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Die Erfindung betrifft eine Augenschutzvorrichtung umfassend ein transparentes Schutzelement zur Anlage vor einen Augenbereich eines Gesichtes.
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Eine Augenschutzvorrichtung kann das Auge vor umherfliegenden Fremdkörpern und/oder vor intensivem Lichteinfall schützen. Bei Dämmerung und bei Dunkelheit ist die Pupille eines menschlichen Auges geweitet, da die Lichtverhältnisse schlecht sind. Die geweitete Pupille bewirkt, dass auch bei schwachen Lichtverhältnissen möglichst viel Licht in das Auge fällt. Durch intensives Licht, das plötzlich bei Dunkelheit erzeugt wird und in das Auge fällt, wird das Auge jedoch geblendet, wodurch die Sicht kurzzeitig gestört ist. Bei periodisch auftretenden Leuchtereignissen, wie zum Beispiel Blinklicht von Einsatzfahrzeugen muss sich das Auge mit der Frequenz der periodisch auftretenden Leuchtereignisse anpassen. Dies strengt das Auge an und führt während des Anpassungsvorgangs zu Sichtbehinderungen, da die Sicht während des Anpassungsvorgangs verschwimmt.
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Zum Schutz vor intensivem Licht ist es bekannt, Sonnenbrillen zu benutzen. Die Gläser der Sonnenbrille weisen Filter auf, die einen Teil der einfallenden Intensität absorbieren oder reflektieren, sodass nur ein Teil der einfallenden Intensität durch den Filter in das Auge transmittiert wird. Nachteil von Sonnenbrillen ist, dass in einer dunklen Umgebung, bei Dämmerung oder bei Nacht zwar ein Blendschutz besteht, allerdings die allgemeine optische Wahrnehmung weiter verschlechtert wird.
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Aus
WO 2008/116333 A1 ist es bekannt, einen Filter zu benutzen, der UV-Strahlung, Blaulicht und Infrarotstrahlung filtert. Dieser Filter filtert das gesamte UV und Blaulichtspektrum von 380 nm bis 500 nm, wodurch eine deutliche Farbverschiebung erzeugt wird. Gerade im Dunkeln oder bei Dämmerung können dadurch blaue oder schwarze Gegenstände nicht mehr voneinander unterschieden werden. Weiter können blaue Leuchtquellen nicht mehr erkannt werden, wodurch eine Behinderung in der Orientierungsfähigkeit des Nutzers des Filters entstehen kann und ein Großteil der Lichtintensität herausgefiltert wird, wodurch die Umgebung deutlich dunkler wahrgenommen wird und die Orientierungsfähigkeit des Benutzers eingeschränkt wird.
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Aus der
WO 2015/080908 A1 ist es bekannt eine Brille mit einem Filter zu nutzen, der Licht zwischen einer Wellenlänge von 400 nm und 420–440 nm zu mindestens 98% filtert. Nachteil dieser Brille ist, dass bei Dämmerung oder bei Nacht kein Blendschutz bewirkt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Augenschutzvorrichtung bereitzustellen, die bei Dämmerung oder bei Nacht bzw. im Dunkeln einen verbesserten Blendschutz bewirkt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei einer eingangs genannten Augenschutzvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das transparente Schutzelement ein optisches Filterelement aufweist, das ein Spektralband mit einer unteren Filtergrenze von 440 nm und einer oberen Filtergrenze von 480 nm filtert.
