(57)【要約】  【解決手段】  スキー用ゴーグル、潜水マスク、医療またはテスト用のフェースシールドなどにおいて使用する保護眼鏡結露防止システムであって、保護眼鏡上の望ましくない集中加熱個所を防ぎ、一定の熱を維持し、１つの保護眼鏡領域から別の保護眼鏡領域および／または１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡にかけて発生する抵抗の変動を補正する能力を備え、電源、パルス幅変調器、マイクロコンピュータ、加熱要素、および検知回路を有する。マイクロコンピュータは、検知回路を使用して電圧を検知し、加熱要素抵抗値を決定する。次に、マイクロコンピュータはこの値を使用してパルス幅変調器のデューティサイクルを調整し、計算を補助するために２次元テーブルを使用することができる。複数の保護眼鏡領域および対応する複数の加熱要素に対応する複数のパルス幅変調器を使用することができる。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護眼鏡結露防止システムであって、
利用者の目を保護するように構成された保護眼鏡であって、当該保護眼鏡の所望の温度への領域加熱を容易にする、少なくとも１つの領域に分割可能な表面を有するものである、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、
少なくとも１つのマイクロコンピュータと、
前記保護眼鏡の領域加熱を容易にするために、前記少なくとも１つの領域上に配置され、かつ当該領域と対応する少なくとも１つの加熱要素であって、前記少なくとも１つのパルス幅変調器に動作可能に接続され、かつ前記少なくとも１つのパルス幅変調器と対応するものである、前記加熱要素と、
前記電源から検知された電圧と加熱要素抵抗電圧とを比較する検知回路と、
前記電源、前記少なくとも１つのパルス幅変調器、前記少なくとも１つのマイクロコンピュータ、前記保護眼鏡を加熱するための前記対応する少なくとも１つの加熱要素、および前記検知回路を相互接続する少なくとも１つの回路と
を有し、
前記少なくとも１つのマイクロコンピュータは、前記少なくとも１つの加熱要素の領域の温度を動作環境の予想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前記少なくとも１つのパルス幅変調器に情報を中継するものであり、
前記少なくとも１つのマイクロコンピュータは、前記検知回路から加熱要素の抵抗を決定し、前記パルス幅変調器の電流を前記加熱体に合わせて制御し、それにより少なくとも１つの保護眼鏡領域の１つから別の保護眼鏡領域、および１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡において発生する可能性のある抵抗の変動を補正するものである
保護眼鏡結露防止システム。
【請求項２】
請求項１記載の保護眼鏡結露防止システムにおいて、このシステムは、複数の保護眼鏡領域に対応する複数のパルス幅変調器と、ゴーグルレンズの対応する複数の加熱要素とを有し、前記パルス幅変調器のうちの少なくとも１つの、対応する１つの保護眼鏡領域および１つの加熱要素に対する電流の制御を調整するために使用されるものである保護眼鏡結露防止システム。
【請求項３】
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、
加熱要素抵抗値のルックアップテーブルを有し、前記加熱要素抵抗値の各々は対応する複数のパルス幅調整係数に関連付けられており、これにより、前記マイクロコンピュータによる前記少なくとも１つのパルス幅変調器に適用される、発生した抵抗の変動を補正するための適切な調整値の計算が容易になるものである保護眼鏡結露防止システム。
【請求項４】
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、
請求項１記載の複数の保護眼鏡結露防止システムを有し、
前記保護眼鏡結露防止システムのうち第１のシステムは、パルス幅変調器のデューティサイクルの調整を可能にして、当該第１のシステムの少なくとも１つの加熱要素から、前記複数の保護眼鏡結露防止システムのうち第２のシステムの少なくとも１つの加熱要素に対する一定の熱を維持するために使用されるものであり、当該調整は、前記第１の保護眼鏡結露防止システムおよび前記第２の保護眼鏡結露防止システムからの加熱体抵抗値の変動にかかわらず行われるものである保護眼鏡結露防止システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この特許出願は、２０１４年１１月２９日付で出願され、２０１５年７月７日付で米国特許第９，０７２，５９１号明細書として発行された、Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓによる「Ｍｉｃｒｏ−Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ａｕｔｏ−Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  Ｈｅａｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｅｙｅ−Ｓｈｉｅｌｄ」に関する米国仮特許出願第１４／５５６，１２８号（以下、「１２８出願」とも言う）の利益と優先権を主張するもので、１２８出願は２０１３年９月２９日付で出願された先に同時係属中の米国特許出願第１４／０４０，６８３号、米国特許出願公開第２０１４−００２７４３６号の、Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓによる「多領域加熱される保護眼鏡」（以下、「親出願」とも言う）に関する利益と優先権を主張し、かつその一部継続出願であり、親出願は、２０１２年２月１６日付で出願され、２０１３年１０月２９日付で米国特許第８，５６６，９６２号明細書として発行された、Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓによる「ＰＷＭ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｅｙｅ−ｓｈｉｅｌｄ」に関する米国特許出願第１３／３９７，６９１号（以下、「ＰＷＭ出願」とも言う）の利益および優先権を主張する。したがって、本出願は、'１２８出願、親出願およびＰＷＭ出願の利益および優先権を主張する。'１２８出願、親出願、およびＰＷＭ出願は、参照により本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、保護眼鏡上に抵抗加熱要素を使用する加熱システムに関し、特に、使用者の頭に着用して保護眼鏡の一部分から保護眼鏡の別の部分への加熱の一貫性を可能にすることができ、および／または１つの保護眼鏡から次の保護眼鏡への一貫した加熱を可能にする、携帯用防曇性保護眼鏡用の改善された加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
スポーツ用ゴーグル、潜水マスクおよび他の高度にポータブルな透明の目の保護具を使用することは、保護眼鏡上の結露堆積に寄与し、曇りによる視覚の一様な瞬時的障害が問題になり得る状況を伴う環境ではしばしば望ましい。そのような保護眼鏡の温度は、露点温度、すなわち、それを下回ると水滴が凝縮し始め露が形成し得る気温を下回ったとき、曇りが発生して視覚を妨げてしまう。
【０００４】
そのようなポータブル目の保護具の通例の特性は、それらが利用者の頭部に着用されるのに十分軽量であり、利用者の顔面に比較的近接して配置されて利用者の呼吸および体熱が曇りの状態を悪化させることである。冬のアクティビティ中の使用を対象とする、曇りを起こしやすいスポーツ用ゴーグルの例は、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、スノーモービリング、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を含んでおり、雪の多いおよび他の厳しい寒冷な気象条件において屋外にいることをその義務またはアクティビティが要求するスポーツ愛好家などによって広く知られ、広く利用されている。寒さやその他の環境を含む軍事または戦術的な環境で使用される曇りを起こしやすいゴーグルや保護眼鏡の例には、軍事または狩猟作業に使用される弾道グレードのゴーグル、矯正施設で使用するためのゴーグル、保護眼鏡、および警察の仕事、群衆のコントロール、暴動のコントロール、またはスワット活動で使用するためのゴーグルが含まれる。曇りを起こしやすい潜水マスクの例は、呼吸装置とは独立した目および鼻マスク、ならびに呼吸装置がマスクに組み込まれたフルフェースマスクを含んでいる。曇りを起こしやすい目の保護具の例は、医師または歯科医が着用して病原体が利用者の口または目に入るのを防ぎ得るフェースシールド、あるいはオートバイの透明フェースシールド部分またはスノーモービルヘルメットを含んでいる。視覚を損なう曇りは、そのようなゴーグル、潜水マスクおよび目の保護具に共通の問題である。
【０００５】
目の保護具のための保護眼鏡上の結露堆積を防ぐために考案された様々な導電性装置がある。これらの導電性装置の目的は、利用者が視覚的アクティビティ中に妨げられない視覚を享受することが可能であり得ように、結露なしに保たれ得る保護眼鏡を容易に提供することである。しかしながら、これらの装置の不規則な形状に形成された保護眼鏡レンズに加熱体を配さないと、このような保護眼鏡は、不規則な形状に形成されたレンズ上に集中加熱個所を生じるという問題を起こしやすく、レンズのカスタマイズ可能な加熱を提供しなかった。
【０００６】
したがって、２０１２年２月１６日付で出願され、２０１３年１０月２９日付で米国特許第８，５６６，９６２号明細書として発行された、Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓによる米国特許出願第１３／３９７，６９１号「ＰＷＭ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｅｙｅ−ｓｈｉｅｌｄ」（以下、「ＰＷＭ出願」とも言う）の一部継続出願である、Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓによる「多領域加熱される保護眼鏡」（以下、「親出願」とも言う）に関する２０１３年９月２９日付で出願された同時係属中の米国特許出願第１４／０４０，６８３号、米国特許出願公開第２０１４−００２７４３６号に開示されているような新しいシステムが開発されている。この新しいシステムでは、保護眼鏡上に加熱体を割り当てたが、加熱体のある部分から保護眼鏡上の加熱体の別の部分への加熱体の抵抗率が異なる可能性があるという潜在的な問題が発生し、これは保護眼鏡全体の加熱体に変動をもたらす。さらに、目を保護するシールドのための薄膜加熱体に関連するさらなる問題は、１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡で発生する加熱体の抵抗の変動であった。
【０００７】
