特許 7283681 異物検出を備える超音波レンズクリーニングシステム

(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】

(24)【登録日】2023-05-22

(45)【発行日】2023-05-30

(54)【発明の名称】異物検出を備える超音波レンズクリーニングシステム

(51)【国際特許分類】

   G03B 17/02 20210101AFI20230523BHJP

   G02B 7/02 20210101ALI20230523BHJP

   G03B 15/00 20210101ALN20230523BHJP

【ＦＩ】

G03B17/02

G02B7/02 D

G03B15/00 V

G03B15/00 S

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019551242

(86)(22)【出願日】2017-12-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-16

(86)【国際出願番号】 US2017064530

(87)【国際公開番号】W WO2018106602

(87)【国際公開日】2018-06-14

【審査請求日】2020-12-01

(31)【優先権主張番号】15/583,057

(32)【優先日】2017-05-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/429,991

(32)【優先日】2016-12-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】230129078

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】デビッド パトリック マギー

(72)【発明者】

【氏名】ステファン ジョン フェディガン

【審査官】藏田 敦之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２６６３７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ １７／０２

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｇ０２Ｂ ７／０８

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０３Ｂ １７／００

Ｇ０２Ｂ １７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
レンズにトランスデューサを介して結合されるように適合されるドライバ出力を有するドライバであって、
前記ドライバ出力に結合されるフィードバック入力と、フィードバック出力とを有し、前記フィードバック入力に応答して前記トランスデューサの電気的特性を表すフィードバック信号を前記フィードバック出力に提供するように構成されるフィードバック回路であって、前記フィードバック信号が、前記トランスデューサの電圧を表す電圧フィードバック信号と前記トランスデューサに流れる電流を表す電流フィードバック信号とを含む、前記フィードバック回路と、
前記フィードバック出力と前記ドライバ出力との間に結合されるコントローラであって、
前記トランスデューサが或る周波数範囲内の周波数で前記レンズを振動させるために発振駆動信号を前記ドライバ出力に提供し、
前記電圧フィードバック信号の電圧フェーザ値と前記電流フィードバック信号の電流フェーザ値との比としての周波数応答値を判定し、
前記周波数応答値に応答して前記周波数範囲内の前記レンズの共振周波数を判定し、
前記判定された共振周波数と前記レンズのベースライン共振周波数との差に応答して、前記トランスデューサがレンズクリーニング動作において前記レンズを振動させるために前記ドライバ出力に前記駆動信号を選択的に提供する、
ように構成される、前記コントローラと、
を含む、前記ドライバを含む、装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、
前記コントローラが、
前記判定された共振周波数と前記ベースライン共振周波数との間の差の絶対値を計算し、
前記差の絶対値が非ゼロの周波数閾値より大きいか否かに応答して、前記レンズが汚染物質の閾値量を有するか否か判定する、
ように更に構成される、装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズの周波数応答プロファイルを判定し、
前記周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記共振周波数を判定する、
ように更に構成される、装置。

【請求項4】

請求項１に記載の装置であって、
前記コントローラが、前記判定された共振周波数に応答して、クリーニング電力レベル又はクリーニング期間を用いて前記レンズクリーニング動作において前記トランスデューサが前記レンズを振動させるために前記駆動信号を前記ドライバ出力に選択的に提供するように更に構成される、装置。

【請求項5】

請求項４に記載の装置であって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズの周波数応答プロファイルを判定し、
前記周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記共振周波数を判定する、
ように更に構成される、装置。

【請求項6】

請求項１に記載の装置であって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズの周波数応答プロファイルを判定し、
前記周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記共振周波数を判定する、
ように更に構成される、装置。

【請求項7】

請求項１に記載の装置であって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズのベースライン周波数応答プロファイルを判定し、
前記ベースライン周波数応答プロファイルをストアし、
前記ベースライン周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記ベースライン共振周波数を識別する、
ように更に構成される、装置。

【請求項8】

請求項１に記載の装置であって、
前記ドライバ出力と前記フィードバック回路と前記コントローラとが、単一集積回路の一部である、装置。

【請求項9】

装置であって、
レンズにトランスデューサを介して結合されるように適合されるドライバ出力を有するドライバであって、
前記ドライバ出力に結合されるフィードバック入力と、フィードバック出力とを有し、前記フィードバック入力に応答して前記トランスデューサの電圧を表す電圧フィードバック信号と前記トランスデューサに流れる電流を表す電流フィードバック信号とを含むフィードバック信号を前記フィードバック出力に提供するように構成されるフィードバック回路と、
前記フィードバック出力と前記ドライバ出力との間に結合されるコントローラであって、
前記トランスデューサが或る周波数範囲内の周波数で前記レンズを振動させるために発振駆動信号を前記ドライバ出力に提供し、
前記トランスデューサが前記レンズを前記周波数範囲内の周波数で振動させる間に、前記電圧フィードバック信号と前記電流フィードバック信号とに応答して周波数応答値を判定し、
前記周波数応答値に応答して前記周波数範囲内の前記レンズの共振周波数を判定し、
前記判定された共振周波数と前記レンズのベースライン共振周波数との差に応答して、前記トランスデューサがレンズクリーニング動作において前記レンズを振動させるために前記ドライバ出力に前記駆動信号を選択的に提供し、
前記判定された共振周波数と前記ベースライン共振周波数との間の差の絶対値を計算し、
前記差の絶対値が第１の周波数閾値より大きいか否かに応答して、前記レンズが汚染物質の閾値量を有するか否か判定し、
前記差の絶対値と前記第１の周波数閾値より大きい第２の周波数閾値とに応答して、クリーニングフェーズと前記クリーニングフェーズの電圧レベルと前記クリーニングフェーズの周波数掃引範囲と前記クリーニングフェーズの周波数掃引レートとを判定する、
ように 構成される、前記コントローラと、
を含む、装置。

【請求項10】

レンズクリーニングシステムであって、
レンズと、
前記レンズに機械的に結合されるトランスデューサと、
前記トランスデューサに結合されるドライバ出力を有するドライバであって、
前記ドライバ出力に結合されるフィードバック入力と、フィードバック出力とを有し、前記フィードバック入力に応答して前記トランスデューサの電圧を表す電圧フィードバック信号と前記トランスデューサに流れる電流を表す電流フィードバック信号とを含むフィードバック信号を前記フィードバック出力に提供するように構成されるフィードバック回路と、
前記フィードバック出力と前記ドライバ出力との間に結合されるコントローラであって、
前記トランスデューサが或る周波数範囲内の周波数で前記レンズを振動させるために発振駆動信号を前記ドライバ出力に提供し、
前記電圧フィードバック信号の電圧フェーザ値と前記電流フィードバック信号の電流フェーザ値との比としての周波数応答値を判定し、
前記周波数応答値に応答して前記周波数範囲内の前記レンズの共振周波数を判定し、
前記判定された共振周波数とベースライン共振周波数との差に応答して、前記トランスデューサがレンズクリーニング動作において前記レンズを振動させるために前記ドライバ出力に前記駆動信号を選択的に提供する、
ように構成される、前記コントローラと、
を含む、前記ドライバと、
を含む、レンズクリーニングシステム。

