-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Atem- und Gesichtsschutzmaske gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Eine solche Maske ist aus der
US 6 384 982 B1 bekannt, wobei jedoch ein einstückiger Lichtleitstab Teil der ersten und zweiten Teiloptik ist. Dies führt nachteilig dazu, daß es schwierig ist, die Gas- und Flüssigkeitsabdichtung der Maske zu gewährleisten. Auch muß der Benutzer der Maske stets den Lichtleitstab mit sich führen, auch wenn er die Anzeigevorrichtung nicht nutzen will, da er den Lichtleitstab zur Abdichtung benötigt.
-
Aus der
US 7,038,639 B1 ist eine Atem- und Gesichtsschutzmaske bekannt, die einen eine Sichtscheibe aufweisenden Maskenkörper, der im aufgesetzten Zustand Augen und Atemwege des Maskenträgers gas- und flüssigkeitsdicht vor der Umgebung schützt, und eine am Maskenkörper befestigte sowie einen Bildgeber und eine Abbildungsoptik aufweisende Anzeigevorrichtung, die ein Bild so erzeugt und abbildet, daß der Maskenträger das Bild wahrnehmen kann, aufweist. Bei dieser Maske ist die Anzeigevorrichtung mit allen ihren optischen Komponenten innerhalb des Maskenkörpers angeordnet. Damit ist es äußerst schwierig, die Anzeigevorrichtung zu justieren, da dies individuell für jeden Maskenträger nur im aufgesetzten Zustand durchgeführt werden kann. Ferner ist es schwierig eine Anzeigevorrichtung mit guten Abbildungseigenschaften bereitzustellen, da der vorhandene Bauraum innerhalb der Maske äußerst gering ist.
-
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Atem- und Gesichtsschutzmaske der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Justierung einfach möglich ist, gleichzeitig die Abbildungseigenschaften der Abbildungsvorrichtung verbessert werden können sowie die Gas- und Flüssigkeitsabdichtung der Maske gewährleistet werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Atem- und Gesichtsschutzmaske der eingangs genannten Art durch das Vorsehen der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
-
Durch diese Ausgestaltung der Abbildungsoptik, bei der die zweite Teiloptik innerhalb der Maske angeordnet ist und die restlichen optischen Elemente der Abbildungsoptik außerhalb der Maske angeordnet sind, kann eine Abbildung mit hoher Qualität sichergestellt werden, da die gesamten optischen Elemente nicht innerhalb des begrenzten Raumes in der Maske angeordnet sind. Ferner ist eine ausgezeichnete Justierbarkeit gegeben, da im aufgesetzten Zustand durch Bewegen des Bilderzeugungsmoduls die zweite Teiloptik relativ zum Maskenkörper und somit auch relativ zum Auge des Maskenträgers positioniert werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Abbildungsoptik so ausgebildet ist, daß sie dem Maskenträger das Bild in Überlagerung mit der Umgebung darbietet. In diesem Fall kann die zweite Teiloptik für die Überlagerung eingesetzt werden und, was optisch von Vorteil ist, sehr nahe am Auge des Maskenträges positioniert werden.
-
Da das Bilderzeugungsmodul lösbar mit dem Koppelmodul verbunden ist, wird vorteilhaft erreicht, daß das meistens relativ teure Bilderzeugungsmodul nur bei Bedarf verwendet werden muß und die Maske auch ohne Bilderzeugungsmodul noch voll funktionsfähig ist.
-
Die lösbare Verbindung kann beispielsweise mittels eines Bajonettverschlusses oder eines Klippverschlusses, bei dem im verbundenen Zustand Sicherungselemente in entsprechende Ausnehmungen einrasten, verwirklicht werden. Ferner ist es möglich, die lösbare Haltung magnetisch zu realisieren. Auch kann ein Schraubgewinde vorgesehen werden, in das das Bilderzeugungsmodul eingeschraubt wird.
-
Das Koppelmodul ist insbesondere so ausgebildet, daß das Bilderzeugungsmodul immer dieselbe Orientierung zum Maskenkörper aufweist, wenn es mit dem Koppelmodul verbunden ist. Die Positionierung des Bilderzeugungsmoduls relativ zum Maskenkörper wird somit reproduzierbar sichergestellt.
-
Das Koppelmodul kann ein Verbindungselement aufweisen, an dem das Bilderzeugungsmodul befestigt ist und das relativ zur Sichtscheibe in seiner Lage verstellbar ist. Insbesondere kann auch noch die zweite Teiloptik am Verbindungselement befestigt sein. Damit wird in einfacher Art und Weise eine mechanisch und bevorzugt starre Verbindung zwischen dem Bilderzeugungsmodul und der zweiten Teiloptik sichergestellt.
-
Das Verbindungselement kann relativ zum Maskenträger gekippt und/oder sein Abstand zum Maskenträger kann verändert werden, wobei dann in dieser geänderten Positionierung das Verbindungselement wiederum relativ zum Maskenkörper so festgelegt ist, daß sich diese Positionierung nicht ändert. Das Verbindungselement kann somit relativ zum Maskenträger in verschiedene Positionen bewegt und arretiert werden.
-
Das Koppelmodul kann ferner so ausgebildet sein, daß ein Verkippen der zweiten Teiloptik um zumindest zwei Achsen ermöglicht ist, damit kann schon eine sehr große Variabilität für die Justierung der zweiten Teiloptik zur Verfügung gestellt werden.
-
Das Koppelmodul kann insbesondere an oder in der Sichtscheibe des Massenkörpers befestigt sein. Dabei handelt es sich bevorzugt um eine Position seitlich des Auges des Maskenträgers.
-
Das Koppelmodul kann ferner eine Öffnung der Sichtscheibe gas- und flüssigkeitsdicht nach außen abdichten. Damit wird einerseits die Dichtheit der Maske beibehalten und somit ihre Funktionsfähigkeit erhalten. Andererseits kann die gewünschte mechanische Kopplung zwischen zweiter Teiloptik und Bilderzeugungsmodul realisiert werden.
-
Die Abbildungsoptik kann ferner so ausgebildet werden, daß sie dem Maskenträger das Bild in Überlagerung mit der Umgebung darbietet. Dazu kann beispielsweise die zweite Teiloptik einen teiltransparenten Abschnitt aufweisen, der Licht des Bilderzeugungsmoduls zum Auge des Maskenträgers hin lenkt und gleichzeitig das Wahrnehmen der Umgebung durch den teiltransparenten Abschnitt ermöglicht. Damit können dem Maskenträger beispielsweise wichtige Informationen in überlagernder Weise mit der von ihm wahrnehmbaren Umgebung dargestellt werden.
-
Insbesondere ist die zweite Teiloptik starr mit dem Bilderzeugungsmodul verbunden. Daher wird eine Bewegung des Bilderzeugungsmoduls direkt auf die zweite Teiloptik übertragen und die relative Ausrichtung des Bilderzeugungsmoduls zur zweiten Teiloptik bleibt bestehen, so daß die optische Abbildung mit hoher Qualität sichergestellt werden kann.
-
Das Bilderzeugungsmodul kann in einem gas- und flüssigkeitsdichtem Gehäuse angeordnet sein, das mit dem Verbindungsmodul verbunden ist. Dabei kann die Dichtheit des Gehäuses beispielsweise erst dann vollständig gegeben sein, wenn die Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Verbindungsmodul gegeben ist. Andererseits ist es auch möglich, das Gehäuse an sich als dichtes Gehäuse auszubilden, das dann mit dem Verbindungsmodul verbunden werden kann.
-
Die Atem- und Gesichtsschutzmaske kann z. B. auch Teil eines Schutzanzuges sein. Wesentlich ist, daß Augen und Atemwege gas- und flüssigkeitsdicht vor der Umgebung geschützt sind.
-
Die Anzeigevorrichtung kann ferner ein lichtleitendes Element aufweisen, das innerhalb des Maskenkörpers angeordnet ist und Licht von der ersten Teiloptik zur zweiten Teiloptik leitet. Das lichtleitende Element kann entweder vollständig innerhalb des Maskenkörpers angeordnet sein oder sich bis zum Bilderzeugungsmodul außerhalb des Maskenkörpers erstrecken.
-
Ferner kann das lichtleitende Element zusammen mit der zweiten Teiloptik als ein einziges Element ausgebildet sein.
-
Das lichtleitende Element kann beispielsweise eine Lichtleiterplatte sein, die an ihrem dem Auge des Maskenträgers zugewandten Ende eine diffraktive Auskopplung oder eine Auskopplung über einen Spiegel durchführt. Ferner kann das lichtleitende Element durch ein Glasfaserbündel realisiert sein.
-
Die zweite Teiloptik kann als planarer oder auch gekrümmter Strahlkombinierer ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, die erste und/oder zweite Teiloptik refraktiv, diffraktiv und/oder reflektiv auszubilden.
