JP2016119495A - 光学装置及びエアー吹き付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来と比較して風量の制御がより適切な光学装置及びエアー吹き付け方法を提供する。【解決手段】 流路を流れるエアーの速度の変更するために送風機部の送風量の変更を送風機部に指示する送風機制御部と、流路を流れるエアーによって観測機器部の発熱部分を冷却する冷却部と、観測機器部の発熱部分の温度を測定する温度検出部と、光透過部に付着した異物を検知する異物検知部と、この異物検知部が異物を検知した場合に、温度検出部が検出した温度に応じて、予め設定された送風機部の送風量、及び、異物検知部が異物を検知した場合に応じて、予め設定された送風機部の送風量を比較して、多い方の送風量で送風機部が動作するように送風機制御部へ送風量の比較結果を伝える送風量判定部を備える。【選択図】 図６

Description

この発明は、光学装置の光透過部材の異物を除去するものに関するものである。

従来、光学装置の光透過部材の異物を除去するものには、光透過部材（保護ガラス又はガラス）をワイパによって清掃するものがある（例えば、特許文献１又は２参照）。また、光学装置の光透過部材の異物を除去するものや異物の付着を防止するものには、光透過部材（前面ガラス又は窓ガラス）の方向又は前方に風（エアー）を当てるものがある（例えば、特許文献３又は４参照）。特許文献３には、風（エアー）がフィン（冷却）を経由している。なお、特許文献５にはフィン（冷却）が開示されている。

特開平５−６８１９１号公報（第２図，第１４図） 特開平７−９２５３８号公報（第１図，第１５図） 特開２０００−１７１８７８号公報（第１図） 特開２０１０−２７４０号公報（第１図〜第４図） 特開平５−２５９６７３号公報（第１図、第２図）

しかし、特許文献１及び２に記載のようなワイパは、光透過部材に接触するという点で光透過部材の定期的な交換や光透過部材の傷を許容しない光学装置に適用できないというという課題があった。また、特許文献３及び４に記載のような風（エアー）を光透過部材に当てるものは、風量の制御の最適化検討が十分でない、又は、光学装置の筐体が防水構造（気密構造）の場合の適用検討が十分でないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、従来と比較して風量の制御がより適切な光学装置及びエアー吹き付け方法を提供することを目的とする。

この発明に係る光学装置は、外部からの光が入射する光透過部と、この光透過部からの光を受ける観測機器部と、前記光透過部へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口と、このエアー吹き付け口とエアー吸入口との間に形成された流路と、この流路に前記エアー吸入口からエアー吹き付け口へのエアーの流れを生じさせる送風機部と、前記流路を流れるエアーの速度の変更するために前記送風機部の送風量の変更を前記送風機部に指示する送風機制御部と、前記流路を流れるエアーによって前記観測機器部の発熱部分を冷却する冷却部と、前記観測機器部の発熱部分の温度を測定する温度検出部と、前記光透過部に付着した異物を検知する異物検知部と、この異物検知部が異物を検知した場合に、前記温度検出部が検出した温度に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量、及び、前記異物検知部が異物を検知した場合に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量を比較して、多い方の送風量で前記送風機部が動作するように前記送風機制御部へ送風量の比較結果を伝える送風量判定部とを備えたことを特徴とするものである。

この発明に係るエアー吹き付け方法は、送風機部により、外部からの光が入射する光透過部からの光を受ける観測機器部の発熱部分を冷却するエアーの流れを生じさせるとともに、前記送風機部により、前記光透過部へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口へのエアーの流れを生じさせる、前記光透過部である光透過部材へのエアー吹き付け方法において、前記観測機器部の発熱部分の温度を検出する温度検出ステップと、前記光透過部に異物が付着しているか判定する異物検知ステップと、この異物検知ステップで異物が検知された場合、前記温度検出ステップで検出した温度に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量、及び、前記異物検知ステップで異物を検知した場合に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量を比較して、多い方の送風量を判定する送風量判定ステップと、この送風量判定ステップで、多い方の送風量と判定された送風量で前記送風機部に送風させる送風機制御ステップとを備えたことを特徴とするものである。

以上のように、この発明によれば、異物検知部が異物を検知した場合に、温度検出部が検出した温度に応じて、予め設定された送風機部の送風量、及び、異物検知部が異物を検知した場合に応じて、予め設定された送風機部の送風量を比較して、多い方の送風量で送風機部が動作させることができる光学装置を得ることができる。

この発明によれば、異物検知ステップで異物が検知された場合、温度検出ステップで検出した温度に応じて、予め設定された送風機部の送風量、及び、異物検知ステップで異物を検知した場合に応じて、予め設定された送風機部の送風量を比較して、多い方の送風量を判定することができるエアー吹き付け方法を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る光学装置の構成図（上面図，断面図）である。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の構成図（断面図，側面透視図）ある。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の模式断面図である。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の光透過部及び観測機器部の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の送風量制御処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る光学装置における要部の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の送風量制御処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置）のレーザ照射方向距離ごとの最大Ｓ／Ｎ値を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置）の経過時間ごとの最大Ｓ／Ｎ値を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の送風量制御処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の送風量制御処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る光学装置の送風量制御処理のフローチャートである。

実施の形態１．（実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置））
以下、この発明の実施の形態１について図１〜図１４を用いて説明する。図１〜図４を用いて実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）の構造を説明し、図５〜図１４を用いて実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）の送風量制御処理（実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法）を説明する。なお、本願では、「エアーの吹き付け」とは、光透過部材（後述の光透過部３）へエアーの大部分を直接当てる場合だけではなく、光透過部材（後述の光透過部３）の表面に付着した異物（水滴やゴミ）を吹き飛ばす程度に光透過部材（後述の光透過部３）の周辺にエアーを流す場合も含んでいるとする。

