CN116669872A - 用于清洁光学表面的装置 - Google Patents
用于清洁光学表面的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116669872A CN116669872A CN202180084013.XA CN202180084013A CN116669872A CN 116669872 A CN116669872 A CN 116669872A CN 202180084013 A CN202180084013 A CN 202180084013A CN 116669872 A CN116669872 A CN 116669872A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical surface
- transducer
- piezoelectric layer
- optical
- wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 162
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 235000019687 Lamb Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 14
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 2
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 claims description 2
- 238000009432 framing Methods 0.000 claims 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 74
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000010070 molecular adhesion Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004556 laser interferometry Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0006—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means to keep optical surfaces clean, e.g. by preventing or removing dirt, stains, contamination, condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60S1/00—Cleaning of vehicles
- B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
- B60S1/56—Cleaning windscreens, windows or optical devices specially adapted for cleaning other parts or devices than front windows or windscreens
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
- B08B7/026—Using sound waves
- B08B7/028—Using ultrasounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60S1/00—Cleaning of vehicles
- B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4813—Housing arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
- G01S2007/4975—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen
- G01S2007/4977—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen including means to prevent or remove the obstruction
Abstract
公开了一种用于清洁光学表面的装置(5)，该装置包括：透明光学表面(10)；用于清洁光学表面的清洁单元(15)，其具有压电层(20)和至少两个波换能器(45)，每个波换能器具有与压电层接触的具有相反极性的电极(40)并且声学耦合到光学表面，以便产生在光学表面中传播的至少一个表面超声波(Ws)或兰姆波(WL)，换能器进一步布置在光学表面的外围。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用超声波清除与光学表面接触的物体的装置。
背景技术
在各种领域中，有必要克服与光学表面上物体(特别是雨滴、冰或雪)的累积相关的影响。
已知的做法是使液滴旋转，以便将它们从表面移除。然而，这种技术不适用于面积大于几平方厘米的表面。
使用电场来控制表面的疏水性也是已知的，例如从KR 2018 0086173A1。这种技术以首字母缩写EWOD(Electro Wetting On Devices：装置上的电润湿)为人所知，它包括在两个电极之间施加电势差，从而使表面电极化并改变其润湿特性。通过控制极化的位置，可以移动液滴。然而，这种技术只能用特定的材料来实现，并且需要将电极特别精确地定位在整个表面上，其润湿特性要受到控制。
同样众所周知的做法是对液体施加机械力，例如通过机动车辆挡风玻璃上的擦拭器。然而，擦拭器限制了驾驶员的视野。它还会扩散沉积在挡风玻璃的表面的油腻颗粒。此外，擦拭器片橡胶需要定期更换。
WO 2015/011064 A1描述了一种使用超声波表面波清洁挡风玻璃的装置。然而，WO2015/011064中的装置制造复杂，因为它需要将相当数量的换能器结合到挡风玻璃上。
发明内容
因此，需要一种用于从光学表面移除物体并且易于制造的装置。
本发明寻求满足这种需求，并提出一种装置，包括：
-透明的光学表面，
-包括压电层和至少两个波换能器的光学表面清洁单元，
每个波换能器包括与压电层接触的具有相反极性的电极，并且与光学表面声学耦合，以便产生在光学表面中传播的至少一个超声表面波或兰姆波，
换能器进一步被布置在光学表面的外围处。
因此，根据本发明的装置允许通过引起超声表面波或兰姆波的传播来使覆盖光学表面的一个或多个物体(例如水滴)移动，从而有效地清洁光学表面。
此外，该装置易于制造。例如，首先将压电层沉积在(例如结合到)光学表面上，然后在单个步骤中将各个换能器的电极沉积在压电层上，例如使用印刷或丝网印刷。此外，它们位于光学表面的外围处的事实使得更容易保护换能器，例如通过支撑光学表面并且可以覆盖换能器的结构。
“层”通常指的是施加或沉积在表面上的均匀展开物。
优选地，每个波换能器从光学表面的边缘延伸的距离小于光学表面长度的10％，或者甚至小于光学表面长度的5％。“光学表面的长度”是指沿着光学表面的一个面分开光学表面的两个相对边缘的距离。
优选地，每个波换能器从光学表面的边缘延伸的距离小于30mm，优选小于20mm，优选小于10mm。
波换能器优选与光学表面接触。
波换能器可以以各种方式固定到光学表面。
例如，波换能器可以采取转移到光学表面上的箔的形式。“箔”是指薄的柔性薄膜，特别是厚度小于100μm的薄膜。
换能器可以结合到光学表面，特别是通过聚合物粘合剂，该聚合物粘合剂也将换能器声学耦合到光学表面。粘合剂可以是紫外线固化的。例如，它是环氧树脂。换能器可以通过分子粘附或者通过将光学表面粘附到压电层的薄金属层来附着。该层可以由具有低熔点、即熔点低于200℃的金属或合金制成，例如铟合金。作为替代，金属层可以由熔点高于200℃的金属或合金制成，例如铝和/或金合金。
在J.Xu等人的“Glass-on-LiNbO3 heterostructure formed via a two-stepplasma activated low-temperature direct bonding method”(Applied SurfaceScience 459(2018)621–629,doi:10.1016/j.apsusc.2018.08.031.)中描述了通过分子粘附进行结合的例子。在另一个替代方案中，换能器可以通过一种方法固定到光学表面，该方法包括熔化压电层的一部分和/或压电层的一部分的步骤，随后是将压电层和光学表面压缩在一起的步骤，光学表面的和压电层的各自的熔化部分彼此接触。在另一个替代方案中，换能器可以通过一种方法固定到光学表面，该方法包括将由低熔点合金制成的结合层分别沉积在换能器的一部分上和光学表面的一部分上，至少部分熔化所述结合层，然后压缩压电层和光学表面，结合层的与面向光学表面和压电层的那些面相反的面在压缩过程中相互接触。结合层可以通过阴极溅射或使用薄层沉积领域中使用的蒸发技术来沉积。
优选地，压电层采取在光学表面的一个面上、例如在光学表面的两个相对边缘之间延伸的条带形式。优选地，条带沿着光学表面的一个边缘延伸，并且优选地平行于所述边缘。
特别地，光学表面可以包括不与换能器重叠的光学感兴趣区域，并且压电层可以形成至少部分地、特别是完全地框住光学感兴趣区域的包围部。包围部的外部轮廓和/或内部轮廓可以与光学表面的其上布置有压电层的那一面的轮廓相似。
