專利名稱：自動變暗濾光器設(shè)備和方法
自動變暗濾光器設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
自動變暗濾光器通常布置在保護(hù)裝置(如頭部裝備或眼部裝備)上，以期保護(hù)免 遭高強(qiáng)度光的傷害。自動變暗濾光器通常包括能夠呈現(xiàn)暗狀態(tài)和亮狀態(tài)的遮光器，以及能 夠使遮光器在高強(qiáng)度光下呈現(xiàn)暗狀態(tài)并且未在高強(qiáng)度光下時(shí)呈現(xiàn)亮狀態(tài)的遮光器控制系 統(tǒng)。自動變暗濾光器和相關(guān)設(shè)備在(例如)授予Fergason等人的美國專利5，208，688、 授予Fergason的美國專利5，248，880、授予Hamilton等人的美國專利6，070，264、授 予Hamilton和Scott的美國專利6，881，939以及授予McLear和Gerfin的美國專利 7，008，055中有所描述。

發(fā)明內(nèi)容
自動變暗濾光器通常被設(shè)計(jì)為對入射光強(qiáng)度的變化表現(xiàn)出快速響應(yīng)，以保護(hù)用戶 的視力，特別是在涉及間歇性暴露于高強(qiáng)度光的操作中。申請人已確定，某些用戶會認(rèn)為此 類快速突然的光轉(zhuǎn)變是不可取的，尤其是在經(jīng)歷多個(gè)此類轉(zhuǎn)變的條件下。因此本文公開了 能夠避免遮光器從暗狀態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)榱翣顟B(tài)的自動變暗濾光器設(shè)備。本文所公開的自動變暗濾光器設(shè)備具有能夠呈現(xiàn)暗狀態(tài)、亮狀態(tài)和至少一種中間 狀態(tài)的可轉(zhuǎn)換遮光器。自動變暗濾光器設(shè)備還包括遮光器控制系統(tǒng)，該遮光器控制系統(tǒng)可 操作地連接到遮光器并且具有能夠至少檢測“高”輸入(信號)和“低”輸入的檢測器，其 中“高”輸入表征高強(qiáng)度的入射光，“低”輸入表征低強(qiáng)度的入射光?？刂葡到y(tǒng)被構(gòu)造為如果控制系統(tǒng)檢測到從低輸入到高輸入的變化則迅速將遮光 器轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)，以及在繼續(xù)檢測到高輸入時(shí)將遮光器維持在暗狀態(tài)。控制系統(tǒng)還被構(gòu)造 為如果控制系統(tǒng)檢測到從高輸入到低輸入的變化則將遮光器轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)還 被構(gòu)造為將遮光器在中間狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段T1,除非在時(shí)間段T1中檢測到從低輸入到 高輸入的變化，在這種情況下控制系統(tǒng)會立即將遮光器轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)。如果在時(shí)間段T1結(jié) 束時(shí)，控制系統(tǒng)檢測到低輸入，控制系統(tǒng)會將遮光器轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)。遮光器從暗狀態(tài)到亮狀態(tài)的此類逐步變化(即通過在從暗狀態(tài)到亮狀態(tài)的轉(zhuǎn)變 中將遮光器在中間狀態(tài)下維持時(shí)間段T1而實(shí)現(xiàn))可以將用戶會覺察到的由于從暗狀態(tài)到 亮狀態(tài)的突然轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致的任何不適最小化。在用戶暴露于間歇性高強(qiáng)度光的應(yīng)用(如諸 如焊接之類的操作，特別是點(diǎn)焊接，其中有頻繁的短暫中斷)中，此類中間狀態(tài)的使用是特 別有益的。在此類情況下，遮光器并非在每次中斷期間完全從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)，而是可 以僅從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)，從而將任何覺察到的不適最小化，這種不適可能是由經(jīng)歷 遮光器不透明度的此類重復(fù)的完全變化所引起的。在一個(gè)實(shí)施例中，遮光器控制系統(tǒng)被構(gòu)造為使得在檢測到從高輸入到低輸入的變 化時(shí)，將遮光器在暗狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段T2。如果在時(shí)間段T2結(jié)束時(shí)，控制系統(tǒng)仍然檢 測到低輸入，則控制系統(tǒng)會將遮光器轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。然后控制系統(tǒng)會如上所述將遮光器 維持在中間狀態(tài)，并且在時(shí)間段T1中檢測到高輸入的變化時(shí)將遮光器轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)，或者 在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)仍然檢測到低輸入則在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)將遮光器轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)。
