CH594403A5 - Light filter for welding goggles visor - Google Patents

Light filter for welding goggles visor

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CH594403A5
CH594403A5 CH926575A CH926575A CH594403A5 CH 594403 A5 CH594403 A5 CH 594403A5 CH 926575 A CH926575 A CH 926575A CH 926575 A CH926575 A CH 926575A CH 594403 A5 CH594403 A5 CH 594403A5
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CH
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ceramic
ceramic cell
eye protection
protection screen
screen according
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CH926575A
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Hermann Budmiger
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Thommen Revue Ag
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Abstract

Light filter for welding goggles visor using opto-electric element between polarised and analyser

Description

  

  
 



   Das Hauptpatent betrifft einen Augenschutzschirm, insbesondere zur Verwendung an einer Brille, einem Helm oder Schild zum Schutz der Augen bei Schweissarbeiten, gekennzeichnet durch eine in Serie mit einem UV- und IR-Filter angeordnete Verdunkelungseinrichtung für das sichtbare Licht, die einen Polarisator und einen Analysator enthält, zwischen denen sich ein optoelektrisches Element befindet, das bei Anlegen einer Spannung die Polarisationsebene des Lichtes dreht und damit eine Verdunkelung oder Aufhellung bewirkt.



   Gemäss einem im Hauptpatent beschriebenen Ausführungsbeispiel kann als optoelektrisches Element eine Flüssigkristallzelle verwendet werden.



   Nunmehr wird vorgeschlagen, dass das   optoelektrische    Element eine transparente Keramikzelle aufweist.



   Die Erfindung soll nun anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.



   In der Zeichnung zeigen: die Fig. 1 eine axonometrische Ansicht einer Verdunkelungseinrichtung mit einem Polarisator, einer Keramikzelle und einem Analysator und die Fig. 2 eine Seitenansicht einer Verdunkelungseinrichtung mit mehreren hintereinander angeordneten Keramikzellen.



   In der Fig.   list    schematisch eine Verdunkelungseinrichtung für einen Augenschutzschirm dargestellt. Der Augenschutzschirm kann einen Teil einer Brille, eines Helms oder eines Schildes zum Schutz der Augen bei Schweissarbeiten bilden.



   Die Verdunkelungseinrichtung weist einen Polarisator P, einen Analysator A und dazwischen eine lichtdurchlässige, elektrisch steuerbare Keramikzelle Z auf. Die letztere weist Elektroden und Anschlüsse auf, die über elektrische Leiter mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, von der in der Fig. 1 nur die Anschlüsse angedeutet sind. Die Steuereinrichtung weist Mittel auf, um der Keramikzelle eine elektrische Spannung U zuzuführen. Ferner ist ein nicht dargestellter Sensor vorhanden, um der Steuereinrichtung ein elektrisches Signal zuzuführen, wenn der Schweissvorgang beginnt.



   Der Polarisator P und der Analysator A weisen zueinander rechtwinklig verlaufende, d.h. gekreuzte, Polarisationsebenen auf. Die Keramikzelle Z kann derart ausgebildet sein, dass sie im spannungslosen Zustand optisch isotrop ist und beim Anlegen einer elektrischen Spannung doppelbrechend wird. Die Keramikzelle Z kann ferner so angeordnet sein, dass ihre Polarisationsebenen im doppelbrechenden Zustand die Polarisationsebenen des Polarisators und Analysators unter einen Winkel von   450    schneiden.



   Wenn nun keine elektrische Spannung an der Keramikzelle Z anliegt, verändert sie die Polarisation des vom Polarisator P zu ihr gelangenden Lichtes nicht. Die Verdunkelungseinrichtung ist dann annähernd lichtundurchlässig.



   Wenn hingegen an die Keramikzelle Z eine Spannung U angelegt wird, wird die Keramikzelle Z doppelbrechend. Infolge der Doppelbrechung wird das in der Richtung des Pfeiles L vom Polarisator P zur Keramikzelle Z gelangende Licht in zwei Teile zerlegt, die rechtwinklig zueinander verlaufende Polarisationsebenen aufweisen. Da die zwei Licht-Teile mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch die Keramikzelle hindurchlaufen, weisen sie beim Austritt aus der Keramikzelle von der Dicke der Keramikzelle, der Doppelbrechung und der Lichtfrequenz bzw. -wellenlänge abhängige Phasen-Unterschiede auf. Wenn sich die beiden Licht-Teile nun wieder überlagern, kann ein Teil des Lichtes durch den Analysator A hindurchlaufen. Die Keramikzelle Z bewirkt also im doppelbrechenden Zustand eine Drehung des Lichtes, so dass ein beträchtlicher Teil des Lichtes durch die Verdunkelungseinrichtung hindurch gelangt.

  Die Verdunkelungseinrichtung weist nun also eine wesentlichere grössere Lichtdurchlässig keit auf, als im spannungslosen Zustand. Die Keramikzelle dient daher als optoelektrisches Element, um die Lichtdurchlässigkeit durch Drehen der Polarisationsebene des Lichtes zu ändern.



   Die Spannung U muss entsprechend den Abmessungen der Keramikzelle und den Elektrodenabstand so gewählt werden, dass sich eine ausreichende Änderung der Lichtdurchlässigkeit ergibt. Bei geeigneter Ausbildung der Keramikzelle und der Steuereinrichtung und bei Verwendung einer zweckmässigen Spannung lassen sich Umschaltzeiten erzielen, die weniger als   100 lls betragen.



      Der Augenschutzschirm weist vorzugsweise Mittel auf, um den Durchgang des Infrarot- und Ultraviolettlichtes mindestens teilweise zu sperren. Beispielsweise kann die Keramikzelle derart ausgebildet sein, dass sie Infrarot- und Ultraviolettlicht absorbiert.



   Die in der Fig. 2 dargestellte Verdunkelungseinrichtung weist mehrere hintereinander angeordnete Keramikzellen Z auf. Die Richtung der Lichtstrahlen ist durch den Pfeil L angedeutet. Vor der bezüglich der Lichtstrahlrichtung ersten Keramikzelle Z ist ein Polarisator P angeordnet. Hinter der letzten Keramikzelle Z ist ein Analysator A angeordnet.   Zwi    schen je zwei aufeinanderfolgenden Keramikzellen Z ist entweder ein Polarisator P oder ein Analysator A angeordnet. Die Polarisatoren können alle zueinander parallele Polarisationsebenen aufweisen. Die Analysatoren können ebenfalls alle zueinander parallele Polarisationsebenen aufweisen. Die Polarisationsebenen der Analysatoren können gegen diejenigen der Polarisatoren rechtwinklig gekreuzt sein.

   Die Keramikzellen sind mit einer Steuereinrichtung verbunden, die Mittel aufweist, um wahlweise eine Spannung an eine oder mehrere der Keramikzellen anzulegen. Dadurch lässt sich der Transmissionsgrad stufenweise verändern und eine sehr starke Reduktion der Lichtdurchlässigkeit erzielen. 



  
 



   The main patent relates to an eye protection screen, in particular for use on glasses, a helmet or shield to protect the eyes during welding work, characterized by a darkening device for the visible light arranged in series with a UV and IR filter, a polarizer and an analyzer contains, between which there is an opto-electrical element which, when a voltage is applied, rotates the plane of polarization of the light and thus causes a darkening or lightening.



   According to an exemplary embodiment described in the main patent, a liquid crystal cell can be used as the optoelectric element.



   It is now proposed that the optoelectric element have a transparent ceramic cell.



   The invention will now be explained with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing.



   In the drawing: FIG. 1 shows an axonometric view of a darkening device with a polarizer, a ceramic cell and an analyzer and FIG. 2 shows a side view of a darkening device with several ceramic cells arranged one behind the other.



   A darkening device for an eye protection screen is shown schematically in FIG. The eye protection screen can form part of glasses, a helmet or a shield to protect the eyes during welding work.



   The darkening device has a polarizer P, an analyzer A and a translucent, electrically controllable ceramic cell Z between them. The latter has electrodes and connections which are connected via electrical conductors to a control device, of which only the connections are indicated in FIG. 1. The control device has means for supplying an electrical voltage U to the ceramic cell. Furthermore, a sensor (not shown) is provided in order to supply an electrical signal to the control device when the welding process begins.



   The polarizer P and the analyzer A have mutually perpendicular, i.e. crossed, polarization planes. The ceramic cell Z can be designed in such a way that it is optically isotropic in the de-energized state and becomes birefringent when an electrical voltage is applied. The ceramic cell Z can furthermore be arranged in such a way that its polarization planes in the birefringent state intersect the polarization planes of the polarizer and analyzer at an angle of 450.



   If no electrical voltage is applied to the ceramic cell Z, it does not change the polarization of the light reaching it from the polarizer P. The darkening device is then approximately opaque.



   If, however, a voltage U is applied to the ceramic cell Z, the ceramic cell Z becomes birefringent. As a result of the birefringence, the light arriving in the direction of the arrow L from the polarizer P to the ceramic cell Z is split into two parts which have planes of polarization running at right angles to one another. Since the two light parts pass through the ceramic cell at different speeds, they have phase differences that depend on the thickness of the ceramic cell, the birefringence and the light frequency or wavelength when exiting the ceramic cell. When the two light parts overlap again, part of the light can pass through the analyzer A. The ceramic cell Z thus causes the light to rotate in the birefringent state, so that a considerable part of the light passes through the darkening device.

  The darkening device now has a significantly greater light permeability than in the de-energized state. The ceramic cell therefore serves as an opto-electrical element to change the light transmittance by rotating the plane of polarization of the light.



   The voltage U must be selected according to the dimensions of the ceramic cell and the electrode spacing so that there is a sufficient change in light transmission. With a suitable design of the ceramic cell and the control device and with the use of an appropriate voltage, switching times can be achieved which are less than 100 lls.



      The eye protection screen preferably has means to at least partially block the passage of infrared and ultraviolet light. For example, the ceramic cell can be designed in such a way that it absorbs infrared and ultraviolet light.



   The darkening device shown in FIG. 2 has several ceramic cells Z arranged one behind the other. The direction of the light rays is indicated by the arrow L. A polarizer P is arranged in front of the ceramic cell Z, which is first with respect to the light beam direction. An analyzer A is arranged behind the last ceramic cell Z. Either a polarizer P or an analyzer A is arranged between every two successive ceramic cells Z. The polarizers can all have mutually parallel polarization planes. The analyzers can also all have mutually parallel planes of polarization. The planes of polarization of the analyzers can be crossed at right angles to those of the polarizers.

   The ceramic cells are connected to a control device which has means for selectively applying a voltage to one or more of the ceramic cells. This allows the degree of transmission to be changed in stages and a very strong reduction in light transmission to be achieved.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH PATENT CLAIM Augenschutzschirm nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass das optoelektrische Element eine transparente Keramikzelle (Z) aufweist. Eye protection screen according to the patent claim of the main patent, characterized in that the opto-electrical element has a transparent ceramic cell (Z). UNTERANSPRÜCHE 1. Augenschutzschirm nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch mehrere hintereinander angeordnete Keramikzellen (Z) und dazwischen angeordnete Polarisatoren (P) bzw. Analysatoren (A). SUBCLAIMS 1. Eye protection screen according to claim, characterized by several ceramic cells (Z) arranged one behind the other and polarizers (P) or analyzers (A) arranged in between. 2. Augenschutzschirm nach Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum wahlweisen Anlegen einer Spannung an eine oder mehrere Keramikzellen (Z), um den Transmissionsgrad stufenweise einzustellen. 2. Eye protection screen according to dependent claim 1, characterized by means for optionally applying a voltage to one or more ceramic cells (Z) in order to gradually adjust the degree of transmission. 3. Augenschutzschirm nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisator (P) und der Analysator (A) bezüglich der Keramikzelle (Z) derart orientiert sind, dass die Verdunkelungseinrichtung bei spannungsloser Keramikzelle (Z) weniger lichtdurchlässig ist als wenn eine Spannung an die Keramikzelle (Z) angelegt ist. 3. Eye protection screen according to claim, characterized in that the polarizer (P) and the analyzer (A) are oriented with respect to the ceramic cell (Z) such that the darkening device is less translucent when the ceramic cell (Z) is de-energized than when a voltage is applied to the ceramic cell (Z) is applied. 4. Augenschutzschirm nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch Mittel, um den Durchgang des Infrarot- und Ultraviolettlichtes mindestens teilweise zu sperren. 4. Eye protection screen according to claim, characterized by means to at least partially block the passage of infrared and ultraviolet light.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3536678A1 (en) * 1984-10-16 1986-07-10 Kabushiki Kaisha Sensor Gijutsu Kenkyujo, Tokio/Tokyo METHOD AND DEVICE FOR PROTECTING THE EYES AGAINST THE ARC WELDING LIGHT
WO2008136696A2 (en) * 2007-05-08 2008-11-13 Zeljko Mandic Variable transparency screen
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