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Hintergrund
der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft mechanische Schutzvorrichtungen
und genauer schlagfeste Gesichtschirme bzw. Schutzeinrichtungen
zur Verwendung zum Schutz des Gesichts einer Person.
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Heutzutage ist Sport beliebter als
je zuvor. Diese Zunahme der Beliebtheit führte zu einem Anstieg der Zahl
der Sportteilnehmer als Laie und Profi. Leider führte eine erhöhte Teilnahme
zu einem Anstieg der Anzahl von Verletzungen, die von den Personen
erlitten werden, und insbesondere der Anzahl der Gesichtsverletzungen.
Folglich empfehlen und/oder erfordern einige Sportarten nun die
Verwendung von Gesichtschirmen oder anderen Gesichtsschutzvorrichtungen
bei der Teilnahme am Sport. Ein derartiger Sport ist Hockey bzw.
Eishockey.
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Herkömmliche Gesichtschirme, die
zur Verwendung im Sport geeignet sind, wie zum Beispiel diejenigen,
die von Itech Sports Products, Inc. unter der Handelsbezeichnung
ITECHTM Typ IV Sportschutz hergestellt werden,
bestehen typischerweise aus einem transparenten Polycarbonatzuschnitt,
der zu einem konvexen Schirm gebildet oder geformt und zum Anbringen
an bestehende Sporthelme geeignet ist. Wenn der Schirm an dem Helm
angebracht ist, erstreckt er sich im Allgemeinen nach außen weg
von dem Gesicht der den Schirm tragenden Person. Durch diese Befestigungskonfiguration
erscheinen Objekte, die sich in der äußeren Umgebung befinden, zumindest
teilweise verzerrt. Somit bringt der geformte Polycarbonatzuschnitt
eine gewisse Verzerrung über
einen Abschnitt des Gesichtsfelds der Person mit sich.
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Die Verzerrungswirkungen herkömmlicher Gesichtschirme
bringen für
die den Schirm tragende Person eine eindeutige Reihe von Problemen
mit sich. Der Schirm kann zu einer Ermüdung der Augen der den Schirm
tragenden Person führen,
was mit der Zeit schädliche
Wirkungen haben kann. Zusätzlich bringt
das schnelle Betrachten von Objekten durch den Gesichtschirm und
umgekehrt nicht durch den Gesichtschirm eine weitere Augenermüdung mit sich,
da die Person für
jedes unterschiedliche Gesichtsfeld unterschiedlich fokussieren
muss.
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Das US-Patent Nr. 3.897.597 offenbart
einen bogenartig geformten Gesichtschirm zum Anbringen an Sporthelmen,
der zur Verwendung in Sportereignissen zum Abschirmen eines wesentlichen
Teils des Gesichts eines Sportteilnehmers gegen mechanische Schläge geeignet
ist und eine Dicke aufweist, die ausreichend ist, um einen Schlag
ohne Brechen zu überstehen.
Eine der Einschränkungen
dieses herkömmlichen
Gesichtschirms besteht darin, dass Objekte, die sich nicht zentral
im Gesichtsfeld befinden, verzerrt erscheinen.
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Wegen der vorstehenden und anderer
Nachteile von bestehenden Gesichtschirmen besteht eine Aufgabe dieser
Erfindung darin, einen Gesichtschirm zur Verfügung zu stellen, der optische
Verzerrung mindert.
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Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung
besteht darin, einen schützenden
Gesichtschirm zur Verfügung
zu stellen, der eine relativ hohe optische Klarheit und Auflösung hat.
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Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, einen Gesichtschirm zur Verfügung zu stellen, der die Augenermüdung mindert.
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Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, einen Gesichtschirm zur Verfügung zu stellen, der relativ
solide bzw. stark und haltbar ist und ein relativ geringes Gewicht
hat.
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Andere allgemeine und spezifischere
Aufgaben der Erfindung werden teilweise naheliegend sein und teilweise
aus den folgenden Zeichnungen und der Beschreibung ersichtlich werden.
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Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden
mit den Merkmalen der Ansprüche
erreicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
schützende
Gesichtschirme, die bei der Verwendung eine höhere Bildauflösung und
Kontrast schaffen. Der verbesserte Kontrast und die verbesserte
Auflösung werden
dadurch erreicht, dass ein schlagfester Gesichtschirm, der optische
und mechanische Probleme angeht, zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere
stellt die vorliegende Erfindung einen optisch ausgleichenden bzw.
korrekten Gesichtschirm zur Verfügung,
aufweisend die Merkmale nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung erreicht einen optisch
korrekten Gesichtschirm durch Strukturieren des Gesichtschirms derart,
dass er einen Innenradius, einen Außenradius, eine Dicke und einen
Brechungsindex aufweist, wobei diese so zusammenpassen, dass sie einen
Schirm schaffen, der teils-eine echte Planlinse und teils eine Linse
mit konzentrischer Geometrie, z. B., einer konstanten Dicke, ist.
Die optischen Qualitäten
der Linse sind derart, dass die Prismenwirkung und der Brechwert
relativ gering sind und vorzugsweise zwischen etwa 0,01 Dioptrie
und etwa 0,10 Dioptrie liegen.
