CN110997426A - 用于光学表面的清洁系统 - Google Patents

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CN110997426A CN201880050036.7A CN201880050036A CN110997426A CN 110997426 A CN110997426 A CN 110997426A CN 201880050036 A CN201880050036 A CN 201880050036A CN 110997426 A CN110997426 A CN 110997426A
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M·V·付格德
D·M·尼尔森
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Abstract

本公开涉及一种用于清洁光学表面，诸如车辆相机或传感器的光学镜头的清洁系统，所述清洁系统包括：至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被布置成朝向和/或平行于所述表面喷射喷气流；以及外部保护盖层，所述盖层可安装在所述光学表面上并且可配置处于：闭合配置，其中所述盖层和所述光学表面在所述盖层与所述光学表面之间形成清洁空间并且所述光学表面由所述保护盖层保护；以及打开配置，其中光学层被暴露。本公开进一步涉及一种用于车辆传感器或相机的图像敏感部件的盖组件。

Description

用于光学表面的清洁系统
本公开涉及一种用于清洁光学表面，诸如车辆相机或传感器的光学镜头的清洁系统，具体地说是一种基于喷气流的清洁系统。本公开进一步涉及一种用于车辆传感器或相机的图像敏感部件的盖组件。
发明背景
车辆越来越需要感测其环境，例如以便通过相机增强驾驶员的视觉，或实现无需人类输入就能够部分或完全地导航的自主驾驶汽车。自主驾驶汽车使用各种技术来检测其周围环境，诸如雷达、激光、GPS、里程计和计算机视觉。车辆传感器通常包括光学表面，诸如光学镜头。光学表面通常放置于车辆外表面上并且经常暴露于泥土、泥浆、冰、灰尘等，它们可能会积累在光学表面上并且剥夺由传感器或相机提供的信息的品质。
存在用于通过施加水或空气洗涤车载相机的玻璃或镜头的各种类型的装置。然而，已知的清洁装置与许多问题和缺点相关联。例如，气流、功率效率和清洁能力并不是最优的。
因此需要一种用于清洁光学表面，诸如车辆相机或传感器的光学镜头的改进的且更有效的系统。
发明内容
因此，本发明的目的是克服已知系统的上文提及的缺点。在第一实施方案中，本公开涉及一种用于清洁光学表面，诸如车辆相机或传感器的光学镜头的清洁系统，所述清洁系统包括：
-至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被布置成朝向和/或平行于表面喷射喷气流；以及
-外部保护盖层，所述盖层可安装在光学表面上并且可配置处于：
о闭合配置，其中盖层和光学表面在盖层与光学表面之间形成清洁空间并且光学表面由保护盖层保护；以及
о打开配置，其中光学层被暴露。
外部保护盖层可以被配置成在车辆移动时处于打开配置，和/或被配置成在车辆处于空挡时和/或在没有动力传递到车辆的马达时和/或在马达不运行时处于闭合配置。控制单元可以相应地控制所述配置。所述系统还可以包括至少一个气流发生器，所述至少一个气流发生器通过至少一个管道连接到至少一个喷嘴并且被布置成向至少一个喷嘴产生气流。清洁系统还可以用于除了车辆相机或传感器的光学镜头之外的其他表面。这类表面的实例可以是用于无人机和用于机器人用途的传感器或相机的其他光学镜头或盖子。术语‘光学’不应被解释为限于完全透明的表面。可以受益于当前公开的清洁系统的任何表面都可以使用所述系统，包括用于例如雷达和激光雷达的盖子。当前公开的清洁系统的一些实施方案可以用于除了车辆之外的其他用途，例如摩托车头盔护目镜。
在一个实施方案中，外部保护盖层是透气的和透明和/或半透明的。发明人已认识到，如果空气可以从外部保护盖层的内部流动到外部，则可以朝向外部保护盖层的外部去除泥土。至少一个喷嘴因此可以被布置成在闭合配置中将空气引导到盖层与光学表面之间的空间中并且通过透气的外部保护盖层将所述空气从所述空间引导出来。
清洁系统可以被配置成转动光学表面以使其免于外部暴露。这可以例如通过翻转机构来实现。例如，当不使用车辆时，可以激活翻转机构。光学表面因此可以是清洁系统的整体部分。在转动光学表面以使其免于外部暴露的配置中，可以从车辆的内部，例如通过管道或管子清洁所述光学表面。从内部可以执行包括基于射流和刷洗的任何类型的清洁。
在一个实施方案中，气流发生器是低压高流量型气流发生器。低压高流量型气泵使所述系统比现有高压解决方案更具功率效率。如果在清洁系统操作时压力是静压，则可以进一步提高功率效率。