【請求項11】

請求項１０に記載のレンズクリーニングシステムであって、
前記コントローラが、
前記判定された共振周波数と前記ベースライン共振周波数との間の差の絶対値を計算し、
前記差の絶対値が非ゼロの周波数閾値より大きいか否かに応答して、前記レンズが汚染物質の閾値量を有するか否か判定する、
ように更に構成される、レンズクリーニングシステム。

【請求項12】

請求項１１に記載のレンズクリーニングシステムであって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズの周波数応答プロファイルを判定し、
前記周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記共振周波数を判定する、
ように更に構成される、レンズクリーニングシステム。

【請求項13】

請求項１１に記載のレンズクリーニングシステムであって、
前記周波数閾値が第１の周波数閾値であり、
前記コントローラが、前記差の絶対値と前記第１の周波数閾値より大きい第２の周波数閾値とに応答して、クリーニングフェーズと前記クリーニングフェーズの電圧レベルと前記クリーニングフェーズの周波数掃引範囲と前記クリーニングフェーズの周波数掃引レートと前記クリーニングフェーズの期間とを判定するように更に構成される、レンズクリーニングシステム。

【請求項14】

請求項１０に記載のレンズクリーニングシステムであって、
前記コントローラが、前記判定された共振周波数に応答して、クリーニングフェーズと前記クリーニングフェーズの電圧レベルと前記クリーニングフェーズの周波数掃引範囲と前記クリーニングフェーズの周波数掃引レートと前記クリーニングフェーズの期間とを用いて、前記トランスデューサが前記レンズクリーニング動作において前記レンズを振動させるために前記駆動信号を前記ドライバ出力に選択的に提供するように更に構成される、レンズクリーニングシステム。

【請求項15】

請求項１４に記載のレンズクリーニングシステムであって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズの周波数応答プロファイルを判定し、
前記周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記共振周波数を判定する、
ように更に構成される、レンズクリーニングシステム。

【請求項16】

請求項１０に記載のレンズクリーニングシステムであって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズの周波数応答プロファイルを判定し、
前記周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記共振周波数を判定する、
ように更に構成される、レンズクリーニングシステム。

【請求項17】

請求項１０に記載のレンズクリーニングシステムであって、
前記コントローラが、
前記周波数応答値に応答して前記レンズのベースライン周波数応答プロファイルを判定し、
前記ベースライン周波数応答プロファイルをストアし、
前記ベースライン周波数応答プロファイルの局所的最小値又は局所的最大値として前記ベースライン共振周波数を識別する、
ように更に構成される、レンズクリーニングシステム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

カメラシステムは、車両カメラ、防犯カメラ、産業オートメーションシステムなど、オートモーティブ及びその他の応用例において、並びに、その他の応用例及び最終用途システムにおいて、一層普及してきている。カメラ及び照明システムの動作はクリーンな光路によって促進され、こうした光路は、例えば、車載カメラシステム、屋外防犯カメラシステム、産業施設におけるカメラシステム等、特に屋外の応用例において、汚れ、水分又はその他のデブリによって妨げられることがある。例えば、カメラ又は光源レンズは、周囲の気象条件、汚れ及びデブリ、並びに、レンズを通した光透過を妨害し得る又は光透過と干渉し得るその他の汚染物質に影響され得る。レンズ又はレンズカバーをセルフクリーニングするために車両及び防犯カメラに対して自動レンズクリーニングシステム（ＬＣＳ）が開発されてきている。そのようなシステムは、レンズ表面を洗浄するために、空気又は水噴霧装置や、機械的ワイパーを含み得る。その他のレンズクリーニングシステムが、汚染物質、水分、又はその他の望ましくない材料をレンズカバーから取り除いて画質又は光透過効率を改善するために、レンズを電子的に振動させる。超音波による機械的励起又は振動が、特に、オートモーティブカメラシステムレンズ（例えば、リアビュー及びサラウンドビューシステム）をクリーニングするために、水噴霧、機械的ワイパー、又は空気ジェット解決策よりも費用効果の高いアプローチであることが証明されている。多くの応用例において、クリーンなレンズが正確なシステム動作にとって重要である。しかし、超音波クリーニングシステムは連続使用によって摩耗することがある。また、レンズを振動させるためにトランスデューサを作動させると電力が消費され、不必要なクリーニングが過度の電力消費となる。バッテリ電力を用いる車両システム又はその他の応用例において、電力を節約する一方で、カメラシステム及び照明応用例のためのレンズの適切なクリーン度を維持することが望ましい。

【発明の概要】

【0002】

説明される例が、レンズに機械的に結合されるトランスデューサと、発振駆動信号をトランスデューサに提供するためのドライバと、注目の範囲の周波数でレンズを振動させるように駆動信号周波数を制御するためのコントローラとを含む、レンズクリーニングシステム、ドライバ、及び動作方法を含む。コントローラは、トランスデューサフィードバック信号に従って、注目の周波数範囲のレンズクリーニングシステムの測定された共振周波数を判定し、測定された共振周波数が、クリーンなレンズのためのレンズクリーニングシステムのベースライン共振周波数とは異なる場合、レンズクリーニング動作を選択的に行う。例えば、レンズクリーニングシステムの周波数応答は、注目の共振周波数を評価するために用いられる。周波数応答は、インピーダンス応答、アドミタンス応答、又はその他の周波数ドメイン等価物として測定され得る。

【0003】

説明される例は、レンズ上の汚染物質の存在を検出して、適宜、インテリジェントなクリーニングを促進するため、及び、汚染物質がほとんどないか全くないときレンズクリーニングを選択的にやめるための、レンズクリーニング解決策を提供する。幾つかの例において、トランスデューサ電力レベル及び／又はクリーニング期間などのクリーニングレベルが、ベースライン共振周波数からの変化の量に従って判定される。この技法は、大量の汚染物質を除去するための高出力クリーニングを促進する一方で、少量の検出された汚染物質を除去するために簡単なクリーニングを用いることにより、又は、レンズがクリーンであると判定されるときクリーニングを遅延することにより、電力を節約する。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】レンズクリーニングシステムの概略図である。

【0005】

【図2】レンズクリーニングシステムを含むカメラレンズアセンブリの部分的断面側面図である。

【0006】

【図3】例示のレンズクリーニングプロセス又は方法のフローチャートである。

【0007】

【図4】クリーンなレンズを備えるレンズクリーニングシステムのための励起周波数を関数とした、例示のインピーダンスマグニチュード応答曲線のグラフである。

【0008】

【図5】クリーンなレンズを備えるレンズクリーニングシステムのための励起周波数を関数とした、例示のインピーダンス位相角応答曲線のグラフである。

【0009】

【図6】レンズクリーニングシステムのための質量の変化を関数とした、正規化された固有周波数変化のグラフである。

【図7】レンズクリーニングシステムのための質量の変化を関数とした、正規化された固有周波数変化のグラフである。

【0010】

【図8】クリーンなレンズを備え、水分及び泥汚染物質を有するレンズを備える、レンズクリーニングシステムのための励起周波数を関数とした、例示のインピーダンスマグニチュード応答曲線のグラフである。

【0011】

【図9】クリーンなレンズを備え、水分及び泥汚染物質を有するレンズを備える、レンズクリーニングシステムのための励起周波数を関数とした、例示のインピーダンス位相角応答曲線のグラフである。

【0012】

【図10】クリーンなレンズを備え、第１の範囲において様々な量の水分汚染物質を有するレンズを備える、レンズクリーニングシステムのための、注目の周波数範囲の励起周波数を関数とした、例示のインピーダンスマグニチュード応答曲線のグラフである。

【0013】

【図11】クリーンなレンズを備え、第２の範囲において様々な量の水分汚染物質を有するレンズを備える、レンズクリーニングシステムのための、注目の周波数範囲の励起周波数を関数とした、例示のインピーダンスマグニチュード応答曲線のグラフである。

【0014】

【図12】レンズクリーニングシステムのための質量の変化を関数とした、正規化された固有周波数変化のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図面において、同様の参照数字は全体を通して同様の要素を指し、種々の特徴は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。本記載において、「結合する」という用語は、間接的又は直接的な、電気的又は機械的接続、或いは、それらの組み合わせを含む。例えば、第１のデバイスが第２のデバイスに結合する、又は、第２のデバイスと結合される場合、そうした接続は、直接的電気接続を介するもの、或いは、一つ又は複数の介在デバイス及び接続を介する間接的電気接続を介するものであり得る。

【0016】

図１は、ドライバ集積回路（ＩＣ）１００を備える超音波レンズクリーニングシステムを示し、図２は、超音波レンズクリーニングシステムを含むカメラレンズアセンブリ２００を示す。図２に示すように、レンズアセンブリ２００は、レンズ２０２を振動させるように機械的に結合される円筒状又は「環状」トランスデューサ１０２を含む。一例において、トランスデューサ１０２はレンズ２０２に接合される。カメラレンズシステムの文脈において例示されるが、本説明の種々の技法は、カメラを備える又はカメラの無い照明システム又はその他の光学システムにおいても用いられ得る。本明細書において説明されるように、装置及び技法は、レンズ２０２上の汚染物質の存在又は実質的不在の自動検出を促進し、閾値量の汚染物質が検出されたとき選択的レンズクリーニングのために有利に用いられ得る。また、幾つかの例が、レンズ２０２上に存在する汚染物質の量の判定に基づくクリーニング電力及び／又はクリーニング期間などの、一つ又は複数のクリーニングパラメータの閾値ベースの判定を提供する。本説明の技法は、汚染物質検出のみに用いられ得る。また、例えば、説明される装置及び方法は、自動レンズクリーニング動作のためにも用いられ得る、コントローラ１３０及びトランスデューサ１０２を有するレンズクリーニングシステムにおいて用いられ得る。本明細書において用いられるように、レンズは、焦点調整要素、又は、カメラ撮像を助けるために光学整形若しくはその他の光学効果を実装するその他のレンズであり得、或いは、いかなる撮像機能も行わない更なる光学要素のための保護を単に提供するレンズカバー又は光学窓であり得る。

【0017】

一例において、レンズ２０２は、図２に示すように湾曲した外部表面を有する「魚眼」レンズである。その他の例において、平坦なレンズ又は様々な外形を有するレンズが用いられ得る。この例において、レンズアセンブリは、円筒状キャップファスナー２０１を用いて概ね円筒状のハウジング２０４に搭載され、ハウジング２０４の内部への水分又はデブリの進入を防ぐために、レンズ２０２の端部とファスナー２０１との間に延在するＯリング２０８を用いて封止される。一例において、ハウジング２０４は、リアバックアップカメラ、前向きカメラ、又は横向きカメラのためのレンズカバーとして動作するように、自動車に搭載され得る。その他の例において、アセンブリ２００は、防犯カメラ又は照明応用例のためなど、建物又は街灯に搭載され得る。その他の例において、アセンブリ２００は、商業又は居住建物内などの内部防犯監視システムのために用いられ得る。この例において、一連の概ね平坦な二次レンズ２１０が、スペーサ２０６の内側表面内に配置される。二次レンズ２１０及び魚眼レンズ２０２は、カメラ２１２による撮像のための光路を提供する。トランスデューサ１０２は、ドライバＩＣ１００との接続のために、ハウジング２０４のベース２１４における開口２１６を介して延在する、リードワイヤ又は端子１３１ａ及び１３１ｂを含む。図２の例において、レンズ２０２は円筒状内側スペーサ構造２０６を備える円筒状ハウジング２０４内に搭載される。この例において、トランスデューサ１０２は、内側スペーサ２０６とハウジング２０４の外壁との間に配置される、円筒状環状形状の圧電性トランスデューサである。

【0018】

図１に最も良く示されるように、ドライバＩＣ１００は、電力入力ピン又はパッド１０６を含み、電力入力ピン又はパッド１０６は、基準電圧（例えば、ＧＮＤ）を有する基準ノード１０８に対してバッテリ電圧信号ＶＢを提供するバッテリなどの、電力供給又は電力源１０４から入力電力を受け取る。ドライバＩＣ１００は電力管理回路１１０を含み、電力管理回路１１０は、バッテリ電圧信号ＶＢを受け取り、ドライバ１００の内部回路要素を給電するために、一つ又は複数の供給電圧（図示せず）を提供する。また、ＩＣ１００は、トランスデューサ１０２の、それぞれ、リードワイヤ１３１ａ及び１３１ｂへの接続のための端子１１２及び１１４を備える出力を含む。動作において、ドライバ１００出力は、レンズ２０２を振動させるために、非ゼロ周波数Ｆｔでの発振駆動信号ＶＤＲＶをトランスデューサ１０２に提供する。下記でさらに説明されるように、トランスデューサ１０２の励起を介するレンズ２０２の制御された振動は、レンズ２０２の外側表面からの汚染物質又はデブリのクリーニング又は除去を促進する。また、トランスデューサ１０２は、レンズ２０２のクリーン度を評価するため、及び、レンズ２０２上の汚染物質の判定された存在及び量に従って適宜レンズ２０２を選択的にクリーニングするため、異なるモードでドライバ１００によって制御される。また、幾つかの例において、ドライバＩＣ１００は、レンズ２０２上の汚染物質の存在又は不在の後続の判定を促進するため、クリーンなレンズ２０２を有するシステムのための共振周波数を識別するために、一つ又は複数のベースラインプロファイルを決定する。

【0019】

図１に示すように、ドライバＩＣ１００は、信号生成器１１６を備えるコントローラ又は制御回路１３０を含む。一例において、コントローラ１３０は、関連する電子メモリを備えるプロセッサである。コントローラ１３０は、トランスデューサ１０２の発振周波数Ｆｔを制御することによって、種々のクリーニング、クリーン度検出、及び、任意選択の較正又はベースライン処理機能を実装する。一例において、コントローラ１３０は、所望の周波数Ｆｔを信号生成器回路１１６に提供する出力１２４を備える、掃引及び共振トラッキングクリーン度検出回路１２２を含む。別の可能な実装において、コントローラ１３０は、ＤＳＰ又はその他のプログラム可能なデジタル回路などのプロセッサにおいて実装され、こうしたプロセッサは、駆動信号ＶＤＲＶの所望の周波数Ｆｔを表すデジタル値として周波数Ｆｔを生成するために、関連するメモリにストアされた命令の実行を介して、掃引及び共振トラッキングクリーン度検出及び較正機能を実装する。一例において、信号生成器１１６は、コントローラ１３０を実装するプロセッサのパルス幅変調（ＰＷＭ）出力である。信号生成器回路１１６は、非ゼロ周波数Ｆｔにおいて発振する出力信号ＶＳを提供する。幾つかの実装において、コントローラ１３０は、集積された電子メモリを含み、又は、外部電子メモリ１５０に動作可能に接続される。外部電子メモリ１５０は、プロセッサによって実装されるプログラム命令をストアし、及び、下記でさらに説明されるようなクリーンなレンズ２０２を有するレンズクリーニングシステムの周波数応答を表すベースラインインピーダンス値１５２などの、ベースライン周波数応答値１５２を含むベースラインプロファイルをストアする。

【0020】

ドライバＩＣ１００はさらに、発振駆動信号ＶＤＲＶを生成するために出力信号ＶＳを増幅する増幅器１１８を含む。このようにして、コントローラ１３０は、駆動信号ＶＤＲＶの所望の周波数Ｆｔを提供し、それにより、レンズ２０２をクリーニングするため、及び／又は、本明細書において説明されるようなベースライン較正及びクリーン度検出機能を実装するために、トランスデューサ１０２の発振周波数を制御する。一例において、増幅器１１８は、発振駆動信号ＶＤＲＶをトランスデューサ１０２に提供するためにトランスデューサ端子１３１ａ及び１３１ｂと個別に結合される第１及び第２の出力を備える、フルＨブリッジ増幅器回路である。また、図１の例において、Ｌ－Ｃフィルタ回路１１９が、増幅器出力とトランスデューサ端子１３１ａ及び１３１ｂとの間に接続される。一つの可能な実装において、フィルタ１１９は、増幅器１１８の第１の出力と第１のトランスデューサ端子１３１ａとの間に接続される第１のフィルタ回路１１９ａ、及び、増幅器１１８の第２の出力と第２のトランスデューサ端子１３１ｂとの間に接続される第２のフィルタ回路１１９ｂを含む。種々の異なる信号生成器回路１１６が用いられ得、信号生成器回路１１６には、変調された矩形波信号ＶＳを生成するＰＷＭプロセッサ出力、又は、変調された正弦波形、変調された三角波形、変調された鋸歯波形、若しくは非ゼロ信号周波数Ｆｔを有するその他の波形を提供するためのその他の信号生成器回路要素が含まれる。一例において、増幅器１１８の第１の出力は、発振駆動信号をトランスデューサ１０２に搬送し、第２の増幅器出力は、第１の出力に関して１８０度位相がずれた発振駆動信号をトランスデューサ１０２に搬送する。

【0021】

幾つかの例において、増幅器１１８は、第１のフィルタ回路１１９ａを介して第１の出力端子１１２にシングルエンド出力を提供し得、トランスデューサ１０２からのリターン電流が、第２のフィルタ回路１１９ｂを介して流れて増幅器１１８の第２の出力に戻る。図示される例において、増幅器１１８は、フィルタ１１９ａ、１１９ｂに差動出力を提供する。この場合、個々のフィルタ回路１１９ａ及び１１９ｂは、各々、増幅された信号をトランスデューサ１０２に搬送するために、第２のインダクタ端子と共通基準電圧（例えば、ＧＮＤ）との間に接続される直列インダクタ及びコンデンサを含む。このようにして、増幅器１１８は、信号生成器出力信号ＶＳを増幅し、発振駆動信号ＶＤＲＶをトランスデューサ１０２に搬送する。フィルタ回路１１９は、トランスデューサ１０２及び機械的に結合されたレンズ２０２を振動させるため、概して正弦波の発振信号ＶＤＲＶを提供するために、ＰＷＭ信号生成器１１６からの変調された矩形波出力の使用を有利にも可能とする。

【0022】

また、ドライバＩＣ１００は、トランスデューサ１０２の電気的特性を表す一つ又は複数のフィードバック信号を生成するフィードバック回路を含む。一例において、フィードバック回路は、電流センサ又は電流トランスデューサ１２０、及び、トランスデューサ１０２を介して流れる電流ＩＤＲＶを表す電流フィードバック信号ＩＦＢを含む。また、フィードバック回路要素は、トランスデューサ出力端子１１２及び１１４間に接続される入力を備える差動増幅器１３２と、トランスデューサ電圧を表す電圧フィードバック信号ＶＦＢを生成する増幅器出力とを含む。フィードバック信号ＩＦＢ及びＶＦＢはコントローラ１３０に提供される。一例において、コントローラ１３０は、それぞれ、電流及び電圧フィードバック信号ＩＦＢ及びＶＦＢをデジタル値に変換するために、アナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１３５及び１３４を含む。一つの可能な実装において、コントローラ１３０、増幅器１１８、出力フィルタ回路要素１１９、及びフィードバック回路要素は、単一集積回路１００に製造される。ドライバ１００は、一般に、種々の車両ベースのシステム及び／又は防犯カメラシステム又は照明システムのためのコンパクトな解決策を提供するために、カメラ２１２（又は光源）と共に単一印刷回路基板（ＰＣＢ）上に提供され得る。

【0023】

ドライバＩＣ１００は、関連するトランスデューサ１０２に関連して、超音波レンズクリーニング機能を選択的に提供するため通常モードで動作する。図２におけるレンズ２０２の外側表面は、特に屋外設置の場合、本明細書において汚染物質と呼ぶ、汚れ、デブリ、水分、及びその他の光学障害物に晒され得る。ドライバ１００は、レンズ２０２のクリーニングを促進又は助長するために、トランスデューサ１０２にレンズ２０２を振動させるため、発振信号を提供する。一例において、ドライバ１００は、トランスデューサ１０２を作動させるため、及び、トランスデューサ１０２に、超音波を用いてレンズ２０２を機械的に振動させて、レンズ２０２の表面から汚れ及び／又は水分を除去するために、超音波駆動信号又は電圧波形ＶＤＲＶを提供する。システム共振周波数における又はシステム共振周波数に近い周波数の超音波でのレンズ２０２の機械的発振又は動きが、レンズ２０２からの、水分、汚れ、及び／又はデブリのエネルギー効率の良い除去を促進し得る。一例において、ドライバＩＣ１００は、レンズクリーニング動作の間、フィードバック信号ＩＦＢ及び／又はＶＦＢを用いる閉ループシステムを提供する。一例において、ドライバＩＣ１００は、一つ又は複数のフィードバック信号から確認される電流又はインピーダンス信号値における局所的最小値又は最大値で、又はそれらの値辺りでの動作をレギュレートする。別の可能な実装において、コントローラ１３０は、レンズ２０２上の特定の検出された量の汚染物質の除去を促進するために、クリーン度検出動作の間に判定される測定された共振周波数ＦＺＭに従って周波数Ｆｔを制御する。一例において、コントローラ１３０は、レンズクリーニング動作のためのトランスデューサ１０２の駆動において閉ループ制御を実装するために、Ａ／Ｄコンバータ１３４及び／又は１３５からの変換された値を用いる。

【0024】

また、コントローラ１３０は、レンズ２０２上の汚染物質の存在又は不在を検出するためクリーン度検出モードで動作する。或る例示の実装において、コントローラ１３０は、クリーン度検出動作の間、測定された共振周波数ＦＺＭを判定し、クリーニングが適切であると判定された場合、判定された測定された共振周波数ＦＺＭに対応する周波数Ｆｔでクリーニング動作を開始し、所与のクリーニング動作のための判定されたクリーニング期間にわたって、動作周波数Ｆｔを、前もって判定されたベースライン共振周波数ＦＺＢに徐々に遷移させる。また、後述されるように、幾つかの例において、コントローラ１３０は、まず、クリーニングが適切かどうかを確かめ、クリーニングが適切である場合、為されるべきクリーニングの量又はレベルを確かめるために、所与のクリーニングサイクルにおいて選択的クリーニングを実装する。レンズ２０２が実質的にクリーンであると判定される場合、コントローラ１３０は、そのクリーニングサイクルにおいてクリーニング動作を行うことをやめる。このようにして、コントローラ１３０は、電力を有利に節約し、不要な場合、クリーニングを選択的に回避する。また、クリーン度検出モード動作の間の測定された共振周波数ＦＺＭの初期判定によって、コントローラ１３０は、測定された共振周波数ＦＺＭに基づきクリーニングの複数のレベルを選択的に用い得る。また、コントローラ１３０は、測定された共振周波数ＦＺＭに基づくクリーニング期間及び／又はクリーニング電力など、対応するクリーニングパラメータを選択的に判定する。また、図１に示すように、幾つかの例において、コントローラ１３０は、レンズ２０２上の汚染物質の検出を示すために、信号ＣＯＮＴＡＭＩＮＡＮＴをドライバＩＣ出力１４６を介してホストシステム１４８に出力する。

【0025】

図１に示すように、アナログフィードバック信号ＶＦＢ及びＩＦＢは、Ａ／Ｄコンバータ１３４及び１３５によってデジタル値に変換される。一例において、コントローラ１３０は、コンバータ１３４及び１３５からの時間ドメインデジタル電圧及び電流フィードバック値に基づいて、それぞれ、電圧及び電流フェーザ値１３８及び１３９を提供するために、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）構成要素１３６及び１３７を算出する。また、コントローラ１３０は、所与のサンプルのための電圧フェーザ値１３８に対する電流フェーザ値１３９の比として、掃引インピーダンス値１４２などの掃引周波数応答値を計算するために、複素数除算（ＤＩＶＩＤＥ）機能１４０を実装する。この点について、Ａ／Ｄコンバータは、駆動されたトランスデューサ１０２に関連するフィードバック電圧及び電流を表すデジタル値のストリームを取得するために、充分に高いサンプル周波数で動作する。コントローラ１３０のプロセッサによるプログラム命令の実行によって実装される処理は、周波数応答値（例えば、インピーダンス値１４２）のストリームを提供する。注目の所定の周波数範囲における複数の周波数の掃引に対し、一連の周波数応答値１４２が、周波数の関数として周波数応答プロファイルを提供する。

【0026】

レンズ２０２上の汚染物質の存在又は不在は、レンズクリーニングシステムの質量に影響を及ぼし、それゆえ、共振周波数に影響する。測定された周波数応答（例えば、インピーダンス）プロファイルの局所的最小値及び／又は最大値が、レンズ２０２上の汚染物質の付加的な質量を含むレンズクリーニングシステムの機械的インピーダンスに関連する測定された共振又は測定された共振周波数ＦＺＭを識別又は判定するために用いられ得る。この原則に基づいて、一例において、コントローラ１３０は、異なる周波数におけるインピーダンス測定を介して判定される、測定された共振周波数値ＦＺＭを比較し、測定された共振周波数値を、実質的にクリーンなレンズ２０２を有するレンズクリーニングシステムに対応するベースライン共振周波数値ＦＺＢと比較する。これらの周波数値間の差は、一つ又は複数のアクションを自動的に取るために、又は、一つ又は複数の制御アクションをやめるために、一つ又は複数の閾値と比較され得る。例えば、第１の閾値量の差が検出されない場合、コントローラ１３０は、後続のクリーニングサイクルまでレンズクリーニング動作を行うことをやめ得る。幾つかの例において、この比較を介して周波数変化の初期閾値量が検出される場合、コントローラ１３０はさらに、この周波数差を第２の一層高い閾値と比較し得、それに応じて、一つ又は複数のクリーニングパラメータを設定し得る。

【0027】

図示される例において、コントローラ１３０は、注目の周波数範囲において複数の周波数でレンズ２０２を振動させるために、駆動信号ＶＤＲＶの周波数Ｆｔを制御する。一実装において、コントローラ１３０は、注目の一つ又は複数の所定の周波数範囲に対して周波数掃引を行う。コントローラ１３０は、周波数掃引の間、フィードバック信号をデジタル方式で変換し、周波数スペクトルフェーザ情報１３８及び１３９を取得し、注目の範囲の周波数に対応する掃引周波数応答値１４２を取得するためにこれらの値１４０を除算する。また、コントローラ１３０は、掃引周波数応答値１４２から、測定された共振周波数ＦＺＭを判定し、比較機能１４４を実装する。比較機能１４４は、測定された共振周波数ＦＺＭを、クリーンなレンズ２０２のための注目の所与の周波数範囲の周波数の対応する一つに関連するベースライン共振周波数値ＦＺＢと比較する。コントローラ１３０は、測定された共振周波数ＦＺＭとベースライン共振周波数値ＦＺＢとの差の絶対値に従って、レンズ２０２上の汚染物質の存在又は存在を選択的に判定するために、こうした比較を用いる。一例において、この比較は、一つ又は複数の閾値に従って行われ得る。コントローラ１３０は、連続的掃引を行う必要がなく、その代わりに、注目の所定の周波数範囲に含まれる一つ又は複数の周波数でレンズ２０２を振動させるために、レンズトランスデューサ駆動信号周波数Ｆｔを制御し得、ドライバフィードバック信号ＶＦＢ、ＩＦＢに従って、対応する周波数応答値１４２と、一つ又は複数の測定された共振周波数値ＦＺＭとを計算する。

【0028】

また、図３～図５を参照すると、図３は、超音波レンズクリーニングシステムを動作させるための例示のプロセス又は方法３００を示す。幾つかの例において、方法３００は、上記したレンズクリーニングシステムドライバコントローラ１３０などの、コントローラ又はプロセッサによって実装され得る。種々の実装において、方法３００は、図３に図示されるような、クリーン度検出動作、及び選択的超音波レンズクリーニング動作を含み得る。更なる可能な実装において、また、方法３００は、対応するベースライン周波数応答値１５２と、クリーンなレンズ２０２を備える関連するレンズクリーニングシステムに対応する一つ又は複数のベースライン共振周波数値とを含む、メモリ１５０にストアされる一つ又は複数のベースラインプロファイルを確立するために、初期較正又はベースライン処理シーケンスを含み得る。一例において、図１及び図２のレンズクリーニングシステムのコントローラ１３０は、３０４～３１０でのレンズ２０２上の閾値量の汚染物質の検出のための、及び、３１４～３１８での選択的超音波クリーニングのための方法３００を実装するようにプログラム又は構成される。クリーン度検出動作は、ベースライン周波数応答値（例えば、インピーダンス値）１５２と、ベースライン周波数応答値１５２から導出される一つ又は複数のベースライン共振周波数ＦＺＢとを含む、メモリ１５０（図１）にストアされるベースライン周波数応答プロファイル情報を用いる。

【0029】

図４は、一例の実装において１０～１０００ｋＨｚなど、広い範囲４０３にわたるトランスデューサ励起周波数の関数として、例示のインピーダンスマグニチュード応答曲線４０２を示すグラフ４００を提供する。インピーダンスマグニチュード応答曲線４０２は、範囲４０３にわたる異なる周波数における複数の周波数応答値など、メモリ１５０にストアされ得るベースライン周波数応答プロファイルを表す。一般に光学システムにおいて、特にレンズクリーニングシステムにおいて用いられる構造的構成要素の種々の質量に依る使用可能な範囲を好ましくはカバーするその他の範囲が用いられ得る。図５は、同じ広い周波数範囲４０３にわたるトランスデューサ励起周波数の関数として、例示の位相角応答曲線５０２を示す、対応するグラフ５００を提供する。この例では、インピーダンス曲線４０２は、機械的システムの極に対応するいくつかの局所的最大値、及び、システムゼロに対応するいくつかの局所的最小値を含む。位相曲線５０２の局所的最大値が、インピーダンス曲線４０２の極とゼロ周波数との間の幾何平均にある。グラフ４００及び５００は、対応する極ＦＰＢ（局所的最大値）及びゼロＦＺＭ（局所的最小値）を有する注目の例示の周波数範囲４０４を示す。

【0030】

ベースライン処理又は較正は、工場での較正動作の間に実装され得、及び／又は、レンズ２０２がクリーンであると知られている又は信じられているとき、インストールされたホストシステムにおいて実装され得る。一例において、コントローラ１３０は、ベースライン周波数応答プロファイル１５０を測定する。ベースライン周波数応答プロファイル１５０は、図４及び図５における注目の周波数範囲４０４を含む周波数の広い範囲４０３にわたって、クリーンなレンズ２０２を備えるレンズクリーニングシステムのために測定される周波数応答値１５２を含む。コントローラ１３０は、ベースライン周波数応答プロファイルを、レンズクリーニングシステムのメモリ１５０にストアする。また、幾つかの実装において、コントローラ１３０は、注目の一つ又は複数の周波数範囲４０４を判定する。図４及び図５の例において、注目の識別される周波数範囲４０４は、例示の平面の（すなわち、平坦な）レンズ２０２に関して約２０ｋＨｚから３０ｋＨｚまで及ぶ。この例において、注目の識別される周波数範囲４０４は、約２８．４ｋＨｚにおいて極ＦＰＢを、及び、約２８．２ｋＨｚにおいてゼロＦＺＢを含む。局所的ゼロＦＺＢは、平面の又は平坦なレンズに関してレンズ２０２が実質的にクリーンである（すなわち、汚染物質がない）ときのレンズクリーニングシステムの固有共振周波数を表す。この例において、識別されるゼロＦＺＢは、トランスデューサ１０２の面外運動に対応する。

【0031】

また、図４及び図５において、ベースライン周波数応答プロファイル４０２は、約４４ｋＨｚにおいて図示されるものを含め、種々のその他の極－ゼロペアを含む。この例において、平坦な又は平面のレンズ２０２に関し、４４ｋＨｚにおける極－ゼロペアは面内運動を表し、それゆえ、注目の周波数範囲として用いられない。というのも、レンズ２０２上の外側表面上の汚染物質が、トランスデューサ１０２のこの動作周波数におけるシステムの共振周波数に対して著しい影響を有する見込みがないからである。幾つかのシステムにおいて、物質がレンズ２０２に付加されても、共振モードの有効質量が変化しないので、汚染物質がレンズ２０２上に存在する場合、固有周波数の全てが変化するわけではない。例えば、図４及び図５における４４ｋＨｚの固有周波数は、有効質量が変化しない半径方向モードに対応する。これは、レンズ２０２が半径方向に振動するとき、汚染物質を移動させるほど剪断力が充分に強くないからである。コントローラ１３０は、システムの共振周波数の変化がレンズ２０２上の汚染物質の存在を示す、任意の数の注目の適格周波数範囲を識別し得る。識別される一つ又は複数のベースライン共振周波数、並びに、識別及びストアされる注目の対応する周波数範囲を用いて、コントローラ１３０は、ホストシステム１４８の動作の間、周期的クリーニングサイクルスケジュールなど、クリーニング規則を実装するように動作し得る。

【0032】

また、図６及び図７を参照すると、図１及び図２のレンズクリーニング装置などの機械的システムの共振周波数は、固有周波数ω_ｎと呼ぶことがある。というのも、機械的システムは、この特定の周波数において正弦曲線によって励起されるとき、自然に振動するからである。固有周波数は、次の式（１）に従って数学的に表され得る。

ここで、ｋは、機械的システムの有効剛度（例えば、Ｎ／ｍ単位）であり、ｍは、機械的システムの有効質量（例えば、ｋｇ単位）である。レンズカバー上の付加的な物質に起因する固有周波数の予測される変化は、次の式（２）によって数学的に表され得る。

ここで、

は、固有周波数の正規化された変化（無名数）であり、

は、質量の正規化された変化（無名数）である。

【0033】

図６は、質量の正規化された変化の関数として、固有周波数の正規化された変化を図示する曲線６０２を含むグラフ６００を示す。グラフ６００に示すように、固有周波数の正規化された変化は、質量の小さな正規化された変化（例えば、１０％未満）に対して非常に敏感である。質量の大きな正規化された変化（例えば、４０％以上）の場合、感度ははるかに低い。しかし、正規化された変化の値は、依然としてかなり大きく（例えば、約９０％）、そのため、質量変化が依然として容易に検出し得る。図７におけるグラフ７００は、－５％から＋１７％の一層小さな質量変化範囲にわたる曲線７０２を含む。質量の変化に対する固有周波数感度は、小さな変化に対して特に顕著であり、質量の１０％正規化された変化は、約７０％の固有周波数の正規化された変化となる。固有周波数感度は、物質がレンズ２０２上に存在する場合を検出するために用いられ得る。

【0034】

また、図７及び図８を参照すると、コントローラ１３０は、図３における３０２で新たなクリーニングサイクルを開始する。一つの可能な実装において、コントローラ１３０は、ホストシステム１４８の動作の間、新たなクリーニングサイクルを周期的に開始する。例えば、レンズクリーニングシステムは、一つ又は複数の車両制御機能、ユーザインターフェース機能、又はその他の機能において用いるためにホスト車両の制御システムに情報を提供するために用いられる車両ベースのカメラシステムにインストールされ得、コントローラ１３０は、所定の又は構成可能な時間間隔に従って、及び／又は、ホストシステム１４８からの要求に応じて、新たな制御サイクルを周期的に実装し得る。

【0035】

図３における３０４で、コントローラ１３０は、注目の周波数範囲４０４において複数の周波数でレンズ２０２を振動させるために、駆動信号ＶＤＲＶの周波数Ｆｔを制御する。一例において、コントローラ１３０は、連続的掃引として注目の範囲４０４を掃引し、Ａ／Ｄコンバータ１３４及び１３５による変換のためフィードバック信号ＶＦＢ及びＩＦＢのサンプルを取得する。その他の例において、３０２で、コントローラ１３０は、注目の周波数範囲４０４における複数の特定の周波数で周波数Ｆｔを設定し、変換されたフィードバック信号に対応する、対応するデジタル値を取得する。コントローラ１３０は、注目の範囲４０４における複数の周波数に対応する、対応する測定された周波数応答値を判定するために、本明細書において説明されるような所与のサンプルのための電圧フェーザ値１３８に対する電流フェーザ値１３９の比として掃引周波数応答値１４２を計算する。

【0036】

３０６で、コントローラ１３０は、一つ又は複数のフィードバック信号ＩＦＢ、ＶＦＢに従って、システムの測定された共振周波数を判定する。図示される実装において、コントローラ１３０は、測定された周波数応答値１４２を掃引から導出するためにフィードバック信号を用いる。一例において、コントローラ１３０は、注目の対応する周波数範囲４０４のための測定された周波数応答値１４２における局所的最大値又は局所的最小値を識別する。以下の説明において、コントローラ１３０は、著しい共振周波数変化を検出するためにゼロ位置を用いる。代替として、その他の実装において極位置が用いられ得る。

【0037】

３０８及び３１０で、コントローラ１３０は、ベースライン共振周波数値（例えば、ＦＺＢ）を、測定された共振周波数値（例えば、ＦＺＭ）と比較し、その差に従って、レンズ２０２上の閾値量の汚染物質の存在又は不在を選択的に判定する。図３における３０８で、コントローラ１３０は、評価された注目の周波数範囲４０４のための測定された共振周波数値とベースライン共振周波数値との差の絶対値として共振周波数差値を計算する（例えば、｜ΔＦＺ｜＝｜ＦＺＢ－ＦＺＭ｜）。３１０で、コントローラ１３０は、レンズが、クリーニングを必要とするのに充分な量の汚染物質を有するかどうかの初期判定をするために、共振周波数差値｜ΔＦＺ｜を、第１の閾値非ゼロＦＴＨｌと比較する。例えば、共振周波数差値｜ΔＦＺ｜がＦＴＨｌより大きい場合、コントローラ１３０は、閾値量の汚染物質がレンズ２０２上にあると判定する。共振周波数差値が閾値を超えない場合（３１０でＮＯ）、コントローラ１３０は、３１２で、このクリーニングサイクルに対してクリーニングは必要ないと判定し、プロセス３００は、上記したように３０２で次のクリーニングサイクルを開始するために戻る。

【0038】

図３における３１４で、閾値量の周波数変化が生じた場合（３１０でＹＥＳ）、コントローラ１３０は、閾値量の汚染物質がレンズ２０２上にあると判定する。一例において、コントローラ１３０は出力１４６（図１）を含む。出力１４６は、図３における３１４で、レンズ２０２上の閾値量の汚染物質の存在の判定に応答して、ホストシステム１４８に信号ＣＯＮＴＡＭＩＮＡＮＴを選択的に提供する。

【0039】

幾つかの例において、コントローラ１３０は、例えば、第２の閾値比較を用いて、レンズ２０２上の汚染物質の様々な量を区別するために、差値｜ΔＦＺ｜の振幅を用いる。このアーキテクチャは、ホストシステムによる適切な改善動作を促進する。３１６で、コントローラ１３０は、｜ΔＦＺ｜の振幅に従って、一つ又は複数のクリーニングパラメータを判定する。一例において、コントローラ１３０は、差値｜ΔＦＺ｜の振幅を第２の閾値ＦＴＨ２と比較する。ここで、ＦＴＨ２＞ＦＴＨ１である。また、幾つかの実装において、コントローラ１３０は、３１８で、例えば、クリーニングフェーズの数、各フェーズのクリーニング期間、各フェーズのクリーニング電力、各フェーズのクリーニング電圧、各フェーズのクリーニング周波数範囲、各フェーズのクリーニング周波数ランプレート等の、任意の実装されるクリーニングプロセスのための一つ又は複数のクリーニングパラメータを選択的に設定するため、差値｜ΔＦＺ｜の振幅を比較する。

【0040】

図８及び図９は、クリーンなレンズを有するシステム、水分汚染を備えるレンズを有するシステム、及び泥汚染を備えるレンズを有するシステムのための例示の曲線を図示する、トランスデューサ励起周波数の関数として、インピーダンスマグニチュード及び位相角応答曲線を提供する。図８及び図９の例は、平坦なレンズ２０２に対して上記した図４及び図５において図示される広い周波数範囲４０３にわたるレンズクリーニングシステム応答に対応する。図８におけるグラフ８００は、（例えば、上記した図４にも示したような）システムにおけるクリーンなレンズ２０２に対応する曲線４０２を含む。グラフ８００はさらに、レンズ２０２上に水分汚染を備えるシステムのインピーダンスマグニチュード応答を表す曲線８０２、及びレンズ２０２上に泥汚染を備えるシステムのインピーダンスマグニチュード応答を示す曲線８０４を含む。図９におけるグラフ９００は、クリーンなレンズ２０２に対応する、対応するインピーダンス位相応答曲線４０２と、水分汚染及び泥汚染を備えるレンズ２０２のためのインピーダンス位相応答をそれぞれ示す、曲線９０２及び９０４とを示す。図４に関連して上記したように、図８におけるグラフ８００は、注目の周波数範囲４０４内の、ベースライン極周波数ＦＰＢ及びベースラインゼロ周波数ＦＺＢを示す。図９における曲線４０２は、図８の曲線４０２における局所的最小値（ゼロ）に対応する周波数ＦＺＢでの局所的最大値を含む。図８及び図９は、クリーンなレンズ２０２に対応した、水分及び泥に対する例示のインピーダンスマグニチュード及び位相応答変化を図示する。また、これらのグラフ８００及び９００は、注目の識別される周波数範囲４０４が、レンズ２０２上の汚染物質の存在又は不在を検出するために適切であること、及び、システムがレンズ２０２上の複数のタイプの汚染物質の存在を検出し得ることを示す。

【0041】

さらに図８に示すように、コントローラ１３０は、レンズクリーニングシステムの周波数応答を表す、測定された周波数応答曲線８０２及び８０４を判定し得る。この例において、水分汚染曲線８０２は、ＦＰＭ１と呼ばれる、注目の周波数範囲４０４にける局所的最大値と、ＦＺＭ１と呼ばれる局所的最小値（ゼロ）とを有する。一例において、コントローラ１３０は、測定された周波数応答値１４２と、対応するフィードバック信号ＩＦＢ及び／又はＶＦＢとに基づいて、測定された共振周波数ＦＺＭ１を判定し（上記した図３における３０６）、図８に示される水分汚染の例のための対応する共振周波数差値｜ΔＦＺ１｜を計算する。同様に、レンズ２０２上の泥汚染に対して、コントローラ１３０は、測定された共振周波数値ＦＺＭ２を判定し、図８に示した対応する共振周波数差値｜ΔＦＺ２｜を計算する。

【0042】

図１０及び図１１はさらに、レンズ２０２上の様々な量の水分汚染に関して、注目の例示の周波数範囲４０４におけるレンズクリーン度検出のためのドライバ１００の能力を図示する。図１０は、クリーンなレンズ２０２と、第１の範囲において様々な量の水分汚染を有するレンズ２０２とを備えるレンズクリーニングシステムのための注目の範囲４０４におけるトランスデューサ励起周波数の関数としてインピーダンスマグニチュード応答曲線を示すグラフ１０００を提供する。例えば、曲線４０２は、クリーンなレンズ２０２に対するインピーダンスマグニチュード応答を示し、曲線１００２は、レンズ２０２上において、５０μＬの水分に対するインピーダンスマグニチュード応答を示し、曲線１００４は、１００μＬの水分に対するインピーダンスマグニチュード応答を示し、曲線１００６は、１５０μＬの水分に対するインピーダンスマグニチュード応答を示し、曲線１００８は、２００μＬの水分に対するインピーダンスマグニチュード応答を示す。また、グラフ１０００は、曲線１００２に関してコントローラ１３０によって判定される例示の測定された共振周波数ＦＺ１と、レンズ２０２上の５０μＬの水分の存在に起因する周波数応答差を示す、コントローラ１３０によって計算される計算された共振周波数差値｜ΔＦＺ１｜を図示する。別の例示の測定された共振周波数ＦＺ２が、１００μＬの水分の存在に起因する変化を図示する曲線１００４に対応する、対応する共振周波数差値｜ΔＦＺ２｜と共に、図１０に示されている。

【0043】

図１１は、クリーンなレンズ２０２のために上記したような曲線４０２を含む、注目の周波数範囲４０４にわたるグラフ１１００を提供する。また、グラフ１１００はさらに、レンズ２０２上の２μＬ、５μＬ、１０μＬ、１５μＬ、２０μＬ、及び２５μＬの水分の存在に起因するインピーダンスマグニチュード応答にそれぞれ対応する、曲線１１０２、１１０４、１１０６、１１０８、１１１０及び１１１２を含む。図１１はさらに、クリーンなレンズ２０２の場合の、上述したベースライン極及びゼロ周波数ＦＰＢ及びＦＺＢを示す。また、図１１は、ベースライン極周波数ＦＰＢと、ベースラインゼロ周波数ＦＺＢと、２μＬの水分及び２５μＬの水分の存在のための測定された共振周波数にそれぞれ対応する、２つの例示の測定された共振周波数ＦＺＭ１及びＦＺＭ２とを示す。また、グラフ１１００は、２μＬ及び２５μＬの水分汚染の場合の対応する第１及び第２の共振周波数差値｜ΔＦＺ１｜及び｜ΔＦＺ２｜を示す。上記したように、幾つかの例において、コントローラ１３０は、計算された共振周波数差値｜ΔＦＺ｜を第１の閾値ＦＴＨｌと比較する。図１１は、コントローラ１３０によって用いられ得る一つの可能な第１の閾値ＦＴＨｌの例を示す。この場合、２μＬの汚染物質の量に関し、コントローラ１３０は、対応する第１の共振周波数差値｜ΔＦＺ１｜を第１の閾値ＦＴＨｌと比較し、｜ΔＦＺ１｜＜ＦＴＨｌなので、クリーニングが必要とされないと判定する（図３における３１０）。それゆえ、図示される例において、コントローラ１３０は、現在のクリーニングサイクルのためのレンズクリーニング動作を行うことをやめることによって（例えば、図３における３１２）、有利にもエネルギーを節約する。

【0044】

この例を続けると、レンズ２０２上の汚染物質の量が、代わって、２５μＬの水分である場合（図１１における曲線１１１２）、コントローラ１３０は、対応する共振周波数差値｜ΔＦＺ２｜を第１の閾値ＦＴＨｌと比較し、｜ΔＦＺ２｜＞ＦＴＨｌなので、クリーニングが適切であると判定する（図３における３１０）。また、この場合、コントローラ１３０は、共振周波数差値｜ΔＦＺ２｜を第２の閾値ＦＴＨ２と比較する。｜ΔＦＺ２｜＞ＦＴＨ２なので、コントローラ１３０は、レンズ２０２上の２５μＬより著しく高い量の水分汚染を除去するために高レベルのクリーニングを提供するため、図３における３１６で、例えば、クリーニング電力レベル及び／又はクリーニング期間を判定する。クリーニング期間、クリーニング電力レベル等、一つ又は複数のクリーニングパラメータの調整を通じて、構成可能なクリーニングの複数のレベルを提供するために複数の付加的な閾値判定が実施され得る。水分汚染を用いるこれらの例において、レンズ２０２上の質量の対応する変化についての周波数の変化が検出可能である。

【0045】

図１２は、例示のレンズクリーニングシステムのための質量の変化の関数として、正規化された固有周波数変化を図示する曲線１２０２を含むグラフ１２００を提供する。この例示の曲線１２０２は、上記した図６及び図７において示した理論モデルに相当し、レンズ２０２の相対的クリーン度を判定するため、レンズクリーニングシステムにおける小さな質量変化でも成功裏に検出するために共振周波数変化を用いるコントローラ１３０の能力を確証する。例えば、説明されるシステムは、５近辺の傾斜を有する曲線１２０２となり、これは、０．１％の質量変化が０．５％の周波数変化をもたらすことを示す。レンズ２０２上の２ｍＬの水分汚染の場合、２ｍｇの質量変化のみが影響され、これは、８５Ｈｚの検出可能な変化をもたらす。

【0046】

本明細書において説明される例は、レンズ２０２上の汚染物質の存在又は不在の識別を有利にも促進し、クリーン度検出能力に基づいてレンズクリーニングシステムの動作において種々の利点を提供する。例えば、コントローラ１３０は、周期的クリーニング動作構成においてクリーニングサイクルがいつスキップされ得るかを選択的に判定し得、また、コントローラ１３０は、レンズ２０２上に存在する汚染物質の量に対して（必要に応じて）クリーニングを有利にも調整し得る。例えば、この目的は、周期的クリーニング動作のための開始及び停止時間（例えば、クリーニング期間）を変更することによって達成され得、それにより、エネルギー消費を低減し得る。この点について、周波数応答分析（例えば、図３における３０４～３１２）は、クリーニング動作（３１８）が消費するよりも少ない電力を消費し、クリーニングが必要とされないことをコントローラ１３０が選択的に判定するたびに（３１２）、全体的なレンズクリーニングシステムによってエネルギーが節約される。また、システムは、必要とされるときのみ、一層高い電力でのクリーニングをインテリジェントに用い得る。また、上記したように、測定された共振周波数の初期分析及び判定は、実際のクリーニング動作のための制御情報を提供し得る。例えば、コントローラ１３０は、測定された共振周波数でインテリジェントにクリーニングし得、及び／又は、測定された周波数でクリーニングを開始し得、付加的なクリーニングがシステム共振点をベースライン値に移動させるという想定の下、クリーニング周波数Ｆｔをベースライン周波数に遷移させ得る。このようにして、３１８でクリーニング動作のための適切な開始周波数を識別することによって、システムは、検出された汚染物質を含むシステムの真の固有周波数を一層充分に利用し得、それにより、全体的なシステムの共振周波数でトランスデューサ１０２を励起することによってクリーニング効率を改善する。

【0047】

特許請求の範囲内で、説明された実施形態における改変が可能であり、その他の実施形態が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】