DE69019712T2 - Augenschutzbrille mit Flüssigkristall-Lichtventil. - Google Patents

Augenschutzbrille mit Flüssigkristall-Lichtventil.

Info

Publication number
DE69019712T2
DE69019712T2 DE69019712T DE69019712T DE69019712T2 DE 69019712 T2 DE69019712 T2 DE 69019712T2 DE 69019712 T DE69019712 T DE 69019712T DE 69019712 T DE69019712 T DE 69019712T DE 69019712 T2 DE69019712 T2 DE 69019712T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
eye protection
protection device
light valve
liquid crystal
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69019712T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69019712D1 (de
Inventor
Uzi Efron
Tsung-Yuan Hsu
Wayne Schoenmakers
Shin-Tson Wu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hughes Aircraft Co filed Critical Hughes Aircraft Co
Publication of DE69019712D1 publication Critical patent/DE69019712D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69019712T2 publication Critical patent/DE69019712T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/02Goggles
    • A61F9/022Use of special optical filters, e.g. multiple layers, filters for protection against laser light or light from nuclear explosions, screens with different filter properties on different parts of the screen; Rotating slit-discs
    • A61F9/023Use of special optical filters, e.g. multiple layers, filters for protection against laser light or light from nuclear explosions, screens with different filter properties on different parts of the screen; Rotating slit-discs with variable transmission, e.g. photochromic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • A61F9/06Masks, shields or hoods for welders
    • A61F9/065Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters
    • A61F9/067Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters with variable transmission
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/135Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
    • G02F1/1352Light-reflecting layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/135Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
    • G02F1/1354Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied having a particular photoconducting structure or material

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)

Description

  • Diese Erfindung wurde in Verrichtung der Arbeit unter dem Ministerium der Marine, Vertrags-Nr. N62269-87-C-0263, durchgeführt. Die Regierung der Vereinigten Staaten von Amerika hat deshalb bestimmte Rechte an dieser Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Augenschutzvorrichtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren, die eine Augenschädigung aufgrund einer Laserstrahlung hoher Intensität verhindern.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf erläuternde Ausführungsbeispiele für besondere Anwendungen beschrieben wird, versteht es sich, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Jene, die durchschnittliches Fachwissen aufweisen und Zugriff auf die hierin gelieferten Lehren haben, werden zusätzliche Abänderungen, Anwendungen und Ausführungsbeispiele innerhalb deren Umfang und zusätzliche Gebiete, in welchen die vorliegende Erfindung von bedeutendem Nutzen sein würde, erkennen.
  • Die Gefahr der Verwendung von Laserstrahlung, Sehschädigungen zu verursachen, hat zu dem Belang des Wohlergehens der Augen von Personal, das in agressiven Umgebungen arbeitet, geführt. Dies hat zu dem Erkennen von bestimmten Bedingungen geführt, um einen ausreichenden Augenschutz gegen solche Gefahren sicherzustellen. Im allgemeinen sollte die Augeschutzeinrichtung ein breites Spektrum aufweisen, um eine einfallende Strahlung über eine weite Bandbreite ab zublocken. Die Augenschutzvorrichtung sollte eine Ansprechzeit von Null aufweisen, um sicherzustellen, daß die Vorrichtung schnell genug reagiert, um das Auge vor Kurzimpulsen von intensiver Strahlung zu schützen. Sie sollte unabhängig von Winkel und Polarisation der einfallenden Strahlung arbeiten. Sie sollte empfindlich gegenüber Energie in dem sichtbaren bis nahinfraroten Bereich sein. Die Vorrichtung sollte eine schnelle Erholungszeit und einen hohen Beschädigungsschwellwert aufweisen.
  • Herkömmliche Augenschutzverfahren erfüllen diese Anforderungen nicht hinreichend. Vielfachkanal-Bildverstärker können als wirksame Bildumwandler zum Augenschutz verwendet werden. Diese Vorrichtungen verwenden lichtempfindliche Materalien, welche Elektronen erzeugen. Diese Elektronen werden verstärkt und auf einem phosporiszierenden Schirm geschossen, um ein Bild einer Szene zu erzeugen.