-
Die Abbildungsoptik kann das Bild einem Auge darbieten. Es ist jedoch auch möglich, daß die Abbildungsoptik beiden Augen des Maskenträgers jeweils ein Bild darbietet. In diesem Fall kann mittels der dargebotenen Bilder ein dreidimensionales Bild dargestellt werden. Es kann dann z. B. für jedes Auge ein Bilderzeugungsmodul und eine zweite Teiloptik vorgesehen sein.
-
Das Gehäuse kann insbesondere auch noch gegen sonstige Umwelteinflüsse schützen, wie z. B. Hitze oder Chemikalien.
-
Ferner kann die Anzeigevorrichtung dem Maskenträger das abgebildete Bild als virtuelles Bild darbieten und noch weitere Elemente aufweisen, wie z. B. eine Stromversorgung und/oder eine Bilddatenquelle.
-
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Teilschnittansicht von oben auf einen die erfindungsgemäße Atem- und Gesichtsschutzmaske tragenden Maskenträger;
-
2 eine perspektivische Ansicht des Koppelmoduls von 1;
-
3 eine Schnittansicht des Koppelmoduls von 1;
-
4 eine perspektivische schematische Darstellung einer Abwandlung des Koppelmoduls von 1, und
-
5 eine Darstellung eines Verbindungsstücks des Koppelmoduls von 4.
-
In der in 1 gezeigten Teilschnittansicht von oben trägt ein Maskenträger M eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Atem- und Gesichtsschutzmaske, die einen eine Sichtscheibe 1 aufweisenden Maskenkörper sowie eine an der Sichtscheibe 1 befestigte Anzeigevorrichtung 2 umfaßt. Bei der Darstellung in 1 ist vom Maskenkörper nur die Sichtscheibe 1 schematisch eingezeichnet.
-
Die Atem- und Gesichtsschutzmaske ist so ausgebildet, daß sie im aufgesetzten Zustand, der in 1 schematisch dargestellt ist, die Augen- und Atemwege des Maskenträgers M gas- und flüssigkeitsdicht von der Umgebung trennt. Bei der Maske kann es sich beispielsweise um eine Gasmaske mit Filter oder Pressluftatmer für Feuerwehrleute handeln. Durch die Sichtscheibe 1 kann der Maskenträger (hier z. B. ein Feuerwehrmann) die Umgebung wahrnehmen.
-
Die Anzeigevorrichtung 2 umfaßt einen Bildgeber 3, der zum Beispiel ein LCD-, ein LCoS- oder eine OLED-Anzeige sein kann, eine dem Bildgeber 3 nachgeordnete erste Teiloptik 4, wobei der Bildgeber 3 und Teiloptik 4 in einem Gehäuse 5 angeordnet sind, ein an der Sichtscheibe 1 befestigtes Koppelmodul 6 sowie eine am Koppelmodul 6 befestigte zweite Teiloptik 7.
-
Wie 1 entnommen werden kann, sind der Bildgeber 3, die erste Teiloptik 4, die ein Bilderzeugungsmodul 8 bilden, zusammen mit dem Gehäuse 5 außerhalb der Gasmaske angeordnet. Die zweite Teiloptik 7 ist hingegen innerhalb der Gasmaske vorgesehen.
-
Mittels der Anzeigevorrichtung 2 wird dem Maskenträger M ein Bild so dargeboten, daß er es in Überlagerung mit der Umgebung (z. B. dem schematisch dargestellten Objekt 0) wahrnehmen kann. Dazu erzeugt der Bildgeber 3 das gewünschte Bild, das dann mittels der ersten und zweiten Teiloptik 4, 7 so abgebildet wird, daß es dem Maskenträger M als virtuelles Bild dargeboten wird. Der Bereich der zweiten Teiloptik 7, an dem das von der ersten Teiloptik 4 kommende Licht reflektiert wird, ist hier teiltransparent ausgebildet, so daß die gewünschte Überlagerung des virtuellen Bildes mit der Umgebung realisiert wird.
-
Die zweite Teiloptik 7 ist, wie nachfolgend noch detailliert beschrieben wird, mittels des Koppelmoduls 6 so mit dem Gehäuse 5 und damit dem im Gehäuse 5 angeordneten Bilderzeugungsmodul 8 verbunden, daß die relative Orientierung der zweiten Teiloptik 7 zum Bilderzeugungsmodul 8 fixiert bzw. festgelegt ist. Darüber hinaus ist das Koppelmodul 6 so ausgebildet, daß die damit verbundene zweite Teiloptik 7 sowie das damit verbundene Bilderzeugungsmodul 8 relativ zur Sichtscheibe 1 bewegt werden können. Damit ist es möglich, die zweite Teiloptik 7 individuell für jeden Maskenträger M optimal zu positionieren bzw. justieren.
-
Wie der perspektivischen Darstellung des Koppelmoduls 6 in 2 sowie der Schnittdarstellung des Koppelmoduls 6 in 3 zu entnehmen ist, weist die Sichtscheibe 1 eine runde, hier leicht elliptische Öffnung 9 auf, in der einer an die Form der Öffnung angepaßter Basisring 10 sitzt. Von unterhalb (also innerhalb der Maske) ist ein Klemmring 11 angeordnet, der mit Schrauben 12 am Basisring 10 befestigt ist und somit ein Festklemmen des Basisrings 10 am Rand der Öffnung 9 der Sichtscheibe 1 bewirkt. Zusätzlich ist der Basisring 10 noch mittels einer Dichtmasse (nicht gezeigt) mit der Sichtscheibe 1 verklebt, so daß der Basisring 10 gas- und flüssigkeitsdicht mit der Sichtscheibe 1 verbunden ist.
-
Ferner sind vier längliche und plastisch verformbare Verbindungsstücke 13, 14, 15 und 16 jeweils mit ihrem einen Ende am Basisring 10 befestigt, wobei die Befestigungspunkte in Umfangsrichtung des Basisrings 10 gleichmäßig verteilt sind. Die anderen Enden der Verbindungsstücke 13–16 sind an einem kreisrunden Bajonettring 17 befestigt, dessen Durchmesser hier geringer ist als die Öffnungsgröße der Öffnung 9, wobei die anderen Enden der Verbindungsstücke 13 bis 16 in Umfangsrichtung des Bajonettring 17 gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
-
Im Bajonettring 17 ist eine kreisrunde Glasscheibe 18 eingesetzt, wobei die Glasscheibe zwischen dem Bajonettring 17 und einem mittels Schrauben 19 am Bajonettring 17 befestigten Gegenring 20 gas- und flüssigkeitsdicht eingeklemmt wird. Ferner ist noch eine Dichtmanschette 21 vorgesehen, die aus einem gas- und flüssigkeitsdichten Material besteht und eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Basisring 10 und dem Bajonettring 17 gewährleistet. Wie 3 zu entnehmen ist, ist auch die Dichtmanschette einerseits zwischen Basisring 10 und Klemmring 11 und andererseits zwischen Bajonettring 17 und Gegenring 20 eingeklemmt. Zusätzlich zu den Einklemmungen kann noch eine gas- und partikeldichte, klebende Dichtmasse verwendet werden, um die Dichtmanschette 21 mit dem Bajonettring 17 und dem Basisring 10 zu verbinden. Das Verbindungsmodul 6 schließt somit die Öffnung 9 in der Sichtscheibe 1 gas- und flüssigkeitsdicht ab.
-
Das Gehäuse 5 mit dem Bilderzeugungsmodul 8 weist ein zu dem Bajonettring 17 entsprechendes Gegenstück auf, so daß das Gehäuse 5 lösbar mit dem Bajonettring 17 befestigbar ist. Wenn das Gehäuse 5 an den Bajonettring 17 befestigt ist, ist es stets in der gleichen vorgegebenen Orientierung relativ zum Bajonettring 17 befestigt.
-
Ferner ist auch die zweite Teiloptik 7 (hier von der Innenseite der Gasmaske) am Bajonettring 17 befestigt, so daß die relative Ausrichtung der zweiten Teiloptik 7 zum Gehäuse 5 und somit zum Bilderzeugungsmodul 8 festgelegt und definiert ist. Des weiteren ist die gas- und flüssigkeitsdichte Wirkung der Maske beibehalten, da die Dichtmanschette 21 sowie die Glasscheibe 18 vorgesehen sind. Jedoch kann aufgrund der plastisch verformbaren Verbindungsstücke 13–16 die Lage des Bajonettrings 17 relativ zum Basisring 10 verändert werden. Es sind Kippbewegungen sowie translatorische Bewegungen möglich, wodurch die Anzeigevorrichtung 2 bzw. die zweite Teiloptik 7 relativ zum Auge des Maskenträgers M justiert werden kann, ohne daß die räumliche Orientierung der zweiten Teiloptik 7 zum Bilderzeugungsmodul 8 verändert wird.
-
Mit dieser Ausbildung ist es somit möglich, die Anzeigevorrichtung 2 bzw. die zweite Teiloptik 7 relativ nah am Auge des Maskenträgers M anordnen und auch noch justieren zu können, ohne daß es notwendig ist, die gesamte Anzeigevorrichtung innerhalb der Maske vorzusehen, was aus Platzgründen kaum möglich wäre. Ferner kann das Bilderzeugungsmodul 8 von der Maske getrennt werden, ohne daß die Funktionalität der Maske (insbesondere hinsichtlich der gewünschten Dichtigkeit) nachteilig beeinflußt wird. Die Maske kann daher auch ohne Bilderzeugungsmodul 8 verwendet werden.
-
Die Verbindungsstücke 13–16 können beispielsweise als Metalldrähte ausgebildet sein, die mit dem Basisring 10 und dem Bajonettring 17 verlötet sind. Es ist auch möglich, segmentierte, als „Schwanenhals” bekannte Verbindungsstücke einzusetzen.
-
In 4 ist eine alternative Ausführungsform des Koppelmoduls 6 gezeigt. Da sich diese Ausführungsform von der in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform nur durch die verstellbare mechanische Verbindung des Basisrings 10 mit dem Bajonettring 17 unterscheidet, sind zur Vereinfachung der Darstellung nur der Basisring 10 sowie der Bajonettring 17 schematisch eingezeichnet. Natürlich ist in dieser Ausführungsform in gleicher Weise wie bei der in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform des Koppelmoduls 6 der Basisring 10 an der Sichtscheibe 1 befestigt, ist die Glasscheibe 18 im Bajonettring 17 eingesetzt und ist die Dichtmanschette 21 vorgesehen.
-
Statt der Verbindungsstücke 13–16 sind hier sechs starre, längenverstellbare Verbindungsstücke 22, 23, 24, 25, 26 und 27 derart am Basisring 10 und Bajonettring 17 angebracht, daß jeweils zwei von ihnen an einer Stelle am Basis- bzw. Bajonettring 10, 17 zusammenkommen. Die Verbindung zwischen den Enden der Verbindungsstücke 22–27 mit dem Basisring 10 und dem Bajonettring 17 erfolgt jeweils über ein Gelenk mit mindestens zwei Freiheitsgraden, wie z. B. ein Kugelgelenk (28–33) oder ein Kardangelenk. Die einzelnen Verbindungsstücke sind in ihrer Länge verstellbar, so daß sich insgesamt eine sogenannte Hexapod-Anordnung ergibt.
-
Die Längenverstellbarkeit der Verbindungsstücke 22–27 wird hier dadurch realisiert, daß jedes Verbindungsstück 2 Gewindestangen 34, 35 aufweist, wobei die beiden Gewindestangen an den einander zugewandten Enden außen einmal ein Rechtsgewinde und einmal ein Linksgewinde aufweisen, die in einem hohlzylinderförmigen Verbindungselement 36 mit einem Innengewinde eingeschraubt sind. Das Verbindungselement 36 weist mittig eine äußere Rändelschraube 37 auf, über die das Verbindungselement 36 relativ zu den Gewindestangen 34, 35 gedreht werden kann, so daß der Abstand der beiden einander zugewandten Enden der beiden Gewindestangen 34, 35 vergrößert oder verkleinert und somit die Länge des entsprechenden Verbindungsstücks 22–27 vergrößert bzw. verkleinert werden kann.
-
Ferner ist zumindest auf einer der beiden Gewindestangen 34, 35 noch eine Kontermutter 38 vorgesehen, mit der der eingestellte Abstand der beiden Gewindestangen 34, 35 fixiert werden kann.
-
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen läuft das Licht innerhalb der Maske vom Koppelmodul 6 bis zur zweiten Teiloptik 7 durch Luft bzw. die gasförmige Atmosphäre, die innerhalb der Maske vorhanden ist. Es ist jedoch auch möglich, daß ein lichtleitendes optisches Element zwischen dem Koppelmodul 6 und der zweiten Teiloptik 7 vorgesehen ist. Insbesondere kann das lichtleitende Element zusammen mit der zweiten Teiloptik 7 eine Einheit bilden. Das lichtleitende Element kann beispielsweise als Lichtleiterplatte ausgebildet sein, die an ihrem dem Auge des Maskenträgers M zugewandten Ende eine diffraktive Auskopplung oder eine Auskopplung über einen Spiegel (der beispielsweise teiltransparent sein kann) durchführt. Auch kann das lichtleitende Element durch Glasfaserbündel realisiert sein. Die beschriebenen Ausführungsformen können untereinander kombiniert werden.