図１（ａ）は光学装置の上面図、図１（ｂ）は図２（ｂ）における光学装置のＡ−Ａ断面図、図２（ａ）は図１（ｂ）における光学装置のＢ−Ｂ断面図、図２（ｂ）は光学装置の短尺側の側面透視図、図３はフィルムヒーターを有する光学装置の断面図であり、図２（ｂ）における光学装置のＡ−Ａ断面図に相当するものである。図４（ａ）は光学装置の模式断面図であり、図１（ｂ）における光学装置のＢ−Ｂ断面よりも若干下部の断面図に相当するものである。図４（ｂ）は光学装置の模式断面図であり、図２（ｂ）における光学装置のＡ−Ａ断面図に相当するものである。

図１〜図６において、筐体１は、直方体の箱型のものであり、防水構造（気密構造）を有している。流路２は筐体１を貫通し、四方が筐体１の防水構造（気密構造）で囲われた通気用のものである。光透過部３（観測窓３）はガラス製や樹脂製の部材のレンズや透明板などの光が通過することが可能なもの（光透過部３）で、筐体１に形成されたものである。エアー吹き付け口４（ノズル部４）は光透過部３にエアーを吹き付けるものである。詳しくは、エアー吹き付け口４がノズル状の形状をしており、流路２からの排気（エアー）を加速させて吹き付けることができる。なお、流路２の一方の開口２ａがエアー吹き付け口３と連通し、流路２の他方の開口２ｂをエアー吸入口２ｂとする。流路２の開口２ａは筐体の上面に形成され、流路２の開口２ｂ（後述のエアー吸い込み口１ｉｎ）は筐体の下面に形成されている。筐体の上面には、流路２の開口２ａを覆うダクト４ｄが形成されており、エアー吹き付け口４はダクト４ｄに設けられている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜図６において、筐体１の側面には、蓋部１ｃが形成されている。蓋部１ｃは筐体１の対向する側面の両方に形成してもよいし、四つの側面全てに形成してもよい。本願では、長尺側の両方の側面（両側面）に蓋部１ｃを形成した場合を主に図示している。蓋部１ｃを閉じることで筐体の枠体に蓋部１ｃが嵌る。筐体の枠体又は蓋部１ｃの少なくとも一方にはパッキンが設けられており、蓋部１ｃを閉じることで、筐体１が防水構造（気密構造）となる。また、蓋部１ｃを開けることで、後述する観測機器部６や観測機器部６の発熱部分６ｈへのアクセスすることができるので、光学装置のメンテナンスが自在である。後述する電子機器筺体６ｅにも蓋部１ｃを設けてもよい。つまり、筐体１及び電子機器筺体６ｅは、維持・メンテナンスのための扉状の蓋部１ｃを有し、蓋部１ｃには、ゴムやシリコンパッキンなどにより、気密が取れる構造となっている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜図６において、エアー吸入口２ｂは筐体１の下面に形成されたエアー吸い込み口１ｉｎと対向して連通している。エアー吸い込み口１ｉｎの開口面積（エアーが流れる方向とほぼ直交する断面積）は、エアー吸入口２ｂの開口面積（エアーが流れる方向とほぼ直交する断面積）よりも大きいものとする。エアー吸い込み口１ｉｎにフィルタを設けてもよい。エアー吸入口２ｂとエアー吸い込み口１ｉｎとが一体でもよい。送風機部５（ファン部５、ブロア部５）はエアー吸入口２ｂからエアー吹き付け口３へのエアーの流れを生じさせるものであり、ダクト４ｄの内部に形成されている。ダクト４ｄによって、流路２を流れるエアーが曲げられる（本願の図面では、ほぼ直角に曲がられたものを示している）。この流れが曲げられたエアーがエアー吹き付け口４から噴出し、光透過部３へ吹き付けられる。ダクト４ｄによって、流路３を流れるエアーの方向を容易に光透過部３側に向けることができる。また、ダクト４ｄによってできた空間に送風機部５を配置することで、省スペース化が図れる。開口２ａに送風機部５を配置しても省スペース化が図れる。もちろん、送風機部５を開口２ｂ（エアー吸い込み口１ｉｎ），開口２ｂ（エアー吸い込み口１ｉｎ）側（開口２ｂ（エアー吸い込み口１ｉｎ）の外側や筐体１の外側），流路２の途中に配置してもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜図６において、観測機器部６は筐体１に収納され、光透過部３を介して外部からの光を受けるものであり、ドップラーライダなどのライダ装置やカメラなどの撮像装置である。また、観測機器部６は、光学装置の光学機器を収納する光学機器筐体６ｐと光学装置の電子機器を収納する電子機器筐体６ｅとから構成されている。光学機器筐体６ｐには、光透過部３が形成されている。また、光学機器筐体６ｐの光透過部３が形成された面が筐体１から露出している。つまり、光学機器筐体６ｐの光透過部３が形成された面が筐体１の外面の一部となっている。このため、光透過部３は筐体１に形成されているといえる。本願では、一つの光学機器筐体６ｐと二つの電子機器筐体６ｅとが、断面形状（エアーが流れる方向とほぼ直交する断面形状）がコ字状（Π（パイ）字状）の配置となったものを図示している。光学機器筐体６ｐと電子機器筐体６ｅとが一体であってもよい。この場合、電子機器筐体６ｅに相当する部分が、流路２（後述する冷却部７）を介して対向している場合は、光学機器筐体６ｐと電子機器筐体６ｅとの断面形状（エアーが流れる方向とほぼ直交する断面形状）は、コ字状（Π（パイ）字状）となる。冷却部７は流路２に形成されたフィン７ｆにより観測機器部６の発熱部分６ｈを冷却するものである。フィルムヒーター３ｆは光透過部３に形成されている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

