JP6933308B2 - 光学装置、および光学装置を備える光学ユニット - Google Patents

Description

本発明は、光学装置、および光学装置を備える光学ユニットに関する。

近年、車両の前部や後部に撮像素子などの光学センサを備える光学ユニットを設けて、当該光学ユニットで得た画像を利用して安全装置を制御したり、自動運転制御を行ったりすることが行われている。このような光学ユニットは、車外に設けられることが多いため、外部を覆う透光体（レンズや保護カバー）に雨滴、泥、塵埃等の異物が付着することがある。透光体に異物が付着すると、当該光学ユニットで得た画像に付着した異物が映り込み、鮮明な画像が得られなくなる。

そこで、特許文献１に記載の光学ユニットでは、省スペース化を図りつつ、透光体の表面に付着した水滴など異物を簡単に除去し、透光体への汚れの付着を防止するため透光体の表面に親水コーティングおよび撥水コーティングを施した構成が開示されている。特に、特許文献１に記載の光学ユニットでは、親水コーティングの領域と撥水コーティングの領域とを区分けする少なくとも２本の境界線を有し、その境界線の端部が、透光体の重力の最下点となる交差点近傍で一致させてある。

特開２０１５−１８１０６号公報

しかし、特許文献１に記載の光学ユニットでは、２本の境界線を透光体の最下点となる交差点近傍で一致させてあるので、透光体の表面に付着した水滴を期待するほどスムーズに除去することができない。特に、光学ユニットが透光体を回転させて透光体の表面に付着した水滴を除去する回転機構を有している場合に、透光体を回転させると水滴が透光体の中心から外縁部に流れ、特許文献１で想定される重力の最下点に水滴が必ずしも集まらない。

そこで、本発明の目的は、透光体に付着した異物を簡単に除去することができる光学装置、および光学装置を備える光学ユニットを提供する。

本発明の一形態に係る光学装置は、光学センサの視野方向に配置される透光体と、光学センサの視野内に軸を設け透光体を回転駆動させる駆動部と、を備える光学装置において、透光体の外表面に、第１領域と、第１領域に対して疎水性が高い第２領域とを設け、第２領域は、透光体の回転中心から外れた第１起点より透光体の外縁部の方向に延びる第１境界線と、第１起点より透光体の外縁部の方向に延びる第２境界線とで第１領域と隔てられ、回転中心を含まない側の領域であり、第１境界線と第２境界線との成す角のうち、回転中心を含まない側の角が二直角以下である。

本発明の一形態に係る光学ユニットは、光学センサと、上記に記載の光学装置とを備える。

本発明によれば、第１境界線と第２境界線とで隔てられ、回転中心を含まない側に第１領域に対して疎水性が高い第２領域を設けてあるので、透光体を駆動させることで、透光体に付着した異物を簡単に除去することができる。

本実施の形態１に係る光学ユニットの構成を説明するための概略図である。 本実施の形態１に係る保護カバーに設けた疎水性が異なる領域を示す平面図である。 本実施の形態１に係る保護カバーに設けた別の形状の疎水性が異なる領域を示す平面図である。 本実施の形態１に係る保護カバーに設けたさらに別の形状の疎水性が異なる領域を示す平面図である。 本実施の形態２に係る保護カバーに設けた疎水性が異なる領域を示す平面図である。 本実施の形態２に係る保護カバーに設けた別の形状の疎水性が異なる領域を示す平面図である。 変形例に係る光学ユニットの構成を説明するための概略図である。 別の変形例に係る光学ユニットの構成を説明するための概略図である。

以下に、本実施の形態に係る光学ユニットについて図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

（実施の形態１）
以下に、本実施の形態１に係る光学ユニットについて図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態１に係る光学ユニット１００の構成を説明するための概略図である。光学ユニット１００は、例えば車両の前方、後方などに取り付けられ、物体の形状、色、温度などの情報、物体までの距離などの情報を取得するユニットである。光学ユニット１００には、物体の形状、色、温度などの情報、物体までの距離などの情報を取得するための光学センサ１と、当該光学センサ１を保持し、光学センサ１のセンサ面に光を導く光学部材などを含む光学装置１０とを含んでいる。光学ユニット１００が取り付けられる場所は、車両に限られず、船舶、航空機などの他の装置に取り付けられてもよい。

光学ユニット１００は、車両などに取り付けて屋外で使用する場合、光学センサ１の視野方向に配置され外部を覆う透光体（レンズや保護カバー）に雨滴、泥、塵埃等の異物が付着することがある。そこで、光学装置１０では、透光体に付着した異物を除去するための除去手段を設けている。

具体的に、光学装置１０は、光学センサ１のセンサ面に光を導くレンズ２、光学センサ１およびレンズ２を保持する保持部３、筐体１１、筐体１１の一面に設けられ、レンズ２の外側にある透明の保護カバー（透光体）１２、保護カバー１２を回転させる駆動部１３を含んでいる。駆動部１３は、モータ（図示せず）を含み、当該モータで筐体１１を駆動することで、保持部３に対して保護カバー１２を回転させている。つまり、駆動部１３は、保護カバー１２の回転機構であり、保護カバー１２の表面に付着した異物を遠心作用で除去する除去手段である。なお、光学センサ１およびレンズ２を保持する保持部３は、取付けた車両などに固定されている。

筐体１１は、円筒状で、たとえば金属や合成樹脂からなる。なお、筐体１１は、角柱状などの他の形状であってもよい。筐体１１の一端側に保護カバー１２が設けられ、他端側に駆動部１３が接続されている。

保護カバー１２は、筐体１１の一端から延びるドーム状の形状を有している。本実施の形態では、このドーム状の形状が半球の形状とされている。なお、光学センサ１は、たとえば１７０°の視野角を備える。もっとも、ドーム状の形状は半球状の形状に限定されるものではない。半球に、円筒を連ねた形状や、半球よりも小さい曲面形状などを有していてもよい。保護カバー１２は、平板でもよい。保護カバー１２は、その全体が少なくとも光学センサ１で対象とする波長の光を透過する透光性を有している。そのため、保護カバー１２を透過する光は、可視光か不可視光かは問わない。

本実施の形態では、保護カバー１２がガラスからなる。もっとも、ガラスに限らず、透明なプラスチックスなどの樹脂により構成されていてもよい。あるいは、透光性のセラミックスにより構成されていてもよい。もっとも、用途によっては、強化ガラスを用いることが好ましい。それによって、強度を高めることができる。樹脂の場合、保護カバー１２は、アクリル、シクロオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステルなどが考えられる。さらに、保護カバー１２は、表面に、強度を高めるために、ＤＬＣなどからなるコーティング層が形成されていてもよい。また、後述するように、本実施の形態に係る保護カバー１２では、表面に疎水性が異なる親水膜、撥水膜、親油膜、撥油膜などのコーティング層を形成している。

保護カバー１２は、単なるガラス製のカバーであっても、凹レンズ、凸レンズ、平面レンズなどの光学部品で構成してもよい。保護カバー１２の内側にさらにレンズ２を有している。保護カバー１２と筐体１１との接合方法は、特に問わない。保護カバー１２と筐体１１とを、接着剤、溶着、嵌合、圧入、などで接合してもよい。

保護カバー１２内に、前述した光学センサ１が配置されている。光学センサ１は、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）などのイメージセンサであっても、レーザーを使用するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）などであってもよい。光学センサ１にイメージセンサを用いた場合、光学センサ１は、レンズ２および保護カバー１２を通して外部の被撮像物の撮影を行う。

レンズ２は、保持部３の一端から延びるドーム状の形状を有している。本実施の形態では、このドーム状の形状が半球の形状とされている。なお、レンズ２は、平板でもよい。レンズ２は、その全体が少なくとも光学センサ１で対象とする波長の光を透過する透光性を有している。そのため、レンズ２を透過する光は、可視光か不可視光かは問わない。

レンズ２は、凹レンズ、凸レンズ、平面レンズなどの光学部品で構成されているが、単なるガラス製のカバーであってもよい。レンズ２の内側にさらに光学部品を有していてもよい。レンズ２と保持部３との接合方法は、特に問わない。レンズ２と保持部３とを、接着剤、溶着、嵌合、圧入、などで接合してもよい。

本実施の形態では、レンズ２がガラスからなる。もっとも、ガラスに限らず、透明なプラスチックスなどの樹脂により構成されていてもよい。あるいは、透光性のセラミックスにより構成されていてもよい。さらに、レンズ２は、表面に、強度を高めるために、ＤＬＣなどからなるコーティング層が形成されていてもよく、表面の防汚などを目的に、親水膜、撥水膜、親油膜、撥油膜などのコーティング層を形成してもよい。

保持部３は、円柱状で、たとえば金属や合成樹脂からなる。なお、保持部３は、角柱状などの他の形状であってもよい。保持部３の一端側に光学センサ１およびレンズ２が保持されている。

光学装置１０では、保護カバー１２に付着した異物を除去するための除去手段として、保護カバー１２を回転させる回転機構を採用している。当該回転機構を用いて保護カバー１２に付着した異物を除去する場合、保護カバー１２を回転させると、保護カバー１２の外縁部側の移動距離が長く、中心部側の移動距離が短い。すなわち、保護カバー１２において、中心部側へ負荷される遠心作用は、外縁部側へ負荷される遠心作用よりも小さくなるので、保護カバー１２に付着した水滴は、保護カバーの中心部側から外縁部側へ流れる。

そこで、本実施の形態１に係る光学装置１０では、保護カバー１２を回転させた場合に、保護カバー１２に付着した異物（例えば、水滴）が保護カバーの中心部側から外縁部側へ流れることを利用して、異物を簡単に除去することができるように疎水性の異なる領域を設けている。図２は、本実施の形態１に係る保護カバー１２に設けた疎水性が異なる領域を示す平面図である。図２では、図１に示す保護カバー１２を図中上側から見た平面図である。

保護カバー１２の表面には、図２に示すように、異なる疎水性を有する領域の境界が存在し、その境界線が保護カバー１２の中心点１２ａと異なる位置（起点２０ａ）から内周部１２ｂを経て外縁部の方向に貫いている。かつ、異なる疎水性を有する領域のうち、疎水性の高い領域２０が、保護カバー１２の中心点１２ａを内包していない側の領域である。ここで、保護カバー１２の中心点１２ａは、保護カバー１２の回転中心とほぼ一致している。もちろん、保護カバー１２の回転中心は、光学センサ１の視野内の点であればよい。また、内周部１２ｂは、光学センサ１の視野に対応する保護カバー１２での視野領域である。起点２０ａ（第１起点）は、内周部１２ｂ内にあり、内周部１２ｂの外側に外周部が設けられる。

より具体的に、保護カバー１２の表面には、他の領域３０（第１領域）に対して疎水性が高い領域２０（第２領域）が設けられている。この領域２０は、保護カバー１２の中心点１２ａ（回転中心）から外れた起点２０ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２０ｂ（第１境界線）と、起点２０ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２０ｃ（第２境界線）とで他の領域３０と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。また、保護カバー１２の表面において、保護カバー１２の中心点１２ａから起点２０ａを通過して伸びる線分に対して、一方側に境界線２０ｂが設けられ、他方側に境界線２０ｃが設けられる。さらに、領域２０は、境界線２０ｂと境界線２０ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角が二直角以下である。

図２に示す領域２０では、境界線２０ｂおよび境界線２０ｃは曲線である。そのため、起点２０ａにおける境界線２０ｂと境界線２０ｃとの成す角は、例えば、内周部１２ｂと外周部との境界線と境界線２０ｂとの交点と起点２０ａとを結ぶ第１直線と、内周部１２ｂと外周部との境界線と境界線２０ｂとの交点と起点２０ａとを結ぶ第２直線との成す角と定義することができる。なお、境界線２０ｂと境界線２０ｃとの成す角は、もちろん他の方法、例えば曲線である境界線２０ｂ，２０ｃを直線として近似して成す角を定義してもよい。図２に示す領域２０では、起点２０ａにおける境界線２０ｂと境界線２０ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角は鋭角である。なお、境界線２０ｂおよび境界線２０ｃは、少なくとも内周部１２ｂに形成されていればよい。

領域２０は、保護カバー１２の表面に疎水性の高いコーティング材を塗布することで形成できる。疎水性の高いコーティング材として、大きく分けて、フッ素系と、シリコーン系とがある。フッ素系のコーティング材として、例えば、パーフルオロアルキル基（アルキル基のＨをＦに取り換えたもの）を有する化合物を主成分とするものや、パーフルオロアルキル基を有する化合物を主成分とするものがある。なお、フッ素系のコーティング材の具体例は、例えば特開２０１９−５２１９５号公報などに詳しく記載されている。シリコーン系のコーティング材として、例えば、主鎖部分がケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との直接結合からなる部分を有する材料である。なお、シリコーン系のコーティング材の具体例は、例えば特開２００２−３５６６５１号公報などに詳しく記載されている。

他の領域３０には、コーティング材を塗布しなくてもよいが、領域２０より疎水性の低いコーティング材を塗布してもよい。疎水性の低いコーティング材、つまり親水性の高いコーティング材として、例えば、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、アミノ基（−ＮＨ）に代表される親水性基を有するモノマーかポリマーなどがある。有機物の親水性の高いコーティング材の具体例は、例えば特開２０１９−４４０１０号公報などに詳しく記載されている。また、親水性の高いコーティング材は、有機物に限定されず、無機物でもよい。エッチング処理、プラズマ処理等を用いて無機物のコーティング材を保護カバー１２の表面にコーティングすることで、保護カバー１２の表面に親水性の高い領域を形成してもよい。さらに、保護カバー１２の表面をオゾン処理して親水性の高い領域を形成しても、酸化チタンなどの光触媒のコーティングを行い親水性の高い領域を形成してもよい。

逆に、他の領域３０に、疎水性の低いコーティング材を塗布して、領域２０には、コーティング材を塗布せずに、領域２０が他の領域３０に対して疎水性の高い領域としてもよい。

領域２０のような疎水性が異なる領域を保護カバー１２の表面に設けることで、水滴に対して親水性が高い領域側から疎水性の高い領域側へ流そうとする外力（例えば、遠心力、風力））が加わると、その境界線のわずかに親水性が高い領域側で水滴が蓄積され、成長するという効果が生じる。当該効果により、保護カバー１２の表面に付着した水滴を簡単に除去することができる。

具体的に、図２に示す保護カバー１２では、水滴が付着した場合、保護カバー１２の回転による遠心作用で付着した水滴は中心部から外縁部に徐々に移動する。遠心作用により保護カバー１２の表面を移動する水滴は、境界線２０ｂ、２０ｃに近づくと、疎水性の高い領域２０に侵入することなく、当該領域２０の手前の親水性の高い領域で蓄積され、大きく成長することになる。大きく成長した水滴は、水滴の径が大きいので、（水滴と保護カバー１２との接触面積）／（水滴の体積）の値が、小さな水滴に比べ小さくなり、表面張力も小さくなる。表面張力により、領域２０の手前の親水性の高い領域で蓄積されていた水滴は、大きくなると表面張力が小さくなることで保護カバー１２の表面を転がり易くなり、容易に保護カバー１２の外に流れ出すことになる。

つまり、保護カバー１２の表面に、図２に示す疎水性の高い領域２０を設けた場合、疎水性の高い領域２０と親水性の高い領域との間に境界線２０ｂ、２０ｃが形成される。境界線２０ｂ、２０ｃは、保護カバー１２の中心に対して放射方向（回転方向に対して径方向）に延びる線分に対して角度を持って設けられている。すなわち、境界線２０ｂ、２０ｃは、保護カバー１２の中心に対して放射方向に延びる線分に対して並行ではない。そのため、水滴は、単に境界線２０ｂ、２０ｃに沿って流れるのではなく、境界線２０ｂ、２０ｃの部分で蓄積される。

さらに、境界線２０ｂの端部が、保護カバー１２での視野領域（内周部１２ｂ）の外側まで延び、境界線２０ｃの端部が、線分に対して境界線２０ｂの端部と反対側の保護カバー１２での視野領域（内周部１２ｂ）の外側まで延びている。そのため、境界線２０ｂ、２０ｃの部分で蓄積された水滴を、保護カバー１２での視野領域（内周部１２ｂ）の外に流すことができる。

図２に示す疎水性の高い領域２０では、起点２０ａから保護カバー１２の外縁部まで延びる境界線２０ｂ、２０ｃが領域２０の内側に凹となっている曲線である。しかし、これに限定されず、境界線が疎水性の高い領域の外側に凸となっている曲線であってもよい。図３は、本実施の形態１に係る保護カバーに設けた別の形状の疎水性が異なる領域を示す平面図である。図３に示す疎水性の高い領域２１では、起点２１ａから保護カバー１２の外縁部まで延びる境界線２１ｂ、２１ｃが領域２１の外側に凸となっている曲線である。

図３に示す領域２１は、他の領域３０との境界線が曲線からなり、その曲線が保護カバー１２の内周部１２ｂから外周部へと貫いており、保護カバー１２を正面視したとき、内周部１２ｂの内側において凸となる単一の曲線を持ち、凸となる側の領域であると記述できる。凸となる側の領域２１は、他の領域３０に比べて疎水性が高く、かつ保護カバー１２の中心点１２ａを内包しない。保護カバー１２が回転しているとき、水滴は、保護カバー１２の中心から径方向に動くが、同時に保護カバー１２の表面との摩擦により保護カバー１２の接線方向にも動く。したがって、領域２１と他の領域３０との境界線が曲線であれば、接線方向に動く水滴を、直線の境界よりも効率的に蓄積することができる。

また、図２に示す疎水性の高い領域２０では、起点２０ａから保護カバー１２の外縁部まで延びる境界線２０ｂ、２０ｃが曲線である。しかし、これに限定されず、境界線が直線であってもよい。図４は、本実施の形態１に係る保護カバーに設けたさらに別の形状の疎水性が異なる領域を示す平面図である。図４（ａ）に示す疎水性の高い領域２２では、起点２２ａから保護カバー１２の外縁部まで延びる境界線２２ｂ、２２ｃが直線である。領域２２は、起点２２ａにおける境界線２２ｂと境界線２２ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角は鋭角である。なお、図２に示す領域２０でも、起点２０ａにおける境界線２０ｂと境界線２０ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角は鋭角である。

図４（ａ）に示す領域２２は、境界線２２ｂ、２２ｃが二本の直線からなり、当該直線が内周部１２ｂ内の同じ場所に起点２２ａを有しており、二本の直線の成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角は１８０°以下であると記述できる。二本の直線で形成される領域２２は、疎水性が高い領域であり、保護カバー１２の中心を内包しない。領域２２は、境界線２２ｂ、２２ｃが中心点１２ａから起点２１ａを通過して伸びる線分に対して鋭角にそれぞれ設けられているので、より円滑に水滴を外縁部に流し易くなる。

起点における二つの境界線の成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角は鋭角に限定されない。図３に示す領域２１は、起点２１ａにおける境界線２１ｂと境界線２１ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角は鈍角である。また、図４（ｂ）に示す疎水性の高い領域２３では、起点２３ａから保護カバー１２の外縁部まで延びる境界線２３ｂ、２３ｃが直線である。領域２３は、起点２３ａにおける境界線２３ｂと境界線２３ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角は二直角である。

図４（ｂ）に示す領域２３は、境界線２３ｂ、２３ｃが直線からなり、その直線が保護カバー１２の内周部１２ｂおよび外周部を貫いていると記述できる。水滴を蓄積する領域は、光学センサ１の視界を邪魔しないよう、小さい方が望ましい。

以上のように、本実施の形態１に係る光学装置１０では、光学センサ１の視野方向に配置される保護カバー１２と、光学センサ１の視野の中心を軸として保護カバー１２を回転駆動させる駆動部１３と、を備える。保護カバー１２の外表面に、他の領域３０（第１領域）に対して疎水性が高い領域２０（第２領域）を設けている。領域２０は、保護カバー１２の中心点１２ａ（回転中心）から外れた起点２０ａ（第１起点）より保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２０ｂ（第１境界線）と、起点２０ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２０ｃ（第２境界線）とで他の領域３０と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。境界線２０ｂと境界線２０ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角が二直角以下である。

そのため、本実施の形態１に係る光学装置１０は、境界線２０ｂと境界線２０ｃとで隔てられ、中心点１２ａを含まない側に他の領域３０に対して疎水性が高い領域２０を設けてあるので、保護カバー１２を駆動させることで、保護カバー１２に付着した異物を簡単に除去することができる。

光学装置は、境界線２０ｂ，２１ｂおよび境界線２０ｃ，２１ｃのように曲線部を含む。なお、境界線２０ｂ，２１ｂおよび境界線２０ｃ，２１ｃのように全ての部分で曲線である場合に限定されず、一部に曲線部を含む境界線でもよい。光学装置は、境界線２２ｂ，２３ｂおよび境界線２３ｃ，２３ｃのように直線でもよい。光学装置は、起点２０ａ，２２ａにおける境界線２０ｂ，２２ｂと境界線２０ｃ，２２ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角のように鋭角でもよい。光学装置は、起点２１ａにおける境界線２１ｂと境界線２１ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角のように鈍角でもよい。起点２３ａにおける境界線２３ｂと境界線２３ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角のように二直角でもよい。

光学ユニット１００は、光学センサ１と、上記に記載の光学装置１０とを備える。これにより、光学ユニット１００は、保護カバー１２に領域２０を設けてあるので、保護カバー１２を駆動させることで、保護カバー１２に付着した異物を簡単に除去することができる。

保護カバー１２は、光学センサ１の視野に対応する内周部１２ｂと、内周部１２ｂの外側に設けられる外周部とを含む。中心点１２ａと内周部１２ｂの間に起点２０ａが位置していることにより、内周部１２ｂに疎水性が高い領域２０の一部が設けられるため、内周部１２ｂの水滴を、保護カバー１２での視野領域（内周部１２ｂ）の外（外周部）に流すことができる。

（実施の形態２）
実施の形態１に係る光学装置では、他の領域３０（第１領域）に対して疎水性が高い領域２０（第２領域）を保護カバー１２に設ける構成を説明した。本実施の形態に係る光学装置では、さらに別の領域（第３領域）を保護カバー１２に設ける構成について説明する。

図５は、本実施の形態２に係る保護カバーに設けた疎水性が異なる領域を示す平面図である。なお、本実施の形態２に係る光学ユニットは、図１に示した光学ユニット１００において保護カバーに設ける疎水性が異なる領域以外は同じ構成であり、同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は繰り返さない。また、本実施の形態２に係る光学装置は、図１に示した光学装置１０において保護カバーに設ける疎水性が異なる領域以外は同じ構成であり、同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は繰り返さない。

図５（ａ）では、保護カバー１２の外表面に、図４（ｂ）に示した疎水性の高い領域２３に対して疎水性が低い領域２４（第３領域）をさらに設けている。領域２４は、領域２３内（領域２３との境界を含む）に設けた起点２４ａ（第２起点）より保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２４ｂ（第３境界線）と、起点２４ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２４ｃ（第４境界線）とで領域２３と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。境界線２３ｂおよび境界線２３ｃは、境界線２４ｂおよび境界線２４ｃと平行である。

領域２４は、領域２３に対して疎水性が低ければよく、他の領域３０と同じ疎水性を有していてもよい。つまり、保護カバー１２は、領域２３のみ疎水性の高い材料でコーティングしてもよく、他の領域３０および領域２４に親水性の高い材料でコーティングしてもよい。また、領域２４は、領域２３に対して疎水性が低ければ、他の領域３０と異なる疎水性を有していてもよい。例えば、他の領域３０、領域２４、領域２３の順で疎水性が高くなるように、それぞれの領域をコーティングしてもよい。

図５（ａ）に示す領域２３は、他の領域３０および領域２４の境界線が二本の直線からなり、それら直線が平行関係にあるとも記述できる。領域２３の幅は、光学センサ１の視界を確保するため、なるべく狭くした方が望ましいが、狭すぎると水滴が当該領域２３を横切ってしまうため、ある程度の幅が必要となる。また、領域２３は、領域２３と他の領域３０との境界に対して外側に、疎水性が異なる領域２４との境界を有するとも記載できる。つまり、領域２４は、領域２３の内側に疎水性の高い材料でコーティングしていない領域である。

疎水性の高い領域の内側に疎水性の低い領域を設ける構成は、図５（ａ）だけではなく、図５（ｂ）のように、図３に示した疎水性の高い領域２１に対して疎水性が低い領域２５（第３領域）をさらに設けてもよい。領域２５は、領域２１内に設けた起点２５ａ（第２起点）より保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２５ｂ（第３境界線）と、起点２５ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２５ｃ（第４境界線）とで領域２１と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。境界線２１ｂおよび境界線２１ｃは、境界線２５ｂおよび境界線２５ｃと平行である。

領域２５は、領域２１に対して疎水性が低ければよく、他の領域３０と同じ疎水性を有していてもよい。つまり、保護カバー１２は、領域２１のみ疎水性の高い材料でコーティングしてもよく、他の領域３０および領域２５に親水性の高い材料でコーティングしてもよい。また、領域２５は、領域２１に対して疎水性が低ければ、他の領域３０と異なる疎水性を有していてもよい。例えば、他の領域３０、領域２５、領域２１の順で疎水性が高くなるように、それぞれの領域をコーティングしてもよい。

図５（ａ）では、境界線２３ｂおよび境界線２３ｃが、境界線２４ｂおよび境界線２４ｃと平行で、図５（ｂ）では、境界線２１ｂおよび境界線２１ｃが、境界線２５ｂおよび境界線２５ｃと平行であると説明した。しかし、第１領域と第２領域との境界線と、第２領域と第３領域との境界線とは、平行である必要はなく、交差していてもよい。図６は、本実施の形態２に係る保護カバーに設けた別の形状の疎水性が異なる領域を示す平面図である。

図６（ａ）では、保護カバー１２の表面に、他の領域３０（第１領域）に対して疎水性が高い領域２６Ａ，２６Ｂ（第２領域）が設けられている。この領域２６Ａ，２６Ｂは、保護カバー１２の中心点１２ａ（回転中心）から外れた起点２６ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２６ｂ（第１境界線）と、起点２６ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２６ｃ（第２境界線）とで他の領域３０と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。なお、境界線２６ｂと境界線２６ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角が二直角以下である必要はなく、境界線２６ｂと境界線２６ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角が四直角未満であればよい。

さらに、図６（ａ）では、疎水性の高い領域２６Ａ，２６Ｂに対して疎水性が低い領域２７（第３領域）をさらに設けている。領域２７は、領域２６Ａ，２６Ｂと同じ起点２６ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２７ｂ（第３境界線）と、起点２６ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２７ｃ（第４境界線）とで領域２６Ａ，２６Ｂと隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。

なお、領域２７の起点（第２起点）は、領域２６Ａ，２６Ｂの起点２６ａ（第１起点）と一致している。そのため、境界線２６ｂおよび境界線２６ｃが、境界線２７ｂおよび境界線２７ｃと平行でなく、交差している。特に、図６（ａ）では、境界線２７ｂ（第３境界線）は、境界線２６ｂ（第１境界線）を延長した線上にあり、境界線２７ｃ（第４境界線）は、境界線２６ｃ（第２境界線）を延長した線上にある。

また、領域２６Ａは、境界線２６ｃと境界線２７ｂと隔てられた領域、領域２６Ｂは、境界線２６ｂと境界線２７ｃと隔てられた領域と記述することもできる。さらに、保護カバー１２の外表面に、図４（ｂ）に示した疎水性の高い領域２３を２つ設け、その２つの領域が互いに一部の領域が重なり合うように配置していると記述することもできる。なお、２つの領域のうち互いに一部の領域が重なり合う領域を領域２７とし、重ならない領域をそれぞれ領域２６Ａ，２６Ｂとしている。

領域２７は、領域２６Ａ，２６Ｂに対して疎水性が低ければよく、他の領域３０と同じ疎水性を有していてもよい。つまり、保護カバー１２は、領域２６Ａ，２６Ｂのみ疎水性の高い材料でコーティングしてもよく、他の領域３０および領域２７に親水性の高い材料でコーティングしてもよい。また、領域２７は、領域２６Ａ，２６Ｂに対して疎水性が低ければ、他の領域３０と異なる疎水性を有していてもよい。例えば、他の領域３０、領域２７、領域２６Ａ，２６Ｂの順で疎水性が高くなるように、それぞれの領域をコーティングしてもよい。

また、図６（ａ）では、領域２３Ａの境界線２６ｃと領域２３Ｂの境界線２６ｂとが起点２６ａで交差しており、当該起点２６ａ（交差点）と保護カバー１２の中心点１２ａとを通る直線上の領域は、親水性が高くなっている。二本の平行関係にない直線により境界線２６ｂ，２６ｃを構成した場合、水滴の収集可能な領域が広がり、効率のより良い水滴除去を行うことができる。しかし、この場合、起点２６ａから保護カバー１２の外縁部へ向かう領域２７は、領域２６Ａ，２６Ｂより親水性が高い領域とする必要がある。つまり、起点２６ａに集まった水滴は、当該起点２６ａを跨いだ後、保護カバー１２の外縁部へ移動させる必要があるためである。

他の領域３０との境界線は直線に限られず、曲線であってもよい。図６（ｂ）では、保護カバー１２の表面に、他の領域３０（第１領域）に対して疎水性が高い領域２８Ａ，２８Ｂ（第２領域）が設けられている。この領域２８Ａ，２８Ｂは、保護カバー１２の中心点１２ａ（回転中心）から外れた起点２８ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる曲線の境界線２８ｂ（第１境界線）と、起点２８ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる曲線の境界線２８ｃ（第２境界線）とで他の領域３０と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。なお、境界線２８ｂと境界線２８ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角が二直角以下である必要はなく、境界線２８ｂと境界線２８ｃとの成す角のうち、中心点１２ａを含まない側の角が四直角未満であればよい。

さらに、図６（ｂ）では、疎水性の高い領域２８Ａ，２８Ｂに対して疎水性が低い領域２９（第３領域）をさらに設けている。領域２９は、領域２８Ａ，２８Ｂと同じ起点２８ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる曲線の境界線２９ｂ（第３境界線）と、起点２８ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる曲線の境界線２９ｃ（第４境界線）とで領域２８Ａ，２８Ｂと隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。

なお、領域２９の起点（第２起点）は、領域２８Ａ，２８Ｂの起点２８ａ（第１起点）と一致している。そのため、境界線２８ｂおよび境界線２８ｃが、境界線２９ｂおよび境界線２９ｃと平行でなく、交差している。特に、図６（ｂ）では、境界線２９ｂ（第３境界線）は、境界線２８ｂ（第１境界線）を延長した線上にあり、境界線２９ｃ（第４境界線）は、境界線２９ｃ（第２境界線）を延長した線上にある。

また、領域２８Ａは、境界線２８ｃと境界線２９ｂと隔てられた領域、領域２８Ｂは、境界線２８ｂと境界線２９ｃと隔てられた領域と記述することもできる。さらに、保護カバー１２の外表面に、図２に示した疎水性の高い領域２１を２つ設け、その２つの領域が互いに一部の領域が重なり合うように配置していると記述することもできる。なお、２つの領域のうち互いに一部の領域が重なり合う領域を領域２９とし、重ならない領域をそれぞれ領域２８Ａ，２８Ｂとしている。

領域２９は、領域２８Ａ，２８Ｂに対して疎水性が低ければよく、他の領域３０と同じ疎水性を有していてもよい。つまり、保護カバー１２は、領域２８Ａ，２８Ｂのみ疎水性の高い材料でコーティングしてもよく、他の領域３０および領域２９に親水性の高い材料でコーティングしてもよい。また、領域２９は、領域２８Ａ，２８Ｂに対して疎水性が低ければ、他の領域３０と異なる疎水性を有していてもよい。例えば、他の領域３０、領域２９、領域２８Ａ，２８Ｂの順で疎水性が高くなるように、それぞれの領域をコーティングしてもよい。

以上のように、本実施の形態２に係る光学装置では、光学センサ１の視野方向に配置される保護カバー１２と、光学センサ１の視野の中心を軸として保護カバー１２を回転駆動させる駆動部１３と、を備える。保護カバー１２の外表面に、他の領域３０（第１領域）に対して疎水性が高い領域２３，２１（第２領域）と、領域２３，２１に対して疎水性が低い領域２４，２５（第３領域）とを設けている。領域２３，２１は、保護カバー１２の中心点１２ａ（回転中心）から外れた起点２３ａ，２１ａ（第１起点）より保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２３ｂ，２１ｂ（第１境界線）と、起点２３ａ，２１ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２３ｃ，２１ｃ（第２境界線）とで他の領域３０と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。領域２４，２５は、領域２３，２１内に設けた起点２４ａ，２５ａ（第２起点）より保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２４ｂ，２５ｂ（第３境界線）と、起点２４ａ，２５ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２４ｃ，２５ｃ（第４境界線）とで領域２３，２１と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。なお、境界線２３ｂ，２３ｃ，２１ｂ，２１ｃは、境界線２４ｂ，２４ｃ，２５ｂ，２５ｃと平行である。

そのため、本実施の形態２に係る光学装置は、境界線２４ｂ，２４ｃ，２５ｂ，２５ｃで隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域２４，２５を設けてあるので、保護カバー１２を駆動させることで、保護カバー１２に付着した異物を簡単に除去することができる。

また、保護カバー１２の外表面に、他の領域３０（第１領域）に対して疎水性が高い領域２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ（第２領域）と、領域２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂに対して疎水性が低い領域２７，２９（第３領域）とを設けている。領域２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂは、保護カバー１２の中心点１２ａ（回転中心）から外れた起点２６ａ，２８ａ（第１起点）より保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２６ｂ，２８ｂ（第１境界線）と、起点２６ａ，２８ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２６ｃ，２８ｃ（第２境界線）とで他の領域３０と隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。領域２７，２９は、起点２６ａ，２８ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２７ｂ，２９ｂ（第３境界線）と、起点２６ａ，２８ａより保護カバー１２の外縁部の方向に延びる境界線２７ｃ，２９ｃ（第４境界線）とで領域２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂと隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域である。なお、領域２７，２９の第２起点は、起点２６ａ，２８ａと一致している。境界線２７ｂ，２９ｂは、境界線２６ｂ，２８ｂを延長した線上にあり、境界線２７ｃ，２９ｃは、境界線２６ｃ，２８ｃを延長した線上にある。もちろん、本実施の形態２に係る光学装置では、領域２７，２９の第２起点は、起点２６ａ，２８ａと一致していない構成でもよい。また、本実施の形態２に係る光学装置では、境界線２７ｂ，２９ｂは、境界線２６ｂ，２８ｂを延長した線上になく、境界線２７ｃ，２９ｃは、境界線２６ｃ，２８ｃを延長した線上にない構成でもよい。

そのため、本実施の形態２に係る光学装置は、境界線２７ｂ，２７ｃ，２９ｂ，２９ｃとで隔てられ、中心点１２ａを含まない側の領域２７，２９を設けてあるので、保護カバー１２を駆動させることで、保護カバー１２に付着した異物を簡単に除去することができる。

前述の例では、２つの疎水性の高い領域を保護カバー１２に設け、その２つの領域が互いに一部の領域が重なり合うように配置していると説明したが、３つ以上の複数の疎水性の高い領域を保護カバー１２に設け、その３つ以上の領域が互いに一部の領域が重なり合うように配置してもよい。

（その他の変形例）
前述の実施の形態に係る光学装置では、保護カバー１２がドーム状の形状であると説明したが、板状の形状であってもよい。図７は、変形例に係る光学ユニット１００ａの構成を説明するための概略図である。光学ユニット１００ａには、物体の形状、色、温度などの情報、物体までの距離などの情報を取得するための光学センサ１と、当該光学センサ１を保持し、光学センサ１のセンサ面に光を導く光学部材などを含む光学装置１０ａとを含んでいる。光学装置１０ａは、筐体１１、筐体１１の一面に設けられた板状の透明な保護カバー１２０、保護カバー１２０を回転させる駆動部１３を含んでいる。光学ユニット１００ａおよび光学装置１０ａは、図１に示した光学ユニット１００および光学装置１０において保護カバー１２０の形状が異なる以外は同じ構成であり、同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は繰り返さない。

前述の実施の形態に係る光学装置では、保護カバーに付着した異物を除去するための除去手段として保護カバーを回転する回転機構について説明したが、これに限られない。除去手段として、例えば、保護カバーを振動する振動体を設けてもよい。図８は、別の変形例に係る光学ユニットの構成を説明するための概略図である。図８（ａ）では、保護カバー１２（透光体）を回転させる回転機構と、保護カバー１２を振動させる振動体とを組み合わせている。なお、図８（ａ）に示す光学ユニット１００ｂおよび光学装置１０ｂは、図１に示した光学ユニット１００および光学装置１０において保護カバーを駆動する構成が異なる以外は同じ構成であり、同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は繰り返さない。

光学装置１０ｂは、光学センサ１のセンサ面に光を導くレンズ２、光学センサ１およびレンズ２を保持する保持部３、筐体１１、筐体１１の一面に設けられ、レンズ２の外側にある透明の保護カバー（透光体）１２、保護カバー１２を回転させる駆動部１３、筐体１１を振動させる振動体１４を含んでいる。駆動部１３は、モータ（図示せず）を含み、当該モータで筐体１１を駆動することで、保持部３に対して保護カバー１２を回転させ、振動体１４に駆動信号を供給して保護カバー１２を振動させている。

振動体１４は、例えば、円筒状の形状で、圧電振動子である。圧電振動子は、例えば、厚み方向において分極することで振動する。圧電振動子は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスからなる。もっとも、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３などの他の圧電セラミックスが用いられてもよい。さらにＬｉＴａＯ_３などの圧電単結晶が用いられてもよい。

図８（ｂ）では、平板の保護カバー１２０を振動させるための構成が図示されており、固定部１５に固定された保護カバー１２０の一方の面に振動体１４を設けることで、保護カバー１２０を振動させている。

前述の実施の形態に係る保護カバー１２に設けた疎水性の高い領域の構成は、保護カバー１２（透光体）を回転させる回転機構との組み合わせに限定されず、保護カバー１２の表面に付着した異物（例えば、水滴）を移動させることができる駆動部（例えば、振動体）と組み合わせることができる。

前述の実施の形態に係る光学ユニットは、カメラ、ＬｉＤＡＲ，Ｒａｄｅｒなどを含んでもよい。

前述の実施の形態に係る光学ユニットは、車両に設けられる光学ユニットに限定されず、光学センサの視野に配置される保護カバー１２を洗浄する必要がある用途の光学ユニットに対しても同様に適用することができる。

前述の実施の形態に係る保護カバー１２に設けた疎水性の高い領域の複数の例は、任意組み合わせることができる。複数の例を組み合わせることによって、保護カバー１２の表面に付着した水滴を除去する能力がさらに向上する。

除去手段として、保護カバー１２を回転させる回転機構に加えて、吐出装置で洗浄体（洗浄液、空気など）を吐出して異物を除去する機構を組み合わせてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 光学センサ、２ レンズ、３ 保持部、１０，１０ａ，１０ｂ 光学装置、１１ 筐体、１２，１２０ 保護カバー、１３ 駆動部、１４ 振動体、１５ 固定部、１００，１００ａ，１００ｂ 光学ユニット。

Claims (11)

1. 光学センサの視野方向に配置される透光体と、
   前記光学センサの視野内に軸を設け前記透光体を回転駆動させる駆動部と、を備える光学装置において、
   前記透光体の外表面に、第１領域と、前記第１領域に対して疎水性が高い第２領域とを設け、
   前記第２領域は、
   前記透光体の回転中心から外れた第１起点より前記透光体の外縁部の方向に延びる第１境界線と、前記第１起点より前記透光体の外縁部の方向に延びる第２境界線とで前記第１領域と隔てられ、前記回転中心を含まない側の領域であり、
   前記第１境界線と前記第２境界線との成す角のうち、前記回転中心を含まない側の角が二直角以下である、光学装置。
2. 前記第１境界線および前記第２境界線は曲線部を含む、請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第１境界線および前記第２境界線は直線である、請求項１に記載の光学装置。
4. 前記第１起点における前記第１境界線と前記第２境界線との成す角のうち、前記回転中心を含まない側の角は鋭角である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記第１起点における前記第１境界線と前記第２境界線との成す角のうち、前記回転中心を含まない側の角は鈍角または二直角である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 光学センサの視野方向に配置される透光体と、
   前記光学センサの視野内に軸を設け前記透光体を回転駆動させる駆動部と、を備える光学装置において、
   前記透光体の外表面に、第１領域と、前記第１領域に対して疎水性が高い第２領域と、前記第２領域に対して疎水性が低い第３領域とを設け、
   前記第２領域は、
   前記透光体の回転中心から外れた第１起点より前記透光体の外縁部の方向に延びる第１境界線と、前記第１起点より前記透光体の外縁部の方向に延びる第２境界線とで前記第１領域と隔てられ、前記回転中心を含まない側の領域であり、
   前記第３領域は、
   前記第２領域内に設けた第２起点より前記透光体の外縁部の方向に延びる第３境界線と、前記第２起点より前記透光体の外縁部の方向に延びる第４境界線とで前記第２領域と隔てられ、前記回転中心を含まない側の領域である、光学装置。
7. 前記第１境界線および前記第２境界線は、前記第３境界線および前記第４境界線と平行である、請求項６に記載の光学装置。
8. 前記第２起点は、前記第１起点と一致する、請求項６に記載の光学装置。
9. 前記第３境界線は、前記第１境界線を延長した線上にあり、
   前記第４境界線は、前記第２境界線を延長した線上にある、請求項６または請求項８に記載の光学装置。
10. 前記透光体は、前記光学センサの視野に対応する内周部と、前記内周部の外側に設けられる外周部とを含み、
    前記第２領域は、少なくとも前記内周部の一部に設けられる、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の光学装置。
11. 光学センサと、
    請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の光学装置とを備える、光学ユニット。

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