CN107209363A - 自动变暗滤光器设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动变暗滤光器，所述自动变暗滤光器通常设置在需要防护以免受高强度光伤害的防护头盔上。所述自动变暗滤光器包括可切换的遮光器、遮光器控制系统、光传感器和图像采集装置。所述可切换的遮光器能够呈现至少暗状态、亮状态和中间状态。

Description

自动变暗滤光器设备和方法

背景技术

自动变暗滤光器通常设置在需要防护以免受高强度光伤害的防护头盔(例如，头部装备或眼部装备)上。

发明内容

在广义的发明内容中，本文公开了包括可切换的遮光器、遮光器控制系统、光传感器和图像采集装置的自动变暗滤光器。在以下具体实施方式中，这些方面和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交的专利申请的权利要求书中呈现还是在修订的权利要求书中呈现，或者另外是在申请过程中呈现。

附图说明

图1为示例性防护头盔的正面透视图，该防护头盔包括安装于其中的示例性自动变暗滤光器。

图2为图1的示例性防护头盔和自动变暗滤光器的背面透视图。

图3为自动变暗滤光器设备的一个实施方案的框图。

在各图中，类似的参考标号表示类似的元件。一些元件可以相同或相等的倍数呈现；在此类情况下，参考标号可以仅指定一个或多个代表性元件，但应当理解，此类参考标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明，否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本发明的不同实施方案的目的。具体地，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。尽管在本公开中可能使用了术语诸如“顶部”、“底部”、“上面”、“下面”、“下方”、“上方”、“前部”、“背部”、“向外”、“向内”、“向上”和“向下”、以及“第一”和“第二”等，但应当理解，除非另外指明，否则这些术语仅以其相对含义进行使用。

具体实施方式

本文公开了被构造成安装在防护头盔1中的自动变暗滤光器设备10。在各种实施方案中，防护头盔1可包括例如安全帽、护罩或护目镜(例如，焊接安全帽、护罩或护目镜)，注意这些类别的防护头盔之间可能并不总是存在明确的界限。如图1和图2的示例性实施方案中所示，示例性防护头盔1包括主体20(具有通常由人佩戴的头盔1)包括大致向前的侧面81、大致向后的侧面82、大致向上或处于顶部的侧面83(例如，朝向佩戴者的头顶)以及大致处于底部的侧面84(例如，朝向佩戴者的颈部)。主体20包括大致朝前的部分，该大致朝前的部分包括透光窗口2。在一些实施方案中，透光窗口2可采用贯穿开口的形式；在其它实施方案中，其可具有安装于其中的一个或多个透明窗格。

自动变暗滤光器设备10可以任何合适的方式(可移除地或永久性地)安装在防护头盔1中。无论采用何种方式，自动变暗滤光器设备10均安装在头盔1中，由此使得滤光镜片11与窗口2的至少一部分对准，并且由此使得镜片11可过滤穿过窗口2的电磁辐射(例如，可见光、紫外线辐射、红外线辐射等)。即，镜片11定位在防护头盔1内，由此使得到达头盔佩戴者眼睛的任何电磁辐射必须首先穿过镜片11，因此可以任何期望的方式进行光学过滤。通常，镜片11被定位成使得在使用者佩戴防护头盔时，镜片11位于佩戴者眼睛的正前方。如果需要，镜片11可以方便地位于窗口2的一个或多个透明窗格的后方，例如，以便防止防护镜片11受到污染和/或碎屑的影响。

为了清楚地说明，使用下列术语：以窗口2为参考位置时，诸如“前方”、“向前”等术语是指在使用头盔1时朝向电磁辐射源的方向(因此例如，图1是头盔1正面的视图)。术语诸如“后方”、“向后”等是指大致远离前方方向的方向。因此，头盔1的背面是被构造成接纳和光学屏蔽用户头部的至少一部分的侧面(因此，图2是头盔1背面的视图)。因此，将这两个方向结合以建立相对于头盔1的窗口2的前后轴线和方向。

在一些实施方案中，防护头盔1可包括悬挂件90，其可以通过附接机构91附接到防护头盔1，如图2所示。可使用任何此类悬挂件，并且可包括例如眉带、冠带、枕骨带等任何合适的组合。除此类悬挂件之外，还可在例如头盔1的冠部部分的下侧设置一个或多个垫，此类垫可用于保护和/或缓冲功能。

防护头盔1可例如结合工业操作使用，例如焊接(如弧焊接、吹管焊接、乙炔焊接)、切割(如激光切割、乙炔切割)、硬钎焊、软钎焊、磨削等等。它还可以结合涉及高强度光的医学规程(如激光手术、脱毛、去除纹身、牙科用树脂的光固化等)使用。还可以用于许多其它用途。

自动变暗滤光器10及其镜片11可包括能够单独或共同地适当地拦截、阻挡、过滤电磁辐射的任何合适的一层或多层。例如，自动变暗滤光器10能够将焊接操作中遇到的高强度光减少至防护头盔1的佩戴者可接受的强度。无论具体设计如何，自动变暗滤光器10的镜片11都将包括能够可控地阻挡电磁辐射的可切换的遮光器12。即，遮光器12可在至少亮状态(其中透光率相对较高)与暗状态(其中相对不透光)之间切换。在一些实施方案中，遮光器12还可切换为表现出介于亮状态与暗状态之间的透光性的至少一种中间状态。在具体的实施方案中，遮光器12可切换为多种介于亮状态与暗状态之间的中间状态中的任一种。(在此处及本文其它地方，“状态”意指镜片11的遮光器12的相对透光率或不透明度等条件。)

遮光器12在各种状态下透射的入射光量可通过各种方式表征。本领域中常用的一种方法是遮光器的可见光透射率。在各种实施方案中，遮光器12被构造成用于在处于暗状态时表现出小于约0.5％、小于约0.1％或小于约0.05％的可见光透射率；并且在处于亮状态时表现出大于约10％、大于约20％或大于约50％的可见光透射率。在各种实施方案中，处于中间状态的遮光器12的可见光透射率可小于约10％、小于约5％或小于约2％，并且可大于约0.5％、大于约1％或大于约1.5％。也可以是其它范围。

遮光器12的性能还可以用同样在本领域中熟知的遮光系数来表征。因此，在各种实施方案中，在处于暗状态时，遮光器12可表现出例如约9、10、11、12或13的遮光系数。在具体的实施方案中，在处于暗状态时，遮光器12可表现出约13的遮光系数。在一些实施方案中，暗状态的遮光系数可为预先确定的值为9、10、11、12或13的单个遮光系数(例如，由工厂预设)在其它实施方案中，暗状态的遮光系数可由使用者根据需要进行设置(例如，值设置为9、10、11、12或13)。

在各种实施方案中，在处于透光状态时，遮光器12可表现出小于约5、小于约4或小于约3的遮光系数。如上所述，在一些实施方案中，遮光器12能够被设置(由遮光器控制系统16自动设置而非由用户手动设置)成介于遮光器12可达到的亮状态与最暗状态之间的中间状态。在各种实施方案中，当处于中间状态时，遮光器12的遮光系数可为例如6、7、8、9、10、11或12。(本领域的普通技术人员将会理解，所述的可达到例如遮光系数为13的最暗状态，但也可设置为例如遮光系数为10、11或12的状态的遮光器，可以等同地被视为可达到暗状态和各种中间状态的遮光器；或被视为可达到各种暗状态的遮光器。)

可切换的遮光器12可包括例如一个或多个液晶层、偏振滤光器、电致变色材料等。此类部件可被构造成用于表现出对辐射(例如，光)的易调可控的透光性，如普通技术人员所熟知的那样。如果需要，可提供其它部件(例如，遮光器层内的添加剂和/或光路中的单独层)，这些部件不断地阻挡(无论通过吸收、反射、散射还是一些其它机制)各种波长辐射到期望程度。例如，可设置例如紫外线阻挡涂层、红外线阻挡涂层、干涉滤光器等中的一者或多者作为自动变暗滤光器10的镜片11的一部分。

参照图3的框图，自动变暗滤光器设备10包括可控地连接到可切换的遮光器12的遮光器控制系统16。所谓“可控地连接”意指遮光器控制系统16可至少向遮光器12发送控制信号(命令)以呈现任何期望的状态(例如，亮状态、暗状态、中间状态等)。如果需要，控制系统16与遮光器12之间可以实现双向通信；例如，遮光器12可被构造成在任何给定时间发送有关遮光器特定状态的更新或确认信号。遮光器控制系统16可通过使用任何方便的控制信号在各种状态之间切换遮光器12；例如，通过改变施加于遮光器12的电压来实现。遮光器控制系统16施加的控制信号发生变化后，遮光器12通常可表现出小于一毫秒的亮到暗转变响应时间，以及约数毫秒的暗到亮转变响应时间。施加恒定值的控制信号时，遮光器12通常表现出相对恒定的透光率。

遮光器控制系统16可接收地连接到至少一个可接收光并定量评估该光的强度的光传感器18。所谓“可接收地连接”意指控制系统16被构造成至少接收来自光传感器18的第一信号。如图1所示，光传感器18被取向成使得其面向前方；具体地讲，使得其感测“工作视野”的光强度。所谓“工作视野”意指头盔1的使用者通过镜片11可见的近似区域。因此，工作视野不仅包括工作过程中工件的任何高强度光发射(例如，点)，还可包括工件的其它部分(不发射高强度光)以及围绕工件的或小或大的背景区域。当然，这些因素可取决于例如头盔1到工件的距离。因此，光传感器18在头盔1的正常使用过程中感测来源于工作视野的总光强度，然后将表示该总光强度的信号发送到遮光器控制系统16。

在一些实施方案中，光传感器18的位置(如图1的示例性实施方案所示)便于监测尚未穿过镜片11的光。在其它实施方案中，光传感器18可位于镜片11的后方，由此便于监测已穿过镜片11的光。此类布置方式(如果自动变暗滤光器包括用于监测尚未穿过镜片11的光的单独光检测器28，则该布置方式特别便利)可有利地允许增强对透射光水平的控制(并且还可允许使用具有相对较小动态范围的光传感器)。

在一些实施方案中，光传感器18能够感测至少两种水平的光，即超过预先确定的阈值强度的光和低于预先确定的阈值强度的光。在最简单的型式中，光传感器18可被构造成仅检测超过某一预先确定的强度的光；在此类情况下，低于该强度的光被感测为负值(不存在高于该强度的光)。在其它实施方案中，光传感器18可感测多种水平(例如，连续)的光强度。

如前所述，光传感器18还能够将检测的一些水平(强度)的光传输到遮光器控制系统16。在各种实施方案中，光传感器18可以位于物理地靠近遮光器控制系统16的一些或所有其它部件(硬件等)的地方，也可以位于物理地远离一些或所有其它部件的地方。无论如何，光传感器18根据系统16的功能需要通过连接17(可以为专用线缆、光纤、无线连接等)与系统16的其它部件通信。可能优选的是将光传感器18定位成靠近镜片11，由此使得传感器18收集来自紧邻镜片11的工作视野的区域的光。

在各种实施方案中，光传感器18可为例如光敏装置，包括但不限于光电二极管、光电晶体管等。在各种实施方案中，光传感器18可被构造成连续或间歇性地感测光。相似地，可连续或间歇性地将第一信号发送到遮光器控制系统16。如果采用间歇性监测和/或信号传输，优选的是以足够高的频率进行以确保遮光器12能够足够快速地响应。

产生表示来源于工作视野的总光强度的第一信号(由光传感器18直接产生，或由与其连接的任何辅助微处理器等产生)。光传感器18被构造成将第一信号传输到遮光器控制系统16(直接传输，或通过任何中间处理器传输)。遮光器控制系统16被构造成接收来自光传感器18的该第一信号(直接接收，或通过一些中间处理器间接接收)，并且至少部分地使用该信号来确定控制遮光器12达到的适当亮状态或暗状态。

遮光器控制系统16可接收地连接到至少一个图像采集装置25。所谓“可接收地连接”意指控制系统16被构造成接收来自装置25的第二信号。如图1所示，装置25被取向成使得其面向前方；具体地讲，使得其采集至少基本上对应于传感器18感测总光强度水平的工作视野的图像。同样，该工作视野不仅包括工作过程中工件的任何高强度光发射(例如，点)，还可包括工件的其它部分(不发射高强度光)以及围绕工件的或小或大的背景区域。在一些实施方案中，图像采集装置25的位置(如图1的示例性实施方案所示)便于监测尚未穿过镜片11的光。在其它实施方案中，图像采集装置25可位于镜片11的后方，由此便于监测已穿过镜片11的光。

由该图像产生表示工作视野内光强度的区域分布的第二信号(由图像采集装置25直接产生，或由与其连接的任何辅助微处理器等产生)。即，图像中(例如，以一个或多个像素)示出的工作视野的每个区域在成像时携带有关该区域中光强度的信息，其中例如在工作视野的长度和广度上存在较高光强度的区域和较低光强度的区域。作为具体示例，第二信号可携带表示由工件发射的高强度光区域的大小(例如，焊接“点”)与整个工作视野的大小的比较。或者，它可以表示工作视野的高光强度点与背景部分之间的强度(例如，对比度)差异。或者，它可以表示工作视野的背景部分的不同区域的光强度差异。在一些实施方案中，第二信号可为携带有关这些主题中多于一个主题的信息的多参数信号。

图像采集装置25被构造成将第二信号传输到遮光器控制系统16(直接传输，或通过任何中间处理器传输)。遮光器控制系统16被构造成接收来自图像采集装置25的该第二信号(直接接收，或通过一些中间处理器间接接收)，并且至少部分地使用该信号来确定控制遮光器12达到的适当亮状态或暗状态。

在各种实施方案中，图像采集装置25可以位于物理地靠近遮光器控制系统16的一些或所有其它部件的地方，也可以位于物理地远离一些或所有其它部件的地方。无论如何，图像采集装置25根据遮光器控制系统16的功能需要通过连接27(可以为专用线缆、光纤、无线连接等)与系统16的其它部件通信。优选的是将图像采集装置25定位成靠近遮光器12，由此使得装置25对紧邻镜片11的工作视野的区域成像。

图像采集装置25可为可接受地采集工作视野的图像的任何合适装置(例如，相机)。例如，它可包括一个或多个CMOS图像传感器、电荷耦合装置(CCD)等，由此使得例如无需执行模数转换即可生成数字图像。可适当地选择传感器对光最敏感的波长范围。在许多实施方案中，可组合使用此类传感器的阵列(例如，固态阵列)，以共同作为装置25。在各种实施方案中，图像采集装置25可被构造成连续或间歇性地采集图像。相似地，连续或间歇性地将第二信号发送到控制系统16。如果采用间歇性监测和/或信号传输，优选的是以足够高的频率进行以确保遮光器12能够足够快速地响应。

尽管在需要时由装置25采集的图像可为例如彩色图，但在许多实施方案中，该图像为灰度图像可能是便利的。即，每个像素的值作为单个样本，仅携带强度信息(而非同时携带颜色信息)。如果认为有助于增强第二信号的有用性，则可执行任何合适的图像处理(例如，空域滤波、阈值分割、边缘增强、对比度增强、时域滤波等)。对本领域普通技术人员显而易见的是，在正常使用头盔1时，由图像采集装置25采集的图像不显示给头盔佩戴者或对头盔佩戴者不可见。相反，使用者将以定制方式通过镜片11/窗口2可视化工作视野。

如前所述，来源于图像采集装置25所采集图像的第二信号将表示工作视野图像上光强度的区域分布。例如，第二信号可表示工作视野的两个(或多个)不同区域中光的强度差异。(作为具体示例，它可表示由工件发射的光与来自工作视野背景区域的一部分的光之间的强度差异。)在许多实施方案中，该信号中的信息可以比率的形式方便地提供(例如，工作视野第一区域中的光强度对工作视野第二区域中的光强度的比)。本领域普通技术人员应当理解，在至少一些实施方案中，从正在加工的工件的焊接“点”发射的光强度可远高于背景区域的光强度，例如，高10³、10⁴、10⁵、10⁶或更多倍。因此，按比率方式处理信息能够处理宽动态范围内的强度；鉴于人类视觉系统具有宽动态范围并且对于对比度(例如，一个强度对另一个强度的比)非常敏感，这点也是有利的。

遮光器控制系统16将接收第一信号(工作视野中总光强度的指示，与工作视野中光强度的变化、斑点大小等无关)和第二信号(由接近工作视野的图像获得，为例如工作视野中光强度变化的指示)。遮光器控制系统16可同时使用这两类信号控制遮光器12。可以任何合适的方式实现这一点。例如，遮光器控制系统16可具有一个或多个微处理器，微处理器用于接收第一信号和第二信号并且根据预定义的算法(或例如查询表)对其进行处理以便选择要发送到遮光器12的适当控制信号。

在第一信号指示由光传感器18感测的光强度足够低的特殊情况下，无论第二信号如何，遮光器控制系统16都可将遮光器12控制为亮(例如可为最亮，即不透明度最低)状态。事实上，在此类情况下，遮光器控制系统16可由此忽略第二信号或甚至拒绝接收第二信号。在第一信号指示由光传感器18感测的光强度足够高的另一种特殊情况下，同样无论第二信号如何，遮光器控制系统16都可将遮光器12控制为暗(例如可能最暗，即不透明度最高)状态。同样，在此类情况下，遮光器控制系统16可由此忽略第二信号或甚至拒绝接收第二信号。然而，无论这些特殊情况如何，应当强调的是，在自动变暗滤光器10的正常操作中，遮光器控制系统被构造成接收来自图像采集装置25的第二信号，无论它是否选择实际上接收那些信号或对那些信号采取操作。

在由光传感器18感测的光强度介于上述两个极端值之间的许多情况下，来自图像采集装置25的第二信号将在选择控制遮光器12达到适当的状态时予以考虑。因此，接收自图像采集装置25的信号可允许将遮光器12的状态例如微调至一定程度，该程度在仅使用指示总光强度的单个信号时无法实现。这可有利地增强防护头盔使用者体验到的观察舒适度。例如，对于发生在暗室中的焊接操作，相比于发生在晴朗室外的焊接操作，遮光器12的操作可能至少略有不同(尽管在两种情况下，由工件发出的光强度可能相似)。

如图1所示，光传感器18和图像采集装置25可便利地位于头盔1的前向侧面。如果需要，这些装置中的一者或两者可例如略微凹入例如头盔1的主体20的前向壁的孔内；或者它们可具有罩、散热孔或任何其它将导致传感器(或图像采集装置)的视野紧邻上述工作视野的结构。在至少一些实施方案中，光传感器18和图像采集装置25为独立的实体；即，光传感器18并非图像采集装置，反之亦然。

遮光器控制系统16(以及一般来讲，自动变暗滤光器10)可包括(除光传感器18和图像采集装置25之外)各种硬件、电子元件、软件和/或固件部件、集成电路、电源等，完全执行遮光器控制系统16、光源和图像采集装置等的功能需要这些部件。对本领域普通技术人员显而易见的是，遮光器控制系统16和自动变暗滤光器10可包括实现功能所需的任何部件或电子部件(例如，一个或多个电阻器、放大器、反相器等)。按照惯例，这些部件中的许多可以例如固态形式提供。在各种实施方案中，遮光器控制系统16可定位成靠近遮光器12(例如，容纳在相同的物理壳体或外壳中)；或者，遮光器控制系统16可被定位成物理地远离遮光器12。在任一种情况下，遮光器控制系统16经由可为专用线缆、光纤、无线连接等的连接19可操作地连接到遮光器12。

如果需要，在一些实施方案中，自动变暗滤光器设备10包括至少一个光检测器28，遮光器控制系统16可接收地连接到该光检测器。光检测器28可用于检测是否存在高强度光(例如，以确定是否正在进行诸如焊接等操作)，而非用于定量检测来源于工作视野的总光强度。光检测器28可采用例如能够检测超过预先确定阈值强度的光的任何合适检测器的形式，例如光电二极管等。在一些实施方案中，光检测器28可被构造成检测是否存在“闪”光，无论取代还是辅助检测超过预先确定阈值强度的光。(本领域普通技术人员将会理解，此类“闪”光通常为例如焊接操作的特征。)

在一些实施方案中，光检测器28可为与光传感器18分开的装置(如图1的示例性实施方案所示)。然而，在一些实施方案中，在其中单个检测/感测装置光电二极管最初用于检测和报告是否存在高强度光，然后(例如，在接收来自遮光器控制系统16的指令时)转为感测来源于工作视野总光强度的定量操作模式的构造中，可使用单个检测/感测装置光电二极管。在至少一些实施方案中，光检测器28的位置(例如如图1的示例性实施方案所示)便于监测尚未穿过镜片11的光。

无论具体操作方法如何，光检测器28都可用于向遮光器控制系统16提供例如发生焊接的初始指示(信号)，由此使得遮光器控制系统16可随后激活光传感器18以发挥如前文所详述的功能。

如果需要，在一些实施方案中，遮光器控制系统16可与(可能的)发光装置50(例如，焊机)通信，并且能够从装置50接收指示装置50处于可能发射高光强度的状况(例如，已通电)的“操作”信号。此类操作信号可采取经由连接53(专用线缆、光纤、无线连接、IR信号、射频广播等)发送的、可由遮光器控制系统16接收并且指示装置50处于可能发射高光强度的状况的任何信号的形式。在此类布置中，发光装置50可包括能够经由连接53执行此类与控制系统16的通信的通信单元52。如果需要，此类布置可包括用于双向通信的配置，使得在装置50发光之前，装置50可从自动变暗滤光器设备10接收设备10正在运行的确认信息。无论具体操作模式如何，由遮光器控制系统16接收操作信号可向遮光器控制系统16提供例如焊接可能开始的指示，由此使得遮光器控制系统16可随后激活光传感器18(和/或光检测器28)以发挥如前文所详述的功能。

在一些实施方案中，自动变暗滤光器10，包括遮光器控制系统16、光传感器18和图像采集装置25、电源(如果需要)等，可以可移除地安装于防护头盔1中的卡座的形式提供。此类构造在Lilenthal的美国专利申请公开No.20140215673中有详细讨论，该专利申请公开以引用的方式全文并入本文。

示例性实施方案的列表

实施方案1为一种自动变暗滤光器设备，包括：能够呈现至少暗状态和亮状态的可切换的遮光器；可控地连接到遮光器并且可接收地连接到光传感器和图像采集装置的遮光器控制系统，其中遮光器控制系统被构造成接收来自光传感器的第一信号和来自图像采集装置的第二信号，并且组合使用第一信号和第二信号以选择可切换的遮光器的受控状态，其中第一信号表示来源于工作视野的总光强度，并且其中第二信号表示工作视野的图像内的光强度的区域分布；并且其中自动变暗滤光器设备被构造成安装在防护头盔的前向透光窗口中。

实施方案2为根据实施方案1所述的自动变暗滤光器设备，其中可切换的遮光器能够呈现介于暗状态与亮状态之间的至少一种中间状态。实施方案3为根据实施方案1至2中任一项所述的自动变暗滤光器设备，其中可切换的遮光器能够呈现介于暗状态与亮状态之间的连续中间状态中的任意中间状态。实施方案4为根据实施方案1至3中任一项所述的自动变暗滤光器设备，其中光传感器能够感测连续光强度。实施方案5为根据实施方案1至4中任一项所述的自动变暗滤光器设备，其中防护头盔为焊接安全帽、护罩或护目镜。实施方案6为根据实施方案1至5中任一项所述的自动变暗滤光器设备，其中自动变暗滤光器设备具有能够可移除地安装在防护头盔的前向透光窗口中的卡座的形式。实施方案7为根据实施方案1至6中任一项所述的自动变暗滤光器设备，其中自动变暗滤光器设备还包括至少一个光检测器。实施方案8为包括根据实施方案1至7中任一项所述的自动变暗滤光器设备的防护头盔，其中自动变暗滤光器设备安装在防护头盔的前向透光窗口中。实施方案9为根据实施方案8所述的防护头盔，其中工作视野的图像为灰度图像，该灰度图像不显示给防护头盔的佩戴者或对防护头盔的佩戴者是不可见的。实施方案10为根据实施方案8所述的防护头盔，其中防护头盔为焊接安全帽、护罩或护目镜。

实施方案11为用于控制能够呈现至少暗状态和亮状态的可切换的遮光器的方法，该方法包括：接收表示来源于工作视野的总光强度的第一信号；接收表示工作视野内光强度的区域分布的第二信号；以及组合使用第一信号和第二信号以选择可切换的遮光器的受控状态。实施方案12为根据实施方案11所述的方法，其中第一信号接收自光传感器，并且其中第二信号接收自图像采集装置，该图像采集装置采集工作视野的图像并传输第二信号，该第二信号表示工作视野的图像中光强度的区域分布。实施方案13为根据实施方案11至12中任一项所述的方法，其中第二信号表示与工作视野的大小相比由工作视野中的工件发射的高强度光的区域的至少大小。实施方案14为根据实施方案11至12中任一项所述的方法，其中第二信号表示由工作视野中的工件发射的高强度光的区域的光强度与工作视野背景区域的至少一部分的光强度的比。实施方案15为根据实施方案11至12中任一项所述的方法，其中第二信号表示工作视野背景部分的第一区域的光强度与工作视野背景部分的第二区域的光强度的比。实施方案16为根据实施方案11至12中任一项所述的方法，其中第二信号为多参数信号，该多参数信号表示与工作视野的大小相比由工作视野中的工件发射的高强度光的区域的至少大小；并且还表示由工作视野中的工件发射的高强度光的区域的光强度与工作视野背景区域的至少一部分的光强度的比。实施方案17为根据实施方案11至16中任一项所述的方法，其中方法作为焊接程序的一部分来执行。实施方案18为根据实施方案11至17中任一项所述的方法，其中方法包括接收来自光检测器的信号的初始步骤，该信号指示在工作视野中存在高强度光。实施方案19为根据实施方案11至17中任一项所述的方法，其中方法使用根据实施方案1至7中任一项所述的自动变暗滤光器设备。实施方案20为根据实施方案11至17中任一项所述的方法，其中方法使用根据实施方案8至10中任一项所述的防护头盔。

对本领域技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性元件、结构、特征、细节、构造等在多个实施方案中可修改和/或组合。本发明人预期所有此类变型和组合均在所构思发明的范围内，而不仅仅是被选择充当示例性例证的那些代表性设计。因此，本发明的范围不应当限于本文所述的特定例示性结构，而应当至少延伸至权利要求的语言所描述的结构以及那些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何元件可以根据需要以任何组合明确地包括于权利要求书中或从权利要求书中排除。以开放式语言(例如，包括和由其衍生)引用到本说明书中的任何元件或元件的组合被认为是以封闭式语言(例如，由……组成和由其衍生)并且以部分封闭式语言(例如，基本上由……组成和由其衍生)另外地引用。如果在所写的本说明书与以引用方式并入本文的任何文档中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾，则将以所写的本说明书为准。

Claims (20)

1.一种自动变暗滤光器设备，所述自动变暗滤光器设备包括：

可切换的遮光器，所述可切换的遮光器能够呈现至少暗状态和亮状态；

遮光器控制系统，所述遮光器控制系统可控地连接到所述遮光器并可接收地连接到光传感器和图像采集装置，

其中所述遮光器控制系统被构造成接收来自所述光传感器的第一信号和来自所述图像采集装置的第二信号，并组合使用所述第一信号和所述第二信号以选择所述可切换的遮光器的受控状态，

其中所述第一信号表示来源于工作视野的总光强度，并且其中所述第二信号表示所述工作视野的图像内的光强度的区域分布；

并且其中所述自动变暗滤光器设备被构造成安装在防护头盔的前向透光窗口中。

2.根据权利要求1所述的自动变暗滤光器设备，其中所述可切换的遮光器能够呈现介于所述暗状态和所述亮状态之间的至少一种中间状态。

3.根据权利要求1所述的自动变暗滤光器设备，其中所述可切换的遮光器能够呈现介于所述暗状态和所述亮状态之间的连续中间状态中的任意中间状态。

4.根据权利要求1所述的自动变暗滤光器设备，其中所述光传感器能够感测连续光强度。

5.根据权利要求1所述的自动变暗滤光器设备，其中所述防护头盔为焊接安全帽、护罩或护目镜。

6.根据权利要求1所述的自动变暗滤光器设备，其中所述自动变暗滤光器设备为能够可移除地安装在所述防护头盔的所述前向透光窗口中的卡座的形式。

7.根据权利要求1所述的自动变暗滤光器设备，其中所述自动变暗滤光器设备还包括至少一个光检测器。

8.一种防护头盔，所述防护头盔包括：

自动变暗滤光器设备，所述自动变暗滤光器设备安装在所述防护头盔的前向透光窗口中，所述自动变暗滤光器包括，

可切换的遮光器，所述可切换的遮光器能够呈现至少暗状态和亮状态；

遮光器控制系统，所述遮光器控制系统可控地连接到所述遮光器并可接收地连接到光传感器和图像采集装置；

其中所述遮光器控制系统被构造成接收来自所述光传感器的第一信号和来自所述图像采集装置的第二信号，并组合使用所述第一信号和所述第二信号以选择所述可切换的遮光器的受控状态；

其中所述第一信号表示来源于工作视野的总光强，并且其中所述第二信号表示所述工作视野的图像内的光强的区域分布。

9.根据权利要求8所述的防护头盔，其中所述工作视野的所述图像为灰度图像，所述灰度图像不显示给所述防护头盔的佩戴者或对所述防护头盔的佩戴者是不可见的。

10.根据权利要求8所述的防护头盔，其中所述防护头盔为焊接安全帽、护罩或护目镜。

11.根据权利要求8所述的防护头盔，其中所述自动变暗滤光器设备具有能够可移除地安装在所述防护头盔的所述前向透光窗口中的卡座的形式。

12.根据权利要求8所述的防护头盔，其中所述自动变暗滤光器设备还包括至少一个光检测器。

13.一种用于控制能够呈现至少暗状态和亮状态的可切换的遮光器的方法，所述方法包括：

接收第一信号，所述第一信号表示来源于工作视野的总光强度；

接收第二信号，所述第二信号表示所述工作视野内的光强度的区域分布；

以及组合使用所述第一信号和所述第二信号以选择所述可切换的遮光器的受控状态。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一信号接收自光传感器，并且其中所述第二信号接收自图像采集装置，所述图像采集装置采集所述工作视野的图像并传输所述第二信号，所述第二信号表示所述工作视野的所述图像中的所述光强度的区域分布。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二信号表示与所述工作视野的大小相比由所述工作视野中的工件发射的高强度光的区域的至少大小。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二信号表示由所述工作视野中的工件发射的高强度光的区域的光强度与所述工作视野的背景区域的至少一部分的光强度的比。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二信号表示所述工作视野的背景部分的第一区域的光强度与所述工作视野的所述背景部分的第二区域的光强度的比。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二信号为多参数信号，所述多参数信号表示与所述工作视野的所述大小相比由所述工作视野中的工件发射的高强度光的区域的至少大小；并且还表示由所述工作视野中的工件发射的高强度光的区域的光强度与所述工作视野的背景区域的至少一部分的光强度的比。

19.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法作为焊接程序的一部分来执行。

20.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括接收来自光检测器的信号的初始步骤，所述信号指示在所述工作视野中存在高强度光。