JP3143124B2 - 溶接用ヘルメット等のための目を保護する装置 - Google Patents
溶接用ヘルメット等のための目を保護する装置Info
- Publication number
- JP3143124B2 JP3143124B2 JP04505867A JP50586792A JP3143124B2 JP 3143124 B2 JP3143124 B2 JP 3143124B2 JP 04505867 A JP04505867 A JP 04505867A JP 50586792 A JP50586792 A JP 50586792A JP 3143124 B2 JP3143124 B2 JP 3143124B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- light
- mode
- lens
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/04—Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
- A61F9/06—Masks, shields or hoods for welders
- A61F9/065—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters
- A61F9/067—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters with variable transmission
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/05—Function characteristic wavelength dependent
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、記載の通り、一般には、電磁気エネルギー
の透過、特に光の透過を制御するための制御に関し、よ
り詳しくは、本発明は、溶接用ヘルメット等の目を保護
する装置においてレンズを通して透過される光の自動制
御の改良に関する。
の透過、特に光の透過を制御するための制御に関し、よ
り詳しくは、本発明は、溶接用ヘルメット等の目を保護
する装置においてレンズを通して透過される光の自動制
御の改良に関する。
１つの実施態様によると、本発明は、迅速に駆動され
て溶接の間に目を保護する暗状態と、溶接を行っていな
い間にレンズを通して見るために最大限の透明さが得ら
れる明状態と、例えば溶接の間にレンズのパワーが不足
した場合に目を保護するために暗視野状態を提供する不
足状態と、を有するレンズおよび溶接用ヘルメットに関
する。
て溶接の間に目を保護する暗状態と、溶接を行っていな
い間にレンズを通して見るために最大限の透明さが得ら
れる明状態と、例えば溶接の間にレンズのパワーが不足
した場合に目を保護するために暗視野状態を提供する不
足状態と、を有するレンズおよび溶接用ヘルメットに関
する。
背景 溶接用ヘルメットは、これまで、溶接を行っている人
（以下溶接者とする）の目や顔を、例えぼ溶接アークか
ら放射するような、溶接中に起こる非常に明るい光か
ら、および溶接中に溶接者に向けて浴びせられる可能性
のある粒子から保護するために用いられている。初期の
溶接用ヘルメットは、そこを通して溶接者が溶接されて
いる作業を見るレンズと、該レンズから取り付けられ
て、溶接作業によって発する光および粒子から溶接者の
顔を保護する、金属、プラスチックまたはその他の硬い
材料などの保護シールド物質と、を有している。レンズ
は、通常、比較的少量の入射光を透過する物質であり、
そのため、溶接を行っている場合には、その溶接作業を
観察するために十分な光を溶接者の目に通すが、他方で
は、目を痛めないように、溶接中に発生する光のかなり
の量を遮断している。ときには、顔を保護するシールド
を用いず、目を保護するための眼鏡フレームに納めてレ
ンズを用いていた。
（以下溶接者とする）の目や顔を、例えぼ溶接アークか
ら放射するような、溶接中に起こる非常に明るい光か
ら、および溶接中に溶接者に向けて浴びせられる可能性
のある粒子から保護するために用いられている。初期の
溶接用ヘルメットは、そこを通して溶接者が溶接されて
いる作業を見るレンズと、該レンズから取り付けられ
て、溶接作業によって発する光および粒子から溶接者の
顔を保護する、金属、プラスチックまたはその他の硬い
材料などの保護シールド物質と、を有している。レンズ
は、通常、比較的少量の入射光を透過する物質であり、
そのため、溶接を行っている場合には、その溶接作業を
観察するために十分な光を溶接者の目に通すが、他方で
は、目を痛めないように、溶接中に発生する光のかなり
の量を遮断している。ときには、顔を保護するシールド
を用いず、目を保護するための眼鏡フレームに納めてレ
ンズを用いていた。
初期の溶接用ヘルメットは、レンズが、固定された光
透過特性、すなわち暗さを有しているという欠点があっ
た。目を保護する機能を果たすようにレンズは適度に暗
くなっている（全く透過性のないか、ある光の透過を遮
断することができる）ため、溶接アークがない場合に
は、溶接トーチやアークなどの開始等を、レンズを通し
て見ることは難しく、あるいは不可能でさえあった。
透過特性、すなわち暗さを有しているという欠点があっ
た。目を保護する機能を果たすようにレンズは適度に暗
くなっている（全く透過性のないか、ある光の透過を遮
断することができる）ため、溶接アークがない場合に
は、溶接トーチやアークなどの開始等を、レンズを通し
て見ることは難しく、あるいは不可能でさえあった。
可変光透過特性を有する溶接レンズ、および／または
そのようなレンズを用いた溶接用ヘルメットの開発に、
努力が重ねられてきた。いくつかの実例としては、溶接
者の目に光を透過させる開口を調節するために、溶接用
ヘルメットの視覚領域上に備えられた機構的シャッター
などのいくつかの可変機構的装置が挙げられる。溶接光
が発生したことをセンサーが検出すると、自動的にシャ
ッター開口を閉鎖するように回路が起動されている。
そのようなレンズを用いた溶接用ヘルメットの開発に、
努力が重ねられてきた。いくつかの実例としては、溶接
者の目に光を透過させる開口を調節するために、溶接用
ヘルメットの視覚領域上に備えられた機構的シャッター
などのいくつかの可変機構的装置が挙げられる。溶接光
が発生したことをセンサーが検出すると、自動的にシャ
ッター開口を閉鎖するように回路が起動されている。
別の初期の機構的シャッターは、相対的に回転可能な
偏光子を光学系内に使用している。所望の明度または
「透明度」（あるいは所望の暗度または光の弱さ）に応
じて、１つの偏光子が他の偏光子に対して回転させられ
る。入射光を検出するセンサーおよびそのセンサーに応
答する回路が偏光子の相対位置を制御する。
偏光子を光学系内に使用している。所望の明度または
「透明度」（あるいは所望の暗度または光の弱さ）に応
じて、１つの偏光子が他の偏光子に対して回転させられ
る。入射光を検出するセンサーおよびそのセンサーに応
答する回路が偏光子の相対位置を制御する。
保護的眼鏡（メガネ）またはゴーグルにおける、偏光
子を備えた可変固体クリスタル溶接用レンズの例は、Ma
rksらの米国特許第3,245,315号に開示されている。
子を備えた可変固体クリスタル溶接用レンズの例は、Ma
rksらの米国特許第3,245,315号に開示されている。
溶接用レンズに可変透過特性を与えるためのその他の
努力では、可変液晶光シャッター素子が用いられてい
る。溶接用ヘルメットにおける溶接用レンズ部品に用い
られる、ツイステッドネマティック液晶セルの２つの例
が、米国特許第Re.29,684号（Gordon）および第4,039,2
54号（Harsch）に開示されている。Gordonの光シャッタ
ーにおいては、交差された偏光子の間に挟まれたツイス
テットネマティック液晶セルが、１つの偏光子から受け
た偏光光の面を回転させ、その光を第２の偏光子に送
り、それによって溶接者は溶接アークがなくても見るこ
とができる。センサーによって検出される溶接光に応じ
て、偏光光は回転させることなく交差した偏光子が光透
過を遮断するように、回路はツイステッドネマティック
液晶セルにエネルギーを与える。Harschの装置では、エ
ネルギー供給遮断（暗）状態で最低の光透過となり、液
晶セルのエネルギーが与えられた時（明状態）に最大の
透過となる。Harschの装置では、３つの偏光子と２つの
ツイステッドネマティック液晶セルが整列されており、
最低透過性を必要とする場合に、上流側の一対の偏光子
と液晶セルを通過する光の残存する漏れが、（エネルギ
ーを与えられた）明状態での透過性を実質的に減少させ
ることなく、下流側の液晶セルおよびさらなる偏光子と
の協同することにより減少させられる。
努力では、可変液晶光シャッター素子が用いられてい
る。溶接用ヘルメットにおける溶接用レンズ部品に用い
られる、ツイステッドネマティック液晶セルの２つの例
が、米国特許第Re.29,684号（Gordon）および第4,039,2
54号（Harsch）に開示されている。Gordonの光シャッタ
ーにおいては、交差された偏光子の間に挟まれたツイス
テットネマティック液晶セルが、１つの偏光子から受け
た偏光光の面を回転させ、その光を第２の偏光子に送
り、それによって溶接者は溶接アークがなくても見るこ
とができる。センサーによって検出される溶接光に応じ
て、偏光光は回転させることなく交差した偏光子が光透
過を遮断するように、回路はツイステッドネマティック
液晶セルにエネルギーを与える。Harschの装置では、エ
ネルギー供給遮断（暗）状態で最低の光透過となり、液
晶セルのエネルギーが与えられた時（明状態）に最大の
透過となる。Harschの装置では、３つの偏光子と２つの
ツイステッドネマティック液晶セルが整列されており、
最低透過性を必要とする場合に、上流側の一対の偏光子
と液晶セルを通過する光の残存する漏れが、（エネルギ
ーを与えられた）明状態での透過性を実質的に減少させ
ることなく、下流側の液晶セルおよびさらなる偏光子と
の協同することにより減少させられる。
平行方向に並べられた３つの偏光子および２つのツイ
ステッドネマティック液晶セル（これら５つは交互に縦
に並べられ光透過性を選択的に制御する）も、Fergason
の米国特許第3,918,796号に開示されている。
ステッドネマティック液晶セル（これら５つは交互に縦
に並べられ光透過性を選択的に制御する）も、Fergason
の米国特許第3,918,796号に開示されている。
下記にさらに説明するように、先行技術の自動溶接用
レンズ、特に液晶レンズは、暗状態および明状態の２つ
しか動作状態がないという問題があった。（レンズへの
パワーが全く、あるいはほとんどない）パワー不足があ
れば、レンズは明または暗の所定の状態にはならない。
ツイステッドネマティック液晶セルの特性のため、暗状
態へのパワー不足であれば速度が犠牲になり、明状態へ
のパワー不足であればパワー不足が発生した際の目の保
護が犠牲になる。
レンズ、特に液晶レンズは、暗状態および明状態の２つ
しか動作状態がないという問題があった。（レンズへの
パワーが全く、あるいはほとんどない）パワー不足があ
れば、レンズは明または暗の所定の状態にはならない。
ツイステッドネマティック液晶セルの特性のため、暗状
態へのパワー不足であれば速度が犠牲になり、明状態へ
のパワー不足であればパワー不足が発生した際の目の保
護が犠牲になる。
例えば、米国特許第Re.29,684号および第4,039,254号
に開示されているようなツイステッドネマティック液晶
セルにおいて、ネマティック液晶セルは、一対のほぼ平
らなプレートの間に配置されており、これらのプレート
は各プレートのそれぞれの面を平行ラビングまたはその
他の方法によって前処理されて、液晶物質の、ラビング
方向に対してほぼ平行な構造的配列（配向ベクトルの配
列）を得ている。それらのプレートは、１つの表面のラ
ビング方向が、他の面のラビング方向に対して直交する
ように、相互に平行に配置されており、プレートの間の
液晶物質はらせん状ツイストを起こすようにされてい
る。使用中は、ツイステッドネマティック液晶セルは、
一対の平面偏光子（直線偏光子とも呼ばれる）の間に位
置される。最初の偏光子に入射する光は、それによって
直線的に偏光され、ツイステッドネマティック液晶セル
を通して第２の偏光子へ向けられる。ツイステッドネマ
ティック液晶セルへの電界入力がなければ、偏光面は、
例えば光がセルを通過するにつれて90度回転される。こ
のようなツイステッドネマティック液晶セルを通しての
光透過は、光の導波と呼ばれることもある。電解に関し
て、実質的に全ての液晶物質を配向させるために十分な
電界が存在する場合には、セルに入射する面偏光光は、
このような回転をすることなく、それを通って透過す
る。第２偏光子（検光子または検光偏光子と呼ばれるこ
ともある）の第１偏光子に対する配向に基づいて、偏光
光は、セル内の液晶物質の配向機能、従って電界が印加
されているか否かの機能として、透過または遮断され
る。光透過およびその制御は、通常、いかなる波長の光
でも実質的に同一である。
に開示されているようなツイステッドネマティック液晶
セルにおいて、ネマティック液晶セルは、一対のほぼ平
らなプレートの間に配置されており、これらのプレート
は各プレートのそれぞれの面を平行ラビングまたはその
他の方法によって前処理されて、液晶物質の、ラビング
方向に対してほぼ平行な構造的配列（配向ベクトルの配
列）を得ている。それらのプレートは、１つの表面のラ
ビング方向が、他の面のラビング方向に対して直交する
ように、相互に平行に配置されており、プレートの間の
液晶物質はらせん状ツイストを起こすようにされてい
る。使用中は、ツイステッドネマティック液晶セルは、
一対の平面偏光子（直線偏光子とも呼ばれる）の間に位
置される。最初の偏光子に入射する光は、それによって
直線的に偏光され、ツイステッドネマティック液晶セル
を通して第２の偏光子へ向けられる。ツイステッドネマ
ティック液晶セルへの電界入力がなければ、偏光面は、
例えば光がセルを通過するにつれて90度回転される。こ
のようなツイステッドネマティック液晶セルを通しての
光透過は、光の導波と呼ばれることもある。電解に関し
て、実質的に全ての液晶物質を配向させるために十分な
電界が存在する場合には、セルに入射する面偏光光は、
このような回転をすることなく、それを通って透過す
る。第２偏光子（検光子または検光偏光子と呼ばれるこ
ともある）の第１偏光子に対する配向に基づいて、偏光
光は、セル内の液晶物質の配向機能、従って電界が印加
されているか否かの機能として、透過または遮断され
る。光透過およびその制御は、通常、いかなる波長の光
でも実質的に同一である。
液晶セルは、例えばこの背景の項に記載したいくつか
の液晶セルのように、ほぼ平行な一対のプレートと、そ
の間にはさまれた液晶物質とによって構成される。しか
し、本発明の原理あるいは特徴を具体化する、溶接用レ
ンズまたはその他の装置に用いられる液晶セルは、より
広い領域の液晶セルを構成するために、このような液晶
セルのいくつかを並べて構成することもできる。あるい
は、本明細書に説明した液晶セルの機能に類似および／
または同等の機能を果たすその他の液晶装置を、本発明
の液晶セルとして用いることもできる。
の液晶セルのように、ほぼ平行な一対のプレートと、そ
の間にはさまれた液晶物質とによって構成される。しか
し、本発明の原理あるいは特徴を具体化する、溶接用レ
ンズまたはその他の装置に用いられる液晶セルは、より
広い領域の液晶セルを構成するために、このような液晶
セルのいくつかを並べて構成することもできる。あるい
は、本明細書に説明した液晶セルの機能に類似および／
または同等の機能を果たすその他の液晶装置を、本発明
の液晶セルとして用いることもできる。
その他の型の液晶光制御デバイスは、染色液晶セルと
して公知である。このような染色セルには、一般に、ネ
マティック液晶物質と、染料分子の配向に従って光を吸
収したり透過したりするプレオクロイック染料と、が含
有されている。染料分子は、液晶構造または配向ベクト
ルの配列に相対的に配列する傾向があるため、一対のプ
レートの間に配置された液晶物質と染料との溶液は、液
晶物質の配列に応じて光を吸収したり透過したりする。
従って、液晶素子の吸光特性は、印加する電界の作用と
して制御することができる。
して公知である。このような染色セルには、一般に、ネ
マティック液晶物質と、染料分子の配向に従って光を吸
収したり透過したりするプレオクロイック染料と、が含
有されている。染料分子は、液晶構造または配向ベクト
ルの配列に相対的に配列する傾向があるため、一対のプ
レートの間に配置された液晶物質と染料との溶液は、液
晶物質の配列に応じて光を吸収したり透過したりする。
従って、液晶素子の吸光特性は、印加する電界の作用と
して制御することができる。
表面モード液晶セルは、液晶セルのもう１つの型であ
り、このようなセルを用いた素子は、米国特許第4,385,
806号、第4,436,376号、第Re.32,521号、第4,540,243号
に開示されている。ツイステッドネマティック液晶セル
の導波型の動作とは反対に、表面モード液晶セルは、光
リタデーションの原理で動作し、特に、面偏光光の２つ
の直角位相成分（それぞれ正常光および異常光と呼ばれ
ることもある）における一方を、他方に対して遅らせて
動作する。従って、表面モード液晶セルは、面偏光光の
偏光面を、通常は電界である、所定の入力の関数である
量によって、効果的に回転させることができる。実際の
表面モード液晶セルは、所定の入力の機能としてリタデ
ーションを行う、可変光リターダーまたは可変導波プレ
ートである。
り、このようなセルを用いた素子は、米国特許第4,385,
806号、第4,436,376号、第Re.32,521号、第4,540,243号
に開示されている。ツイステッドネマティック液晶セル
の導波型の動作とは反対に、表面モード液晶セルは、光
リタデーションの原理で動作し、特に、面偏光光の２つ
の直角位相成分（それぞれ正常光および異常光と呼ばれ
ることもある）における一方を、他方に対して遅らせて
動作する。従って、表面モード液晶セルは、面偏光光の
偏光面を、通常は電界である、所定の入力の関数である
量によって、効果的に回転させることができる。実際の
表面モード液晶セルは、所定の入力の機能としてリタデ
ーションを行う、可変光リターダーまたは可変導波プレ
ートである。
簡単に言うと、表面モード液晶セルは、ネマティック
液晶（または、屈折率、複屈折、構造的配列など特性に
関して、ネマティック液晶のように機能する液晶）と、
表面に液晶構造の所望の配列を起こさせるために、それ
ぞれの片面をラビングあるいは他の処理がされた、ほぼ
平行な一対のプレートと、によって構成される。例え
ば、表面モード液晶セルを形成する２つのプレートの表
面のラビング方向は、（ツイステッドネマティック液晶
セルの場合のように）互いに直角ではなく、平行、すな
わち、相互にほぼ同一または反対方向になっている。ま
た、当該分野で公知のように、様々な動作結果を得るよ
うに所望されるのであれば、表面の液晶配向ベクトルの
傾き角を提供するための処理を行ってもよい。
液晶（または、屈折率、複屈折、構造的配列など特性に
関して、ネマティック液晶のように機能する液晶）と、
表面に液晶構造の所望の配列を起こさせるために、それ
ぞれの片面をラビングあるいは他の処理がされた、ほぼ
平行な一対のプレートと、によって構成される。例え
ば、表面モード液晶セルを形成する２つのプレートの表
面のラビング方向は、（ツイステッドネマティック液晶
セルの場合のように）互いに直角ではなく、平行、すな
わち、相互にほぼ同一または反対方向になっている。ま
た、当該分野で公知のように、様々な動作結果を得るよ
うに所望されるのであれば、表面の液晶配向ベクトルの
傾き角を提供するための処理を行ってもよい。
表面モード液晶素子は、一定の条件のリタデーション
量が入射光の波長の関数であるという点において、波長
に鋭敏である。表面モード液晶セルにおける液晶物質の
複屈折と、セル内の液晶物質の層の厚みと、通常は電界
である所定入力が印加される場合には、その強度と、表
面モード液晶セルを駆動する技術と、に基づいて、リタ
デーションの量を制御または測定することができる。こ
れらの観点および特性は、表面モード液晶セルおよび素
子に関する上記米国特許、その他の文献に記載されてい
る。
量が入射光の波長の関数であるという点において、波長
に鋭敏である。表面モード液晶セルにおける液晶物質の
複屈折と、セル内の液晶物質の層の厚みと、通常は電界
である所定入力が印加される場合には、その強度と、表
面モード液晶セルを駆動する技術と、に基づいて、リタ
デーションの量を制御または測定することができる。こ
れらの観点および特性は、表面モード液晶セルおよび素
子に関する上記米国特許、その他の文献に記載されてい
る。
一対の面偏光子の間に位置する表面モード液晶セルに
おいて、セルに入射する面偏光光のリタデーション量
は、入射光の波長をも含めて、上記特性の関数として測
定することができる。実際に、入射光の波長構成と、セ
ルにおける複屈折液晶層（単一または複数）の効果的な
厚みと、その（それらの）液晶層の複屈折と、に基づい
て、光学的色分散が起こり得る。（光学的色分散、複屈
折、光学的偏光、および偏光された光の各原理は、Jenk
insおよびWhiteによる、Fundamentals of Optics,McGra
w−Hill Book Company,New York,1976、に記載されてい
る。）さらに、セルを透過する出力光の偏光面と、セル
からの出力と、出力面偏光子（検光子）の相対的な配向
方向に基づいて、出力面偏光子を通過する透過光の強度
は変化させ得る。従って、表面モードセルが、十分な色
分散が起こるように構成されるとともにエネルギー付与
または動作されるならば、色または波長のフィルタ機能
が発揮される。
おいて、セルに入射する面偏光光のリタデーション量
は、入射光の波長をも含めて、上記特性の関数として測
定することができる。実際に、入射光の波長構成と、セ
ルにおける複屈折液晶層（単一または複数）の効果的な
厚みと、その（それらの）液晶層の複屈折と、に基づい
て、光学的色分散が起こり得る。（光学的色分散、複屈
折、光学的偏光、および偏光された光の各原理は、Jenk
insおよびWhiteによる、Fundamentals of Optics,McGra
w−Hill Book Company,New York,1976、に記載されてい
る。）さらに、セルを透過する出力光の偏光面と、セル
からの出力と、出力面偏光子（検光子）の相対的な配向
方向に基づいて、出力面偏光子を通過する透過光の強度
は変化させ得る。従って、表面モードセルが、十分な色
分散が起こるように構成されるとともにエネルギー付与
または動作されるならば、色または波長のフィルタ機能
が発揮される。
さらに、表面モードセルは、十分な色分散が起こらな
いように構成し得るとともに、エネルギーが付与される
か動作される。上記の表面モード液晶セルに関して上述
の４つの米国特許に記載されているように、この種の動
作は、表面モード液晶セルが、いわゆるゼロオーダーで
動作される場合に起こる。このような動作においては、
セルからの光出力の強度変調は、（透過される像の歪
が、全くまたは殆どないように）実質的に均一に、しか
も、色分散させずに行うことができ、その結果、レンズ
は本質的に色消しとなる。
いように構成し得るとともに、エネルギーが付与される
か動作される。上記の表面モード液晶セルに関して上述
の４つの米国特許に記載されているように、この種の動
作は、表面モード液晶セルが、いわゆるゼロオーダーで
動作される場合に起こる。このような動作においては、
セルからの光出力の強度変調は、（透過される像の歪
が、全くまたは殆どないように）実質的に均一に、しか
も、色分散させずに行うことができ、その結果、レンズ
は本質的に色消しとなる。
以下にさらに述べるように、本発明は、少なくとも３
つの異なった出力状態を有する可変光透過制御素子に関
するものである。この素子は、溶接用ヘルメットにおけ
る使用に関して、詳細に説明されている。しかし、この
素子は、その他の環境において、および広く電磁気エネ
ルギーの透過、特に光透過を制御するその他の素子およ
びシステムにおいて使用される。本明細書において好ま
しい実施態様に関して使用されているように、光学的透
過性とは、光、すなわち可視スペクトル内、および、紫
外線および赤外線領域も含有する電磁気エネルギーの透
過を意味する。本発明の特性、概念および原理は、その
他のスペクトル範囲での電磁気エネルギーについて用い
ることもできる。
つの異なった出力状態を有する可変光透過制御素子に関
するものである。この素子は、溶接用ヘルメットにおけ
る使用に関して、詳細に説明されている。しかし、この
素子は、その他の環境において、および広く電磁気エネ
ルギーの透過、特に光透過を制御するその他の素子およ
びシステムにおいて使用される。本明細書において好ま
しい実施態様に関して使用されているように、光学的透
過性とは、光、すなわち可視スペクトル内、および、紫
外線および赤外線領域も含有する電磁気エネルギーの透
過を意味する。本発明の特性、概念および原理は、その
他のスペクトル範囲での電磁気エネルギーについて用い
ることもできる。
本発明は、高速の保護シャッター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、核閃光保護のため、
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合の労働者のための、同様の
安全ゴーグルにおいてである。
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、核閃光保護のため、
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合の労働者のための、同様の
安全ゴーグルにおいてである。
さらに、本発明は、本明細書においては、所定の入力
に応じてある種の動作を行うものとして説明されてい
る。好ましい所定入力は電界である。しかし、その他の
所定入力を用いることもでき、電界はそれらその他の所
定の入力も同様に含まれる。例えば、公知のように、液
晶セルは磁界入力および熱入力に対して応答性がある。
ほぼ同様の動作を得るために、その他の入力も可能であ
る。
に応じてある種の動作を行うものとして説明されてい
る。好ましい所定入力は電界である。しかし、その他の
所定入力を用いることもでき、電界はそれらその他の所
定の入力も同様に含まれる。例えば、公知のように、液
晶セルは磁界入力および熱入力に対して応答性がある。
ほぼ同様の動作を得るために、その他の入力も可能であ
る。
公知のように、ツイ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、ツイステッ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。
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、ツイステッ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。
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、遮光ナン
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播される
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。
（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、遮光ナン
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播される
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、レンズの視感透過率
（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。
（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、レンズの視感透過率
（または光透過性）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。
（または光透過性）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。
中間状態または中間シェードとは、明状態でも暗状態
でもない状態である。これは、明状態と暗状態との間で
あってもよいが、必ずしもそうである必要はない。とい
うのは、そのような動作が可能であれば暗状態よりも暗
くてもよいためである。説明されている本発明の実施態
様によると、中間状態では、光透過／吸収の中間レベ
ル、つまり明状態と暗状態の間として与えられ、これは
レンズのパワー不足、不適切なパワー、またはレンズの
パワーオフの状態で起こる。
でもない状態である。これは、明状態と暗状態との間で
あってもよいが、必ずしもそうである必要はない。とい
うのは、そのような動作が可能であれば暗状態よりも暗
くてもよいためである。説明されている本発明の実施態
様によると、中間状態では、光透過／吸収の中間レベ
ル、つまり明状態と暗状態の間として与えられ、これは
レンズのパワー不足、不適切なパワー、またはレンズの
パワーオフの状態で起こる。
パワー不足、不足または不足状態とは、レンズに供給
されるパワーがないことを意味する。パワー不足は、ま
た、レンズが所望の状態になるためには不適切なパワー
しか供給されていないことをも意味する。
されるパワーがないことを意味する。パワー不足は、ま
た、レンズが所望の状態になるためには不適切なパワー
しか供給されていないことをも意味する。
オフ状態とは、電力がレンズに供給されていないとき
のレンズの状態であり、またオフ状態とは、電力オフの
状態をも示す。下記に説明するように、中間シェード
は、オフ状態の間に溶接用レンズに起こることが好まし
い。レンズの不足状態も、オフ状態であり、つまり電力
供給の不足によりパワーが提供されていないことであ
り、また、不足状態は、単に、明状態および暗状態へと
レンズを駆動し、またはレンズにエネルギーを与えるに
は不適切なパワーしか得られないときにも起こり得る。
のレンズの状態であり、またオフ状態とは、電力オフの
状態をも示す。下記に説明するように、中間シェード
は、オフ状態の間に溶接用レンズに起こることが好まし
い。レンズの不足状態も、オフ状態であり、つまり電力
供給の不足によりパワーが提供されていないことであ
り、また、不足状態は、単に、明状態および暗状態へと
レンズを駆動し、またはレンズにエネルギーを与えるに
は不適切なパワーしか得られないときにも起こり得る。
シャッター応答時間は、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。
（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。
シャッター復帰時間は、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。
（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
ルの視感透過率（光の透過率とも呼ぶ）から別のレベル
の視感透過率へとレンズを切り換える能力である。
ルの視感透過率（光の透過率とも呼ぶ）から別のレベル
の視感透過率へとレンズを切り換える能力である。
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。
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。
上述したように、先行技術の自動溶接用レンズ、特に
液晶レンズでの問題点は、動作状態が、暗状態と明状態
の２つしかないことである。パワー不足の場合（レンズ
へのパワーが全く、あるいはほとんどない場合）には、
レンズは、明か暗かの所定の状態になる。不足が暗状態
へのものであれば、速度が犠牲になり、不足が明状態へ
のものであれば、パワー不足の発生に際する保護が犠牲
になる。
液晶レンズでの問題点は、動作状態が、暗状態と明状態
の２つしかないことである。パワー不足の場合（レンズ
へのパワーが全く、あるいはほとんどない場合）には、
レンズは、明か暗かの所定の状態になる。不足が暗状態
へのものであれば、速度が犠牲になり、不足が明状態へ
のものであれば、パワー不足の発生に際する保護が犠牲
になる。
より詳しくは、エネルギーが供給された時に、あるい
はわずかなエネルギー供給レベルからエネルギーを増加
した時に、エネルギーを除去または減少させた時の緩和
などによるゆっくりした配向に比べて、液晶物質の配向
（またはそのディレクター）は速く起こる、ということ
は公知である。従って、従来のツイステッドネマティッ
ク液晶レンズが、パワーの供給不足に際して暗状態にな
る場合には、このような暗状態は液晶の「緩和」の結果
である。そのため、溶接の開始、およびそれによって照
射される明るい光に応じて、レンズの動作は比較的ゆっ
くりであり、そのため溶接者の保護が低減される。不足
が明状態へのものであれば、溶接の間（または開始時）
にパワー不足が発生すると、溶接者の保護が十分でなく
なる結果となる。さらに、例えば上述のHarsch特許のよ
うに、２つの液晶セルを適切な偏光子とともに光学的に
配置する場合には、検光偏光子の１つを、光学的に上流
側に近接しているエネルギーが供給されていないツイス
テッドネマティック液晶セルから受ける面偏光光を透過
するように配向し、他の１つの検光偏光子を、光学的に
上流側に近接しているツイステッドネマティック液晶セ
ルから受けた面偏光光を遮断するように配向することに
よって、中間暗不足モードが可能になる。暗状態では、
一方の液晶セルにエネルギーを与え、他方の液晶セルに
エネルギー供給をせず、明状態では、反対に他方の液晶
セルにエネルギーを与え、一方の液晶セルにエネルギー
を供給しない。この場合、ツイステッドネマティック液
晶セル（およびそれと対になっている偏光子）の１つの
暗状態のために、パワー不足が光透過性を低下させる
が、溶接の開始に対応する最高の暗さを得るために明状
態から暗状態へレンズを切り換えた場合には、他の液晶
セルが必要とする緩和時間のために、レンズ全体の速度
が低下する。
はわずかなエネルギー供給レベルからエネルギーを増加
した時に、エネルギーを除去または減少させた時の緩和
などによるゆっくりした配向に比べて、液晶物質の配向
（またはそのディレクター）は速く起こる、ということ
は公知である。従って、従来のツイステッドネマティッ
ク液晶レンズが、パワーの供給不足に際して暗状態にな
る場合には、このような暗状態は液晶の「緩和」の結果
である。そのため、溶接の開始、およびそれによって照
射される明るい光に応じて、レンズの動作は比較的ゆっ
くりであり、そのため溶接者の保護が低減される。不足
が明状態へのものであれば、溶接の間（または開始時）
にパワー不足が発生すると、溶接者の保護が十分でなく
なる結果となる。さらに、例えば上述のHarsch特許のよ
うに、２つの液晶セルを適切な偏光子とともに光学的に
配置する場合には、検光偏光子の１つを、光学的に上流
側に近接しているエネルギーが供給されていないツイス
テッドネマティック液晶セルから受ける面偏光光を透過
するように配向し、他の１つの検光偏光子を、光学的に
上流側に近接しているツイステッドネマティック液晶セ
ルから受けた面偏光光を遮断するように配向することに
よって、中間暗不足モードが可能になる。暗状態では、
一方の液晶セルにエネルギーを与え、他方の液晶セルに
エネルギー供給をせず、明状態では、反対に他方の液晶
セルにエネルギーを与え、一方の液晶セルにエネルギー
を供給しない。この場合、ツイステッドネマティック液
晶セル（およびそれと対になっている偏光子）の１つの
暗状態のために、パワー不足が光透過性を低下させる
が、溶接の開始に対応する最高の暗さを得るために明状
態から暗状態へレンズを切り換えた場合には、他の液晶
セルが必要とする緩和時間のために、レンズ全体の速度
が低下する。
改良された可変光透過性制御素子、特に、溶接用ヘル
メット等に用いられる素子、すなわち、素子へのパワー
がないか不適切であるような不足モードにおいて、例え
ば一時的な目の保護手段を提供して危険を減少させるた
めに、明状態よりも暗い、または暗状態と同じ程度かそ
れ以上に暗い中間状態と同様の明状態および暗状態の両
方を提供する素子が望まれている。さらに、このような
特性を提供すると同時に、例えば、暗状態への切り替え
を、パワーが供給されるか駆動されたレンズの状態とし
て提供することによって、暗状態への切り替えにおい
て、光透過性制御素子の高速の動作速度をも提供するこ
とが望まれている。
メット等に用いられる素子、すなわち、素子へのパワー
がないか不適切であるような不足モードにおいて、例え
ば一時的な目の保護手段を提供して危険を減少させるた
めに、明状態よりも暗い、または暗状態と同じ程度かそ
れ以上に暗い中間状態と同様の明状態および暗状態の両
方を提供する素子が望まれている。さらに、このような
特性を提供すると同時に、例えば、暗状態への切り替え
を、パワーが供給されるか駆動されたレンズの状態とし
て提供することによって、暗状態への切り替えにおい
て、光透過性制御素子の高速の動作速度をも提供するこ
とが望まれている。
上述の特許および特許出願は、すべて、参考のために
本明細書に援用する。
本明細書に援用する。
簡単な要旨 簡単に言うと、本発明の一局面によれば、光透過制御
装置は、所定波長又は一群の波長の光を透過し、異なる
所定波長又は一群の波長の光の透過を部分的に遮断する
バンドパスフィルタと、同調関数である１つの波長又は
一群の波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタ
と、を備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フ
ィルタは協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最
小透過、及び最大透過率モードよりも透過率の低い第３
のモードを含む少なくとも３つの異なる透過モードを提
供する。
装置は、所定波長又は一群の波長の光を透過し、異なる
所定波長又は一群の波長の光の透過を部分的に遮断する
バンドパスフィルタと、同調関数である１つの波長又は
一群の波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタ
と、を備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フ
ィルタは協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最
小透過、及び最大透過率モードよりも透過率の低い第３
のモードを含む少なくとも３つの異なる透過モードを提
供する。
ここで用いられるように、波長という用語は、電磁エ
ネルギーの特有の波長、例えば550nmの波長を有する光
など、又は一群の波長、例えば550nm〜600nmの一群の波
長の範囲内にある光などのいずれかを意味することがで
きる。同様に、他の１つの波長とは異なる１つの波長と
いう表現は、特有波長が異なる、例えば、550nmの波長
の光が600nmの波長の光とは異なることを意味し、さら
に、一群の波長の波長集合が他の一群の波長の波長集合
とは異なることも意味することができ、さらに、二群の
波長が同一の波長の集合を有する場合には、１つの群の
所定の波長の強度又は大きさが他の群のその波長の強度
又は大きさとは異なることを意味する。
ネルギーの特有の波長、例えば550nmの波長を有する光
など、又は一群の波長、例えば550nm〜600nmの一群の波
長の範囲内にある光などのいずれかを意味することがで
きる。同様に、他の１つの波長とは異なる１つの波長と
いう表現は、特有波長が異なる、例えば、550nmの波長
の光が600nmの波長の光とは異なることを意味し、さら
に、一群の波長の波長集合が他の一群の波長の波長集合
とは異なることも意味することができ、さらに、二群の
波長が同一の波長の集合を有する場合には、１つの群の
所定の波長の強度又は大きさが他の群のその波長の強度
又は大きさとは異なることを意味する。
本発明の他の局面によれば、光透過制御装置は、所定
波長又は一群の波長の光を透過し、異なる所定波長又は
一群の波長の光の透過を部分的に遮断するバンドパスフ
ィルタと、同調関数である１つの波長又は一群の波長の
光を制御可能に透過する可変光学フィルタと、を備えて
おり、バンドパスフィルタ及び可変光学フィルタは協同
的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透過、及び
最大透過率モードよりも透過率の低い第３のモードを含
む少なくとも３つの異なる透過モードを提供する。さら
に、装置は、装置に入力される相対的最大エネルギーに
応答して駆動される場合には最小透過率モードで動作す
る。
波長又は一群の波長の光を透過し、異なる所定波長又は
一群の波長の光の透過を部分的に遮断するバンドパスフ
ィルタと、同調関数である１つの波長又は一群の波長の
光を制御可能に透過する可変光学フィルタと、を備えて
おり、バンドパスフィルタ及び可変光学フィルタは協同
的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透過、及び
最大透過率モードよりも透過率の低い第３のモードを含
む少なくとも３つの異なる透過モードを提供する。さら
に、装置は、装置に入力される相対的最大エネルギーに
応答して駆動される場合には最小透過率モードで動作す
る。
本発明のさらに他の局面によれば、光透過制御装置
は、所定波長又は一群の波長の光を透過し、異なる所定
波長又は一群の波長の光の透過を部分的に遮断するバン
ドパスフィルタと、同調関数である１つの波長又は一群
の波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタと、
を備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フィル
タは協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透
過、及び最大透過率モードよりも透過率の低い第三のモ
ードを含む少なくとも３つの異なる透過モードを提供す
る。さらに、装置は、装置に入力される相対的最大エネ
ルギーに応答して駆動される場合には最小透過率モード
で動作し、より小さい入力エネルギーに応答して駆動さ
れる場合には最大透過モードで動作する。
は、所定波長又は一群の波長の光を透過し、異なる所定
波長又は一群の波長の光の透過を部分的に遮断するバン
ドパスフィルタと、同調関数である１つの波長又は一群
の波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタと、
を備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フィル
タは協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透
過、及び最大透過率モードよりも透過率の低い第三のモ
ードを含む少なくとも３つの異なる透過モードを提供す
る。さらに、装置は、装置に入力される相対的最大エネ
ルギーに応答して駆動される場合には最小透過率モード
で動作し、より小さい入力エネルギーに応答して駆動さ
れる場合には最大透過モードで動作する。
本発明のさらに他の局面によれば、光透過制御装置
は、所定波長又は一群の波長の光を透過し、異なる所定
波長又は一群の波長の光の透過を部分的に遮断するバン
ドパスフィルタと、同調関数である１つの波長又は一群
の波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタとを
備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フィルタ
は協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透
過、及び最大透過率モードよりも透過率の低い第３のモ
ードを含む少なくとも３つの異なる透過モードを提供す
る。さらに、装置は、装置に入力される相対的最大エネ
ルギーに応答して駆動される場合には最小透過率モード
で動作し、より小さい入力エネルギーに応答して駆動さ
れる場合には最大透過率モードで動作する。上記第３の
透過モードは、無（now）パワーもしくはパワー不足の
場合、又は装置を最大又は最小透過率モードにするエネ
ルギーを与えるための適当なパワーがない場合に起こ
る。
は、所定波長又は一群の波長の光を透過し、異なる所定
波長又は一群の波長の光の透過を部分的に遮断するバン
ドパスフィルタと、同調関数である１つの波長又は一群
の波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタとを
備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フィルタ
は協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透
過、及び最大透過率モードよりも透過率の低い第３のモ
ードを含む少なくとも３つの異なる透過モードを提供す
る。さらに、装置は、装置に入力される相対的最大エネ
ルギーに応答して駆動される場合には最小透過率モード
で動作し、より小さい入力エネルギーに応答して駆動さ
れる場合には最大透過率モードで動作する。上記第３の
透過モードは、無（now）パワーもしくはパワー不足の
場合、又は装置を最大又は最小透過率モードにするエネ
ルギーを与えるための適当なパワーがない場合に起こ
る。
本発明による他の局面は、装置の光透過制御構成要素
として、少なくとも１つの液晶素子、セルなどを用い
て、上記の動作及び機能を達成することができる。
として、少なくとも１つの液晶素子、セルなどを用い
て、上記の動作及び機能を達成することができる。
本発明の他の局面によれば、光透過制御装置は、所定
波長の光を透過し、異なる所定波長の光の透過を部分的
に遮断するバンドパスフィルタと、同調関数である波長
の光を制御可能に透過する可変光学フィルタと、を備え
ており、バンドパスフィルタ及び可変光学フィルタは協
同的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透過、及
び相対的中間透過を含む少なくとも３つの異なる透過モ
ードを提供する。可変光学フィルタは、中間透過状態に
対してパワーがない場合に可変光学フィルタが上記所定
波長の光を実質的に遮断し、上記異なる所定波長の光を
少なくとも幾らかは透過するように、その構造によって
調整される。
波長の光を透過し、異なる所定波長の光の透過を部分的
に遮断するバンドパスフィルタと、同調関数である波長
の光を制御可能に透過する可変光学フィルタと、を備え
ており、バンドパスフィルタ及び可変光学フィルタは協
同的に関係して、相対的最大透過、相対的最小透過、及
び相対的中間透過を含む少なくとも３つの異なる透過モ
ードを提供する。可変光学フィルタは、中間透過状態に
対してパワーがない場合に可変光学フィルタが上記所定
波長の光を実質的に遮断し、上記異なる所定波長の光を
少なくとも幾らかは透過するように、その構造によって
調整される。
本発明のさらに他の局面によれば、光透過制御装置
は、所定波長の光を透過し、異なる所定波長の光の透過
を部分的に遮断するバンドパスフィルタと、調整の関数
である波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタ
と、を備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フ
ィルタは協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最
小透過、及び相対的中間透過を含む少なくとも３つの異
なる透過モードを提供する。可変光学フィルタは、中間
透過状態に対してパワーがない場合に可変光学フイルタ
が上記所定の波長の光を実質的に遮断し、上記異なる所
定波長の光を少なくとも幾らかは透過するように、その
構造によって調整される。透過は、相対的最大入力で
は、バンドパスフィルタによって透過されるほぼ全ての
光の一部を遮断し、より低い入力であるが入力が存在す
る場合には、バンドパスフィルタによって透過されるほ
ぼ全ての光が透過されるような、所定入力の関数であ
る。
は、所定波長の光を透過し、異なる所定波長の光の透過
を部分的に遮断するバンドパスフィルタと、調整の関数
である波長の光を制御可能に透過する可変光学フィルタ
と、を備えており、バンドパスフィルタ及び可変光学フ
ィルタは協同的に関係して、相対的最大透過、相対的最
小透過、及び相対的中間透過を含む少なくとも３つの異
なる透過モードを提供する。可変光学フィルタは、中間
透過状態に対してパワーがない場合に可変光学フイルタ
が上記所定の波長の光を実質的に遮断し、上記異なる所
定波長の光を少なくとも幾らかは透過するように、その
構造によって調整される。透過は、相対的最大入力で
は、バンドパスフィルタによって透過されるほぼ全ての
光の一部を遮断し、より低い入力であるが入力が存在す
る場合には、バンドパスフィルタによって透過されるほ
ぼ全ての光が透過されるような、所定入力の関数であ
る。
本発明のさりに他の局面によれば、目を保護するため
のレンズアセンブリは、所定波長の光を透過し、異なる
波長の光の透過を部分的に遮断するバンドパスフィルタ
と、このバンドパスフィルタと共には光学系をなす関係
にある液晶素子と、を備えており、この液晶素子は印加
される電界の関数として複数の可変光透過状態を有して
いる。この液晶素子は、電界がない場合には、バンドパ
スフィルタによって透過される波長では幾らかの光を透
過し幾らかの光を遮断するように調整されている。この
液晶素子は、第１の大きさの電界の印加に応答して、入
射する光のほぼ全てを透過するように調整される。さら
に、この液晶素子は、第１の大きさよりも大きい電界の
印加に応答して、入射する光のほぼ全てを遮断する。
のレンズアセンブリは、所定波長の光を透過し、異なる
波長の光の透過を部分的に遮断するバンドパスフィルタ
と、このバンドパスフィルタと共には光学系をなす関係
にある液晶素子と、を備えており、この液晶素子は印加
される電界の関数として複数の可変光透過状態を有して
いる。この液晶素子は、電界がない場合には、バンドパ
スフィルタによって透過される波長では幾らかの光を透
過し幾らかの光を遮断するように調整されている。この
液晶素子は、第１の大きさの電界の印加に応答して、入
射する光のほぼ全てを透過するように調整される。さら
に、この液晶素子は、第１の大きさよりも大きい電界の
印加に応答して、入射する光のほぼ全てを遮断する。
本発明のさらに他の局面によれば、複数の波長を有す
る入射電磁エネルギーの透過を制御するための装置は、
少なくとも１つの波長では入射する電磁エネルギーの少
なくとも幾らかを透過し、少なくとも１つの波長ではこ
の電磁エネルギーを部分的にフィルタするバンドパスフ
ィルタと、このバンドパスフィルタと共に光学系をなす
制御可能な光学装置とを備えており、この制御可能な光
学装置は、 i.バンドパスフィルタによって透過される電磁エネルギ
ーを実質的に透過する第１のモードと、 ii.バンドパスフィルタによって透過される電磁エネル
ギーを実質的一部をフィルタする第２のモードと、 iii.バンドパスフィルタによって部分的にフィルタされ
る波長での電磁エネルギーの幾らかを少なくとも部分的
にフィルタする第３のモードと、 を含む少なくとも３つの異なる動作モードを有する。
る入射電磁エネルギーの透過を制御するための装置は、
少なくとも１つの波長では入射する電磁エネルギーの少
なくとも幾らかを透過し、少なくとも１つの波長ではこ
の電磁エネルギーを部分的にフィルタするバンドパスフ
ィルタと、このバンドパスフィルタと共に光学系をなす
制御可能な光学装置とを備えており、この制御可能な光
学装置は、 i.バンドパスフィルタによって透過される電磁エネルギ
ーを実質的に透過する第１のモードと、 ii.バンドパスフィルタによって透過される電磁エネル
ギーを実質的一部をフィルタする第２のモードと、 iii.バンドパスフィルタによって部分的にフィルタされ
る波長での電磁エネルギーの幾らかを少なくとも部分的
にフィルタする第３のモードと、 を含む少なくとも３つの異なる動作モードを有する。
さらに他の局面は、液晶可変光透過制御装置、つま
り、暗状態、明状態及び中間状態を含む３つの異なる遮
光能力を有する液晶セル又は同様の構成要素を備えてい
る装置を提供する。装置を暗状態及び明状態にするため
には電気入力が必要である。
り、暗状態、明状態及び中間状態を含む３つの異なる遮
光能力を有する液晶セル又は同様の構成要素を備えてい
る装置を提供する。装置を暗状態及び明状態にするため
には電気入力が必要である。
さらに他の局面は、可変光透過制御装置において３つ
の異なる遮光能力を設けており、実質的明状態、実質的
暗状態、及び中間シェードナンバーの能力がある。中間
シェード能力はパワー不足モードの場合に起こる。
の異なる遮光能力を設けており、実質的明状態、実質的
暗状態、及び中間シェードナンバーの能力がある。中間
シェード能力はパワー不足モードの場合に起こる。
本発明の一局面は、少なくとも１つの波長の光エネル
ギーの少なくとも幾らかを透過し、少なくとも１つの他
の波長の光エネルギーの少なくとも幾らかをフィルタす
るためのバンドパスフィルタを用いてフィルタすること
によって、さらに、所定入力に応答した同調関数である
波長を制御可能に透過するための電子的に調整された可
変光学フィルタによりそのような光を可変的にフィルタ
することによって、複数の波長を有する入射光エネルギ
ーの透過を制御することに関する。所定入力がない場合
には、電子的に制御された可変光学フィルタは、少なく
とも１つの波長の入射光エネルギーの少なくとも幾らか
を透過し、少なくとも１つの波長の光エネルギーの少な
くとも幾らかを遮断する。光学フィルタは相対的に小さ
な所定入力がある場合には、装置による最大透過となる
ように動作し、相対的最大の所定入力がある場合には、
装置による最小透過となるように動作するので、所定入
力を最大レベルと最小のレベルとの間で変化させること
によって装置による透過が変化する。
ギーの少なくとも幾らかを透過し、少なくとも１つの他
の波長の光エネルギーの少なくとも幾らかをフィルタす
るためのバンドパスフィルタを用いてフィルタすること
によって、さらに、所定入力に応答した同調関数である
波長を制御可能に透過するための電子的に調整された可
変光学フィルタによりそのような光を可変的にフィルタ
することによって、複数の波長を有する入射光エネルギ
ーの透過を制御することに関する。所定入力がない場合
には、電子的に制御された可変光学フィルタは、少なく
とも１つの波長の入射光エネルギーの少なくとも幾らか
を透過し、少なくとも１つの波長の光エネルギーの少な
くとも幾らかを遮断する。光学フィルタは相対的に小さ
な所定入力がある場合には、装置による最大透過となる
ように動作し、相対的最大の所定入力がある場合には、
装置による最小透過となるように動作するので、所定入
力を最大レベルと最小のレベルとの間で変化させること
によって装置による透過が変化する。
本発明のさらに他の局面は、溶接者等の目を保護する
ための目を保護する装置、特に溶接用ヘルメット（又は
ゴーグル又は眼鏡など）において、本明細書に開示され
特許請求される様々な特徴を提供するものである。
ための目を保護する装置、特に溶接用ヘルメット（又は
ゴーグル又は眼鏡など）において、本明細書に開示され
特許請求される様々な特徴を提供するものである。
上記目的及び関連する目的を達成するために、本発明
は以下に十分に説明され、特許請求の範囲において特定
される特徴を包含している。以下の説明及び添付の図面
は、本発明の例証的実施態様を詳細に記載するものであ
る。しかし、これらの実施態様は本発明の原理を具体化
する様々な方法のほんの一部に過ぎない。
は以下に十分に説明され、特許請求の範囲において特定
される特徴を包含している。以下の説明及び添付の図面
は、本発明の例証的実施態様を詳細に記載するものであ
る。しかし、これらの実施態様は本発明の原理を具体化
する様々な方法のほんの一部に過ぎない。
本発明はいくつかの好ましい実施態様に関して示し、
説明しているが、明細書を読み、理解すれば、当業者が
同等物又は修正物を思いつくことは自明である。本発明
はそのような同等物及び修正物を全て包含しており、特
許請求の範囲によってのみ限定される。
説明しているが、明細書を読み、理解すれば、当業者が
同等物又は修正物を思いつくことは自明である。本発明
はそのような同等物及び修正物を全て包含しており、特
許請求の範囲によってのみ限定される。
図面の簡単な説明 添付図面において、 図１は、本発明による可変液晶レンズを用いた溶接用
ヘルメットの概略図である。
ヘルメットの概略図である。
図２は、図１のレンズの概略図である。
図３は、図２のレンズに用いられるバンドパスフィル
タ及び制御可能な可変波長透過制御装置の光透過特性を
示すグラフであり、その中間透過状態を示している。
タ及び制御可能な可変波長透過制御装置の光透過特性を
示すグラフであり、その中間透過状態を示している。
図４は、図２のレンズに用いられるバンドパスフィル
タ及び制御可能な可変波長透過制御装置の光透過特性を
示すグラフであり、その透明透過状態を示している。
タ及び制御可能な可変波長透過制御装置の光透過特性を
示すグラフであり、その透明透過状態を示している。
図５は、一対の平面偏光子およびその間に配置された
表面モード液晶セルを用いる図２のレンズの実施態様を
示す概略図であり、偏光の方向および／または各種光学
要素の軸は、相対的に垂直を示す上向きの矢印によっ
て、或いは垂直および／または水平に相対する角度を示
す矢印によって、および／または用紙の面へ入る方向を
表す「Ｘ」の表示によって示され、これらは他の図面に
おいても同様に用いられる。
表面モード液晶セルを用いる図２のレンズの実施態様を
示す概略図であり、偏光の方向および／または各種光学
要素の軸は、相対的に垂直を示す上向きの矢印によっ
て、或いは垂直および／または水平に相対する角度を示
す矢印によって、および／または用紙の面へ入る方向を
表す「Ｘ」の表示によって示され、これらは他の図面に
おいても同様に用いられる。
図6Aは、本発明のレンズにおいて使用されるためのパ
ワーオフ中間暗状態において示される表面モード液晶セ
ル備えている制御可能な可変波長透過制御装置を示す概
略図である。
ワーオフ中間暗状態において示される表面モード液晶セ
ル備えている制御可能な可変波長透過制御装置を示す概
略図である。
図6Bは、図6Aの表面モード液晶セルを備えている制御
可能な可変波長透過制御装置を示す概略図であるが、本
発明のレンズにおいて用いられる明状態において示され
ている。
可能な可変波長透過制御装置を示す概略図であるが、本
発明のレンズにおいて用いられる明状態において示され
ている。
図6Cは、図6A及び図6Bの表面モード液晶セルを備えて
いる制御可能な可変波長透過制御装置を示す概略図であ
るが、本発明のレンズにおいて用いられる暗状態におい
て示されている。
いる制御可能な可変波長透過制御装置を示す概略図であ
るが、本発明のレンズにおいて用いられる暗状態におい
て示されている。
図７は、２つの液晶段階を用いる図２のレンズの実施
態様を示す概略図であり、少なくとも１つは表面モード
液晶セルである。
態様を示す概略図であり、少なくとも１つは表面モード
液晶セルである。
図８は、２つの表面モード液晶素子およびバンドパス
フィルタを用いる図２のレンズの実施態様を示す概略図
である。
フィルタを用いる図２のレンズの実施態様を示す概略図
である。
図９は、図８のレンズの実施態様の動作を示すグラフ
であり、表面モード液晶セルが付随する偏光子と協同し
て異なる波長の光をそれぞれ遮断するように調整されて
いる。
であり、表面モード液晶セルが付随する偏光子と協同し
て異なる波長の光をそれぞれ遮断するように調整されて
いる。
図10は、レンズへの所定入力として印加される電界の
電圧の関数として、図８のレンズによって透過される光
の強度を示すグラフである。
電圧の関数として、図８のレンズによって透過される光
の強度を示すグラフである。
詳細な説明 さて、図面に関しての詳細では、各図において同じ部
分には同じ参照符号が付されており、最初に、図１で
は、本発明による溶接用ヘルメット１は保護用シールド
２及びシールド上に装備されたフィルタアセンブリ３を
備えている。シールド２は、従来と同様に、溶接者の顔
面及び／又は頭部を保護するために、一般的な光学的非
透過性材料、例えば金属、プラスチックなどから構成さ
れる。フィルタアセンブリ３は、シールド２の開口部４
に固定的に装備され得る。或いは、必要であれば、フィ
ルタアセンブリ３を開口部４に保持し、シールドからフ
ィルタアセンブリを取り外せるようにする手段（図示せ
ず）が設けられていてもよい。
分には同じ参照符号が付されており、最初に、図１で
は、本発明による溶接用ヘルメット１は保護用シールド
２及びシールド上に装備されたフィルタアセンブリ３を
備えている。シールド２は、従来と同様に、溶接者の顔
面及び／又は頭部を保護するために、一般的な光学的非
透過性材料、例えば金属、プラスチックなどから構成さ
れる。フィルタアセンブリ３は、シールド２の開口部４
に固定的に装備され得る。或いは、必要であれば、フィ
ルタアセンブリ３を開口部４に保持し、シールドからフ
ィルタアセンブリを取り外せるようにする手段（図示せ
ず）が設けられていてもよい。
フィルタアセンブリ３は、溶接用レンズ５と、該溶接
用レンズ５に所定入力を供給して動作させるための駆動
回路６と、を備えている。その入力は、好ましくは、以
下にさらに説明されるように、溶接用レンズ内の液晶セ
ルを動作させるために適した駆動回路６からの電圧によ
って生じる電界である。しかし、所定入力が電界以外、
例えば、磁界、熱エネルギー、又は溶接用レンズ５を動
作させる他の所定入力であってもよいことは明らかであ
る。
用レンズ５に所定入力を供給して動作させるための駆動
回路６と、を備えている。その入力は、好ましくは、以
下にさらに説明されるように、溶接用レンズ内の液晶セ
ルを動作させるために適した駆動回路６からの電圧によ
って生じる電界である。しかし、所定入力が電界以外、
例えば、磁界、熱エネルギー、又は溶接用レンズ５を動
作させる他の所定入力であってもよいことは明らかであ
る。
溶接用レンズ５は３つの異なる光学的状態、すなわ
ち、明状態、暗状態、及び明状態と暗状態とは異なる光
透過の第３の状態（以下では中間状態と称する）となる
ことができるタイプのレンズである。中間状態は、明状
態よりも暗いことが好ましく、同様に、必ずしもそうで
なくてもよいが、暗状態よりも暗くない、すなわち、明
状態と暗状態との間の透過率特性を有している（本発明
の説明的実施例において以下に説明される）。さらに、
溶接用レンズ５は、駆動回路６によって供給されるパワ
ーがない場合又は供給されるパワーレベルが不適切であ
る場合には中間状態となり、第１の電界入力すなわち第
１の大きさの電界がある場合には明状態となり、第２の
電界入力すなわち第１電界の大きさよりも大きい電界が
ある場合には暗状態となるタイプであることが好まし
い。
ち、明状態、暗状態、及び明状態と暗状態とは異なる光
透過の第３の状態（以下では中間状態と称する）となる
ことができるタイプのレンズである。中間状態は、明状
態よりも暗いことが好ましく、同様に、必ずしもそうで
なくてもよいが、暗状態よりも暗くない、すなわち、明
状態と暗状態との間の透過率特性を有している（本発明
の説明的実施例において以下に説明される）。さらに、
溶接用レンズ５は、駆動回路６によって供給されるパワ
ーがない場合又は供給されるパワーレベルが不適切であ
る場合には中間状態となり、第１の電界入力すなわち第
１の大きさの電界がある場合には明状態となり、第２の
電界入力すなわち第１電界の大きさよりも大きい電界が
ある場合には暗状態となるタイプであることが好まし
い。
好ましい実施態様では、レンズ５は溶接用ヘルメット
１において用いられているが、このレンズは、他の目の
保護機能又はここに記載される動作原理による他の機能
のために用いられる。以下の説明から明らかなように、
このレンズは、該レンズを透過して、例えば溶接者の目
へ達する光の強度を制御する。そのような透過は、透過
光の映像特性を劣化することがないことが好ましく、そ
の結果、対象物、景色などを歪みなく見ることができ
る。さらに、本発明のレンズは人間の目を保護するため
に用いられることが好ましいが、同様に他の目的のため
に電磁エネルギーの透過を制御するためにも用いられ得
ることは明らかである。
１において用いられているが、このレンズは、他の目の
保護機能又はここに記載される動作原理による他の機能
のために用いられる。以下の説明から明らかなように、
このレンズは、該レンズを透過して、例えば溶接者の目
へ達する光の強度を制御する。そのような透過は、透過
光の映像特性を劣化することがないことが好ましく、そ
の結果、対象物、景色などを歪みなく見ることができ
る。さらに、本発明のレンズは人間の目を保護するため
に用いられることが好ましいが、同様に他の目的のため
に電磁エネルギーの透過を制御するためにも用いられ得
ることは明らかである。
駆動回路６は、電気パワー源、例えば、蓄電池、光電
池、他のパワー源（例えば電気コンセントを介して使用
可能であるものなど）とのトランス接続等と、溶接用レ
ンズ５内の液晶セルに必要な電界を発生するために必要
な回路構成と、を備えている。センサー又は検出器７
は、駆動回路の一部であり得るが、駆動回路と協同して
入射光の強度を検出し、その入力光の強度に一致するか
または段階的に比例する大きさの電圧を有する電界を生
成する。特に、センサー７に入射する光の強度が溶接作
業中に発生する光強度よりも小さい場合には、駆動回路
６は溶接用レンズ５を明状態とするようにエネルギーを
与え、すなわち、駆動する電界を発生する。センサー７
に入射する光が溶接による光に代表される（例えば、８
で示される溶接用アークが当たるとすぐに始まる）場合
には、駆動回路６は溶接用レンズ５を暗状態とするよう
にエネルギーを与える、つまり駆動する電界を発生す
る。典型的な駆動回路は、1989年６月12日出願の同時係
属の米国特許出願第07/365,167号に示されている。この
出願の開示全体が参考として本願に組み込まれている。
上記方法で液晶レンズにエネルギーを与える各種機能を
行う他の駆動回路が用いられる、及び／又は設計される
こともできる。駆動回路は、パワーが特に溶接用レンズ
に供給されないような（或いは適切なパワーが供給され
ないような）不足である場合には、溶接用レンズは、以
下に詳述されるように、中間状態又はシェードとなる。
池、他のパワー源（例えば電気コンセントを介して使用
可能であるものなど）とのトランス接続等と、溶接用レ
ンズ５内の液晶セルに必要な電界を発生するために必要
な回路構成と、を備えている。センサー又は検出器７
は、駆動回路の一部であり得るが、駆動回路と協同して
入射光の強度を検出し、その入力光の強度に一致するか
または段階的に比例する大きさの電圧を有する電界を生
成する。特に、センサー７に入射する光の強度が溶接作
業中に発生する光強度よりも小さい場合には、駆動回路
６は溶接用レンズ５を明状態とするようにエネルギーを
与え、すなわち、駆動する電界を発生する。センサー７
に入射する光が溶接による光に代表される（例えば、８
で示される溶接用アークが当たるとすぐに始まる）場合
には、駆動回路６は溶接用レンズ５を暗状態とするよう
にエネルギーを与える、つまり駆動する電界を発生す
る。典型的な駆動回路は、1989年６月12日出願の同時係
属の米国特許出願第07/365,167号に示されている。この
出願の開示全体が参考として本願に組み込まれている。
上記方法で液晶レンズにエネルギーを与える各種機能を
行う他の駆動回路が用いられる、及び／又は設計される
こともできる。駆動回路は、パワーが特に溶接用レンズ
に供給されないような（或いは適切なパワーが供給され
ないような）不足である場合には、溶接用レンズは、以
下に詳述されるように、中間状態又はシェードとなる。
溶接用ヘルメット１を用いる際に、溶接者は、溶接用
レンズ５が明状態となるようなエネルギーを与えるため
にパワースイッチ９を押して駆動回路６を作動させる。
次に、溶接者はヘルメットを頭に被り、目10の位置に溶
接用レンズ５を合わせる。溶接用レンズ５を明状態にす
るエネルギーを与えることによって、溶接者は、溶接さ
れる対象である加工物の近くに溶接用器具を配置するた
めに、溶接用レンズを通して見ることができる。溶接の
開始、例えば、溶接アークの当接により、センサ７はそ
のアークを検出し、駆動回路６が溶接用レンズ５を暗状
態とするエネルギーを与えるようにする。暗状態は、電
磁気放出、特に溶接中に放出される強い光による損傷か
ら溶接者の目を保護するように設計されている。駆動回
路６が使用中に故障した場合には、溶接用レンズ５は即
座に中間状態となることが好ましく、この中間状態は、
溶接作業が終わるまで溶接者の目を保護する手段を十分
に提供する。シールド２及にフィルタアセンブリ３は、
好ましくは、溶接中に放出され得る粒子から溶接者の顔
面を保護するために適切な強度である。また、シールド
自体は光学的に透過性ではないので、溶接中に溶接者の
顔面及び目を電磁気エネルギーから保護する。
レンズ５が明状態となるようなエネルギーを与えるため
にパワースイッチ９を押して駆動回路６を作動させる。
次に、溶接者はヘルメットを頭に被り、目10の位置に溶
接用レンズ５を合わせる。溶接用レンズ５を明状態にす
るエネルギーを与えることによって、溶接者は、溶接さ
れる対象である加工物の近くに溶接用器具を配置するた
めに、溶接用レンズを通して見ることができる。溶接の
開始、例えば、溶接アークの当接により、センサ７はそ
のアークを検出し、駆動回路６が溶接用レンズ５を暗状
態とするエネルギーを与えるようにする。暗状態は、電
磁気放出、特に溶接中に放出される強い光による損傷か
ら溶接者の目を保護するように設計されている。駆動回
路６が使用中に故障した場合には、溶接用レンズ５は即
座に中間状態となることが好ましく、この中間状態は、
溶接作業が終わるまで溶接者の目を保護する手段を十分
に提供する。シールド２及にフィルタアセンブリ３は、
好ましくは、溶接中に放出され得る粒子から溶接者の顔
面を保護するために適切な強度である。また、シールド
自体は光学的に透過性ではないので、溶接中に溶接者の
顔面及び目を電磁気エネルギーから保護する。
図２では、溶接用レンズ５の特徴が示されている。溶
接用レンズ５はバンドパスフィルタ20及び制御可能な可
変波長光透過制御装置21を備えており、これらは光学系
内にあるので、溶接作業による光、例えば、光源８から
出射される溶接用アークなどが溶接者の目10に達するま
でに両方を通過しなくてはならない。光学的には、フィ
ルタ20又は装置21のいずれが溶接用アーク源８に近い
か、また、いずれが目10に近いかは重要ではない。しか
しながら、好ましい実施態様においては、バンドパスフ
ィルタ20は可変装置21の光学的に上流側（目10に対し
て）に配置されている。フィルタ20は好ましくは動的又
は能動的に変化せず、しかも、その結果として、装置21
に比べてダメージが小さいために、また、フィルタ20は
強度及び耐久性のために外側表面が、好ましくは、例え
ば、ガラス又は水晶などの硬質であるであるために、さ
らに、フィルタ20は、好ましくは少なくとも幾つかの液
晶セル及び／又はその材料を損なうことが知られている
電磁エネルギーの紫外線及び赤外線波長の透過を遮断す
るために、この配置は、光学的に活動的な装置21が不必
要なダメージを受けることを防止し、寿命を延ばすこと
を可能とする。
接用レンズ５はバンドパスフィルタ20及び制御可能な可
変波長光透過制御装置21を備えており、これらは光学系
内にあるので、溶接作業による光、例えば、光源８から
出射される溶接用アークなどが溶接者の目10に達するま
でに両方を通過しなくてはならない。光学的には、フィ
ルタ20又は装置21のいずれが溶接用アーク源８に近い
か、また、いずれが目10に近いかは重要ではない。しか
しながら、好ましい実施態様においては、バンドパスフ
ィルタ20は可変装置21の光学的に上流側（目10に対し
て）に配置されている。フィルタ20は好ましくは動的又
は能動的に変化せず、しかも、その結果として、装置21
に比べてダメージが小さいために、また、フィルタ20は
強度及び耐久性のために外側表面が、好ましくは、例え
ば、ガラス又は水晶などの硬質であるであるために、さ
らに、フィルタ20は、好ましくは少なくとも幾つかの液
晶セル及び／又はその材料を損なうことが知られている
電磁エネルギーの紫外線及び赤外線波長の透過を遮断す
るために、この配置は、光学的に活動的な装置21が不必
要なダメージを受けることを防止し、寿命を延ばすこと
を可能とする。
バンドパスフィルタ20は、所定波長領域において光を
透過し、他の１つ又は複数の異なる波長領域において光
の透過を遮断する（光を取り除く）従来の光学的バンド
パスフィルタである。例えば、三原色（赤、緑及び青）
に関しては、バンドパスフィルタは青色光を透過し、赤
色光及び緑色光を部分的に遮断（フィルタ）することが
できる。（好ましくは、装置21は、逆に言うと、青色光
の多くを遮断し、赤色及び／又は緑色光を部分的に透過
する傾向がある。少なくとも、装置21は、好ましくはエ
ネルギーを供給されない状態では、バンドパスフィルタ
20によって効率的に透過される波長の光を効率的には透
過せず、その逆も同じである。）好ましくは、バンドパ
スフィルタ20は赤外線光及び紫外線光の透過を実質的に
遮断する。一実施例では、バンドパスフィルタ20は500
ナノメートル（nm）から600nmまでの間では、入射光の3
0％又はそれ以上を透過する。540nmでは約45％又はそれ
以上を透過する。さらに、そのようなバンドパスフィル
タは、約400nmを下回る波長及び約600nmを越える波長に
対しては、ゼロ透過となるように実質的に減少する減少
透過特性を有するようにされる。
透過し、他の１つ又は複数の異なる波長領域において光
の透過を遮断する（光を取り除く）従来の光学的バンド
パスフィルタである。例えば、三原色（赤、緑及び青）
に関しては、バンドパスフィルタは青色光を透過し、赤
色光及び緑色光を部分的に遮断（フィルタ）することが
できる。（好ましくは、装置21は、逆に言うと、青色光
の多くを遮断し、赤色及び／又は緑色光を部分的に透過
する傾向がある。少なくとも、装置21は、好ましくはエ
ネルギーを供給されない状態では、バンドパスフィルタ
20によって効率的に透過される波長の光を効率的には透
過せず、その逆も同じである。）好ましくは、バンドパ
スフィルタ20は赤外線光及び紫外線光の透過を実質的に
遮断する。一実施例では、バンドパスフィルタ20は500
ナノメートル（nm）から600nmまでの間では、入射光の3
0％又はそれ以上を透過する。540nmでは約45％又はそれ
以上を透過する。さらに、そのようなバンドパスフィル
タは、約400nmを下回る波長及び約600nmを越える波長に
対しては、ゼロ透過となるように実質的に減少する減少
透過特性を有するようにされる。
バンドパスフィルタ20の透過特性の一例が図３の曲線
20aによって表されている。図３において、縦軸は、バ
ンドパスフィルタ20又は可変装置21などの特定の装置へ
入射する光と、その装置を透過した光との比を百分率で
示している。横軸はその光の波長を示している。曲線20
aは、約500nmのオーダーの波長を有するバンドパスフィ
ルタ20への入射光に対して約20％の最大透過を示してい
る。曲線20aは、また、バンドパスフィルタ20を透過す
る光の量が、入射光の波長が約500nmの波長を透過する
ピークから400nm又は600nmに近づくにつれて、入射光の
約20％よりも少ない量に減少していく様子を示してい
る。
20aによって表されている。図３において、縦軸は、バ
ンドパスフィルタ20又は可変装置21などの特定の装置へ
入射する光と、その装置を透過した光との比を百分率で
示している。横軸はその光の波長を示している。曲線20
aは、約500nmのオーダーの波長を有するバンドパスフィ
ルタ20への入射光に対して約20％の最大透過を示してい
る。曲線20aは、また、バンドパスフィルタ20を透過す
る光の量が、入射光の波長が約500nmの波長を透過する
ピークから400nm又は600nmに近づくにつれて、入射光の
約20％よりも少ない量に減少していく様子を示してい
る。
制御可能な可変波長透過制御装置21は、光の透過及び
遮断を制御する能力を有しており、所定の情況では装置
への入射光の波長の関数としてそのような制御を行う能
力を有する装置である。特に、装置21は、パワー入力が
ない場合には（以下、パワーオフ又は不足モードもしく
は状態と称する）、又は好ましくは予め設定された他の
情況下では、そのようなパワーオフモードの間に、バン
ドパスフィルタ20によって実質的に透過される光、最も
好ましくは最大の光における波長領域の波長を有する光
の透過を実質的に遮断する。示される例においては、図
３から分かるように、そのような波長は約500nmであ
る。さらに、装置21は、波長とは実質的に独立して入射
光の最大透過を有する明状態、及び同様に波長とは実質
的に独立して入射光の全てを実質的に遮断する暗状態が
実施可能である。
遮断を制御する能力を有しており、所定の情況では装置
への入射光の波長の関数としてそのような制御を行う能
力を有する装置である。特に、装置21は、パワー入力が
ない場合には（以下、パワーオフ又は不足モードもしく
は状態と称する）、又は好ましくは予め設定された他の
情況下では、そのようなパワーオフモードの間に、バン
ドパスフィルタ20によって実質的に透過される光、最も
好ましくは最大の光における波長領域の波長を有する光
の透過を実質的に遮断する。示される例においては、図
３から分かるように、そのような波長は約500nmであ
る。さらに、装置21は、波長とは実質的に独立して入射
光の最大透過を有する明状態、及び同様に波長とは実質
的に独立して入射光の全てを実質的に遮断する暗状態が
実施可能である。
図３において、曲線21aはパワーオフモードでの装置2
1の調整状態を示す。入射光が約600nmの波長を有する場
合には入射光の約20％が最大透過となり、透過はその最
大の両側で減少することが分かる。図３のグラフにおけ
る部分22では、曲線20a及び21aは重なっており、バンド
パスフィルタ20と可変装置21との両方による透過を示す
共通領域（図中斜線で示されている）を囲んでいる。部
分22は、パワーオフモードでは、幾らかの光が溶接用レ
ンズ５によって透過されること、つまり、約550nmの波
長を有する入射光の約10％が透過され、550nm以外の波
長を有する入射光の10％未満が透過されることを示して
いる。バンドパスフィルタ20は、図２の曲線20aに従っ
て、溶接用レンズ５に向かう全入射光エネルギーの幾ら
かを出力又は透過するだけであり、しかも、制御可能な
可変装置21は例えば曲線21aに従ってバンドパスフィル
タ20から受け取る光の一部を透過するだけであるため
に、図２に示される例においては、パワーオフモードで
は溶接用レンズ５によって透過又は出力される光の量
は、バンドパスフィルタ20によるパーセント透過と制御
可能な可変装置21によるパーセント透過との積である。
従って、バンドパスフィルタが550nmの入射光の約17％
を透過し、制御可能な可変装置21は550nmからの受け取
った光の約17％を、550nmで透過するとすると、溶接用
レンズ５によって出力される550nmの光はＩ＊17％＊17
％である。ここで、Ｉは溶接用レンズ５に入射する光の
強度である。溶接用レンズによって出力されるそのよう
な光は、もちろん、波長によって異なる。本発明による
典型的な溶接用レンズの出力の全強度グラフは図10の曲
線に関して以下に説明される。
1の調整状態を示す。入射光が約600nmの波長を有する場
合には入射光の約20％が最大透過となり、透過はその最
大の両側で減少することが分かる。図３のグラフにおけ
る部分22では、曲線20a及び21aは重なっており、バンド
パスフィルタ20と可変装置21との両方による透過を示す
共通領域（図中斜線で示されている）を囲んでいる。部
分22は、パワーオフモードでは、幾らかの光が溶接用レ
ンズ５によって透過されること、つまり、約550nmの波
長を有する入射光の約10％が透過され、550nm以外の波
長を有する入射光の10％未満が透過されることを示して
いる。バンドパスフィルタ20は、図２の曲線20aに従っ
て、溶接用レンズ５に向かう全入射光エネルギーの幾ら
かを出力又は透過するだけであり、しかも、制御可能な
可変装置21は例えば曲線21aに従ってバンドパスフィル
タ20から受け取る光の一部を透過するだけであるため
に、図２に示される例においては、パワーオフモードで
は溶接用レンズ５によって透過又は出力される光の量
は、バンドパスフィルタ20によるパーセント透過と制御
可能な可変装置21によるパーセント透過との積である。
従って、バンドパスフィルタが550nmの入射光の約17％
を透過し、制御可能な可変装置21は550nmからの受け取
った光の約17％を、550nmで透過するとすると、溶接用
レンズ５によって出力される550nmの光はＩ＊17％＊17
％である。ここで、Ｉは溶接用レンズ５に入射する光の
強度である。溶接用レンズによって出力されるそのよう
な光は、もちろん、波長によって異なる。本発明による
典型的な溶接用レンズの出力の全強度グラフは図10の曲
線に関して以下に説明される。
望ましくは、バンドパスフィルタ20の特性及び制御可
能な可変波長透過制御装置21の特性は、溶接用アークが
ある場合に、駆動回路６の偶発的なパワーオフ又はパワ
ー不足が起こった場合には、特にそのようなパワーオフ
又はパワー不足の発生に気付いて、溶接者が比較的迅速
に溶接作業を終了するような場合には、図３のグラフの
部分22で示される光の量は溶接者の目10を傷つけないよ
うに選択されている。
能な可変波長透過制御装置21の特性は、溶接用アークが
ある場合に、駆動回路６の偶発的なパワーオフ又はパワ
ー不足が起こった場合には、特にそのようなパワーオフ
又はパワー不足の発生に気付いて、溶接者が比較的迅速
に溶接作業を終了するような場合には、図３のグラフの
部分22で示される光の量は溶接者の目10を傷つけないよ
うに選択されている。
図４を簡単に説明すると、図４は、入射光の光透過及
び波長をそれぞれ示す同様の縦軸及び横軸を有してお
り、駆動回路６によって明状態となるようにエネルギー
が与えられている間の装置21に対する光透過曲線21b
が、図３に関しての記載と同様の曲線20aと比較して示
されている。そのような明状態は、バンドパスフィルタ
20の光透過特性を示す曲線20aによって囲まれる全ての
領域を包含していることが好ましい。従って、明状態で
は、溶接用レンズ５は、その個々の構成要素の光学シス
テムの配置によって最大量の光を透過することが好まし
い。望ましくは、装置21の明状態を示す曲線21bが曲線2
0a全体と重なる必要はなく、例えば、重なる部分のみが
つまりブール共役である。しかしながら、そのような重
なりの量は装置21の特定の特性の関数として決定され
る。好ましい実施態様において、明状態の装置21は、実
質的に独立した波長の可視光に対して可能な限り透明
（又は、少なくとも、フィルタ20から受け取る全ての光
を実質的に透過するほど十分に透明）であり、そのよう
な特性は、曲線21bから明らかである。図３に示される
例から、制御可能な可変装置21が波長とは関係なく入射
光の約25％を透過する傾向があることは明らかである
（少なくとも、バンドパスフィルタ20及び曲線20aによ
って決定されるような溶接用レンズ５の動作波長範囲に
おいて、従って図３のグラフによって示される明状態で
の溶接用レンズ５により透過される光の量はバンドパス
フィルタ20から装置21が受け取る光の約25％である。
び波長をそれぞれ示す同様の縦軸及び横軸を有してお
り、駆動回路６によって明状態となるようにエネルギー
が与えられている間の装置21に対する光透過曲線21b
が、図３に関しての記載と同様の曲線20aと比較して示
されている。そのような明状態は、バンドパスフィルタ
20の光透過特性を示す曲線20aによって囲まれる全ての
領域を包含していることが好ましい。従って、明状態で
は、溶接用レンズ５は、その個々の構成要素の光学シス
テムの配置によって最大量の光を透過することが好まし
い。望ましくは、装置21の明状態を示す曲線21bが曲線2
0a全体と重なる必要はなく、例えば、重なる部分のみが
つまりブール共役である。しかしながら、そのような重
なりの量は装置21の特定の特性の関数として決定され
る。好ましい実施態様において、明状態の装置21は、実
質的に独立した波長の可視光に対して可能な限り透明
（又は、少なくとも、フィルタ20から受け取る全ての光
を実質的に透過するほど十分に透明）であり、そのよう
な特性は、曲線21bから明らかである。図３に示される
例から、制御可能な可変装置21が波長とは関係なく入射
光の約25％を透過する傾向があることは明らかである
（少なくとも、バンドパスフィルタ20及び曲線20aによ
って決定されるような溶接用レンズ５の動作波長範囲に
おいて、従って図３のグラフによって示される明状態で
の溶接用レンズ５により透過される光の量はバンドパス
フィルタ20から装置21が受け取る光の約25％である。
暗状態での溶接用レンズ５の動作に対するグラフは示
されない。そのような暗状態では、バンドパスフィルタ
20は曲線20aに示される光透過特性を維持するが、制御
可能な可変波長透過制御装置21は波長とは実質的に独立
して全ての入射光を実質的に遮断するようにエネルギー
を与えられる。従って、そのようなエネルギー供給の間
は溶接用レンズ５による光の透過は実質的にない。さら
に、そのような暗状態は、以下に詳述されるように、明
状態の間に供給されるより小さな電界とパワーオフモー
ドの間のゼロ電界状態とを比較する装置21への相対的最
大電界の供給に応答して、生成される。従って、暗状態
への切り換えは比較的速い。
されない。そのような暗状態では、バンドパスフィルタ
20は曲線20aに示される光透過特性を維持するが、制御
可能な可変波長透過制御装置21は波長とは実質的に独立
して全ての入射光を実質的に遮断するようにエネルギー
を与えられる。従って、そのようなエネルギー供給の間
は溶接用レンズ５による光の透過は実質的にない。さら
に、そのような暗状態は、以下に詳述されるように、明
状態の間に供給されるより小さな電界とパワーオフモー
ドの間のゼロ電界状態とを比較する装置21への相対的最
大電界の供給に応答して、生成される。従って、暗状態
への切り換えは比較的速い。
溶接用ヘルメット１において使用されるフィルタアレ
ンブリ30の実施態様が図５に示される。フィルタアレン
ブリ30は駆動回路６及び溶接用レンズ31を備えている。
溶接用レンズはバンドパスフィルタ20及び制御可能な可
変波長透過制御装置32を備えており、それらは協同し得
るように接続されて、図１及び図２に示されるフィルタ
アセンブリ３に関して上述されたように一般的に機能す
る。装置32は一対の平面偏光器33、34と、表面モード液
晶セル35とを備えている。光学的に上流側の偏光器33、
つまり、光源８により近い方は、装置32のための偏光子
と称され、セル35の光学的に下流側にある偏光器34は従
来のように検光子と称されることもある。セル35は、セ
ンサー７に入射する光の強度の関数として制御されたエ
ネルギー供給のために、駆動回路６に結合されている。
表面モード液晶セル35の全体の構造及び動作は、上述の
援用された特許のいくつかにおいて説明され、現時点で
は当該技術分野において公知である。そのような特許に
おいて説明されているように、表面モードの液晶セルの
軸（つまり、以下にさらに説明されるラビング方向）
は、概略、偏光器33、34の偏光方向に対して約45度に配
向されている。これは、表面モード液晶セルの複屈折特
性の使用を最大及び最適とする。
ンブリ30の実施態様が図５に示される。フィルタアレン
ブリ30は駆動回路６及び溶接用レンズ31を備えている。
溶接用レンズはバンドパスフィルタ20及び制御可能な可
変波長透過制御装置32を備えており、それらは協同し得
るように接続されて、図１及び図２に示されるフィルタ
アセンブリ３に関して上述されたように一般的に機能す
る。装置32は一対の平面偏光器33、34と、表面モード液
晶セル35とを備えている。光学的に上流側の偏光器33、
つまり、光源８により近い方は、装置32のための偏光子
と称され、セル35の光学的に下流側にある偏光器34は従
来のように検光子と称されることもある。セル35は、セ
ンサー７に入射する光の強度の関数として制御されたエ
ネルギー供給のために、駆動回路６に結合されている。
表面モード液晶セル35の全体の構造及び動作は、上述の
援用された特許のいくつかにおいて説明され、現時点で
は当該技術分野において公知である。そのような特許に
おいて説明されているように、表面モードの液晶セルの
軸（つまり、以下にさらに説明されるラビング方向）
は、概略、偏光器33、34の偏光方向に対して約45度に配
向されている。これは、表面モード液晶セルの複屈折特
性の使用を最大及び最適とする。
レンズ31は、通常、レンズ５に関して上述された態様
で動作する。図２、図３及び図４に対して説明された曲
線及び光透過に対する動作に関する議論に注意された
い。偏光子及び検光子33、34と協同する表面モード液晶
セル35の特に独特の特徴は、図6A、図6B及び図6Cに関し
て以下に説明されるように、パワーオフ状態の間には波
長依存性があって、明状態及び暗状態の間には波長から
独立した光透過及び暗さを提供することである。
で動作する。図２、図３及び図４に対して説明された曲
線及び光透過に対する動作に関する議論に注意された
い。偏光子及び検光子33、34と協同する表面モード液晶
セル35の特に独特の特徴は、図6A、図6B及び図6Cに関し
て以下に説明されるように、パワーオフ状態の間には波
長依存性があって、明状態及び暗状態の間には波長から
独立した光透過及び暗さを提供することである。
表面モード液晶セル35は、通常はガラス、プラスチッ
ク又は他のポリマー材料などの、好ましくは可視光に対
して透明である一対のプレート40、41を備えており、そ
れらはほぼ平行な平面の関係で配置されている。プレー
ト40、41は、その間の容量42を規定しており、その容量
はプレートの両エッジ部にて通常は密閉されて、液晶材
料43が含有されている。液晶材料43は、好ましくはネマ
ティック液晶材料、又はネマティック液晶の所望の光学
的特性、配向特性及び動作特性を有する機能性ネマティ
ック液晶材料である。ネマティック液晶材料はプレート
の表面44、45によって影響される配向ベクトル（ディレ
クター）又は構造上の配向特性を有している。それらの
表面44、45は、例えば、平行方向にラビングされること
によって、又は他の手段によって前処理され、公知のよ
うに、そのラビング方向に対して液晶配向ベクトルが配
向されていることが好ましい。さらに、プレート40、41
は、そのラビング方向が同じ方向又は異なる方向（それ
ぞれ平行及び非平行と称されることもある）となるよう
に配置される。電界がない状態では、液晶構造は、図6A
に概略的に示されるように、そのラビング方向に対して
ほぼ平行に配向される傾向がある。
ク又は他のポリマー材料などの、好ましくは可視光に対
して透明である一対のプレート40、41を備えており、そ
れらはほぼ平行な平面の関係で配置されている。プレー
ト40、41は、その間の容量42を規定しており、その容量
はプレートの両エッジ部にて通常は密閉されて、液晶材
料43が含有されている。液晶材料43は、好ましくはネマ
ティック液晶材料、又はネマティック液晶の所望の光学
的特性、配向特性及び動作特性を有する機能性ネマティ
ック液晶材料である。ネマティック液晶材料はプレート
の表面44、45によって影響される配向ベクトル（ディレ
クター）又は構造上の配向特性を有している。それらの
表面44、45は、例えば、平行方向にラビングされること
によって、又は他の手段によって前処理され、公知のよ
うに、そのラビング方向に対して液晶配向ベクトルが配
向されていることが好ましい。さらに、プレート40、41
は、そのラビング方向が同じ方向又は異なる方向（それ
ぞれ平行及び非平行と称されることもある）となるよう
に配置される。電界がない状態では、液晶構造は、図6A
に概略的に示されるように、そのラビング方向に対して
ほぼ平行に配向される傾向がある。
セル35は、また、従来と同様に、セル中の液晶材料に
電界を印加するために、表面44、45上の電極46、47を有
している。そのような電極は、酸化インジウムスズ（IT
O）又は他の適切な導電性の光学的に透明な材料とされ
る。望ましくは、セル35は、相対的に高い電圧が印加さ
れた場合の短絡の発生から保護される。この目的のため
に、いくつかの公知の技術が用いられる。その１つは、
電極と液晶材料との間に絶縁物を設けることである。典
型的な絶縁材料は二酸化シリコンである。他の技術で
は、個々の電極の間の比較的大きなコンタクト領域及び
電圧を供給する配電システムを設けて、電圧と、従って
電界が電極全体に出来る限り均一に供給されるようにす
る。比較的高い電圧供給に応答する短絡を防止する他の
技術も用いられる。
電界を印加するために、表面44、45上の電極46、47を有
している。そのような電極は、酸化インジウムスズ（IT
O）又は他の適切な導電性の光学的に透明な材料とされ
る。望ましくは、セル35は、相対的に高い電圧が印加さ
れた場合の短絡の発生から保護される。この目的のため
に、いくつかの公知の技術が用いられる。その１つは、
電極と液晶材料との間に絶縁物を設けることである。典
型的な絶縁材料は二酸化シリコンである。他の技術で
は、個々の電極の間の比較的大きなコンタクト領域及び
電圧を供給する配電システムを設けて、電圧と、従って
電界が電極全体に出来る限り均一に供給されるようにす
る。比較的高い電圧供給に応答する短絡を防止する他の
技術も用いられる。
図6A、図6B、及び図6Cから分かるように、平面偏光子
33及び検光子34は、偏光軸又はその偏光面の方向が交わ
るように、つまり互いに直角となるように配置されてい
る。従って、表面モード液晶セル35がなければ、偏光子
33を透過した入射光50は、偏光子の33の面において矢印
36に示されるように垂直に偏光されて、相対的に直交す
る検光子34の透過から遮断され、さらに、用紙の面に入
るように又は水平に、X37で示されるように偏光され
る。
33及び検光子34は、偏光軸又はその偏光面の方向が交わ
るように、つまり互いに直角となるように配置されてい
る。従って、表面モード液晶セル35がなければ、偏光子
33を透過した入射光50は、偏光子の33の面において矢印
36に示されるように垂直に偏光されて、相対的に直交す
る検光子34の透過から遮断され、さらに、用紙の面に入
るように又は水平に、X37で示されるように偏光され
る。
中間状態、パワーオフ状態、不足状態： 電界のない状態、又は十分な電界のない状態では、液
晶材料43は図6Aに概略的に示されるように配向され、セ
ルを透過した偏光光は光学的リタデーション及び色分散
を受ける。リタデーションは以下の式の関数である。
晶材料43は図6Aに概略的に示されるように配向され、セ
ルを透過した偏光光は光学的リタデーション及び色分散
を受ける。リタデーションは以下の式の関数である。
ここで、（Δｎ）は、複屈折、又は液晶材料の正常な
屈折率と通常の屈折率との差であり、ｔは複屈折特性を
示す液晶材料層の厚さであり、（λ）は光の波長であ
る。式１から分かるように、リタデーションは波長の関
数であるので、異なる波長はセル35を透過する間に異な
る量のリタデーションを受ける。リタデーション関数は
波長プレートによって提供されるものと同じである。例
えばセル35に入射されるような平面偏光された光が液晶
材料43を通過すると、そのような光は楕円偏光された光
に変換され、楕円の大きさを有する楕円の主軸の方向
（すなわち、平面偏光された光から円偏光へ、又は楕円
の主軸と短軸との比）、液晶材料の複屈折、液晶層の厚
さ及び光の波長の関数である。このように、検光子34の
偏光方向の方向での光の各波長の成分又は大きさは異な
っている。従って、装置32による光の透過率は波長の関
数として変化する。
屈折率と通常の屈折率との差であり、ｔは複屈折特性を
示す液晶材料層の厚さであり、（λ）は光の波長であ
る。式１から分かるように、リタデーションは波長の関
数であるので、異なる波長はセル35を透過する間に異な
る量のリタデーションを受ける。リタデーション関数は
波長プレートによって提供されるものと同じである。例
えばセル35に入射されるような平面偏光された光が液晶
材料43を通過すると、そのような光は楕円偏光された光
に変換され、楕円の大きさを有する楕円の主軸の方向
（すなわち、平面偏光された光から円偏光へ、又は楕円
の主軸と短軸との比）、液晶材料の複屈折、液晶層の厚
さ及び光の波長の関数である。このように、検光子34の
偏光方向の方向での光の各波長の成分又は大きさは異な
っている。従って、装置32による光の透過率は波長の関
数として変化する。
表面モード液晶セル35は、バンドパスフィルタ20に対
して、特定の複屈折特性を有する液晶材料を選択するこ
と、及び液晶層43の特定の厚さを選択することによっ
て、調整され、電界がない場合に装置32による最大の透
過率を有する傾向のある光の波長が、バンドパスフィル
タ20による最大の透過率を有する光の波長と同じになら
ないようにされる。このように、図５及び図6Aの装置32
に入射する光の異なる波長に対する図３の21aで示され
るタイプの操作性透過曲線は、印加電界がない場合に得
ることができる。従って、表面モードのセル35はバンド
パスフィルタ20に対して、溶接用レンズ31の明状態及び
暗状態に対して所望のシェードの中間状態を提供するよ
うに調整されることは明らかである。また、表面モード
液晶セルの調整は、その材料（例えば、もちろん周知で
ある液晶材料の複屈折特性）の選択、機械的構造（例え
ば、数ミクロンから数十ミクロンのオーダー、特に約４
〜20ミクロン、特に５〜11ミクロンの、例えば、液晶材
料が含有されている表面間の間隔）、及び電気的入力
（例えば、電界に関する、及びその大きさに比例する液
晶構造（配向ベクトル）の配向を生じさせる電界）によ
って、達成され得ることは明らかである。
して、特定の複屈折特性を有する液晶材料を選択するこ
と、及び液晶層43の特定の厚さを選択することによっ
て、調整され、電界がない場合に装置32による最大の透
過率を有する傾向のある光の波長が、バンドパスフィル
タ20による最大の透過率を有する光の波長と同じになら
ないようにされる。このように、図５及び図6Aの装置32
に入射する光の異なる波長に対する図３の21aで示され
るタイプの操作性透過曲線は、印加電界がない場合に得
ることができる。従って、表面モードのセル35はバンド
パスフィルタ20に対して、溶接用レンズ31の明状態及び
暗状態に対して所望のシェードの中間状態を提供するよ
うに調整されることは明らかである。また、表面モード
液晶セルの調整は、その材料（例えば、もちろん周知で
ある液晶材料の複屈折特性）の選択、機械的構造（例え
ば、数ミクロンから数十ミクロンのオーダー、特に約４
〜20ミクロン、特に５〜11ミクロンの、例えば、液晶材
料が含有されている表面間の間隔）、及び電気的入力
（例えば、電界に関する、及びその大きさに比例する液
晶構造（配向ベクトル）の配向を生じさせる電界）によ
って、達成され得ることは明らかである。
明状態： 図6Bでは、レンズ31（図５）の制御可能な可変波長透
過制御装置32内の表面モード液晶セルは、明状態で示さ
れている。従って、液晶43の一部を配向するのに適した
大きさの電界E1が、駆動回路６によって電極46、47を介
して液晶材料43に印加される。液晶は、図示されるよう
に電界に沿って配向されて上述された光学的結果が得ら
れるように、正の誘電異方性を有していることが好まし
い。プレート40、41の間のセルの中央部付近の液晶は電
界に沿って配向され、両プレートの表面44、45付近の液
晶は、ほぼ表面に沿って配向されたままである。そのよ
うな配向は、図6Bに概略的に示されている。液晶のそれ
ぞれの異なった配向部分の厚さは、ta、tb及びtcで示さ
れる。液晶材料の異なった配向部分、例えば表面44、45
に平行又は垂直である部分が示されているが、液晶によ
っては様々な境界、例えば表面40、41で、及び／又は、
例えばそれらの部分の間の多少の連続性又はなめらかな
転移を提供するような配向部分が一緒になった領域で、
幾分他の角度に配向されることが予期されることは明ら
かである。
過制御装置32内の表面モード液晶セルは、明状態で示さ
れている。従って、液晶43の一部を配向するのに適した
大きさの電界E1が、駆動回路６によって電極46、47を介
して液晶材料43に印加される。液晶は、図示されるよう
に電界に沿って配向されて上述された光学的結果が得ら
れるように、正の誘電異方性を有していることが好まし
い。プレート40、41の間のセルの中央部付近の液晶は電
界に沿って配向され、両プレートの表面44、45付近の液
晶は、ほぼ表面に沿って配向されたままである。そのよ
うな配向は、図6Bに概略的に示されている。液晶のそれ
ぞれの異なった配向部分の厚さは、ta、tb及びtcで示さ
れる。液晶材料の異なった配向部分、例えば表面44、45
に平行又は垂直である部分が示されているが、液晶によ
っては様々な境界、例えば表面40、41で、及び／又は、
例えばそれらの部分の間の多少の連続性又はなめらかな
転移を提供するような配向部分が一緒になった領域で、
幾分他の角度に配向されることが予期されることは明ら
かである。
公知のように、セルの中央部（厚さtb）にある液晶材
料はその透過光に対してあまり大きな光学的影響を及ぼ
さない。なぜなら、その液晶材料の通常の軸の配向が、
セルを通過する光50の方向に対して方向であるからであ
る。しかしながら、表面層（厚さta及びtc）にある液晶
は、セルの透過光の方向に垂直に配向されているので、
セルは複屈折を示す。従って、その透過光は光の偏光方
向の関数として変化し、そのような複屈折を示す液晶材
料の有効な厚さｔ（上記式１において使用される）光の
透過方向に垂直に配向された層の厚さの和、つまり厚さ
ta及びtcの和である。
料はその透過光に対してあまり大きな光学的影響を及ぼ
さない。なぜなら、その液晶材料の通常の軸の配向が、
セルを通過する光50の方向に対して方向であるからであ
る。しかしながら、表面層（厚さta及びtc）にある液晶
は、セルの透過光の方向に垂直に配向されているので、
セルは複屈折を示す。従って、その透過光は光の偏光方
向の関数として変化し、そのような複屈折を示す液晶材
料の有効な厚さｔ（上記式１において使用される）光の
透過方向に垂直に配向された層の厚さの和、つまり厚さ
ta及びtcの和である。
液晶材料43の複屈折及び電界E1の大きさは、式１の結
果が入射光の全ての波長に対して偏光面のほぼ90゜の回
転と一致するように選択される。（E1は、液晶材料の複
屈折部分の有効な厚さ、つまり厚さta及びtcを決定する
こよによって間接的に式１に影響を与える。）式１から
分かるように、分子（Δｎ＊（ta＋tc））が小さくなる
ほど、光の各波長（λ）に対するリタデーションの差が
小さくなる。結果として、式１の分子が最小となって
も、入射光の偏光面のほぼ90゜の回転に相当する程度の
リタデーションが与えられて、色分散が最小となる。そ
のような方法で動作する表面モード液晶素子は、ゼロオ
ーダーで動作すると言われる。以下にさらに詳しく議論
されるように、より高いオーダーで動作する素子は、１
つの波長の光の実質的な90゜回転を与え得る（例えば、
それを270゜、450゜など回転させることによる）が、各
波長に対する実際のリタデーションには大きな差がある
ために、光分散が生じる。そのような高オーダーで動作
する素子は、素子を通過する光の伝播方向に垂直に配向
された液晶材料部分の厚さを増大することによって得ら
れる。
果が入射光の全ての波長に対して偏光面のほぼ90゜の回
転と一致するように選択される。（E1は、液晶材料の複
屈折部分の有効な厚さ、つまり厚さta及びtcを決定する
こよによって間接的に式１に影響を与える。）式１から
分かるように、分子（Δｎ＊（ta＋tc））が小さくなる
ほど、光の各波長（λ）に対するリタデーションの差が
小さくなる。結果として、式１の分子が最小となって
も、入射光の偏光面のほぼ90゜の回転に相当する程度の
リタデーションが与えられて、色分散が最小となる。そ
のような方法で動作する表面モード液晶素子は、ゼロオ
ーダーで動作すると言われる。以下にさらに詳しく議論
されるように、より高いオーダーで動作する素子は、１
つの波長の光の実質的な90゜回転を与え得る（例えば、
それを270゜、450゜など回転させることによる）が、各
波長に対する実際のリタデーションには大きな差がある
ために、光分散が生じる。そのような高オーダーで動作
する素子は、素子を通過する光の伝播方向に垂直に配向
された液晶材料部分の厚さを増大することによって得ら
れる。
大きさE1の電界の印加に応答して発生するリタデーシ
ョンによって、表面モード液晶セル35は、偏光子33から
受ける平面偏光された入射光の偏光面の約90度の回転に
おける有効リタデーションになる傾向がある。従って、
セル35から検光子34へ向かう光は、その検光子によって
ほぼ完全に透過される。
ョンによって、表面モード液晶セル35は、偏光子33から
受ける平面偏光された入射光の偏光面の約90度の回転に
おける有効リタデーションになる傾向がある。従って、
セル35から検光子34へ向かう光は、その検光子によって
ほぼ完全に透過される。
表面モード液晶セル35の上記動作はレンズ31の明状態
におけるものである。明状態の動作は、実質的に色分散
のないゼロオーダ又は、ほぼゼロオーダーであるので、
制御可能な可変波長透過制御装置32の光透過は波長とは
無関係である。
におけるものである。明状態の動作は、実質的に色分散
のないゼロオーダ又は、ほぼゼロオーダーであるので、
制御可能な可変波長透過制御装置32の光透過は波長とは
無関係である。
さらに、表面モード液晶セルを用いること、並びに明
状態及び暗状態でそれを駆動することの利点は、液晶セ
ルがエネルギーを与えられている場合には、単数又は複
数の複屈折層の厚さ、ｔ、ta及びtbがほぼ均一であるの
で、全液晶セルにわたってほぼ均一な光学的応答である
ことである。これによって、目に見える像の均一性が提
供されて、起こり得る歪が最小限となる。他の利点は、
例えば中間状態で何らかの彩色（クロマティック）動作
を提供することであり、例えば明状態及び暗状態で彩色
調整及び何らかの無彩色（アクロマティック）動作を提
供することである（さらに、液晶セルが明状態と暗状態
との間のレベルで駆動される場合に関しては、図10に関
して以下に説明される。
状態及び暗状態でそれを駆動することの利点は、液晶セ
ルがエネルギーを与えられている場合には、単数又は複
数の複屈折層の厚さ、ｔ、ta及びtbがほぼ均一であるの
で、全液晶セルにわたってほぼ均一な光学的応答である
ことである。これによって、目に見える像の均一性が提
供されて、起こり得る歪が最小限となる。他の利点は、
例えば中間状態で何らかの彩色（クロマティック）動作
を提供することであり、例えば明状態及び暗状態で彩色
調整及び何らかの無彩色（アクロマティック）動作を提
供することである（さらに、液晶セルが明状態と暗状態
との間のレベルで駆動される場合に関しては、図10に関
して以下に説明される。
暗状態： 図6Cを簡単に参照すると、表面モード液晶セル35は相
対的に最大の電圧電界E2を印加されて、十分にエネルギ
ーが供給された状態で示されており、液晶材料43のほぼ
全てが電界に沿って配向されている。その結果、セル35
を透過した光50は液晶材料の通常の屈折率を受けるが複
屈折は受けない。従って、式１の複屈折の項及び複屈折
層の厚さの項はほゼロ又はゼロに近い。従って、式１の
結果はゼロとなり、セル35に入射する平面偏光された光
50のリタデーションはなく、その光は透過する。その結
果、セル35から検光子34に向かう光の実際の量は、相対
的に直交位置にある検光子34によって遮断されて、溶接
者が溶接領域を安全に見ることができる適切な量とな
る。例えば、0.1％透過、好ましくは0.01％透過であ
り、可能であれば溶接用レンズに入射する光の量に対す
るさらに低い光透過となる。
対的に最大の電圧電界E2を印加されて、十分にエネルギ
ーが供給された状態で示されており、液晶材料43のほぼ
全てが電界に沿って配向されている。その結果、セル35
を透過した光50は液晶材料の通常の屈折率を受けるが複
屈折は受けない。従って、式１の複屈折の項及び複屈折
層の厚さの項はほゼロ又はゼロに近い。従って、式１の
結果はゼロとなり、セル35に入射する平面偏光された光
50のリタデーションはなく、その光は透過する。その結
果、セル35から検光子34に向かう光の実際の量は、相対
的に直交位置にある検光子34によって遮断されて、溶接
者が溶接領域を安全に見ることができる適切な量とな
る。例えば、0.1％透過、好ましくは0.01％透過であ
り、可能であれば溶接用レンズに入射する光の量に対す
るさらに低い光透過となる。
上記動作はレンズ31に対する暗状態を表している。
電界E2の大きさは、電界E1の大きさよりも大きいこと
は明らかである。従って、レンズ31を暗状態へ駆動する
ために最大の電界が用いられるので、動作速度が最大と
なる。さらに、図6Aに関して説明されたエネルギーが供
給されない状態又はパワーオフモードにおいては、表面
モード液晶セル35（特に偏光子と検光子とを組み合わせ
た場合）は、波長に関する光強度変調を提供することは
明らかである。しかし、表面モード液晶セル35は、図6B
及び図6Cに関して説明された動作の明状態及び暗状態に
おいては、波長から独立した光強度変調特性のために用
いられている。
は明らかである。従って、レンズ31を暗状態へ駆動する
ために最大の電界が用いられるので、動作速度が最大と
なる。さらに、図6Aに関して説明されたエネルギーが供
給されない状態又はパワーオフモードにおいては、表面
モード液晶セル35（特に偏光子と検光子とを組み合わせ
た場合）は、波長に関する光強度変調を提供することは
明らかである。しかし、表面モード液晶セル35は、図6B
及び図6Cに関して説明された動作の明状態及び暗状態に
おいては、波長から独立した光強度変調特性のために用
いられている。
表面モード液晶セル35に印加される電界の電圧を、明
状態及び暗状態とする電圧の間で変化させることによっ
て、透過光の強度におけるほぼ同等の変化、又は色に関
係のないレンズのシェードナンバーにおける同等の変化
が得られることは明らかである。表面モード液晶セル35
は明状態と暗状態との間ではゼロオーダーで作動される
ので、印加電界の電圧を変化させることによって、色と
は独立してセル35によって出力される光の強度が変えら
れる。この動作は図10のグラフに関して以下に説明され
る。
状態及び暗状態とする電圧の間で変化させることによっ
て、透過光の強度におけるほぼ同等の変化、又は色に関
係のないレンズのシェードナンバーにおける同等の変化
が得られることは明らかである。表面モード液晶セル35
は明状態と暗状態との間ではゼロオーダーで作動される
ので、印加電界の電圧を変化させることによって、色と
は独立してセル35によって出力される光の強度が変えら
れる。この動作は図10のグラフに関して以下に説明され
る。
当業者には明らかなように、表面モード液晶セル35の
動作に関する上記の説明はある適切な情況を仮定してい
る。例えば、偏光子33及び検光子34の偏光の軸は少なく
とも互いにほぼ直交しており、液晶セル35のラビング方
向（表面モードセル35の軸とも称される）と、従ってそ
の中の液晶材料43のエネルギーが供給されない状態での
配向方向とは、偏光子及び検光子の軸に対して少なくと
も約45度であるので、最適化されたリタデーションもし
くは波長プレート関数を提供する。しかしながら、公知
のように、同様の動作が起こると、それらの値、及び／
又は、関係は変化され得るが、例えば表面モード液晶セ
ルの発明に関連する上記特許に開示されているように、
しかも、本明細書及び他の文献のどこかに記載されてい
るように、補償が行われなくてはならないこともある。
さらに、上記の説明は全ての液晶がセル35内において表
面に平行か、又は表面に垂直に（つまり印加電界に平行
に）配向していると仮定しており、電界E2がある場合に
は全ての液晶43が電界に沿って配向することを仮定して
いる。実際には、液晶セル35内の特定の表面エネルギー
及び表面接続も考慮されるので、そうでない場合もあり
得る。しかし、上記の特許及び公開された文献において
も開示されているように、これらの現実の結果に対する
補償は可能であり、実際に本実施例においても以下に説
明される。それにもかかわらず、本発明の原理が、理想
的材料又は条件による情況、又はレンズの動作の変化に
順応することによって所定の作業に対する所望の又は適
切な光学的動作特性が得られるような情況のいずれかに
おける、そのような補償を必要としない情況での動作を
想定していることは明らかである。
動作に関する上記の説明はある適切な情況を仮定してい
る。例えば、偏光子33及び検光子34の偏光の軸は少なく
とも互いにほぼ直交しており、液晶セル35のラビング方
向（表面モードセル35の軸とも称される）と、従ってそ
の中の液晶材料43のエネルギーが供給されない状態での
配向方向とは、偏光子及び検光子の軸に対して少なくと
も約45度であるので、最適化されたリタデーションもし
くは波長プレート関数を提供する。しかしながら、公知
のように、同様の動作が起こると、それらの値、及び／
又は、関係は変化され得るが、例えば表面モード液晶セ
ルの発明に関連する上記特許に開示されているように、
しかも、本明細書及び他の文献のどこかに記載されてい
るように、補償が行われなくてはならないこともある。
さらに、上記の説明は全ての液晶がセル35内において表
面に平行か、又は表面に垂直に（つまり印加電界に平行
に）配向していると仮定しており、電界E2がある場合に
は全ての液晶43が電界に沿って配向することを仮定して
いる。実際には、液晶セル35内の特定の表面エネルギー
及び表面接続も考慮されるので、そうでない場合もあり
得る。しかし、上記の特許及び公開された文献において
も開示されているように、これらの現実の結果に対する
補償は可能であり、実際に本実施例においても以下に説
明される。それにもかかわらず、本発明の原理が、理想
的材料又は条件による情況、又はレンズの動作の変化に
順応することによって所定の作業に対する所望の又は適
切な光学的動作特性が得られるような情況のいずれかに
おける、そのような補償を必要としない情況での動作を
想定していることは明らかである。
多重可変装置の実施態様： 図７は、溶接用レンズ61と、センサ７を有する駆動回
路６とを備えたフィルタアセンブリ60の改変された実施
態様を示す。レンズ61は、特に、暗状態においてさらに
光を弱めるための追加光学ステージ62を含むこと以外、
レンズ31と同様である。従って、レンズ61は、バンドパ
スフィルタ20のステージ20、可変装置32のステージ、お
よび追加光学ステージ62の、３つのステージを有する。
路６とを備えたフィルタアセンブリ60の改変された実施
態様を示す。レンズ61は、特に、暗状態においてさらに
光を弱めるための追加光学ステージ62を含むこと以外、
レンズ31と同様である。従って、レンズ61は、バンドパ
スフィルタ20のステージ20、可変装置32のステージ、お
よび追加光学ステージ62の、３つのステージを有する。
偏光子は、平面偏光子を透過した光が、偏光子の偏光
方向に偏光されないいくつかの光を含み得るという点
で、完全な光学素子ではないことが知られている。従っ
て、このような不完全さのために、残光がレンズ31から
漏れる。さらに、残光がレンズ31から漏れるのは、表面
モード液晶セル35が不完全であること、偏光子および検
光子に対してセルが位置合わせされていないこと、なら
びにセル内の液晶の配向特性の本質、例えば、表面付近
の傾斜角度、図6Bのセル35内の液晶物質が異なる配向部
分の間が例示的に急に不連続となるよりは、むしろ図6B
の表面と中央領域との間で連続して配向していること、
および図6Cのセル35のように、表面におけるすべての液
晶を、配列させることが現実に不可能であるか、または
ほぼ不可能であることに起因して起こり得る。
方向に偏光されないいくつかの光を含み得るという点
で、完全な光学素子ではないことが知られている。従っ
て、このような不完全さのために、残光がレンズ31から
漏れる。さらに、残光がレンズ31から漏れるのは、表面
モード液晶セル35が不完全であること、偏光子および検
光子に対してセルが位置合わせされていないこと、なら
びにセル内の液晶の配向特性の本質、例えば、表面付近
の傾斜角度、図6Bのセル35内の液晶物質が異なる配向部
分の間が例示的に急に不連続となるよりは、むしろ図6B
の表面と中央領域との間で連続して配向していること、
および図6Cのセル35のように、表面におけるすべての液
晶を、配列させることが現実に不可能であるか、または
ほぼ不可能であることに起因して起こり得る。
レンズ61において、バンドパスフィルタ20、および暗
状態にある制御可能な可変波長透過制御装置32から漏れ
る残光は、50′として示されている（レンズが明状態ま
たは中間状態であるときには、光はまた、装置32からさ
らにステージ62へと透過される）。その光は、追加液晶
セル63と平面偏光子64とを有する、追加ステージ62に向
けられる。追加液晶セル63は、表面モード液晶セル、ツ
イステッドネマティック液晶セル、または染色液晶セル
とされる。あるいは、追加液晶セル63は、所定の入力、
例えば、駆動回路６によって提供される電界に基づい
て、透過する光の偏光面を効果的に偏光（または遅延）
するように、選択的に動作し得る他のタイプの装置であ
る。
状態にある制御可能な可変波長透過制御装置32から漏れ
る残光は、50′として示されている（レンズが明状態ま
たは中間状態であるときには、光はまた、装置32からさ
らにステージ62へと透過される）。その光は、追加液晶
セル63と平面偏光子64とを有する、追加ステージ62に向
けられる。追加液晶セル63は、表面モード液晶セル、ツ
イステッドネマティック液晶セル、または染色液晶セル
とされる。あるいは、追加液晶セル63は、所定の入力、
例えば、駆動回路６によって提供される電界に基づい
て、透過する光の偏光面を効果的に偏光（または遅延）
するように、選択的に動作し得る他のタイプの装置であ
る。
レンズ61の追加ステージ62は、暗状態のときに、光が
レンズを透過することをさらに減少させるためのもので
ある。追加ステージが、明状態および中間状態におい
て、レンズを暗状態化させるために役立つか否かは、レ
ンズ61の設計による。例えば、偏光子34の方向に対する
偏光子64の方向は、明状態および／または中間状態など
の光の透過を減少させたり、またはそのような透過の減
少を避ける、例えば偏光子34を透過し、面偏光された光
を透過するように、変更され得る。
レンズを透過することをさらに減少させるためのもので
ある。追加ステージが、明状態および中間状態におい
て、レンズを暗状態化させるために役立つか否かは、レ
ンズ61の設計による。例えば、偏光子34の方向に対する
偏光子64の方向は、明状態および／または中間状態など
の光の透過を減少させたり、またはそのような透過の減
少を避ける、例えば偏光子34を透過し、面偏光された光
を透過するように、変更され得る。
ツイステッドネマチック液晶セルを有するステージ62: 追加ステージ62が、ツイステッドネマティック液晶セ
ルである追加液晶セル63を含む場合には、そのようなセ
ルは、装置32と光学的に整列するように配置される。偏
光子64は、偏光子34とほぼ完全に交差するように配向さ
れる。駆動回路が、フィルタアセンブリを暗状態に駆動
させるように動作するときには、セル63は、駆動回路６
によって、セル35と同時にエネルギーを与えられること
が好ましい。さもなければ、セル63はエネルギーを失
う。
ルである追加液晶セル63を含む場合には、そのようなセ
ルは、装置32と光学的に整列するように配置される。偏
光子64は、偏光子34とほぼ完全に交差するように配向さ
れる。駆動回路が、フィルタアセンブリを暗状態に駆動
させるように動作するときには、セル63は、駆動回路６
によって、セル35と同時にエネルギーを与えられること
が好ましい。さもなければ、セル63はエネルギーを失
う。
従って、レンズ61のパワーオフ中間状態において、偏
光子34により偏光された光は、湾曲部22（図３）の領域
によると、面偏光されている。この偏光された光の偏光
面は、ツイステッドネマティック液晶セル63によって90
度回転され、次いで、光は、溶接者の目10で見えるよう
に偏光子64を透過する。偏光子64は、偏光子34と交差
し、ツイステッドネマティック液晶セル63は、偏光子34
から受けた光の偏光面を90度回転させるために、追加ス
テージ62は、偏光子34から溶接者の目10への光を著しく
減少させることはない。装置32が、バンドパスフィルタ
20から受けた実質的にすべての光を透過し、次に、その
光が第２ステージで透過されることと同種の動作が、明
状態においても行われる。
光子34により偏光された光は、湾曲部22（図３）の領域
によると、面偏光されている。この偏光された光の偏光
面は、ツイステッドネマティック液晶セル63によって90
度回転され、次いで、光は、溶接者の目10で見えるよう
に偏光子64を透過する。偏光子64は、偏光子34と交差
し、ツイステッドネマティック液晶セル63は、偏光子34
から受けた光の偏光面を90度回転させるために、追加ス
テージ62は、偏光子34から溶接者の目10への光を著しく
減少させることはない。装置32が、バンドパスフィルタ
20から受けた実質的にすべての光を透過し、次に、その
光が第２ステージで透過されることと同種の動作が、明
状態においても行われる。
フィルタアセンブリ60が、暗状態に切り替えられる
と、駆動回路６は、表面モード液晶セル35に電界を提供
し、レンズ61からの光を実質的に阻止するが、少量の残
光50′は、偏光子34から面偏光されて透過される。そし
て、ツイステッドネマティック液晶セル63は、入射光5
0′の偏光面を回転しないように、駆動回路６によって
エネルギーを与えられる。このように偏光された光50′
は、次いで、相対的に交差した偏光子64に突き当り、そ
こでさらに阻止され、レンズ61からかなりの残光が漏れ
ることを減少させる。本実施態様および他の実施態様に
記載されるように、溶接用レンズが暗状態の場合であっ
ても、溶接者が溶接中に見ることができるように、いく
らかの光が透過する。このように光が透過されるのは、
偏光子による光の漏れ、構成成分、例えば、表面モード
液晶セル、ねじれネマティック液晶セル、偏光子、波長
プレート等の配列に起因する。暗状態で光を完全に阻止
することも可能であり、本発明の特徴を応用する上で望
ましい場合がある。
と、駆動回路６は、表面モード液晶セル35に電界を提供
し、レンズ61からの光を実質的に阻止するが、少量の残
光50′は、偏光子34から面偏光されて透過される。そし
て、ツイステッドネマティック液晶セル63は、入射光5
0′の偏光面を回転しないように、駆動回路６によって
エネルギーを与えられる。このように偏光された光50′
は、次いで、相対的に交差した偏光子64に突き当り、そ
こでさらに阻止され、レンズ61からかなりの残光が漏れ
ることを減少させる。本実施態様および他の実施態様に
記載されるように、溶接用レンズが暗状態の場合であっ
ても、溶接者が溶接中に見ることができるように、いく
らかの光が透過する。このように光が透過されるのは、
偏光子による光の漏れ、構成成分、例えば、表面モード
液晶セル、ねじれネマティック液晶セル、偏光子、波長
プレート等の配列に起因する。暗状態で光を完全に阻止
することも可能であり、本発明の特徴を応用する上で望
ましい場合がある。
染色液晶セルを有するステージ62: 染色ネマティック液晶セルを使用した液晶セル63を用
いる追加ステージ62の場合、このようなセルは、装置32
と光学的に整列した状態で配置される。偏光子64は、省
略してもよい。染色液晶セルは、通常、液晶物質を平行
に配向させるためにラビングまたは処理された一対の平
行な透明プレートを有しており、これら２つのプレート
は、ラビング方向と平行、すなわち、同一または反対方
向に配向されている。プレート間の液晶物質は、液晶物
質が上記のラビング方向に平行となるように配向される
とき、偏光機能を有する溶液または溶液と多色性染料と
の混合物を含んでいる。電界が存在する場合、液晶物質
および染料は、電界に対して配向し、このような偏光効
果を減少させる。
いる追加ステージ62の場合、このようなセルは、装置32
と光学的に整列した状態で配置される。偏光子64は、省
略してもよい。染色液晶セルは、通常、液晶物質を平行
に配向させるためにラビングまたは処理された一対の平
行な透明プレートを有しており、これら２つのプレート
は、ラビング方向と平行、すなわち、同一または反対方
向に配向されている。プレート間の液晶物質は、液晶物
質が上記のラビング方向に平行となるように配向される
とき、偏光機能を有する溶液または溶液と多色性染料と
の混合物を含んでいる。電界が存在する場合、液晶物質
および染料は、電界に対して配向し、このような偏光効
果を減少させる。
従って、セル63に染色液晶セルを用いると、レンズ61
が明状態または中間状態で動作するときに、駆動回路６
がこのようなセルにエネルギーを与えることが評価され
る。しかし、レンズ61を暗状態で動作させることが望ま
れる場合には、染色セル63は、エネルギーを奪われ、こ
れにより染色セル63内の液晶および染料の、上記ラビン
グ方向に対する配向が緩和される。もし、ラビング方向
が、染色液晶セル63による効果的な偏光作用が偏光子34
の偏光軸または偏光方向に対して交差する場合には、暗
状態の残光50′が生成する。染色セル63は、配向の緩和
に応答して暗状態へと切り替わり、表面モードセル35と
同様の速度で動作するが、このような減速は、可変装置
32における表面モードセル35によって提供される暗状態
への光の減衰が十分なものであって、染色セル64が暗状
態へと緩和されるまでの時間にわたって十分な保護を提
供する場合には、重要ではない。
が明状態または中間状態で動作するときに、駆動回路６
がこのようなセルにエネルギーを与えることが評価され
る。しかし、レンズ61を暗状態で動作させることが望ま
れる場合には、染色セル63は、エネルギーを奪われ、こ
れにより染色セル63内の液晶および染料の、上記ラビン
グ方向に対する配向が緩和される。もし、ラビング方向
が、染色液晶セル63による効果的な偏光作用が偏光子34
の偏光軸または偏光方向に対して交差する場合には、暗
状態の残光50′が生成する。染色セル63は、配向の緩和
に応答して暗状態へと切り替わり、表面モードセル35と
同様の速度で動作するが、このような減速は、可変装置
32における表面モードセル35によって提供される暗状態
への光の減衰が十分なものであって、染色セル64が暗状
態へと緩和されるまでの時間にわたって十分な保護を提
供する場合には、重要ではない。
表面モード液晶セルを有するステージ62: 液晶セル63は、表面モード液晶セルであり、その動作
は、表面モード液晶セル35の動作と実質的に同一であ
る。表面モードセル63は、セル35と同一とされ、厚さ、
複屈折特性、エネルギー特性、遅延特性などに関する限
り、表面モードセル35と同一程度に調整される。上記の
ように、表面モードセルのラビング軸は、偏光子34の偏
光方向に対して約45度傾斜し、出力偏光子（検光子）64
の偏光方向は、偏光子34の方向に対して交差しているこ
とが望ましい。従って、パワーオフ状態または中間的シ
ェードでは、追加ステージ62は、レンズ61を暗状態にす
るためにある程度は貢献し得る。この程度は、様々な配
列および調整条件、ならびに以下からも明らかなよう
に、光学素子の自然損失に依存される。しかし、もし、
様々な構成成分の配列が完全であり、追加ステージ62の
光学システムにおいて自然損失がない場合には、中間状
態／パワーオフ状態においてレンズを暗状態にするため
に貢献する量は、透過曲線が、図３の曲線21aと同様で
あるという点で、無視できる程度のものである。同様の
考察が、明状態におけるレンズ61の動作に対しても適用
される。この明状態では、表面モードセル35および表面
モードセル63は、そこに透過する光を実質的に最大にす
るように、エネルギーを与えられる。偏光子64が、偏光
子34に対して交差している場合には、表面モードセル63
のラビング方向または軸は、偏光子34の偏光方向に対し
て45度であり、表面モードセル63にかけられる電界は、
波長と実質的に独立して、入射光50′の偏光面を90度回
転させるのに十分である。
は、表面モード液晶セル35の動作と実質的に同一であ
る。表面モードセル63は、セル35と同一とされ、厚さ、
複屈折特性、エネルギー特性、遅延特性などに関する限
り、表面モードセル35と同一程度に調整される。上記の
ように、表面モードセルのラビング軸は、偏光子34の偏
光方向に対して約45度傾斜し、出力偏光子（検光子）64
の偏光方向は、偏光子34の方向に対して交差しているこ
とが望ましい。従って、パワーオフ状態または中間的シ
ェードでは、追加ステージ62は、レンズ61を暗状態にす
るためにある程度は貢献し得る。この程度は、様々な配
列および調整条件、ならびに以下からも明らかなよう
に、光学素子の自然損失に依存される。しかし、もし、
様々な構成成分の配列が完全であり、追加ステージ62の
光学システムにおいて自然損失がない場合には、中間状
態／パワーオフ状態においてレンズを暗状態にするため
に貢献する量は、透過曲線が、図３の曲線21aと同様で
あるという点で、無視できる程度のものである。同様の
考察が、明状態におけるレンズ61の動作に対しても適用
される。この明状態では、表面モードセル35および表面
モードセル63は、そこに透過する光を実質的に最大にす
るように、エネルギーを与えられる。偏光子64が、偏光
子34に対して交差している場合には、表面モードセル63
のラビング方向または軸は、偏光子34の偏光方向に対し
て45度であり、表面モードセル63にかけられる電界は、
波長と実質的に独立して、入射光50′の偏光面を90度回
転させるのに十分である。
しかし、暗状態では、駆動回路６は、２つの表面モー
ド液晶セル35および63を、比較的最大の電界で駆動し、
ほぼ図6Cのような液晶配列を得て、透過を最小にする。
特に、残光50′は面偏光され、十分にエネルギーを与え
られた表面モードセル63は、光の偏光面を回転しない傾
向にある。従って、その偏光面は、偏光子64に対して交
差し、その結果、偏光子64は、このような残光の実質的
な部分（可能ならばすべて）の透過を阻止する傾向にあ
る。
ド液晶セル35および63を、比較的最大の電界で駆動し、
ほぼ図6Cのような液晶配列を得て、透過を最小にする。
特に、残光50′は面偏光され、十分にエネルギーを与え
られた表面モードセル63は、光の偏光面を回転しない傾
向にある。従って、その偏光面は、偏光子64に対して交
差し、その結果、偏光子64は、このような残光の実質的
な部分（可能ならばすべて）の透過を阻止する傾向にあ
る。
補償された多重ステージ表面モード液晶レンズ70: 図８には、改変された形態のフィルタアセンブリ70が
示されている。このフィルタアセンブリ70は、（図７
の）フィルタアセンブリ60と、２つの波長プレート（図
８に、75および76で示され、以下に詳細を示す）を含ん
でいる。これにより、暗状態を得るためにかけられる最
大電界に対して、すべての液晶物質を配向させることが
できないために発生する残存複屈折に対して、表面モー
ド液晶セル35′および35″が補償される。このように液
晶物質を配向させることができないのは、表面エネルギ
ーおよび／またはセル面の各々の表面に液晶物質が固定
されているためである。あるいは、実質的にすべての、
または（理想的な環境では）すべての液晶物質を電界に
対して配向させることは可能であるが、そのようにする
ためには、すべてではないが、十分な量の液晶を配向さ
せる電界よりも大きな電界が必要である。従って、以下
に記載する波長プレートの使用により、フィルタアセン
ブリ70の効果に動作させるために必要な電界の大きさが
減少する。
示されている。このフィルタアセンブリ70は、（図７
の）フィルタアセンブリ60と、２つの波長プレート（図
８に、75および76で示され、以下に詳細を示す）を含ん
でいる。これにより、暗状態を得るためにかけられる最
大電界に対して、すべての液晶物質を配向させることが
できないために発生する残存複屈折に対して、表面モー
ド液晶セル35′および35″が補償される。このように液
晶物質を配向させることができないのは、表面エネルギ
ーおよび／またはセル面の各々の表面に液晶物質が固定
されているためである。あるいは、実質的にすべての、
または（理想的な環境では）すべての液晶物質を電界に
対して配向させることは可能であるが、そのようにする
ためには、すべてではないが、十分な量の液晶を配向さ
せる電界よりも大きな電界が必要である。従って、以下
に記載する波長プレートの使用により、フィルタアセン
ブリ70の効果に動作させるために必要な電界の大きさが
減少する。
基本的には、中間状態、明状態および暗状態を成し遂
げるための、フィルタアセンブリ70の溶接用レンズ71の
動作は、図７に示すように、２つの表面モード液晶セル
35′および35″を用いるフィルタアセンブリ60および溶
接用レンズ61に関する上記の動作と同一である。液晶セ
ル35′および35″は、図７のセル35および63と類似して
おり、液晶セル35′および35″は同一であることが好ま
しい。従って、プライム符号付きおよびダブルプライム
符号付き参照番号は、プライム符号を付けていない同一
参照番号によって示されるものと同一または同様の部分
をそれぞれ示す。
げるための、フィルタアセンブリ70の溶接用レンズ71の
動作は、図７に示すように、２つの表面モード液晶セル
35′および35″を用いるフィルタアセンブリ60および溶
接用レンズ61に関する上記の動作と同一である。液晶セ
ル35′および35″は、図７のセル35および63と類似して
おり、液晶セル35′および35″は同一であることが好ま
しい。従って、プライム符号付きおよびダブルプライム
符号付き参照番号は、プライム符号を付けていない同一
参照番号によって示されるものと同一または同様の部分
をそれぞれ示す。
溶接用レンズ71は、第１ステージとしてのバンドパス
フィルタ20と、２つの可変装置ステージとを含む、３つ
のステージを有しており、この２つの可変装置ステージ
はそれぞれ、制御可能な可変波長透過制御装置72を構成
する第１補償表面モード液晶ステージ及びもう１つの制
御可能な可変波長透過制御装置73を構成する第２補償表
面モード液晶ステージを含んでいる。レンズ71の下流側
の端部に位置する透明なカバーガラス74は、レンズおよ
び／または目を保護するために、レンズの他の部分から
目10を分離している。装置72および73のそれぞれは、好
ましくは（本願の開示による望ましい光学結果によれば
違いがあるが）光学的に同一である。各装置は、波長プ
レート75及び76を含んでおり、偏光子33′および34″の
補償、対応または関連配列と協同して、上記の表面モー
ド液晶セルの残存複屈折を補償する。
フィルタ20と、２つの可変装置ステージとを含む、３つ
のステージを有しており、この２つの可変装置ステージ
はそれぞれ、制御可能な可変波長透過制御装置72を構成
する第１補償表面モード液晶ステージ及びもう１つの制
御可能な可変波長透過制御装置73を構成する第２補償表
面モード液晶ステージを含んでいる。レンズ71の下流側
の端部に位置する透明なカバーガラス74は、レンズおよ
び／または目を保護するために、レンズの他の部分から
目10を分離している。装置72および73のそれぞれは、好
ましくは（本願の開示による望ましい光学結果によれば
違いがあるが）光学的に同一である。各装置は、波長プ
レート75及び76を含んでおり、偏光子33′および34″の
補償、対応または関連配列と協同して、上記の表面モー
ド液晶セルの残存複屈折を補償する。
簡単には、第１の制御可能な可変波長透過制御装置72
は、偏光子33′、検光子34′、表面モード液晶セル3
5′、および上記の波長プレート75を含む。上記波長プ
レート75は、好ましくは、緑色光用の1/4波長プレート
である、すなわち、周知のように、偏光された緑色光の
入射に対して1/4の波形遅延を与える。緑色光は、可視
光スペクトルのほぼ中央に位置している。緑色光に対し
て波長プレート補償を行うことは周知であり、その場
合、緑色だけでなく、可視光スペクトルの他の波長に対
しても何らかの補償が望まれることがある。しかし、所
望であれば、波長プレート75は、他の波長（単数または
複数）に対して1/4の波形遅延を行い得る。残留複屈折
に対して上記補償を行うために、および上記のように、
レンズ31に対して光学的操作を行うために、例えば、第
１の装置72の様々な構成要素は、「水平」な基準方向に
対して、以下のように配列される：偏光子33′の偏光方
向は−10度であり、波長プレート75の軸は90度であり、
表面モード液晶セル35′の軸／ラビング方向は45度であ
り、偏光子34′の偏光方向は90度である。同様に、第２
の制御可能な可変波長透過制御装置73の様々な構成要素
は、上記水平方向に対して、以下のように配される：偏
光子34″の偏光方向は90度であり、表面モード液晶セル
35″の軸／ラビング方向は−45度であり、波長プレート
75の軸は90度であり、偏光子33″の偏光方向は10度であ
る。製造の便宜上、好ましくは、装置72、73は、同一
で、互いに逆方向に設けられる。
は、偏光子33′、検光子34′、表面モード液晶セル3
5′、および上記の波長プレート75を含む。上記波長プ
レート75は、好ましくは、緑色光用の1/4波長プレート
である、すなわち、周知のように、偏光された緑色光の
入射に対して1/4の波形遅延を与える。緑色光は、可視
光スペクトルのほぼ中央に位置している。緑色光に対し
て波長プレート補償を行うことは周知であり、その場
合、緑色だけでなく、可視光スペクトルの他の波長に対
しても何らかの補償が望まれることがある。しかし、所
望であれば、波長プレート75は、他の波長（単数または
複数）に対して1/4の波形遅延を行い得る。残留複屈折
に対して上記補償を行うために、および上記のように、
レンズ31に対して光学的操作を行うために、例えば、第
１の装置72の様々な構成要素は、「水平」な基準方向に
対して、以下のように配列される：偏光子33′の偏光方
向は−10度であり、波長プレート75の軸は90度であり、
表面モード液晶セル35′の軸／ラビング方向は45度であ
り、偏光子34′の偏光方向は90度である。同様に、第２
の制御可能な可変波長透過制御装置73の様々な構成要素
は、上記水平方向に対して、以下のように配される：偏
光子34″の偏光方向は90度であり、表面モード液晶セル
35″の軸／ラビング方向は−45度であり、波長プレート
75の軸は90度であり、偏光子33″の偏光方向は10度であ
る。製造の便宜上、好ましくは、装置72、73は、同一
で、互いに逆方向に設けられる。
フィルタアセンブリ70の動作は、フィルタアセンブリ
60の動作と同様である。主要な相違点は、レンズ71にお
いて、装置72、73の各々の１つの偏光子の方位が、基準
軸からプラスまたはマイナス10度であること、および、
このような偏光子配列と組み合わされた波長プレート
が、対応する液晶セル35′,35″の残留複屈折をそれぞ
れ補償することである。上記補償は、表面モード液晶セ
ルに関する、上記特許に詳細に記載されているように行
われる。例えば、偏光子33′は入射光を面偏光し、偏光
子と波長プレート75の軸方向の配列の関係は、このよう
な面偏光された光を、楕円偏光された光に変換する。表
面モード液晶セル35′は、特に明状態および暗状態で動
作された場合に、このような光を、線偏光された光に変
換する傾向があり、線偏光された光は、検光偏光子34′
によって遮断または透過される。
60の動作と同様である。主要な相違点は、レンズ71にお
いて、装置72、73の各々の１つの偏光子の方位が、基準
軸からプラスまたはマイナス10度であること、および、
このような偏光子配列と組み合わされた波長プレート
が、対応する液晶セル35′,35″の残留複屈折をそれぞ
れ補償することである。上記補償は、表面モード液晶セ
ルに関する、上記特許に詳細に記載されているように行
われる。例えば、偏光子33′は入射光を面偏光し、偏光
子と波長プレート75の軸方向の配列の関係は、このよう
な面偏光された光を、楕円偏光された光に変換する。表
面モード液晶セル35′は、特に明状態および暗状態で動
作された場合に、このような光を、線偏光された光に変
換する傾向があり、線偏光された光は、検光偏光子34′
によって遮断または透過される。
図８のレンズ71において、バンドパスフィルタ20は、
バルツアーズ結合フィルタ（Balzers welding filte
r）、または、本明細書に記載の特性を有する他のバン
ドパスフィルタとされ、偏光子33′、34′、33″および
34″はカットされた偏光子であり得、波長プレート75、
76は波長カットプレートとされ、そして上記の様々な構
成要素は、光学エポキシ接着剤で互いに接着され得る。
バルツアーズ結合フィルタ（Balzers welding filte
r）、または、本明細書に記載の特性を有する他のバン
ドパスフィルタとされ、偏光子33′、34′、33″および
34″はカットされた偏光子であり得、波長プレート75、
76は波長カットプレートとされ、そして上記の様々な構
成要素は、光学エポキシ接着剤で互いに接着され得る。
本発明のいくつかの実施態様で用いられる駆動回路６
を簡単に参照すると、このような回路は、本明細書に記
載の方法で動作可能な従来の部品を含み得る。しかし、
ある実施態様においては、回路が複数段階の電圧レベル
出力能力を有することが、好適である。このような回路
は、暗状態に切り換えることにより、このような切り換
えの速度を最大にした直後、例えば図８の表面モードセ
ル35′、35″に、比較的高い電圧および電界を与えるよ
うに動作し得る。このような切り換えの開始後、例え
ば、数マイクロセカンド後、または数ミリセカンド後、
回路は、暗状態を維持するために適切なレベルまで、電
圧および電界を低下させ、その結果、回路バッテリまた
は他の電源に印加される電力をも低下させる。上記のよ
うに、このような動作を行う例示的回路は、上記特許出
願のそれぞれに開示されている。
を簡単に参照すると、このような回路は、本明細書に記
載の方法で動作可能な従来の部品を含み得る。しかし、
ある実施態様においては、回路が複数段階の電圧レベル
出力能力を有することが、好適である。このような回路
は、暗状態に切り換えることにより、このような切り換
えの速度を最大にした直後、例えば図８の表面モードセ
ル35′、35″に、比較的高い電圧および電界を与えるよ
うに動作し得る。このような切り換えの開始後、例え
ば、数マイクロセカンド後、または数ミリセカンド後、
回路は、暗状態を維持するために適切なレベルまで、電
圧および電界を低下させ、その結果、回路バッテリまた
は他の電源に印加される電力をも低下させる。上記のよ
うに、このような動作を行う例示的回路は、上記特許出
願のそれぞれに開示されている。
上記のように、フィルタアセンブリ60の表面モード液
晶セル35および63、またはフィルタアセンブリ70の表面
モード液晶セル35′、35″は、同一の光学的、電気的、
その他の特性を有するように、例えば、それぞれが図３
および図４の曲線21a、21bに沿った透過率曲線を有する
ように、同調される。しかし、このような２つの表面モ
ード液晶セル35、63、または35′、35″の同調が異なる
ことも可能である。例えば、各々の透過率曲線は、明状
態になるように電圧印加された場合、図４の曲線21bと
実質的に同一になるように調整され得る。しかし、上記
表面モード液晶セルは、不足状態、すなわちパワー不足
の場合に、それらの透過率曲線が異なるように、実際に
は、好ましくは、互いに重複せず、且つ、バンドパスフ
ィルタの透過率曲線とも重複しないように、同調され
る。光透過の結果の例としての、このようなアレンジ
を、図９のグラフの透過率曲線80、81によって表す。曲
線80、81は、一対のセル35、63、または一対のセル3
5′、35″の透過特性を表す。曲線82は、バンドパスフ
ィルタ20の固定透過特性を表す。曲線80、81、82は互い
に重複しない。これは、表面モード可変透過装置72、73
を同調させることによって可能である。このような同調
は、例えば、各装置において、特定の複屈折特性、これ
らの液晶セルの厚み、これらの液晶セルと共に用いられ
るそれぞれの偏光子の角度的関係、これらの液晶セルと
共に用いられる波長プレートの特性、などに応じて、液
晶材料をそれぞれ適切に選択することによって行われ
る。
晶セル35および63、またはフィルタアセンブリ70の表面
モード液晶セル35′、35″は、同一の光学的、電気的、
その他の特性を有するように、例えば、それぞれが図３
および図４の曲線21a、21bに沿った透過率曲線を有する
ように、同調される。しかし、このような２つの表面モ
ード液晶セル35、63、または35′、35″の同調が異なる
ことも可能である。例えば、各々の透過率曲線は、明状
態になるように電圧印加された場合、図４の曲線21bと
実質的に同一になるように調整され得る。しかし、上記
表面モード液晶セルは、不足状態、すなわちパワー不足
の場合に、それらの透過率曲線が異なるように、実際に
は、好ましくは、互いに重複せず、且つ、バンドパスフ
ィルタの透過率曲線とも重複しないように、同調され
る。光透過の結果の例としての、このようなアレンジ
を、図９のグラフの透過率曲線80、81によって表す。曲
線80、81は、一対のセル35、63、または一対のセル3
5′、35″の透過特性を表す。曲線82は、バンドパスフ
ィルタ20の固定透過特性を表す。曲線80、81、82は互い
に重複しない。これは、表面モード可変透過装置72、73
を同調させることによって可能である。このような同調
は、例えば、各装置において、特定の複屈折特性、これ
らの液晶セルの厚み、これらの液晶セルと共に用いられ
るそれぞれの偏光子の角度的関係、これらの液晶セルと
共に用いられる波長プレートの特性、などに応じて、液
晶材料をそれぞれ適切に選択することによって行われ
る。
図９のグラフによる、フィルタアセンブリ70の上記実
施態様において、フィルタアセンブリの動作は以下の通
りである。明状態においては、液晶セル35′、35″と
も、レンズ71による、最大の、または実質的に最大の光
透過を引き起こすために十分な電圧を印加される。暗状
態においては、上記のように、最小の透過状態を得るよ
うに高速応答を実現するために、液晶材料の最大電圧印
加が行われる。しかし、パワー不足、すなわち、不足状
態においては、透過率曲線80、81、82は互いに重複しな
いので、光はレンズアセンブリ60、70を介して透過され
ず、従って、パワー不足の状態は、暗状態と同じくらい
暗い、または暗状態よりも暗い可能性がある。
施態様において、フィルタアセンブリの動作は以下の通
りである。明状態においては、液晶セル35′、35″と
も、レンズ71による、最大の、または実質的に最大の光
透過を引き起こすために十分な電圧を印加される。暗状
態においては、上記のように、最小の透過状態を得るよ
うに高速応答を実現するために、液晶材料の最大電圧印
加が行われる。しかし、パワー不足、すなわち、不足状
態においては、透過率曲線80、81、82は互いに重複しな
いので、光はレンズアセンブリ60、70を介して透過され
ず、従って、パワー不足の状態は、暗状態と同じくらい
暗い、または暗状態よりも暗い可能性がある。
しかし、溶接レンズ71の、図８における実施例の場
合、液晶セル35′、35″のそれぞれに、約３または４ボ
ルトの電圧で電界を印加することにより、明状態が得ら
れる。また、このような実施例の場合、約18ボルトで、
暗状態が得られ得る。上記実施例において、結合レンズ
71による、最大透過率と最小透過率との間の範囲は、そ
れぞれ、約5.18％（入射光強度の）の透過率から0.0139
％の透過率とされる。これらの数値は、例示的なもので
あり、結合レンズのそれぞれの構成要素の特性、上記構
成要素の相対的配列、同調、電圧印加、などによって、
これより大きな数値または小さな数値が得られることを
理解されたい。図８に示し、図８を参照して説明した結
合レンズのような、本発明による、３つの異なる結合レ
ンズは、明状態においてシェード４および暗状態におい
てシェード10、明状態においてシェード４および暗状態
においてシェード11、明状態においてシェード６および
暗状態においてシェード12、のシェードナンバー特性を
それぞれ示した。パワー不足の状態は、明状態よりも暗
く、暗状態よりも明るい、またはクリアーであった。波
長プレートおよびそれに関連した偏光子33′、33″の配
列によって補償しなくても、補償された結合レンズ71が
18ボルトの電圧印加で得るものと同一の暗さ、または暗
いシェードナンバーが得られるが、より大きい電界、例
えば、50ボルトもの、または可能性としてはそれよりも
大きいボルトを必要とする。
合、液晶セル35′、35″のそれぞれに、約３または４ボ
ルトの電圧で電界を印加することにより、明状態が得ら
れる。また、このような実施例の場合、約18ボルトで、
暗状態が得られ得る。上記実施例において、結合レンズ
71による、最大透過率と最小透過率との間の範囲は、そ
れぞれ、約5.18％（入射光強度の）の透過率から0.0139
％の透過率とされる。これらの数値は、例示的なもので
あり、結合レンズのそれぞれの構成要素の特性、上記構
成要素の相対的配列、同調、電圧印加、などによって、
これより大きな数値または小さな数値が得られることを
理解されたい。図８に示し、図８を参照して説明した結
合レンズのような、本発明による、３つの異なる結合レ
ンズは、明状態においてシェード４および暗状態におい
てシェード10、明状態においてシェード４および暗状態
においてシェード11、明状態においてシェード６および
暗状態においてシェード12、のシェードナンバー特性を
それぞれ示した。パワー不足の状態は、明状態よりも暗
く、暗状態よりも明るい、またはクリアーであった。波
長プレートおよびそれに関連した偏光子33′、33″の配
列によって補償しなくても、補償された結合レンズ71が
18ボルトの電圧印加で得るものと同一の暗さ、または暗
いシェードナンバーが得られるが、より大きい電界、例
えば、50ボルトもの、または可能性としてはそれよりも
大きいボルトを必要とする。
バンドパスフィルタ20および可変透過制御装置（単数
または複数）21が、光源８から目10までの光路上に載置
される順は、動作に大きな影響を与えない。しかし、好
ましくは、液晶セルからの紫外線および赤外線エネルギ
ーが遮断される傾向を得るために、バンドパスフィルタ
20は液晶セル（単数または複数）よりも光学的に上流に
設けられる。しかし、好ましくは、レンズアセンブリが
２つの液晶セルステージを使用する場合、その平面偏光
子の使用および平面偏光子間の協働を最適化するため
に、これらのステージは、その順番に関わらず、互いに
隣接される。なぜなら、バンドパスフィルタを介する光
透過は、透過光の偏光を劣化させる可能性があるからで
ある。
または複数）21が、光源８から目10までの光路上に載置
される順は、動作に大きな影響を与えない。しかし、好
ましくは、液晶セルからの紫外線および赤外線エネルギ
ーが遮断される傾向を得るために、バンドパスフィルタ
20は液晶セル（単数または複数）よりも光学的に上流に
設けられる。しかし、好ましくは、レンズアセンブリが
２つの液晶セルステージを使用する場合、その平面偏光
子の使用および平面偏光子間の協働を最適化するため
に、これらのステージは、その順番に関わらず、互いに
隣接される。なぜなら、バンドパスフィルタを介する光
透過は、透過光の偏光を劣化させる可能性があるからで
ある。
図10を簡単に言及すると、グラフ90は、図８のフィル
タアセンブリ70の結合レンズ71による光透過を表す曲線
91を有する。縦軸には、透過率Ｔが、結合レンズ71に入
射して結合レンズによって出力光として透過する光の百
分率で示されている。横軸には、表面モード液晶セル3
5′、35″の両方に対する所定入力のレベルが示されて
いる。この場合、上記所定入力は、電界であり、示され
たレベルは右から左に増加する電圧である。横方向の所
定入力軸の下の数値は、実際の値または、図10で見られ
るように、左から右に増加する電圧を示す正規化された
値とされる。
タアセンブリ70の結合レンズ71による光透過を表す曲線
91を有する。縦軸には、透過率Ｔが、結合レンズ71に入
射して結合レンズによって出力光として透過する光の百
分率で示されている。横軸には、表面モード液晶セル3
5′、35″の両方に対する所定入力のレベルが示されて
いる。この場合、上記所定入力は、電界であり、示され
たレベルは右から左に増加する電圧である。横方向の所
定入力軸の下の数値は、実際の値または、図10で見られ
るように、左から右に増加する電圧を示す正規化された
値とされる。
液晶セル35′35″に対する入力がゼロの場合、結合レ
ンズ71による透過率（レンズから出力される光の）は、
図10の92で見られるように、入力光の約0.25％であるこ
とが、グラフ90の曲線91からわかる。しかし、電界電圧
が、ある値（または正規化された値）に達して透過率曲
線91にピークがある場合、すなわち図10の93における場
合、結合レンズ71は、入射光の約５％を透過する明状態
にある。その後、結合レンズ71の透過量は、曲線91の点
93から領域94に向かって減少し、領域94において暗状態
に起こる。曲線91の領域94で印加される電界が大きけれ
ば大きいほど、レンズは暗くなる。しかし、曲線の点93
と領域94との間において、実質的に直線状の部分95があ
り（直線状態は必要でないが）、ここにおいて、透過率
は、印加された所定入力（または、その正規化された
値）に実質的に直接的に比例して減少する。曲線91の点
93で表される結合レンズ71の明状態と、領域94で表され
る暗状態との間において、レンズはゼロ次で動作する。
従って、それによる光の減衰または変調は、光の色（波
長）には依存しない。そのため、レンズ71の、このよう
な動作は、曲線91の部分95において、色収差補正されて
いる。その結果、印加電界が明状態と暗状態とのそれぞ
れに必要な電圧間で変化する時の、レンズによる光の減
衰または変調は、入射（または透過）光の色とは無関係
の、または実質的に無関係の、印加電圧のアナログ動作
である。
ンズ71による透過率（レンズから出力される光の）は、
図10の92で見られるように、入力光の約0.25％であるこ
とが、グラフ90の曲線91からわかる。しかし、電界電圧
が、ある値（または正規化された値）に達して透過率曲
線91にピークがある場合、すなわち図10の93における場
合、結合レンズ71は、入射光の約５％を透過する明状態
にある。その後、結合レンズ71の透過量は、曲線91の点
93から領域94に向かって減少し、領域94において暗状態
に起こる。曲線91の領域94で印加される電界が大きけれ
ば大きいほど、レンズは暗くなる。しかし、曲線の点93
と領域94との間において、実質的に直線状の部分95があ
り（直線状態は必要でないが）、ここにおいて、透過率
は、印加された所定入力（または、その正規化された
値）に実質的に直接的に比例して減少する。曲線91の点
93で表される結合レンズ71の明状態と、領域94で表され
る暗状態との間において、レンズはゼロ次で動作する。
従って、それによる光の減衰または変調は、光の色（波
長）には依存しない。そのため、レンズ71の、このよう
な動作は、曲線91の部分95において、色収差補正されて
いる。その結果、印加電界が明状態と暗状態とのそれぞ
れに必要な電圧間で変化する時の、レンズによる光の減
衰または変調は、入射（または透過）光の色とは無関係
の、または実質的に無関係の、印加電圧のアナログ動作
である。
図10の曲線部分95に沿った、波長に依存しない光変調
動作を提供するための、本発明による結合レンズ、また
は他の光学装置の上記のアナログ動作は、本発明の１つ
の特徴であるが、好適な実施態様によると、結合レンズ
は３つの異なる状態を有する。このような状態は、レン
ズに対する３つの異なる入力によるものであり、そのう
ちの２つは、直接、センサ７および駆動回路６が露光さ
れる周囲光の量によるものであり、残りの１つは不足状
態である。このように、本明細書の他の部分に記載のよ
うに、入力（好ましくは、相対的に最小の入力）によっ
て起こる明状態、相対的に大きな入力によって起こる暗
状態、および溶接レンズへの電力供給が不足した場合に
起こる第３の状態がある。
動作を提供するための、本発明による結合レンズ、また
は他の光学装置の上記のアナログ動作は、本発明の１つ
の特徴であるが、好適な実施態様によると、結合レンズ
は３つの異なる状態を有する。このような状態は、レン
ズに対する３つの異なる入力によるものであり、そのう
ちの２つは、直接、センサ７および駆動回路６が露光さ
れる周囲光の量によるものであり、残りの１つは不足状
態である。このように、本明細書の他の部分に記載のよ
うに、入力（好ましくは、相対的に最小の入力）によっ
て起こる明状態、相対的に大きな入力によって起こる暗
状態、および溶接レンズへの電力供給が不足した場合に
起こる第３の状態がある。
本明細書において、いくつかの実施態様を説明した
が、１実施態様および／または１図面に開示された様々
な特徴は、他の実施態様および／または図面において採
用され得ることを理解されたい。
が、１実施態様および／または１図面に開示された様々
な特徴は、他の実施態様および／または図面において採
用され得ることを理解されたい。
さらに、いくつかの実施態様を図示および説明した
が、このような図示および説明は例示的なものであり、
本発明の範囲は、以下の請求の範囲およびそれと等価な
ものによってのみ限定されることを理解されたい。
が、このような図示および説明は例示的なものであり、
本発明の範囲は、以下の請求の範囲およびそれと等価な
ものによってのみ限定されることを理解されたい。
産業上の利用分野 上記に関して、本発明は、個人の目を保護する装置を
提供するものである。
提供するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファーガソン，ジェフリー ケイ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94025 メンロ パーク，リングウッド アベニュー 1050 (72)発明者 バーマン，アーサー エル. アメリカ合衆国 カリフォルニア 95148 サン ホセ，ミルバーン スト リート 3514 (72)発明者 ファーガソン，ジェイムズ エル. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94025 アサートン，アダム ウェイ 92 (56)参考文献 特開 昭53−137048（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13 505 A61F 9/06 330
Claims (10)
- 【請求項１】a.所定波長の可視光を透過し、異なる波長
の可視光の透過を遮断するバンドパスフィルタと、 b.該バンドパスフィルタと光学的に直列の関係にある液
晶素子であって、 該液晶素子は、該液晶素子への電界の印加の機能として
可変可視光透過状態を有しており、 該液晶素子は、電界がない場合にはいくらかの光を透過
し、該バンドパスフィルタによって透過される波長の光
を幾らか遮断するような動作に調整され、 該液晶素子は、電界の印加に応答して、入射光のほぼ最
大を透過するように調整され、さらに 該液晶素子は、より大きい電界の印加に応答して、入射
光のほぼ全ての透過を遮断する、液晶素子と、 を備える、目を保護するための液晶レンズアセンブリ。 - 【請求項２】前記液晶素子が、表面モードセルおよびツ
イステッドネマティックセルからなる群より選択される
液晶セルを備える、請求項１に記載のアセンブリ。 - 【請求項３】前記液晶素子が、偏光子手段の偏光方向の
機能として偏光された光を選択的に透過する、光学的に
直列の関係にある複数の偏光子手段と、電界の機能とし
て該第１の偏光子手段を介して透過する光の偏光方向を
変えるように、該偏光子手段の間に光学的に直列の関係
になるように配置されている液晶手段と、を備える請求
項１に記載のアセンブリ。 - 【請求項４】前記液晶手段が、光学的リタデーションに
基づいて動作し、表面モードセルおよびツイステッドネ
マティクセルからなる群から選択される液晶セルを備え
る、請求項３に記載のアセンブリ。 - 【請求項５】複数の可視波長を有する、入射電磁エネル
ギーの透過を制御することにより目を保護する装置であ
って、該装置は、 a.少なくとも１つの波長で該入射電磁エネルギーの少な
くとも幾らかを透過し、少なくとも他の１つの波長で該
電磁エネルギーの少なくとも幾らかをフィルタリングす
るバンドパスフィルタ手段と、 b.該バンドパスフィルタ手段と光学的に直列であり、少
なくとも３つの異なる動作モードをとることができる、
制御可能な光学素子であって、 i.該バンドパスフィルタ手段によって透過される該電磁
エネルギーの実質的透過を行う第１のモードと、 ii.該バンドパスフィルタ手段によって透過される該電
磁エネルギーの実質的一部をフィルタリングする、第２
のモードと、 iii.該バンドパスフィルタの手段によって透過される該
電磁エネルギーの少なくとも幾らかをフィルタリングす
る第３のモードであって、所定入力の非存在下で生じる
第３のモードと を含む、制御可能な光学素子と、 c.該バンドパスフィルタ手段および該制御可能な光学素
子と光学的に直列であり、少なくとも２つの異なる動作
モードをとることができる、他の制御可能な光学素子で
あって、 i.該バンドパスフィルタ手段によって透過される該電磁
エネルギーの実質的透過を行う第１のモードと、 ii.該バンドパスフィルタ手段によって透過される電磁
エネルギーのほぼ全てをフィルタリングする第２のモー
ドと、 を含む、他の制御可能な光学素子と を備える、装置。 - 【請求項６】前記制御可能な光学素子は、前記第２の動
作モードでは光学的リーク特性を有しており、前記他の
制御可能な光学素子は、該第２の動作モードでは該第２
の動作モードにおいて該制御可能な光学素子によって透
過される前記電磁エネルギーのほぼ全てをフィルタリン
グするように動作し、該他の制御可能な光学素子は、該
第２の動作モードでは光学的リーク特性を有しており、
該制御可能な光学素子は、該第２の動作モードでは該第
２の動作モードにおいて該他の制御可能な光学素子によ
って透過される該電磁エネルギーのほぼ全てをフィルタ
リングするように動作する、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】前記他の制御可能な光学素子は、前記バン
ドパスフィルタ手段によって透過される前記電磁エネル
ギーの少なくとも幾らかをフィルタリングする第３の動
作モードを有し、 該他の制御可能な光学素子が、所定入力がない場合には
該第３の動作モードが起こることを特徴とし、 前記制御可能な光学素子および該他の制御可能な光学素
子が、 高いレベルの前記所定入力がある場合には前記第２の動
作モードが起こり、前記入力がない場合と該高いレベル
の該所定入力との間のレベルの所定入力がある場合には
前記第１の動作モードが起こることを特徴とする、請求
項５に記載の装置。 - 【請求項８】前記制御可能な光学素子の前記第２のモー
ドが、前記バンドパスフィルタ手段によって透過される
前記電磁エネルギーの全てをフィルタリングする、請求
項５に記載の装置。 - 【請求項９】前記第３のモードが、前記バンドパスフィ
ルタ手段によって透過される前記電磁エネルギーの幾ら
かのみをフィルタリングする、請求項５または７に記載
の装置。 - 【請求項１０】前記第３のモードが、前記バンドパスフ
ィルタ手段によって透過される前記電磁エネルギーの全
てをフィルタリングする、請求項５または７に記載の装
置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/653,661 US5208688A (en) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Eye protection device for welding helmets |
| US653,661 | 1991-02-08 | ||
| PCT/US1992/000940 WO1992014183A1 (en) | 1991-02-08 | 1992-02-06 | Eye protection device for welding helmets and the like |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05506950A JPH05506950A (ja) | 1993-10-07 |
| JP3143124B2 true JP3143124B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=24621821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04505867A Expired - Fee Related JP3143124B2 (ja) | 1991-02-08 | 1992-02-06 | 溶接用ヘルメット等のための目を保護する装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5208688A (ja) |
| EP (1) | EP0524303A4 (ja) |
| JP (1) | JP3143124B2 (ja) |
| KR (1) | KR100254713B1 (ja) |
| WO (1) | WO1992014183A1 (ja) |
Families Citing this family (102)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751258A (en) * | 1991-03-25 | 1998-05-12 | Osd Envizion, Inc. | Liquid crystal lens driver electronics for eye protection, high speed shuttering with consistent performance |
| WO1993013449A1 (en) * | 1991-12-26 | 1993-07-08 | Osd Envizion Company | Eye protection device for welding helmets and the like |
| GB9211427D0 (en) * | 1992-05-29 | 1992-07-15 | Crystalens Ltd | Liquid crystal lens circuit |
| US5377032A (en) * | 1993-02-05 | 1994-12-27 | Osd Envizion Company | Electro-optic light shutter and frame assembly with integrated switching mechanism |
| US5519522A (en) * | 1993-08-11 | 1996-05-21 | Fergason; Jeffrey K. | Eye protection device for welding helmets and the like with hot mirror and indium tin oxide layer |
| JP3213462B2 (ja) * | 1993-11-25 | 2001-10-02 | 三洋電機株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPH07230078A (ja) * | 1993-12-20 | 1995-08-29 | Kansei Corp | 液晶表示装置 |
| US5857215A (en) * | 1994-07-01 | 1999-01-12 | Ilixco, Inc. | Helmet with high performance head and face protection utilizing molded composite materials and method |
| US5749096A (en) * | 1994-07-01 | 1998-05-12 | Ilixco, Inc. | Helmet with high performance head and face protection utilizing complementary materials |
| SE516183C2 (sv) * | 1995-10-26 | 2001-11-26 | Hoernell Internat Ab | Vätskekristallslutare |
| US5959705A (en) * | 1996-03-15 | 1999-09-28 | Osd Envizion, Inc. | Welding lens with integrated display, switching mechanism and method |
| US6067129A (en) * | 1996-03-15 | 2000-05-23 | Osd Envizion, Inc. | Welding lens with integrated display and method |
| US5903247A (en) * | 1996-07-19 | 1999-05-11 | The Regents Of The University Of California | Servo controlled liquid crystal windows |
| US6864927B1 (en) * | 1996-12-31 | 2005-03-08 | Micron Technology, Inc. | Head up display with adjustable transparency screen |
| US20020113464A1 (en) * | 1998-06-18 | 2002-08-22 | Alusuisse Technology & Management Ag | Roof unit and basic structure of a road-bound vehicle |
| US6491394B1 (en) | 1999-07-02 | 2002-12-10 | E-Vision, Llc | Method for refracting and dispensing electro-active spectacles |
| US6986579B2 (en) * | 1999-07-02 | 2006-01-17 | E-Vision, Llc | Method of manufacturing an electro-active lens |
| US6491391B1 (en) * | 1999-07-02 | 2002-12-10 | E-Vision Llc | System, apparatus, and method for reducing birefringence |
| US6517203B1 (en) | 1999-07-02 | 2003-02-11 | E-Vision, Llc | System, apparatus, and method for correcting vision using electro-active spectacles |
| US6871951B2 (en) * | 2000-06-23 | 2005-03-29 | E-Vision, Llc | Electro-optic lens with integrated components |
| US6857741B2 (en) * | 2002-01-16 | 2005-02-22 | E-Vision, Llc | Electro-active multi-focal spectacle lens |
| US6733130B2 (en) | 1999-07-02 | 2004-05-11 | E-Vision, Llc | Method for refracting and dispensing electro-active spectacles |
| US6619799B1 (en) * | 1999-07-02 | 2003-09-16 | E-Vision, Llc | Optical lens system with electro-active lens having alterably different focal lengths |
| US7023594B2 (en) * | 2000-06-23 | 2006-04-04 | E-Vision, Llc | Electro-optic lens with integrated components |
| US7264354B2 (en) | 1999-07-02 | 2007-09-04 | E-Vision, Llc | Method and apparatus for correcting vision using an electro-active phoropter |
| US7775660B2 (en) * | 1999-07-02 | 2010-08-17 | E-Vision Llc | Electro-active ophthalmic lens having an optical power blending region |
| US7290875B2 (en) * | 2004-11-02 | 2007-11-06 | Blum Ronald D | Electro-active spectacles and method of fabricating same |
| US7604349B2 (en) * | 1999-07-02 | 2009-10-20 | E-Vision, Llc | Static progressive surface region in optical communication with a dynamic optic |
| US20090103044A1 (en) * | 1999-07-02 | 2009-04-23 | Duston Dwight P | Spectacle frame bridge housing electronics for electro-active spectacle lenses |
| US6851805B2 (en) * | 1999-07-02 | 2005-02-08 | E-Vision, Llc | Stabilized electro-active contact lens |
| US7988286B2 (en) | 1999-07-02 | 2011-08-02 | E-Vision Llc | Static progressive surface region in optical communication with a dynamic optic |
| US7290876B2 (en) * | 1999-07-02 | 2007-11-06 | E-Vision, Llc | Method and system for electro-active spectacle lens design |
| US20070258039A1 (en) * | 1999-07-02 | 2007-11-08 | Duston Dwight P | Spectacle frame bridge housing electronics for electro-active spectacle lenses |
| US7404636B2 (en) | 1999-07-02 | 2008-07-29 | E-Vision, Llc | Electro-active spectacle employing modal liquid crystal lenses |
| US6992731B1 (en) | 1999-10-28 | 2006-01-31 | Mitchell Joseph Aiosa Morris | Electro-optic lens having multiple responsive regions of a variable degree of light transmission, method of fabrication thereof and method of operation thereof |
| US6841772B1 (en) * | 2001-05-05 | 2005-01-11 | Jackson Products, Inc. | Eye-protection device having dual high voltage switching |
| US6881939B1 (en) | 2001-05-05 | 2005-04-19 | Jackson Products, Inc. | Microprocessor based automatically dimmable eye protection device |
| CN1599881A (zh) * | 2001-10-05 | 2005-03-23 | E-视觉有限公司 | 复合电活性透镜 |
| US20080106633A1 (en) * | 2002-03-13 | 2008-05-08 | Blum Ronald D | Electro-optic lens with integrated components for varying refractive properties |
| US7008055B2 (en) | 2003-03-19 | 2006-03-07 | Gpt Glendale, Inc. | Eye protection methods and apparatus |
| US7150047B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-12-19 | Lightswitch Safety Systems, Inc. | Indicator layout on an auto-darkening lens for use in welding |
| WO2005002480A1 (en) | 2003-07-03 | 2005-01-13 | Lightswitch Safety Systems, Inc. | Multi-stage sensor for an auto-darkening lens for use in welding and method |
| US7501613B2 (en) * | 2003-07-08 | 2009-03-10 | Lightswitch Safety Systems, Inc. | Light detecting and angle of view compensation for optical devices and method |
| EP1648361A1 (en) * | 2003-07-10 | 2006-04-26 | Lightswitch Safety Systems, Inc. | Light sensor arrangement for auto-darkening lenses and method |
| US7342210B2 (en) * | 2003-07-23 | 2008-03-11 | Lightswitch Safety Systems, Inc. | Remote control for auto-darkening lens systems and method |
| US7026593B2 (en) * | 2003-08-11 | 2006-04-11 | Jackson Products, Inc. | Eye-protection device having dual high voltage switching |
| CA2535905A1 (en) | 2003-08-15 | 2005-02-24 | E-Vision, Llc | Enhanced electro-active lens system |
| US20050237485A1 (en) * | 2004-04-21 | 2005-10-27 | Blum Ronald D | Method and apparatus for correcting vision |
| BRPI0518058A (pt) * | 2004-11-02 | 2008-10-28 | E-Vision Llc | óculos eletroativos e métodos de fabricação dos mesmos |
| US8931896B2 (en) | 2004-11-02 | 2015-01-13 | E-Vision Smart Optics Inc. | Eyewear including a docking station |
| US9801709B2 (en) | 2004-11-02 | 2017-10-31 | E-Vision Smart Optics, Inc. | Electro-active intraocular lenses |
| US8778022B2 (en) * | 2004-11-02 | 2014-07-15 | E-Vision Smart Optics Inc. | Electro-active intraocular lenses |
| US7350919B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-04-01 | Searete Llc | Vision modification with reflected image |
| US8244342B2 (en) * | 2004-12-03 | 2012-08-14 | The Invention Science Fund I, Llc | Method and system for adaptive vision modification |
| US7390088B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-06-24 | Searete Llc | Adjustable lens system with neural-based control |
| US7931373B2 (en) * | 2004-12-03 | 2011-04-26 | The Invention Science Fund I, Llc | Vision modification with reflected image |
| US8104892B2 (en) * | 2004-12-03 | 2012-01-31 | The Invention Science Fund I, Llc | Vision modification with reflected image |
| US7334894B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-02-26 | Searete, Llc | Temporal vision modification |
| US9155483B2 (en) | 2004-12-03 | 2015-10-13 | The Invention Science Fund I, Llc | Vision modification with reflected image |
| US7594727B2 (en) * | 2004-12-03 | 2009-09-29 | Searete Llc | Vision modification with reflected image |
| US7344244B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-03-18 | Searete, Llc | Adjustable lens system with neural-based control |
| US7486988B2 (en) * | 2004-12-03 | 2009-02-03 | Searete Llc | Method and system for adaptive vision modification |
| US7656569B2 (en) * | 2004-12-03 | 2010-02-02 | Searete Llc | Vision modification with reflected image |
| US7334892B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-02-26 | Searete Llc | Method and system for vision enhancement |
| US7470027B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-12-30 | Searete Llc | Temporal vision modification |
| US7477330B2 (en) * | 2005-03-09 | 2009-01-13 | 3M Innovative Properties Company | Automatic darkening filter with offset polarizers |
| US20060285330A1 (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-21 | Ingvar Sundell | Automatic darkening filter with automatic power management |
| AT502327B1 (de) * | 2005-08-30 | 2009-07-15 | Fronius Inernat Gmbh | Verfahren zum steuern eines schutzvisiers |
| US7637622B2 (en) * | 2005-10-11 | 2009-12-29 | 3M Innovative Properties Company | Control of an automatic darkening filter |
| KR100784766B1 (ko) | 2005-12-22 | 2007-12-14 | 오토스테크 주식회사 | 음성인식 제어에 의한 눈부심 방지장치 및 그 제어방법 |
| US20070159562A1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Haddock Joshua N | Device and method for manufacturing an electro-active spectacle lens involving a mechanically flexible integration insert |
| EP1821136A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-22 | Optrel Ag | Glare protection device |
| US20080273166A1 (en) | 2007-05-04 | 2008-11-06 | William Kokonaski | Electronic eyeglass frame |
| US7656509B2 (en) | 2006-05-24 | 2010-02-02 | Pixeloptics, Inc. | Optical rangefinder for an electro-active lens |
| MX2008016278A (es) * | 2006-06-23 | 2009-03-26 | Pixeloptics Inc | Adaptador electronico para anteojos con lentes electro-activos. |
| WO2008057198A2 (en) * | 2006-10-27 | 2008-05-15 | Pixeloptics, Inc. | Break away hinge for spectacles |
| AR064985A1 (es) | 2007-01-22 | 2009-05-06 | E Vision Llc | Lente electroactivo flexible |
| EP2115519A4 (en) * | 2007-02-23 | 2012-12-05 | Pixeloptics Inc | DYNAMIC OPHTHALMIC OPENING |
| US7804922B2 (en) * | 2007-03-02 | 2010-09-28 | Skyworks Solutions, Inc. | System and method for adjacent channel power detection and dynamic bandwidth filter control |
| US7883207B2 (en) | 2007-12-14 | 2011-02-08 | Pixeloptics, Inc. | Refractive-diffractive multifocal lens |
| US20080273169A1 (en) * | 2007-03-29 | 2008-11-06 | Blum Ronald D | Multifocal Lens Having a Progressive Optical Power Region and a Discontinuity |
| US7883206B2 (en) * | 2007-03-07 | 2011-02-08 | Pixeloptics, Inc. | Multifocal lens having a progressive optical power region and a discontinuity |
| CH704436B1 (de) * | 2007-03-26 | 2012-08-15 | Giuseppe Nunzio Caruso | Filter für eine Filtriervorrichtung, insbesondere für einen entlastenden sowie präventiven Augenschutz als Brille, Sonnenbrille oder Scheibe, und Filtriervorrichtung mit mindestens einem solchen Filter. |
| US10613355B2 (en) | 2007-05-04 | 2020-04-07 | E-Vision, Llc | Moisture-resistant eye wear |
| US11061252B2 (en) | 2007-05-04 | 2021-07-13 | E-Vision, Llc | Hinge for electronic spectacles |
| US8317321B2 (en) | 2007-07-03 | 2012-11-27 | Pixeloptics, Inc. | Multifocal lens with a diffractive optical power region |
| CN101820837B (zh) * | 2007-10-05 | 2012-09-05 | 3M创新有限公司 | 自动变暗滤光器设备和方法 |
| WO2009117506A2 (en) | 2008-03-18 | 2009-09-24 | Pixeloptics, Inc. | Advanced electro-active optic device |
| US8154804B2 (en) * | 2008-03-25 | 2012-04-10 | E-Vision Smart Optics, Inc. | Electro-optic lenses for correction of higher order aberrations |
| JP5658683B2 (ja) * | 2008-12-30 | 2015-01-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 被験者への光療法を提供するシステム及び方法 |
| KR102495254B1 (ko) | 2012-01-06 | 2023-02-06 | 이-비전 스마트 옵틱스, 아이엔씨. | 안경류 도킹 스테이션 및 전자 모듈 |
| US9316865B2 (en) | 2012-01-19 | 2016-04-19 | Lc-Tec Displays Ab | Rapid switching optical shutter alternately transmitting visible radiation and near infrared radiation |
| US9229139B2 (en) | 2012-01-19 | 2016-01-05 | Lc-Tec Displays Ab | Enhanced vision system implemented with optical shutter alternately transmitting visible radiation and near infrared radiation |
| GB2498726A (en) * | 2012-01-25 | 2013-07-31 | 3M Innovative Properties Co | Automatic welding filter with tunable spectral transmission |
| US20140168546A1 (en) | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 3M Innovative Properties Company | Curved Automatic-Darkening Filter |
| US8630037B1 (en) * | 2013-02-14 | 2014-01-14 | L-C TEC Displays AB | Optical shutter for day-night filter operation |
| KR102369408B1 (ko) | 2014-09-15 | 2022-03-02 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 | 개인용 보호 시스템 공구 통신 어댑터 |
| CN204971846U (zh) * | 2015-08-14 | 2016-01-20 | 宁波吉欧光电科技有限公司 | 一种自动变光面罩 |
| PL3213726T3 (pl) * | 2016-03-03 | 2020-10-05 | Optrel Holding AG | Urządzenie ochronne |
| US10599006B2 (en) | 2016-04-12 | 2020-03-24 | E-Vision Smart Optics, Inc. | Electro-active lenses with raised resistive bridges |
| EP3440508B1 (en) | 2016-04-12 | 2021-01-27 | E- Vision Smart Optics, Inc. | Electro-active lenses with raised resistive bridges |
| CN117979931A (zh) | 2021-09-21 | 2024-05-03 | 3M创新有限公司 | 具有触觉感测的焊接保护装置 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3137784A (en) * | 1961-02-27 | 1964-06-16 | Kasemann Erwin | Device for protecting the eyes of welders |
| US3245315A (en) * | 1962-09-05 | 1966-04-12 | Alvin M Marks | Electro-optic responsive flashblindness controlling device |
| US3918796A (en) * | 1971-02-09 | 1975-11-11 | Hoffmann La Roche | Liquid-crystal non-linear light modulators using electric and magnetic fields |
| US3731986A (en) * | 1971-04-22 | 1973-05-08 | Int Liquid Xtal Co | Display devices utilizing liquid crystal light modulation |
| US3881808A (en) * | 1973-12-07 | 1975-05-06 | Motorola Inc | Liquid crystal light control device having a high transmission efficiency |
| US3890628A (en) * | 1973-10-23 | 1975-06-17 | Motorola Inc | Liquid crystal light control device and circuit |
| USRE29684E (en) * | 1973-12-26 | 1978-06-27 | Welding helmet with eye piece control | |
| US3967881A (en) * | 1974-04-04 | 1976-07-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Liquid crystal display |
| DE7538264U (de) * | 1974-12-02 | 1977-09-22 | Revue Thommen Ag, Waldenburg (Schweiz) | Lichtschutzfilter |
| US4039254A (en) * | 1976-05-27 | 1977-08-02 | Mack Gordon | Electro-optic welding lens assembly using multiple liquid crystal light shutters and polarizers |
| SE425048B (sv) * | 1978-04-24 | 1982-08-30 | Ake Hornell | Flerskiktsglas, serskilt skyddsglas i en svetsskerm |
| US4436376A (en) * | 1980-02-13 | 1984-03-13 | Fergason James L | Light modulator, demodulator and method of communication employing the same |
| US4385806A (en) * | 1978-06-08 | 1983-05-31 | Fergason James L | Liquid crystal display with improved angle of view and response times |
| USRE32521F1 (en) * | 1978-06-08 | 1990-09-18 | James L Fergason | Light modulator demodulator and method of communication employing the same |
| JPS5592276A (en) * | 1978-12-28 | 1980-07-12 | Susumu Nishikawa | Protector for arc welding |
| US4540243A (en) * | 1981-02-17 | 1985-09-10 | Fergason James L | Method and apparatus for converting phase-modulated light to amplitude-modulated light and communication method and apparatus employing the same |
| US4556289A (en) * | 1983-03-21 | 1985-12-03 | Manchester R & D Partnership | Low birefringence encapsulated liquid crystal and optical shutter using same |
| SE464264B (sv) * | 1984-02-24 | 1991-03-25 | Esab Ab | Optiskt filter foer svetsskyddsglas |
| EP1156362A1 (en) * | 1986-05-19 | 2001-11-21 | Seiko Epson Corporation | A liquid crystal display device |
| DE3634508C1 (en) * | 1986-10-09 | 1988-06-16 | Rupert Fuerthbauer | Optical filter with automatic control of the optical transmission |
| JPH01214818A (ja) * | 1988-02-23 | 1989-08-29 | Alps Electric Co Ltd | 液晶素子 |
| EP0331861A1 (de) * | 1988-03-11 | 1989-09-13 | Optrel Ag | Vorrichtung zur Steuerung der Transmission eines Lichtschutzfilters |
| EP0349665A1 (en) * | 1988-07-07 | 1990-01-10 | Optrel Ag | An electro-optic welding lens assembly |
| US5015086A (en) * | 1989-04-17 | 1991-05-14 | Seiko Epson Corporation | Electronic sunglasses |
| SE467087B (sv) * | 1989-06-05 | 1992-05-25 | Hoernell Elektrooptik Ab | Svetshjaelm foersedd med ett s k snabbfilter |
-
1991
- 1991-02-08 US US07/653,661 patent/US5208688A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-06 EP EP19920906457 patent/EP0524303A4/en not_active Withdrawn
- 1992-02-06 JP JP04505867A patent/JP3143124B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-06 WO PCT/US1992/000940 patent/WO1992014183A1/en not_active Application Discontinuation
- 1992-10-08 KR KR1019920702479A patent/KR100254713B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0524303A1 (en) | 1993-01-27 |
| EP0524303A4 (en) | 1993-12-15 |
| US5208688A (en) | 1993-05-04 |
| KR100254713B1 (ko) | 2000-05-01 |
| WO1992014183A1 (en) | 1992-08-20 |
| JPH05506950A (ja) | 1993-10-07 |
| KR937000876A (ko) | 1993-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3143124B2 (ja) | 溶接用ヘルメット等のための目を保護する装置 | |
| US5519522A (en) | Eye protection device for welding helmets and the like with hot mirror and indium tin oxide layer | |
| US11324633B2 (en) | Welding helmet having a filter arrangement | |
| US6067129A (en) | Welding lens with integrated display and method | |
| JP3922467B2 (ja) | 液晶シャッター | |
| US5515186A (en) | Eye protection device for welding helmets which reduces obliquely incident light | |
| US5074647A (en) | Liquid crystal lens assembly for eye protection | |
| US20190107749A1 (en) | Curved Automatic-Darkening Filter | |
| US7477330B2 (en) | Automatic darkening filter with offset polarizers | |
| US20190025624A1 (en) | Two mode electro-optic filter | |
| EP3564716B1 (en) | Automatic welding filter with tunable spectral transmission | |
| US20040036821A1 (en) | Liquid crystal shutter | |
| US20080068521A1 (en) | Electro-optical glare protection filter and glare protection unit for a portable glare protection device | |
| WO2004053586A1 (en) | Liquid crystal shutter | |
| WO2023086426A1 (en) | Light protection system and method | |
| JPH09113924A (ja) | 液晶シャッタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |