DE19724141C2 - Nachtsichtbrille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachsichtbrille nach dem Ober­ begriff des Hauptanspruchs.

Brillenartige Vorrichtungen, mit welchen das Sehvermögen von Personen verbessert werden sollen, sind in unterschied­ licher Ausführungsform bekannt. Im einzelnen kann es dabei darum gehen, ein beeinträchtigtes Sehvermögen zu korrigieren, wie etwa eine Farbblindheit, eine Dämme­ rungs- oder Nachtblindheit oder dergleichen. Ziel derar­ tiger Vorrichtungen kann aber auch sein, das normale, gesunde Sehvermögen des Benutzers zu steigern.

Bekannte brillenartige Vorrichtungen, wie sie etwa im DE- GM 92 17 643 beschrieben sind, taugen nur beschränkt zum Einsatz in der Dämmerung und in der Dunkelheit, da die Empfindlichkeit der eingesetzten elektronischen Kamera im sichtbaren Wellenlängenbereich ihre Grenzen hat. Daher ist es bekannt, in solchen Fällen mit dem Prinzip der "Restlichtverstärkung" zu arbeiten. Dies bedeutet jedoch einen sehr großen apparativen und elektronischen Aufwand und ist vergleichsweise teuer.

In der DE 44 41 550 C1 ist eine Nachtsichtbrille der eingangs genannten Art beschrieben. Hier wird das Sicht­ feld des Benutzers mit einer Infrarot-Lichtquelle aus­ geleuchtet, für deren Licht die elektronische Kamera empfindlich ist. Diese Infrarot-Lichtquelle schaltet sich aber nicht automatisch ein und aus, sodaß mit einem hohen Energieverbrauch zu rechnen ist, auch wenn die Blitzfrequenz, mit der die Infrarot-Lichtquelle betrieben wird, entsprechend dem Umgebungslicht erhöht oder reduziert wird.

Die DE 40 35 457 C2 betrifft die Steuerelektronik zum Betrieb einer Infrarot-Lichtquelle eines Video-Über­ wachungssystems. Diese umfaßt einen Schwellenwert-Schalt­ kreis, der ein aufintegriertes Videosignal mit einem Schwellenwert vergleicht und bei Unterschreiten dieses Schwellenwerts die Infrarot-Lichtquelle einschaltet. Dieses System eignet sich so für Nachtsichtbrillen nicht, bei denen sich die Beleuchtungsverhältnise sehr rasch ändern können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine preiswerte Nachtsichtbrille der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich auch zum Einsatz bei sehr geringen Lichtintensi­ täten des Umgebungslichtes eignet, einen geringen Energie­ verbrauch besitzt und auch bei rasch wechselnden Beleuch­ tungsverhältnissen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Aus energetischen Gründen wird erfindungsgemäß eine Betriebsart eingesetzt, die automatisch die Infrarot- Lichtquelle je nach den äußeren Lichtverhältnissen einschal­ tet. Durch geeignete Wahl des Schwellenwertes entscheidet die Steuerelektronik selbst, wann die Zusatzbeleuch­ tung durch die Infrarot-Lichtquelle eingeschaltet werden muß und wann diese auch wieder abgeschaltet werden kann.

Der Schwellenwert-Schaltkreis arbeitet mit einem oberen und einem unteren Schwellenwert, die für eine Hysterese im Ein- und Ausschalten der Infrarot-Lichtquelle sorgen, derart, daß Instabilitäten im Betrieb der Infrarot-Lichtquelle vermieden werden. Hierdurch läßt sich bei rasch wechselndem Umgebungslicht verhindern, daß der Benutzer einem "Gewitter" verwirrender unterschiedlicher Hellig­ keiten ausgesetzt wird.

Eine deutliche weitere Energieeinsparung läßt sich dann erzielen, wenn die Steuerelektronik die Infrarot-Licht­ quelle synchron zum Betrieb der elektronischen Kamera gepulst betreibt. Auf diese Weise läßt sich ohne Nachteile bei der Ausleuchtung des Sichtfeldes der elektronischen Kamera während der Taktzeiten, in denen die elektronische Kamera ohnehin nicht für einfallendes Licht empfindlich ist, eine Belastung der Batterie vermeiden. Bei kleinerer Baugröße der verwendeten LED kann so dieselbe effektive Lichtleistung erzielt werden.

Bei dem im automatischen Betrieb der Nachtsichtbrille verwendeten Sensor kann es sich im einfachsten Fall um ein gesondertes Bauteil bekannter Bauart handeln. Mit der Bereitstellung dieses separaten Sensors sind jedoch Kosten verbunden. Diese lassen sich dann vermeiden, wenn der Lichtsensor von der elektronischen Kamera selbst gebildet ist, aus dessen Bilddaten in der Bildaufberei­ tungselektronik ein Signal für die Gesamthelligkeit gewonnen wird. Mit diesem Signal wird dann der Schwellwert- Schaltkreis innerhalb der Steuerelektronik beaufschlagt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigen

Fig. 1: schematisch die physische Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Nachtsichtbrille;

Fig. 2: das Blockdiagramm der in der Nachtsichtbrille von Fig. 1 zum Einsatz kommenden Elektronik zur Aussteuerung der Infrarot-Lichtquelle;

Fig. 3: ein Flußdiagramm der Entscheidungsabläufe in der Elektronik von Fig. 2.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht die Nachtsichtbrille aus zwei Hauptkomponenten, nämlich einem Brillenteil 1 und einem Taschenteil 2, die über ein elektrisches Kabel 3 miteinander verbunden sind.

Das Brillenteil 1 umfaßt ein in üblicher Weise zu tragen­ des Brillengestell 4, an dem folgende Komponenten befestigt sind: Mindestens eine dämmerungstaugliche elektronische Kamera 5, ein Lichtsensor 6, eine Infrarot-Lichtquelle 7, sowie für jedes Auge ein elektronisches Display 8 mit der zugehörigen Betrachtungsoptik. Das von der elektronischen Kamera 5 aufgenommene Bild wird in bekannter, hier nicht näher erläuterter Weise durch eine Bildaufbereitungselek­ tronik verarbeitet und auf den Displays 8 so zur Wiedergabe gebracht, daß der Benutzer das elektronisch bearbeitete Bild betrachten kann. Die Bildverarbeitungselektronik kann teilweise direkt im Brillenteil 1 vorgesehen sein; soweit hierfür größere oder schwere Komponenten eingesetzt werden, sind diese jedoch vorteilhafterweise im Taschenteil 2 untergebracht.

Das Taschenteil 2 enthält darüber hinaus eine Batterie 9, eine Steckdose 10 für Peripheriegeräte, beispielsweise eine externe Infrarot-Lichtquelle sowie die ganze oder Teile der Zusatzelektronik, welche die Funktion der in das Brillenteil 5 eingebauten Infrarot-Lichtquelle 7 steuern. Das Taschenteil 2 kann mittels eines Riemens 11 an der Schulter des Benutzers getragen werden.

Die bereits angesprochene Elektronik zur Steuerung der Infrarot-Lichtquelle 7 ist als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt. Zu erkennen sind schematisch die Infrarot- Lichtquelle 7, der Lichtsensor 6, sowie eine Steuereinheit 10, welche entsprechend dem vom Lichtsensor 6 empfangenen Signal und den von außen her eingegebenen Schaltzuständen die Infrarot-Lichtquelle 7 mit Strom versorgt.

Die Steuereinheit 10 läßt sich wiederum schematisch in einen einstellbaren Schwellwertschaltkreis 10a und einen ebenfalls einstellbaren Betriebsartenschaltkreis 10b unterteilen. Über eine erste Schalteinrichtung 11 lassen sich am Schwellwertschaltkreis 10a ein oberer und ein unterer Schwellwert einstellen, die in unten beschriebener Weise zum automatischen Ein- und Auschalten der Infrarot- Lichtquelle 7 verwendet werden. Eine zweite Schalteinrich­ tung 12 ermöglicht es, die in Fig. 2 dargestellte Steuer­ einheit 10 in den folgenden Betriebsarten zu betreiben: In der ersten Betriebsart ist die Infrarot-Lichtquelle 7 dauerhaft ausgeschaltet und in der zweiten dauerhaft eingeschaltet. Diese beide Betriebsarten bedürfen selbst­ verständlich keiner näheren Erläuterung.

In einer dritten Betriebsart wird die Infrarot-Lichtquelle 7 automatisch betrieben. Der logische Ablauf in diesem Automatikbetrieb wird nunmehr anhand der Fig. 3 erläu­ tert, welche ein logisches Flußdiagramm darstellt.

Nach dem Einschalten der Steuereinheit 10 (Kästchen 20 in Fig. 3) wird zunächst der Reihe nach abgefragt, ob durch den Betriebsartenschalter 12 überhaupt eine Infrarot- Beleuchtung angefordert wird und danach, ob eine automa­ tische Betriebsart gewünscht ist. Die beiden entsprechenden Entscheidungspunkte tragen in Fig. 3 das Bezugszeichen 21 und 22. Ist die automatische Betriebsart der Infrarot- Lichtquelle 7 gewählt, so werden im Kasten 23 sowohl der Lichtsensor 6 im Brillenteil 1 als auch der Schwellwert­ schaltkreis 10a innerhalb der Steuereinheit 10 aktiviert. Der Lichtsensor 6 mißt nunmehr die Intensität des Außen­ lichtes und wandelt diese in ein entsprechendes, dem Schwellwertschaltkreis 10a zugeführtes Signal zu. Liegt dieses Signal oberhalb des am Schwellwertschalter 11 eingestellten oberen Grenzwertes, was am Entscheidungspunkt 24 von Fig. 3 festgestellt wird, so wird die Automatik­ betriebsart wieder abgeschaltet (Kästschen 25). Die Elektronik kehrt zum Eingang des Entscheidungspunktes 24 zurück.

Liegt die Intensität des Außenlichtes unterhalb des oberen Schwellwertes, schreitet die Elektronik zum Ent­ scheidungspunkt 26 fort. Dort wird geprüft, ob die In­ tensität des Außenlichtes über einem unteren Schwellwert liegt. Ist dies der Fall, wird im Entscheidungspunkt 27 die Frage beantwortet, ob die Infrarot-Lichtquelle 7 bereits automatisch bestromt wird. Ist dies der Fall, schreitet die Logik zum Kästchen 28 fort, in dem die Bestromung der Infrarot-Lichtquelle 7 aufrechterhalten wird. Vom Kästchen 28 kehrt die Steuereinheit 10 wieder zum Eingang des Entscheidungspunktes 24 zurück. Die Schleife über die Kästchen 24, 26, 27, 28 wird solange durchlaufen, wie die oben beschriebenen Intensitätsver­ hältnisse des Außenlichtes, ermittelt durch den Licht­ sensor 6, unverändert anhalten.

Stellt der Schwellwertschaltkreis 10a bei den oben ge­ schilderten Intensitätsverhältnissen des Außenlichtes (Licht liegt unter der oberen aber über dem unteren Schwellwert) fest, daß die IR-Automatik noch nicht läuft, so kehrt die Logik auf direktem Wege, also unter Um­ gehung des Kästchens 28, direkt zum Eingang des Ent­ scheidungspunktes 24 zurück. Die automatische Bestromung der Infrarot-Lichtquelle 7 findet also (noch) nicht statt.

Nunmehr sei angenommen, daß die Intensität des Außen­ lichtes absinkt, und zwar soweit, daß die vom Licht­ sensor 6 gemessene Außenlichtintensität (auch) unter den unteren Schwellwert abfällt. In diesem Falle wird den Ent­ scheidungspunkt 27, in dem geprüft wird, ob die Infra­ rot-Lichtquelle 7 bereits leuchtet, übersprungen. Die Logik schreitet direkt zum Kästchen 28 fort, so daß also in jedem Falle die Infrarot-Lichtquelle 7 eingeschal­ tet bzw. deren Bestromung aufrechterhalten wird. Durch die beiden geschilderten Schwellwerte wird eine Instabilität der Steuereinheit 10 im Grenzbereich der Intensität des Außenlichtes verhindert.

Wird am Entscheidungspunkt 24 festgestellt, daß die vom Lichtsensor 6 gemessene Intensität des Außenlichtes (von vorn herein oder nach einer bestimmten Zeit wieder) oberhalb des oberen Schwellwertes liegt, wird im Käst­ chen 25 die Infrarot-Lichtquelle ausgeschaltet. Die Elektronik kehrt wieder zum Eingang des Entscheidungs­ punktes 24 zurück.

Alle oben beschriebenen Schleifen werden zyklisch durch­ laufen, so daß also eine kontinuierliche Überwachung der Intensität des Außenlichtes und eine entsprechende, energiesparende Aussteuerung der Infrarot-Lichtquelle 7 gewährleistet ist.

Eine zusätzliche Energieeinsparung kann dadurch erzielt werden, daß die Infrarot-Lichtquelle 7 nicht kontinuier­ lich sondern gepulst betrieben wird. Bei gepulstem Be­ trieb sollte ein Synchronisation mit der Bildaufnahme der elektronischen Kamera 5 erfolgen. Eine Infrarotbeleuch­ tung findet also nur dann und nur solange statt, wie diese von der elektronischen Kamera 5 überhaupt verwertet werden kann.

Claims (3)

1. Nachtsichtbrille mit

• a) einem Brillengestell, welches trägt:
  • a) mindestens eine elektronische Kamera;
  • b) mindestens ein Display, das vom Benutzer be­ trachtet werden kann;
• b) einer Bildauswertelektronik, welche das von der elek­ tronischen Kamera aufgenommene Bild verarbeitet und ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Displays bereitstellt;
• c) einer Infrarot-Lichtquelle, die an dem Brillengestell so angeordnet ist, daß sie das Sichtfeld der elektro­ nischen Kamera ausleuchtet,

dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Brillengestell (4) zusätzlich einen Sensor (6) trägt, welcher die Intensität des Außenlichtes im Sichtbereich der elektronischen Kamera erfaßt;
• b) eine Steuerelektronik (10) zum Betrieb der Infrarot-Lichtquelle (7) vorgesehen ist, welche einen Schwellwert-Schaltkreis (10a) umfaßt, der das von dem Sensor (6) erzeugte Signal mit mindes­ tens einem Schwellwert vergleicht und die Infrarot-Lichtquelle (7) einschaltet, wenn das vom Sensor (6) erzeugte Signal unter diesen Schwellwert abfällt, wobei
• c) der Schwellwert-Schaltkreis (10a) mit einem oberen und einem unteren Schwellwert arbeitet, die für eine Hysterese im Ein- und Ausschalten der Infrarot-Lichtquelle (7) sorgen, derart, daß Instabilitäten im Betrieb der Infrarot-Lichtquelle (7) vermieden werden.

2. Nachtsichtbrille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuerelektronik (10) die Infrarot- Lichtquelle (7) synchron zum Betrieb der elektronischen Kamera (5) gepulst betreibt.

3. Nachtsichtbrille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor von der elektro­ nischen Kamera selbst gebildet ist, aus dessen Bilddaten in der Bildaufbereitungselektronik ein Signal für die Gesamthelligkeit gewonnen wird.