压电层的厚度可以根据超声表面波的波长λ来选择。优选地，压电层的厚度小于或等于5*λ，优选小于或等于1.5*λ，优选小于或等于λ，或者甚至小于或等于0.5*λ，特别是对于频率在0.1MHz和60MHz之间的超声表面波。
压电层可以具有包括在1μm至300μm之间的厚度。它可以具有小于或等于100μm、小于50μm或者甚至小于10μm的厚度。
光学表面的厚度与压电层的厚度之比优选大于2，优选大于10，或者甚至大于50。
该层可以使用选自物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射和电子回旋共振的方法沉积在光学表面上。
压电层可以由选自由铌酸锂、氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅及其混合物构成的组的材料制成。
压电层可以是不透光的。因此，包围部可以鼓励观察者通过光学感兴趣区域聚焦他们的目光。
替代地，压电层可以是透明的。因此，换能器可能对于用户是不可见的。
“透明”的意思是对可见光辐射和/或红外辐射和/或紫外辐射透明。
每个换能器的电极具有相反的极性，也就是说，它们旨在由相反符号的电压供电。
每个换能器的相反极性电极可以每个具有包括分支部的梳状部，指部从该分支部延伸。梳状部优选是交叉指型的。
梳状部的每个指部可以具有等于超声表面波或兰姆波的基波长除以4的宽度，并且梳状部的两个连续指部之间的间距可以等于超声表面波或兰姆波的基波长除以4。指部之间的间距决定了换能器的谐振频率，本领域技术人员能够容易地确定该谐振频率。向具有相反极性的电极施加交流电压会在压电材料中引起机械响应，从而产生在光学表面中传播的超声表面波或兰姆波。
电极可以由金属制成。它们可以由铬或铝或诸如钛的粘附促进层与诸如金的导电层的组合制成。
在替代方案中，电极可由导电透明氧化物制成，例如选自氧化铟锡、掺铝氧化锌及其混合物。特别地，每个换能器可以是透明的，并且由这种电极和由铌酸锂或氧化锌制成的透明压电层形成。
可以通过蒸发或溅射工艺将电极施加到压电层上，并使用光刻法成形。
它们可以被印刷、例如使用喷墨印刷、特别是印刷到压电层上。特别地，它们可以印刷在例如由柔性热塑性材料制成的箔上，并且通过将箔转移到压电层上来施加。这种转移电极的方法实施起来特别简单。
换能器可以被配置成发射具有基频的超声表面波或兰姆波，该基频可以包括在0.1MHz和1000MHz之间，优选包括在10MHz和100MHz之间，例如等于40MHz，和/或具有可以包括在1纳米和500纳米之间的振幅。波的振幅对应于超声表面波在其上传播的光学表面的面的法向位移。它可以用激光干涉测量法来测量。
当光学表面的厚度大于超声表面波的波长时，超声表面波可以是瑞利波。瑞利波是优选的，因为波能量的最大份额集中在它在其上传播的光学表面的面上，并且可以传输到位于光学表面上的物体，例如雨滴。
优选地，该装置包括多于两个换能器，例如多于五个，或者甚至多于十个换能器。
换能器可以被配置成发射在平行或正割方向上传播的声表面波。例如，该装置包括至少三个换能器，这些换能器被配置成使得它们能够产生的波的传播方向在公共位置相交。
换能器可以均匀地分布在它们所布置的光学表面的面的轮廓上。
光学表面可以是自支撑的，在这种意义上，它能够变形，特别是弹性变形，而不会在其自重下断裂。
光学表面的、由每个换能器发射的超声表面波或兰姆波在其上传播的那个面可以是平面的。它也可以是弯曲的，只要该面的曲率半径大于超声表面波的波长。所述面可以是粗糙的。粗糙长度优选短于超声表面波的基波长，以避免它们显著影响其传播。
光学表面可以采取平面的或者在一个方向上具有至少一个曲率的片的形式。光学表面的厚度可以包括在100μm和5mm之间。板的长度可以大于1mm，或者甚至大于1cm，或者甚至大于1m。
“光学表面的厚度”考虑了在垂直于超声表面波或兰姆波在其上传播的表面的方向上测量的光学表面的最短尺寸。
光学表面可以设置为相对于水平面是平坦的。作为替代，它可以相对于水平面倾斜大于10°，或者甚至大于20°，或者甚至大于45°，或者甚至大于70°的角度α。它可以竖直地布置。
光学表面优选至少对于光谱的可见光部分是透明的。优选地，它对紫外线辐射或红外线辐射是不透明的。
此外，光学表面可以具有覆盖声学传导部分的一个面的单层或多层涂层。
该涂层可以显著地包括疏水层、抗反射层或这些层的叠层。例如，疏水层由OTS的自组装单层组成，或者可以通过氟基等离子体的沉积来产生。取决于预期的应用(可见光、红外等)，涂层可以包含一个或多个抗反射涂层。
每个换能器可以与声学传导部分接触，并且疏水层可以完全覆盖换能器，以保护其不与水接触。在替代方案中，涂层位于换能器和声学传导部分之间。
优选地，光学表面包括声学传导部分，每个换能器声学耦合到声学传导部分，并且优选地与声学传导部分接触。
声学传导部分优选是透明的。