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Die Erfindung hat erkannt, dass durch die Filterung der Wellenlängen im Bereich zwischen 440 nm und 480 nm eine Blendwirkung durch Blaulicht in dunkler Umgebung vermieden wird, da lediglich Wellenlängen um ca. 460 nm eine Blendwirkung im Dunkeln bewirken. Es ist demnach ausreichend, ein Spektralband zu filtern, dass um 460 nm lokalisiert ist. Dies hat den Vorteil, dass andere Wellenlängen im Blaubereich der Farbskala, die nicht zur Blendwirkung beitragen, nicht gefiltert werden. Daher wird eine Farbverfälschung vermindert. Bei großer Dunkelheit ist der Effekt der Farbverschiebung zwar zu vernachlässigen, da bei diesen Lichtverhältnissen die Farbwahrnehmung deutlich reduziert ist. Allerdings kann bei Dämmerungsverhältnissen die Farbverschiebung mittels der Erfindung auf ein Minimum beschränkt werden. Weiter kann ein Träger dadurch, dass ein Anteil des blauen Farbspektrums außerhalb des gefilterten Spektrums durchgelassen wird, einen Großteil der Blaulichtquellen immer noch erkennen, ohne geblendet zu werden.
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Die Erkenntnis der Erfindung basiert auf drei Aspekten. Der erste Aspekt ist die Empfindlichkeit des Auges auf verschiedene Farben. Dabei ist die Empfindlichkeit der Farbwahrnehmung für die Farbe Blau doppelt so hoch wie die Empfindlichkeit für die Farbwahrnehmung der Farben rot oder grün. Der zweite Aspekt basiert auf der Helligkeitsempfindlichkeit des Auges, die bei hellen Lichtverhältnissen und bei dunklen Lichtverhältnissen unterschiedlich ist. Bei Tageslichtverhältnissen ist die Empfindlichkeit des Auges für blaue Farben oder Farben mit noch kleinerer Wellenlänge sehr gering. Tagsüber blendet blaues Licht daher nicht. Bei dunklen Lichtverhältnissen wie zum Beispiel bei Dämmerung oder bei Nacht verschiebt sich die Helligkeitsempfindlichkeit des Auges zu kurzen Wellenlängen. Blaue Farben werden nun deutlich heller wahrgenommen als rote oder grüne. Aus der Kombination der beiden Aspekte folgt, dass im Dunkeln blaue Farben sehr viel heller wahrgenommen werden als andere Farben. Dadurch resultiert eine Blendwirkung, selbst wenn die unterschiedlichen Farben die gleiche Helligkeitsintensität aufweisen. Die maximale Empfindlichkeit und damit die maximale Blendwirkung werden dabei um eine Wellenlänge von 460 nm bewirkt.
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Der dritte Aspekt, der zu beachten ist, ist, dass blaues Licht in der geometrischen Abbildung auf der Netzhaut den größten chromatischen Fehler von allen Farben aufweist. Bei Blaulichteinsatz von Einsatzfahrzeugen der Polizei oder Feuerwehr in dunklen Lichtverhältnissen fällt daher entweder sehr viel blaues Licht in das Auge oder insgesamt sehr wenig Licht. Bei dem Wechsel zwischen dem Einfall von intensivem Blaulicht und dem geringem Umgebungslicht refokussiert das Auge daher aufgrund des wechselnden Abbildungsfehlers. Während des permanenten Refokussierens verschwimmt die Sicht in beiden Fällen, da der chromatische Fehler der jeweiligen Lichtverhältnisse nicht korrekt ausgeglichen wird.
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Daher vermeidet die Erfindung ein ständiges Refokussieren und minimiert die Adaption an die empfundenen wechselnden Helligkeiten der Augen, wenn das Blaulicht periodisch den Sichtbereich einer Person überstreicht. Eine periodisch auftretende Seeunschärfe wird mittels der Erfindung damit vermieden. Nutzer des erfindungsgemäßen Augenschutzes können dadurch einen Vorteil beim schnellen Erkennen von Gegenständen oder Personen erlangen.
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Vorteilhafterweise kann die untere Filtergrenze 445 nm, vorzugsweise 450 nm, betragen. Weiter vorteilhafterweise beträgt die obere Filtergrenze 475 nm, vorzugsweise 470 nm. Damit wird gewährleistet, dass auf jeden Fall die bei dunkler Umgebung am stärksten blendenden Wellenlängen gefiltert werden.
