適于眼罩的pwm加熱系統的制作方法

適于眼罩的pwm加熱系統的制作方法
【專利摘要】一種眼罩防冷凝系統，其包括：眼罩，其適于保護用戶的眼睛并適于在用戶的眼睛和所述眼罩之間限定至少部分封閉的空間，電源，優選包括微型計算機的脈寬調制器，優選包括MOSFET器件的開關裝置，其響應于所述脈寬調制器，所述眼罩上的優選氧化銦錫(ITO)加熱元件，以及將所述電源、所述脈寬調制器、所述開關裝置以及加熱元件互連用于控制所述眼罩加熱的電路。在一個實施例中，眼罩劃分成多個加熱區域。采用電流調節裝置、傳感器和任選地用戶可選擇的簡況以允許本發明的加熱調節或自動化防霧能力以及可變的條件適應性。
【專利說明】適于眼罩的PWM加熱系統
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 本專利申請要求于2012年2月16日提交的號為13/397,691的美國非臨時專利 申請的權益和優先權。

【技術領域】
[0003] 本發明涉及眼罩的加熱，以便防止防護性的眼罩起霧，并且更具體地涉及附接到 眼罩的電阻元件的電子電源供電的加熱，用于防止起霧，諸如將有利于對護目鏡、潛水面罩 或其它便攜式的透明護眼罩的除霧。

【背景技術】
[0004] 通常在涉及導致在眼罩上積聚冷凝物的條件以及甚至由起霧導致的短暫性視力 損害將成問題的環境中使用運動護目鏡、潛水面罩和其它高度便攜的透明護眼罩是可取 的。當這種眼罩的溫度已降至低于露點溫度，即低于其水滴開始凝結并且露水可以形成的 大氣溫度時，已發生起霧。
[0005] 這種便攜式護眼罩的共同特征是下述事實，即它們的重量輕到足以佩戴到用戶的 頭部上且相對緊密地定位到用戶的面部，這樣用戶的呼吸和身體熱量加劇起霧條件。預期 在冬季活動期間使用的易于起霧的運動護目鏡的示例包括適于高山滑雪、越野滑雪、滑板 滑雪、雪地摩托、乘雪橇、滑雪胎、冰山攀登等的護目鏡，上述運動護目鏡廣為人知且廣泛地 由運動愛好者以及其工作或活動要求他們在雪天和其它惡劣的寒冷天氣條件下處于戶外 的其他人利用。易于起霧的潛水面罩的示例包括獨立于呼吸裝置的眼罩和鼻罩，以及其中 將呼吸裝置集成到罩內的全面罩。易于起霧的護眼罩的示例包括醫生或牙醫將佩戴以便防 止病原體進入用戶的嘴巴或眼睛內的面罩、或摩托車頭盔的透明面罩部分。損害視力的起 霧是這種眼罩、潛水面罩和護眼罩的常見問題。
[0006] 已經存在設計成用于防止在適于護眼罩的眼罩上的冷凝物積聚的各種導電裝置。 這些導電裝置的目的是提供一種保持沒有冷凝物的眼罩，這樣用戶將能夠在觀察活動期間 享受到不受阻礙的視野。現有的具有電子系統的運動護目鏡主要在需要高度便攜性的環境 中使用，也就是，其中用于給適于設備的電子產品供電的電源有利地承載于適于護目鏡的 帶上或護目鏡本身上的環境，如由McCulloch提交的、標題為"Modular Anti-fog Goggle System"的、序列號為61/563, 738的共同待決美國專利申請中所示和所述的那樣。這種電 源供電的設備、尤其是消耗掉顯著量的來自電池的功率的加熱設備需要在通常以安培-小 時進行測量的總可用電源容量的使用中是合理（judicious)的，以便維持電源壽命。從而， 調節輸送到眼罩電阻元件的電流量的能力也會是可取的。
[0007] 這些設備的限制是電源功率受到限制，所述電源功率可容易地承載于人的身上， 例如承載于頭帶上或護目鏡或面罩本身中，以便維持長期的使用。雖然近年來鋰離子及相 關電源技術取得了進步，但是改善眼罩加熱系統的效率以便最大化電源壽命將是可取的。
[0008] 授予 Curcio 的標題為"Electrically Heated Ski Goggles" 的、號為 4, 868, 929 的美國專利包括眼罩，其具有經由開關設備可操作性地連接到外部電源包的嵌入式電阻 絲，所述外部電源包適于為了防霧的目的而產生眼罩的加熱。授予Welchel等的、標題為 "Eyewear With Heating Elements"的、號為7, 648, 234的美國專利公開了用于加熱眼罩的 鎳鉻合金和薄膜加熱元件的使用，并公開了用于接通和關斷到所述眼罩的熱量的控制機構 的使用。
[0009] 對于采用電加熱的運動護目鏡而言的另一個問題是眼罩的整個表面上的不均勻 加熱。護目鏡和護目鏡眼罩制備成保持靠近佩戴者面部的位置所需的以及允許形成適于鼻 子的切口（cutout)和用于周邊視野的延伸邊緣的不規則形狀。在現有技術中一直沒有實 現這種不規則形狀的均勻加熱。
[0010] 現有技術的設備易于受熱點影響，并且在有限的電池供電的應用中使用這種設備 會使電池過度放電。熱點的原因是因為跨眼罩上的電阻元件的電連接之間的電阻率在眼罩 上的不同位置處較大或較小，使得在端子連接之間的距離較小的面積中所消耗的電流量較 大，并且在端子連接之間的距離較大的面積中所消耗的電流量較小。例如，在電阻布線的應 用中，在端子位于鏡片任一側的情況下，對于均勻加熱透鏡而言存在問題，因為在鼻梁上方 以及在眼睛下方向下行進的那些電線與跨鏡片的中央部分行進較短距離的其它電線相比， 電線從一個端子行進到另一端子的距離更大。為了克服起霧條件，必須供應充足的功率以 便克服在端子連接點之間的距離最大的面積中的霧，這導致較小的面積過熱，其轉而浪費 功率。從而，問題導致護目鏡眼罩的加熱的有限有用性。因為眼罩的不規則形狀，所以無論 考慮電阻絲應用還是電阻膜應用都存在這些問題。
[0011] 與護目鏡和潛水面罩尤其相關聯的又一個問題是在設備的眼罩部分和用戶的面 部之間所提供的空間量。在提供的空間不足的情況下，在護目鏡或面罩內佩戴矯正性的眼 罩眼鏡被禁止。此外，在設備的罩部分和用戶的眼睛之間提供過大距離的情況下，將矯正性 的眼罩并入到護目鏡或面罩眼罩本身內的能力被禁止。問題是，在用戶的眼睛和眼罩之間 的增加的距離改善典型的依賴于空氣流動的防霧護目鏡中的防霧能力，然而將眼罩安置在 這種距離用戶的眼睛的大距離處來促進防霧使得矯正性的護目鏡眼罩對于矯正視力而言 效果較差。從而，在矯正性的眼罩護目鏡或潛水面罩領域內早就需要下述技術，其將準許矯 正性的眼罩充分地靠近用戶的眼睛以便從視力矯正的角度恰當地起作用，但是其還能夠有 效地防霧。
[0012] 因此已發展出提供優選自動調節的可變電源的需求，其可提供足夠的電流來滿足 防霧的要求，而不會顯出高于所需的過大功率。另外，已發展出給多個區域提供多個電流供 應的需求，以使能跨整個眼罩表面的對護目鏡眼罩的均勻加熱，而沒有熱點或功率的過度 使用。
[0013] 當經歷霧條件時接通功率到護目鏡，并且之后當用戶覺得不再需要它時就將其關 斷，并非克服護目鏡或其它視力罩（vision shield)中的霧的高效方式。這是因為當它通 時，其使用全功率，這是電池資源的低效使用。此外，用戶并不真正準確地知曉何時將它關 斷，因此充其量也就是用戶猜測何時是將其關斷的最佳時間。此外，當用戶參與和專注于手 頭的活動時，通常不便于不得不接通或關斷到眼罩的功率。到眼罩的功率的手動開關不允 許用戶設置足以減少起霧但也節省電池壽命的中間熱值。此外，在現有技術中還未公開用 于諸如護目鏡、眼鏡或太陽鏡的眼罩上的膜或其它電阻元件的平衡加熱的已知系統，其還 提供對眼罩上的加熱元件的可變控制。


【發明內容】

[0014] 根據本發明的第一方面，提供一種眼罩防冷凝系統，其包括：眼罩，其適于保護 用戶的眼睛并適于在用戶的眼睛和眼罩之間限定至少部分封閉的空間，電源，脈寬調制器 (PWM)，響應于所述脈寬調制器的開關裝置，所述眼罩上的加熱元件，以及將電源、脈寬調制 器、開關裝置以及加熱元件互連用于控制眼罩的加熱的電路。優選地，所述開關裝置包括金 屬-氧化物-半導體場效應晶體管。
[0015] 本發明該方面的設備提供單個PWM、單個加熱區域的眼罩防霧設備，其使能眼罩或 鏡片的高效加熱，這樣電池壽命被最大化，因為PWM可預先設置為具有通對斷周期百分比 比率的輸出，所述百分比可具體針對正被供應功率的特定護目鏡鏡片進行定制。
[0016] 根據本發明的第二方面，提供一種眼罩防冷凝系統，其包括：不規則形狀的眼罩， 其包括可劃分成一個或多個大小的多個區域以便促進眼罩的可劃分加熱的表面面積，眼罩 適于保護用戶的眼睛并適于在用戶的眼睛和罩之間限定至少部分封閉的空間。該系統進一 步包括電源，多個PWM，每個PWM與電源可操作性地連接，以及多個開關裝置，每個開關裝置 響應于相應的PWM。根據本發明的這一方面，在眼罩上存在多個加熱元件，每個加熱元件延 伸到眼罩的相應大小的區域，以及多個電路，每個電路將PWM之一與開關裝置中的相應一 個以及相應加熱元件中的一個互連。每個PWM產生占空比，用于將一定量的電流提供給相 應加熱元件，使得所述眼罩的每個區域的功率輸出與適于所述眼罩的區域的期望輸出相對 應。
[0017] 根據上述本發明的前兩個方面，提供一種眼罩防冷凝系統，其包括：眼罩，所述眼 罩適于保護用戶的眼睛并適于在用戶的眼睛和眼罩之間限定至少部分封閉的空間，眼罩具 有可劃分成至少一個區域用于促進至期望溫度的眼罩的區域加熱的表面面積，電源，至少 一個PWM，至少一個加熱元件，其在至少一個區域上并且與至少一個區域一致用于促進眼罩 的加熱，至少一個加熱元件與至少一個PWM-致。在該實施例中，存在至少一個電路，其將 電源、至少一個PWM以及至少一個相應加熱元件互連用于加熱眼罩，其中所述至少一個PWM 控制電流，以便將至少一個加熱元件區域的溫度維持到高于操作環境的預期露點的溫度。
[0018] 本發明的多個區域方面的設備提供多個PWM電阻膜加熱系統，其在劃分成多個區 域的眼罩或鏡片表面上，所述區域例如依據鏡片的不規則和不同形狀的部分的區域，諸如 與直接在眼睛的前方相比其直接位于鼻梁的上方，以便使能不同形狀或大小的區域的均勻 加熱。從而，例如，所述區域可用于將鏡片劃分成多個區域，每個具有從一個區域到下一區 域的相似面積，以使能跨所述眼罩的更均勻加熱。或者，相反地這種劃分可用于允許對眼罩 的某區域的特定加熱，例如以便確保鏡片的電子顯示部分的正確功能。
[0019] 根據構建于本發明的多個區域方面上的本發明的第三方面，PWM可根據簡況 (profile)來操作，使得眼罩的每個區域的每平方單位的功率，即功率密度可被保證為跨區 域大致相等且均勻地分布，而不管每個區域的大小。或者，可替代地，可獨立地調節區域的 加熱以便形成特定眼罩所期望的具體簡況以便對各種預定的天氣條件、各種活動或眼罩類 型、形狀和大小負責。
[0020] 優選地，本發明該方面的多個PWM包括能夠同時執行與多個PWM相對應的多個各 種內部PWM功能的微型計算機，所述微型計算機具有用于將內部PWM功能與多個電路互連 的多個I/O端口。此外，優選地，根據本發明該方面的每個開關裝置包括金屬-氧化物-半 導體場效應晶體管（MOSFET)。
[0021] 此外根據本發明的另一第四方面，不論是否涉及單個區域、單個PWM的設備或是 否涉及多個區域、多個PWM的設備，提供一種如前概述的眼罩防冷凝系統，其進一步包括電 流調節裝置（CAM)，所述電流調節裝置可操作地連接到每個PWM (無論是單個PWM的實施例 還是多個PWM的實施例），用于經由每個PWM改變電源的占空比轉而改變輸送到每個加熱元 件的電流量。
[0022] 本發明該方面的設備提供CAM的能力用于高效管理眼罩鏡片的溫度使其處于剛 好高于露點溫度的溫度，從而在用戶的最小關注度下有效地防止起霧。這轉而允許功率節 約以使能較長的電池壽命。
[0023] 此外根據本發明的另一第五方面，提供一種如前所述的眼罩防冷凝系統，無論是 多個區域、多個PWM的實施例還是單個區域、單個PWM的實施例，設備進一步包括用于測量 環境溫度和相對濕度的裝置以及用于計算露點的裝置。在本發明該方面中的用于計算露點 的裝置優選地與CAM(優選進一步包括微型計算機裝置）可操作地性連接，使得CAM當由眼 罩限定的空間內的溫度下降到低于露點溫度閾值時增加到電路的功率，以及當由眼罩限定 的空間內的溫度升高到高于露點溫度閾值時降低到電路的功率。從而本發明能夠將脈沖饋 送到電阻加熱元件，例如膜加熱元件，所述脈沖剛好足以保持它剛好高于露點，以便有效地 和自動地防止起霧，并節省電池壽命。用于計算露點的裝置優選地包括微型計算機裝置，其 與溫度和相對濕度感測裝置可操作性地連接。
[0024] 根據本發明該方面的眼罩防冷凝系統可進一步包括相對濕度傳感器和溫度傳感 器，每個傳感器位于由所述眼罩所限定的空間內。這種系統進一步包括與相對濕度和溫度 傳感器可操作性地連接的、用于周期性地計算露點溫度的裝置，例如微型計算機裝置。此 夕卜，所述至少一個脈寬調制器響應于所述用于周期性地計算露點溫度的裝置以便控制所述 至少一個加熱元件，使得至少一個加熱元件維持在高于露點的溫度以便保證防止隨著時間 的推移起霧。
[0025] 此外根據本發明的另一第六方面，如關于本發明多個區域實施例的本發明第四和 第五方面的眼罩防冷凝系統可進一步包括區域簡況描繪（profiling)邏輯，其使能來自可 變的電流調節機構的單一調節以便影響每個區域相對于其它區域的按比例調節。從而，為 了貫穿整個眼罩均勻分配加熱的目的，通過基于眼罩的簡況調節輸送給每個部段的功率， 本發明提供變化的協調占空比以便給眼罩的多個電阻區域供電。此外，本發明該方面的設 備提供并入到防霧系統內的自動化簡況特性，使得可根據導向鏡片的加熱功率的手動或自 動化調節維持鏡片的期望加熱，無論其是否是跨整個鏡片上的多個區域均勻加熱，或預定 的特定加熱模式，或使用鏡片的不同區域的加熱足跡（footprint)。
[0026] 此外，根據本發明的另一第七方面，提供一種如上所述的根據上述的本發明第一 或第二方面，即如上所述的本發明的單個區域或多個區域的方面，以及根據本發明的前一 第六方面的眼罩防冷凝系統，其包括多個預定數據簡況與相應的選擇裝置，其使能根據用 戶所選擇的數據簡況之一來控制所述眼罩的每個區域。
[0027] 本發明該方面的設備提供并入到眼罩防霧系統內的可選擇簡況特征，使得可由 用戶取決于天氣和活動水平條件、或所采用的眼罩特征，諸如視頻錄像、平視顯示器、全球 定位系統等選擇適當的加熱。
[0028] 本文公開的每個眼罩適于保護用戶的眼睛免受風、碎屑、雪、雨、極端溫度以及可 能傷害眼睛或以其它方式損害視力的元素。每個眼罩還適于形成且限定圍繞眼睛且在眼睛 的前方的至少部分的封閉空間（enclosure)。作為傳輸到由所述眼罩所限定的空間內的身 體熱量的結果，該封閉空間相對于封閉空間外面的條件升溫，而且所述封閉空間由于汗水 還經受相比于外界條件更高的相對濕度。當所述眼罩的溫度下降到低于所述眼罩內的溫度 時，露水或冷凝物將形成于所述眼罩的內側上，發生眼罩的起霧。
[0029] 本發明的一個目的是提供一種眼罩防霧系統，不管天氣條件所述系統有效地防止 所述眼罩起霧。本發明的另一個目的是提供一種眼罩防霧系統，其以如此的方式采用PWM 以便節省功率和能量并延長電池壽命。本發明的另一個目的是提供一種眼罩防霧系統，其 根據當前的露點條件手動地或自動地調節到鏡片上的加熱器的功率，當眼罩內的溫度小于 露點溫度或下降到低于露點溫度時增加到眼罩的功率，或當眼罩內的溫度高于露點溫度時 如此減小功率。本發明的另一個目的是提供一種眼罩防霧系統，對于多種不同大小和形狀 的眼罩而言，通過提供至少部分地自動化眼罩的加熱的簡況，該系統保證并簡化在變化的 天氣和活動條件下無霧使用的達成。此外，本發明的又一個目的是提供用戶可選擇的這種 簡況。上述所列內容并不意旨作為本發明的排他性所列內容，可能存在本發明適合的但未 列出的其它目的，以及本文存在或不存在任何這種目的并不必然限制本發明的精神和范 圍，如本文所進一步限定和要求的那樣。
[0030] 本發明任何上述方面的眼罩防冷凝系統可適于在運動護目鏡或任何防護性的眼 罩內使用，所述防護性的眼罩諸如適于滑雪、內胎滑雪、平底雪橇、冰山攀登、雪地摩托車、 騎自行車、跑步、與患者一起工作、在其它醫療或測試環境中等等。此外，本發明的任何上述 方面的系統可適于在潛水面罩中使用。
[0031] 本發明的主題在本說明書的結論部分被特別指出并明確地要求。然而，操作的方 法和組織這二者連同其另外的優點和目的可通過參照結合附圖所進行的以下描述最佳地 理解，其中相似的附圖標記指代相似的元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 圖1是從脈寬調制器（PWM)發出的多個電信號的圖示；
[0033] 圖2是不規則形狀眼罩的前視示意圖，其上具有單個區域的電阻加熱元件膜加熱 器；
[0034] 圖3是不規則形狀眼罩的前視示意圖，其上具有劃分成多個區域的電阻加熱元件 膜加熱器；
[0035] 圖4是不規則形狀眼罩的前視示意圖，其上具有劃分成多個區域的電阻加熱元件 膜加熱器；
[0036] 圖5是根據本發明一方面的單個PWM、單個區域的眼罩防霧系統的示意圖；
[0037] 圖6是根據本發明一方面的單個PWM、單個區域的眼罩防霧系統的示意圖；
[0038] 圖7是根據本發明一方面的單個PWM、單個區域的眼罩防霧系統的另一個實施例 的不意圖；
[0039] 圖8是根據本發明另一方面的自動化的單個PWM、單個區域的眼罩防霧系統的又 一實施例的不意圖；
[0040] 圖9是根據本發明另一方面的多個PWM、多個區域的眼罩防霧系統的又一實施例 的不意圖；
[0041] 圖10是根據本發明又一方面的自動化的多個PWM、多個區域的眼罩防霧系統的另 一實施例的示意圖；以及
[0042] 圖11是還包括一個充電器的自動化的多個PWM、多個區域的眼罩防霧系統的微型 計算機控制實施例的示意圖。

【具體實施方式】
[0043] 脈寬調制
[0044] 脈寬調制（PWM)主要用在馬達速度控制的應用中，用于改變馬達的速度。參照圖 1，PWM以由脈寬調制器所生成的模擬或數字信號為特征，所述脈寬調制器諸如模擬振蕩器 或數字邏輯設備，其提供變化的占空比，其為通百分比（percentage on)，例如諸如10%、 20%、30%和高達90%或更高通，以及相應的斷百分比，諸如90%、80%、30%和低至10% 或更低斷，全部如由圖1中的數字1-9所示。虛線10用于指出PWM信號的波長，并且虛線 11用于指出通（高）狀態下的恒定電壓幅度以及斷（低）狀態下的恒定電壓幅度。從而， 例如，在連接到12伏電池的PWM電路為40 %通以及60 %斷的情況下，可以說PWM信號表示 在40%功率下的12伏PWM電路。從而，PWM電路可使馬達以其最大速度的40%或替代地 馬達的最大速度的另一百分比運行，具有恒壓源而無需調節電壓，并且這提供通過調整輸 送到馬達的電流提供連續的較低電壓的效果。PWM信號通常具有固定的頻率，如圖1中所示 那些的情況那樣，并且它們通常在全電壓水平下具有恒定的全電壓或在低電壓水平下的恒 定無電壓，但這不是絕對必要的。
[0045] 單個區域、單個PWM的實施例
