KR101508406B1 - 자동 차광 필터 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에는 높은 세기의 입사광으로부터 낮은 세기 입사광으로의 변화가 검출되는 것에 응답하여 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하도록 구성된 셔터 제어 시스템을 포함하는 자동 차광 필터 장치가 개시되어 있다. 제어 시스템은, 제어 시스템이 셔터를 어두운 상태로 절환시키는 높은 세기의 광이 소정 기간 동안 검출되지 않으면 셔터를 소정 기간 동안 중간 상태로 유지하도록 추가로 구성된다. 소정 기간의 끝에서 높은 세기의 광이 검출되지 않으면, 셔터는 중간 상태로부터 밝은 상태로 절환된다.

Description

자동 차광 필터 장치 및 방법{AUTOMATIC DARKENING FILTER APPARATUS AND METHOD}
자동 차광 필터는 종종 높은 세기의 광으로부터의 보호가 요구되는 보호 장구(예를 들어, 헤드기어 또는 안경)에 구비된다. 자동 차광 필터는 종종 어두운 상태 및 밝은 상태를 취할 수 있는 셔터와, 셔터가 높은 세기의 광에 놓일 때 어두운 상태를 취하고 고광도 광에 놓이지 않은 때 밝은 상태를 취할 수 있게 할 수 있는 셔터 제어 시스템을 포함한다. 자동 차광 필터 및 관련 장치는 예를 들어 퍼게이슨(Fergason) 등의 미국 특허 제5,208,688호, 퍼게이슨의 미국 특허 제5,248,880호, 해밀톤(Hamilton) 등의 미국 특허 제6,070,264 호, 해밀톤 및 스콧(Scott)의 미국 특허 제6,881,939 호, 및 맥리어(McLear) 및 거핀(Gerfin)의 미국 특허 제 7,008,055호에 기재되어 있다.
자동 차광 필터는 종종, 특히 높은 세기의 광에 단속적인 노출을 수반하는 동작 중에, 사용자의 시력을 보호하기 위하여 입사 광 세기의 변화에 신속하게 응답을 나타내도록 설계된다. 출원인은, 특히 많은 그러한 전환이 경험되는 조건 하에서, 이와 같은 신속하고 갑작스러운 광학적 전환을 일부 사용자들이 바람직하지 못한 것으로 인지하는 것으로 판단하였다. 이에 본 명세서에는 어두운 상태로부터 밝은 상태로의 셔터의 갑작스러운 전환을 피할 수 있는 자동 차광 필터 장치가 개시된다.
본 명세서에 개시된 자동 차광 필터 장치는 어두운 상태, 밝은 상태 및 적어도 하나의 중간 상태를 취할 수 있는 절환가능한 셔터를 포함한다. 자동 차광 필터 장치는, 셔터에 작동식으로 연결되고 적어도 높은 세기의 입사광을 표시할 수 있는 " 고" 입력(신호)과 낮은 세기의 입사광을 표시할 수 있는 "저" 입력을 검출할 수 있는 검출기를 포함하는 추가로 셔터 제어 시스템을 포함한다.
제어 시스템은 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 제어 시스템에 의해 검출되면 어두운 상태로 셔터를 즉시 절환하고 고 입력의 계속적인 검출 시에 셔터를 어두운 상태로 유지하도록 구성된다. 제어 시스템은 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 제어 시스템에 의해 검출되면 셔터를 중간 상태로 절환하도록 추가로 구성된다. 제어 시스템은 소정 기간(T1) 동안 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되지 않으면 소정 기간(T1) 동안 셔터를 중간 상태로 유지하도록 추가로 구성되는데, 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되는 경우에 제어 시스템은 셔터를 즉시 어두운 상태로 절환한다. 기간(T1)의 끝에서 제어 시스템이 저 입력을 검출하면, 제어 시스템은 셔터를 밝은 상태로 절환한다.
어두운 상태로부터 밝은 상태로의 셔터의 이와 같은 단계형 변화(즉, 어두운 상태로부터 밝은 상태로의 전환 중에 기간(T1) 동안 중간 상태로 셔터를 유지하는 것에 의한 변화)는 어두운 상태로부터 밝은 상태로의 갑작스러운 전환에 기인하여 사용자가 지각할 수 있는 임의의 불편함을 최소화하는 역할을 한다. 이와 같은 중간 상태의 사용은, 사용자가 단속적인 높은 세기의 광에 노출되는 응용(예를 들어, 용접, 특히 빈번한 짧은 중단이 있는 스폿 용접과 같은 작업)에 특히 유용할 수 있다. 이와 같은 환경에서, 각각의 중단 중에 어두운 상태로부터 밝은 상태로 셔터를 완전히 절환하기보다는, 셔터는 어두운 상태로부터 중간 상태로만 절환하여, 셔터 불투명도의 이와 같은 반복적인 완전 변화를 경험하는 것에 기인할 수 있는 임의의 지각되는 불편을 최소화할 수 있다.
일 실시 형태에서, 셔터 제어 시스템은 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출될 때 셔터가 소정 기간(T2) 동안 어두운 상태로 유지되도록 구성된다. 소정 기간(T2)의 끝에서, 제어 시스템이 여전히 저 입력을 검출하면, 제어 시스템은 셔터를 중간 상태로 절환한다. 그 다음, 제어 시스템은 셔터를 전술한 바와 같이 중간 상태로 셔터를 유지하고, 고 입력으로의 변화가 소정 기간(T1) 동안 검출되면 셔터를 어두운 상태로 절환하고, 또는 소정 기간(T1)의 끝에서 저 입력이 여전히 검출되면 소정 기간(T1)의 끝에서 셔터를 밝은 상태로 절환한다.
일 태양에서, 본 명세서에서는 셔터에 작동식으로 연결되고 적어도 고 입력과 저 입력과 이들 사이의 변화를 검출할 수 있는 셔터 제어 시스템을 사용함으로써 밝은 상태, 어두운 상태 및 적어도 하나의 중간 상태를 취할 수 있는 절환가능한 셔터를 제어하는 방법이 개시된 바, 본 방법은 i) 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하는 단계와; ii) 적어도 약 100 밀리초의 소정 기간(T1) 동안 저 입력이 계속 검출되면 기간(T1) 동안 셔터를 중간 상태로 유지하는 단계와; iii) 저 입력이 기간(T1)의 끝에서 검출되면 기간(T1)의 끝에서 셔터를 중간 상태로부터 밝은 상태로 절환하는 단계와; a) 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로 절환하는 단계와, b) 고 입력이 계속 검출되면 셔터를 어두운 상태로 유지하는 단계를 포함한다. 본 방법의 다른 실시 형태에서, 단계 i)는 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 약 20 밀리초 초과의 소정 기간(T2) 동안 셔터를 어두운 상태로 유지하고 나서, 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하는 단계를 포함한다. 본 방법의 다른 실시 형태에서, 적어도 단계 i), a) 및 b)는 셔터가 단속적인 높은 세기의 광에 노출되는 과정 중에 반복적으로 수행된다.
다른 태양에서, 본 명세서에서는 어두운 상태, 밝은 상태, 및 적어도 하나의 중간 상태를 취할 수 있는 절환가능한 셔터와, 셔터에 작동식으로 연결되고 적어도 고 입력과 저 입력과 이들 사이의 변화를 검출할 수 있는 셔터 제어 시스템을 포함하는 자동 차광 필터 장치를 개시하는 바, 셔터 제어 시스템은 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하고, 저 입력이 적어도 약 100 밀리초의 소정 기간(T1) 동안 계속 검출되면 기간(T1) 동안 셔터를 중간 상태로 유지하고, 저 입력이 기간(T1)의 끝에서 검출되면 기간(T1)의 끝에서 셔터를 중간 상태로부터 밝은 상태로 절환하고, 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로 절환하고, 고 입력이 계속 검출되면 셔터를 어두운 상태로 유지되도록 구성된다. 본 장치의 추가 실시 형태에서, 셔터 제어 시스템은 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하기 전에 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 약 20 밀리초 초과의 소정 기간(T2) 동안 셔터를 어두운 상태로 유지하도록 구성된다.
본 발명의 이들 및 기타 태양은 하기의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기 개요는 청구된 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 아니 되며, 그 요지는 절차의 수행 동안 보정될 수 있는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 보호 차폐부 상에 장착된 자동 차광 필터 장치의 일 실시 형태의 사시도.
도 2는 자동 차광 필터 장치의 일 실시 형태의 블록도.
도 3은 자동 차광 필터 장치의 일 실시 형태의 장치 및 방법의 작동을 예시한 흐름도.
도 4는 자동 차광 필터 장치의 다른 실시 형태의 장치 및 방법의 작동을 예시한 흐름도.
도 5는 자동 차광 필터 장치의 동작을 도시한 도면.
다양한 도면의 유사한 참조 기호는 유사한 요소들을 나타낸다. 다르게 언급되지 않으면, 본 명세서의 모든 도 및 도면은 축척에 맞지 않으며 본 발명의 상이한 실시 형태의 설명을 목적으로 선택된 것이다. 특히, 다양한 구성요소들의 치수는 단지 예시적인 면에서 기술되며, 다양한 구성요소의 치수들 간의 관계는 도면으로부터 추론되지 않아야 한다.
본 명세서에서 "상부", "저부", "상측", "하측", "전방", "후방", "제1", 및 "제2"와 같은 용어들이 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 상대적인 의미로만 사용되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에는 자동 차광 필터 장치 및 작동 방법이 개시되어 있다. 이와 같은 자동 차광 필터 장치는 보호 헤드기어, 예를 들어 도 1에 도시된 차폐부(예를 들어, 헬멧으로도 알려진 안전 차폐부)(10) 내에 포함될 수 있다. 차폐부(10)는 차폐부 본체(12)와 차폐부 본체(12) 내의 자동 차광 필터 장치(14)를 포함한다. 자동 차광 필터 장치(14)는 전자기 방사(예를 들어, 가시 광선, UV 광, IR 등)를 차단하도록 제 위치에 배치되는 절환가능한 셔터(20)를 포함한다. 양호하게는, 셔터(20)는 차폐부가 사용자에게 착용될 때 착용자의 눈의 전방에 바로 있도록 차폐부 본체(12) 내에 위치된다.
다양한 실시 형태에서, 하나 이상의 자동 차광 필터 장치(14)는 임의의 다른 적합한 장비 또는 물품 내에 구비되고 다른 응용을 위해 구비될 수 있다. 예를 들어, 자동 차광 필터 장치(14)는 도 1의 전 범위 차폐보다는 보호 안경(예를 들어, 고글)의 일부로서 제공될 수 있다. 또는, 자동 차광 필터 장치(14)는 핸드헬드 장치 내에 구비될 수 있다. 다르게는, 자동 차광 필터 장치(14)는 높은 세기의 광이 존재할 수 있는 실내, 구내, 기관실 등의 검사를 허용하는 윈도우 또는 개구에 구비될 수 있다.
자동 차광 필터 장치(14)는, 예를 들어 용접(예를 들어, 아크 용접, 토치 용접, 아세틸렌 용접), 절단(예를 들어, 레이저 절단, 아세틸렌 절단), 블레이징, 솔더링 등의 공업상 작업과 관련되어 사용될 수 있다. 또한, 높은 세기의 광을 수반하는 의료적 처리(예를 들어, 레이저 수술, 제모, 문신 제거, 치과용 수지의 광 경화 등)와 관련하여 사용될 수 있다. 많은 다른 용도가 가능하다.
도 2의 블록도를 참조하면, 자동 차광 필터 장치(14)는 적어도 절환가능한 셔터(20)와, 검출기(18)를 포함하는 셔터 제어 시스템(16)을 포함한다.
일 실시 형태에서, 자동 차광 필터 장치(14)는 높은 세기의 광을 차단하도록 구성된다. 이러한 상황에서, "광"은 사용자의 눈을 손상시키거나, 사용자에게 지각되는 불편을 일으킬 수 있는 파장의 전자기 방사를 의미한다. 이러한 상황에서, 이와 같은 광은 적어도 가시광을 포함하고, 또한 방사가 사용자에게 지각될 수 있든지와 무관하게 적외선 및/또는 자외선 방사를 포함한다. 이러한 상황에서, "높은 세기"의 광은 사용자의 눈을 손상시킬 수 있거나, 사용자에게 지각되는 불편을 일으킬 수 있는 (예를 들어, 아크 용접기와 같은 장치에서 방출되는 것과 같은) 정도의 세기로 존재하는 광을 의미한다.
용어 (렌즈 또는 필터라고도 하는) 절환가능한 셔터는 셔터를 통해 투과되는 전자기 에너지의 세기에 제어가능하게 영향을 미칠 수 있는 장치를 가리킨다. 다양한 실시 형태에서, 셔터(20)는 하나 이상의 액정층을 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 셔터(20)는, 예를 들어 매그너슨(Magnusson) 등의 미국 특허 출원 공개 제2006/0203148 A1호에 설명된 바와 같은 액정층과 편광 필터의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 셔터(20)는 전기변색성 재료를 사용하여 구성될 수 있다.
절환가능한 셔터(20)는 어두운 상태, 밝은 상태 및 적어도 하나의 중간 상태를 취할 수 있으며, 이들 사이에 절환될 수 있다. 이러한 상황에서, 어두운 상태는 셔터가 대부분의 입사광이 차단되는 거의 불투명한 상태에 있는 것을 의미한다. 따라서, 입사광이 높은 세기인 경우에만 임의의 광이 셔터를 통과한다. 밝은 상태는 (낮은 세기의) 주변광이 셔터를 통과할 수 있도록 거의 맑거나 투명한 상태를 의미한다. 중간 상태는 셔터가 밝은 상태와 어두운 상태 사이에 있는 불투명도 상태에 있는 것을 의미한다. 중간 상태는 셔터(20)가 제한된 기간들 동안(각 기간은 본 명세서에서 추후 상세히 논의된 바와 같이 소정 기간(T1)보다 길지 않을 것이다) 이내에만 유지되는 전환 상태이다. 이상에서 논의된 바와 같이, 중간 상태의 하나의 목적은 셔터가 어두운 상태로부터 밝은 상태로 절환될 때 단계식 전환을 제공하기 위한 것이다. (전형적으로, 중간 상태는 셔터가 밝은 상태로부터 어두운 상태로 절환되는 때에는 사용되지 않을 것인데, 이는, 안전 상의 이유로, 이러한 전환이 가능한 신속하게 이루어져야 하기 때문이다.)
다양한 상태에서 셔터(20)에 의해 투과되는 입사광의 양은 다양한 방식으로 특성화될 수 있다. 당업계에서 통상 사용되는 하나의 방식은 셔터의 가시광 투과율이다. 다양한 실시 형태에서, 셔터(20)는 어두운 상태에 있을 때 약 0.5 % 미만, 약 0.1 % 미만, 또는 약 0.05 % 미만의 가시광 투과율을 나타내고, 밝은 상태에 있을 때 약 10 % 초과, 약 20 % 초과, 또는 약 50 % 초과의 가시광 투과율을 나타내도록 구성된다. 다양한 실시 형태에서, 중간 상태에 있을 때 셔터(20)의 가시광 투과율은 약 10 % 미만, 약 5 % 미만, 또는 약 2 % 미만일 수 있고, 약 0.5 % 초과, 1 % 초과 또는 약 1.5 % 초과일 수 있다. 다른 범위들도 가능하다. 선택된 범위와 무관하게, 주어진 셔터(20)에 대하여, 중간 상태에서의 셔터의 가시광 투과율은 항상 어두운 상태에서의 셔터의 투과율보다 높고 밝은 상태에서의 셔터의 투과율보다는 낮을 것이다.
셔터(20)의 성능은 당업계에서 또한 통상 알려진 셰이드 넘버(Shade Number)에 의해 또한 특성화될 수 있다. 따라서, 다양한 실시 형태에서, 셔터(20)는 어두운 상태에 있을 때 약 8 초과, 약 10 초과, 또는 약 12 초과의 셰이드 넘버를 나타낼 수 있고, 투명한 상태에 있을 때는 약 5 미만, 약 4 미만, 또는 약 3 미만의 셰이드 넘버를 나타낼 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 중간 상태에 있을 때 셔터(20)의 셰이드 넘버는 약 8 미만, 약 7 미만, 또는 약 6 미만이고, 약 3 초과, 약 4 초과, 또는 약 5 초과일 수 있다. (선택된 범위와 무관하게, 주어진 셔터(20)에 대하여, 중간 상태에서의 셔터의 셰이드 넘버는 항상 밝은 상태의 셔터보다 높고 어두운 상태의 셔터보다는 낮을 것이다.)
셔터(20)는 가시광을 제어가능하게 차단할 수 있다. 셔터(20)는 또한 적외선 방사 및/또는 자외선 방사를 조절가능하게(제어가능하게) 차단할 수 있다. 또는, 이와 같은 방사를 (흡수, 반사, 산란 또는 다른 메커니즘 어느 것에 의해서든) 항상 차단하는 구성요소(예를 들어, 셔터(20) 내의 첨가제 및/또는 광 경로 중의 별개의 층)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 자외선 차단 코팅, 적외선 차단 코팅, 간선 필터 등이 셔터(20)의 일부로서 또는 이에 더하여 자동 차광 필터 장치(14)의 일부로서 구비될 수 있다.
자동 차광 필터 장치(14)는 셔터(20)에 (예를 들어, 연결부(19)에 의해 제어 신호를 인가할 수 있도록) 작동식으로 연결된 셔터 제어 시스템(16)을 포함한다. 따라서, 셔터 제어 시스템(16)은 임의의 편리한 제어 신호를 사용하여, 예를 들어 셔터(20)에 인가되는 전압을 변화시킴으로써 셔터(20)를 다양한 상태들(밝은 상태와 어두운 상태와 중간 상태) 사이에서 절환할 수 있다. 셔터 제어 시스템(16)에 의해 인가되는 제어 신호(예를 들어, 전압)의 변화 시에, 셔터(20)는 전형적으로 1 밀리초 미만의 더 밝은 상태에서 더 어두운 상태로의 전환의 응답 시간을 나타내고, 약 수 밀리초의 더 어두운 상태에서 더 밝은 상태로의 응답 시간을 나타낸다. 일정한 값의 제어 신호가 인가되면, 셔터(20)는 전형적으로 비교적 일정한 광 투과율을 나타낸다. 따라서, 일 실시 형태에서, 셔터(20)는 셔터(20)가 중간 상태에 유지되는 기간(T1) 동안 비교적 일정한 광 투과율(예를 들어, 가시광 투과율, 셰이드 넘버 등에 의해 측정된 바와 같음)을 포함한다.
셔터 제어 시스템(16)은 입력 검출기(18)를 포함한다. 검출기(18)는 적어도, 높은 세기의 광의 존재를 나타내는 "고" 입력과, 높은 세기의 광의 부재를 나타내는 "저" 입력과, 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화와, 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화를 검출할 수 있다. 검출기(18)는 또한 이와 같은 고 입력, 저 입력 및 이들 사이의 변화의 검출을 셔터 제어 시스템(16)의 다른 구성요소에게 전달할 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에서 고 입력의 검출, 저 입력의 검출, 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화 검출 등과 같은 표현이 사용되면, 이와 같은 검출은 제어 시스템(16)의 검출기(18)에 의한 것으로 이해될 것이다.
다양한 실시 형태에서, 검출기(18)는 셔터 제어 시스템(16)의 다른 구성요소(하드웨어 등)의 일부 또는 모두에 물리적으로 가까이 위치되거나, 다른 구성요소의 일부 또는 모두로부터 물리적으로 멀리 위치될 수 있다. 이와 무관하게, 검출기(18)는 시스템(16)의 작동에 필요한 바와 같이 연결부(17)(전용선, 광섬유, 무선 연결부 등)를 통해 시스템(16)의 다른 구성요소와 연통된다.
일 실시 형태에서, 검출기(18)는 높은 세기의 입사광을 직접적으로 검출할 수 있다(예를 들어, 검출기(18)는 포토다이오드, 포토트랜지스터 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 감광 장치를 포함한다). 이 경우, "고 입력"은 검출기(18)가 높은 세기의 입사광을 직접적으로 감지하는 것을 의미한다. (이와 같은 실시 형태에서, 검출기(18)를 셔터(20)에 매우 근접하게 위치시켜서, 검출기(18) 상에 입사되는 광이 셔터(20) 상에 입사되는 광을 매우 근사하게 나타낸다.)
대안 실시 형태에서, 검출기(18)는 높은 세기의 광을 간접적으로 검출할 수 있다. 이와 같은 경우, 고 입력은 높은 세기의 광의 존재를 나타내는 입력을 포함할 수 있다. 특정 실시 형태에서, 검출기(18)는 (잠재적으로) 발광 장치(50)와 통신하고, 장치(50)가 높은 세기의 광을 방출할 수 있는 상태(예를 들어, 시동 및 작동)인 것을 나타내는 장치(50)로부터 고 입력을 수신할 수 있다. 이러한 상황에서, 고 입력은 연결부(53)(전용선, 광섬유, 무선 연결부, IR 신호, 라디오 주파수 방송 등)를 통해 발송되고 검출기(18)에 의해 수신될 수 있으며 장치(50)가 높은 세기의 광을 방출할 수 있는 상태에 있음을 나타내는 임의의 신호를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 발광 장치(50)는 연결부(53)를 통해 검출기(18)와의 이와 같은 통신을 수행할 수 있는 통신 유닛(52)을 포함할 수 있다. 필요하다면, 이와 같은 구성은 장치(50)가 광을 발광하기 전에 자동 차광 필터 장치(14)가 작동 상태임을 장치(14)로부터 승인을 장치(50)가 수신하는 양방향 통신을 위한 설비를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 시스템(16)은 두 종류의 검출(높은 세기의 광의 직접 감지뿐만 아니라 발광 장치(50)에 의해 발송되는 신호의 수신)을 모두 사용할 수 있다.
검출기(18)는 또한 "저" 입력을 검출할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 저 입력은 적극적으로 검출되거나, 소극적으로 검출될 수 있다. 직접적인 적극적 검출을 포함하는 실시 형태에서, 검출기(18)는 낮은 세기의 광이 존재하는 것을 검출할 수 있는 감광 장치를 포함할 수 있다. 간접적인 적극적 검출을 포함하는 다른 실시 형태에서, 검출기(18)는 발광 장치(50)로부터 "저" 입력(즉, 장치(50)가 높은 세기의 광을 방출하지 않음을 나타내는 장치(50)로부터의 신호)을 수신할 수 있는 통신 장치를 포함할 수 있다.
저 입력의 소극적 검출을 포함하는 실시 형태에서, 저 입력은 고 입력의 부재를 포함할 수 있다(즉, 낮은 세기의 입사광이 직접적으로 검출되지 않고 오히려 고 입력의 부재로부터 추론된다). 직접적인 소극적 검출을 포함하는 실시 형태에서, 저 입력의 검출은 (예를 들어, 검출기(18)가 특정 임계 세기를 초과하는 광만을 검출할 수 있도록 구성되는 경우) 검출기(18)에 의한 높은 세기의 광의 비검출을 포함할 수 있다. 간접적인 소극적 검출을 포함하는 다른 실시 형태에서, 저 입력의 검출은 장치(50)가 높은 세기의 광을 방출하는 것을 나타내는 장치(50)로부터의 신호의 검출기(18)에 의한 비검출을 포함할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 검출기(18)는 입력을 계속적으로 또는 단속적으로 모니터링하도록 구성된다. 단속적인 모니터링이 이용되면, 장치(14)의 충분히 신속한 응답을 가능하게 하도록 충분히 높은 주파수에서 수행되는 것이 바람직하다.
셔터 제어 시스템(16)은 고 입력 또는 저 입력 및 이들 사이의 변화를 (검출기(18)에 의해) 검출하고 이에 따라 셔터(20)를 제어하도록 구성된다. 즉, 시스템(16)은, 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이, 연결부(19)를 통해 셔터(20)에 제어 신호(예를 들어, 전압)를 보냄으로써 다양한 상태들 사이에서 셔터(20)를 절환하고 그리고/또는 소정 시간 또는 불확정 시간 동안 특정 상태로 셔터(20)를 유지하도록 구성된다. 셔터 제어 시스템(16)은 시스템(16)의 작동을 충분히 수행하는 데 필요한 바와 같이 (검출기(18)에 추가하여) 다양한 하드웨어, 전자장치, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 구성요소, 집적 회로, 전원 등을 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 셔터 제어 시스템(16)은 셔터(20)에 근접하게 위치될 (예를 들어, 동일한 물리적 케이스 또는 하우징 내에 수용될) 수 있고, 대안적으로 셔터 제어 시스템(16)은 셔터(20)로부터 물리적으로 멀리 위치될 수 있다. 어느 경우든, 셔터 제어 시스템(16)은 전용선, 광섬유, 무선 연결부 등일 수 있는 연결부(19)를 통해 셔터(20)에 작동식으로 연결된다.
셔터 제어 시스템(16)은 몇몇 동작을 수행할 수 있다. 이들 동작은 도 3 및 도 4에 도시된 흐름도를 참조하여 설명된다. 이러한 흐름도는 본 발명과 함께 사용되거나 유용할 수 있는 공정들의 이해를 돕기 위한 단지 예시적인 표현일 뿐이다. 동일한 또는 유사한 기능적 결과를 산출할 수 있는 동일한 또는 다른 공정의 다른 표현이 또한 가능하다.
이러한 흐름도에서, 직사각형 기호는 시스템(16)의 입력-검출/셔터-제어 동작을 나타낸다. 예를 들어, 직사각형 기호 내의 "저 입력" 라벨은 시스템(16)이 저 입력을 (검출기(18)에 의해) 방금 검출하거나 검출을 계속하는 것을 의미한다. 타원형 기호는 셔터(20)가 입력-검출/셔터-제어 동작의 결과로서 시스템(16)에 의해 절환 및/또는 유지되는 상태를 나타낸다.
다이아몬드 기호는 셔터 제어 시스템(16)의 대기 동작을 나타낸다. 이와 같은 대기 동작은 소정(즉, 특정) 기간(예를 들어, "대기 T1" 또는 "대기 T2") 동안 대기하거나; 불확정 기간(예를 들어, 특정되지 않은 시간 동안 "대기") 동안 대기하는 것을 포함할 수 있다. 다이아몬드 기호는 검출기(18)에 의해 제공된 입력 및 그 변화에 기초하여 시스템(16)이 따를 수 있는 결정 경로를 추가로 포함한다. 이와 같은 결정 경로를 이하에 설명되는 바와 같이 확정 기간(예를 들어, T1 또는 T2) 동안 또는 그 끝에서, 또는 불확정 기간 동안 따를 수 있다.
도 3을 참조하면, 시스템(16)이 수행할 수 있는 하나의 동작(111)은 (검출기(18)에 의해) 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화의 검출 시에 시스템(16)이 셔터(20)를 어두운 상태로 즉각 절환하는 것이다. (이러한 상황에서, 즉각이라 함은 셔터의 응답 시간이 허용하는 한 신속함을 의미한다. 많은 셔터의 경우, 이와 같은 응답 시간은 전형적으로 일 밀리초 미만일 것이다.) 동작(111)의 수행 후에, 고 입력의 계속된 검출 시에, 시스템(16)은 대기 동작(112)을 수행하는데, 이 때에 셔터(20)가 고 입력의 계속된 검출 시에 어두운 상태를 무한정 유지한다.
대기 동작(112) 중에 시스템(16)이 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화를 검출하면, 시스템(16)은 동작(121)을 수행하고 셔터(20)를 중간 상태로 절환한다. 동작(121)의 수행 후에, 시스템(16)은 대기 동작(122)을 수행하는데, 이 때 시스템(16)은 셔터(20)를 소정 기간(T1) 동안 중간 상태로 유지한다. 대기 동작(122)의 기간(T1) 중의 임의의 시간에 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되면, 시스템(16)은 대기 동작(122)을 종료하고 동작(111)을 수행하여 셔터(20)를 전술한 바와 같이 어두운 상태로 절환한다. 또는, 기간(T1)의 끝에서, 저 입력이 여전히 검출되면, 시스템(16)은 이하에 논의되는 동작(131)을 수행한다.
다양한 실시 형태에서, 소정 기간(T1)은 적어도 약 100 밀리초, 적어도 약 300 밀리초, 또는 적어도 약 500 밀리초 길이이다. 다양한 실시 형태에서, 기간(T1)은 최대 약 3.0 초, 최대 약 2.0 초, 또는 최대 약 1.0 초 길이이다. 일 실시 형태에서, 기간(T1)은 일정하다. 다른 실시 형태에서, 기간(T1)은 (예를 들어, 시스템(16) 내에 구축된 스위치 또는 제어기에 의해) 자동 차광 필터 장치(14)의 사용자에 의해 조절가능하다. 또 다른 실시 형태에서, 기간(T1)은 시스템(16)에 의해 조절가능하다. 예를 들어, 시스템(16)은 높은 세기의 입사광이 중단되는 시간의 평균 길이를 모니터링할 수 있는 논리 회로를 포함할 수 있으며, 이에 따라 T1을 조절할 수 있다. 구체적인 예에서, 시스템(16)이 평균 중단이 약 일 초 길이인 것으로 판단하면, T1은 1 초 이상으로 설정될 수 있다.
기간(T1)의 끝에서 저 입력의 계속적인 검출 시에 시스템(16)에 의해 수행되는 동작(131)은 셔터(20)를 밝은 상태로 절환한다. 동작(131)의 수행 후에, 저 입력의 계속적인 검출 시에, 시스템(16)은 대기 동작(132)을 수행할 것이고 셔터(20)를 밝은 상태로 유지할 것이다. 이는 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되거나(이 경우 전술한 동작(111)이 수행된다) 자동 차광 필터 장치(14)가 꺼질 때(도 3에 도시되지 않음)까지 계속될 것이다. 자동 차광 필터 장치(14)의 동작은 또한 전원을 켜는 동작을 포함할 수 있으며, 이 또한 도 3에 도시되지 않았다.
시스템(16)의 작동의 대안 실시 형태가 도 4에 예시적인 방식으로 도시되어 있다. 본 실시 형태에서, 시스템(16)은 일반적으로 동작(141, 142)이 추가되어 도 3의 실시 형태에서와 같은 방식으로 기능을 한다. 구체적으로, 대기 동작(112) 동안에, 시스템(16)이 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화를 검출하면, 시스템(16)은 동작(141)을 수행하고 셔터(20)가 (동작(121)을 수행하여 셔터를 도 3의 실시 형태에서와 같이 중간 상태로 절환하기보다는) 어두운 상태를 유지하게 한다. 동작(141)을 수행한 후에, 저 입력이 계속 검출되면, 시스템(16)은 시스템(16)이 셔터(20)를 소정 기간(T2) 동안 어두운 상태로 유지하는 대기 동작(142)을 수행한다. 기간(T2) 중의 임의의 시간에 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되면, 시스템(16)은 대기 동작(142)을 종료하고 (셔터(20)를 어두운 상태로 유지하는) 동작(111)을 수행한다. 또는, 기간(T2)의 끝에서 저 입력이 여전히 검출되면, 시스템(16)은 동작(121)을 수행하고 셔터(20)를 중간 상태로 절환한다. 동작(121)을 수행할 시에, 시스템(16)의 작동이 도 3의 실시 형태에서 설명한 바와 같이 계속된다.
따라서, 대기 시간(T2)의 제공은 셔터(20)가 높은 세기의 광을 검출하는 것이 중단된 후에 기간(T2) 동안 어두운 상태로 유지되게 한다. 이러한 지연 기간은 상술된 대기 시간(T1)과 조합하여 사용자에게 추가의 유리한 효과를 제공할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, T2는 적어도 약 20 밀리초, 적어도 약 40 밀리초, 또는 적어도 약 60 밀리초일 수 있다. 다양한 실시 형태에서, T2는 최대 약 150 밀리초, 최대 약 120 밀리초, 또는 최대 약 90 밀리초일 수 있다.
높은 세기의 광을 차단하기 위해 자동 차광 필터(14)의 사용 중에 셔터 제어 시스템(16)의 작동에 있어서, 전술한 동작들 중 임의의 것 또는 모두가 복수 회 수행될 수 있다. 이와 같은 동작의 발생, 순서 및/또는 지속 시간은 차단되는 광의 성질에 따라 (예를 들어, 단속적인 용접 작업의 과정에서 발생하는 중단의 주파수 및 길이에 응답하여) 달라질 수 있다. 예를 들어, 높은 세기의 광의 반복적인 중단이 발생하면, 이와 같은 중단이 기간(T1)보다 짧게 계속되면, 동작(111/112) 및 동작(121/122)은 (동작(141/142)과 같이) 반복적으로 수행될 수 있으며, 동작(131)은 T1보다 긴 중단이 발생할 때(예를 들어, 용접 과정의 끝에서) 단지 수행된다. 이와 같은 동작의 예시적인 절차들이 이하의 실시예에서 설명된다.
일 실시 형태에서, 자동 차광 필터 장치(14)는, 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터(20)가 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환되는 모드의 작동 장치(14)와, 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터가 (밝은 상태로 절환되기 전에 중간 상태로 절환되어 유지되는 일 없이) 어두운 상태로부터 바로 밝은 상태로 절환되는 모드의 작동 장치(14) 사이에서 사용자가 선택할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 선택이 이루어질 수 있게 하는 스위치 또는 다른 제어 기구가 셔터 제어 시스템(16) 내에 구비될 수 있다.
본 발명은 다음의 실시예를 통해 보다 충분히 설명된다.
실시예
자동 차광 필터 장치(14)의 동작은 도 5에 예시적인 방식으로 도시되어 있다. 도면에서, X 축은 시간(단위는 도시되지 않음)을 나타내고, Y 축은 셔터(20)의 광 투과율(단위는 도시되지 않음)을 나타낸다. (Y 축의 축척은 예시만을 위한 것으로 다양한 상태에서의 셔터(20)의 투과율/불투명도 간의 정량적 관계를 나타내기 위한 것은 아니다.) 도 5의 상부를 가로지른 배너는 다양한 시간에서의 높은 세기의 발광 장치(50)(이 경우에는, 용접 장치)의 상태를 나타낸다. 원 기호는 다양한 시간에서의 셔터(20)의 상태(도면의 설명에서 언급된 바와 같이 밝은 상태, 어두운 상태 또는 중간 상태)를 나타낸다. 숫자는 셔터 제어 시스템(16)에 의해 수행되는 다양한 동작(도 3 및 도 4 참조)에 해당한다. 도 5의 일부 동작(예를 들어 111, 121, 131)이 "동시적"인 것으로 도시(예를 들어, 수직선 세그먼트로 표시)되지만, 이와 같은 표현은 용이하게 나타내기 위해 이와 같이 도시되어 있음에 유의해야 한다. 자동 차광 필터(14)의 실제 동작에서, 이들 동작은 본 명세서에서 이미 설명한 바와 같이 셔터의 응답 시간에 따라 발생할 것이다.
도 5의 좌측으로부터 우측으로 진행함에 있어서, 시작(T0)에서, 장치(50)는 아이들 상태(광을 발생하지 않음)이고 셔터(20)는 밝은 상태에 있다. (도 4를 참조하면, 셔터 제어 시스템(16)은 저 입력을 검출하고 대기 동작(132)을 수행하는 시점에 있다.)
시간(Ta)에서, 장치(50)는 높은 세기의 광을 방출하고, 따라서 시스템(16)은 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)이 동작(111)을 수행하여 셔터(20)가 어두운 상태로 절환하게 한다. 그런 다음, 시스템(16)은 셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는 동안에 대기 동작(112)을 수행한다.
시간(Tb)에서, 장치(50)는 높은 세기의 광의 방출을 중단하여, 시스템(16)은 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)은 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 동작(141)을 수행하고, 이어서 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 대기 동작(142)을 수행하게 한다. 기간(T2)의 끝에서, 시스템(16)은 저 입력을 여전히 검출하여, 시스템(16)은 동작(121)을 수행하여 셔터(20)를 중간 상태로 절환한다. 그 다음, 시스템(16)은 대기 동작(122)을 수행한다. 시간(Tc)(시간(T1)이 경과하지 않은 상태)에서, 장치(50)는 높은 세기의 광의 방출을 재개하고 시스템(16)은 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)은 동작(111)을 수행하고 그에 따라 셔터(20)를 어두운 상태로 절환한다. 그런 다음, 시스템(16)은 셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는 동안에 대기 동작(112)을 수행한다.
시간(Td)에서, 장치(50)는 다시 높은 세기의 광의 방출을 중단하여, 시스템(16)은 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)은 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 동작(141)을 수행하고, 이어서 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 대기 동작(142)을 수행하게 한다. 기간(T2)의 끝에서, 시스템(16)은 저 입력을 여전히 검출하여, 시스템(16)은 동작(121)을 수행하여 셔터(20)를 중간 상태로 절환한다. 그 다음, 시스템(16)은 대기 동작(122)을 수행한다. 시간(Te)(시간(T1)이 경과하지 않은 상태)에서, 장치(50)는 높은 세기의 광의 방출을 재개하고 시스템(16)은 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)은 동작(111)을 수행하고 그에 따라 셔터(20)를 어두운 상태로 절환한다. 그런 다음, 시스템(16)은 셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는 동안에 대기 동작(112)을 수행한다.
시간(Tf)에서, 장치(50)는 다시 높은 세기의 광의 방출을 중단하여, 시스템(16)은 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)은 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 동작(141)을 수행하고, 이어서 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 대기 동작(142)을 수행하게 한다. 기간(T2)의 끝에서, 시스템(16)은 저 입력을 여전히 검출하여, 시스템(16)은 동작(121)을 수행하여 셔터(20)를 중간 상태로 절환한다. 그 다음, 시스템(16)은 대기 동작(122)을 수행한다. 시간(Tg)(시간(T1)이 경과하지 않은 상태)에서, 장치(50)는 높은 세기의 광의 방출을 재개하고 시스템(16)은 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)은 동작(111)을 수행하고 그에 따라 셔터(20)를 어두운 상태로 절환한다. 그런 다음, 시스템(16)은 셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는 동안에 대기 동작(112)을 수행한다.
시간(Th)에서, 장치(50)는 다시 높은 세기의 광의 방출을 중단하여, 시스템(16)은 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화를 검출하여, 시스템(16)은 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 동작(141)을 수행하고, 이어서 (셔터(20)가 어두운 상태로 유지되는) 대기 동작(142)을 수행하게 한다. 기간(T2)의 끝에서, 시스템(16)은 저 입력을 여전히 검출하여, 시스템(16)은 동작(121)을 수행하여 셔터(20)를 중간 상태로 절환한다. 그 다음, 시스템(16)은 대기 동작(122)을 수행한다. 시간(Ti)(시간(T1)이 경과된 상태)에서, 시스템(16)은 여전히 저 입력을 검출하여, 시스템(16)은 동작(131)을 수행하여 셔터(20)를 밝은 상태로 절환한다. 그 다음, 시스템(16)은 대기 동작(132)을 수행하고, 그에 따라 고 입력이 수신되거나 자동 차광 필터 장치(14)의 전원이 꺼질 때까지 (불확정) 대기 시간 동안 유지한다.
본 발명의 많은 실시 형태를 설명하였다. 그럼에도 불구하고, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수도 있음이 이해될 것이다. 따라서, 다른 실시 형태들은 하기 특허청구범위의 범주 이내이다.

Claims (19)

  1. 셔터에 작동식으로 연결되고 적어도 고 입력과 저 입력과 이들 사이의 변화를 검출할 수 있는 셔터 제어 시스템을 사용함으로써 밝은 상태, 어두운 상태 및 적어도 하나의 중간 상태를 취할 수 있는 절환가능한 셔터를 제어하는 방법으로서,
    i) 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하는 단계와;
    ii) 적어도 100 밀리초의 소정 기간(T1) 동안 저 입력이 계속 검출되면 기간(T1) 동안 셔터를 중간 상태로 유지하는 단계와;
    iii) 저 입력이 기간(T1)의 끝에서 검출되면 기간(T1)의 끝에서 셔터를 중간 상태로부터 밝은 상태로 절환하는 단계와;
    a) 저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로 절환하는 단계와;
    b) 고 입력이 계속 검출되면 셔터를 어두운 상태로 유지하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 i)는
    고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 20 밀리초 초과의 소정 기간(T2) 동안 셔터를 어두운 상태로 유지하고 나서, 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 어두운 상태, 밝은 상태 및 적어도 하나의 중간 상태를 취할 수 있는 절환가능한 셔터와;
    셔터에 작동식으로 연결되고 적어도 고 입력과 저 입력과 이들 사이의 변화를 검출할 수 있는 셔터 제어 시스템을 포함하고, 셔터 제어 시스템은
    고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환하고,
    적어도 100 밀리초의 소정 기간(T1) 동안 저 입력이 계속 검출되면 기간(T1) 동안 셔터를 중간 상태로 유지하고,
    저 입력이 기간(T1)의 끝에서 검출되면 기간(T1)의 끝에서 셔터를 중간 상태로부터 밝은 상태로 절환하고,
    저 입력으로부터 고 입력으로의 변화가 검출되면 셔터를 어두운 상태로 절환하고,
    고 입력이 계속 검출되면 셔터를 어두운 상태로 유지하도록 구성된 자동 차광 필터 장치.
  4. 제3항에 있어서, 자동 차광 필터 장치는 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터가 어두운 상태로부터 중간 상태로 절환되는 모드로 자동 차광 필터 장치를 작동하는 것과, 고 입력으로부터 저 입력으로의 변화가 검출되면 셔터가 밝은 상태로 절환되기 전에 중간 상태로 절환되어 유지되는 일 없이 어두운 상태로부터 바로 밝은 상태로 절환되는 모드로 자동 차광 필터 장치를 작동하는 것 사이에서 사용자가 선택할 수 있도록 구성되는, 자동 차광 필터 장치.
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