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Mit Vorteil filtert das optische Filterelement bis zu 100% Filterwirkung. Vorzugsweise filtert das optische Filterelement mindestens 90%, weiter vorzugsweise mindestens 80%, weiter vorzugsweise mindestens 70%, weiter vorzugsweise mindestens 60%, weiter vorzugsweise mindestens 50%, weiter vorzugsweise 40%, des Blaulichtanteils. Dadurch werden höchstens 40% des Blaulichtanteils durch das optische Filterelement durchgelassen. Damit wird ein Mindestblendschutz ermöglicht, da selbst bei hellem Licht höchstens die Hälfte der Intensität in das Auge fällt.
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Zweckmäßigerweise ist das optische Filterelement als Absorptionsfilter ausgebildet. Alternativ kann der Filter als Reflektor ausgebildet sein.
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Weiter vorteilhafterweise ist der Filter als Bandpassfilter ausgebildet.
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Weiter ist es zweckmäßig wenn der Augenschutz als Brille ausgebildet ist. Dadurch lässt sich der Augenschutz einfach nutzen und behindert die Sicht des Trägers nicht.
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Der Augenschutz kann weiter mit Vorteil als Visier eines Helms ausgebildet sein. Damit ist der Augenschutz fest in einen Helm integriert und kann durch den Träger nicht vergessen werden oder nicht verloren gehen.
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Weiter vorteilhafterweise kann der Augenschutz als Schirm ausgebildet sein, der vorzugsweise flach ist. Der Schirm wird dazu vor das Gesicht gehalten, sodass der Nutzer durch den Schirm hindurchschaut.
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Es ist weiter zweckmäßig den Augenschutz als Fensterscheibe eines Fahrzeugs auszubilden. Damit müssen Fahrer und Insassen keine anderen Schutzmaßnahmen gegen die Blendwirkung des Blaulichts ergreifen. Ein Insasse kann damit auch bei Vergessen eines anderen Augenschutzes gegen Blaulicht zumindest während er sich innerhalb des Fahrzeugs befindet vor der Blendwirkung des Blaulichts geschützt sein.
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Der Augenschutz kann auch als Fernglas ausgebildet sein. Damit kann auch im Dunkeln bei Bedienung eines Fernglases eine Blendwirkung durch Blaulicht vermieden werden. Das Filterelement kann dabei permanent im optischen Weg des Fernglases angeordnet sein. Alternativ kann das Filterelement lösbar mit dem Fernglas verbunden sein, so dass das Filterelement aus dem optischen Weg des Fernglases entfernt werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels mittels beigefügter Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1: die relative Farbempfindlichkeitskurve eines Auges;
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2: den Verlauf des relativen Helligkeitsempfindens bei Tag und bei Nacht;
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3: eine schematische Darstellung eines als Brille ausgeführten Augenschutzes;
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4: eine schematische Darstellung eines Helms mit einem Augenschutz, das als Visier ausgebildet ist;
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5: eine schematische Darstellung eines Augenschutzes, der als Schirm ausgebildet ist;
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6: eine schematische Darstellung einer als Augenschutz ausgebildeten Windschutzscheibe; und
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7: eine schematische Darstellung eines als Augenschutz ausgebildeten Fernglases.
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In 1 wird die Empfindlichkeit verschiedener Netzhautzellen des Auges auf verschiedene Wellenlängenbereiche dargestellt. Die verschiedenen Wellenlängenbereiche stellen weiter verschiedene Farben dar. Die durchgezogene Kurve überstreicht dabei den blauen Farbbereich, die gepunktete Kurve den grünen Farbbereich und die gestrichelte Kurve den blauen und roten Farbbereich. Weiter stehen diese Kurven für drei verschiedene Typen von Netzhautzellen. Deutlich zu sehen ist, dass die Netzhautzellen für das rote und das grüne Licht ungefähr die gleiche maximale Empfindlichkeit bei ungefähr 1,0 aufweisen. Dabei ist die Empfindlichkeit für das grüne Licht etwas geringer als für rotes Licht. Die Empfindlichkeit der Farbwahrnehmung für blaues Licht ist sehr viel höher. Sie liegt bei 440 nm bis 450 nm im Maximum bei etwa 1,8. Bei diesen Wellenlängen ist die Netzhaut am empfindlichsten.
