用于使眼睛免受輻射的設備和方法與流程

本發(fā)明涉及用于使眼睛免受輻射的設備。本發(fā)明進一步涉及用于使眼睛免受輻射的方法。

背景技術：

發(fā)生越來越多對人的攻擊，其中，使用激光、強光或紅外線輻射。因此，需要使例如飛行員、公交車司機、火車司機、警衛(wèi)或軍人這樣的人的眼睛免受這種輻射，例如以避免傷害或事故。

使眼睛免受輻射的設備例如從文獻US5828437或US5255117已知。這種設備具有的缺點是未充分地保護眼睛。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務是保護人眼的設備和方法。

該目的用具有權利要求1中闡述的特征的設備來實現(xiàn)。從屬權利要求2至10涉及其他有利實施方式。該目的用具有權利要求5、11中闡述的特征的方法來實現(xiàn)。從屬權利要求12至15涉及其他有利實施方式步驟。

目的具體由使眼睛免受輻射的設備實現(xiàn)，優(yōu)選地該輻射在100nm直到1mm的范圍內并且具體地來自UV、光或IR，該設備包括至少兩個傳感器構造、即外部傳感器構造和內部傳感器構造，其中，各傳感器構造包括相繼排列的多個輻射傳感器，其分別沿著閉合曲線排列，并且其中，內部傳感器構造被外部傳感器構造圍繞，并且其中，所述外部傳感器構造和內部傳感器構造彼此相鄰排列，并且其中，所述內部傳感器構造包圍出輻射通過區(qū)域，并且其中，所述輻射通過區(qū)域包括輻射通過開口，并且其中，相當于所述輻射通過區(qū)域按照使通過所述輻射通過開口的入射輻射通過或完全關斷或由著色表面至少部分衰減的方式設置有閉合裝置，并且所述設備包括控制裝置，該控制裝置連接到所述內部傳感器構造、所述外部傳感器構造和所述閉合裝置。

目的具體由使眼睛免受輻射的方法實現(xiàn)，優(yōu)選地該輻射在100nm直到1mm的范圍內并且更具體地來自UV、光或IR，其中，眼睛由至少兩個傳感器構造、即外部傳感器構造以及內部傳感器構造圍繞，其中，各傳感器構造包括沿著閉合曲線相繼排列的多個輻射傳感器，并且其中，所述內部傳感器構造由所述外部傳感器構造圍繞，并且其中，所述內部傳感器構造包圍出輻射通過區(qū)域，并且其中，在所述輻射通過區(qū)域中設置有輻射通過開口，并且其中，相對于所述輻射通過區(qū)域按照使入射輻射通過或完全關斷或被至少部分衰減的方式設置有閉合裝置，借此，如果所述外部傳感器構造并且隨后所述外部傳感器構造被所述入射輻射照射，或僅第二傳感器構造被照射，則所述閉合裝置被閉合，并且如果首先所述內部傳感器構造并且隨后僅所述外部傳感器構造被所述入射輻射照射，則閉合裝置被再次打開，以及這兩個傳感器構造一起被照射然后一旦超過編程值，則所述閉合裝置被閉合。

術語“光”這里用作從380nm至780nm的波長帶中的可見光。

輻射攻擊經常用激光執(zhí)行。例如，飛行員可以由于激光攻擊而失明。激光束根據(jù)攻擊距離，具有不同的點尺寸或不同的光束直徑。在10000m距離中，點尺寸可以是近似10m，在2500m距離中，點尺寸是近似2.5m，在1250m距離中，點尺寸是近似1.25m。在較近的距離中，如50m，點尺寸是近似0.05m，并且在25m，點尺寸是0.025m，并且在僅10m的距離中，點尺寸是僅0.01m。