  • Unglücklicherweise sind die Photokathoden von Bildumwandlern typischerweise ausfallempfindlich im Ansprechen auf einen intensiven Laserpuls. Die Erholungszeit von einem solchen Ausfall ist für viele gegenwärtige Anwendungen zu langsam. Und diese Vorrichtungen neigen dazu, daß sie kompliziert sind, da sie häufig hohe Spannungen benötigen. Diese Klasse von Vorrichtungen beinhaltet ebenso Schutzbrillen auf der Grundlage eines elektrochromen Effekts, welche dazu neigen, daß sie langsam sind und einen Extinktionskoeffizienten aufweisen, welcher für die erwähnte Anwendung zu niedrig ist (die Energiestreuung ist nämlich zu hoch).
  • Schirme auf der Grundlage von Schmalbandfiltern, die aus mehreren optischen Dünnfilmschichten ausgeführt sind, können nur Strahlung an bekannten Wellenlängen abweisen. Es wird kein Schutz gegen willkürliche Strahlung in dem breiten sichtbaren Spektrum, wie zum Beispiel dem, das von einem Farblaser herrührt, geschaffen.
  • Nichtlineare optische Materalien in dem erwünschten Bereich verbleiben als eine unbewiesenes Konzept. Es ist kein optisches Material bekannt, welches ausreichende hohe Empfindlichkeit und Ansprechzeit aufweist, um die geforderten Bedingungen eines Augenschutzes zu erfüllen. Außerdem würde die Streuung einiger solcher Vorrichtungen wahrscheinlich zu hoch sein.
  • Ein Beispiel einer Augenschutzvorrichtung im Stand der Technik ist in der US-A-4 462 661 offenbart. Gemäß dieser Druckschrift wird ein Augenschutz durch eine normalerweise transparente Spannungs-Steuerlinse erreicht, welche in einen lichtundurchlässigen Zustand umschaltbar ist. Eine Erfassungseinrichtung erfaßt eine Laserstrahlung und schaltet die Linse in ihren lichtundurchlässigen Zustand. Jedoch wird in solchen Vorrichtungen ein bestimmter Betrag einer optischen Energie aufgrund der begrenzten Ansprechzeit des Sensor-Umschaltesystems immer durchgelassen.
  • Des weiteren ist aus der GB-A-1 157 197 eine Vorrichtung zum Schutz des Auges vor der Auswirkung einer Las erstrahlung bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet ein elekronenoptisches Bild-Ausbildungssystem das eine erste Linse, eine Photokathode, ein Elektronenlinsensystem, das eine Öffnungsblende beinhaltet, einen Leuchtschirm und eine Beobachtungslinse aufweist. Des weiteren ist eine Maske mit ihren Mittelpunkt auf der optischen Achse des Bild-Ausbildungssystems in einer besonderen Entfernung von der ersten Linse angebracht. Durch die Anordnung der Maske vor der ersten Linse wird der Durchgang einer Laserstrahlung in der Nähe der optischen Achse und somit direkt durch die Öffnungsblende verhindert.
  • Im Hinblick auf den Stand der Technik besteht jedoch immer noch ein technischer Bedarf nach einer Augenschutzvorrichtung mit einem breiten Spektrum, einer Ansprechzeit von Null, die winkel- und polarisationsunabhängig ist, empfindlich ist, und eine schnelle Erholungszeit, eine hohen Extinktionskoeffizienten und einen hohen Beschädigungsschwellwert aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Augenschutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, die Augenschutzbrille gemäß Anspruch 4, das Ziellokalisierungssystem gemäß Anspruch 16 und das Augenschutzsystem gemäß Anspruch 17 gelöst.
  • Genauer gesagt richtet sich der technische Bedarf auf die Augenschutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung, welche ein Flüssigkristall-Lichtventil aufweist, das ein Bild einer Szene liefert. Das Lichtventil bildet das Gebiet einer unter Beobachtung stehenden Sicht in einen spektralen Bereich ab, welcher mit dem menschlichen Auge übereinstimmt. Es weist automatisch eine Lasergefahr durch einfaches Absorbieren deren Energie in ihre lichtleitende Schicht ab. Somit schafft die Erfindung eine Augenschutz- Vorrichtung mit einem breiten Spektrum, einer Ansprechzeit von Null, die winkel- und polaristationsunabhängig ist, empfindlich ist, eine schnelle Erholungszeit einen hohen Extinktionskoeffizienten und einen hohen Beschädigungsschwellwert aufweist. Daher wird erwartet das die Erfindung von bedeutendem Nutzen für Personal ist, das in aggressiven Umgebungen arbeitet.
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Augenschutzbrille der vorliegenden Erfindung, die an einem Helm eines herkömmlichen Aufbaus angebracht ist.
