JP2020519433A - 超音波自己洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波自己洗浄システムを提供する。【解決手段】光学部品を洗浄するための方法およびシステムは、光学部品の状態の測定を含む。光学部品の測定された状態に基づいて、光学部品が洗浄される必要があるかどうかが判定される。光学部品が洗浄される必要がある場合、光学部品が超音波振動で洗浄される。【選択図】図１

Description

本発明は、概して、レンズ、鏡およびディスプレイ洗浄システムに関し、より詳細には、そのようなレンズおよびスクリーンを洗浄するための超音波振動の使用に関する。

レンズ、鏡、およびディスプレイは、水、ほこり、および汚れがしばしば蓄積する。これは、テレビジョンおよびデスクトップ・モニタから厳しい外部環境で使用される鏡およびカメラまで、あらゆる環境において生じる。水分および破片の蓄積は視界を塞ぐことがあり、洗浄を必要とする。しかしながら、そのような表面の洗浄は、表面の近寄り易さに応じて、不便、困難、または実際に不可能であることがある。一部の例は、車のバックアップ・カメラおよび外側のサイド・ミラー、監視カメラ、およびモバイル・デバイス・カメラを含む。これらの各々の場合に、汚れまたは水分の蓄積は、デバイスが意図されたように使用されるのを阻むことがある。

したがって、前述の問題に対処する必要性が当技術分野において存在する。

第１の態様から見ると、本発明は、以下を含む、光学部品を洗浄するための方法を提供する：光学部品の状態を測定することと、光学部品が洗浄される必要があるかどうかをその光学部品の測定された状態に基づいて判定することと、光学部品が洗浄される必要がある場合に超音波振動で光学部品を洗浄すること。

さらなる態様から見ると、本発明は、以下を備える自己洗浄光学部品システムをもたらす：光学部品と、光学部品の状態を測定するように構成されたセンサと、光学部品の測定された状態に基づいてその光学部品が洗浄される必要があるかどうかを判定するように構成された制御システムと、光学部品が洗浄される必要がある場合に超音波振動でその光学部品を洗浄するように構成された加振源。

さらなる態様から見ると、本発明は、光学部品を洗浄するためのコンピュータ・プログラム製品を実現し、このコンピュータ・プログラム製品は、処理回路によって可読である且つ本発明のステップを実行するための方法を実行するための処理回路によって実行するための命令を記憶する、コンピュータ可読記憶媒体を備える。

さらなる態様から見ると、本発明は、本発明のステップを実行するための、コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータ・プログラムであり、前記プログラムがコンピュータで実行されるとき、ソフトウェア・コード部分を備える、デジタル・コンピュータの内部メモリにロード可能なコンピュータ・プログラム、をもたらす。

光学部品を洗浄するための方法は、光学部品の状態を測定することを含む。光学部品の測定された状態に基づいて、光学部品が洗浄される必要があるかどうかが判定される。光学部品が洗浄される必要がある場合、光学部品は超音波振動で洗浄される。

自己洗浄光学部品システムは、光学部品を含む。センサが、光学部品の状態を測定するように構成される。制御システムが、光学部品の測定された状態に基づいてその光学部品が洗浄される必要があるかどうかを判定するように構成される。加振源が、光学部品が洗浄される必要がある場合に超音波振動でその光学部品を洗浄するように構成される。

自己洗浄光学部品システムは、レンズを含む。薄膜が、レンズを覆う。センサが、薄膜の状態を測定するように構成される。制御システムが、レンズの測定された状態をきれいであると知られた値と比較して、薄膜が洗浄される必要があるかどうかを判定するように構成される。薄膜上の圧電式加振源が、薄膜が洗浄される必要がある場合に超音波振動で薄膜を洗浄するように構成される。

これらのおよび他の特徴および利点は、添付の図面に関連して読まれることになる例示的実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなろう。

本発明は、単に例として、以下の図面において例示されるような好ましい実施形態を参照して、ここで説明される。

本発明の一実施形態による超音波自己洗浄光学システムのブロック図である。 本発明の一実施形態による光学部品の状態を光を使用して検知する超音波自己洗浄光学システムのブロック図である。 本発明の一実施形態による光学部品の状態を重量を使用して検知する超音波自己洗浄光学システムのブロック図である。 本発明の一実施形態による光学部品の状態を重量を使用して検知する超音波自己洗浄光学システムのブロック図である。 本発明の一実施形態による圧電素子を有する薄膜を使用する超音波自己洗浄光学システムのブロック図である。 本発明の一実施形態による圧電素子を有する薄膜の構造の横断面図である。 本発明による光学部品を洗浄する方法のブロック／フロー図である。 本実施形態による超音波自己洗浄制御システムのブロック図である。 本実施形態による処理システムのブロック図である。

本発明の実施形態は、レンズ、鏡またはディスプレイ（本明細書では概して「光学部品」と称する）を洗浄するために、超音波振動を利用する。光学部品は、超音波トランスデューサを取り付けられてもよく、または、その代わりに、光学部品に取り付けられた圧電薄膜層による振動を受けてもよい。光学部品の振動は、水、ほこり、汚れ、および他の汚染物質を光学部品の表面から振り払わせる。この洗浄機構は、手動または自動でトリガすることができる。具体的には、異なる検知およびトリガ機構に向けて、様々な実施形態が本明細書でもたらされる。

ここで図１を参照すると、自己洗浄光学システム１００が示されている。光学部品１０２は、たとえば、レンズ、鏡、ディスプレイ、または他の任意の透過的スクリーンを含み得る。光学部品１０２は、たとえば、ガラス、石英、サファイア、アクリル、ポリカーボネート、または他の任意の適度に硬い透過的材料から形成され得る。「透過的」という用語は、目的の１つまたは複数の波長で電磁放射線を伝送する材料を示すために本明細書では使用される。光学部品１０２は、超音波周波数での振動を受け入れることができる必要がある − 十分に硬くない材料は、破片に超音波振動を効率的に伝送することに失敗することがある。

加振源１０４は、超音波振動を光学部品１０２に加える。加振源１０４は、たとえば、電磁気または機械的機構によって超音波周波数で光学部品１０２に対して振動するように構成された超音波トランスデューサでもよい。代替実施形態において、加振源１０４は、電圧が加えられると振動する薄膜および圧電式構造物を含み得る。「超音波」という用語は、約２０ｋＨｚを超える音波周波数を示すために本明細書では使用される。可聴範囲を超える周波数が使用され得ることが具体的に意図されており、数百ｋＨｚの周波数もまた可能である。

センサ１０６は、光学部品１０２の状態の判定を助けることができる情報を提供する。具体的には、センサ１０２は、たとえば、光学部品１０２の光学的、振動的、または機械的特性の測定によって、光学部品１０２の閉塞を測定または推定する。これらの特性の変化は、光学部品１０２が閉塞されているまたは汚れていることを示し得る。具体的には、光学部品の共振周波数の変化は、光学部品の汚染負荷量を測定するために使用することができる。

制御システム１０８は、光学部品１０２の状態の判定を行うために、センサ１０６によって収集された情報を使用する。一例では、制御システム１０８は、光学部品１０２の特性の工場出荷時の値を記憶することができ、測定値と記憶された工場出荷時の値との比較を行うことができる。別法として、制御システム１０８は、使用中の値を記憶することができ、経時的にそれらの値に対する変化を検出することができる。光学部品１０２の状態が、閾値を超えて劣化したとき、以下でさらに詳しく説明するように、制御システム１０８は、洗浄行動を自動的にトリガすることができる。別の実施形態において、自動的トリガの代わりにまたは自動的トリガに加えて実装されて、制御システム１０８は、洗浄行動をトリガするためのユーザまたはオペレータからの入力を受け付けることができる。

洗浄行動がトリガされたとき、制御システム１０８は、加振源１０４に信号を提供して、加振源によって超音波振動を光学部品１０２に対して与えさせ、光学部品１０２の表面を洗浄させる。制御システム１０８は、次いで、センサ１０６を使用して、光学部品１０２の状態が改善されたことを確認することができる。光学部品１０２の状態が改善していない場合、制御システム１０８は、何らかのさらなる行動（たとえば、洗浄行動を繰り返すこと、またはユーザもしくはオペレータに通知すること）をトリガすることができる。光学部品１０２の状態が改善した場合、制御システム１０８は、加振源１０４をオフにさせることができる。洗浄行動は、一定の時間にわたり実行することができ、または検知と同時に実行されて、その検知が光学部品１０２はきれいであると判定したときに停止されてもよい。

洗浄行動の間、加振源１０４は、光学部品１０２内の進行波を促進する周波数を選択するように構成される。定在波は波節および波腹を生成し、波節は、非常に小さな並進運動を経る。そのようなものとして、定在波の波節内にある光学部品１０２のエリアは、効果的に洗浄されないことがある。一部の実施形態では、加振源１０４は、波節の位置またはパターンが変更されることを確保するために、振動の周波数を変化させることができる。さらに、励起周波数の変更が不可能な場合、波節パターンは、境界条件を変更することによって、変更され得る。たとえば、光素子の端に沿って１つまたは複数の制限点を一時的に加えることで、これらの点におけるゼロ運動を強制して、波節位置を変更する。

１つの実施形態では、制御システム１０８は、以前の洗浄行動から最も効果的な振動制御シーケンスを学習する機械学習プロセスを含み得る。制御システム１０８は、たとえば洗浄時間または電力消費を、最適化するように構成することができる。機械学習プロセスは、センサ１０６からの初期データを含む入力と、特定の入力に使用するために出力する教師あり方式で学習するための、洗浄行動の間およびその後のセンサデータを含む、出力とのインスタンスを収集する。この方式で、制御システム１０８は、センサ測定値に基づいて光学部品１０２を効果的に洗浄するための特定の振動制御（たとえば、周波数、振幅、および位相）を学習することができる。

ここで図２を参照すると、自己洗浄光学システム２００の一実施形態が示され、ここで、加振源１０４は、超音波トランスデューサとして実装され、センサ１０６は、たとえば、光学部品１０２での光の反射率、透過率、または散乱率あるいはその組合せを、測定するように構成された光センサとして実装され得る。したがって、センサ１０６は、光源２０２および光センサ２０４、たとえば発光ダイオードもしくはレーザおよびフォトダイオード、を含み得る。光源２０２によって放射された光は、光学部品と相互作用し、光センサ２０４によって測定される。

光源２０２および光センサ２０４は筐体内部に配置されることになり、光学部品１０２の外面を介して光を向ける必要なしに測定が行われることが具体的に意図されている。しかしながら、透過率を測定する一実施形態では、光源２０２および光センサ２０４のうちの１つが、筐体外部に置かれ、補完的デバイスに向けて内側に向けられて、放射された光のうちのいくらが光学部品１０２を通して透過したかを測定してもよい。

制御システム１０８は、光センサ２０４によって測定された値に対してきれいであると知られた値を記憶することができる。この測定は、たとえば、工場において実行され得る。光学部品１０２の光学的特性が時間と共に変化し得ることが予期される場合（たとえば、ポリカーボネートの光学部品は、紫外線光に晒されると曇ることがある）、きれいであると知られた値が、再び測定されて、更新された値を提供することができる。

光源２０２は、連続出力信号を提供することができ、または定期的にもしくは任意にトリガされてもよい。測定値は、きれいであると知られた値と比較される。測定値ときれいであると知られた値との差が閾値を超えた場合、または代替実施形態において、光センサ２０４によって提供された絶対値が閾値を下回った場合、たとえば反射率または透過率の値が汚れまたは他の汚染物質によって減らされた場合、制御システム１０８は、洗浄行動が必要であると決定する。

ここで図３を参照すると、自己洗浄光学システム３００の一実施形態が示され、そこでは、加振源１０４は超音波トランスデューサとして実装され、センサ１０６は重量センサ３０２として実装され得る。具体的には、重量センサ３０２は、光学部品１０２の重量の測定値を提供する。光学部品１０２の重量のきれいであると知られた値は、制御システム１０８に記憶することができる。汚れまたは他の汚染物質がレンズ１０２に蓄積するとき、重量センサ３０２によって測定される重量値は増えることになる。この重量（質量）の増加は、光学部品の音響共振周波数の変化によって直接検知することができ、制御システム１０８に対して直接検知可能である。１つの実施形態では、駆動周波数は、振動の最大振幅が観測された周波数を判定するために、加振源１０４からの振動の振幅をモニタしつつ、変更される。この値は、汚染による変化を推定するために、履歴の値と直接比較することができる。測定された重量値が閾値を超えて増えたとき、または測定された重量値ときれいであると知られた値との差が閾値を超えたとき、制御システムは、洗浄行動が必要であると決定する。

ここで図４を参照すると、自己洗浄光学システム４００の一実施形態が示され、そこでは、加振源１０４は超音波トランスデューサとして実装され、センサ１０６は振動センサ４０２として実装され得る。光学部品１０２の自己共振周波数は、ある範囲の周波数にわたり光学部品１０２を振動させることによって、決定される。加振源１０４は、その範囲の周波数にわたる超音波信号を提供し、振動センサ４０２は、結果として生じる振動振幅を記録する。光学部品１０２の自己共振が高い、ある特定の周波数では、振動センサ４０２によって測定される振動振幅は、非共振周波数よりも高いことになる。振幅はそれらの対応する周波数と共に制御システム１０８で記録されて、光学部品１０２の共振フィンガープリントを構築することになる。

汚れまたは他の汚染物質が光学部品１０２の表面に蓄積するとき、光学部品１０２の振動的特性は変わることになり、次いで、光学部品１０２の自己共振特性を変えることになる。制御システム１０８は、スケジュールに従って（たとえば、定期的に）、連続的に、またはユーザもしくはオペレータによる要求に応じて、光学部品１０２の自己共振の測定をトリガする。制御システム１０８は、光学部品１０２の洗浄に必要とされる振幅に満たない振幅で加振源１０４に周波数範囲を循環させる加振源１０４に対する制御信号を提供する。制御システム１０８は、きれいであると知られたフィンガープリントから共振フィンガープリントがどのくらい偏位したかを判定する。偏位が閾値を超えたとき、制御システム１０８は洗浄行動をトリガする。洗浄行動がトリガされたとき、制御システム１０８は、たとえば単一周波数においてさらに高い振幅で、超音波振動を加振源１０４によって加えさせる。

ここで図５を参照すると、自己洗浄光学システム５００の一実施形態が示され、そこでは、加振源１０４は圧電薄膜５０２として実装される。薄膜５０２は、光学部品１０２の表面に貼り付けられ、以下でさらに詳しく説明される構造を有する。薄膜５０２は、電圧が制御システム１０８によって加えられるときに振動する圧電性構成要素を含む。光学部品１０２の状態は、光学部品１０２の自己共振を判定する、たとえば前述のような振動プロセスによって、測定することができる。そのような実施形態において、薄膜５０２は、ある範囲の周波数にわたって振動させられ、きれいであると知られた共振フィンガープリントが判定される。その後の測定値は、きれいであると知られた共振フィンガープリントから共振フィンガープリントが閾値を超える量だけ変化したことを示し得る。この場合、光学部品は、汚れていると判定されてもよく、制御システム１０８は洗浄行動をトリガする。

薄膜５０２の使用は、たとえば光学システム内の所望の位置への表面の移動（たとえば、共役平面）、振動エネルギ・ハーベスティング、保護されたレンズのそれとは別個の改善された振動および表面特徴、別個の製造などを含む、加振源としてのトランスデューサの使用に対するある種の設計優位性を有する。１つの実施形態では、薄膜５０２は、第１の光学的表面を含む。代替実施形態では、圧電素子が光学部品１０２に埋め込まれる。

１つの実施形態では、振動型駆動電圧が、薄膜５０２に加えられて、光学部品１０２に伝送される超音波放射を励起してもよい。別法として、光学部品１０２における振動は、観測またはエネルギ・ハーベスティングのために使用することができる電圧を励起するために、薄膜５０２に伝送され得る。したがって、別個の振動センサ４０２が使用され得る一方で、いくつかの実施形態は、別個の振動センサ４０２を省き、薄膜５０２を直接使用して振動信号を測定する。

エネルギ・ハーベスティングのとき、薄膜５０２によって生成された電圧は、コンデンサまたはバッテリを充電するために使用され得る。蓄えられた電気エネルギは、洗浄システム５００を制御するために使用することができる。薄膜５０２によって作られた電圧は、測定され、薄膜５０２の状態または、たとえば媒体の、動きを判定するために使用することができる。

ここで図６を参照すると、薄膜５０２の横断面図が示されている。薄膜５０２は、皮膜６０２を含む。皮膜６０２は、疎水性の外表面を有するように処理されてもよい透過的材料から形成される。石英ガラスが皮膜材料に使用され得ることが具体的に意図されているが、代替材料は、たとえば、石英、ガラス、サファイア、アクリル、およびポリカーボネートを含む。皮膜６０２の厚さは、環境、直径、および振動特性によって決まることになるが、具体的に意図されている実施形態は、約１ミリメートルまたはそれ以下の厚さを有することになる。

前述のように、皮膜６０２は、疎水処理を外表面に有することができる。そのような処理は多数存在するが、ガラスまたは石英皮膜材料のために具体的に意図されている１つの処理は、トリデカフルオロ−１、１、２、２−テトラハイドロオクチル・トリクロロシランである。

皮膜６０２は、金属化された圧電層６０４に機械的に取り付けられる。金属化された圧電層６０４は、ニッケルなどの適切な金属材料で金属化された、約８０μｍの例示的厚さの形成されたポリフッ化ビニリデンでもよいことが、具体的に意図されている。使用され得る代替圧電材料は、たとえば、石英およびチタン酸ジルコン酸塩を含む。金属化された圧電層６０４の下のスペーサ６０６は、皮膜６０２を適切な位置に配置し、皮膜６０２および圧電層６０４に硬さを与える。一代替実施形態において、圧電層６０４は、光学部品１０２に機械的に取り付けられるまたは光学部品１０２を支えるアニュラ・リングの形で適用されてもよい。

薄膜６０２の各層は、接着層によって互いに貼り付けられている。第１の接着層６０８は、皮膜６０２を圧電層６０４に貼り付けている。第２の接着層６１０は、圧電層６０４をスペーサ６０６に貼り付けている。第３の接着層６１２は、スペーサを光学部品１０２に貼り付けている。接着材料は、たとえばアクリル、エポキシ樹脂、シアノアクリレート、および剥離紙をはがすと貼れる接着剤を含む、任意の適切な接着剤から選択され得る。

金属化された圧電層６０４は、制御システム１０８に接続された電極を含む。金属化された圧電層６０４を横断する電圧は、金属化された圧電層６０４を振動させる。電極は、駆動電圧の角度変動を可能にするように分割され、パターン形成されてもよい。付加的接触が、次いで、金属化された圧電層６０４と制御システム１０８との間に与えられてもよい。電極材料は、透過的にする、または光学部品１０２の機能を妨げない寸法にすることができる。電極は、フィルムまたは離散的ラインにすることができる。いずれの場合にも、電極材料は、接着（使用される場合）とも接触することができる。

ここで図７を参照すると、光学部品１０２の自動自己洗浄プロセスが示されている。ブロック７０２は、センサ１０６を使用して光学部品１０２の状態を検知する。前述のように、このセンサは、光学部品１０２の閉塞のレベルを適切に判定することができる任意のタイプのセンサでもよい。例は、光センサ２０４、重量センサ３０２、および振動センサ４０２を含むが、これらに限定されない。

ブロック７０４は、次いで、光学部品１０２の測定された状態を使用して現在の状態を、たとえば工場において判定および記憶された、きれいであると知られた値と比較する。値の差は、閉塞のレベルを決定することになる。ブロック７０６は、この差を閾値と比較して、洗浄行動が必要かを判定する。たとえば、光センサ２０４が、きれいであると知られた光の値未満の閾値である光の値を検知した場合、洗浄行動が必要とされる。一代替実施形態において、ブロック７０６は、検知された値が何らかの絶対値を超えたか、これに満たないかに基づいて、洗浄行動が必要とされることを決定することができる。

洗浄行動が必要とされる場合、ブロック７０８は、光学部品１０２に超音波振動を加える。一部の実施形態では、超音波振動は、加振源１０４としてのトランスデューサを使用して、加えられ得る。代替実施形態において、超音波振動は、圧電薄膜５０２を使用して、加えられ得る。洗浄行動が実行された後、または洗浄行動が必要であると見なされなかった場合、処理はブロック７０２に戻る。処理は、連続的に、定期的に、所定の間隔で、予め設定されたスケジュールに従って、または手動トリガに応じて、繰り返すことができる。

洗浄行動を実行したとき、ブロック７１０は、洗浄行動の記録を作成する。この記録は、たとえば、センサデータに関する情報と共にメモリにタイムスタンプを記憶することを含み得る。そのような情報は、修理または交換が必要かを判定するために保守技術員によって使用され得る。たとえば、洗浄が頻繁に実行された場合、これは、（たとえば、擦れまたは摩耗によって）光学部品１０２の状態が恒久的に悪化したことと、光学部品１０２は交換されるべきであることとを示し得る。記録はまた、洗浄行動が実行されたことをシステムのユーザまたはオペレータに通知するユーザまたはオペレータに対する通知を含み得る。

本発明は、システム、方法、または、任意の可能な技術的詳細レベルの統合におけるコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せでもよい。コンピュータ・プログラム製品は、本発明の態様をプロセッサに実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を有する１つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。

コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによって使用するための命令を保持および記憶することができる有形デバイスでもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、たとえば、電子記憶デバイス、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、電磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、または、前述の任意の適切な組合せでもよいが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非包括的リストは、以下を含む：ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピ・ディスク、パンチカードもしくは溝に命令が記録された隆起した構造体などの機械的エンコードされたデバイス、および、前述の任意の適切な組合せ。本明細書では、コンピュータ可読記憶媒体は、無線波または他の自由に伝搬する電磁波、導波管または他の伝送媒体を介して伝搬する電磁波（たとえば、光ファイバケーブルを通過する光パルス）、あるいはワイヤを介して伝送される電気信号など、一過性の信号等であるとして解釈されるべきではない。

本明細書に記載のコンピュータ可読プログラム命令は、ネットワーク、たとえば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、またはワイヤレス・ネットワーク、あるいはその組合せを介して、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれの計算／処理デバイスに、または外部コンピュータもしくは外部記憶デバイスに、ダウンロードすることができる。ネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、ワイヤレス伝送、ルータ、ファイヤーウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはその組合せを備えてもよい。各計算／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェースは、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、それぞれの計算／処理デバイス内のコンピュータ可読記憶媒体に記憶するためにコンピュータ可読プログラム命令を転送する。

本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令集合アーキテクチャ（ＩＳＡ：ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ−ｓｅｔ−ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）命令、機械命令、機械依存の命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、あるいは、ＳＭＡＬＬＴＡＬＫ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれたソース・コードまたはオブジェクト・コードでもよい。コンピュータ可読プログラム命令は、完全にユーザのコンピュータで、部分的にユーザのコンピュータで、独立型ソフトウェア・パッケージとして、部分的にユーザのコンピュータで且つ部分的にリモート・コンピュータで、あるいは完全にリモート・コンピュータまたはサーバで実行してもよい。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む、任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてもよく、この接続は、（たとえば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行われてもよい。一部の実施形態では、たとえば、プログラマブル論理回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）を含む、電子回路は、本発明の態様を実行するために、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を使用して電子回路を個人化することによってコンピュータ可読プログラム命令を実行し得る。

本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して本明細書で説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロックと、フローチャート図またはブロック図あるいはその両方のブロックの組合せとは、コンピュータ可読プログラム命令によって実装することができることが理解されよう。

コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックに指定された機能／動作を実装するための手段を作り出すように、これらのコンピュータ可読プログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または機械を生み出すための他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに与えられてもよい。命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定された機能／動作の態様を実装する命令を含む製造品を備えるように、これらのコンピュータ可読プログラム命令はまた、コンピュータ、プログラマブル・データ処理装置または他のデバイスあるいはその両方に特定の方式で機能するように指示することができるコンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよい。

コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイスで実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実装するように、コンピュータ可読プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスにロードされて、一連の動作のステップをコンピュータ、他のプログラマブル装置または他のデバイスで実行させてコンピュータ実装されたプロセスを生み出すことができる。

図面のうちのフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能性、および動作を説明する。これに関連して、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、指定された論理的機能を実装するための１つまたは複数の実行可能な命令を含む、モジュール、セグメント、または命令の一部を表し得る。一部の代替実装形態において、ブロックに示された機能は、図面に示された順番以外で生じ得る。たとえば、連続して示された２つのブロックは、実際には、ほぼ同時に実行されてもよく、または、これらのブロックは、関係する機能に応じて、逆の順番で時には実行され得る。ブロック図またはフローチャート図あるいはその組合せの各ブロック、並びにブロック図またはフローチャート図あるいはその組合せ内のブロックの組合せは、指定された機能を実行するまたは専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せを実行もしくは遂行する専用のハードウェアベースのシステムによって実装され得ることにも留意されたい。

本明細書における本発明「１つの実施形態」または「一実施形態」、並びに他のその変更形態における参照は、実施形態に関して記載された特定の機能、構造、特徴などが本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な場所に現れる、「１つの実施形態において」または「一実施形態において」という表現並びに他の任意の変更形態の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を参照していない。

以下の「／」、「または…あるいはその両方（組合せ）」、並びに「のうちの少なくとも１つ」のうちのいずれかの使用は、たとえば、「Ａ／Ｂ」、「ＡまたはＢあるいはその両方（組合せ）」並びに「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」の場合、第１の記載されたオプション（Ａ）のみの選択、または第２の記載されたオプション（Ｂ）のみの選択、または両方のオプション（ＡおよびＢ）の選択を包含することが意図されていることを理解されたい。さらなる例として、「Ａ、Ｂ、またはＣあるいはその組合せ」並びに「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」の場合、そのような表現は、第１の記載されたオプション（Ａ）のみの選択、または第２の記載されたオプション（Ｂ）のみの選択、または第３の記載されたオプション（Ｃ）のみの選択、または第１のおよび第２の記載されたオプション（ＡおよびＢ）のみの選択、または第１のおよび第３の記載されたオプション（ＡおよびＣ）のみの選択、または第２のおよび第３の記載されたオプション（ＢおよびＣ）のみの選択、または３つのすべてのオプション（ＡおよびＢおよびＣ）の選択を包含することが意図されている。これは、記載された多数の項目に関して、当技術分野および関連技術分野の当業者にとって容易に明らかなように、拡大適用され得る。

ここで図８を参照すると、自己洗浄制御システム１０８のブロック図が示されている。制御システム１０８は、ハードウェア・プロセッサ８０２およびメモリ８０４を含む。制御システム１０８は、メモリ８０４に記憶されてプロセッサ８０２によって実行されるソフトウェアとして完全にまたは部分的に、一部の実施形態において、実装され得る１つまたは複数の機能モジュールをさらに含む。他の実施形態において、機能モジュールは、たとえば特定用途向け集積チップまたはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイの形で、１つまたは複数の専用ハードウェア構成要素として実装されてもよい。

センサ・モジュール８０６は、センサ１０６とインターフェースする。このインターフェースは、センサ１０６への物理的接続を含む。一部の実施形態では、センサ・モジュール８０６は、センサ１０６自体（たとえば、適切な検知回路と統合された光検出器）を含んでもよく、一方、他の実施形態では、センサ１０６は、任意の適切なワイヤードまたはワイヤレス通信リンクによってセンサ・モジュール８０６と通信する別個の構成要素でもよい。

１つまたは複数のきれいであると知られた値８０８は、メモリ８０４に記憶され、光学部品１０２が洗浄されてあることが知られていたときの時間および場所において測定されたものとしての光学部品１０２の状態を表す。きれいであると知られた値８０８は、１度だけ書き込める様式の特別な構成モードでセンサ・モジュール８０６によって提供されてもよい。代替実施形態において、きれいであると知られた値８０８は、光学部品１０２に対する恒久的変更（たとえば、紫外線に晒された場合のポリカーボネート材料の曇りの進行）を説明するために後で更新またはリフレッシュされてもよい。

振動制御モジュール８１０は、センサ・モジュール８０６によって与えられた現在のセンサ値を比較し、次いで、それらをきれいであると知られた値８０８と比較する。この比較に基づいて、振動制御モジュール８１０は、洗浄行動を実行するかどうかを決定する。洗浄行動が必要な場合、振動制御モジュール８１０は、光学部品１０２における超音波振動の放射をトリガする。一部の実施形態では、振動制御モジュール８１０は、加振源１０４自体を含んでもよい。他の実施形態において、加振源１０４は、任意の適切なワイヤードまたはワイヤレス通信リンクによって振動制御モジュール８１０と通信する別個の物理的構成要素でもよい。報告モジュール８１２は、メモリ８０４に洗浄行動の記録を書き込み、オプションで、ユーザまたはオペレータに洗浄行動の通知を提供する。

ここで図９を参照すると、自己洗浄制御システム１０８を表し得る例示的処理システム９００が示されている。処理システム９００は、システム・バス９０２を介して他の構成要素に動作可能なように結合された少なくとも１つのプロセッサ（ＣＰＵ）９０４を含む。キャッシュ９０６、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）９０８、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）９１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ９２０、音声アダプタ９３０、ネットワーク・アダプタ９４０、ユーザ・インターフェース・アダプタ９５０、およびディスプレイ・アダプタ９６０は、システム・バス９０２に動作可能なように結合される。

第１の記憶デバイス９２２および第２の記憶デバイス９２４は、Ｉ／Ｏアダプタ９２０によってシステム・バス９０２に動作可能なように結合される。記憶デバイス９２２および９２４は、ディスク記憶デバイス（たとえば、磁気または光ディスク記憶デバイス）、ソリッド・ステート磁気デバイスなどのいずれかにすることができる。記憶デバイス９２２および９２４は、同じタイプの記憶デバイスまたは異なるタイプの記憶デバイスにすることができる。

スピーカ９３２は、音声アダプタ９３０によってシステム・バス９０２に動作可能なように結合される。トランシーバ９４２は、ネットワーク・アダプタ９４０によってシステム・バス９０２に動作可能なように結合される。ディスプレイ・デバイス９６２は、ディスプレイ・アダプタ９６０によってシステム・バス９０２に動作可能なように結合される。

第１のユーザ入力デバイス９５２、第２のユーザ入力デバイス９５４、および第３のユーザ入力デバイス９５６は、ユーザ・インターフェース・アダプタ９５０によってシステム・バス９０２に動作可能なように結合される。ユーザ入力デバイス９５２、９５４、および９５６は、キーボード、マウス、キーパッド、画像キャプチャ・デバイス、運動検知デバイス、マイクロフォン、前述のデバイスのうちの少なくとも２つのデバイスの機能を組み込んだデバイスなどのいずれかでもよい。勿論、他のタイプの入力デバイスもまた、本原理の範囲内に留まりつつ、使用され得る。ユーザ入力デバイス９５２、９５４、および９５６は、同じタイプのユーザ入力デバイスまたは異なるタイプのユーザ入力デバイスでもよい。ユーザ入力デバイス９５２、９５４、および９５６は、情報をシステム９００に入力するおよびシステム９００から出力するために使用される。

勿論、処理システム９００はまた、当業者には容易に予期されるように、他の要素（図示せず）を含んでもよく、並びにある特定の要素を省いてもよい。たとえば、様々な他の入力デバイスまたは出力デバイスあるいはその両方が、当業者には容易に理解されるように、処理システム９００の具体的実装形態に応じて、同システムに含まれ得る。たとえば、様々なタイプのワイヤレスまたはワイヤードあるいはその両方の入力または出力あるいはその両方のデバイスが使用され得る。さらに、当業者には容易に理解されるように、様々な構成において、追加のプロセッサ、コントローラ、メモリなどもまた使用され得る。処理システム９００のこれらのおよび他の変更形態は、本明細書で与えられる本発明の教示を所与として、当業者には容易に予期される。

（例示を意図されており、限定は意図されていない）超音波自己洗浄システムおよび方法の好ましい実施形態が説明されており、前述の教示に照らして当業者によって修正形態および変更形態が作られ得ることに留意されたい。したがって、開示された特定の実施形態において変更が行われ得るが、これらは、添付の特許請求の範囲によって概要を示されるような本発明の範囲内にあることを理解されたい。

１００ 自己洗浄光学システム
１０２ 光学部品
１０４ 加振源
１０６ センサ
１０８ 制御システム

Claims (22)

1. 光学部品を洗浄するための方法であって、
   前記光学部品の状態を測定することと、
   前記光学部品が洗浄される必要があるかどうかを前記光学部品の前記測定された状態に基づいて判定することと、
   前記光学部品が洗浄される必要がある場合に超音波振動で前記光学部品を洗浄することと、
   を含む、方法。
2. 前記光学部品の前記状態を測定することが、
   光源で光を生成することと、
   前記光が前記光学部品と相互作用した後に前記生成された光の強度を測定することと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記光学部品の前記状態を測定することが、前記光学部品の重さを量ることを含む、請求項１ないし２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記光学部品の前記状態を測定することが、
   複数の異なる周波数で前記光学部品を振動させることと、
   前記複数の異なる周波数の各々で前記光学部品の振動振幅を測定することと、
   を含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記光学部品が洗浄される必要があるかどうかを判定することが、前記光学部品の前記測定された状態をきれいであると知られた値と比較することを含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記光学部品が洗浄される必要があるかどうかを判定することが、前記光学部品の前記測定された状態と前記きれいであると知られた値との差を閾値と比較することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記光学部品を洗浄することが、前記光学部品と接触するトランスデューサ用いて超音波振動を生成することを含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記光学部品を洗浄することが、前記光学部品上の薄膜と接触する圧電素子を用いて超音波振動を生成することを含む、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記光学部品がレンズである、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
10. 光学部品と、
    前記光学部品の状態を測定するように構成されたセンサと、
    前記光学部品の前記測定された状態に基づいて前記光学部品が洗浄される必要があるかどうかを判定するように構成された制御システムと、
    前記光学部品が洗浄される必要がある場合に超音波振動で前記光学部品を洗浄するように構成された加振源と、
    を備える、自己洗浄光学部品システム。
11. 前記センサが、
    光を生成するように構成された光源と、
    前記光が前記光学部品と相互作用した後に前記生成された光の強度を測定するように構成された光センサと、
    を備える、請求項１０に記載の自己洗浄光学部品システム。
12. 前記センサが、前記光学部品の重さを量るように構成された重量センサを備える、請求項１０または１１のいずれかに記載の自己洗浄光学部品システム。
13. 前記センサが、
    複数の異なる周波数で前記光学部品を振動させるように構成された加振源と、
    前記複数の異なる周波数の各々で前記光学部品の振動振幅を測定するように構成された振動センサと、
    を備える、請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載の自己洗浄光学部品システム。
14. 前記制御システムが、前記光学部品の前記測定された状態をきれいであると知られた値と比較するように構成される、請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載の自己洗浄光学部品システム。
15. 前記制御システムが、
    前記光学部品の前記測定された状態と前記きれいであると知られた値との差を閾値と比較するようにさらに構成される、請求項１４に記載の自己洗浄光学部品システム。
16. 前記加振源が、前記光学部品と接触するトランスデューサを備える、請求項１０ないし１５のいずれか一項に記載の自己洗浄光学部品システム。
17. 前記加振源が、前記光学部品の薄膜と接触する圧電素子を備える、請求項１０ないし１６のいずれか一項に記載の自己洗浄光学部品システム。
18. 前記薄膜が、第１の接着層によって前記光学部品に貼り付けられる、請求項１７に記載の自己洗浄光学部品システム。
19. 前記光学部品がレンズである、請求項１０ないし１８のいずれか一項に記載の自己洗浄光学部品システム。
20. 前記システムが、
    前記レンズを覆う薄膜と、
    前記薄膜の状態を測定するように構成されたセンサと、
    を備え、前記制御システムが、前記薄膜の前記測定された状態をきれいであると知られた値と比較して前記薄膜が洗浄される必要があるかどうかを判定するように構成された制御システムを備え、
    前記加振源が、前記薄膜が洗浄される必要がある場合に超音波振動で前記薄膜を洗浄するように構成された前記薄膜上の圧電式加振源を備える、請求項１９に記載の自己洗浄光学部品システム。
21. 光学部品を洗浄するためのコンピュータ・プログラム製品であって、
    処理回路によって読み取り可能であって、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法を実行するために前記処理回路によって実行するための命令を記憶する、コンピュータ可読記憶媒体
    を備える、コンピュータ・プログラム製品。
22. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法を実行するための、コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータ・プログラムであり、前記プログラムがコンピュータで実行されるとき、ソフトウェア・コード部分を備える、デジタル・コンピュータの内部メモリにロード可能なコンピュータ・プログラム。

Images