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Blendschutzbrille
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Die Erfindung betrifft eine Blendschutzbrille, bestehend aus einem
handelsüblichen Gestell und in diesem pupillenzentrisch gehaltenen Gläser mit über
deren Fläche unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit bzw. Absorption.
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Blendschutzbrillen dieser Art sind bekannt und werden vor allen Dingen
für Autofahrer in zahlreichen Ausführungsformen angeboten. Bei den bekannten Blendschutzbrillen
für Autofahrer sind die Gläser in der Mitte und oben getönt und in ihren unteren
Bereichen vollständig transparent. Dabei können sie einen graduellen Anstieg von
vollständiger Transparenz im unteren Bereich zu vollständiger Absorption im oberen
Bereich aufweisen.
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Beim Tragen dieser Brille senkt der Autofahrer bei Blendung durch
die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeuges seinen Kopf nach unten. Dabei
gelangen die Scheinwerferstrahlen auf Bereiche immer größerer Absorption, so daß
die Blendbeleuchtungsstärke am Auge EBl vermindert wird. Beim Tragen einer solchen
Brille muß der Autofaiirer seinen Kopf ständig heben und senken. Bei einer weiteren
bekannten Blenschutzbrille für Autofahrer sind die Gläser an einer Seite stark getönt
und weisen in Richtung auf ihre andere Seite eine geringer werdende Tönung auf,
wobei sich die Tönung insgesamt bei einem Glas etwa über die Hälfte und bei dem
anderen Glas etwa über ein
Drittel der gesamten Gläserbreite erstreckt.
Die Anordnung dieser unterschiedlichen Zonen vollständiger Lichtdurchlässigkeit
auf dem linken oder rechten Glas und die Anordnung der getönten Bereiche auf der
einen oder anderen Seite der Gläser hängt davon ab, ob die Blendschutzbrille von
Autofahrern in Ländern mit Links- oder Rechtsverkehr getragen werden soll (U.S.
PS 3 512 880). Beim Tragen dieser Brille muß der Autofahrer seinen Kopf ständig
nach links und rechts schwenken.
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Auf einer Seite ermtjgl icht diese Blendschutzbrille dem Autofahrer
ein unbehindertes peripheres Sehen. Deshalb werden Straßenleuchten, die auch blenden,
nicht erfaßt. Im allgemeinen liegt der größte Nachteil der bekannten Blendschutzbrillen
jedoch darin, daß auch Sehobjekte in den Absorptionsbereich fallen. Dies sollte
jedoch unbedingt vermieden werden.
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Physiologische Blendung vermindert die Wahrnehmungsfähigkeit des Auges
und tritt dann auf, wenn sich ein oder mehrere blendende er Gesichtsfeld befinden
oder Teile des Gesichtsfeldes selbst eine hohe Leuchtdichte aufweisen. Die Beeinträchtigung
wird durch Streulicht verursacht, das bei Durchgang eines Lichtstrahls durch die
Augenmedien im wesentlichen in der Cornea, der inhomogen aufgebauten Augenlinse
und in den Netzhautschichten selbst entsteht. Mit zunehmendem Alter verändert sich
die Augenlinse, was zur Verringerung der Akkomodationsbreite und zu größerer Streulichtbildung
führt.
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Xltere Menschen sind daher blendungsempfindlicher als Jüngere.
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Die Verminderung der Wahrnehmungsfähigkeit des Auges bei
Blendung
kommt dadurch zustande, daß sich der Abbildung des zu sehenden Objektes, die stets
im Zentrum der Retina, auf der Fovea centralis, erfolgt, ein Streulichtschleier
überlagert, wodurch der Kontrast dieses Bildes vermindert wird.
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Die Zusammenhänge der physiologischen Blendung sind oft untersucht
worden und aus der T,iteratur bekannt (1). Die Blendwirkung wird durch eine gleichförmige
Leuchtdichte des das Sehobjekt umgebenden Feldes angegeben, das den gleichen Leuchtdichteschwellenwert
des Sehobjektes erfordert wie unter Blendung. Diese Umfeldleuchtdichte ist dem im
Auge entstehenden Lichtschleier äquivalent und wir äquivalente Schleierleuchtdichte
Lsliy <Jc'nannL. Der Zusammenhang wird numerisch beschrieben durch den Ausdruck
mit L säq in cd/m2 K = eine altersabhängige Konstante, die für die Gruppe zwischen
20 und 30 Jahren ca. 10 beträgt, Ebl = die von der Blendquelle in der Augenebene
senkrecht zur Sehrichtung erzeugte Beleuchtungsstärke in Lx, o = der Winkel zwischen
Sehobjekt und Blendquellenmitte in Grad.
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Bei mehreren Blendquellen im Gesichtsfeld überlagern sich die einzelnen
Steulichtanteile nach der Formel
(Gl 2) Lsäg ges. =
Der Exponent von o gilt nur für o zu2°.
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In ( 2) wird experimentell der Beweis geführt, daß die Streulichtberechnung
auch für beliebige Umfelder anwendbar ist, wobei man die um ein zentrales Feld von
etwa 20 Durchmesser gelegenen Umfeldleuchtdichten aus kleinen Blendquellen zusammengesetzt
betrachtet. Es zeigte sich, daß ein helles Umfeld den Kontrast eines foveal gesehenen
Objektes vermindert, was sich bei einer Erhöhung seiner Schwellenleuchtdichte ausdrückt.
Diese Beeinträchtigung des Sehens läßt sich ausschalten, wenn man die Leuchtdichte
der Blendquelle im Gesichtsfeld herabsetzt und damit die Größe des entstehenden
Streulichtes im Auge vermindert.
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Die vorliegende Erfindung geht von diesen Erkenntnissen aus und führt
zu einer Blendschutzbrille, bei der die Absorptionen der Gläser nach augenphysiologischen
Gesichtspunkten gestaltet sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht damit
darin, eine Blendschutzbrille so auszubilden, daß die äquivalente Schleierleuchtdichte
L säg über dem gesamten Gesichtsfeld möglichst konstant wird. Für den Benutzer der
Blendschutzbrille befinden sich dann nur dort absorbierende Zonen, wo Blendungsquellen
im Gesichtsfeld auftreten und sich bei einem Autofahrer nachteilig auf die Sichtbarkeit
des vor ihm liegenden Straßenraumes auswirken.
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Bei einer Brille der eingangs genannten Gattung wird diese Aufgabe
nach der Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Mitteln
gelöst. Diese Blendschutzbrille eignet sich sowohl zum Tragen am Arbeitsplatz, bei
dem z. B.
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durch Reflexe oder helle Flächen um das Sehobjekt auf der Arbeitsfläche
Blendung auftritt, und auch als Blendschutzbrille für Autofahrer. Für diese Anwendung
empfiehlt sich eine zweckmäßige Ausgestaltung, bei der die Gläser in ihrem unteren
Teilbereich eine vollständig transparente Zone aufweisen, die durch eine horizontale
und durch eine unter einem Winkel von etwa 500 zur Senkrechten verlaufende Linie
begrenzt ist. In diesem unteren Teilbereich des Gesichtsfeldes treten im allgemeinen
keine blendenden Lichter entgegenkommender Fahrzeuge auf. In diesem für das Sehen
im Straßenverkehr wichtigen Bereich des Gesichtsfeldes behalten die Gläser somit
ihre volle Durchlässigkeit.
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Die Erfindung macht sich somit die in Gl. 1 und 2 gegebenen Zusammcnhnc
zunutze, um Blendung durch Lichtquellen, wie z. B. im nächtlichen Straßenverkehr,
zu vermindern. Ein vor das Auge gesetztes Brillenglas ist optisch so gestaltet,
daß es in einem zentralen Bereich der Fovea centralis, also den Wahrnehmungsort
fixierter Objekte, sehr geringe Lichtabsorption aufweist. Dem Benutzer der erfindungsgemäßen
Blendschutzbrille bleibt somit immer eine zentrale Zone, in der er seine volle Sehfähigkeit
behält, erhalten. Nach dieser zentralen durchlässigen Zone steigt die Absorption
des Brillenglases stark an, bis sie bei etwa 15 vom Zentrum ein Maximum
von
0,8 bis 0,85 erreicht, um die Intensität von besonders in dieser Zone durch die
Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge auftretender Blendung herabzusetzen, was
zu geringerer Streulichtbildung führt. Die Winkelangaben beziehen sich auf einen
Abstand des Brillenglases vom Knotenpunkt der Augen von 26 mm.
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Die Absorption nimmt dann mit einem Gradienten, der dem Gesetz folgt,
wieder ab, um bei etwa 200 vom Zentrum gegen o zu gehen. Dadurch entsteht eine Zone
geringerer Absorption in der Peripherie des Gesichtsfeldes. Diese Maßnahme soll
dazu dienen, peripheres Sehen bei Nacht uneingeschränkt zu erhalten, da die visuellen
Informationen aus dem Rande des Gesichtsfeldes für die Verkehrssicherheit wesentlich
sind (3). Die transparente periphere Zone wird möglich, da die Wirkung einer Blendquelle
mit dem Quadrat des Winkels zwischen ihr und dem Objekt abnimmt und bei der gewählten
Ausbildung des Absorptionsgradienten des Brillenglases beim Passieren eines entgegenkommenden
Fahrzeuges die Blendung ausgedrückt durch g dann praktisch gleich bleibt. Gemäß
der Zeichnung 1 ist der Gradientenverlauf der Transmission kreisförmig ausgebildet,
um auch die in der oberen Hälfte des Gesichtsfeldes auftretenden Blendquellen, wie
zum Beispiel Straßenleuchten, in gleicher Weise zu verringern. Keine Blendquellen
sind hingegen in dem unteren angegebenen Gesichtsfeldbereich zu erwarten, in dem
eine optische klare Zone angeordnet ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß die Ubergänge von optisch
dichten und optisch dünnen Zonen graduell gestaltet werden. Wie aus experimentellen
Untersuchungen hervorgeht
(2. siehe dort Bild 6), nimmt die Wahrnehmungsschwelle
von Objekten für Umfelder kleiner Ausdehnung ( F: 4 30) wieder zu, was nicht durch
Streulicht erklärt werden kann. Ergebnisse von weiteren Untersuchungen (4) zeigen,
daß hier durch die unwillkürlichen Augenbewegungen eine Adaptionsstörung der Netzhautstelle
durch den Randkontrast zwischen Umfeld und Infeld entsteht, der kurzzeitig auf der
Fovea abgebildet wird, Auch bei scharfer Ausbildung des Randes der klaren Zentralzone
zur angrenzenden Zone hoher Absorption wird diese nicht scharf auf der Retina abgebildet
werden, da das optische Medium weit innerhalb des Nahpunktes des Auges liegt. Trotzdem
würde sich ein störender Effekt bemerkbar machen, insbesondere deshalb, da noch
die willkürlichen Augenbewegungen hinzukommen, so daß die Sehlinie auch in der Nähe
des Randes der zentralen Zone durch das Brillenglas treten kann. Aus diesem Grunde
müssen die Uebergänge der Absorptionen graduell gestaltet werden, wie es die Zeichnung
zeigt.
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Die Grundausführung der erfindungsgemäßen Blendschutzbrille ist für
die Anwendung an Arbeitsplätzen gedacht, wo hohe Anforderungen an die Sehaufgabe
gestellt werden und die meist hellen Arbeitsflächen um das Sehobjekt seinen Kontrast
herabsetzen und so die Wahrnehmbarkeit vermindern können. Ebenso kann Blendung durch
starke Lichtquellen oder Reflexe entstehen.
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Am Beispiel der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen
und Schaubilder wird die Erfindung nun weiter erläutert. In der Zeichnung ist:
Figur
1 eine Aufsicht auf ein Glas in der Ausführungsform der Blendschutzbrille für den
Straßenverkehr, Figur 2 eine Aufsicht auf ein Glas in der Ausführungsform der Blendschutzbrille
für Arbeitsplätze, Figur 3 eine schematische Darstellung des Transmissions- bzw.
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Absorptionsverlaufes gesehen über der Breite eines Glases und Figur
4 eine Kurvendarstellung des Transmissions- bzw.
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Absorptionsverlaufes.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen die bei beiden Ausführungsformen vorhandene
zentrale Zone mit vollständiger Transparenz. An diese zentrale Zone schließt sich,
in Radialrichtung gesehen, eine ringförmige Zone mit ansteigender Absorption an.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 erreicht diese einen Maximalwert von etwa 0,85
und bei der Ausführungsform nach Figur 2 einen Maximalwert von etwa 0,55 bis etwa
0,6. Daran schließt sich eine periphere Zone mit wieder vollständiger Transmission
an.
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Bei der für den Autofahrer bestimmten Ausführungsform nach Figur 1
ist ein in dieser Figur unten rechts liegender Sektor vollständig transparent. Die
für Arbeitsplätze bestimmte Ausführungsform nach Figur 2 zeigt dagegen eine rein
kreisförmige Ausbildung und keine klare untere Zone.Hierbei beträgt die maximale
Absorption 0,5 bis 0,55, um die im Absorptionsbereich auftretenden Objekte nicht
zu stark zu schwächen und das Gesichtsfeld nicht sehr inhomogen erscheinen zu lassen.
Die Rechnung zeigt, daß in einem homogenen Umfeld mit Hilfe dieser Brille nach Figur
2 eine Streulichtverminderung um 15 % erreicht wird.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen den Verlauf der Transmission bzw.
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Absorption über der Breite oder dem Radius eines Glases. Ohne Berücksichtigung
der durch das Glas selbst bzw. das Substrat eintretenden Absorption zeigen die beiden
Figuren die vollständige Transmission in der zentralen Zone über einen Winkel von
etwa 110 oder 5 mm. Ilar;in schließt ;ich im 13ereic}l von etwa 5 bis etwa 7,5 -
8 mm eine Zone mit ansteigender Absorption an. Der Anstieg erfolgt praktisch linear.
Dann folgt eine Zone mit konstanter Absorption. Hier bleibt EBl etwa gleich. Ebl
ist die am Auge von einem vorbeifahrenden Auto erzeugte Beleuchtungsstärke. Von
etwa 15 mm an fällt die Absorption dann proportional zu @ ab. Hier bleibt EBl fast
konstant. An der Peripherie liegt wieder vollständige Transmission vor.
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