WO2015177251A1 - Nachtsichtgerät - Google Patents

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WO2015177251A1
WO2015177251A1 PCT/EP2015/061190 EP2015061190W WO2015177251A1 WO 2015177251 A1 WO2015177251 A1 WO 2015177251A1 EP 2015061190 W EP2015061190 W EP 2015061190W WO 2015177251 A1 WO2015177251 A1 WO 2015177251A1
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WO
WIPO (PCT)
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vision device
night vision
screen
prism
housing
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2015/061190
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English (en)
French (fr)
Inventor
Leonhard Lerchner
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.)
Clarigon Electronics Austria GmbH
Original Assignee
Clarigon Electronics Austria GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Clarigon Electronics Austria GmbH filed Critical Clarigon Electronics Austria GmbH
Publication of WO2015177251A1 publication Critical patent/WO2015177251A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/12—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices with means for image conversion or intensification
    • G02B23/125—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices with means for image conversion or intensification head-mounted
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted

Definitions

  • the invention relates to a night vision device.
  • residual light amplifiers and thermal imaging devices are used in the first place. While residual light amplifiers are bulky due to various technical needs for light amplification and have a high weight, thermal imaging devices lack the orientation possibility in the field; For example, a trench between the user and a detected with the thermal imager person is not recognizable. Further, the user of a residual light amplifier can be dazzled by light, for example, a headlight and the residual light amplifier thereby optionally destroyed.
  • EP 2 315 066 A1 discloses a night-vision goggle which has an infrared camera and IR illuminant, the image captured by the lens of the camera incident on an IR image sensor having electronics with a signal splitter is processed into a visible image on two screens associated with the user's two eyes.
  • the field of view is limited to the image area of the camera.
  • the image on the two screens can be checked by the user only with a straight-looking, rigid view.
  • the object of the invention is therefore to provide a lightweight, reliable night vision device with a large field of view.
  • the night-vision device has a preferably made of plastic housing, which consists of a front, the monitoring area facing portion and a rear, the user of the night vision device facing portion.
  • the front section is at least one infrared illuminant for illuminating the Monitoring area provided.
  • the infrared illuminant is preferably an IR illuminator, for example with an LED as the light source.
  • the front housing section is preferably provided with an infrared-transparent window in the region of the beam of the IR headlamp.
  • I R LEDs for close illumination can preferably be provided on both sides of the I R headlight on the front housing section.
  • the night-vision device further comprises two lenses enclosing with their optical axes an angle in order to obtain a large horizontal image angle.
  • the angle of view which include the two lenses, for example, 90 to 160 degrees, in particular about 120 degrees. Due to the large horizontal angle of view, a correspondingly large field of view is obtained with the night-vision device.
  • an image sensor is arranged in each case.
  • the image sensors are preferably arranged at the same angle to each other as the two lenses.
  • the image sensors are preferably formed by I R-sensitive charge-coupled devices (CCDs).
  • the image (visible and IR light) thrown onto the image sensors by the lenses is supplied by the electronics of the night vision device to image processing in order to produce visually perceptible, ie visible, images on the screen associated with the respective image sensor.
  • the screens can be designed as OLED or TFT (thin film transistor) or as a microdisplay.
  • Each screen according to the invention is associated with a prism to shorten the distance of the screen from the eye pupil of the night vision device wearing user, so the depth of the night-vision device, thereby enabling the image magnification and sharpness.
  • the night vision device Since the night vision device according to the invention has a low weight, it has a spectacle-like shape and is preferably formed in the manner of a closed working goggles with a nose nose.
  • the user can wear it directly on the head, preferably with a traction means, for example a band, which is attached at one end to one side and the other end to the other side of the glasses. If the user wears a protective helmet, the traction means can also outside the Fixing straps of the helmet are placed.
  • the night vision device according to the invention is not visible during use, an escape of the visible light generated by the screens into the environment must be prevented.
  • a corresponding housing further characterized in that the housing rests tightly against the face of the user.
  • the rear edge of the rear housing portion may be provided with an example rubber-elastic lip which rests tightly when wearing the night-vision device on the face of the user.
  • the rear wall of the rear housing section has windows for the passage of the beam path from the prisms to the eyes of the user. Otherwise, the inside of the housing is encapsulated by the two housing sections in such a way that dust particles and moisture ingress are prevented, as well as light passage to the outside.
  • the attached to the outside of the housing controls, eg. B. function key or knob, are preferably designed so that they are effective without breakthroughs of the housing wall through the housing wall, z. B. magnetically, preferably by Hall sensors.
  • the prism associated with each screen is preferably a three-sided prism.
  • Each side of the prism is preferably formed by an open space, that is, a surface described by a polynomial function that can be obtained by computer-aided geometry design (CAGD).
