CN102135705A - 用于车辆的光学传感器装置 - Google Patents

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CN102135705A CN201110038492XA CN201110038492A CN102135705A CN 102135705 A CN102135705 A CN 102135705A CN 201110038492X A CN201110038492X A CN 201110038492XA CN 201110038492 A CN201110038492 A CN 201110038492A CN 102135705 A CN102135705 A CN 102135705A
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矶贝俊树
秋山启子
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服部敏弘
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Abstract

照相机单元(10)设置在电机(9)的中空部分(14)中。转子(13)可旋转地布置在定子(12)的外周。圆柱形电机壳(11)附着至转子(13)。镜头盖(25)在照相机单元(10)的镜头(16)的前侧位置处附着至电机壳(11)。镜头盖(25)与电机壳(11)和转子(13)一起旋转，使得粘结至镜头盖的外表面(25a)的附着物通过离心力而去除。

Description

用于车辆的光学传感器装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的光学传感器装置，例如具有光学传感器的照相机、激光器等。
背景技术
近来，已经将诸如照相机、激光器等等的光学传感器装置安装到车辆上。在将这种光学传感器装置安装到车辆上的情况下，可能会出现水滴、泥浆、灰尘等粘结到光学传感器装置的镜头表面的问题。根据现有技术，例如在日本实用新型No.3010938所公开的内容中，为了避免出现任何的附着物粘结到光学传感器装置的镜头表面的情况，可以将光学传感器装置置于壳中，并且将镜头盖设置在光学传感器装置的前侧。另外，为了去除掉粘结到镜头盖表面的任何附着物，旋转镜头盖以产生离心力。
根据上述现有技术(日本实用新型No.301938)，电机用于旋转镜头盖。为了去除掉镜头盖表面上的附着物，使镜头盖以预定的高速旋转是有必要的。因此，有必要使用具有预定的大输出功率(大型电机)电机。当将大型电机用于光学传感器装置时，可能会出现光学传感器装置自身变大的问题。考虑到光学传感器装置将不能被轻易地安装到车辆中和/或其设计，这可能成为一个问题。
发明内容
考虑到上述问题作出了本发明。本发明的目的是提供一种光学传感器装置，其具有很好的设计并且更容易地被安装到车辆上。本发明中的光学传感器装置具有在光学传感器的镜头的前侧处设置镜头盖的结构，其中避免了装置的大尺寸。另外，能够适当地去除粘结至镜头盖的外表面的任何附着物。
根据本发明的特征(例如，如权利要求1中所限定的)，光学传感器单元(10)设置在具有转子(13)的电机(9，101，201)的中空部分(14)中，其中镜头(16)布置成与电机的旋转轴同轴。因此，即使当光学传感器单元(10)并入电机中时，光学传感器装置(1)的尺寸可以与电机(9，101，201)的尺寸相等。
另外，设置在光学传感器单元(10)前侧处的镜头盖(25)附着至转子(13)，使得当电机旋转时，镜头盖(25)与转子(13)一起旋转。因此，即使当附着物(例如，水滴、泥浆、灰尘等等)粘结至镜头盖(25)的外表面(25a)时，当镜头盖(25)旋转时，离心力施加至所述附着物，使得所述附着物从镜头盖(25)的外表面(25a)充分地去除。
此外，如果光学传感器的镜头旋转，为了消除对光学特性的不利影响，有必要精确地调整机械结构等。然而，根据本发明，这种精确的调整对于其中镜头盖旋转而镜头不旋转的结构来说是不必要的。
根据本发明的另一特征(例如，如权利要求2中所限定的)，转子(13)布置在电机(9，101，201)的定子(12)的外周处，并且在定子(12)的内部形成中空部分(14)。
根据这种特征，即使在光学传感器单元(10)并入电机时，光学传感器装置(1)的尺寸可以与电机(9，101，201)的尺寸相等。并且即使当附着物(例如，水滴、泥浆、灰尘等等)粘结至镜头盖(25)的外表面(25a)时，附着物从镜头盖(25)的外表面(25a)充分地去除。
根据本发明进一步的特征(例如，如权利要求3中所限定的)，转子(13)布置在电机(9，101，201)的定子(12)的内周，并且在转子(13)的内部形成中空部分(14)。
以与权利要求2的上述特征相同的方式，根据权利要求3的特征，即使当光学传感器单元(10)并入电机时，光学传感器装置(1)的尺寸可以与电机(9，101，201)的尺寸相等。并且即使当附着物(例如，水滴、泥浆、灰尘等)粘结至镜头盖(25)的外表面(25a)时，附着物从镜头盖(25)的外表面(25a)充分地去除。
根据本发明的又一进一步的特征(例如，如权利要求4中所限定的)，镜头盖(25，103，203)以高于2500[rpm]的旋转速度进行旋转，这对于去除掉粘结至镜头盖的外表面的附着物是有必要的。
某一量的离心力施加至粘结至远离旋转轴的部分的附着物，同时可能仅有很小量的离心力施加至粘结至靠近旋转轴的这一部分的附着物。因此，即使镜头盖旋转，粘结至靠近旋转轴的所述部分的附着物可能未充分地去除，从而存在危险。
然而，根据本发明的再一进一步的特征(例如，如权利要求5中所限定的)，具有多个凹入部分(30，50)和凸起部分(31，51)的凹凸部分(32，52)在围绕着电机(9)的旋转轴的区域形成在镜头盖(25)的外表面上，所述凹凸部分(32，52)具有满足由卡西(Cassie)数学方程所表示的超疏水要求的配置。结果，也能够充分地去除粘结至靠近旋转轴的部分的附着物。
根据本发明的又一进一步的特征(例如，如权利要求6中所限定的)，凹凸部分(32，52)在垂直于镜头盖(25)的外表面(25a)的方向上的厚度小于100[nm]。
因此，使得所述凹凸部分(32，52)在垂直于外表面(25a)的方向上的厚度小于可见光波长的四分之一(1/4)，并且从而可见光不被所述凹凸部分(32，52)所阻挡，使得能够将拍摄性能正确地保持在高水平上。
根据本发明的再一进一步的特征(例如，如权利要求7中所限定的)，凹入部分(30，50)的开口侧表面(30a，50a)的面积相对于凸起部分(31，51)的顶表面部分(31a，51a)的面积的比率大于9。
因此，凹凸部分的间距在可见光的波长范围内，并且从而可见光不被凹凸部分(32，52)所阻挡，使得拍摄性能能够正确地保持在高水平上。
根据本发明的再一进一步的特征(例如，如权利要求8中所限定的)，凹入部分或者凸起部分(61，71)在围绕所述电机(9)的旋转轴的位置处形成在所述镜头盖(25)的外表面(25a)上，所述凹入部分或者凸起部分(61，71)具有满足由卡西数学方程所表示的超疏水要求的配置。
以与上述权利要求5中的特征类似的方式，也能够充分地去除粘结至靠近旋转轴的部分的附着物。
根据本发明的再一进一步的特征(例如，如权利要求9中所限定的)，以与权利要求6类似的方式，所述凹入部分或者凸起部分(61，71)在垂直于镜头盖(25)的外表面(25a)的方向上的厚度小于100[nm]。
因此，使得凹入部分或者凸起部分(61，71)在垂直于外表面(25a)的方向上的厚度小于可见光波长的四分之一(1/4)，从而可见光不被凹入部分或者凸起部分(61，71)所阻挡，使得拍摄性能能够正确地保持在高水平上。
根据本发明的又一进一步的特征(例如，如权利要求10中所限定的)，加热装置(104，204)设置于靠近镜头盖(103，203)的部分以用于加热镜头盖(103，203)的外表面(103a，203a)。
因此，能够防止镜头盖的外表面(103a，203a)被雾气覆盖，此外还能够去除附着物。
根据本发明的再一进一步的特征(例如，如权利要求11中所限定的)，电子控制单元(3)设置用于接收档位信号，使得当确定档位位于“R”档位置时，电子控制单元(3)操作电机(9，101，201)。
即，当车辆向后行驶时，为了正确地去除粘结至镜头盖的外表面的附着物，旋转镜头盖。
根据本发明的又一进一步的特征(例如，如权利要求12中所限定的)，电子控制单元(3)设置用于接收降雨信号，使得当确定处于降雨条件时，电子控制单元(3)操作电机(9，101，201)。
因此，当下雨时，换句话说，当处于附着物可能很容易地粘结至镜头盖的外表面的条件下时，为了正确地去除粘结至镜头盖的外表面的附着物，旋转镜头盖。
根据本发明的又一进一步的特征(例如，如权利要求13中所限定的)，电子控制单元(3)设置用于接收雨刷信号，使得当确定雨刷装置正在工作时，电子控制单元(3)操作电机(9，101，201)。
因此，当雨刷装置正在工作时，换句话说，当处于附着物可能很容易地粘结至镜头盖的外表面的条件下时，为了正确地去除粘结至镜头盖的外表面的附着物，旋转镜头盖。
根据本发明的再一进一步的特征(例如，如权利要求14中所限定的)，电子控制单元(3)设置用于接收车窗信号，其中当确定车辆的车窗关闭时，电子控制单元(3)操作电机(9，101，201)。
在将光学传感器装置安装至车辆上的车辆驾驶员可以用手轻易触摸到的位置，例如门镜的情况下，光学传感器不被操作除非车窗关闭。结果，能够防止车辆驾驶员意外地触摸到旋转的镜头盖，从而能够保证安全性。
根据本发明的又一进一步的特征(例如，如权利要求15中所限定的)，具有图像比较部分(28)的电子控制单元(3)设置用于存储由光学传感器单元(10)拍摄的图像信息，并且图像比较部分(28)对当前图像信息与已存储的先前图像信息进行比较，其中当图像比较部分(28)确定上述两图像信息之间不存在差异时，停止电机(9，101，201)的操作。
在附着物被去除后，即使当镜头盖旋转时，拍摄到的图像中没有实质上的变化。因此，当附着物被去除之后，能够停止电机的操作。因此能够减少电功率的消耗。
附图说明
通过下面参考附图给出的具体描述中，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将变得显而易见。在附图中：
图1A和1B是示出了根据本发明的第一实施例的用于车辆的光学传感器装置的示意图，其中图1A是光学传感器装置的俯视图，图1B是光学传感器装置的截面图和电子控制单元的方框图；
图2是示出了光学传感器装置安装到其上的车体的示意图；
图3A是示出了镜头盖的示意性俯视图；
图3B和3C是示出了在其上形成凹凸部分的镜头盖的放大示意图，其中图3B是俯视图，图3C是截面图；
图4是示出了形成在镜头盖的外表面上的凹凸部分的示意性透视图；
图5A是示出了滑落(roll-down)测试方法的示意图；
图5B是示出了粘附力(adherence)相对于水滴体积的测量结果的曲线图；
图6A至6D是示出了实验结果的示意图；
图7是示出了由照相机ECU执行的处理过程的流程图；
图8A至8C是示出了对应于图3A至3C的凹凸部分的变型的示意图；
图9A至9C是示出了同样对应于图3A至3C的凸起部分的变型的示意图；
图10A至10C是示出了同样对应于图3A至3C的凸起部分的再一变型的示意图；
图11A和11B是示出了根据本发明的第二实施例的光学传感器装置的相关部分的示意透视图；以及
图12A至12D是示出了根据本发明的第三实施例的光学传感器装置的相关部分的示意透视图。
具体实施方式
(第一实施例)
在下文中，将参考附图1至10来解释第一实施例，在第一实施例中，将本发明应用于车辆照相机装置，所述车辆照相机装置是光学传感器装置之一。
如图1A和图1B所示，车辆照相机装置1(本发明的光学传感器装置)由照相机组件2和照相机CPU(电子控制单元)3组成。如图2所示，照相机单元2固定到车体5的一部分，例如，固定到用于开启和关闭车辆4的车厢的后车门6的车门把手7。因此，当车辆4沿着向后方向移动时，照相机单元2用作用于拍摄车辆后侧的后视照相机。作为安装在车辆4上的ECU之一的照相机ECU 3连接至车辆LAN 8。
照相机单元2包括电机9和照相机单元(光学传感器单元)10。电机9是外展(abduction)型电机，其包括向下开口的杯形电机壳11、在电机壳11内部布置的圆柱形定子12和布置在定子12的外周的外转子13(转子)，其中外转子13固定至电机壳11的内周壁11a。在圆柱形定子12的内部形成中空部分14，从而将照相机单元10布置在中空部分14中。
照相机壳15布置在定子12的内部。具有椭圆形横截面的镜头16设置在照相机壳15的上部。成像装置17设置在照相机壳15中并且位于镜头16的后侧(位于图1B中的较低侧)。成像装置17安装到其上的基板18由支撑构件19支撑。用于图像数据处理装置的基板21由另一支撑构件22支撑，其中用于成像装置17的基板18和用于图像数据处理装置的基板21经由线路20而彼此连接。
通过照相机单元10的镜头16拍摄的图像由成像装置17转换为电子图像数据信号，所述电子图像数据信号经由线路20从用于成像装置17的基板输出至用于图像数据处理装置的基板。所述电子图像数据信号由用于图像数据处理装置的基板21的电子电路进行处理。这种经数据处理过的图像信号从照相机组件2通过连接至连接器23的数据线24输出至照相机ECU3。
盘形的镜头盖25设置在电机壳11的上部(照相机单元10的镜头16的前侧：图1B的上侧)，通过这种方式将镜头盖25构建至电机壳11中。镜头盖25由透明和无色的材料制成，例如聚碳酸树脂、丙烯酸树脂等等。镜头盖25的外直径稍微大于照相机单元10的镜头16的外直径。镜头盖25的中心以及照相机单元的镜头的中心与电机9的旋转轴同轴(如图1B中的单点划线O所示)。镜头盖25的外表面25a经过防水处理，使得在镜头盖25的外表面25a上形成(涂敷)疏水膜。结果，任何附着物都不轻易地粘结到镜头盖25的外表面25a。
照相机ECU 3包括控制部分26、驱动电路27(也可以称为电机驱动模块)、图像比较部分28(也可以称为图像对比模块)以及通信部分29(也可以称为档位(gear)位置接收模块、降雨状况接收模块、雨刷操作状况接收模块或者车窗状况接收模块)。控制部分26主要包括用于通过执行预先安装在其中的控制程序而控制照相机ECU 3的操作的微计算机。
驱动电路27经由电源线30连接至定子12。当命令信号从控制部分26输入至驱动电路27时，电气操作功率从车辆电池(未示出)供应至定子12，从而旋转外转子13。由于外转子13和镜头盖25通过电机壳11而整体形成，所以镜头盖25与外转子13一起旋转。
当经数据处理过的图像信号从照相机组件2经由数据线24输入至图像比较部分28时，图像比较部分26存储这种输入的图像信号并且将输入的图像信号(当前图像)与先前存储的图像信号(在当前输入的图像信号之前刚刚存储的)进行比较。然后，图像比较部分28确定在它们(当前图像信号和先前图像信号)之间是否存在任何差异，并且将其确定结果输出至控制部分26。通信部分29具有可与车辆LAN 8交互的功能，使得通信部分29经由车辆LAN 8接收来自不同ECU和/或者传感器的各种信息，并且将其输入至控制部分26。所述各种信息包括：表示点火开关是否打开或关闭的点火信号、表示是否降雨的降雨信号、表示车辆的档位位置的档位位置信号、表示雨刷是否工作的雨刷操作信号以及表示车窗的开启状况(或关闭状况)的车窗状况信号等。
参考图3A至3C以及图4进一步解释镜头盖25。镜头盖25的外表面25a形成在镜头盖25的上侧表面，其与镜头盖25的朝向照相机单元10的镜头16的下侧表面相对。凹凸部分32形成在镜头盖25的外表面25a的中心区域，其围绕外表面25a中心(电机9的旋转轴)。在凹凸部分32中，形成凹入部分30和凸起部分31。在图3A至3C以及图4中所示的实施例中，形成9个凸起部分31。
凹凸部分32的厚度，也就是凹入部分30的深度或者凸起部分31的高度为100[nm]，其在图3C中通过“a”表示。这是出于无需通过镜头盖25阻挡可见光而满足光学要求的目的，即这使得镜头盖25对于可见光来说是透明的。当使得凹凸部分32的厚度小于可见光波长的四分之一(1/4)时能够满足光学要求，使得镜头盖25不会阻挡可见光。凸起部分31的顶表面部分31a的直径为95[nm]，其在图3C中通过“b”表示，而在开口侧表面30a上的相邻的顶表面部分31a之间的距离(也就是在开口侧表面30a上凸起部分31之间的最小距离)为285[nm]，其在图3C中通过“c”表示。
因此，凹凸部分32的间距为380[nm]。这也是出于无需通过镜头盖25阻挡可见光而满足光学要求的目的。当使得凹凸部分32的间距小于可见光的波长范围(380[nm]-760[nm])时，能够满足光学要求，使得镜头盖25不阻挡可见光。
此外，这出于满足超疏水要求的目的。即，当满足以下的卡西数学方程时，能够满足这种超疏水要求：
cosθf＝A1·cosθ1+A2·cosθ2
“θf”＝用于满足超疏水要求的接触角＝150度；
“θ1”＝凸起部分31的材料的接触角＝80度；
“θ2”＝空气的接触角＝180度；
“A1”＝凸起部分31的顶表面部分31a的面积；
“A2”＝凹入部分30的开口侧表面30a的面积。
根据上述的方程，得到
A1∶A2＝1∶9
此外，结果是使得凸起部分31的顶表面部分31a的直径为95[nm]，在开口侧表面30a上相邻的顶表面部分31a之间的距离为285[nm]，使得凹入部分30的开口侧表面30a的面积相对于凸起部分31的顶表面部分31a的面积的比率大于9。
根据上述结构，旋转镜头盖25以产生离心力，使得粘结至镜头盖25的附着物会在离心力的作用下释放(飞离)(附着物与镜头盖25的外表面25a分开)，从而去除附着物。为了释放(飞离)附着物，产生比附着物粘结到镜头盖25的外表面25a上的粘附力更大的离心力是必要的。用于释放附着物必须的离心力，即电机9的必要旋转速度，通过测量附着物粘结至镜头盖25的外表面25a上的粘附力来评估。因此，为了评估用于释放(飞离)附着物必需的旋转速度，可以通过以下的方式来测量附着物粘结至镜头盖25的外表面25a上的粘附力。
如图5A中所示，可使用滑落的方法来测量水滴粘结至玻璃板上的粘附力，其中镜头盖25视为玻璃板。根据滑落方法测量的结果，如图5B中所示，5[μl]的水滴粘结至玻璃板的粘附力经测量为0.035[mN]。
水滴粘结至玻璃板的粘附力通过以下的方程来表示：
F＝m·r·ω2＝m·r·(2π·N/60)2
其中，
“F[N]”＝水滴粘结至玻璃板的粘附力；
“m[kg]”＝水滴的质量；
“r[m]”＝距离旋转中心的距离；
“ω[rad/s]”＝角速度；以及
“N[rpm]”＝旋转速度。
因此，旋转速度能够通过以下的方程来表示：
N＝{F/(m·r)}1/2·(30/π)
当以下数值替换至上述方程中时；
“m”＝5[μl]：水滴的质量；
“F”＝0.035[mN]：水滴的粘附力；以及
“r”＝0.1[mm]：距离旋转中心的距离，
旋转速度“N”可以通过以下方式来获得：
N＝{0.035[mN]/(5[μl]·0.1[mm])}1/2·(30/π)≈2500[rpm]
然后，制造出用于验证的实验装置，根据所述实验装置旋转等于镜头盖25的镜头盖41。发明人通过使用实验装置来确认通过上述方程计算得到的旋转速度是否合理。在实验中，水通过原子喷雾方式向镜头盖41的外表面41a上进行喷洒，使得水附着至外表面41a。可以针对镜头盖41各自不同的旋转速度来评估去除水滴的程度。在实验中，旋转时间为10[s]。图6A至6D示出了实验结果。在旋转速度为500[rpm]和1500[rpm]的情况下，未充分地去除粘结至镜头盖41的外表面41a的水滴。在旋转速度为2500[rpm]的情况下，充分地去除了粘结至镜头盖41的外表面41a的水滴。因此，该实验示出了通过上述方程计算得到的旋转速度是合理的。
将参考图7来解释上述结构的操作，图7是示出了照相机ECU 3的控制部分26执行的处理过程的流程图。
当点火开关关闭时，控制部分26在电功率的低功耗模式下运行，在这种模式中，控制部分26监测点火信号。控制部分26基于点火信号确定点火开关是否从关闭状态转换为打开状态。当控制部分26基于点火信号确定点火开关从关闭状态转换为打开状态时，控制部分26的运行模式从低功耗模式转换为正常操作模式。在步骤S1中，控制部分26监测降雨信号以确定是否出现降雨，并且在步骤S2中控制部分26监测雨刷信号以确定雨刷是否在工作。
当控制部分26基于降雨信号确定存在降雨情况(步骤S1处的“是”)，控制部分26在步骤S3确定档位位置是否处于“R”档位置，即车辆是否在向后移动。当控制部分26基于档位信号确定档位位于“R”位置时(步骤S3处的“是”)，处理流程进入步骤S4以确定车窗是开启还是关闭。当控制部分26基于车窗状况信号确定车窗是关闭状态时(步骤S4处的“是”)，控制部分26开始(在步骤S5)将电机操作的命令信号输出至驱动电路27。然后，旋转电机9从而使得外转子13与镜头盖25以2500[rpm]的旋转速度一起旋转。
控制部分26在步骤S6确定在电机9开始操作后是否已经经过了预定的时间(例如，10[s])。当控制部分26确定已经经过了预定的时间(步骤S6处的“是”)，控制部分26终止电机操作的命令信号向驱动电路27的输出，以便终止电机的操作(步骤S7)。外转子13和镜头盖25的旋转停止，并且处理流程返回到步骤S1。
当控制部分26基于雨刷信号确定雨刷正在工作(步骤S2处的“是”)，将执行随后步骤S3至S7的处理流程。即，当处于降雨条件或者雨刷正在工作时，以及遇到档位位于“R”档位置并且车窗已经关闭的状态时，电机9持续预定的时间段运行以使得外转子13和镜头盖25持续预定的时间段一起旋转。
根据上述第一实施例，照相机单元10设置在电机9的中空部分14内以有效地利用中空部分14的空间。相应地，尽管照相机单元10并入电机9，但是照相机装置1的尺寸几乎与电机9的尺寸相等。此外，当电机9旋转时，镜头盖25(设置在照相机镜头16的前侧)与外转子13一起旋转。因此，即使在镜头盖25的外表面25a上粘结有附着物，例如水滴、泥浆和灰尘等的情况下，当镜头盖25旋转以产生将施加至附着物的离心力时，能够充分地从镜头盖25的外表面25a去除这些附着物。此外，如果照相机镜头16旋转时，为了消除对光学特性的不利影响，精确地调节机械结构等是有必要的。然而，这种精确的调节对于上述实施例的结构是不必要的，在这些实施例中，镜头16不旋转而镜头盖25旋转。
此外，由于镜头盖25以高于2500[rpm]的旋转速度旋转，能够有效地去除粘结至镜头盖25的外表面25a的附着物。
此外，以邻接电机9的旋转轴的方式将具有满足由卡西数学方程表示的超疏水要求的配置的凹凸部分32设置在镜头盖25的外表面25a。因此，还能够充分地去除粘结至外表面25a的该部分的附着物，在该处施加至附着物上的离心力相对小。
此外，使得凹凸部分32在垂直于外表面25a的开口侧表面30a的方向上的厚度小于100[nm]，使得在垂直于开口侧表面30a的方向上的厚度小于可见光波长的四分之一(1/4)，因此，可见光不会被凹凸部分32所阻挡，以确保正确的拍摄性能。
此外，使得凹入部分30的开口侧表面30a的面积相对于凸起部分31的顶表面部分31a的面积的比率大于9，使得凹凸的间距在可见光的波长范围内。因此，可见光不会被凹凸部分32所阻挡以确保正确的拍摄性能。
根据上述实施例，凸起部分31的顶表面部分31a形成在凹凸部分32中，使得凸起部分31从镜头盖25的外表面25a向外凸起。然而，如图8A至8C所示，具有凹入部分50和凸起部分51的凹凸部分52可以通过将凸起部分51的顶表面部分51a布置在与镜头盖25的外表面25a相同的表面上的方式来形成。即使在这种情况下，镜头盖25不阻挡可见光的光学要求得到满足。例如，使得凸起部分51的顶表面部分51a的直径为95[nm]，而使得开口侧表面50a上相邻的顶表面部分51a之间的距离为285[nm]，并且使得凹凸部分的间距为380[nm]。
替代地，如图9A至9C所示，可以形成一个凸起部分61，使得凸起部分61与电机9的旋转轴同轴，并且凸起部分61的顶表面部分61a从镜头盖25的外表面25a上向外凸起。
此外，如图10A至10C所示，可以替代地形成一个凸起部分71，使得凸起部分71与电机9的旋转轴同轴，并且凸起部分71的顶表面部分71a布置在与镜头盖25的外表面相同的表面上。
根据上述实施例，当处于降雨条件或者雨刷正在工作时，经历档位位于“R”位置并且车窗已经关闭时，电机9可以持续预定的时间段运行。
然而，当以下条件中的至少一个条件得到满足时，电机9可以运行：
--处于正在降雨的条件；
--雨刷正在工作；
--档位位于“R”位置；以及
--车窗关闭
此外，当满足以上的一个或几个条件时，电机9可以持续预定的时间段运行。
(第二实施例)
将参考图11A和11B来解释本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例的差异在于透明的加热装置设置在镜头盖的内表面(与外表面相对的后侧表面)。交流电作为其驱动电流施加至透明的加热装置。
电机101与第一实施例中的电机9的基本结构相同，根据这种基本结构，照相机单元设置在其中空部分中。如图11A所示，盘形的镜头盖103设置在电机壳102的上部，并且透明加热器(加热装置)设置在镜头盖103的内部表面。
例如以如下方式来形成透明加热器104。透明加热元件形成在全部玻璃基板或塑料基板上。第一电极105a和第二电极105b分别形成在加热元件的两侧端，使得电功率经由第一和第二电极105a和105b供应至加热元件。即，当将正电压施加至第一电极105a时，负电压施加至第二电极105b。另一方面，当将负电压施加至第一电极105a时，正电压施加至第二电极105b。当电功率如上述方式供应至加热器104时，即正电压和负电压交替地施加至第一和第二电极时，加热器104产生热。
第一端子106a形成在电机壳102的外周表面的一半处，其中第一端子106a电连接至第一电极105a。通过类似的方式，第二端子106b形成在电机壳102的外周表面的另一半处，其中第二端子106b电连接至第二电极105b。
如图11B所示，圆柱形电机盖107设置在电机101的外周。更具体而言，电机盖107的主体108形成为圆柱形，并且电机101可旋转地容纳在主体108的中空空间109。第一窗口部分110a和第二窗口部分110b分别形成在主体108的外周壁面上。第一弹簧臂111a和第二弹簧臂111b分别设置在第一和第二窗口部分110a和110b处。
第一弹簧臂111a的前端形成为弧形，其可以穿透第一窗口部分110a并且向内偏置至电机壳102的外周表面，在外周表面形成了第一和第二端子106a和106b。通过相同的方式，第二弹簧臂111b的前端形成为弧形，其穿透第二窗口部分110b并且向内偏置至电机壳102的外周表面。当电机壳102在中空空间109中旋转时，使得第一和第二弹簧臂111a和111b的每一前端交替地与第一和第二端子106a和106b接触。
在电机101旋转期间，当将正电压施加至第一弹簧臂111a，而将负电压施加至第二弹簧臂111b时，正电压周期性且交替地经由第一弹簧臂111a施加至第一和第二端子106a和106b，而负电压也周期性且交替地经由第二弹簧臂111b施加至第一和第二端子106a和106b。结果，交流电的电压供应至透明加热器104，使得在透明加热器104处产生热。透明加热器104处产生的热从镜头盖103的内后侧表面传输至镜头盖103的外表面103a。
根据上述第二实施例，透明加热器104设置在镜头盖103的内后侧表面，以便加热镜头盖103，并且交流电的电压在电机旋转期间施加至透明加热器104。因此，透明加热器104处产生的热从后侧表面传输至镜头盖103的外表面103a，从而防止镜头盖的外表面103a被雾气覆盖。换句话说，不仅能够去除附着物还防止了被雾气覆盖的情况。结果，能够向使用者(车辆驾驶员)提供清晰的图像。
(第三实施例)
将参考图12A至12D来解释本发明的第三实施例。以与第二实施例类似的方式，第三实施例与第一实施例的差异在于透明加热器设置在镜头盖的内表面(与外表面相反的后侧表面)。然而，第三实施例与第二实施例的差异在于将直流电作为其驱动电流供应至透明加热器。
使得电机201在轴向上的长度大于第一实施例的电机9的轴向长度。电机201的基本结构，例如照相机单元设置在中空部分的基本结构与电机9的基本结构相同。如图12A所示，盘形的镜头盖203设置在电机壳202的上部，并且透明加热器(加热装置)设置在镜头盖203的内侧表面。
以与第二实施例的透明加热器类似的方式，透明加热器204例如通过以下的方式来形成。透明加热元件形成在全部玻璃基板或塑料基板上。第一电极205a和第二电极205b分别形成在加热元件的两侧端，使得电功率经由第一和第二电极205a和205b供应至加热元件。例如，将正电压施加至第一电极205a，而将负电压施加至第二电极205b。当电功率如上述方式供应至加热器204时，加热器204产生热。
环形的第一端子206a形成在电机壳202的外周表面，其中第一端子206a电连接至第一电极205a。
如图12B所示，圆柱形构件207的主体208形成为圆柱形，并且使得中空部分209的直径(圆柱形构件207的内直径)与电机201的外直径几乎相等。使得圆柱形构件207的纵向长度小于电机201的纵向长度。如图12C所示，将电机201插入圆柱形构件207的中空部分209中，使得它们彼此连接以形成整体单元210。环形的第二端子206b形成在圆柱形构件207的外周表面，其中当电机201插入圆柱形构件207并且与其连接时，第二端子206b电连接至第二电极205b。
如图12D所示，圆柱形的电机盖211设置在电机201的外周。更准确地说，电机盖211的主体212形成为圆柱形并且整体单元210(电机201和圆柱形构件207)可旋转地容纳在主体212的中空空间213中。窗口部分214形成在主体212的外周壁面。第一弹簧臂215a和第二弹簧臂215b分别设置在窗口部分214处。
第一和第二弹簧臂215a和215b的每一个前端形成为弧形，其穿透窗口部分214并且向内偏置至各自的整体单元210的外周表面，在外周表面处分别形成第一和第二端子206a和206b。因此，在整体单元210可旋转地容纳在电机盖211的中空空间213的情况下，使得第一弹簧臂215a的前端与第一端子206a接触，同时第二弹簧臂215b的前端与第二端子206b接触。
根据上述结构，在电机201运行期间，当将正电压施加至第一弹簧臂215a，同时将负电压施加至第二弹簧臂215b时，正电压和负电压经由各自的弹簧臂215a和215b连续地施加至第一和第二端子206a和206b。结果，直流电在电机201运行期间供应至透明加热器204，使得透明加热器204产生热。透明加热器204处产生的热同样地从镜头盖203的内后侧表面传送至镜头盖204的外表面203a。
根据第三实施例，透明加热器204设置在镜头盖203的内后侧表面处，以便加热镜头盖203，并且直流电的电功率在电机旋转期间供应至透明加热器204。因此，以与第二实施例相同的方式，透明加热器204处产生的热从后侧表面传送至镜头盖203的外表面203a，从而可以防止镜头盖的外表面203a被雾气覆盖。换句话说，不仅能够去除附着物，还能够防止出现被雾气覆盖的情况。结果，能够向使用者(车辆驾驶员)提供清晰的图像。
(其它实施例)
本发明不应限于上述实施例，并且可以通过下面的各种方式进行修改或扩展。
光学传感器不限于照相机单元10，也可以是其它传感器，例如激光装置，只要该传感器是具有用于光学测量物理值的镜头的装置。
电机9不限于外展型电机，也可以是内敛(adduction)型电机，这种内敛型电机具有中空空间并且其中内转子布置在在定子内部。
疏水膜不必一直形成在镜头盖25的外表面25a。可以对镜头盖25的外表面25a执行疏水处理、光催化处理或者防污处理，使得外表面25a涂敷有疏水膜、光催化膜或者防污膜。即使根据这种结构，也能够使镜头盖25处于粘结至镜头盖25的外表面25a的附着物不易被去除的状况下。
光学传感器布置在金属壳中，并且将金属壳设置在电机9的中空部分14的内部。在这种情况下，能够保护光学传感器免受在电机9运行期间产生的噪音的影响。因此，能够避免出现光学传感器由于来自电机9的噪音导致失灵或者由于光学传感器的失灵导致的图像损坏的情况。
照相机组件2可以不必一直安装在车辆4的后车门6的把手7上，也可以安装至车辆保险杠、与车门连接的侧视镜的较低部位处或者车辆的前护栅。
图像比较部分28存储由照相机单元10拍摄的图像信息并且将最新的图像信息与先前存储的图像信息进行比较。当在当前的图像信息和先前的图像信息之间不存在差异时，控制部分可以停止电机9的运行。当附着物被去除后，即使在镜头盖25旋转之后，在拍摄的图像中也不会出现变化。当附着物被去除后，电机9可以停止运行。结果，这样能够减少光学传感器装置的电功率消耗。当比较(确定)图像信息之间的差异时，可以确定每个像素的差异或者可以确定图像间的相对差异。
电机9的运行可以基于以下条件之一而开始；
--使用者(车辆驾驶员)操作了预定的开关；
--使用者产生了预定的声音(例如，通过声音识别系统确定)；以及
--电子图像信号(经数据处理过的图像信号)的清晰度被数字化并且这种数字化清晰度低于预定的值(即，当确定已经粘结了附着物时)。
以类似的方式，当满足以下条件之一时，可以停止电机9的运行：
--使用者(车辆驾驶员)操作了预定的开关；
--使用者产生了预定的声音(例如，通过声音识别系统确定)；以及
--图像的数字化清晰度高于预定的值(即，当确定附着物已被去除时)。
此外，电机9的运行周期可以是预定的周期，或者电机9可以在任何操作条件都满足的周期期间运行。

Claims (15)

1.一种用于车辆的光学传感器装置，包括：
具有转子(13)和定子(12)的电机(9，101，201)，所述电机(9，101，201)具有中空部分(14)；
电机驱动部分(27)，用于驱动所述电机(9，101，201)；
光学传感器单元(10)，具有镜头(16)，并且在所述镜头(16)与所述电机(9，101，201)的旋转轴同轴的位置处将所述光学传感器单元(10)设置在所述中空部分(14)中；以及
镜头盖(25，103，203)，附着至所述转子(13)并且设置在所述光学传感器单元(10)的前侧处，使得所述镜头盖(25，103，203)与所述转子(13)一起旋转。
2.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其中
所述转子(13)布置在所述定子(12)的外周，并且
所述中空部分(14)形成在所述定子(12)的内部。
3.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其中
所述转子(13)布置在所述定子(12)的内周，并且
所述中空部分(14)形成在所述转子(13)的内部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，其中
所述镜头盖(25，103，203)以高于2500[rpm]的旋转速度进行旋转。
5.根据权利要求4所述的光学传感器装置，其中
具有多个凹入部分(30，50)和凸起部分(31，51)的凹凸部分(32，52)在围绕所述电机(9)的旋转轴的位置处形成在所述镜头盖(25)的外表面(25a)上，所述凹凸部分(32，52)具有满足由卡西数学方程所表示的超疏水要求的配置。
6.根据权利要求5所述的光学传感器装置，其中
所述凹凸部分(32，52)在垂直于所述镜头盖(25)的所述外表面(25a)的方向上的厚度小于100[nm]。
7.根据权利要求5所述的光学传感器装置，其中
所述凹入部分(30，50)的开口侧表面(30a，50a)的面积相对于所述凸起部分(31，51)的顶表面部分(31a，51a)的面积的比率大于9。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，其中
凹入部分或者凸起部分(61，71)在围绕所述电机(9)的旋转轴的位置处形成在所述镜头盖(25)的外表面(25a)上，所述凹入部分或者凸起部分(61，71)具有满足由卡西数学方程所表示的超疏水要求的配置。
9.根据权利要求8所述的光学传感器装置，其中
所述凹入部分或者凸起部分(61，71)在垂直于所述镜头盖(25)的所述外表面(25a)的方向上的厚度小于100[nm]。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，还包括：
加热装置(104，204)，设置在靠近所述镜头盖(103，203)的部分处以用于加热所述镜头盖(103，203)的外表面(103a，203a)。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，还包括：
电子控制单元(3)，用于接收档位信号，
其中当确定档位位于“R”档位置时，所述电子控制单元(3)操作所述电机(9，101，201)。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，还包括：
电子控制单元(3)，用于接收降雨信号，
其中当确定处于降雨条件时，所述电子控制单元(3)操作所述电机(9，101，201)。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，还包括：
电子控制单元(3)，用于接收雨刷信号，
其中当确定雨刷装置正在操作时，所述电子控制单元(3)操作所述电机(9，101，201)。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，还包括：
电子控制单元(3)，用于接收车窗信号，
其中当确定车辆的车窗关闭时，所述电子控制单元(3)操作所述电机(9，101，201)。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器装置，还包括：
电子控制单元(3)，具有用于存储由所述光学传感器单元(10)拍摄的图像信息的图像比较部分(28)，所述图像比较部分(28)对当前图像信息与存储的先前图像信息进行比较，
其中当所述图像比较部分(28)确定上述两个图像信息之间不存在差异时，将停止所述电机(9，101，201)的运行。
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