DE102014017835A1

DE102014017835A1 - Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung

Info

Publication number: DE102014017835A1
Application number: DE102014017835.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Meyndt
Original assignee: ALPHA LASER GmbH
Current assignee: ALPHA LASER GmbH
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Da die Laserstrahlung bei offenen Lasersystemen der Laserklasse 4 gefährlich ist für die Augen, benötigt der Benutzer eines solchen Lasergeräts einen Augenschutz, z. B. eine Laserschutzbrille. Da bei der manuellen Laserbearbeitung die Prozessbeobachtung wichtig ist, benötigt der Benutzer zur genauen Beobachtung des Arbeitsvorgangs ein hochauflösendes, vergrößerbares 3D-Bild. Die bisher auf dem Markt verfügbaren Methoden zur Prozessbeobachtungen sind unbequem, und unflexibel. Außerdem ist derzeit noch keine Vorrichtung erhältlich, die sowohl als Augenschutz dient als auch der Prozessbeobachtung dient. Die in dieser Patentanmeldung beschriebene „Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung” bietet dem Benutzer einen vollständigen Augenschutz und dient zusätzlich der Prozessbeobachtung. Der Benutzer (3) setzt die Erfindung auf und schaltet den Laser ein. Der Laserstrahl (1) tritt aus und trifft auf die zu bearbeitende Stelle (z. B. am Werkstück oder am zu operierenden Gewebe). Die Augen des Benutzers sind durch das Laserschutzmaterial (4) vor der Strahlung geschützt. Zwei Digitalkameras, die sich in diesem Ausführungsbeispiel im Laserkopf (2) befinden, filmen die zu bearbeitende Stelle. Über zwei Projektoren – je einer links und rechts in der Brille integriert – (5) werden die gefilmten Aufnahmen in Echtzeit dreidimensional in die beiden Displays (6) projiziert. Der Benutzer kann die Außenwelt sowohl durch die beiden Displays (6) hindurch als auch an den Displays vorbei (7) wahrnehmen. Das Verhältnis zwischen Projektion und Außenwelt steuert der Benutzer über den einstellbaren Kontrast der Projektion. Brille und Kameras sind z. B. per Kabel (8) oder WLAN miteinander verbunden. Die hier beschriebene Erfindung ist besonders geeignet für Anwendungen der Materialbearbeitung (z. B. zum Schweißen, Schneiden, Härten von Metallen) oder für Anwendungen im medizinischen Bereich (z. B. Chirurgie, Dermatologie, Augenmedizin, Zahnheilkunde).

Description

Offene Lasersysteme der Laserklasse 4 zur manuellen Laserbearbeitung kommen immer mehr zum Einsatz, z. B. zur Materialbearbeitung (Schweißen, Schneiden, Härten) oder bei medizinischen Anwendungen (Chirurgie, Dermatologie, Augenmedizin, Zahnheilkunde).
Bei derartigen Lasergeräten mit offener Laserstrahlung muss der Benutzer während des Arbeitsvorgangs zum Schutz vor der Laserstrahlung und der Sekundärstrahlung (Blaulicht, UV-Strahlung) einen Augenschutz tragen, z. B. eine Laserschutzbrille.
Bei der manuellen Laserbearbeitung ist die Prozessbeobachtung sehr wichtig, d. h. der Benutzer muss seinen Arbeitsvorgang gut beobachten können, um ideale Ergebnisse zu erzielen.
Somit ist zur Beobachtung des Arbeitsvorgangs ein hochauflösendes, vergrößerbares 3D-Bild erforderlich.
Derzeit gibt es im Wesentlichen zwei Arten von Vorrichtungen zur Prozessbeobachtung bei der manuellen Laserbearbeitung:

• Prozessbeobachtung mittels Stereo-Lupenvorsatz Laserschutzbrillen mit einem Stereo-Lupenvorsatz kommen meist bei medizinischen Anwendungen zum Einsatz, z. B. in der Laserchirurgie. Der Benutzer (z. B. der Chirurg) beobachtet den Arbeitsprozess durch eine Laserschutzbrille und zusätzlich durch die beiden Okulare eines Stereo-Lupenvorsatzes. Der Lupenvorsatz ist außen vor den beiden Brillengläsern angebracht. Nachteile:
– Mit dem Lupenvorsatz sind nur eingeschränkte Vergrößerungsfaktoren möglich.
– Der Lupenvorsatz macht die Laserschutzbrille unbequem und schwer.
• Prozessbeobachtung mittels Stereo-Mikroskop Stereo-Mikroskope kommen meist bei Anwendungen der Materialbearbeitung zum Einsatz. Der Benutzer beobachtet den Arbeitsprozess (z. B. den Schweißvorgang) durch eine Laserschutzbrille und zusätzlich durch die beiden Okulare eines Stereo-Mikroskops. Nachteile:
– Durch das Mikroskop ist der Benutzer ortsgebunden, d. h. unflexibel.
– Die starre Haltung am Mikroskop ist für den Benutzer auf Dauer unbequem.
– Beim Blick durch das Mikroskop stört die Laserschutzbrille.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Augenschutz gegen Laser- und Sekundärstrahlung zu bieten, der dem Benutzer gleichzeitig eine Prozesskontrolle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale der vorliegenden Erfindung „Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung” gelöst.
Merkmale der Erfindung:
Die Erfindung kombiniert die folgenden zwei auf dem Markt erhältlichen Produkte:

• Laserschutzbrille zum Schutz der Augen vor Laser- und Sekundärstrahlung.
• 3D-Videobrille Um dreidimensionale Bilder zu erzeugen, werden die bewegten Bilder zweier Kameras in zwei Displays eingeblendet (je ein Display vor jedem Auge des Benutzers). Die beiden Displays sind teiltransparent und bedecken nur einen Teil des Sichtfelds. In den Displays können zusätzlich weitere Informationen eingeblendet werden, z. B. Texte, Symbole, sonstige Bilder.

Das Sichtfeld der Erfindung ist mit Laserschutzmaterial (z. B. Glas oder Kunststoff) ausgestattet.
Zwei Kameras filmen den Laserbearbeitungsprozess.
Die Kameras können sich z. B. im Laserkopf des Lasergeräts oder in einem Handstück befinden.
Die bewegten, hoch aufgelösten Bilder werden in Echtzeit in die beiden Displays im Sichtfeld des Benutzers übertragen.
Die Vergrößerung der Kamera-Aufnahmen kann über die Optiken bzw. elektronisch variabel verändert werden (Zoom-Funktion).
Vorteile der Erfindung:
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Vorteile einer Laserschutzbrille mit denen einer teiltransparenten 3D-Videobrille kombiniert werden. D. h. die Erfindung bietet sowohl Schutz vor Laser- und Sekundärstrahlung als auch eine bequeme, bewegungsfreie Prozessbeobachtung mit variablen Vergrößerungsfaktoren.
Folgende Eigenschaft macht die Erfindung lasersicher:

• Brillengläser (oder Visier) aus Laserschutzmaterial

Folgende Eigenschaften der Erfindung ermöglichen eine verbesserte Prozessbeobachtung:

• Gleichzeitige Beobachtung von Prozess und Außenwelt möglich Während der Beobachtung des Arbeitsvorgangs kann der Benutzer die Außenwelt durch die beiden teiltransparenten Displays hindurch und/oder seitlich an den Displays vorbei wahrnehmen. Das Verhältnis zwischen Projektion und Außenwelt steuert der Benutzer über den einstellbaren Kontrast der Projektion.
• Bewegungsfreiheit Der Benutzer kann sich mit der Brille freier bewegen als bei der Prozessbeobachtung per Mikroskop.
• Komfort Verglichen mit der Prozessbeobachtung per Mikroskop ist die Arbeitshaltung komfortabler, da die starre Haltung beim Blicken durchs Mikroskop bei gleichzeitigem Tragen einer Laserschutzbrille entfällt. Verglichen mit der Laserschutzbrille mit Stereo-Lupenvorsatz ist die Erfindung leicht, außerdem entfällt das Hantieren mit den Lupen.
• Variable/höhere Vergrößerungsfaktoren Die Erfindung ermöglicht die variable Vergrößerung der Bearbeitungsstelle (Zoom-Funktion) und wesentlich höhere Vergrößerungsfaktoren als der Stereo-Lupenvorsatz.

Ausführungsbeispiel:
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
Der Benutzer (3) setzt die Erfindung auf und schaltet den Laser ein. Der Laserstrahl (1) des Lasergeräts tritt aus und trifft auf die zu bearbeitende Stelle (z. B. am Werkstück oder am zu operierenden Gewebe). Die Augen des Benutzers sind durch das Laserschutzglas (4) vor der Strahlung geschützt.
Zwei Digitalkameras, die sich in diesem Ausführungsbeispiel im Laserkopf (2) befinden, filmen die zu bearbeitende Stelle. Über zwei Projektoren – je einer links und rechts in der Brille integriert (5) – werden die gefilmten Aufnahmen in Echtzeit dreidimensional in die beiden Displays (6) projiziert.
Der Benutzer kann die Außenwelt sowohl durch die beiden Displays (6) hindurch wahrnehmen, als auch an den Displays vorbei (7). Das Verhältnis zwischen Projektion und Außenwelt steuert der Benutzer über den einstellbaren Kontrast der Projektion.
Brillengestell und Kameras sind z. B. per Kabel (8) oder WLAN miteinander verbunden.

Claims

Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung, dadurch gekennzeichnet, dass die Augen des Trägers vor Laserstrahlung und Sekundärstrahlung geschützt sind.
Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von zwei Kameras gefilmte Bearbeitungsvorgang als hochauflösendes 3D-Film in Echtzeit und mit variabler Vergrößerung (Zoom) in das Sichtfeld des Trägers projiziert wird.
Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger die Außenwelt durch die Projektionsflächen hindurch und an den Projektionsflächen vorbei wahrnehmen kann.
Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Aufnahmen der Kamera in die Projektionsflächen auch Bilder, Texte, Symbole eingeblendet werden können.
Laserschutzbrille mit 3D-Video-Einblendung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschutzbrille in ein Helm mit Visier eingebaut sein kann.