JP5344346B2

JP5344346B2 - 防曇レンズ類及び眼用保護具

Info

Publication number: JP5344346B2
Application number: JP2009274968A
Authority: JP
Inventors: 公男松本; 仁大山口; 圭史吉川
Original assignee: Yamamoto Kogaku Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Kogaku Co Ltd
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: US9015868B2; EP2336819A2; US20110126345A1; JP2011118127A; EP2336819B1; KR20110063305A; EP2336819A3; CN102087424B; CN102087424A; KR101857804B1

Description

この発明は、近眼鏡、老眼鏡、サングラス等のレンズ、スキー用ゴーグル、オートバイ用ゴーグル等のレンズ、スポーツ用ヘルメット、作業用ヘルメット等の眼用保護のためのシールドなどの防曇レンズ類、及びこの防曇レンズ類を装着した眼鏡、サングラス、ゴーグル、ヘルメット用シールド装置などの眼用保護具に関するものである。

眼鏡用のレンズなどにおける曇りは、着用者の顔面より発生する熱気により、顔面と対向するレンズ内面の間の空気温度と、レンズ外面に接する外界の空気温度との差によって、レンズ内面側の空気中の水分がレンズ内面に凝結することによって生ずる。

そこで、眼鏡用のレンズの表面に酸化錫、酸化インジウム等の透明導電膜を設け、この透明導電膜の上下縁に電極を固着し、これら電極の表面に電極保護板を固着し、上下電極にそれぞれ電力供給線を接続して、電源から電力供給し、透明導電膜に通電することにより、レンズ温度を上昇させ、前記レンズ内面に凝結する水分を乾燥させて、眼鏡用のレンズの曇りの発生を防止していた。

しかしながら、このような眼鏡用のレンズの構成を、スキーやオートバイ用のゴーグルレンズやスポーツ用のヘルメットのシールドに実施すると、滑走や走行中の高スピードによりレンズやシールドの外面に接する外界温度が非常に低くなるため、着用者の顔面とレンズやシールドの間の温度差が激しいため、レンズやシールドの温度を上昇させるのに多くの電力が必要となり、電力が無駄に消耗されてしまうと共に、電源が大きくなって携帯に不便であるという問題点を有していた。

そのため、スキーやオートバイ用のゴーグルレンズやスポーツ用のヘルメットのシールドの防曇に適した構造として、例えば特許文献１に記載されたものが存在する。

この特許文献１に記載されたものは、図９に示したように、レンズ１１の表面全体に透明導電膜１２を装着し、この透明導電膜１２の表面上下縁に線状の電極１３と電極保護板１４をこの順序で固着し、この上下電極１３又は上下電極保護板１４にそれぞれ電力供給線１５の一端を固定し、この電力供給線１５の他端を電源のスイッチに連結する構成としている。この構成において、弾力と耐寒耐熱性を保有する材料で作られたスペーサー１６と、このスペーサー１６の他方面に別体レンズ１７とをこの順序で前記透明導電膜１２側に固着して、この透明導電膜１２と別体レンズ１７との間に密閉された空室１８を設けてなるものとしている。

しかしながら、このようにしたスキーやオートバイ用のゴーグルレンズやスポーツ用のヘルメットのシールドであっても、レンズやシールドの中央部の領域では相対的に温度が低くなり、レンズやシールドの両側部の領域では相対的に温度が高くなり、これらの領域で温度差が生じていた。

このような温度差が生じるのは、電気抵抗となる透明導電膜の各部において線状電極間の離間距離に違いがあるためである。すなわち、レンズやシールドの両側部の領域では線状電極間の離間距離が短いため電気抵抗が小さく電流が流れ易いので発熱量が相対的に大きくなり、またレンズやシールドの中央部の領域では線状電極間の離間距離が長いため電気抵抗が大きく電流が流れにくいので発熱量が相対的に小さくなる。

ヘルメット着用者の視界を確保するためには、まず温度を上昇させてレンズやシールドの中央部の曇りを防止する必要がある。しかし、中央部の領域の温度を防曇に必要な程度にまで上昇させるための電流を流すと、両側部の領域にはそれ以上の電流が流れることになり、電力が無駄に消費されるといった弊害が生じる。特に、ヘルメット用のシールドのようにバッテリーを電源とする構造のものにおいては、防曇用ヒータの使用可能時間が大幅に制限されるといった問題がある。

そこで、このような問題に対処したヘルメット用のシールドとして、例えば特許文献２に記載されたものが存在する。

この特許文献２に記載されたものは、図１０に示したように、シールド２１を加熱する透明導電膜２２各部における通電方向（上下方向）の長さの違いに応じ、線状電極２３、２４の各々を３つの分割線状電極２３ａ〜２３ｃと２４ａ〜２４ｃに分割している。そして、これらの分割線状電極を利用し、シールド２１の両側部の領域２５に位置する透明導電膜２２の部分と中央部の領域２６に位置する透明導電膜２２の部分に供給する電力を調整し、各部の発熱量が略同一あるいは中央部の領域２６の発熱量が僅かに多めになるように調整するものとしている。

特開昭５０ー１４７１９２号公報特開２００２−２３７３７１号公報

しかしながら、特許文献２に記載されたヘルメット用のシールドでは、透明導電膜２２に供給する電力を調整するために、上下に分割された線状電極２３ａ〜２３ｃ、２４ａ〜２４ｃと電源との間に、複数の出力電圧を有する定電圧回路を設けたり、電力調整用のコントローラを配備しなければならず、構造が複雑になると共に、製品単価が高くなってしまうという問題点を有していた。

さらに、特許文献２に記載されたヘルメット用のシールドでは、透明導電膜２２に電力を供給するために、上下に分割された各線状電極２３ａ〜２３ｃ、２４ａ〜２４ｃにそれぞれ電力供給線２７ａ〜２７ｄを接続しなければならず、これら複数本の電力供給線２７ａ〜２７ｄの配線が複雑になり、故障し易く、メンテナンスがし難いという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来の問題点を解決することをその課題としており、透明導電膜に供給する電力を調整しなくても、レンズやシールドの各領域において、温度差を生じることなく、電力が無駄に消費されるといった弊害が生じることなく、バッテリーを電源とする構造のものにおいても、使用可能時間が大幅に改善された防曇レンズ類及び眼用保護具を提供することを目的としてなされたものである。

さらに、この発明は、透明導電膜に電力を供給するために、線状電極に電力供給線を接続する構造を簡単なものにし、故障し難く、メンテナンスが容易な防曇レンズ類及び眼用保護具を提供することを目的としてなされたものである。

そのため、この発明の防曇レンズ類は、レンズ又はシールドの一方の面に透明導電膜を成膜し、レンズ又はシールドのその面の上下部に線状電極を配設したものとし、レンズ又はシールドの中央部及び両側部の各部において、前記上下部の線状電極間の離間距離を略均一になるようにし、前記レンズ又はシールドの両側端に絶縁部を有するものとし、この絶縁部において前記線状電極のそれぞれの両端部を、電力供給線にそれぞれ接続し、前記線状電極のそれぞれの両端部を接続端子とすると共に、前記電力供給線のそれぞれの両端部を接続端子とし、レンズ又はシールドの両端部において、前記線状電極のそれぞれの一端部どうしを近設させ、これら線状電極のそれぞれの両端部の接続端子と、前記電力供給線のそれぞれの両端部の接続端子を圧着したものとしている。

また、この発明の防曇レンズ類は、前記絶縁部を、透明導電膜の非成膜部としたものとしている。

さらに、この発明の防曇レンズ類は、前記レンズ又はシールドの透明導電膜が成膜された側に、別体のレンズ又はシールドを貼り合わせて、この透明導電膜と別体のレンズ又はシールドとの間に密閉された空室を設けたものとしている。

そして、この発明の眼用保護具は、これら防曇レンズ類を装着したものとしている。

この発明は、以上に述べたように構成されているので、透明導電膜に供給する電力を調整しなくても、レンズやシールドの各領域において、温度差を生じることなく、電力が無駄に消費されるといった弊害が生じることなく、バッテリーを電源とする構造のものにおいても、使用可能時間が大幅に改善されるものとなった。

さらに、この発明は、線状電極に電力供給線を接続する構造が簡単なものになり、故障し難く、メンテナンスが容易なものとなった。

この発明の防曇レンズ類において、レンズ又はシールドの一方の面に透明導電膜を成膜した状態の一例を示す説明図である。この発明の防曇レンズ類において、レンズ又はシールドの一方の面に透明導電膜を成膜した状態の他の例を示す説明図である。この発明の防曇レンズ類において、透明導電膜を成膜したレンズ又はシールドのその成膜面に線状電極を配設した状態の一例を示す説明図である。この発明の防曇レンズ類において、透明導電膜を成膜したレンズ又はシールドのその成膜面に線状電極を配設した状態の他の例を示す説明図である。この発明の防曇レンズ類の分解斜視図である。この発明の防曇レンズ類を二重レンズにした場合の背面図である。この発明の眼用保護具として示したスキー用ゴーグルのゴーグル本体の正面図である。この発明の防曇レンズ類の動作時間、二重レンズの内側レンズの内面温度の変化を示す図である。従来の防曇レンズ類を適用したスキー用ゴーグルのゴーグル本体の要部断面図である。従来の防曇レンズ類を適用したバイク用ヘルメットのシールドの外観を示す説明図である。

以下、この発明の防曇レンズ類を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜５は、この発明の防曇レンズ類としたスキー用ゴーグルのレンズ１を示しており、このレンズ１の一方の面には、両側端に絶縁部Ｓを有するものとして、透明導電膜２を成膜している。透明導電膜２を成膜するには、スパッタリングなどを用いるが、このとき両側端をマスキングすることにより、絶縁部Ｓを有するものとしている。なお、前記レンズ１のもう一方の面には、必要に応じて防曇コーティング（図示せず）が施されている。

そして、前記レンズ１の透明導電膜２を成膜した面の上下部にそれぞれ線状電極３を配設し、線状電極３のそれぞれの両端部を、前記絶縁部２において電力供給線４にそれぞれ接続したものとしている。

さらに、この発明において、前記線状電極３は、導電性ペーストからなるものとし、この導電性ペーストをレンズ１の中央部及び両側部の各部において、透明導電膜２の面上で上下の線状電極３間の離間距離を略均一になるように配設したものとしている。

また、この発明では、前記レンズ１の透明導電膜２が成膜された側に、別体のレンズ５を貼り合わせて二重レンズとし、この透明導電膜２と別体のレンズ５との間に密閉された空室を設けたものとすることができる。

レンズ１は、基材としてポリカーボネート等の荷重たわみ温度（ＡＳＴＭ−Ｄ６４８法）が８０℃以上である透明樹脂が用いられる。なお、レンズ１に代えてシールド（図示せず）とした場合にも、同様の基材が用いられる。

透明導電膜２は、ＩＴＯ（酸化インジウム／酸化錫）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩＺＯ（酸化インジウム／酸化亜鉛）、ＡＺＯ（酸化亜鉛／酸化アルミニウム）、ＧＺＯ（酸化亜鉛／酸化ガリウム）、Ａｕ（金）などが用いられ、前記スパッタリング以外にも、蒸着、印刷塗布などによってコーティングすることができるが、特に、ＩＴＯを用いて、スパッタリングコートするのが、表面抵抗値、透過率の点などからが望ましい。ＩＴＯを用いた場合には、表面抵抗値を５０Ω／ｃｍ^２以下、薄膜の厚さを１００ｎｍ以上、可視光線透過率を６０％以上にすることができる。

絶縁部Ｓは、レンズ１の一方の面の両側端において、図１に示したように、その全面を透明導電膜２の非成膜部としたものとするのが、絶縁部Ｓを形成し易かったり、線状電極３と電力供給線４の接続がし易かったりして好ましいが、図２に示したように、非成膜部を介して透明導電膜２を少なくとも左右上下に分断するようにしたものとしてもよい。なお、絶縁部Ｓを、透明導電膜２を左右上下に分断するようにした場合には、後に述べる線状電極３への電力供給線４の接続は、レンズ１の上部に配設した線状電極３の両端部は、透明導電膜２の左右の上に分断された部分で行い、レンズ１の下部に配設した線状電極３の両端部は、透明導電膜２の左右の下に分断された部分で行うようにしている。

線状電極３は、金、銀、銅、ニッケル、カーボンなどの導電性ペーストからなるものとしているが、銀ペーストとするのが低温硬化性の点などから望ましい。この導電ペーストは、シルク印刷することにより、透明導電膜２の面上で上下の線状電極３間の離間距離を略均一になるように配設している。線状電極３間の離間距離を略均一になるように導電ペーストを配設するには、図３に示したように、線幅に１〜２０ｍｍまでの変化を持たせ、視界幅を調整したものとしても、図４に示したように、線幅を１〜３ｍｍの一定幅とし、視界幅を調整したものとしてもよい。なお、線幅が１ｍｍ未満になると抵抗が高くなり、発熱体となってしまうので好ましくない。

さらに、線状電極３は、それぞれの両端を丸端子などの接続端子３ａとすると共に、レンズ１の両側端の絶縁部Ｓにおいて、それぞれの接続端子３ａどうしを接近させており、この接近させた接続端子３ａをそれぞれの電力供給線４に接続している。

電力供給線４は、図５に示したように、それぞれの両端を丸端子などの接続端子４ａとし、両面メタルマスクされた基板６に金属カシメ体７ａを通し、この金属カシメ体７ａをレンズ１に形成した止穴１ａに差し込み、線状電極３のそれぞれの両端の接続端子３ａと、電力供給線４のそれぞれの両端の接続端子４ａとを金属カシメ体７ａと受体７ｂとでカシメ圧着し、この圧着部を保護シール８で被ったものとしている。このとき接続端子３ａ、４ａの間に、シリコンや独泡スポンジなどからなるパッキンＰを入れておけば、二重レンズにした場合に外気との気密性を保つことができる。なお、基板６には、ＬＥＤ９を設けておき、電力供給線４から線状電極３に通電したときに、このＬＥＤ９が発光するようにして、通電の有無の確認をし易くしている。

さらに、二重レンズにする場合には、図６に示したように、レンズ１の透明導電膜２が成膜された側に、このレンズ１より一廻り大きくした別体のレンズ５を、厚さ１〜１０ｍｍの接着樹脂１０を介在させて圧着して貼り合わせることにより、気密性を保つようにしている。この貼り合わせる別体のレンズ５は、レンズ１と同様に透明導電膜２を成膜したり、線状電極３を配設したものであってもよく、また調光、偏光、ハードコート、撥水、反射膜、反射防止膜などの機能を付与されたものであってもよい。

なお、図示した実施形態では、スキー用ゴーグルのレンズ１について説明したが、スポーツ用のヘルメットなどのシールドについても同様に実施することができるのは言うまでもない。

図７は、前記レンズを装着した眼用保護具を示しており、スキー用ゴーグルとしているが、この発明の眼用保護具は、その他のスポーツ用ゴーグル、オートバイ用ゴーグル、近眼鏡、老眼鏡、サングラス、スポーツ用ヘルメットや作業用ヘルメットのシールド装置などとすることができる。

表面に防曇コーティングが施されたポリカーボネート樹脂シート（厚み１ｍｍ）をゴーグル形状のレンズに打ち抜く。この防曇コーティングが施されたレンズの裏面側に、レンズ両端よりそれぞれ２０ｍｍの両側端にマスキングを施し、ＩＴＯのスパッタリングを施して、膜厚１９０ｎｍ、表面抵抗値３０Ω／ｃｍ^２のＩＴＯ透明導電膜を成膜する。

次に、前記ＩＴＯ透明導電膜上に、シルク印刷にて銀ペーストからなる線形の導電性ペーストを配設する。この線形は、ゴーグルレンズ外周形状の上半分内周に沿った形状で１〜５ｍｍの線幅で変化を持たせた線形と、同様に下半分内周に沿った形状で１〜１５ｍｍの線幅で変化を持たせた線形の二本の線形からなり、これらニ本線間の透明導電膜部分が透明発熱体となる。

また、それぞれ上下二本の導電性ペーストの両端部を外径３ｍｍの円形デザインとし、その中央部に２. ５ｍｍの穴を設けた丸端子状にしておく。この面直上の一方に両面メタルされ、その片面上部にＬＥＤと抵抗が実装された厚み０. ５ｍｍのＬＥＤ実装基板を、導電性ペースト面直上にＬＥＤを実装していない面を接するように配置し、もう一方には両面メタルマスクされた厚み０. ５ｍｍの基板を同じく面直上に配置する。

さらに、前記導電性ペーストの両端部の防曇コーティング面側には、片面接着剤付きの厚み１ｍｍのクロロプレン独泡シートをそれぞれ配置し、同両端部上下にそれぞれプラス、マイナスの役割を持つ、電力供給線の合計四個の丸端子を配置し、それら四個所を金属製カシメ体（長さ５ｍｍ、頭径５ｍｍ、棒径２. ５ｍｍ）にて圧着し、電源供給を受けるための電極をもつ発熱内側レンズとし、そのレンズ外周部分に沿うように独立発泡体からなる厚み２ｍｍ、幅５ｍｍの両面接着剤付き樹脂シートを圧着し、片面にハードコートが施されたポリカーボネート樹脂基板（厚み０. ８ｍｍ）を、ハードコート面を外側として張り合わせ二重レンズとした。

以上のように構成した二重レンズにおいて、５Ｖ、５００ｍＡの電流を電力供給線から導電性ペーストに通電させたところ、ＬＥＤが発光し、２０℃環境にて内側レンズ面（防曇コーティング面）が３５℃となった。これに２０℃、１００％ＲＨの水蒸気をあてたところ、通電中は曇ることがなかった。

また、通電なしの状態で、２０℃、１００％ＲＨの水蒸気をあてたところ、初期は曇ることがなく、１０分後に曇りだした。レンズ面の半分が曇ったところで、再通電させたところ、１０分間で曇りが解消した。

その５分後に通電を切り、さらに２０℃、１００％ＲＨの水蒸気をあてたところ、初期は曇ることがなく、１０分後に曇りだした。レンズ面の半分が曇ったところで、再通電させたところ、１０分間で曇りが解消した。

さらに、マイナス２０℃環境下でレンズ面に水分を付着させ水分が氷結したところで、通電させたところ、５分後に氷結部分が水滴化された。

なお、この二重レンズは、５０℃の温水下に１２０時間浸漬しても、二重レンズ内部に水分が浸入することはなかった。

次に、実施例１の二重レンズを使用する想定地域をスキー場、寒冷地域、想定外の極寒地域とし、それぞれ試験温度をそれぞれ２５℃、０℃、−１５℃とし、電源として満充電したリチウムイオンバッテリーＫＢＣ−Ｌ３（三洋電機株式会社、出力：ＤＣ５. ０Ｖ／５００ｍＡ）を使用して、その動作時間、二重レンズの内側レンズの中央部及び両側部における内面温度の変化などを測定したところ、表１及び図８に示したような結果を得た。

表１及び図８に示したように、スキー場、寒冷地域、想定外の極寒地域において、その動作時間は、２時間３０分〜４時間３０分となり、二重レンズの内側レンズの中央部及び両側部における内面温度も、通電時には一定温度で、非通電時に比べて７〜９℃上昇しており、使用可能時間が大幅に改善され、防曇効果にも優れたものとなった。

１レンズ
２透明導電膜
３線状電極
３ａ接続端子
４電力供給線
４ａ接続端子
Ｓ絶縁部

Claims

レンズ又はシールドの一方の面に透明導電膜を成膜し、レンズ又はシールドのその面の上下部に線状電極を配設したものとし、レンズ又はシールドの中央部及び両側部の各部において、前記上下部の線状電極間の離間距離を略均一になるようにし、前記レンズ又はシールドの両側端に絶縁部を有するものとし、この絶縁部において前記線状電極のそれぞれの両端部を、電力供給線にそれぞれ接続し、前記線状電極のそれぞれの両端部を接続端子とすると共に、前記電力供給線のそれぞれの両端部を接続端子とし、レンズ又はシールドの両端部において、前記線状電極のそれぞれの一端部どうしを近設させ、これら線状電極のそれぞれの両端部の接続端子と、前記電力供給線のそれぞれの両端部の接続端子を圧着したことを特徴とする防曇レンズ類。
前記絶縁部を、透明導電膜の非成膜部としたことを特徴とする請求項１記載の防曇レンズ類。
前記レンズ又はシールドの透明導電膜が成膜された側に、別体のレンズ又はシールドを貼り合わせて、この透明導電膜と別体のレンズ又はシールドとの間に密閉された空室を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の防曇レンズ類。
前記請求項１〜３の何れかに記載の防曇レンズ類を装着したことを特徴とする眼用保護具。