在一個(gè)方面，本文公開了通過使用可操作地連接到遮光器并且能夠至少檢測高輸 入和低輸入以及兩者間變化的遮光器控制系統(tǒng)，從而控制能夠呈現(xiàn)亮狀態(tài)、暗狀態(tài)和至少 一種中間狀態(tài)的可轉(zhuǎn)換遮光器的方法，該方法包括i)如果檢測到從高輸入到低輸入的變 化，則將遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)；ii)如果在時(shí)間段T1中繼續(xù)檢測到低輸入，則將 遮光器在中間狀態(tài)維持預(yù)定時(shí)間段T1，，時(shí)間段T1為至少約100毫秒；iii)如果在時(shí)間段T1 結(jié)束時(shí)檢測到低輸入，則在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)將遮光器從中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)；并且a)如 果檢測到從低輸入到高輸入的變化，則將遮光器轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)，b)如果繼續(xù)檢測到高輸入， 則將遮光器維持在暗狀態(tài)。在本方法的另一個(gè)實(shí)施例中，步驟i)包括如果檢測到從高輸入 到低輸入的變化則將遮光器在暗狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段T2，時(shí)間段T2大于約20毫秒，然后 將遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。在本方法的另一個(gè)實(shí)施例中，至少步驟i)、a)和b)在 遮光器暴露于間歇性高強(qiáng)度光的過程中重復(fù)執(zhí)行。在另一方面，本文公開了具有能夠呈現(xiàn)暗狀態(tài)、亮狀態(tài)和至少一種中間狀態(tài)的可轉(zhuǎn)換遮光器的自動變暗濾光器設(shè)備；以及可操作地連接到遮光器并且能夠至少檢測高輸入 和低輸入以及兩者間變化的遮光器控制系統(tǒng)，其中遮光器控制系統(tǒng)被構(gòu)造為如果檢測到 從高輸入到低輸入的變化，則將遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)；如果在時(shí)間段T1中繼續(xù) 檢測到低輸入，則將遮光器在中間狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段T1,時(shí)間段T1為至少約100毫秒； 如果在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)檢測到低輸入，則在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)將遮光器從中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為亮 狀態(tài)；如果檢測到從低輸入到高輸入的變化，則將遮光器轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)；如果繼續(xù)檢測到 高輸入，則將遮光器維持在暗狀態(tài)。在本設(shè)備的又一個(gè)實(shí)施例中，遮光器控制系統(tǒng)被構(gòu)造為 如果檢測到從高輸入到低輸入的變化，則將遮光器在暗狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段τ2，時(shí)間段 T2大于約20毫秒，然后將遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。在以下具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明的這些方面和其他方面將顯而易見。然而，在任何 情況下，都不應(yīng)將上述發(fā)明內(nèi)容理解為是對要求保護(hù)的主題的限制，該主題僅受所附權(quán)利 要求書的限定，并且在審查期間可以進(jìn)行修改。


圖1為安裝在保護(hù)罩上的自動變暗濾光器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。圖2為自動變暗濾光器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的框圖。圖3為示出自動變暗濾光器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備機(jī)能和方法的流程圖。圖4為示出自動變暗濾光器設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備機(jī)能和方法的流程圖。圖5示出了自動變暗濾光器設(shè)備的操作。各附圖中的類似附圖標(biāo)記表示類似的元件。除非另外指明，否則本文檔中的所有 圖形和繪圖均未按比例繪制并且被選擇用于示出本發(fā)明的不同實(shí)施例。特別是，各個(gè)組件 的尺寸僅用于展示性目的，并且不應(yīng)從繪圖推斷各個(gè)組件的尺寸之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式盡管在本公開中可能使用了像“頂部”、“底部”、“上面”、“下面”、“前面”、“后面”、 “第一”、“第二”等術(shù)語，但是應(yīng)該理解這些術(shù)語僅在它們相對的含義下使用。本文公開了自動變暗濾光器設(shè)備和操作方法。此類自動變暗濾光器設(shè)備可以包含 在保護(hù)頭部裝備中，例如，包含在圖1所示頭罩(如安全頭罩，也被稱為頭盔)10中。頭罩10包括頭罩主體12和頭罩主體12中的自動變暗濾光器設(shè)備14。自動變暗濾光器設(shè)備14 包括設(shè)置到位以防止電磁輻射(如可見光、UV光、IR等)的可轉(zhuǎn)換遮光器20。優(yōu)選的是， 遮光器20定位在頭罩主體12中，以使得在用戶佩帶頭罩時(shí)頭罩位于佩帶者的眼睛的正前 方。在各種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)自動變暗濾光器設(shè)備14可以提供于其他任何合適的設(shè)備或制品中以及用于其他應(yīng)用。例如，除了圖1所示的完全覆蓋的頭罩，自動變暗濾光 器設(shè)備14還可以作為保護(hù)性眼部裝備(如護(hù)目鏡)的一部分而提供。或者，自動變暗濾光 器設(shè)備14可以在手持裝置中提供。或者，自動變暗濾光器設(shè)備14可以在允許對房間、外殼、 機(jī)械空間等進(jìn)行檢測的窗口或小孔中提供，其中可能存在高強(qiáng)度光。自動變暗濾光器設(shè)備14可以結(jié)合工業(yè)操作使用，例如焊接(如弧焊接、噴槍焊接、 乙炔焊接)、切割(如激光切割、乙炔切割)、硬釬焊、焊接等等。它還可以結(jié)合涉及高強(qiáng)度 光的醫(yī)療過程(如激光手術(shù)、除毛、去除紋身、牙科用樹脂的光固化等)使用。還可以用于 很多其他用途。參照圖2的框圖，自動變暗濾光器設(shè)備14至少具有可轉(zhuǎn)換遮光器20以及具有檢 測器18的遮光器控制系統(tǒng)16。在一個(gè)實(shí)施例中，自動變暗濾光器設(shè)備14被構(gòu)造為阻擋高強(qiáng)度光。在該上下文 中，“光”是指波長可能能夠傷害用戶眼部或?qū)е掠脩粲X察到不適的電磁輻射。在該上下文 中，此類光包括至少可見光，并且還可以包括紅外線和/或紫外線輻射，無論此類輻射是否 會被用戶覺察。在該上下文中，“高強(qiáng)度”光是指以可能能夠傷害用戶眼部或?qū)е掠脩粲X察 到不適的強(qiáng)度存在的光(如諸如弧焊接機(jī)之類的設(shè)備發(fā)射的光)。術(shù)語“可轉(zhuǎn)換遮光器”(也被稱為透鏡或?yàn)V光器)表示可以可控制地影響通過遮 光器所透射的電磁能的強(qiáng)度的設(shè)備。在各種實(shí)施例中，遮光器20可以具有一個(gè)或多個(gè)液 晶層。在其他實(shí)施例中，遮光器20可以具有液晶層和偏振濾光器的組合，如(例如)授予 Magnusson等人的美國專利申請公開2006/0203148A1中所述。在其他實(shí)施例中，遮光器20 可以使用電致變色材料構(gòu)造?？赊D(zhuǎn)換遮光器20能夠呈現(xiàn)暗狀態(tài)、亮狀態(tài)和至少一種中間狀態(tài)，并且能夠在其間 轉(zhuǎn)換。在該上下文中，暗狀態(tài)是指遮光器處于其中大多數(shù)入射光被阻擋的幾乎不透明狀態(tài)。 因此，僅在入射光具有高強(qiáng)度的情況下才會有光穿過遮光器。亮狀態(tài)是指遮光器處于(低 強(qiáng)度)環(huán)境光能夠穿過遮光器的幾乎清澈或透明的狀態(tài)。中間狀態(tài)是指遮光器處于亮狀態(tài) 和暗狀態(tài)之間的不透明狀態(tài)。中間狀態(tài)是遮光器20僅保持有限時(shí)間段(每個(gè)時(shí)間段不長 于預(yù)定時(shí)間長度T1，如本文稍后的詳細(xì)討論)的過渡狀態(tài)。如上文所述，中間狀態(tài)的一個(gè)目 的是當(dāng)遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)時(shí)提供逐步轉(zhuǎn)變。(通常，遮光器從亮狀態(tài)轉(zhuǎn)換為暗狀 態(tài)時(shí)不使用中間狀態(tài)，因?yàn)槌鲇趯Π踩目紤]，該轉(zhuǎn)變應(yīng)盡可能快地發(fā)生。)遮光器20在各種狀態(tài)下透射的入射光的量可以通過各種方式表征。本領(lǐng)域中常 用的一種方法是遮光器的可見光透射率。在各種實(shí)施例中，遮光器20被構(gòu)造為在處于暗狀 態(tài)時(shí)表現(xiàn)出小于約0.5%、小于約0. 或小于約0. 05%的可見光透射率；并且在處于亮狀 態(tài)時(shí)表現(xiàn)出大于約10%、大于約20%或大于約50%的可見光透射率。在各種實(shí)施例中，處 于中間狀態(tài)的遮光器20的可見光透射率可以小于約10%、小于約5%或小于約2%，并且可 以大于約0.5%、大于約或大于約1.5%。也可以是其他范圍。無論選擇的范圍如何，對于給定的遮光器20，處于中間狀態(tài)的遮光器的可見光透射率始終高于處于暗狀態(tài)的遮光器 的可見光透射率并且低于處于亮狀態(tài)的遮光器的可見光透射率。遮光器20的性能還可以用同樣在本領(lǐng)域中被熟知的遮光系數(shù)來表征。因此，在各 種實(shí)施例中，處于暗狀態(tài)的遮光器20可以表現(xiàn)出大于約8、大于約10或大于約12的遮光系 數(shù)；并且在處于清澈狀態(tài)時(shí)可以表現(xiàn)出小于約5、小于約4或小于約3的遮光系數(shù)。在各種 實(shí)施例中，處于中間狀態(tài)的遮光器20的遮光系數(shù)可以小于約8、小于約7或小于約6，并且 可以大于約3、大于約4或大于約5。(無論選擇的范圍如何，對于給定的遮光器20，處于中 間狀態(tài)的遮光器的遮光系數(shù)始終高于處于亮狀態(tài)的遮光器的遮光系數(shù)并且低于處于暗狀 態(tài)的遮光器的遮光系數(shù)。)遮光器20能夠可控制地阻擋可見光。遮光器20還可能能夠可調(diào)整地(可控制地) 阻擋紅外線輻射和/或紫外線輻射?；蛘撸梢蕴峁┦冀K(通過吸收、反射、散射或一些其 他機(jī)制)阻擋此類輻射的組件(如遮光器20中的添加物和/或光路中單獨(dú)的層)。例如， 紫外阻隔涂層、紅外阻隔涂層、干涉濾光器等等可以作為遮光器20的一部分或在其之外以 添加的形式作為自動變暗濾光器設(shè)備14的一部分提供。自動變暗濾光器設(shè)備14具有可操作地連接到(如能夠通過連接19將控制信號施 加到)遮光器20的遮光器控制系統(tǒng)16。因此，遮光器控制系統(tǒng)16可以通過使用任何便利 的控制信號在各種狀態(tài)(亮、暗和中間)之間轉(zhuǎn)換遮光器20 ；例如，通過改變施加到遮光器 20的電壓。遮光器控制系統(tǒng)16施加的控制信號(如電壓)發(fā)生變化后，遮光器20通常表 現(xiàn)出小于一毫秒的亮到暗轉(zhuǎn)變響應(yīng)時(shí)間，以及約數(shù)毫秒的暗到亮轉(zhuǎn)變響應(yīng)時(shí)間。