声学传导部分的衰减长度优选大于光学表面的长度，或者甚至大于光学表面长度的10倍，或者实际上甚至大于光学表面长度的100倍。
声学传导部分可以由能够传播超声表面波或兰姆波的任何材料制成。优选地，它由弹性模量大于1MPa，例如大于10MPa，或者甚至大于100MPa，或者实际上甚至大于1000MPa，或者实际上甚至大于10，000MPa的材料制成。表现出这种弹性模量的材料具有特别适合于超声波表面波或兰姆波的传播的硬度。
优选地，声学传导部分由玻璃或聚(甲基丙烯酸甲酯)制成，也以商品名被知晓。
光学表面可以由声学传导部分组成。
在替代方案中，光学表面可以在小于光学表面的长度或者甚至小于光学表面的长度的0.1倍的距离上包括声学隔绝部分，也就是说，吸收超声表面波或者兰姆波的部分。声学隔绝部分优选与声学传导部分重叠。声学隔绝部分可以完全覆盖声学传导部分。优选地，声学隔绝部分由聚碳酸酯制成。可以设想其他橡胶或塑料材料。
声学隔绝部分优选是透明的。
特别地，声学隔绝部分和声学传导部分可以一个堆叠在另一个上，并且优选地彼此接触。特别地，声学传导部分的厚度可以比声学隔绝部分的厚度小至少五倍。因此，声学隔绝部分可以赋予光学表面机械强度，而声学传导部分使得可以通过携带超声波来执行清洁功能。
声学传导部分可以可移除地安装在声学隔绝部分上。因此，当所述部分中的一个损坏时，例如在装置运动时与固体物体(例如石头)接触后，可以容易地更换它。
特别是，声学传导部分可以用可逆粘合剂结合到声学隔绝部分。
该装置可以是摩托车头盔，其包括用于保护使用者头骨的外壳，光学表面可以是安装在外壳上的护目镜，以保护摩托车手的全部或部分面部。
波换能器可以完全或部分隐藏起来，不会被将头部放入外壳内的用户看到。光学表面可以位于波换能器和外壳的内侧之间。
作为替代，该装置可以是建筑物的玻璃元件(glazed element)，并且光学表面是光滑(glazing)的。特别地，玻璃元件，例如开口窗扇，包括框住光学表面的结构。光学表面可以位于换能器和其上将要安装玻璃元件的建筑物的内侧之间。
在另一个替代方案中，该装置是机动车辆，特别是汽车或卡车，并且光学表面是车辆的挡风玻璃。波换能器可以隐藏在坐在车辆座位上的车辆乘客的视线之外。光学表面可以位于换能器和车辆座椅之间。
在另一替代方案中，该装置是自动车辆，特别是汽车或卡车，光学表面覆盖光学传感器和/或光学发射器，例如激光雷达、摄影设备、照相机、雷达、红外传感器或超声波测距仪。
在又一替代方案中，该装置是机动车辆的部件，机动车辆特别是自动化的，例如选自前灯模块、包含各种传感器集合的系统(也称为“触摸屏(pod)”)、至少一个侧窗、前屏或后屏以及驾驶辅助单元。
特别地，该装置可以包括完全或部分叠置在换能器上的盖。特别地，换能器可以由盖保护。值得注意的是，它们可以被盖和光学支撑件完全覆盖。
例如，头盔的外壳或车体或框架结构可以包括这种盖。
此外，清洁单元可以包括为每个换能器供电的发电机，使得每个换能器将电源信号转换成超声表面波或兰姆波。
本发明还涉及根据本发明的装置用于将与光学表面接触的物体移出光学感兴趣区域的用途。
该用途可以包括给清洁单元供电，以便当物体处于固态时熔化物体，和/或当光学表面的温度低于物体固化的温度时保持物体处于液态。例如，物体是冰或雪。
液态物体可以采取至少一个滴或至少一个膜的形式。超声表面波的能量足以使液态物体在光学表面的面上移动。该物体可以是含水的，特别是雨水或冷凝物。光学表面的温度可以低于0℃。
附图说明
通过阅读以下对本发明的非限制性示例性实施例的详细描述，并通过研究附图，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1和图2示意性地描绘了从正面观看的根据本发明的装置的例子，
图3至图5示意性地描绘了在截面图中观看的根据本发明的装置的例子，以及
图6至9示意性地描绘了根据本发明的装置的进一步的例子。
具体实施方式
为了清楚起见，构成附图的元件并不总是按比例绘制的。
图1示出了正面观察的根据本发明的装置5的第一示例。
该装置包括光学表面10和透明光学表面清洁单元15。
光学表面采用形状可变的板的形式，例如如图所示的矩形。
光学表面清洁单元15包括压电层20，该压电层20在光学表面的两个相对边缘25、26之间以条带的形式平行延伸。压电层还沿着连接相对边缘25、26的第三边缘27在光学表面的外围延伸。
该装置包括三对电极40，它们具有相反的极性，并且是交叉指型的且与压电层接触，从而形成三个波换能器45。当然，换能器的数量是非限制性的，只要它大于或等于两个。为了提供光学表面的最佳清洁，它可以适合装置的尺寸。
换能器声学耦合到光学表面，使得它们产生的波可以在光学表面中传播。清洁单元还可以包括电流发生器50，用于通过图中未示出的电路为换能器供电。
每个换能器可以产生在光学表面中传播的超声表面波WS或兰姆波WL，以便移动物体55，例如雨滴，该物体可以与光学表面的压电层定位于其上的面接触。
该装置可以被配置成使得换能器向与边缘27相对的边缘28发射超声波，压电层20沿着边缘27作为条带延伸。因此，该物体可以在波的传播方向S上移动，并通过边缘28从光学表面移除。
图1所示的装置易于制造。例如，使用阴极溅射技术施加压电层，然后例如在单程中将电极印刷到光学表面上。因此，使得可以在压电层上快速定位相当数量的电极以形成换能器，这与发明人已知的现有技术的装置不同，现有技术的装置需要将换能器一个接一个地结合在适当的位置。作为替代，电极可以预先印刷在箔片上，该箔片然后被施加到压电层上，以便将电极转移到压电层上，例如以转移的方式。
图2所示的装置与图1所示的装置的不同之处在于，压电层界定了包围部60，该包围部60框住了光学感兴趣区域65。该包围部例如是矩形的。压电层可以是不透明的，允许观察者通过光学感兴趣区域65来容易地确定所述区域的范围。该包围部具有外部轮廓70，该外部轮廓70与光学表面的其上施加压电层的面的轮廓75相一致。此外，换能器可以围绕包围部均匀地布置。因此，使得可以仅操作一些换能器，以便根据施加到物体上的外力的大小来移动物体，例如在申请FR 1910589中所描述的，该申请通过引用并入本文。
图3至图5是图1和图2所示装置的示例的部分的截面示意图。
在图3所示的例子中，光学表面是单片的，由声学传导材料、例如玻璃制成，压电层与光学表面接触，并位于光学表面的外围，抵靠边缘27。压电层20还位于各个换能器的电极40和光学表面10之间。当通电时，换能器产生超声表面波WS或兰姆波，其在光学表面中传播，直到到达与其接触的物体。本领域技术人员容易知道如何确定波的频率和振幅，以便使物体在光学表面上移动。
图4所示的例子与图3所示的例子的不同之处在于，光学表面10包括完全覆盖声学传导部分80的声学隔绝部分75，声学传导部分80例如由玻璃制成。声学传导层可以可移除地安装在声学隔绝层上，例如使用可逆粘合剂。此外，尽管这是可选的，但是光学表面具有涂层90，该涂层90完全覆盖声学传导部分的一个面95，并且由抗反射层100和疏水层105的堆叠构成，以便例如防止雨滴40在光学表面10上扩散，并且使它们更容易去除。压电层定位成与声学传导部分相对地与涂层接触。涂层优选地具有相对于由换能器产生的表面波的波长足够小的厚度。因此，声学传导部分和换能器声学耦合。
图5所示的装置与图6所示的装置的不同之处在于，换能器45夹在疏水层100和声学传导部分80之间。因此，疏水层保护了换能器。
图6示意性地描绘了摩托车头盔120。头盔包括保护摩托车手头部的外壳125，并具有开口130和透明弯曲护目镜形式的光学表面135，以保护摩托车手的头部免受雨水、投射物和昆虫的伤害。
护目镜安装在外壳上，具有旋转能力，并且可以在封闭位置和打开位置之间移动，在封闭位置，护目镜封闭开口，在打开位置，允许空气通过开口流向摩托车手的头部。
护目镜可以由声学传导材料制成，或者如图4所示，可以具有声学隔绝部分和声学传导部分。
压电层20布置在护目镜135的外围。在图6中，它沿着护目镜的上边缘140定位。然而，其他布置也是可能的。例如，它可以抵靠下边缘141和/或抵靠侧向边缘142、143定位，以形成如图2所示的包围部。
优选地，换能器布置在护目镜135和外壳125之间，以被保护免受沉淀物的影响。至少在封闭配置中，压电层可以完全叠置在外壳125上，例如在外壳的外侧150上。这样，换能器就隐藏在摩托车手的视线之外。
另一种替代方案如图7所示。这里描述的装置5是具有挡风玻璃165的机动车辆160。条带状压电层20沿着挡风玻璃定位，并且沿着挡风玻璃的下边缘170和上边缘171在外围处、且在其侧向边缘172、173之间延伸。压电层可以布置在挡风玻璃的与车辆内部车厢相对的面上。相反极性的电极40组被施加到每个压电层。因此，每个换能器可以产生超声表面波或兰姆波，以便清除与挡风玻璃接触的沉淀物。这种车辆可以有利地不安装擦拭器。
另一种替代方案如图8所示。所示的装置5是建筑物180的窗户。
该窗户例如包括固定框架185和铰接到固定框架上的一个或多个开口窗扇190，例如图示的两个。
每个开口包括框架结构195，玻璃200装配到框架结构195中。压电层20被设置在玻璃的外围，优选地沿着玻璃的上部部分，并且至少两组电极被定位成产生从顶部到底部取向的声波W，以便于液滴在重力G的作用下运动。在所示的例子中，压电层具有不与框架结构重叠的部分。在未示出的替代方案中，压电层可以例如完全夹在框架结构195和玻璃200之间，从而隐藏在透过玻璃观看的观察者的视线之外。建筑物的任何其他玻璃元件自然也是可以设想的。
最后，图9描绘了根据本发明的装置5的另一个替代方案，其是自动车辆的一部分。
该装置包括光学表面10、光学表面清洁单元15和设备210。
该设备包括捕获辐射R的传感器215和将辐射R导向传感器的透镜。作为替代或补充，它可以包括发射辐射的发射器。例如，该设备包括激光雷达，该激光雷达被配置成发射激光辐射，并且反过来捕获该激光辐射的被物体反射的部分。
此外，透镜220是可选的。在一个未描述的例子中，该设备没有透镜2。
该设备定义了光学场CO，该光学场对应于这样的空间部分，该设备能够从该空间部分捕获辐射。在这个光学场之外，即使辐射能够到达传感器，后者也不能捕获它。
此外，光学表面完全覆盖传感器。
在所示的例子中，光学表面采取盘的形式，其厚度ep例如包括在0.5mm和5mm之间。在替代方案中，光学表面可以是弯曲的，并且例如具有透镜的形状。
如图所示，该装置可以包括壳体225，其限定了容纳传感器的腔室230。值得注意的是，该腔室可以由壳体的实心壁235和光学表面10来界定，以便气密和防水。因此，传感器可免受恶劣天气的影响。
特别地，光学表面可以封闭壳体225。例如，光学表面安装在拧到壳体上的环240上。
因此，光学表面是可移除的，当它损坏时，可以很容易地更换。
光学表面清洁单元包括换能器45，换能器45布置成与光学表面10接触并声学耦合到光学表面10。换能器共享相同的压电层。清洁单元还包括电流发生器50，用于为换能器供电。
在图9所示的例子中，换能器被布置在光学表面10的面250上，该面250与待清洁面255相对。它们优选地被配置成产生到达待清洁面的兰姆波。
此外，换能器界定了不与换能器重叠的光学感兴趣区域65。
优选地，光学感兴趣区域65的一部分包含在该设备的光学场CO内。换句话说，换能器位于设备的光学场之外，使得它们对穿过光学感兴趣区域并被传感器捕获的辐射几乎不产生干扰。
如图9所示，为了减小体积，换能器被布置在光学表面的外围。这样，光学感兴趣区域的表面积可以最大化。
当然，本发明不限于已经通过非限制性示例提供的本发明的示例性实施例。
Claims (15)
1.一种装置(5)，包括：
透明的光学表面(10)，
光学表面清洁单元(15)，包括压电层(20)和至少两个波换能器(45)，
每个波换能器包括与所述压电层接触的具有相反极性的电极(40)，并且与所述光学表面声学耦合，以便产生在所述光学表面中传播的至少一个超声表面波(WS)或兰姆波(WL)，
换能器进一步被布置在所述光学表面的外围处。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述波换能器从所述光学表面的边缘延伸的距离小于所述光学表面的长度的10％，或者甚至小于所述光学表面的长度的5％。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，所述换能器从所述光学表面的边缘(27)延伸小于30mm的距离，优选小于20mm，优选小于10mm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述压电层形成在所述光学表面的一个面上延伸的至少一个条带。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述光学表面包括不与所述换能器重叠的光学感兴趣区域(65)，并且所述压电层形成至少部分地框住所述光学感兴趣区域的包围部。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述波换能器与所述光学表面接触，例如结合到所述光学表面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述光学表面包括优选由玻璃制成的声学传导部分(80)，所述波换能器声学耦合到所述声学传导部分。
8.根据权利要求7所述的装置，所述压电层放置成与所述声学传导部分接触。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的装置，所述光学表面包括堆叠，所述堆叠包括一个堆叠在另一个之上的声学隔离部分(75)和声学传导部分(80)。
10.根据权利要求9所述的装置，所述声学传导部分可移除地安装在所述声学隔绝部分上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，每个换能器的电极通过溅射或印刷获得，例如喷墨印刷。
12.根据权利要求11所述的装置，每个换能器的电极印刷在箔片上，并且通过将所述箔片转移到所述压电层上来施加，所述箔片例如由柔性热塑性材料制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述压电层的厚度小于或等于5*λ，优选小于或等于1.5*λ，优选小于或等于λ，或者甚至小于或等于0.5*λ，特别是对于频率包括在0.1MHz至60MHz之间的超声表面波。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述压电层的厚度包括在1μm至300μm之间。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，选自：
摩托车头盔(120)，包括用于保护摩托车手的头骨的外壳(125)，所述光学表面是安装在所述外壳上的护目镜，以便保护摩托车手的全部或部分面部，