親出願およびＰＷＭ出願の前に、従来の保護眼鏡結露防止システムでは、不規則な形状に形成された保護眼鏡を一様に加熱するための、または代替的にレンズ加熱プロファイルによるこのような保護眼鏡のカスタマイズされた加熱を行うための、割り当てられた薄膜加熱システムを使用するためのシステムが教示されていなかった。したがって、一様で均一な、またはその他の期待する加熱に対する、保護眼鏡全体にわたる、または１つの保護眼鏡から次の保護眼鏡への薄膜加熱体の様々な抵抗に起因する望ましくない影響は、親出願およびＰＷＭ出願が実装されるまで認識されていなかった。
【０００８】
保護眼鏡上の薄膜加熱体の防曇能力は、薄膜加熱体に供給される電力量、電力が供給される時間、および薄膜加熱体の電気抵抗によって決定される。したがって、このような薄膜加熱体の抵抗の変動は、保護眼鏡または保護眼鏡領域自体に生じる加熱温度の変動をもたらした。これらの抵抗の変動は、主に、保護眼鏡の表面全体に均一に薄膜加熱要素を適用する際に経験する困難と、薄膜加熱要素を一方の保護眼鏡から他方の保護眼鏡に均一に適用する際に経験する困難から生じている。また、異なる方法で薄膜加熱要素を保護眼鏡に適用するのは、得られる抵抗値の差につながる可能性がある。したがって、薄膜加熱要素を不均一に一貫性なく適用すると、保護眼鏡領域全体の抵抗率の変動、およびその結果として、それぞれの保護眼鏡領域上の薄膜加熱体によって供給される熱の変動を作り出すことになった。
【０００９】
例えば、薄膜加熱体が、ソースの１つの領域から同じソースの別の領域にかけて厚さが変動する単一のソース（例えば、スパッタリングによる不均一な塗布による、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）の不均一薄膜をその上に有する単一のＰＥＴロール）から適用されている場合、またはおそらくは、各領域が異なる薄膜加熱体材料源由来（例えば、他のロールと比べて１つのロール上に様々な厚さの薄膜加熱体を有する２つの異なるＰＥＴロール由来）のものである場合、このような薄膜加熱体の厚さの変動は生じ得る。いずれにしても、問題は同じであり、不均一な、または望ましくない加熱特性につながっている。したがって、保護眼鏡の１つの領域から同じ保護眼鏡の別の領域にかけて発生する抵抗、あるいは保護眼鏡のグループまたはバッチ内の１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡にかけて発生する抵抗の変動があった。
【００１０】
電子システムを用いた従来のゴーグルおよび保護眼鏡は、高度のポータビリティを必要とする環境において主に使用されており、すなわち、ここで、デバイスの電子機器に電力を供給するための電源は、ＭｃＣｕｌｌｏｃｈらによる「Ｇｏｇｇｌｅ  ｗｉｔｈ  Ｅａｓｉｌｙ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ  Ｌｅｎｓ」に関する同時係属米国特許出願第１３／５１９，１５０号に図示および説明されているように、ゴーグル用のストラップ上にまたはゴーグル自体の上に有利に支持されている。
【００１１】
ゴーグルレンズの加熱を提供する開示のいくつかの例は以下を含む。Ｃｕｒｃｉｏによる「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｈｅａｔｅｄ  Ｓｋｉ  Ｇｏｇｇｌｅｓ」に関する米国特許第４，８６８，９２９号明細書は、防曇性のために保護眼鏡の加熱を引き起こすために適応された外部電源パックにスイッチングデバイスを介して動作可能に接続された埋込み抵抗性ワイヤーを有する保護眼鏡を有する。Ｃｕｒｃｉｏの開示は、レンズ上に薄膜加熱材料のある構成を採用することによる、レンズの均等な加熱、または代替的にレンズのカスタマイズされた加熱を教示しない。したがって、Ｃｕｒｃｉｏは同様に、単一のレンズの複数領域の均一的で一貫した加熱を教示しない。また、Ｃｕｒｃｉｏは、複数の保護眼鏡の１つの保護眼鏡の次の保護眼鏡への均一的で一貫した加熱も教示しない。
【００１２】
Ｌｅｂｅｌらによる「Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  Ｓｔｒａｐ−Ｍｏｕｎｔｉｎｇ  Ｃｌｉｐｓ  ｆｏｒ  Ｇｏｇｇｌｅｓ」に関する米国特許出願公開第２００９／０１５１０５７号、およびＷｅｌｃｈｅｌらによる「Ｅｙｅｗｅａｒ  ｗｉｔｈ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」に関する米国特許第７，６４８，２３４号明細書は、眼鏡バンドまたは眼鏡アーム上に支持された電池からの電力をオンにするための押しボタンスイッチで保護眼鏡を加熱するために使用される薄膜加熱要素の使用を開示している。ＬｅｂｅｌらとＷｅｌｃｈｅｌらのいずれも、レンズ上に薄膜加熱材料のある構成を採用することによる、不規則な形状に形成されたレンズの均等な加熱、または代替的にレンズのカスタマイズされた加熱を教示しない。したがって、ＬｅｂｅｌもＷｅｌｃｈｅｌらも、単一の保護眼鏡の複数の領域の均一的で一貫した加熱、または複数の保護眼鏡の１つの保護眼鏡の次の保護眼鏡への一貫した加熱を教示しない。
【００１３】
Ｒｅｕｂｅｒらによる「Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌｅｎｓ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｓｈｉｅｌｄ」に関する米国特許第５，３５１，３３９号明細書は、不規則な形状に形成されたバイザーレンズ上に導電性フィルムが堆積される、不均等な加熱の問題を認識しており、導電性フィルム上の電流のかなり均一な流れのために電極間距離を実質的に同じにさせるという問題に対処する特定のバスバー構成（電極５０および６０）を提案している。しかしながら、Ｒｅｕｂｅｒらは、レンズ上に薄膜加熱材料のある構成を採用することによる、レンズの均等な加熱、または代替的に加熱プロファイルに従うレンズのカスタマイズされた加熱を開示しない。さらに、Ｒｅｕｂｅｒらの保護眼鏡は、利用者の鼻の鼻柱にわたって適合するように適応されたカットアウト部分を有する従来のゴーグルの保護眼鏡よりも均一であった。したがって、Ｒｅｕｂｅｒらの電極バスバーの構成は、より従来のゴーグルレンズ構成には不十分であろう。さらに、Ｒｅｕｂｅｒは、割り当てられた薄膜加熱体の使用を通じた、保護眼鏡の１つの領域の同じ保護眼鏡の次の領域への均一的で一貫した加熱、または複数の保護眼鏡間の一貫した加熱を教示しない。
【００１４】
このように、保護眼鏡を加熱して曇りを防止するために適用される薄膜加熱体の厚さの変動は、不規則な形状の保護眼鏡の表面全体、および特に、単一の不規則な形状に形成された保護眼鏡または複数の不規則な形状に形成された保護眼鏡の複数の領域にわたる不均一な加熱をもたらす。ゴーグルおよび潜水マスク、ならびにそれらの保護眼鏡は、着用者の顔に近い位置を保つために必要とされ、また周辺視のために鼻のためのカットアウトおよび拡張されたエッジを可能にする、不規則な形状を伴って製造される。例えば、公開されている、Ｂｉｄｄｅｌによる「Ａｎｔｉ−Ｆｏｇｇｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ａｎｔｉ−Ｆｏｇｇｉｎｇ  Ｖｉｅｗｉｎｇ  Ｍｅｍｂｅｒ」に関する米国特許出願公開第２００８／０２９００８１号、およびＥｌｅｎｅｗｓｋｉによる「Ｖｉｓｏｒ  Ｄｅｆｒｏｓｔｅｒ」に関する米国特許第４，６３８，７２８号明細書に記載された、保護眼鏡レンズ上にまたはその内部に蛇状ワイヤーが含まれる、保護眼鏡の表面全体にわたって保護眼鏡を一様に加熱するための様々な一般的な試みが行われたが、割り当てられた薄膜加熱体を用いた、不規則な形状に形成された保護眼鏡の均等な加熱、またはそのような保護眼鏡のカスタマイズされた加熱は、従来技術において教示されていない。同様に、先行技術は、保護眼鏡の１つの領域の同じ保護眼鏡の別の領域への均一的で一貫した加熱、あるいは１つの保護眼鏡から次の保護眼鏡への一貫した加熱を、使用される薄膜要素の変動する厚さにもかかわらず、開示していない。
【００１５】
Ｌｅｂｅｌらのゴーグルでは集中加熱個所が発生しやすく、限られた電池電源を適用するデバイスの使用により、電池は過度に放電された。集中加熱個所が生じる理由は、保護眼鏡上の抵抗素子にわたる電気的接続間の電気的抵抗率が、端子接続間の距離がより小さいエリアでは消費される電流の量がより大きく、端子接続との間の距離がより大きいエリアでは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ロケーションにおいてより小さいかまたはより大きいからである。例えば、抵抗配線適用例において端子がレンズの両側にある場合、ワイヤーがある端子から他の端子まで進む必要がある距離は、鼻柱にわたって目の上下を進むワイヤーの方が、レンズの中心部分にわたってより短い距離を進む他のワイヤーよりも大きかったので、レンズを一様に加熱するのに問題があった。曇りの状態を克服するために、十分な電力を印加して、より短距離のエリアを過熱させて、端子接続点間の距離が最も大きいエリアにおける曇りを克服することが必要であり、これは電力を浪費するものであった。このようにして、問題は、ゴーグル保護眼鏡の加熱の有用性を限定することになっている。保護眼鏡の不規則な形状のために、人が抵抗性ワイヤー適用例を考慮しているかまたは抵抗膜適用例を考慮しているかにかかわらず、これらの問題は存在してきた。
【００１６】
ゴーグルと潜水マスクとに特に関連するさらに別の問題は、デバイスの保護眼鏡部分と利用者の顔面との間に提供される空間量である。十分な空間が提供されない場合、ゴーグルまたはマスク内での補正レンズを有する眼鏡の着用は妨害されている。さらに、デバイスのシールド部分と利用者の目との間に過剰な距離が提供された場合、ゴーグルまたはマスク保護眼鏡自体に補正用レンズを組み込む能力は妨害されている。利用者の目と保護眼鏡との間の距離の増加は、典型的な空気流依存の防曇ゴーグルにおける防曇能力を改善しているが、利用者の目からそのような大きい距離に保護眼鏡を配置して防曇性を可能にすると、必要な視覚補正を行うのにレンズにおいて必要なより高い程度の曲率に適応するために過大なレンズ厚さがそれによって必要とされ得るので、ゴーグル用補正レンズは視覚を補正するのに効果的でなくなる。このように、ゴーグル用補正レンズまたは潜水マスクの技術において長く必要とされているものは、保護眼鏡用補正レンズが利用者の目に十分に近くなって視覚補正観点から適切に機能することを可能にするだけでなく、同時に、効果的な曇り防止も可能である技術である。このように、保護眼鏡の領域を平衡させて、電力を過度に使用または集中加熱個所が発生することなく、視覚補正用レンズのために、利用者の目と保護眼鏡自体との間が大きく離間することなく、保護眼鏡表面全体にわたる保護眼鏡の均等な加熱を可能にする必要が生じている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の多領域保護眼鏡は、保護眼鏡またはレンズ表面上に薄膜導電性加熱要素を提供し、この加熱要素は、例えば、目の真正面と比較した場合、鼻柱のすぐ上方など、レンズの不規則で異なる形状に応じて複数の領域に分割され、それにより、当該異なる形状に形成またはサイズ決定された領域の均等な加熱、または代替的にカスタム加熱が可能となる。
【００１８】
本発明の一観点によれば、所与の電圧で電力供給される回路とともに使用されるように構成された保護眼鏡が提供され、前記回路は当該保護眼鏡の曇りを防止し、保護眼鏡上の集中加熱個所の発生を防止する。本発明のこの観点による保護眼鏡は、利用者の目のうちの少なくとも１つを保護するように構成され、利用者の目のうちの少なくとも１つと基板との間の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た光学的に透明な基板と、前記基板上の光学的に透明でかつ電気抵抗性の薄膜導電性加熱材料からなる複数の導電性領域とを有する。好ましくは、本発明のこの観点によれば、保護眼鏡が不規則な形状に形成された保護眼鏡である場合でも、保護眼鏡全体にわたって実質的に一様に加熱することが可能な保護眼鏡が提供される。
【００１９】
好ましくは、本発明のこの観点によれば、導電性領域の数および各導電性領域のサイズは、不規則な形状に形成されたレンズの領域の所定の電力密度に従って決定される。本発明のこの観点の一実施形態によれば、各領域の電力密度は、好ましくは当該各領域以外の各々の領域の電力密度と同じである。本発明のこの観点の別の実施形態によれば、少なくとも１つの領域の電力密度は、別の領域の電力密度とは異なり得る。
【００２０】
基板上の複数の領域の数および各領域のサイズは、加熱プロファイルに従って作られることも、または作られないこともある。この点について、加熱プロファイルは、レンズの設計者が、実現可能な程度まで、本発明のこの観点に従うようにレンズ基板にわたって均等な加熱を望み得るという、単にレンズの設計者側での理解であり得る。または、本発明の別の観点によれば、理解、またはプロファイルは、例えばスキーヤーと比較したスノーボーダーの場合が当てはまり得るように、保護眼鏡のカスタム加熱を伴い得る。加熱プロファイルは、典型的には、保護眼鏡の１若しくはそれ以上の部分が保護眼鏡の他の部分よりも意図的に温かくされるべきである場合（例えば、保護眼鏡のある側が別の側よりも温かい場合、またはエッジが中央よりも温かい場合）に使用され得る。このように、例えば、スノーボーダーの場合、スノーボーダーは典型的に丘陵を下降しながら横向きに立つので、スノーボーダーの前方の足に対応するレンズの１つの側はより多くの熱を必要とし得る。本発明の均等な加熱の観点、または本発明のカスタム加熱の観点のいずれかによれば、加熱プロファイルは、画定されたレンズ加熱材料領域、レンズ加熱材料領域のサイズおよび形状の特定、相対的に増加された加熱または減少された加熱の所望の領域、ならびにそれぞれの領域電力密度の特定または計算のうちの１若しくはそれ以上を含む、より詳細な書込みプロファイルを含み得る。このように、加熱プロファイルは、極めて単純で、単に一様に理解され得るか、またはより複雑で一様に書き込まれ得、ある導電性領域から次の導電性領域への保護眼鏡にわたる平衡したまたは均等な加熱が望まれるかどうか、あるいは所与の保護眼鏡構成または目的のために領域の各々についての完全なまたは比例の加熱のカスタムプロファイルがより望まれ得るかどうかを決定する。本発明を使用して、一様に加熱されるかまたは代替的にカスタム加熱プロファイルに従って加熱される、規則的な形状に形成された保護眼鏡と不規則な形状に形成された保護眼鏡の両方を生成し得る。
【００２１】
本発明の一実施形態では、各導電性領域は保護眼鏡基板上の導電性エリアによって絶縁される。本発明のこの実施形態は、設計者および製造業者が、Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓによる同時係属米国特許出願第１３／３９７，６９１号、米国特許出願公開第２０１３／０２１２７６５号（「ＰＷＭ出願」）に記載されているもののように、別個の電子回路チャネルで保護眼鏡の別個のエリアの駆動を提供することを可能にする。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、各導電性領域は、保護眼鏡上の加熱材料の隣接する領域と連続的に提供される。本発明のこの実施形態は、設計者および製造業者が、パルス幅変調器（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）制御を用いてまたは用いずに、一様に加熱するかあるいはプロファイルに従って加熱する保護眼鏡を生成することを可能にし、したがって、本発明のこの実施形態はゴーグルの製造を簡略化し、したがって、コストがあまりかからないゴーグルを可能にする。
【００２３】
上記で説明した本発明のいずれかの実施形態に関して、本発明のこの観点による保護眼鏡は、さらに、導電性領域に接続され、導電性領域を電力供給される回路と相互接続するように構成された少なくとも２つのバスバーを有し得る。本発明のこの実施形態は、保護眼鏡の設計者および製造業者が、ゴーグル中に提供される単一チャネル回路を用いて作業することを可能にする。代替的に、本発明のいずれかの実施形態では、本発明のこの観点による保護眼鏡は、さらに、前記導電性領域の各々に接続され、各前記導電性領域を電力供給される回路と相互接続するために構成された複数の導電性バスバーを有し得る。本発明のこの実施形態は、加熱される保護眼鏡の設計者および製造業者が、多重チャネル回路を用いて作業して保護眼鏡の加熱へのより一層強力な制御を提供することを可能にする。
【００２４】
いずれかの本発明の観点によれば、および本発明の実施形態のいずれかを用いて、加熱材料の特定の抵抗率は、例えば、ＩＴＯ（または他の加熱材料）の単位面積当たり１０オーム（１０−ｏｈｍ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ）、ＩＴＯの単位面積当たり２０オームなど、加熱材料の異なる配合（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）に従って変化させるか、あるいは加熱材料の厚さを変化させてこの抵抗率を変化させることができる。あるいは、代替的に、本発明のいずれかの観点によれば、異なる配合と、加熱材料の変化する厚さとの何らかの組合せが採用され得る。したがって、発明のいずれかの観点および本発明の実施形態のいずれかによれば、保護眼鏡の複数の導電性領域のうちの少なくとも１つにおける加熱材料は、保護眼鏡の複数の導電性領域のうちの別の導電性領域における加熱材料の単位面積当たりの特定の抵抗率（ａ  ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ）とは異なる、単位面積当たりの特定の抵抗率を有するように提供される。さらに、複数の導電性領域のうちの少なくとも１つにおける加熱材料の配合は、単位面積当たりの加熱材料の所与の抵抗率に従って選択され得る。またさらに、複数の導電性領域のうちの少なくとも１つにおける加熱材料の単位面積当たりの抵抗率は、少なくとも部分的に、基板に対して加熱材料を適用する厚さを変化させることによって決定され得る。このようにして、保護眼鏡の設計者および製造業者は、加熱プロファイルを用いるかまたは用いないにかかわらず、本発明のいずれかの観点またはいずれかの実施形態に従って利用可能な材料および厚さから選択することによって、保護眼鏡およびそれの所望の加熱特性を設計する上でより大きな柔軟性が可能となる。設計および製造中の保護眼鏡のための設計オプションのそのような柔軟性により、所与のサイズ、形状、電圧入力および電力密度の要件を達成する、複数の導電性領域にわたる電力密度の平衡化が容易となる。
【００２５】
また、（電気的に絶縁された加熱領域の実施形態におけるかまたは連続する加熱領域の実施形態におけるかにかかわらず）本発明のカスタマイズされた加熱の観点および／または実施形態を有する保護眼鏡に関して、複数の導電性領域のうちの少なくとも１つの領域が、当該複数の導電性領域のうちの別の領域の電力密度とは異なる電力密度を有するように提供され得ることが上記から明らかであろう。したがって、単位面積当たりの抵抗率あるいは厚さが、同じ保護眼鏡上の別のまたは他の導電性領域または加熱要素とは異なる１若しくはそれ以上の導電性領域を採用することにより、カスタム加熱プロファイルがより容易となり、極限条件における性能要件、カスタム適用、非常に不規則な形状に形成された保護眼鏡など、特定の必要に適応することが可能となる。
【００２６】
本発明の別の観点によれば、すべての本発明の実施形態について、均等な加熱プロファイルが使用されるかカスタム加熱プロファイルが使用されるかにかかわらず、不均等な加熱を通常ならば起こしやすいことがある保護眼鏡は不規則な形状の保護眼鏡であるので、保護眼鏡の基板は好ましくは不規則な形状である。このコンテキストでは、不規則な形状に形成された保護眼鏡または基板は、正方形または長方形以外の任意の形状の保護眼鏡または基板を意味する。
【００２７】
このようにして、本発明の第１の観点によれば、所与の電圧で電力供給される回路とともに使用されるように構成された保護眼鏡が提供され、前記回路は当該保護眼鏡の曇りを防止し、保護眼鏡上の集中加熱個所発生を防止するものであり、当該保護眼鏡は、利用者の目を保護するために構成され、利用者の目と前記基板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構成された光学的に透明な基板と、前記基板上の光学的に透明でかつ電気抵抗性の薄膜導電性加熱材料からなる複数の電気的に絶縁された導電性領域であって、各領域の電力密度は、当該各領域以外の各々の領域の電力密度と同じであり、前記複数の導電性領域のうちの少なくとも１つにおける前記加熱材料は、前記複数の導電性領域のうちの別の導電性領域における前記加熱材料の単位面積当たりの特定の抵抗率とは異なる、単位面積当たりの特定の抵抗率を有するものである、前記複数の電気的に絶縁された導電性領域とを有する。
【００２８】
または、代替的に、本発明の観点の代替実施形態によれば、所与の電圧で電力供給される回路とともに使用されるように構成された保護眼鏡が提供され、前記回路は当該保護眼鏡の曇りを防止し、保護眼鏡上の集中加熱個所発生を防止するものであり、当該保護眼鏡は、利用者の目を保護するために構成され、利用者の目と基板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ために構成された光学的に透明な基板と、基板上の光学的に透明でかつ電気抵抗性の薄膜導電性加熱材料からなる複数の連続した導電性領域であって、各領域の電力密度は、当該各領域以外の各々の領域の電力密度と同じであり、前記複数の導電性領域のうちの少なくとも１つにおける前記加熱材料は、前記複数の導電性領域のうちの別の導電性領域における前記加熱材料の単位面積当たりの特定の抵抗率とは異なる、単位面積当たりの特定の抵抗率を有するものである、前記複数の連続する導電性領域とを有する。
【００２９】
さらに、複数の導電性領域のうちの少なくとも１つにおける加熱材料の単位面積当たりの抵抗率はまた、少なくとも部分的に、基板に対して加熱材料を適用する厚さを変化させることによって決定され得ることを上記から諒解されよう。したがって、本発明の一部としての加熱材料のいずれかの領域の抵抗率は、異なる配合を有する加熱材料を選定することと、レンズ基板への加熱材料の適用の厚さを変化させることとの一方または両方によって変化され得ることを諒解されよう。
【００３０】
本発明の観点による保護眼鏡は、スキー用ゴーグル、潜水マスク、オートバイ・ヘルメット・バイザーまたはスノーモービル・ヘルメット・バイザーなどとともに使用のための独自の曇り防止保護眼鏡を提供する。さらに、本発明の観点による保護眼鏡は、バイザーまたは保護眼鏡の曇りが問題になり得る、医療、ハイテク、テストまたは他の作業環境において使用するための独自の曇り防止保護眼鏡を提供する。保護眼鏡上の望ましくない集中加熱個所の除去は、各領域が、加熱されている領域のサイズにとって適切である電力密度を生じる適切なサイズおよび形状に設計され得るという点で、本発明の観点を用いて達成される。また、本発明の観点による装置は、ＰＷＭ出願に記載されているように、パルス幅変調（ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ：ＰＷＭ）システムの必要なしに、保護眼鏡上の集中加熱個所をも防ぎながら曇りの防止を可能にするが、前記装置はまた、他の理由によりそのように望まれる場合、そのようなＰＷＭシステムとともに使用され得る。このようにして、本発明の少なくとも１つの観点による保護眼鏡装置は、保護眼鏡の加熱を達成し、したがって、保護眼鏡の加熱の平衡化、または保護眼鏡の逆にカスタマイズされたゾーン加熱が保護眼鏡自体によって設計および製造時に決定されるという点で、保護眼鏡上の集中加熱個所をも防ぎながら曇りの防止を達成する。これは、あまり複雑でなくあまり費用がかからない電子回路を使用して保護眼鏡と、したがって得られる保護眼鏡とを生成することが可能になるので、保護眼鏡、および得られるゴーグル、マスクまたは他の保護眼鏡のプロビジョンを、生成するのによりコスト効果的にし、保護眼鏡上の曇りおよび集中加熱個所を防止するのに機能的により効率的にする。
【００３１】
本発明の上記の観点は、一元的な一様に適用される加熱材料では領域を過熱させるために領域についてあまりに多くの電力を生成するであろう保護眼鏡の部分において、例えば、鼻柱にわたって望ましくない集中加熱個所を生成することなしに、曇りを防ぐために電気回路において加熱されて好ましくは保護眼鏡の内面の温度が露点の上に上げられるために適応された保護眼鏡を提供する。さらに、ＰＷＭを使用して、ＰＷＭ出願に開示されているようにシステムの効率を最大にするために、上記の利益および性質は、ゴーグルのフレームまたはストラップ中に保持されるリチウムイオン電池など、単一の高度にポータブルな電源で保護眼鏡に電力供給することによって達成されることが可能である。しかしながら、本発明の１若しくはそれ以上の観点の助けをかりて、リチウムイオン電池などの１若しくはそれ以上の電池、およびオン・オフスイッチから成る単純な回路は、レンズ全体にわたって一様に加熱されるか、または代替的に、カスタマイズされたパターンに従って加熱される、曇りなしゴーグルレンズを提供するのに十分であろう。
【００３２】
本発明の観点のデバイスは、ＰＷＭ出願に記載されているように、パルス幅変調（ＰＷＭ）加熱体ドライバを用いてまたは用いずに、保護眼鏡の平衡化した加熱、または代替的にカスタマイズされた加熱を可能にする。したがって、本発明の観点によるデバイスは、生成するのが容易でコスト効果的である保護眼鏡を提供し、この保護眼鏡はまた、様々な異なる加熱されるゴーグル、マスクまたはバイザーを用いて均等なまたはカスタマイズされた加熱を可能にするように機能する。ＰＷＭ出願に開示されているようなＰＷＭ加熱体ドライバは、保護眼鏡上で加熱材料の出力の可変性を可能にし得、電池使用に関してシステムのより一層高い効率を可能にするであろうが、利用者が、単一のＰＷＭチャネル加熱体ドライバでエネルギーを節約するために可能な限り保護眼鏡の熱出力を変化させる能力なしに、単に保護眼鏡の均等なまたはカスタマイズされた加熱プロファイルを望む場合、利用者は、本発明の保護眼鏡のために単に一定電圧、一定出力の加熱システムを使用して所望の結果を達成し得るので、ＰＷＭ加熱体ドライバは本発明の観点の達成のためには必要でない。したがって、本発明は、ゴーグル本体またはストラップ上に支持されるより小さい電池の場合のように、あるいはより大きい電池も利用可能である場合、スノーモービル、飛行機、自動車または他の車両上の電池の場合のように、ポータブル電池を利用する保護眼鏡加熱システムに関する使用のために適応され得る。
【００３３】
本発明のいずれかの上記の実施形態では、加熱材料上に非導電性保護コーティングを適用して加熱材料を保護し得る。加熱材料と基板とに固定されたこの保護コーティングは、加熱材料が、保護眼鏡上の加熱材料の機能を損ない得るスクラッチなどによって損傷を受けなくなることを保証するのを助ける。
【００３４】
本発明の保護眼鏡を製造するための方法、または本発明の得られた保護眼鏡の観点のいずれも、スキー、インナーチュービング、トボガニング、アイスクライミング、スノーモービル乗車、サイクリング、ランニング、他の医療またはテスト環境において患者を扱うことなど、スポーツゴーグルまたは任意の保護眼鏡の製造に関する使用のために適応され得る。さらに、本発明の観点のいずれかも、潜水マスク保護眼鏡の製造において使用するために適応され得る。
【００３５】
本発明の別の観点によれば、保護眼鏡結露防止システムが提供され、当該システムは、利用者の目を保護するように構成された保護眼鏡を有し、当該保護眼鏡は、保護眼鏡を望ましい温度にまで領域加熱することを容易にするために少なくとも１つの領域に分割可能な表面領域と、電源と、少なくとも１つのパルス幅変調器と、少なくとも１つのマイクロコンピュータと、少なくとも１つの加熱要素とを有する。少なくとも１つの加熱要素は、少なくとも１つの領域上に配置され、かつ当該領域に対応しており、これにより保護眼鏡の領域加熱を容易にする。少なくとも１つの加熱要素は、少なくとも１つのパルス幅変調器に対応する。本発明のこの観点による保護眼鏡結露防止システムは、電源から検知した電圧と加熱要素抵抗電圧とを比較するための、マイクロ検知回路としても知られる検知回路をさらに備える。本発明のこの観点の保護眼鏡結露防止システムは、電源、少なくとも１つのパルス幅変調器、少なくとも１つのマイクロコンピュータ、および保護眼鏡を加熱するための少なくとも１つの対応する加熱要素、および検知回路を相互接続する、少なくとも１つの回路をさらに備える。少なくとも１つのマイクロコンピュータは、電流を制御する少なくとも１つのパルス幅変調器に情報を中継する。電流の制御により、少なくとも１つの加熱要素領域の温度が動作環境の予想される露点より高い温度に制御および維持され、それにより保護眼鏡の露および結露が緩和される。マイクロコンピュータは、検知回路からの加熱要素抵抗を決定し、パルス幅変調器の加熱体への電流制御を調整する。パルス幅変調器を使用して保護眼鏡の加熱体に流れる電流を制御し、１つの保護眼鏡領域の１つから別の保護眼鏡領域、および１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡において発生する可能性のある抵抗の変動を補正することによって、保護眼鏡の１つの領域から別の領域、または１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡における、薄膜加熱体の加熱抵抗の変動の問題を解決する。本発明のこの観点は、薄膜加熱要素の不均一な適用、および保護眼鏡の異なる領域間の抵抗の変動、および１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡への抵抗の変動の影響に対応するものである。
【００３６】
本発明のこの観点によれば、保護眼鏡結露防止システムは、複数の保護眼鏡領域およびゴーグルレンズの対応する複数の加熱要素に対応する複数のパルス幅変調器を有する。複数の加熱要素と複数のパルス幅変調器とが対応する場合、保護眼鏡結露防止システムは、少なくとも１つのパルス幅変調器の電流制御を、対応する保護眼鏡領域および加熱要素に合わせて調整する。この電流調整は、保護眼鏡の異なる領域における抵抗の変動、または、例えば保護眼鏡のバッチの試験で決定される、ある保護眼鏡から別の保護眼鏡にかけての抵抗の変動を補正する。
【００３７】
または、本発明のこの観点によれば、保護眼鏡結露システムは、加熱要素抵抗値のルックアップテーブルをさらに備え、抵抗値のそれぞれは、対応する複数のパルス幅調整係数に関連付けられている。このテーブルは、マイクロコンピュータによる、少なくとも１つのパルス幅変調器に適用される適切な調整値の計算を容易にする。マイクロコンピュータによるこの調整は、１つの保護眼鏡領域のうちの少なくとも１つから別の保護眼鏡領域へ、および１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡にかけて発生する抵抗の変動を補正する。
【００３８】
さらにまた、代替的に、本発明のこの観点によって、複数の保護眼鏡結露防止システムが提供され、ここで保護眼鏡結露防止システムうちの第１のシステムは、パルス幅変調器のデューティサイクル調整を可能にして、当該第１のシステムの少なくとも１つの加熱要素から複数の保護眼鏡結露防止システムのうちの第２のシステムの少なくとも１つの加熱要素に対する一定の熱を維持するためにに使用され、当該調整は、第１の保護眼鏡結露防止システムおよび第２の保護眼鏡結露防止システムからの加熱体抵抗値の変動にもかかわらず行われる。本発明のこの観点は、１つの保護眼鏡領域から別の保護眼鏡領域へ、および１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡へ、保護眼鏡に適用される薄膜加熱要素の厚さの変動にもかかわらず、一貫した加熱を提供する。本発明のこの観点は、薄膜加熱要素の不均一な厚さおよび抵抗に起因して保護眼鏡上に生じる集中加熱個所の問題にも対処し、保護眼鏡に供給される総電力量を調整することによって、ゴーグル保護眼鏡のすべての表面にわたる均一な加熱を可能にする。これにより、ゴーグル保護眼鏡に対するより大幅なユーザ制御が可能になり、ユーザは、１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡への一貫性のある温度または設定を設定することができる。
【００３９】
本発明の主題は、本明細書の結論部分において特に指摘され、明確に請求される。しかしながら、動作の編成と方法の両方は、それのさらなる利点および目的とともに、添付の図面に関して取られる以下の説明を参照すれば最もよく理解され得、図面において、同じ参照符号は同じ要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の一観点による、保護眼鏡上の集中加熱個所を防ぎながら、保護眼鏡の曇りを防ぐためのシステムにおける使用のために保護眼鏡を適応させるための方法に関するフローチャートである。
【図２】図２は、規則的な形状に形成されたレンズ基板上に複数の等しいサイズの電気的に絶縁された加熱材料領域を有し、ｄｃ電池と並列に接続された保護眼鏡の少なくとも一部分のグラフィック表現正面図である。
【図３】図３は、不規則な形状に形成されたレンズ基板上に複数の等長の電気的に絶縁された加熱材料領域を有し、ｄｃ電池と並列に接続された保護眼鏡の少なくとも一部分の代替実施形態のグラフィック表現正面図である。
【図４】図４は、保護眼鏡への電力が複数の対応するパルス幅変調加熱体ドライバで制御される、図３の代替実施形態のグラフィック表現正面図である。
【図５】図５は、不規則な形状に形成されたレンズ基板上に複数の（平面図において）異なるサイズの電気的に絶縁された加熱材料領域を有し、単一の上側のバスバーと単一の下側のバスバーとを使用して単一のパルス幅変調器を介してｄｃ電池と並列に接続された保護眼鏡の少なくとも一部分の別の代替実施形態のグラフィック表現正面図である。
【図６】図６ａは、不規則な形状に形成されたレンズ基板上に複数の（平面図において）異なるサイズの電気的に絶縁された加熱材料領域を有し、等しい厚さまたは異なる厚さのいずれかの加熱材料領域を有し得る保護眼鏡の少なくとも一部分の別の代替実施形態のグラフィック表現正面図である。  図６ｂは、レンズ基板上の複数の電気的に絶縁された加熱要素領域にわたる均等な加熱が仮定され、レンズ基板に同じ透明薄膜導電性材料の異なる厚さを適用することによって達成される、（図６ａにおいて変化する厚さの加熱要素領域を仮定して）図６ａに図示された加熱される保護眼鏡の一部の代替実施形態のグラフィック表現底面図である。  図６ｃは、レンズ基板上の複数の電気的に絶縁された加熱要素領域にわたるカスタム加熱（すなわち、中心ではより冷たく、各端部ではより熱い）が仮定され、レンズ基板に同じ透明薄膜導電性材料の異なる厚さを適用することによって達成される、（図６ａにおいて変化する厚さの加熱要素領域を仮定して）図６ａに図示された加熱される保護眼鏡の一部の代替実施形態のグラフィック表現底面図である。
【図７】図７ａは、不規則な形状に形成されたレンズ基板上に複数の（平面図において）異なるサイズの連続する加熱材料領域を有し、等しい厚さまたは異なる厚さのいずれかの加熱材料領域を有し得る保護眼鏡の少なくとも一部分の別の代替実施形態のグラフィック表現正面図である。  図７ｂは、レンズ基板上の複数の連続する加熱要素領域にわたる均等な加熱が仮定され、レンズ基板に同じ透明薄膜導電性材料の異なる厚さを適用することによって達成される、（図７ａにおいて変化する厚さの加熱要素領域を仮定して）図７ａに図示された加熱される保護眼鏡の一部の代替実施形態のグラフィック表現底面図である。  図７ｃは、レンズ基板上の複数の連続する加熱要素領域にわたるカスタム加熱（すなわち、中心ではより冷たく、各端部ではより熱い）が仮定され、レンズ基板に同じ透明薄膜導電性材料の異なる厚さを適用することによって達成される、（図７ａにおいて変化する厚さの加熱要素領域を仮定して）図７ａに図示された加熱される保護眼鏡の一部の代替実施形態のグラフィック表現底面図である。
【図８】図８は、不規則な形状に形成されたレンズ基板上に複数の電気的に絶縁された加熱材料領域を有し、多重チャネルＰＷＭ制御ゴーグル回路の場合と同様に加熱材料領域の各々を多重チャネル回路と接続するために複数の上側のバスバーと単一の下側の接地バスバーとを使用する保護眼鏡の別の代替実施形態の概略図である。
【図９】図９は、本発明の一観点による、電圧および電流検出、単一パルス幅変調器（ＰＷＭ）電流調整、単一領域保護眼鏡曇り防止システムの実施形態の概略図である。
【図１０】図１０は、加熱要素抵抗値に対するＰＷＭ調整係数のマッピングを作成するマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）とともに使用される２次元ルックアップテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１を参照すると、開始ロケーション１０２において開始される方法１００が開示されており、この方法は、光学的に透明な保護眼鏡を電気回路での使用のために適応させて、保護眼鏡上に集中加熱個所が生じるのを防ぐ一方で、保護眼鏡の曇りを防止するものである。方法１００は、１０２において開始した後に、１０４において、光学的に透明な保護眼鏡と保護眼鏡の外周とを画定する非導電性基板を選択する工程と、１０６において、好ましくはＤＣ電池電圧源（例えば、２つの十分に充電されたリチウムイオンセルの４．２ＶＤＣの出力である８．４ＶＤＣ）であるが、ＰＷＭドライバからの出力でもよい、電源電圧を決定する工程と、存在するならば、保護眼鏡の外周内の加熱パターンを画定するための加熱プロファイルを決定する工程と、１０８において、加熱プロファイルに従って（電気的に絶縁されているか連続であるかにかかわらず）複数の領域の数と各領域のサイズとである設計を決定する工程と、１１０において、各領域の所望の電力密度（Ｐｄ）を選択する工程と、１１２において、加熱領域を保護眼鏡基板の対応する領域上にマッピングする工程と、式Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２を使用して各領域の単位面積当たりの抵抗（Ｒ）を計算する工程であって、Ｒ＝単位面積当たりの抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ）、Ｅ＝電圧、Ｐｄ＝電力密度、およびＨ＝バスバー間の距離（これは、上側のバスバーと下側のバスバーとの間の高さの場合のように、垂直方向の距離であるため、本明細書ではＨとして表される）である、計算する工程と、１１６において、対応する単位面積当たりの抵抗を有する加熱材料を保護眼鏡の対応する導電性領域に適用して、保護眼鏡の対応する領域の各々が電気を伝導するように構成する工程と、１１８において、電気を伝導するように構成された領域にバスバーを接続して適用する工程であって、バスバーおよび領域は、電気を伝導して電池によって電力供給される電気回路を完成するように構成されるものである、適用する工程と、を有する。図８に関して図示され以下でさらに説明するように、複数の上側のバスバーと単一のバスバーとが使用され得るか、または図５に関して図示され以下でさらに説明するように、単一の上側のバスバーと単一の下側のバスバーとが使用され得ることを諒解されよう。イオンスパッタリング、コーティング、真空蒸着、噴霧、接着剤、接着剤支持および他の方法の通常知られている方法を含む、ＩＴＯなどの加熱材料を基板に適用するいくつかの異なる方法があることを諒解されよう。
【００４２】
本発明に従って加熱レンズを作成するためのプロセスの追加の工程は、加熱材料上に非導電性保護コーティングを適用して、基板上の加熱材料を保護することを伴う。したがって、保護コーティングは加熱材料と基板とに固定されて、保護眼鏡基板上の加熱材料がスクラッチなどによって損傷を受け、その機能が喪失されることを確実に防ぐことを助長する。
【００４３】
保護眼鏡基板（例えば、図２の２１２、図３の３１２、図６ａの６０２、図７ａの７０２、または図８の８００）は、１０４において、利用者の環境における降雪、雨、風または他の比較的小さい浮遊微小粒子などのものから利用者の目を遮蔽するのに十分に堅い、光学的に透明なポリカーボネート、他のプラスチック、強化ガラスなど、いくつかの材料のいずれかから選択される。スキー用ゴーグル、または他の寒冷気象ゴーグルの場合、好ましくは保護眼鏡基板（例えば、図２の２１２、図３の３１２、図６ａの６０２、図７ａの７０２、または図８の８００）は、利用者の頭部および顔に概して適合するのに十分可撓性があり、保護眼鏡は、好ましくは半可撓性のフレーム中に保持され、この半可撓性のフレームは、保護眼鏡を当該フレームの外縁の周りに保持し、また、利用者の目の周りにおよびそれの前に密閉空間を形成するように、従来のストラップの使用によって利用者の顔面から適切な距離に保護眼鏡を保持し、フレームは、典型的には利用者の顔面とゴーグルの残部間の半透過性密閉を提供する。本発明とともに採用される様々な保護眼鏡のために使用される材料はまた、それらが選定された特定の目的の必要に応じて、および当業者に知られているように、破砕、クラッキングまたは場合によっては破壊に対して耐性があるべきである。
【００４４】
潜水マスクの場合、保護眼鏡基板（例えば、図２の２１２、図３の３１２、図６ａの６０２、図７ａの７０２、または図８の８００）は、典型的には、１０４において、よりいくぶん堅いプラスチック、またはガラス、材料から選択されることになり、バイザーまたは医療用フルフェース保護眼鏡の場合、１０４において、基板は、よりいくぶん堅いプラスチック、またはガラス、材料から同様に選択され得、これらは、保護眼鏡を所定の位置に永続的に繰り返し配置することを可能にして利用者の目を保護するのに十分に軽量であるが、十分に堅くもある。保護眼鏡基板の選択１０４は、好ましくは、それの内部（後部）表面とそれの外部（前部）表面の両方における感触が滑らかであり、選択された加熱材料との結合を形成するように適応された材料からのものになる。保護眼鏡基板材料は当業者によく知られており、いかなるタイプの光学的に透明な保護眼鏡基板の選択も、本明細書に添付された特許請求の範囲内に入るものである。
【００４５】
さらに図１を参照すると、基板上の複数の領域の数および各領域のサイズは、加熱プロファイルに従って作製されることも、または作製されないこともある。加熱プロファイルは、実現可能な程度まで、レンズ基板にわたる均等な加熱が望ましいという、単にレンズの設計者側での要望、思考または理解であり得る。あるいは、代替的に、加熱プロファイルは、例えばスキーヤー加熱プロファイルと比較したスノーボーダーの場合が当てはまり得るように、保護眼鏡のカスタム加熱を伴い得る。したがって、保護眼鏡にわたって単に一様に加熱するのとは対照的に、保護眼鏡の１若しくはそれ以上の部分が保護眼鏡の他の部分よりも意図的に温かくされるべきである場合（例えば、保護眼鏡のある側が別の側よりも温かい場合、またはエッジが中央よりも温かい場合）、より形式的な加熱プロファイルが使用され得る。このように、例えば、スノーボーダーの場合、スノーボーダーは典型的に丘陵を下降しながら横向きに立つので、スノーボーダーの前方の足に対応するレンズの１つの側はより多くの熱を必要とする。均等な加熱が企図されるかカスタム加熱が企図されるかにかかわらず、加熱プロファイルは、画定されたレンズ加熱材料領域、レンズ加熱材料領域のサイズおよび形状の特定、相対的に加熱量が増加される所望の領域または相対的に加熱量が減少される所望の領域、ならびにそれぞれの領域電力密度の特定または計算のうちの１若しくはそれ以上を含む、より詳細な書込みプロファイルを含み得る。このように、加熱プロファイルは、極めて単純で、単に一様に理解され得るか、またはより複雑で一様に書き込まれ得る。加熱プロファイルは、ある導電性領域から次の導電性領域への保護眼鏡にわたる平衡したまたは均等な加熱が望まれるかどうか、あるいは所与の保護眼鏡構成または目的のために領域の各々についての完全なまたは比例の加熱のカスタムプロファイルがより望まれ得るかどうかを決定する。本発明を使用して、一様に加熱されるかまたは代替的にカスタム加熱プロファイルに従って加熱される、規則的な形状に形成された保護眼鏡と不規則な形状に形成された保護眼鏡の両方を生成し得る。
【００４６】
次に特に図２〜図８を参照すると、本発明の様々な実施形態のあまり複雑でないものからより複雑なものへの進行が示され、基板の様々なサイズおよび形状、保護眼鏡に電力供給する様々な方法（例えば、ｄｃ電池およびＰＷＭ）、加熱材料の様々な配合および厚さ、様々な適用例（例えば、電気的に絶縁されたおよび連続する）、ならびに一般化された加熱または特定の多重チャネルＰＷＭシステムへの基板のますます改良された再分割に適応するための、加熱領域のサイズおよび形状の多くの可能な組合せが図示されている。本明細書の特許請求の範囲部分に記載された本発明の範囲および趣旨から逸脱し得ない加熱される保護眼鏡レンズを形成するために、上記の基本要素の他の組合せがあり得ることを諒解されよう。例えば、本発明では、電源はレンズの上部から来るものとして示され、バスバーはレンズの上方と下方にあるが、電子工学設計の当業者であれば、電源は、請求される本発明の真の範囲および趣旨から逸脱することなく、レンズの側部またはレンズの下部のいずれかからも来得ることを諒解されよう。
【００４７】
特に図２を参照すると、規則的な（矩形の）保護眼鏡２１２上の３つの等しいサイズの矩形の電気的に絶縁された加熱要素領域Ａ、Ｂ、およびＣ（それぞれ２１４、２１６、２１８）が示されている。当該加熱要素領域は、並列回路２０４、２０６、２０８、２１０を介して８．４ボルト直流（ｖｏｌｔ  ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ：ＶＤＣ）電圧源２０２で上部から電力供給され、並列回路２２０、２２２、２２４を介して下部から２２６において接地される。これらの領域Ａ、Ｂ、およびＣの各々は、同じ抵抗率を有するように配合（ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ）された（例えば、すべてが単位面積当たり２０オーム（２０−ｏｈｍ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ）の抵抗率を有するように配合された加熱材料を採用し得る）、透明で導電性の薄膜加熱体、例えば、ＩＴＯ、亜鉛インジウム酸化物（ｚｉｎｃ  ｉｎｄｉｕｍ  ｏｘｉｄｅｓ：ＺＩＯ）、亜鉛スズ酸化物（ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅｓ：ＺＴＯ）またはダブルウォールカーボンナノチューブ（ｄｏｕｂｌｅ−ｗａｌｌｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ：ＤＷＮＴ）などの薄膜加熱体である、同一の加熱要素コーティングを有する。図２には、本発明の一様に加熱される実施形態の簡略形態が示されており、各領域は同じサイズ、同じ厚さおよび同じ化学的配合であるので、これらの領域の電力密度（ｐｏｗｅｒ  ｄｅｎｓｉｔｙ：Ｐｄ）は同じである。単位面積当たり２０オームの抵抗率（Ｒ）と仮定すると、以下の式で各領域の電力密度を計算することができる。
【００４８】
Ｐｄ＝Ｅ２／Ｒ・Ｈ２、ここで、Ｐｄは電力密度であり、Ｅは電圧であり、Ｒは単位面積当たりの抵抗であり、Ｈは高さ（バスバー間の距離）である。
【００４９】
この式に値を代入すると、８．４２／２０・３２＝単位面積当たり０．３９２ワット＝Ｐｄの結果を得る。ここでも、この電力密度は領域の各々について同じであり、上記の他の因子のすべて（例えば、加熱材料の配合、加熱材料の厚さおよび加熱材料の高さ）が等しくなるので、保護眼鏡２１２は、保護眼鏡全体にわたって一様に加熱される。興味深いことに、電力密度の式に着目すると、Ａ、Ｂ、およびＣが単一の加熱要素に一緒に結合された場合でも、（入力電圧、Ｈ値、加熱材料の配合、および加熱材料の厚さが等しいと仮定すると）電力密度は依然として同じであり、距離Ｌによる影響はない。したがって、規則的な形状に形成された基板のこの単純な場合では、単一の加熱要素を採用して同じ結果を達成し得るが、図２は、Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓの特許出願第１３／３９７，６９１号、米国特許出願公開第２０１３／０２１２７６５号（「ＰＷＭ出願」）による別々の電池またはＰＷＭチャネルの制御の場合と同様に、加熱要素を複数の領域にセグメント化することにより、各領域を別々に加熱するオプションが開かれることを図示している。さらに、均等な加熱は、長方形または正方形の基板上の薄膜加熱要素で達成することが難しくないので、図２は、単一の保護眼鏡基板に複数の加熱要素を適用する本発明の適用例のための最も単純な場合を表している。
【００５０】
さらに、図２にはバスバーが示されておらず、本発明によれば、バスバーは、保護眼鏡の所望の構成に応じて、保護眼鏡レンズ２１２自体の上にあるか、あるいはゴーグルフレーム（図示せず）中に収容され得ることが図示されている。
【００５１】
次に特に図３に参照すると、図２に示された基板をさらに複雑化した、不規則な形状に形成された基板３１２であり、当該基板においては、３つの電気的に絶縁された領域Ａ、Ｂ、Ｃ（それぞれ３１４、３１６、３１８）は等しい高さではなく、むしろ台形形状の基板３１２に適合するように調整される必要がある。そのような一実施形態は、本発明を用いない場合、保護眼鏡基板３１２が不規則な形状に形成されているために、保護眼鏡装置内に不均等な加熱の導入が開始されてているタイプである。図３の実施形態は、加熱要素材料Ａ、Ｂ、Ｃ（３１４、３１６、３１８）のＨ値が高くなるほど、電力密度Ｐｄがより低くなることを図示している。したがって、単位面積当たり一定の抵抗率（Ｒ）が２０オームのと仮定すると、台形形状の基板３１２を覆うＡ、Ｂ、Ｃ形状が異なるため、電力密度の計算は以下のように異なる結果となる。  
Ａ：Ｐｄ＝Ｅ２／Ｒ・Ｈ２に値を代入すると、８．４２／２０・３２＝単位面積当たり０．３９２ワット
Ｂ：Ｐｄ＝Ｅ２／Ｒ・Ｈ２に値を代入すると、８．４２／２０・３．６２＝単位面積当たり０．２７２ワット
Ｃ：Ｐｄ＝Ｅ２／Ｒ・Ｈ２に値を代入すると、８．４２／２０・４．２２＝単位面積当たりの０．２００ワット
したがって、より大きい高さを有する形状（すなわち、領域Ｃ、３１８）は、他の因子（入力電圧、加熱材料の厚さ、および抵抗率に関する加熱材料の配合）が等しい場合、より短い高さ（Ｈ）を有する他の形状よりも低い（例えば、単位面積当たり０．２００ワットの）電力密度を有することがわかる。電圧入力が同一であると仮定すると、所定のエリアにおける電力密度が低くなるほど、当該エリアはより低温で動作することになる。逆に、より小さい高さを有する形状（すなわち、形状Ａ、３１４）は、（入力電圧、加熱材料の厚さ、および加熱材料の抵抗率などの）他の因子が等しい場合、より高い電力密度を有する。したがって、この実施形態における領域Ａなど、より低いエリアは過熱されることになる傾向があるので、保護眼鏡の設計者および製造業者は、図５〜図８に関して後で図示および説明する所望のパラメータに従って、レンズを設計する際に選定される加熱材料の配合、適用される加熱材料の厚さ、または加熱要素の高さを変更し得るために、基板にわたる均等な加熱であるかまたはカスタム加熱であるかにかかわらず、エリアをセグメント化し、所望のプロファイルに従って電力密度プロファイルを設計することが有利である。
【００５２】
図２〜図８に関して、本発明は、単純なものからより複雑なものにわたる、保護眼鏡の複数の異なる実施形態を有することに留意されたい。本発明によるより単純な保護眼鏡の一例として、次に図３を参照すると、エリアＡ、Ｂ、Ｃ（それぞれ３１４、３１６、３１８）は、それぞれ、同じ抵抗率を有する配合材料（８００オングストロームの厚さで単位面積当たり２０オーム）、同じ厚さおよび同じ印加電圧で作製されていると仮定される。とはいえ、加熱要素領域の異なる高さ（Ｈ）のために、本発明の適用なしでは、図３の実施形態の領域の不均等な加熱が生じ得る。本出願の発明のいずれかの実施形態の場合と同様に、均等な加熱であるかカスタム加熱であるかにかかわらず、加熱要素抵抗率を変更し、それによりプロファイルに従って領域の電力密度を操作するために、加熱要素の配合または厚さを変化することができることを諒解されよう。
【００５３】
さらに、図３に関して、電気的に絶縁されたセグメントまたは領域Ａ、Ｂ、Ｃ（３１４、３１６、３１８）が示されているが、これらの領域は、並列回路配線３０６、３０８、３１０を介して単一の電源３０２によって駆動され、並列回路配線３２０、３２２、３２４を介して３２６において接地されることに留意されたい。単一のバスバーが暗示され（または逆に、図示の単一の電源へのおよびそれからの電力をもたらすために複数のバスバーが使用され得）、このようにして、本発明のこの実施形態は、ＰＷＭ制御された加熱を用いてまたは用いずに制御される加熱に好適になる。図示のように単一の電源３０２の場合、連続するセグメントＡ、Ｂ、Ｃも同様の結果とともに採用され得たことに留意されたい。
【００５４】
次に特に図４に参照すると、図３のものと同様である保護眼鏡および基板４１４の一実施形態が提示されている。しかしながら、図４に示されている実施形態では、加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ（それぞれ４１６、４１８、４２０）のための独立した接続４０８、４１０、４１２を通して保護眼鏡を駆動するためのＰＷＭ−１（パルス幅変調器−１）４０２、ＰＷＭ−２（パルス幅変調器−２）４０４、ＰＷＭ−３（パルス幅変調器−３）４０６を有する、ＰＷＭ出願に示されているような３チャネルＰＷＭ回路が指定されている。図３の場合と同様に、各領域Ａ、Ｂ、Ｃは単位面積当たり同じ抵抗率、例えば、単位面積当たり２０オームであるが、この実施形態では、ＡとＢの領域の両方がＣの電力密度（Ｐｄ）と同じ電力密度を有するまで、ＰＷＭ出力を限定し、したがって、Ｂにはより少ない電力を送達し、Ａにはより一層少ない電力を送達することによって、各領域への電力量は制御されて、一様に加熱される保護眼鏡が提供される。保護眼鏡領域Ａ、Ｂ、Ｃのすべてへの最大平衡化した（均等な）電力を達成するために、（Ｃが全電力で動作していると仮定すると）ＡとＢの領域が通常ならばＣよりも熱くなるので、主に利用可能なオプションは、（この実施形態ではＰＷＭを介して）領域ＢおよびＡへの電力を限定することであることに留意されたい。
【００５５】
次に図５を参照すると、保護眼鏡のための不規則な形状に形成された基板５０６が示されている。この基板５０６は、その上に４つの電気的に絶縁された加熱要素領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（それぞれ５１０、５１２、５１４、５１６）を有し、回路配線５０４を介して単一チャネルＰＷＭ（ＰＷＭ−１）の電源５０２により、単一の上側のバスバー５０８および下側のバスバー５１８から接地ワイヤー５２０に電力供給される。式Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２を使用して、各領域の抵抗値（Ｒ）計算することができ、Ｅ＝８．４ボルト直流（ｖｏｌｔ  ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ：ＶＤＣ）、電力密度（ｐｏｗｅｒ  ｄｅｎｓｉｔｙ：Ｐｄ）＝単位面積当たり０．２ワット、ならびに所与の高さ（バスバー間の距離、例えば、Ｈａ＝３．０、Ｈｂ＝４．０、Ｈｃ＝４．０およびＨｄ＝２．５）と仮定すると、以下のようになる。  
Ａ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／３２＝単位面積当たり３９．２オーム
Ｂ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／４２＝単位面積当たり２２．１オーム
Ｃ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／４２＝単位面積当たり２２．１オーム
Ｄ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／２．５２＝単位面積当たり５６．５オーム
このようにして、これらの計算に基づいて加熱材料を適用することによって、レンズ全体にわたって均等な加熱状態（すなわち、等電力密度）を有する保護眼鏡が生成される。異なる加熱要素のために異なる配合の加熱材料を選択することによって、または代替的に、計算に従って、等しい抵抗率を有するように配合され、かつ異なる厚さの加熱材料を加熱要素領域に適用することによって、この単位面積当たりの抵抗の結果が達成される。あるいは代替的に、抵抗率を変化させる両方の方法の組合せが採用され得る。最後に、カスタム加熱が所望される場合、これは、図６に関して以下でさらに指定されるように計算され、達成される。
【００５６】
なお図５を参照すると、一様に加熱される平衡した保護眼鏡が今や達成されているので、図示のように単一チャネルＰＷＭを使用して入力電流を変化させて、保護眼鏡全体について電力密度の所望のレベルを達成し得る。例えば、レンズ全体にわたって一様に５０％の電力が望まれる場合、それは、本発明のこの実施形態を用いて、単一チャネルＰＷＭ５０２を５０％オン、５０％オフ設定に設定することによって達成され得る。したがって、本発明のこの実施形態では、保護眼鏡領域を平衡させることは、保護眼鏡とそれの加熱要素との構成で直接達成されているので、この平衡のために多重チャネルＰＷＭは必要とされない。また一方、所与の保護眼鏡にとって単に全電力印加が好ましい場合、単一チャネルＰＷＭは、本発明のこの実施形態では、レンズ全体にわたって一様に全電力のオン・オフを提供するために、単に単一の電池およびオン・オフスイッチと交換され得る。
【００５７】
次に図６ａを参照すると、前の実施形態において提供されているよりも一層多くの電気的に絶縁された加熱要素領域Ａ〜Ｈを有する保護眼鏡基板６０２が提供されて、保護眼鏡が制御される程度が向上され、さらにより多くの不規則な形状に形成された保護眼鏡にわたって均等な加熱またはカスタム加熱が達成される程度がさらに向上されている。このように、図６ａに示されているように、図示のサイズ値を有するＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、およびＨ（それぞれ６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８）という、８つの加熱要素領域を有する保護眼鏡が提供されている。
【００５８】
本発明のこの実施形態の加熱要素領域Ａ〜Ｈの抵抗率は正規化されて、図６ｂにおいて６２０、６２２、６２４、６２６、６２８、６３０、６３２、６３４で示されているように基板に適用される加熱要素材料（例えば、ＩＴＯ）について異なる厚さを使用すること、または、基板に適用される加熱材料について異なる抵抗率を有する配合（例えば、８００オングストローム厚のＩＴＯにおいて、単位面積当たり１０オーム、８００オングストローム厚のＩＴＯにおいて、単位面積当たり２０オームなど）を使用することのいずれかによって、保護眼鏡基板６０２全体にわたる均等な加熱が提供されている。最後に、これらの方法の組合せが採用され得る。同じＩＴＯ材料のより厚い適用は、より薄い適用と比較して、領域上の材料の抵抗率を減少させる傾向があることに留意されたい。
【００５９】
代替的に、この実施形態の加熱要素領域Ａ〜Ｈの抵抗率は、図６ｃに示されているようにカスタマイズされて、保護眼鏡の（例えば、領域Ｃ〜Ｆにおける）中心上ではより少ない加熱が提供され、保護眼鏡の（例えば、領域Ａ〜ＢおよびＧ〜Ｈにおける）外側上ではより大きい加熱が提供され得るか、または何らかの他のカスタムプロファイルに従って提供され得る。図６ｃに示されているように、これは、保護眼鏡の各領域６３６、６３８、６４０、６４２、６４４、６４６、６４８、６５０、６５２の厚さを変更して、保護眼鏡の当該部分の抵抗率を変化させることによって達成される。代替的に、これは、基板に適用される加熱材料について異なる抵抗率を有する配合（例えば、８００オングストローム厚のＩＴＯにおいて、単位面積当たり１０オーム、８００オングストローム厚のＩＴＯにおいて、単位面積当たり２０オームなど）を選定することによって達成され得る。最後に、これらの方法の組合せが同様に採用され得る。
【００６０】
したがって、保護眼鏡の一様に加熱される実施形態が望まれるか、保護眼鏡のカスタマイズされた加熱の実施形態が望まれるかにかかわらず、厚さを変化させることによって保護眼鏡の異なるセグメントの抵抗率を変化させることによって、加熱材料について異なる配合を選定することによって、またはＰＷＭ出願に開示されているようなＰＷＭ加熱チャネル技術を利用することによって、所望の結果が達成されることを諒解されよう。
【００６１】
このように、領域Ａ〜Ｈを有する図６ａに示されている実施形態は、Ｒ値を正規化または等化して、例えば、加熱材料の配合選択および厚さ適用の一方または両方を使用して上記で説明したように電力密度を平衡させている。したがって、図６ａに示されている実施形態によって図示される１つの利点は、例えば、多重チャネルＰＷＭ熱源を使用して領域の電力密度を変化させるべきであった場合、レンズが既に正規化されているので、ＰＷＭシステムは、望ましくない集中加熱個所を補正することが不要である。利用可能な調整の程度の一部は、保護眼鏡の過熱エリアを補正する際に失われていることがないので、これは、今度は、ＰＷＭによるレンズ全体のより大きい範囲の制御が可能となる。
【００６２】
例として図６ａを参照すると、領域の数を増加させて、以下のように計算される（および上記で説明したように達成されることが可能な）様々な抵抗率値で示される、保護眼鏡上において加熱されるエリアのより良好な制御のグラニュラリティまたは制御度を提供することが望ましい。  
Ａ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／３２＝３９．２
Ｂ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／３．７２＝２５．８
Ｃ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／３．８２＝２４．４
Ｄ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／４．２２＝２０．０
Ｅ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／４．２２＝２０．０
Ｆ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／３．８２＝２４．４
Ｇ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／２．７２＝４８．４
Ｈ：Ｒ＝（Ｅ２／Ｐｄ）／Ｈ２に値を代入すると、Ｒ＝（８．４２／０．２）／２．２２＝７２．９
上記の単位面積当たりの抵抗率は、基板６０２全体にわたる均等な加熱について計算され、ＰＷＭを用いて有効電圧を変更すること、あるいは上記で説明したように適用される加熱材料の配合または適用の厚さを変更することのいずれかによって達成され得る。さらに、例えば図８において図示および説明されているように、領域の特異性が大きくなるほど、達成され得るレンズに対する制御はより大きくなり、より大きい程度の一様性がレンズ全体にわたって達成され得ることを諒解されよう。
【００６３】
次に図７ａ〜図７ｃを参照すると、複数の連続する加熱要素領域Ａ〜Ｈ（それぞれ７０４、７０６、７０８、７１０、７１２、７１４、７１６、７１８）を有する保護眼鏡基板７０２の一部が提供されている。例えば高度に不規則な形状に形成された保護眼鏡のために、所与の保護眼鏡上でより大きい程度の一様加熱の特異性が望まれるが、とはいえ、それのために、単一の電池のように単純でさえある簡略化された電子回路システムが望まれる場合、本発明は、図７ａの実施形態などの実施形態を含み、ここでは、単一の上側のバスバー７５４と単一の下側のバスバー７５６とを使用して、この複数の連続する加熱要素領域と接続し得る。
【００６４】
図７ｂには、平衡した加熱保護眼鏡またはスクリーンが示されており、ここでは、図６ｂと同様に、均等な加熱は、適用される加熱材料の厚さを変化させることと、異なるエリアのために異なる配合の加熱材料を選択することとのうちの１つまたは組合せによって達成され得る。しかしながら、本実施形態では加熱材料の厚さを変化させることが好ましく、なぜならば、このようにして、レンズにわたる抵抗率の変化のより滑らかな遷移がバンディングなしに達成され得るからである。したがって、図７ｂは、領域７２０、７２２、７２４、７２６、７２８、７３０、７３２、７３４を有する、一様に加熱する保護眼鏡を示し、内部領域７２４、７２６、７２８、７３０は外部領域７２０、７２２、７３２、７３４よりも厚くて、図６ｂに関して前に説明したのと同様に、基板全体にわたって正規化された加熱を提供する。しかしながら、図７ｂに示されているように、加熱材料の連続するセグメントまたは領域間の遷移は、より滑らかであり、あまり段階状でなく、領域間のより少ないコントラストを可能にし、したがって、領域間のより滑らかな電力密度遷移を可能にする。言い換えれば、図７ｂに示されている保護眼鏡の連続する実施形態の電力密度は、連続的に可変である。
【００６５】
図７ｃには、複数の連続する加熱要素７３６、７３８、７４０、７４２、７４４、７４６、７４８、７５０、７５２を有するカスタマイズされた加熱される保護眼鏡が示されており、ここでは、図６Ｃと同様に、カスタム加熱プロファイルは、中心エリア７４０、７４２、７４４、７４６ではより冷たいセグメントを提供し、外部エリア７３６、７３８、７５０、７５２ではより温かい領域を提供する。図７ｂに関して説明したように、この実施形態を用いた電力密度遷移は、保護眼鏡にわたってあまり段階状でなく、より連続的に変化し、したがって、これらの連続する領域間のより滑らかな電力密度遷移を提供する。また、図６ａ〜図６ｃおよび図７ａ〜図７ｂの保護眼鏡の場合と同様に、図７ｃに示されている本発明の実施形態は、単一のバスバー７５４、７５６を駆動する、単一の電池などの単一の電源、または単一チャネルＰＷＭを用いて達成され得る。
【００６６】
図６ｂ、図６ｃ、図７ｂ、および図７ｃに示されている本発明の実施形態を図示する図は、例示のためのものにすぎない。また、加熱材料の適用の厚さの相対的差異を一定の縮尺で示すための試みが行われているが、とはいえ、これらの厚さは数百オングストローム程度の厚さであるので、図面は、実際の一定の縮尺の表現ではなく、材料の相対的厚さの粗い近似を表すことを諒解されよう。
【００６７】
次に図８を参照すると、前に説明した実施形態よりも一層多くの、すなわち２４個の加熱領域、領域８０２、Ａ〜Ｘに分割された保護眼鏡基板８００が示されている。好ましくは、これらの加熱領域８０２、Ａ〜Ｘの各々は、それらが均等な加熱または所望のカスタムプロファイルのいずれかを有するという点で、上記で説明したように正規化されている。本発明のこの実施形態は、鼻柱にわたって、領域があまり高くなく（すなわち、それらがより小さいＨ値を有し）、したがって、それらが、本発明なしでは従来通り過熱を受けやすいはずであることを明確に示している。さらに、ＰＷＭ出願に記載されているように、複数のＰＷＭチャネルを使用して、電池寿命を温存する方法で保護眼鏡加熱システムをさらに指定し駆動し得るように、複数のチャネルａ〜ｘが提供されている。さらに、図８は複数のバスバーの使用を図示しており、各チャネルの各々は、各加熱領域８０２、Ａ〜Ｘと、単一の接地バスバー８０６との独立した制御およびそれらへの電力供給を可能にする。
【００６８】
図８の本発明の実施形態とともに提供される制御のより大きく指定されたグラニュラリティのために、異なる詳細プロファイルはすべて、ゴーグル内に含まれているコンピュータマイクロプロセッサによって駆動されるのと同じ保護眼鏡で実装され得る。これらのプロファイルのいくつかの例は、スキーヤー晴天日プロファイル、スノーボーダーアイシング状態プロファイル、ロッククライマー降雨状態プロファイル、レスキュー・パトロール・プロファイル、スノーモービラープロファイルおよび潜水マスクプロファイルなどを含む。
【００６９】
本発明の好ましい実施形態について図示および説明されたが、本発明のより広い観点において本発明から逸脱することなく、多くの変更および修正が行われ得ることが当業者には明らかであろう。例えば、当業者は、請求される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混合し、整合させ得ることを諒解されよう。添付の特許請求の範囲は、したがって、本発明の真の趣旨および範囲内に入るすべてのそのような変更および修正を包含するものである。
【００７０】
図９を参照すると、単一のパルス幅変調器（ＰＷＭ）、単一領域曇り防止システム９００が示されており、これは正および負の端子９０４および９０６を有する電池電源９０２、回路配線９０８および９１０、（信号９１４を生成する）ＰＷＭ９１２、ＭＯＳＦＥＴスイッチ９１６、保護眼鏡９１８、加熱要素９２０、マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）９２２、加熱体電圧検知抵抗器９２４、加熱体電流検知抵抗器９２６、検知電圧（ｓｅｎｓｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）９２８、および加熱体電流電圧検知９３０を有する。回路９０８および９１０は、電池電源９０２、ＰＷＭ９１２、ＭＣＵ９２２、ＭＯＳＦＥＴスイッチ９１６、加熱体電流検知抵抗器９２６、検知電圧９２８、加熱体電圧検知抵抗器９２４、および加熱要素９２０を相互接続し、ＭＣＵ９２２は、加熱体電圧検知抵抗器９２４に関する情報を収集し、加熱要素９２０の抵抗を決定する。次に、ＭＣＵ９２２は、加熱要素９２０の抵抗に基づく情報をＰＷＭ９１２に中継して、ＰＷＭ９１２が制御する電流を調整する。電流を制御することは、今度は、１つの保護眼鏡から次への加熱要素抵抗率の変動にもかかわらず、１つの保護眼鏡曇り防止システム９００から別への、または、１つの領域から次への加熱要素抵抗率の変動にもかかわらず、１つの保護眼鏡加熱領域から別の、例えば、図６ａの領域Ａ〜Ｈ、図７ａの領域Ａ〜Ｈ、または図８の領域Ａ〜Ｘにわたって、加熱要素９２０の温度を、動作環境の予想される露点温度より上の温度で維持するのに役立つ。
【００７１】
したがって、図９は、単一のＰＷＭ、単一領域曇り防止システムとして示されているが、図２〜図８に示されているように、本発明を複数の領域を有する保護眼鏡に適用できることは諒解され、これは保護眼鏡上に２若しくはそれ以上の領域を有する、本発明の単純なものからより複雑な実施形態への進展であり、各領域の加熱要素抵抗率の変動にもかかわらず、各他の保護眼鏡領域に対して各保護眼鏡領域を加熱しながらも、カスタム加熱プロファイルの均一性または一貫して正確なパワー密度を作り出す。また、代替的に、本発明は、各保護眼鏡上の加熱要素抵抗率の変動にもかかわらず、１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡にかけてユーザが経験する一貫した特性を複数の保護眼鏡が有することを確実にするために適用することができる。本明細書の特許請求の範囲部分に記載された本発明の範囲および趣旨から逸脱し得ない加熱される保護眼鏡レンズを形成するために、要素の他の組合せがあり得ることを諒解されよう。
【００７２】
図９に示す本発明の実施形態では、ＭＣＵ９２２は、電位差計を備え、電池の最小使用可能電圧よりも低い内部基準電圧（ｖｒｅｆ）を有し、出力電圧（ＰＷＭ９１２への入力電圧）を提供するデバイスとして示され、ＭＣＵ９２２からの出力電圧は、電位差計の設定に基づいて、ゼロと基準電圧（ｖｒｅｆ）との間のある電圧である。ＭＣＵ９２２に応答して、ＰＷＭ９１２は、ＭＣＵ９２２からの出力の結果として変動することがある対応するパーセンテージオン・オフ信号を生成する。デジタルロジックを使用する好ましいシステムでは、ＭＯＲＥ（増加）ボタンおよびＬＥＳＳ（減少）ボタンに応答する制御ＭＣＵは、ＰＷＭ９１２のデューティサイクルを直接変動させ、それにより、中間電圧基準を必要とせずに、加熱要素９２０に提供される電流量を変化させる。
【００７３】
ＭＣＵ９２２の出力電圧を運ぶ出力ライン９３２は、ＭＣＵ９２２とＰＷＭ９１２との間に動作可能に接続されている。ＰＷＭ９１２は、ＭＣＵ９２２からの出力電圧を、ＰＷＭ９１２への電圧の大きさに対応しかつそれに比例するデューティサイクルを有する信号に変換する。このようにＰＷＭ９１２の出力のデューティサイクルは、ＭＣＵ９２２からの電圧に関連して変動するので、ＭＣＵ９２２からＰＷＭ９１２へのほぼゼロの入力電圧は、ＰＷＭ９１２のほぼ０％オン／ほぼ１００％オフのデューティサイクル出力を提供する。対照的に、ＭＣＵ９２２からＰＷＭ９１２への電圧がＭＣＵ９２２の最大電圧（ｖｒｅｆ）に近い場合には、結果としてＰＷＭのほぼ１００％オン／ほぼ０％オフのデューティサイクル出力が得られる。さらに、したがって、ＭＣＵ９２２のＰＷＭ９１２への最小出力電圧と最大出力電圧との間の各中間設定に対して、ＰＷＭ９１２の対応する中間のパーセンテージオン／パーセンテージオフデューティサイクル出力が得られる。したがって、ＭＣＵ９２２は、ＰＷＭ９１２の様々な出力デューティサイクルを可能にする。
【００７４】
加熱要素９２０の防曇能力は、加熱要素９２０に提供される電力の量によって決定される。加熱要素電力は、加熱要素９２０に印加される電圧、ＰＷＭ９１２のデューティサイクルによって確定される、加熱要素９２０に電圧が印加される時間の量、および加熱要素９２０の電気抵抗の関数である。加熱要素の電力は、次の式によって決定される。
【００７５】
【数１】
2018504626.tif 000003
【００７６】
ここで、Ｖは電圧であり、Ｒは加熱要素９２０の抵抗であり、デューティサイクルはスイッチング要素の「オン時間」のパーセントとして表される。したがって、この式によって示されるように、任意の所与の保護眼鏡９１８内の加熱要素９２０の実際の加熱電力は、電圧およびデューティサイクルだけでなく、加熱要素９２０の抵抗によっても変動する。
【００７７】
１つの保護眼鏡から次の保護眼鏡にかけて加熱要素９２０への一貫した量の電力を維持し、したがって１つの保護眼鏡から次の保護眼鏡にかけて、または保護眼鏡の１つの領域から同じ保護眼鏡の別の領域にかけての加熱要素９２０の一定温度を維持するために、ＰＷＭ９１２のデューティサイクルが増減されて、加熱要素９２０の変動する抵抗を補正する。加熱要素９２０の抵抗の変動を正確に補正するために、ＭＣＵ９２２は、まず、加熱要素９２０の実際の抵抗値を確定しなければならない。ＭＣＵ９２２は、まず、加熱要素９２０に印加される加熱体電圧検知抵抗器９２４を介して検知電圧９２８の値を監視して取得し、同様に固定抵抗を有する加熱体電流検知抵抗器９２６を通じて印加される加熱体電流検知電圧９３０を監視することによって、実際の抵抗を確定する。ＭＣＵ９２２は、ＰＷＭ９１２が「オン」状態にあるときはいつでもこれを行う。
【００７８】
検知電圧９２８および加熱体電流検知電圧９３０の値を監視して取得し、既に加熱体電圧検知抵抗器９２４の値を知っているので、ＭＣＵ９２２は、次に、これらの電圧値および抵抗値を使用して、次の方程式によって加熱要素抵抗を決定する。
【００７９】
【数２】
2018504626.tif 000004
【００８０】
加熱要素抵抗が分かったので、ＭＣＵ９２２は信号をＰＷＭに中継し、ＰＷＭ調整係数と呼ばれる倍率でデューティサイクルを調整する。ＰＷＭ調整係数は、以下の式を使用してＭＣＵ９２２によって計算される加熱要素抵抗から導出される。
【００８１】
【数３】
2018504626.tif 000005
【００８２】
公称抵抗は、加熱要素９２０に対する既知で所望の抵抗値である。
【００８３】
本発明のこのＭＣＵの実施形態では、２次元ルックアップテーブルが使用され、その一例が図１０に示されている。ルックアップテーブルは、加熱要素抵抗値に関係するＰＷＭ調整係数のマッピングを作成する。例えば、加熱要素９２０の公称抵抗が１０オームである保護眼鏡設計では、１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡、または保護眼鏡の１つの領域から同じ保護眼鏡の別の領域への、プラスまたはマイナス２０パーセントの抵抗の既知の変動も存在する場合、ルックアップは図１０のようになる。したがって、本発明のシステムのＭＣＵ９２２によって、加熱要素９２０の抵抗が指定された１０オームではなく８オームであると決定された場合、システムは、図１０のルックアップテーブルに関連して以前に記述したように、０．８０のＰＷＭ調整係数を供給することによって変動を補正する。一方、１２オームである加熱要素９２０の抵抗は、システムによって、１．２０のＰＷＭ調整係数で補正される。図１０に示すような２次元ルックアップテーブルのこの例では、加熱要素９２０の抵抗の公称値は１０オームである。しかしながら、他の公称抵抗および測定抵抗範囲を使用することができ、他の公称抵抗および測定抵抗範囲に対応するＰＷＭ調整係数は、ＰＷＭ調整係数の式を使用して求められる。
【００８４】
図１０に示すような２次元ルックアップテーブルでは、テーブルに表された加熱要素抵抗の数は可変であり、所与の用途のために行われるＰＷＭ９１２調整の特定性に依存する。一部の状況では、加熱要素９２０が正確な温度に留まるように、ＰＷＭ調整の細かいグラニュラリティを有することが望ましい場合がある。別の状況で、一貫した温度が必要でない場合、幅広いグラニュラリティのＰＷＭ調整の方が適している場合もある。いずれの状況においても、加熱要素９２０の抵抗検知と対応するＰＷＭ９１２のデューティサイクル調整との組合せは、保護眼鏡加熱要素９２０が一定の熱を維持することを可能にし、１つの保護眼鏡領域から別の保護眼鏡領域、および１つの保護眼鏡から別の保護眼鏡にかけて発生する抵抗の変動を、例えば、保護眼鏡のバッチの抵抗率を試験することによって決定するように補正する能力を可能にする。
【００８５】
本発明の好ましい実施形態とともに本発明の他の実施形態についても図示および説明されたが、本発明のより広い観点において本発明から逸脱することなく、多くの変更および修正が行われ得ることが当業者には明らかであろう。例えば、当業者は、請求される本発明の真の趣旨から逸脱することなく、図示および説明された本発明の実施形態の様々な構成要素を混合し、整合させ得ることを諒解されよう。添付の特許請求の範囲は、したがって、本発明の真の趣旨および範囲内に入るすべてのそのような変更および修正を包含するものである。
【図１】
2018504626.tif 000006
【図２】
2018504626.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018504626.tif 000014
【図１０】
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【国際調査報告】
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