施加恒定 值的控制信號時(shí)，遮光器20通常表現(xiàn)出相對恒定的透光率。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，遮光器 20在遮光器20保持中間狀態(tài)的時(shí)間段1\中具有相對恒定的透光率(如采用可見光透射率、 遮光系數(shù)等測得的透光率)。遮光器控制系統(tǒng)16具有輸入檢測器18。檢測器18能夠至少檢測代表存在高光 強(qiáng)度的“高”輸入、代表不存在高光強(qiáng)度的“低”輸入、從高到低輸入的變化，以及從低到高輸 入的變化。檢測器18還能夠與遮光器控制系統(tǒng)16的其他組件就此類高和低輸入以及兩者 間變化的檢測結(jié)果進(jìn)行通信。這樣，當(dāng)本公開中使用例如檢測高輸入、檢測低輸入、檢測從 高輸入到低輸入的變化等表述時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，這些檢測通過控制系統(tǒng)16的檢測器18完成。在各種實(shí)施例中，檢測器18可以位于物理上靠近遮光器控制系統(tǒng)16的一些或所 有其他組件(硬件等)的地方，也可以位于物理上遠(yuǎn)離一些或所有其他組件的地方。無論 如何，檢測器18根據(jù)系統(tǒng)16的機(jī)能的需要通過連接17 (可以為專用線纜、光纖、無線連接 等)與系統(tǒng)16的其他組件通信。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測器18能夠直接檢測高強(qiáng)度的入射光(如檢測器18具有光 感設(shè)備，包括但不限于光電二極管、光電晶體管等)。在該實(shí)例中，“高輸入”是指檢測器18 直接感測高強(qiáng)度的入射光。(在此類實(shí)施例中，優(yōu)選將檢測器18放置在緊鄰遮光器20的位 置，以使得檢測器18上入射的光密切表示遮光器20上入射的光)。在可供選擇的實(shí)施例中，檢測器18能夠間接檢測高光強(qiáng)度。在這類情況下，高輸 入可以包括表征存在高光強(qiáng)度的輸入。在具體實(shí)施例中，檢測器18與(可能的)發(fā)光設(shè)備 50通信，并且能夠從設(shè)備50接收表示設(shè)備50處于可能發(fā)射高光強(qiáng)度的狀態(tài)(如已通電并 且正在運(yùn)行)的高輸入。在該上下文中，高輸入可以包括通過連接53(專用線纜、光纖、無線連接、IR信號、射頻廣播等等)發(fā)送的、可以由檢測器18接收并且表示設(shè)備50處于可能 發(fā)射高光強(qiáng)度的狀態(tài)的任何信號。在此類設(shè)置中，發(fā)光設(shè)備50可以包括能夠通過連接53 與檢測器18執(zhí)行此類通信的通信單元52。如果需要，此類設(shè)置可以包括提供雙向通信以使 得設(shè)備50能夠在設(shè)備50發(fā)光之前從自動變暗濾光器設(shè)備14接收設(shè)備14處于工作狀態(tài)的 確認(rèn)信息。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)16可以使用兩類檢測(直接感測高強(qiáng)度光，以及接收發(fā)光 設(shè)備50發(fā)送的信號)。檢測器18還能夠檢測“低”輸入。在各種實(shí)施例中，低輸入可以正向檢測，或者可 以負(fù)向檢測。在包含直接的正向檢測的實(shí)施例中，檢測器18可以具有能夠檢測低強(qiáng)度光的 存在的光敏設(shè)備。在包含間接正向檢測的可供選擇的實(shí)施例中，檢測器18可以具有可以從 發(fā)光設(shè)備50接收“低”輸入(即來自設(shè)備50、表明設(shè)備50未發(fā)射高強(qiáng)度光的信號)的通信 設(shè)備。在包含負(fù)向檢測低輸入的實(shí)施例中，低輸入可以包括高輸入的不存在(即未直接 檢測到低強(qiáng)度的入射光而是從高輸入的不存在來推斷)。在包含直接負(fù)向檢測的實(shí)施例中， 低輸入的檢測可以包括檢測器18未檢測到高強(qiáng)度光(例如，如果檢測器18被構(gòu)造為僅能 夠檢測高于特定閾值強(qiáng)度的光)。在包含間接負(fù)向檢測的可供選擇的實(shí)施例中，低輸入的檢 測可以包括檢測器18未檢測到來自設(shè)備50的、表示設(shè)備50正在發(fā)射高強(qiáng)度光的信號。在各種實(shí)施例中，檢測器18被構(gòu)造為連續(xù)或間歇性地監(jiān)測輸入。如果采用間歇性 監(jiān)測，優(yōu)選的是以足夠高的頻率進(jìn)行以確保設(shè)備14能夠足夠快速地響應(yīng)。遮光器控制系統(tǒng)16被構(gòu)造為(通過檢測器18)檢測高或低輸入以及兩者間的變 化，并且相應(yīng)地控制遮光器20。即系統(tǒng)16被構(gòu)造為以通過連接19向遮光器20發(fā)送控制 信號(如電壓)的方式，在各種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換遮光器20和/或?qū)⒄诠馄?0在特定的狀態(tài) 下維持預(yù)定的時(shí)間或不確定的時(shí)間，如本文所詳細(xì)描述。根據(jù)完全執(zhí)行系統(tǒng)16的機(jī)能的需 要，遮光器控制系統(tǒng)16還可以(除了檢測器18外)包括各種硬件、電子設(shè)備、軟件和/或 固件組件、集成電路、電源等。在各種實(shí)施例中，遮光器控制系統(tǒng)16可以位于遮光器20附 近(如包含在相同物理箱體或殼體中)；或者，遮光器控制系統(tǒng)16可以位于物理上遠(yuǎn)離遮 光器20的地方。在任一情況下，遮光器控制系統(tǒng)16均通過連接19 (可以為專用線纜、光纖、 無線連接等)可操作地連接到遮光器20。遮光器控制系統(tǒng)16能夠執(zhí)行多種操作。這些操作參照圖3和4所示流程圖有所 描述。這些流程圖僅為示例性演示，有助于理解對于本發(fā)明來說可以使用的和有用的流程。 產(chǎn)生相同或相似功能結(jié)果的相似或其他流程的其他演示也是可能的。在這些流程圖中，矩形符號示出了系統(tǒng)16的輸入_檢測/遮光器_控制操作。例 如，矩形符號中的“低輸入”標(biāo)簽是指系統(tǒng)16剛檢測到(通過檢測器18)或繼續(xù)檢測到低 輸入。橢圓形符號表示系統(tǒng)16將遮光器20轉(zhuǎn)換到和/或維持的狀態(tài)，以作為輸入_檢測 /遮光器-控制操作的結(jié)果。菱形符號示出了遮光器控制系統(tǒng)16的等待操作。此類等待操作可以包括等待預(yù) 定(即指定)時(shí)間段(如“等待T/’或“等待τ2”)；或者等待不確定的時(shí)間段(如“等待”， 沒有指定的時(shí)間)。菱形符號還包括系統(tǒng)16可以根據(jù)檢測器18提供的輸入及其變化而遵 循的決策制定路徑。可以在確定的時(shí)間段(如T1或T2)中或結(jié)束時(shí)遵循此類決策制定路徑；或者在不確定的時(shí)間段中遵循，這將在下文中說明。參照圖3，系統(tǒng)16可以執(zhí)行的一個(gè)操作111是，(通過檢測器18)檢測到從高輸入 到低輸入的變化時(shí)，系統(tǒng)16立即將遮光器20轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)。(在該上下文中，“立即”是指 與遮光器允許的響應(yīng)時(shí)間一樣快。對于多個(gè)遮光器，此類響應(yīng)時(shí)間通常小于一毫秒。)執(zhí)行 操作111后，連續(xù)檢測到高輸入時(shí)，系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作112，其中遮光器20在連續(xù)檢測到 高輸入的不確定時(shí)間中維持暗狀態(tài)。如果，在等待操作Il2中，系統(tǒng)16檢測到從高輸入到低輸入的變化，則系統(tǒng)16執(zhí) 行操作121并將遮光器20轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。執(zhí)行操作121后，系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作122， 其中系統(tǒng)16將遮光器20在中間狀態(tài)下保持預(yù)定時(shí)間長度1\。如果在等待操作122的時(shí)間 長度T1中的任何時(shí)間檢測到從低輸入到高輸入的變化，則系統(tǒng)16終止等待操作122并執(zhí) 行操作111以及將遮光器20轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)，如上文所述?；蛘?，如果在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)仍 然檢測到低輸入，則系統(tǒng)16執(zhí)行如下所述的操作131。在各種實(shí)施例中，預(yù)定時(shí)間段T1的長度為至少約100毫秒、至少約300毫秒或至 少約500毫秒長。在各種實(shí)施例中，時(shí)間段T1為至多約3. 0秒、至多約2. 0秒或至多約1. 0 秒長。在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間段T1是恒定的。在另一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間段T1是可由自動變 暗濾光器設(shè)備14的用戶進(jìn)行調(diào)節(jié)的(如通過構(gòu)建到系統(tǒng)16中的轉(zhuǎn)換器或控件)。在又一 個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間段T1是可由系統(tǒng)16進(jìn)行調(diào)節(jié)的。例如，系統(tǒng)16可以具有可以監(jiān)測高強(qiáng)度 光入射的中斷時(shí)間平均長度并相應(yīng)調(diào)節(jié)T1的邏輯電路。在具體的例子中，如果系統(tǒng)16確 定平均中斷時(shí)間長度為約一秒，則T1可以設(shè)置為一秒或超過一秒。操作131 (系統(tǒng)16在時(shí)間長度T1結(jié)束時(shí)繼續(xù)檢測到低輸入時(shí)執(zhí)行)將遮光器20 轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)。執(zhí)行操作131后，繼續(xù)檢測到低輸入時(shí)，系統(tǒng)16將執(zhí)行等待操作132并將 遮光器20維持在亮狀態(tài)。這種狀態(tài)將繼續(xù)維持，直到檢測到從低輸入到高輸入的變化(在 該情況下，會執(zhí)行上述操作111)，或者自動變暗濾光器設(shè)備14會被關(guān)閉(圖3中未示出)。 自動變暗濾光器設(shè)備14的操作還可以包括通電操作，圖3中也未示出。系統(tǒng)16的機(jī)能的可供選擇的實(shí)施例以示例的方式在圖4中示出。在該實(shí)施例中， 系統(tǒng)16的工作方式大致與圖3的實(shí)施例的方式相似，其中增加了操作141和142。特別地， 在等待操作112中，如果系統(tǒng)16檢測到從高輸入到低輸入的變化，系統(tǒng)16會執(zhí)行操作141 并使遮光器20維持在暗狀態(tài)(而不是如同圖3的實(shí)施例那樣執(zhí)行操作121并將遮光器轉(zhuǎn) 換為中間狀態(tài))。執(zhí)行操作141后，繼續(xù)檢測到低輸入時(shí)，系統(tǒng)16會執(zhí)行等待操作142，其 中系統(tǒng)16將遮光器20在暗狀態(tài)下保持預(yù)定的時(shí)間長度T2。如果在時(shí)間長度T2中的任何 時(shí)間檢測到從低輸入到高輸入的變化，系統(tǒng)16會終止等待操作142并執(zhí)行操作111 (將遮 光器20維持在暗狀態(tài))?；蛘?，如果在時(shí)間段T2結(jié)束時(shí)仍然檢測到低輸入，系統(tǒng)16會執(zhí)行 操作121并將遮光器20轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。執(zhí)行操作121后，系統(tǒng)16的機(jī)能會如圖3的實(shí) 施例中所述繼續(xù)。提供等待時(shí)間T2使得在檢測到高強(qiáng)度光停止后遮光器20在暗狀態(tài)下維持時(shí)間段T20該延遲時(shí)間段可以結(jié)合上述等待時(shí)間T1，從而為用戶提供進(jìn)一步的有益效果。在各種 實(shí)施例中，T2可以為至少約20毫秒、至少約40毫秒或至少約60毫秒。在各種實(shí)施例中，T2 可以為至多約150毫秒、至多約120毫秒或至多約90毫秒。在遮光器控制系統(tǒng)16使用自動變暗濾光器14來阻擋高強(qiáng)度光的機(jī)能中，上述任何或所有各操作可以執(zhí)行多次。此類操作的發(fā)生率、順序和/或持續(xù)時(shí)間可以根據(jù)被阻擋的光的性質(zhì)而有差別(例如，根據(jù)間歇性焊接操作過程中發(fā)生的中斷的頻率和長度)。例 如，如果發(fā)生高強(qiáng)度光的重復(fù)中斷，并且此類中斷的持續(xù)時(shí)間短于時(shí)間段T1,則可以重復(fù)執(zhí) 行操作111/112和操作121/122 (如同操作141/142)，并且操作131僅在遇到長于T1的中 斷時(shí)(例如，在焊接步驟結(jié)束時(shí))執(zhí)行。此類示例性操作順序在下面的實(shí)例中有所描述。在一個(gè)實(shí)施例中，自動變暗濾光器設(shè)備14可以被構(gòu)造為使得用戶能夠在兩種模 式之間進(jìn)行選擇以操作設(shè)備14，在其中一種模式下如果檢測到從高輸入到低輸入的變化則 將遮光器20從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)，而在另一種模式下如果檢測到從高輸入到低輸入 的變化則將遮光器從暗狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)(在轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)之前不轉(zhuǎn)換為并維持在 中間狀態(tài))。例如，可以在遮光器控制系統(tǒng)16中提供允許進(jìn)行此類選擇的轉(zhuǎn)換器或其他控 制機(jī)構(gòu)。將通過以下實(shí)例更加完整地展示本發(fā)明。實(shí)例自動變暗濾光器設(shè)備14的操作以示例性的方式在圖5中示出。在該圖中，X軸代 表時(shí)間(單位未示出)，Y軸代表遮光器20的透光率(單位未示出)。(Y軸的刻度僅為了 進(jìn)行示意性的說明，并非意圖表示遮光器20在各種狀態(tài)下的透射比/不透明度之間的定量 關(guān)系。圖5中整個(gè)頂部的標(biāo)題表示高強(qiáng)度發(fā)光設(shè)備50 (在這種情況下，為焊接設(shè)備)在各 個(gè)時(shí)間的狀態(tài)。圓圈符號表示遮光器20在各個(gè)時(shí)間的狀態(tài)(亮、暗或中間，如圖例所示)。 編號對應(yīng)于遮光器控制系統(tǒng)16執(zhí)行的各種操作(參照圖3和4)。應(yīng)該指出的是，盡管圖5 中的某些操作(如111、121和131)被示出為“瞬時(shí)發(fā)生”(如由垂直線段表示)，但這樣表 示的目的是為了便于顯示。在自動變暗濾光器14的實(shí)際操作中，這些操作將根據(jù)遮光器的 響應(yīng)時(shí)間發(fā)生，如本文之前所述。 圖5中從左到右進(jìn)行，在起點(diǎn)(Ttl)，設(shè)備50處于空閑狀態(tài)(不發(fā)光)并且遮光器20 處于亮狀態(tài)。(參照圖4，遮光器控制系統(tǒng)16在該點(diǎn)檢測到低輸入并執(zhí)行等待操作132。)在時(shí)間Ta，設(shè)備50發(fā)射高強(qiáng)度光，因此系統(tǒng)16檢測到從低輸入到高輸入的變化， 導(dǎo)致系統(tǒng)16執(zhí)行操作111，從而將遮光器20轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作 112，在此期間遮光器20維持暗狀態(tài)。在時(shí)間Tb，設(shè)備50停止發(fā)射高強(qiáng)度光，因此系統(tǒng)16檢測到從高輸入到低輸入的變 化，導(dǎo)致系統(tǒng)16執(zhí)行操作141 (其中遮光器20維持暗狀態(tài))，然后執(zhí)行等待操作142 (其中 遮光器20維持暗狀態(tài))。在時(shí)間段T2結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)16仍然檢測到低輸入，因此系統(tǒng)16執(zhí) 行操作121，從而將遮光器20轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作122。在時(shí)間 T。(未經(jīng)過等待時(shí)間T1)，設(shè)備50恢復(fù)發(fā)射高強(qiáng)度光并且系統(tǒng)16檢測到從低輸入到高輸入 的變化，因此系統(tǒng)16執(zhí)行操作111，從而將遮光器20轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待 操作112，在此期間遮光器20維持暗狀態(tài)。在時(shí)間Td，設(shè)備50再次停止發(fā)射高強(qiáng)度光，因此系統(tǒng)16檢測到從高輸入到低輸入 的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)16執(zhí)行操作141 (其中遮光器20維持暗狀態(tài))，然后執(zhí)行等待操作142 (其 中遮光器20維持暗狀態(tài))。在時(shí)間段T2結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)16仍然檢測到低輸入，因此系統(tǒng)16 執(zhí)行操作121，從而將遮光器20轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作122。在時(shí)間 Te (未經(jīng)過等待時(shí)間T1)，設(shè)備50恢復(fù)發(fā)射高強(qiáng)度光，并且系統(tǒng)16檢測到從低輸入到高輸入 的變化，因此系統(tǒng)16執(zhí)行操作111，從而將遮光20轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作112，在此期間遮光器20維持暗狀態(tài)。在時(shí)間Tf，設(shè)備50再次停止發(fā)射高強(qiáng)度光，因此系統(tǒng)16檢測到從高輸入到低輸入的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)16執(zhí)行操作141 (其中遮光器20維持暗狀態(tài))，然后執(zhí)行等待操作142 (其 中遮光器20維持暗狀態(tài))。在時(shí)間段T2結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)16仍然檢測到低輸入，因此系統(tǒng)16 執(zhí)行操作121，從而將遮光器20轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作122。在時(shí)間 Tg(未經(jīng)過等待時(shí)間T1)，設(shè)備50恢復(fù)發(fā)射高強(qiáng)度光并且系統(tǒng)16檢測到從低輸入到高輸入 的變化，因此系統(tǒng)16執(zhí)行操作111，從而將遮光器20轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待 操作112，在此期間遮光20維持暗狀態(tài)。在時(shí)間Th，設(shè)備50再次停止發(fā)射高強(qiáng)度光，因此系統(tǒng)16檢測到從高輸入到低輸入 的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)16執(zhí)行操作141 (其中遮光器20維持暗狀態(tài))，然后執(zhí)行等待操作142 (其 中遮光器20維持暗狀態(tài))。在時(shí)間段T2結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)16仍檢測到低輸入，因此系統(tǒng)16執(zhí) 行操作121，從而將遮光器20轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作122。在時(shí)間 Ti (已經(jīng)過等待時(shí)間T1)，系統(tǒng)16仍檢測到低輸入，因此系統(tǒng)16執(zhí)行操作131，從而將遮光器 20轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)。然后系統(tǒng)16執(zhí)行等待操作132并且因此維持(不確定的)等待時(shí)間，直 到接收到高輸入或自動變暗濾光器設(shè)備14關(guān)閉電源。已描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可在不脫離本發(fā)明的情況下做出 多種修改。因此，其他的實(shí)施例也在后續(xù)的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種通過使用遮光器控制系統(tǒng)來控制能夠呈現(xiàn)亮狀態(tài)、暗狀態(tài)和至少一種中間狀態(tài)的可轉(zhuǎn)換遮光器的方法，所述遮光器控制系統(tǒng)可操作地連接到所述遮光器并且能夠至少檢測高輸入和低輸入以及兩者間的變化，所述方法包括i)如果檢測到從高輸入到低輸入的變化，則將所述遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)；ii)如果在時(shí)間段T1中繼續(xù)檢測到低輸入，則將所述遮光器在中間狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段T1，時(shí)間段T1為至少約100毫秒；iii)如果在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)檢測到低輸入，則在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)將所述遮光器從中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)；以及，a)如果檢測到從低輸入到高輸入的變化，則將所述遮光器轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)，b)如果繼續(xù)檢測到高輸入，則將所述遮光器維持在暗狀態(tài)下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟i)包括如果檢測到從高輸入到低輸入的變化，則將所述遮光器在暗狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段 T2，然后將所述遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)，時(shí)間段T2大于約20毫秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中至少步驟i)、a)和b)在所述遮光器暴露于間歇 性的高強(qiáng)度光的過程中重復(fù)執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中時(shí)間段T2小于約2.0秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中T1為至少約500毫秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中T1小于約3.0秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中T1小于約2.0秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中時(shí)間段T1是可由所述遮光器控制系統(tǒng)的用戶進(jìn)行 調(diào)節(jié)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中時(shí)間段T1是可由所述遮光器控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
10.一種自動變暗濾光器設(shè)備，包括能夠呈現(xiàn)暗狀態(tài)、亮狀態(tài)和至少一種中間狀態(tài)的可轉(zhuǎn)換遮光器；以及可操作地連接到所述遮光器并且能夠至少檢測高輸入和低輸入以及兩者間變化的遮 光器控制系統(tǒng)，其中所述遮光器控制系統(tǒng)被構(gòu)造為如果檢測到從高輸入到低輸入的變化，則將所述遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)；如果在時(shí)間段T1中繼續(xù)檢測到低輸入，則將所述遮光器在中間狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段 T1,時(shí)間段T1為至少約100毫秒；如果在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)檢測到低輸入，則在時(shí)間段T1結(jié)束時(shí)將所述遮光器從中間狀態(tài) 轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)；如果檢測到從低輸入到高輸入的變化，則將所述遮光器轉(zhuǎn)換為暗狀態(tài)；如果繼續(xù)檢測到高輸入，則將所述遮光器維持在暗狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述遮光器控制系統(tǒng)被構(gòu)造為如果檢測到從 高輸入到低輸入的變化則將所述遮光器在暗狀態(tài)下維持預(yù)定時(shí)間段T2，然后將所述遮光器 從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)，時(shí)間段T2大于約20毫秒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中時(shí)間段T2小于約2.0秒。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中T1為至少約500毫秒。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中時(shí)間段T1小于約3.0秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中時(shí)間段T1小于約2.0秒。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中時(shí)間段T1是可由所述設(shè)備的用戶進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中時(shí)間段T1是可由所述遮光器控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述自動變暗濾光器設(shè)備被構(gòu)造為使得用戶能 夠在兩種模式之間進(jìn)行選擇以操作所述自動變暗濾光器設(shè)備，在其中一種模式下，如果檢 測到從高輸入到低輸入的變化則將所述遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)，而在另一種模式 下，如果檢測到從高輸入到低輸入的變化則將所述遮光器從暗狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)，并 且在轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)之前不轉(zhuǎn)換為并維持在中間狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述遮光器設(shè)置在罩上或罩內(nèi)。
全文摘要
本文公開了一種自動變暗濾光器設(shè)備，其包括被構(gòu)造為使遮光器從暗狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中間狀態(tài)以響應(yīng)檢測到的從高強(qiáng)度入射光到低強(qiáng)度入射光的變化的遮光器控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)還被構(gòu)造為將所述遮光器在所述中間狀態(tài)下維持一定時(shí)間段，除非在所述時(shí)間段內(nèi)檢測到高強(qiáng)度光，在這種情況下，所述控制系統(tǒng)會使所述遮光器轉(zhuǎn)換為所述暗狀態(tài)。如果在所述時(shí)間段結(jié)束時(shí)未檢測到高強(qiáng)度光，則會使得所述遮光器從所述中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換為亮狀態(tài)。
文檔編號A61F9/06GK101820837SQ200880110458
公開日2010年9月1日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者英瓦爾·松德爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司