  • CAGD computer-aided geometry design
  • each prism The free surfaces of each prism are designed so that the light rays generated by the respective screen, refracted at the free surface of the prism facing the screen, then reflected at the free space facing the eye, then at the remote from the eye free space to the reflected back to the eye and refracted from this to form an exit pupil, which is adapted to the pupil of the user's eye.
  • a device for adjusting the distance between the two screens and thus the two prisms of each other is provided.
  • the screens can be displaced synchronously in the horizontal direction contralaterally, for example by one of an electric motor driven spindle gear, the z. B. by an operating element on the outside of the housing can be actuated.
  • the screens and the prisms preferably consist of at least two screen parts or prism parts arranged next to one another, which are arranged at an angle to one another.
  • the screen parts, each associated with a part of the prism in question, can each have half the length of the screen.
  • the two adjacent screen parts may extend with the two adjacent prism parts substantially in the lateral direction, wherein the two laterally arranged outside screen parts or prism parts are angled towards the face of the user.
  • This provides a large horizontal field of view and allows the user to move his eyes without having to stare in the same direction.
  • the rear housing section In the area of the prisms, the rear housing section has a transparent window.
  • the at least one IR illuminant, the objectives, the electronics, the image sensors, the prisms and the electrical energy storage for example a battery or a rechargeable battery as well as the device for adjusting the distance of the two screens and prisms from each other, for example, as a frame fastened from metal or thermally highly conductive plastic formed middle part, which is enclosed by the housing.
  • the night-vision device can be adapted to the size of the head of the respective user solely by means of a different size of the coating housing.
  • heat sinks made of metal foam can be embedded in the housing in order to dissipate the heat, in particular generated by the image processing electronics and the heat generated by the headlight, into the surroundings.
  • a fan motor may be provided in the housing.
  • the night vision device can also be designed as a thermal imaging camera to detect heat-radiating objects on the screens, for example, a camouflaged, not visible to the IR headlight person. This can be an image processing of the if necessary additional image sensors thrown I R light of the heat radiating object done with the electronics of the night vision device.
  • the electronics of the night vision device preferably has a memory for recording and reproducing the images captured by the cameras.
  • the electronics can be supplemented by a radio transmission module, which makes it possible to transmit captured images to a radio receiver. It can also have a USB interface, for the connection of external devices primarily, also for charging the electrical energy storage of the night vision device.
  • the night vision device according to the invention has no cables or other obstructive parts outside the housing when it is used.
  • the electrical energy store for the electrical supply of the night-vision device is arranged in the housing. It is preferably formed by at least two batteries that can be fastened to the right or left side of the middle part.
  • Figure 1 is a perspective view of the night vision device
  • Figure 2 is a view corresponding to Figure 1, wherein the front and the rear housing portion is shown removed from the central part;
  • Figure 3 is a view of the back of the middle part
  • Figure 4 is a section through a three-sided prism for shortening the distance of the screen from the pupil of the eye of the user.
  • Figure 5 is a perspective view of a spindle gear for adjusting the mutual distance of the two screens with the attached prisms.
  • the night-vision device 1 has a housing 2 comprising a front housing section 3 and a rear housing section 4, which faces the user (not shown) who carries the night-vision device 1.
  • the two housing sections 3, 4 are formed by plastic injection molded parts.
  • the housing 2 has on its two sides in each case an attachment point 5, 6, on which the two ends of a traction means, not shown, for example, a belt, are attached, which is placed around the head of the user.
  • the night vision device 1 in the form of safety glasses with a Nasenerker 7 on.
  • a sealing lip 8 for example, made of a rubber-elastic material, attached so that the housing rests tightly against the face of the user.
  • the front housing portion 3 has in the middle and on the right and left of the center in each case a window 9 or 10 and 1 1.
  • the windows 9, 10, 1 1 are provided with permeable for I R and visible light discs, which consist as the front housing half 3 made of impact-resistant plastic. While behind the middle window 9, a I R-headlamp 12 is disposed behind the windows 10 and 1 1 each have a lens 13, 14 are arranged, as shown in Figure 2 can be seen.
  • I R light sources 15a, 15b, 16a, 16b are provided behind the windows 9, 10 and 11.
  • the light source of the headlamp 12 and the light sources 15a, 15b, 16a and 16b, which are provided for close lighting, are each formed by I R LEDs.
  • each heat sink 19a to 19d for heat dissipation from the interior of the housing 2 are embedded in the front housing section 3.
  • the lenses 13, 14 are arranged at an angle of about 120 degrees to each other to form a large horizontal angle of view.
  • an image sensor 17, 18 is arranged in each case, which are formed by CCDs and are arranged at the same angle as the objectives 13, 14.
  • the I R light thrown by the lenses 13, 14 onto the image sensors 17, 18 is image-processed by an electronic unit (not shown in the drawing) in the housing 2, whereby visually discernable, visible on the screens 21, 22 shown in FIG Images are generated.
  • the screens 21, 22 may be formed for example by microdisplays.