  • Fig. 2 zeigt eine sich teilweise im Schnitt befindliche perspektivische Ansicht einer erläuternden Ausführung des Flüssigkristall-Lichtventils (LCLV) der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 3 zeigt eine seitliche Schnittansicht eines einzigen Schutzbrillenteils der erläuternden Ausführung von Fig. 2.
  • Fig. 4 zeigt eine veranschaulichende Darstellung eines Silizium-Flüssigkristall-Lichtventils.
  • Fig. 5 zeigt ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel der Augenschutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 6 zeigt ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel der Augenschutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 7 zeigt ein drittes alternatives Ausführungsbeispiel der Augenschutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Erläuternde Ausführungsbeispiele und beispielhafte Anwendungen werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, um die vorteilhaften Lehren der vorliegenden Erfindung zu offenbaren.
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Augenschutzbrille 10 der vorliegenden Erfindung, die an einem Helm 12 eines herkömmlichen Aufbaus angebracht ist. Die Schutzbrille 10 ist durch eine abgeänderte Anvis-Klammer 14 schwenkbar an dem Helm 12 angebracht. Auf der Rückseite des Helms 12 befestigte Gegengewichte 16 gleichen das Gewicht der Schutzbrille 10 auf der Vorderseite des Helms 12 aus. Wie in der Durchsicht in Fig. 1 gezeigt ist, beinhaltet die Schutzbrille 10 eine Objektivlinse 18, eine verdrillte optische Faser 19, ein Silizium-Flüssigkristall-Lichtventil (LCLV) 20 und eine Okkularlinse 22. Die Enfernung 24 stellt den Augenabstand zwischen der Okkularlinse 22 und dem Auge 26 des Beobachters 30 dar.
  • Fig. 2 zeigt eine sich teilweise im Schnitt befindliche perspektivische Ansicht einer erläuternden Ausführung des Flüssigkristall-Lichtventiles 10 der vorliegenden Erfindung. Die linken und rechten Schutzbrillenteile 32 und 34 sind mit einem Gestell 35 umgeben, das aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt erste und zweite Bügel 36 und 38, die die Schutzbrillenteile 32 und 34 in einer geeigneten Sichtpositon halten. Eine grüne LED 54 wird als eine Abgabe-Lichtquelle verwendet.
  • Fig. 3 zeigt eine seitliche Schnittansicht eines einzigen Schutzbrillenteils der erläuternden Ausführung in Fig. 2. Wie in Fig. 3 deutlicher dargestellt ist, beinhaltet jeder Schutzbrillenteil 32 und 34 die Objektivlinse 18, das Flüssigkristall-Lichtventil 20, einen polarisierenden Strahlenspalter 40 und die Okkularlinse 24.
  • Wie in Fig. 4 dargestellt ist, besteht das Lichtventil 20 aus einer herkömmlichen reflektierenden Ausführung, die eine lichtleitende Siliziumschicht 42, einen dielektrischen Spiegel 44, eine erste leitende Elektrodenschicht 46 aus Tndium-Zinn-Oxid (ITO) oder einem anderen geeigneten Material, eine Flüssigkristall-Schicht 50, eine zweite ITO- Schicht 48 und eine Glasschicht 52 beinhaltet. Der Entwurf und der Aufbau eines Flüssigkristall-Lichtventils 20 ist technisch bekannt, wie zum Beispiel in "The Silicon Liquid- Crystal Light Valve", von U. Efron et al., in Journal of Applied Physics, vol. 57, Nr. 4, Seiten 1356-1368, 15. Feb., 1985 zu sehen ist.
  • Ein einkristallines Silizium LCLV wurde aus den folgenden Gründen ausgewählt:
  • 1) Der Spektralbereich des Silizium-Lichtleiters ist ausgedehnt (0.4 - 1.12 um);
  • 2) Die Ansprechzeit des LCLV (typischerweise 20 msec) ist für das Ansprechen des menschlichen Auges (ungefähr 100 msec) hinreichend schnell;
  • 3) Die Auflösung der Vorrichtung bei einer Öffnung von 3 - 4 cm kann 1000 Zeilen überschreiten, wobei dies die geschätzte benötigte Auflösung für das menschliche Auge ist;
  • 4) Der Raumtemperaturbetrieb der Vorrichtung ist selbstverständlich verträglich mit der Temperatur des menschlichen Körpers; und
  • 5) Die Empfindlichkeit des Si-LCLV ist gleich einem schwach beleuchteten Raum, was einen Arbeitsbereich zwischen vollem Tageslicht und möglicherweise einer Mondscheinszene ermöglicht, (eine weitere Empfindlichkeit kann durch das Einbringen einer Verstärkung in die Vorrichtung, z.B. unter Verwendung des Avalanche-Prinzips erreicht werden).
