(57)【要約】  対象場の輝度を検出するように設けられた少なくとも２つの光センサを備えており、該センサが、角度依存性の相対感度（Ｓ0）に関して異なる特性を有している保護メガネ、保護ヘルメット、または保護マスクのための電気光学防眩装置。特に、少なくとも第１のセンサが、θ1＜４５°の狭い検出角度を有する第１のフォトダイオード（１）を備え、第２のセンサが、θ2＞４５°の広い検出角度を有する第２のフォトダイオード（２）を備える。液晶セルの光透過率を制御するための電子回路が、それぞれのフォトダイオード（１、２）によって発生する光電流（ｉ1、ｉ2）から差動電流（ｉΔ）を発生させる差動回路を備え、前記差動電流（ｉΔ）が、液晶セルを制御するための制御信号として機能する。
2014501935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのセンサと、少なくとも１つの液晶セル（ＬＣＤ１、ＬＣＤ２）の光の透過を制御するための電子回路と、を備えている保護メガネ、保護ヘルメット、または保護マスクのための電気光学防眩装置であって、前記少なくとも２つのセンサが、対象場の輝度［ｃｄ／ｍ2］を検出するための光センサ（Ｓ１、Ｓ２）であり、該センサ（Ｓ１、Ｓ２）が、角度依存性の相対感度（Ｓ0）に関して異なる特性を有することを特徴とする電気光学防眩装置。
【請求項２】
少なくとも第１の光センサ（Ｓ１）が、θ1＜４５°の検出角度を有し、少なくとも第２の光センサ（Ｓ２）が、θ2＞４５°の検出角度を有することを特徴とする、請求項１に記載の電気光学防眩装置。
【請求項３】
前記光センサ（Ｓ１、Ｓ２）は、異なる高屈折光学レンズが設けられたフォトダイオード（１、２）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の電気光学防眩装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの液晶セル（ＬＣＤ１、ＬＣＤ２）の透過を制御するための電子回路が、前記それぞれのセンサ（Ｓ１、Ｓ２）によって発生する光電流（ｉ1、ｉ2）から差動電流（ｉΔ）を発生させる差動回路を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気光学防眩装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの液晶セルの透過を制御するための電子回路が、前記差動電流（ｉΔ）を受け取り、かつ内部基準または外部基準を含む比較器（ＩＣ１、ＩＣ２）を備えていることを特徴とする、請求項４に記載の電気光学防眩装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの液晶セル（ＬＣＤ１、ＬＣＤ２）の透過を制御するための電子回路が、固定の透過値または可変の透過値のいずれかを発生させることができるように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の電気光学防眩装置。
【請求項７】
前記光の透過を制御するための電子回路が、恒久的に供給されるしきい値スイッチ（ＩＣ１）の助けによってオン／オフ切り換え可能であることを特徴とする、請求項１に記載の電気光学防眩装置。
【請求項８】
前記光の透過を制御するための電子回路が、フレームまたはそのソケットへと一体化され、すなわちフレームまたはソケットに入れられて（casted）いることを特徴とする、請求項１に記載の電気光学防眩装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電気光学防眩装置を動作させるための方法であって、角度依存性の相対感度（Ｓ0）に関して異なる特性を有している少なくとも２つのセンサによって発生する光電流（ｉ1、ｉ2）から電子差動回路（図１）の助けによって差動電流（ｉΔ）が発生し、前記センサは、輝度［ｃｄ／ｍ2］を測定し、前記差動電流（ｉΔ）が、少なくとも１つの液晶セルの光の透過を制御することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の電気光学防眩装置を備え、すなわち少なくとも２つのセンサ（Ｓ１、Ｓ２）および少なくとも１つの液晶セル（ＬＣＤ１、ＬＣＤ２）の光の透過を制御するための電子回路を備えている保護ゴーグル、保護ヘルメット、または保護マスクであって、前記少なくとも２つのセンサが、対象場の輝度［ｃｄ／ｍ2］を検出するための光センサであり、該センサが、角度依存性の相対感度（Ｓ0）に関して異なる特性を有することを特徴とする保護ゴーグル、保護ヘルメット、または保護マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の冒頭部分によれば保護メガネ、保護ヘルメット、または保護マスク用の電気光学防眩装置、ならびにそのような電気光学防眩装置を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような防眩装置は、例えばＥＰ−５５０’３８４またはＷＯ−０３／１０６０９７から周知であり、溶接マスクに好ましく使用されている。これらの防眩装置は、基本的に、少なくとも１つの液晶セルを有する光学フィルタ装置を備えており、その光透過率が、センサからの信号を所望の方法で使用する電子回路によって制御される。残念ながら、これらの防眩装置は、一般的に適用することが不可能であり、特定の用途のための複雑な電子機器が必要であることが分かっている。
【０００３】
干渉する作業場所の照明（例えば、ライトチューブ（light tube）によって発生する照明など）は、いわゆる「昼光フィルタ」によって或る程度は上手く抑制される。この「昼光フィルタ」は、センサに取り付けられ、約７００ｎｍ未満の波長のちらつく光を吸収する。
【０００４】
したがって、干渉を検出するために、すなわち干渉信号を有用な信号から分離し、使用される防眩シールドの液晶セルに特有の制御信号から取り除くために、光学センサおよび非光学センサを適切な組み合わせにて論理的および／または時間的に組み合わせることが、ＥＰ−０’５７９’０７６またはＵＳ−５，８８０，７９３によってすでに提案されている。これらの公知のすべての防眩装置は、主に赤外領域でのちらつきの検出、すなわち数ｋＨｚの素早い輝度変化を識別することに基づいている。したがって、使用される光センサは、対象場（object field）の照度（Ｌｕｘ）だけを常に検出する。
【０００５】
しかしながら、今日の溶接機製造業者の試みは、滑らかで可能なかぎり小さいトーチ火炎（torch flames）の生成を目指している。このために、従来のフィルタ装置はあまり適しておらず、輝度変化の認識性がさらに悪化する。したがって、公知の装置においては、センサの感度が高められるが、電子回路の複雑さおよび必要な電流の消費が増すだけでなく、意図しない防眩シールドの暗化を導く。
【０００６】
ゴーグルにおけるそのような防眩装置の好ましい使用が、ＷＯ−９５／２２０７４に示されている。そのようなゴーグルの機械的な構成は、複雑であり、望ましくない重い製品になる。特に、いくつかの相互に分離可能な部品に沿った電流誘導（current guidance）が、溶接技術の分野において公知のとおり、機械的および化学的な応力（衝撃、湿度など）の影響を受けやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、公知の防眩装置の欠点を克服することにあり、とりわけ静かで激しくない火炎の光においても、極端な条件下でも様々な用途に対して、複雑な電子機器を必要とすることなく安全に長期にわたって使用することができる防眩装置およびそのような防眩装置を動作させるための方法を生み出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的が、本発明によれば、請求項１の特徴を備える防眩装置によって達成され、特に対象場の輝度［ｃｄ／ｍ2］を検出するための少なくとも２つの光センサを備えており、これらのセンサが、以下では検出ローブとも称される角度依存性の相対感度（Ｓ0）に関して異なる特性を有している電気光学防眩装置によって達成される。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記光センサが、少なくとも狭い検出角度θ1＜４５°を有する第１のフォトダイオードと、広い検出角度θ2＞４５°を有する第２のフォトダイオードとを備える。好ましくは、フォトダイオードに、光学的に異なる屈折レンズが備えられる。
液晶セルの透過率を制御するための電子回路が差動回路を備え、差動回路がそれぞれのセンサによって発生する光電流から差動電流を発生させ、あるいは内部基準または外部基準を有する比較器へと制御信号として供給される差動信号を発生させる。
液晶セルの透過率を制御するための電子回路は、前記差動回路と前記比較器との間に分圧器を備えてもよいことが理解される。
【０００９】
この防眩装置の一実施の形態において、本発明によれば、前記比較器が電源へと恒久的に接続され、前記差信号が所定のしきい値に達した場合のみ、液晶セル駆動回路のための入力信号を発生させる。したがって、液晶セルの光の透過を制御するための電子回路が、自動的にオン／オフ切り換え可能であり、光の透過を制御するための電子回路の全体が、例えば少なくとも１つの液晶セルのフレームに入れられて（casted）いてもよい。
【００１０】
このような電気光学防眩装置を動作させるための本発明による方法は、角度依存性の相対感度に関して異なる特性を有している少なくとも２つの光センサによって発生する光電流から、差動電流が電子差動回路によって発生し、この差動電流が、液晶セルの光透過率を制御することを特徴とする。このようにして発生した電流が、内部基準または外部基準を備える比較器へと供給され、その信号が液晶セルの光透過率を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による防眩装置は、普遍的に使用することが可能であり、例えばろう付けのために金細工職人によって使用されるような作業用のサングラス、ゴーグル、あるいは金属工業において溶接に使用されるような溶接マスクに適している。特に、電源を含む電子機器の全体をフレームに入れられて（casted）いてもよく、したがって防眩装置が、あらゆる種類の機械的および化学的な損傷から保護される。少なくとも１つの液晶セルのための駆動回路が、所定のしきい値の信号が入手される場合のみ作動するため、機能性が長時間にわたって保証される。
【００１２】
以下で、実施の形態を、図面を参照しつつ、さらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による差動電流の発生および液晶セルの制御のための回路図を示している。
【図２】センサの相対感度の角度依存性に関する図を示している。
【図３】センサの光電流の角度依存性に関する図を示している。
【図４】本発明による防眩装置の好ましい実施形態の組み合わせ回路を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示した図が、光センサの電子配線の第１の単純な実施形態を示している。第１のフォトダイオード１を備える第１のセンサが、狭い検出角度θ1を有し、一方、第２のフォトダイオード２を備える第２のセンサが、広い検出角度θ2を有している。好ましい応用においては、狭い検出角度θ1が、約３０°であり、一方、広い検出角度θ2が、約１２０°である。これらの異なる検出角度は、市販のフォトダイオードの適切な選択および／またはそれらのフォトダイオードへの適切な光学レンズの取り付けによって、意図される用途に合わせて所望の方法で、当業者により調節され得る。異なる検出コーン（cone）またはローブ（lobe）を使用することによって、輝度［ｃｄ／ｍ2］が、異なる検出領域について検出される。フォトダイオード１および２を並列かつ反対向きに配置することによって、それらの光電流ｉ1、ｉ2が、減算的（subtractively）に重畳する。このようにして発生した信号が、導体６、７を介して比較器（ＩＣ１）へと供給され、比較器（ＩＣ１）が、液晶セル（ＬＣＤ）の光の透過を制御するための制御信号を発生させる。この比較器は、外部基準または内部基準に接続されることが理解される。
【００１５】
本発明に従って使用されるフォトダイオードの角度依存性の相対感度（Ｓ0）の典型的な特性は、図２の図から見て取ることができる。曲線１１が、狭い検出角度（θ1＜４５°）を有する第１のセンサＳ1の角度依存の推移を示している。この曲線は、０°〜１５°の半角範囲内においては相対感度Ｓ0が高いが、３０°を超える半角範囲内においては意味のある相対感度Ｓ0が存在しないことを示している。対照的に、広い検出角度（θ2＞４５°）を有する第２のセンサＳ2の相対感度Ｓ0についての曲線１２の推移は、０°〜１５°の半角範囲内において値がきわめて高く、これが９０°の半角範囲に向かって連続的に低下することを示している。
【００１６】
図３に示されている図が、センサＳ1、Ｓ2のそれぞれの光電流ｉ1、ｉ2の角度依存性を明らかにしている。光電流ｉ1の電流強度［μＡ］に関する曲線２１の推移は、狭い検出角度θ1を有する第１のセンサＳ1の角度依存性の相対感度Ｓ0についての図１における曲線１１の推移に実質的に対応している。光電流ｉ2の電流強度［μＡ］に関する曲線２２の推移が、広い検出角度θ2を有する第２のセンサＳ2の角度依存性の相対感度Ｓ0についての図１における曲線１２の推移に実質的に対応している。曲線２３が、これら２つの特性の減算的重畳（subtractive superposition）を示しており、照度［Ｌｕｘ］の代わりに輝度［単位面積当たりの光度、ｃｄ／ｍ2］を検出することによって、きわめて適切な制御信号が驚くほど簡単な方法で発生し得る。
【００１７】
本発明による装置の好ましい実施形態が、図４に示され、機能を明らかにする。電源として、標準的なボタン電池（ここでは、容量３０ｍＡｈのリチウム電池）が設けられる。他の電源（特に、太陽電池）を使用することもできるが、それらは通常より多くの空間を必要とし、したがってゴーグル、保護ヘルメット、またはマスクの元々の設計に大きな影響を及ぼすことが理解される。適切な内部基準または外部基準（輝度レベル）を使用することによって、比較器（ＩＣ１）がしきい値スイッチとして機能し、所定の輝度差において、この実施形態の第１の変形例においてはＬＣＤ駆動回路ＩＣ４による使用に向けて第２の比較器ＩＣ２によってさらに処理される制御信号を発生させる。したがって、比較器のしきい値が超過すると、少なくとも１つの液晶セルＬＣＤ１、ＬＣＤ２が既定の透過値に切り換わる。しきい値は、内部または外部の分圧器によって既定されており、透過値は液晶セルの用途に適応させている。これらの比較器ＩＣ１、ＩＣ２の使用によって達成される最小限の電力消費が、現時点において市販されているボタン電池において７年にも至る寿命をもたらし、すべての電子機器、すなわち電源、センサ、電子回路、および液晶セルの接点を完全かつ防水に入れることを可能にする。この実施形態の第２の変形例においては、差動電流ｉΔが、ＬＣＤ駆動回路ＩＣ４のためのクロック発生器として使用される演算増幅器ＩＣ３へと直接供給される。これは、輝度に依存して差動回路（図１）によって発生し、演算増幅器ＩＣ３を介して供給される電圧信号の助けによって、液晶セルＬＣＤ１、ＬＣＤ２の少なくとも一方の光の透過を連続的に調節できるようにする。
【００１８】
この所望の回路は、一方または他方の変形例について、当該分野の専門家によりピック・アンド・プレース（pick and place）ロボットの助けによって従来のプリント基板上に組み立てられ得、さらなる小型化ならびにコンパクトな様式で任意のソケットまたはフレームへの一体化が可能である。特に、少なくとも電源、２つのセンサ、および少なくとも１つの液晶セルの光の透過を制御するための電子回路が、この少なくとも１つの液晶セルのためのそのようなフレームまたはソケットに一体化される。これにより、本発明による防眩装置を、通常であれば電子機器を傷める多湿、腐食性、または他の環境において、長期にわたって使用することができる。特に、光学的な防眩を一体化された電子機器によって補うことを可能にし、外部の交換可能なレンズによってソケットまたはフレームへと堅固に取り付けられる防眩装置が達成され得る。そのような流行に合わせて設計されたゴーグル、ヘルメット、またはマスクの外側保護ガラスは、好都合にコーティングされ、防眩装置の繊細な液晶セルを解放するために上方へと枢動可能である。
【００１９】
作業場所の輝度の検出に基づく本発明によるこの装置およびその動作方法について、他の実施形態も当業者の通常の活動の範囲内である。
【００２０】
本発明の動作、構成、および利点が、本明細書および添付の図面から当業者にとって直ちに明らかであり、とりわけこの装置が、恒久的に機能し、広く適用可能であり、すなわち例えば宝石類のろう付けや、レールまたは船体の酸素アセチレン溶接のための作業用ゴーグルなど、サングラスにおける使用に良好に適することを、理解すべきである。必要とされる最大５または６までの保護レベル、すなわち約１％の光透過率を、追加の増幅器によって容易に達成することができる。例えば低いちらつき周波数の抑制や、特に比較的高速であり、エネルギ消費が多く、さらには／あるいは広帯域である増幅器など、上述の電子機器に関する困難が、本発明によって解消される。
【図１】
2014501935.tif 000003
【図２】
2014501935.tif 000004
【図３】
2014501935.tif 000005
【図４】
2014501935.tif 000006
【国際調査報告】
2014501935.tif 000007
2014501935.tif 000008
2014501935.tif 000009
2014501935.tif 000010