CN109564346A - 用于保护光学传感器的装置和包括光学传感器的驾驶员辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驾驶员辅助系统(1)，其包括用于保护机动车辆的光学传感器(11)的装置(2)，该装置(2)包括保护外壳(13)，在该保护外壳中设置有壳体(26)，壳体(26)构造成容纳光学传感器(11)，该装置还包括：支撑件(15)，其可移动地安装在保护外壳(13)上并且承载膜(19)，膜(19)通过其周边连接到支撑件(15)并且旨在与光学传感器(11)相对的设置，膜(19)包括可弹性变形的光学透明材料；至少一个致动器(21)由保护外壳(13)承载并且构造成移动支承膜的支撑件(15)。在致动器(21)移动支撑件(15)的作用下，支撑件(15)构造成使膜(19)在膜(19)处于第一张力状态的静止位置和膜(19)处于第二张力状态的活动位置之间变形。

Description

用于保护光学传感器的装置和包括光学传感器的驾驶员辅助 系统

技术领域

本发明涉及驾驶辅助领域，特别是涉及安装在特定车辆上的驾驶辅助系统，该辅助系统能够包括光学传感器，例如包括镜头的摄像机。更具体地，本发明涉及这种驾驶辅助系统的保护装置，该保护装置包括用于清洁其光学部件的装置。

背景技术

目前，大量机动车辆装备有前视、后视或甚至侧视摄像机。特别是它们形成驾驶辅助系统，例如停车辅助系统或甚至车道偏离检测系统的一部分。

机动车辆内部安装有摄像机，以辅助停车。这些摄像机可以被很好地保护而免受随机气候因素，例如与有机或矿物污染物相关的污物的影响。然而，特别是对于停车辅助，安装在内部的这种摄像机的视角不是最佳的，因为它们不能看到例如位于车辆后部附近的障碍物。

因此，优选为根据所需的用途，将这些驾驶辅助系统，特别是它们的摄像机安装在车辆外部的不同的位置处。在这种情况下，驾驶辅助系统，特别是这种系统的摄像机，因此极大地暴露于随机的气候因素和污物喷溅，这会降低其效果，甚至使其无法操作。

为了防止污物沉积在驾驶辅助系统上，已知的做法是设置一个清洁摄像机光学部件的装置，通常是一个靠近该光学部件的清洁液喷嘴，以便消除随时间沉积的污染物元素。

而且，通常由镜头形成的摄像机的光学部件是相对易碎的装置。因此，有必要保护它免受喷溅，该喷溅可能损坏它。因此，常见的是这种摄像机容纳在保护壳内，保护壳包括面向镜头设置的保护窗。然而，镜头或保护摄像机的外壳窗的清洁是确保摄像机最佳操作的重要标准。

文献US2014/0036084公开了一种安装在保护壳内的摄像机，其中存在压电振动器，该压电振动器使得可以蒸发存在于摄像机镜头上的水滴，从而在车辆行驶时清洁它们。

然而，这样的系统不能清洁有机或矿物质污物，或者甚至不能清洁充满各种污染物的水迹，这些污染物会沉积在镜头上并且由于例如长时间停放车辆而有时间干燥。

从文献US2012/0243093还已知一种壳体，其包括摄像机并且配备有压电装置和保护摄像机镜头的盖。压电装置使得可以振动由壳体和摄像机组成的组件，从而防止有机或矿物污物粘附到的盖上来保护镜头。

然而，组件的这种振动大大增加了形成镜头或覆盖镜头的盖的材料的破裂和/或裂缝的风险，所述盖闭合其中布置有光学传感器的外壳。因此，必须使用对通常昂贵的对振动和冲击具有高度抵抗力的玻璃或塑料来形成镜片。而且，这种振动会损坏摄像机的内部系统，特别是其电子部件。

为了能够清洁具有有机或矿物污物的摄像机的镜头，而没有损坏镜头或光学传感器的风险，文件FR2841488公开了一种包围摄像机的壳体，该壳体具有用于清洁壳体的器件，该器件包括喷嘴和用于振动面向摄像机的窗的器件。该壳体还包括除冰和除雾器件。此外，为了限制水迹，该窗口由疏水材料制成，该材料经过催化处理以减少水和其上的有机污染物的粘附。

然而，在某些情况下，该装置可能太笨重，特别是当它打算安装在车辆的登记牌高度上、前保险杠或后保险杠上、或者甚至安装在后视镜上时。此外，该装置仅允许清洁液在玻璃上的径流，尽管玻璃的振动和后者经历的催化处理，其对顽固和嵌入污物的有效性仍然是有限的。而且，喷嘴的存在需要形成在壳体上的清洁液体进入导管。这些导管通常必须由制造商形成，并且需要在车辆内进行更复杂的初始设计。

发明内容

本发明通过提出一种保护光学传感器的保护装置，至少部分地弥补了上述现有技术的缺点，该保护装置确保了光学传感器的良好保护，并且其中光学部件的清洁是快速、有效的，对于水迹和有机或矿物污物都不需要使用清洁液，这些水迹和有机或矿物污物将有时间牢固地粘附到包括在驾驶辅助系统中的光学传感器的光学部件上。

为此，本发明的主题是一种保护用于机动车辆的光学传感器的保护装置，其包括保护外壳，在该保护外壳中形成有壳体，该壳体构造成容纳光学传感器，其特征在于，所述装置还包括：

-支撑件，其可移动地安装在保护外壳上并且支承膜，膜通过其周边固定到支撑件并且旨在面向光学传感器布置，其包括光学透明且可弹性变形的材料；和

-至少一个致动器，其由保护外壳承载并且构造成移动支承膜的支撑件；

并且支撑件构造成，在致动器移动支撑件的作用下使膜在膜处于第一张力状态的静止位置和至少一个膜处于第二张力状态的活动位置之间变形。在第二张力状态下，膜比在第一张力状态下更绷紧。

因此，如果污物沉积在位于容纳在保护外壳中的光学传感器的前面的膜上，则支撑膜的可移动的支撑件将能够允许膜在所述支撑件移动时弹性变形。

当膜处于其第二张力状态时，因为膜上污物的接触表面减少，污物能够从膜上掉落。该膜表现出比粘附在膜上的污物更大的弹性。因此，当膜处于其第二张力状态时，污物和膜之间的粘附联结将被破坏，从而使污物掉落。

根据本发明的用于保护光学传感器的装置还可以包括单独或组合使用的以下特征中的一个或多个：

膜的光学透明且可弹性变形的材料是弹性体。

保护外壳具有允许光学传感器的光学部件通过的基本上中心的开口和至少一个第一引导构件，第一引导构件构造成与互补的第二引导构件配合，该第二引导构件由支撑件承载。

所述支撑件包括固定到至少一个第二引导构件的板，并且所述支撑件包括开口，膜放置在开口中，所述板旨在基本上与光学传感器的光轴成直角地取向。

支撑件包括用于围绕开口的所述膜的固定环，膜放置在该开口中。

互补的引导构件定向成允许支撑件沿着基本上与支撑件的板成直角的轴线的平移移动。

板的开口构造成以这样的方式容纳光学部件，即它从开口突出并与弹性膜接触。

互补引导构件由杆/圆筒系统形成。

支撑件的致动器包括从以下列表中选择的至少一个元件：压电传感器、电磁体、包括齿轮和齿条的机械系统。

根据一种变体，致动器布置在保护外壳的内部。

根据另一种变体，致动器布置在保护外壳的外部。

致动器配置成以位于超声范围内的频率移动支撑件。

形成膜的弹性体的配方具有抗紫外线辐射和/或不粘特性。

本发明的另一主题是一种驾驶辅助系统，包括光学传感器并包括如前所述的保护装置。

因此，驾驶辅助系统可以直接安装在任何类型的车辆上。光学传感器包括至少一个摄像机，因此可以保护摄像机免受外部侵害，从而避免摄像机的视野被水迹或与有机或矿物污染物相关的污物改变。因此，光学传感器将具有优化的操作。

驾驶辅助系统还可以包括以下特征中的一个或多个。

致动器配置成沿光学传感器的光轴移动支撑件。

光学传感器的光学部件通过支撑板的开口突出，并与设置在板上的弹性膜接触。

附图说明

通过阅读本发明的描述并且从附图中，其他优点和特征将变得显而易见，其中：

-图1是根据本发明的驾驶辅助系统的示意图；

-图2是图1的驾驶辅助系统的分解图；

-图3是当膜处于静止位置时驾驶辅助系统的示意图；

-图4是当膜处于静止位置时驾驶辅助系统的纵向剖视图；

-图5是当膜处于活动位置时驾驶辅助系统的示意图；

-图6是当膜处于活动位置时驾驶辅助系统的纵向剖视图。

在这些图中，相同的元件具有相同的数字标记。

具体实施方式

以下实施例作为示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考涉及相同的实施例，或者特征仅适用于单个实施例。不同实施例的单个特征也可以组合或互换以提供其他实施例。

在以下描述中，参考第一引导构件和第二引导构件。这涉及用于区分和命名相似但不相同的元素的简单索引。该索引并不意味着一个元素优先于另一个元素，并且在不脱离本发明的范围内，这些名称可以容易地互换。这种索引也不意味着时间顺序，例如评估支持件的移动。

参考图1和2，本发明涉及一种驾驶辅助系统1，其包括用于机动车辆的光学传感器11和保护光学传感器11的保护装置2。

保护装置2一方面包括保护外壳13，在保护外壳13中形成有壳体26，壳体26构造成容纳光学传感器11，例如摄像机，并且另一方面，膜支撑件15可移动地安装在保护外壳13上。

保护外壳13具有基本上中心的开口25，其构造成允许光学传感器11的光学部件4通过。此外，保护外壳13承载至少一个第一引导构件22，配置有互补的第二引导构件23，该第二引导构件23由支撑件15承载。

根据这里描述的实施例，保护外壳13包括两个圆柱型引导构件22，并且由支撑件15承载的第二引导构件23是杆型的。

保护外壳13还包括至少一个致动器21，致动器21构造成沿着光学传感器11的光轴50移动支撑件15。根据这里描述的实施例，保护外壳包括位于保护外壳13的基本上中心的开口25的两侧的两个致动器21。这些致动器21位于圆柱型引导构件22的内部，以与第二引导构件23接触。

而且，根据该非限制性的示例性实施例，致动器21是线性压电换能器。因此，致动器21具有小的体积并且受到保护免受外部侵害，该外部侵害可能与随机气候因素或甚至与有机或矿物污染物相关，这可能妨碍致动器正确操作。

支撑件15支承膜19，膜19通过其周边固定到支撑件。根据这里描述的实施例，支撑件15包括固定到第二引导构件23的板16。在该板16上固定有用于膜19的固定环17，并且固定环17中是可弹性变形的膜19，其旨在面向光学传感器11布置。

板16旨在基本上与光学传感器11的光轴50成直角地定向，并且其包括开口18，开口18被配置为以光学部件从开口突出的方式容纳光学传感器11的光学部件4并且其与膜19接触。因此，保护外壳13的基本上中心的开口25和支撑件15的板16的开口18相对于光学传感器11的光轴50居中并且是同心的。

在致动器21移动的作用下，支撑件15构造成在膜19处于第一张力状态的静止位置(如图3和图4中所示)和膜19处于第二张力状态的活动位置(如图5和图6所示)之间移位。在第二张力状态下，膜19比在第一张力状态下更绷紧。

膜19可弹性变形并包括光学透明材料。在膜19的配方中使用弹性体允许膜19表现出所寻求的弹性变形。根据这里描述的实施例，膜19是具有抗紫外线辐射和不粘特性的弹性体。由于其可能安装在机动车辆的外部，因此有利的是，膜19的特性，特别是弹性和透明性，不会被紫外线辐射改变。例如，最好避免它变得灰暗或不透明，或者甚至因为暴露在阳光下，特别是因为紫外线辐射，而变得脆弱，它本身会在其使用中受到影响。

根据该具体实施方案，将硅引入弹性体的配方中。这使得可以赋予弹性体良好的抗紫外线辐射性。在形成膜19的弹性体配方中使用硅也可以在其上赋予疏水特性。因此，水滴将难以粘附到膜19上，并且它们径流的痕迹几乎不可见。而且，为了限制水迹或污染物的粘附的可能性，膜19优选地具有不粘特性。此外，根据该实施例，膜19通过其周边固定在环17中。

互补的引导构件22和23定向成允许支撑件15沿着基本上与由板16限定的平面成直角的轴线，并且更具体地沿着光学传感器11的光轴50的平移运动。

参考图3和图4，膜19处于静止位置，也就是说它处于第一张力状态。

指向中心的箭头32示出了当支撑件15移位时，在致动器21的作用下，引导构件23的移动，以使膜19到达其静止位置。“引导构件23的移动”应理解为可移动的支撑件15相对于保护外壳13的位移。

箭头34示出了膜19响应于支撑件15的移动而变形的方向。根据该图示，膜19变形的方向朝向其内部。膜19的这种变形响应于支撑件15的位移而发生。在该静止位置，膜19处于其第一张力状态。在该位置，污物30，例如有机或矿物污染物以及水迹，可以沉积在膜19上，因此对驾驶辅助系统1的正确可操作性是有害的。

根据图4，致动器21被配置为沿着光学传感器11的光轴50移动支撑件15。这种类型的平移允许膜19在其切换到活动位置时在其整个表面上经历类似的拉力。

借助于在支撑件15和保护外壳13之间存在的间隙40、42和43，支撑件15的移动是可能的。这些间隙40、42和43各自在支撑件15和保护外壳13之间限定间隔，当膜19处于静止位置时该间隔最大(图4)，当膜19处于其活动位置时该间隔最小(图6)。

根据图4中所示，间隙40对应于在引导构件22的高度处保护外壳13和支撑件15之间存在的空间。间隙42对应于环17和承载摄像机11的镜头4的物镜6的边缘之间的空间。间隙43本身对应于支撑件15和保护外壳13的表面之间的空间，保护外壳13具有基本上中心的开口25，用于容纳摄像机11的镜头4。根据该实施例，将注意到镜头4突出穿过支撑件15的板的开口18。根据该图示，可以观察到当膜19处于静止位置时，镜头4部分地与布置在板16上的膜19接触。还应注意，根据该图示，弹性膜19与光学传感器11的光轴50同轴布置。

膜19和摄像机11的镜头4之间的接触使得当膜19在支撑件15移动的作用下从其静止位置(即其第一张紧状态)切换到其活动位置(即其第二张紧状态)时可以张紧膜19。为了使这种位置变化成为可能，膜19必须面向光学传感器11的镜头4。

图5和图6表示膜19处于其活动位置，也就是说它处于第二张力状态。当膜19处于该第二张力状态时，它比处于其第一张力状态时更紧绷。

从中心向外指向的箭头33示出了当支撑件15移位时，在致动器21的作用下，引导构件23的移动，以使膜19到达其活动位置。这些箭头33与图3和图4中所示的箭头32相对。

箭头35示出了膜19的变形方向。根据该图示，当膜19切换到其第二张力状态时，膜19的变形对应于其延伸。因此，该变形朝向膜19的外侧发生。这些箭头35与图3和图4中所示的箭头34相对。该张力将允许污物30从膜19的表面掉落。

根据图6，支撑件15和保护外壳13之间的间隙41对应于这两个元件之间的最小可能空间。该间隙41对应于图4中所示的当膜19处于静止位置时的间隙40。应注意，因为在致动器21的作用下支撑件15相对于保护外壳13的移动，图4中在支撑件15和光学传感器11的物镜6的基部之间的最初存在的间隙42和43已经消失。

根据该实施例，在该有效位置，弹性膜19与光学传感器11的镜头4完全接触，该镜头4通过支承环17的支撑件15的板16的开口突出。膜19和镜头4之间的接触将用作支承点。此外，由于膜19固定地安装在由支撑件15承载的环17中，当支撑件15接近保护外壳13时，膜19能够伸展以到达其活动位置，或者，当支撑件15远离保护外壳13移动时，膜19能够收缩以到达其静止位置。因此，在致动器21的作用下，当支撑件15接近保护外壳13时，膜19将张紧并切换到活动位置。

在根据本发明的保护装置2的操作期间，支撑件15将以预定频率执行若干往复移动。根据该实施例，支撑件15相对于保护外壳13的位移频率位于超声波范围内。

当膜19处于活动位置时，膜19和污物30之间的接触表面减小。因此，污物30和膜19之间的联结将被破坏，从而允许污物掉落。而且，膜19表现出比粘附在其上的污物30更大的弹性。因此，通过拉伸膜19，还存在拉伸污物30的趋势，由于污物的弹性较小，该拉伸是不可能的。与膜19的张力相关的这两个组合动作将允许污物从膜上掉落。而且，当膜19处于其第二张力状态时，该第二张力状态将允许污物30内的联结被破坏，从而便于其崩解。

根据该特定实施例，通过使用压电换能器作为致动器21，膜19的变形位于0.5％至5％的范围内，使得可以获得污物30的有效掉落。

根据该特定实施例，由车辆在其预定使用时段结束时自动控制通过致动器21移动支撑件15。

或者，支撑件15的致动器21可以用电磁铁代替。在这种情况下，由支撑件15承载的杆型第二引导构件23由铁磁材料制成。

根据另一实施例，致动器21例如可以是包括齿轮和齿条的机械系统。

使用压电传感器作为致动器21，使得支承膜19的支撑件15相对于保护外壳13的相当小且非常快速的移动。使用电磁体或机械系统作为致动器21，将需要支承膜15的支撑件15相对于保护外壳13的更长的行程。使用这些第二系统将允许膜19更大的伸长。对于这样的致动器21，膜19的变形位于5％至15％的范围内，使得可以获得污物30的有效掉落。

根据另一实施例，致动器21可以放置在保护外壳13的外部。在这种情况下，致动器21可以位于保护外壳13的后面、前面、或者甚至在其上方或下方。

根据另一个实施例，由保护外壳13和可移动的支撑件15承载的互补的第一和第二引导构件22、23可以是具有互补的形式结构的系统。

根据替代实施例，由支撑件15承载的引导构件23可以是圆筒型的。在这种情况下，由支撑件15承载的互补引导构件22将是杆型的。在该特定实施例中，致动器21将由支撑件15承载。

根据另一实施例，可以修改支撑件15的移动的激活时间。例如，可以在车辆启动时移动支撑件15。

或者，当检测器测量到可能对光学传感器11的正确操作有害的积垢状态时，可以命令支撑件15的移动。

根据另一个实施例，支撑件15的移动可以由用户指令。当保护装置2用于保护停车辅助系统中使用的光学传感器11时，这是特别有利的。因此，例如当使用驾驶辅助系统1作为停车辅助时，使用者可以在他或她观察到膜19积垢时，激活致动器21，从而允许支撑件15移动。而且，在这种配置中，不需要存在检测器。

根据另一个实施例，膜19可以通过其周边直接固定到支撑件15的板16上，而不需要使用环17。

可选地，可以将清洁产品喷嘴放置在膜19附近，以便将清洁产品喷洒到膜19上。喷嘴可以结合或不结合在保护外壳13中。

这些示例性实施例以说明性和非限制性方式提供。实际上，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员完全可以用任何其他致动器替换这里描述的致动器21，使得可以通过与所述支撑件15的板16基本上成直角的平移来移动支撑件15。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员将能够使用任何其他表现出抗UV和/或具有疏水性能的化合物，并且其物理和机械性能与上述形成膜19的弹性体的配方中使用的相容。最后，在不脱离本发明的范围的情况下，他或她将能够用任何其他类型的互补引导构件替换这里描述的引导构件22和23。

因此，借助于本发明的主题可以快速有效地清洁用于装备机动车辆的光学传感器11的光学部件4，例如可能是摄像机，而不需要清洁产品，本发明的主题包括安装在可移动的支撑件15上的光学透明且可弹性变形的膜19。支撑件15与容纳摄像机的保护外壳13配合。支撑件15的移动使用分别由保护外壳13和支撑件15承载的互补的第一和第二引导构件22和23。使用一个或多个致动器21移动支撑件15，该一个或多个致动器例如由保护外壳13承载。支撑件15的移动允许膜19从其静止位置切换到其活动位置，以便允许污物30掉落。

Claims (16)

1.一种保护装置(2)，用于保护用于机动车辆的光学传感器(11)，所述保护装置包括保护外壳(13)，在所述保护外壳中形成有壳体(26)，所述壳体构造成容纳光学传感器(11)，其特征在于，所述装置(2)还包括：

-支撑件(15)，其可移动地安装在保护外壳(13)上并且支承膜(19)，膜(19)通过其周边固定到支撑件(15)并且旨在面向光学传感器(11)布置，所述膜(19)包括光学透明且可弹性变形的材料；和

-至少一个致动器(21)，其由保护外壳(13)承载并且构造成移动支承膜(19)的支撑件(15)；

并且支撑件(15)构造成，在致动器(21)移动支撑件(15)的作用下使膜(19)在膜(19)处于第一张力状态的静止位置和膜(19)处于第二张力状态的活动位置之间变形。

2.如前一权利要求所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，所述膜的光学透明且可弹性变形的材料是弹性体。

3.如前一权利要求所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，保护外壳(13)具有：

基本上中心的开口(25)，其构造成允许光学传感器(11)的光学部件(4)通过；和

至少一个第一引导构件(22)，其构造成与互补的第二引导构件(23)配合，所述第二引导构件由支撑件(15)承载。

4.如前一权利要求所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，所述支撑件(15)包括固定到至少一个第二引导构件(23)的板(16)，并且所述板(16)包括开口(18)，膜(19)放置在开口(18)中，所述板(16)旨在基本上与光学传感器(11)的光轴(50)成直角地取向。

5.如权利要求4所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，所述支撑件(15)包括环(17)，所述环(17)用于固定围绕开口(18)的膜(19)，所述膜(19)放置在所述环中。

6.如权利要求3和4所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，所述互补的引导构件(22、23)定向成允许所述支撑件(15)沿基本上与支撑件(15)的板(16)成直角的轴线平移。

7.如权利要求4至6所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，所述板(16)的开口(18)构造成容纳光学部件(4)，使得所述光学部件从所述开口突出并与所述弹性膜(19)接触。

8.如权利要求3至7中任一项所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，所述互补的引导构件(22、23)由杆/圆筒系统形成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，所述支撑件(15)的至少一个致动器(21)包括至少一个选自以下列表的元件：压电传感器、电磁铁、包括齿轮和齿条的机械系统。

10.如权利要求1至9中任一项所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，致动器(21)布置在保护外壳(13)的内部。

11.如权利要求1至9中任一项所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，致动器(21)布置在保护外壳(13)的外部。

12.如权利要求1至11中任一项所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，致动器(21)配置成以位于超声范围内的频率移动支撑件(15)。

13.如权利要求1至12中任一项所述的保护光学传感器(11)的保护装置(2)，其特征在于，形成膜(19)的弹性体的配方具有抗紫外线辐射和/或不粘特性。

14.一种包括光学传感器(11)的驾驶辅助系统(1)，其特征在于，其包括如前述权利要求中任一项所述的保护装置(2)。

15.如权利要求14所述的驾驶辅助系统(1)，其特征在于，所述致动器(21)配置成沿光学传感器(11)的光轴(50)移动支撑件(15)。

16.如权利要求14和15所述的驾驶辅助系统(1)，包括如权利要求4所述的保护装置(2)，其特征在于，光学传感器(11)的光学部件(4)通过支撑件(15)的板(16)的开口(18)突出，并且与布置在板(16)上的弹性膜(19)接触。