本願では、フィン７ｆが発熱体６ｅｈ（観測機器部６）に直接形成されている場合、つまり、観測機器筐体６ｅ（発熱体６ｅｈ（観測機器部６））が流路２（冷却部７）の一部を構成している場合を図示しているが、光学機器筐体６ｐが流路２（冷却部７）の一部を構成していてもよいし、光学機器筐体６ｐ及び観測機器筐体６ｅの両方が、流路２（冷却部７）の一部を構成していてもよい、光学機器筐体６ｐ及び／又は観測機器筐体６ｅは、流路２（冷却部７）の一部を構成し無い場合、フィン７ｆはヒートパイプ（図示は省略）などを介して後述の観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）を冷却すればよい。この場合、ヒートパイプ及び光透過部３以外の光学機器筐体６ｐ及び観測機器筐体６ｅは、筐体１内に完全に収納されることになる。

図１〜図６において、観測機器部６は筐体１に収納され、光透過部３を介して外部からの光を受けるものであり、ドップラーライダなどのライダ装置やカメラなどの撮像装置である。ライダ装置はスキャナー部６ｓｃ，光送受信部６ｒｔ，信号処理部６ｓから構成される。撮像装置は撮像素子６ｃ，信号処理部６ｓから構成される。図５において、ライダ装置（観測機器部６）における、スキャナー部６ｓｃは光透過部３を介して、送信光を外部へ照射し、この照射した送信光がエアロゾルに反射した反射光を受信するものである。光送受信部６ｒｔはスキャナー部６ｓｃが送信する送信光とスキャナー部６ｓｃが受信した反射光とをそれぞれ送受信処理するものである。信号処理部６ｓは光送受信部６ｒｔが受信処理した反射光の受信信号とスキャナー部６ｓｃの角度信号とから、風速を算出するものである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図５において、撮像装置（観測機器部６）における、撮像素子６ｃはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの光学センサからなるカメラモジュールである。信号処理部６ｓｃは撮像素子６ｃが得た画像信号を信号処理するものである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜図６において、光学機器筐体６ｐは筐体１に内蔵され、主にスキャナー部６ｓｃ及び光送受信部６ｒｔ並びに撮像素子６ｃが収納されるものである。もちろん、信号処理部６ｓｃの一部を又は全部が収納されていてもよい。電子機器筐体６ｅは筐体１に内蔵され、主に観測機器部６における信号処理部６ｓｃが収納されるものである。もちろん、電子機器筐体６ｅはスキャナー部６ｓｃ及び光送受信部６ｒｔ並びに撮像素子６ｃの一部を又は全部が収納されていてもよい。当然、光学機器筐体６ｐと電子機器筐体６ｅとが一体の場合は、スキャナー部６ｓｃ及び光送受信部６ｒｔ（並びに撮像素子６ｃ），信号処理部６ｓｃが収納されることになる。また、光学機器筐体６ｐの大部分及び電子機器筐体６ｅの大部分は、冷却部７（流路２）と対向するように配置されている。電子機器基板６ｅｓ及び電子機器回路６ｅｈ（発熱体６ｅｈ）は電子機器筐体６ｅに内蔵され、主に、信号処理部６ｓｃとして機能するものである。

ここで、電子機器回路６ｅｈ（発熱体６ｅｈ）は観測機器部６の発熱部分６ｈそのものといってもよいし、観測機器部６の発熱部分６ｈの一部といってもよい。この場合、光学機器筐体６ｐ内のスキャナー部６ｓｃ及び光送受信部６ｒｔ（並びに撮像素子６ｃ）が観測機器部６の発熱部分６ｈの一部といえる。そして、電子機器回路６ｅｈ（発熱体６ｅｈ）は冷却部７（流路２）と対向するように配置されており、筐体１及び電子機器筐体６ｅを介して、電子機器筐体６ｅの構成としては、最も冷却部７（流路２）の近くに配置されている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

次に、実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）の具体的な構成を図１〜図４を用いて説明する。実施の形態１に係る光学装置において、発熱部分６ｈ（発熱体ｅｈ）は、筐体１の防水構造（気密構造）における流路２の四方を囲う部分の内部に配置されたものであるといえる。発熱部分６ｈ（発熱体ｅｈ）は、筐体１に収納された光学機器筐体６ｐ及び電子機器筐体６ｅに設けられるものであり、光学装置の運用に伴って発熱する部材である。実施の形態１に係る光学装置は、このような発熱をフィン７ｆへ容易に伝達させることができる配置なっており、流路２にエアーを流すことでフィン７ｆを介して発熱部分６ｈ（発熱体ｅｈ）の廃熱を行うことができる。

実施の形態１に係る光学装置は、フィン７ｆからの排気（エアー）を、ダクト４ｄを通じてノズル部４で加速して光透過部３に対して排出することにより、排気流速の運動エネルギーを光透過部３の清掃に利用することで、機能の共有化による省電力化、小型化、光学装置の持続利用を行うことができる。排気は、ダクト４ｄを通じて光透過部３上に行われるが、エアー吸い込み口１ｉｎ（開口２ｂ）から取り入れられたエアーは、ノズル部４の開口面積の差より、ベルヌーイの定理に基づいた速度へと加速され、光透過部３上の雨、雪による水滴及びゴミなどの異物を排気流により吹き飛ばすことでき、人の手を介することなく光透過部３の清掃が行うことができる。

つまり、主な観測機器部６の発熱部分６ｈの一つである電子機器筐体６ｅは、防水構造（気密構造）における流路２の四方を囲う部分の内部に配置されたものであるといえる。特に、図１及び図２に示すように、主な観測機器部６の発熱部分６ｈである電子機器筐体６ｅは、防水構造（気密構造）における流路２の四方を囲う部分に対向する面に配置されている。詳しくは、図２（ａ）に示すように、流路２は、Ｂ−Ｂ断面が長方形であり、この長方形の長辺部分と主な観測機器部６の発熱部分６ｈである電子機器筐体６ｅとが対向して配置されている。また、本願では、電子機器筐体６ｅが二つあるので、二つの電子機器筐体６ｅの間に流路２（冷却部７）が配置されているといえる。

同じく、主な観測機器部６の発熱部分６ｈの一つである光学機器筐体６ｐは、防水構造（気密構造）における流路２の四方を囲う部分の内部に配置されたものであるといえる。特に、図１及び図２に示すように、主な観測機器部６の発熱部分６ｈである光学機器筐体６ｐは、防水構造（気密構造）における流路２の四方を囲う部分に対向する面に配置されている。詳しくは、図２（ａ）に示すように、流路２は、Ｂ−Ｂ断面が長方形であり、この長方形の短辺部分と主な観測機器部６の発熱部分６ｈである光学機器筐体６ｐとが対向して配置されている。

光学機器筐体６ｐ又は／及び電子機器筐体６ｅの外面を、筐体１の防水構造（気密構造）における流路２の四方を囲う部分の一部としてもよい。つまり、光学機器筐体６ｐ又は／及び電子機器筐体６ｅの外面が筐体１から露出することになる。露出する外面には電子機器基板６ｅｓ又は電子機器回路６ｅｈ（発熱体６ｅｈ）が配置される場合も含まれる。但し、発熱体６ｅｈを構成する高発熱電子素子（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、高出力増幅器）は流路２（冷却部７）側ではなく、筐体１（電子機器筐体６ｅ）内部の側に配置されている。つまり、発熱体６ｅｈのフィン（フィン７ｆ）付きヒートシンクのフィン７ｆ側が流路２に配置されることになる。

光学機器筐体６ｐ又は／及び電子機器筐体６ｅの外面が筐体１から露出させる場合、筐体１の枠体に光学機器筐体６ｐ又は／及び電子機器筐体６ｅが嵌め込まれることになるので、この部分の機密性はパッキンなどで確保する必要がある。このような、光学機器筐体６ｐ内の光学機器（スキャナー部６ｓｃ及び光送受信部６ｒｔ並びに撮像素子６ｃ）に比べて、発熱量が大きいへ発熱体６ｅｈ（電子機器筐体６ｅ又は電子機器基板６ｅｓ）に直接、フィン７ｆを接続することになる。つまり、発熱体６ｅｈ（電子機器筐体６ｅ又は電子機器基板６ｅｓ）分は、筐体１の防水構造を維持しつつ、流路２の一部を構成するものとなる。なお、発熱体６ｅｈ（電子機器筐体６ｅ又は電子機器基板６ｅｓ）に直接、フィン７ｆを接続しない場合、発熱体６ｅｈからフィン７ｆへの熱の伝導を担うものが必要となる。例えば、ヒートパイプが熱の伝導を担うものとして挙げられる。詳細は後述する。

本願の図面では、電子機器筺体６ｅ及びフィン７ｆが二つの構成となっているが、これら電子機器筺体６ｅが、三つ以上に分かれていてよい。もちろん、発熱体６ｅｈが部分的に分かれているなどの理由で、フィン７ｆが電子機器基板６ｅｓ又は電子機器回路６ｅｈ（発熱体６ｅｈ）に複数個取り付けた構成としてもよい。軽量化の要求や省スペース化などで、電子機器筺体６ｅが複数に分割される、又は、発熱体６ｅｈが複数箇所にある場合において、フィン７ｆを部分的に複数個配置することにより、効果的に冷却が行うことができる。フィン７ｆを分割集中配置することで、よりフィン７ｆの冷却効果を高め、電子機器筺体６ｅの廃熱を効率的に行うことを可能とし、フィン７ｆや電子機器筺体６ｅの重量を削減することも容易となる。

実施の形態１に係る光学装置によれば、前述のように、光学機器筐体６ｐ内の光学機器（スキャナー部６ｓｃ及び光送受信部６ｒｔ並びに撮像素子６ｃ）に比べて、特に、大出力で高廃熱を必要とする光学装置や信号処理ユニット（電子機器回路６ｅｈ）を一つの筐体１内に電子機器筺体６ｅとしてまとめて配置することが容易であるので、筐体１の内部と外気が通るエアー吸い込み口１ｉｎを含めた中空構造（流路２）とで分離されているため、防水・気密構造が必要とされる電子機器筺体６ｅを保護しながらの連続稼動と防水・気密構造における高廃熱を実施することができる。

実施の形態１に係る光学装置を連続稼動する場合には、特に、光学装置の例えば装置やセンサの制御、データ処理、光学処理などに用いられる内部の光学機器筐体６ｐや電子機器筺体６ｅでの発熱を廃熱する必要がある。筐体１内での発熱は、電子機器筺体６ｅの中の電子機器基板６ｅｓ上にある発熱体６ｅｈ（例えば、前述のＣＰＵ、ＧＰＵ、高出力増幅器といった高発熱電子素子）で生じるものが大きいものとなる。一般に、高発熱電子素子は、強制冷却されることが使用の前提となるが、筐体１のように、防水・気密構造では、外気の流入を行えないため、一般的な強制冷却が行えない。実施の形態１に係る光学装置では、フィン７ｆで構成された中空部（流路２，冷却部７）にフィン７ｆを露出する構成とすることで、外部エアーとの熱交換を行い筺体１内の廃熱を可能としている。