本發(fā)明的設備具有的優(yōu)點在于可以安全地阻擋很小的點尺寸或小的光束直徑，因為一旦擊中外部傳感器構造并且隨后內部傳感器構造，設備就識別光束的接近并且閉合裝置使光束中斷，使得光束不再與眼睛直接接觸。一旦光束從內部傳感器構造上返回到外部傳感器構造，并且內部傳感器構造不再被照亮，則閉合裝置可以重新打開。實際上，這意味著閉合裝置僅閉合非常短的時間，使得飛行員的眼睛僅被遮蓋非常短的時間，并且飛行員大部分時間具有清晰的視野，并且不被分心。在此優(yōu)選地使用機械閉合裝置或還有電子閉合裝置，因為這些從具有優(yōu)選地在從10^-3至10^-18秒的范圍內的快門速度的照相機可知。快門速度可以因此非常短，例如，在毫秒至阿托(atto)秒的范圍內。一次眨眼持續(xù)大約0.25秒。眼睛由此過慢而無法有效免受激光攻擊?？扉T速度被限定為使閉合裝置從打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)的時間段。本發(fā)明的設備的較快的快門速度由此具有的優(yōu)點在于可以較好地保護飛行員或受影響人的眼睛，這是因為眼瞼僅以0.25秒閉合，尤其在短距離或較遠距離且具有更高性能的激光攻擊中。

基本上，激光照射越強，快門應當越快地閉合，以使眼睛免受過度的輻射曝露，這是因為如果以照射強度在時間上測量(m/w)，則閾值變短。本發(fā)明裝置具有尤其有利的特性在于閉合物(closure)或閉合裝置優(yōu)選地再次立即打開，并且這甚至優(yōu)選個別地，使得一旦激光束不再在照射通過區(qū)域中則右側和左側自主地工作，使得飛行員、火車司機、公交車司機等非?？斓卦诒还舻难劬ι现孬@可視性。在有利的實施方式中，打開時間意味著使閉合裝置從閉合狀態(tài)到打開狀態(tài)的時間長度，也應當優(yōu)選地在10^-3至10^-18秒范圍內。由此，閉合裝置優(yōu)選地保持閉合，只要激光束不再在輻射通道區(qū)域內，以便之后立即再打開。有利地，在照射通過區(qū)域由激光束照射的同時，閉合裝置根據(jù)照射的持續(xù)時間保持閉合，其中，照射時間可以根據(jù)情況在幾分之一秒的范圍內，然而，在不利的情況下，曝露時間較長，例如，在幾秒的范圍內。

在特別有利的實施方式中，單獨的閉合裝置設置在左右眼的前面，借此兩個閉合物獨立工作。在具有小激光光束尺寸的激光攻擊中，由此可以僅同時攻擊僅左眼或右眼，結果是通常至少一個眼鏡具有清晰的視野。

在特別有利的實施方式中，本發(fā)明的設備包括并且具有的優(yōu)點在于可以檢測輻射攻擊的移動方向，這是因為設備包括兩個并列的傳感器構造，借此各傳感器構造包括多個單獨可測量的傳感器?；谶@些測量得的值，可以使用評估裝置來計算輻射強度。

在另一個有利的實施方式中，測量的入射方向存儲在本發(fā)明的設備中，優(yōu)選地，與諸如時間、輻射強度、或例如基于GPS數(shù)據(jù)的地點、坐標、或例如可以用MEMS傳感器(CRG20、SiRRS01、PinPoint、Gemini)和電子裝置來記錄的高度一起，并且經由通信電話、SMS等傳送。

基于該信息，優(yōu)選地，可以立即或隨后至少近似地確定激光攻擊的發(fā)射點。

在本發(fā)明的設備中，優(yōu)選地，有利地使用機械或電子閉合裝置，如在例如照相機中已知的。這種閉合裝置還稱為快門。這種閉合裝置通常在打開狀態(tài)下測量到100％以下的輻射透射率，即，通過閉合裝置進入的光束不具有或僅具有輕微的阻尼效果。

本發(fā)明的設備因此尤其有利于飛行員，這是因為標準ISO 12311-1、ISO 12312-1或EN166規(guī)定強制要求75％的光透射率。

本發(fā)明的設備因此還具有的優(yōu)點在于確保了良好的色彩識別并且不發(fā)生色彩劣化，這是因為沒有波長被濾出。由此，本發(fā)明的設備在航空、船運、鐵路以及陸運中，滿足了關于色彩再現(xiàn)的標準ISO 12312-1、ISO 123111、EN166，尤其來自現(xiàn)代的彩色數(shù)字或模擬顯示器。

機械閉合裝置還具有的優(yōu)點在于其可以容易地將輻射切破成大的波段。在本發(fā)明的設備中，例如，將使用具有400nm至1100nm的靈敏度范圍的傳感器。

偏振過濾器或激光護目鏡已知為用于免受激光攻擊的示例。偏振過濾器的缺點在于它們在航空中不被允許，這是因為機載儀器不再可識別。激光安全護目鏡的缺點在于它們是包括多個不同波長的激光器。激光安全護目鏡僅可以過濾永久固定且預定的波長，使得激光安全護目鏡不過濾所有照射激光。

本發(fā)明的設備具有的進一步優(yōu)點在于可以完全阻擋具有高的輻射強度的激光攻擊，這是因為光學束路徑被機械閉合裝置中斷。

已知設備將使一些殘留的輻射以特定的輻射強度通過，使得無法確保完整的保護。例如，點光束可以穿透LCD，并且其還根據(jù)輻射以哪個角度擊中LCD，光束可以是較強或較弱的。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，在閉合裝置的幫助下，輻射通過開口完全閉合。由此，使得在較強激光的情況下殘留光仍會造成破壞成為不可能。

本發(fā)明的設備在另一個有利的實施方式中，將具有至少一個照相機和顯示器，其中，所述顯示器設置在眼鏡的內部，并且照相機設置在眼鏡外部，使得照相機以2D或3D記錄數(shù)據(jù)，或以SWIR、MWIR、LWIR記錄外部圖像，并且在顯示器上再現(xiàn)，使得飛行員可以被盡可能詳細地呈現(xiàn)有他的環(huán)境，即使這兩個閉合裝置臨時閉合短時間。如果存在計算機的接口，則也可以直接在畫面上顯示附加數(shù)據(jù)，諸如飛行數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的測量裝置在另一個有利的實施方式中，可以還包括過濾器，其設置在眼鏡的前面，并且會過濾進入的輻射，諸如UVC、UVB、UVA和藍光，以及紅外線。

下面參照所有的實施方式來詳細描述本發(fā)明。

附圖說明

用于說明實施方式的附圖示出了：

圖1是被設計成眼鏡附件的設備的立體圖。

圖2是具有眼鏡附件的眼鏡的平面圖；

圖3是具有使用LCD或允許全黑(blackout)的其他技術的閉合裝置的設備的示意圖；

圖4a-圖4e是用于閉合和打開該設備的示例性過程；

圖5是用于控制裝置的示意性信號圖。

通常，相同部件在附圖中具有相同的附圖標記。

具體實施方式

設備用于免受激光攻擊、增大的輻射或較強的光，其基于復雜的UV、光和IR傳感器系統(tǒng)，并且將毫秒、微秒、納秒、皮秒、毫微微秒、阿托秒、10的-21次方秒(zepto-second)、直到10的-24次方秒(yocto-second)的脈沖傳遞到閉合裝置，并且可以在毫秒、微秒、納秒直到阿托秒或更快地打開和閉合至少一個或更多個閉合裝置。該激光和強光保護應當更好和更快地使眼睛免受危險和超過閾值的強烈輻射，這是因為一次眨眼持續(xù)0.25秒，由此在該能量范圍內是太慢的。重要的是，保護裝置在如小于一米的短距離以及在長距離中工作。

現(xiàn)今的激光護目鏡僅覆蓋特定波長。然而，市場上可獲得的激光裝置的頻率開始于從157nm、193nm,213nm、222nm、224.3nm、248nm、266nm、激態(tài)原子XeCI 308nm、325nm He-Cd、332.4nm、347nm、351nm、355nm的UV輻射，然后繼續(xù)于可見光，其中，具有以下波長的激光，諸如402nm、432nm、441.6nm、488nm、510.5nm、具有532nm、539.5nm、543.5nm的綠色激光、具有578.2nm、594.1nm的黃色激光，直到具有611.9nm、632.8nm、647.1nm、694nm的紅色激光，然后其繼續(xù)于紅外范圍，如Nd.Yag 946nm、25Nd.Yag 1064、1047nm、1079nm、1152nm、1315nm、1319nm、1523nm、1540nm、2001nm、2008nm、2079nm、2090nm、3391nm，直到距離IR 1mm。

因此，黎明和夜晚區(qū)間要求至少大于75％的光透射率。(參見標準ISO 12312-1或EN 166)。開發(fā)或與LCD、OLED和其他技術一起工作的激光保護也無法用于黎明和夜晚區(qū)間。其原因再次在于光透射率必須大于75％。LCD技術與偏振過濾器一起工作，這是因為光透射率低于75％，在近似40％-50％。

該強烈光可能使飛行員和司機暫時分心。被影響人的可視性可能暫時受影響、干擾或阻擋。飛行的關鍵階段是：啟動、進近、著陸和應急操縱。如果眼鏡被阻擋了小于一秒的幾分之一，則人可以開始事件和行動。否則，他短時間或長時間不具有視覺，這是因為眼睛輻射超載。其他擔心的事是潛在的眼損傷，眼損傷影響整個眼睛，包括角膜、結膜、虹膜、晶狀體、玻璃體、黃斑和視網(wǎng)膜。而且，在晚上和夜間，黑暗環(huán)境與非常高的強光有區(qū)別，使得眼睛甚至更加受到極端情況影響。(關于激光保護的更多信息可以在BGI 5092下找到，并且可以在那閱讀)。

在其頂部上，激光束根據(jù)距離具有不同的點尺寸(光束直徑)。在10000m中，點尺寸是近似10m，在2500m中，點尺寸是近似2.5m，在1250m中，點尺寸是近似1.25m。若是較近的距離，如50m，則點尺寸是近似0.05m且在25m，點尺寸是近似0.025m并且在10m的距離處，點尺寸僅是0.01m。由此，近距離區(qū)域中存在危險，諸如警察、電車司機、公交車司機、火車司機、駕駛員等，其中，距離低于50m且小于10m(與飛行相比)。而直升機飛行員還可以遭受該近范圍。激光束越近，能量越強。由此，眼睛必須在所有情況下(近和遠)被保護。而且，具有防反射涂層的眼鏡具有小于60％的透光率，由此未達到75％的光透射率。還有國際指南ISO 123121和ISO 12311.1或EN 166。

如果一個人省略掉個別顏色，如因為一些制造商進行的以阻止特定波長，則反而發(fā)生顏色區(qū)分，由此航空中或運輸和船運中的安全性處于危險中。激光安全眼鏡服從個人防護裝備歐洲指南(PPE Directive 89/686/EWG)。它們不被道路交通許可。

根據(jù)DIN EN 207，保護必須經受住至少10秒。

例如，對酸、堿或毒或活性氣體和蒸汽的較高程度的保護?？梢允箓鞲衅髅馐軌m土，并且根據(jù)應用涂敷了相應的透明或著色材料，諸如石英、諸如聚碳酸酯、聚酯、共聚酯、丙酸纖維素、醋酸鹽的聚合物或其他聚合物。

激光保護的構建可以不僅存在于眼睛的前面，還可以在眼睛周圍，因為必須保護眼睛。輻射可以不橫向進入，或不從上方或下方進入。維持非常大的視野區(qū)域也是重要的，使得不限制安全性。因此，人們應當至少確保具有90°至180°或更大的可見區(qū)域。

與眼睛相比，皮膚對于激光束通常不太敏感。激光束對皮膚的影響高度依賴于輻射的強度，并且其不僅損壞皮膚的表層，更下的皮膚層也可能受到高強度影響。具有高強度的激光輻射可以導致燒傷、嚴重的水皰和隨后的皮膚結疤。

進一步的信息可以在關于閾值的文獻中找到，閾值以mW代表且以時間為單位。這些值可以經由軟件來調節(jié)。

圖1示出了設備1，設備1被設計成用于保護眼睛免受輻射的眼鏡附件，優(yōu)選地輻射在從100nm至1mm的范圍內并且具體地來自UV、光或IR。設備1包括至少兩個傳感器構造2、3，即外部傳感器構造2以及內部傳感器構造3，其中，各傳感器構造2、3具有多個依次跟隨排列的輻射傳感器2a、3a，它們各排列在閉合曲線路徑2b、3b上。曲線路徑可以以各種可能形式延伸，有利地，為圓形或橢圓形，例如，如多邊形，例如三角形或四邊形。內部傳感器構造3由外部傳感器構造2圍繞，其中，外部傳感器構造2和內部傳感器構造3彼此水平排列，并且其中，內部傳感器構造3包圍出輻射通過區(qū)域4。輻射通過區(qū)域4具有輻射通過開口5。機械閉合裝置6相對于輻射通過區(qū)域4按照使入射輻射S可以通過輻射通過開口5或被至少部分衰減的方式設置。如圖5例示，電子控制裝置8信號可傳導地連接到內部傳感器構造2、外部傳感器構造3和閉合裝置6。

閉合裝置6包括至少一個機械可移動元件6a，其使入射輻射S通過或被至少部分衰減。有利地，可移動元件6a允許入射輻射S完全通過或完全阻擋。閉合裝置6優(yōu)選地具有從10^-3至10^-18秒的范圍內的快門速度。