光学表面可以是基本上为圆形的镜头，诸如略呈凸形的相机镜头。对于这类光学表面，本公开提出了许多特别有用的实施方案。清洁系统可以包括用于保持至少一个喷嘴的臂，其中所述喷嘴安装在所述臂的一端处。所述臂可以是可调整的和/或可控制的以相对于光学表面从各个角度和/或距离喷射喷气流。通过调整距离和角度，喷气流可以被调整来对光学表面进行有效的操作。例如，从中产生喷气流的点可以围绕所述表面以圆形运动旋转，或者基于来自传感器的信息而更彻底地清洁具有比其他表面更多泥土的表面。臂还可以是机器人臂，并且可以例如被编程为以预定模式或者响应于来自传感器的提供与例如因泥土等所致的表面劣化的等级有关的信息的输入而移动。
此外，所述系统还可以包括围绕圆形镜头的突出环，所述突出环在镜头的纵向突出方向上突出。突出环可以例如被成形为相机/镜头罩。镜头罩的形状可以是简单的圆柱形、圆锥形，或者具有方形或矩形横截面。这种突出环可以具有若干固有功能。所述环可以在镜头的前面产生较少地暴露于例如风的局部空间，并且环可以同时用于在环的内部承载喷嘴。内部空间因此还可以借助于覆盖光学表面的空气幕来隔离，其中所述空气幕由喷嘴产生。如果喷气流与清洁流体的喷射组合，例如通过在管道内部将清洁流体混合到喷气流中来进行，则突出环可以包括用于从光学镜头排出清洁液体的引流孔和/或引流槽。突出环还可以服务于为待吹送的空气提供通道的目的。喷嘴还可以安装在突出环的凹槽中，诸如在突出环的上部边缘中的凹槽。与臂相比较，这个实施方案可以从机械角度提供更有效的解决方案。
本公开进一步涉及一种用于车辆传感器或相机的图像敏感部件的盖组件，所述盖组件包括：至少一个传感器或相机盖，优选地为用于保护传感器或相机的图像敏感部件的光学表面；以及用于清洁至少一个传感器或相机盖的至少一个上述喷嘴。
在以下本发明的具体实施方式中阐述了本发明的这些和其他方面。
附图说明
图1示出了当前公开的用于光学表面的基于喷气流的清洁系统的实施方案，所述清洁系统具有突出环，所述突出环具有分布在突出环的内部的多个喷嘴。
图2示出了喷嘴处于突出环的内部的当前公开的基于喷气流的清洁系统的另一个实施方案。
图3A至图3B示出了突出环上的喷嘴的不同形状。
图4示出了用于从光学镜头排出清洁液体的引流槽的实例。
图5A至图5B示出了用于光学表面的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中用于提供气流的管道沿着光学表面的纵向方向提供在通道中。
图6示出了用于基本上为矩形的光学表面的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中喷嘴被布置成沿着表面的一个侧部来回移动。
图7示出了用于基本上为矩形的光学表面的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中多个喷嘴被布置成在与光学表面相距多个距离之处喷射重叠的喷气流。
图8示出了从相对于光学表面的不同角度朝向所述表面实现的喷气流的实例。
图9示出了基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中由两个不同的喷嘴施加清洁流体和空气。
图10示出了被布置用于在至少一个管道内部将空气和清洁流体进行混合的基于喷气流的清洁系统的实施方案。
图11示出了具有透气的外部保护盖层的基于喷气流的清洁系统的实施方案。
图12示出了具有安装在光学表面上的外部保护盖层的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中保护盖层和光学表面形成清洁空间。
图13示出了具有翻转式光学表面的基于喷气流的清洁系统的实施方案。
具体实施方式
本公开涉及一种用于清洁光学表面，诸如车辆相机或传感器的光学镜头的清洁系统，所述清洁系统包括：
-至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被布置成朝向表面喷射喷气流；以及
-至少一个气流发生器，所述至少一个气流发生器通过至少一个管道连接到至少一个喷嘴并且被布置成向至少一个喷嘴产生气流。
具体地说，所述系统可以应用于汽车。传感器和相机经常放置于自主驾驶汽车上或整合其中。这些传感器和相机将受益于当前公开的清洁系统和盖组件。
优选地，所述系统具有在管道、喷嘴中或在喷嘴外部喷射含清洁流体的喷气流的能力。清洁流体可以包含疏水性液体，所述疏水性液体可以施加到待清洁的表面并且使得更容易从所述表面去除水。喷嘴和至少一个管道可以用于将疏水性液体分配在表面上。如果当前公开的系统配备有通向管道和/或喷嘴的入口以及用于将疏水性液体混合到喷气流中的混合器，则混合物可以被施加到待清洁的表面。所产生的空气可以是热空气或冷空气。所述系统还可以被配置成调整所产生的气流的温度，使得特定温度的气流被产生用于特定用途。
当前公开的用于光学表面的基于喷气流的清洁系统的另一方面涉及喷射含二氧化碳的喷气流。二氧化碳清洁(CO2清洁)指代用于部件清洁的若干种不同的方法，并且每个CO2相都起到一定作用。基本方法包括固体干冰球粒、液态CO2、CO2雪(混合方法)和超临界CO2。通过将当前的用于光学表面的基于喷气流的清洁系统设计为将二氧化碳施加到气流中，可以把特别费力的污点作为目标。这种解决方案非常适合于低压高流量型气泵，因为为了实现温和但有效的清洁，从喷嘴排出的压缩液体或气态二氧化碳是优选的。二氧化碳可以被提供为球粒或压缩液体或气态二氧化碳。可以在预定时间间隔内和/或在传感器指示需要更有效地清洁光学表面之后和/或在用户请求时进行二氧化碳的施加。
