DE102007043390B4

DE102007043390B4 - Method and apparatus for the production of protective goggles with a visually non-correcting lens and goggles subsequently produced

Info

Publication number: DE102007043390B4
Application number: DE102007043390.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Fröhlich; Prof. Dr. Langenbucher Achim; Prof. Dr. Michelson Georg
Original assignee: Uvex Arbeitsschutz GmbH
Current assignee: Uvex Arbeitsschutz GmbH
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2027-09-13
Also published as: DE102007043390A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Schutzbrillen mit einer optisch nicht korrigierenden Sichtscheibe (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtscheiben (5) mittels eines Aberrometers auf optische Fehler untersucht werden, wobei die zu untersuchende Sichtscheibe (5) von räumlich kohärentem Licht durchsetzt wird und der austretende Lichtstrahl von einem Shack-Hartmann-Sensor (7) ausgewertet wird, Messreihen derart erstellt werden, dass die Sichtscheibe (5) zur Simulation der Augenbewegung verdreht und verkippt wird, und in Abhängigkeit von festgestellten Fehlern die Herstellungsbedingungen für die Sichtscheiben (5) geändert bzw. eingestellt werden.

Method for producing goggles with a visually non-correcting viewing window (5), characterized in that the viewing windows (5) are examined for optical aberrations by means of an aberrometer, wherein the viewing window (5) to be examined is penetrated by spatially coherent light and the exiting Light beam from a Shack-Hartmann sensor (7) is evaluated, measurement series are created such that the viewing window (5) is rotated and tilted to simulate the eye movement, and depending on errors detected changed the manufacturing conditions for the lenses (5) or be set.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schutzbrillen mit einer optisch nicht korrigierenden Sichtscheibe und auf eine danach hergestellte Schutzbrille.The invention is directed to a method and an apparatus for the production of goggles with a visually not correcting lens and on a goggles subsequently produced.

Schutzbrillen der in Betracht stehenden Art können getönte oder nicht getönte Sichtscheiben haben und zum Beispiel gegen Laserstrahlung, Licht von Schweißvorgängen, Sonne, einfallende Partikel, Spritzer und dergleichen schützen. Im Vordergrund steht bei diesen Brillen die Schutzwirkung. Die Scheiben sind entweder aus einem Plattenmaterial gestanzt oder gesondert bzw. zusammen mit Rahmenteilen durch Spritzgießen hergestellt. Abgesehen von wenigen Ausnahmen ist die Scheibendicke gleichmäßig und die Scheibe kann in Anpassung an die Kopfform des Benutzers mehr oder weniger gekrümmt sein.Goggles of the type in question may have tinted or non-tinted lenses and protect, for example, against laser radiation, light from welding operations, sun, incident particles, splashes and the like. In the foreground stands with these glasses the protective effect. The discs are either stamped from a plate material or made separately or together with frame parts by injection molding. With few exceptions, the disc thickness is uniform and the disc can be more or less curved to accommodate the user's head shape.

Benutzer, die üblicherweise eine optisch korrigierende Brille tragen, verwenden derartige Schutzbrillen über dieser optisch korrigierenden Brille, setzen Schutzbrillen mit optisch korrigierender Wirkung ein oder verwenden Schutzbrillen, welche einen Korrektionseinsatz eingebaut haben.Users who usually wear optically corrective glasses use such goggles over these optically corrective goggles, use goggles with optically corrective effects, or use goggles that incorporate a correction insert.

Die Normvorgaben für Schutzbrillen der in Betracht stehenden Art betreffen insbesondere deren spektrales Absorptionsvermögen, klassische optische Werte, wie Sphäre, Zylinder und prismatische Wirkungsdifferenz und deren Beständigkeit gegen auftreffende Partikel und Spritzer. Demgegenüber hat man sich bisher nur wenig um optische Fehler höherer Ordnung, solcher Schutzbrillen-Sichtscheiben, wie Coma, sphärische Abberation oder Trifoil gekümmert.The standard specifications for goggles of the type in question relate in particular to their spectral absorption capacity, classical optical values such as sphere, cylinder and prismatic difference in effectiveness and their resistance to impinging particles and splashes. In contrast, little attention has hitherto been paid to optical aberrations of higher order, such goggles, such as coma, spherical aberration or trifoil.

In der DE 33 18 293 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von optischen Fehlern bei optischen Linsen mittels eines Aberrometers beschrieben. Optische nicht korrigierende Sichtscheiben von Schutzbrillen werden allerdings an keiner Stelle erwähnt.In the DE 33 18 293 A1 For example, a method and apparatus for measuring optical lens optical aberrations using an aberrometer will be described. However, optical non-corrective lenses of goggles are not mentioned at any point.

Weiterhin wird in der WO 03/055380 A2 ein Aberrometer zur Retinabeleuchtung beschrieben, wobei ein von der zu untersuchenden Retina des Auges reflektierter Laserlichtstrahl durch die Optik des Auges hindurch gestrahlt und im Anschluss daran mittels einer Linse auf eine Blende fokussiert wird. Diese Blende stellt eine punktförmige Lichtquelle dar, aus deren ausgehendem Lichtstrahl mittels einer weiteren Linse eine ebene Wellenfront erzeugt wird, die auf einen Hartmann-Shack-Sensor auftrifft.Furthermore, in the WO 03/055380 A2 describes an aberrometer for retinal illumination, wherein a laser light beam reflected by the retina of the eye to be examined is irradiated through the optics of the eye and subsequently focused by means of a lens onto a diaphragm. This diaphragm represents a punctiform light source, from the outgoing light beam by means of a further lens, a planar wavefront is generated which impinges on a Hartmann-Shack sensor.

In der DE 691 25 880 T2 wird ein Verfahren zur Herstellung von Schutzbrillen beschrieben, welche Sichtscheiben mit sehr geringer Brechkraft und einer unwesentlichen astigmatischen Stärken aufweisen. Im Rahmen einer Simulation werden für diese Sichtscheiben die unter verschiedenen Sichtwinkeln resultierenden Aberrationen ermittelt. Die Sichtscheiben wurden danach um 20 % vergrößert, um ein besseres optisches Verhalten zu erreichen.In the DE 691 25 880 T2 describes a process for the production of goggles, which have lenses with very low refractive power and a negligible astigmatic strengths. As part of a simulation, the aberrations resulting from different angles of view are determined for these lenses. The lenses were then enlarged by 20% to achieve better optical performance.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Schutzbrillen derart zu optimieren, dass eine deutlich verbesserte optische Qualität der Sichtscheiben erreicht wird.Proceeding from this, the object of the invention is to optimize the production of goggles in such a way that a significantly improved optical quality of the viewing windows is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sichtscheiben mittels eines Aberrometers auf optische Fehler untersucht werden. Im Sinne einer anwendungsnahen Untersuchung werden Messreihen derart erstellt, dass die Sichtscheibe zur Simulation der Augenbewegung verdreht bzw. verkippt wird.This object is achieved in that the lenses are examined by means of an aberrometer for optical errors. In the sense of an application-oriented investigation, measurement series are created in such a way that the viewing window is rotated or tilted to simulate eye movement.

Es ist auf diese Weise sowohl möglich, einzelne Sichtscheiben oder Chargen von Sichtscheiben auszusondern und für die Herstellung von Schutzbrillen nicht zu verwenden als auch eine Korrelation der ermittelten optischen Fehler mit bestimmten Produktionsbestimmungen herzustellen, um hieraus resultierend die Produktionsbedingungen so zu ändern, dass die auftretenden optischen Fehler vermieden oder zumindest minimiert werden.In this way, it is both possible to separate individual lenses or batches of lenses and not to use for the production of goggles as well as to establish a correlation of the detected optical errors with certain production regulations, as a result, to change the production conditions so that the occurring optical Errors are avoided or at least minimized.

Es wird hierdurch erreicht, dass den Schutzbrillenbenutzern Scheiben mit optimaler optischer Qualität zur Verfügung gestellt werden, wodurch vermieden wird, dass beim Arbeiten mit solchen Schutzbrillen durch optische Mängel der Sichtscheiben bedingte Fehler gemacht werden und das Auge des Benutzers beim längeren Tragen geschädigt wird.It is thereby achieved that the goggles users discs are provided with optimum optical quality, thereby avoiding that when working with such goggles due to visual defects of the lenses caused errors and the user's eye is damaged during prolonged wear.

Dies stellt in der Jahrzehnte alten Tradition der Herstellung von Schutzbrillen einen Qualitätssprung von bisher nicht bekanntem Ausmaß dar.This represents a leap in quality of hitherto unknown extent in the decades-old tradition of goggles manufacturing.

Die vorgenommenen Messungen haben gezeigt, dass durch eine systematische derartige Überprüfung die Produktionsbedingungen gezielt so verändert werden können, dass die optische Qualität der produzierten Sichtscheiben gleichbleibend gut ist.The measurements carried out have shown that a systematic review of this kind allows the production conditions to be modified in such a way that the optical quality of the lenses produced is consistently good.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die zu untersuchende Sichtscheibe von einer räumlich kohärenten Lichtquelle, wie z.B. einem Laserstrahl durchsetzt wird und der austretende Lichtstrahl von einem Shack-Hartmann-Sensor ausgewertet wird.According to the invention, it is provided that the viewing pane to be examined is provided by a spatially coherent light source, such as e.g. a laser beam is traversed and the emerging light beam is evaluated by a Shack-Hartmann sensor.

Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass ausgehend von einer punktförmigen Lichtquelle eine ebene Wellenfront erzeugt wird, die die Sichtscheibe durchsetzt, wobei mittels eines nachgeordneten Keppler-Teleskops eine Abbildung auf den Shack-Hartmann-Sensor vorgenommen wird.In this case, it can be provided, in particular, that starting from a punctiform light source, a plane wavefront is generated which passes through the viewing window, with an image being taken on the Shack-Hartmann sensor by means of a downstream Keppler telescope.

Zur Erzielung realistischer Messbedingungen wird dafür gesorgt, dass die Sichtscheibe vom Messstrahl an einem Durchblickpunkt, d. h. also in einem Bereich, wo sich im Tragezustand ein menschliches Auge befindet, durchsetzt wird.To achieve realistic measuring conditions, it is ensured that the viewing window is separated from the measuring beam at a viewing point, ie. H. So in an area where a human eye is in the worn state, interspersed.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Schutzbrille mit einer Sichtscheibe bzw. auf eine Sichtscheibe, welche nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt ist.The invention is also directed to protective goggles with a viewing window or on a visor, which is made according to the method described above.

Letztlich betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Herstellung bzw. Überprüfung einer Sichtscheibe für eine Arbeitsschutzbrille, welche sich auszeichnet durch einen Halter für die Sichtscheibe, eine punktförmige Lichtquelle, eine dieser nachgeordnete optische Anordnung zur Herstellung einer ebenen Wellenfront in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls der Lichtquelle vor der Sichtscheibe sowie einen Shack-Hartmann-Sensor mit einer vorgeordneten optischen Abbildungseinrichtung nach der Sichtscheibe. Um die Augenbewegung simulieren zu können, ist vorgesehen, dass der Halter für die Sichtscheibe deren Verkippen und Verdrehen ermöglicht. Finally, the invention also relates to a device for producing or checking a viewing window for safety goggles, which is characterized by a holder for the lens, a point light source, a subordinate optical arrangement for producing a planar wavefront in the propagation direction of the light beam of the light source in front of the Lens and a Shack-Hartmann sensor with an upstream optical imaging device after the lens. In order to simulate the eye movement, it is provided that the holder for the viewing window allows it to tilt and twist.

Dabei ist die optische Anordnung zur Herstellung einer ebenen Wellenfront günstigerweise ein Kollimations-Achromat und die nachgeordnete optische Abbildungseinrichtung ein Keppler-Teleskop.In this case, the optical arrangement for producing a planar wavefront is favorably a collimation achromat and the downstream optical imaging device is a Keppler telescope.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung und
2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Halters.

The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawings. Showing:

1 a schematic representation of a measuring device according to the invention and
2 a perspective view of a holder according to the invention.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 dargestellt, welche eine punktförmige Laserdiode 2 als Strahlquelle umfasst, der ein Achromat 3 zur Kollimation, d. h. zur Erzeugung einer abbildungsfehlerfreien ebenen Wellenfront nachgeordnet ist. Mit dieser Wellenfront wird eine auf einem Halter 4 angeordnete Sichtscheibe 5 mit einer Apertur von 25 mm beleuchtet. Der Halter 4 ist so ausgebildet, dass der Kopf einer die Schutzbrille tragenden Person nachgebildet wird. Die Messung erfolgt dabei im Augenbereich des Trägers.In 1 is a measuring device according to the invention 1 which is a punctiform laser diode 2 comprises as a beam source, which is an achromatic 3 for collimation, that is downstream of the generation of an aberration-free planar wavefront. With this wavefront, one on a holder 4 arranged viewing window 5 illuminated with an aperture of 25 mm. The holder 4 is designed so that the head of a protective goggle person is modeled. The measurement takes place in the eye area of the wearer.

Der Sichtscheibe 5 nachgeordnet ist ein kepplersches Teleskop 6, welches in dem hier interessierenden Messbereich frei von optischen Fehlern ist.The lens 5 downstream is a Keppler telescope 6 which is free of optical errors in the measuring range of interest here.

In einer Ebene, die in etwa der Pupillenebene des Trägers der Schutzbrille entspricht, wird die Wellenfront, die die zu überprüfende Sichtscheibe 5 durchsetzt und dabei Aberrationen erfahren hat, auf einen Wellenfrontsensor, nämlich einen Shack-Hartmann-Sensor 7, abgebildet. Dieser analysiert die lokalen Neigungen der abgebildeten Wellenfront und erlaubt bei bekanntem Abbildungsmaßstab des Teleskops 6 eine Rekonstruktion derselben am Ort der Pupillenebene. Die so konstruierte Wellenfront kann dann ausgewertet werden, wozu sie in Zernike-Polynome zerlegt wird, um die einzelnen Abbildungsfehler zu bestimmen.In a plane that corresponds approximately to the pupil plane of the wearer of the goggles, the wavefront, which is the lens to be examined 5 and experienced aberrations on a wavefront sensor, namely a Shack-Hartmann sensor 7 , pictured. This analyzes the local inclinations of the imaged wavefront and allows for a known magnification of the telescope 6 a reconstruction of the same at the location of the pupil plane. The wave front thus constructed can then be evaluated, for which purpose it is decomposed into Zernike polynomials in order to determine the individual aberrations.

In 2 ist der Halter 4 für die zu untersuchenden Sichtscheiben 5 dargestellt. Der Halter 4 umfasst eine zentrale Nasenauflage 8 und zwei seitliche Auflagen 9 für die Brillenbügel. Für Korbbrillen ist eine gesonderte Auflage 10 vorgesehen. Der Durchblickpunkt und damit der Messpunkt liegt entsprechend der Position des Auges eines menschlichen Benutzers seitlich versetzt bei 11.In 2 is the holder 4 for the inspection lenses to be examined 5 shown. The holder 4 includes a central nose pad 8th and two side pads 9 for the temples. For goggles is a separate edition 10 intended. The viewing point and thus the measuring point is laterally offset according to the position of the eye of a human user 11.

Auf diesem Halter können sowohl Bügelbrillen, als auch Korbbrillen befestigt werden. Die Halterung ermöglicht eine freie Sicht in den beiden Durchblickbereichen der Brille. Darüber hinaus kann diese Halterung geschwenkt und gekippt werden, wodurch auch ein schräger Durchgang durch die Brillenscheibe vermessen werden kann, was einem der Augenstellung korrelierendem schrägen Durchblick durch die Brillenscheibe entspricht.Both brackets and goggles can be attached to this holder. The holder allows a clear view in the two viewing areas of the glasses. In addition, this holder can be pivoted and tilted, whereby an oblique passage through the lens can be measured, which corresponds to the eye position correlating oblique view through the lens.

Claims

Method for producing goggles with a visually non-correcting viewing window (5), characterized in that the viewing windows (5) are examined for optical aberrations by means of an aberrometer, wherein the viewing window (5) to be examined is penetrated by spatially coherent light and the exiting Light beam from a Shack-Hartmann sensor (7) is evaluated, measurement series are created such that the viewing window (5) is rotated and tilted to simulate the eye movement, and depending on errors detected changed the manufacturing conditions for the lenses (5) or be set.

Method according to Claim 1 , characterized in that starting from a point light source, a planar wavefront is generated, which passes through the lens (5), wherein by means of a downstream Keppler telescope (6) an image of the Shack-Hartmann sensor (7) is made.

Method according to Claim 1 , characterized in that the viewing window (5) is penetrated by the measuring beam at the viewing point.

Protective goggles having a viewing window (5), produced by a method according to one of Claims 1 to 3 ,

Apparatus for producing or checking an optically non-correcting viewing window (5) for safety goggles, characterized by a holder (4) for the viewing window (5), a punctiform light source in the form of a punctiform laser diode (2), a downstream optical arrangement for producing a level wavefront in the direction of propagation of the light beam of the light source in front of the lens and a Shack Hartmann sensor (7) with a front optical imaging device according to the lens (5), wherein the holder (4) for the lens (5) whose tilting and twisting Simulation of eye movement allows.

Device after Claim 5 , characterized in that the light source is followed by a collimation achromat (3).

Device after Claim 5 , characterized in that the optical disc (5) downstream optical arrangement for producing a planar wavefront is a Keppler telescope (6), on the magnification scale, the field to be measured is set on the glasses.