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Der Gesichtschirm umfasst vorzugsweise
einen einzelnen geformten, bogenartigen Linsenabschnitt, der in
einer ersten Ausrichtung eine erste Krümmung, die sich in einer horizontalen
Richtung erstreckt, und eine zweite Krümmung, die sich in einer vertikalen
Richtung erstreckt, aufweist. Der Linsenabschnitt hat einen oberen
Abschnitt und einen unteren Abschnitt, die sich relativ nach innen
zum Gesicht der den Schirm tragenden Person relativ zu einem Zwischenabschnitt
zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt erstrecken. Jede Krümmung der
Linse definiert einen Kreisbogen mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Radius
zum Erzeugen nominaler Verzerrungsniveaus, wodurch die Prismenwirkungen,
z. B. nicht gleichmäßige Verzerrungen
des Felds, die durch die Linse erzeugt werden, gemindert werden,
und der ein optisch ausgeglichenes Sichtfenster zur Verfügung stellt.
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Nach einer Ausgestaltung hat der
Linsenabschnitt des Gesichtschirms der vorliegenden Erfindung eine
Dicke, die zwischen der Außen-
und der Innenfläche
definiert ist. Die Oberflächen
haben vorzugsweise unterschiedliche Krümmungsradien um Mittelpunkte,
die relativ zueinander verschoben sind. Dies verschiebt eine Oberfläche in Bezug
auf die andere exzen trisch, um eine gekrümmte Linse zu schaffen, die
eine Dicke d aufweist, die entlang der Bogenlänge des Gesichtschirms variiert.
Die Durchmesserlinien der Oberflächen
sind derart verschoben, dass die Innenfläche von einer konzentrischen Position
zurück
bewegt wird und den Mittelabschnitt der Linse verdickt und Ränder schafft,
die relativ zu dem verdickten Mittelbereich dünner sind. Diese variable Dicke,
und insbesondere der Verdünnungseffekt
der Linse an den Rändern,
gleicht die Linse an den Umfangsbereichen optisch aus, indem sie
das Auftreten von prismatischen Abweichungen und einer insgesamten
Prismenunsymmetrie bzw. -unausgeglichenheit mindert.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung umfasst der Schirm vorzugsweise eine Rahmenstruktur,
die zumindest um einen Abschnitt der Linse gebildet ist. Nach einer
Ausführungsform
umfasst der Rahmen Entlüftungsschlitze,
die in einem oberen Abschnitt des Gesichtschirms gebildet sind. Die
Entlüftungsschlitze
erlauben einen Luftstrom durch die Maske, um eine angemessene Entlüftung des
Schirms zu ermöglichen,
um ein Beschlagen zu verhindern oder dieses zu beseitigen.
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Nach einer weiteren Präxis der
Erfindung umgibt der Ge sichtschirm einen wesentlichen Abschnitt
des Gesichts der den Schirm tragenden Person, wenn er richtig um
diesen herum angeordnet ist. In dieser Position ist die Innenfläche der
Linse relativ zu dem Gesicht der den Schirm tragenden Person im Wesentlichen
nicht schräg
und das Gesichtsfeld der den Schirm tragenden Person ist zur Innenfläche der Linse
um den größten Teil
des Gesichtsfelds im Wesentlichen normal. Zusätzlich erstreckt sich der Gesichtsch
rm um einen Abstand in die vertikale Richtung, der ausreicht, um
einen wesentlichen Abschnitt des nach unten gerichteten Gesichtsfeldes
einzubeziehen, ohne der den Schirm tragenden Person durch die Ränder des
Schirms erzeugte Verzerrungen und Aberrationen aufzuzwingen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich ferner auf einen Gesichtsschutzschirm mit einem Schirmkörper, der
aus solidem bzw. festem, klarem polymerem Material mit einem Umfangsbereich
und einem Mittelbereich gebildet ist. Der Umfangsbe reich umfasst
ein Befestigungselement zum Sichern des Schirmkörpers vor dem Gesicht der den
Schirm tragenden Person. Der Mittelbereich wird vorzugsweise als
ein Sichtfenster gebildet, das so bemessen ist, dass es sich vor
dem Gesicht der den Schirm tragenden Person um dieses herum erstreckt.
Nach einer Ausgestaltung hat der Schirm eine Dicke, die wirksam
ist, um einen Schlag ohne Brechen zu überstehen und krümmt sich
in die horizontale und vertikale Ebene über im Wesentlichen den gesamten
Mittelbereich, um einen Linsengrad einzuführen und Betrachtungsaberrationen
auszugleichen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung
hat der Mittelbereich Vorder- und Rückflächen. Die Vorderfläche hat
einen Krümmungsradius
Rf größer als
der Rückflächen-Krümmungsradius
Rr, so dass Rf – Rr = δ.
Nach, noch einer weiteren Ausgestaltung ist der Abstand zwischen
den Krümmungsmitten
der Vorder- und Rückflächen kleiner
als δ.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung
ist die Linsenbrechkraft des Schirms zumindest in der horizontalen
Ebene negativ.
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Weitere allgemeine und spezifischere
Aufgaben der Erfindung werden teilweise naheliegend sein und teilweise
aus den folgenden Zeichnungen und der Beschreibung ersichtlich werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
und durch die beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in denen sich in allen unterschiedlichen
Ansichten gleiche Bezugszeichen auf die gleichen Teile beziehen.
Die Zeichnungen veranschaulichen Grundsätze der Erfindung und zeigen, obwohl
sie nicht maßstabsgetreu
sind, relative Abmessungen.
