abgeschwächt werden. Hierdurch bleibt die Sicht durch die Schicht nahezu ungestört. Dies ist insbesondere von großer Bedeutung, wenn auf die Sicht nicht vollständig verzichtete werden kann, etwa wenn die Lichtstrahlen durch das Fenster eines Fahrzeugs oder das Visier eines Helmes einfallen. Die Rechnereinheit kann dazu eingerichtet sein, anhand der Messergebnisse zu bestimmen, ob die Lichtstrahlen durch einen Laser erzeugt wurden und die Schutzmaßnahmen können
eingeleitet werden, wenn die Lichtstrahlen durch einen Laser erzeugt wurden. Für die sichere Bestimmung von Laserlicht bieten sich unter anderem die Bestimmung der Frequenzbreite der Lichtstrahlen, die räumliche Verteilung der Lichtstrahlen und die Beobachtung von durch die Kohärenz von Laserlicht erzeugter Speckle-Muster auf der beobachteten Oberfläche an. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass Schutzmaßnahmen speziell gegen Laserlicht ergriffen werden können.
Die oben beschriebenen Schutzvorrichtungen können allgemein in sämtlichen Bereichen eingesetzt werden, in denen
Schutzmaßnahmen gegen einfallende Lichtstrahlen mit
vorgegebenen Eigenschaften getroffen werden müssen. Zum
Beispiel können die Scheiben bzw. Fenster von Fahrzeugen oder deren Innenraum mit der Sensorvorrichtung überwacht werden, um die erzeugten Bilder auf einfallende Lichtstrahlen eines bestimmten Grades der Gefährdung hin zu analysieren. Ein
Fahrer des Fahrzeugs kann dann optisch oder akustisch gewarnt werden, z.B. indem er aufgefordert wird, das Fahrzeug zu halten. Zudem kann durch die Verwendung von segmentiert zwischen transparent und opak schaltbaren Scheiben der
Lichtstrahl lokal geblockt oder abgeschwächt werden, sodass noch eine ausreichende Sicht durch die Scheiben gegeben ist. In bestimmten Fällen kann die Scheibe auch komplett
abgedunkelt werden, z.B. in Flugzeugen bei Start und Landung mittels Autopilot oder virtueller Umgebungsanzeige.
Die Schutzvorrichtung kann aber auch Teil einer Schutzvorrichtung zum Tragen durch einen Benutzer sein. Die Schutzvorrichtung umfasst hierbei einen Schutzfilter, der beim Tragen vor zumindest einem Auge des Benutzers angeordnet ist und die dazu eingerichtet ist, eine Durchsicht durch den Benutzer zu erlauben, und eine Trageeinheit, die beim Tragen an dem Benutzer angeordnet ist und an der das Schutzfilter befestigt ist .
Die Schutzvorrichtung dient dann also dem unmittelbaren Schutz der Augen einer Person, die eine z.B. als Schutzbrille oder dergleichen ausgestaltete Schutzvorrichtung trägt. Hierbei ist ausschlaggebend, dass die Schutzvorrichtung einen Schutzfilter aufweist, durch die die Lichtstrahlen treten müssen, bevor sie in ein Auge der zu schützenden Person einfallen können. Dies kann dann von der Schutzvorrichtung erkannt und durch das Einleiten von Schutzmaßnahmen verhindert werden.
Das Schutzfilter kann hierbei in beliebiger Weise durch die Trageeinheit vor dem oder den Augen eines Benutzers gehalten werden. Die Trageeinheit kann zum Beispiel am Kopf des
Benutzers angeordnet sein und die Form eines Brillengestells oder einer Haube aufweisen, woran das Schutzfilter befestigt ist. Die Trageeinheit kann aber auch an anderen Körperstellen des Benutzers angeordnet sein, z.B. im Hals-, Schulter-, Brust- oder Armbereich und das Sichtfenster durch weitere hierzu bekannte Mittel, wie Metall- oder Kunststoffbügel , in der Position vor dem Auge des Benutzers halten.
Die von der Sensorvorrichtung beobachtete Oberfläche kann Teil des Schutzfilters und/oder das Gesicht des Benutzers sein und die Sensorvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, das
Einfallen und Durchtreten des Lichtstrahls durch das Schutzfilter und/oder das Einfallen des Lichtstrahls auf das Gesicht des Benutzers zu detektieren. Es wird also unmittelbar
erkannt, ob potentiell gefährdende Lichtstrahlen auf das
Schutzfilter einfallen und durch diese hindurchtreten oder ob solche Lichtstrahlen auf das Gesicht eines Benutzers gerichtet sind. Dies stellt sicher, dass die Schutzmaßnahmen recht¬ zeitig, aber nicht verfrüht, eingeleitet werden. Dadurch wird die Verlässlichkeit der Schutzvorrichtung gesteigert. Die Rechnereinheit kann dazu eingerichtet sein, als Schutzmaßnahme die Durchlässigkeit des Schutzfilters für die detektierten Lichtstrahlen zu verringern und/oder ein
Warnsignal auszugeben. Durch das Reduzieren der Durchlässigkeit des Schutzfilters für die detektierten Licht¬ strahlen oder deren vollständige Blockierung wird die Gefahr sicher abgewendet, durch die Lichtstrahlen geblendet zu werden. Wie oben beschrieben, können hierzu verschiedene, an sich bekannte Möglichkeiten wie Flüssigkristallschichten, mechanische Shutter oder dergleichen verwendet werden, die eine ausreichend geringe Schaltzeit aufweisen, die es erlaubt die Durchlässigkeit für die Lichtstrahlen binnen einer
Zeitspanne derart zu reduzieren, dass ein Träger der Schutzvorrichtung nicht von den Lichtstrahlen geblendet wird.
Auch durch das Ausgeben eines z.B. optischen und/oder
akustischen Warnsignals kann eine Gefahr für den Benutzer verringert werden, da ihm diese ermöglichen, den Kopf aus der Einfallsrichtung der Lichtstrahlen zu bewegen und/oder die (bzw. ein) Augen zu schließen.
Die Rechnereinheit kann dazu eingerichtet sein, als
Schutzmaßnahme die Durchlässigkeit des Schutzfilters für den detektierten Lichtstrahl nur in einem Bereich des Schutzfilters zu verringern, in dem der Lichtstrahl durch das
Schutzfilter durchtritt. Wie oben beschrieben stellt dies sicher, dass bei vollständigem Schutz gegen ein Blenden durch die Lichtstrahlen die Sicht durch das Schutzfilter zum größten Teil weiter gegeben ist. Sofern nur eine Teilfläche des
Schutzfilters abgedunkelt bzw. von einem transparenten in einen opaken Zustand geschaltet wird, kann sich der Benutzer weiterhin in seiner Umgebung orientieren.
Die oben beschriebene Schutzvorrichtung kann als ein
Schutzhelm ausgestaltet sein. Hierbei kann das Schutzfilter ein Visier des Schutzhelms und die Trageeinheit ein Helmkörper des Schutzhelms sein, an dem das Visier befestigt ist. Die Sensorvorrichtung kann dann derart angeordnet sein, dass das Visier und/oder das Gesicht des Benutzers von der Sensorvorrichtung erfasst werden können. Dies erlaubt es, Einsatzkräfte mit Schutzhelmen auszustatten, die die Einsatzkräfte effektiv gegen Blendattacken schützen.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die in den
Figuren dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2A und 2B schematische Darstellungen von Ausführungs¬ formen einer als Schutzhelm ausgestalteten Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt eine Schutzvorrichtung 100 zum Schutz vor einfallenden Lichtstrahlen L, wobei die einfallenden
Lichtstrahlen (L) insbesondere Laserstrahlen sein können. Die Schutzvorrichtung 100 umfasst eine Sensorvorrichtung 110, eine Rechnereinheit 120 und optional eine Signaleinheit 130.
Die Sensorvorrichtung 110 ist dazu eingerichtet, Bilder einer Oberfläche 150 aufzunehmen, auf die Lichtstrahlen L einfallen können. Die Sensorvorrichtung 110 kann die Bilder dabei fortlaufend aufnehmen oder in vorgegebenen periodischen
Zeitabständen. Hierbei kann der Aufnahmebereich der Sensorvorrichtung in n x m einzelne Segmente, wie etwa Pixel,
aufgeteilt sein. Es ist dann möglich einzelne Ausschnitte des aufgenommenen Bildes separat darzustellen, weiterzugeben und zu verarbeiten. Die Sensorvorrichtung 110 kann z.B. eine CCD- Kamera sein, deren Gesichtsfeld auf die Oberfläche 150 gerichtet ist. Die Sensorvorrichtung 110 kann aber auch anders ausgestaltet sein, z.B. als Quadrantendetektor oder
dergleichen. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Sensorvorrichtung in die Oberfläche 150 eingebettete Messeinrichtungen (nicht gezeigt) , wie etwa Temperatursensoren, die eine Veränderung eines Zustands der Oberfläche 150, wie etwa der Temperatur, aufgrund von Lichteinfall erfassen können.
Die Sensorvorrichtung 110 erzeugt für jede Aufnahme der
Oberfläche 150 Messergebnisse, die sämtliche relevanten optischen Parameter des aufgenommenen Bildes wiedergeben, wie etwa die Gesamtintensität der während der Aufnahme auf die Sensorvorrichtung 110 einfallenden Strahlung, die
Intensitätsverteilung dieser Strahlung innerhalb des Bildes, die im Bild enthaltenen Frequenzkomponenten, d.h. das
Frequenzspektrum, der Strahlung und/oder die räumliche
Verteilung verschiedener Frequenzen innerhalb des Bildes, d.h. das Frequenzspektrum der Strahlung innerhalb verschiedener zweidimensionaler Bereiche innerhalb des Bildes. Diese
Messerergebnisse können sich bereits einfach aus dem
aufgenommenen Bild ergeben bzw. mit diesem identisch sein, wie z.B. die Intensitätsverteilung verschiedener Farben, wie z.B. rot, grün und blau oder hyperspektral. Es kann aber auch notwendig sein, diese Messergebnisse durch eine
Vorverarbeitung der reinen Bilddaten zu erzeugen. Diese
Vorverarbeitung kann in der Sensorvorrichtung 110 erfolgen oder auch in der Rechnereinheit 120 oder anderen nicht
gezeigten Einrichtungen.
Ein von der Sensorvorrichtung 110 aufgenommenes Bild eines Einfalls von Lichtstrahlen L auf die Oberfläche 150 enthält somit Informationen über die Eigenschaften der Lichtstrahlen L, z.B. über die Wellenlänge des in den Lichtstrahlen L enthaltenen Lichts, über die räumliche Verteilung der
Lichtstrahlen L auf der Oberfläche, ihre Intensität und/oder ihre Frequenz am jeweiligen Ort ihres Auftreffens auf die Oberfläche 150.
Um diese Eigenschaften zu bestimmen, werden die von der
Sensorvorrichtung 110 erzeugten Bilddaten bzw. Messergebnisse an die Rechnereinheit 120 weitergegeben, wie in der Fig. 1 durch den Pfeil PI angedeutet. Die Rechnereinheit 120 führt dann sämtliche, im Prinzip bekannte Verarbeitungs- und/oder Auswerteschritte durch, um aus den Bilddaten bzw.
Messergebnissen die oben exemplarisch genannten Eigenschaften der Lichtstrahlen L zu bestimmen. Die Rechnereinheit 120 kann hierbei räumlich nahe zur Sensorvorrichtung 110 angeordnet sein, z.B. im gleichen Gehäuse. Die Rechnereinheit 120 kann aber auch Teil einer zentralen, räumlich entfernten
Verarbeitungsstelle, etwa eines Rechenzentrums sein. Die
Kommunikation zwischen Sensorvorrichtung 110 und
Rechnereinheit 120 kann dann zumindest teilweise drahtlos, z.B. über ein Funknetzwerk, erfolgen.
Die Rechnereinheit 120 kann die Messergebnisse z.B. in
zweidimensionale Bereiche verschiedener Größe einteilen und die Eigenschaften des einfallenden Lichts in jedem dieser Bereiche bestimmen. Die Größe und Gestalt dieser Bereiche können hierbei von der Rechnereinheit 120 während des
Bestimmens der Eigenschaften verändert werden. Auf diese Weise bestimmt die Rechnereinheit 120, Licht welcher Frequenz und welcher Intensität bei der Aufnahme des Bildes auf welche Stelle der Oberfläche 150 gefallen ist. Diese Bestimmung läuft hierbei in äußerst kurzer Zeit ab. In einigen
Ausführungsformen der Erfindung kann die Bestimmung schneller als 0,8 s oder schneller als 0,5 s oder schneller als 0,2 s erfolgen. Die Rechnereinheit 120 kann also bestimmen, welche Eigenschaften auf die Oberfläche 150 einfallendes Licht an welchem Ort hat. Bei der Bestimmung kann im Rückgriff auf zuvor vorgenommene Aufnahmen der Oberfläche 150 ein über mehrere Aufnahmen konstanter Lichtanteil als Umgebungslicht erkannt werden. Dies kann durch Vergleich mit dem als
Umgebungslicht erkannten Anteil des aufgenommenen Lichts die Detektion und Klassifizierung von Veränderungen im
Einfallslicht erleichtern.
Die Rechnereinheit 120 gleicht hierauf die für die einzelnen Bereiche der Oberfläche 150 bestimmten Eigenschaften der einfallenden Lichtstrahlen L mit vorgegeben Eigenschaften ab, die als für das Sehvermögen von Menschen als gefährlich eingestuft wurden. Stimmen die bestimmten Eigenschaften eines die Oberfläche 150 treffenden Lichtstrahls L mit den als potentiell gefährlich bewerteten vorgegeben Eigenschaften überein, so leitet die Rechnereinheit 120 Schutzmaßnahmen gegen den Einfall dieses Lichtstrahls L ein.
Zum Beispiel kann die Rechnereinheit 120 anhand einer räumlich konzentriert auftretenden hohen Intensität einer bestimmten Frequenzbreite, d.h. einer bestimmten Farbe, darauf schließen, dass ein Lichtstrahl auf die Oberfläche 150 gerichtet ist. Wird die Intensität als gefährlich für das Sehvermögen von Menschen erachtet, werden die Schutzmaßnahmen eingeleitet. Alternativ kann ein Laserstrahl auch durch eine aufgrund der hohen Kohärenz des Laserstrahls auftretende Speckle-Muster allein aufgrund der für die Sensorvorrichtung 110 sichtbare räumliche Verteilung der Lichtstrahlen L auf der Oberfläche 150 von der Rechnereinheit 120 als solcher erkannt werden. Darüber hinaus kann auch jede weitere Kombination
verschiedener Zustandsgrößen der einfallenden Lichtstrahlen verwendet werden, um Eigenschaftsklassen zu definieren, bei deren Vorliegen die Rechnereinheit 120 die Schutzmaßnahmen einleitet .
Die Schutzvorrichtung 100 erlaubt also, für bestimmte Arten von Licht gezielt Schutzmaßnahmen zu treffen. Durch die
Verwendung der Sensorvorrichtung 110, wird diesbezüglich eine großflächige Überwachung von Oberflächen 150 ermöglicht. Dies erlaubt den Einsatz der Schutzvorrichtung 100 für die
Überwachung von großen Oberflächen auf unerwünschten Einfall von bestimmten Klassen von Lichtstrahlen, der zuvor nicht möglich war.
Die Oberfläche 150 kann hierbei, wie in der Fig. 1 gezeigt, für die einfallenden Lichtstrahlen L durchsichtig sein, d.h. die Sensorvorrichtung erzeugt Bilder vom Durchtritt der
Lichtstrahlen durch die Oberfläche 150 einer für die Lichtstrahlen L transparenten Schicht. Dies ist möglich, da selbst stark kollimierte und fokussierte Lichtstrahlen, wie etwa Laserstrahlen, beim Durchtritt durch ein Medium an den Grenzschichten des Mediums streuen. Dieses Streulicht kann von der Sensorvorrichtung 110 erfasst werden, selbst wenn die Lichtstrahlen nicht direkt auf die Sensorvorrichtung 110 gerichtet sind. Um eine möglichst umfassende Überwachung der Oberfläche 150 zu gewährleisten, kann man auch eine Mehrzahl von Sensorvorrichtungen 110 verwenden, deren Messergebnisse zusammen durch die Rechnereinheit 120 verarbeitet werden, um die Eigenschaften der einfallenden Lichtstrahlen zu bestimmen.
Die Oberfläche 150 kann aber auch für die Lichtstrahlen L undurchlässig sein. Dann ist die Sensorvorrichtung 110 auf der Seite der Oberfläche 150 angeordnet, von der die Lichtstrahlen L einfallen (in der Fig. 1 also links von der Oberfläche 150 anstatt rechts wie gezeigt) . Die Sensorvorrichtung 110 erzeugt dann Bilder, die das von der Oberfläche 150 rückgestreute oder reflektierte Licht oder den Einfluss der Absorption der
Lichtstrahlen L durch die Oberfläche 150 auf diese zeigen. Auch diese Bilder ermöglichen es der Rechnereinheit 120, die Eigenschaften der einfallenden Lichtstrahlen L zu bestimmen.
Wie oben bereits angedeutet, umfasst der Ausdruck
„Lichtstrahlen" sämtliche Arten von Licht. „Lichtstrahlen" im Sinne der Erfindung kann als die Summe der verschiedenen
Lichtbestandteile verstanden werden, die auf einen
zweidimensionalen Bereich der Oberfläche 150 mit einer
bestimmten Größe einfallen. Ob die „Lichtstrahlen" gebündelte und gerichtete Strahlen sind, wie sie in der Fig. 1 gezeigt sind, wird erst durch die Rechnereinheit 120 bestimmt. Handelt es sich um als potentiell gefährlich eingestufte Lichtstrahlen L leitet die Rechnereinheit 120 Schutzmaßnahmen gegen diese Lichtstrahlen L ein.
Wie in der Fig. 1 durch den Pfeil P2 angedeutet können diese Schutzmaßnahmen in der Manipulation der Oberfläche 150 bestehen. So kann die Rechnereinheit 120 z.B. nicht gezeigte Aktuatoren ansteuern, die eine Orientierung der Oberfläche 150 derart verstellen, dass durch die Lichtstrahlen kein Risiko für Personen besteht. Die Rechnereinheit 120 kann z.B. auch veranlassen, dass der optische Pfad der Lichtstrahlen L blockiert wird. Dies kann z.B. durch das Einbringen von mechanischen Shuttern geschehen. Die Blockade des optischen Pfads der Lichtstrahlen L muss hierbei nicht in der Nähe der Oberfläche 150 erfolgen. Es ist auch möglich, dass die
Rechnereinheit 120 über ein geometrisches Modell der Umgebung der Oberfläche 150 verfügt und daraus den potentiellen
optischen Pfad der Lichtstrahlen L abschätzen kann. Dann ist eine Blockade oder Dämpfung der Lichtstrahlen auch an einem anderen Punkt dieses optischen Pfades als an der Oberfläche 150 möglich.
Die Oberfläche 150 kann die Oberfläche eines Materials sein, dessen Durchlässigkeit für Licht einer bestimmten Wellenlänge sich z.B. elektronisch steuern lässt. Solche Materialien sind prinzipiell bekannt. Zum Beispiel kann es sich bei der
Oberfläche 150 um die Oberfläche einer Flüssigkristallschicht bzw. eines Flüssigkristallelements handeln, das von einem transparenten in einen dämpfenden oder gänzlich opaken Zustand geschalten werden kann. Dann kann eine Schutzmaßnahme darin bestehen, dass die Rechnereinheit 120 die
Flüssigkristallschicht über entsprechende Treiberelektronik anweist, den Durchtritt des als schädlich erkannten Lichts durch Umschalten in den dämpfenden/opaken Zustand zu
vermindern oder gänzlich zu blockieren. Hierbei kann entweder aus Sicherheitsgründen der gesamte Flüssigkristallschirm in den nicht transparenten Zustand geschalten werden oder nur der Teil, durch den die als schädlich klassifizierten
Lichtstrahlen hindurchtreten.
Alternativ oder zusätzlich weist die Schutzvorrichtung 100 die optionale Signaleinheit 130 auf. Wie in der Fig. 1 mit dem Pfeil P3 angedeutet, können die Schutzmaßnahmen auch darin bestehen, dass die Rechnereinheit 120 die Signaleinheit 130 anweist ein Warnsignal auszugeben, das vor dem Einfall der als potentiell gefährlich erkannten Lichtstrahlen warnt. Dieses Warnsignal kann optisch sein und z.B. in der Anzeige einer Meldung auf einem Display/Bildschirm oder dem Aufleuchten einer Warnlampe bestehen. Es kann sich aber auch um ein akustisches Signal handeln, das über einen Lautsprecher ausgegeben wird oder um einen Vibrationsalarm oder ein
anderes, vom Benutzer wahrnehmbares Signal. Das Warnsignal beseitigt zwar die unmittelbare Gefahr durch die einfallenden Lichtstrahlen L nicht, kann aber dazu führen, dass Verwender der Schutzvorrichtung 100 weitere Vorsichtsmaßnahmen treffen. Durch die Verwendung eines Warnsignals wird die eventuelle Beeinträchtigung von Sichtachsen in und um die
Schutzvorrichtung vermieden. Dies kann in solchen Fällen vorteilhaft sein, in denen jegliche Einschränkung der Sicht eine größere Gefahr darstellt als der Einfall der
Lichtstrahlen L, zum Beispiel in einem Fahrzeug in schneller Fahrt .
Die in der Fig. 1 gezeigte Schutzvorrichtung 100 ermöglicht es also zuverlässig, großflächige Oberflächen 150 auf den Einfall von potentiell gefährlichem Licht hin zu überwachen,
Einfallendes zu klassifizieren und beim Einfall von als gefährlich eingestuftem Licht Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Hierdurch werden Personen vor Blendattacken geschützt, für die aufgrund der Größe der Oberfläche 150 zuvor kein Schutz möglich war, wie zum Beispiel für die Führer von
Kraftfahrzeugen oder die Träger von Schutzhelmen mit
großflächigem Visier.
In den Fig. 2A und 2B ist eine als ein solcher Schutzhelm 200 ausgebildete Schutzvorrichtung gezeigt. Der Schutzhelm 200 weist ein als Visier 250 ausgebildetes Schutzfilter und eine als Helmkörper 260 ausgebildete Trageeinheit auf. Zudem weist der Schutzhelm 200 eine Schutzvorrichtung zum Schutz gegen den Einfall von Lichtstrahlen auf, wie sie zuvor beschrieben wurde .
Das Visier 250 ist derart am Helmkörper 260 angeordnet
und/oder an diesem befestigt, dass es vor den Augen eines Benutzers bzw. Trägers des Schutzhelms 200 angeordnet ist. Das Visier 250 kann dabei fest mit dem Helmkörper 260 verbunden sein, so dass keine relative Bewegung von Visier 250 zu
Helmkörper 260 möglich ist. Das Visier 250 kann aber auch relativ zum Helmkörper 260 drehbar, z.B. nach oben und/oder zur Seite klappbar, angeordnet sein und/oder ganz vom
Helmkörper 260 entfernt werden können, wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt.
Das Visier ist zum einen in einem sichtbaren Wellenlängenbereich transparent, so dass der Benutzer des Schutzhelms 200 auch durch das Visier seine Umgebung optisch wahrnehmen kann, und schützt zum anderen das Gesicht und die Augen des
Benutzers vor mechanischen Einwirkungen. Das Visier 250 kann hierbei auch den Einfall von Licht in einem vorbestimmten, zur Erkennung der Umgebung nicht notwendigen Wellenlängenbereich einschränken bzw. gänzlich blockieren. So können zum Beispiel eine oder mehrere Wellenlängen, auch des sichtbaren Spektrums, durch das Visier 250 gedämpft werden. Zum anderen können aber auch Wellenlängenbereiche, wie etwa Infrarot oder UV, durch das Visier 250 aus der durch das Visier 250 einfallenden
Strahlung nach Art einer an sich bekannten Sonnenbrille gefiltert werden.
Das Visier 250 kann zudem eine Flüssigkristallschicht oder einen anderen, elektrisch schaltbaren Filter enthalten, wie oben beschrieben wurde, mit der die Transparenz des Visiers 250 insgesamt und/oder in einem bestimmten Wellenlängenbereich und/oder in einer vorgebbaren Teilfläche variabel für eine und/oder mehrere Wellenlängen bis zur völligen
Undurchlässigkeit frei eingestellt werden kann. Der Helmkörper 260 dient als Trageeinheit dazu, das Visier 250 vor den Augen des Helmträgers zu halten. Zudem dient der
Helmkörper im Allgemeinen auch dem Schutz des Kopfbereichs des Helmträgers, insbesondere vor mechanischen Einwirkungen. Der Helmkörper 260 ist im Allgemeinen aus einem undurchsichtigen, starren Material.
Die Sensorvorrichtung 210 der Schutzvorrichtung gegen den Einfall von Lichtstrahlen ist derart in dem Schutzhelm 200 angeordnet, dass sie den Einfall von Lichtstrahlen auf das Visier 250 oder das Gesicht eines Trägers des Schutzhelms 200 erfassen und durch die Aufnahme von Bildern festhalten kann. Es dienen also entweder das Gesicht des Helmträgers oder das Visier 250 als Oberflächen im Sinne der obigen Beschreibung. Beim Einfall auf das Gesicht des Helmträgers wird das vom Gesicht rückgestreute und/oder reflektierte Licht aufgenommen, beim Durchtritt durch das Visier 250 das an Grenzflächen des Visiers gestreute und/oder gebeugte Licht. Es versteht sich von selbst, dass sowohl das Visier 250 als auch das Gesicht des Helmträgers von einer Sensorvorrichtung 210, z.B. einer Weitwinkelkamera, wie etwa einer Fischaugenkamera, oder auch von verschiedenen Sensorvorrichtungen 210 aufgenommen werden können. Die Aufnahme des Visiers 250 und/oder des Gesichts des Helmträgers schließt dabei, falls notwendig, die nähere
Umgebung dieser Oberflächen mit ein, insbesondere andere
Teilbereiche des Schutzhelms 260.
Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt, kann die Sensorvorrichtung 210 aus einer Mehrzahl von Sensoren, wie etwa Kameras
bestehen, die auf das Visier 250 (Fig. 2A) bzw. auf das
Gesicht eines Helmträgers (Fig. 2B) gerichtet sind. Ist eine Sensorvorrichtung 210 als Einzelsensor ausgebildet können auch eine Mehrzahl von Sensorvorrichtungen 210 vorhanden sein. Der Blickwinkel der Sensorvorrichtungen 210 kann hierbei für jede Sensorvorrichtung 210 frei bestimmt werden. Es ist also auch möglich sowohl das Gesicht des Benutzers bzw. Trägers des Schutzhelms 200 als auch das Helmvisier 250 und/oder andere Teile des Schutzhelms 200 mit den Sensorvorrichtungen 210 zu beobachten .
Wie oben beschrieben, berechnet die Schutzvorrichtung des Schutzhelms 200 aus den von der zumindest einen Sensorvor¬ richtung 210 aufgenommenen Bildern bzw. Messergebnissen, ob Lichtstrahlen mit bestimmten, vorgegebenen Eigenschaften, die für das Sehvermögen des Helmträgers als potentiell gefährlich eingestuft wurden, durch das Visier 250 auf das Gesicht des Helmträgers einfallen. Ist dies der Fall, werden
Schutzmaßnahmen eingeleitet, wie sie oben beschrieben wurden, wie z.B. das Ausgeben eines Warnsignals oder das Abdunkeln des Visiers 250 in dem Wellenlängenbereich der einfallenden
Lichtstrahlen, insgesamt oder nur in der für den Durchtritt durch das Visier 250 bestimmten Position. Dadurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass Einsatzkräfte, die den Schutzhelm 200 verwenden, vor einfallenden Blendstrahlen, insbesondere Laserstrahlen aus Laserpointern zumindest gewarnt oder gänzlich davor geschützt werden.
Obwohl in den Fig. 2A und 2B ein Schutzhelm 200 als Schutzvorrichtung gezeigt ist, ist die Erfindung nicht auf derartige Schutzhelme beschränkt. Eine erfindungsgemäße Schutzvor¬ richtung liegt auch dann vor, wenn statt des Helmkörpers 260 eine beliebige Trageeinheit vorgesehen wird, an der ein
Schutzfilter derart befestigt werden kann, dass sie beim
Tragen der Trageeinheit durch den Benutzer der Schutzvorrichtung vor zumindest einem Auge des Benutzers angeordnet ist. Es kann sich bei der Schutzvorrichtung also zum Beispiel um jede Art von Schutzbrille handeln. Die Schutzvorrichtung kann aber auch nur aus einer vor zumindest einem Auge des Benutzers durch eine beliebige, im Prinzip bekannte
Haltevorrichtung, gehaltenen Sichteinheit, etwa einem
Flüssigkristallschirm oder einer Glasplatte, ausgebildet sein.
Es ist also jede Ausgestaltung der Schutzvorrichtung denkbar, solange beim Einfall von Lichtstrahlen durch das Schutzfilter und/oder auf das Gesicht des Benutzers der Schutzvorrichtung durch eine mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Schutzvorrichtung Schutzmaßnahmen gegen den Einfall eingeleitet werden können. Die Schutzvorrichtung muss dabei auch nicht notwendiger Weise an der Trageeinheit oder des Schutzfilters der Schutzvor¬ richtung angeordnet sein. Sensorvorrichtungen der
Schutzvorrichtung können auch räumlich getrennt von den anderen Komponenten der Schutzvorrichtung angeordnet sein, z.B. an einer anderen Körperstelle des Benutzers. Auch kann die Berechnung der Eigenschaften der Lichtstrahlen sowohl durch eine dezentral am Körper des Benutzers angebrachte
Rechnereinheit als auch durch eine zentral vorgesehene, z.B. als Rechenzentrum ausgebildete, Rechnereinheit ausgeführt werden, von der die Schutzmaßnahmen mittels drahtloser
Übertragung eingeleitet werden.
Die Erfindung ist auch nicht auf Sensorvorrichtungen
beschränkt, die Bilder von dem Einfall der Lichtstrahlen durch optische Aufnahmen erzeugen. Aufnahmen können auch durch andere physikalische Prinzipien entstehen, z.B. durch die Messung von Temperaturänderungen in bestimmten Teilbereichen einer Oberfläche. Insbesondere hochleistungsfähige
Laserpointer können einen Energieübertrag auf eine Schicht bewirken, die sie durchdringen, der durch eine lokale
Temperaturänderung erfasst werden kann. Die Aufnahme eines Bildes schließt also auch die Aufnahme von allgemeinen
Zustandsdaten einer zweidimensionalen Fläche, wie etwa der Temperatur ein, wenn aus dieser Zustandsverteilung
Erkenntnisse über die Eigenschaften von einfallenden
Lichtstrahlen getroffen werden können.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Schutzvorrichtung angegeben, mit der großflächige Einfallsflächen für
Lichtstrahlen, die potentiell sichtgefährdend sind, überwacht werden können, und die bei der Detektion solcher Lichtstrahlen Schutzmaßnahmen gegen den Einfall einleiten kann. Dies erlaubt es, verschiedene Personengruppen, wie etwa Fahrzeugführer, Piloten oder Einsatzkräfte, die durch großflächige Sichtfenster, wie etwa Fahrzeugfenster oder Helmvisiere, die Umgebung wahrnehmen, vor Blendattacken mit den potentiell sichtgefährdenden Lichtstrahlen, wie etwa Laserlicht aus Laserpointern, zu schützen. Zudem ist auch ein Einsatz in anderen Schutzvorrichtungen, wie etwa Schutzbrillen möglich, deren Aufbau durch den Einsatz der erfindungsgemäßen
Schutzvorrichtungen vereinfacht wird, da die Verwendung der Aufnahme von Bildern in der Schutzvorrichtung den Wegfall komplizierter optischer Bauteile erlaubt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Be¬ schreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Aus¬ führungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Aus¬ führungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Claims

Ansprüche
1. Schutzvorrichtung (100) zum Schutz gegen einfallende
Lichtstrahlung (L) , enthaltend zumindest
eine Sensorvorrichtung (110), welche dazu eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlung (L) zu erfassen und
eine Rechnereinheit (120), welcher die Messsignale der
Sensorvorrichtung (110) zuführbar sind und welche dazu eingerichtet ist, anhand der Messsignale eintreffende Licht¬ strahlung (L) zu erkennen und Schutzmaßnahmen gegen die einfallende Lichtstrahlung (L) einzuleiten,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorvorrichtung (110) einen Sensor enthält, welcher dazu eingerichtet ist, zumindest eine räumlich aufgelöste Aufnahme einer Oberfläche (150) zu erstellen.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend ein Schutzfilter (250), dessen Transmission zumindest in einer Teilfläche durch ein elektrisches Signal beeinflussbar ist .
3. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorvorrichtung (110) dazu eingerichtet ist,
Messsignale zu erzeugen, welche Aussagen über das
Frequenzspektrums und/oder die Gesamtintensität und/oder die Intensitätsverteilung und/oder die Strahlfleckgröße und/oder die Kohärenzlänge des eintreffenden Lichtes ermöglichen.
4. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
weiterhin enthaltend eine Trageeinheit (260), welche bei der Verwendung der Schutzvorrichtung an einem Benutzer
angeordnet ist.
5. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (150) ausgewählt ist aus zumindest einer Teilfläche des Schutzfilters (250) und/oder einem Körperteil des Benutzers der Schutzvorrichtung (100) und/oder einer zumindest einer Teilfläche der Trageeinheit (260) .
6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit (120) dazu eingerichtet ist, als Schutzmaßnahme gegen die einfallende Lichtstrahlung (L) die Transmission des Schutzfilters (250) zumindest in einer Teilfläche zu verringern und/oder ein Warnsignal auszugeben.
7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trageeinheit (260) ein Schutzhelm ist oder einen solchen enthält und das Schutzfilter (250) ein Visier des Schutzhelms (100) ist.
8. Verfahren zum Schutz gegen einfallende Lichtstrahlung
(L) , bei welchem mit einer Sensorvorrichtung (110)
einfallende Lichtstrahlung (L) erfasst wird und einer
Rechnereinheit (120) die Messsignale der Sensorvorrichtung (110) zugeführt werden, um anhand der Messsignale
eintreffende Lichtstrahlung (L) zu erkennen und Schutzmaßnahmen gegen die einfallende Lichtstrahlung (L)
einzuleiten,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorvorrichtung (110) einen abbildenden Sensor
enthält, welcher zumindest eine Aufnahme von einer
Oberfläche (150) erstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Rechnereinheit (120) die Transmission eines
Schutzfilters (250) zumindest in einer Teilfläche
beeinflusst wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Sensorvorrichtung (110) Messsignale erzeugt, welche Aussagen über das Frequenzspektrums und/oder die Gesamtintensität und/oder die Intensitätsverteilung und/oder die Strahlfleckgröße und/oder die Kohärenzlänge des
eintreffenden Lichtes ermöglichen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberfläche (150) ausgewählt ist aus zumindest einer Teilfläche des Schutzfilters (250) und/oder einem Körperteil des Benutzers der Schutzvorrichtung (100) und/oder einer zumindest einer Teilfläche einer Trageeinheit (260) .
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