建筑物的玻璃元件(180)，并且所述光学表面是玻璃(200)，
机动车辆(160)，并且所述光学表面是车辆的挡风玻璃(165)，
自动机动车辆，所述光学表面覆盖光学传感器(215)和/或光学发射器，例如激光雷达、摄影设备、照相机、雷达、红外传感器或超声波测距仪，以及
机动车辆的部件，特别是自动化的，例如选自前照灯模块、也称为触摸屏的包含各种传感器集合的系统、至少一个侧窗、前屏或后屏以及驾驶辅助单元。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2013210A FR3117385A1 (fr) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Dispositif pour nettoyer une surface optique |
| FRFR2013210 | 2020-12-14 | ||
| PCT/EP2021/085494 WO2022128919A1 (fr) | 2020-12-14 | 2021-12-13 | Dispositif pour nettoyer une surface optique |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116669872A true CN116669872A (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=75278124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180084013.XA Pending CN116669872A (zh) | 2020-12-14 | 2021-12-13 | 用于清洁光学表面的装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240042969A1 (zh) |
| EP (1) | EP4260123A1 (zh) |
| JP (1) | JP2024500374A (zh) |
| CN (1) | CN116669872A (zh) |
| FR (1) | FR3117385A1 (zh) |
| WO (1) | WO2022128919A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3140840A1 (fr) * | 2022-10-12 | 2024-04-19 | Valeo Systèmes D’Essuyage | unité de protection et ensemble de détection pour véhicule automobile |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08140898A (ja) * | 1991-05-29 | 1996-06-04 | Y & Y:Kk | 弾性表面波ワイパー |
| JP5056919B2 (ja) * | 2009-09-29 | 2012-10-24 | 株式会社デンソー | 車載光学センサカバー及び車載光学センサ装置 |
| GB2518136B (en) | 2013-07-22 | 2016-09-14 | Echovista Gmbh | Ultrasonically clearing precipitation |
| US9192278B2 (en) * | 2013-09-30 | 2015-11-24 | Elwha Llc | Self-cleaning substrate |
| US9925570B2 (en) * | 2014-11-26 | 2018-03-27 | Nec Corporation | Open path optical sensing system having an ultrasonic cleaner and method |
| US10401618B2 (en) * | 2015-03-11 | 2019-09-03 | Texas Instruments Incorporated | Ultrasonic lens cleaning system with current sensing |
| US10695805B2 (en) * | 2017-02-03 | 2020-06-30 | Texas Instruments Incorporated | Control system for a sensor assembly |
| KR20180086173A (ko) | 2018-07-19 | 2018-07-30 | 명지대학교 산학협력단 | 전기습윤을 이용하는 클리닝 기기 및 이에 있어서 액적 제거 방법 |
-
2020
- 2020-12-14 FR FR2013210A patent/FR3117385A1/fr not_active Withdrawn
-
2021
- 2021-12-13 EP EP21839087.0A patent/EP4260123A1/fr active Pending
- 2021-12-13 CN CN202180084013.XA patent/CN116669872A/zh active Pending
- 2021-12-13 US US18/267,357 patent/US20240042969A1/en active Pending
- 2021-12-13 JP JP2023535957A patent/JP2024500374A/ja active Pending
- 2021-12-13 WO PCT/EP2021/085494 patent/WO2022128919A1/fr active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024500374A (ja) | 2024-01-09 |
| EP4260123A1 (fr) | 2023-10-18 |
| FR3117385A1 (fr) | 2022-06-17 |
| US20240042969A1 (en) | 2024-02-08 |
| WO2022128919A1 (fr) | 2022-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20180309043A1 (en) | Transparent ultrasonic transducer fabrication method and device | |
| US20240045200A1 (en) | Device for cleaning an optical surface | |
| CN112997473B (zh) | 光学装置以及具备光学装置的光学单元 | |
| JP2022550937A (ja) | 液体で覆われた支持部材を清掃する為のデバイス | |
| JP2022550302A (ja) | 電気音響デバイス | |
| JP6933309B2 (ja) | 光学ユニット、および光学ユニットが搭載された車両 | |
| WO2021100227A1 (ja) | 振動装置、および振動装置を備える撮像ユニット | |
| CN116669872A (zh) | 用于清洁光学表面的装置 | |
| US20210080714A1 (en) | Optical device and optical unit including optical device | |
| JP7257837B2 (ja) | 付着物除去装置 | |
| JP7455960B2 (ja) | 超音波によって物体を融解させる方法 | |
| CN117529428A (zh) | 用于清洁光学表面的装置 | |
| WO2023110982A1 (fr) | Ensemble de protection d'une unité de nettoyage par ondes ultrasonores d'une surface optique | |
| CN117400879A (zh) | 用于机动车辆的环境传感器的透视组件 | |
| WO2023110979A1 (fr) | Ensemble de protection d'une unité de nettoyage d'une surface optique par ondes ultrasonores, avec recouvrement en matériau absorbant d'onde électromagnétique | |
| FR3131396A1 (fr) | Ensemble de détection comprenant un capteur et au moins un transducteur d’onde pour nettoyer une surface optique du capteur | |
| JPH0722642Y2 (ja) | 水滴除去機能付防眩ミラー | |
| JP2023090567A (ja) | 振動子レンズ、振動子レンズカバー、圧電素子埋込レンズ及び撮像装置 | |
| JP2572916Y2 (ja) | バックミラーの自動防眩水滴除去装置 | |
| JPH01247252A (ja) | ウインドガラスの水滴除去装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |