JP2021509874A - 自動車の画像センサー表面の洗浄乾燥システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、１以上のセンサー表面をクリーニングするためのセンサー表面クリーニングシステムであって、少なくとも１つの巻き込み周囲空気流を加速するために使用される第１の供給空気流から、扇形の乾燥空気流を生成するように構成された風乾燥ノズルアセンブリを含み、前記扇形の乾燥空気流が、選択された幅及び選択された高さを有するセンサー表面目標領域に照準を定められている、センサー表面クリーニングシステムに関する。風乾燥ノズルアセンブリを作成する方法も開示する。【選択図】図２Ａ

Description

関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年１２月３０日に出願された「Automotive Image Sensor Surface Washingand Drying system including a Large Coverage Drying Air Nozzle Assembly adaptedfor use with 2-D image sensors and 3-D image systems such as LIDAR systems onvehicles and Method for Making and Aiming Washing and Drying Nozzles」と題する米国仮出願第６２／６１２，３６２号に対して優先権と利益を主張するものであり、この米国仮出願の開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。この出願は、センサーの対物レンズ表面の洗浄システム及び方法に関する、出願人が共通に所有する次の特許出願にも関連している。すなわち、２０１１年３月１０日に出願された米国仮出願第６１／４５１，４９２号、２０１２年３月１２日に出願されたＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１２／２８８２８号、２０１３年１１月２１日に出願された米国特許出願第１４／０８６，７４６号、２０１４年４月１１日に出願された米国仮出願第６１／９７８，７７５号、及び米国特許出願公開第２０１７／００３６６４７号として公開された米国特許出願第１５／３０４，４２８号である。これらの開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

開示の分野
本開示は、汚れた環境にさらされる構成で取り付けられた場合のＬＩＤＡＲ（ライダー：光による検知と測距）センサーの対物レンズのような、汚れた外部画像センサーの表面をクリーニングし、乾燥させるための自動化された、又は遠隔制御による方法及び装置に関する。

ドライバーの視界を向上させ、安全性を向上させるために、外部ビュー（例えば、フロントバンパー、サイドビュー、リアビュー、又はバックアップ）２Ｄ撮像システムが、ＲＶ車や自動車に追加されている。図１Ａ及び図１Ｂは、（Ｂｉｎｇｌｅ他に付与された米国特許第７，９６５，３３６号に開示されている）支援カメラシステムを備えた車両の一例を示している。このようなカメラシステムは、路面の汚れを蓄積する外部対物レンズ表面を有し、出願人の先の研究（例えば、「Integrated Multi Image Sensor and Lens Washing Nozzle Assembly andMethod for Simultaneously Cleaning a Plurality of Image Sensors」と題する米国特許出願公開第２０１７／００３６６４７号）に記載したように、クリーニングを必要とする。図１Ｃに示されるように、例えば、既存のフロントガラス洗浄システム２０２（「フロントウォッシュ」）やリアウィンドウ洗浄システム２００（「リアウォッシュ」）は、洗浄液リザーバとポンプシステムとを使用して、加圧洗浄液を供給する必要がある。ウォッシャータンク又はリザーバ２０６は、通常、内部ポンプ２０８を含み、内部ポンプ２０８を作動させることにより、リザーバ２０６から洗浄液を引き出し、加圧された液を導管網２１０（例えば、管腔、管、又はホースを含む）に供給し、導管網２１０が、レンズ洗浄ノズルアセンブリ１００からフロントガラス洗浄ノズル２１２及びリアウィンドウ洗浄ノズル２１４に供給する。

出願人の外部カメラレンズウォッシャーは、レンズクリーニングを大幅に改善したが、ウォッシャー液の液滴が、ときどき画像センサーの視野内に残ることがある。自動車の設計者は、車両経路上の物体を検出し、物体との衝突を回避することにより、自動運転や、画像センサーを使用してドライバーが操縦する車両の安全性を高めることが可能な車両に、大きな開発努力を注いできた。現代の安全システムとしては、３Ｄ画像生成や物体検出システムによる、衝突回避システムやアダプティブ・クルーズ・コントロールが挙げられる。３Ｄ画像生成と物体の識別、物体の追跡、道路の危険回避、及び短距離自動車衝突回避などの応用事例は、車両の本体パネルに取り付けられたハウジング内に組み込まれた、レーザートランスミッター、レーザーセンサー、及びデジタルプロセッサを備えた３Ｄ（例えば、ＬｉＤＡＲ）センサーアセンブリを含むことがある。半自動運転車や全自動運転車に適した３Ｄ（例えば、ＬＩＤＡＲ）センサーアセンブリの種々の例（例えば、Ｌｉｐｓｏｎに付与された米国特許第９，８３１，６３０号やＳｔｅｔｔｎｅｒ他に付与された米国特許第９，８３４，２０９号参照）があり、それらは、汚れやすい外部カバー表面や対物レンズ表面をさらに備えている。例えば、図１Ｄ、図１Ｅ、図１Ｆ、及び図１Ｇに示されるように、ＬＩＤＡＲセンサー１０は、システム８０内でアレイ３０を成して使用されるように容易に構成され、各センサーシステムは、レンズ９４、１１０を介して動作する、レーザーエミッタ及び反射レーザーエネルギーレシーバを含む。

出願人自身が所有するようなカメラ洗浄ノズルは、ウォッシャー液を噴霧することにより、３Ｄ画像（例えば、ＬＩＤＡＲ）センサーのレンズ表面から汚れや他の付着物を取り除くように構成される場合がある。しかしながら、ウォッシャー液の液滴が外部レンズ表面に残っていると、放射又は反射されたレーザーエネルギーが乱され、センサーの有効性は低下する。そのため、外部レンズ表面から液滴を除去し、又は外部レンズ表面を乾燥させるための、何らかの方法又は装置が必要とされる。レンズ表面からウォッシャー液の液滴を乾燥させるために使用される一般的な従来技術のエアノズルは、ジェットノズル又はせん断ノズルとして構成されるが、どちらも、極度に狭い有効到達範囲であるという制限がある。何れの乾燥システムも、空気の供給源をさらに必要とすること、及び、車両設計には常に、軽量、省スペース、及び低コストの要求があることから、空気の流速、大型の高価なコンプレッサー、又は複数のノズルに対して過剰な要件を有するシステムは、現代の自動車（例えば、図１Ｆに示した４６）での使用には、適さないことになる。図１Ｆに示したように、複数のセンサーを使用する場合、外部センサー表面を乾燥させるために必要な空気が、大きな課題となる。大量の空気が必要な場合、ある種の車載ブロワーや車載式圧縮空気貯蔵システムから、空気流を生成しなければならない。ほとんどの乗用車は、圧縮空気システムを備えていない。圧縮空気システム（コンプレッサーと、通常はアキュムレーターをさらに含む）の追加は、車両への追加コスト、パッケージ空間、及び複雑さといった幾つかの理由から、費用がかかり、面倒である。

エアドライヤーのノズルは通常、かなりの空気の流速（例えば、３０ＬＰＭ）を必要とする。センサー表面の近くの周囲空間に向かって放出された空気は、急速に拡散される。さらに、この空気流の質量は、複数回のブロー動作を必要とせずに、残っているウォッシャー液の液滴の質量に打ち勝つだけの十分な大きさでなければならない。大量の空気を必要とすることは、クリーニングと乾燥を必要とする多くのセンサー（例えば、３０から４０ものセンサー）を備えた比較的新しい高性能の車両では、特に厄介である。図１Ｆに示したシステムのような応用事例では、必要な空気の量は、驚異的である。その空気を得るために利用可能な供給源（例えば、１２Ｖ〜４０Ｖのオンボードコンプレッサー）は、せいぜいその程度の量の空気しか供給できないため、従来技術のシステムを使用した場合、要求される圧力及び流速では、不十分である。

ウォッシャーやドライヤーが２Ｄ又は３Ｄの画像センサーの視野内に配置された場合、それらは、通常ならばセンサーが監視可能であろう領域のかなりの部分を妨げる可能性がある。センサー洗浄の応用事例に影響を与える３つ目の制約は、センサーは、フロントグリルやリアリフトゲートのような通常のウォッシャーノズルの取り付け場所よりも、汚染レベルが高い車両の領域に配置されることが多い点である。これらの場所にあるウォッシャーやドライヤーのノズルは、センサーを遮っているものと同じ物質によって詰まる危険性が高くなる。したがって、車両の外部対物レンズや画像センサーの外部表面をクリーニングし、その後、乾燥させるための経済的で効率的で視覚的に目立たないシステム及び方法が必要とされている。

概要
したがって、本開示の目的は、画像センサーの外部レンズ表面又は３Ｄセンサー（例えば、ＬＩＤＡＲ）の外部表面をクリーニングし、その後、乾燥させることにより、蓄積された堆積物（例えば、蓄積されたほこり、塵、泥、道路塩、又は他の積み上がった堆積物）を取り除き、クリーニング動作が完了した後に残っている液滴を乾燥させ、又は除去するための経済的かつ効果的で目立たないシステム及び方法を提供することによって、上記の困難を克服することである。

本開示の例示的実施形態によれば、外部レンズ表面洗浄乾燥システムは、（ａ）画像センサーの外部レンズ表面又は３Ｄセンサー（例えば、ＬＩＤＡＲ）の外部表面に噴霧して、汚れや堆積物を洗い流し、その後、（ｂ）扇形の乾燥空気流を効率的に生成し、表面に照準を定め、洗浄後に残っている水滴を乾燥させ、又は除去するように構成された照準固定具を含む、複数の構成を有する。

本開示のシステム及び方法は、ハウジングを構成し、画像センサーの外部レンズ表面又は３Ｄセンサー（例えば、ＬＩＤＡＲ）の外部表面を乾燥させることを目的とする、新規な低流量のエアノズル設計を含む。せん断ファン幾何形状を使用するが、本開示では、せん断ファン生成ノズルは、せん断ファン生成ノズルアセンブリの出口オリフィスの近くに配置された複数（例えば、第１及び第２）の巻き込み空気入口ポートを有するように構成される。その結果、巻き込みにより、せん断ファン生成ノズルの出口の流速は、入口の流速よりもはるかに大きくなり、そのクリーニング／乾燥の効率は、大幅に向上する。出力ファンも、非常に厚くなる。これは、出力有効到達範囲が非常に広くなることを意味する。２つの同一の成形部品からノズルインサートを作成する簡単で低コストの製造方法も、開示する。この新しい風乾燥ノズルの幾何形状は、水、油、又他の流体を用いて噴霧を生成するのにも役立つ。

本開示の上記及びさらなる目的、特徴及び利点は、その特定の実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮したときに、特に、添付の図面を併せて考慮したときに、明らかになるであろう。添付の図面では、様々な図において、同様の参照符号は、同様の構成要素を指し示すのに使用されている。

従来技術による、米国特許第７，９６５，３３６号（Ｂｉｎｇｌｅ他）に開示されているような支援カメラシステムを備えた車両の後方斜視図を示している。 図１Ａの平面図である。 出願人の従来技術による、撮像システムの外部対物レンズ表面をクリーニングするように構成されたノズルアセンブリを有する自動車用撮像システムを示す概略図である。 従来技術による、自動車の応用事例で使用するためのＬＩＤＡＲ３Ｄ撮像システムを示す図である。 従来技術による、自動車の応用事例で使用するためのＬＩＤＡＲ３Ｄ撮像システムを示す図である。 従来技術による、自動車の応用事例で使用するためのＬＩＤＡＲ３Ｄ撮像システムを示す図である。 従来技術による、自動車の応用事例で使用するためのＬＩＤＡＲ３Ｄ撮像システムを示す図である。 本開示による、扇形の乾燥空気流を効率的に生成し、表面に照準を定めることにより、洗浄後に画像センサーの外部レンズ表面又は３Ｄセンサー（例えば、ＬＩＤＡＲ）の外部表面に残っていることがある水滴を乾燥させ、又は除去するように構成された、外部レンズ表面洗浄乾燥アセンブリシステムのための風乾燥ノズルアセンブリの断面図である。 本開示による、外部レンズ表面洗浄乾燥アセンブリシステムのための風乾燥ノズルアセンブリの一実施形態を示す斜視図である。 本開示による、外部レンズ表面洗浄乾燥アセンブリシステムのための風乾燥ノズルアセンブリの一実施形態を示す斜視図である。 本開示による、外部レンズ表面洗浄乾燥アセンブリシステムの一実施形態を示す斜視図である。 本開示による、外部レンズ表面洗浄乾燥アセンブリシステムのための風乾燥ノズルアセンブリの一実施形態を示す斜視図である。 本開示による、外部レンズ表面洗浄乾燥アセンブリシステムのための風乾燥ノズルアセンブリの一実施形態を示す拡大斜視図である。 本開示による、外部レンズ表面洗浄乾燥アセンブリシステムのハウジング内の照準固定具の一実施形態を示す斜視図である。 図６Ａの照準固定具のノズルインサート部材を示す斜視図である。 図６Ａの照準固定具のノズルインサート部材を示す斜視図である。 本開示による、外部レンズ表面洗浄乾燥システムの一実施形態を示す図である。

好ましい実施形態の説明
車両の２Ｄ又は３Ｄ撮像システムの命名法
例示的文脈及び基本的命名法を提供するために、まず、図１Ａ〜図１Ｇを参照する。これらは、米国特許第７，９６５，３３６号（Ｂｉｎｇｌｅ他）及び米国特許第９，８３１，６３０号（Ｌｉｐｓｏｎ）に開示されているような従来技術による２Ｄ及び３Ｄ撮像システムを示している。これらの参考文献は、先行技術に従って命名法及び自動車業界の標準的用語を確立するために、本明細書に組み込まれる。

次に、図１Ａ〜図１Ｂを参照すると、２Ｄ画像取込みシステム又はカメラシステムは、車両８に配置され、例えば車両８の後方外側部分８ａに配置され、車両の内部や外部に発生するシーン、例えば車両の後方の画像を取り込み、その画像を車両の表示装置や表示システム９ａに表示するように動作可能であり、車両のドライバーや乗員は、表示装置や表示システム９ａを見ることができる（例えば、図１Ａ及び図１Ｂ参照）。撮像システムは、車両の外部や内部に発生するシーンの画像を受け取るために車両上に、車両に、又は車両内に取り付け可能なカメラモジュール１０と、カメラモジュール１０内の画像センサーによって取り込まれた画像を処理するように動作可能な制御装置９ｂとを含む。

車両８の後部８ａに示されているが、カメラモジュール１０は、車両８の任意の適当な場所に配置されてよく、例えば、車両のリアパネル若しくは後部、車両のサイドパネル若しくは側部、車両のナンバープレート取り付け領域、車両の外部ミラーアセンブリ、車両の内部バックミラーアセンブリ、または、車両の外部や内部に発生するシーンの望ましい眺めが得られるようにカメラを配置し、方向付けることが可能な他の場所に配置される場合がある。カメラに取り込まれた画像は、車両のキャビン内に配置された表示画面等に表示されてよく、表示画面等は、例えば、米国特許第５，５５０，６７７号；５，６７０，９３５号；５，７９６，０９４号；６，０９７，０２３号、６，２０１，６４２号、及び／又は米国特許米国特許第６，７１７，６１０号に開示された原理を使用することにより、車両キャビン内若しくは車両キャビンのルームミラーアセンブリ（米国特許第６，６９０，２６８号に開示されているようなもの）又はどこか他の場所に配置される場合がある。

次に、図１Ｃのシステム図を参照すると、レンズ洗浄システムは、多くの自動車及び他の車両（例えば、８）に含めるためにすでに仕様が定められた標準的洗浄液ポンプ装置と一体化されている。図１Ｃから最もよくわかるように、既存のフロントガラス洗浄システム（「フロントウォッシュ」）又はリアウィンドウ洗浄システム（「リアウォッシュ」）を有するように構成された車両（例えば、８）は、洗浄液リザーバとポンプシステムとを使用して、加圧洗浄液の供給を行わなければならない。ウォッシャータンク又はリザーバ２０６は、通常、内部ポンプ２０８を含み、内部ポンプ２０８を作動させることにより、リザーバ２０６から洗浄液を引き出し、加圧された液を導管網２１０（例えば、管腔、管又はホースを含む）に供給し、導管網２１０が、フロントガラス洗浄ノズル２１２及びリアウィンドウ洗浄ノズル２１４に供給する。本開示の一実施形態によれば、本開示のシステムは、ドライバーの制御入力に応答して、又は自動的に、外部レンズの洗浄乾燥機能を作動させる。

次に、図１Ｄ〜図１Ｇを参照すると、本開示のシステム及び方法は、米国特許第９，８３１，６３０号に記載され、例示されたタイプの３Ｄ画像生成システム及び物体検出システムを使用する自動運転車や半自動運転車にもよく適している。なぜなら、それらは、汚れやすい外部カバー表面又は対物レンズ表面をさらに備えているからである。例えば、図１Ｄ、図１Ｅ、図１Ｆ及び図１Ｇに示されているように、ＬＩＤＡＲセンサー１０Ｂは、システム８０内でアレイ３０を成して使用されるように容易に構成され、複数のＬＩＤＡＲセンサー１０Ｂが、車両４６の周囲に並べられている。各センサーシステムは、レンズ９４、１１０を介して動作する、レーザーエミッタ及び反射レーザーエネルギーレシーバを含む。

一体型センサー表面洗浄乾燥システム
次に、例示的実施形態を詳しく参照すると、それらの例が、添付の図面に示されている。他の実施形態が使用されてもよいし、構造的及び機能的な変更が行われてもよいことを理解されたい。さらに、様々な実施形態の特徴を、組み合わせたり、変更したりしてもよい。したがって、以下の説明は、例としてのみ提示されるものであり、例示された実施形態に対して行われ得る様々な代替や修正を、何ら制限するものではない。

本明細書で使用される場合、「例」及び「例示的」という語は、実例又は例示を意味している。「例」又は「例示的」という語は、重要又は好ましい局面又は実施形態を示すものではない。「または」という語は、文脈からそうではないと示唆されない限り、排他的ではなく包括的であることを意図している。例として、「ＡはＢ又はＣを使用する」という句には、任意の包括的順列（例えば、ＡがＢを使用すること、ＡがＣを使用すること、又はＡがＢとＣの両方を使用すること）が含まれる。

全図を通して、類似の参照符号が使用される。したがって、システム又はアセンブリの機能がすべての図で同一であってよい場合であっても、図によっては、選択された要素のみが示される。同様に、本開示の特定の態様がそれらの図に示されているが、以下で説明されるように、他の態様及び配置も可能である。

次に、図２Ａ〜図６Ｃを参照すると、本開示によれば、外部レンズ表面洗浄乾燥システム５００は、風乾燥ノズルアセンブリ５１２を支持するとともに、その照準を定めるように構成された照準固定具５１０を含む。風乾燥ノズルアセンブリ５１２は、扇形の乾燥空気流５２０を効率的に生成し、その照準を定めるように構成される。扇形の乾燥空気流５２０は、洗浄後に画像センサーの外部レンズ表面又は３Ｄセンサー（例えば、ＬＩＤＡＲ）の外部表面５３０に残っていることがあるウォッシャー液噴霧ノズル５１４からの水滴を、素早く乾燥させ、又は除去する。

上記のように、例えばＬＩＤＡＲシステムの外部レンズ表面（図３及び図７）を洗浄し（又は雨にさらし）、その後、水滴を取り除こうとする場合、克服しなければならない幾つかの課題がある。カメラウォッシャー液噴霧ノズルアセンブリ５１４を使用して、ウォッシャー液を噴霧することにより、レンズやセンサー表面５３０から汚れや他の付着物を取り除く場合、これらの液滴を乾燥させ、または除去するために必要な風乾燥ノズルアセンブリ５１２は、十分な有効到達範囲を有していなければならない。上記のように、従来技術のジェットノズル及びせん断ノズルは、不十分な有効到達範囲しか有していないため、過剰な量の乾燥空気を消費しなければならない。図３及び図７は、１つの風乾燥ノズルアセンブリ５１２及び１つのウォッシャー液噴霧ノズルアセンブリ５１４のみを示しているが、車両上の同じ場所に、又は複数の場所に、５１２と５１４の何れか一方、又は両方が、複数あってもよいことに留意されたい。

以下に含まれる開示から明らかになるように、本発明の風乾燥ノズルは、強力な狭い扇形の乾燥空気流５２０を効率的に生成し、照準を定めることによって、従来技術のノズルに関連する課題を克服する。この風乾燥ノズルの効率は、一つには、出口の床の上部と下部の位置に、巻き込み空気吸気口（例えば、第１及び第２の吸気穴５４２、５４４）を含めることにより、出口オリフィス５４６を通過した入口空気流５１８と結合された２つの周囲空気流５５２、５５４を巻き込むことによって得られる。巻き込み周囲空気流５５２、５５４は、遠位突出部材５３４、５３６の間で、処理された入口空気流５１８と結合し、乾燥空気ファン５２０をもたらす。この空気の巻き込みの利点は、出力ファン５２０が厚くなり、出口流速が入口流速よりも非常に大きくなることである。したがって、同じ入口流動条件（流速、寸法など）でも、有効到達範囲は、大幅に拡大される。巻き込みによる流速によって、ファン５２０のクリーニング能力は、従来技術のブロワーノズルよりも大幅に向上する。

本開示の構造及び方法は、入口条件（流速、寸法など）を変更することなく、扇形の乾燥空気流５２０の有効出力到達範囲を拡大する新規の方法を提供する。図２Ａは、風乾燥ノズルアセンブリ５１２の断面を示す図である。風乾燥ノズルアセンブリ５１２は、流体ノズル５１４からウォッシャー液によるクリーニングが行われた後、巻き込み空気の流れを取り込んで、ＬＩＤＡＲレンズ５３０を乾燥させるために使用することを意図したものである。この乾燥空気出力ファン５２０は、約９０°の幅及び約２０°の厚み（図２Ａ及び図２Ｃから分かるように、上から下まで）を有する場合がある。入口流速は、ノズル部材入口５４０が２５ｐｓｉであるときに、約２０Ｌ／分である場合がある。図２Ｂに示されるように、巻き込み周囲吸込み空気流５５２、５５４は、遠位突出部材５３４、５３６の上部吸気口及び下部吸気口５４２、５４４を通り、中央通路５５８及び出口オリフィス又はスロート５４６を通って遠位方向に押し出された供給入口空気流５１８と結合される。巻き込み入口ポート５４２、５４４を介して取り込まれた巻き込み周囲空気流５５２、５５４は、ノズル部材入口５４０からの入口流速の約６０％に達する場合がある。乾燥空気出力ファン５２０は、空気巻き込み効果によって、非常に厚くなる。したがって、扇形の空気流５２０の有効到達範囲は、空気の巻き込みによって非常に広くなる。

図２Ａに示されるように、風乾燥ノズルアセンブリ５１２は、本体又はノズルインサート部材５３２を含み、本体又はノズルインサート部材５３２は、供給された入口空気流５１８（または、同じ作用を持つウォッシャー液除去ガス若しくは乾燥ガス）を受け取る中央通路５５８と連通している管腔開口部又は入口５４０を画定する円筒形状を有する場合がある。本体５３２は、様々な構成又は形状を有する場合があり、この開示は、本明細書では限定されない。中央通路５５８及び管腔入口５４０は、中心流動軸ＣＬに対して整列され、近位の入口５４０から遠位に配置された出口スロート又はオリフィス５４６へ向かう風乾燥ノズルアセンブリの流体の流れに対し、透明で障害物のない管腔を提供することができる。これらの特徴はそれぞれ、中心流動軸ＣＬに沿って定義される場合がある。出口スロート又はオリフィス５４６を越えたノズル本体５３２の遠位部分は、第１及び第２の実質的に平坦な遠位突出部材５３４、５３６を画定している。遠位突出部材５３４、５３６は、互いに対向する実質的に平坦な床面５５６であって、それらの間に画定されたスロート孔５４６から遠位に押し出される空気を導き、照準を定める床面５５６を画定している。

好ましくは、風乾燥ノズルアセンブリ５１２は、風乾燥ノズルインサート部材若しくは本体５３２、又は複数のインサート部材５６０（図６Ａ〜図６Ｃを参照）を含む。これらは、照準固定具５１０、又はインサート受入れソケット若しくはチャンバ５５０（図４〜図６Ｃ参照）内に、摺動可能に受け入れられ、保持される場合があり、インサート受入れ開口部と、乾燥空気ファン５２０の中心照準軸と一致する軸に沿って整列された中心軸とを含む場合がある。インサート受入れソケット又はチャンバ５５０は、加圧空気又は乾燥ガスの供給源と連通している場合がある。加圧空気又は乾燥ガスは、ノズルインサート部材の入口管腔を通ってスロートに向かって遠位方向に流れ、乾燥空気又はガスの排気流５２０を生成し、液滴を蒸発、または移動させることができる。インサート受入れソケット又はチャンバ５５０は、風乾燥ノズルインサート（例えば、５３２、５６０）を受け入れ、支持するための空洞部又はソケットを有するコンフォーマルで実質的に剛性のインサート受入れハウジングを画定している。この空洞部は、風乾燥インサート又はチップ部材を受け入れ、乾燥空気ファン軸の中心に沿って照準を定めるように構成され、位置決めされている。チャンバ５５０は、照準固定具５１０内に調整可能に挿入される場合があり、風乾燥ノズルアセンブリ５１２の角度位置は、要望に応じて、照準固定具５１０内で旋回又は回転されてもよい。

使用時には、ノズル部材の入口５４０からの入口空気流５１８が、通路５５８を通り、さらに出口オリフィス又はスロート５４６の開放スロット５５９を通って移動する。入口空気流５１８は、開放スロット５５９を出ると、開放スロット５５９から遠位方向にあり、かつ開放スロット５５９に隣接する巻き込み口５４２、５４４を介して巻き込まれた空気と合流する。図２Ａに示した実施形態では、スロート５４６は、開放スロット５５９が内部に画定された球状の端部出口５４８を含み、入口空気流５１８を、開放スロット５５９から遠位方向に加速させ、吸気口５４２、５４４からの巻き込み空気流５５２、５５４と結合させ、図２Ｃに示したような乾燥空気のスプレッドシート５２０を生成することを、助けることができる。図２Ｂに示した別の実施形態では、出口オリフィス又はスロート５４６は、矩形の端部出口５４８‘を有する場合がある。矩形の端部出口５４８‘は、図６Ａ〜図６Ｃのノズルインサート部材５６０の容易な製造及び位置合わせが可能となる５度の抜き勾配を有する出口半径を有する場合がある。特に、端部出口５４８の形状及び構成は非限定的である。

図２Ａと図２Ｂの両方の実施形態において、出口オリフィス又はスロート５４６は、端部出口５４８、開放スロット５５９、並びに、第１のプラットフォーム表面５７０及び第２のプラットフォーム表面５７２を含む場合がある。これらのプラットフォーム表面５７０、５７２は、通路５５８から延び、遠位側において通路５５８と整列されている。第１のプラットフォーム表面５７０は、第２のプラットフォーム表面５７２から離間され、ノズルインサート部材５３２に沿って、中心軸ＣＬに対してほぼ垂直に延びている場合がある。第１のプラットフォーム表面５７０及び第２のプラットフォーム表面５７２は、ほぼＶ字形構成を形成するように互いにわずかな角度を有し、かつ、開放スロット５５９と整列される場合がある。プラットフォーム表面５７０、５７２は、遠位突出部材５３４、５３６の入口ポート５４２、５４４及び平坦な床面５５６から、それぞれ半径方向に離間されている場合がある。この構成により、巻き込み空気流５５２、５５４は、ポート５４２、５４４を通って流れることができ、開放スロット５５９を通って供給され、さらにプラットフォーム表面５７０、５７２の間を通過した後の空気流と結合することができる。

さらに、上部、すなわち第１の吸気口５４２は、底部、すなわち第２の吸気口５４４に類似した形状の開口部を有することができる。第１及び第２の吸気口５４２、５４４は、互いに概ね対称的に整列される場合があり、さらに、開放スロット５５９に対しても、整列され、中心合わせされる場合がある。さらに、吸気口５４２、５４４は、プラットフォーム表面５７０、５７２にも整列され、プラットフォーム表面５７０、５７２に隣接している場合がある。吸気口５４２、５４４は、開放スロット５５９の幅よりも広い幅を有する細長い形状を有する場合がある。これらの幅は、中心軸ＣＬに対して概ね横方向である。

空気の巻き込みがなければ、乾燥空気ファンは、薄いシートになるであろう。空気取入れ口（図２Ａに示した５４２、５４４）を通る空気の巻き込みがあると、扇形の乾燥空気流５２０は、非常に厚くなる。厚いファンの利点は、クリーニング／乾燥目標５３０上の有効到達範囲を拡大できることである。上記のように、図３は、風乾燥ＬＩＤＡＲレンズ５３０におけるこの開示の応用事例を示している。さらに、本開示の方法によれば、ウォッシャーノズル５１４が、ウォッシャー液を噴霧することによりレンズ５３０をクリーニングし、風乾燥ノズルアセンブリ５１２が、広くて厚い扇状の高速空気５２０を吹き付けることにより、残っているウォッシャー液の液滴を乾燥させ、又は除去する。好ましくは、洗浄ノズル５１４から洗浄のために噴霧された流体と、乾燥空気ファン５２０との両方が、レンズ５３０上の同じ目標領域に照準を定められ、実質的に等しくてもよいファン幅（例えば、＞８０°）を有する。この応用事例では、液体ファンと空気ファンとの両方の出力厚（上から下までの噴霧厚を意味する。）が、２０°よりも大きいことが好ましい。出願人の試作品開発では、好ましい空気入口流速は、２５ｐｓｉのときに２０Ｌ／分である。遠位突出出口床部材に配置された巻き込み入口ポート、すなわち空気穴５４２、５４４から巻き込まれた空気によって、空気出力流速は、驚くほど大きくなり、効果的な３２Ｌ／分となる場合がある。出願人の初期開発テストでは、その風乾燥ノズルアセンブリ５１２からの２秒間の空気の吹き付けの後、大きな液滴（例えば、直径＞２ｍｍ）は、レンズ表面５３０に残されない。さらに、図２Ａは、突出部材５３４、５３６の床面５５６が、乾燥空気ファンのパターンに影響を与えると思われる幅を有することを示している。扇形の乾燥空気流５２０の所望の均一な出力パターンを達成するために、各遠位突出部材５３４、５３６の（インサート部材５３２の中心軸を横切る）幅と、出口オリフィス又はスロート５４６（図５に示されている）の開放スロット５５９の幅との比は、好ましくは、約３：１である。

風乾燥ノズルアセンブリ５１２のインサート部材（例えば、５３２）は、図２Ａに示されるように一体に成形されてもよいし、あるいは、図６Ａ〜図６Ｃに示されるように複数の部品から組み立てられてもよい。出口オリフィスまたはスロート５４６における球形の端部出口５４８の形状は、製造上、金型の制約から、形成が難しい場合がある。図４及び図５から最もよく分かるように、スロート幅は、好ましくは、約１．２ｍｍである。出口又は出口オリフィスを画定しているスロートにおけるバリは、扇形の乾燥空気流５２０の出力パターンに悪影響を及ぼす可能性が非常に高い。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、２つの半体、すなわちノズルインサート半体部材５６０から風乾燥ノズルアセンブリ５１２を成形及び製造するための驚くほど効率的な代替方法を示している。２つの半体、すなわちノズルインサート半体部材５６０は、個別に成形され、一つにパチンと嵌合され、固定され、または当接された後、球形又は円形のハウジング部材のような上述のインサート受入れソケット又はチャンバ５５０の中に取り付けられ、そこから照準を定められる。このインサート部品又はインサート半体部材５６０の金型は、成形が簡単であり、組み立てられた後、スロート５４６を画定する部分に、苛立たしい分割線でのバリを形成しない。さらに、積層造形を実施することにより、風乾燥ノズルアセンブリ５１２を、単一の連続した部品（すなわち、５３２）の形で製造してもよいし、または、インサート半体部材（すなわち、５６０）から製造してもよいことが意図される。

図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを再び参照すると、低コストで頑丈な風乾燥ノズルアセンブリ５１２を作製するための１つの方法は、（ａ）第１及び第２の同一のノズル部材（５６０、図６Ｃから最もよく見て取れる）を提供することを含む。各ノズルインサート部材半体５６０は、通路支持面５６２を画定しており、そこに、流体流入口５４０と、流動軸に沿って（入口から出口まで）画定された通路５５８のトラフ又は溝とが画定されている。通路支持面５６２は、通路の溝の第１の側に、横向き又は上向きに突出する位置決めピン５６４をさらに有し、通路５５８の反対の側に、対称的に配置された位置決めピン受入れソケット又は目隠し穴５６６を有している。各ノズル部材５６０は、スプルーやフラッシング、又は組み立て後のノズルに問題を生じさせる可能性がある他の起こり得る欠陥なしに、容易に成形することができる。次に、各部材を位置合わせした後、当接及び締結し、押し付け、又は一つに結合することによって、第１及び第２の同一の部材５６０を、図６Ｂに示されるように一つに固定する。一実施形態において、ノズルインサート部材５６０は、対称であってもよく、位置決めピン５６４を、位置決めピン受入れソケット５６６と嵌合し、各インサート半体の流路の溝が、相手方の半体の溝（流動軸に沿って入口から出口まで画定される）と整列されるようにすることで、２つの部品からなるノズルインサートの通路に、透明で障害物のない、流体密で漏れのない管腔を提供する。この風乾燥ノズルの幾何形状（及びノズルアセンブリ５１２）は、主に、乾燥空気又は他のガスに関連するの応用事例に関して説明されているが、水、油、又は他の流体の噴霧を生成するの応用事例（すなわち、液体が、ポンプで入口に送られることを意味する。）にも容易に適合する。

上記のように、本開示のシステム（例えば、５００）及び方法によって対処される重要な課題は、空間の不足、及び圧縮空気の車載貯蔵の経済性である。ほとんどの乗用車は、圧縮空気システムを備えておらず、圧縮空気システム（好ましくはコンプレッサーとアキュムレーター）の追加は、費用がかかり、貴重な空間を占め、複雑さを増大させるが、本開示のシステムは、費用と空間要件を最小限に抑えるのに役立つ。なぜなら、本開示のエアノズル（例えば５１２）は、３０ＬＰＭよりもはるかに少ない流速しか必要とせず、乾燥空気ファン５２０が、表面５３０に向かって加速され、急速に拡散されないからである。したがって、必要な空気は、少なくなる。さらに、扇形の流れ５２０を形成する空気流の質量及び速度は、液滴の質量に打ち勝つのに十分なほど大きいので、液滴は乾燥され、又は表面５３０から押し出され、複数のエアノズルを必要とすることなく、センサー表面の十分に広い部分をクリーニングするように、空気が分配される。この試作実施形態では、ノズルアセンブリ５１２は、乾燥空気流の振動パターンを生成する流体ではないことに留意されたい。可聴振動を有する流体の性質は、好ましくないと考えられたからである。

大量の空気を必要性を単一のセンサーで扱える可能性もあるが、新しい高性能車両は、クリーニング及び乾燥が必要となる２以上のセンサーを搭載し始めている。極端な場合、種々のゾーンで別々に、すなわち、３０から４０ものセンサーを一度に、乾燥する必要があると予想され、従来技術の乾燥システムを使用する場合、必要な量の空気を扱うことができない。本開示のシステム（例えば、５００）を使用すれば、種々のゾーンにある複数のセンサーアレイを非常に効率的に乾燥させることができ、システムは、あるゾーンから次のゾーンへ移行しながら、如何なる場合でも、必要な空気量を制限するより小さなチャンクを扱うことが可能になる。これによって、本開示のシステムは、ゾーンアプローチを使用する１２〜４０Ｖのオンボードコンプレッサーを用いて、必要な圧力及び流量で、効率的に（ＬＩＤＡＲシステムを有する場合であっても）動作することができる。好ましくは、このシステムは、構成に関係なく、センサーのブローオフの必要性を満たす十分な圧縮空気を貯蔵できるようなサイズのアキュムレーター及びコンプレッサーを含む。多数のセンサーアレイを有する車両のような極端な応用事例では、乾燥空気を生成するための必要な空気を用意するために、複数の自動車用コンプレッサーが必要になる場合がある。

本開示のシステム（例えば、５００）及び方法は、センサーで追加の空気を巻き込むことによってシステムレベルのパッケージサイズを低減し、それにより、システムから供給要件を低減し、したがって、そのシステム内のあらゆる構成要素のサイズ（例えば、供給管サイズ、コンプレッサーサイズ、及びアキュムレーターサイズ）を低減する。一実施形態において、本開示のノズルアセンブリ５１２は、限定はしないが、任意の適当なプラスチック材料又はポリマー材料を含む任意の適当な材料から、射出成形によって作成することができる。あるいは、ノズルアセンブリ５１２は、限定はしないが、任意の適当なプラスチック材料又はポリマー材料を含む任意の適当な材料から、３Ｄプリンターのような積層造形を使用して印刷されてもよい。照準固定具５１０及びインサート受入れソケット若しくはチャンバ５５０は、任意の金属、金属合金、プラスチック又はポリマーのような任意の適当な材料から形成することができ、成形、鋳造、射出成形、又は３Ｄ印刷によって作成することができる。

視野の検討
多くの既存のカメラは、１２０度〜１７０度の視野角（例えば、放射状の線で示される）を有することを理解されたい。システムの機能に対する主な制約は、カメラの表示視野（例えば、１０、１０Ｂ）に何も侵入しないようにすることである。これにより、制御システム又はユーザーが、センサー表面洗浄乾燥システム５００又はその一部の部分の外観によって邪魔されたり、気を取られたりすることがなくなる。したがって、洗浄乾燥ノズル部材（例えば、５１２、５１４）は、センサーの視野の外側に配置され、かつ、後ろからセンサーの視野に照準を定められなければならない。本開示の例示した種々の実施形態では、ノズル（例えば、５１２、５１４）は、センサーの視野から（例えば、下に）離れた固定位置から、方向付けられ、照準を定められる。図２Ａ〜図６Ｃの実施形態では、システム５００のノズルは、センサー表面５３０の全体又は可能な限り全体が、選択された照準角度でセンサー表面に衝突する洗浄液及び乾燥空気の有効到達範囲に入るような流体及び乾燥空気の分布を生成する。

新しい改善されたアセンブリ、システム、及び方法の好ましい実施形態を説明してきたが、本明細書に記載された教示に鑑みて、他の修正、変形、及び変更が、当業者に示唆されると考えられる。したがって、そのような変形、修正、及び変更もすべて、本発明の範囲内にあると考えられることを理解されたい。

本実施形態は、添付の図面に示され、上記の詳細な説明に記載されているが、外部レンズの洗浄乾燥方法及びアセンブリが、開示した実施形態だけに限定されることなく、本明細書に記載されたシステム及びアセンブリは、多数の再配置、修正、及び置換が可能であるものと考えられる。例示的実施形態は、好ましい実施形態を参照して説明されている。明らかに、前述の詳細な説明を読んで理解したとき、他にも修正や変更が行われるであろう。したがって、本明細書は、添付の特許請求の範囲の思想及び範囲内にあるすべてのそのような変更、修正、及び変形を包含することを意図している。なお、「含む」という語が、詳細な説明と特許請求の範囲の何れかで使用される限り、その語は、特許請求の範囲で遷移語として使用される場合の「含む」という語の解釈と同様に、包括的であることを意図している。

Claims (20)

1. １以上のセンサー表面をクリーニングするためのセンサー表面クリーニングシステムであって、
   少なくとも１つの巻き込み周囲空気流を加速するために使用される第１の供給空気流から、扇形の乾燥空気流を生成するように構成された風乾燥ノズルアセンブリ
   を含み、
   前記扇形の乾燥空気流が、選択された幅及び選択された高さを有するセンサー表面目標領域に照準を定められている、センサー表面クリーニングシステム。
2. 第１の供給洗浄液の流れから、扇形の洗浄液の噴霧を生成するように構成された洗浄ノズルアセンブリをさらに含み、
   前記扇形の洗浄液の噴霧が、前記センサー表面目標領域に照準を定められている、請求項１に記載のセンサー表面クリーニングシステム。
3. 前記扇形の洗浄液の流れは、前記扇形の乾燥空気流と同一の広がりを有する選択された噴霧幅及び高さを有し、前記扇形の洗浄液の噴霧と前記扇形の乾燥空気流との両方が、前記センサー表面目標領域に照準を定められ、かつ、それぞれが前記目標領域の選択された幅及び選択された高さを包含している、請求項２に記載のセンサー表面クリーニングシステム。
4. 前記風乾燥ノズルアセンブリは、ハウジング部材内に配置され、照準固定具に取り付けられた本体を含み、
   前記ハウジング部材は、前記照準固定具に対して回転可能かつ旋回可能である、請求項１〜３の何れか一項に記載のセンサー表面クリーニングシステム。
5. 前記風乾燥ノズルアセンブリは、車両の外側部分に配置されている、請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサー表面クリーニングシステム。
6. エアノズルアセンブリであって、
   通路と連通している入口と、出口オリフィス又はスロートとを含む内部管腔を画定している風乾燥ノズルアセンブリ本体と、
   第１の巻き込み周囲空気流を引き込むように構成された吸気口を含む少なくとも１つの遠位突出部材と
   を含み、
   前記風乾燥ノズルアセンブリは、前記少なくとも１つの吸気口を通る少なくとも第１の巻き込み周囲空気流と結合された前記入口への供給空気流から、扇形の空気流を生成するように構成される、エアノズルアセンブリ。
7. 前記風乾燥ノズルアセンブリ本体は、第１のノズル部材と、第２のノズル部材とを含み、
   前記第１のノズル部材が、前記第２のノズル部材と当接し、前記内部管腔を画定している、請求項６に記載のエアノズルアセンブリ。
8. 前記第１のノズル部材は、前記第２のノズル部材に対して対称である、請求項７に記載のエアノズルアセンブリ。
9. 前記入口、通路、及び出口オリフィスは、共通の中心流動軸に沿って整列されている、請求項６〜８の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
10. 前記第１の巻き込み周囲空気流を引き込むように構成された第１の吸気口を含む第１の遠位突出部材と、
    第２の巻き込み周囲空気流を引き込むように構成された第２の吸気口を含む第２の遠位突出部材と
    をさらに含み、
    前記第１及び第２の巻き込み周囲空気流が、前記出口オリフィス又はスロートからの前記空気流と結合し、前記扇形の空気流を生成するように構成されている、請求項６〜９の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
11. 前記出口オリフィス又はスロートは、開放スロットを有する端部出口であって、前記開放スロットが、前記第１及び第２の遠位突出部材の前記第１及び第２の吸気口からの前記第１及び第２の巻き込み周囲空気流と結合される前記開放スロットからの入口空気流の加速を助ける形状を有する、端部出口を含む、請求項６〜１０の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
12. 前記端部出口は、球形と矩形の少なくとも一方を有する、請求項６〜１１の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
13. 前記第１及び第２の遠位突出部材は、互いにほぼ対称である、請求項６〜１２の何れか一向に記載のエアノズルアセンブリ。
14. 前記出口オリフィス又はスロートは、前記通路から遠位方向に延び、前記通路と整列されている第１のプラットフォーム表面及び第２のプラットフォーム表面を含み、
    前記第１のプラットフォーム表面は、前記第２のプラットフォーム表面から離間され、前記ノズルインサート部材に沿って、共通の中心流動軸に対してほぼ垂直に延びている、請求項６〜１３の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
15. 前記第１のプラットフォーム表面及び前記第２のプラットフォーム表面は、ほぼＶ字形構成を形成し、前記開放スロットと整列されており、
    前記第１及び第２のプラットフォーム表面は、前記第１及び第２の入口ポートから半径方向に離間されている、請求項６〜１４の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
16. 前記第１の吸気口は、前記第２の吸気口に対してほぼ対称な形状の開口部を含み、
    互いにほぼ整列され、かつ、前記開放スロットに隣接して整列されている、請求項６〜１５の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
17. 前記第１及び第２の吸気口は、前記第１及び第２のプラットフォーム表面とそれぞれ遠位方向に整列され、かつ前記第１及び第２のプラットフォーム表面にそれぞれ隣接している、請求項６〜１６の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
18. 前記第１及び第２の吸気口は、前記開放スロットのサイズよりも大きい細長い形状を有する、請求項６〜１７の何れか一項に記載のエアノズルアセンブリ。
19. エアノズルアセンブリを作成する方法であって、
    中心流動軸に沿って通路を画定する通路支持面を有する、ノズルインサート半体を画定する第１のノズル部材を提供し、
    中心流動軸に沿って通路を画定する通路支持面を有する、ノズルインサート半体を画定する第２のノズル部材を提供し、
    各通路が前記流動軸に沿って整列され、画定されるように、前記第１のノズル部材と前記第２のノズル部材とを一つに固定して、前記ノズルアセンブリの通路に透明で障害物のない管腔を提供すること
    を含む方法。
20. 前記第１のノズル部材は、位置決めピン及び位置決めピン受入れソケットを含み、前記第２のノズル部材は、位置決めピン及び位置決めピン受入れソケットを含み、前記第１のノズル部材と前記第２のノズル部材がほぼ対称となるように構成され、
    前記取り付けるステップは、
    前記第１のノズル部材と前記第２のノズル部材とを一つに固定し、各部材の位置決めピンを対向する受入れソケットに押し込み、それによって、各半体の流路のトラフ又は溝が、前記流動軸に沿って画定された相手方の半体のトラフ又は溝と整列され、前記ノズルアセンブリの通路に透明で障害物のない管腔が提供されるようにすること
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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