JPH03193046A - 眼の保護用液晶光バルブゴーグル - Google Patents

眼の保護用液晶光バルブゴーグル

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JPH03193046A
JPH03193046A JP2336920A JP33692090A JPH03193046A JP H03193046 A JPH03193046 A JP H03193046A JP 2336920 A JP2336920 A JP 2336920A JP 33692090 A JP33692090 A JP 33692090A JP H03193046 A JPH03193046 A JP H03193046A
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シン―ツオン・ウー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、眼の保護用装置に関するものであり、特に高
い強度のレーザの照射による眼のダメージを防止するた
めの技術に関するものである。
本発明はここで特定の適用についての実施例を参照して
説明されるがそれは本発明を限定するものではないこと
を理解すべきである。当業者は本発明の技術的範囲内に
おいて付加的な変形、応用、実施態様、および本発明が
有効に利用される付加的な分野を容易に認識できるであ
ろう。
[従来の技術] 視力障害を生じるレーザの照射の危険は眼の健康上問題
となっている。そのためそのような危険に対して適切な
眼の保護を保証する手段が要求されている。−船釣に眼
の保護装置は広い帯域幅にわたって入射する放射を阻止
する広いスペクトル範囲を有している。眼の保護装置は
強い放射の短いパルスから眼を保護するために充分迅速
に装置が応答することを保証するようにセロ応答時間を
有していなければならない。それは入射する放射の角度
や偏光に無関係に動作されなければならない。それはま
た赤外線範囲に近い可視光のエネルギに感じなければな
らない。装置は迅速な回復時間と高いダメージしきい値
を持たなければならない。
従来の眼の保護技術はこれらの要求を満足するものでは
ない。多チヤンネル画像増倍装置は眼の保護のための有
効なイメージコンバータとして使用されることができる
。これらの装置は電子を発生する感光性材料を利用して
いる。電子は増幅され、画像のシーンを生成するために
蛍光スクリンに入射する。
[発明の解決すべき課題] 残念ながらイメージコンバータのフォトカソードは強力
なレーザパルスによってブレークダウンを生じ易い。そ
のようなブレークダウンからの回復時間は多くの現在の
応用に対して遅過ぎる。またこれらの装置は複雑であり
、高い電圧を必要とする傾向がある。このクラスの装置
にはまた電子クロミック効果を利用するゴーグルを備え
ているものがあるが、それは使用する用途に対して遅過
ぎる(エネルギ漏洩が高すぎる)傾向があり、遅過ぎる
消滅係数を有する。
多重光学薄膜層を備えた狭帯域フィルタを用いたマスク
は既知の波長の放射を排除できるに過ぎない。レーザか
ら発生されるような広い可視スペクトルの任意の放射に
対する保護は行われていない。
所望の領域の非線形光学材料は試験されない概念として
残されている。眼の保護の要求に合致する充分に高い感
度と応答時間を有する光学材料は知られていない。さら
に広いスペクトル範囲、ゼロ応答時間、角度および偏光
に対する独立性に対して迅速な回復時間、高い消滅係数
、および高いダメージしきい値を有する眼の保護装置に
対する技術上の必要性か存在する。
[発明の解決のための手段] この技術上の要求は、画像シーンを供給するための液晶
光バルブを備えた本発明によって達成される。光バルブ
は人間の眼と一致するスペクトル範囲で観察下の視界の
画像を生成する。それはその光導電層で単にエネルギを
吸収することによって自動的にレーザの危険を排除する
。したがって本発明は、広いスペクトル範囲、ゼロ応答
時間、角度および偏光に対する独立性を与え、迅速な回
復時間、高い消滅係数、および高いダメージしきい値を
有する眼の保護装置を提供する。したかって本発明は危
険な環境での人間の動作に対して非常に有効に動作する
ことが期待される。
[実施例コ 以下本発明を添付図面を参照にして説明する。
第1図は、通常の設計のヘルメット・12に取付けられ
たこの発明の1実施例の眼の保護用ゴーグル10の側面
図である。ゴーグル10は変形されたアンビスブラケッ
ト14によってヘルメット12に回動自在に数句けられ
ている。カウンターウェイトI6はヘルメット12の前
部に作用するゴーグル10の重みと反対に作用するよう
にヘルメット12の後部に取付けられている。第1図に
示されるようにゴーグル10は対物レンズ18、捩じれ
た光ファイバ19、シリコン液晶光バルブ(LCLV)
20、および接眼レンズ22を具備している。距離24
は接眼レンズ22と観察者の眼26との間の顔の起伏に
よって生じる距離を表している。
第2図はこの発明の1実施例のゴーグル10の液晶光バ
ルブの構成を示す一部断面で示した斜視図である。左右
のゴーグル32および34はプラスチックその他の適当
な材料で構成されたフレーム35内に収容されている。
第2図の実施例は適当な観察位置にゴーグル32および
34を保持するための第1および第2の帯体36および
38を有している。緑色のLEDが読取り光源として使
用されている。
第3図は、第2図に示した装置のゴーグルの一つの断面
図である。第3図から明らかなように、各ゴーグル32
および34は対物レンズ18、液晶光バルブ20、偏光
ビーム分割器40.および接眼レンズ22を具備してい
る。
第4図に示すように液晶光バルブ20は通常の反射型の
構造であり、シリコン光導電層42、誘電体ミラー44
、インジュウム錫酸化物(ITO)その他の適当な材料
の第1の導電電極層46、液晶層50、第2のITO電
極層48、およびガラス層52を備えている。液晶光バ
ルブ20の設計および構造は技術的によく知られており
、文献(例えばJournal orApplied 
Physics、vol、57.no、4.1985年
2月15日、1356〜1368頁参照)に記載されて
いる。
単結晶シリコン液晶光バルブは次のような理由で選択さ
れる。
1)シリコン光導電体のスペクトル範囲が比較的広い(
0,4〜1.12μm) 2)液晶光バルブの応答時間(典型的には20ミリ秒)
が人間の眼の応答に対して適当に速い。
3)3〜4 cmの開口における装置の解像度が100
0ラインを越えることが可能であり、それは人間の眼の
概算的な所要解像度である。
4)装置の室温動作はもちろん人体の温度と適合する。
5)シリコン液晶光バルブの感度は暗い照明の部屋にお
ける検出感度に等しく、日中から月夜のシーンまでの間
の動作範囲が得られる(例えばアバランシェの原理を使
用する装置による利得を利用すればさらに高い感度が得
られる)。
シリコン光導電体の使用はまたシリコンウェハの厚さが
厚いことによって約1.1μmまでの近赤外線領域の入
射光を利用できる。危険な赤外線および近赤外線を阻止
するために、金属マトリックスミラーが金属格子線また
はオーバーハングチャンネル保護方法を使用して構成す
ることができる。
両方の方法において画素および画素の周囲のチャンネル
区域は反射性金属(例えばアルミニウム)によって被覆
され、それ故赤外線が眼に到達することを阻止すること
ができる。赤外線波長の中間部分の放射光に対してはP
bS、Pb5e、PbTeまたはそれらの合金のような
pb化化合物光導 電体か使用されることかできる。
動作において、対物レンズ18は入力画像の像を液晶光
バルブ20上に結ぶ。液晶光バルブ20の光導電面42
は入力エネルギを受けて電子ホール対を発生し、それら
は電界によって駆動され液晶層に電圧降下を生じさせる
。これらの空間的に区別された電圧は読取り光の位相変
化を誘起し、それによって入力画像を液晶光バルブ20
の観察側に再生する。シリコン光導電体42は人間の眼
によって使用される400〜700r+mのスペクトル
範囲の画像を生じ、自動的に過剰の高い強度の放射を吸
収する。
しかしながらもしも入力光強度が液晶光バルブ20のダ
イナミックレンジから外れるならば、すなわち1 cm
2当たり数百マイクロワットに達するならば、出力画像
は若干はける。この画像のぼけの程度は入力光強度に比
例する。入射したレーザ光パルスが約107W/Cm2
を越えるとき、シリコンウェハ上に局部的なダメージが
現れる。読取り光強度(約100 uW/ c m2)
は使用されるLED(発光ダイオード)の電流によって
制御され、L0 EDは9ボルトのバッテリまたは太陽電池によって給電
される。したがって50W / c m 2以上のよう
な潜在的にブラインドにするレベルの高い強度のビーム
は観察者の眼に安全な輝度レベルで入射するように大き
さが5桁以上減少されることができる。
液晶光バルブゴーグルはまた危険物位置検出装置、レン
ジファインダまたは目標指示装置として作用するために
ヘッドアップ表示装置に含まれることもできる。
第2図に戻ると、発光ダイオード(LED)54は左右
のゴーグル32と34の間の装置lOのフレーム35内
に取付けられている。第3図および第4図に示すように
LEDからの光は読取りを容品にするように偏光ビーム
分割器40によりガラス32における光バルブの観察面
に投入される。電力消費を節約するために周囲光が日中
は開放された窓(例えばゴーグルの上部に設けられる)
から導入されてLEDの代りに利用される。LEDは周
囲光が低レベルのときに使用される。
1 第4図は白色光照明を使用してカラー表示を形成するカ
ラーフィルタ56を示している。このカラーフィルタ5
6は光導電体および誘電体ミラー側の各画素上に付着さ
れている。
寒冷状態で液晶光バルブを動作させることができるよう
に、加熱電極(図示せず)が液晶光バルブ構造の適当な
熱絶縁手段と組合わせて使用されることができる。周囲
から適当に熱絶縁されれば、液晶光バルブの温度を維持
するために必要な熱の供給に人間の体温を利用すること
が可能であろう。
ゴーグルの長さを減少させるためにホログラフレンズを
偏光ビーム分割器40の出力側の窓上に設けることがで
きる。
捩じれた光ファイバ19(第1図に破線で示されている
)は光バルブ上の像を観察者のために直立表示に変換す
るように機能する。第5図は像の方向を再設定するため
の別の技術を示している。この実施例1O°では、液晶
光バルブ20は2個の折曲げミラー60および62の間
に位置している。出力像2 は接眼レンズ22を通って鏡面ガラスプリズム64に導
かれる。プリズム64は画像を反転させて折曲げミラー
66およびゴーグルのレンズ内のホログラフ反射器68
を介して眼26にそれを伝達する。
第2の別の実施例は第6図に示され、それは反射性のア
クリル中継材料で作られたアーム70を使用している。
このアーム70は眼26の視線内に、或いは視線外に移
動させることができる。アーム70は2個のアルミニウ
ム反射面72および74を備えている。図には説明のた
めに光線の軌跡が示されている。
第7図は、この発明の保護装置の第3の実施例10”’
を示している。この実施例では中継レンズ80が4個の
折曲げミラーflip、 [i2.84. [i6の2
個の間に位置して光軸を下方または上方に曲げて、それ
によってゴーグルの長さを短くし、しかも同時に像を反
転している。
以上この発明は特定の応用に対する特定の実施例につい
て説明したが、当業者にはこの発明の技術的範囲内にお
いて追加の変形および実施態様を3 認識刷るであろう。例えばこの発明はここに示された光
学系の配置に限定されるものではない。
それ故そのような変形、応用、および実施態様は特許請
求の範囲に記載されたこの発明の技術的範囲内に含まれ
るべきものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、通常の設計のヘルメットに取り付けられたこ
の発明の1実施例の眼の保護用ゴーグルの側面図である
。 第2図は、この発明の1実施例の液晶光バルブの構成を
一部断面で示す斜視図である。 第3図は、第2図の構造の1つのゴーグルの縦断面図で
ある。 第4図は、シリコン液晶光バルブの概略図である。 第5図は、この発明の第2の実施例の眼の保護用装置を
示す。 第6図は、この発明の第3の実施例の眼の保護用装置を
示す。 第7図は、この発明の第4の実施例の眼の保護4 用装置を示す。 1

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)画像シーンを供給するための液晶光バルブと、 観察を容易にするためにこの液晶光バルブを支持する手
    段とを具備していることを特徴とする眼の保護装置。
  2. (2)対物レンズが前記光バルブの光路に沿って取付け
    られている請求項1記載の装置。
  3. (3)接眼レンズが前記光バルブの光軸に沿って取付け
    られている請求項2記載の装置。
  4. (4)画像シーンを供給するための2個の反射液晶光バ
    ルブと、 光路に沿って各光バルブに対してそれぞれ1個づつ取付
    けられている対物レンズと、 光軸に沿って各光バルブに対してそれぞれ1個づつ取付
    けられている接眼レンズと、 観察を容易にするために前記液晶光バルブを支持する手
    段とを具備していることを特徴とする眼の保護用ゴーグ
    ル装置。
  5. (5)前記光バルブを読取るための発光ダイオード手段
    を具備している請求項1または4のいずれか1項記載の
    装置。
  6. (6)観察者の眼に前記画像を反射する反射手段を具備
    している請求項1または4のいずれか1項記載の装置。
  7. (7)前記反射手段を第1の位置から第2の位置へ移動
    させる手段を具備している請求項6記載の装置。
  8. (8)前記装置の光路を折曲げるための折曲げミラー手
    段を具備している請求項6記載の装置。
  9. (9)前記光バルブの光路中に配置された中継レンズを
    具備している請求項8記載の装置。
  10. (10)前記光バルブによって供給される画像を反転さ
    せる手段を具備している請求項1または4のいずれか1
    項記載の装置。
  11. (11)前記光バルブの光路中に配置された捩じれた光
    ファイバを具備している請求項10記載の装置。
  12. (12)前記光バルブを支持する手段は前記装置が設置
    されているヘルメット上に取付けられたカウンターウエ
    イトを具備している請求項1または4のいずれか1項記
    載の装置。
JP2336920A 1989-12-12 1990-11-30 眼の保護用液晶光バルブゴーグル Granted JPH03193046A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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
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Publications (2)

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JPH03193046A true JPH03193046A (ja) 1991-08-22
JPH042260B2 JPH042260B2 (ja) 1992-01-17

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JP2336920A Granted JPH03193046A (ja) 1989-12-12 1990-11-30 眼の保護用液晶光バルブゴーグル

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JP (1) JPH03193046A (ja)
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DE (1) DE69019712T2 (ja)
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