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1 ist
eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Gesichtschirms
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Vorderansicht des Gesichtschirms von 1.
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3 ist
eine schematische Darstellung von Lichtstrahlen, die auf eine herkömmliche
Planlinse treffen.
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Gesichtschirms von 2 entlang den Linien 4–4, die die
variierende Dicke des Schirms der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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5 ist
eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform des Gesichtschirms
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
eine Seitenansicht des Gesichtschirms von 5.
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7 ist
eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform des Gesichtschirms
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine Perspektivansicht des Gesichtschirms von 5,
der auf einem herkömmlichen
Sporthelm angebracht ist.
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9 ist
eine Perspektivansicht des Gesichtschirms von 7, der auf einem herkömmlichen Sporthelm angebracht
ist
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Beschreibung von veranschaulichten
Ausführungsformen
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Die 1 bis 4 erläutern die allgemeinen Grundsätze des
schützenden
Gesichtschirms der vorliegenden Erfindung. Diese allgemeinen Grundsätze beziehen
sich auf jede der zusätzlichen
Ausführungsformen
des Gesichtschirms, die unten aufgeführt und beschrieben sind.
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Die 1 und 2 erläutern eine erste Ausführungsform
des Gesichtschirms 10 der vorliegenden Erfindung. Der Gesichtschirm 10 umfasst
einen unitären,
gekrümmten
Linsenabschnitt 12, der durch eine Wulstrahmenstruktur 14 eingefasst
ist, die um einen wesentlichen Abschnitt des Umfangs der Linse angeordnet
ist. Vorzugsweise ist der Wulstrahmen 14 mit dem Linsenabschnitt 12 integral
geformt.
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Der Linsenabschnitt 12 hat
eine erste oder horizontale Krümmung 16 (wie
in einer horizontalen Ebene gesehen), und eine zweite vertikale
Krümmung 18.
Die horizontale Krümmung 16 hat
einen kreisförmigen
Querschnitt und kommt einem vollständigen Halbkreis nahe, z. B.
begrenzt sie einen Bogen von etwa 180°, und schafft somit einen umlaufenden
Gesichtschirm, der das Gesicht der den Schirm tragenden Person bedeckt
und schützt,
während
sie einen Fensterabschnitt schafft, der sich um einen wesentlichen
Abschnitt des potenziellen Gesichtsfelds der den Schirm tragenden
Person erstreckt. Das potenzielle Gesichtsfeld ist im Wesentlichen
größer als
die tatsächliche
Sicht eines Moments und umfasst die Extreme an jeder Seite, die
sichtbar werden, wenn die den Schirm tragende Person ihre Augen
dreht, ohne jedoch ihren Kopf neu auszurichten. Die vertikale Krümmung 18 hat
einen kreisförmigen
Querschnitt und einen unteren Abschnitt 20, der sich relativ
nach innen zum Gesicht der den Schirm tragenden Person relativ zu
einem Zwischenabschnitt 22 der Linse 12 erstreckt.
Die umlaufende Konfiguration der Linse 12 in horizontaler
und vertikaler Richtung schafft eine einzelne Sichtscheibe, durch
die die den Schirm tragende Person die äußere Umgebung betrachtet. Diese
Konfiguration ermöglicht
es der den Schirm tragenden Person, durch den Linsenabschnitt 12 Objekte
an jedem Ort zu betrachten, ohne dass die den Schirm tragende Person
die Betrachtungsumgebung ändern
und dass sie zum Beispiel ein Objekt durch die Linse und ein weiteres Objekt
an einem anderen Ort außerhalb
des Sichtrahmens der Linse sehen muss. Ein wesentlicher Vorteil
hiervon besteht darin, dass dies die Augenermüdung mindert, indem es der
den Schirm tragenden Person ermöglicht,
die Umgebung durch ein einziges umlaufendes bzw. um den Kopf gebogenes
Fenster zu sehen.
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Es ist bekannt, dass Lichtstrahlen,
die auf eine Planlinse bekannter Konstruktion in einem ausgewählten Winkel θ treffen,
aus der Linse in dem Winkel θ austreten,
jedoch um eine ausgewählte
Verschiebung α versetzt sind, die durch bekannte Formeln
bestimmbar ist, wie in 3 gezeigt.
Zum Beispiel wird ein Lichtstrahl 24, der auf die Linse
trifft, um die Entfernung ? versetzt, die von der Linsendicke, dem
Einfallwinkel und dem Brechungsindex des Linsenmaterials abhängt. Der
Lichtstrahl 24 tritt im Einfallwinkel θ aus der Linse aus. Diese Variationen
der Lichtbrechung bringen Verzerrungen in das Gesichtsfeld ein,
insbesondere, wenn Objekte entlang einer Sichtlinie betrachtet werden,
die das Fenster schräg
schneidet. Somit kann ein sich bei oder nahe des Um fangs des Gesichtsfelds
befindliches Objekt verlängert
und/oder relativ zu der tatsächlichen räumlichen
Position des Objekts im Raum verschoben erscheinen. Dieses Phänomen stellt
ein übliches Problem
bei herkömmlichen
schlagfesten Gesichtschirmen dar. Da die Schirme ausreichend dick
sein. müssen,
um Festigkeit zu erreichen, bringen sie zwangsläufig Verzerrungseffekte mit
sich.
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Wieder bezugnehmend auf die 1 und 2 definiert jede Krümmung 16 und 18 des
Linsenabschnitts 12 einen Kreisbogen mit einem im Wesentlichen
gleichmäßigen Radius.
Diese doppelt gekrümmte
Konfiguration schafft ein Sichtfenster, das nahezu normal zur Sichtlinie
ausgerichtet ist, wenn sich die Augen der den Schirm tragenden Person drehen,
um Objekte zu betrachten. Sie erzeugt nur nominale Verzerrungsniveaus,
wodurch die Prismenwirkungen, z. B., nicht gleichmäßige Verzerrungen des
Felds, die durch den Linsenabschnitt 12 erzeugt werden,
gemindert werden, und stellt ein optisch ausgeglichenes Sichtfenster
zur Verfügung.
Obwohl eine Vielzahl von Radien die Vorteile der vorliegenden Erfindung
verstärken
könnte,
Liegt der Radius der horizontalen Krümmung 16 vorzugsweise
im Bereich zwischen etwa 76,2 mm (3 Inch) und etwa 127 mm (5 Inch)
und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 101,6 mm (4 Inch). Der Radius der vertikalen
Krümmung liegt
vorzugsweise im Bereich, zwischen etwa 165,1 mm (6,5 Inch) und etwa
215,9 mm (8,5 Inch) und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 188,0 mm (7,4 Inch). Die vorstehenden
Radiusabmessungen stellen die Entfernung von willkürlichen
Krümmungsmittelpunkten
zum Bogen dar, definiert durch jede Krümmung des veranschaulichten
Gesichtschirms 10. Diese Konstruktion definiert einen gleichmäßigen Abstand,
um eine vollständige
und ungehinderte Sichthalbkugel zu ermöglichen.
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Fachleute werden leicht erkennen,
dass der Linsenabschnitt 12 des Gesichtschirms 10 der
vorliegenden Erfindung eine Dicke aufweist, die zwischen der Außen- und
der Innenfläche
definiert ist und somit so definiert sein könnte, dass sie nur einen einzigen
Radius aufweist, wenn sie eine konstante Dicke aufweist. Der Linsenabschnitt 12 hat
jedoch vorzugsweise, wie in 4 gezeigt,
die eine Querschnittsan sicht des Gesichtschirms 10 von 2 entlang der Linie 4–4 ist,
eine Dicken- oder Tiefenabmessung de entlang seiner gesamten Bogenlänge, die
zwischen einer nach außen
zeigenden (konvexen) Fläche 26 mit
einem Radius R1 und einer nach innen zeigenden (konkaven) Fläche 28 mit
einem Radius R2 definiert ist. In dieser Ausführungsform ist der Radius R2
kleiner als der Radius R1 und relativ dazu exzentrisch. Spezifisch
haben die Oberflächen 26 und 28 unterschiedliche
Krümmungsradien
um Mittelpunkte, die relativ zueinander verschoben sind. Diese Exzentrizität verschiebt
exzentrisch eine Oberfläche
in Bezug auf die andere, um eine gekrümmte Linse zu schaffen, die
eine Dicke de aufweist, die entlang der Bogenlänge des Gesichtschirms gleichförmig von
dem Mittelpunkt weg variiert, z. B. sich zum Rand hin verjüngt. Vorzugsweise
ist die konkave Innenfläche 28 nicht
vollständig
kreisförmig,
sondern zumindest eine Oberfläche
ist nicht diametral, um eine minimale Dicke dmin an
den Rändern 30 des
Gesichtschirms zu erzeugen. Ferner sind die Durchmesserlinien der
beiden Oberflächen
derart verschoben, dass die Rückfläche von
einer konzentrischen Position zurückbewegt wird und den Mittelabschnitt
der Linse verdickt, um eine maximale Dicke dmax an
oder, nahe der Mittellinie 32 zu schaffen. Wie erläutert, liegt
der Abstand zwischen dem Mittelpunkt C1 für den Radius R1 und dem Mittelpunkt
C2 für
den Radius R2 vorzugsweise zwischen l und 2 mm, aber Fachleute werden
erkennen, dass dieser Abstand je nach der gewünschten Dicke des Schirms in
der Mitte oder an den Rändern
der Linse variieren kann, um einen besonderen Grad der Biegung,
Brechung, der Zug- oder der Schlagfestigkeit zu erreichen. Nach
einer Praxis ist der Absolutwert des Unterschieds der Mittelpunkte
kleiner als die Linsendicke de.
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Wie oben angeführt, bringen Planlinsen (oder
Linsen mit konstanter Dicke) Verzerrungen oder prismatische Abweichungen
in das Gesichtsfeld der den Schirm tragenden Person, indem sie in
die Linse eintretendes und aus dieser heraustretendes Licht ungleichmäßig verschieben.
Linsen mit echten konzentrischen Innen- und Außenradien, z. B. eine Planlinse,
die zu einer kreisförmigen
Form gebogen ist, bringen prismatische Abweichungen ein. Diese Prismenwirkung
verzerrt, z. B. verlängert
oder verschiebt, Objekte, die von der den Schirm tragenden Person
gesehen werden, und diese Verzerrung ist an den umfänglichen
Sichtbereichen der Linse besonders ausgeprägt. Anhand der vorliegenden
Erfindung gleicht die variable Dicke de und insbesondere die Verdünnung der
Linse an den Randbereichen 30 die Linse optisch an den
Umfangsbereichen aus bzw. korrigiert sie, indem, sie das Auftreten
von prismatischen Abweichungen und einer insgesamten Prismenunsymmetrie
mindert. Insbesondere bringen die Linsenwirkung der Linse 12 in
Verbindung mit den relativ dünneren
Randbereichen 30 relativ geringe Niveaus der Verzerrung
mit sich und dienen dazu, die Sicht über im Wesentlichen den gesamten
Linsenbereich optisch auszugleichen. Somit soll sich der Begriff
"optisch ausgeglichen" bzw. „optisch
korrekt", wie er hier verwendet wird, auf die Minderung der prismatischen
Abweichungen beziehen, die durch das besondere Design und die Geometrie
jeder Ausführungsform
des Gesichtschirms der Erfindung wie oben in Bezug auf die 1 und 2 und unten in Bezug auf die 5– 7 beschrieben,
hervorgerufen werden und soll ferner einen Gesichtschirm einschließen, der
einen relativ geringen Brechwert und eine relativ geringe Prismenwirkung über einen
wesentlichen Abschnitt des Gesichtsfelds der den Schirm tragenden,
Person aufweist. Vorzugsweise umfasst der Schirm nur wenige Hundertstel
einer Dioptrie eines gesteuerten Brechwertes und hat eine negative
Linsenwirkung, die die Prismenaberrationen ausgleicht. Ferner wird
durch Verschieben der vorderen und hinteren gekrümmten Oberfläche eine
strukturelle Verdickung in einem Mittelbereich von geringer Verzerrung
erreicht, was das sichere Einsetzen einer geringeren Prismendicke
am Umfang ermöglicht.
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Nach der Ausführungsform des Gesichtschirms
der 1 und 2 beträgt die Dicke dmax der Linse 12 an
der Mittellinie 32 etwa 4 mm (0,157 Inch) mit einer minimalen
Dicke dmin an den Rändern 30 zwischen
etwa 2 mm (0,0787 Inch) und etwa 2,7 mm (0,102 Inch). Nach einer
Praxis variiert die Linsendicke de leicht mit einem sich vergrößernden
Winkel von dmax zu dmin.
Der Radius R1 liegt vorzugsweise zwischen etwa 95 mm und etwa 110
mm, und am meisten bevorzugt zwischen etwa 100 mm und etwa 105 mm,
und der Radius R2 liegt zwischen etwa 96 mm und etwa 103 mm, und
beträgt
am meisten bevorzugt etwa 100 mm. Für die vertikale Krümmung 18 der
Linse liegt R1 vorzugsweise zwischen etwa 180 mm und 192 mm und
beträgt
am meisten bevorzugt etwa 187 mm, und R2 liegt zwischen etwa 178
mm und etwa 186 mm und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 183 mm.
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Ferner hat der veranschaulichte Gesichtschirm 10 eine
Höhe H1,
die um die Länge
des Schirms in der horizontalen Richtung variiert. Die vertikale
Höhe H1
variiert vorzugsweise zwischen etwa 3,75 Inch und etwa 4,75 Inch
entlang der Krümmung des
Schirms und beträgt
vorzugsweise etwa 4,25 Inch, gemessen an der Mittellinie.
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Wieder bezugnehmend auf die 1 und 2 umfasst die veranschaulichte Rahmenstruktur 14 Entlüftungsschlitze 40,
die in einem Umfangsband des oberen Abschnitts 34 des Gesichtschirms 10 gebildet
sind. Die Entlüftungsschlitze
ermög1ichen
einen Luftstrom durch die Maske, entweder in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung,
um eine geeignete Lüftung
des Schirms zu bieten, um ein Beschlagen zu verhindern oder zu beseitigen.
Die Größe und Anzahl der
Entlüftungsschlitze
ist für
die Lehren der vorliegenden Erfindung nicht wichtig. Ein Dickensteg
kann zusätzliche
Festigkeit um die Entlüftungsschlitze schaffen.
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Nach einer Praxis kann der Gesichtschirm durch
bekannte Haltemechanismen an dem Kopf der den Schirm tragenden Person
oder an verschiedenen Sporthelmen angebracht werden. Zum Beispiel kann
der Gesichtschirm oder Schutz 10 durch herkömmliche Sicherungs- und Befestigungsstifte,
-haken, -riemen und ähnliche
Halteelemente an einem Hockeyhelm befestigt werden. Ein Ende eines
Sicherungsriemens sitzt vorzugsweise in der Riemenöffnung 42,
die auf jeder Seite des Rahmenelements 14 gebildet ist,
um. die Sicherung des Gesichtschirms an dem Helm und um das Gesicht
der den Schirm tragenden Person zu unterstützen.
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Wenn er auf dem Helm angebracht ist,
umgibt der Gesichtschirm 10 einen wesentlichen Abschnitt
des Gesichts der den Schirm tragenden Person und umgibt insbesondere
den oberen Abschnitt des Gesichts sowie die Nase und Abschnitte
der Wangen. Genauer umgibt der Schirm das Gesicht derart, dass die
Innenfläche
der Linse relativ zum Gesicht der den Schirm tragenden Person im
Wesentlichen nicht schräg
ist und das Gesichtsfeld der den Schirm tragenden Person zur Innenfläche des
Linsenabschnitts 12 des Schirms 10 um den größten Teil des
Gesichtsfelds im Wesentlichen normal ist. Zusätzlich erstreckt sich der Gesichtschirm 10 in
vertikaler Richtung um eine Entfernung, die ausreicht, um einen
wesentlichen Abschnitt des nach unten gerichteten Gesichtsfeldes
einzubeziehen, ohne der den Schirm tragenden Person durch die Ränder des Schirms
erzeugte Verzerrungen und Aberrationen aufzuzw ngen. Insbesondere
erstreckt sich der untere Abschnitt des Gesichtschirms nach innen
zum Gesicht der den Schirm tragenden Person, um es dieser zu erlauben,
die äußere Umgebung
durch den Linsenabschnitt in kurzen Entfernungen und durch eine Kontur
zu sehen, die die Schräge
von einfallenden Strahlen verringert.
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Der Gesichtschirm 10 besteht
aus einem transparenten schlagfesten Material, wie zum Beispiel
Polycarbonat, das einen Brechungsindex von 1,586 an der Helium-d-Linie
hat. Der Gesichtschirm entspricht vorzugsweise ausgewählten Festigkeits- und
Schlagversuchen, einschließlich
des kanadischen Schlagversuchstandards CSA § 5.3.4. Fachleute werden ohne
weiteres erkennen, dass andere geeignete polymere Materialien verwendet
werden können.
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Die 5 und 6 erläutern eine zweite Ausführungsform
des Gesichtschirms der vorliegenden Erfindung. Der veranschaulichte
Gesichtschirm 100 hat einen unitären Linsenabschnitt 102,
der einen oberen Abschnitt 104 und einen unteren Abschnitt 106 aufweist.
Der Linsenabschnitt 102 umfasst auch eine horizontale Krümmung und
eine vertikale Krümmung,
die die gleichen Eigenschaften aufweisen, wie diejenigen, die oben
in Bezug auf den Gesichtschirm 10 der 1 und 2 beschrieben
sind. Die horizontale Krümmung
des Gesichtschirms gleicht nahezu einem Halbkreis und schafft somit
einen umlaufenden bzw. um den Kopf gebogenen Gesichtschirm, der
das Ge sickt der den Schirm tragenden Person bedeckt und schützt, wobei
er einen Fensterabschnitt vorsieht, der sich um einen wesentlichen
Abschnitt des Gesichtsfelds der den Schirm tragenden Person erstreckt.
Diese umlaufende Konfiguration der Linse 102 in horizontaler
und vertikaler Richtung schafft eine einzelne Sichtscheibe, durch
die die den Schirm tragende Person die äußere Umgebung betrachtet. Diese
Konfiguration ermöglicht
es der den Schirm tragenden Person, durch den Linsenabschnitt 102 Objekte
an jedem Ort zu betrachten, ohne dass die den Schirm tragende Person
die Betrachtungsumgebung ändern
und zum Beispiel ein Objekt durch die Linse und ein weiteres Objekt
an einem anderen Ort außerhalb
des Sichtrahmens der Linse sehen muss.
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Nach einer Praxis liegt der Radius
der horizontalen Krümmung
vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 3,25 Inch und etwa 5,25 Inch,
und der Radius der vertikalen Krümmung
liegt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 6,35 Inch und etwa 8,35. Inch
und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 7,4 Inch. Die vorstehenden Radiusabmessungen
stellen die Entfernung von einem willkürlichen Krümmungsmittelpunkt zum Bogen
dar, definiert durch jede Krümmung
des veranschaulichten Gesichtschirms 100.
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Der veranschaulichte Gesichtschirm 100 hat auch
eine Dicke dθ,
die durch äußere und
innere gekrümmte
Oberflächen
definiert ist, wie oben in Bezug auf die 1–2 und 4 beschrieben.
Der veranschaulichte Gesichtschirm 100 hat vorzugsweise
einen Außenradius
R1, der von etwa 95 mm bis etwa 110 mm reicht und am meisten bevorzugt
etwa 103 mm beträgt,
und der Radius R2 reicht von etwa 96 mm bis etwa 103 mm und beträgt am meisten
bevorzugt etwa 101 mm. Für
die vertikale Krümmung
der Linse 102 liegt R1 vorzugsweise zwischen etwa 180 mm und
192 mm und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 187 mm, und R2 liegt zwischen etwa 178
mm und etwa 186 mm und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 183 mm.
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Ferner hat der veranschaulichte Gesichtschirm 100 eine
Höhe H1,
die um die Länge
des Schirms in der horizontalen Richtung variiert. Die Höhe H1 variiert
vorzugsweise zwischen etwa 2,3 Inch und etwa 4,3 Inch und beträgt vorzugsweise etwa
3,3 Inch an der Mitte.
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Die oben im Zusammenhang mit dem
Schirm 10 beschriebenen optischen und physikalischen Konstruktionseigenschaften
tragen dazu bei, dass diese Ausführungsform
einen optisch ausgeglichenen bzw. korrektem Gesichtschirm bildet,
der das Schlagen von Fremdkörpern
ohne Reißen
oder Brechen übersteht
Wieder bezugnehmend auf 5 und 6 ist auf dem unteren Abschnitt 106,
ein geformter Wulstabschnitt 110 gebildet, der den unteren Rand
des Schirms verstärkt,
während
er scharfe Konturen beseitigt. Der untere Abschnitt 106 umfasst ferner
ein Paar von nach unten vorstehenden Ansätzen 112, die eine
Montage- bzw. Befestigungsöffnung 114 aufweisen,
die sich dadurch erstreckt. Der obere Abschnitt des Gesichtschirms 100 umfasst
einen Satz von nach oben vorstehenden Befestigungsvorsprüngen 116.
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Der Gesichtschirm kann durch bekannte
Befestigungsmechanismen an verschiedenen Sporthelmen befestigt werden.
Zum Beispiel kann der Gesichtschirm oder Schutz 100 durch herkömmliche
Sicherungs- und Befestigungsriemen und ähnliche Halteelemente an einem
Football-Helm befestigt werden, wie in 8 gezeigt. Der Schirm 100 wird
an dem Gesichtsschutz 122 des Helms 120 durch
einen Satz von T-Nutenschrauben und - steinen befestigt, und der
obere Abschnitt 104 des Schirms 100 wird in das
Oberteil des Gesichtsschutzrahmens, der direkt an dem Helm 120 befestigt
ist, geklemmt Wenn er auf dem Helm angebracht ist, umgibt der Gesichtschirm 100 einen
wesentlichen Abschnitt des Gesichts der den Schirm tragenden Person
und umgibt insbesondere die Nase und Abschnitte der Wangen. Genauer umgibt
der Schirm das Gesicht derart, dass die Innenfläche relativ zum Gesicht der
den Schirm tragenden Person im Wesentlichen nicht schräg ist und
das Gesichtsfeld bzw. die Blickrichtung der den Schirm tragenden
Person im Wesentlichen normal zur Innenfläche des Linsenabschnitts 12 des
Schirms 10 ist. Der Gesichtschirm erstreckt sich auch in
horizontaler Richtung um einen Abstand um das Gesicht, der ausreicht,
um zumindest einen wesentlichen Abschnitt des Gesichtsfelds der
den Schirm tragenden Person einzuschließen.
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7 erläutert eine
dritte Ausführungsform des
Gesichtschirms 200 der vorliegenden Erfindung. Der veranschaulichte
Gesichtschirm 200 hat einen unitären Linsenabschnitt 202,
der einen oberen Abschnitt 204 und einen unteren Abschnit 206 aufweist. Der
Linsenabschnitt 202 umfasst auch eine horizontale Krümmung und
eine vertikale Krümmung,
die die gleichen Eigenschaften aufweisen, wie diejenigen, die oben
in Bezug auf den Gesichtschirm 10 der 1 und 2 beschrieben
sind. Die horizontale Krümmung
des Gesichtschirms gleicht nahezu einem Halbkreis und schafft somit
einen umlaufenden Gesichtschirm, der das Gesicht der den Schirm
tragenden Person bedeckt und schützt,
wobei er einen Fensterabschnitt vorsieht, der sich um einen wesentlichen
Abschnitt des Gesichtsfelds der den Schirm tragenden Person erstreckt.
Diese umlaufende Konfiguration der Linse 202 in horizontaler
und vertikaler Richtung schafft eine einzelne Sichtscheibe, durch die
die den Schirm tragende Person die äußere Umgebung betrachtet. Diese
Konfiguration ermöglicht
es der den Schirm tragenden Person durch den Linsenabschnitt 202 Objekte
an jedem Ort zu betrachten, ohne dass die den Schirm tragende Person
die Betrachtungsumgebung ändern
und zum Beispiel ein Objekt durch die Linse sehen und ein weiteres
Objekt an einem anderen Ort außerhalb
des Sichtrahmens der Linse sehen muss.
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Gemäß einer Praxis liegt der Radius
der horizontalen Krümmung
des Gesichtschirms 202 vorzugsweise im Bereich zwischen
etwa 3 Inch und etwa 5,5 Inch und beträgt am meisten bevorzugt etwa
4 Inch, und der Radius der vertikalen Krümmung liegt vorzugsweise im
Bereich zwischen etwa 6,5 Inch und etwa 8,5 Inch und beträgt am meisten
bevorzugt etwa 7,4 Inch. Die vorstehenden Radiusabmessungen stellen
die Entfernung von einem willkürlichen
Krümmungsmittelpunkt
zum Bogen dar, definiert durch jede Krümmung des veranschaulichten
Gesichtschirms 200.
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Der veranschaulichte Gesichtschirm 100 hat auch
eine Dicke de, die durch äußere und
innere gekrümmte
Oberflächen,
definiert ist, wie oben in Bezug auf die 1-2 und 4 beschrieben. Der veranschaulichte
Gesichtschirm 200 hat vorzugsweise einen Außenradius
R1, der von etwa 95 mm bis etwa 110 mm reicht und am meisten bevorzugt
etwa 104 mm beträgt,
und der Radius R2 reicht von etwa 96 mm bis etwa 105 mm, und beträgt am meisten
bevorzugt etwa 101 mm. Für
die vertikale Krümmung
der Linse 202 liegt R1 vorzugsweise zwischen etwa 180 mm und
192 mm und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 188 mm, und R2 liegt zwischen etwa 178
mm und etwa 186. mm und beträgt
am meisten bevorzugt etwa 184 mm.
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Der Linsenabschnitt weist ferner
ein Paar von nach unten vorstehenden Abschnitten 210 auf, das
sich unterhalb eines Zwischenabschnitts 212 erstreckt,
um sekundäre
Linsenabschnitte zu bilden. Diese Abschnitte haben vorzugsweise
einen Radius zwischen etwa 1,0 Inch und 2,0 Inch. Der veranschaulichte
Gesichtschirm 200 hat eine Höhe H1, die an dem Zwischenabschnitt 212 definiert
ist und von 3,5 Inch bis etwa 4,1 Inch reicht. Die Höhe H2 des Linsenabschnitte,
der nicht an dem Zwischenabschnitt liegt, variiert um die Länge des
Schirms in horizontaler Richtung. Die Höhe H2 variiert vorzugsweise
zwischen etwa 4 Inch und etwa 5 Inch und beträgt vorzugsweise etwa 4,25 Inch.
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Die oben im Zusammenhang mit dem
Schirm 10 beschriebenen optischen und physikalischen Konstruktionseigenschaften
tragen dazu bei, dass diese Ausführungsform
einen optisch ausgeglichenen Gesichtschirm bildet, der das Schlagen
von Fremdkörpern
ohne Reißen
oder Brechen übersteht.
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Wieder bezugnehmend auf 7 ist auf dem unteren Abschnitt
206 ein geformter Wulstabschnitt 220 gebildet, der den
unteren Rand des Schirms verstärkt,
während
er scharfe Konturen beseitigt. Der Wulstabschnitt erstreckt sich
im Wesentlichen um den gesamten Umfang des Schirms 200.
Der Schirm umfasst auch Entlüftungsschlitze
240, die in dem oberen Abschnitt 234 des Wulstes gebildet
sind. Die Entlüftungsschlitze
ermöglichen
einen Luftstrom durch die Maske, entweder in Aufwärts- oder
Abwärtsrichtung,
um eine geeignete Lüftung
des Schirms zu bieten, um ein Beschlagen zu verhindern oder zu beseitigen
und das Säubern
der Linse zu unterstützen.
Die Größe und Anzahl
der Entlüftungsschlitze
ist für
die Lehren der vorliegenden Erfindung nicht wichtig.
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Der Gesichtschirm kann durch bekannte
Befestigungsmechanismen an verschiedenen Sporthelmen befestigt werden.
Zum Beispiel kann der Gesichtschirm 200 durch herkömmliche
Stifte, Haken und Sicherungs- und Befestigungsriemen und ähnliche
Halteelemente an einem Eishockey- bzw. Hockeyhelm befestigt werden,
wie in 9 gezeigt.
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Wenn er auf dem Helm angebracht ist,
umgibt der Gesichtschirm 200 einen wesentlichen Abschnitt
des Gesichts der den Schirm tragenden Person und umgibt insbesondere
die Nase und Abschnitte der Wangen. Genauer umgibt der Schirm das
Gesicht derart, dass die Innenfläche
relativ zum Gesicht der den Schirm tragenden Person im Wesentlichen nicht
schräg
ist und das Gesichtsfeld der den Schirm tragenden Person zur Innenfläche des
Linsenabschnitts 202 des Schirms 200 im Wesentlichen
normal ist. Der Gesichtschirm erstreckt sich auch in horizontaler
Richtung um einen Abstand um das Gesicht, der ausreicht, um im Wesentlichen
das gesamte Gesichtsfeld der den Schirm tragenden Person einzuschließen. Die
sekundären
Linsenabschnitte 210 ragen ferner nach unten, um die Einbeziehung eines
wesentlichen Abschnitts des nach unten gerichteten Gesichtsfelds
zu gewährleisten.
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Die oben gezeigten und beschriebenen
Gesichtschirme der Erfindung können
durch bekannte Verfahren und Techniken hergestellt werden, wie zum
Beispiel Spritzguss.
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Dem nach den Merkmalen der vorliegenden Erfindung
konstruierte Gesichtschirm kann in einem weiten Umgebungsbereich
und für
ein breites Anwendungsgebiet verwendet werden. Zum Beispiel kann
der oben in Bezug auf die 1 bis 7 gezeigte und beschriebene
Gesichtschirm von Einzelnen für Erholungs-
und Sportaktivitäten
neben Football und Hockey verwendet werden, wie zum Beispiel für Skifahren,
Inlineskaten, Fußball,
Basketball, Baseball, und Lacrosse und ähnliche Aktivitäten. Der
Gesichtschirm kann auch in anderen Industriezweigen von Amateuren
und/oder Fachleuten verwendet werden, wie zum Beispiel von Zimmermännern und
medizinischem Personal.
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Es ist somit ersichtlich, dass die
Erfindung wirksam die oben angegebenen Aufgaben löst, die durch
die vorgehende Be schreibung offenbar wurden. Da an den obigen Konstruktionen
gewisse Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, ist beabsichtigt, dass
alle in der obigen Beschreibung enthaltenen oder in den beigefügten Zeichnungen
gezeigten Teile als erläuternd
und nicht in begrenzendem Sinne angesehen werden.
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Es ist auch zu verstehen, dass die
folgenden Ansprüche
alle hier beschriebenen allgemeinen und spezifischen Merkmale der
Erfindung und alle Angaben des Rahmens der Erfindung abdecken sollen, die
aus sprachlichen Gründen
als darunter fallend angesehen werden können.
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Nach der Beschreibung der Erfindung
wird Folgendes als neu beansprucht, was durch ein Patent geschützt werden
soll.