光学表面，光学镜头
光学表面可以是车辆上的任何光学表面。具体地说，所述光学表面可以是相机的一部分或者相机或传感器的盖子，优选地为透明和/或半透明盖子，诸如镜头。光学表面还可以是传感器的整体部分。透明可以被解释为允许光穿过材料，而不会散射。半透明可以被解释为允许光穿过材料，其中光子可以被散射。任何波长是可能的。例如用于自主车辆的车辆相机有时会放置于车辆的车体上或整合在所述车体中。这类相机通常相对较小，即具有范围为数毫米至数厘米的镜头直径。通常，这类镜头具有基本上为圆形的略呈凸形的形状。
高流量，低压
在当前公开的用于光学表面的基于喷气流的清洁系统的一个实施方案中，气流发生器是低压高流量型气流发生器。这尤其可用于本申请并且可以通过将管道形成为实现文丘里效应以增大空气的速度来实现。
在这种系统中，所产生的气流可以是基于一种系统，其中所述系统内部的压力低于10.000Pa，优选地低于7.000，甚至更优选地低于5.000Pa。使用相对低压和高流量的气泵使所述系统具有功率效率。清洁系统可以被配置成产生50-2000m3/小时、或100-1500m3/小时、或100-1000m3/小时或300-800m3/小时的气流，和/或被配置成针对流出喷嘴的空气产生10-200m/s、更优选地30-150m/s、甚至更优选地50-130m/s的气流。
用于喷嘴的清洁系统臂
清洁系统可以包括用于保持至少一个喷嘴的臂，其中所述喷嘴安装在臂的一端处并且所述臂可调整来从相对于光学表面的各个角度和距离朝向所述表面喷射喷气流。通过调整距离和角度，喷气流可以被调整来对光学表面进行有效的操作。例如，从中产生喷气流的点可以围绕所述表面以圆形运动旋转，或者基于来自传感器的信息而更彻底地清洁具有比其他表面更多泥土的表面。这可以通过沿着镜头的圆形轮廓的凹槽来实现，在所述凹槽中，具有喷嘴的臂可以围绕所述镜头行进。优选地，喷嘴指向镜头的中心和/或指向一个方向，诸如向上或向下，或组合方向。因此，在一个实施方案中，所述系统被配置用于保持至少一个喷嘴并且使所述至少一个喷嘴围绕光学表面旋转。
用于控制相对于光学表面从各个角度和/或距离进行的喷气流的喷射的可调整臂可以是机器人臂。这种机器人臂可以不仅安装在汽车上，而且可以在洗车设施中操作。具体地说，与含二氧化碳的喷气流的喷射相结合，可以实现非常有效的清洁。
在一个实施方案中，清洁系统包括多个喷嘴，其中喷嘴组和/或单独的喷嘴被启用和停用和/或调整。喷嘴组和/或单独的喷嘴的启用和停用可以是基于另外的传感器信息。一个喷嘴组的启用可以例如使用来越过或朝向表面产生特定的气流(从方向和大小角度来说)，或者将喷气流引导到特定区域。
空气幕
当前公开的用于光学表面的基于喷气流的清洁系统的一个实施方案被布置成产生覆盖光学表面的空气幕。通过将喷嘴布置成使得空气幕保护所述表面以免例如泥土颗粒到达表面，降低了清洁表面的需求。为了产生空气幕，这种布置可以涉及平行于光学表面的喷气流。平行的空气幕可以与朝向光学表面的气流组合。这种组合既防止泥土到达表面，又清洁所述表面。喷气流相对于光学表面的入射角可以是0±30°、优选地0±20°、更优选地0±10°、甚至更优选地0±5°。如果表面是凸形的，则可以如图8所示相对于凸形表面的中部的切线(0°)计算入射角。可选地，喷嘴可以被配置成在基本上垂直于光学表面的方向上直接朝向光学表面产生喷气流。
突出环
车辆相机镜头可以是相对较小的，基本上为圆形的并且略呈凸形。对于这类镜头，围绕圆形镜头的突出环(在镜头的纵向突出方向上突出的突出环)提供用于改进对镜头的清洁的有效结构。图2示出了这种突出环的实施方案。所述环既可以提供喷嘴可以从其进行操作的固定结构，又可以被布置成进一步改进气流特性。突出环在镜头的前面产生空间。所述布置可以被配置成使得空气从放置于环的内部的喷嘴流动到所述空间中并且通过形成为突出环的开口环远离所述空间流动。这种配置防止泥土进入所述空间，同时清洁镜头。在一个实施方案中，至少一个喷嘴布置在突出环中并且被布置成朝向光学表面的中心喷射喷气流。在另一个实施方案中，多个喷嘴分布在突出环上，优选地分布在突出环的内部。
突出环中的喷嘴可以具有细长形状，所述细长形状可以产生更均匀地分布的气流并且还可以更具功率效率。细长形状可以采用突出环的形状，例如沿着突出环弯曲。可选地，细长形状可以基本上是直的，从而产生扁平的喷气流。
如果突出环与水和/或清洁流体的施加组合，则突出环可以包括用于从光学镜头排出清洁液体的引流孔和/或引流槽(如图4所指示)。在一个实施方案中，所述系统被配置成通过引流孔/引流槽将清洁液体从光学镜头引走。
突出环还可以包括凹槽，诸如在突出环的上部边缘中的凹槽。在一个实施方案中，喷嘴可以沿着突出环延伸，从而从若干个方向清洁镜头。在这种解决方案中，气流可以通过凹槽转移到移动的喷嘴。喷嘴可以安装在突出环上并且被配置成沿着突出环围绕光学镜头旋转。可旋转喷嘴可以与诸如保持喷嘴的机器人臂的其他特征组合。