なお、通気用の流路２は、直方体の外形を有する防水構造（気密構造）の筐体１の対向する面（上面）と面（下面）とにそれぞれ開口（開口２ａと開口２ｂ）を有し、筐体１を貫通した中空構造で、四方が防水構造（気密構造）で囲われた断面（エアーが流れる方向とほぼ直交する断面）が長方形のものである。また、図１（ｂ），図２，図３，図４に示すように、冷却部７のフィン７ｆは、対向する、流路２のＢ−Ｂ断面（図２（ａ））が長方形の長辺部分からそれぞれ延びるものである。

図１〜図４に示すように、光透過部３は、光学機器筐体６ｐ（筐体１）に形成されているので、流路２のＢ−Ｂ断面（図２（ａ））が長方形の流路２の短辺部分側に形成されていることになる。筐体１は、直方体の外形を有し、光透過部３と流路２の一方の開口とが同じ面側に配置されている。流路２は、前述の通り、筐体１の対向する面（上面）と面（下面）とに、それぞれ流路２の一方の開口２ａと流路２の他方の開口２ｂとが配置されている。開口２ａは、冷却部７のフィン７ｆが形成された部分の流路２の断面（エアーが流れる方向とほぼ直交する断面）よりも狭いものである。送風機部５は、開口２ａとエアー吹き付け口４との間に配置されたものであり、送風機部５は、開口２ａの全体を覆い、開口２ａから光透過部３の横に渡り、筐体１に形成されたダクト４ｄの内部に配置され、前述の通り、エアー吹き付け口４は、ダクト４ｄに形成されている。

図１〜図４に示すように、送風機部５は、筐体１の光透過部３と開口２ａとが配置された面に載置されているが、ダクト４ｄに載置してもよい。ダクト４ｄは、エアー吹き付け口４側に向かうにつれ、断面積が縮小していくものである。特に、図１〜図４では、送風機部５からエアー吹き付け口４へ向かう部分おいて、エアー吹き付け口４側に向かうにつれ、断面積が縮小していくダクト４ｄを示している。詳しくは、ダクト４ｄは、エアー吹き付け口４を有していることに加え、冷却部７のフィン７ｆが形成された部分の流路２の断面（エアーが流れる方向とほぼ直交する断面）よりも狭い流路２の開口２ａの全体を覆い、開口２ａから光透過部３の横に渡り、筐体１に形成されているといえる。

実施の形態１に係る光学装置は、図３に示すように、光透過部３にフィルムヒーター３ｆを形成して、エアー吹き付け口４から吹き付けられたエアーによって、フィルムヒーター７ｆの発熱によって生じた光透過部３上の水滴（溶融水滴）を吹き飛ばすようにしてもよい。フィルムヒーター７ｆのＯＮやＯＦＦの制御は、信号処理部６ｓが行う。フィルムヒーター７ｆのＯＮ（起動）／ＯＦＦ（停止）は筐体１外の外気温を測定して行えばよい。つまり、温度検出部６以外の温度検出部を実施の形態１に係る光学装置に設ければよい。光透過部３と光学機器筐体６ｐ内の光学機器の間にフィルムヒーター３ｆを配置することで、フィルムヒーター３ｆにより、光学装置の観測結果に影響を及ぼさず、かつ、冬季における低温環境下において光透過部３の凍結や結露を防止することで、光学装置の連続観測を行うことができる。

このように、実施の形態１による光学装置では、送風機部５により吸い込まれたエアーが、筐体１の外部吸入口であるエアー吸い込み口１ｉｎから吸入され、光学機器筐体６ｐと電子機器筺体６ｅ及びフィン７ｆで構成された中空構造部を通過することで、フィン７ｆからの熱を排熱・排出される。これにより、筺体１内部には、外部エアーが進入することなく筺体１内部の廃熱を可能とし、かつ、廃熱に利用した排気を光透過部３の清掃に使用することででき、送風機部５の機能共通化による省電力化、部品点数削減を図ることができる。

筐体１での防水・気密構造は、筐体１又は電子機器筺体６ｅ或いは電子機器筺体６ｅに直接取り付けられた、例えば、アルミニウムで製造されたフィン７ｆにより、図２（ｂ）の太字破線で示すような中空構造を筺体１内部に構成し、筺体１内部と外部エアーが流れる中空管路部に分離することができる。送風機部５の作用によりエアー吸い込み口１ｉｎより取り込んだ外気は、筺体１内部を通過せずに流路２である中空管路部を通過することになり、そのまま光透過部３に吹き付けられる。よって、実施の形態１に係る光学装置の筺体１は、外気を筺体１内部に取り入れない構造となっており、防水・気密構造を容易に得ることができる。

例えば、レーザを用いた測定装置であるライダ装置、カメラといった光学装置である撮像装置を考えた場合に、筐体１の中心線上に光透過部３を配置した方が、筐体１の設置を考慮に入れた場合に効果的であるとされる場合であっても、筐体１中心線上に光透過部３が配置し、本願の図面上、光学機器筐体６ｐや電子機器筺体６ｅが配置されている部分に中空構造（流路２）を構成することで、実施の形態１に係る光学装置を実施することができる。換言すると、本願の図面では、筐体１が、直方体の外形を有し、光透過部３と開口２ａとが同じ面側に配置されており、その同じ面を平面視したときに、開口２ａが光透過部３よりも中央寄りに配置されているが、筐体１が、直方体の外形を有し、光透過部３と開口２ａとが同じ面側に配置されており、その同じ面を平面視したときに、光透過部３が開口２ａよりも中央寄りに配置されていてもよいということになる。なお、「同じ面を平面視」する方向は、流路２におけるエアーが流れる方向（厳密には、開口２ａから開口２ｂへ向かう方向）と同じである。

さらに、実施の形態１に係る光学装置は、電子機器筺体６ｅ内部の発熱体６ｅｈとフィン７ｆの間にヒートパイプを配置し、発熱体６ｅｈの熱輸送を行ってもよい。これは、電子機器筺体６ｅの廃熱は、発熱体６ｅｈとフィン７ｆとの間の熱伝達およびフィン７ｆ 外気との熱伝達により実現しているが、発熱体６ｅｈとフィンとがサーマルシートなどはさみ直接接している必要がある。ヒートパイプを用いることで、発熱体６ｅｈとフィン７ｆの間の熱輸送を行うことができ、発熱体６ｅｈとフィン７ｆとが直に接触させる必要が無くなり、電子機器基板６ｅｓの基板構造の自由度が増す。また、電子機器筺体６ｅ内部の発熱体６ｅｈとフィン７ｆの間にヒートパイプを配置することで、電子機器筺体６ｅと流路２の間に筐体１を配置することできる。また、ヒートパイプを用いることで、電子機器基板６ｅｓのレイアウトの制約条件が減るので、電子機器基板６ｅｓ上における発熱体６ｅｈの配置の自由度を高めることができる。

本願の図面では、直方体の外形を有する筐体１の同じ面に光透過部３と開口２ａとが配置され、光透過部３と開口２ａとが配置された面上にダクト７ｄが載置されているが、ダクト７ｄのエアー吹き付け口４以外の大部分を筐体１に食い込ませて、光透過部３と開口２ａとが配置された面を概ね平らにしてよい。これは、光透過部３と開口２ａとが配置された面上に、ダクト７ｄの大部分を収納する窪みを形成すればよい。この窪みに開口２ａが形成され、窪みの周囲に光透過部３が形成されることになる。もちろん、エアー吹き付け口４以外は光透過部３と開口２ａとが配置された面を平らにしてもよい。また、ダクト７ｄの、エアー吹き付け口４側に向かうにつれ、断面積が縮小していく傾斜部分を本願の図面と反対に筐体１側にしてもよい。また、ダクト７ｄの対向する部分を両方に傾斜部分を形成してもよい。これは、本願の図面のように、光透過部３と開口２ａとが配置された面上にダクト７ｄを載置している場合でもいえることである。

実施の形態１．（実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）の送風量制御処理（実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法））
次に、実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）の送風量制御処理について図５〜図１４を用いて説明する。図５（ａ）は光学装置がライダ装置である場合の機能ブロック図、図５（ｂ）は光学装置が撮像装置である場合の機能ブロック図である。
図８（ａ）はライダ装置における要部の機能ブロック図、図８（ｂ）は撮像装置における要部の機能ブロック図である。図１０（ａ）は閾値を超える場合のレーザ照射方向距離ごとの最大Ｓ／Ｎ値を示すグラフである。図１０（ｂ）は閾値を超えない場合のレーザ照射方向距離ごとの最大Ｓ／Ｎ値を示すグラフである。図１１（ａ）は閾値を超える場合の経過時間ごとの最大Ｓ／Ｎ値を示すグラフである。図１１（ｂ）図１１（ａ）は閾値を超えない場合の経過時間ごとの最大Ｓ／Ｎ値を示すグラフである。図７，図９，図１２，図１３，図１４に記載の「Ｓ」は、処理ステップを示すＳＴＥＰの頭文字である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図５，図６，図８において、送風機制御部８は流路２を流れるエアーの速度の変更するために送風機部５の送風量の変更を送風機部５に指示するものである。前述の通り、送風機部５は光透過部３へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口４とエアー吸入口２ｂ（エアー吸入口１ｉｎ）との間に形成された流路にエアー吸入口２ｂ（エアー吸入口１ｉｎ）からエアー吹き付け口４へのエアーの流れを生じさせるものである。温度検出部９は観測機器部６の発熱部分６ｈ（電子機器回路６ｅｈ（発熱体ｅｈ））の温度を測定するものである。信号処理部６ｓに形成された異物検知部１０は光透過部３に付着した水滴やごみなどの異物を検知するものである。詳しくは、異物検知部１０は、観測機器部６が得た外部からの光の情報から、光透過部３に付着した異物を検知するものである。具体的には、光の情報を画像とし、物体の形状や物体の距離（例えば、光透過部３との距離、又は、撮像素子６ｃとの距離）や光の情報の信号の変化から、光透過部３上の異物を検知する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図５，図６，図８において、信号処理部６ｓに形成された送風量判定部１１は異物検知部１０が異物を検知した場合に、温度検出部９が検出した温度に応じて、予め設定された送風機部５の送風量、及び、異物検知部１０が異物を検知した場合に応じて、予め設定された送風機部５の送風量を比較して、多い方の送風量で送風機部５が動作するように送風機制御部８へ送風量の比較結果を伝えるものである。送風量判定部１１は信号処理部６ｓ又は外部から送風量の情報テーブルを取得して判定に用いるものである。送風量の情報テーブルは、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却用のテーブルと光透過部３に付着した水滴やごみなどの異物の除去用のテーブルとの二つがある。本願では、異物検知部１０及び送風量判定部１１は信号処理部６ｓに形成されているものを例示しているが、異物検知部１０及び送風量判定部１１の少なくとも一方を信号処理部６ｓの外部に形成してもよい。また、本願では、送風機制御部８を信号処理部６ｓの外部に形成しているが、送風機制御部８を信号処理部６ｓに形成してもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

ここで、実施の形態１に係る光学装置の観測機器部６（光学装置自体）が、ライダ装置である場合の構成を図５（ａ）により説明する。図５（ａ）に示すように、ライダ装置は、光透過部３を介して、送信光を外部へ照射し、この照射した送信光がエアロゾルに反射した反射光を受信するスキャナー部６ｓｃ，スキャナー部６ｓｃが送信する送信光とスキャナー部６ｓｃが受信した反射光とをそれぞれ送受信処理する光送受信部６ｒｔ，光送受信部６ｒｔが受信処理した反射光の受信信号とスキャナー部６ｓｃの角度信号とから、風速を算出する信号処理部６ｓから構成されている。信号処理部６ｓは、スキャナー部６ｓｃ及び光送受信部６ｒｔを制御するものである。また、信号処理部６ｓは算出した風速や取得したデータをＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの外部とのインターフェースを介して外部へ出力する（外部データ）。異物検知部１０は、最大値算出部１０ａ，閾値判定部１０ｂ，時間経過判定部１０ｃから構成されている。

ライダ装置（ドップラーライダ）で大気を計測する原理を説明する。ドップラーライダは、前述のレーザ発射窓３、スキャナー部６ｓｃ、観測機器部６、信号処理部６ｓによって構成されている。このように構成されたドップラーライダでは、スキャナー部６ｓｃより大気との接触面であるレーザ発射窓３を介して空中に放射された光の反射波が再びスキャナー部６ｓｃにて受信され、その受信された光が光送受信部６ｒｔによって増幅、周波数変換されて受信ＩＦ（中間周波数）信号に変換される。このＩＦ信号に信号処理部６ｓでＡ／Ｄアナログ−デジタル）変換、周波数解析処理を行うことにより、スペクトラムデータを算出して、風速ベクトルを算出、表示、記録する。

実施の形態１に係る光学装置の観測機器部６（光学装置自体）が、ライダ装置である場合、異物検知部１０は、受信信号における所定時間内の最大のＳ／Ｎ値が所定の閾値を下回った場合に、光透過部３に異物が付着したと検知するものである。なお、信号処理部６ｓは、異物検知部１０が光透過部３に異物が付着したと検知している間、算出した風速を参考値として処理するようにすれば、光透過部３に異物が付着することによる風速の検出の誤差を排除することが容易となる。

また、実施の形態１に係る光学装置の観測機器部６（光学装置自体）が、撮像装置である場合の構成を図５（ｂ）により説明する。図５（ｂ）に示すように、撮像装置は、撮像素子６ｃ，撮像素子６ｃが得た画像信号を信号処理する信号処理部６ｓから構成されている。信号処理部６ｓは、撮像素子６ｃを制御するものである。また、信号処理部６ｓは取得した画像データや動画データをＬＡＮなどの外部とのインターフェースを介して外部へ出力する（外部データ）。この場合、異物検知部１０は、信号処理部６ｓが信号処理した画像信号から異物を検出するものである。異物検知部１０は、画像処理部１０ｄ及び異物判定部１０ｅから構成されている。つまり、画像処理部１０ｄが信号処理した画像信号から異物判定部１０ｅが画像の情報から物体の形状や物体の距離（例えば、光透過部３との距離、又は、撮像素子６ｃとの距離）を算出して光透過部３の異物付着の有無を判定する。

観測機器部６（ライダ装置又は撮像装置）は、筐体１に収納され、光透過部３は、筐体１に形成されるものであるが、これは、前述の通り、光学機器筐体６ｐに光透過部３形成され、光透過部３が形成された光学機器筐体６ｐの面が筐体１から露出して、筐体１の外面を構成している場合も含んでいる。

図６に示す光学装置は、送風機部５により、外部からの光が入射する光透過部３からの光を受ける観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）を冷却するエアーの流れを生じさせるとともに、送風機部５により、光透過部３へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口４へのエアーの流れを生じさせる光透過部３（光透過部材３）へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法）が適用されるものである。

図６に示す光学装置（観測機器部６）の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）を冷却する基本動作は、図７に示すフローチャートの通りである。まず、Ｓ００１にて観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度を検出する温度検出ステップ（温度情報取り込みステップ）を行う。そして、Ｓ００２にて温度検出ステップで検出した温度に応じて、予め設定された送風機部５の送風量で送風機部５に送風させる送風機制御ステップを行う。具体的には、信号処理部６ｓが、温度検出部９から観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度を取得して、温度ごとに、予め設定された送風機部５の送風量を選択して、送風機制御部８へその情報を送り、送風機制御部８が送風機部５の送風量を制御する。送風機部５のＯＮ（起動）／ＯＦＦ（停止）の制御自体も送風機制御部８が制御している。

もちろん、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度が冷却を必要としない場合は、送風機部５を停止する。前の状態が停止であれば、継続する。つまり、起動しない。よって、予め設定された送風機部５の送風量（検出した温度に応じたもの）とは、風量ゼロの場合も含んでいる。また、予め設定された送風機部５の送風量は、観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度が上がるにつれ、風量が徐々に上がるものでもよいし、温度範囲を区切って階段状に風量が上がるものでもよい。これらの送風量の情報（予め設定された送風機部５の送風量）は、前述の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却用のテーブル（送風量の情報テーブル）に相当する。Ｓ００１，Ｓ００２の処理ステップは繰り返し行ってもよいし、Ｓ００１にて得られる温度が前回から変化した場合に、Ｓ００２に進むようにしてもよい。

図８（ａ）は、実施の形態１に係る光学装置がライダ装置の場合における要部の機能ブロック図である。図８（ｂ）は、実施の形態１に係る光学装置が撮像装置の場合における要部の機能ブロック図である。図８には、信号処理部６ｓに異物検知部１０及び送風量判定部１１が形成されている。実施の形態１に係る光学装置は、観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却と光透過部３に付着した水滴やごみなどの異物の除去に送風機部５を共用するものである。そのため、異物が光透過部３に付着していない状態でも、異物を吹き飛ばすために必要な風量を送風機部５が発生させると、その風量が観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却に必要な風量を超える場合は、電力消費が無駄になる。そこで、光透過部３の異物の有無によって、送風機部５の風量を制御することは重要である。

