JPH05508244A - 検出器のフィードバックを用いた、溶接の発生を検出するための検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 名称：目を保護するための液晶レンズ駆動電子装置および高速度シャッタ 皮血豆！ 本発明は、記載の通り、液晶シャフタのための駆動回路に関するものであり、よ り詳しくは、透過する光の制御のために動作可能な液晶シャッタのための高速駆 動回路に関する。

本発明を、液晶シャッタに関して、下記に説明する。しかし、本発明の特性は液 晶以外の材料によって形成されるシャッタについても用い得、またシャッタ以外 の装置についても用い得る。本明細書におけるシャッタとは、該シャッタを通し て透過される電磁気エネルギーまたは電磁気放射の強度を制御するための装置を 指す。下記に説明する好適な実施態様において、この電磁気エネルギーは光の形 態であり、より好ましくは、可視スペクトルおよび様々な赤外線および紫外線ス ペクトルの形態での光（つまり電磁気エネルギー）の形態をとるが、これらの光 をまとめて以下では光と呼ぶ。ごの制御は、好ましくはこの光の像特性に悪影響 を及ぼすことなく、累進制御またはアナログ制御によっても、あるいは透過光の 強度によってもよい。この制御はまた、デジタルであっても、つまり透過または 強度等のオン、オフおよび特定の中間レベルであってもよい。

本発明の駆動回路を用い得る液晶シャブタの例は、米国特許第４．３８５．８０ ６号、第４．４３６．３７６号、第４．５４０．２４３号、および第Ｒｅ、　３ ２，５２１号に記載されている。この様なシャッタの例としては、１組の直線（ 面）偏光子で、一方を入力偏光子、他方を出力検光子として用いるもの、および ２つ偏光子の間の可変液晶光リターダが挙げられる。リターダ内の液晶に印加さ れる電界を変化させることによって、リターダを透過する光の偏光面（または楕 円偏光の軸の関係）を変化させることができる；そして、検光子を透過する光の 強度が、リターダを透過する光の偏光方向（特性）の関数となる。

このような例の液晶シャ、夕を用い得るシャッタシステムハ、「溶接ヘルメット 等のための目を保護するシステム」として、１９９１年２月８日出願で、所有者 が共通である、係属中の米国特許出願番号策０７７６５３．６６１号に記載され ている。本発明は、この様なシャッタシステムに電力を供給し、これを作動させ るのに有用である。

上記特許および特許出願の開示は、ここに明確に引用することによって、全体と して援用される。

例えば、ミリセカンドの範囲に比べて、マイクロセカンドの範囲での、例えば５ ００マイクロセ力ンド以上のオーダーで、好ましくは数マイクロセカンドから数 十マイクロセカンドの範囲での、上記特許および特許出願の光学シャッタ、およ びその他の同様のシャッタの、高速度の動作を提供する方法の１つとしては、表 面モード効果によるものがあり、これによって、セルを通しての光透過の方向に 沿った液晶セルの中央に近い液晶物質が、明状態でのセル動作の間に、好ましい 配向に維持され、こうして、セルの各表面、つまり液晶物質と各ガラス板との間 の界面に近い液晶物質は、印加された電界の関数として、明状態と暗状態との間 に切り替えられるが、これは上記の特許および特許出願に詳細に記載されている 。

液晶物質、たとえばネマティブク液晶の複屈折特性のため、異なった配向の液晶 層の厚みが変化すると、透過する偏光に対するリターデーシコン効果が変化する 。適切な界磁電圧がないと、表面に近い液晶は、一般に表面に対して平行に、も しくはわずかに傾いて配向し、このような液晶の表面「層」は、界磁電圧が適度 に大きい時には場の向きに沿って配向する。１つの実施態様では、バイアス電圧 または電界などの何らかの手段、機能的に同等なｒｍｓ駆動手段、あるいはその 他の手段もしくは機構が、セルの中央付近の液晶物質の好適な配向を得るために 用いられる。実施例では、例示したバイアス電圧／１界より大きな電圧／電界を 印加すると、表面付近の液晶物質の配向を切り換える効果がある。

公知のように、ツィステッドネマティックタイプ、染色セルタイプまたは表面モ ードタイプのいずれにせよ、液晶セルの転移速度は一定ではない。特に、このよ うな液晶セルは、電界（または電界強度の増大）によって駆動される場合に、動 作状態、例えば液晶構造またはディレクターの配向、が達成されるような動作は 、エネルギーの非供給あるいは減少状態への緩和、例えば電界の減少または消失 、がされている場合での動作よりも速く行われる。従って、目の保護のための暗 状態への最高動作速度については、例えば、溶接用レンズの環境において、最も 暗い目の保護状態を得るために、液晶レンズが最高電力で動作させられることが 望ましい。また、表面モード液晶セルは、通常、ツイステブドネマティック液晶 セルよりもかなり高速でエネルギー供給に反応し、従って、本発明によるとより 速い動作が得られる。

例示されたシャッタは、様々な・実施態様および適用において用いることができ る。１つの例としては、溶接用ヘルメットのレンズまたはシャッタが挙げられる 。従って、「レンズ」および「溶接用レンズ」という言葉は、「シャッタ」と同 意に用いられ、本明細書においては、焦点特性または光学的反射特性を必要以上 に有さず、それを通して像を見る装置を意味する。レンズまたはシャブタは、光 を制御するため、つまり、シャッタを通して透過する入射光の量を増加または減 少させるために調整可能である。溶接を行っていない時には、シャッタは実質的 に光学的に透明、あるいは透過性であり得、もしくは少なくとも光の減少を最少 限に抑える。溶接を行っている時には、溶接を行っている人の目を保護するため に、透過する光の量を最少限にするように、シャッタは暗いか、あるいは閉じら れ得る。しかし、いずれの場合も、光の像特性は損なわれない。シャッタの領域 に侵入する光の強度を感知して、ンヤツタの開閉を制御するためシャッタの駆動 回路に入力を行うために、感光装置を用いてもよい。上記の特許出願に説明され ているように、溶接レンズまたはシャブタの第三の状態、つまりエネルギー非供 給の状態が存在し得る。

このような第三の状態は、明状態より暗いことが好ましい。

本発明は、高速の保護シャフタおよび保護的な光欠乏状態が望まれている、目の 保護にとって特に有用である。好適な使用法は、溶接用のヘルメット、眼鏡、ゴ ーグル、その他において、さらには、核間光保護のため、電気使用労働者が経験 する危険からの保護のため、溶鉱炉や電気プラント地区および傷害の危険性のあ る明るい光が起こり得るその他の場所の労働者のための、同様の安全ゴーグルに おいてである。

シェードナンバーまたはシェードは、溶接用レンズ（以下、時によって単にレン ズとする）の暗さの特性を記述したものであり、例えば；シェードナンバーが大 きくなるほど、より暗く、より光を遮断（あるいは吸収）し、光学的により透過 性のないレンズとなり、シェードナンバーが小さくなるほど、より明るく、より 光を遮断（吸収）し、光学的により透過性のあるレンズとなる。一般的に光学的 透過性とは、光および光によって伝搬される像または視野が、例えば散乱などに よってそれらの像に実質的に歪を起こさせることがない透過性を意味する。シェ ードナンバーとは、溶接の分野、特に目を保護するための溶接用レンズの分野で よく用いられる専門用語である。

明状態または明シェードとは、レンズの視検透過率（または光透過率）の最も高 い動作状態を意味する。この状態は、レンズのシェードナンバーが最も低い状態 に相当する。

暗状態または暗シェードとは、レンズの視検透過率（または光透過率）の最も低 い動作状態を意味する。この状態は、レンズに最も高い特定のシェードナンバー が付けられた状態に相当する。本発明は、いくつかの例においては、暗状態では 光は透過しないと下記に説明されている。これは、本発明の原理のいくつかの適 応例においては望ましいことであるが、暗状態の溶接用レンズとしては、溶接の 間に発せられる光による損傷、傷害などから、所望されるように目を保護するた めに、ある光を遮断するのに対して、他方では、溶接者が溶接を行うために目が 見えるように、ある程度の透過性を有している。

シャッタ応答時間は、レンズに設けられた回路が、（例えば、溶接アークの発生 などによる）入射光の急激な増加を検出し、レンズを明状態から暗状態へと切り 換えるために必要な時間である。

ンヤ、り復帰時間は、レンズに設けられた回路が、（例えば、溶接アークの消滅 などによる）光の急激な減少を検出し、レンズを暗状態から明状態へと切り換え るのに必要な時間である。

可変透過性は、入射照度の変化に応じて、１つのレベルの視検透過率（光の透過 率とも呼ぶ）から別のレベルの視検透過率へとレンズを切り換える能力である。

溶接用レンズまたはシャ・フタの、動的動作範囲または動的光学範囲とは、暗状 態と明状態との間のレンズの動作可能範囲であり、例えば暗状態と明状態のシェ ードナンバーの差である。

