CN110612480B - 超声波自清洁*** - Google Patents

Abstract

用于清洁光学元件的方法和***包括测量光学元件的状态。基于测量的光学元件的状态确定光学元件是否需要清洁。如果光学元件需要清洁，则用超声波振动清洁光学元件。

Description

超声波自清洁***

技术领域

本发明总体上涉及透镜，镜子和显示器清洁***，并且更具体地，涉及使用超声波振动来清洁这种透镜和屏幕。

背景技术

透镜、镜子和显示器经常积水、灰尘和污垢。这种情况发生在各种环境中，从电视机和台式机显示器到在恶劣的外部环境中使用的镜子和照相机。湿气和碎屑的积累会遮挡可见度，因此需要清洁。但是，根据表面的可及性，清洁此类表面可能不方便、困难或实际上不可能。一些示例包括车辆的备用摄像机和外部后视镜，监控摄像机和移动设备摄像机。在每种情况下，灰尘或湿气的积聚都可能导致设备无法按预期使用。

因此，在本领域中需要解决前述问题。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供一种用于清洁光学元件的方法，包括：测量光学元件的状态；基于测量的光学元件的状态确定光学元件是否需要清洁；以及如果光学元件需要清洁，用超声波振动清洁光学元件。

从另一方面来看，本发明提供了一种自清洁光学***，包括：光学元件；被配置为测量光学元件的状态的传感器；被配置为基于测量的光学元件的状态确定光学元件是否需要清洁的控制***；以及被配置为如果光学元件需要清洁，用超声波振动清洁光学元件的振动源。

从另一方面来看，本发明提供了一种用于清洁光学元件的计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可由处理电路读取并且存储指令以由处理电路执行以执行用于执行本发明步骤的方法。

从另一方面来看，本发明提供了一种存储在计算机可读介质上并且可加载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序，包括当所述程序在计算机上运行时的软件代码部分，用于执行本发明的步骤。

用于清洁光学元件的方法包括测量光学元件的状态。基于测量的光学元件的状态确定光学元件是否需要清洁。如果光学元件需要清洁，用超声波振动清洁光学元件。

自清洁光学***包括光学元件。传感器被配置为测量光学元件的状态。控制***被配置为基于测量的光学元件的状态确定光学元件是否需要清洁。振动源被配置为如果光学元件需要清洁，用超声波振动清洁光学元件。

自清洁光学***包括透镜。防护膜覆盖透镜。传感器被配置为测量防护膜的状态。控制***被配置为将测量的防护膜的状态与已知清洁值进行比较，以确定是否需要清洁防护膜。防护膜上的压电振动源被配置为如果需要清洁防护膜，用超声波振动清洁防护膜。

这些和其他特征和优点将从其说明性实施例的以下详细描述中变得显而易见，该详细描述将结合附图来阅读。

附图说明

现在将参考优选实施例仅以举例的方式描述本发明，如下图所示：

图1是根据本发明实施例的超声波自清洁光学***的框图。

图2是根据本发明实施例的利用光感测光学元件(optic)的状态的超声波自清洁光学***的框图；

图3是根据本发明实施例的利用重量感测光学元件的状态的超声波自清洁光学***的框图；

图4是根据本发明的实施例的利用重量感测光学元件的状态的超声波自清洁光学***的框图；

图5是根据本发明实施例的使用带有压电元件的防护膜的超声波自清洁光学***的框图；

图6是表示本发明的实施方式的带压电元件的防护膜的结构的剖视图；

图7是根据本发明的清洁光学元件的方法的框图/流程图；

图8是本实施方式的超声波自动清洁控制***的框图；

图9是根据本实施例的处理***的框图。

具体实施方式

本发明的实施例采用超声波振动来清洁透镜、镜子或显示器(在本文中通常称为“光学元件”)。光学元件可具有附接的超声波换能器(transducer)，或者可替代地，可通过附接到光学元件的压电防护膜层来经受振动。光学元件的振动会导致水、灰尘、污垢和其他污染物从光学元件的表面脱落。该清洁机制可以手动或自动触发。特别地，本文提供了针对不同感测和触发机制的各种实施例。

现在参照图1，示出了自清洁光学***100。光学元件102可以包括例如透镜、镜子、显示器或任何其他透射的(transmissive)屏。光学元件102可以由例如玻璃、石英、蓝宝石、丙烯酸、聚碳酸酯或任何其他合适的刚性透射材料形成。术语“透射的”在本文中用来表示以一个或多个感兴趣的波长透射电磁辐射的材料。光学元件102需要能够在超声波频率下振动-刚性不足的材料可能无法将超声波振动有效地传递到碎屑(debris)。

振动源104向光学元件102施加超声波振动。振动源104可以是例如超声波换能器，其被配置为通过电磁或机械机制以超声波频率相对于光学器件102振动。在替代实施例中，振动源104可以包括当施加电压时振动的防护膜和压电结构。本文使用术语“超声波”来表示超过约20kHz的声波频率。特别考虑的是，可以使用高于可听范围的频率，数百kHz的频率也是可能的。

传感器106提供可以帮助确定光学元件102的状态的信息。特别地，传感器102通过例如光学器件102的光学，振动或机械特性的测量来测量或估计光学器件102的遮挡。这些特性的变化可以指示光学元件102被遮挡或变脏。特别地，光学元件的谐振频率的偏移可用于测量光学元件上的污染负荷。

控制***108使用由传感器106收集的信息来确定光学元件102的状态。在一个示例中，控制***108可以存储光学元件102的特性的出厂值，并可以比较测量的值和存储的出厂值。可替代地，控制***108可以存储使用中的值并且可以检测这些值随时间的变化。当光学元件102的状态降级超过阈值时，如下面更详细地描述的，控制***108可以自动触发清洁动作。在另一实施例中，代替自动触发或除自动触发之外实施的，控制***108可以接受来自用户或操作者的输入以触发清洁动作。

当触发清洁动作时，控制***108向振动源104提供信号，从而使振动源向光学元件102提供超声波振动并清洁光学元件102的表面。控制***108可以然后使用传感器106确认光学元件102的状态已改善。如果光学元件102的状态没有改善，则控制***108可以触发一些进一步的动作(例如，重复清洁动作或通知用户或操作者)。如果光学元件102的状态已经改善，则控制***108可以使振动源104关闭。清洁动作可以执行固定的时间量，或者可以与感测同时执行，以在感测确定光学元件102是清洁的时停止。

在清洁动作期间，振动源104被配置为选择促进光学元件102中的行波的频率。驻波产生节点和波腹，其中节点经受很少的平移运动。这样，在驻波的节点中的光学元件102的区域可能没有被有效地清洁。在一些实施例中，振动源104可以改变振动频率，以确保改变节点的位置或模式。此外，当不可能改变激励频率时，可以通过改变边界条件来改变节点模式。例如，沿着光学元件的边缘临时添加一个或多个限制点会强制在这些点处零移动，从而更改节点位置。

在一个实施例中，控制***108可以包括机器学习过程，以从先前的清洁动作中学习最有效的振动控制序列。可以将控制***108配置为针对例如清洁时间或功耗进行优化。机器学习过程收集输入实例(包括来自传感器106的初始数据)以及输出(包括传感器数据在清洁操作期间和之后)的实例，以监督方式学习哪些输出用于特定输入。以这种方式，控制***108可以学习特定的振动控制(例如，频率、幅度和相位)，以基于传感器读数有效地清洁光学元件102。

现在参考图2，示出了自清洁光学***200的实施例，其中振动源104被实现为超声波换能器，并且传感器106可以被实现为光传感器，其被配置为例如测量光学元件102上的光的反射率、透射率和/或散射。因此，传感器106可以包括光源202和光传感器204，例如发光二极管或激光器和光电二极管。由光源202发射的光与光学元件相互作用，并由光传感器204测量。

特别地考虑到，光源202和光传感器204将被布置在外壳内部，在进行测量时不必将光瞄准穿过光学元件102的外表面。然而，在测量透射的实施例中，光源202和光传感器204之一可以位于外壳的外部，并且向内指向互补装置以测量多少发射的光通过光学元件102透射。

控制***108可以存储由光传感器204测量的值的已知清洁值。例如，该测量可以在工厂执行。如果预期光学元件102的光学特性会随时间变化(例如，聚碳酸酯光学元件在暴露于紫外光后可能变得浑浊)，则可以再次测量已知清洁值以提供更新值。

光源202可以提供连续的输出信号，或者可以周期性地或任意地触发。将测量值与已知清洁值进行比较。如果测量值和已知清洁值之间的差超过阈值，或者在替代实施例中，如果由光传感器204提供的绝对值下降到阈值以下，例如，如果反射率或透射率值由于灰尘或其他污染物而降低，控制***106确定需要清洁动作。

现在参照图3，示出了自清洁光学***300的实施例，其中振动源104被实现为超声波换能器，传感器106可以被实现为重量传感器302。特别地，重量传感器302提供光学元件102的重量的测量值。光学元件102的重量的已知清洁值可以存储在控制***108中。当灰尘或其他污染物累积在透镜102上时，由重量传感器302测量的重量值将增加。重量(质量)的增加可以通过光学元件的声共振频率的变化直接感测到，并且对于控制***106是直接敏感的。在一实施例中，在监视来自振动源104的振动幅度以确定观察到最大振动幅度的频率的同时改变驱动频率。该值可以直接与历史值进行比较，以估算由于污染引起的变化。当测得的重量值增加到超过阈值时，或者当测得的重量值与已知清洁剂之间的差超过阈值时，控制***会确定需要采取清洁措施。

现在参考图4，示出了自清洁光学***400的实施例，其中振动源104被实现为超声波换能器，传感器106可以被实现为振动传感器402。光学器件102的自谐振频率是通过使光学器件102在一定频率范围内振动来确定的。振动源104提供跨越频率范围的超声信号，并且振动传感器402记录所得的振动幅度。在光学器件102的自谐振较高的某些频率处，由振动传感器402测量的振动幅度将高于在非谐振频率处。振幅以其相应的频率记录在控制***106处，以建立光学器件102的共振指纹。

当灰尘或其他污染物累积在光学元件102的表面上时，光学元件102的振动特性将改变，这继而将改变光学元件102的自谐振特性。控制***106根据调度表(例如，周期性地)，连续地或根据用户或操作员的请求触发光学元件102的自谐振的测量。控制***106向振动源104提供控制信号，该控制信号使振动源104以小于清洁光学元件102所需的振幅的幅度循环频率范围。控制***106确定共振指纹已经从已知的清洁指纹偏离了多少。当偏差超过阈值时，控制***106触发清洁动作。当触发清洁动作时，控制***106使振动源104以例如单个频率的较高振幅施加超声波振动。

现在参考图5，示出了自清洁光学***500的实施例，其中振动源104被实现为压电防护膜502。防护膜502附接到光学元件102的表面，其结构在下面进行了详细描述。防护膜502包括压电组件，该压电组件在控制***106施加电压时振动。光学元件102的状态可以通过例如上述的振动过程来测量，该振动过程确定了光学元件102的自谐振。在这样的实施例中，防护膜502在一定频率范围内振动，并且确定了已知清洁共振指纹。随后的测量结果可以表明，共振指纹与已知清洁共振指纹的变化量已超过阈值。在这种情况下，可以确定光学元件是脏的，并且控制***106触发清洁动作。

与使用换能器作为振动源相比，防护膜502的使用具有某些设计优势，包括例如将表面移动到光学***中的所需位置(例如共轭平面)、振动能量收集、改进的振动和表面特性(与受保护透镜的振动和表面特性分开)、单独制造等。在一个实施例中，防护膜502包括第一光学表面。在替代实施例中，压电元件被嵌入光学元件102中。

在一个实施例中，可将振荡驱动电压施加至防护膜502以激发被传输至光学元件102的超声波发射。替代地，光学器件102中的振荡可以被传输至防护膜502以激发可用于观察或能量收集的电压。因此，尽管可以使用单独的振动传感器402，但是一些实施例省略了单独的振动传感器402并且直接使用防护膜502来测量振动信号。

当收集能量时，由防护膜502产生的电压可用于给电容器或电池充电。所存储的电能可用于控制清洁***500。防护膜502产生的电压可被测量并用于确定防护膜502的状态或例如车辆的运动。

现在参考图6，示出了防护膜502的截面图。防护膜502包括膜602。膜602由可以被处理为具有疏水性外表面的透明材料形成。特别地考虑了石英玻璃可以用作膜材料，但是替代材料包括例如石英、玻璃、蓝宝石、丙烯酸和聚碳酸酯。膜602的厚度将取决于环境、直径和振动特性，但是具体考虑的实施例将具有约1mm或更小的厚度。

如上所述，膜602可在外表面上进行疏水处理。有许多这样的处理，但是玻璃或石英膜材料特别考虑的一种处理是十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷。

膜602机械地附接到金属化的压电层604。特别地考虑到，金属化的压电层604可以形成为示例性的约80μm厚度的聚偏二氟乙烯，用适当的金属材料(例如镍)金属化。可以使用的替代压电材料包括例如石英和锆钛酸铅。在金属化压电层604下方的间隔物606定位膜602并向膜602和压电层604提供刚性。在替代实施例中，压电层604可以以环形环的形式被施加，该环形环被附接到或机械地支撑光学元件102。

防护膜602的每一层通过粘合剂层彼此附接。第一粘合层608将膜602附接到压电层604。第二粘合层610将压电层604附接到间隔物606。第三粘合层612将间隔物附接到光学元件102。粘合剂材料可以选自任何适当的粘合剂，包括例如丙烯酸、环氧、氰基丙烯酸酯和剥离和粘贴粘合剂。

金属化压电层604包括连接到控制***106的电极。金属化压电层604两端的电压使该层振动。可以将电极分段和模式化以允许驱动电压的角度变化。然后可以在金属化的压电层604和控制***106之间提供附加的接触。电极材料可以是透明的或具有不干扰光学元件102功能的尺寸。电极可以是薄膜或不连续的线。无论哪种情况，电极材料都可以与粘合剂接触(如果使用)。

现在参考图7，示出了光学元件102的自动自清洁过程。框702使用传感器106来感测光学元件102的状态。如上所述，该传感器可以是可以适当地确定光学元件102的遮挡水平的任何类型的传感器。示例包括但不限于光传感器204、重量传感器302和振动传感器402。

然后，框704使用测量的光学元件102的状态将当前状态与例如在工厂确定并存储的已知清洁值进行比较。值之间的差异将确定遮挡级别。框706将差异与阈值进行比较，以确定是否需要清洁动作。例如，如果光传感器204感测到低于已知清洁光值的阈值量的光值，则需要清洁动作。在替代实施例中，框706可以基于感测到的值是否已经超过或低于某个绝对值来确定需要清洁动作。

如果需要清洁动作，则块708向光学元件102施加超声波振动。在一些实施例中，可以使用换能器作为振动源104来施加超声波振动。在替代实施例中，可以通过使用振动来施加超声波振动。在替代实施例中，可以使用压电防护膜502施加超声振动。在执行清洁动作之后，或者如果认为不需要清洁动作，则处理返回框702。可以按照预设的时间表，或者在手动触发时，以预定的间隔连续，周期性地重复处理。

在执行清洁动作时，框710创建清洁动作的记录。该记录可以包括例如将时间戳和有关传感器数据的信息一起存储在存储器中。维修人员可以使用此类信息来确定是否需要维修或更换。例如，如果频繁执行清洁，则这可以指示光学元件102的状态已经永久劣化(例如，由于刮擦或磨损)，并且应当更换光学元件102。该记录还可以包括向***的用户或操作员的通知，通知他们已经执行了清洁动作。

在任何可能的技术细节结合层面，本发明可以是***、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储器、磁存储器、光存储器、电磁存储器、半导体存储器或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CDROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储器。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

说明书中对本发明的“一个实施例”或“一实施例”及其其他变体的引用意味着结合本实施例所描述的特定特征、结构、特性等包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”以及任何其他变型的出现不一定都指的是同一实施例。

应理解，使用下列“/”、“和/或”和“至少一个”，例如，在“A/B”、“A和/或B”和“A和B中的至少一个”的情况下，旨在仅包括选择第一个列出的选项(A)、或仅选择第二个列出的选项(B)、或两个选项(A和B)的选择。作为进一步的例子，在“A、B和/或C”和“A、B和C中的至少一个”的情况下，这样的措辞意在仅包括选择第一个列出的选项(A)，或仅选择第二个列出的选项(B)，或仅选择第三个列出的选项(C)，或仅选择第一个和第二个列出的选项(A和B)，或仅选择第一个和第三个列出的选项(A和C)，或仅选择第二个和第三个列出的选项(B和C)，或选择所有三个选项(A和B和C)。如本领域及相关领域的普通技术人员所显而易见的，对于所列的许多项目，这可以扩展。

现在参考图8，示出了自清洁控制***108的框图。控制***108包括硬件处理器802和存储器804。控制***108还包括一个或多个功能模块，在一些实施例中，其可以全部或部分地实现为存储在存储器804中并由处理器802执行的软件。在其他实施例中，功能模块可以例如以专用集成芯片或现场可编程门阵列的形式实现为一个或多个专用硬件组件。

传感器模块806与传感器106接口。该接口包括与传感器106的物理连接。在一些实施例中，传感器模块806可以包括传感器106本身(例如，与适当的传感电路集成的光电探测器)，而在其他实施例中，传感器106可以是通过任何适当的有线或无线通信链路与传感器模块806通信的单独的组件。

一个或多个已知清洁值808存储在存储器804中，并且表示在已知光学元件102是清洁的时间和地点所测量的光学元件102的状态。传感器模块806可以以一次写入的方式在特殊配置模式下提供已知清洁值808。在替代实施例中，可以在以后的时间更新或刷新已知清洁值808，以解决对光学元件102的永久性改变(例如，当暴露于紫外线时聚碳酸酯材料逐渐混浊)。

振动控制模块810比较传感器模块806提供的当前传感器值，并将它们与已知清洁值808相比较。基于此比较，振动控制模块810确定是否执行清洁动作。如果需要清洁动作，则振动控制模块810触发光学元件102中的超声波振动的发射。在一些实施例中，振动控制模块810可包括振动源104本身。在其他实施例中，振动源104可以是通过任何适当的有线或无线通信链路与振动控制模块810通信的单独的物理组件。报告模块812将清洁动作的记录写入存储器804，并且可选地，向用户或操作员提供清洁动作的通知。

现在参考图9，示出了示例性处理***900，其可以代表自清洁控制***108。处理***900包括经由***总线902可操作地耦合到其他组件的至少一个处理器(CPU)904。高速缓存906、只读存储器(ROM)908、随机存取存储器(RAM)910、输入/输出(I/O)适配器920、声音适配器930、网络适配器940、用户接口适配器950、显示器适配器960和显示适配器960可操作地耦合到***总线902。

第一存储器922和第二存储器924通过I/O适配器920可操作地耦合到***总线902。存储器922和924可以是任何磁盘存储器(例如，磁性的或光学的磁盘存储器)、固态磁设备等。存储器922和924可以是相同类型的存储器或不同类型的存储器。

扬声器932通过声音适配器930可操作地耦合到***总线902。收发器942通过网络适配器940可操作地耦合到***总线902。显示设备962通过显示适配器960可操作地耦合到***总线902。

第一用户输入设备952、第二用户输入设备954和第三用户输入设备956通过用户接口适配器950可操作地耦合到***总线902。用户输入设备952、954和956可以是下述任何一个：键盘、鼠标、小键盘、图像捕获设备、运动感测设备、麦克风、结合了至少两个前述设备功能的设备等。当然，也可以使用其他类型的输入设备，同时保持在本原理的范围内。用户输入设备952、954和956可以是相同类型的用户输入设备或不同类型的用户输入设备。用户输入设备952、954和956用于向***900输入信息和从***900输出信息。

当然，如本领域技术人员容易想到的那样，处理***900还可以包括其他元件(未示出)，并且省略某些元件。例如，取决于处理***900的特定实施方式，各种其他输入设备和/或输出设备可以包括在处理***900中，如本领域普通技术人员容易理解的。例如，可以使用各种类型的无线和/或有线输入和/或输出设备。而且，如本领域普通技术人员容易理解的，还可以采用各种配置的附加处理器、控制器、存储器等。给定本文提供的本原理的教导，本领域的普通技术人员很容易想到处理***900的这些和其他变型。

已经描述了超声波自清洁***和方法的优选实施例(其意图是示例性的而非限制性的)，应注意，本领域技术人员可以根据以上教导进行修改和变型。因此，应当理解，可以在所公开的特定实施例中进行改变，这些改变在由所附权利要求概述的本发明的范围内。

Claims (21)

1.一种用于清洁光学元件的方法，包括：

测量光学元件的状态；

基于测量的光学元件的状态确定光学元件是否需要清洁；以及

如果光学元件需要清洁，用超声波振动清洁光学元件，并且在清洁期间通过改变振动频率来改变超声波振动在驻波的节点的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中测量光学元件的状态包括：

用光源产生光；以及

在光与光学元件相互作用之后，测量产生的光的强度。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，测量光学元件的状态包括对光学元件称重。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中测量光学元件的状态包括：

以多个不同的频率振动光学元件；以及

在多个不同频率的每个频率测量光学元件的振动幅度。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定光学元件是否需要清洁包括将测量的光学元件的状态与已知清洁值比较。

6.如权利要求5所述的方法，其中确定光学元件是否需要清洁包括将测量的光学元件的状态与已知清洁值之间的差与阈值比较。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中清洁光学元件包括用与光学元件接触的换能器产生超声波振动。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中清洁光学元件包括用与光学元件上的防护膜接触的压电元件产生超声波振动。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中光学元件是透镜。

10.一种自清洁光学***，包括：

光学元件；

传感器，被配置为测量光学元件的状态；

控制***，被配置为基于测量的光学元件的状态确定光学元件是否需要清洁；以及

振动源，被配置为如果光学元件需要清洁，用超声波振动清洁光学元件，并且在清洁期间通过改变振动频率来改变超声波振动在驻波的节点的位置。

11.如权利要求10所述的自清洁光学***，其中传感器包括：

被配置产生光的光源；和

光传感器，被配置为在光与光学元件相互作用之后测量产生的光的强度。

12.如权利要求10或11任一项所述的自清洁光学***，其中传感器包括配置为对光学元件称重的重量传感器。

13.如权利要求10至12中任一项所述的自清洁光学***，其中传感器包括：

振动源，被配置为以多个不同的频率振动光学元件；以及

振动传感器，被配置为在多个不同频率的每个频率测量光学元件的振动幅度。

14.如权利要求10至13中任一项所述的自清洁光学***，其中控制***被配置为将测量的光学元件的状态与已知清洁值比较。

15.如权利要求14所述的自清洁光学***，其中控制***还被配置为将测量的光学元件的状态与已知清洁值之间的差与阈值比较。

16.如权利要求10至15中任一项所述的自清洁光学***，其中振动源包括与光学元件接触的换能器。

17.如权利要求10至16中任一项所述的自清洁光学***，其中振动源包括与光学元件上的防护膜接触的压电元件。

18.如权利要求17所述的自清洁光学***，其中防护膜通过第一粘合剂层附接到光学***。

19.如权利要求10至18中任一项所述的自清洁光学***，其中光学***是透镜。

20.如权利要求19所述的自清洁光学***，其中所述***包括：

覆盖透镜的防护膜；

传感器，被配置为测量防护膜的状态；

控制***包括被配置为将测量的防护膜的状态与已知清洁值比较以确定防护膜是否需要清洁的控制***；以及

振动源包括在防护膜上的压电振动源，被配置为如果需要清洁防护膜，用超声波振动清洁防护膜。

21.一种用于清洁光学元件的计算机可读存储介质，计算机可读存储介质可由处理电路读取并存储指令，以由处理电路执行以执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

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