  • the two screens 21, 22 each consist of two mutually angularly arranged screen parts 21 a, 21 b; 22a, 22b.
  • Each screen 21, 22 is associated with a prism 23, 24, which are each divided according to the screens 21, 22 in the Prismenmaschine 23 a, 23 b and 24 a, 24 b, at the same angle as the screen parts 21 a, 21 b, 22 a, 22 b are arranged to each other.
  • While the screen parts 21b, 22a and the prism parts 23b, 24a are arranged substantially in the lateral direction corresponding to the reel 25 (FIG. 2), the screen parts 21a, 22b and the prism parts 23a, 24b are arranged laterally outwards behind, so angled to the user.
  • the prisms 23, 24 (and correspondingly the prism portions 23a, 23b and 24a, 24b) are each formed by a three-sided prism, as can be seen from the prism portion 24a shown in FIG.
  • Each side of the prism 23, 24 or prism portion is formed by an open space 26a, 26b, 26c, which are described by polynomial functions, which can be obtained by Computer-Aided Geometry Design (CAGD).
  • CAGD Computer-Aided Geometry Design
  • each prism 23, 24 (and each prism portion 23a, 23b, 24a, 24b) are designed such that, as can be seen in FIG. 4 from the prism portion 24a, light rays emitted by the screens 21, 22 or the corresponding screen parts (21 a, 21 b and 22 a, 22 b) are generated, at the screen or screen portion 22 a facing free surface 26 a broken, then reflected on the eye 27 facing the free surface 26 b to the side facing away from the eye 27 free surface 26 c and from there to the eye 27 facing the free surface 26 b is reflected back and refracted by this, to form an exit imaging surface, so exit pupil 28, which is matched to the pupil 29 of the eye 27.
  • a device for adjusting the distance of the two screens 21, 22 is provided, each formed by a spindle gear 31, 32, wherein the spindle gear 32 is shown in more detail in FIG.
  • the gear 32 then consists of a driven by a motor 36 threaded spindle 33 which engages in a thread in the brackets 34, 35, to which the two prism parts 24a, 24b are attached.
  • the transmission 31, which can be seen in Figure 2 and 3, is formed in the same way.
  • the screen 22 forms with the screen parts 22a, 22b together with the prism 24 with the prism parts 24a, 24b a structural unit, ie these parts are fixed and rigidly interconnected.
  • the I R headlamp 12, the lenses 13, 14, the image sensors 17, 18, the prisms 23, 24 and the batteries 36, 37 as electrical energy storage and the spindle gears 31 and 32 for adjusting the distance of the screens 21, 22 and the associated prisms 23, 24 are fixed to a mounting frame 38 and form the central part 39th
  • an on-off switch 41 (Figure 1) and a knob 42 ( Figure 1, 2 and 3) attached to the z. B. a function selection can be made, adjusting the eye relief or changing parameters 31, 32 can be operated. Furthermore, a USB interface 43 is provided (FIG. 1).
  • the night vision device according to the invention is also characterized by its diving ability.
  • a wireless module z. B. be provided for Bluetooth or WLAN to communicate with a central office and / or the use of multiple people with each other.

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Abstract

Ein Nachtsichtgerät weist in einem Gehäuse (2) wenigstens ein Infrarot-Leuchtmittel (12, 15, 6) zum Ausleuchten des Überwachungsbereiches, zwei mit ihren optischen Achsen in einem Winkel zur Vergrößerung des horizontalen Bildwinkels angeordnete Objektive (13, 14) mit jeweils einem Bildsensor (17, 18) in der Projektionsfläche des jeweiligen Objektivs (13, 14), jeweils einen jedem Bildsensor (17, 18) zugeordneten Bildschirm (21, 22), eine Elektronik zur Verarbeitung des auf die Bildsensoren (17, 18) geworfenen Infrarot-Lichts zur visuellen Wahrnehmung auf den Bildschirmen (21, 22) und ein jedem Bildschirm (21, 22) zugeordnetes Prisma (23, 24) zur Verkürzung des Abstandes des Bildschirmes (21, 22) von der Pupille (29) der Augen (27) eines das Nachtsichtgerät (1) tragenden Anwenders auf.

Description

Nachtsichtgerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachtsichtgerät.
Als Nachtsichtgerät kommen in erster Linie Restlichtverstärker und Wärmebildgeräte zum Einsatz. Während Restlichtverstärker aufgrund verschiedener technischer Notwendigkeiten zur Lichtverstärkung voluminös sind und ein hohes Gewicht aufweisen, fehlt bei Wärmebildgeräten die Orientierungsmöglichkeit im Gelände; beispielsweise ist ein Graben zwischen dem Anwender und einer mit der Wärmebildkamera erfassten Person nicht erkennbar. Ferner kann der Benutzer eines Restlichtverstärkers durch Licht zum Beispiel eines Scheinwerfers geblendet und der Restlichtverstärker dadurch gegebenenfalls zerstört werden.
Aus EP 2 315 066 A1 ist bereits eine Nachtsichtbrille bekannt, die eine I nfrarot-Kamera und I R-Leuchtmittel aufweist, wobei das von dem Objektiv der Kamera erfasste Bild, das auf einen I R-Bildsensor fällt, mit einer Elektronik mit einer Signalweiche zu einem sichtbaren Bild auf zwei der beiden Augen des Anwenders zugeordneten Bildschirmen verarbeitet wird. Dabei ist das Sichtfeld auf die Bildfläche der Kamera eingeschränkt. Zudem kann das Bild auf den beiden Bildschirmen vom Anwender nur mit geradeaus gerichteten , starren Blick geprüft werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein leichtes, zuverlässiges Nachtsichtgerät mit großem Blickfeld bereit zu stellen .
Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Nachtsichtgerät erreicht. I n den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Nachtsichtgeräts wiedergegeben.
Das erfindungsgemäße Nachtsichtgerät weist ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Gehäuse auf, das aus einem vorderen, dem Überwachungsbereich zugewandten Abschnitt und einem rückwärtigen, dem Anwender des Nachtsichtgerätes zugewandten Abschnitt besteht.
I n dem vorderen Abschnitt ist wenigstens ein I nfrarot-Leuchtmittel zur Ausleuchtung des Überwachungsbereiches vorgesehen. Das I nfrarot-Leuchtmittel ist vorzugsweise ein I R-Scheinwerfer, beispielsweise mit einer LED als Lichtquelle.
Der vordere Gehäuseabschnitt ist im Bereich des Strahlenbündels des I R-Scheinwerfers vorzugsweise mit einem infrarotdurchlässigen Fenster versehen . Zusätzlich können I R-LEDs zur Nahbeleuchtung vorzugsweise beiderseits des I R-Scheinwerfers an dem vorderen Gehäuseabschnitt vorgesehen sein.
Das erfindungsgemäße Nachtsichtgerät weist ferner zwei mit ihren optischen Achsen einen Winkel einschließende Objektive auf, um einen großen horizontalen Bildwinkel zu erhalten. Der Bildwinkel, den die beiden Objektive einschließen , kann beispielsweise 90 bis 160 Grad, insbesondere ca. 120 Grad betragen. Durch den großen horizontalen Bildwinkel wird ein entsprechend großes Blickfeld mit dem Nachtsichtgerät erhalten .
I n der Projektionsfläche der beiden Objektive ist jeweils ein Bildsensor angeordnet. Die Bildsensoren sind dazu vorzugsweise im gleichen Winkel zueinander angeordnet wie die beiden Objektive. Die Bildsensoren werden vorzugsweise durch I R-sensitive Charge Coupled Devices (CCDs) gebildet.
Das von den Objektiven auf die Bildsensoren geworfene Bild (sichtbares und I R-Licht) wird von der Elektronik des Nachtsichtgerätes einer Bildverarbeitung zugeführt, um auf dem jeweiligen Bildsensor zugeordneten Bildschirm visuell wahrnehmbare, also sichtbare Bilder zu erzeugen. Die Bildschirme können als OLED- oder TFT (thin film transistor)- oder als Micro- Display ausgebildet sein.
Jedem Bildschirm ist erfindungsgemäß ein Prisma zugeordnet, um den Abstand des Bildschirmes von der Augenpupille des das Nachtsichtgerät tragenden Anwenders, also die Bautiefe des Nachtsichtgerätes zu verkürzen und dadurch die Bildvergrößerung und das Scharfsehen zu ermöglichen.
Da das erfindungsgemäße Nachtsichtgerät ein geringes Gewicht aufweist, hat es eine brillenähnliche Form und ist vorzugsweise nach Art einer geschlossenen Arbeitsbrille mit einem Nasenerker ausgebildet. Damit kann es der Anwender direkt am Kopf tragen, vorzugsweise mit einem Zugmittel, zum Beispiel einem Band, das mit einem Ende an der einen Seite und mit dem anderen Ende an der anderen Seite der Brille befestigt ist. Falls der Anwender einen Schutzhelm trägt, kann das Zugmittel auch außen um die Befestigungsriemen des Helms gelegt werden.
Damit das erfindungsgemäße Nachtsichtgerät beim Einsatz nicht sichtbar ist, muss ein Austritt des von den Bildschirmen erzeugten sichtbaren Lichts in die Umgebung verhindert werden. Dies wird einerseits durch ein entsprechendes Gehäuse erreicht, ferner dadurch , dass das Gehäuse an dem Gesicht des Anwenders dicht anliegt. Dazu kann die hintere Kante des rückwärtigen Gehäuseabschnitts mit einer beispielsweise gummielastischen Lippe versehen sein, die beim Tragen des Nachtsichtgerätes an dem Gesicht des Anwenders dicht anliegt.
Die Rückwand des rückwärtigen Gehäuseabschnitts weist « Fenster zum Durchtritt des Strahlengangs von den Prismen zu den Augen des Anwenders auf. Ansonsten ist das I nnere des Gehäuses durch die beiden Gehäuseabschnitte so abgekapselt, dass ein Staubpartikel- und Feuchtigkeitseintritt nach innen, sowie ein Lichtdurchtritt nach außen verhindert ist. Die an der Außenseite des Gehäuses angebrachten Bedienelemente, z. B. Funktionstaste oder Einstellknopf, sind dazu vorzugsweise so ausgebildet, dass sie ohne Durchbrüche der Gehäusewand durch die Gehäusewand hindurch wirksam sind, z. B. magnetisch, vorzugsweise durch Hallsensoren.
Das Prisma, das jedem Bildschirm zugeordnet ist, ist vorzugsweise ein dreiseitiges Prisma. Dabei wird jede Seite des Prismas vorzugsweise durch eine Freifläche gebildet, also eine Fläche, die durch eine polynominale Funktion beschrieben wird, die durch Computer-Aided Geometrie Design (CAGD) erhalten werden kann.
Die Freiflächen jedes Prismas sind dabei so ausgebildet, dass die Lichtstrahlen , die von dem jeweiligen Bildschirm erzeugt werden , an der dem Bildschirm zugewandten Freifläche des Prismas gebrochen , dann an der dem Auge zugewandten Freifläche reflektiert, anschließend an der von dem Auge abgewandten Freifläche zu der dem Auge zugewandten Freifläche zurückreflektiert und von dieser gebrochen werden, um eine Austrittspupille zu bilden, die auf die Pupille des Auges des Anwenders abgestimmt ist.
Um das Nachtsichtgerät an den Augenabstand des Anwenders anzupassen, ist eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes der beiden Bildschirme und damit der beiden Prismen voneinander vorgesehen . Dadurch können die Bildschirme synchron in horizontaler Richtung kontralateral verschoben werden, beispielsweise durch ein von einem Elektromotor angetriebenes Spindelgetriebe, der z. B. durch ein Bedienelement außen am Gehäuse betätigbar ist.
Um das horizontale Blickfeld zu vergrößern, bestehen die Bildschirme und die Prismen vorzugsweise aus wenigstens zwei nebeneinander angeordneten Bildschirmteilen bzw. Prismenteilen, die im Winkel zueinander angeordnet sind. Die Bildschirmteile, denen jeweils ein Teil des betreffenden Prismas zugeordnet ist, können dabei jeweils die Hälfte der Länge des Bildschirmes aufweisen .
Dabei können sich die beiden benachbarten Bildschirmteile mit den beiden benachbarten Prismenteilen im Wesentlichen in lateraler Richtung erstrecken, wobei die beiden lateral außen angeordneten Bildschirmteile bzw. Prismenteile zum Gesicht des Anwenders hin abgewinkelt sind.
Damit wird ein großes horizontales Blickfeld erhalten und der Anwender kann seine Augen bewegen, ohne immer in die gleiche Richtung starren zu müssen .
I m Bereich der Prismen weist der rückwärtige Gehäuseabschnitt ein Klarsichtfenster auf.
Das wenigstens eine I R-Leuchtmittel, die Objektive, die Elektronik, die Bildsensoren, die Prismen und der elektrische Energiespeicher, zum Beispiel eine Batterie oder ein Akku sowie die Einrichtung zur Einstellung des Abstandes der beiden Bildschirme und Prismen voneinander sind an einem beispielsweise als Rahmen aus Metall oder thermisch gut leitenden Kunststoff gebildeten Mittelteil befestigt, welches von dem Gehäuse umschlossen wird. Damit kann bei gleichen I nnenteilen und Gehäuseteilen das Nachtsichtgerät allein durch dte eine andere Größe des Überzuges Gehäuses an die Größe des Kopfes des jeweiligen Anwenders angepasst werden.
I n das Gehäuse können zum Beispiel aus Metallschaum bestehende Kühlkörper eingelassen sein , um die insbesondere durch die Elektronik zur Bildverarbeitung und die durch den Scheinwerfer erzeugte Wärme in die Umgebung abzuführen . Auch kann dazu ein Lüftermotor in dem Gehäuse vorgesehen sein.
Das erfindungsgemäße Nachtsichtgerät kann zudem als Wärmebildkamera ausgebildet sein , um wärmestrahlende Objekte auf den Bildschirmen zu erkennen, beispielsweise eine getarnte, mit dem I R-Scheinwerfer nicht sichtbare Person. Dazu kann eine Bildverarbeitung des auf ggf. zusätzliche Bildsensoren geworfenen I R-Lichts des wärmestrahlenden Objektes mit der Elektronik des Nachtsichtgerätes erfolgen .
Die Elektronik des Nachtsichtgerätes weist vorzugsweise einen Speicher zur Aufnahme und Wiedergabe der mit den Kameras erfassten Bilder auf. Die Elektronik kann ergänzt werden um ein Funk-Sendemodul, welches es ermöglicht, erfasste Bilder an einen Funk-Empfänger zu übertragen. Auch kann es eine USB-Schnittstelle besitzen, zum Anschluss von externen Geräten vornehmlich, ferner zum Laden des elektrischen Energiespeichers des Nachtsichtgerätes.
Vorteilhaft ist insbesondere, dass das erfindungsgemäße Nachtsichtgerät bei seinem Einsatz keine Kabel oder sonstige hinderliche Teile außerhalb des Gehäuses aufweist.
Dazu ist der elektrische Energiespeicher zur elektrischen Versorgung des Nachtsichtgeräts in dem Gehäuse angeordnet. Er wird dabei vorzugsweise durch wenigstens zwei Akkus gebildet, die an der rechten bzw. linken Seite des Mittelteils befestigbar sind.
Nachstehend ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nachtsichtgerätes anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen :
Figur 1 eine perspektivische Ansicht des Nachtsichtgeräts;
Figur 2 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht, wobei der vordere und der rückwärtige Gehäuseabschnitt vom Mittelteil entfernt dargestellt ist;
Figur 3 eine Ansicht auf die Rückseite des Mittelteils;
Figur 4 einen Schnitt durch ein dreiseitiges Prisma zur Verkürzung des Abstandes des Bildschirmes von der Pupille des Auges des Anwenders; und
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Spindelgetriebes zur Einstellung des gegenseitigen Abstands der beiden Bildschirme mit den daran befestigten Prismen .
Gemäß Figur 1 weist das Nachtsichtgerät 1 ein Gehäuse 2 aus einem vorderen Gehäuseabschnitt 3 und einem rückwärtigen Gehäuseabschnitt 4 auf, der dem nicht dargestellten Anwender, der das Nachtsichtgerät 1 trägt, zugewandt ist. Die beiden Gehäuseabschnitte 3, 4 werden durch Kunststoffspritzgussteile gebildet. Das Gehäuse 2 weist auf seinen beiden Seiten jeweils eine Befestigungsstelle 5, 6 auf, an denen die beiden Enden eines nicht dargestellten Zugmittels, beispielsweise eines Riemens, befestigt sind, welches um den Kopf des Anwenders gelegt ist.
Durch das Gehäuse 2 weist das Nachtsichtgerät 1 die Form einer Arbeitsschutzbrille mit einem Nasenerker 7 auf. An der hinteren Kante des rückwärtigen Gehäuseabschnitts 4 ist eine Dichtlippe 8, beispielsweise aus einem gummielastischen Material, befestigt, damit das Gehäuse am Gesicht des Anwenders dicht anliegt.
Der vordere Gehäuseabschnitt 3 weist in der Mitte sowie rechts und links der Mitte jeweils ein Fenster 9 bzw. 10 und 1 1 auf. Die Fenster 9, 10, 1 1 sind mit für I R- und sichtbares Licht durchlässigen Scheiben versehen, die wie die vordere Gehäusehälfte 3 aus schlagfestem Kunststoff bestehen. Während hinter dem mittleren Fenster 9 ein I R-Scheinwerfer 12 angeordnet ist, ist hinter den Fensterns 10 und 1 1 jeweils ein Objektiv 13, 14 angeordnet, wie aus Figur 2 ersichtlich.
Ferner sind hinter den Fenstern 9, 10 und 1 1 weitere I R-Lichtquellen 15a, 15b, 16a, 16b vorgesehen. Die Lichtquelle des Scheinwerfers 12 und die Lichtquellen 15a, 15b, 16a und 16b, die zur Nahbeleuchtung vorgesehen sind, werden jeweils durch I R-LEDs gebildet.
Auch sind in dem vorderen Gehäuseabschnitt 3 jeweils Kühlkörper 19a bis 19d zur Wärmeabfuhr aus dem inneren des Gehäuses 2 eingelassen .
Gemäß Figur 2 sind die Objektive 13, 14 in einem Winkel von etwa 120 Grad zueinander angeordnet, um einen großen horizontalen Bildwinkel zu bilden.
I n der Projektionsfläche der beiden Objektive 13, 14 ist jeweils ein Bildsensor 17, 18 angeordnet, welche durch CCDs gebildet sind und im gleichen Winkel wie die Objektive 13, 14 angeordnet sind.
Das von den Objektiven 13, 14 auf die Bildsensoren 17, 18 geworfene I R-Licht wird von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Elektronik in dem Gehäuse 2 einer Bildverarbeitung zugeführt, wodurch auf den in Figur 3 dargestellten Bildschirmen 21 , 22 visuell wahrnehmbare, sichtbare Bilder erzeugt werden. Die Bildschirme 21 , 22 können beispielsweise durch Micro- Displays gebildet sein . Die beiden Bildschirme 21 , 22 bestehen jeweils aus zwei im Winkel zueinander angeordneten Bildschirmteilen 21 a, 21 b; 22a, 22b.
Jedem Bildschirm 21 , 22 ist ein Prisma 23, 24 zugeordnet, welche jeweils entsprechend den Bildschirmen 21 , 22 in die Prismenteile 23a, 23b und 24a, 24b geteilt sind, die im gleichen Winkel wie die Bildschirmteile 21 a, 21 b, 22a, 22b zueinander angeordnet sind.
Während die Bildschirmteile 21 b, 22a und die Prismenteile 23b, 24a im Wesentlichen in lateraler Richtung entsprechend dem Reil 25 (Figur 2) angeordnet sind, sind die Bildschirmteile 21 a, 22b und die Prismenteile 23a, 24b, die lateral außen angeordnet sind, nach hinten, also zum Anwender abgewinkelt.
Die Prismen 23, 24 (und entsprechend die Prismenteile 23a, 23b und 24a, 24b) werden jeweils durch ein dreiseitiges Prisma gebildet, wie aus dem in Figur 4 dargestellten Prismenteil 24a ersichtlich.
Dabei wird jede Seite des Prismas 23, 24 bzw. Prismenteils durch eine Freifläche 26a, 26b, 26c gebildet, die durch polynomische Funktionen beschrieben werden, die durch Computer-Aided Geometrie Design (CAGD) erhalten werden können.
Die Freiflächen 26a, 26b, 26c jedes Prismas 23, 24 (und jedes Prismenteils 23a, 23b; 24a, 24b) sind dabei so ausgebildet, dass, wie aus Figur 4 anhand des Prismenteils 24a ersichtlich, Lichtstrahlen, die von dem Bildschirmen 21 , 22 beziehungsweise den entsprechenden Bildschirmteilen (21 a, 21 b und 22a, 22b) erzeugt werden, an der dem Bildschirm beziehungsweise Bildschirmteil 22a zugewandten Freifläche 26a gebrochen, dann an der dem Auge 27 zugewandten Freifläche 26b zu der von dem Auge 27 abgewandten Freifläche 26c reflektiert und von dort zu der dem Auge 27 zugewandten Freifläche 26b zurück reflektiert und von dieser gebrochen werden, um eine Austrittsabbildungsfläche, also Austrittspupille 28 zu bilden, die auf die Pupille 29 des Auges 27 abgestimmt ist.
Um das Nachtsichtgerät 1 an den Augenabstand des jeweiligen Anwenders anzupassen, ist eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes der beiden Bildschirme 21 , 22 vorgesehen, die jeweils durch ein Spindelgetriebe 31 , 32 gebildet wird, wobei in Figur 5 das Spindelgetriebe 32 näher dargestellt ist. Das Getriebe 32 besteht danach aus einer von einem Motor 36 angetriebenen Gewindespindel 33, die in ein Gewinde in den Halterungen 34, 35 eingreift, an denen die beiden Prismenteile 24a, 24b befestigt sind. Das Getriebe 31 , das in Figur 2 und 3 zu sehen ist, ist in gleicher Weise ausgebildet. Gemäß Figur 5 bildet der Bildschirm 22 mit den Bildschirmteilen 22a, 22b zusammen mit dem Prisma 24 mit den Prismenteilen 24a, 24b eine Baueinheit, d. h. diese Teile sind fest und starr miteinander verbunden .
Der I R-Scheinwerfer 12, die Objektive 13, 14, die Bildsensoren 17, 18, die Prismen 23, 24 und die Batterien 36, 37 als elektrische Energiespeicher sowie die Spindelgetriebe 31 und 32 zur Einstellung des Abstandes der Bildschirme 21 , 22 und der zugehörigen Prismen 23, 24 sind an einem Montagerahmen 38 befestigt und bilden das Mittelteil 39.
Am vorderen Gehäuseabschnitt 3 ist ein Ein- und Ausschalter 41 ( Figur 1 ) und ein Drehknopf 42 ( Figur 1 , 2 und 3) angebracht, mit dem z. B. eine Funktionsauswahl getroffen werden kann, Einstellen des Augenabstandes oder verändern von Parametern 31 , 32 betätigt werden kann . Ferner ist eine USB-Schnittstelle 43 vorgesehen (Figur 1 ) .
Das erfindungsgemäße Nachtsichtgerät zeichnet sich zudem durch seine Tauchfähigkeit aus. Zudem kann es mit einem Funkmodul z. B. für Bluetooth oder WLAN versehen sein, um mit einer Zentrale und/oder beim Einsatz mehrerer Personen miteinander kommunizieren können.

Claims

Patentansprüche
1 . Nachtsichtgerät mit einem Gehäuse (2) , das wenigstens ein I nfrarot-Leuchtmittel (12, 15, 16) zum Ausleuchten des Überwachungsbereiches, zwei mit ihren optischen Achsen in einem Winkel zur Vergrößerung des horizontalen Bildwinkels angeordnete Objektive ( 13, 14) mit jeweils einem Bildsensor ( 17, 18) in der Projektionsfläche des jeweiligen Objektivs ( 13, 14) , jeweils einen jedem Bildsensor (17, 18) zugeordneten Bildschirm (21 , 22) , eine Elektronik zur Verarbeitung des durch die Bildsensoren ( 17, 18)
gebildeten Bildes als sichtbares Bild auf den Bildschirmen (21 , 22) und ein jedem Bildschirm (21 , 22) zugeordnetes Prisma (23, 24) zur Verkürzung des Abstandes des Bildschirmes (21 , 22) von der Pupille (29) der Augen (27) eines das Nachtsichtgerät ( 1 ) tragenden Anwenders aufweist.
2. Nachtsichtgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines Austritts von sichtbarem Licht, das von den Bildschirmen (21 , 22) erzeugt wird, in die Umgebung das Gehäuse (2) an dem Gesicht des Anwenders dicht anliegt.
3. Nachtsichtgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es als Brille ausgebildet ist.
4. Nachtsichtgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brille nach Art einer Arbeitsbrille einen Nasenerker (7) und ein um den Kopf des Anwenders umschließbares Zugmittel aufweist.
5. Nachtsichtgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes Prisma (23, 24) als dreiseitiges Prisma ausgebildet ist.
6. Nachtsichtgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Prisma (23, 24) eine dem jeweiligen Bildschirm zugewandte Freifläche (26a) und eine dem jeweiligen Auge (27) zugewandte und eine von dem Auge (27) abgewandte Freifläche (26b und 26c) aufweist, wobei die von dem jeweiligen Bildschirm (21 , 22) erzeugten Lichtstrahlen nach Brechung an der dem Bildschirm (21 , 22) zugewandten Freifläche (26a) , Reflexion an der dem Auge (27) zugewandten Freifläche (26b) und der von dem Auge (27) abgewandten Freifläche (26c) und Brechung an der dem Auge (27) zugewandten Freifläche (26b) eine Austrittspupille (28) bilden.
7. Nachtsichtgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes der beiden Bildschirme (21 , 22) mit den beiden Prismen (23, 24) voneinander zur Anpassung an den Augenabstand des Anwenders vorgesehen ist.
8. Nachtsichtgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bildschirm (21 , 22) und das zugehörige Prisma (23, 24) eine Baueinheit bilden.
9. Nachtsichtgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bildschirm (21 , 22) und das zugehörige Prisma (23, 24) aus wenigstens zwei Bildschirmteilen (21 a, 21 b; 22a, 22b; 23a, 23b; 24a, 24b) besteht, welche zur Vergrößerung des horizontalen Blickfeldes in einem Winkel zueinander angeordnet sind.
10. Nachtsichtgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine I R-Leuchtmittel (12, 15, 16) , die Objektive ( 13, 14) mit den Bildsensoren ( 17, 18) , die Elektronik, die Bildschirme (21 , 22) mit den Prismen (23, 24) und der elektrische Energiespeicher (36, 37) für das wenigstens eine I R-Leuchtmittel ( 12, 13, 14) , die Bildsensoren (17, 18) die Elektronik, die Bildschirme (21 , 22) und gegebenenfalls die Einrichtung zur Einstellung des Abstandes der beiden Bildschirme (21 , 22) an einem Mittelteil (39) befestigt sind und das Gehäuse (2) aus einem vorderen, dem Überwachungsbereich zugewandten Gehäuseabschnitt (3) und einem rückwärtigen, dem Anwender zugewandten Gehäuseabschnitt (4) besteht, welche miteinander verbunden sind und das Mittelteil (39) umschließen.
1 1 . Nachtsichtgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine I R-Leuchtmittel ( 12, 15, 16) und die Objektive ( 13, 14) in dem vorderen Gehäuseabschnitt (3) hinter Fenstern (9, 10, 1 1 ) mit I R-Licht durchlässigen Scheiben angeordnet sind.
12. Nachtsichtgerät nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der rückwärtige Gehäuseabschnitt (4) in dem Bereich der Prismen (23, 24) als Klarsichtfenster ausgebildet ist.
13. Nachtsichtgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher zur elektrischen Versorgung des Nachtsichtgeräts ( 1 ) in dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
14. Nachtsichtgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher durch wenigstens zwei Akkus (36, 37) gebildet wird, die an der einen bzw. anderen Seite des Mittelteils (39) befestigbar sind.
15. Nachtsichtgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich als Wärmebildkamera ausgebildet ist.
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