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Um die tatsächliche Empfindlichkeit des Auges relativ zu den Umgebungsverhältnissen zu ermitteln, muss diese ungleiche Verteilung der Farbempfindlichkeit, mit dem relativen Helligkeitsempfinden des Auges verknüpft werden.
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2 stellt dabei die relative Helligkeitsempfindlichkeit gegenüber der Wellenlänge dar. Die gestrichelte Kurve zeigt das Helligkeitsempfinden eines Auges bei Tag. Das Maximum des Helligkeitsempfindens liegt im grünen Bereich und deckt sich mit dem Maximum der gepunkteten Kurve mit dem kleinsten Maximum aus 1. Weiter sinkt das Helligkeitsempfinden der gestrichelten Kurve bis 450 nm auf nahezu 0 ab. Ebenso ist das Helligkeitsempfinden im roten Bereich bei ca. 610 nm deutlich geringer als im Maximum.
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In Kombination mit der Verteilung der Farbempfindlichkeiten gemäß 1, können die am Rand der gestrichelten Helligkeitsempfindlichkeitskurve gemäß 2 gelegenen Wellenlängen trotzdem noch wahrgenommen werden. Es ist deutlich, dass die am Rand gelegenen Wellenlängen tagsüber lediglich durch die hohen Farbempfindlichkeiten bei diesen Wellenlängen wahrgenommen werden können.
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Bei schwachen Lichtverhältnissen verschiebt sich das Helligkeitsempfinden eines Auges auf die durchgezogen dargestellte Kurve gemäß 2. Das Helligkeitsempfinden ist damit deutlich zu den kürzeren Wellenlängen verschoben. Das Maximum des Helligkeitsempfindens bei Nacht liegt bei ca. 500 nm. In Kombination mit 1 wird dadurch ersichtlich, dass nachts die mit hoher Farbempfindlichkeit aufgenommenen kurzen Wellenlängen relativ zu den langen Wellenlängen als überproportional hell empfunden werden. Dadurch entsteht eine große Blendwirkung. Die längeren Wellenlängen im grünen und roten Bereich werden dementsprechend überproportional dunkel empfunden. Um hier eine Blendwirkung zu erreichen müssten die Lichtquellen extreme Intensitäten aufweisen.
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Aus der Kombination der beiden 1 und 2 ergibt sich damit, dass bei ungefähr 460 nm die größte Empfindlichkeit der Netzhaut besteht und damit die größte Blendwirkung bei Dunkelheit bewirkt wird.
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Weiter weisen gerade kurze Wellenlängen die größten chromatischen Fehler bei der optischen Abbildung auf der Netzhaut auf. Wenn bei Dunkelheit intensives blaues Licht auf die Netzhaut trifft, muss das Auge daher den Fokus neu einstellen. Dabei ist die Abbildung auf der Netzhaut vor dem Refokussieren aufgrund des chromatischen Fehlers verschwommen. Die Abbildung des Lichts mit hohem Blauanteil auf der Netzhaut wird erst durch das Refokussieren wieder scharf gestellt. Sobald das blaue Licht erlischt, muss das Auge den Fokus wieder neu einstellen, da das Umgebungslicht in der Regel nur einen geringen Blauanteil enthält und der chromatische Fehler daher kleiner als bei blauem Licht ist. Auch in diesem Fall verschwimmt die Abbildung auf der Netzhaut zwischen dem Wegfall des blauen Lichts und dem Refokussieren des Auges.
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Bei periodisch auftretendem Blaulicht bei Dunkelheit, wird die Abbildung auf der Netzhaut daher mit der Periode des Blaulichts unscharf abgebildet.
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Ein Augenschutz 2 in Form einer Brille 10 wird in 3 dargestellt. Die Brille 10 umfasst ein transparentes Schutzelement 11, dass an einem Rahmenelement 12 der Brille 10 befestigt ist. Das transparente Schutzelement 11 weist ein optisches Filterelement 1 auf, dass ein Spektralband mit einer unteren Filtergrenze von 440 nm und einer oberen Filtergrenze von 480 nm filtert.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Es wird ein Helm 20 dargestellt, der eine Helmschale 22 und ein transparentes Schutzelement 11 in Form eines Visiers aufweist. Auf dem Visier ist das optische Filterelement 1 angebracht. Ein Träger des Helms 20 kann damit bei heruntergeklappten Visier im Dunkeln durch Blaulicht nur noch schwer geblendet werden.
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5 zeigt einen filternden Schirm 30, der einen Haltegriff 32 und einen Rahmen 33 aufweist. In dem Rahmen 33 ist ein transparentes Schutzelement 11 in Form einer Scheibe oder Membran befestigt. Auf der Scheibe oder der Membran ist das optische Filterelement 1 angeordnet. Ein Anwender kann bei Dunkelheit durch den Schirm 30 blicken und wird damit vor direkter Blaulichteinstrahlung in dem Frequenzbereich um 460 nm geschützt.
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6 zeigt eine Windschutzscheibe 40, mit einem transparenten Schutzelement 11, das als Glasscheibe ausgebildet ist. Auf der Glasscheibe ist das optische Filterelement 1 angeordnet. Damit kann der Innenraum eines Fahrzeugs vor dem blendenden Wellenlängenbereich abgeschirmt werden.
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7 zeigt ein Fernglas, das auch als Monokular ausgebildet sein kann. Das Filterelement 1 ist dabei abnehmbar vor, hinter oder im Strahlengang positioniert.
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Das optische Filterelement 1 kann dabei ca. 100% des zu filternden Blaulichtanteils filtern. Damit wird jedoch in der Wahrnehmung eine große Farbverschiebung bewirkt. Um die Farbverschiebung möglichst klein zu halten kann ein Teil des zu filternden Blaulichtes zum Auge durchgelassen werden. Der Anteil sollte dabei 50% nicht überschreiten. Ansonsten kann wieder eine deutliche Blendwirkung auftreten. Um die Farbwahrnehmung weiter zu verbessern kann das optische Filterelement ein Spektralband zwischen 475 nm und 445 nm filtern. Wenn das Spektralband noch enger zwischen 450 und 470 nm eingerichtet wird, wird eine weitere Verbesserung der Farbsicht erzielt.
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Das optische Filterelement 1 ist dabei als Bandpassfilter ausgebildet.
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Weiter kann das optische Filterelement 1 als Absorptionsfilter ausgebildet sein, um beispielsweise im Einsatz bei der Polizei keine verräterischen Blaulichtreflexe für eventuelle Straftäter zu erzeugen.
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Bei Schutzbrillen für die Feuerwehr kann ein Reflexionsfilter eingesetzt werden, um die Position der Feuerwehrleute auch im Dunkeln mit Blaulichteinsatz deutlicher erkennen zu können. Dies kann bei schlechten Sichtverhältnissen, die durch Rauch oder andere Partikel in der Luft gestört sind einen Sichtvorteil bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- optisches Filterelement
- 2
- Augenschutz
- 10
- Brille
- 11
- transparentes Schutzelement
- 12
- Rahmenelement
- 20
- Helm
- 22
- Helmschale
- 30
- filternder Schirm
- 32
- Haltegriff
- 33
- Rahmen
- 40
- Windschutzscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/116333 A1 [0004]
- WO 2015/080908 A1 [0005]