機械可移動元件6a優(yōu)選地是對輻射不透明，或構造成不同OD(光學密度)，并且可以具有鏡面表面。

在有利實施方式中，機械可移動元件6a可以具有5％直到99％的范圍內的輻射透射率。

設備1可以如圖1所示被設計成眼鏡10，或如圖2所示，被設計成眼鏡13上的眼鏡附件10。眼鏡13可以包括矯正鏡片。眼鏡13可以還包括保護過濾器，使得其是彩色的，并且具有從100％到0％的范圍內的光透射率。在該區(qū)域中，設備1有利地具有周圍蓋12，其防止橫向不進入。圖1和圖2示出了用于眼鏡或作為眼鏡的設備1，具有兩個相互隔開的輻射通過區(qū)域4，各輻射通過區(qū)域4具有輻射通過開口5且各具有一個閉合裝置6，其中，各個輻射通過區(qū)域4被內部傳感器構造2和外部傳感器構造3包圍。兩個閉合裝置6有利地被單獨控制。

圖1和圖2所示的設備1有利地包括用于檢測環(huán)境輻射的環(huán)境輻射傳感器7。

設備1可以另外還包括未例示的可溶光學過濾器，其按照以下方式可與該設備連接：光學過濾器設置在傳感器構造2、3、輻射通過區(qū)域4、以及優(yōu)選地環(huán)境輻射傳感器7前面，以過濾入射輻射，以具體地保護環(huán)境輻射傳感器7免受過大的光強度。

如圖5所示，設備1具有控制裝置8，并且優(yōu)選地具有存儲裝置8a以及數(shù)據(jù)接口8b。控制裝置8與外部傳感器構造2、內部傳感器構造3、和閉合裝置6信號可傳導地連接。

圖3示出了設備1的實施方式，設備1具有外部傳感器構造2和內部傳感器構造2、輻射通過區(qū)域4和輻射通過開口5。輻射通過開口5同時是閉合裝置6，其被構造成電子-光學輻射快門，例如，作為LCD輻射快門。

設備按照以下方式操作：使入射輻射S通過輻射通過開口4或借助輻射通過開口4而被至少部分衰減，借此如果外部傳感器構造2并且隨后內部傳感器構造3被入射輻射S照射，則閉合裝置6被閉合，并且其中，當首先內部傳感器構造3并且隨后僅外部傳感器構造2被入射輻射S照射時，閉合裝置6被再次打開。圖4a至圖4e示出了這種方法。附圖示出了外部傳感器構造2和內部傳感器構造3。

在圖4a中，入射輻射S接近外部傳感器構造2并且照射外部傳感器構造2。在圖4b中，入射輻射S更多地前進，并且入射輻射S還照射內部傳感器構造3。一旦控制裝置8識別該狀況，則閉合裝置6被閉合。如圖4c所示，入射輻射S進一步移動到輻射通過區(qū)域4中。入射輻射S繼續(xù)前進，并且將從輻射通過區(qū)域4的任意點離開，從而，如圖4d所示，首先照射內部傳感器構造3，然后照射外部傳感器構造2。入射輻射S繼續(xù)前進，并且如圖4e所示，將不再照射內部傳感器構造3，而僅照射外部傳感器構造2。一旦控制裝置8識別該狀況，則閉合裝置6將再打開。這確保當入射輻射S在輻射通過區(qū)域4中時，閉合裝置6總是閉合的。

有利地，規(guī)劃輻射通過開口5，各具有用于左眼和右眼的相應閉合裝置，其中，閉合裝置6可以獨立于入射輻射S有利地控制。

有利地，環(huán)境輻射U由傳感器7測量，并且僅如果由外部傳感器構造2測量得的入射輻射S的輻射強度至少高于環(huán)境輻射U的強度或超過閾值，閉合裝置6才關閉和再次打開。

有利地，外部傳感器構造2和優(yōu)選地也在內部傳感器構造3上的各傳感器2a、3a可以單獨測量或至少成組地測量，使得可以測量入射輻射S，并且可以根據(jù)其計算入射輻射方向，因為知道傳感器2a、3a中的哪一個被入射輻射S照射。除了入射輻射方向之外，優(yōu)選地，時間、GPS位置、高度、坐標或入射輻射S的輻射強度將被測量并存儲在儲存裝置8a中。