管道等
基于喷气流的清洁系统的另一方面涉及被分布用于对多个光学表面进行操作的多个喷嘴，以及与多个喷嘴连接的多个管道，其中多个管道被整合在车辆的车体中。优选地，喷嘴是管道的整体部分。
至少一个管道可以被视作为管子和/或管件。用于向喷嘴分配空气的多个管道因此可以被视作为用于向喷嘴分配空气的管子和/或管件的系统。至少一个管道可以包括用于引导气流的至少一个导向叶片。至少导向叶片可以被配置成针对喷嘴相对于表面的放置进行补偿，使得气流分布得更均匀并且导向叶片可能能够调整来使气流适应于外部条件。至少一个导向叶片可以布置在至少一个管道中或出气口处。出于若干原因，控制气流的方向的可能性可能是有用的。这可以用于对诸如侧风的其他空气动力效应进行补偿和/或用于将气流更均匀地分布在表面上或者将更强大的气流朝向需要更彻底清洁的区域引导。在一个实施方案中，导向叶片是可调整的。
清洁系统可以被布置成部分或完全地利用车辆移动时相对于车辆产生的气流。导向结构可以将这种气流引导到至少一个喷嘴以清洁光学表面。具体地说，如果外部保护盖层被配置成在车辆静止不动时覆盖光学表面，并且在车辆移动时部分或完全地使用通过车辆的运动产生的空气，则获得极具功率效率的解决方案。
喷嘴和/或管道还可以包括用于增大喷射空气的速度的文丘里管。为了产生清洁流体的喷雾效果，文丘里效应另外可以使用来允许液体流动到文丘里管的喉管中，以便产生小微滴，诸如具有小于1mm或小于0.1mm的直径的微滴。
可以由清洁系统例如通过将清洁流体混合到喷气流中来施加清洁流体。这可以在管道内部通过将所述系统布置成在至少一个管道内部混合空气和清洁流体，或者在清洁系统外部通过将清洁流体和空气同时或交替地施加到表面上来执行。空气和清洁流体可以由如图10B所示的包括内部椎体和外部锥体的结构提供。椎体可以形成用于空气的内部通道和用于清洁流体的外部通道。如果内部椎体与外部椎体之间的角度是可调整的，则可以调整流体的流动以及混合。喷嘴可以是可调整的以产生多种不同的微滴尺寸。例如，可以产生细喷雾或更强大的射流，这在清洁顺序中可以具有不同的用途。例如，在第一步骤中，可以使用喷雾将清洁流体分配在光学表面上，并且在第二步骤中，可以使用射流来去除泥土。
空气通道等
在部分或完全整合有相机或传感器的解决方案中可以实现通过一个或多个管道对喷嘴进行空气供应。如图5A至图5B所示，传感器可以具备电缆或是无线的以在诸如传感器盖的光学表面后方实现空间。用于清洁光学表面的气流之后可以提供在外部通道中，所述外部通道可以是管道或包围内层的外层通道。因此，在所述系统的一个实施方案中，至少一个管道沿着光学表面的纵向方向提供在通道中，使得喷气流在纵向方向上沿着光学表面向前输送。
这种设计还可以用于形成气流。在一个实施方案中，至少一个喷嘴被布置成使喷气流围绕光学表面的轮廓朝向光学表面的中心弯曲。喷气流还可以朝向光学表面略微向后弯曲或平行于所述表面以产生空气幕。在一个实施方案中，所述通道包围被布置成在光学表面后方的空间中向传感器提供电缆的内部通道。
平坦(任选地为矩形)的表面
在例如自主车辆中待清洁的另一个表面是在其后方可以放置一个或多个传感器的平坦的且基本上为矩形的表面。所述系统可以适于但不限于这类形状和尺寸的表面。对于这些表面，当前公开的用于清洁光学表面的系统可以被布置成使得喷嘴如图6所示被布置成沿着基本上为矩形的光学表面的一个侧部来回移动，同时将空气喷射在表面上。
在当前公开的用于清洁光学表面的系统的一个实施方案中，多个喷嘴被布置成在与光学表面相距多个距离之处喷射重叠的射流和/或空气的重叠的空气幕。图7中示出了这种配置的实例。重叠的喷气流可以平行于光学表面，或者至少具有喷气流相对于光学表面的小的入射角。重叠的喷气流还可以相对于光学表面具有不同的入射角。
平坦而细长的喷嘴可能适合于将流动的空气分布在平坦表面上。喷嘴的这种细长出口的形状可以被进一步成形来产生特别适应于表面的形状的气流。这可以通过弯曲形状和/或不规则形状的细长出口来实现。
盖组件
本公开进一步涉及一种用于车辆传感器或相机的图像敏感部件的盖组件，所述盖组件包括：至少一个传感器或相机盖，优选地为用于保护传感器或相机的图像敏感部件的光学表面；以及用于清洁至少一个传感器或相机盖的至少一个上述喷嘴。相机在这个背景下可以被视作为包括光学镜头和感光介质，即传感器的装置。盖组件的‘盖子’指代待清洁的表面，所述表面可以是在例如相机的整体部分中，或者仅作为表面交付，并且喷嘴作为套件任选地还包括如本申请中所描述的清洁系统的其余部分。
盖组件可以被视作为整体解决方案，其中盖子具备至少一个喷嘴。解决方案还可以包括如上所述的管道。实际的传感器或相机还可以是组件的一部分，作为单独的零件或与组件的其余部分附接和整合。上文描述的用于清洁光学表面的清洁系统的任何部分可以是组件的一部分。
在盖组件的一个实施方案中，盖子已被处理，或者由疏水性材料制成。更确切地说，至少一个传感器或相机盖可以具有带有超疏水纳米结构或微结构或涂层，诸如通过飞秒激光脉冲产生的超疏水纳米结构或微结构的表面。超疏水涂层可以被称为排斥水的纳米表面层。
附图详细说明
在下文将参考附图更详细地描述本发明。附图是示例性的并且意在示出当前公开的清洁系统的一些特征，并且不应被解释为限制当前公开的发明。
图1示出了当前公开的用于光学表面(1)的基于喷气流的清洁系统的实施方案，所述清洁系统具有突出环(2)，所述突出环(2)具有分布在突出环的内部的多个喷嘴(3)。传感器壳体的背面部分具有圆柱形形状，而前面部分具有圆锥形形状。可以设想其他形状的背面部分和圆柱形。
图2示出了喷嘴(3)处于突出环(2)的内部的当前公开的基于喷气流的清洁系统的另一个实施方案。光学镜头(1)在这个实例中是凸形的。
图3A至图3B示出了突出环(2)上的喷嘴(3)的不同形状。在图3A中，多个喷嘴(3)朝向光学表面的中心喷射喷气流(7)。除了朝向光学表面的中心，喷嘴还将能够配置成在其他方向上喷射喷气流，例如多个喷嘴产生平行的喷气流。在图3B中，一个喷嘴(3)沿着突出环具有细长的弯曲形状并且喷射一个较宽的喷气流(7)。直的细长形状也将是可能的。
图4示出了突出环(4)的下部部分上的用于从光学镜头(1)排出清洁液体的引流槽(4)的实例。喷气流(7)从来自镜头(1)的上部部分的喷嘴(未示出)喷射到定位有引流槽(4)的镜头(1)的下部部分。取决于例如一个或多个喷嘴如何布置，引流槽(4)可以位于镜头(1)的其他部分中。
图5A至图5B示出了用于光学表面(1)的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中用于提供气流的管道(6)沿着光学表面(1)的纵向方向提供在通道(6)中。图5A示出了前横截面图，其中多个喷嘴(3)朝向光学表面的中心喷射喷气流(7)。可选地，可以在不存在喷嘴的情况下通过如图5B所示的在前面的围绕镜头(1)的开口来使用通道(6)。所喷射的喷气流不一定必须朝向光学表面的中心弯曲。
图6示出了用于基本上为矩形的光学表面(1)的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中喷嘴(3)被布置成沿着表面的一个侧部来回移动。喷气流(7)被喷射在表面(1)上。
图7示出了用于基本上为矩形的略呈凸形的光学表面(1)的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中在与光学表面相距多个距离之处并在沿着表面的一个侧部的若干位置处产生多个重叠的喷气流(7)。
图8A示出了从相对于光学表面(1)的不同角度(8，9)朝向表面(1)实现的喷气流(7)的第一实例。切线表示对应于0°的参考物。图8B示出了朝向表面(1)的喷气流(7)的第二实例，其中射流垂直于表面(1)。
图9示出了基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中由两个不同的喷嘴施加清洁流体和空气。喷气流(7)由在细长喷嘴的边缘之间的延伸的较低喷嘴喷射。清洁流体(10)由在细长喷嘴的边缘之间延伸的较高喷嘴喷射。喷气流(7)和清洁流体(10)被组合为混合物(11)。
图10A示出了被布置用于在至少一个管道内部将空气和清洁流体进行混合的基于喷气流的清洁系统的替代实施方案。在这个实施方案中，将清洁流体(10)在清洁系统内部混合到用于气流(7)的通道中以提供空气和清洁流体的混合流(11)。图10B示出了包括用于空气的内部通道和用于清洁流体的外部通道的空气清洁系统的实施方案。两个壁基本上都是圆锥形的。外壁(16)相对于内壁具有角度(17)。优选地，圆锥形外部通道相对于内部通道的角度(17)是可调整的。
图11示出了具有外部保护盖层(12)的基于喷气流的清洁系统的实施方案，其中保护盖层(12)和光学表面(1)形成空间。盖层(12)在这个实施方案中是透气的。喷嘴因此可以被布置成在闭合配置中将空气引导到盖层与光学表面之间的空间中并且通过透气的外部保护盖层(12)将所述空气从所述空间引导出来。
图12示出了具有安装在光学表面(1)上的外部保护盖层(12)的基于喷气流的清洁系统的实施方案，保护盖层(12)和光学表面(1)形成清洁空间。清洁空间具有至少一个入口(14)和至少一个出口(15)。可以打开和闭合保护盖层(12)。在图12的配置中，盖层(12)部分地覆盖光学表面(1)。盖层(12)可以沿着虚线(12B)进一步移动以完全覆盖光学表面(1)。
图13示出了具有翻转式光学表面(1)的基于喷气流的清洁系统的实施方案。所述表面具有第一侧(1’)和第二侧(1”)。在所述实例中，在启用配置(示出于图13A)中，可以使用穿过管道(6)的气流来清洁所述表面。这可以对应于其中可能位于镜头中或位于所述镜头后方的传感器有效地用于车辆中的模式。在图13B中，盖子12已放置于光学表面的前面。如果只有第一表面(1’)需要保持清洁，则可能不需要盖子(12)。图13B的配置可以对应于停用模式，其中没有使用传感器。在这个模式下，可以从内部清洁空间(18)清洁光学表面。
其他发明细节
1.一种用于清洁光学表面，诸如车辆相机或传感器的光学镜头的清洁系统，所述清洁系统包括：
-至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被布置成朝向和/或平行于表面喷射喷气流；以及
-外部保护盖层，所述盖层可安装在光学表面上并且可配置处于：
о闭合配置，其中盖层和光学表面在盖层与光学表面之间形成清洁空间并且光学表面由保护盖层保护；以及
о打开配置，其中光学层被暴露。
2.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统还包括至少一个气流发生器，所述至少一个气流发生器通过至少一个管道连接到至少一个喷嘴并且被布置成向至少一个喷嘴产生气流。
3.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中至少一个喷嘴被布置成在闭合配置中将空气引导到盖层与光学表面之间的空间中。
4.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统还包括控制单元，所述控制单元用于控制外部保护盖层的打开配置和闭合配置。
5.根据项4所述的清洁系统，其中外部保护盖层被配置成在车辆移动时处于打开配置，和/或被配置成在车辆处于空挡时和/或在没有动力传递到车辆的马达时和/或在马达不运行时处于闭合配置。
6.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中外部保护盖层是透气的和透明和/或半透明的。
7.根据权利要求6所述的清洁系统，其中至少一个喷嘴被布置成在闭合配置中将空气引导到盖层与光学表面之间的空间中并且通过透气的外部保护盖层将所述空气从所述空间引导出来。
8.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中所述系统被配置成转动光学表面以使其免于外部暴露。
9.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中光学表面是清洁系统的整体部分，并且其中光学表面是能够被转动而免于外部暴露的翻转类型。
10.根据项7至9中任一项所述的清洁系统，其中所述系统被配置成在光学表面被配置为免于外部暴露时从内部，诸如从内部清洁空间清洁光学表面。
11.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中气流发生器是低压高流量型气流发生器。
12.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中清洁系统被配置成将通过车辆的运动产生的空气引导到至少一个喷嘴中以清洁光学表面。
13.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中光学表面是传感器的盖子，优选地为透明和/或半透明盖子，和/或其中光学表面是传感器的整体部分。
14.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统还包括用于保持至少一个喷嘴的臂，其中所述喷嘴安装在所述臂的一端处。
15.根据项14所述的清洁系统，其中臂是可调整的和/或可控制的以相对于光学表面从各个角度和/或距离喷射喷气流。
16.根据前述项14至15中任一项所述的清洁系统，其中臂是机器人臂。
17.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中至少开口喷嘴的尺寸是可调整的。
18.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中至少开口喷嘴可调整来产生细喷雾或射流，或者细喷雾和射流的混合物。
19.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中清洁系统包括多个喷嘴，并且其中喷嘴组和/或单独的喷嘴被启用和停用和/或调整。
20.根据权利要求19所述的清洁系统，其中所述喷嘴组和/或单独的喷嘴基于另外的传感器信息而被启用/停用。
21.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述系统被配置用于保持至少一个喷嘴并且使所述至少一个喷嘴围绕光学表面旋转。
22.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中清洁系统被布置成产生覆盖光学表面的至少一个空气幕。
23.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中清洁系统被布置成产生覆盖光学表面的多个重叠的空气幕。
24.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统被进一步布置用于喷射含清洁流体的喷气流。
25.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中光学表面是基本上为圆形的镜头。
26.根据项25所述的清洁系统，所述清洁系统还包括围绕圆形镜头的突出环，所述突出环在镜头的纵向突出方向上突出。
27.根据前述项25至26中任一项所述的清洁系统，其中至少一个喷嘴被布置在突出环中并且被布置成朝向光学表面的中心和/或在一个方向，诸如向上或向下或者组合方向上喷射喷气流。
28.根据前述项25至27中任一项所述的清洁系统，其中多个喷嘴分布在突出环上，优选地分布在突出环的内部。
29.根据前述项25至28中任一项所述的清洁系统，其中至少一个喷嘴具有细长形状。
30.根据项29所述的清洁系统，其中细长形状是沿着突出环的基本上为直的或弯曲的形状。
31.根据前述项29至30中任一项所述的清洁系统，其中细长形状的至少一个喷嘴被布置成将空气幕喷射在所述表面上。
32.根据前述项25至29中任一项所述的清洁系统，其中突出环包括用于从光学镜头排出清洁液体的引流孔和/或引流槽。
33.根据项32所述的清洁系统，其中所述系统被配置成通过引流孔/引流槽将清洁液体从光学镜头引走。
34.根据前述项25至32中任一项所述的清洁系统，其中喷嘴安装在突出环上并且被配置成沿着突出环围绕光学镜头旋转。
35.根据项34所述的清洁系统，其中喷嘴被布置成在突出环中的凹槽中行进。
36.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统包括被分布用于对多个光学表面进行操作的多个喷嘴，以及与多个喷嘴连接的多个管道。
37.根据项36所述的清洁系统，其中多个管道被整合在车辆的车体中。
38.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中喷嘴是管道的整体部分。
39.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统还包括用于引导气流的至少一个导向叶片。
40.根据项39所述的清洁系统，其中至少一个导向叶片布置在至少一个管道中或出气口处。
41.根据项39至40中任一项所述的清洁系统，其中至少导向叶片被配置成对喷嘴相对于表面的放置进行补偿，使得气流分布得更均匀。
42.根据项40至41中任一项所述的清洁系统，其中导向叶片可调整来使气流适应于外部条件。
43.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统还包括导向结构，所述导向结构被配置成将通过车辆的运动产生的空气引导到至少一个喷嘴中以清洁光学表面。
44.根据前述项中任一项所述的清洁系统，喷嘴和/或管道包括用于增大喷射空气的速度的文丘里管。
45.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中喷嘴被配置成使得光学表面与喷气流的出口方向之间的角度为0±30°、优选地0±20°、更优选地0±10°、甚至更优选地0±5°。
46.根据项1至44中任一项所述的清洁系统，其中喷嘴被配置成在基本上垂直于光学表面的方向上直接朝向光学表面产生喷气流。
47.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中至少一个管道沿着光学表面的纵向方向提供在通道中，使得喷气流在纵向方向上沿着光学表面向前输送。
48.根据项47所述的清洁系统，其中至少一个喷嘴被布置成使喷气流围绕光学表面的轮廓朝向光学表面的中心弯曲。
49.根据项47至48中任一项所述的清洁系统，其中所述通道包围被布置成在光学表面后方的空间中向传感器提供电缆的内部通道。
50.根据前述项中任一项所述的用于基本上为矩形的光学表面的清洁系统。
51.根据项50所述的清洁系统，其中喷嘴被布置成沿着基本上为矩形的光学表面的一个侧部来回移动。
52.根据前述项中任一项所述的清洁系统，其中多个喷嘴被布置成在与光学表面相距多个距离之处喷射重叠的喷气流。
53.根据项52所述的清洁系统，其中所述重叠的喷气流平行于光学表面。
54.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统被进一步布置用于喷射含二氧化碳的喷气流。
55.根据项54所述的清洁系统，其中二氧化碳被提供为球粒或压缩液体或气态二氧化碳。
56.根据项54至55中任一项所述的清洁系统，所述系统被布置用于在预定时间间隔内和/或在传感器指示需要更有效地清洁光学表面之后和/或在用户请求时施加二氧化碳。
57.根据前述项中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统被布置用于在至少一个管道内部将空气和清洁流体进行混合，或者被布置用于在清洁系统外部将空气和清洁流体进行混合。
58.根据权利要求57所述的清洁系统，其中所述系统包括用于空气的内部通道和用于清洁流体的外部通道。
59.根据项58所述的清洁系统，其中所述外部通道具有锥形，诸如圆锥形形状。
60.根据项58所述的清洁系统，其中所述圆锥形外部通道相对于内部通道的角度是可调整的。
61.一种用于车辆传感器或相机的图像敏感部件的盖组件，所述盖组件包括：
-至少一个传感器或相机盖，优选地为用于保护传感器或相机的图像敏感部件的光学表面；
-根据项1至57中任一项所述的用于清洁至少一个传感器或相机盖的至少一个喷嘴。
62.根据项61所述的盖组件，所述盖组件还包括传感器或相机，其中所述传感器或相机是传感器或相机盖的一部分或者单独的部件。
63.根据项61至62中任一项所述的盖组件，所述盖组件包括根据项1至57中任一项所述的用于清洁光学表面的清洁系统。
64.根据项61至63中任一项所述的盖组件，其中至少一个传感器或相机盖包含疏水性材料。
65.根据项61至64中任一项所述的盖组件，其中至少一个传感器或相机盖具有带有超疏水纳米结构或微结构，诸如通过飞秒激光脉冲产生的超疏水纳米结构或微结构的表面。

Claims (19)

1.一种用于清洁光学表面，诸如车辆相机或传感器的光学镜头的清洁系统，所述清洁系统包括：
-至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被布置成朝向和/或平行于所述表面喷射喷气流；以及
-外部保护盖层，所述盖层可安装在所述光学表面上并且可配置处于：
○闭合配置，其中所述盖层和所述光学表面在所述盖层与所述光学表面之间形成清洁空间并且所述光学表面由所述保护盖层保护；以及
○打开配置，其中光学层被暴露。
2.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述外部保护盖层的所述打开配置和所述闭合配置。
3.根据权利要求2所述的清洁系统，其中所述外部保护盖层被配置成在车辆移动时处于所述打开配置，和/或被配置成在所述车辆处于空挡时和/或在没有动力传递到所述车辆的马达时和/或在所述马达不运行时处于所述闭合配置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述外部保护盖层是透气的和透明和/或半透明的。
5.根据权利要求4所述的清洁系统，其中所述至少一个喷嘴被布置成在所述闭合配置中将空气引导到所述盖层与所述光学表面之间的所述空间中并且通过所述透气的外部保护盖层将所述空气从所述空间引导出来。
6.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述系统被配置成转动光学表面以使其免于外部暴露。
7.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述光学表面是所述清洁系统的整体部分，并且其中所述光学表面是能够被转动而免于外部暴露的翻转类型。
8.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中气流发生器是低压高流量型气流发生器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述清洁系统被配置成将通过所述车辆的运动产生的空气引导到所述至少一个喷嘴中以清洁所述光学表面。
10.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述光学表面是传感器的盖子，优选地为透明和/或半透明盖子，和/或其中所述光学表面是所述传感器的整体部分。
11.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述清洁系统包括多个喷嘴，并且其中喷嘴组和/或单独的喷嘴被启用和停用和/或调整。
12.根据权利要求11所述的清洁系统，其中所述喷嘴组和/或单独的喷嘴基于另外的传感器信息而被启用/停用。
13.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述清洁系统被布置成产生覆盖所述光学表面的至少一个空气幕。
14.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述清洁系统被布置成产生覆盖所述光学表面的多个重叠的空气幕。
15.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述光学表面是基本上为圆形的镜头，所述清洁系统还包括围绕所述圆形镜头的突出环，所述突出环在所述镜头的纵向突出方向上突出，其中多个喷嘴分布在所述突出环上，优选地分布在所述突出环的内部。
16.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，所述清洁系统包括被分布用于对多个光学表面进行操作的多个喷嘴，以及与所述多个喷嘴连接的多个管道。
17.根据权利要求16所述的清洁系统，其中所述多个管道被整合在车辆的车体中。
18.根据前述权利要求中任一项所述的清洁系统，其中所述喷嘴是所述管道的整体部分。
19.一种用于车辆传感器或相机的图像敏感部件的盖组件，所述盖组件包括：
-至少一个传感器或相机盖，优选地为用于保护所述传感器或所述相机的所述图像敏感部件的光学表面；
-根据权利要求1至18中任一项所述的用于清洁所述至少一个传感器或相机盖的至少一个喷嘴。
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