自動化された溶接レンズシステムに用いられる、従来の感光装置および回路は、 屋内環境でも屋外環境でもうま（機能するセンサー動作範囲を有しておらず、溶 接アーク、炎等の開始による急激な変化に比べると、周囲の光の比較的緩やかな 変化に対しては自動的に調節されなかった。例えば、屋内での周囲光と溶接光と の光強度の差は、明るい太陽光と溶接光との光強度の差よりも大きく、従来のセ ンサー装置および回路は、このような異なった周辺条件については、自動的に都 合よく調節することはなかった。また、部屋のドアが開いていて明るい太陽光が 部屋に入っていて、誤って溶接を検出してしまったり、溶接に対する適切な感度 を妨げたりする場合には、従来のセンサー装置および回路は、周辺条件の変化に 適応して自動的に調整することはなかった。

溶接者の目を保護するために、可変液晶シャッタを特定の状態、例えば暗状態へ とエネルギー供給する駆動回路に必要な時間を短縮することが望まれている。溶 接用ヘルメット、および用いている装置に直接の電源接続が都合よくできないよ うなその他の環境においてシャッタを用いると、シャッタを駆動するのに通常電 池力を用いなければならない。電池の交換をすることなく、長期にわたる安全な 動作を最大限に得るために、これらのレンズおよびその他の装置のための、電池 またはその他の携帯用電源のパワーの減りを抑えることが望まれている。また、 感光性検出器および自動シャ・ツタ動作のための回路の、動的センサー動作範囲 を広くすることも望まれている。

λ帆立１１ 本発明は、携帯用電源のパワーの減りを抑える、液晶シャッタまたはその他の装 置のための駆動回路を提供する。また、本発明は、応答時間が高速であるという 特性も有している。

さらに、本発明は、自動調整が可能であり、点光源を検出することのできる、広 い感度範囲を提供するセンサおよびセンサ電子機器を提供する。さらに、本発明 は、低電力のインジケータを提供する。

本発明の１つの局面によると、液晶シャッタの電源は、該シャッタの所望の光学 特性（例えば、明、暗もしくはその他の状態またはそれらの条件）を表わす入力 を提供する入力手段と、該光学的特性を引き起こすために、該シャッタに電気的 駆動信号を供給する出力手段と、入力手段からの入力の関数として、選択された パワー（例えば界磁電圧）を、該出力手段に選択的に供給するパワー回路手段と を含有し、高いエネルギーのシャッタ暗状態に切り換えた時に、最初の高電圧電 界が供給されて、暗状態への切り換えを行い、その後、暗状態を維持するのに適 切な減電圧が供給される。

本発明のもう１つの局面によると、液晶シャッタへの１１＃は、該シャッタの所 望の光学特性（例えば、明、暗、もしくはその他の状態またはそれらの条件）を 表わす入力を提供する入力手段と、該光学特性を引き起こすために該シャッタに 電気的駆動信号を供給する出力手段であって、該シャッタの明状態を得るために 、比較的低いエネルギー信号（例えば界磁電圧）を、暗状態を得るために高いエ ネルギーレベルを提供するように動作可能である出力手段と、選択されたパワー （例えば界磁電圧）の駆動信号を、入力手段からの入力の関数として、該出力手 段に選択的に供給するパワー回路手段とを含有し、高いエネルギーのシャッタ暗 状態に切り換えると、最初の高電圧電界が供給されて、暗状態への切り換えが行 われ、その後、暗状態を維持するのに適切な減電圧が供給される。

例えば、携帯用の溶接用レンズシステムに用いられるような、電池の使用寿命を 伸ばすための、多くのパワー節約特性が本発明には備わっている。

１つのパワー節約特性としては、一定期間不活性であると溶接用レンズｉｉＥ源 を切る、自動タイムアウト回路、並びに最初のエネルギー供給に応じて、および ／または溶接の間の、タイムアウト期間のリセットが挙げられる。

別のパワー節約特性としては、明状態の時にちらつきを抑えるために比較的高い 周波数で溶接レンズを駆動し、暗状態の時には増加したパワー使用効率のための 駆動周波数を減少することによって得られる、エネルギー節約が挙げられる。

さらに別のパワー節約特性としては、暗状態を迅速に始動するため、比較的高い 電圧を効率的に用いてから、暗状態を維持するための減電圧を用いることが挙げ られる。

本発明の別の局面は、電池電圧が低く、電池の交換の必要がある時に表示を行う ための、低電圧インジケータである。

さらに別の局面は、溶接用レンズ電源またはその他の装置ニ用いられる、改良さ れたセンサおよびセンサ電子機器であり、幅広い周辺の光状況において高感度を 維持するため、可変光入力閾値およびフィードバック感度制御が備えられている 。

本明細書で説明するように、本発明の様々な特性は、光学シャ・ツタにおいて、 およびその他の装置と共に用いることもできる。

本発明の、上述およびその他の目的、特性、局面および利点は、以下の説明でよ り明白になるであろう。本明細書では好適な実施態様を説明するが、本発明の範 囲は請求の範囲等によって判断されたい。

また、下記に詳述される電源回路は多くの特性を有しており、好ましくはその他 の回路および装置と共に用いると有用であり、または単独で用いることもできる 。

上記およびそれに関連する目的を達成するために、本発明は、以下の明細書に詳 述する、特許請求の範囲に述べる特性を有しており、以下の説明および添付の図 面は本発明のある実施態様を詳細に説明するものであるが、しかし、これは本発 明の原理が適切に採用され得る様々の方法の内の１つてしかない。

添付の図面において： 図１は、本発明の駆動回路を有する、溶接用ヘルメットに用いられる、液晶光学 シャ、夕の略図である；図２は、図１の液晶シャッタと共に用いられる、本発明 の駆動電子機器を用いた駆動回路の、概略電気回路図である；図３は、本発明の 回路における、光検出器の導通および電圧出力特性の関係を示すグラフである； 図４は、本発明の回路の光検出器への入射光の強度と、本発明の回路における可 変閾値レベルとの関係を示すグラフで図面を詳細に参照して説明する。各図にお いて同じ部分には同じ参照符号が付されている。最初に、図１では、光源３とし て示される溶接工程によって放射される明るい光から人間の目２を保護するよう に人間が頭にかぶるための溶接用ヘルメット１が示されている。開口部４中に取 付用機構５によって取り付けられているのは、典型的な溶接用レンズつまり液晶 シャッタ１０であり、一対の線形偏光子１２．１３の間に挟まれた可変光りター プ１１を備えている。偏光子１２．１３の光軸は、前述の特許及び特許出願にお いて説明されているように、互いに直交し、リターダ１１の光軸に対しては４５ 度とすることができる。リターダ１１は、前述の特許及び特許出願において開示 されているタイプとすることができる。シャブタ１０は、溶接用ヘルメット、ゴ ーグル又は他の目を保護するための装置におけるレンズ、及びシャッタによって 減衰され得る光又は他の電磁エネルギーから保護されることを目的とする他の装 置におけるレンズとして用いられることができる。シャッタ１０は前述の特許出 願に開示されているような溶接用レンズシステムの一部とすることができる。

本発明によるパワー供給源１４゛は、入力光１５のどれだけ多くがシャッタ１０ により出力光１６として透過されるかを決定するように、所定電圧の電界をリタ ーダ１１に与えるように動作する。感光性検出器１７は、例えば、１つ又はそれ 以上のシリコン光検出器（他の光センサも用いられ得るが）などの光センサ配列 の形態であり、入射光１５の強度を検出して、シャッタ１１を自動的に作動させ るパワー供給源１４への制御入力を供給する。従って、溶接が検出されない場合 には、入力光１５は比較的低い強度であり、光のほぼ全てが出力光１６としてシ ャッタ１０によって透過される。偏光子及び可能な他の光学的構成要素がシャッ タ１０において用いられるので、前記の特許出願に説明されているように、明状 態では入射光のおよそ５０％又はそれ以上がそのような偏光子によってブロック されるようであることは明らかである。

一方、溶接が検出される場合には、駆動回路１４はシャッタ１０を動作させて、 出力光１６の相対強度を実質的に５０％よりも小さくする、つまり入射光１５の 強度に対して、例えば数パーセントまで、好ましくは１％より小さく、さらに好 ましくはそれよりもさらに小さくなるように低減する。

ここで詳細に説明されるものに加えて、各種タイプの感光性検出器及び付随する 回路構成がパワー供給源１４及び液晶シャッタ１０と共に用いられ得ることは明 らかである。また、他のタイプの検出器又はセンサが、液晶シャッタ１０を適切 に動作させるためにパワー供給回路１４への入力を提供する、又は情報を提供す るために用いられ得ることも明らかである。

溶接を行うために用いられる電気エネルギーを感知する電気センサ及び溶接によ る温度変化を感知するために用いられ得る温度センサがその例である。他のセン サとしては、溶接工程のあいだに用いられるガスの流れを検出するフローセンサ がある。当業者には明らかなように、他のタイプのセンサも用いられることが可 能である。

図２では、パワー供給回路１４の概略電気回路図が示されている。パワー供給源 １４は、入力電気パワーがパワー供給源１４に、例えば、９ボルトの蓄電池２１ から供給される入力回路２０を備えている。蓄電池２１は、図２の左側及び図面 の他の場所に示されているように、正の電気ライン又は接続２２と、負又は相対 的グランド電位ライン又は接続２３との間に接続されている。示されている９ボ ルト電池よりも電圧が大きい又は小さい他のタイプのパワー供給源もまた用いら れ得る。また、必要であれば、パワー供給は、変圧接続を介して、及び／又は電 池、交流１１源、発電器、一般会社からの電気線などの電気パワー供給源への直 接接続を介して行われ得る。

ここでの説明においては、ライン、導線、導体などの表示は、電気接続を行うた めにディスクリート（ｄｌｓｃｒｅｅｔ）１１気ワイヤが用いられるかどうか、 プリント回路ボード上のプリント回路電導性トレースがその接続を形成するため に用いられているかどうか、実現が接続が行われている集積回路内においてなさ れているかどうかなどに関わり無（、限定なく、１つの場所又は装置から他の場 所又は装置への電気伝導経路を本質的に意味する。さらに、論理０信号、グラン ド基準電位、負の信号などは、電子機器及びデジタル回路の分野において公知で あるように、同じものを意味し、例えば、電池２１に付随するグランド端子２３ への接続、又は典型的な論理０信号である。論理１信号は典型的には、正（又は 、場合によっては負）の信号を意味し、例えば、９ボルトなどの電池２１の正の 側でのものであり、又は他の相対的に低減された値であるが、いずれにしても、 その値は論理Ｏの信号レベルとは異なっている。これらの慣習は、もちろん、電 子機器技術分野においては公知である。他の慣習もまた、本発明の精神及び範囲 に一致して用いられることができる。

パワー　ロ　２５ パワー供給源１４は、パワー出力回路２５も備えている。

パワー出力回路２５は一対の端子２６．２７を備えており、これらの端子は、従 来の方法でコンデンサ２８によって相互に接続されており、液晶シャッタ１０の 可変光りタープ１１（又は他の液晶素子、又は一般にはさらに他の素子）へ動作 エネルギー又はパワーを供給する電極などに結合されている。

典型的には、ＡＣ電気電圧は端子２６．２７にわたって印加され、これらの端子 は、可変光りタープ１１の両側にある電極２６ａ、２６ｂに接続されており、例 えば、リターダ内の液晶材料にわたって電界を生成する。パワー出力回路２５は 、後述するようにプブシニプルの方法で操作される。

特に、パワー出力回路２５は、液晶シャフタを明状態に維持するためにパワー出 力回路２５に相対的に低い電圧信号を送るか、又は液晶シャッタ１０を暗状態へ 駆動するために相対的に高い電圧電気信号を送る入力パワーライン又は接続３０ を備えている。入力パワーライン３０上に供給される電圧はパワー出力回路２５ 中の２つのダーリントン対トランジスタ３１．３２のエミッタ入力へ送られる。

各ダーリントン対トランジスタ３１．３２のエミッタとコレクタと間の導通又は 接続の閉成は、それぞれのベースへ与えられる信号の関数であり、各ベースへの その信号はそれぞれの制御トランジスタ３３．３４を介して供給される。さらに 、トランジスタ３３．３４のそれぞれのベースへの制御信号は、導線３５．３６ を介して供給され、それらは、従来のフリップフロップ回路３７からの各々の相 補（反対の）出力、つまり、フリップフロップの端子ＱＩ及びＱ＋（バー）であ る。従来のフリップフロップ回路の相補出力に関して公知であるように、ライン ３５が正の電気電位又は電圧（例えば、論理ｌ）であれば、ライン３６はゼロ、 グランド又は負の電位（例えば、論理０）であり、逆の場合もそうである。ダー リントン対トランジスタ３１．３２は入力パワーライン３０からの電圧を各端子 ２６．２７へ供給するように結合されており、さらに、ダーリントン対トランジ スタ４１，４２も端子２６．２７へ結合すれてグランド２３又は他の基ｍｔａ位 源への接続を提供している。ダーリントン対トランジスタ４１，４２を導通させ る「ターンオン」のための制御信号は、フリップフロップ回路３７の出力からの それぞれの導線３６．３５への接続を介して供給される。

その後、パワー出力回路２５の動作において、ライン３５上への信号が正、論理 １などである場合、トランジスタ３３がターンオンしてダーリントン対トランジ スタ３１をターンオンするので、入力パワーライン３０からの電圧は端子２６に 結合される。同時に、ライン３５上の論理１信号がダーリントン対トランジスタ ４２のベースへ供給され、トランジスタ４２がターンオンして端子２７をグラン ド２３へ接続する。

一方、ライン３６上の論理Ｏつまり負の信号がダーリントン対トランジスタ４１ のベースへ供給されるので、このトランジスタ４１は導通とはならず、同様にト ランジスタ３４０ベース３４へ供給されて、ダーリントン対トランジスタ３２が 導通となることを妨げる。このように、端子２６は端子２７に比べて相対的に正 であり、電界は、電極２６ａ、２６ｂによって液晶ンヤッタ１０の可変光リター ダ１１内の液晶材料にわたって印加される。ライン３５及び３６上の信号を逆に する、つまり、ライン３５上に論理Ｏを、ライン３６上に論理１を供給すること によって、パワー出力回路２５は逆に動作するので、これによってダーリントン 対トランジスタ３１及び４２が非導通となり、ダーリントン対トランジスタ３２ ．４１が導通となって端子２７は端子２６に対して正となる。

ライン３５及び３６上の信号を論理ルベルと論理Ｏレベルとの間で周期的に変え ると、ＡＣ出力信号が端子２６．２７にわたって供給される。信号の周波数はラ イン３５．３６上の信号の周波数の関数であり、その信号の電圧は入力パワーラ イン３０上の電圧の関数である。ライン３５及び３６は、上記の方法で可変りタ ープ１１を駆動するためにパワー出力回路２５への入力を供給する。パワ−８力 回路２５には、信号結合、波形整形などのために各種抵抗及びコンデンサが従来 の方法で設けられている。

パワー供給回路１４は、入力回路２０からのパワーの受け取りに応答して電圧を 入力パワーライン３０上に、相補の交互の信号をライン３５．３６上に送出して パワー出力回路２５を動作させ、それによって液晶シャッタ１０を駆動させる多 数の部分を備えている。これらの多数の部分は、低供給電圧指示回路５０と、タ イムアウト回路５１と、低電圧駆動回路５３及び高電圧駆動回路５４を備えてお り、入力パワーライン３０上に電圧を供給するパワー発生回路５２と、調整され た低電圧パワー供給及び電圧基準回路５５と、高電圧パワー供給源５６と、セン サ回路６０と、フリップフロップ３７の周波数及びその出力に結合されたライン ３５．３６上の交互の相補信号を決定するための周波数変更回路６１と、スター ト／初期化回路６２とが含まれる。これらの各種回路及び回路部分は、以下にさ らに詳しく説明される。

ここでの説明は、液晶シャッタ１０を明状態へ駆動する又はパワーを供給するた めの相対的に低い電圧ＡＣ信号、及びシャッタを暗状態へ先ず駆動してその後シ ャッタを暗状態に維持するための２つの相対的に高い又は大きいＡＣ３［気信号 を発生するためのパワー供給回路１４の使用に関連している。

この回路はまた、シャブタへの駆動信号の周波数を変えて、暗状態での電力使用 を最小とし、明状態での明滅を防ぐためのものである。しかし、パワー供給回路 １４の各種特徴は液晶素子の他のタイプ、例えばシャッタ、表示装置或いは他の 装置、又は液晶以外の素子などを動作させるためのパワーを供給するために用い られることも可能である。

−口　２０　、口　５０　びＬ仁五Ｌ１上旦症１１ 人力又はスタート回路２０は、正のライン２２（電池２１の正の端子に結合され ているので正である）とタイムアウト７１との間に結合されている瞬間接触スイ ツチ７０を備えている。スイツチ７０の短い閉成によって計数回路７２がリセッ トされてライン７３上に出力を供給してダーリントン対トランジスタ７４を閉鎖 する、又は導通とする。トランジスタ７４による導通が、ライン２２上の電池電 圧を回路のＶ。。パワ一端子７５へ供給する。そのような端子７５は、好ましく は、図中に示される回路内の図示される他の場所の様々な■。。又は他の正のパ ワー入力端子に結合されて、そこへ電池電圧を供給する。さらに、好ましくは、 コンデンサ７６は端子７５に結合されて、そこへの電圧をフィルタし、回路の他 の部分へそれを供給する。このようなフィルタリングは従来のものである。

低供給電圧指示回路５０及びタイムアウト回路５１に対しては、自助発振回路８ ０が、例えば方形波信号であるＡＣ信号をライン８１上に供給して、その信号は 計数回路７２の入力へ送られる。パワー及びグランド接続が、図示されるように 計数回路７２に与えられる。計数回路７２は通常の集積回路とすることができ、 その各出力、例えば出カフ３上の出力信号を、その人力８２へ送られるＡＣ信号 などの数の関数として供給する。１つの実施例において、発振器８０によって生 成される信号の周波数及び（ライン７１上の信号によってリセットされた後は） ライン７３上の出力を生成するために計数回路７２によって受け取られなくては ならなかったパルスの数（計数）が、所定の時間、例えば約１５分又は１６分の 時間をかけて選択される。計数回路７２がライン７１上の信号によってリセット される前に所定数の計数に達すると、ライン３３上の信号によってダーリントン 対トランジスタ７４の導通が停止されるので、これによって、端子７５から電池 電圧を取り除き、パワー供給回路１４へのパワー供給が停止される。従って、明 らかなように、パワー供給源１４がスイッチ７０の閉成によって先ずパワーを供 給されるが溶接が行われていない場合には、発振器８０によって生成される信号 の周波数及び計数回路７２によって要求される計数の数の関数が決定されて、そ のライン７・３上の出力を供給するための所定時間の後に、タイムアウト回路５ １が自動的にパワー供給源１４をターンオフさせる。溶接がセンサ回路６０によ って検出される場合には、溶接がもはや検出されなくなるまで、リセット信号が センサ回路によってライン７１へ運ばれる。

低供給電圧指示回路５０及びタイムアウト回路５１に関して、発振器８０の出力 からのライン８１は、トランジスタ８３のベースへ結合されている。トランジス タ８３のコレクタ及びエミッタの接合は回路パワ一端子７５と発光ダイオード８ ４との間に接続されている。このダイオード８４は、抵抗８５を介して、比較増 幅器８６の出力へ接続されている。

比較器８６は、端子７５から非反転入力に結合されている抵抗分割回路９０を介 して電池電圧を受け取り、さらに、調整された低電圧パワー供給及び電圧基準５ ５から供給されるライン９１上の調整された電圧を反転入力で受け取っている。

ライン９１上の調整された電圧は回路５５によって所定のレベルに正確に維持さ れる。端子７５の電池電圧が適切な大きさである限り、比較器８６はその出力９ ２で論理ｌ信号を発生して、ダイオード８４を介する導通をブロックする。しか しながら、端子７５での電池電圧が、抵抗分割器９０及びライン９１上の信号の 大きさによって決定される最小の大きさを下回る場合には、比較器８６からの出 力は論理０信号に（又は効果的にグランド基準電位に）切り換えられ、それによ ってダイオード８４を介する導通が非ブロックとされる。後者の状況では、ライ ン８１上での発振信号によって低供給電圧指示回路５０中のトランジスタ８３が 導通と非導通との間で発振し、それによって発振電流がダイオード８４を流れて ダイオード８４が点滅光出力を放射する。そのような点滅光出力は、電池２１に よって供給される電圧の大きさがパワー供給回路１４の適切な動作のための最小 の大きさを下回っていることを示す。

調整された低電圧パワー供給及び電圧基準回路５５において、電圧基準装置９３ は、電池端子７５、抵抗９４及びグランド２３に回路中で接続されている。電圧 基準装置は１．２３ボルトの出力を生成するＬＭ３８５とすることができ、又は 同じ又は異なる電圧出力を供給する他の装置とすることができる。代わりの装置 としてはツェナーダイオードとすることができる。ライン９５上の電圧は基準９ ３によって相対的に正確に調整され、そのように調整された基準電圧が増幅器９ ６を介してライン９１へ、及びライン９５を介して低電圧駆動回路５３の入力に 直接供給される。

口　５３ 低電圧駆動回路５３において、増幅器１００はライン９５上の調整された基！１ ！電圧を受け取る。増幅器１００はフィードバック回路１０１を有しており、こ の回路は抵抗分割器１０２及び調節可能な分圧器（可変抵抗）１０３を備えてい る。

ライン９５上の調整された基準電圧入力及び分圧器１０３の調節に応答して、増 幅器１００は、その出力ライン１０４上にシャッタ１０を明状態に維持すること を目的とする大きさの電圧（例えば、約２ボルトから約４ボルトまで）を発生す る。分圧器１０３は、そのような電圧がシャッタ１ｏの明状態を維持するための 所望の電圧となるようにライン１０４上の実際の電圧を調節するために手で（又 は他の方法で）ｍ節されることができる。ライン１０４上の電圧はブロッキング ダイオード１０５を介して入力パワーライン３０へ供給される。プロ７キングダ イオード１０５は高電圧駆動回路５４からの電圧が低電圧駆動回路５３へ流れる ことを防止する。通常では、電池端子７５での電圧が最小電圧値を越えない限り 、ライン９５上の電圧は電圧基準９３の関数として、相対的に正確に維持される ことが予期される。電池２１が最小電圧値を供給しない場合には、低供給電圧指 示回路５０がダイオード８４を点滅させる。

増幅器９６はライン９５上の受け取られ制御された電圧供給源９３からの基準電 圧信号をブース）　（ｂｏｏｓ　ｔ）する。

増幅器９６はまた、適切な供給能力を提供して、後述するように、パワー供給源 １４内の３つの回路への必要な入力を供給する。増幅器９６からの出力でのライ ン９１上の制御された電圧は低供給電圧指示回路５０内の比較器８６へ供給され る。ライン９１上の制御された電圧はまた、高電圧パワー供給源５６に付随する 比較器入力回路１１０へ供給される。ライン９１上の調整された電圧はさらに、 以下にさらに説明されるように、調節可能な分圧器１１１を介してセンサ回路６ ０へ結合されている。

パワー　５６　び　口　５４ 高電圧パワー供給源５６への比較入力回路１１０は比較増幅器１１２を備えてお り、この回路はライン９１に結合されて増幅され調整された電圧を受け取る非反 転入力を有しており、さらにライン１１３に結合されている反転入力を有してい る。ライン１１３はコンデンサ１１４を介してグランド２３へ、抵抗１１５を介 してＤＣからＤＣへの切り換えを行う高電圧パワー供給回路１１７のパワー出カ ライン１１６へ結合されている。ライン１１３上の電圧がライン９１上の電圧よ りも低い場合、比較増幅器１１２はライン１１８上に信号を発生して切り換え用 パワー供給源１１７にパワーを供給して、図２に示されているように、ダイオー ド１２１、コンデンサ１２２及び抵抗１２３の接合点１２０で、比較的高い電圧 レベルを発生する。好ましくは、高電圧パワー供給ＩＭ５６はライン２２上の９ ボルト電池電圧を受け取り、誘導子１２４、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥ Ｔ）１２５、ダイオード１２１．コンデンサ１２２及び入力増幅回路１２６を用 いて、接合点１２０で、シャッタ１０を暗状態へ駆動するために適した相対的に 高い電圧信号を発生するように動作する。

コンデンサ１１４は、ライン１１３上のノイズが比較器１１２に達しないように することによって回路に安定性を加えている。

特に、高電圧パワー供給回路５６は、誘導子１２４のための迅速な切り換えを提 供するためにＭＯＳＦＥＴ１２５を駆動するように、例えば１００ＫＨｚの方形 波信号を発生するように入力増幅回路１２６を用いている。誘導子１２４及びト ランジスタ１２５によって発生される電圧はコンデンサ１２２での保持のために ダイオード１２１を介して送られる。

抵抗１２３及びコンデンサ１２７はＲＣフィルタ及び保持機能を提供する。誘導 子１２４は、従来のＬＣ回路としてのダイオード１２１を介してコンデンサ１２ ２を充電し、コンデンサ１２２は、後述するように、約４０ボルト又は暗状態調 整抵抗分割回路１２８によって決定される他の電圧に電圧レベルを維持する傾向 がある。高電圧パワー供給回路５６の出力でのライン１１６上の信号の実際の大 きさは、当業者には明らかであり、以下にさらに説明されるように、回路内の様 々な成分の大きさの関数として調整されることが可能である。

さらに、高電圧パワー供給回路５６のパワー節約特性は、ライン１１６上の相対 的に高い電圧を発生するその動作が、比較器入力回路１１０がライン１１６上の 電圧がライン９１上の調整された低い電圧に対して低すぎることを検出した場合 にのみ発生することである。従って、高電圧パサー供給源５６は、ライン１１６ 上の電圧が供給される、又は上げられる必要が・ある場合にのみ動作される。

ライン１１６上の高電圧は、高電圧駆動回路５４を介して入力パワーライン３０ へ選択的に結合される。高電圧駆動回路５４は出力ダーリントン対トランジスタ １３０及びその制御回路１，３１を備えている。シャフタ１０を暗状態へ駆動す るために、入力パワーライン３０ヘライン１１６から高電圧が供給されることが 望まれる場合に、制御回路１３１はトランジスタ１３３のベースへのライン１３ ２上の信号を受け取る。制御回路１３１は、トランジスタ１３３のコレクタとダ ーリントン対トランジスタ１３０のベースとの間に結合されている抵抗１３４を 備えており、さらにダイオード１３５及びコンデンサ１３６を備えている。抵抗 １３７は、ライン１１６とダーリントン対トランジスタ１３０のベースとの間に 結合されている。ダイオード１３８はダイオード１３５とコンデンサ１３６との 接合点を高電圧ライン１１６に結合している。

制御回路１３１の動作において、論理ルベル信号又は池の正の信号などの適切な 信号がライン１３２にない場合には、トランジスタ１３３は非伝導であり、ダー リントン対トランジスタ１３０は伝導ではない。従って、ライン１１６からの高 電圧は入力パワーライン３０へは送られない。しかしながら、シャッタ１０を暗 状態とするために入力パワーライン３０へ供給されるべき高電圧を要求する信号 がライン１３２に供給されるとくパワー出力回路２５の端子２６．２７にかかる 高電圧へパワーが供給される）、トランジスタ１３３は導伝となり、ダーリント ン対トランジスタ１３０は即座にほぼ完全に導伝となる。従ってライン１１６上 の全電圧が入力パワーライン３０へ送られる。ダイオード１０５は入力パワーラ イン３０上の相対的に高い電圧の結合が、低電圧駆動回路５３へ達することをブ ロックする。

コンデンサは、トランジスタ１３３がターンオンするとすぐに、ダーリントン対 トランジスタ１３０のベース（の電圧又は電位）をプルダウンする。これによっ て、ダーリントン対トランジスタ１３０内の容量を克服し、ダーリントン対トラ ンジスタの導通へのターンオンの速度を上げることを助ける。ダイオード１３５ 及び１３８は、回路から電圧スパイクを解消する。ダイオード１３５はコンデン サ１３６がダーリントン対トランジスタ１３０をターンオフすることを妨げる。

ダイオード１３８は、コンデンサ１３６から電圧をはき出させる。さらに、コン デンサ１３６がダーリントン対トランジスタ１３０のターンオンを助けた後、そ のようなトランジスタは、抵抗１３４．１３７を備えている抵抗分割回路からの 電流によって伝導性を維持され、トランジスタ１３３は伝導のままである。通常 は、ダーリントン対トランジスタ１３０の伝導性を維持するために必要な電流は 、それがターンオンするために最初に要求された電流よりも小さい。抵抗１３４ ．１３７を用いてベース信号を低減することによって、いくらかのパワーが回路 １４において節約される。抵抗１３４．１３７及びコンデンサ１３６の例示的な 値は、例えば、各抵抗が２メグオームであり、コンデサが４７０ｐｆである。

高電圧パワー供給回路５６は先ず、暗状態への遷移を即死するためにシャッタ１ ０内の可変りターダヘ高電圧を高電圧駆動回路５４を介して提供するように動作 する。その後、暗状態を維持するために適切な低減された電圧が回路５６及び５ ４によってシャッタに供給される。しかし、そのような暗状態維持用電圧は通常 は、シャフタ１０を明状態に維持するために用いられる低電圧駆動回路５３の出 力から供給される低電圧よりも大きい。

暗状態調節用抵抗分割回路１２８は高電圧ライン１１６に結合されている抵抗１ １５を備えており、さらに、抵抗１４１．１４２及び調節可能な分圧器１４３を 備えている。分圧器１４３を調節することによって、従って、抵抗１１５、及び 抵抗１４１．１４２．１４３によって形成される抵抗分圧回路における全抵抗を 調節することによって、高電圧ライン１１６上の実際の電圧に対する比較器１１ ２への変転入力でのライン１１３上の電圧の値が調節されることができる。これ によって、そのような調節が、反転入力へのライン１１３上の電圧と非反転入力 へのライン９１上の調整された電圧とを比較する際の比較器１１２の動作を決定 する。分圧器１４３の調節は、シャッタ１０が最初に暗状態へ駆動された後にシ ャッタ１０を暗状態に維持するための高電圧ライン１１６上の調整された高電圧 の大きさを効果的に調節する。

高電圧パワー供給源５６からのライン１１６での電圧の大きさを決定するために 、分圧回路１２８は、ダイオード１４４．１４５を選択的にブロックする、又は 非ブロックにすることによって選択的に切り換えることができる。各ダイオード １４４．１４５のカソードがグランド基ｒ＄電位の供給源に結合される場合には 、そのようなダイオードはプロ・ｙりされない。そのような非ブロックはスター ト／初期化回路６２によって、又はセンサ回路６０によって与えられることがで きる。各ダイオード１４４．１４５がブロックされないならば、それは分圧器１ ４３及び抵抗１４２を効果的に短絡又はバイパスする。従って、ライン１１６上 の所定の電圧に対して、ライン１１３上の電圧は、そのような分圧器１４３及び 抵抗１４２がバイパスされない場合のそれよりも小さい。従って、比較器１１２ は、出力接合点１２０で最大の電圧、例えば、約３０ボルトから約５０ボルト、 好ましくは約４０ボルトを供給するように高電圧パワー供給回路５６を動作させ る。

しかしながら、両ダイオード１４４．１４５がそのカソードで論理ｌ信号によっ てブロックされると、分圧器１４３及び抵抗１４２は回路において抵抗１１５． １４１と共に影響を及ぼして、ライン１１３上に現れるライン１１６上の電圧の 比率が増大する。従って、出力接合点１２０で生成されライン１１６上の電圧は 約１０ボルトから約２５ボルトへ低減され、好ましくは約１９ボルトへ低減され る。コンデンサ１２７の保持能力によって、高電圧パワー供給回路５６からの出 力が非常に高い、例えば４０ボルトと、より低い、例えば１９ボルトとの間で直 ちに変化することが防止される。

高電圧４０ボルト信号は、シャッタ１０の暗状態への切り換えを促進する。低電 圧１９ボルト信号は暗状態をその後も維持するために適切である。電圧低減は電 池２１のパワー消費を低減する。明らかなように、高電圧及び維持電圧は、例え ば回路成分の値、シャッタ要求等に応じて、ここに説明された値とは異なる値で もよい。

スタート／初期化回路６２は、正の電池端子７５とグランド２３との間に直列に 結合されているコンデンサ１５１及び抵抗１５２を有するＲＣ充電用回路１５０ を備えている。シュミットトリガ回路１５３はコンデンサ１５１と抵抗１５２と の間に結合されている。シュミットトリガ回路１５３からの出力１５４は、ダイ オード１５５を介して、暗状態調節回路１２８中の抵抗１４１と分圧器１４３と の間の接合点へ結合されている。ブツシュボタン式スイッチ７０が先ず閉成され てパワー供給回路１４の動作が開始されると、シュミットトリガ回路１５３への 高電圧入力がライン１５４上に低電圧又は論理Ｏ信号を発生し、それによって、 ダイオード１５５を介し分圧器１４３と抵抗１４２とをバイパスするグランド基 準電位への効果的直接的な導通が閉成する。従って、ライン１１３は、分圧器１ ４３及び抵抗１４２が回路において互いに接続されている場合に比べて低い電圧 の方へ引かれる傾向がある。従って、高電圧パワー供給源５６は高電圧ライン１ １６上の最大電圧を生成する。そのような最大電圧は、動作の最初にシャッタ１ ０の可変リターダ１１における全ての液晶配回ベクトル又は配置構成を設定する ために、パワー供給源１４が最初にターンオンされてシャッタが最初に高電圧（ 例えば４０ボルト）によって暗状態に駆動される場合に、使用可能である。コン デンサ１５１が適切に充電されると、シ二ミノ）　ｌ−リガ１５３からの出力が 論理１へ戻って、ダイオード１４４をブロックする。そのとき、ダイオード１４ ５がブロックされていれば、ライン１１６上の電圧は暗状態「維持」レベル、例 えば１９ボルトに戻る。コンデンサ１５１のそのような充電のための時間は４分 の１秒のオーダーであり得る。当業者には明かなように、他の時間であることも 可能である。（しかしダイオード１４５がブロックされてｔｌなければ、より高 い電圧が高電圧パワー供給回路５６の出力ライン１１６に残る。） 丸！ｊ」１践１」− センサ回路６０は一対の感光性又は光検出回路２００．２０１を備えており、そ れらは、ＯＲゲート２０４として、ライン２０２．２０３で互いに電気的に接続 されている。抵抗２０５及びこんでんさ２０６は電池の正の端子７５とグランド ２３との間に結合されており、ライン２０２．２０３はそれらの抵抗及びコンデ ンサの接合点に結合されている。コンデンサ２０６は、例えば４分の１秒（又は 他の時間）の暗から明への遅延時間を供給するので、溶接光のわずかな中断又は 光検出の僅かな損失によって、シャッタは暗状態から明状態へ遷移できない。

ＯＲゲート２０４からの出力は、シュミットトリガ回路２１１の入力２１０へ供 給される。溶接が検出されない場合、ライン２１０上の信号は論理１又は相対的 に正の電圧であるので、ライン２１２上に要求されるシーミツトトリガ回路２１ １からの出力は論理０又は相対的にグランド信号となる。

逆に言うと、溶接が検出されると、ＯＲゲート２０４からの出力での信号が論理 ０レベル（又は相対的にグランド）となり、これによって、ライン２１２上の信 号が論理１又は正の電圧レベルとなる。このように、ライン２１２上の論理１の 信号がシャッタｌＯの暗状態への要求を示す。

光検出回路２００．２０１は、好ましくは同一であるので、１つのみが詳細に説 明される。２つの回路は冗長のために設けられている。１つが溶接を検出しなけ れば、他方が溶接を検出することが予期される。或いは、回路２００．２０１が 異なるタイプである、及び／又は異なる光検出器などである。

しかしながら、いずれかの光検出器２００．２０１が溶接つまり、溶接アーク、 溶接炎などによって放射される光の発生を検出すると、ライン２１０上に供給さ れるＯＲゲート２０４からの出力の信号が、溶接を示す論理０レベルとなる。

光検出回路２００は、シリコン光検出器又は光トランジスタ２２０（図１では１ ７で示され、感光性ダイオードとして示されている）、フィードバック回路２２ １及び比較回路２２２を備えている。他のタイプの光検出器も同等に、シリコン 光トランジスタ２２０の代わりに用いられることができる。

光検出器２２０のコレクタ及びエミッタ端子は、電池の正の端子７５とライン２ ２３との間に接続され、さらに、比較器２２２の反転入力に接続されている。負 荷抵抗２２４がライン２２３とグランド２３との間に結合されている。光検出器 ２２０は、溶接の間に生成される入射光に、及び、例えば、室内灯、日光などの 他の周囲の光の状況による入射光に応答する。入射光２２５の強度が増すにつれ て、ライン２２３上の電圧が増大することが意図されており、同様に、光２２５ ０強度が減少すると、光検出器２２０の動作の結果として、ライン２２３上の電 圧が減少する。

２つの従来のタイプの溶接は、異なる特徴を有する溶接光を発生する。溶接の１ つのタイプでは、溶接アークは脈動するので、溶接光も脈動する。溶接の他のタ イプでは、溶接アーク又は炎は連続しており、脈動はしないので、溶接光はＤＣ タイプの信号として連続している。光検出器２２０は、ライン２２３上の電圧が 脈動している場合のそのような脈動する溶接光に対しても適切に迅速な応答を有 している。連続する溶接光の場合には、レイン２２３上の信号は実質的に連続し ている。

フィードバック回路２２１は、フィードバックトランジスタ２３０、一対の抵抗 ２３１，２３２及びコンデンサ２３３を備えている。フィードバック回路２２１ は、感光性トランジスタ２２０のベースに結合されて、感光性トランジスタ２２ ０の感度を調節する。抵抗２３１．２３２及びコンデンサ２３３は、比較的大き な時定数を提供し、それによってライン２２３上の電圧の変化への比較的ゆっく りとした応答を提供するようなサイズのものが選択される。典型的な値は、抵抗 ２３１に対しては１メグオームであり、抵抗２３２に対しては２７０キロオーム であり、コンデンサ２３３に対しては０．１５ｆである。例えば、脈動する溶接 光による、又は連続する溶接光信号の開始によるライン２２３上の信号の急速な 変化はフィードバック回路２２１上に大きな影響は与えないので、光検出器２２ ０の感度に変化は生じない。しかしながら、入射光２２５の強度の比較的ゆっ（ りとした、或いは段階的な変化の間、又は入射光２２５の急速な変化に続く期間 の後では、フィードバック回路２２１は光検出器２２０のベースへの信号を変化 させることによってその感度を変化させるので、光検出器の感度は入射光の明る さに追従するか、又は追随する。

図３では、入射光２２５に対する光検出器２２０の導通又は電圧出力特性の関係 が示されている。特に、曲線２４０はフィードバック２２１が光検出器２２０の ベースに接続されていない場合のその非線形応答を示している。具体的には、曲 線２４０は、図３のグラフの横軸に示される入射光２２５の強度に対する、縦軸 の光検出器２２０からの電圧の関係を示している。例えば、光検出器２２０が、 明るい室外の日光に比較した室内周囲光の周囲光強度レベルの幅広い変化を有す る環境における溶接を検出することができることが意図される場合には、そのよ うな非線形の応答は望ましくない。

溶接の存在を比較的速く検出するためには、曲線２４０の比較的急峻な傾斜部分 ２４１で光検出器２２０が動作することが望ましい。フィードバック回路２２１ を用いて周囲光強度の段階的な変化に対する光検出器２２０の感度を調節するこ おによって、これが達成される。しかしながら、フィードバック回路２２１の応 答時間は適切にゆっくりであることが意図されるので、溶接の始まり又は溶接光 の連続する脈動は、光検出器２２０の感度の変化を引き起こさないことは明らか である。光検出器２２０と共にフィードバック回路２２１は、センサ回路６０の ための、従ってパワー供給源１４及びシャッタ１０のための明るい周囲状況と暗 い周囲状況との間で比較的大きな動作範囲を提供することは明らかである。この ようにして、比較的広い動的なセンサの動作範囲が得られる。

複数の入力を有する比較器２２２はセンサ閾値設定及び検出回路２５０を提供す る。溶接が検出されない場合には、回路２５０は、ライン２１０上に論理１信号 を発生し、その信号はシニミットトリガ回路２１１によって反転されてリン２１ ２上に論理０信号を発生するようになっている。ライン２１２上の論理Ｏ信号は 、暗状態調節回路１２８においてダイオード１４５を非ブロックとするので、高 電圧パワー供給回路５６によってライン１１６に発生される電圧は相対的に最大 、例えば、およそ４０ボルトである。ライン２１２上の論理Ｏ信号はまた、抵抗 ２５１を介して、高電圧駆動回路５４中のトランジスタ１３３及びダーリントン 対トランジスタ１３０による導通をブロックする。もちろん、このとき、溶接は 検出されなかったので、入力パワーライン３０へ供給されるべき高電圧はない。

さらに、ライン２１２上の論理０信号は、周波数変更回路６１への入力でダイオ ード２５２を介する導通をブロックし、その後フリップフロツブ３７への入力と してライン２５２上の比較的高い周波数、例えば４０ヘルツの信号を発生する。

ライン２５２上のそのような比較的高い周波数の信号がこのときに必要であるの は、溶接が検出されなかった場合にはシャッタ１０は明状態で動作されており、 ライン２５２上の高周波数の信号は明滅、つまり目に見える可変リターダ１１の 急速な遷移を防止するために望まれているからである。

ライン２２３上の電圧は、閾値回路２５０における比較器２２２の反転入力に供 給される。ライン２２３上の電圧はまた、抵抗２５３を介して非反転入力へ供給 される。コンデンサ２５４は非反転入力とグランド２３との間に結合されている 。閾値電圧レベル設定用分圧器１１１はライン９１の増幅器９６からの出力と抵 抗２５６との間に結合されており、抵抗２５６は、比較器２２２の非反転入力へ （及び抵抗２５３を介して反転入力へ）接続されている。

比較器２２２の非反転入力へ結合されている複数の抵抗及びコンデンサは、溶接 の検出を示す論理０信号をその出力２０２で発生するように比較器をトリガする 電圧閾値レベルを設定する。そのような電圧閾値は、分圧器１１１を調節するこ とによって設定されて、抵抗２５６を介して比較器２２２へ送られるべきライン ９１上の調整された基準電圧のその部分を決定する。

上述のように、ライン２２３上の電圧は比較器２２２の反転入力へ供給され、抵 抗２５３を介してコンデンサ２５４を充電する。抵抗２５３及びコンデンサ２５ ４はいずれも非反転入力に結合されている。

図４では、２つの曲線２６０．２６１を含むグラフが示されている。図４のグラ フにおいて、曲線２６０は光検出器２２０へ向かう入射光２２５の強度及びライ ン２２３に現れる信号を示している。信号の変動、例えば、２６０ａ、２６０ｂ は、周囲光の急激な変化、例えば、溶接の発生を示すことができる。領域２６０ Ｃでの変動は、例えば、ドーア、窓などの開放による変動を示している。曲線２ ６１は、比較器２２２の非反転入力への入力を提供している分圧器１１１、抵抗 ２５６、抵抗２５３及びコンデンサ２５４の関係によって設定されるセンサ閾値 電圧レベルを示している。分圧器１１１を調節することによって、曲線６０に対 する曲線２６１の近さ又は分離が変化され得る。また、コンデンサ２５４を充電 するためのＲＣ時定数は、パルスタイプの溶接操作からの脈動する光の場合に特 に、溶接の間に検出されることが予期される急速な変化に比べて比較的遅い。

図４のグラフから、曲線２６１によって表されるセンサ閾値レベルが、一般には ライン２２３上の信号（入射光の強度）を示す曲線２６０に追従していることが 分かる。これは、例えば図４の左側部分２６２で示されるように、溶接が実行さ れている、又は実行されるべき部屋の窓から差し込む明るい日光による比較的高 い周囲光状態、又は、例えば図４の右側部分２６３で示されるように、カーテン 、ブラインド或いは日除けが窓にかけられた後などの比較的低い周囲光状態に光 検出器２２０が置かれているかどうかには関係ない。溶接が高い周囲光レベル又 は低い周囲光レベルで起こるかに関係なく、溶接の結果として発生する光入力曲 線２６０の乱れ、例エバ、２６０ａ、２６０ｂはセンサ閾値レベル曲線２６１を 越えるので、それによって比較器２２２の反転入力での信号が非反転入力での信 号を越えて、比較器２２２に溶接が検出されていることを示す論理Ｏ信号を出力 ２０２で発生させる。

溶接のタイプが、相対的に連続する溶接光を生成するタイプであれば、閾値設定 用分圧器１１１は調節され、入射光２２５の強度及びライン２２３上の電圧が、 常に、又は所定の実質的に一定の大きさを越える度に非反転入力への電圧供給を 下げることによって、比較器２２２の反転入力を、非反転入力よりも一般に高い 電圧レベルとなるようにさせる。そのような場合には、ライン２０２上の信号は 論理０のままである。

このように、センサ回路６０が上記のように溶接を検出するように動作すること は明らかである。検出された溶接が脈動する光を発生するタイプである場合には 、例えば図４において２６０３．２６０ｂで示されるそのようなパルスは、それ らのパルスが曲線２６１によって示される閾値レベルを越える限り溶接検出をト リガする。溶接が連続する光２２５を発生する場合には、分圧器１１１は調節さ れて、上記の閾値関数の提供がなくても可能な光の強度の関数として溶接が検出 されることを確実にする。溶接が検出されると、論理０信号が比較器２２２の出 力２０２で生成され、溶接が検出されないと、論理１信号が出力２０２で生成さ れる。光検出回路２０１は光検出回路２００とほぼ同じように動作し、これら２ つの光検出回路はＯＲゲート配置において接続されて出力２０２で論理１又は論 理０の信号を提供する。

検出される溶接がない場合には、論理Ｏ信号がライン２１２上に生成されて、ダ イオード１４５を非ブロックとして、ライン１１６上の電圧が最大、例えば４０ ボルトまで充電されるので、充電圧駆動回路５４が分断されてダイオード２５２ をブロックする。しかしながら、溶接が検出されると、ライン２１２上の論理１ 信号がダイオード２５２を導通又は非ブロックとし、ダイオード１４５をブロッ クし、高電圧駆動回路５４をターンオンし、ライン７１上に供給される信号を介 して計数回路７２及びタイムアウト回路５１をリセットする。コンデンサ２０６ は、例えば４分の１秒（又は他の時間）の時間遅延を提供して、パルスタイプの 溶接光２２５が発生した場合、又は溶接者が一時的に頭の向きを溶接光２２５か らそらすか、或いは他の方法で溶接光と光検出器２２０との間の光経路接続が一 時的になくなった場合に、溶接の一定の検出及び非検出を防止する。コンデンサ ２０６のための時定数又は充電時間は４分の１秒以外、例えば、それよりも長く 又は短（することができる。

口゛　ｏ　６１ 周波数変更回路６１は、シコミットトリガ回路２７１、フィードバック抵抗２７ ２、及び一方又は両方のコンデンサ２７３．２７４によって形成される発振器２ ７０を備えている。

コンデンサ２７３はグランド２２３に接続されている。

溶接が検出されない場合、抵抗２７２及びコンデンサ２７３が発振器２７０のた めの時定数を決定する。そのような時定数は相対的に速いので、例えば、発振器 ２７０に４０ヘルツのオーダーの周波数を有する出力信号を発生させる。実際の 周波数はそれよりも大きい又は小さくなり得る。好ましくは、周波数は明滅を防 止している間にシャブタ１０を駆動するために必要なパワーを最小とするために は十分である。発振器２７０からの出力は、フリツプフロツプ３７への入力とし て、ライン２５２を介して供給される。

センサ回路６０が溶接を検出して論理１信号をライン２１２上に供給すると、ダ イオード２５２が伝導となって、発振器２７０のためのコンデンサ２７３及び抵 抗２７２との回路接続にコンデンサ２７４を操作的に加える。そのような回路に そのようなコンデンサ２７４を加えることによって、発振器２７０に、ライン２ ５２上に発生される出力信号の周波数を、例えば、数ヘルツまで低減させる。低 減された周波数の信号はフリップフロップ３７を低減された周波数で駆動するの で、シャッタが低減された周波数で駆動される。その結果、シャッタを駆動する ために必要なパワーが低減される。また、シャッタが暗状態で動作しているので 、明滅による問題は避けられる。電池の正の端子７５に接続されているダイオー ド２７５は、溶接がセンサ回路によってもはや検出されなくなった後、コンデン サ２７４の放電を行う。

監ユ囚１上差 瞬間接触パワースイッチが閉じると、タイムアウト回路５１がリセ・ノドされて １５〜１６分の量計数し、タイムアウト回路がパワー供給回路１４を止めるまで 、電池電圧が端子７５に供給される。電池２１の電圧が所定の最小値を下回ると 、発光ダイオード８４が点滅する。スイッチ７０を閉じると、スタート／初期化 回路６２がダイオード１４４を非ブロックとするので、高電圧パワー供給回路が 急速にその最高電圧レベル、例えば４０ボルトまで充電されて、シャッタ１０を 暗状態へ駆動する準備がなされる。閉じたスイッチ７０は、トランジスタ１３３ をターンオンして導通として、これによってダーリントン対トランジスタ１３０ がターンオンされる。

後者は、高電圧パワー供給回路５６の出力のライン１１６からシャッタ１０へ高 電圧を供給して、可変リターダ１１における配向ベクトルを設定する。スタート ／初期化回路６２におけるコンデンサ１５１が適切に充電されてダイオード１４ ４を非ブロックとした後、溶接が起こらなければ、センサ回路６０の出力からの ライン２１２には論理０信号がある。そのような論理Ｏ信号はダイオード１４５ を非ブロックのままとするので、ライン１１６の電圧は最大のままである。その ような論理０はまた、高電圧駆動回路５４を分断したままとする。コンデンサ１ ５１が適切に充電されてスタート／初期化回路６２を無能とした後に溶接が検出 されなければ、低電圧駆動回路５３がダイオード１０５を通して電圧を供給して 、シャッタを明状態に維持する。しかしながら、溶接がその後に検出されると（ 又はスタート／初期化回路がダイオード１４４を非ブロックとするその初期モー ドにある間に溶接が検出されると）、論理１信号がライン２１２上に発生されて 、高電圧駆動回路５４をターンオンし、この回路が最初の高電圧をライン１１６ からパワー出力回路２５へ送って、シャッタを迅速に暗状態へと駆動する。ライ ン２１２上の論理ｌ信号は同様に、ダイオード１４５をブロックするので、ライ ン１１６上の電圧は低減された暗状態維持電圧レベルまで下がって、シャッタを 暗状態に維持する。端子２６．２７でのシャッタ駆動信号の周波数は、周波数変 更回路６１の周波数の関数であり、この回路は、明状態が必要な場合には高周波 数信号を発生し、暗状態が必要な場合には、より低い（しかし、液晶の偏向を防 止するため及び／又は他の悪影響を防止するためにゼロではない）周波数信号を 発生する。

Ｌ粟二亘■里旦■ 上記説明から、パワー供給源１４が、例えば溶接用ヘルメット又は他の目の保護 用或いは装置保護用装置において使用される溶接用レンズシャッタ１０における 可変リターダ１１にパワーを供給する際に有用であることは明らかである。

要約書 液晶溶接用レンズ（１０）又はシャッタのためのパワー供給回路（１４）は、液 晶シャッタ（１０）を明状態へ駆動する又は促進するための相対的に低い電圧Ａ Ｃ信号を発生し、シャッタ（１０）を暗状態へ最初に駆動するため、及びその後 シャッタ（１０）を暗状態に維持するための２つの相対的に高い又は大きいＡＣ 電気信号を発生する。シャッタ（ｌＯ）への駆動信号の周波数を変更するための 可変周波数回路（６１）は、暗状態でのパワー使用量を最小とし、明状態での明 滅を防止する。さらに、パワー節約及び電池レベル指示の特徴が含まれる。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．液晶装置への出力を供給し、そのような装置に少なくとも２つの異なる光学 的応答を生じさせる出力手段と、該出力手段を駆動して、第１のレベルで第１の 光学的応答を生しさせ、第２のレベルで第２の光学的応答を生じさせる駆動手段 と、 を備えている液晶装置のためのパワー供給回路であって、該駆動手段が、該出力 手段が駆動される周波数を変更する周波数手段を備えて、それによって、周波数 の該第１のレベルが該第２のレベルとは異なっているパワー供給回路。
2. ２．前記第１のレベルが前記第１の光学的応答を生じる２つの異なるレベルを包 含しており、前記駆動手段が、前記液晶装置の動作を迅速に行う時間の間は該２ つの異なるレベルのうち一方で駆動し、その後は該第１の光学的応答を維持する ために該２つの異なるレベルのうち他方で駆動する手段を備えている、請求項１ に記載の両路。
3. ３．所定の条件が存在するかどうかを検出する検出手段と、ＡＣ出力を生成する 出力回路手段と、 フリップフロップ回路手段であって、該出力回路手段を駆動して、該フリップフ ロップ回路手段の動作の関数である周波数で該ＡＣ出力を生成する手段と、 該フリップフロップ回路手段への可変時定数を供給する可変計時手段であって、 該可変計時手段が、該検出手段によって該所定の条件が検出されたかどうかの関 数として該時定数を変更するように動作することができる可変計時手段と、を備 えている可変周波数パワー供給源。
4. ４．前記可変計時手段が、インピーダンスの関数である時定数を有する発振器を そなえている請求項３に記載のパワー供給源。
5. ５．前記インピーダンスが抵抗及びエネルギー保持装置を備えている、請求項３ に記載のパワー供給源。
6. ６．前記エネルギー保持装置がコンデンサを備えている請求項５に記載のパワー 供給装置。
7. ７．前記エネルギー保持回路が前記所定の条件が検出されたかどうかの関数とし て少なくとも２つの異なる容量レベルを提供する可変容量回路を備えている請求 項５に記載のパワー供給源。
8. ８．光入力を受け取り、それを示す出力を生成する検出手段と、 該検出手段に結合されており、入射光の強度が変化しても該検出手段の該出力を ほぼ一定に維持する傾向があるフィードバック手段であって、比較的遅い時定数 を有しているフィードバック手段と、 比較出力を生成する比較手段であって、該出力を他の信号と比較してその比較結 果を示す比較出力を生成する手段、及び 該地の信号の値に、該出力の値の後を比較的ゆっくりと追跡させることによって 、少なくとも所定の大きさの該出力における比較的迅速な遷移が１つの比較出力 を引き起こし、該出力における比較的ゆっくりの変化が他の比較出力となる追跡 手段を有している比較手段と、 を備えている溶接の発生を検出するための検出システム。
9. ９．前記比較手段が演算増幅器を備えている、請求項８に記載の検出システム。
10. １０．前記他の信号として基準電圧を生成する基準電圧回路手段をさらに備えて いる請求項８に記載の検出システム。
11. １１．前記比較手段が、前記出力及び前記他の信号をそれぞれ受け取る少なくと も２つの入力を有しており、前記追跡手段が、該出力を受け取る該入力から該他 の信号を受け取る該入力への抵抗コンデンサ接続を備えている請求項８に記載の 検出システム。
12. １２．前記検出手段が光トランジスタを備えており、前記フィードバック手段が 、該光トランジスタの出力の後に接続されている抵抗コンデンサ回路、及び該光 トランジスタをバイアスするためのフィードバック信号を供給するように結合さ れているフィードバックトランジスタを備えている請求項８に記載の検出システ ム。
13. １３．少なくとも比較的大きな及び小さな光透過特性を有する保護用光学レンズ システムのための携帯用パワー供給源であって、 パワー源からのパワー入力に応答して該レンズシステムを駆動するための実質的 に調整されたパワーを供給するための調整されたパワーの供給源と、 該調整されたパワーの供給源からのパワーを該レンズシステムに結合して、該レ ンズシステムに大きな及び小さな光透過特性を達成させる出力回路手段と、 該レンズシステムの該光透過特性のうち一方を達するためにパワーを生成して第 １のパワーレベルを提供する場合、該一方の光透過特性に切り換えて、その後に 第２のパワーレベルとして該光透過特性を維持する場合の、該調整されたパワー の供給源によって供給されるパワーのレベルを変更するレベル制御手段と、 を備えている携帯用パワー供給源。
14. １４．携帯用パワー供給源のためのエネルギー節約回路であって、 該パワー供給源へ入力パワーを結合するスイッチ手段と、パワーを結合する又は 結合しないように該スイッチ手段を作動させる計時手段であって、該スイッチ手 段がパワーを結合するように作動されている計時期間を開始し、該計時期間の終 了に応答して該スイッチ手段をパワーに結合しないように作動するように動作す る計時手段と、所定の条件が存在するかどうかを検出するための検出手段とを備 えており、 該計時手段及び該検出手段が、該計時手段が該計時期間を計時しており核検出手 段が該所定条件を検出している間は、該計時手段が再スタートされるように関係 づけられている、エネルギー節約回路。
15. １５．携帯用パワー供給源のためのエネルギー節約回路であって、 該パワー供給源へ入力パワーを結合するスイッチ手段と、パワーを結合する又は 結合しないように該スイッチ手段を作動させる計時手段であって、該スイッチ手 段がパワーを結合するように作動されている計時期間を開始し、該計時期間の終 了に応答して該スイッチ手段をパワーに結合しないように作動するように動作す る計時手段と、所定の条件が存在するかどうかを検出するための検出手段とを備 えており、 該計時手段及び該検出手段が、該計時手段が該計時期間を計時しており該検出手 段が該所定条件を検出し、該所定条件の検出を続けている間は、該計時手段が、 該検出手段による該検出の終了時に該計時期間を再スタートする状態に保持され ているように関係づけられている、エネルギー節約回路。
16. １６．少なくとも相対的に大きな及び小さな光透過特性を有する保護用光学レン ズシステムのための携帯用パワー供給源であって、 消耗するパワー源からの電気入力を受け取る入力手段と、該入力手段に結合され ており、該レンズシステムを動作させて該電気入力を変換する回路手段と、該パ ワー源から受け取られる電気入力のパワーレベルをモニタするモニタ手段と、 該モニタ手段に対して結合されており、該パワーレベルが所定のレベルを下回っ たことを信号で知らせる信号手段と、を備えている携帯用パワー供給源。
17. １７．前記信号手段が発光ダイオードである請求項１６に記載のパワー供給源。
18. １８．前記モニタ手段が、前記電気入力の電圧を調整された電圧と比較する比較 回路を備えており、前記信号手段が該比較回路に結合され、これによって、該電 気入力を比例的に示す電圧が該調整された電圧により設立される電圧を下回る場 合にパワーを供給される、請求項１６に記載のパワー供給源。
19. １９．可変光透過保護用レンズのためのパワー供給源であって、 電池から入力電気パワーを受け取る入力手段と、該レンズにパワーを与えるため に第１の電圧を供給して、該レンズの相対的に光学的透過特性を達成させる電圧 供給手段と、 該レンズにパワーを与えるための該入力手段からのパワー供給に応答して、該第 １の電圧を越えるレベルの調整された電圧出力を供給して、相対的に低い光学的 透過特性を達成する切り換え用電圧調整回路と、 少なくとも一般的に該レンズに向けられている相対的に強い強度の入射光の発生 を検出する検出手段と、該相対的に強い強度の入射光の発生を検出する該検出手 段に応答して、該切り換え用電圧調整回路からの電圧を該レンズに結合して該相 対的に低い光学的透過特性を達成する回路手段であって、該レンズを該特性に最 初に駆動するための相対的に高い電圧から、該レンズを該特性に維持するための 相対的に低い電圧へ該切り換え用電圧調整回路の出力電圧を変更する手段を備え ている回路手段と、 を備えているパワー供給源。