  • Die Verwendung eines Silizium-Lichtleiters ermöglicht aufgrund der großen Dicke des Siliziumwafers ebenso ein Abbilden in den nahinfraroten Bereich (bis auf ungefähr 1.1 um. Um Gefahren im infraroten und nahinfraroten Bereich abzublocken, kann ein Metall-Matrixspiegel unter Verwendung von Metallgitterzeilen oder dem Verfahren eines überhängenden Kanalschutzes aufgebaut werden. In beiden Verfahren werden sowohl die Bildelemente als auch die Kanalflächen um die Bildelemente herum durch ein reflektierendes Metall (z.B. Aluminium) bedeckt und blocken daher jede Infrarotgefahr vor dem Erreichen der Augen ab. Zum Abbilden einer Mid-1R-Strahlung können einige Bleisalz-Lichtleiter wie z.B. PbS, PbSe, PbTe und ihre Legierungen verwendet werden.
  • Im Betrieb bündelt die Objektivlinse 18 das Eingangsbild auf das Flüssigkristall-Lichtventil 20. Die lichtleitende Oberfläche 42 des Lichtventils 20 nimmt die Eingangsenergie auf und erzeugt Elektronenlochpaare, welche durch ein angelegtes elektrisches Feld so angesteuert werden, daß sie einen Spannungsabfall auf der Flüssigkristallschicht verursachen. Diese räumlich zerlegten Spannungen verursachen eine Phasenänderung des Abgabelichts, wodurch das Eingangsbild auf der Ansichtsseite des Lichtventils 20 nachgebildet wird. Der Silizium-Lichtleiter 42 ermöglicht ein Abbilden im Spektralbereich von 400 - 700 nm, der von dem menschlichen Auge verwendet wird, und wird automatisch jede Strahlung übermäßig hoher Intensität absorbieren. Wenn sich jedoch die Eingangslichtintensität außerhalb des dynamischen Bereichs des Lichtventils befindet, d.h., ein bis mehrere hundert Mikrowatt pro Quadratzentimeter, wird das Ausgangsbild leicht unscharf. Der Grad der Bildunschärfe ist proportional zur Intensität des einfallenden Lichts.
  • Wenn der einfallende Laserimpuls ungefähr 10&sup7;W/cm² überschreitet, wird eine lokale Beschädigung des Siliziums auftreten. Die abgegebene Lichtintensität (ungefähr 100uW/cm²) wird durch den Strom der verwendeten LED gesteuert, welche durch eine 9-Volt-Batterie oder eine Solarzelle betrieben werden kann. Somit könnte ein Strahl hoher Intensität eines möglicherweise zur Erblindung führendes Pegels von sagen wir > 50 Watt/cm² um über fünf Größenordnungen auf einen sicheren Helligkeitspegel reduziert werden, der auf die Augen des Beobachters einfällt. Die LCLV-Schutzbrille kann ebenso in einer Headup-Anzeigevorrichtung eingeschlossen sein, um als eine Gefahrlokalisiereinrichtung, ein Entfernungsmesser oder ein Zielbezeichner zu dienen.
  • 15 Zurück zu Fig. 2, in der eine lichtabstrahlende Diode (LED) 54 innerhalb des Gestells 35 der Vorrichtung 10 zwischen dem linken und rechten Schutzbrillenteil 32 und 34 befestigt ist. Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, kann durch den polarisierenden Strahlenspalter 40 Licht aus der LED auf die Ansichtsoberfläche des Lichtventils an dem Glas 52 zugeführt werden, um eine Abgabe zu erleichtern. Um den Stromverbrauch herabzusetzen, kann während der Tageszeit durch Öffnungsfenster (z.B. an dem oberen Teil der Schutzbrille) Umgebungslicht verwendet werden, um den LED- Betrieb zu ersetzen. Die LED würde verwendet werden, wenn sich das Umgebungslicht an einem niedrigen Wert befindet.
  • Fig. 4 zeigt einen Farbfilter 56 zum Herstellen einer Farb-Anzeigevorrichtung für die Verwendung einer Weißlichtbeleuchtung. Die Farbfilter sind auf jedem Bildelement in den Seiten der Lichtleiter und der dielektrischen Spiegel abgelagert.
  • Um den Betrieb des LCLV unter kalten Wetterbedingungen zu ermöglichen, könnte eine Erhitzerelektrode (nicht gezeigt) zusammen mit einer geeigneten thermischen Isolation der LCLV-Strukturen verwendet werden. Wenn es von der Umgebung hinreichend isoliert ist, kann es möglich sein, sich auf die Körpertemperatur zu verlassen, um die notwendige Hitze zum Aufrechterhalten der Temperatur des LCLV zu liefern.
  • Um die Länge der Schutzbrille zu reduzieren, kann eine holographische Linse auf dem Ausgangsfenster des Strahlenspalters 40 hergestellt werden.
  • Die verdrillten optischen Fasern 19 (gezeigt in der Durchsicht in Fig.1) dienen dazu, das Bild auf dem Lichtventil für eine aufrechte Darstellung für den Betrachter umzukehren. Fig. 5 zeigt ein alternatives Verfahren zur Neuorientierung des Bildes. In diesem Ausführungsbeispiel 10' befindet sich das LCLV 20 zwischen zwei Faltspiegeln 60 und 62. Das Ausgangsbild wird durch die Okkularlinse 22 auf ein verspiegeltes Glasprisma 64 gerichtet. Das Prisma 64 kehrt das Bild um und leitet es über einen Faltspiegel 66 und einen holographischen Reflektor 68 innerhalb der Linse des Schutzbrillenteils 35 zu dem Auge 26.
  • Das zweite alternative Ausführungsbeispiel in Fig. 6 zeigt die Verwendung eines Querträgers 70, der aus reflektierendem Acrylrelaismaterial aufgebaut ist. Der Querträger 70 ist in die und aus der Sichtlinie des Auges 26 bewegbar. Der Querträger 70 beinhaltet zwei aluminierte reflektierende Oberflächen 72 und 74. Optische Strahlenspuren sind zum Zwecke der Erläuterung gezeigt.
  • Fig.7 zeigt ein drittes alternatives Ausführungsbeispiel 10"' einer Augenschutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich eine Relaislinse 80 zwischen zwei von vier Faltspiegeln 60, 62, 64 und 66, um die optische Achse abwärts oder aufwärts zu krümmen, wodurch die Länge der Schutzbrille gekürzt wird, während gleichzeitig das Bild umgekehrt wird.
  • Somit ist die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf ein besonderes Ausführungsbeispiel für eine besondere Anwendung beschrieben worden. Jene, die durchschnittliches technisches Wissen und Zugriff auf die vorliegenden Lehren haben, werden innerhalb deren Umfang zusätzliche Abänderungen, Anwendungen, und Ausführungsbeispiele erkennen. Zum Beispiel ist die Erfindung nicht auf die hierin dargestellten optischen Anordungen beschränkt.
  • Es ist deshalb durch die beiliegenden Ansprüche beabsichtigt, jede und alle solcher Anwendungen, Abänderungen und Ausführungsbeispiele innerhalb des Umfangs der Erfindung abzudecken.

Claims (20)

1. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"'), mit:
a) einem Flüssigkristall-Lichtventil (20), das ein Bild einer Szene in einem spektralen Bereich liefert, der für das menschliche Betrachten geeignet ist, und das eine gefährliche Strahlung hindert, zur Betrachtung durchgelassen zu werden, wobei das Flüssigkristall- Lichtventil (20) aufweist:
a1) eine lichtleitende Schicht (42), die ein Eingangsbild der Szene als Eingangsenergie aufnimmt und die im Ansprechen darauf räumlich getrennte Elektronen/Lochpaare erzeugt;
a2) eine Flüssigkristall-Lichtmodulationseinrichtung (46, 48, 50), die das Eingangsbild im Ansprechen auf die Elektronen/Lochpaare nachbildet, wenn sie mit einem Abgabelicht beleuchtet wird;
a3) eine reflektierende Schicht (44), die durch die lichtleitende Schicht (42) und die Flüssigkristall- Lichtmodulationseinrichtung (46, 48, 50) beidseitig umfaßt wird;
a4) eine Schutzschicht (52), die auf die Flüssigkristall-Lichtmodulationseinrichtung (46, 48, 50) aufgetragen ist, wobei die Schutzschicht (52) und die reflektierende Schicht (44) die Flüssigkristall- Lichtmodulationseinrichtung (46 48, 50) beidseitig umfassen:
b) eine Einrichtung (12, 14; 35, 36, 38), die das Lichtventil (20) hält, um das Betrachten davon zu erleichtern.
2. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach Anspruch 1, die eine Objektivlinse (18) beinhaltet, die entlang des optischen Zugs des Lichtventils (20) angebracht ist.
3. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach Anspruch 2, die eine Okkularlinse (22) beinhaltet, die entlang des optischen Zugs des Lichtventils (20) angebracht ist.
4. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach Anspruch 3, die ein Paar von jeweiligen Elementen beinhaltet, die so angeordnet sind, daß sie eine Augenschutzbrille ausbilden.
5. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine lichtabstrahlende Diodeneinrichtung (54) beinhaltet, die das Abgabelicht liefert.
6. Augenschutzvorrichtung (10'; 10''; 10"') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Reflexionseinrichtung (60, 62, 64, 66; 64'; 72, 74) aufweist, die das nachgebildete Bild zum dem Auge des Betrachters (26) reflektiert.
7. Augenschutzvorrichtung (10'') nach Anspruch 6, die eine Einrichtung (70) beinhaltet, die die Reflexionseinrichtung (72, 74) von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegt.
8. Augenschutzvorrichtung (10'; 10''; 10"') nach Anspruch 6, die eine Faltspiegeleinrichtung (60, 62, 64, 66; 64'; 72, 74) beinhaltet, die den optischen Zug der Vorrichtung (10'; 10''; 10"') faltet.
9. Augenschutzvorrichtung (10"') nach Anspruch 8, die eine Relaislinse (80) beinhaltet, die in dem optischen Zug des Lichtventils (20) angeordnet ist.
10. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine Einrichtung (19; 64; 70; 80) beinhaltet, die das nachgebildete Bild, das durch das Lichtventil (20) geliefert wird, umkehrt.
11. Augenschutzvorrichtung (10) nach Anspruch 9, die eine verdrillte Faser (19) beinhaltet, die in dem optischen Zug des Lichtventils (20) angebracht ist.
12. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der' die Einrichtung (12, 14; 35, 36, 38), die das Lichtventil (20) trägt, Gegengewichte (16) beinhaltet, die auf einem Helm (12) angebracht sind, auf welchem die Vorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') installiert ist.
13. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei der die lichtleitende Schicht (42) Silizium aufweist.
14. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach Anspruch 13, bei der das Silizium ein einkristallines Silizium ist.
15. Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die lichtleitende Schicht (42) Bleisalze aufweist.
16. Ziellokalisierungssystem, das die Augenschutzvorrichtung (10; 10'; 10''; 10"') nach Anspruch 1 aufweist, das eine Szene in einem spektralen Bereich abbildet, der für das menschliche Betrachten geeignet ist, und das desweiteren eine Headup-Anzeigevorrichtung aufweist.
17. Augenschutzsystem mit:
a) mindestens einem Flüssigkristall-Lichtventil (20) nach Anspruch 1;
b) einem Helm (12), an welchem das mindestens eine Flüssigkristall-Lichtventil (20) schwenkbar angebracht ist;
c) wobei das Flüssigkristall-Lichtventil desweiteren beinhaltet:
c1) einen Metall-Matrixspiegel, der Bildelemente und Kanäle zwischen den Bildelementen aufweist;
c2) wobei die reflektierende Schicht (44) sowohl die Bildelemente als auch die Kanäle des Metall-Matrixspiegels bedeckt;
c3) wobei der Matrixspiegel und die reflektierende Schicht zum Abblocken einer gefährlichen Strahlung auf der lichtleitenden Schicht (42) angeordnet sind.
18. Augenschutzsystem nach Anspruch 17, das desweiteren beinhaltet: eine lichtabstrahlende Diode (54), die angebracht ist, um das Abgabelicht zu liefern.
19. Augenschutzsystem nach einem der Ansprüche 17 - 18, bei dem das Flüssigkristall-Lichtventil (20) desweiteren Erhitzerelektroden (46, 48) beinhaltet.
20. Augenschutzsystem nach einem der Ansprüche 17 - 19, bei dem das System desweiteren einen polarisierenden Strahlenspalter (40; 68) beinhaltet, der eine darauf hergestellte holographische Linse aufweist.
DE69019712T 1989-12-12 1990-12-07 Augenschutzbrille mit Flüssigkristall-Lichtventil. Expired - Fee Related DE69019712T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/450,118 US5081542A (en) 1989-12-12 1989-12-12 Liquid crystal light valve goggles for eye protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69019712D1 DE69019712D1 (de) 1995-06-29
DE69019712T2 true DE69019712T2 (de) 1995-11-16

Family

ID=23786833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69019712T Expired - Fee Related DE69019712T2 (de) 1989-12-12 1990-12-07 Augenschutzbrille mit Flüssigkristall-Lichtventil.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5081542A (de)
EP (1) EP0436845B1 (de)
JP (1) JPH03193046A (de)
CA (1) CA2030724C (de)
DE (1) DE69019712T2 (de)
ES (1) ES2072353T3 (de)
IL (1) IL96479A (de)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5343313A (en) * 1990-03-20 1994-08-30 James L. Fergason Eye protection system with heads up display
US5227886A (en) * 1991-02-19 1993-07-13 Hughes Aircraft Company Optical imaging/display CCD light valve and method
KR0161371B1 (ko) * 1991-04-30 1999-01-15 강진구 액정 라이트 밸브와 그 제조 방법
DE69221987T2 (de) * 1991-11-01 1998-02-05 Sega Enterprises Kk Am Kopf befestigte Abbildungsvorrichtung
US6097543A (en) 1992-02-07 2000-08-01 I-O Display Systems Llc Personal visual display
US5864326A (en) * 1992-02-07 1999-01-26 I-O Display Systems Llc Depixelated visual display
US5303085A (en) * 1992-02-07 1994-04-12 Rallison Richard D Optically corrected helmet mounted display
US5305012A (en) * 1992-04-15 1994-04-19 Reveo, Inc. Intelligent electro-optical system and method for automatic glare reduction
WO1994001850A1 (en) * 1992-07-13 1994-01-20 Instrument Flight Research, Inc. Night vision goggle simulator
US5526022A (en) 1993-01-06 1996-06-11 Virtual I/O, Inc. Sourceless orientation sensor
US5325227A (en) * 1993-08-23 1994-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Laser attenuation means
US5448382A (en) * 1993-09-07 1995-09-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Nonlinear optical scattering screen viewer
US5991087A (en) * 1993-11-12 1999-11-23 I-O Display System Llc Non-orthogonal plate in a virtual reality or heads up display
US5389788A (en) * 1993-12-13 1995-02-14 Hughes Aircraft Company Infrared transducer and goggles incorporating the same
US6160666A (en) 1994-02-07 2000-12-12 I-O Display Systems Llc Personal visual display system
US5903395A (en) 1994-08-31 1999-05-11 I-O Display Systems Llc Personal visual display system
US5612800A (en) * 1994-11-02 1997-03-18 Hughes Aircraft Company LCLV having photoconductive pedestals each having a cross-sectional area no greater than 5 percent of the area of its respective reflective pad
US5660549A (en) * 1995-01-23 1997-08-26 Flameco, Inc. Firefighter training simulator
US5991085A (en) 1995-04-21 1999-11-23 I-O Display Systems Llc Head-mounted personal visual display apparatus with image generator and holder
USD383455S (en) * 1995-08-31 1997-09-09 Virtual I/O, Inc. Head mounted display with headtracker
JPH09130705A (ja) * 1995-10-31 1997-05-16 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着式映像表示装置
US5760852A (en) * 1995-11-03 1998-06-02 Hughes Electronics Corporation Laser-hardened eye protection goggles
FR2742555B1 (fr) * 1995-12-18 1998-02-13 Aerospatiale Dispositif de protection des yeux
DE19616323A1 (de) * 1996-04-24 1997-10-30 Deutsche Telekom Ag Vorrichtung zur lokalen Abschwächung der Lichtintensität
DE19640404A1 (de) * 1996-09-30 1998-04-09 Ldt Gmbh & Co Vorrichtung zur Darstellung von Bildern
US6864927B1 (en) * 1996-12-31 2005-03-08 Micron Technology, Inc. Head up display with adjustable transparency screen
US5903396A (en) * 1997-10-17 1999-05-11 I/O Display Systems, Llc Intensified visual display
US20040179149A1 (en) * 2003-03-10 2004-09-16 Anothony Wang-Lee Protective mask with a liquid crystal display panel
WO2006080005A2 (en) * 2005-01-25 2006-08-03 Bar Ilan University Electronic device and a method of its fabrication
US7567306B2 (en) * 2006-07-14 2009-07-28 Alphamicron, Inc. Liquid crystal ski goggles and methods of manufacturing the same
US8432467B2 (en) * 2009-07-24 2013-04-30 Raytheon Company Integrated detection and display imaging system and method
EP2556406B1 (de) 2010-04-05 2019-09-18 Alphamicron Incorporated Elektronisch schaltbare optische vorrichtung mit multifunktioneller optischer steuerungsvorrichtung und verfahren zu deren betrieb
US10095052B2 (en) 2010-04-05 2018-10-09 Alphamicron Incorporated Electronically switchable optical device with a multi-functional optical control apparatus and methods for operating the same
CA3049748C (en) 2017-01-31 2021-11-30 Lightguard Ltd Temporarily impairing vision of selected occupants of an area

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1541255C3 (de) * 1966-12-06 1974-01-03 Eltro Gmbh Gesellschaft Fuer Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Vorrichtung zum Schutz des Auges gegen Laser-Strahlung
US4214267A (en) * 1977-11-23 1980-07-22 Roese John A Stereofluoroscopy system
US4561731A (en) * 1980-03-10 1985-12-31 Kley Victor B Electronic illumination control
US4462661A (en) * 1982-02-23 1984-07-31 Instrument Flight Research Laser protection goggles
US4465347A (en) * 1982-11-15 1984-08-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Helmet mounted telescope
GB8713021D0 (en) * 1987-06-03 1987-10-21 Gec Avionics Helmet display systems
US4997263A (en) * 1989-06-12 1991-03-05 Allied-Signal Inc. Ambient light illuminated liquid crystal display system

Also Published As

Publication number Publication date
EP0436845A1 (de) 1991-07-17
IL96479A (en) 1994-02-27
CA2030724A1 (en) 1991-06-13
DE69019712D1 (de) 1995-06-29
CA2030724C (en) 1996-01-09
EP0436845B1 (de) 1995-05-24
ES2072353T3 (es) 1995-07-16
JPH042260B2 (de) 1992-01-17
US5081542A (en) 1992-01-14
JPH03193046A (ja) 1991-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69019712T2 (de) Augenschutzbrille mit Flüssigkristall-Lichtventil.
DE69330858T2 (de) Displaygerät für Direktbetrachtung
DE19540108C2 (de) Vorrichtung zur Darstellung eines ersten Bildes in einem durch eine durchsichtige Scheibe sichtbaren zweiten Bild
DE69128401T2 (de) Optischer Anzeigeapparat
DE102008020858B4 (de) Projektionssystem für ein optisches Anzeigegerät sowie Head-mounted Display mit einem solchen
EP3807695B1 (de) Lichtwellenleiter für ein anzeigegerät
DE2425914A1 (de) Beobachtungseinrichtung
DE2948687A1 (de) Binokulare betrachtungsanordnung
WO2019238877A1 (de) Gerät zum generieren eines virtuellen bildes mit störlichtunterdrückung
DE69331647T2 (de) Lichtventilvorrichtung und Anzeigesystem, das diese benutzt
DE4102678A1 (de) Headup-anzeigevorrichtung
EP3807702A1 (de) Gerät zum generieren eines virtuellen bildes mit störlichtunterdrückung
DE10249338A1 (de) Anordnung zum Projizieren eines Bildes auf eine Projektionsfläche und zugehörige Transformationsoptik
DE10157605C1 (de) Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines Bildes
DE69222261T2 (de) Binokulares Fernrohr mit doppeltem Bild
EP3807699B1 (de) Verfahren zum ansteuern eines lichtwellenleiters und gerät zum generieren eines virtuellen bildes
DD146666A5 (de) Anzeigeanordnung
DE2155241C2 (de) Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkristallzelle
DE2739081A1 (de) Display-verfahren zur optischen darstellung von informationen
DE2444257A1 (de) Sichtgeraet und verfahren zur erzeugung einer sichtbaren anzeige
WO2019238856A1 (de) Gerät zum generieren eines virtuellen bildes mit mikrolichtquellen
WO2019238869A1 (de) Gerät zum generieren eines virtuellen bildes
DE102020121110B4 (de) Laserschutzbrille mit einer Ablenkvorrichtung
DE2556140C2 (de) Flüssigkristallanzeigeelement für den Reflexionsbetrieb
DE1541255C3 (de) Vorrichtung zum Schutz des Auges gegen Laser-Strahlung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee