(57)【要約】本発明は、自動遮光フィルタ（ＡＤＦ）目保護デバイスを駆動するための装置及び方法を提供する。ＡＤＦ装置回路の一対の制御端末に、第１の極性の電圧と第２の極性電圧が交互に印加される。第１及び第２の極性の電圧を印加する間に遅延期間が設けられる。いくつかの実施形態では、遅延期間中に前記一対の制御端子にグランド電位が印可される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動遮光フィルタ目保護デバイスであって、
第１及び第２の制御端末を有する液晶デバイスフィルタと、
前記第１の制御端末に接続され、かつ制御入力部を各々有する第１及び第２の駆動回路と、
前記第２の制御端末に接続され、かつ制御入力部を各々有する第３及び第４の駆動回路と、
前記第１、第２、第３及び第４の駆動回路の前記各制御入力部に各々接続される第１、第２、第３及び第４の遅延回路と、
前記第１、第２、第３及び第４の各遅延回路に各々接続され、かつ前記各遅延回路をオン電圧源またはオフ電圧源の一方に接続するように構成された第１、第２、第３及び第４のスイッチと、
前記第１及び第４のスイッチからなるスイッチ群及び前記第２及び第３のスイッチからなるスイッチ群を交互に、かつ前記スイッチ群に含まれる前記各スイッチを同時に動作させるように構成されたスイッチ制御回路とを含むことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記第１、第２、第３及び第４の各遅延回路が、抵抗器及びコンデンサを含むことを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記第１及び第３の各駆動回路が、前記液晶デバイスフィルタの前記第１及び第２の制御端末にシェード電圧源をそれぞれ接続するように構成されたことを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記第２及び第４の各駆動回路が、前記液晶デバイスフィルタの前記第１及び第２の制御端末にグランド電位をそれぞれ接続するように構成されたことを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記第１、第２、第３及び第４の各駆動回路が、該駆動回路をオンにする電圧値を設定した閾値回路を含むことを特徴とするデバイス。
【請求項６】
自動遮光フィルタ目保護デバイスを動作させるための方法であって、
一対の制御端末に印加される電圧源の極性を交互に反転させるステップと、
前記一対の制御端末への第１の極性の電圧の印加を、第２の極性の電圧の印加の除去後に所定時間遅延させて行うステップとを含む方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記一対の制御端末への第２の極性の電圧の印加を、第１の極性の電圧の印加の除去後に所定時間遅延させて行うステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記所定時間が、抵抗器を介してコンデンサを所定の電圧レベルまで充填するのに必要な時間に基づいて決定されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、
前記所定時間の間に、前記両制御端末に基準電位を印加するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、自動遮光フィルタ（ＡＤＦ）目保護デバイスに関し、より詳細には、改良された駆動回路を有するＡＤＦデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動遮光フィルタ（ＡＤＦ）目保護デバイスは、様々な分野で用いられている。そのような分野の１つは溶接であり、ＡＤＦ技術によって溶接者の目を、溶接過程において生成された強い光から保護している。目保護デバイスはまた、例えばレーザや爆発物などから明るい光が生成され得る他の分野でも用いることができる。
【０００３】
ＡＤＦシステムは、大抵の場合、フィルタに印加され、かつ交流電流（ＡＣ）矩形波に対応するシェード電圧によって通常は駆動される液晶デバイス（ＬＣＤ）を含む。この矩形波電圧を提供するために、フィルタ両端の電圧極性は絶えず反転させられている。現行技術では、フィルタ両端の電圧極性の正から負へまたは負から正への切り替えは、ほぼ瞬間的に行われる。このようなほぼ瞬間的な切り替えは、高いピーク電流を発生させるため、それにより、電子部品に負荷がかかったり、電池が大きく消耗したりする。
【０００４】
これらの既知の欠点に鑑みて、従来のような電池が大きく消耗することや部品に負荷がかかることを除去するか、または少なくとも大幅に低減させることができる、ＡＤＦ回路のためのメカニズムを提供することは有益であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様及び利点は、その一部が以下の説明に記載されており、あるいは以下の説明から明らかであり、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。
【０００６】
上記の従来技術の問題点を解決するために、本発明は、第１及び第２の制御端子を有する液晶デバイスを備えた自動遮光フィルタ（ＡＤＦ）目保護デバイスを動作させるための改良された回路であって、前記第１及び第２の制御端子に接続される第１ないし第４の駆動回路を有する回路を提供する。前記第１ないし第４の各駆動回路には、第１ないし第４の遅延回路がそれぞれ接続される。スイッチ制御回路の制御下で、タイマー回路によって、ＬＣＤフィルタの制御端末への制御電圧の印加を遅延させることができ、それにより、ＬＣＤフィルタの制御端末に印加される制御電圧の極性が、遅延回路により生成された時間遅延及び、スイッチ制御回路に印加される信号の動作周波数に基づいて周期的に連続的に反転するようにすることができる。
【０００７】
いくつかの実施形態では、遅延回路により生成された遅延期間中に、液晶デバイス（ＬＣＤ）フィルタの両制御端末にグランド基準電圧が印可される。
【０００８】
本発明のさらなる態様によれば、自動遮光フィルタ（ＡＤＦ）回路を動作させるための方法であって、ＡＤＦ回路用の一対の制御端末に印加される電圧源の極性を交互に反転させるステップを含む方法が提供される。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、前記一対の制御端末への第１の極性の電圧源の印加を、第２の極性で印加した電圧を除去した後に所定時間遅延させて行うステップを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、前記一対の制御端末への第２の極性の電圧源の印加を、第１の極性の電圧源の印加の除去後に所定時間の遅延させて行うステップを含む。いくつかの実施形態では、前記所定期間は、抵抗器を介してコンデンサを所定の電圧レベルまで充填するのに要する時間に基づいて決定される。さらなる実施形態では、前記所定期間の間に、前記両制御端末に基準電位が印加される。
【００１０】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲に記載されており、その記載から当業者には明らかになるであろう。本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示しており、以下の詳細な説明とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
当業者を対象にした本発明の完全なかつ実現可能な開示（ベストモードを含む）は、添付図面を参照して以下により詳細に説明される。
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による改良された駆動回路を用いることができるＡＤＦ溶接ヘルメットの斜視図である。
【図２】本発明による自動遮光フィルタ駆動回路として用いられる回路の概略ブロック図である。
【図３】図２の回路図の様々なポイントでの電圧レベル波形群を示す図であり、本発明の回路の動作を理解するのに役立つ。
【００１３】
本明細書及び添付図面において繰り返し用いられる参照符号は、本発明の同一または類似の特徴または要素を表すことを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の様々な実施形態について詳細に説明し、１以上の例を添付図面に示す。各例は、本発明の説明として提供されるものであり、本発明を限定するものではない。実際には、本発明の範囲及び要旨から逸脱することなく、本発明の様々な変更及び変形をなし得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として説明または図示された要素を別の実施形態とともに用いて、さらなる別の実施形態を作り出すことができる。したがって、このような変更形態及び変形形態も、添付の特許請求の範囲及びその等価範囲内に入るものとして、本発明に含めるものとする。
【００１５】
上記の発明の概要の欄で説明したように、本発明は、特に、改良された駆動回路を有する自動遮光フィルタ（ＡＤＦ）デバイス及びシステムに関する。本発明は、特定の種類のＡＤＦデバイスまたはシステムに限定されるものではない。上述したように、ＡＤＦシステムのよく知られている使用例は溶接ヘルメットであり、これに関して、ＡＤＦ溶接ヘルメット１００が図１に例示目的だけのために示されている。溶接ヘルメット１００は、とりわけ、その前面すなわち正面にＬＣＤレンズ１０２を有している。ＬＣＤレンズ１０２は、着用者の目の真正面に配置されており、それによって、のぞき窓としての役割を果たしている。
【００１６】
図２を参照して、本発明の実施形態による溶接ヘルメット１００に使用可能なＡＤＦ駆動回路として用いられる回路２００の概略ブロック図が示されている。当業者であれば理解できるように、ＡＤＦデバイスは一般的に、ユーザの目を保護するためにユーザの目と強い光源との間に配置されるように構成された液晶デバイス（ＬＣＤ）フィルタ２０２を含む。ＬＣＤフィルタ２０２は、左上ドライバ２０４、左下ドライバ２０６、右上ドライバ２１４、及び右下ドライバ２１６の４つのドライバでＬＣＤフィルタ２０２の端子２２２、２４２間に交流極性パルスを印加することにより、パルスされるように構成されている。ドライバ２０４、２０６、２１４、２１６は対でオンオフされ、Ｈブリッジを形成する。このような構造では、左上ドライバ２０４及び右下ドライバ２１６を同時にオンにすると、左下ドライバ２０６及び右上ドライバ２１４がオフになる。あるいは、右上ドライバ２１４及び左下ドライバ２０６を同時にオンにすると、右下ドライバ２１６及び左上ドライバ２０４がオフになる。
【００１７】
各ドライバは、制御電圧を受け取ることができるように構成された制御ピン２２４、２２６、２３４、２３６を含み、十分な大きさ、すなわち所定の電圧閾値を超えた制御電圧を受け取った場合はドライバがオンになり、そうでなければドライバはオフになる。前記所定の電圧閾値は、駆動回路の一部を構成する比較器または閾値回路によって設定することができる。
【００１８】
４つのドライバ２０４、２０６、２１４、２１６は、２つの制御スイッチＳ１及びＳ２２により制御される。スイッチＳ１は、符号Ｓ１ａ及びＳ１ｂによって概略的に示すように、左上ドライバ２０４及び右下ドライバ２１６をそれぞれ制御するように構成されている。スイッチＳ２は、符号Ｓ２ａ及びＳ２ｂによって概略的に示すように、左下ドライバ２０６及び右上ドライバ２１４をそれぞれ制御するように構成されている。
【００１９】
動作にあたっては、両制御スイッチＳ１及びＳ２に制御信号を提供するために、信号入力ライン２４０に電気入力信号が印可される。ライン２４０に印加される信号は、論理高電圧または論理低電圧に相当する振幅を有する矩形波であり得る。スイッチＳ１及びＳ２は、論理高の間はＳ１をオン、Ｓ２をオフにし、論理低の間はＳ１をオフ、Ｓ２をオンにするように構成されている。
【００２０】
本発明では、スイッチＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ及びＳ２ｂの動作を遅延させるために、遅延要素が追加される。この遅延により、左側及び右側の駆動回路間で導通状態の重複が存在しないことを確実にする。前記導通状態の重複が存在すると、シェード電圧源から引き出される電流のスパイクを伴う、シェード電圧源の、グランド電位または他の適切な電圧値であり得るより低い駆動電圧への瞬間的なシャンティング（shunting）が生じる。シェード電圧源は、オン電圧及びオフ電圧を含む他の駆動電圧とともに、図示しない比較的低い電圧のバッテリー電源から得ることができる。
【００２１】
図２をさらに参照して、各駆動回路は、Ｒｎ及びＣｎ（ｎは１〜４）として概略的に示される、互いに直列接続された抵抗器及びコンデンサを含み、それらの接続部において、抵抗器またはコンデンサの値及び印加された電圧に応じてランプ電圧が生成される。したがって、例えば、抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ１が、左上ドライバ２０４への入力回路に含まれる。抵抗器Ｒ１は、その一端が左上ドライバ２０４の制御ピン２２４に接続され、他端がオン電圧源に接続される。コンデンサＣ１は、その一端が制御ピン２２４に接続され、他端がグランド電位接続点に接続される。
【００２２】
同様に、抵抗器・コンデンサの直列対Ｒ２・Ｃ２は、オン電圧源またはグランドとそれらの接続部との間で制御ピン２２６に接続され、Ｒ３・Ｃ３は、オン電圧源またはグランドとそれらの接続部との間で制御ピン２３４に接続され、Ｒ４・Ｃ４は、オン電圧源またはグランドとそれらの接続部との間で制御ピン２３６に接続される。
【００２３】
各スイッチＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ及びＳ２ｂは、オフ電圧源に接続されるオフ端末を含む。例示的な構成では、オフ電圧源はグランド電位であり得るが、閾値３０６、３１４（図３）よりも低い他の電圧値を用いてもよい。オフ電圧値の目的の１つは、抵抗器・コンデンサ直列回路により提供されるタイミング機能をリセットすることである。したがって、ほぼゼロの電圧、すなわちグランド電位を選択することが好適であるが、このことは必須ではない。
【００２４】
図２と、図３の波形図３００とを参照して、波形３０２で示すようなライン２４０の信号の論理高がＳ１制御部で見られた場合、スイッチＳ１ａ及びＳ１ｂは、コンデンサＣ１及びＣ４の一端を、抵抗器Ｒ１及びＲ４を介してオン電圧源に接続する。これにより、コンデンサＣ１及びＣ４に充電電圧が供給され、その結果、左上ドライバ２０４及び右下ドライバ２１６に印加される電圧の上昇（ramp up）３０４が生じる。この電圧上昇３０４が各ドライバの閾値電圧３０６に到達すると、各ドライバがオンになる。
【００２５】
同時に、この論理高がＳ２制御部で見られた場合、スイッチＳ２ａ及びＳ２ｂをオフにする。これにより、左下ドライバ２０６及び右上ドライバ２１４の各閾値電圧２２６、２３４はオフ電圧に実質的に瞬間的に切り替わり、それにより、左下ドライバ及び右上ドライバが瞬時にオフになる。オフ電圧値は、図３に、オフ電圧３０８として示されている。抵抗器・コンデンサ直列回路Ｒ１Ｃ１及びＲ４Ｃ４の時間遅延機能により所定の遅延が生成された後、左上ドライバ２０４及び右下ドライバ２１６がオンになる。左上ドライバ２０４及び右下ドライバ２１６がオフになったとき、同じオフ−遅延−オン動作が行われ、抵抗器・コンデンサ直列回路Ｒ３Ｃ３及びＲ２Ｃ２の時間遅延機能により所定の遅延を生成した後に右上ドライバ２１４及び左下ドライバ２０６がオンになる。
【００２６】
この動作シーケンスにより、電圧波形３１０がＬＣＤフィルタ２０２に印加される。波形の全体図３００から、波形３０２として見られる信号入力が信号入力ライン２４０に印加されると、前記信号が論理高値になった場合に、タイミング回路Ｒ１Ｃ１及びＲ４Ｃ４のＲＣ時間定数に基づいてランプ電圧３０４が生成され始めるのを見ることができる。ランプ電圧が閾値３０６に達したら、ドライバ２０４及び２１６がオンになる。ライン２４０の信号入力電圧が論理低値になったとき、ドライバ２０４及び２１６は実質的に瞬時にオフになり、そして、タイミング回路Ｒ２Ｃ２及びＲ３Ｃ３の時間定数に基づいて別のタイミング機能が実施される。この時間間隔は、網掛け領域３１２で表されている。タイミング回路Ｒ２Ｃ２及びＲ３Ｃ３によるランプ電圧３１４が閾値３１６に達したとき、ドライバ２０６及び２１４はオンになり、信号入力ライン２４０の信号入力が再び論理高値になるとドライバ２０６及び２１４は実質的に瞬時にオフになる。ライン２４０への信号入力が繰り返される限り、このサイクルが繰り返される。
【００２７】
本発明では、駆動回路のスイッチング遅延を提供するためにＲＣタイミング回路を用いたが、これに限定しないが例えばデジタル回路などの他の種類の遅延生成回路を用いてもよいことは当業者には明らかであろう。
【００２８】
このようにして、ＬＣＤフィルタ２０２に印加される波形を、左側ドライバ２０４、２０６または右側ドライバ２１４、２１６が同時にオンになる期間が存在しないように変更することができ、それにより、シェード電源のグランドへのシャンティングを防止することができる。このことにより、従来の問題点である、電子部品に負担がかかることや電池が大きく消耗することを回避することができる。
【００２９】
本明細書において、本発明の特定の実施形態について詳細に説明してきたが、上述の説明を理解すれば、そのような実施形態の代替形態、変形形態及び等価形態を容易に作り出すことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、制限としてというよりも例としてのものであり、本発明は、当業者ならばすぐに分かるであろう本発明のそのような変更形態、変形形態及び／または追加形態を含めることを除外するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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