JP2017040930A - 保護眼鏡用ｐｗｍ加熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】気象条件に関わらず、保護眼鏡が曇るのを効果的に防止する保護眼鏡曇り予防システムを提供する。【解決手段】保護眼鏡結露予防システム５００であって、ユーザーの眼を保護するように適合され、かつユーザーの眼と保護眼鏡２００との間に少なくとも部分的に包囲された空間を画定するように適合される保護眼鏡２００と、電源５０５と、好ましくはマイクロコンピューターを有するパルス幅変調器５０２と、好ましくはＭＯＳＦＥＴデバイスからなる、パルス幅変調器に応答する切り換え手段と、好ましくは、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）である、保護眼鏡上の加熱素子２０２と、保護眼鏡の加熱を制御するために、電源５０５、パルス幅変調器５０２、切り換え手段５０４、および加熱素子２０２を相互接続する回路と、を有するシステムである。【選択図】図５

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１２年２月１６日出願の米国特許本出願第１３/３９７，６９１号に対して利益および優先権を主張する。

本発明は、保護眼鏡（ｅｙｅ ｓｈｉｅｌｄ）の加熱による当該保護眼鏡の曇り防止に関する。より具体的には、保護眼鏡に取り付けられた抵抗素子を電子的な電源からの電力によって加熱することに関し、これにより、曇り止めゴーグル、ダイビングマスク、または他の可搬式の透明な保護眼鏡の曇り止めに有用な曇り防止が行われる。

保護眼鏡上に蓄積される結露に寄与する条件を含む環境では、スポーツゴーグル、ダイビングマスク、および他の高度に可搬式の透明な眼を保護するシールドの使用がしばしば望ましく、曇りによる視覚の障害は、一時的であってさえも問題となることになる。かかる保護眼鏡の温度が露点温度より下に下がったとき、すなわち、これより低いと水滴が凝縮し始め、露を形成する可能性がある大気の温度より低いと、曇りが発生する。

かかる可搬式の眼を保護するシールドの一般的な特性は、ユーザーの頭に装着するのに十分軽量であり、ユーザーの息および体温が曇りの条件に悪影響を及ぼすように、ユーザーの顔の比較的近くに位置付けられるという事実である。冬の活動の間に使用することが意図される曇りがちなスポーツゴーグルとしては、ダウンヒルスキー、クロスカントリースキー、スノーボード、スノーモービル、そり滑り、チュービング、アイスクライミングなどのためのゴーグルが挙げられ、その職務または活動が自らを屋外の雪が降る、または他の不良な寒い気候条件に置くことを必要とする、スポーツ愛好家などによって広く知られ、かつ広く使用されている。曇りがちなダイビングマスクの例としては、呼吸装置とは独立した眼と鼻のマスクに加えて、呼吸装置がマスク内に組み込まれたフルフェイスのマスクが挙げられる。曇りがちな眼を保護するシールドの例としては、医師または歯科医師が着用することになる、病原体がユーザーの口もしくは眼に入るのを予防するためのフェイスシールド、またはオートバイのヘルメットの透明なフェイスシールド部分が挙げられる。視覚を妨げる曇りは、かかるゴーグル、ダイビングマスク、および眼を保護するシールドについての共通の問題である。

眼を保護するシールド用の保護眼鏡上の結露蓄積を防止するために様々な導電性の器具が考案されてきた。これらの導電性の器具の目的は、ユーザーが視認する活動の間、邪魔されない視覚を楽しむことができることになるように、結露の無い状態を維持することができる保護眼鏡を提供することであった。電子的なシステムを有する先行のスポーツゴーグルは、主として高い程度の可搬性を必要とする環境で使用され、すなわち、ここではデバイス用の電子機器に電力を提供するための電源は、ＭｃＣｕｌｌｏｃｈによる、同時係属米国特許出願整理番号第６１/５６３，７３８号「Ｍｏｄｕｌａｒ Ａｎｔｉ−ｆｏｇ Ｇｏｇｇｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ」に示されかつ記載されるように、有利にも、ゴーグル用のストラップ上、またはゴーグル自体の上で携行されてきた。かかる電源電力デバイスには、特にバッテリーからの膨大な量の電力を消費する加熱デバイスには、アンペア時間で概して測定される、総合的に使用可能な電源容量の使用について、電源寿命を保つように、深い配慮が必要である。したがって、保護眼鏡抵抗素子に供給する電流の量を調節する能力が望ましいことになる。

これらのデバイスの制限は、身辺に着用して、例えばヘッドバンド上、またはゴーグルもしくはマスク自体内で容易に運ぶことができる場合がある電源電力には、より長い期間使用を保持するためには限界がある、ということである。リチウムイオンおよび関連する電源技術の進歩が近年なされる一方で、電源寿命を最大化するためには、それにもかかわらず、保護眼鏡加熱システムの効率を改良するのが望ましいことになる。

Ｃｕｒｃｉｏの米国特許第４，８６８，９２９号、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｈｅａｔｅｄ Ｓｋｉ Ｇｏｇｇｌｅｓ」は、防曇目的のために保護眼鏡の加熱を生成するように適合される切り換えデバイスを介して外部電源パックに動作可能に接続される埋め込まれた抵抗線を有する保護眼鏡を含む。Ｗｅｌｃｈｅｌらの米国特許第７，６４８，２３４号、「Ｅｙｅｗｅａｒ Ｗｉｔｈ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」は、保護眼鏡の加熱のために使用されるニクロムおよび薄膜の加熱素子の使用を開示し、かつ保護眼鏡への加熱を入り切りするための制御機構の使用を開示する。
電気的な加熱を採用するスポーツゴーグルについての別の問題は、保護眼鏡の全表面にわたる不均一な加熱である。ゴーグルおよびゴーグルの保護眼鏡は、着用者の顔に近い場所を維持するために必要とされ、かつ鼻のための切り欠きおよび周辺視野のために延在する縁部を可能にする不規則な形状で製造される。この不規則な形状の均等な加熱は、先行技術では達成されなかった。

先行技術のデバイスは、ホットスポットに対する感受性が強く、かかるデバイスの制限のあるバッテリー駆動の応用における使用は、バッテリーを過度に放電させる。ホットスポットの原因は、保護眼鏡上の抵抗素子にわたる電気的接続の間の電気抵抗が、端子接続間の距離がより小さい区域内で消費される電流の量がより大きく、端子接続間の距離がより大きい区域内で消費される電流の量がより小さいように、保護眼鏡上の異なる位置においてより大きいまたはより小さいことによる。例えば、抵抗線の用途で端子がレンズのいずれかの側の上にある場合、線が１つの端子からもう一方の端子まで移動しなければならない距離は、鼻のブリッジ部の上および眼の下側を移動する線に対しては、レンズの中央部分を横切ってより短い距離を移動する他の線よりも長いので、レンズを均等に加熱するのに問題がある。曇り条件を克服するためには、端子接続点間が最大距離の区域内の曇りを克服するために十分な電力を印加する必要があり、より短い区域では過熱を生じ、これは結果として無駄な電力となる。したがって、結果として、ゴーグル保護眼鏡の加熱の有用性に限界に問題が生じる。保護眼鏡の不規則な形状のために、抵抗線の適用を考慮しているものであろうと、または抵抗膜の適用を考慮しているものであろうと、これらの問題が存在する。

特にゴーグルおよびダイビングマスクに関するさらに別の問題は、デバイスの保護眼鏡部分と、ユーザーの顔との間に提供される空間の量である。空間が十分に提供されないと、ゴーグルまたはマスクの中で矯正用保護眼鏡を着用することが禁じられる。さらに、デバイスのシールド部分とユーザーの眼との間に過剰の距離が提供されると、矯正用保護眼鏡をゴーグルまたはマスク保護眼鏡自体の中に組み込む能力が禁じられる。問題は、ユーザーの眼と保護眼鏡との間の距離を増大することによって、典型的な空気流依存型防曇ゴーグルでは防曇能力は改善されるが、しかしながら、ユーザーの眼から防曇を促進するほど大きい距離に位置する保護眼鏡は、矯正用ゴーグル保護眼鏡を視力の矯正効果のより少ないものにすることである。したがって、矯正用保護眼鏡ゴーグルまたはダイビングマスクの技術分野で長い間も必要とされてきたものは、視覚補正の視点から適正に機能するように矯正用保護眼鏡を、ユーザーの眼に十分近くするが、効果的な曇り予防の能力も有する、両方を可能にする技術である。

したがって、必要とされるものを上回る過剰電力を呈することなく、防曇の必要に適合するように適切な電流を提供することができる、好ましくは自動的に調節する可変電源を提供する必要が明らかになってきた。また、電力の過剰な使用またはホットスポットなしに、保護眼鏡表面全体にわたる、ゴーグル保護眼鏡の均等な加熱を可能にする多重領域に、多重の電流供給を提供する必要も明らかになってきた。

曇り状態を経験したときにゴーグルへの電力をオンへ切り換え、次いでユーザーがもう必要ないと感じたときにオフへ切り換えるのは、ゴーグルまたは他の視覚シールドの曇りを克服するためには効率的なやり方ではない。これは、オンの間フル電力を使用し、これはバッテリー電源の効率の悪い使用だからである。また、ユーザーは、実際のところ、いつオフにするべきかを正確には知らないので、最良でもユーザーは、いつがオフにする最良の時かを推測する。さらに、ユーザーが手元の活動に取り組んでいて、かつ集中しているとき、しばしば、保護眼鏡への電力をオンまたはオフにしなければならないのは不便である。保護眼鏡への電力の手動切り換えでは、曇りを削減するのに十分であるが、これはまたバッテリー寿命の節約もする、中間の加熱値をユーザーに設定させることはできない。さらに、保護眼鏡上の加熱素子の可変制御も提供する、ゴーグル、眼鏡、またはサングラスなどの保護眼鏡上の膜または他の抵抗素子のバランスのとれた加熱に対する先行技術に開示された既知のシステムはない。

本発明の第１の観点によると、ユーザーの眼を保護するように適合され、かつユーザーの眼と保護眼鏡との間に少なくとも部分的に包囲される空間を画定するように適合される保護眼鏡と、電源と、パルス幅変調器（ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＰＷＭ）と、パルス幅変調器に応答する切り換え手段と、保護眼鏡上の加熱素子と、電源、パルス幅変調器、切り換え手段、および加熱素子を相互接続する、保護眼鏡の加熱を制御するための回路と、を有する保護眼鏡結露予防システムが提供される。好ましくは、切り換え手段は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタを有する。

本発明の本観点のデバイスは、保護眼鏡またはレンズの効率的な加熱を可能にする、単一ＰＷＭ、単一加熱領域保護眼鏡曇り予防デバイスを提供するので、バッテリー寿命が最大化され、ＰＷＭは、電力が印加される特定のゴーグルレンズに対する具体的な注文仕様のオフサイクルに対するオンサイクルの百分率の割合を有する出力に事前設定することができる。

本発明の第２の観点によると、保護眼鏡の分割可能な加熱を容易にする１若しくはそれ以上のサイズの複数の領域に分割可能な表面積を有する不規則な形状の保護眼鏡であって、この保護眼鏡がユーザーの眼を保護するように適合され、かつユーザーの眼とシールドとの間に少なくとも部分的に包囲される空間を画定するように適合される、保護眼鏡を有する保護眼鏡結露予防システムが提供される。このシステムは、電源と、複数のＰＷＭｓであって、それぞれのＰＷＭが電源と動作可能に接続される、ＰＷＭｓと、複数の切り換え手段であって、それぞれの切り換え手段が対応するＰＷＭに応答する、切り換え手段と、をさらに有する。本発明のこの観点では、保護眼鏡上に複数の加熱素子であって、それぞれの加熱素子が、保護眼鏡の対応するサイズ領域に延在する、加熱素子と、複数の回路であって、それぞれの回路が、ＰＷＭｓのうちの１つを、対応する切り換え手段のうちの１つおよび対応する加熱素子のうちの１つと相互接続する、回路がある。それぞれのＰＷＭは、保護眼鏡のそれぞれの領域の電力出力が、保護眼鏡の領域のための所望の出力に対応するように、対応する加熱素子にある量の電流を提供するデューティサイクルを生成する。

上記の本発明の最初の２つの態様によると、ユーザーの眼を保護するように適合され、かつユーザーの眼と保護眼鏡との間に少なくとも部分的に包囲される空間を画定するように適合され、保護眼鏡の所望の温度への領域加熱を容易にするために少なくとも１つの領域へと分割可能な表面積を有する保護眼鏡と、電源と、少なくとも１つのＰＷＭと、保護眼鏡の領域加熱を容易にするための少なくとも１つの領域上の、かつ少なくとも１つの領域に対応する少なくとも１つの加熱素子と、少なくとも１つのＰＷＭに対応する少なくとも１つの加熱素子と、を有する保護眼鏡結露予防システムが提供される。この実施形態では、保護眼鏡の加熱のために、電源と、少なくとも１つのＰＷＭと、少なくとも１つの対応する加熱素子とを相互接続する少なくとも１つの回路があり、少なくとも１つのＰＷＭは、少なくとも１つの加熱素子領域の温度を動作環境の予測される露点より高い温度に維持するように電流を制御する。

本発明の観点の多重領域のデバイスは、異なる形状またはサイズにされた領域の均等な加熱を可能にする、多重領域、例えば、眼の真っ直ぐ前と比較して、鼻のブリッジの真っ直ぐ上などのレンズの不規則かつ異なる形状の部分による領域に分割される保護眼鏡またはレンズ表面上の多重ＰＷＭ抵抗膜加熱システムを提供する。したがって、例えば、領域は、１つの領域からつぎの領域へと同様の面積のそれぞれが、保護眼鏡にわたるより均等な加熱を可能にするように、レンズを複数の領域に分割するために使用されてもよい。または、反対にこの分割は、例えば、レンズの電子的な表示部分の適切な機能を確実にするためなどのように、保護眼鏡のある特定の区域の特定の加熱を可能にするように使用されてもよい。

本発明の多重領域の観点上に構築される、本発明の第３の観点によると、ＰＷＭｓは、保護眼鏡のそれぞれの領域の平方単位当たりの電力、すなわち電力密度が、それぞれの領域のサイズにかかわらず領域にわたって実質的に等しくかつ均等に配分されることを補償することができるように、プロファイルによって操作されてもよい。または、代替的には、領域の加熱は、様々な所定の気象条件、様々な活動、または保護眼鏡のタイプ、形状およびサイズを考慮して、特定の保護眼鏡に対して所望の特定のプロファイルを作り出すように独立して調節されてもよい。

好ましくは、本発明の本観点の複数のＰＷＭｓは、複数のＰＷＭｓに対応する、複数の様々な内部のＰＷＭ機能を同時に実施する能力を有するマイクロコンピューターを備え、マイクロコンピューターは、内部のＰＷＭ機能を複数の回路と相互接続するための複数のＩ／Ｏポートを有する。さらに、好ましくは、本発明のこの観点により、切り換え手段のそれぞれは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＭＯＳＦＥＴ）を有する。

本発明の別の第４の観点によると、単一領域、単一ＰＷＭデバイスに関してであっても、または多重領域、多重ＰＷＭデバイスに関してであっても、電源のデューティサイクルを変化させるための、それぞれのＰＷＭを介してそれぞれのＰＷＭ（単一ＰＷＭ実施形態であっても、または多重ＰＷＭ実施形態であっても）に動作可能に接続される電流調節手段（ｃｕｒｒｅｎｔ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｍｅａｎｓ：ＣＡＭ）をさらに備え、その結果それぞれの加熱素子に供給する電流の量を変化させる、上記に要約したような保護眼鏡結露予防システムが提供される。

本発明のこの観点のデバイスは、ユーザーによる注目が最低限で、効果的に曇りを防止するための、露点温度のすぐ上の温度における、保護眼鏡レンズの温度の効率的な管理のためにＣＡＭの能力を提供する。これは、その結果、より長いバッテリー寿命を可能にする電力の節約を可能にする。

本発明の別の第５の観点によると、上述のように、多重領域、多重ＰＷＭの実施形態であろうと、または単一領域、単一ＰＷＭの実施形態であろうと、デバイスが、周囲温度、および相対湿度を測定するための手段、ならびに露点を計算する手段をさらに有する、保護眼鏡結露予防システムが提供される。本発明のこの観点では、露点を計算するための手段は、好ましくは、ＣＡＭ（好ましくは、マイクロコンピューター手段をさらに有する）と動作可能に接続され、これによって、ＣＡＭが、保護眼鏡による空間内の温度が露点温度閾値より下に下がったとき電気的回路への電力を増加し、かつ保護眼鏡によって画定される空間内の温度が露点温度閾値より上に上がったとき電気的回路への電力を減少する。したがって、本発明は、効果的かつ自動的に曇りを防止し、そしてバッテリー寿命を保存するように、露点のすぐ上の温度に保つのに十分な、パルスを抵抗加熱素子、例えば、膜加熱素子に供給する能力を有する。露点を計算するための手段は、好ましくは、温度および相対湿度感知手段と動作可能に接続されるマイクロコンピューター手段を有する。

本発明のこの観点の保護眼鏡結露予防システムは、相対湿度センサーおよび温度センサーをさらに備えてもよく、それぞれのセンサーは、保護眼鏡によって画定される空間内に位置する。かかるシステムは、定期的に露点温度を計算するために、相対湿度および温度センサーに動作可能に接続される手段、例えばマイクロコンピューター手段をさらに有する。さらに、少なくとも１つのパルス幅変調器は、経時的に曇りを確実に予防するために、少なくとも１つの加熱素子が、露点より高い温度に維持されるように、少なくとも１つの加熱素子を制御するために、定期的に露点温度を計算するための手段に応答する。

本発明の別の第６の観点によると、本発明の第４および第５の態様の保護眼鏡結露予防システムは、本発明の多重領域実施形態に関連して、単一の調節が、可変電流調節機構から他の領域に関連してそれぞれの領域に対して比例調節に影響を与えることを可能にするロジックをプロファイルする領域を、さらに備えてもよい。したがって、本発明は、保護眼鏡のプロファイルに基づいてそれぞれのセグメントへと供給された電力を調節することによって保護眼鏡全体にわたって加熱を均等に分配する目的で、保護眼鏡の多重抵抗領域に電力を提供するために、変化する協調的なデューティサイクルを提供する。さらに、本発明のこの観点のデバイスは、曇り予防システムに組み込まれた自動式のプロファイルの特性を提供し、レンズ全体にわたる多重領域にわたる均等な加熱であろうと、または予め定められた特定の加熱パターンであろうと、またはレンズの異なる領域を使用した加熱フットプリントであろうと、手動、または自動式のレンズに向けられた加熱電力の調節によって、所望のレンズの加熱は維持される場合がある。

本発明のさらに別の第７の観点によると、上記の本発明の第１または第２の態様によるように、すなわち上記のように、および複数の所定のデータプロファイルを含み、ユーザーが選択したデータプロファイルのうちの１つによる保護眼鏡のそれぞれの領域の制御を可能にする選択手段に対応する前記の本発明の第６の観点に記載されるように本発明の単一領域または多重領域の態様により、保護眼鏡結露予防システムが提供される。

本発明のこの観点のデバイスは、保護眼鏡曇り予防システムに組み込まれた、選択可能なプロファイル特性を提供し、天候および活動レベルの条件、またはビデオ録画、ヘッドアップ表示装置、全地球測位システム、等々などの採用した保護眼鏡の特徴に依存してユーザーによって適当な加熱が選択されてもよい。

本明細書に開示される保護眼鏡のそれぞれは、風、ほこり、雪、雨、極端な温度、および眼を傷つけるまたは他の方法で視覚を損う可能性がある要素からユーザーの眼を、保護するように適合される。それぞれの保護眼鏡は、少なくとも眼の周囲および眼の前側を部分的に覆うように形成および画定するようにも適合される。この覆いは、保護眼鏡によって画定される空間内に伝達された体熱の結果として、覆いの外側の状態に対して温め、かつ覆いは、発汗の結果として、外側の条件と比較してより高い相対湿度も経験する。保護眼鏡の温度が、保護眼鏡の内側に露または結露が形成されることになる保護眼鏡内の温度より下に下がったとき、保護眼鏡の曇りが生じる。

本発明の１つの目的は、気象条件にかかわらず、保護眼鏡が曇るのを効果的に防止する保護眼鏡曇り予防システムを提供することである。本発明の別の目的は、電力およびエネルギーが節約され、バッテリー寿命が延長されるような方法でＰＷＭを採用する保護眼鏡曇り予防システムを提供することである。本発明の別の目的は、現在の露点条件により、手動または自動のいずれかで、保護眼鏡内の温度が露点温度未満である、または露点温度より下に下がると保護眼鏡への電力を増加し、保護眼鏡内の温度が露点温度より高いとき電力を低減するように、レンズ上のヒーターの電力を調節する保護眼鏡曇り予防システムを提供することである。本発明の別の目的は、複数の異なるサイズおよび形状にされた保護眼鏡で、保護眼鏡の加熱を少なくとも部分的に自動化するプロファイルを提供することにより、様々な天候および活動の条件での曇りのない使用の達成を確実にし、かつ単純にする、保護眼鏡曇り予防システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、ユーザーが選択可能なかかるプロファイルを提供することである。上述の一覧は、本発明の目的の排他的な一覧を意図せず、一覧にされていない本発明に対して適合する場合がある他の目的があってもよく、任意のかかる本明細書の目的があることまたはないことは、本明細書でさらに画定しかつ特許請求するものとして本発明の趣旨および範囲を必ずしも制限するべきではない。

前述の本発明の態様のいずれかのシールド結露予防システムは、スキー、インナーチュービング、そり乗り、アイスクライミング、スノーモービル乗り、サイクリング、運転、患者に対する作業、他の医療または試験環境、および同様のものなどの、スポーツゴーグルまたは任意の保護眼鏡での使用に適合されてもよい。さらに、本発明の上述の態様のいずれかのシステムは、ダイビングマスクでの使用に適合されてもよい。

本発明の目的物は、この明細書の最後の部分に、具体的に指摘され、かつ別途特許請求される。しかしながら、組織および操作方法の両方は、同様の参照記号が同様の要素を指す添付の図面と関連して以下の記述を参照することによって、さらなる利点およびその目的と共に、最もよく理解される場合がある。

図１は、パルス幅変調器（ＰＷＭ）から放出される複数の電気的な信号の図式的な表示である。 図２は、単一領域抵抗加熱素子膜ヒーターをその上に有する不規則な形状の保護眼鏡の前面平面模式図である。 図３は、複数の領域に分割された抵抗加熱素子膜ヒーターをその上に有する不規則な形状の保護眼鏡の前面平面模式図である。 図４は、複数の領域に分割された抵抗加熱素子膜ヒーターをその上に有する不規則な形状の保護眼鏡の前面平面模式図である。 図５は、本発明の観点による、単一ＰＷＭ、単一領域保護眼鏡曇り予防システムの模式図である。 図６は、本発明の観点による、単一ＰＷＭ、単一領域保護眼鏡曇り予防システムの模式図である。 図７は、本発明の観点による、単一ＰＷＭ、単一領域保護眼鏡曇り予防システムの別の実施形態の模式図である。 図８は、本発明の別の観点による、自動式単一ＰＷＭ、単一領域保護眼鏡曇り予防システムのさらに別の実施形態の模式図である。 図９は、本発明の別の観点による、多重ＰＷＭ、多重領域保護眼鏡曇り予防システムのさらに別の実施形態の模式図である。 図１０は、本発明のさらに別の観点による、自動式多重ＰＷＭ、多重領域保護眼鏡曇り予防システムの別の実施形態の模式図である。 図１１は、自動式多重ＰＷＭ、多重領域保護眼鏡曇り予防システムの、充電器も含むマイクロコンピューター制御の実施形態の模式図である。

パルス幅変調
パルス幅変調（ＰＷＭ）は、多くの場合、モーターの速度を変化させるためにモーター速度制御用途に使用される。図１を参照すると、ＰＷＭは、様々なデューティサイクルを提供する、アナログ発振器、またはデジタルロジックデバイスなどのパルス幅変調装置によって生成される、例えば１０％、２０％、３０％、および最高９０％以上などのパーセントがオンで、そして対応する９０％、８０％、３０％、および最低１０％以下などのパーセントがオフのアナログ信号またはデジタル信号の何れによっても特徴付けられ、図１の１〜９の番号によってすべてが図示される。点線１０は、ＰＷＭ信号の波長を指示するために使用され、点線１１は、一定電圧振幅オン（高）状態および一定電圧振幅オフ（低）状態を指示するために使用される。したがって、例えば、１２ボルトのバッテリーに接続されたＰＷＭ回路が、４０％オンで６０％オフの場合、ＰＷＭ信号が、１２ボルトの４０％電力のＰＷＭ回路を示していると言うことができる。したがって、ＰＷＭ回路は、モーターをその最大速度の４０％で運転することができ、あるいはモーターの最大速度の別のパーセントで、一定の電圧源により、電圧を調節することなく、運転することができ、これはモーターに供給する電流を調整することによって、連続的により低い電圧を提供する効果を提供する。ＰＷＭ信号は、典型的には図１に示すものの場合、固定周波数を有し、典型的には全電圧レベルのときは一定の全電圧であり、または低電圧レベルのときは、一定の無電圧であるが、絶対的にそうである必要はない。

単一領域、単一ＰＷＭ実施形態
図２を参照すると、ユーザーの眼の周囲に少なくとも部分的に覆いを画定し、その上に単一領域の抵抗性の透明な導電膜加熱部材２０２を有するように適合される、本発明の第１の実施形態の一部による保護眼鏡レンズまたは保護眼鏡２００が提供される。膜加熱部材２０２の上縁に沿ったリード線２１２を介して、電源（図示せず）と相互接続される母線加熱素子２０４がある。膜加熱部材２０２は、インジウム酸化スズ（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、または電気的回路に接続されるときに熱を発生する抵抗素子の形態で設計される他の材料からなってもよい。

下の母線加熱素子２０６が、別のリード線２１４を介して電源と相互接続される膜加熱部材２０２の下縁に沿って提供される。ウィンタースポーツ用のゴーグルの場合などの多くの保護眼鏡について典型的であるように、保護眼鏡レンズ２００は、使用の間ユーザーの眼の真っ直ぐ前方になる、２つのより幅広い類似の形状の、正方形、矩形、円形、または楕円形の区域２０９、２１０と、使用の間、ユーザーの鼻のブリッジの上になるより幅の狭い区域２０８と、を有する、不規則な形状をしている。これらの領域のそれぞれにおけるレンズ２００の異なる形状のために、そして鼻のブリッジの上方の区域が眼の真っ直ぐ前より小さいので、この区域では測定される電気抵抗がより低いことになるため、鼻のブリッジの上方でレンズがより高温になる傾向があることになる。

図５に示すように、本発明の第１の実施形態は、本発明の第１の観点による単一ＰＷＭ、単一領域曇り予防システム５００として提供される。システム５００は、一定比率のＰＷＭ信号５０３を発生する単一のＰＷＭ５０２と、好ましくは図６に示すようなＭＯＳＦＥＴスイッチなどの切り換え手段５０４と、レンズ２００上に付着する加熱素子２０２と、陽極端子５１０および陰極端子５１２を有する電源５０５と、を有する。前述の要素は、回路内で陽極リード線２１２および陰極リード線２１４を介して相互接続される。ＰＷＭ信号５０３は、加熱素子２０２への電力を制御する切り換え手段５０４を制御する。本発明のこの実施形態では、ＰＷＭ５０２への入力電圧を変化させる手段が無いので、ＰＷＭは、オン対オフの一定比率で設定され、これがレンズ２００上の単一領域加熱素子２０２の加熱を一定の温度にすることができるようにすることになる。図６を参照すると、陽極端子５１０および陰極端子５１２を有するバッテリー電源５０５と、回路配線２１２、２１４と、ＰＷＭ５０２（信号５０３を発生する）と、保護眼鏡２００と、加熱素子２０２と、を有する、単一ＰＷＭ、単一領域曇り予防システム６００が示され、これは、一般的な切り換え手段がＭＯＳＦＥＴスイッチ６０２で置き換えられていることを除いて、システム５００と同一である。好ましくは、現在の発明とともにＭＯＳＦＥＴスイッチが、採用されるが、本発明の真の範囲および趣旨から逸脱することなく、リレー、パワートランジスタ、または他の現在既知のスイッチを含む他の切り換え手段が使用されてもよい。

電流調節手段（ＣＡＭ）
ここで、図７を参照すると、陽極端子５１０および陰極端子５１２を有するバッテリー電源５０５と、回路配線２１２、２１４と、ＰＷＭ５０２（信号５０３を発生する）と、ＭＯＳＦＥＴ６００と、保護眼鏡２００と、加熱素子２０２と、を有する、単一ＰＷＭ、単一領域曇り予防システム７００が示され、このシステムは、システム７００が、電流調節手段（ＣＡＭ）７０２をさらに備えていることを除いて、システム６００と同一である。本発明のこの実施形態では、ＣＡＭ７０２は、ポテンショメーターを有するデバイスとして示され、バッテリー最小使用電圧より低い内部基準電圧（ｖｒｅｆ）を有し、出力電圧（ＰＷＭへの入力電圧）を提供し、ＣＡＭからの出力電圧は、ポテンショメーターの設定に基づくゼロと基準電圧（ｖｒｅｆ）との間の何らかの電圧である。ＣＡＭ７０２に応答して、ＰＷＭ５０２は、ＣＡＭからの出力の結果として様々とすることができる、対応するパーセントのオンオフ信号を生成する。示され、かつ図１１と関連して以下にさらに記載される、デジタルロジックを使用する好ましいシステムでは、ソフトウェアは、ＰＷＭのデューティサイクルを直接変更するＭＯＲＥ（増加する）ボタン、およびＬＥＳＳ（減少する）ボタンに応答するＣＡＭを制御し、それによって中間的な電圧参照を必要とすることなく、加熱素子２０２に供給する電流の量を変更する。

ＣＡＭ７０２の出力電圧を搬送する出力ライン７０４が、ＣＡＭとＰＷＭ５０２との間に動作可能に接続される。ＰＷＭ５０２は、ＣＡＭ７０２からの出力電圧を、対応するデューティサイクルを有し、かつＰＷＭへの電圧の振幅に比例する信号へと変換する。したがって、ＰＷＭ５０２の出力のデューティサイクルは、ＣＡＭからＰＷＭへのゼロに近い入力電圧が、結果としてＰＷＭのゼロパーセントに近いオン／１００パーセントに近いオフのデューティサイクル出力をもたらすように、ＣＡＭ７０２からの電圧に関して変化する。対照的に、ＣＡＭ７０２からＰＷＭ５０２への電圧がＣＡＭの最大電圧（ｖｒｅｆ）に近い場合、結果としての１００パーセントに近いオン／ゼロパーセントに近いオフのＰＷＭのデューティサイクル出力が結果として得られることになる。さらに、そしてしたがって、ＣＡＭ７０２のＰＷＭ５０２への最小出力電圧と最大出力電圧との間のそれぞれの中間設定について、対応する中間のパーセントオン／パーセントオフのＰＷＭのデューティサイクル出力が結果として得られることになる。したがって、ＣＡＭ７０２は、ＰＷＭ５０２の様々な出力デューティサイクルを可能にする。

以下にさらに記載するように、図９に示すように、本発明の多重領域実施形態にも、ＣＡＭ７０２などの電流調節手段が使用されてもよい。

露点計算および自動化
ここで図８を参照すると、陽極端子５１０と陰極端子５１２とを有する電源５０５と、回路配線２１２、２１４と、ＰＷＭ５０２（信号５０３を発生する）と、ＭＯＳＦＥＴ６０２と、保護眼鏡またはレンズ２００と、加熱素子２０２とを有する、単一ＰＷＭ、単一領域曇り予防システム８００が示され、ここでシステムは、システム８００が手段８０２、好ましくは、露点を計算するためのマイクロコンピューター（露点計算器（ｄｅｗ ｐｏｉｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ：ＤＰＣ）、信号手段８０７、８０９を介してＤＰＣに動作可能に接続され、本発明の別の観点による温度センサー８０４および相対湿度センサー８０６をさらに含むことを除いてシステム７００と同一である。本発明のこの観点は、加熱素子２０２の近くの保護眼鏡２００とユーザーの眼との間に画定される空間内の環境条件の感知から取られる温度センサー８０４および相対湿度センサー８０６の入力に基づいて、ＣＡＭの調節の自動化を可能にする。

示すように、ＤＰＣ８０２はＣＡＭ７０２と、電流を増加する信号に対する電気的な信号手段８０３と電流を減少する信号に対する電気的な信号手段８０５とを介して、保護眼鏡２００によって画定される空間内の環境条件が変えられたときに、ＤＰＣがＣＡＭに信号を送るように、したがってシステム８００から加熱素子２０２に調節を要求するように、動作可能に接続される。システム８００が最初に開始するとき、ＤＰＣ８０２は、露点温度を計算し、これを実際の保護眼鏡２００によって画定される空間内の温度と比較し、ＣＡＭ７０２に適宜に信号を送る。ＤＰＣ８０２によって計算された露点温度が、保護眼鏡２００とユーザーの眼との間に画定される空間内の温度より高い場合、ＤＰＣ内のロジックはＣＡＭ７００に信号を送り、ＰＷＭ５０２へ出る電圧を増加し、これは今度はＰＷＭ出力のデューティサイクルを増加し、これは今度は、保護眼鏡２００および保護眼鏡とユーザーの眼との間の空間の温度を増加するように、加熱素子への電力を増加する。したがって、それに続く温度センサー８０４、相対湿度センサー８０６、およびＤＰＣ８０２による計算からのシステム８００へのセンサーの入力は、周囲の条件を変更するだけでなく、上述のシステム８００からの増加する要求からもたらされる温度変更もすべて反映することになる。さらにＤＰＣ８０２を介したシステム８００への調節が、以下の様式で一定の間隔でなされる。すなわち、保護眼鏡２００によって画定される空間内の温度が露点温度閾値より下に下がると、システム８００は、回路配線２１２、２１４を介して加熱素子２０２への電力を増加し、保護眼鏡２００によって画定される空間内の温度が露点温度閾値より上に上がると、システムは、回路配線を介した加熱素子への電力を低減する。上述の操作は、不必要な急速な切り換えを避けるために、システム８００の増加する状態と減少する状態との間で、典型的なサーモスタットで使用されるようなヒステリシスを採用する場合がある。

多重領域、多重ＰＷＭ実施形態
図３を参照すると、本発明の別の第２の実施形態の一部による、ユーザーの眼の周囲の覆いを少なくとも部分的に画定し、その上に抵抗膜加熱素子または部材３０２、３０４、３０６の複数の領域またはゾーンを有するように適合される保護眼鏡レンズまたは保護眼鏡３００が提供される。使用の間、ユーザーの右目の上に位置する膜加熱素子３０２は、膜の上縁に沿って位置付けられる母線３０８によって電源（図示せず）に接続され、膜と電源の端子へと導くリード線３１０との間に電気的に接続される。使用の間、ユーザーの鼻のすぐ上の、保護眼鏡レンズ３００の中央に位置する膜加熱素子３０４は、膜の上縁に沿って位置付けられ、膜と電源の端子へと導くリード線３１４との間に電気的に接続される母線３１２によって電源に接続される。使用の間、ユーザーの左目の上方に位置する膜加熱素子３０６は、膜の上縁に沿って位置付けられ、膜と電源の端子へと導くリード線３１８との間に電気的に接続される母線３１６によって電源に接続される。膜要素３０２、３０４、３０６のそれぞれの下縁に沿って位置付けられる母線３２０は、膜要素を電源の接地端子に相互接続する。

示すように、膜部材３０２、３０６の表面積は、膜部材３０４の表面積より大きく、これにより膜部材３０４の抵抗は、他の２つの膜部材の抵抗より小さい。したがって、レンズ３００全体にわたって均等な加熱を有するためには、膜部材３０４に他の２つの膜部材よりも少ない電流を印加するべきである。または、代替的には、膜部材の間の分割は、１若しくはそれ以上の膜部材に、その他の膜部材よりも多いまたは少ない独立した加熱を可能にすることになる。

図４を参照すると、本発明の第２の実施形態による保護眼鏡レンズ４００が提供される。保護眼鏡４００は、ユーザーの眼の前に覆いを少なくとも部分的に画定し、かつその上に複数の（図４には２４個が示される）抵抗加熱膜ゾーンまたは領域４０２Ａ〜Ｘが付着するように適合される。抵抗加熱膜は、本発明の真の範囲および趣旨から逸脱することなく、示されるより大きいまたはより小さい領域に分割されてもよいことが理解されるであろう。それぞれの抵抗膜領域４０２Ａ〜Ｘは、リード線および分離している母線４０４ａ〜ｘを介して電源の端子に接続される。それぞれの抵抗膜領域４０２Ａ〜Ｘの下縁に沿って位置する単一の母線４０６は、膜領域の下端のそれぞれを電源の接地端子に相互接続する。

本発明の曇り予防システムの抵抗膜領域は、好ましくは、保護眼鏡２００、３００、４００の内表面上に、イオンスパッタリングとして知られるプロセスによってポリカーボネートレンズ上に付着するが、本発明の真の範囲および趣旨から逸脱することなく、スプレーコーティングおよび当該技術分野において既知の他の方法、および材料とが使用されてもよい。母線は、レンズ２００、３００、４００上にスタンピング、接着剤裏張りによって付着され、または導電銀エポキシ母線の場合、ポリカーボネート基板に貼り付けられてもよい。ダイビングマスクの場合、抵抗膜および母線の、マスクの内側のガラス表面への取り付けが採用されてもよいが、好ましい代替案は、これらをマスク内のポリカーボネート基板の内側に貼り付けることになる。抵抗膜ヒーターおよび母線の様々な基板への貼り付けの方法およびシステムは、当該技術分野において既知である。それぞれの母線およびその対応する抵抗膜領域は、それぞれの縁の部分で重なるので、当該技術分野において既知のように、これらは、電源への、および電源からの電気を電導する。

多重領域実施形態でのＣＡＭおよびＤＰＣ
図３に示す本発明の多重領域実施形態での多数の抵抗膜領域３０２、３０４、３０６、および代替的には図４に示す本発明の多重領域実施形態での多数の領域４０２Ａ〜Ｘは、より幅広く様々な形状およびサイズの保護眼鏡３００、または代替的品４００のより均等な加熱を可能にし、多重領域、多重ＰＷＭ保護眼鏡曇り予防システムでは、図９および図１０に示すように、相応してより多数のパルス幅変調器（ＰＷＭｓ）、またはＰＷＭチャネルを必要とする。したがって、３チャネルのＰＷＭシステムが図９および図１０に示されるが、かかる複数の加熱素子領域に順応するように適当な数のＰＷＭチャネルを使用することによって、同様の数の抵抗加熱素子領域に順応するように、より少ないまたはより多いチャネルが提供されてもよいことが理解されるであろう。

図９および図１０に示すように、本発明の多重領域実施形態とともに、電流調節手段（ＣＡＭ）が、採用されてもよく、図１０に示すように、露点計算手段（ＤＰＣ）は、組み込まれてもよく、上述したように、それぞれの領域の自動式調節を可能にするように本発明の多重領域実施形態にも組込まれてもよい。ＣＡＭの場合には、ＣＡＭの単一の出力電圧は、以下にさらに記載されるように、領域プロファイル制御手段（ｒｅｇｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｎｓ：ＲＰＣ）によって受け入れられ、以下にさらに詳細に記載するように、その実施形態で、セレクタのユーザー調節に基づいてまたは自動化を可能にすることによってＰＷＭから出力される電流の変化を可能にするように、多重ＰＷＭｓのそれぞれに対して入力電圧を調節するように使用される。本発明の多重領域実施形態のＤＰＣは、上記の本発明の単一領域実施形態でのＤＰＣと同様に機能する。

平衡プロファイルおよびカスタムプロファイル
ここで図９を参照すると、多重ＰＷＭ、多重領域曇り予防システム９００が、陽極端子５１０'および陰極端子５１２'を有する電源５０５'と、回路配線２１２'、２１４'と、信号５０３ａ、５０３ｂ、および５０３ｃをチャネルａ、ｂ、およびｃ上にそれぞれ発生することが示される多重チャネルＰＷＭ５０２'と、ＣＡＭ７０２'と、複数のＭＯＳＦＥＴｓ６０２'と、多重チャネルＰＷＭのそれぞれのチャネルに対して１つずつのＭＯＳＦＥＴと、保護眼鏡またはレンズ３００と、加熱素子領域３０２、３０４、３０６と、を備えて示され、このシステムは、システム９００が、主として、それぞれ保護眼鏡３００または４００上の異なるサイズおよび形状の抵抗加熱膜領域（３０２、３０４、３０６、または代替的には、４０２Ａ〜Ｘ）に供給させる電力を平衡するために、領域プロファイルコントローラ９０２をさらに有することを除いて、上記の単一ＰＷＭシステムと同様である。

異なる形状の保護眼鏡レンズ３００、４００は、それぞれの領域の電気的な特性が適当に重み付けされるように、レンズの形状およびその個々の領域を反映する、対応する領域プロファイルを必要とすることになり、これによって、それぞれの領域に、他の領域とバランスを保つ適切な量の電力が保証される。したがって、領域プロファイルは、領域の形状（および結果として得られるその領域の電気抵抗）およびゴーグルの全体的な形状に結び付けられる。もし、レンズの形状を変更したければ、そのレンズに対する異なるプロファイルが必要となることになる。

領域の抵抗の計算
領域３０２、３０４、および３０６のそれぞれは、使用される抵抗性コーティングのタイプおよび領域の区域を考慮した式によって決定される計算された合計電気抵抗（Ｒｔ）を有し、式中Ｒｔは、領域の合計抵抗（単位オーム）であり、Ｒｉは、抵抗薄膜の平方インチあたりの抵抗（単位オーム）であり、Ｈは、領域の高さ（単位インチ）であり、Ｗは、領域の幅（単位インチ）である。Ｒｔは、以下の式を使用して計算されてもよい。

例えば、領域３０２および３０６を考えると、所与のＲｉは、１０オーム、Ｈは、３インチ、そしてＷは、３インチである。それぞれの領域３０２および３０６に対する合計抵抗（Ｒｔ）は、（１０×３）／３として計算することができ、これは１０オームとなる。ここで領域３０４を考えると、所与のＲｉは１０オーム、Ｈは２インチ、そしてＷは１．６インチであり、領域３０４の合計抵抗（Ｒｔ）は、（１０×１．６）／２として計算され、これは８オームとなる。したがって、所与の電圧に対して、３０４の合計抵抗が領域３０２、３０６より低いことに起因して、領域３０４では領域３０２および３０６より多くの電力が消費されることになり、以下にさらに実証するように、領域３０４にホットスポットを生じることになる。

領域の電力密度を計算する
それぞれの領域３０２、３０４、３０６は、式によって決定される、計算された電力密度（Ｐｄ）を有し、これは領域に印加される有効電圧ボルト（Ｅ）、抵抗薄膜平方インチあたりの抵抗（単位オーム）（Ｒｉ）、および領域の幅（単位インチ）（Ｗ）を考慮する。Ｐｄは、以下の式を使用して計算してもよい。

例えば、領域３０２および３０６を考えると、それぞれの領域に対する動作電圧を１０ボルトと仮定して、Ｐｄは、１０^２／（１０×３^２）＝１．１１ワット／平方インチとなる。領域３０４を考えると、同じ１０ボルトの動作電圧を仮定して、領域３０４のＰｄは、１０^２／（１０×２^２）＝２．５ワット／平方インチとなる。これらの計算は、すべての領域に対して等しい有効電圧を仮定すると、中央領域３０４は外側領域３０２および３０６より高温になるであろうことを示す。

領域プロファイル比例制御の決定
上述の、ユーザーの鼻の上方の、決定されたホットスポットを仮定すると、領域の比例的な平衡が望ましい。領域３０２および３０６に１０ボルトの電力を与えるときに、領域３０２および３０６と同一の電力レベル出力を提供する、かかる平衡は、領域３０４に対する適当な電圧レベルの決定を必要とする。上記で、式によると、

そして、Ｅについて解くと、

そして、既知の値を入れると、Ｅは次式のようになり、

したがって、領域３０２および３０６で使用されるものと同一の材料の幅および高さに基づくと、等価の電力密度を生成するためには、領域３０４は、領域３０２および３０４に印加される電圧の０．６６６倍（すなわち６６．６％）の電圧が必要になることになる。この結果は、６．６６^２／（１０×２^２）のように、領域３０４に対して電力密度（Ｐｄ）を再計算することによって確認され、これは１．１１ワット／平方インチとなる。

これらの計算を、チャネルａおよびｃ上のＣＡＭ７０２'によって生成された基準出力電圧に戻って適用することによって、領域３０２および３０６にそれぞれ供給され、これはまた、チャネルａおよびｂに印加される値と比較して、チャネルｂ上の基準出力電圧の６６．６％の減少も必要とする。アナログ回路の場合、この比例制御は、当業者によって理解されるように、抵抗ネットワークの使用によって達成される場合がある。デジタル実施の場合、当業者には明らかであるように、値がデータ表から取り上げられ、結果として得られる電力レベルは、マイクロコンピューターまたは等価デジタル回路を使用して計算され、かつＰＷＭチャネルに直接印加される。

形状または領域に整合した領域プロファイル
したがって、すべての領域の電力密度を平衡するためには、より大きい領域が印加される有効電圧の１００％を受けたとき、より小さい領域は、比例的に小さいパーセントの印加される有効電圧を受けるべきであることを理解するべきである。特定の形作られたゴーグルに対する具体的な実施例が提供されているが、異なる形状のレンズ領域が、同様の計算および平衡プロファイルの決定を必要とすることが理解されるであろう。弯曲した縁部、または不規則な形状の領域の場合、領域面積の決定は、上述の計算での使用のための領域面積の決定のために、既知の数学的な方法の適用を必要とする場合がある。

平衡したカスタムプロファイル
前述の実施例の結果は、平衡するプロファイルを開示する。より詳細には、これらの結果から、具体的なゴーグル上の異なるサイズの領域を同じ電力密度に電力供給するために必要なアナログまたはデジタル比例入力電圧が得らえる。

領域カスタムプロファイルスイッチおよび自動化
ここで図１０を参照すると、システム９００と同様な、多重ＰＷＭ、多重領域曇り予防システム１０００が、陽極端子５１０'および陰極端子５１２'を有する電源５０５'と、回路配線２１２'、２１４'と、信号５０３ａ、５０３ｂ、および５０３ｃをチャネルａ、ｂ、およびｃ上にそれぞれ発生することが示される多重チャネルＰＷＭ５０２'と、ＣＡＭ７０２'と、複数のＭＯＳＦＥＴｓ６０２'と、多重チャネルＰＷＭのそれぞれのチャネルに対して１つずつのＭＯＳＦＥＴと、保護眼鏡またはレンズ３００と、加熱素子領域３０２、３０４、３０６と、を備えて示される。システム１０００は、システム１０００では、それぞれ保護眼鏡３００または４００上の異なるサイズにされかつ形状にされた抵抗加熱膜領域（３０２、３０４、３０６、または代替的には４０２Ａ〜Ｘ）に対して以下にさらに記載されるように、ＲＣＰ９０２が、ユーザーが平衡したプロファイルを選択することを可能にするユーザー選択可能な領域プロファイル制御スイッチ１００２、またはカスタマイズした電力供給のためのいくつかのカスタムプロファイルのうちの１つ、をさらに有する点でシステム９００とは異なる。

カスタムプロファイルは、特定の意図する目的のために、１若しくはそれ以上の領域３０２、３０４、３０６、または代替的には４０２Ａ〜Ｘを、意図的に他の領域より高温または低温にすることができる、所望の電力密度パターンを達成するために必要な、特定の抵抗膜領域に対する既定の比例入力電圧を可能にするように使用されてもよい。ＤＰＣ８０２'およびセンサー８０４'、８０６'とともに、ＣＡＭ７０２'は、領域３０２、３０４、３０６、または代替的には領域４０２Ａ〜Ｘのそれぞれに対する、隅から隅まで冷たいのと隅から隅まで熱いのとの間の全体的な自動変動性を提供し、かつ全体的な調節によりどれだけの電力を領域のそれぞれに比例的に印加するのかを知るために、プロファイルを認識するのがＲＰＣ９０２'の仕事である。例えば、所与の露点計算のために、ＣＡＭ７０２'は、全体的な電力の５０％の印加またはデューティサイクルに設定されてもよく、ＲＰＣは、特定の所定のプロファイルにより、５０％調節を、最大の領域３０２、３０４、３０６（または代替的には４０２Ａ〜Ｘ）に対して出力し、比例的により小さい出力をより小さい領域に対して出力する。

カスタムプロファイルの実施例は、スノーボーダーのためのプロファイルに関与する場合があり、ライダーが通常どちらの足を下り坂に向けるかに応じて、その側の曇りを防止するためまたは氷で覆われるのを減少するために、ゴーグルレンズの一方の側に追加的な加熱を必要とする場合があり、または別の例として、特定のレンズまたはゴーグルの形状および構成が、曇りまたは氷で覆われるのを防止するために、ゴーグルの縁部において追加的な加熱を必要とする場合がある。代替的には、さらに、雨の日、雪の日、晴れた日、またはダイビングマスクに対して異なる深さおよび水温、等々などの特定の気象条件に対しては、カスタム設定を提供するのが望ましいことになる。カスタムプロファイリングは、カスタムプロファイルスイッチ１００２によってユーザー選択可能であってもよい。

図１０に示す、多重ＰＷＭ、多重領域曇り予防システム１０００は、さらに、システム１０００の自動式制御のために、信号手段８０７'、８０９'を介してＤＰＣに動作可能に接続される、露点８０２'を計算するための（露点計算器、すなわちＤＰＣとしても知られる）手段、温度センサー８０４'、および相対湿度センサー８０６'も有する。ＤＰＣ８０２'およびセンサー８０４'、８０６'は、同一の目的のためであり、本発明の第１の実施形態と関連して上に示され、かつＤＰＣ８０２'からの信号が、ＰＷＭ５０２'に対して複数の信号ラインａ、ｂ、ｃのためにマスター制御を提供するように、ＣＡＭおよびＲＰＣによって使用されることを除いて、記載されたＤＰＣ８０２およびセンサー８０４、８０６と同様に機能する。

前述から、露点計算、自動化、および電流調節手段などの本発明の態様の多くは、本発明の第１の実施形態または第２の実施形態のいずれかに採用される場合があることが見られるが、ＲＰＣは、主として保護眼鏡上の複数の領域を採用する本発明の第２の実施形態に適合される。

システム概要
好ましくは、本発明の何れかの実施形態のＰＷＭｓ、および露点計算、プロファイル表ルックアップ、可変電流調節機構、切り換え手段、および同様のものなどの、関連する機能は、マイクロコンピューターによって好ましくは達成されるが、これらの機能のいずれかは、本発明の真の範囲および趣旨から逸脱することなく、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、状態機械、アナログ回路、または他のデジタルロジックなどの他の技術によって実施されてもよい。

図１１を参照すると、多重チャネルＰＷＭ、多重領域曇り予防システム１１００のデジタル版である、好ましい実施形態が提供される。システム１１００は、再充電可能バッテリー１１０２などの電源と、オン／オフスイッチ１１０４と、加熱制御スイッチ１１０６と、プロファイルセレクタ１１０８と、充電器ジャック１１１０とを有する。充電器ジャック１１１０は、当該技術分野において既知のミニＵＳＢ充電器ジャックまたは他の適切な充電システムを備えてもよい。システム１１００は、好ましくは、選択された電力レベルを示すための棒グラフとして構成される複数のＬＥＤｓを有する、電力レベルインジケーター表示１１１２、および好ましくは、残っているバッテリー寿命を示すための棒グラフとして構成される複数のＬＥＤｓを有するバッテリー寿命インジケーター表示１１１４をさらに有する。システム１１００は、その上に複数の薄膜加熱素子１１１８、１１２０、１１２２を付着する保護眼鏡１１１６をさらに有する。保護眼鏡１１１６は、ユーザーの眼の前に、少なくとも部分的な覆いを画定するように適合される。温度センサー１１２４および相対湿度センサー１１２６は、露点温度の計算を助けるために、保護眼鏡１１１６によって画定される部分的な覆いの中に位置付けられる。

システム１１００は、さらに好ましくは、マイクロエレクトロニクスの技術分野において既知の、好ましくは、ＰＷＭロジック、他のプログラマブルロジック、およびいくつかのの組み合わせＲＡＭ／ＲＯＭ／フラッシュメモリー１１３０をさらに有する低電力マイクロコントローラー１１２８を有する。マイクロコンピューターコントローラ１１２８は、バッテリー充電器回路１１３２に動作可能に接続される。バッテリー充電器回路１１３２は、バッテリー充電器ジャック１１１０および再充電可能バッテリー１１０２に接続される。バッテリー充電器回路１１３２は、必要とするとき、充電器ジャック１１１０から再充電可能バッテリーへの充電を経路設定し、バッテリーが完全充電されたとき、充電器をオフにし、バッテリーから接続を外し、マイクロコントローラー１１２８にバッテリーレベルを報告することを含む、主として再充電可能バッテリー１１０２の保守する義務がある。システム１１００は、バッテリー寿命インジケーター表示ロジック１１３４をさらに備え、これによって、上記したように、マイクロコントローラー１１２８がバッテリーレベル情報をバッテリー充電器回路から受け取ったとき、ユーザーが要求すると、または他の方法で、マイクロコントローラーは、バッテリー寿命をインジケーター表示ロジックに信号を送ってもよい。バッテリー寿命インジケーター表示ロジック１１３４は、マイクロコントローラー１１２８から受け取った信号を、バッテリー寿命インジケーター表示１１１４を駆動するために必要なロジックに変換する。バッテリー寿命インジケーター表示ロジック１１３４は、最新の値を表示上に保持し、マイクロコンピューターを他の課題に従事するために開放するラッチを含んでもよい。

システム１１００は、複数のドライバーチャネル１１３８、１１４０、１１４２を備え、それぞれのチャネルが、それぞれ領域１１１８、１１２０、１１２２などの薄膜加熱素子領域またはゾーンに対応する、保護眼鏡１１３６をさらに有する。マイクロコントローラー１１２８の主要な義務は、加熱駆動部１１３６および関連するチャネル１１３８、１１４０、１１４２の動作を、バッテリー寿命を保存しながら、曇りを除去および防止するために最適、かつ好ましくは、平衡したレベルで保持することである。マイクロコントローラー１１２８は、手動加熱制御モード、または自動加熱制御モードで動作してもよい。手動加熱制御モードでは、より多いまたはより少ない加熱のスイッチ１１０６からの入力に応答して、マイクロコントローラー１１２８が、マイクロコントローラーメモリー１１３０に収容された所定のプロファイルに従って、保護眼鏡加熱駆動部１１３６への電力を調節し、これは、電力密度平衡を提供するために、それぞれの組み込まれた加熱素子１１１８、１１２０、１１２２のサイズ、形状、および電気抵抗に一致する様式で、それぞれの個々のＰＷＭチャネル上のデューティサイクル信号を制御する。

電力密度平衡以外のいくつかの他のカスタムプロファイルが所望である状況では、プロファイル選択スイッチ１１０８からの入力に応答し、これらのシステム１１００は、これもマイクロコントローラーメモリー１１３０内に保存されている、カスタムプロファイルを係合してもよく、結果として、カスタム電力密度プロファイルの加熱駆動部１１３６への適用をもたらし、結果として保護眼鏡１１１６の所望の部分は、別の部分よりも多くの電力を受ける。

これらのシステム１１００は、温度センサー１１２４および相対湿度センサー１１２６から露点温度を計算する、露点計算器（ＤＰＣ）１１４４をさらに有する。システム１１００の加熱レベルの自動モード平衡の間、システムは、ＤＰＣ１１４４からの計算された露点により領域に対する加熱を調節する。システム１１００が最初に開始したとき、ＤＰＣ１１４４は、露点温度を計算し、これを保護眼鏡１１１６によって画定される空間内の実際の温度と比較し、マイクロコントローラー１１２８に適宜に信号を発する。ＤＰＣ１１４４によって計算された露点温度が、保護眼鏡１１１６とユーザーの眼との間に画定される空間内の温度より高い場合、マイクロコントローラー内のロジックが、保護眼鏡１１１６および保護眼鏡とユーザーの眼との間の空間の温度を増加するように作用するプロファイルにより、ＰＷＭチャネルのデューティサイクルを増加するように保護眼鏡加熱駆動部１１３６に信号を発信する。したがって、それに続く、温度センサー１１２４、相対湿度センサー１１２６、およびマイクロコントローラー１１２８による計算からのＤＰＣ１１４４へのセンサー入力は、周囲条件を変更するだけでなく、システム１１００からの上述の増加要求からの結果としての温度の変更も同様に、すべて反映することになる。さらにＤＰＣ１１４４を介したシステム１１００への調節は、一定の間隔で、以下の様式で、マイクロコントローラー１１２８によってなされる。すなわち、保護眼鏡１１１６によって画定される空間内の温度が露点温度閾値より下に下がると、システム１１００は、ＰＷＭチャネル１１３８、１１４０、１１４２を介して、加熱素子１１１８、１１２０、１１２２への電力を増加し、保護眼鏡によって画定される空間内の温度が露点温度閾値より上に上がると、システムは、ＰＷＭチャネルを介して加熱素子への電力を低減する。上述の操作は、不必要な急速な切り換えを避けるために、システム１１００の増加する状態と減少する状態との間で、典型的なサーモスタットで使用されるようなヒステリシスを採用する場合がある。

システム１１００の手動操作モードおよび自動操作モードの両方において、ユーザーがシステムの加熱素子に供給される電力レベルの通知を受けるのが好ましい。これは、手動モードで、所定のレベルで、電力レベル表示からの目視によるフィードバックにより、ユーザーが電力を設定する場合があるとき、特に有用である。より多い／より少ない加熱のスイッチ１１０６からの手動変更に応答して、および／または一定間隔で、マイクロコントローラー１１２８は、メモリー１１３０から加熱駆動部１１３６に供給される現在の動作電力レベルを決定し、電力レベル信号を電力レベル表示ロジック１１４６に送り、これは今度はマイクロコントローラー１１２８から受け取った信号を、電力レベルインジケーター表示１１１２を駆動するために必要なロジックに変換する。電力レベルインジケーター表示ロジック１１４６は、表示上の最新の値を保持し、マイクロコンピューターを他の課題に従事するために開放するためのラッチを含む場合がある。

本発明の好ましい実施形態が示され、かつ記述されてきたが、そのより広い態様の中で、この発明から逸脱することなく、数多くの変更および改良がなされてもよいことが、当業者には明らかであろう。例えば、当業者は、特許請求された本発明の真の趣旨から逸脱することなく、本発明の様々な実施形態の様々な構成要素を入れ替えてもよいことが理解されるであろう。したがって、例として、システム１１００は発明の目的を達成する好ましい方法を開示するが、その目的を達成するために、発明の真の範囲および趣旨を逸脱することなく、当業者によってマイクロコントローラーおよび／またはマイクロコントローラーの他の組合せが使用されてもよいことが理解されるであろうことが理解されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲の中に包含される、すべてのかかる変更および改良を包含することが意図される。

Claims (12)

1. 保護眼鏡結露防止システムであって、
   １若しくはそれ以上のサイズの複数の領域に分割可能な表面積を有する不規則な形状の保護眼鏡であって、前記分割可能な表面積により当該保護眼鏡を領域ごとに加熱することが容易になるものであり、ユーザーの眼を保護し、当該ユーザーの眼と当該保護眼鏡との間に少なくとも部分的に包囲される空間を画定するように構成されているものである、前記保護眼鏡と、
   電源と、
   複数のパルス幅変調器であって、各前記パルス幅変調器は前記電源に動作可能に接続されるものである、前記パルス幅変調器と、
   複数の切り換え手段であって、各前記切り換え手段は対応するパルス幅変調器に応答するものである、前記切り換え手段と、
   前記保護眼鏡上の複数の加熱素子であって、各前記加熱素子は前記保護眼鏡の対応するサイズ設定された領域に延長するものである、前記加熱素子と、
   複数の回路であって、各前記回路は、前記パルス幅変調器のうちの１つを対応する前記切り換え手段のうちの１つ、および前記対応する加熱素子のうちの１つと相互接続し、各前記パルス幅変調器は対応する加熱素子に所定量の電流を提供するためのデューティサイクルを生成するものであり、これにより、前記保護眼鏡の各領域の電力出力が前記保護眼鏡の前記領域に対する所望の出力に対応するようになるものである、前記回路と、
   を有する、保護眼鏡結露防止システム。
2. 請求項１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、前記保護眼鏡の各領域の前記電力出力は、それぞれの領域のサイズにかかわらず、前記領域にわたって実質的に等しく、かつ均等に配分されるものである保護眼鏡結露防止システム。
3. 請求項１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、前記複数のパルス幅変調器は、前記複数のパルス幅変調器に対応する複数の様々な内部パルス幅変調器機能を同時に実行する能力を有するマイクロコンピューターを備え、前記マイクロコンピューターは前記内部パルス幅変調器機能を前記複数の回路と相互接続するための複数のＩ／Ｏポートを有するものである保護眼鏡結露防止システム。
4. 請求項３記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、各前記切り換え手段は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタを有するものである保護眼鏡結露防止システム。
5. 請求項１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、さらに、
   前記複数のパルス幅変調器に動作可能に接続される少なくとも１つの電流調節手段を有し、当該電流調節手段は、前記複数のパルス幅変調器を介して前記電源のデューティサイクルを変化させ、それにより各前記対応する加熱素子に供給される前記電流の量を変化させものである保護眼鏡結露防止システム。
6. 請求項５記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、さらに、
   可変電流調節機構の単独の調整を可能にする領域プロファイルロジックを有し、当該ロジックにより、各領域の他の領域に対する比例調節が行われるものである保護眼鏡結露防止システム。
7. 請求項５記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、さらに、
   周囲温度および相対湿度を測定するための手段と、露点を計算する手段とを有し、前記露点を計算するための手段は前記電流調節手段と動作可能に接続されており、これにより、前記電流調節手段は、前記保護眼鏡によって画定される前記空間内の温度が前記露点温度閾値より低下したとき前記複数の電気的回路に対する電力を増加させ、前記保護眼鏡によって画定される前記空間内の温度が前記露点温度閾値より上昇したとき前記複数の電気的回路に対する電力を減少させるものである保護眼鏡結露防止システム。
8. 請求項１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、当該システムは、スポーツゴーグルに使用されるように構成されているものである保護眼鏡結露防止システム。
9. 請求項１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、当該システムは、ダイビングマスクに使用されるように構成されているものである保護眼鏡結露防止システム。
10. 請求項１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、当該システムは、保護眼鏡に使用されるように構成されているものである保護眼鏡結露防止システム。
11. 保護眼鏡結露防止システムであって、
    ユーザーの眼を保護する保護眼鏡であって、当該ユーザーの眼と当該保護眼鏡との間に少なくとも部分的に包囲される空間を画定するように構成され、少なくとも１つの領域に分割可能な表面積を有し、これにより、前記保護眼鏡を領域ごとに所望の温度に加熱することが容易になるものである、前記保護眼鏡と、
    電源と、
    少なくとも１つのパルス幅変調器と、
    前記保護眼鏡の領域ごとの加熱を容易にする少なくとも１つの加熱素子であって、当該加熱素子は、前記少なくとも１つの領域に対応するように当該領域上に配置され、かつ前記少なくとも１つのパルス幅変調器に対応するものである、前記加熱素子と、
    前記保護眼鏡を加熱するために、前記電源、前記少なくとも１つのパルス幅変調器、および前記少なくとも１つの対応する加熱素子を相互接続する少なくとも１つの回路であって、前記少なくとも１つのパルス幅変調器は、電流を制御して前記少なくとも１つの加熱素子の領域の温度を動作環境において予測される露点より高い温度を維持するものである、前記少なくとも１つの回路と、
    相対湿度センサーおよび温度センサーであって、各センサーは前記保護眼鏡によって画定された前記空間内に配置されるものである、前記センサーと、
    前記相対湿度センサーおよび前記温度センサーに動作可能に接続され、露点温度を定期的に計算する手段と
    を有し、
    前記少なくとも１つのパルス幅変調器は、前記定期的に露点温度を計算する手段に応答して前記少なくとも１つの加熱素子を制御するものであり、それにより、前記少なくとも１つの加熱素子は露点より上の温度に維持され、経時的に生じる曇りが確実に防止されるものである
    保護眼鏡結露防止システム。
12. 請求項１１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、さらに、
    複数の所定のデータプロファイルと、対応する選択手段とを有し、これにより、ユーザーにより選択された前記データプロファイルのうちの１つに従って、前記保護眼鏡の各領域の制御を可能にするものである保護眼鏡結露防止システム。

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