[0046] 參照圖2,根據本發明第一實施例的一部分提供一種眼罩鏡片或防護鏡200,其適 于圍繞用戶的眼睛至少部分地限定封閉空間，且其上具有單個區域的電阻透明導電膜加熱 構件202。沿著膜加熱構件202的上邊緣，存在經由導線212與電源（未示出）互連的母線 (bus-bar)加熱元件204。膜加熱構件202可由氧化銦錫（ΙΤ0)或其它材料構成，其以當連 接到電路時生成熱量的電阻元件的形式設計。
[0047] 下部母線加熱元件206沿著膜加熱構件202的下邊緣提供，且其經由另一導線214 與電源互連。如對于許多眼罩通常而言的那樣，諸如在冬季運動護目鏡的情況下，眼罩鏡片 200是不規則形狀的，其具有在使用過程中在用戶的眼睛的正前方的兩個較寬的形狀類似 的正方形、矩形、圓形或橢圓形的面積209、210,以及在使用過程中位于用戶的鼻梁上方的 較窄面積208。因為鏡片200在這些區域的每一區域處的不同形狀，并且由于鼻梁上方的面 積小于眼睛正前方的面積，所以對于鏡片而言存在在鼻梁上方較熱的傾向，其原因在于在 該面積內具有較小的所測量的電阻。
[0048] 如圖5中所示，本發明的第一實施例提供成根據本發明第一方面的單個PWM、單個 區域的防霧系統500。系統500包括用于生成恒定比率的PWM信號503的單個PWM 502,諸 如如圖6中所示的優選M0SFET開關的開關裝置504,沉積在鏡片200上的加熱元件202,以 及具有正和負端子510、512的電源505。上述元件經由正導線212和負導線214在電路中 互連。PWM信號503控制開關裝置504,所述開關裝置504控制到加熱元件202的功率。由 于在本發明的該實施例中，不存在改變到PWM 502的輸入電壓的裝置，所以將PWM設置成通 對斷的恒定比率，其將允許以恒定的溫度加熱鏡片200上的單個區域的加熱元件202。參 照圖6,示出單個PWM、單個區域的防霧系統600,其包括具有正和負端子510、512的電池電 源505,電路電線212、214, PWM 502 (其生成信號503)，眼罩200和加熱元件202,所述系統 600除了通用的開關裝置已被替換為MOSFET開關602之外與系統500相同。雖然當前發明 優選采用MOSFET開關，但可以使用包括繼電器、功率晶體管或其它目前已知的開關的其它 開關裝置而不脫離本發明的真實范圍和精神。
[0049] 電流調節裝置（CAM)
[0050] 現在參照圖7,示出單個PWM、單個區域的防霧系統700,其包括具有正和負端子 510、512的電池電源505,電路電線212、214，PWM 502(其生成信號503)，M0SFET 600,眼罩 200和加熱元件202,該系統700除了系統進一步包括電流調節裝置（CAM) 702之外與系統 600相同。在本發明的該實施例中，示出CAM 702為下述設備，其包括電位計并具有內部基 準電壓（vref)，其低于電池最低可用電壓并提供輸出電壓（到PWM的輸入電壓），來自CAM 的輸出電壓是基于電位計的設定在零電壓和基準電壓（vref)之間的某一電壓。響應于CAM 702, PWM 502產生相應的百分比通/斷信號，其可作為來自CAM的輸出的結果而改變。在 使用數字邏輯的優選系統中，如圖11中所示以及下面關于圖11進一步描述的，響應于更多 (MORE)(增加）按鈕和響應于更少（LESS)(減小）按鈕的軟件控制CAM直接改變PWM的占 空比，并由此改變輸送到加熱元件202的電流量，而無需中間電壓基準。
[0051] 承載CAM 702的輸出電壓的輸出線704在CAM和PWM 502之間可操作性地連接。 PWM 502將來自CAM 702的輸出電壓轉換成具有占空比的信號，所述占空比對應于到PWM內 的電壓的幅度并與其成比例。因此PWM 502輸出的占空比將關于來自CAM 702的電壓而發 生變化，這樣從CAM到PWM的接近零的輸入電壓將導致接近零百分比通/接近100%斷的占 空比的PWM的輸出。相比之下，在從CAM 702到PWM 502的電壓接近CAM的最大電壓（vref) 的情況下，將導致作為結果的接近100%通/接近零百分比斷的占空比的PWM的輸出。此 夕卜，并且相應地，對于在到PWM 502的最小和最大輸出電壓之間的CAM 702的每個中間設定 而言，將導致相應的中間百分比通/百分比斷的占空比的PWM的輸出。從而，CAM 702使能 變化的PWM 502的輸出占空比
[0052] 如下面進一步描述的，諸如CAM 702的電流調節裝置也可與如圖9中所示的本發 明的多個區域的實施例一起使用。
[0053] 露點計算及自動化
[0054] 現在參照圖8,示出根據本發明另一個方面的單個PWM、單個區域的防霧系統800， 其包括具有正和負端子510、512的電源505,電路電線212、214, PWM 502(其產生信號 503)，MOSFET 602,眼罩或鏡片200和加熱元件202,該系統800除了系統進一步包括下述 裝置之外與系統700相同，即優選微型計算機的用于計算露點的裝置802 (露點計算器，或 DPC)，經由信號裝置807、809可操作性地連接到DPC的溫度傳感器804和相對濕度傳感器 806。本發明的該方面使能基于溫度傳感器804和相對濕度傳感器806的輸入的對CAM的 調節的自動化，所述輸入從感測在加熱元件202附近的眼罩200和用戶的眼睛之間所限定 的空間內的環境條件而獲得。
[0055] 如所示，DPC 802經由電信號裝置803與CAM 702可操作性地連接以用信號表示電 流增加以及經由電信號裝置805與CAM 702連接以用信號表示電流減小，這樣當在由眼罩 200所限定的空間內的環境條件已經改變從而需要對來自系統800的加熱元件202進行調 節時，DPC給CAM發出信號。當系統800最初啟動時，DPC 802計算露點溫度，并將其與由眼 罩200所限定的空間內的實際溫度相比，并相應地給CAM 702發出信號。如果如由DPC 802 所計算的露點溫度大于在所述眼罩200和用戶的眼睛之間所限定的空間內的溫度，則DPC 內的邏輯給CAM 700發出信號，以便增加輸出到PWM 502的電壓，其轉而增加 PWM輸出的占 空比，這轉而增加到加熱元件的功率，以增加眼罩200和在所述眼罩與用戶的眼睛之間的 空間的溫度。從而，從溫度傳感器804、相對濕度傳感器806到系統800的后續感測輸入以 及由DPC 802所進行的計算均將不僅反映改變的環境條件，而且還反映由來自系統800的 前述增加請求所導致的溫度改變。以如下方式定期地進行經由DPC 802對系統800的進一 步調節：當由眼罩200所限定的空間內的溫度下降到低于露點溫度閾值時，系統800經由電 路電線212、214增加到加熱元件202的功率，以及當由眼罩所限定的空間內的溫度升高到 高于露點溫度閾值時，系統經由電路電線減小到加熱元件的功率。上述操作可在系統800 的增加和減小狀態之間采用滯后，諸如在典型的恒溫器上所使用的滯后，以避免不想要的 快速切換。
[0056] 多個區域、多個PWM的實施例
[0057] 參照圖3,根據本發明的另一第二實施例的一部分提供一種眼罩鏡片或防護鏡 300,其適于圍繞用戶的眼睛至少部分地限定封閉空間，且其上具有多個區域或區帶的電阻 膜加熱元件或構件302、304、306。在使用過程中位于用戶的右眼上方的膜加熱元件302通 過母線308連接到電源（未示出），所述母線308沿著膜的上邊緣定位并電連接于膜和導向 電源的端子的導線310之間。在使用過程中位于正好在用戶的鼻子上方的眼罩鏡片300中 央的膜加熱元件304通過母線312連接到所述電源，所述母線312沿著膜的上邊緣定位并 電連接于膜和導向電源的端子的導線314之間。在使用過程中位于用戶的左眼上方的膜加 熱元件306通過母線316連接到電源，所述母線316沿著膜的上邊緣定位并電連接于膜和 導向電源的端子的導線318之間。沿著每一膜元件302、304、306的下邊緣定位的母線320 將膜元件互連到電源的接地端子。
[0058] 如所不，膜構件302、306的表面面積大于膜構件304的表面面積，這樣膜構件304 的電阻小于其它膜構件的電阻。因此，為了跨整個鏡片300進行均勻加熱，應將與其它膜構 件相比更少的電流施加到膜構件304。或者，可替代地，膜構件之間的劃分將允許以比其它 膜構件更多或更少地獨立加熱一個或多個薄膜構件。
[0059] 參照圖4,根據本發明的第二實施例提供眼罩鏡片400。眼罩400適于在用戶的眼 睛的前方至少部分地限定封閉空間，且其上沉積有多個（圖4中示出24個）電阻加熱膜區 帶或區域402 A-X。應當意識到的是電阻加熱膜可被劃分成比所示更大或更小的區域而不 脫離本發明的真實范圍和精神。每個電阻膜區域402 A-X經由導線和離散的母線404 a-x 連接到電源的端子。沿著每個電阻膜區域402 A-X的下邊緣安置的單條母線406將膜區域 的每一下端部互連到電源的接地端子。
[0060] 本發明的防霧系統的電阻膜區域優選采用已知為聚碳酸酯鏡片上的離子濺射的 工藝沉積到眼罩200、300、400的內表面上，但是可以使用噴涂以及本領域內已知的其它 方法和材料而不脫離本發明的真實范圍和精神。母線通過沖壓、粘合劑背涂（adhesive backing)沉積到鏡片200、300、400上，或在導電性銀環氧樹脂母線的情況下，其可被施加 到聚碳酸酯基材。在潛水面罩的情況下，在可以采用將電阻膜和母線附接到面罩的內側玻 璃表面的同時，優選的替代性方案將是將這些施加到面罩內的內側聚碳酸酯基材。將電阻 膜加熱器和母線施加到各種基材的方法和系統是本領域內已知的。每條母線及其相應的電 阻膜區域重疊在每個的邊緣部分上，使得它們傳導至和自電源的電力，如本領域內已知的 那樣。
[0061] 在多個區域實施例中的CAM和DPC
[0062] 在圖3中所示的本發明的多個區域實施例中的更大數目的電阻膜區域302、304、 306以及可替代地在圖4中所示的本發明的多個區域實施例中的更大數目的區域402 A-X 使能更均勻地加熱更廣泛的各種形狀和大小的眼罩300,或者可替代地眼罩400,并且在如 圖9和圖10中所示的多個區域、多個PWM的眼罩防霧系統中需要相應更大數目的脈寬調制 器（PWM)，或PWM通道。因此，應該意識到的是雖然圖9和圖10中示出三通道PWM系統，但 是可通過使用適當數目的PWM通道以容納這種多個加熱元件區域，來提供更少或更多的通 道以容納相似數目的電阻加熱元件區域。
[0063] 如圖9和圖10中所示，對于本發明的多個區域實施例而言可以采用電流調節裝置 (CAM)，并且如圖10中所示，露點計算裝置（DPC)也可并入到本發明的多個區域實施例內， 以便使能如上所述的對每個區域的自動化調節。在CAM的情況下，CAM的單一輸出電壓如 由下面進一步描述的那樣由區域簡況控制裝置（RPC)來接收并在該實施例中用于調節到 多個PWM中的每一個的輸入電壓，以允許基于用戶對選擇器的調節改變出自PWM的電流或 以使能自動化，如下面進一步描述的。本發明的多個區域實施例的DPC以與上面針對本發 明的單個區域實施例所述相同的方式起作用。
[0064] 平衡簡況和定制簡況
[0065] 現在參照圖9,示出多個PWM、多個區域的防霧系統900,其包括具有正和負端子 510'、512'的電源 505'，電路電線212'、214'，多通道PWM 502'，其示出為分別在通道a、b 和c上生成信號 503a、503b和 503c，CAM 702'，多個M0SFET 602'，一個M0SFET適于多通道 PWM的每一通道；眼罩或鏡片300和加熱元件區域302、304、306,該系統900除了系統進一 步包括區域簡況控制器902之外類似于上述的單個PWM的系統，所述區域簡況控制器902 主要用于平衡分別輸送到在眼罩300或400上的不同大小和形狀的電阻加熱膜區域（302、 304、306或可替代地402 A-X)的功率。
[0066] 不同形狀的眼罩鏡片300、400將需要反映鏡片的形狀及其單獨區域的相應區域 簡況，這樣每一區域的電特性被適當地加權，使得對每一區域保證合適量的功率，以保持它 與其它地區的平衡。從而區域簡況與區域的形狀（以及該區域的作為結果的電阻率）和護 目鏡的整體形狀相關。如果要改變鏡片的形狀，則對于該鏡片來說需要不同的簡況。
[0067] 計算區域的電阻
[0068] 每個區域302、304和306具有所計算的總電阻（Rt)，其由考慮所用的電阻涂層的 類型以及區域的面積的公式來確定，其中：Rt是以歐姆為單位的區域的總電阻，Ri是以歐 姆為單位的每平方英寸電阻薄膜的電阻，Η是以英寸為單位的區域的高度，以及W是以英寸 為單位的區域的寬度。Rt可使用下列公式計算： m * η
[0069] Rt =- w
[0070] 例如，考慮到區域302和306,給定Ri為10歐姆，H為3英寸，以及W為3英寸。 對于每一區域302和306而言的總電阻（Rt)可計算成（10X3)/3,其等于10歐姆。現在考 慮區域304,給定Ri為10歐姆，Η為2英寸，以及W為1. 6英寸，則區域304的總電阻（Rt) 可計算成（10X 1. 6)/2,其等于8歐姆。從而，對于給定的電壓而言，因為304中的總電阻 低于區域302、306中的總電阻，因此與區域302和306相比，在區域304中將消耗更多的功 率，這在區域304中造成熱點，如下面進一步驗證的那樣。
[0071] 計算區域的功率密度
[0072] 每個區域302、304、306具有所計算的功率密度（Pd)，其由考慮施加到該區域的有 效電壓（E)、以歐姆為單位的每平方英寸電阻薄膜的電阻（Ri)、以及以英寸為單位的區域 的寬度（W)的公式來確定。Pd可使用下列公式計算： E2
[0073] pd = WTW2
[0074] 例如，考慮到區域302和306,對于每個區域而言給定10伏操作電壓，Pd將等于 10V (10 X 32)，其等于1. 11瓦特每平方英寸。考慮到區域304,給定相同的10伏操作電壓， 區域304的Pd將等于107(10X22)，其等于2. 5瓦特每平方英寸。這些計算表明，對于所 有區域而言給定相等的有效電壓，中央區域304將比外側區域302和306更熱。
[0075] 確定區域簡況比例控制
[0076] 給定上述在用戶的鼻子上方的所確定的熱點，區域的按比例平衡是可取的。這種 平衡需要確定適于區域304的適當電壓水平，其將在給區域302和306供以10伏的電時， 提供與區域302和306相同功率水平的輸出。此前，根據公式： g2
[0077] -7 = 1.11 (Pd 與 302 的相同) Ri*Wl
[0078] 并求解E，
[0079] E = y}Ri* W2 * Pd
[0080] 并代入已知的值，E等于
[0081 ] 其等于 6. 66 伏。
[0082] 因此，基于在區域302和306中所用的相同材料的寬度和高度，為了產生等效的功 率密度，區域304將需要的電壓為施加到區域302和304的電壓的0. 666倍（或66. 6% )。 該結果通過將針對區域304的功率密度（Pd)重新計算為6. 66V (10X22)來確認，其等于 1. 11瓦特每平方英寸。
[0083] 將這些計算向后應用到通道a和c上的由CAM 702'所產生的分別輸送到區域302 和306的基準輸出電壓還將需要減少通道b上的基準輸出電壓，與施加到通道a和b的值 相比減少66. 6 %。在模擬電路的情況下，可通過使用電阻網絡來實現該按比例控制，如將由 本領域內的普通技術人員應當意識到的那樣。在數字實現方案的情況下，將使用微型計算 機或等效的數字電路從數據表中對值進行檢索以及計算作為結果的功率水平并將所述功 率水平直接施加到PWM通道，如將由本領域內的普通技術人員顯而易見的那樣。
[0084] 與形狀或區域匹配的區域簡況
[0085] 因此，應該理解當較大的區域接收到100%的所施加的有效電壓時，較小的區域應 該接收所施加的有效電壓的按比例較小的百分比，以平衡所有區域的功率密度。雖然已經 提供適于特定形狀護目鏡的具體示例，但應該意識到的是不同形狀的鏡片區域將需要類似 的計算和平衡簡況確定。在彎曲邊緣或不規則形狀的區域的情況下，確定區域面積可能需 要應用已知的數學方法來確定適于在上述計算中使用的區域面積。
[0086] 平衡的和定制的簡況
[0087] 在上述示例中的結果公開了一種平衡簡況。更確切地說，這些結果產生給特定護 目鏡上的不同大小的區域供電至相同的功率密度所需的模擬或數字比例輸入電壓。
[0088] 區域定制簡況開關及自動化
[0089] 參照圖10,示出類似于系統900的多個PWM、多個區域的防霧系統1000,其包括具 有正和負端子510'、512'的電源505'，電路電線212'、214'，示出為分別在通道a、b和c上 生成信號 503a、503b 和 503c 的多通道 PWM502'，CAM 702'，多個 M0SFET 602'，一個 M0SFET 適于多通道PWM的每一通道，眼罩或鏡片300和加熱元件區域302、304、306。系統1000與 系統900的不同之處在于，在系統1000中，RCP 902進一步包括用戶可選擇的區域簡況控 制開關1002,其使得用戶能夠選擇平衡的簡況或幾個定制簡況之一，用于如下面進一步描 述的分別至眼罩300或400上的不同大小和形狀的電阻加熱膜區域（302、304、306,或可替 代地402 A-X)的經定制的功率輸送。
[0090] 定制簡況可用于使能至特定的電阻膜區域的預定比例輸入電壓，其對于獲得所 期望的功率密度模式是必要的，該功率密度模式允許出于特定目的一個或多個區域302、 304、306,或者可替代地402 A-X有目的地比其它區域更熱或更冷。連同DPC 802'和傳感 器804'、806'一起，0411 702'為區域302、304、306中的每一個或者可替代地區域402八-父 提供全程冷到全程熱之間的自動變化，且RPC 902'的工作是了解簡況以便知曉根據整體 調節按比例施加多少功率到每一區域。例如，對于給定的露點計算而言，CAM 702'可設置 為50%的整體功率施加或占空比，根據特定的預定簡況，RPC將對于最大的區域302、304、 306(或者可替代地402 A-X)做出50%的調節，并且對于較小的區域做出按比例較小的輸 出。
[0091] 定制簡況的示例可涉及用于單板滑雪者的簡況，其可能需要向護目鏡鏡片的一側 增加熱量以便防止該側的起霧或減少該側的結冰，這取決于騎行者的哪只腳通常朝向下 坡，或作為另一示例，特定的鏡片或護目鏡形狀和構造可能需要在護目鏡的邊緣處增加加 熱以便防止起霧或結冰。可替代地，此外針對諸如雨天、雪天、晴天的特定的天氣條件或對 于潛水面罩而言的不同深度和水溫等提供定制設定將是可取的。定制的簡況描繪可通過定 制簡況開關1002由用戶進行選擇。
[0092] 在圖10中所示的多個PWM、多個區域的防霧系統1000還進一步包括用于計算露點 的裝置802'（也稱為露點計算器，或DPC)、溫度傳感器804'和相對濕度傳感器806'，所述 傳感器經由信號裝置807'、809'可操作性地連接到DPC用于系統1000的自動化控制。除 了來自DPC 802'的信號由CAM和RPC來使用以便提供對到PWM 502'的多條信號線a、b、c 的主控制之外，DPC 802'和傳感器804'、806'以與上面結合本發明第一實施例所示和所述 的DPC 802和傳感器804、806相同的方式達到相同的目的和起到相同的作用。
[0093] 從上文可以看出，可將本發明的許多方面諸如露點計算、自動化和電流調節裝置 應用到本發明的第一或第二實施例中，而RPC主要適于在眼罩上采用多個區域的本發明的 第二實施例。
[0094] 系統概述
[0095] 雖然優選地本發明任一實施例的PWM以及相關聯的功能，諸如露點計算、簡況表 查找、可變的電流調節機構、開關裝置等可優選地采用微型計算機來實現，但是可采用諸如 可編程邏輯陣列（PLA)、狀態機、模擬電路或其它數字邏輯的其它技術來執行這些功能中的 任意功能而不脫離本發明真實范圍和精神。
[0096] 參照圖11，提供多通道PWM、多個區域的防霧系統1100的數字版本的一個優選實 施例。系統1100包括諸如可再充電電池1102的電源、通/斷開關1104、熱控制開關1106、 簡況選擇器1108和充電器插座1110。充電器插座1110可包括迷你 USB充電器插座或如本 領域內已知的其它合適的充電系統。系統1100進一步包括功率水平指示器顯示器1112和 電池壽命指示器顯示器1114,所述功率水平指示器顯示器1112優選包括配置成條形圖以 便指示所選擇的功率水平的多個LED，所述電池壽命指示器顯示器1114優選包括配置成條 形圖以便指示剩余的電池壽命的多個LED。系統1100進一步包括眼罩1116,其上沉積有多 個薄膜加熱元件1118、1120、1122。眼罩1116適于在用戶的眼睛的前方限定至少部分的封 閉空間。溫度傳感器1124和相對濕度傳感器1126定位于由所述眼罩1116所限定的部分 封閉空間內以便有助于露點溫度的計算。
[0097] 系統1100進一步優選包括低功率微控制器1128,其優選地進一步包括PWM邏輯、 其它可編程邏輯和如微電子領域內已知的RAM/R0M/閃存存儲器1130的一些組合。微型計 算機控制器1128可操作性地連接到電池充電器電路1132。電池充電器電路1132連接到電 池充電器插座1110和可再充電電池1102。電池充電器電路1132主要負責維護可再充電電 池1102,包括在需要時將來自充電器插座1110的電荷路由到可再充電電池，以及當電池已 被完全充電時關斷充電器、將充電器與電池斷開連接并將電池水平報告給微控制器1128。 系統1100進一步包括電池壽命指示器顯示邏輯1134,這樣當微控制器1128如前所述從電 池充電器電路接收電池水平信息時，微控制器可根據用戶請求或其它給電池壽命指示器顯 示邏輯發信號。電池壽命指示器顯示邏輯1134將從微控制器1128所接收的信號轉換成驅 動電池壽命指示器顯示器1114所必要的邏輯。電池壽命指示器顯示邏輯1134可包括鎖存 器以便在顯示器上保持最后的值，以便緩解微型計算機來致力于其它任務。
[0098] 系統1100進一步包括眼罩加熱器驅動器1136,其包括多個驅動器通道1138、 1140、1142,每個通道分別對應于薄膜加熱元件區域或區帶，諸如區域1118、1120、1122。微 控制器1128的主要責任是保持加熱器驅動器1136和相關通道1138、1140、1142以最佳的 和優選平衡的水平進行操作，以便在節省電池壽命的同時消除并防止起霧。微控制器1128 可以以手動熱控制或自動加熱控制模式進行操作。在手工熱控制模式下，響應于來自更多 或更少熱開關1106的輸入，微控制器1128根據預定簡況調節到眼罩加熱器驅動器1136 的功率，該預定簡況包含在微控制器存儲器1130中且其以與每一相關聯的加熱元件1118、 1120U122的大小、形狀和電阻率相一致的方式來控制每個單獨PWM通道上的占空比信號 以便提供功率密度平衡。
[0099] 在期望除了功率密度平衡之外的一些其它定制簡況的情況下，響應于來自簡況選 擇器開關1108的輸入，系統1100可采納也存儲于微控制器存儲器1130中的定制簡況，導 致將定制的功率密度簡況應用到加熱器驅動器1136,這導致眼罩1116的期望部分比其它 部分接收更大的功率。
[0100] 系統1100進一步包括露點計算器（DPC) 1144,其從溫度傳感器1124和相對濕度傳 感器1126來計算露點溫度。在系統1100的加熱水平的自動模式平衡的過程中，系統根據來 自DPC 1144的所計算的露點調節到區域的熱量。當系統1100最初啟動時，DPC 1144計算露 點溫度，并將其與由眼罩1116所限定的空間內的實際溫度相比，并相應地給微控制器1128 發信號。如果如由DPC 1144所計算的露點溫度大于在所述眼罩1116和用戶的眼睛之間所 限定的空間內的溫度，則微控制器內的邏輯向眼罩加熱器驅動器1136發出信號，以便實際 根據簡況增加 PWM通道的占空比，以增加眼罩1116以及眼罩與用戶的眼睛之間的空間的溫 度。從而，從溫度傳感器1124、相對濕度傳感器1126到DPC 1144的后續感測輸入以及由微 控制器1128所進行的計算均將不僅反映改變的環境條件，而且還反映由來自系統1100的 前述增加請求所導致的溫度改變。由微控制器1128以如下方式定期地進行經由DPC 1144 對系統1100的進一步調節：當由眼罩1116所限定的空間內的溫度下降到低于露點溫度閾 值時，系統1100經由PWM通道1138、1140、1142增加到加熱元件1118、1120、1122的功率， 以及當由眼罩所限定的空間內的溫度升高到高于露點溫度閾值時，系統經由PWM通道減小 到加熱元件的功率。上述操作可在系統1100的增加和減小狀態之間采用滯后，諸如在典型 的恒溫器上所使用的滯后，以避免不想要的快速切換。
[0101] 在系統1100的手動和自動操作模式兩者下，對于用戶而言優選獲知供應到系統 的加熱元件的功率水平。這在手動模式下特別有用，此時用戶可根據來自功率水平顯示器 的視覺反饋將功率設置在預定水平。響應于來自更多/更少熱開關1106的手動改變和/或 定期地，微控制器1128從存儲器1130確定正被供應到所述加熱器驅動器1136的當前操作 功率水平并將功率水平信號發送到功率水平顯示邏輯1146,其轉而將從微控制器1128所 接收的信號轉換成驅動功率水平指示器顯示器1112所必要的邏輯。功率水平指示器顯示 邏輯1146可包括鎖存器以便在顯示器上保持最后的值，這緩解微型計算機來致力于其它 任務。
[0102] 雖然已經示出和描述了本發明的優選實施例，但是對于本領域內的那些技術人員 而言顯而易見的是，可進行許多改變和修改而在本發明更廣泛的方面不脫離本發明。例如， 本領域內的那些普通技術人員應當意識到，可將本發明各個實施例的各個部件進行混合和 匹配而不脫離如所要求的本發明的真實精神。從而，通過示例的方式，應當意識到的是雖然 系統1100公開了實現本發明目的的一種優選方法，但是本領域內的那些普通技術人員應 該意識到的是，可以使用微控制器和/或微控制器的其它組合來實現本發明的目的而不脫 離本發明的真實范圍和精神。因此所附的權利要求意圖涵蓋如落入本發明的真實精神和范 圍內的所有這類改變和修改。
【權利要求】
1. 一種眼罩防冷凝系統，包括： 眼罩，其適于保護用戶的眼睛并適于在所述用戶的眼睛和所述眼罩之間限定至少部分 封閉的空間； 電源； 脈覽調制器； 開關裝置，其響應于所述脈寬調制器； 所述眼罩上的加熱元件；以及 電路，其將所述電源、所述脈寬調制器、所述開關裝置以及所述加熱元件互連用于控制 所述眼罩的加熱。
2. 根據權利要求1所述的眼罩防冷凝系統，其中所述開關裝置包括金屬-氧化物-半 導體場效應晶體管。
3. 根據權利要求2所述的眼罩防冷凝系統，進一步包括電流調節裝置，其可操作性地 連接到所述脈寬調制器，用于經由所述脈寬調制器改變所述電源的占空比轉而改變輸送到 所述加熱元件的電流量。
4. 根據權利要求3所述的眼罩防冷凝系統，進一步包括用于測量環境溫度和相對濕度 的裝置以及用于計算露點的裝置，所述用于計算露點的裝置與所述電流調節裝置可操作地 性連接，使得所述電流調節裝置適于當由所述眼罩所限定的空間內的溫度下降到低于露點 溫度閾值時增加到所述電路的功率，以及當由所述眼罩所限定的空間內的溫度升高到高于 所述露點溫度閾值時降低到所述電路的功率。
5. 根據權利要求1所述的眼罩防冷凝系統，其中所述系統適于在運動護目鏡中使用。
6. 根據權利要求1所述的眼罩防冷凝系統，其中所述系統適于在潛水面罩中使用。
7. 根據權利要求1所述的眼罩防冷凝系統，其中所述系統適于在防護性的眼罩中使 用。
8. -種眼罩防冷凝系統，包括： 不規則形狀的眼罩，其包括能夠劃分成一個或多個大小的多個區域以便促進所述眼罩 的可劃分加熱的表面面積，所述眼罩適于保護用戶的眼睛并適于在所述用戶的眼睛和所述 罩之間限定至少部分封閉的空間； 電源； 多個脈寬調制器，每個脈寬調制器與所述電源可操作性地連接； 多個開關裝置，每個開關裝置響應于相應的脈寬調制器； 所述眼罩上的多個加熱元件，每個所述加熱元件延伸到所述眼罩的相應大小的區域； 以及 多個電路，每個所述電路將所述脈寬調制器之一與所述開關裝置中的相應一個以及所 述相應加熱元件中的一個互連，每個所述脈寬調制器產生占空比，用于將電流量提供給所 述相應加熱元件，使得所述眼罩的每個區域的功率輸出與適于所述眼罩的所述區域的期望 輸出相對應。
9. 根據權利要求8所述的眼罩防冷凝系統，其中所述眼罩的每個區域的所述功率輸出 跨所述區域是大致相等的并且均勻地分布，而不管每個區域的大小。
10. 根據權利要求8所述的眼罩防冷凝系統，其中所述多個脈寬調制器包括能夠同時 執行與所述多個脈寬調制器相對應的多個各種內部脈寬調制器功能的微型計算機，所述微 型計算機具有用于將所述內部脈寬調制器功能與所述多個電路互連的多個I/O端口。
11. 根據權利要求10所述的眼罩防冷凝系統，其中每個所述開關裝置包括金屬-氧化 物-半導體場效應晶體管。
12. 根據權利要求8所述的眼罩防冷凝系統，進一步包括至少一個電流調節裝置，其可 操作性地連接到所述多個脈寬調制器，用于經由所述多個脈寬調制器改變所述電源的占空 比轉而改變輸送到每個所述相應加熱元件的所述電流量。
13. 根據權利要求12所述的眼罩防冷凝系統，進一步包括區域簡況描繪邏輯，其使能 來自可變的電流調節機構的單一調節以便影響每個區域相對于其它區域的按比例調節。
14. 根據權利要求12所述的眼罩防冷凝系統，進一步包括用于測量環境溫度和相對濕 度的裝置以及用于計算露點的裝置，所述用于計算露點的裝置與所述電流調節裝置可操作 地性連接，使得所述電流調節裝置當由所述眼罩所限定的空間內的溫度下降到低于露點溫 度閾值時增加到所述多個電路的功率，以及當由所述眼罩所限定的空間內的溫度升高到高 于所述露點溫度閾值時降低到所述多個電路的功率。
15. 根據權利要求8所述的眼罩防冷凝系統，其中所述系統適于在運動護目鏡中使用。
16. 根據權利要求8所述的眼罩防冷凝系統，其中所述系統適于在潛水面罩中使用。
17. 根據權利要求8所述的眼罩防冷凝系統，其中所述系統適于在防護性的眼罩中使 用。
18. -種眼罩防冷凝系統，包括： 眼罩，所述眼罩適于保護用戶的眼睛并適于在所述用戶的眼睛和所述眼罩之間限定至 少部分封閉的空間，所述眼罩具有能夠劃分成至少一個區域用于促進至期望溫度的所述眼 罩的區域加熱的表面面積； 電源； 至少一個脈寬調制器； 至少一個加熱元件，其在所述至少一個區域上并與所述至少一個區域一致用于促進所 述眼罩的區域加熱，所述至少一個加熱元件與所述至少一個脈寬調制器一致；以及 至少一個電路，所述至少一個電路將所述電源、所述至少一個脈寬調制器以及所述至 少一個相應加熱元件互連用于加熱所述眼罩，其中所述至少一個脈寬調制器控制電流以便 將所述至少一個加熱元件區域的溫度維持到高于操作環境的預期露點的溫度。
19. 根據權利要求18所述的眼罩防冷凝系統，進一步包括： 相對濕度傳感器和溫度傳感器，每個傳感器位于由所述眼罩所限定的空間內；以及 與所述相對濕度和溫度傳感器可操作性地連接的、用于周期性地計算露點溫度的裝 置； 其中所述至少一個脈寬調制器響應于所述用于周期性地計算露點溫度的裝置以便控 制所述至少一個加熱元件，使得所述至少一個加熱元件維持在高于露點的溫度以便保證防 止隨著時間的推移起霧。
20. 根據權利要求19所述的眼罩防冷凝系統，進一步包括多個預定數據簡況與相應的 選擇裝置，其使能根據用戶所選擇的所述數據簡況之一來控制所述眼罩的每個區域。
【文檔編號】A61F9/04GK104114133SQ201380009708
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月14日 優先權日:2012年2月16日
【發明者】杰克·科尼利厄斯 申請人:阿巴米納博實驗室有限責任公司