特許 6645984 画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6645984

(24)【登録日】2020年1月14日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   B60S 1/60 20060101AFI20200203BHJP

   B05B 1/10 20060101ALI20200203BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20200203BHJP

   B60S 1/46 20060101ALI20200203BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   B60S1/60 Z

   B05B1/10

   B08B3/02 F

   B60S1/46 Z

   H04N5/225 430

【請求項の数】13

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2016-562018(P2016-562018)

(86)(22)【出願日】2015年4月16日

(65)【公表番号】特表2017-520443(P2017-520443A)

(43)【公表日】2017年7月27日

(86)【国際出願番号】US2015026204

(87)【国際公開番号】WO2015161097

(87)【国際公開日】20151022

【審査請求日】2016年12月6日

【審判番号】不服2018-12993(P2018-12993/J1)

【審判請求日】2018年9月28日

(31)【優先権主張番号】61/980,407

(32)【優先日】2014年4月16日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516300944

【氏名又は名称】ディエルエイチ・ボウルズ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ｄｌｈＢＯＷＬＥＳ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(72)【発明者】

【氏名】チュンリン・ジャオ

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・フン

【合議体】

【審判長】 中川 真一

【審判官】 出口 昌哉

【審判官】 岡▲さき▼ 潤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−６０４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３３７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００６０５８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００９１２４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第５５４６６３０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第７９６５３３６（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B60S 1/00 - 1/68

B60J 10/00

B60R 13/06

H04N 5/222- 5/257

B05B 1/00 - 3/18

B05B 7/00 - 9/08

B08B 3/02

H04N 7/18

CPC

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の外面で使用するよう構成されている画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ１００であって、
外部面を持つ平面ベゼル１０６を含み、
前記平面ベゼルが、第一の外部画像感知面１０２を持つ第一の画像センサ及び第二の外部画像感知面１０４を持つ第二の画像センサを含み、
前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４が、前記平面ベゼルの外部面にサポートされており、
１つのノズルアセンブリ１１０が、前記平面ベゼルの外部面に搭載されるか、もしくは前記平面ベゼルの外部面上で前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４の片側にモールド成形されるかのいずれかであり、
前記ノズルアセンブリ１１０には、制御された流体スプレー１２２をスプレー軸１１２に沿って前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４全体に向けた出口オリフィスを有する少なくとも１つの流体出口ノズルを持つ突き出たスプレーヘッド１２０が組み込まれ、
前記ノズルアセンブリ１１０は、その出口オリフィスが一定の高さだけ前記第一の外部画像感知面１０２より上に向けて照準を合わせて構成され、前記流体スプレー１２２が前記出口オリフィスから前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４の洗浄効果を向上させる流体効果を前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４で生むように選択された角度で前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４にぶつかるように前記スプレー軸に沿って排出されるように前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４から距離を置かれて構成されており、
前記ノズルアセンブリのスプレーヘッドが、前記ノズルアセンブリの出口オリフィスから液滴の首振りスプレーを発生させるための第一の流体オシレータを含み、
前記出口オリフィス及び前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４が共通のスプレー軸に沿って一直線上に並び、さらに前記出口オリフィスからの流体は前記出口オリフィスに最も近い前記第一の外部画像感知面１０２をかすめて、前記出口オリフィスから最も遠い前記第二の外部画像感知面１０４にぶつかる、画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項2】

前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４の形状及び間隔が前記出口オリフィスからの流体スプレーと協力して前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４の清掃を向上するため、前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４にて流体効果を生み出すように選択されている、請求項１に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項3】

前記流体スプレーが前記第一の外部画像感知面１０２を洗浄している間扇形を維持し、そして引き続き前記第二の外部画像感知面１０４に当たり、前記第二の外部画像感知面１０４にまとわりつき前記第二の外部画像感知面１０４の周辺を流れる、請求項２に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項4】

前記ノズルアセンブリが「厚い」スプレーを生み出すように構成され、スプレー厚みはスプレー軸に沿って並んだ前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４の最良の清掃を達成するために調整されている、請求項１に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項5】

前記第一の流体オシレータが、出口オリフィスから遠方に出る流体の液滴の排出流を生み出すように構成された入口もしくは流体供給口を持つ相互反応チャンバを含む、請求項１に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項6】

前記第一の流体オシレータが、入口１７８と出口オリフィス１７４を連結する流路チャンネルの中に、前記流体のフィルタポスト１８６と、圧縮された流入流体の動きを加速するように構成された一対のパワーノズル１７６と、流体液滴の首振りスプレーを作るために移動するボルテックスを発生させる相互反応チャンバ１７２を含む、請求項５に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項7】

前記第一の流体オシレータの流体流路から内側に伸びる少なくとも一つの突起物を含み、前記突起物が前記突起物の下流域で流れの分断を引き起こすように構成されている、請求項６に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項8】

前記第一の流体オシレータが、浅い角度で前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４にぶつかる高速流体液滴の首振りスプレーを発生させるように構成され、前記首振りスプレーが前記画像センサの視界全体を洗浄し、ゴミ及び障害物を対物レンズ面から取り除く、請求項１に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項9】

前記平面ベゼルの外部面が実質的にスプレー軸と平行で、一体化されたハウジングベゼル及び透明な対物レンズカバー面を形成し、前記ノズル流体出口は洗浄液を対物レンズカバー面及び同時に前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４に沿って狭く浅い角度でスプレーするように照準を合わせ、前記スプレーは前記第一及び第二の画像センサの視界にわたって、前記第一の外部画像感知面１０２及び前記第二の外部画像感知面１０４に対して１°から２０°の範囲から選択される照準角度にそって照準をあわせている、請求項１に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項10】

前記照準角度が約１°である、請求項９に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項11】

車両の外面で使用するよう構成されている画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ３００であって、
ハウジングから突き出た実質的に平坦な外部面３０６とフランジ壁３０６Ｆを持つ平面ベゼルを含む前記ハウジング３０８を含み、
前記平面ベゼルが、第一の外部画像感知面３０２を持つ第一の画像センサ及び第二の外部画像感知面３０４を持つ第二の画像センサを含み、前記第一の外部画像感知面３０２及び前記第二の外部画像感知面３０４が、前記ベゼルの実質的に平坦な外部面３０６にサポートされており、
１つのノズルアセンブリ３１０が、前記フランジ壁３０６Ｆの外部面に搭載されるか、もしくは前記フランジ壁３０６Ｆの外部面上で前記第一の外部画像感知面３０２及び前記第二の外部画像感知面３０４の片側にモールド成形されるかのいずれかであり、
前記ノズルアセンブリ３１０には、第一及び第二の制御された流体スプレー３２２Ｌ、３２２Ｒを第一及び第二の対応するスプレー軸３１２Ｌ、３１２Ｒに沿った第一及び第二の出口オリフィスを持つ第一及び第二の流体出口ノズルを持つスプレーヘッド３２０が組み込まれ、
前記ノズルアセンブリのスプレーヘッド３２０が、前記ノズルアセンブリの第一の出口オリフィスから液滴の首振りスプレーを発生させるための第一の流体オシレータ（例えば１７０）を含み、前記第一の出口オリフィス及び前記第一の外部画像感知面３０２が第一のスプレー軸３１２Ｌに沿って一直線上に並び、さらに前記第一の出口オリフィスからスプレーされた流体は前記第一のレンズ面に当たり、前記第一のレンズ面上を流れていき、
前記ノズルアセンブリのスプレーヘッド３２０が、前記ノズルアセンブリの第二の出口オリフィスから液滴の首振りスプレーを発生させるための第二の流体オシレータ（例えば１７０）を含み、前記第二の出口オリフィス及び前記第二の外部画像感知面３０４が第二のスプレー軸３１２Ｒに沿って一直線上に並び、さらに前記第二の出口オリフィスからスプレーされた流体は前記第二のレンズ面に当たり、前記第二のレンズ面上を流れていき、
前記ノズルアセンブリ３１０は、前記第一及び第二それぞれの出口オリフィスが一定の高さだけ前記第一の外部画像感知面３０２及び前記第二の外部画像感知面３０４上に向けて照準を合わせて構成され、前記流体スプレー３２２Ｌ、３２２Ｒが、前記第一及び第二の出口オリフィスからの流体効果が前記第一の外部画像感知面３０２及び前記第二の外部画像感知面３０４にて生じるように選択された角度で前記第一の外部画像感知面３０２及び前記第二の外部画像感知面３０４に実質的に同時に衝突するように前記第一及び第二のスプレー軸に沿って排出されるように前記第一の外部画像感知面３０２及び前記第二の外部画像感知面３０４から距離を置かれて構成されている、画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【請求項12】

前記スプレーヘッド３２０が、それぞれが選択されたスプレーパターンを前記第一の外部画像感知面３０２及び前記第二の外部画像感知面３０４に向けた２つの出口オリフィスを組み込んでいる、請求項１１に記載の画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ３００。

【請求項13】

車両の外面で使用するよう構成されている画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ４００であって、
実質的に平坦な外部面を持つ平面ベゼル４０６を含むハウジング４０８を含み、
前記平面ベゼルが、第一の外部画像感知面４０２を持つ第一の画像センサ及び第二の外部画像感知面４０４を持つ第二の画像センサを含み、
前記第一の外部画像感知面４０２及び前記第二の外部画像感知面４０４が前記平面ベゼルの実質的に平坦な外部面４０６にサポートされており、
１つのノズルアセンブリ４１０が、前記ハウジング４０８上に搭載されるか、もしくは前記ハウジングの外部面から前記１つのノズルアセンブリ４１０が突き出る場所で、前記第一の外部画像感知面４０２と前記第二の外部画像感知面４０４の間に前記ハウジング４０８の中にモールド成形されるかのいずれかであり、
前記ノズルアセンブリ４１０には、制御された流体スプレー４２２を２つのスプレー軸４１２Ｌ、４１２Ｒに沿った出口オリフィスを有する流体出口ノズルを持つスプレーヘッド４２０が組み込まれ、
前記ノズルアセンブリのスプレーヘッド４２０が、前記ノズルアセンブリの第一の出口オリフィスから液滴の首振りスプレーを発生させるための第一の流体オシレータ（例えば１７０）を含み、前記第一の出口オリフィス及び前記第一の外部画像感知面４０２が第一のスプレー軸４１２Ｌに沿って一直線上に並び、さらに前記第一の出口オリフィスからスプレーされた流体は前記第一の外部画像感知面４０２に当たり、
前記ノズルアセンブリのスプレーヘッド４２０が、前記ノズルアセンブリの第二の出口オリフィスから液滴の首振りスプレーを発生させるための第二の流体オシレータ（例えば１７０）を含み、前記第二の出口オリフィス及び前記第二の外部画像感知面４０４が第二のスプレー軸４１２Ｒに沿って一直線上に並び、さらに前記第二の出口オリフィスからスプレーされた流体は前記第二の外部画像感知面４０４に当たり、
前記ノズルアセンブリが、出口オリフィスが一定の高さだけ前記第一の外部画像感知面４０２又は前記第二の外部画像感知面４０４より上に向けて照準を合わせて構成され、
前記流体スプレー４２２Ｌ、４２２Ｒが前記出口オリフィスから前記第一の外部画像感知面４０２又は前記第二の外部画像感知面４０４にて流体効果を生じさせ、洗浄効果を向上させるように選択された角度で前記第一の外部画像感知面４０２又は前記第二の外部画像感知面４０４に実質的に同時に衝突するように前記スプレー軸に沿って対向する方向に排出されるように前記第一の外部画像感知面４０２又は前記第二の外部画像感知面４０４から距離を置かれて構成されている、画像センサの支持部及びレンズの統合的洗浄アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車装後進カメラシステム及び、汚れた環境にさらされる形態で取り付けられた場合に、ビデオカメラ、もしくはセンサの汚れた対物レンズを遠隔操作で清掃するシステムに関する。より具体的には、ビデオカメラ等のセンサが、車両の使用者にとって使いにくくなるような汚れもしくは他のゴミが蓄積し得る環境に露出するような場所に取り付けられた場合に、スプレーを制御良く少なくとも２つのセンサのレンズに向けるように構成された、流体スプレー装置に関する。

【先行技術】

【0002】

米国国家道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）は２０１８年までに新しい自動車が、「バックオーバー」事故の可能性を最小にするための後方視野もしくは後進カメラシステムを含むことを義務づけた。バックオーバーとは特別に定義されたタイプの事故で、歩行者や自転車利用者等の車外者が後進中の自動車に衝突されるものである。したがって自動車製造会社（ＯＥＭ）は、全ての新型車両に外付け後方確認カメラを取り付けようとしている。それに加え、ＯＥＭ各社は車両周辺（後方、側方、もしくは前方）の他の死角も見れるようより多くのカメラも望むが、これら全てのカメラは必然的に道路のホコリや泥等によりいずれは汚れる外付けレンズを含むことになる。ＳＵＶ、バン、及びトラック等の大型車の運転者はしばしば彼らの車両を駐車状態から動かすことが難しいと、車両の後ろが見えない、もしくは後ろに何があるかわからないときに、感じる。加えて、ほとんどの車両の運転者はしばしば走行レーン変更のとき、近くの車両もしくは他の障害物の位置を把握して注視つづけることが難しいと感じ、これらの問題と近年の車間自動制御や自動ブレーキ制御の進歩が、車両製造者による前面、側面、後面カメラの導入につながっている。これらの画像センサにより、例えばバックミラーもしくはナビシステム画面に取り付けられた表示画面を使い、運転者達が彼らの自動車の周りに障害物があるかどうかを目視することができるようになっている。運転者の視覚を向上し安全性を高めるため、そのような外観眺望（例えば前方バンパ、側方確認、後方確認、もしくは後進確認）カメラの付加が増えてきている。

【0003】

後進や後方確認カメラとして知られている外付け画像センサは、一般に目立たないように設置され、車両の後部名札等の既存部品の一部として組み込まれる。これらの外付けカメラは、車両をとりまく過酷な環境にさらされ、しばしば泥、塩分噴霧、ホコリにより汚され、レンズに蓄積する。蓄積した土及びゴミは、しばしば運転者が見る画像をひずませ、混乱、不満足感、さらに不明瞭な画像に頼ることによる判断ミスによる安全問題等を引き起こす。

【0004】

ソリッドステートセンサ技術（例えばＣＭＯＳ画素感知技術）による廉価で信頼性の高い撮像デバイスの出現と、ビデオ表示器のコスト／性能比率が向上し、自動車業界の規格に合致可能になったこと、さらに自動車ナビゲージョンシステム等のためのビデオモニター画面の適用率の増加が、一般に「死角」と呼ばれ運転者が直接目視することができない部分の画像を運転者に与えるために構成されたカメラや画像センサの使用拡大につながった。前記の部分とは、一般に自動車の前部構造に邪魔される自動車の直ぐ前の領域、助手席側沿いの領域、運転者側沿いで運転者から後ろの領域、直接目視もミラーシステムによる間接目視もできない自動車の直ぐ後ろの場所もしくは領域を含む。カメラや画像センサが後ろ（もしくは横、もしくはその他の死角領域）の画像を取得可能で、運転者がレーン変更したり後進したり切り返したり等の運転操縦をする助けとして前記画像を車両の運転者のために表示可能である。

【0005】

車載画像システムにおける電子式カメラの使用は、低速での操縦の前、及び操縦中に、慎重な運転者の自動車周りの直ぐ横のスペースの状況認識を多大に向上させ、そのような操縦の安全な完遂に貢献する。したがって外観を運転者に提供するためにカメラもしくは画像センサを車載することが知られている。そのようなカメラは保護ハウジングの中に置かれ、ハウジングはカメラもしくはセンサとともに、ファスナもしくはネジ等により設置される。例としてアルミ二ウムもしくは亜鉛等のダイカストハウジング等の金属製の保護ハウジングが使われる。特に車外に設置されるカメラセンサにとっては、例えば雨、雪、道路からの跳ね返り等の環境要素及び、例えば道のゴミ、土やホコリ等の物理的障害からの保護が重要である。したがって既知のカメラセンサ設置を例にすると高温調合ブチル封止等のブチル封止もしくはＯリングもしくは、その他の封止部材や材料等がハウジングの部品間に使われ、水その他の汚染物質がハウジングに侵入してその中のカメラもしくはセンサが損傷するのを防ぐ。しかしこれらのハウジングは実質的に防水な密封を提供できず、したがって水の飛沫がハウジングに侵入し得る。さらに、カメラはその設置場所（例えば自動車の外部）により過大に振動し自動車の運転者のために表示される画像の望まざる不安定性につながり得る。また、そのようなカメラもしくはセンサは製造費用及び自動車への導入費用が高い。

【0006】

そのような車載画像システムにおいては、車外の光景を取得するために、しばしばカメラや画像センサが車外に取り付けられる。したがってカメラ、特に後方確認用のカメラは一般にカメラ及び／又はカメラのレンズに汚れの蓄積が発生しやすい場所に設置もしくは取り付けられ、カメラ及び／又はレンズを清掃する容易な手段はない。そのようなカメラのレンズのゴミもしくは水分の蓄積を減らす為に、先行技術の開発者はレンズに親水性コーティングもしくは疎水性コーティングを提案している。しかし、特に封止されたハウジングの中ではレンズを横切る空気の流れが無いため、そのようなコーティングは一般的にあまり効果的ではない。さらに封止されたハウジングの中のレンズ上の水分を減らすために加熱器もしくは加熱要素の使用も提案されている。しかしそのような用途における加熱レンズの使用は、レンズの結露や曇りは軽減できるものの、水分もしくは水に含まれる不純物によりレンズ上に膜が形成するのを促進してしまうかもしれない。さらにそのようなカメラが自動車の後部にあるのは、しばしば車のスタイルにとって問題となる。車外で発生している光景の取得ができる画像センサを収納するプラスチックハウジングをもつカメラモジュールを開示している先行の米国特許第７、９６５、３３６号（ビングルら）を例として参照のこと。ビングルのカメラハウジングアセンブリはプラスチックハウジング内に収納され画像センサと関連部品と共に溶接されており、「呼吸可能」な換気部分を含み、前記部分は少なくとも部分的には水蒸気が通過可能であり内部の水蒸気は発散でき、水の飛沫及びその他の汚染物質の通過は実質的に排除しているので、ビングルのデザインはハウジング内での水分の衝突もしくは蓄積に起因する問題を最小限にすることを意図している。

【0007】

米国特許第５、７２４、１８７号で開示されているように、ビングルはまた表面コート付レンズの使用で対物レンズの眺望を鮮明に保とうとしており、ビングルのハウジングもしくはカバーには選択的に疎水性コーティング（もしくはコーティングの積層）等の濡れ防止性のコートが提供されている。カバーの最外殻となる表面の疎水性は種々の手段で達成可能で、例えば有機コート、無機コート、もしくはダイヤモンド状の炭素コートの利用等があるとビングルは述べている。しかしビングル他は、コーティングや表面処理を使う以外に、道路ゴミ（例えば蓄積した土、ホコリ、泥、凍結防止塩、もしくはその他の蓄積ゴミ）を取り除く積極的な行為は提案していない。

【0008】

消費者の好みや、大事な情報を画像から抽出することの少なくとも感覚的に改善された能力によると、外の光景を人間があたかも普通に見ているのと同じように反映した画像として運転者に見せることが望まれる。さらに自動車の撮像装置もしくはシステムがあらゆる条件下、特にあらゆる天候及び光の状態、で使用可能であることが望まれる。しかし特に運転中は悪天候中に明瞭な画像を提供することができる画像センサを準備するのは多くの場合困難である。これは、従来の画像システムでは、カメラの対物レンズが部分的に蓄積ゴミ（例えば、蓄積砂、ホコリ、泥、凍結防止塩、もしくはその他の蓄積片）により遮蔽されているとき、光景の情報を理解するのが一般に難しいからである。

【0009】

すべての天候条件下でカメラに基づく視界システムを有効利用するためには、カメラレンズ（もしくは対物レンズを保護しているハウジングの表面）をきれいに保つ効果的な手段を備えることが望まれるが、悪天候下で自動車を運転操縦中特に、運転者は車外に出てカメラのレンズを見つけて検査するのは嫌なものである。

【0010】

米国特許第６、８３４、９０４号（バイタスら）に、車両のカメラもしくは視覚ユニットのレンズの「近く」での「ノズル」の使用が説明され、概して車両のリアハッチにノズルモジュールを取り付ける構造及び方法が開示されている。このモジュールは管から液体を受け取るノズルを含むが、明細書にはレンズの清掃はレンズの疎水性表面加工等の他の方法により実施され得ると記述されている。

【0011】

近代の自動車ではカメラもしくは赤外線画像センサ等の他のセンサが運転者に追加情報を提供するために組み込まれることが増加している。場合によっては、例えば外部レンズが実質的に平坦面である赤外線センサ及び「魚眼」レンズ等の形状を持つカメラの両方の種類のセンサが単一の場所に備えられる。これらの感知装置の多くは運転環境に通常伴う泥及びゴミにより汚れたり、妨害されたりして、いずれ１つもしくは両方のセンサの有効性の劣化、少なくとも１つが使用不能に陥る可能性、もしくは望ましくない外観の発生をまねくこととなる。

【0012】

従って定期的にこれらの感知装置を洗浄して、ゴミの蓄積を軽減や削除することが望ましい。しかしある種のセンサ洗浄器には特有の制限条件があり従来の清掃ノズルの使用には限度がある。センサは、車両の中心線上もしくはその近辺でブランドロゴマークもしくはその他見栄え上重要な部分の近くに設置される必要があり得るが、この外見上重要な部分に目障りな洗浄ノズルを加えることは望ましくない。もう1つの制限条件として、センサは１８０°にも及ぶ、またはそれを超える広角視野を持ち得るため、十分な清掃を提供できる角度で液体をレンズに向けられるためには、従来のレンズ洗浄ノズルの構成では、センサの視野内に入ってしまうような状態に突き出ることになる。しかしセンサの視野内にノズルが位置されると、本来センサがモニターできるエリアのかなりの部分を妨害することになり得る。センサ洗浄器における第３の制限条件は、センサは、前面グリルもしくは後部ハッチドア等のような典型的な洗浄ノズル設置場所と比較してより高いレベルの汚染にさらされる部分に設置されることが多い可能性があるということである。これらの場所の洗浄ノズルは、センサを隠すゴミ等と同じ物質により詰まりを起こす危険度が高いかもしれない。

【0013】

加えて、複数の画像センサが同じ場所に設置されると、より多くのノズルがより多くのスプレーを発生させるため詰まりの可能性が増え、ノズルアセンブリが１つ以上の画像センサの視界の邪魔になる危険も増え、問題はどんどん増える。したがって、外部対物レンズや画像センサの外面を清掃する便利で効果的かつ目立たないシステムと方法が必要であり、特に２個以上の画像センサが互いに近くに設置されるときこの必要性は高い。

【発明の要約】

【0014】

したがって、本発明の目的は、複数の外部対物レンズ面もしくは画像センサ面を清掃して蓄積されたゴミ、例えば、蓄積された土、ホコリ、泥、凍結防止塩、もしくは他の蓄積ゴミ、を取り除く効果的なシステムと方法を提供して上記の問題を解消することである。

【0015】

本発明の例示的な実施形態によると、車両の外部面で使われるために画像センササポートとレンズ清掃システムの統合システムが構成される。本発明の統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリは、スプレーノズルアセンブリの照準を定めるベゼルもしくはハウジング固定具を持つ。ノズルアセンブリは洗浄液を、環境要素にさらされゴミで汚れやすい隣の外部レンズもしくはセンサ面にスプレーするよう構成される。本発明の実施形態において、ノズルアセンブリはサポートされセンサハウジングやベゼルなどの共通の面の上に横に並んでいる少なくとも２つの外部レンズに照準を合わせる。照準装置もまたハウジングに取り付けられ、少なくとも１つの液体スプレー洗浄ノズルヘッドを持ち、それは側方にオフセットされ、選択された浅い角度のスプレーで両方のレンズを同時に掃除した。３つの構成が示されて説明されるが、１つ目の実施形態では、ノズルヘッドが一番近くのレンズ面にスプレーし、ある角度で一番遠いレンズ面にも衝突し、両方のレンズの外部面を実質的に同時に清掃する。

【0016】

選択的に、この統合的画像センサレンズ洗浄アセンブリは遠隔制御方法で２つ以上の外部対物レンズの面を洗浄するよう構成される。装置は一体のモジュールとしてパッケージされ、一対のセンサを持つ密封された画像センサハウジングと、１つ以上の洗浄スプレーを側方オフセットされた流体オシレータから照準を定めるのに最適化された構成の遠隔操作可能なレンズ洗浄システムとを一体化する。

【0017】

本発明の別の形態で、本発明の自動車センサ洗浄システムは、統合的で遠隔操作可能なレンズ洗浄システムを含み、選択された流体オシレータからの１つ以上の洗浄スプレーの最適化構成を持ち、２つ以上の透明な外部対物レンズ面を同時に洗浄し蓄積された汚れやゴミを安全に迅速に取り除き、カメラの視野にゴミや洗浄液のしずくが残る可能性を最小にする画像センサハウジングアセンブリを提供する。本発明の実施形態の前記方法は車両の運転者に外部カメラの対物レンズをいつ掃除するかの判断を可能にし、発進前にレンズが適正に清掃できていることを確認できる。

【0018】

本発明のレンズ洗浄システムの実施形態において、低流量流体回路ノズルが構成され、洗浄液をほとんど消費しない方法で照準を合わせる。その結果、本発明を車両に統合すると、車両のワッシャー液ボトルからの消費量が低いためボトル洗浄の軽減、液の保全、圧力の保全が提供できる。カメラレンズの清掃システムが既存のフロントガラス清掃システムと統合される場合においては、洗浄液の圧力の消費を抑えることは特に重要であり、液の圧力がフロントガラスの清掃システムの性能に大きく影響する動的運転条件において特にカメラレンズ清掃システムがフロントガラス清掃システムに悪影響を及ぼすことなく機能する必要がある。しかし、本発明のシステム及び方法は、低流量ノズルだけでの使用に限られるものではない。

【0019】

出願者は比較的に高い流量のノズルアセンブリで例示的システムの試作品実験を行い、実際に液をスプレーして洗浄している最中に画像がやや乱れるものの、良好な結果であった。剪断ノズルに比較すると水滴サイズが大きいため、低流量は選ばれた流体回路形状により達成するのが最良となるように見える。試作品で、流体回路は対称軸もしくは流体の出口もしくはスプレーオリフィスの中心にある流路軸につき対称形であり、流路軸はノズルヘッドによりスプレー軸と実質的に同軸であるように照準を合わせる。

【0020】

出願者の試作品開発によると、本発明のレンズ洗浄ノズル構成及び照準方向は驚くほど効果的で、均一に分配された首振りスプレーが得られ、次のような利点がある。
ａ）カメラの末端もしくは対物レンズの面と比較してほぼ同じ高さでの設置ができる。すなわちカメラプラス洗浄器のパッケージもしくはアセンブリは長い必要がないし、直接衝突ノズル構成のようにカメラ視界に邪魔になることもほとんどない。
ｂ）カメラプラス洗浄器のパッケージのサイズは幅広く大きくする必要がなくパッケージ化できる。以前は幅の広いもしくは大きな目玉の飛び出たようなレンズは、ノズルスプレーオリフィスが対物レンズ面外から突き出し、レンズ面に向かって曲げられ、レンズの中心線から離したりカメラ視界への侵入を小さくするには結果としてパッケージが幅広く長い物になる恐れがあった。

【0021】

出願者は、対物レンズアセンブリの外面とほぼ平行で狭く浅い角度で直接スプレーすることで、スプレー完了後にレンズ面に残る洗浄液もしくは水が少なく、水滴が生じて洗浄後に障害となるのを防ぐことを発見した。試作品開発実験において、レンズの軸に近いところからの直接スプレーでは視界の邪魔になる水滴が残りやすいことがわかった。

【0022】

大まかに言えば、本発明の統合的自動車システム及びノズルアセンブリは、外部対物レンズの面を遠隔操作で清掃する方法と共に使われるように構成される。遠隔操作による統合されたレンズ清掃システムを含み、１つ以上の洗浄スプレーを、ハウジングの対物レンズの透明な保護カバーで、選択された流体オシレータから照準を合わせるのに最適化された構成を持つ、密封された画像センサハウジングアセンブリを含む。

【0023】

広角カメラ及びセンサについては、コンパクトで、薄型ノズルアセンブリが、視野妨害問題を軽減もしくは除去するように洗浄ノズルを持ち、通常詰まりを引き起こす汚染物からのノズルオリフィスの保護も可能になる。加えて、ノズルはキャップもしくはその他のハウジング構造物と統合可能でそれらはノズルを効果的に隠すため、外観を悪化させることなく見栄えに重要な場所にも設置が可能となる。起動されるとノズルは適切なスプレー入射角度で広い扇形の洗浄液を発射し、効率的かつ効果的にセンサを清掃し洗浄液の消費を最低限にとどめる。

【0024】

本発明の洗浄システムにおいて、運転者、使用者、もしくは操縦者は、外部カメラもしくは画像センサで作られた画像を車内ビデオ表示器で見て、蓄積されたゴミを取り除くために外観カメラの対物レンズのもしくはレンズカバー面を清掃するか否か、いつ清掃するかの判断ができる。レンズ清掃に便利に使うための車内の遠隔作動制御入力（例えば、ボタンもしくは瞬時接触スイッチ）が操縦者から容易に手が届く場所に提供され、操縦者は画像センサの出力をビデオ表示器で見ながら洗浄スプレーが出るようにシステムを作動させ、操縦者が画像センサの視野が十分良いと判断したときに作動を止める。

【0025】

ここで、簡単に述べると、本発明によると、複数の画像センサを実質的に平面であるハウジングもしくはベゼル面の上に一直線に横に並べた自動車用システムが提供され、個々のセンサは清掃する面を持つレンズを含む。本発明の実施形態で説明される改良点は、複数のセンサの片側にもしくは横に取り付けられた１つの流体ノズルアセンブリを含み、前記ノズルアセンブリは、制御された流体スプレーを前記センサレンズの全てに向かって出すための穴のあいた少なくとも１つの流体排出ノズルを持つスプレーヘッドを含む。前記ノズルアセンブリは、排出口が最も近いレンズ面の少し上の高さに向くように取り付けられ、横向きの間隔はスプレーヘッドから排出される流体のスプレーがレンズに実質的に同時に選択された角度でぶつかり流体のレンズ洗浄効果を増すように取り付けられる。

【0026】

1つの実施形態において、第一の流体ノズル穴もしくは出口オリフィス及び複数のレンズは共通のスプレー軸に沿って一直線上にあり、従ってノズルの出口オリフィスからでた流体は穴から最も近い第一のレンズをかすめて穴から最も遠い第二のレンズにぶつかる。流体スプレーの形状と向き、及びレンズの形状と間隔は共に選択されノズル穴からの流体スプレーがそれぞれのレンズ面での流体効果を起こしレンズ洗浄効果を高めるようにされる。別の実施形態でのスプレーヘッドは第一及び第二の流体出口穴を組み込むことが可能で、それぞれの出口穴が選択されたスプレーパターンを選択されたレンズに向ける。

【0027】

本発明の別の態様は複数の画像センサレンズの外面を同時に清掃する方法を含む。当該方法は、それぞれのセンサが外部レンズ面を持つ少なくとも第一及び第二の画像センサを共通のハウジングの上に横に同軸上に並べて取り付けるステップ、第一及び第二のセンサの片側でハウジングに1つの流体ノズルアセンブリを取り付けるステップ、少なくとも1つの流体出口ノズルをアセンブリ内に持ち、制御された外向き流体スプレーの方向を決める穴を持つ流体スプレーヘッドを組み込むステップ、センサレンズに向けて及び対してスプレーを向けるように軸に沿ってノズルアセンブリスプレーヘッド穴もしくはオリフィスを一直線に並べるステップ、センサレンズ及びノズルアセンブリを一番穴から近いレンズをかすめて穴から遠い画像センサレンズにぶつかり、外部レンズ面の清掃効果を高めるようにセンサレンズ面及び流体スプレーヘッド穴の選択された相対的高さ及び間隔で構成するステップ、を含む。

【0028】

本発明の上記の及びさらに進んだ目的、特徴及び有利点は、その特定の実施形態の1つの以下の詳細説明を、特に、様々な形状の似た参照番号はそれに似た部品群を指すのに使われている添付の図面と共に考慮すると明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1A】図１Ａは、先行技術により米国特許第７、９６５、３３６号（ビングルら）に説明されている画像システムもしくは後進カメラシステムを持つ車両の後方からの斜視図である。

【図1B】図１Ｂは、図１Ａの車両の平面図である。

【図1C】図１Ｃは、先行技術により米国特許第７、９６５、３３６号に説明されている密封されたソリッドステート画像センサもしくはカメラモジュールの端面図である。

【図1D】図１Ｄは、図１Ｃのカメラモジュールの図１Ｃ内の１Ｄ−１Ｄにおける断面図である。

【図2】図２は、本発明に係る統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリを、トップもしくはハウジングカバーもしくはベゼルの遠方側から見た斜視図であり、ノズルアセンブリのスプレーヘッドを見せる部分的断面、及び流体回路の構造物が対称軸もしくは流路の出口もしくはスプレーオリフィスの中心である流路軸について対称に形成されていること、及び流路軸はノズルヘッドによりスプレー軸と実質的に同軸に照準を合わせていること、を見せている。

【図3】図３は、本発明に係る図２の統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリの平面図である。

【図4】図４は、スプレーシステムハウジングに取り付けられている本発明に係る図２及び３のアセンブリの斜視図である。

【図5】図５は、本発明に係る図２及び３の統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリの構成部品の並び方を示す図解側面図である。

【図6】図６は、本発明に係る図２及び３の統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリの後方斜視図である。

【図7A】図７Ａは、本発明に係る図１〜６の統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリの写真であり、ノズルアセンブリのスプレーヘッドが作動し出口もしくはスプレーオリフィスからスプレー軸に沿ってスプレーしている様子を示す。

【図7B】図７Ｂは、本発明に係る図１〜７Ａの統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリのコマ送り写真であり、スプレーされた洗浄液の個々の液滴が第一及び第二のレンズに衝突している様子を示す。

【図8A】図８Ａは、本発明に係る図２〜７Ｂの統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリのスプレーノズルに適した例示的流体オシレータの斜視図であり、流体回路の構造が対称軸もしくは流路の出口もしくはスプレーオリフィスの中心である流路軸について対称に形成されていることを示す。

【図8B】図８Ｂは、本発明に係る図８Ａの流体回路の断面図である。

【図9】図９は、本発明に係る図２〜６の統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリとの接続に適した構成部品を備えた自動車外部カメラレンズ洗浄システムの図解である。

【図10A】図１０Ａは、本発明に係る統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリの二番目の実施形態をハウジングカバーもしくはベゼルの外部側もしくは遠方側から見た斜視図である。二重スプレーノズルアセンブリのスプレーヘッド、及び第一のスプレーが第一の対称軸もしくは第一の流路の出口もしくはスプレーオリフィスの中心である流路軸について対称に形成されていること、及び第一の流路軸はノズルヘッドにより、第一のもしくは左のレンズの中心に向いた第一のスプレー軸と実質的に同軸であるように照準を合わされていること、及び第二のスプレーが第二の対称軸もしくは第二の流路の出口もしくはスプレーオリフィスの中心である流路軸について対称に形成されていること、及び第二の流路軸はノズルヘッドにより、第二のもしくは右のレンズの中心に向いた第二のスプレー軸と実質的に同軸であるように照準を合わされていること、を示している。

【図10B】図１０Ｂは、本発明に係る図１０Ａの二重スプレーノズルヘッドがスプレーシステムハウジングから外されている状態の斜視図であり、第一及び第二の流体インサートを受け入れるように構成された第一及び第二の空洞を示している。

【図10C】図１０Ｃは、本発明に係る図１０Ａ〜１０Ｂの統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリの写真であり、ノズルアセンブリのスプレーヘッドが作動中で第一及び第二のスプレー軸に沿って第一及び第二のスプレーオリフィスからそれぞれ第一及び第二のレンズに向けてスプレーしている様子を示している。

【図10D】図１０Ｄは、本発明に係る図１０Ａ〜１０Ｃのレンズ洗浄ノズルアセンブリの高速露光写真であり、横に並んだ扇形スプレーの個々の液滴を示している。

【図11】図１１は、本発明に係る統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリの三番目の実施形態をハウジングカバーもしくはベゼルの遠方側から見た斜視図である。二重スプレーノズルアセンブリのスプレーヘッド、及び第一のスプレーが第一の対称軸もしくは第一の流路の出口もしくはスプレーオリフィスの中心に向いた流路軸について対称に形成されていること、及び第一の流路軸はノズルヘッドにより、第一のもしくは左のレンズの中心軸と実質的に同軸であるように照準を合わされていること、及び第二のスプレーは同じ対称軸もしくは第二の流路出口もしくはスプレーオリフィスの中心にある流路軸について対称に形成されていること、及び第二の流路軸はノズルヘッドにより、第二のもしくは右のレンズの中心に向いた第二のスプレー軸と実質的に同軸であるように照準を合わされていること、を示している。

【発明の実施形態】

【0030】

例示的コンテキスト及び基本的用語を提供するために先ず米国特許第７、９６５、３３６号（今後ビングルら）に開示される車両とカメラモジュールの撮像システムの先行技術を示す図１Ａ〜Ｄを参照する。この概観は前記先行技術の用語と自動車業界の標準専門用語を確立するのに有益である。

【0031】

ここで図１Ａ〜１Ｄを参照すると画像取得システムもしくは、撮像、もしくは視覚システム７は車両８の、例えば車両８の後方外部８ａに位置し、内側もしくは外側、例えば車両の後方等で起こっている光景の画像を取得し、車両の運転者もしくは乗員から見える表示器もしくは表示システム９ａに前記画像を表示することができる（例えば図１Ａ及び１Ｂを参照）。視覚システム７は、車両にもしくは車両の中に取り付けられ、車両の外側もしくは内側で起こっている光景の画像を受け取るカメラモジュール１０と、カメラモジュール１０の画像センサ１８で取得された画像の処理ができる制御器９ｂとを含む。カメラモジュール１０はプラスチック製カメラハウジング１１及び金属製保護シールドもしくはケーシング１６を含む（図１Ｃ及び１Ｄを参照）。

【0032】

カメラハウジング１１は、以下に記述されるように、ハウジング１１を実質的に封止するために水その他の汚染物質がハウジングに侵入するのを実質的に制限もしくは防止するように、お互いにはめ合い、もしくは連結され、望ましくは互いにレーザー溶接もしくは超音波溶接されるカメラハウジング部１２及びコネクタ部１４を含む。

【0033】

カメラモジュール１０のハウジング１１は、カメラモジュール１０の個々の用途により車両の外側もしくは内側で起こっている光景の画像を取得する機能をもつカメラ、画像センサもしくは感知装置１８（図１Ｃ及び１Ｄ）を実質的に収納する。ハウジング１１はまたカメラハウジング部１２の一端部にカバー部２０を含む。カバー部２０は透明なカバープレート２２を提供し、車両の外側もしくは内側で起こっている光景の画像は、カメラ画像センサ１８に検出される。カメラモジュール１０は、カメラハウジング部１２とコネクタ部１４の一部とを実質的に収納する保護シールド１６を含み得る。それによりカメラモジュールに出入りする電子ノイズを実質的に制限もしくは減少させる、及び／又はプラスチックハウジング１１を車両外部で遭遇し得る様々な物体やゴミとの衝突による損傷から防ぐ。

【0034】

センサ１８によって取得された画像は車両の運転者に前記画像を表示できる表示器もしくは表示システム９ａに伝達され得る。カメラもしくは画像センサ１８は、ＣＭＯＳセンサもしくはＣＣＤセンサ等の画像アレイセンサを含んでもよく、例えば米国特許第５、５５０、６７７号、第５、６７０、９３５号、第５、７９６、０９４号、第６、０９７、０２３号、及び第７、３３９、１４９号に開示されている。カメラモジュール１０及び画像センサ１８は、種々の車両視覚システムと連動しての導入及び運用が可能であり、及び／又は車両視覚システム等のそのような他のシステムの原理を利用しての運用が可能である。前記他のシステムとは、例えば米国特許第５、５５０、６７７号、第５、６７０、９３５号、第５、７６０、９６２号、第５、８７７、８９７号、第５、９４９、３３１号、第６、２２２、４４７号、第６、３０２、５４５号、第６、３９６、３９７号、第６、４９８、６２０号、第６、５２３、９６４号、第６、６１１、２０２号、及び第６、２０１、６４２号で開示されている原理を利用した前方、側方、もしくは後方向けの視界システム、及び／又は米国特許第７、００５、９７４号で開示されている型のトレーラ取り付け補助もしくは牽引確認システム、米国特許第７、０３８、５７７号で開示されている型等の車線変更補助システムもしくは車線脱線警告システム等の後方もしくは側方撮像システム、米国特許第６、３９６、３９７号等で開示されている原理を利用した前方もしくは後方の車両もしくは物体との距離を判定するシステム、等である。

【0035】

例として、カメラもしくはセンサは、どちらもナショナルセミコンダクター社から発売のＬＭ９６１８白黒ＣＭＯＳ画像センサもしくはＬＭ９６２８カラーＣＭＯＳ画像センサを含み得る。他の製造者（例えば、ソニー（Ｒ）、パナソニック（Ｒ）、マグナ（ＴＭ）他）の適当なカメラもしくはセンサもカメラモジュールに装備可能である。

【0036】

図においては車両８の後方外部８ａに示されているが、カメラ１８及びカメラモジュール１０は、車両８の他の適当な位置に取り付け可能で、例として後方のパネル、もしくは車両の一部の中、側方のパネル、もしくは車両の一部の中、車両のナンバープレート取り付け部分、車両の外部ミラーのアセンブリ、車両の室内バックミラーのアセンブリ、もしくはその他車両の外側もしくは内側で起こっている光景の求める視界を提供するようにカメラが設置可能な場所であればどこでもよい。カメラモジュール１０は外部カメラモジュールとしての使用に特に適している。カメラで取得された映像は、例えば車内バックミラーのアセンブリ（例えば米国特許第６、６９０、２６８号で開示のもの）等の車両室内に設置の表示スクリーン等で表示されてもよい。表示場所は車両室もしくは車両室内の、例えば米国特許第５、５５０、６７７号、第５、６７０、９３５号、第５、７９６、０９４号、第６、０９７、０２３号、第６、２０１、６４２号、及び／又は第６、７１７、６１０号等で開示の原理を使っている他の場所でもよい。

【0037】

図１Ｃ及び１Ｄに最もよく示されるとおり、ビングルらの特許のカメラハウジング部１２は基礎部１２ｂから外側に伸びる概して円柱形の部分１２ａを含む。部分１２は、成形プラスチックを含み、円柱部分１２ａの壁の中に及び／又は壁に沿って挿入成形された一対のヒーター端子もしくは要素３０ａ、３０ｂを含み得る。円柱部分１２ａは、カメラハウジング部１２の基礎部１２ｂ内に取り付けられた回路基板２６に位置するカメラもしくはセンサ１８の上に画像をフォーカスさせる働きを持つレンズもしくは光学的システム２４を受け止める。

【0038】

レンズシステム２４は、カメラ１２の端部１２ｃでカバー２２を通して外側もしくは内側の視界からの光を受けるように円柱部１２ａの中に位置する。レンズシステム２４は、カメラもしくはセンサ１８を実質的にカバーもしくは収納し、カメラ１８に届きカバー２２及びレンズシステム２４を通ってカメラ１８によって受け取られた画像を入射光が妨害するのを実質的に防止もしくは制限するようにカメラカバーもしくはハウジング２８に、ねじ山を使う等の方法で取り付けられる。レンズシステム２４は、外部の視界をカメラもしくは画像センサ１８上にフォーカスできる、例えば米国特許第６、２０１、６４２号もしくは米国特許第６、７５７、１０９号で開示されている種類などのあらゆる小型のレンズもしくはレンズシステムであり得る。レンズシステム２４は図１Ａで示すとおり約１２０°もしくはそれ以上等の広角の視野（ＦＯＶ）を提供し得る。

【0039】

カバー部２０は、図１Ｃ及び１Ｄに示されるとおり、基礎部１２ｂと反対側に位置するカメラハウジング部１２の外端１２ｃに取り付けられる。カバー部２０は、透明カバー２２の外面と係合しカバー２２をカメラ受け部１２の円柱部１２ａの端１２ｃに保持する働きをする外周リングもしくはカバーリテイナ２０ａを含む。円周リング２０ａはレーザー溶接もしくは超音波溶接もしくは他の方法で、カメラ受け部１２の円柱部１２ａの端１２ｃに接合もしくは接着され、カバー部２０をカメラ受け部１２に実質的に密封し固定することが望ましい。それにより、カメラ受け部に端部１２ｃにおいて水分侵入や汚染物質侵入が起こることを制限もしくは実質的に排除する。

【0040】

図示されるように、基礎部１２ｂは、概して正方形で、基礎部１２ｂの周辺に概して正方形なはめ合い端１２ｅをコネクタ部１４の対応はめ合い端１４ｇとジョイント１３で確実に結合するために形成する。基礎部１２ｂは回路基板２６及びカメラ１８を受け、カメラハウジングもしくはシールド２８及びレンズもしくはレンズシステム２４はカメラ部１２の円柱部１２ａまで延び透明カバー２２を通して画像を受ける。

【0041】

ハウジング１１のコネクタ部１４は成形プラスチック部品で、基礎部１４ｂから延びるマルチピン・スナップ−オン・コネクタ等のコネクタ端子もしくはコネクタ１４ａを含む。図１Ｃ及び１Ｄを参照するとわかるとおり、基礎部１４ｂはカメラハウジング１２の基礎部１２ｂと実質的にかつ均一的にはまり合うもしくは結合するように（図示の実施形態のような正方形等に）成形される。基礎部１２ｂ及び１４ｂは互いにはまり合い空洞もしくは空間を形成し、回路基板２６を支え固定する。基礎部１４ｂと１２ｂとは互いにそのはめ合いジョイントもしくは結合部１３でレーザーもしくは超音波溶接され得る。ジョイントのレーザーもしくは超音波溶接はプラスチックのエッジもしくは継ぎ目を融かし合わせ実質的に気密的にハウジング１１を密封しカメラモジュール１０のハウジング１１への水分侵入やその他の汚染物質の侵入を防ぐ。あまり好ましくないものの、基礎部は他の方法（適当な接着剤及び／又は封止剤）により実質的に封止してもよい。モジュールは、換気部もしくは空気通過可能な膜を含みモジュールの内部の換気をしてもよい。基礎部１２ｂ及び１４ｂはさらに基礎部１２ｂから延びる取り付けタブもしくはフランジ１２ｄを含み得る。取り付けタブ１２ｄは、基礎部が互いに固定されたとき、概してもう1つのタブと位置合わせされ、カメラモジュール１０を車両８に取り付ける際に、適切なファスナ等（図示無し）を通す穴を含む。概して正方形のはめ合い部を持つように示されているが、コネクタ部１４及びカメラ部１２は、その他の形状のはめ合い部や面を持ち得る。

【0042】

マルチピンコネクタ１４ａは、基礎部１４ｂから延び、カメラモジュール１０を、車両の配線ハーネスもしくはケーブルにつながっているコネクタ（図示無し）と電気的に接続する複数のピンもしくは端子１４ｃを含む。例えば、端子１４ｃの一方の端１４ｄが回路基板２６につながり、端子１４ｃのもう片方の端１４ｅが車両側の対応コネクタにつながる。対応コネクタは、マルチピンコネクタ１４ａで、ピンもしくは端子１４ｃの端１４ｅの一部との接続が可能で、マルチピンコネクタ１４ａとスナップ式に結合する等の方法をとり得る。図１Ｄが最もよく示すように端子１４ｃの端１４ｄはコネクタ部１４から突き出るもしくは延びるため、ハウジング部１１が組み立てられた際、端１４ｄは対応する回路基板２６の開口部もしくは穴２６ｃの中で接続し得る。

【0043】

図１Ｄに示されるとおり、コネクタ部１４はハウジング１１の基礎部から長さ方向に延びる概して真っ直ぐなマルチピンコネクタを提供し得る。しかしカメラモジュールの個々の応用によって、角度付きコネクタ、曲がりコネクタ等の他の形状コネクタも導入可能である。

【0044】

カメラモジュール１０は、モジュールへの水分の侵入が制限もしくは実質的に排除されるよう、実質的に気密性に密封され得る。この目的のためカメラハウジング部１２の基礎部１２ｂとコネクタ部１４の基礎部１４ｂは、継ぎ目１３で互いにはめ合わせられるもしくは接合されるようにそれぞれ成形され、その部分はレーザー溶接、超音波溶接、もしくは他の方法で接合され得る。そのときカバー部２０も、レーザー溶接、超音波溶接もしくは他の方法で固定され、カメラハウジングを実質的に封止するため、カメラ部１２の反対の端１２ｃで実質的に封止され得る。レーザーもしくは超音波溶接技法では、材料がリフローしクロスリンクし、単一部品となるように、熱、振動他の方法によりリフロー可能な状態において材料を接合することが望ましい。そのような接合の結果、実質的に封止されたカメラモジュールとなる。さらに、水滴及び／又は水蒸気が実質的に封止されたカメラモジュール１０の中に入ることをさらに制限もしくは実質的に排除するため、挿入成形されたピンやスタンピング周辺のプラスチックの気孔やあらゆる穴はロックタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ、登録商標）の封止材もしくは他の適当な封止材で、封止し得る。

【0045】

回路基板２６は、マルチワイヤリボン導線等（図示無し）でコネクタ受け回路基板２６ｂに接続されたカメラ取り付け回路基板２６ａを含む。カメラ取り付け回路基板２６ａはカメラ部１２の基礎部１２ｂに取り付けもしくは固定され、コネクタ回路基板２６ｂはカメラ部１４の基礎部１４ｂに取り付けもしくは固定される。カメラもしくは画像センサ１８は、カメラ回路基板２６ａの表面に取り付けられ、実質的にカメラカバー２８とレンズ２４（図１Ｃと１Ｄ）によって収納される。カメラ回路基板２６ａは端子３０ａ、３０ｂの端部３０ｃを受けるための一対の穴２６ｃを含む。同様にコネクタ回路基板２６ｂはコネクタ端子１４ｃの受け入れ端１４ｄが通るための複数の開口部もしくは穴２６ｄを含む。ピンや端子の端はそれらそれぞれの開口部に半田付けされ得る。全ての接続が終了後、ハウジングはその閉じた位置に折りたたまれ、前記回路基板を前記ハウジング内に実質的に封止するために互いにレーザー溶接、超音波溶接される、もしくは他の方法で接合、もしくは接着され得る。

【0046】

カバー２２の外面（カメラモジュール外の外界に露出し得る。）は、例えば米国特許第６、１９３、３７８号、第５、８５４、７０８号、第６、０７１、６０６号、第６、０１３、３７２号で公開される親水性表面処理（もしくは積層された処理）等の方法により濡れ防止の表面処理がされ得る。さらに、もしくは別途、外面もしくはカバー２２の最も外殻の面は、例えば米国特許第５、７２４、１８７号で公開される疎水性表面処理（もしくは積層された処理）等の方法により濡れ防止の表面処理がされる選択肢もある。カバーの最外殻面のそのような疎水性は、シリコーン部分（例えば、シリコーン部分をもつウレタン）を利用した有機及び無機コーティングの使用やダイアモンド状のカーボンコーティングの利用等、様々な方法で達成可能である。例として、国際公開第０１９２１７９号パンフレットと第０１６２６８２号パンフレットに記述されているような長期安定撥水、撥油性超疎水性コーティングをカバーの外面に付着させることができる。そのような超疎水性層は、下層補充レイヤ（例えば、「真の汚れた特性を目指して：光学用途高耐久性超疎水性コーティング」クラッセンら、ＥＣＣ２００２「スマートコーティング」論文集、１８１〜１９０ページ、(Classen et al., "Towards a True ^'Non-Clean^' Property: Highly Durable Ultra-Hydrophobic Coating for Optical Applications", ECC 2002 "Smart Coatings" Proceedings, 2002, 181-190) に記述されているような）から供給される疎水性物質で覆われたナノ構造面からなる。公開の完全化と実施可能性のため、前記参照文献の全ては参照してここに援用する。

【0047】

図１Ａ〜１Ｄにおいて、カメラモジュール１０は、導電性保護シールドもしくはケーシング１６を含み得る。それはプラスチックハウジング１１の一部を収納しカメラモジュール１０に出入りし得る電子ノイズを制限もしくは減少させる機能をもち、さらにプラスチックハウジングを車両外部に存在し得る様々な物体やゴミとの衝突等による損傷から実質的に防ぎ得る。

【0048】

導電性保護シールドもしくはケーシング１６は一対のケーシング部１６ａ（そのうちの1つが図１Ｃ及び１Ｄに示される）を含む。それぞれのケーシング部１６ａは、プラスチックハウジングを保護シールド１６の内部に実質的に収納するために、カメラモジュール１０のプラスチックハウジング１１の約半分を部分的に収納し、もう1つのケーシング部１６ａと部分的に重なる。個々のケーシング部１６ａは、カメラモジュールを車両の望む場所に取り付けるための取り付けタブ１２ｄを通して受けるためのスロット１６ｂを含む。個々のケーシング部１６ａは、プラスチックハウジング１１の周りにケーシング１６を組み立てるために、他方のケーシング部１６ａのエッジと重なる重複部１６ｃを含む。ハウジング１１を収納するために、ケーシング部１６ａは溶接、かしめ、接着、縛り付け、もしくは他の方法で互いに接合もしくはプラスチックハウジング１１に固定される。保護シールド１６は金属シールドを含み、カメラ受け部１２の円柱部１２ａの外面において加熱器３０の接地端子３０ｂと接続していることが望ましい。それにより当該保護シールドは加熱器及び／又はカメラモジュールもしくはユニットと接地端子３０ｂで接続し得ることになる。保護シールド１６は打ち抜きされた金属シールドからなる、もしくはプラスチックハウジング１１の上にシールド層を真空メタライズすることで形成可能、もしくはホイル等を含み得る。

【0049】

ここから参照をはじめる図２〜１０に示されるように本発明では、統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００が、車両用複数カメラ（もしくは他の画像センサ）モジュール１００として構成され、それぞれが概して平らなレンズカバー１０２及びドームもしくは「魚眼」レンズカバー１０４等の対応する対物レンズカバーもしくは外部面でおおわれる複数センサとともに提供され、上に説明される方法で車両表面の上もしくは中のセンサ筐体もしくはハウジング筐体１０８（図４を参照）に順に固定され得る概して平らなハウジングセグメントもしくはベゼル１０６に取り付けられる、もしくは元の位置に成型される。本発明の一体型のモジュール１００はさらにハウジングカバー１０６の中に取り付けられたもしくは成型されたノズルアセンブリ１１０を含み、ハウジングの平らな外部面に取り付けられるもしくは搭載される複数のレンズカバーに、制御された流体洗浄スプレーを向けるように構成される。図示されたレンズカバー１０２及び１０４はハウジング筐体１０８に取り付けられたそれぞれのセンサのレンズ用カバーであるのが明らかだが、場合によってはセンサがハウジングのカバーもしくはベゼル１０６の内部に直接取り付けられるときのようにセンサレンズ要素の外部面はハウジングカバーの上面に固定され得る、もしくはその上に延び得る。

【0050】

ここでの参照の利便性のため、それぞれの対物レンズもしくは光学エレメント１０２及び１０４は互換的にレンズもしくはレンズカバーと呼ばれ得る。この複数のレンズもしくはレンズカバーはレンズ１０２の赤外線センサ及びレンズ１０４のビデオカメラ等の異なるタイプのセンサ用の部品もしくはカバーであり得る、もしくはセンサは違う視界を提供する同じタイプであり得る。加えて、２つのレンズが示されているが、追加のレンズもしくはレンズカバーがハウジングの上に取り付けられ得て、図示された２つのレンズと一直線上に並べて同時に清掃可能であることは明らかである。

【0051】

複数のレンズ１０２及び１０４及びレンズアセンブリ１１０は、カバーもしくはベゼル１０６の実質的に平らな遠位面の幅に沿って互いに側方にオフセットされ、横軸１１２（図３を参照）に沿って一直線に並ぶことが、運転者に視界の向上を提供し、車両制御及び自動化の向上を可能にするためにより多くのセンサが使用される今日の車両デザインの必要性に合致する統合されたコンパクトなセンサ及びレンズ洗浄パッケージもしくは単一モジュール１００を提供するために望ましい。本発明のレンズ洗浄システムは複数のレンズの簡単で効果的な同時清掃を、レンズもしくはレンズカバーのお互いの及びノズルアセンブリに関しての高さ及び間隔を効果的な清掃作業のために最適化することで、1つのノズルアセンブルにより提供するためにレンズ及びノズル部品を配置する。

【0052】

側方オフセットされた流体ノズルアセンブリ１１０はハウジングカバー１０６の片側の端に位置し、ノズルスプレーヘッド１２０を組み込むが、これから説明される適切な流体オシレータ回路を含むことが望ましい。ノズルアセンブリ１１０はハウジングカバー１０６の中に取り付けられるもしくは固定され、レンズカバー１０２及び１０４の外部面を同時に清掃するために扇形の首振りスプレー１２２を生む目的で構成される（図３、７Ａ及び７Ｂを参照）。ハウジング１０８は、対応するレンズが保護カバーもしくは対物レンズの外部面１０２及び１０４それぞれの後ろに位置するのが望ましい従来の自動車用赤外線もしくはビデオカメラセンサであり得る少なくとも２つの画像センサユニット１２４及び１２６を収納することが望ましい。センサユニットは、車両の運転者、使用者もしくは操作者が室内表示器を使って外観カメラの対物レンズ面もしくはカバー１０２及び１０４が蓄積されたゴミ（表示は無いが例えば、蓄積砂、ホコリ、泥、凍結防止塩、もしくはその他の蓄積片）で遮られるもしくは覆われているかどうか判断できるように、当業の通例どおりに、対応するケーブル１２８及び１３０を通して適切な表示器及び／又は制御器に接続される。

【0053】

図３及び図８Ａに戻って参照すると、ノズルスプレーヘッド１２０は流体回路インサートもしくはチップ１７０を受け、入口１７８とモジュール入口もしくはバーブ１３８との間の流体連通を提供するように構成された空洞とともに構成され得る。図３及び図８Ａに示されるとおり、流体回路の構造物は対称軸もしくは流路の出口もしくはスプレーオリフィス１７４の中心である流路軸１７７に沿って対称に形成され、流路軸１７７はノズルヘッド１２０により方向が決められスプレー軸１１２と実質的に同軸である。

【0054】

運転者はセンサ１２４及び１２６のうちの１つもしくは両方で作成された画像から、車両発進のまえに外部対物レンズ面１０２及び１０４が十分きれいかどうか判断し得る。もしも運転者が清掃が必要だと判断すると、従来のスプレー制御器が起動し圧縮された洗浄液が入口チューブ１３８（図６）を通ってスプレーノズルアセンブリ１１０及びその流体スプレーノズルヘッド１２０に供給される。入口チューブ１３８はエルボーフィッティング１３９を介して接続されていること、そして本発明で多くの配線及び流体接続の変化形態が使われ得ることに留意されたい。

【0055】

ハウジングカバー１０６に位置するスプレーノズルヘッド１２０は最も近いレンズカバー１０２から横に十分離れ、そしてレンズカバー１０２及び１０４においてそれぞれＦＯＶ線１４０及び１４２で指し示されるように両方の画像センサの視野（「ＦＯＶ」）外に完全になるよう十分低い（図５参照）ことが望ましく、洗浄液１２２を両方の外部対物レンズカバー面にスプレーするよう構成される。図示されるとおり、スプレー１２２は低く、狭く、最も近く比較的低く平らに横に置かれたレンズカバー１０２の外部面とほぼ平行であるのが望ましい浅い角度に向けられている。スプレー１２２の一部がレンズ面１０２を洗浄し、スプレーの残りはレンズカバー１０２の上を通過し、より遠くでレンズ１０２から横スプレー軸１１２に沿って横向きに離れ、望ましくは図でドーム型に表されているレンズ１０４のようにより高さのある形状のレンズカバー１０４にぶつかる。

【0056】

実際の扇形スプレー１２２及びスプレー１２２を含む液滴は、本発明に係るモジュール１００の試作品の実際の作動を示す図７Ａ及び７Ｂの写真が最もよく表す。より具体的には図７Ａは、スプレーパターン１２２が約３５°の扇形角度をもち横向きスプレー軸１１２について対称で均一な扇形をしている統合的複数画像センサ及び洗浄スプレーノズルアセンブリ００の写真である。図７Ａの上側面図が最もよく示すとおり、スプレー１２２はその扇形を保持したまま最も近いもしくは第一のレンズ１０２を洗い、続いて、図示された例では「３６０」レンズもしくは広角ＦＯＶレンズでありより近いレンズ１０２よりも高く（Ｈ３）より大きな凸型をしている遠いもしくは第二のレンズ１０４にぶつかる。第二のレンズにぶつかった後、流体は第二のレンズ１０４のドーム型面に付着しレンズ面１０４の周りを流れる。図７Ｂは本発明に係る統合的複数レンズ及び流体スプレーノズルアセンブリ１００のコマ送り写真であり、スプレーパターン１２２内のスプレーされた洗浄液の個々の液滴の軌道を示している。液滴が最も近いもしくは第一のレンズ１０２の上をかすめて洗浄し、さらに第二のレンズ１０４の露出した最も近いドーム面にぶつかっている。

【0057】

図２、４、及び６で共に示されるようにスプレーノズルアセンブリ１２０はハウジングカバー１０６に、例えばカバー１０６の上及び下面でハウジングの壁を突き抜けてナットもしくはクリップで締められる４つのねじ山付きファスナ、ピンもしくはボルト１５６、１５８、１６０、１６２でクランプされた一対のプレート１５２及び１５４を組み入れた調節可能な固定具１５０で固定されている。スプレーヘッドの高さ及び垂直角度を調節するために、クランプ止めされた板同士の間隔は適当なシムによりどのコーナーでも調節可能である。スプレーヘッドはハウジングの中で旋回も可能であり、広い範囲でのスプレーノズルの調節そして垂直及び水平方向のスプレー１２２の調節が可能となる。

【0058】

ノズルアセンブリのスプレーヘッド１２０は上プレート１５２に取り付けられ、プレート１５２及び１５４を通って流体供給チューブ１３８に接続している。選択的にスプレーノズルは、その全体がここに参照され援用される共有米国特許第７、２６７、２９０号に説明され、図８Ａ及び８Ｂに示されているような段差付きマッシュルーム流体オシレータを含む。流体オシレータは、インサートの少なくとも１つの面で形成されるオープンチャンネルもしくは内腔を持つインサートもしくはチップ１７０として構成されることが望ましい。例示的な流体チップ１７０は出口穴もしくはオリフィス１７４にて流体液滴の首振りスプレー（例えば１２２）の形態をもつ排出流を提供するための相互反応チャンバ１７２を持つ。オシレータの形状は、インサートの入口内腔１７８と流体連通している入口チューブ１３８からの圧縮された流入流体の動きを加速するように構成された一対のパワーノズル１７６を含む。相互反応チャンバもしくは振動チャンバ１７２はパワーノズルからの流れを受け、出口オリフィス１７４から、スプレー軸１１２と使用中は同軸である流路軸１７７に沿ってスプレーされる流体液滴の首振りスプレーを作るために移動する渦巻きを発生、維持させる。

【0059】

流れの不安定性を生み出す構造物としては、流路の各横壁１８０、１８２から内向きに突き出すもので、突き出しの下流域で流れの分離部を起こすものが望ましいが、パワーノズル１７６の床に、図８Ｂが最もよく示すとおり、相互反応チャンバの床に比べて高さを持たせた段差１８４を含んでもよい。ポスト１８６は流体のフィルタを提供する。図示された実施形態において流路１７０は、流路軸１７７に関して対称形の内部流体チャンネル形状を持ち、出口オリフィス１７４は、流路軸１７７により２分割されるもしくは流路軸１７７を中心にその周りにある穴として形成され、首振りスプレー１２２は望ましくは流路軸１７７を中心とした選択された扇幅をもつ扇形の液滴スプレーである。

【0060】

流体オシレータは、周期的に流体ジェットを偏向させることで、広い範囲の液体スプレーパターンを提供できる。本発明で利用されている流体オシレータの動作は流体ジェットの周期的な偏向もしくは振動で特徴づけられる。流体オシレータの優位性は、首振りの流体滴スプレーを供給するときに、動く部品を必要とせず、他の首振りスプレー装置の信頼性に悪影響を及ぼす摩耗の問題が発生しないことである。代わりに、本発明のカメラハウジングとノズルアセンブリは、円柱状もしくは円形の流路を形成し、近位の流体入口１３８から剪断ノズルの口につながる単純形状の中空の内腔を持ち得て、ノズルは外部対物レンズ面に洗浄液のスプレーをレンズカバーの外面とほぼ平行に望ましくは狭く浅い角度でスプレーするように適合している。

【0061】

統合的複数レンズ洗浄器１００の側方オフセット位置のスプレーノズルアセンブリ１２０は、取り付けられ、ノズルの出口１７４から最も近い対物レンズもしくはレンズカバー１０２（図３及び５を参照）までの第一の選択されたオフセット距離Ｄ１が約１５ミリメートルでスプレー１２２の照準を合わせるように構成されている。選択された側方オフセット距離は、全体のパッケージを可能な限りコンパクトに保つため、１０ミリメートルから３０ミリメートルの範囲内であることが望ましい。同様にレンズカバー１０２の中心と最も遠いレンズカバー１０４との側方オフセット距離Ｄ２（ここで図示のセンサ２個の実施形態において）も、約１５ミリメートルで、１０ミリメートルから３０ミリメートルの範囲内であることが望ましい。

【0062】

図５に示されるようにノズル１２０の相対的高さＨ１、レンズカバーの相対的高さＨ２、及びドームレンズカバー１０４の相対的高さＨ３はスプレー１２２をハウジング１０６のトップの平らな面に実質的に平行な方向に、レンズもしくはカバー１０２のトップ面にほぼ平行な方向に、向けるように選択され、レンズ１０２の上面をかすめてレンズ１０４の面に実質的に直接衝突するようにする。随伴のブラケット１５０が側方オフセット距離及びレンズ及びノズルアセンブリの軸１１２の中心線からの方位角の両方につきスプレーノズルをレンズに対してレンズより上の固定位置に保つ。

【0063】

この複数レンズセンサ及び洗浄ノズル清掃システムとパッケージについては多くの考慮すべき変数があり、取り付け方法、パッケージングのスペース、視界（ＦＯＶ）、さらにシステム悪影響緩和策等が含まれる。

【0064】

ノズルアセンブリ１１０の望ましい実装もしくは取り付け方法は、図示されるように、ノズルアセンブリ１１０をセンサベゼルもしくはハウジングの上にもしくはその一部として組み込むことである。この取り付け位置では、センサの位置がどこであれ、ノズルからスプレーされる流体は常にレンズ面の中心に向かう正しい場所に照準される。センサハウジングとは別に取り付けられたノズルでは、位置合わせ及び製造公差の問題が起こり、照準がはずれる可能性がでる。複数センサのデザインによっては直接取り付けが不可能で別の取り付け方法が必要となることもあり得ることは当然理解される。上で説明した良いノズル位置の基本は、取り付け方法にかかわらず同じである。

【0065】

一般に、車両の複数センサアセンブリの位置は、パッケージング及び視界の目的によりある特定の場所に限定される。あいにくセンサ洗浄ノズルパッケージングに良い車両パネル外殻の取り付け場所は、後部ハッチドアハンドルや照明部品等の他の部品にとっても良い場所でありがちである。その結果、これらの車両パネル外殻の場所は非常に窮屈なパッケージング制約があり、ノズルサイズ及び、カメラからノズルまでの幅の最小化の必要性を高めている。

【0066】

多くの既存カメラの視野は角度幅１２０°から１７０°であることを理解されたい。システム機能にとっての重要制約の1つは表示されるカメラ視野の中に邪魔が入らないことであり、使用者がレンズ洗浄ノズルの出現に気をとられないようにすることである。従って前記ノズルはカメラの視野の外になるように横に取り付けられるべきである。本発明で図示する実施形態では、ノズルは、カメラの視界の外及び裏でレンズとほぼ平行に固定された場所から方向づけられて照準している。センサの視野が１８０°に近づき、超えるとき、これが不可能となる。しかし、このような大角度では、車両の他の部品もカメラの視界に入ることに留意されたい。そうなるとアセンブリを車両の他の部品と並べて置き、カメラ視野への明らかな侵入を最小限にしつつ、車両の外面部品に紛れて「隠す」ようにしてセンサの視野部分への侵入を最小限にすることが必要となる。

【0067】

本発明の実施形態において、アセンブリ１００のスプレーノズル１１０は、ノズルヘッド１２０がセンサの視界に入ることなく流体が最も近いレンズカバーにマイナス１°からマイナス２０°くらいの角度（照準角度）で浅くぶつかることで両方のレンズもしくはレンズカバーの全体もしくは可能な限り大きな部分が流体で覆われるような流体の分配を作り出す。最も近いレンズ１０２の高さＨ２はノズル出口１７４の高さＨ１より低く、図６の１４０で示されるようにこのセンサの視野は比較的狭くなければならないが、ノズル出口と最も遠いレンズ１０４との距離（Ｄ１＋Ｄ２）によりセンサ１０４が１４２で示されるように比較的広い視野を持ち得る。レンズ１０４に対するスプレー１２２のほぼ平行な衝突のもう一つの優位性は、流体がゴミをレンズから横にレンズの向こうまで押し流しやすいことであり、より高い角度からでは斜めの衝突により跳ね返ってしまう可能性が高い。一方、レンズ１０４のドーム型形状は、スプレーのより直接の衝突を可能にし、たとえより遠い距離からでもレンズ清掃ができる。照準角度が大きくなるにつれて、ノズルはハウジング面から上に離れ視界内への露出が増えてしまい見栄えのよいパッケージ作りが難しくなる。従って、見栄えの良いパッケージ作りを達成可能にするためノズルは１０°（レンズに向かって下向きの角度）以内に保つべきである。

【0068】

照準角度の検討に加え、レンズ中心からのノズルの距離（図６に示すとおり）も重要である。レンズ全体を覆うには、ノズルが最も近いレンズ１０２に近いほど、液の分布（及びスプレーの扇形の角度）が広くなければいけない。レンズ中心に極端に近いことは多くの理由により好ましくない。第一に、ノズルがカメラに近すぎると物理的に衝突の恐れがある。第二に、よい被覆率のためには分布角度（もしくはスプレーの扇形の角度）が広い必要がある。広いスプレー角度は、比較的少量の流量で広い洗浄面積に分散させることになり、異なる分布形状や高い流量の必要性につながり得る。出願者は、ある分布形状においてノズル出口と最も近いセンサレンズカバーとの間の側方オフセットの距離は１８ミリメートルと２８ミリメートルの間が望ましいことを発見した。照準角度やノズルの遠方への高さが複雑に関係するため、この側方オフセットは概算値である。

【0069】

当業技術者は、統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００は、実質的に平らなハウジング固定具面を形成する外向きの壁もしくはベゼル面１０６もしくは遠方に突き出たスプレーノズルヘッド１２０を含むノズルアセンブリ１１０を支持するベゼル面１０６を持つハウジング１０８で構成できることがわかる。スプレーノズルヘッドはベゼル面１０６の表面から数ミリメートルだけ遠方に突き出て望ましくは流体オシレータ（例えば１７０）を収納し照準を合わせる（図８Ａに示されるように）。ノズルヘッド１２０は、ベゼル面１０６において第二のレンズ１０４から間隔をおかれた第一のレンズ面１０２の周りのエッジの近くで末端に突き出た箱型の筐体の形をとり、レンズ１０２、１０４の両方（複数）を洗浄するために流体オシレータは選択された扇形角度（例えば３５°）の高速のスプレー１２２を発生させ、コンパクトで目立たない一体型複数カメラ洗浄ノズルアセンブリパッケージ１００が提供される。ノズルヘッド１２０はまた扇形の剪断ジェットを作るようにも構成され得る。

【0070】

統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００は、ノズルヘッド１２０と流体連通している流体伝達チャンネルを形成する入口チューブもしくはバーブ１３８を含む。ハウジング固定具１０８は複数（例えば第一及び第二）画像センサもしくはカメラを収納し、遠方に露出したそれぞれのカメラの外部レンズ１０２、１０４を固定するように構成される。それぞれの外部レンズは、レンズ周囲及びレンズ中心軸１０２Ａ、１０４Ａがそれぞれのレンズ面から遠方に投射される外部レンズ面１０２、１０４を持ち、それぞれのレンズの視野は、レンズ中心軸１０２Ａ、１０４Ａを含み、レンズ円周内から発祥の遠方に投影される固定の角度（例えば１４０、短縮円錐形もしくはピラミッド型で運転者から見たビデオ表示器の視野を含む（図示無し））として定義される。洗浄システム１１０は、障害のない流体入口１３８及びノズルヘッド１２０との間の接続を提供する内部流体伝達管もしくは内腔を形成する薄型ハウジング固定具１２０により外部レンズ１０２、１０４に向かって照準を合わせて支持されて構成されている少なくとも第一のノズルアセンブリを含み、ノズルヘッド１２０は選択的に流体回路インサート（例えば１７０）と協力するよう構成された空洞を含む。より具体的には、ノズルヘッド１２０は照準部品の遠方壁セグメント１０６から遠方に突き出た上向きもしくは遠方向きに突き出た箱型の筐体として構成される。ハウジング固定具１０８及びベゼル壁セグメント１０６は分離可能なプラスチック部品で作られることが望ましく、選択的にはベゼル１０６の近位の横面とカメラハウジング筐体１０８との間に環状エラストマもしくはゴム密封材を加えて組み立てられたとき密封するように互いに係合する。

【0071】

前記ノズルアセンブリ１１０は外部レンズ面１０２、１０４及びその視界全体に向かって選択された厚みの実質的に平面薄板状の液１２２として洗浄液をスプレーするように照準をあわせて構成されている。スプレーは第一の選択照準角度約１°で行われる（例えば、ある角度近位に傾斜した面でスプレーする）。選択照準角度は、レンズの外部面１０２、１０４に接する面から１°から２０°の範囲が可能である（図５に示されるとおり）。ノズルヘッド１２０は選択された側からスプレーするように向けられ、つまりレンズ周の選ばれた固定基準点もしくはデータム１０２Ｄ、１０４Ｄに関連して第一に選択された方位角に沿ってスプレーされる。遠方に突き出たノズルヘッド１２０は、それぞれの遠方の対物レンズ面１０２、１０４の中心と交差するように（すなわちそれを狙って）横向きのスプレー軸１１２に沿ってスプレーするように横に置かれ、ノズルヘッド１２０からのスプレー軸１１２はそれぞれのレンズ軸１０２Ａ、１０４Ａと交差するよう照準をあわせ、それぞれのレンズの参照基準点もしくはデータム１０２Ｄ、１０４Ｄにてスプレー１２２がレンズ周のエッジの上を通過することが望ましい。

【0072】

レンズ洗浄ノズル流体回路（例えば１７０）は、選択的に起動された圧縮洗浄液の流れに作用するよう構成された第一の流体オシレータの第一の相互反応チャンバ１７２を含むことが望ましい。当該圧縮洗浄液は入口の中を流れ、液滴の第一の排出流１２２を生み出す。ハウジングの流体入口１３８は圧縮洗浄液を受け、流体の相互反応チャンバ１７２と流体連通しており、圧縮洗浄液は外部レンズ面とその視界全体に照準をあわせる第一の側方オフセット位置の出口ノズル１７４に送られる。望ましいスプレー流量は、１８ポンド／平方インチにおいて、ノズルごとに毎分約２００ミリリットルであり、もし両方のレンズを洗浄するならばスプレーの厚み（図５Ｂに示されるとおり扇形スプレー面を横から見たとき）は２°以上であるのが望ましい。異なるノズルヘッド及びレンズの配置構成では、より厚いスプレーが選択可能である。首振り動作と、このような方法により流体オシレータで発生しノズルヘッド１２０で照準された大きな水滴とが、複数のレンズ面を同時に素早く濡らし、ベゼル面１０６を横に流れ落ちる流水の一部としてゴミ（図示無し）をほぐし、溶かし、流し落とす動的効果を持つことが発見された。

【0073】

選択的にノズルヘッド１２０は、選択された扇形角度（例えば３５°）をもつ実質的に平らな扇形スプレーの首振りしない剪断ノズルとして構成されてもよい。首振りしない扇形スプレーは、比較的均一なサイズと速度を持つ液滴首振りスプレーに比べて効果が低い。あるいは、第一の側方オフセット位置の薄型洗浄ノズルヘッド１０３０は、少なくとも1つの実質的に固定された流体ジェットを発するように構成された首振りしない丸く飛び出たノズルでもあり得るが（すなわち扇形に広がらない実質的に固定された流れ）図７Ａ及び７Ｂに示される首振りスプレー１２２よりこれも効果が低い。

【0074】

図２〜７Ｂに示される統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００は、複数カメラモジュール及び照準を合わせたノズルアセンブリ１１０が、車両８の中に組み入れられるよう構成された一体のモジュール１００として統合的にパッケージされた統合的な自動車複数カメラモジュール及びノズルアセンブリとして構成されることが望ましい。ハウジング１０８内のそれぞれの流体不透過性カメラモジュールは薄型ハウジング固定具ベゼル１０６内に固定されその後ろに収納され、対物レンズ及び画素化された画像センサアレイ（例えば１８のような）を持つ画像センサを収納して照準をあわせるような内部構造を持ち、ベゼル１０６は透明であり得てそれぞれのカメラの対物レンズアセンブリの一部を形成し得る。

【0075】

前記ノズルヘッド１２０は、部品２個の構成であり得る。ハウジングのノズルヘッド１２０はノズルの２個の重要部品のうちの１個である空洞もしくはソケット（図示無し）を含み得る。流体インサートもしくはチップ（例えば１７０）が、もう片方の１個である。もしもノズルヘッドがインサート１７０を受けるために空洞を含むならば、その空洞で形成される概して平らな床面は、ハウジングの遠方に突き出た筐体のレンズに向いた側の表面に形成される広く概して長方形である開口部まで続く。内部では、入口１３８からの流体伝達内腔はノズルヘッド１２０の内部及びそれぞれの空洞の横壁面の開口部まで続く流体入口供給チャンネルもしくは内腔と流体連通している（図示無し）。流体供給内腔はノズルヘッドの空洞内で形成される内部容積と連通し、圧縮流体がノズル供給チャンネルから入ってくるとその流体は空洞にそして流路（例えば１７０）を通って流れる。

【0076】

流体インサートもしくはチップ（例えば１７０）は概して平らな部材であり、ハウジング空洞１０１１Ｃにはめ入れられるように適合され、ハウジングの空洞の壁からインサートに働く圧力により、そこに安定して留まる。この目的のため、ハウジングが製造される原材料は固形プラスチックで、圧力下で微量だけ変形する。空洞は天井と床がありそれらはインサート（例えば１７０）の上面から下面までの厚みと実質的に同じ距離だけ離れている。選択的に床面を少し窪ませてもよく、その場合インサートは中央部分が少し厚くなる。インサートの側壁は同様に、インサートの左と右との横面もしくは横エッジ間の幅と実質的に同じ距離だけ離れている。1つの実施形態においては流体回路インサート（例えば１７０）の幅はノズルヘッドの空洞の幅より数ミリインチ大きく作られる。インサート及び空洞は、それらの長さに沿って、前が広く、後ろ向かって狭くなるようにテーパがつけられ得る。テーパは連続的に一様であるかもしくは複数の別の場所で部分的に互いに向かい合うように作られ得る。

【0077】

流体オシレータはインサート（例えば１７０）の中で、上面の複数の窪みとして形成される。具体的には、前記オシレータは、相互反応領域１７２の中心へ内側に向けられた左及び右の対向するパワーノズルのベンチュリ形チャンネル１７６を含む。相互反応領域の最前端には、流路の中心軸１７７と一直線上にある排出スロートもしくはオリフィス１７４があり、スプレーパターン１２２も軸１７７に関して対称であることが望ましい。流路の特徴の全てはインサートもしくはチップの上面の、均一深さもしくは異なる深さの凹み群として形成される。流体インサート（例えば１７０）がハウジングのスロットもしくは空洞に完全に挿入されると、ハウジングの内腔が、空洞への開口部を形成し、その開口部はインサートの入口１７８と並び、連通する。するとハウジング入口１３８に流れ込む洗浄液もしくは水が相互反応チャンバ１７２に流れ込み、振動が確立され流体のジェットが前後交互に激しくながれ、出口オリフィス１７４から出る望むスプレー１２２を生み出すために中で振動する渦巻きを発生する。選択された流体インサート（例えば１７０）がノズルヘッドの空洞に押し込まれるとき、空洞の横壁は少し広がり、その分インサートの中央部に沿って高い圧力が発生する。インサート（例えば１７０）の上面に形成されるオシレータは実質上インサートの両端の中央に置かれ空洞の内壁に非常にきつく密封されるためインサートの表面もしくは空洞の表面に形成される流体オシレータは、はめ合いからくる圧力だけで密封される。

【0078】

ノズルヘッドの空洞及び流体インサート（例えば１７０）は、実質的に平面として示されているが、ノズルヘッド１２０の形状及び望むスプレーパターンによっては、弓状、角度付き、もしくは他の形状を持ち得ることは明らかである。同様にオシレータチャンネルはインサートの上面と下面の両方で、もしくは空洞の天井と床の両方で形成され得る。唯一の条件は、どの面もしくはどの複数の面で形成されていようが流体オシレータは面同士のはめ合いの方法からくる圧力でハウジング空洞の中に密封されるということである。

【0079】

統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００の作動中、圧縮洗浄液は流体入口１３８に、そして相互反応チャンバに流れ込み、圧縮洗浄液は、相互反応チャンバから洗浄液をスプレーもしくは排出するように構成されている遠方の出口オリフィス１７４に送られ、外部対物レンズ面１０２、１０４に画像センサの視界全体にわたってスプレーするように照準された高速の首振り液滴スプレー１２２を生み出す。外部トリム部品（図示無し）は目立たない盛り上がりもしくはふくれ付きで作られ得て、末端に突き出たノズルヘッド１２０及びスプレー１２２が出てくるノズルオリフィスを完全に覆い、実質的に隠すが、横向きスプレーはノズルからの障害物のない出水を可能にし、溜まったゴミや土はレンズ面１０２、１０４から洗い落とされ外部ベゼル部材１０６の外向きの面を流れ落ちてゆく。

【0080】

本発明のレンズ洗浄システムは多くの自動車及び他の車両において既に指定された図９の２００で表されるような自動車製造会社の標準装備装置に容易に統合可能である。図９に例として示されるとおり、既存のフロントガラス洗浄システム２０２（「フロント洗浄」）もしくは後部窓洗浄システム２０４（「リア洗浄」）は、洗浄液水槽及び高圧の洗浄液を供給するためのポンプシステムが必要である。洗浄液タンクもしくは水槽２０６は、一般に、水槽から洗浄液を引き揚げ、圧縮液を配管ネットワーク２１０（例えば内腔、チューブ、もしくはホースを含む）に供給するために起動する内部ポンプ２０８を含み、ネットワークにはフロントガラス洗浄ノズル２１２及び後部窓洗浄ノズル（群）２１４が含まれる。本発明のシステムによると、レンズ洗浄は運転者操作の入力に応答してもしくは自動で起動され得る。自動運転においては、レンズ洗浄は運転者のフロントガラス洗浄システムもしくは「フロント洗浄」の使用に呼応して始まる、もしくは起こる（例えば、フロントガラスがフロント洗浄ノズル２１２でスプレーされる時毎回レンズ洗浄が行われる、もしくは代替案として３〜５回のフロントガラス洗浄毎に一度レンズ洗浄が短時間行われるように選択する）。同様に後部窓もしくは後部ハッチ／後退ライト清掃も後進カメラシステム１００のレンズ洗浄にリンク可能であり、上に説明されたように後部窓が後部窓洗浄ノズル２１４でスプレーされるとき毎回後進カメラレンズの洗浄が行われる、もしくは代替案として３〜５回の後部窓洗浄毎に一度レンズ洗浄が短時間行われるように選択可能である。

【0081】

あるいは、カメラレンズ洗浄は、室内表示を使っての使用者操作にもでき、遠隔操作可能のシステム１００は少なくとも1つのノズルアセンブリ１１０を含み、一対の外部画像センサの対物レンズ面を清掃し画像をゆがめる蓄積ゴミを洗い落とすように構成される。車両の室内に取り付けられる表示器は、車両のデータ通信ネットワークを介してセンサの外部対物レンズ面に接続され得る。画像センサは周囲環境にさらされているため、車両使用中に画像をゆがめるゴミが蓄積する。画像センサレンズ洗浄システムは、画像センサの外部対物レンズ面に向かって洗浄液のスプレーを近いレンズには狭く浅い角度で、より遠いレンズには直接衝突する角度で選択的にスプレーする側方オフセットされた洗浄ノズルで構成される。スプレーは外部対物レンズ面に対して例えば１°と２０°との範囲の間の照準角度で視界全体を狙って行われ、スプレーは数秒間の洗浄制御信号に対応して起動される。車両の内部に取り付けられた洗浄システム起動スイッチは、表示器を見ている運転者によってレンズ洗浄システムの起動が望まれたときに、選択的に及び瞬間的に洗浄制御信号を発生させるよう構成される。

【0082】

標準車両システムへの本発明の複数レンズ統合洗浄システム１００の付加は、多くの方法で達成可能である。それらは、スポーツ多目的車の後方窓清掃等の既存のシステムに連動可能であり、その場合、窓の清掃のたびにカメラも清掃される、もしくはその逆にカメラ清掃のたびに窓の清掃がおこる。システムはまた望むときにだけ清掃するように設計可能であり、これには追加の専用ポンプ及び、上述の工程を実行するようプログラムされた制御器もしくは制御システムが必要である。しかし、二つ目の水槽や液ボトルが車両に加えられることはほぼあり得ないため、洗浄液水槽は、同じ数、同じサイズのままに保つことが強く望まれる。車両の部品実装には一般に洗浄液水槽の拡大の余地がないためカメラ清掃システムは、車両全体の性能への影響を抑えるため、最低限の液の消費にしなければならない。

【0083】

上述のように、本発明のレンズ洗浄システムの追加の既存車両システムへの総合的影響を最小にすることが望まれるため、ノズルシステム１００には低い流量が望まれる。一実施形態において使われたノズルの目標流量は、１平方インチあたり１８ポンドの水圧で毎分２００＋／−４０ミリリットルであり、上記のパッケージングガイドラインに沿うレンズ３２２の清掃が効果的に行われた。これらの流量やパッケージング制約を考慮して、図８Ａ及び８Ｂのステップ付きマッシュルーム回路が、０．０６ミリメートルの段差の条件で寒冷天候時でも良好に機能し、スプレー１２２の扇形角度３５°、毎分２００ミリリットルの流量で、５ミリメートルｘ５ミリメートルという非常に小さいパッケージングサイズが可能である。最も重要なこととして、このデザインのパワーノズル寸法は最低０．０１４インチを保て、これは詰まりへの耐性に必要である。これより小さいパワーノズルは自動車使用中に詰まりを起こす危険がある。前記流体回路はまた内部フィルタ（例えばフィルタポスト１８６を参照）付きである。

【0084】

統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００は、実質的に平らなハウジング固定具面を形成する外向きの壁もしくはベゼル面１０６もしくは遠方に突き出たスプレーノズルヘッド１２０を含むノズルアセンブリ１１０を支持するベゼル面１０６を持つハウジング１０８で（望ましくは）構成される。スプレーノズルヘッドはベゼル面１０６の表面から数ミリメートルだけ遠方に突き出て望ましくは流体オシレータ（例えば１７０）を収納し照準を合わせる。ノズルヘッド１２０は、ベゼル面１０６において第二のレンズ１０４から距離のある第一のレンズ面１０２の周りのエッジの近くで遠くに突き出た箱型の筐体の形をとり、レンズ１０２、１０４の両方（複数）を洗浄するために流体オシレータは選択された扇形角度（例えば３５°）の高速のスプレー１２２を発生させ、コンパクトで目立たない一体型複数カメラ洗浄ノズルアセンブリパッケージ１００が提供される。ノズルヘッド１２０はまた扇形の剪断ジェットを作るようにも構成され得る。

【0085】

統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００は、ノズルヘッド１２０と流体連通している流体伝達チャンネルを形成する入口チューブもしくはバーブ１３８を含む。ハウジング固定具１０８は複数（例えば第一及び第二）画像センサもしくはカメラを収納し、遠方に露出したそれぞれのカメラの外部レンズ１０２、１０４を固定するように構成される。それぞれの外部レンズは、レンズ周囲及びレンズ中心軸１０２Ａ、１０４Ａがそれぞれのレンズ面から遠方に投射される外部レンズ面１０２、１０４を持ち、それぞれのレンズの視野は、レンズ中心軸１０２Ａ、１０４Ａを含み、レンズ円周内から発祥の遠方に投影される固定の角度（例えば１４０、短縮円錐形もしくはピラミッド型で運転者から見たビデオ表示器の視野を含む（図示無し））として定義される。洗浄システム１１０は、障害のない流体入口１３８及びノズルヘッド１２０の間の接続を提供する内部流体伝達管もしくは内腔を形成する薄型ハウジング固定具１２０により外部レンズ１０２、１０４に向かって照準を合わせて支持されて構成されている少なくとも第一のノズルアセンブリを含み、ノズルヘッド１２０は選択的に流体回路インサート（例えば１７０）と協力するよう構成された空洞を含む。より具体的には、ノズルヘッド１２０は照準部品の遠方壁セグメント１０６から遠方に突き出た上向きもしくは遠方向きに突き出た箱型の筐体として構成される。ハウジング固定具１０８及びベゼル壁セグメント１０６は分離可能なプラスチック部品で作られることが望ましく、選択的にはベゼル１０６の近位の横面とカメラハウジング筐体１０８との間に環状エラストマもしくはゴム密封材を加えて組み立てられたとき密封するように互いに係合する。

【0086】

前記ノズルアセンブリ１１０は外部レンズ面１０２、１０４及びその視界全体に向かって選択された厚みの実質的に平面薄板状の液１２２として洗浄液をスプレーするように照準をあわせて構成されている。スプレーは第一の選択照準角度約１°で行われる（例えば、ある角度近位に傾斜した面でスプレーする）。選択照準角度は、レンズの外部面１０２、１０４に接する面から１°から２０°の範囲が可能である（図５に示されるとおり）。ノズルヘッド１２０は選択された側からスプレーするように向けられ、つまりレンズ周の選ばれた固定基準点もしくはデータム１０２Ｄ、１０４Ｄに関連して第一に選択された方位角に沿ってスプレーされる。遠方に突き出たノズルヘッド１２０は、それぞれの遠方の対物レンズ面１０２、１０４の中心と交差するように（すなわちそれを狙って）横向きのスプレー軸１１２に沿ってスプレーするように横に置かれ、ノズルヘッド１２０からのスプレー軸１１２はそれぞれのレンズ軸１０２Ａ、１０４Ａと交差するよう照準をあわせ、それぞれのレンズの参照基準点もしくはデータム１０２Ｄ、１０４Ｄにてスプレー１２２がレンズ周のエッジの上を通過することが望ましい。

【0087】

レンズ洗浄ノズル流体回路（例えば１７０）は、選択的に起動された圧縮洗浄液の流れに作用するよう構成された第一の流体オシレータの第一の相互反応チャンバ１７２を含むことが望ましい。当該圧縮洗浄液は入口の中を流れ、液滴の第一の排出流１２２を生み出す。ハウジングの流体入口１３８は圧縮洗浄液を受け、流体の相互反応チャンバ１７２と流体連通しており、圧縮洗浄液は外部レンズ面とその視界全体に照準をあわせる第一の側方オフセット位置の出口ノズル１７４に送られる。望ましいスプレー流量は、１８ポンド／平方インチにおいて、ノズルごとに毎分約２００ミリリットルであり、もし両方のレンズを洗浄するならばスプレーの厚み（図５Ｂに示されるとおり扇形スプレー面を横から見たとき）は２°以上であるのが望ましい。異なるノズルヘッド及びレンズの配置構成では、より厚いスプレーが選択可能である。首振り動作と、このような方法により流体オシレータで発生しノズルヘッド１２０で照準された大きな水滴とが、複数のレンズ面を同時に素早く濡らし、ベゼル面１０６を横に流れ落ちる流水の一部としてゴミ（図示無し）をほぐし、溶かし、流し落とす動的効果を持つことが発見された。

【0088】

ノズルヘッド１２０は、選択された扇形角度（例えば３５°）をもつ実質的に平らな扇形スプレーの首振りしない剪断ノズルとして構成されてもよい。首振りしない扇形スプレーは、比較的均一なサイズと速度を持つ液滴首振りスプレーに比べて効果が低い。あるいは、第一の側方オフセット位置の洗浄ノズルヘッド１２０は、少なくとも1つの実質的に固定された流体ジェットを発するように構成された首振りしない丸く飛び出たノズルでもあり得るが（すなわち扇形に広がらない実質的に固定された流れ）図７Ａ及び７Ｂに示される首振りスプレー１２２よりこれも効果が低い。

【0089】

図２〜７Ｂに示される統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ１００は、複数カメラモジュール及び照準を合わせたノズルアセンブリ１１０が、車両８の中に組み入れられるよう構成された一体のモジュール１００として統合的にパッケージされた統合的な自動車複数カメラモジュール及びノズルアセンブリとして構成されることが望ましい。ハウジング１０８内のそれぞれの流体不透過性カメラモジュールは薄型ハウジング固定具ベゼル１０６内に固定されその後ろに収納され、対物レンズ及び画素化された画像センサアレイ（例えば１８のような）を持つ画像センサを収納して照準をあわせるような内部構造を持ち、ベゼル１０６は透明であり得てそれぞれのカメラの対物レンズアセンブリの一部を形成し得る。

【0090】

前記ノズルヘッド１２０は、部品２個の構成であり得る。ハウジングのノズルヘッド１２０はノズルの２個の重要部品のうちの１個である空洞もしくはソケット（例えば図１０Ｂの３１０Ｃ−Ｒを参照）を含み得る。流体インサートもしくはチップ（例えば１７０）が、もう片方の重要部品である。もしもノズルヘッドがインサート１７０を受けるために空洞を含むならば、その空洞で形成される概して平らな平面の床面は、ハウジングの遠方に突き出た筐体のレンズに向いた側の表面に形成される広く概して長方形である開口部まで続く。内部では、入口１３８からの流体伝達内腔はノズルヘッド３２０の内部及びそれぞれの空洞の横壁面の開口部まで続く流体入口供給チャンネルもしくは内腔と流体連通している（図示無し）。流体供給内腔はノズルヘッドの空洞内で形成される内部容積と連通し、圧縮流体がノズル供給チャンネルから入ってくるとその流体は空洞にそして流路（例えば１７０）を通って流れる。

【0091】

流体インサートもしくはチップ（例えば１７０）は概して平らな部材であり、ハウジング空洞にはめ入れられるように適合され、ハウジングの空洞の壁からインサートに働く圧力により、そこに安定して留まる。この目的のため、ノズルヘッド１２０が製造される原材料は固形プラスチックで、圧力下で微量だけ変形する。空洞は天井と床がありそれらはインサート（例えば１７０）の上面から下面までの厚みと実質的に同じ距離だけ離れている。選択的に床面を少し窪ませてもよく、その場合インサートは中央部分が少し厚くなる。インサートの側壁は同様に、インサートの左と右との横面もしくは横エッジ間の幅と実質的に同じ距離だけ離れている。1つの実施形態においては流体回路インサート（例えば１７０）の幅はノズルヘッドの空洞の幅より数ミリインチ大きく造られる。インサート及び空洞は、それらの長さに沿って、前が広く、後ろ向かって狭くなるようにテーパがつけられ得る。テーパは連続的に一様であるかもしくは複数の別の場所で部分的に互いに向かい合うように作られ得る。

【0092】

ここで図１０Ａ〜１０Ｄの実施形態に移り、図１０Ａはハウジングカバーもしくはベゼル３０６のトップもしくは遠方端から見た別の統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ３００の上からの斜視図であり、二重スプレーノズルアセンブリのスプレーノズルヘッド３２０を示し、第一のスプレー３２２Ｌが第一の対称軸もしくは第一の流体出口もしくはスプレーオリフィスの中心にある流路軸３１２Ｌについて対称形に形成され、第一の流路軸３１２Ｌが第一のもしくは左のレンズ３０２の中心にある第一のスプレー軸と実質的に同軸であるようにノズルヘッドによって照準を合わされるのを示す。本発明において、第二のスプレー３２２Ｒが第二の対称軸もしくは第二の流体出口もしくはスプレーオリフィスの中心にある流路軸３１２Ｒについて対称形に形成され、第二の流路軸３１２Ｒが第二のもしくは右のレンズ３０４の中心にある第二のスプレー軸と実質的に同軸であるようにノズルヘッド３２０によって照準を合わされるのを示す。図１０Ｂはスプレーシステムハウジング３０８から分離された図１０Ａの二重スプレーノズルヘッド３１０の斜視図であり、第一及び第二（もしくは左及び右）の空洞３１０Ｃ−Ｌ及び３１０Ｃ−Ｒが第一及び第二の流体インサート（例えば１７０）を受けるよう構成されているのを示す。

【0093】

図１０Ｃは統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ３００の写真であり、ノズルアセンブリの起動中のスプレーヘッド２３０が第一及び第二のスプレーオリフィスから第一及び第二のスプレー軸３１２Ｌ、３１２Ｒに沿ってそれぞれ第一及び第二のレンズ３０２、３０４に向かってスプレーしているのを示す。図１０Ｄは図１０Ａ〜１０Ｃのレンズ洗浄ノズルアセンブリの高速露光写真であり、横に並んだ扇形スプレー３２２Ｌ、３２２Ｒのスプレーされた洗浄液の個々の液滴を示す。

【0094】

二重スプレーの統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ３００は、遠方に突き出たスプレーノズルヘッド３２０を含むノズルアセンブリ３１０を支持するよう構成された実質的に平らなハウジング固定具面もしくはフランジ壁セグメントを形成する外に向いた壁もしくはフランジ面３０６Ｆを持つ成型プラスチックのハウジング３０８で（望ましくは）構成される。スプレーノズルヘッド３２０はフランジ３０６Ｆの表面から遠方に数ミリメートルだけ突き出て、望ましくは第一及び第二の流体オシレータ（例えば１７０）を収納し照準を合わせる（図８Ａに示すとおり）。ノズルヘッド３２０は第一のレンズ面３０２及び第二のレンズ面３０４の周りのエッジの近くで遠方に突き出した二重くさび形の筐体のような形状を持つ。モジュールのハウジング３０８はスプレーヘッドフランジ３０６Ｆから実質的に垂直である平面上にあるように方向づけられたハウジングのレンズ支持ベゼル面３０６の同一平面上で第二のレンズ３０４から離れた第一のレンズ３０２を持つ。

【0095】

二重のスプレーノズルヘッド３２０は、レンズ３０２、３０４の両方（複数）を洗浄するために左及び右の高速スプレー３２２Ｌ及び３２２Ｒをそれぞれ選択された扇形角度（例えば３５°）で作るために第一及び第二の流体オシレータを方向づけて照準を合わせ、コンパクトで目立たない一体型複数カメラ洗浄ノズルアセンブリパッケージ３００が提供される。ノズルヘッド３２０はまた扇形の剪断ジェットを作るようにも構成され得る。

【0096】

統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ３００は、ノズルヘッド３２０と流体連通している流体伝達チャンネルを形成する入口チューブもしくはバーブ３３８を含む。ハウジング固定具３０８は複数（例えば第一及び第二）画像センサもしくはカメラを収納し、遠方に露出したそれぞれのカメラの外部レンズ３０２、３０４を固定するように構成される。それぞれの外部レンズは、レンズ周囲及びレンズ中心軸３０２Ａ、３０４Ａがそれぞれのレンズ面から遠方に投射される外部レンズ面３０２、３０４を持ち、それぞれのレンズの視野は、レンズ中心軸３０２Ａ、３０４Ａを含み、レンズ円周内から発祥の遠方に投影される固定の角度（例えば、短縮円錐形もしくはピラミッド型で運転者から見たビデオ表示器の視野を含む（図示無し））として定義される。

【0097】

本発明の洗浄システムは、二重のノズル出口オリフィスを持ち、障害のない流体入口３３８とノズルヘッド３２０との間の接続を提供する内部流体伝達管もしくは内腔を形成する薄型ハウジング固定具３２０により外部レンズ３０２、３０４に向かって照準を合わせて支持されて構成されている少なくとも第一のノズルアセンブリ３１０を含み、図１０Ｂに示されるように第一の流体回路インサート（例えば１７０）と協力するよう構成された左のもしくは第一の空洞３１０Ｃ−Ｌ及び第二の流体回路インサート（例えば１７０）と協力するよう構成された右のもしくは第二の空洞３１０Ｃ−Ｒを含むノズルヘッド３２０を含む。より具体的には、ノズルヘッド３２０は照準部品のフランジ壁セグメント３０６Ｆから遠方に突き出た二重くさび形の筐体として構成される。ハウジング固定具３０８及びベゼル壁セグメント３０６は一体型の成型プラスチック部品として作られることが望ましい。

【0098】

前記ノズルアセンブリ３１０はそれぞれの対応する目標外部レンズ面１０２、１０４に向かってそれぞれ選択された厚みの実質的に平面薄板状の液３２２Ｌ、３２２Ｒとして洗浄液をスプレーするように照準をあわせて構成されている。スプレーは第一の選択照準角度で行われる（例えば、ある角度近位に傾斜した面でスプレーする）。選択照準角度は、レンズ外部面３０２、３０４をサポートしているハウジングのベゼル面３０６の垂直度もしくは角度方向に依存してフランジ壁３０６Ｆに平行な面から２０°から４０°の範囲が可能である（図１０Ａに示されるとおり）。ノズルヘッド３２０は選択された側からスプレーするように向けられ、つまりレンズ周の選ばれた固定基準点もしくはデータム３０２Ｄ、３０４Ｄに関連して第一に選択された方位角に沿ってスプレーされる。遠方に突き出たノズルヘッド３２０は、それぞれの対応する遠方の対物レンズ面３０２、３０４の中心と交差するように（すなわちそれを狙って）第一及び第二の横向きのスプレー軸３１２Ｌ、３１２Ｒに沿ってスプレーするように横に置かれ、ノズルヘッドの第一のもしくは左の流体出口オリフィスからのスプレー軸３１２Ｌは左のレンズ軸３０２Ａと交差するよう照準をあわせ、それぞれのレンズの参照基準点もしくはデータム３０２Ｄにてスプレー３２２Ｌがレンズ周のエッジの上を通過することが望ましい。同様に、ノズルヘッドの第二のもしくは右の流体出口オリフィスからのスプレー軸３１２Ｒは右のレンズ軸３０４Ａと交差するよう照準をあわせ、それぞれのレンズの参照基準点もしくはデータム３０４Ｄにてスプレー３２２Ｒがレンズ周のエッジの上を通過することが望ましい。

【0099】

二重のスプレーノズルヘッドは、それぞれが選択的に起動された圧縮洗浄液の流れに作用するよう構成された流体オシレータ相互反応チャンバ１７２を持つ一対の流体回路インサート（例えば１７０）を含むことが望ましい。当該圧縮洗浄液は入口の中を流れ、液滴の排出流（例えば３２２Ｌ、３２２Ｒ）を生み出す。ハウジングの流体入口３３８は圧縮洗浄液を受け、それぞれの流体の相互反応チャンバ１７２と流体連通しており、圧縮洗浄液は、それぞれが対応する外部レンズ面とその視界全体に照準をあわせる第一及び第二の側方オフセット位置のアウトレットノズル（例えば１７４）に送られる。望ましいスプレー流量は、１８ポンド／平方インチにおいて、ノズルごとに毎分約２００ミリリットルであり、スプレーの厚みは２°以上であるのが望ましい。異なるノズルヘッド及びレンズの配置構成では、より厚いスプレーが選択可能である。首振り動作と、このような方法により流体オシレータで発生しノズルヘッド３２０で照準された大きな水滴とが、複数のレンズ面を同時に素早く濡らし、ベゼル面１０６（図１０Ｃに示されるとおり）を横に流れ落ちる流水の一部としてゴミ（図示無し）をほぐし、溶かし、流し落とす動的効果を持つことが発見された。

【0100】

側方オフセットされた薄型洗浄ノズルヘッド３３０は、選択された扇形角度（例えば３５°）をもつ実質的に平らな扇形スプレーの首振りしない剪断ノズルとして構成されてもよい。首振りしない扇形スプレーは、比較的均一なサイズと速度を持つ液滴首振りスプレーに比べて効果が低い。あるいは、第一の側方オフセット位置の薄型洗浄ノズルヘッド３２０は、少なくとも1つの実質的に固定された流体ジェットを発するように構成された首振りしない丸く飛び出たノズルでもあり得るが（すなわち扇形に広がらない実質的に固定された流れ）図１０Ｃ及び１０Ｄに示される首振りスプレー３２２Ｌ、３２２Ｒよりこれも効果が低い。

【0101】

図１０Ａ〜１０Ｄに示される統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ３００は、複数カメラモジュール及び照準を合わせたノズルアセンブリ３１０が、車両８の中に組み入れられるよう構成された一体のモジュール３００として統合的にパッケージされた統合的な自動車複数カメラモジュール及びノズルアセンブリとして構成されることが望ましい。ハウジング３０８内のそれぞれの流体不透過性カメラモジュールは薄型ハウジング固定具ベゼル３０６内に固定されその後ろに収納され、対物レンズ及び画素化された画像センサアレイ（例えば１８のような）を持つ画像センサを収納して照準をあわせるような内部構造を持ち、ベゼル壁セグメント３０６は透明であり得てそれぞれのカメラの対物レンズアセンブリの一部を形成し得る。

【0102】

ノズルヘッドの空洞３１０Ｃ−Ｌ、３１０Ｃ−Ｒ及び第一及び第二の流体インサート（例えば１７０）は、実質的に平面として示されているが、ノズルヘッド３２０の形状及び望むスプレーパターンによっては、弓状、角度付き、もしくは他の形状を持ち得ることは明らかである。同様にオシレータチャンネルはインサートの上面と下面の両方で、もしくは空洞の天井と床の両方で形成され得る。唯一の条件は、どの面もしくはどの複数の面で形成されていようが流体オシレータは面同士のはめ合いの方法からくる圧力でハウジング空洞の中に密封されるということである。

【0103】

二重のスプレーノズルヘッド３２０はノズルアセンブリ３１０において３つの部品の構成であり得る。ノズルヘッド３２０は第一及び第二の空洞もしくはソケット３１０Ｃ−Ｌ、３１０Ｃ−Ｒ（図１０Ｂで示されるとおり）及び空洞を備えたノズルヘッド３２０を含み得て、３つの主要ノズル部品のうちの１つを形成する。一対の流体インサートもしくはチップ（例えば１７０）が残りの２つの主要部品を形成する。もしもノズルヘッド３２０がインサート１７０を受けるために少なくとも１つの空洞を含むならば、その空洞（例えば３１０Ｃ−Ｒ）で形成される概して平らな平面の床面は、ハウジングの遠方に突き出た筐体のレンズに向いた側の表面に形成される広く概して長方形である開口部まで続く。内部では、入口３３８からの流体伝達内腔はノズルヘッド３２０の内部と及びそれぞれの空洞の横壁面まで続く（図示無し）流体入口供給チャンネルもしくは内腔と流体連通している。流体供給内腔はそれぞれのノズルヘッドの空洞（例えば３１０Ｃ−Ｒ）内で形成される内部容積と連通し、圧縮流体がノズル供給チャンネルから入ってくるとその流体は空洞にそして流路（例えば１７０）を通って流れる。

【0104】

流体インサートもしくはチップ（例えば１７０）は概して平らな部材であり、ハウジング空洞（例えば３１０Ｃ−Ｒ）にはめ入れられるように適合され、ハウジングの空洞の壁からインサートに働く圧力により、そこに安定して留まる。この目的のため、ノズルヘッド３２０が製造される原材料は固形プラスチックで、圧力下で微量だけ変形する。空洞（例えば３１０Ｃ−Ｒ）は天井と床がありそれらはインサート（例えば１７０）の上面から下面までの厚みと実質的に同じ距離だけ離れている。選択的に床面を少し窪ませてもよく、その場合インサートは中央部分が少し厚くなる。インサートの側壁は同様に、インサートの左と右との横面もしくは横エッジ間の幅と実質的に同じ距離だけ離れている。1つの実施形態においては流体回路インサート（例えば１７０）の幅はノズルヘッドの空洞の幅より数ミリインチ大きく造られる。インサート及び空洞は、それらの長さに沿って、前が広く、後ろ向かって狭くなるようにテーパがつけられ得る。テーパは連続的に一様であるかもしくは複数の別の場所で部分的に互いに向かい合うように作られ得る。

【0105】

本発明の複数レンズ洗浄システムの第三の実施形態が図１１に示される。ハウジングカバーもしくはベゼル４０６の遠方側から見たとき統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ４００の第三の実施形態は、二重スプレーノズルのスプレーヘッド４２０が第一のスプレー４２２Ｌを第一の流体出口もしくはスプレーオリフィスに中心をおく第一の対称軸もしくは流路軸４１２に沿って向けられているもしくは照準を合わせていることを示し、第一の流路の軸がノズルヘッド４２０により第一のもしくは左のレンズ４０２の中心軸と実質的に同軸であるように照準を合わされていることを示す。本発明において、第二のスプレー４２２Ｒが第二の対称軸もしくは第二の流体出口もしくはスプレーオリフィスの中心にある流路軸４１２について対称形に形成され、第二の流路軸が第二のもしくは右のレンズ４０４の中心にある第二のスプレー軸と実質的に同軸であるようにノズルヘッド４２０によって照準を合わされるのを示す。

【0106】

統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄中央スプレーノズルアセンブリ４００が、車両用複数カメラ（もしくは他の画像センサ）モジュール４００として構成され、それぞれが概して平らなレンズカバー４０２及びドームもしくは「魚眼」レンズカバー４０４等の対応する対物レンズカバーもしくは外部面でおおわれる複数センサとともに提供され、上に説明される方法で車両表面の上もしくは中のセンサ筐体もしくはハウジング筐体４０８に順に固定され得る概して平らなハウジングセグメントもしくはベゼル４０６に取り付けられる、もしくは元の位置にモールド成型される。本発明の一体型のモジュール４００はさらにハウジングカバー４０６の中に取り付けられたもしくは成型された中央ノズルアセンブリ４１０を含み、横向きに距離を置かれて位置合わせされてハウジングの平らな外部面４０６に取り付けられるもしくは搭載される第一及び第二のレンズカバー４０２、４０４を清掃するため、第一及び第二の制御された流体洗浄スプレーを逆方向に向けるように構成される。図示されたレンズカバー４０２及び４０４はハウジング筐体４０８に取り付けられたそれぞれのセンサのレンズ用カバーであるのが明らかだが、場合によってはセンサがハウジングのカバーもしくはベゼル４０６の内部に直接取り付けられるときのようにセンサレンズ要素の外部面はハウジングカバーの上面に固定され得る、もしくはその上に延び得る。

【0107】

ここでの参照の利便性のため、それぞれの対物レンズもしくは光学エレメント４０２及び４０４は互換的に（上述の例でのように）レンズもしくはレンズカバーと呼ばれ得る。この複数のレンズもしくはレンズカバーはレンズ４０２の赤外線センサ及びレンズ４０４のビデオカメラ等の異なるタイプのセンサ用の部品もしくはカバーであり得る、もしくはセンサは違う視界を提供する同じタイプであり得る。加えて、２つのレンズが示されているが、追加のレンズもしくはレンズカバーがハウジングの上に取り付けられ得て、図示された２つのレンズと一直線上に並べて同時に清掃可能であることは明らかである。

【0108】

複数のレンズ４０２及び４０４及びレンズアセンブリ４１０は、カバーもしくはベゼル４０６の実質的に平らな遠位面の幅に沿って互いに側方にオフセットされ、横軸４１２に沿って一直線に並ぶことが、運転者に視界の向上を提供し、車両制御及び自動化の向上を可能にするためにより多くのセンサが使用される今日の車両デザインの必要性に合致する統合されたコンパクトなセンサ及びレンズ洗浄パッケージもしくは一体化モジュール４００を提供するために望ましい。本発明のレンズ洗浄システムは、レンズもしくはレンズカバーのお互いの及びノズルアセンブリに対する高さ及び間隔を効果的な清掃作業のために最適化することにより、複数のレンズの簡単で効果的な同時清掃を1つのノズルアセンブルにより提供するためにレンズ及びノズル部品を配置する。

【0109】

中心に置かれた二重スプレー流体ノズルアセンブリ４１０はハウジングカバー面もしくはベゼル１０６の中央部に位置し、ノズルスプレーヘッド１２０を組み込むが、第一及び第二のオシレータ回路（例えば１７０）を含むことが望ましい。中心に置かれた二重スプレーノズルアセンブリ１１０はハウジングカバー１０６の中に取り付けられるもしくは固定され、レンズカバー４０２及び４０４の外部面を同時に清掃するために、スプレー軸４１２に沿って対向する方向を向いた第一及び第二の扇形の首振りスプレー４２２Ｌ及び４２２Ｒを生む目的で構成される。ハウジング４０８は、対応するレンズが保護カバーもしくは対物レンズの外部面４０２及び４０４それぞれの後ろに位置するのが望ましい従来の自動車用赤外線もしくはビデオカメラセンサであり得る少なくとも２つの画像センサユニット（例えば１２４及び１２６）を収納することが望ましい。センサユニットは、車両の運転者、使用者もしくは操作者が室内表示器を使って外観カメラの対物レンズ面もしくはカバー４０２及び４０４が蓄積されたゴミ（表示は無いが例えば、蓄積砂、ホコリ、泥、凍結防止塩、もしくはその他の蓄積片）で遮られるもしくは覆われているかどうか判断できるように、当業の通例どおりに、対応するケーブル（例えば１２８及び１３０）を通して適切な表示器及び／又は制御器に接続される。

【0110】

中心におかれた二重スプレーノズルヘッド４２０は、それぞれ対応する流体回路インサートもしくはチップ（例えば１７０）を受けるように構成される第一及び第二の対向する空洞とともに構成され得て、それぞれの流路の入口１７８とモジュール入口もしくはバーブ４３８との間の流体連通を提供するように構成され得る。図１１及び図８Ａに最もよく示されるとおり、流体回路の構造物は対称軸もしくは流路の出口もしくはスプレーオリフィス１７４の中心である流路軸１７７に沿って対称に形成され、上に説明されるように対応するレンズ面を洗浄するため、流路軸１７７はノズルヘッド４２０により方向が決められスプレー軸４１２と実質的に同軸である。

【0111】

図１１に示される統合的複数画像センサ及びレンズ洗浄ノズルアセンブリ４００は、複数カメラモジュール及び照準を合わせたノズルアセンブリ４１０が、車両８の中に組み入れられるよう構成された一体のモジュール４００として統合的にパッケージされた統合的な自動車複数カメラモジュール及びノズルアセンブリとして構成されることが望ましい。ハウジング４０８内のそれぞれの流体不透過性カメラモジュールは薄型ハウジング固定具ベゼル４０６内に固定されその後ろに収納され、対物レンズ及び画素化された画像センサアレイ（例えば１８のような）を持つ画像センサを収納して照準をあわせるような内部構造を持ち、ベゼル壁セグメント４０６は透明であり得てそれぞれのカメラの対物レンズアセンブリの一部を形成し得る。

【0112】

ノズルヘッドの空洞及び第一及び第二の流体インサート（例えば１７０）は、実質的に平面として示されているが、ノズルヘッド４２０の形状及び望むスプレーパターンによっては、弓状、角度付き、もしくは他の形状を持ち得ることは明らかである。同様にオシレータチャンネルはインサートの上面と下面の両方で、もしくは空洞の天井と床の両方で形成され得る。唯一の条件は、どの面もしくはどの複数の面で形成されていようが流体オシレータは面同士のはめ合いの方法からくる圧力でハウジング空洞の中に密封されるということである。

【0113】

新しくそして改良されたレンズ清掃システム及び方法の実施形態が説明されたが、ここに示された教授内容を考慮すると当業の技術者には別の修正、変化、及び交替案が示唆されることと考えられる。従って、それら全ての修正、変化、及び交替は本発明の範囲内に帰属するものと考えることを理解されたい。

【関連出願の参照】

【0114】

本出願は、その開示全体がここに参照されて援用される２０１４年４月１６日付の米国仮特許出願第６１／９８０、４０７号の優先権利益を主張する。本出願は、以下の自動車カメラ洗浄システム及び方法に関する共有特許出願に関係する。２０１１年３月１０日付の共有米国仮特許出願第６１／４５１、４９２号、２０１２年３月１０日付の国際特許出願ＰＣＴ/ＵＳ１２/２８８２８、２０１３年９月１０日付の米国特許出願１４０８６７４６号、２０１３年１１月２１日付米国特許出願１４０８６７４６号、２０１４年４月１１日付米国特許出願６１９７８７７５号に関し、それら全体がここに参照されて援用される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】