DE4425262C1 - Atemvorrichtung mit einer Anzeigeeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Atemvorrichtung mit einer Anzeigeeinheit zur Übertragung von Meßdaten über ein Anzeigefeld der Anzeigeeinheit in das Blickfeld eines Geräteträgers.

Eine gattungsgleiche Atemvorrichtung ist aus der DE 43 40 971 A1 bekanntgeworden. In dieser Druckschrift wird angegeben, daß das LC-Anzeigefeld dadurch beleuchtet werden kann, daß als Hintergrundlicht entweder Umgebungs­ licht oder separate Lichtkomponenten verwendet werden.

Eine Atemschutzvorrichtung mit einer Atemmaske zur Atemgasversorgung bei Arbeiten unter Tage oder in schadstoffhaltiger Atmosphäre und mit einer Anzeigeeinheit für Meßdaten innerhalb der Atemmaske ist aus der DE-C 36 22 147 bekanntgeworden. Die über eine Signalleitung gelieferten Meßsignale, wie z. B. der Flaschendruck von mitgeführten Druckgasflaschen, werden in einer Signal­ verarbeitungseinheit ausgewertet und über ein Anzeigefeld der Anzeigeeinheit innerhalb der Atemmaske dem Geräte­ träger zur Anzeige gebracht, so daß eine ständige Ablesung der Daten möglich ist. Das Anzeigefeld ist üblicherweise aus LED-Elementen aufgebaut, die aus einer in der Signalverarbeitungseinheit befindlichen Energiequelle gespeist werden. Hierbei ist nachteilig, daß ein Großteil des in der Energiequelle gespeicherten Energievorrats durch den Betrieb der LED-Elemente aufgezehrt wird. Erschwerend kommt hinzu, daß beim Arbeiten im Sonnenlicht die Leuchtkraft der LED-Elemente durch Vergrößerung des Speisestroms erhöht werden muß, damit das Anzeigefeld noch einwandfrei ablesbar ist, wodurch aber der Energievorrat noch schneller abnimmt. Beim Arbeiten unter Tage sind demgegenüber kleine Beleuchtungsstärken der LED-Elemente ausreichend, um das Anzeigefeld noch einwandfrei ablesen zu können.

Aus der DE-C 33 17 057 ist eine fotoelektrische Fühleinrichtung mit einer Lichtquelle mit einem auf die Lichtquelle ausgerichteten Empfänger und einem licht­ bündelnden Element vor dem Empfänger bekanntgeworden. Als lichtbündelndes Element wird ein fluoreszierend einge­ färbter Kunststoff mit lichtsammelnden Eigenschaften verwendet (LISA-Kunststoff), der das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht über eine Lichteintrittsfläche empfängt und das gesammelte Licht über eine Lichtaustrittsfläche an den Empfänger abgibt. Dieser Kunststoff absorbiert direktes oder diffuses Licht aus der Umgebung, welches er über seine Lichteintrittsfläche aufnimmt. In der Kunststoff-Matrix wird dieses Licht als Fluoreszenzstrahlung emittiert, indem es durch Totalreflexion an die Lichtaustrittsfläche transportiert und dort abgegeben wird. Für eine derartige Lichtumwandlung ist Licht mit Wellenlängen größer 370 Nanometer geeignet.

Die DE 39 10 520 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Filters und zeigt beispielhaft auf, daß es bei LC-Anzeigen zum Stand der Technik gehört, zur Hinterleuchtung Lichtleiterplatten zu verwenden, bei denen von seitlichen Kanten her mittels punkt- oder stabförmiger Lichtquellen das Licht eingekoppelt wird, welches dann an der Oberfläche als Streulicht zur Hinterleuchtung bereitsteht.

In der US 4 796 987 wird eine Augenschutzmaske beschrieben, bei welcher eine auf der Sichtscheibe angebrachte, transmissive LC-Anzeige vorgesehen ist, so daß der Maskenträger durch die Anzeige schauen kann (Anspruch 1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Atemvorrichtung mit einer Anzeigeeinheit hinsichtlich der Ablesbarkeit des Anzeigefeldes bei Tageslicht zu verbessern bei gleichzeitig reduziertem Energiebedarf.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß das Anzeigefeld aus einem zumindestens für Transmissionsstrahlung durchlässigen LC-Display besteht und daß als Transmissionsstrahlungsquelle ein das Umgebungslicht über eine Lichteintrittsfläche sammelnder und das gesammelte Licht über eine Lichtaustrittsfläche hinter dem LC-Display emittierender optischer Konzentrator vorgesehen ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Umgebungslicht in einem optischen Konzentrator gebündelt und dann zur Durchstrahlung eines LC-Displays verwendet wird. Auf diese Weise wird die Ablesbarkeit des Anzeigefeldes umso besser, je größer die Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts ist. Um eine gute Ablesbarkeit des Anzeigefeldes bei Tageslicht zu gewährleisten, muß somit nur der Energiebedarf des LC-Displays gedeckt werden, der sehr gering ist. Lediglich bei vollkommener Dunkelheit ist eine Zusatzbeleuchtung erforderlich. Als optische Konzentratoren sind Elemente aus lichtdurchlässigem Material mit möglichst hohem Brechungsindex geeignet, die das Streulicht aus der Umgebung über eine Lichteintrittsfläche empfangen und im wesentlichen über Totalreflexion zu einer Lichtaustrittsfläche reflektieren. Derartige optische Konzentratoren werden beispielsweise auch bei Sonnenkollektoren und bei Solarzellen eingesetzt.

Die erfindungsgemäße Anzeigeeinheit kann in Verbindung mit einer Atemschutzeinrichtung zur Atemgasversorgung von Piloten, Feuerwehrleuten oder Rettungsmannschaften unter Tage oder in Verbindung mit einem Schutzhelm eingesetzt werden. Verwendungsmöglichkeiten bestehen auch bei Tauchermasken oder Helmtauchgeräten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In vorteilhafter Weise ist der optische Konzentrator mit seiner Lichteintrittsfläche längs einer auf einen Maskenkörper einer Atemschutzmaske aufsetzbaren Halteklammer befestigt, und das LC-Display ist ebenfalls an der Halteklammer angebracht. Auf diese Weise kann die Anzeigeeinheit einfach auf die Atemschutzmaske aufgesetzt und wieder abgenommen werden. Das Anzeigefeld ist derart positioniert, daß es von außen an der Sichtscheibe der Atemschutzmaske anliegt und auf das Blickfeld des Geräteträgers ausgerichtet ist.

In zweckmäßiger Weise wird die Anzeigefläche des LC-Displays mittels einer optischen Übertragungsvorrichtung in das Blickfeld des Geräteträgers umgelenkt. Die Übertragungsvorrichtung kann als ein Umlenkspiegel mit nachgeschalteter Kollimatoroptik ausgeführt sein, wobei die Anzeige des LC-Displays mit der Kollimatoroptik auch noch bei geringfügigen Fehllagen des Auges erkennbar ist.

In zweckmäßiger Weise ist zwischen der Lichtaustrittsfläche des optischen Konzentrators und dem LC-Display ein Kugelgelenk vorgesehen, mit dem das Bild der Anzeigefläche auf die Augenpupille des Geräteträgers ausgerichtet werden kann.

In vorteilhafter Weise besteht der optische Konzentrator aus einem fluoreszierend eingefärbten Kunststoff mit lichtsammelnden Eigenschaften, einem sogenannten LISA-Kunststoff. Der optische Konzentrator kann als eine Platte, ein Rohr oder als ein Stab ausgeführt sein, wobei ein Stab besonders einfach herstellbar ist. Es wird ein LISA-Kunststoff vorzugsweise für den Wellenlängenbereich von etwa 550 Nanometer ausgewählt, da hier die Augenempfindlichkeit am größten ist.

In zweckmäßiger Weise wird die aus dem LC-Display austretende Transmissionsstrahlung zumindestens stückweise durch einen Tubus zur Sichtscheibe geleitet und zur Abdichtung des Tubus gegenüber der Sichtscheibe ist ein Dichtelement vorgesehen. Der Tubus dient im wesentlichen dazu, die aus dem LC-Display austretende Strahlung gegenüber Streulicht aus der Umgebung abzuschirmen und mit dem Dichtelement soll das Eindringen von Feuchtigkeit in den Tubus unterbunden werden. Das Dichtelement kann beispielsweise als eine Silikonscheibe oder als ein Elastomerbalg ausgeführt sein.

In zweckmäßiger Weise ist eine das LC-Display durchstrahlende Zusatzlichtquelle vorgesehen, die zur Beleuchtung des LC-Displays dient, wenn die Umgebungshelligkeit nicht ausreichend ist.

In vorteilhafter Weise ist ein die Umgebungshelligkeit erfassender fotoelektrischer Sensor vorgesehen, welcher die Helligkeit der Zusatzlichtquelle in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit beeinflußt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung,

Fig. 2 eine Atemschutzmaske mit einer an einer Halteklammer befestigten Anzeigevorrichtung nach der Fig. 1,

Fig. 3 die Halteklammer in der Ansicht MAN nach der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anzeigevorrichtung (1) zur Übertragung von Meßdaten in das Blickfeld eines Geräteträgers, von welchem in der Fig. 1 nur seine Augenpupille (2) dargestellt ist. Die über eine Signalleitung (3) übertragenen Meßdaten sind auf einem LC-Display (4) als Anzeigefeld in Form von alphanumerischen Zeichen und Symbolen dargestellt. Das LC-Display (4), welches für Transmissionsstrahlung durchlässig ist, wird von einer Lichtaustrittsfläche (5) eines LISA-Kunststoffstabes (6) aus durchstrahlt. Der LISA-Kunststoffstab (6), im folgenden mit LISA-Stab (6) bezeichnet, besteht aus fluoreszierend eingefärbtem Kunststoff mit lichtsammelnden Eigenschaften, wobei das Licht als Umgebungslicht über eine Lichteintrittsfläche (7) in den LISA-Stab (6) eindringt. Das aus der Lichtaustrittsfläche (5) austretende Licht gelangt über ein Kugelgelenk (8), mit welchem die Anzeigevorrichtung (l) auf die Augenpupille (2) ausgerichtet werden kann, zu dem LC-Display (4) und von dort über einen Umlenkspiegel (9) und eine Kollimatoroptik (10), welche zur Augenpupille (2) des Geräteträgers ein virtuelles, im nahezu Unendlichen liegendes Bild erzeugt. Zwischen der Kollimatoroptik (10) und der Augenpupille (2) liegt eine Sichtscheibe (11) einer in der Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Atemschutzmaske. Das LC-Display (4) ist an einer Montageplatte (21) befestigt, an welcher zusätzlich noch zwei Lichtquellen (19) und ein fotoelektrischer Sensor (18) angebracht sind. Die Lichtquellen (19) und der fotoelektrische Sensor (18) sind beide auf den LISA-Stab (6) ausgerichtet. Das von den Lichtquellen (19) emittierte Licht wird an der Lichtaustrittsfläche (5) in Richtung des LC-Displays (4) reflektiert und durchstrahlt dieses in gleicher Weise wie das vom LISA-Stab (6) gesammelte Umgebungslicht. Der fotoelektrische Sensor (18) empfängt sowohl einen Teil des an der Lichtaustrittsfläche (5) von den Lichtquellen (19) reflektierten Lichtes als auch einen Teil des von dem LISA-Stab (6) gesammelten Umgebungslichts. Die Lichtquellen (19) und der fotoelektrische Sensor (18) sind an eine in der Fig. 1 nicht dargestellte Auswerteschaltung mit einer Energiequelle angeschlossen, welche die Helligkeit der Lichtquellen (19) in Abhängigkeit des von dem fotoelektrischen Sensor (18) gelieferten Meßsignals steuert, wenn das von dem LISA-Stab (6) gesammelte Umgebungslicht zur Durchleuchtung des LC-Displays (4) nicht ausreicht.

Fig. 2 zeigt eine Atemschutzmaske (12) mit der an einer Halteklammer (13) angebrachten Anzeigeeinheit (1) mit dem LISA-Stab (6). Der LISA-Stab (6) ist mittels Befestigungsösen (14) an der Halteklammer (13) fixiert. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 bezeichnet. Die Kollimatoroptik (10), der Umlenkspiegel (9), das LC-Display (4) und das Kugelgelenk (8) der Anzeigeeinheit (1), Fig. 1, sind in einem Gehäuse (15) aufgenommen. Als Verlängerung des Gehäuses (15) ist ein Tubus (20) vorgesehen, der die Kollimatoroptik (10) gegen Streulicht abschirmt und mit seiner Dichtung (16) wasserdicht an die Sichtscheibe (11) der Atemschutzmaske angedrückt wird. Die Halteklammer (13) ist auf einen Atemanschluß (17) der Atemschutzmaske (12) aufgesteckt. Bei der in der Fig. 2 gezeigten Atemschutzmaske (12) handelt es sich um eine sogenannte Vollsichtmaske, bei der die transparente Sichtscheibe (11) das Gesicht des Maskenträgers umfaßt und gleichzeitig der Maskenkörper ist.

Fig. 3 zeigt die Halteklammer (13) in der Ansicht "A" nach der Fig. 2. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 und 2 bezeichnet. Die Lichteintrittsfläche (7) ist in der Fig. 3 mit einer gestrichelten Linie veranschaulicht, um zu zeigen, daß das Umgebungslicht über die gesamte Länge des LISA-Stabes (6) gesammelt wird.

Claims (11)

1. Atemvorrichtung mit einer Anzeigeeinheit zur Über­ tragung von Meßdaten über ein Anzeigefeld der Anzeigeeinheit in das Blickfeld eines Geräteträgers, wobei das Anzeigefeld aus einem zumindestens für Transmissionsstrahlung durchlässigen LC-Display (4) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß als Transmissions­ strahlungsquelle ein das Umgebungslicht über eine Lichteintrittsfläche (7) sammelnder und das gesammelte Licht über eine Lichtaustrittsfläche (5) emittierender optischer Konzentrator (6) vorgesehen ist.

2. Atemvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Konzentrator (6) mit seiner Lichteintrittsfläche (7) längs einer auf einen Maskenkörper (11) einer Atemschutzmaske (12) aufsetzbaren Halteklammer (13) befestigt ist.

3. Atemvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das LC-Display (4) ebenfalls an der Halteklammer (13) angebracht ist.

4. Atemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige des LC-Displays (4) mittels einer optischen Übertragungsvorrichtung (9, 10) in das Blickfeld des Geräteträgers umgelenkt ist.

5. Atemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtaustrittsfläche (5) des optischen Konzentrators (6) und dem LC-Display (4) ein Kugelgelenk (8) vorgesehen ist.

6. Atemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der optische Konzentrator (6) aus einem fluoreszierend eingefärbten Kunststoff mit lichtsammelnden Eigenschaften (LISA-Kunststoff) besteht.

7. Atemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Konzentrator (6) eine im wesentlichen stabförmige Körperform besitzt.

8. Atemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Konzentrator (6) auf eine Wellenlänge in der Umgebung von 550 Nanometer abgestimmt ist.

9. Atemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem LC-Display (4) austretende Transmissionsstrahlung zumindestens stückweise durch einen Tubus (20) zur Sichtscheibe (11) geleitet wird und daß zwischen Tubus (20) und Sichtscheibe ein Dichtelement (16) vorgesehen ist.

10. Atemvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine das LC-Display (4) durchstrahlende Zusatzlichtquelle (19) vorhanden ist.

11. Atemvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zumindestens die Umgebungshelligkeit erfassender fotoelektrischer Sensor (18) vorgesehen ist, welcher in einer die Helligkeit der Zusatzlichtquelle (19) in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit beeinflussenden Weise in Wirkverbindung mit der Zusatzlichtquelle (19) steht.