具体的には、異物検知部１０による、光透過部３に異物が付着しているか判定する異物検知ステップと、送風量判定部１１による、異物検知ステップで異物が検知された場合、温度検出ステップで検出した温度に応じて、予め設定された送風機部５の送風量、及び、異物検知ステップで異物を検知した場合に応じて、予め設定された送風機部５の送風量を比較して、多い方の送風量を判定する送風量判定ステップとを実行する。なお、異物検知ステップ（図９及び図１２ではＳ１０１〜Ｓ１０４，図１３及び図１４ではＳ２０１及びＳ２０２）と温度検出ステップ（Ｓ００１）との実行順序は問わない。もちろん、同時であってもよい。また、異物検知ステップは、観測機器部６が得た外部からの光の情報から、光透過部３に付着した異物を検知するものである。

そして、送風機制御部８が送風量判定部１１（信号処理部６ｓ）からの指示を受けて、送風量判定ステップで、多い方の送風量と判定された送風量で送風機部５に送風させる送風機制御ステップを実行する。予め設定された送風機部５の送風量（異物を検知した場合に応じたもの）とは、光透過部３に付着した異物を吹く飛ばすことができる風量を意味する。もちろん、一種類の風量に固定したものでもよいし、検出された異物の種類（水滴やゴミ）又は異物の量に応じて、風量を変えてもよい。この場合、異物が多い場合や異物が質量の思い水滴の場合は、より風量を上げるなどが考えられる。これらの送風量の情報（予め設定された送風機部５の送風量）は、前述の光透過部３に付着した水滴やごみなどの異物の除去用のテーブル（送風量の情報テーブル）に相当する。

まず、実施の形態１に係る光学装置がライダ装置の場合を図８（ａ）及び図９〜図１２を用いて説明する。実施の形態１に係る光学装置がライダ装置の場合は、異物検知ステップが、観測機器部６が、ライダ装置であって、エアロゾルに反射した反射光を受信処理した受信信号における所定時間内の最大のＳ／Ｎ値が所定の閾値を下回った場合に、光透過部３に異物が付着したと検知するものとなる。つまり、Ｓ／Ｎ値が異物によって下がることを利用して異物を検知する。ここでは、異物が水滴である場合を例に説明を行う。実施の形態１に係るライダ装置は、信号処理部６ｓは観測機器部６より出力された受信信号を元に光透過部３（レーザ発射窓３）上の水滴の有無を検出する。水滴無しの場合は温度検出部９より出力された温度情報を元に最適な風量となるようにファンを制御する（図７）。水滴有りの場合は水滴が除去できる風速に送風機部５を制御する。

前述の通り、実施の形態１に係るライダ装置（光学装置）は、観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の空冷に用いる風により、光透過部３（レーザ発射窓３）に付着する水滴を除去する機構を有している。筐体１中心の空洞の両サイドにフィン７ｆの機構を設けた電子機器筐体６ｅを嵌めることにより中空構造とし（電子機器筐体６ｅを嵌めることにより流路２を形成し）、その間を送風機部５によって取り込んだエアーを流し、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）を冷却させる。さらに、ノズル部４を絞って取り込んだエアーの風速を増して光透過部３（レーザ発射窓３）に吹き付けることにより水滴や雪などを除去することができる。

実施の形態１に係るライダ装置（光学装置）の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却及び光透過部３（レーザ発射窓３）の異物除去の動作は、図９に示すフローチャートの通りである。まず、光送受信部６ｒｔから受けた受信信号を、最大値算出部１０ａに入力し、入力された受信信号のＳ／Ｎ（ノイズレベルに対する信号レベルの比）データに対して、最大値を最大値算出部１０ａが算出する（Ｓ１０１及びＳ１０２）。Ｓ１０３の判定の概念を図１０（ａ）（ｂ）に示す。図１０（ａ）は降雨無しと判定する場合を示している。図１０（ｂ）は降雨有りと判定する場合を示している。Ｓ１０３にて、閾値判定部１０ｂでは最大値算出部１０ａから入力された最大Ｓ／Ｎ値と比較して、最大Ｓ／Ｎ値≦閾値の場合、降雨有りと判定する。この場合は、Ｓ１０４へ進む。それ以外の場合、降雨無しと判定する。この場合は、Ｓ００１へ進み、図７に示す基本動作を行って発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却のみを実行する。

Ｓ１０４にて、時間経過判定部１０ｃでは閾値判定部１０ｂから降雨有りの情報が出力された場合、降雨有りの常態が一定の時間続くかどうかモニターし、降雨の有無を確定する。Ｓ１０４の判定の概念を図１１（ａ）（ｂ）に示す。図１１（ａ）は規定の時間内で規定の割合以上の最大Ｓ／Ｎ値が閾値を超える場合「降雨無し」と判定した場合を示している。図１１（ｂ）は規定の時間内で規定の割合以上の最大Ｓ／Ｎ値が閾値を超えない場合「降雨有り」と判定した場合を示している。

送風量判定部１１では、時間経過判定部１０ｃからの情報が降雨無しの場合、Ｓ００１へ進み、図７に示す基本動作を行って発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却のみを実行する。もちろん、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度が閾値（冷却の必要がある温度）を越えていなければ、送風機部５の稼動無しの指令を、超えていれば送風機部５の稼動の指令を送風機制御部８へ出力する。

また、送風量判定部１１では、時間経過判定部１０ｃからの情報が降雨有りの場合、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度に関わらず送風機部５の稼動の指令を出力するが、その前に、Ｓ００１にて発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度を取得する。そして、Ｓ１１２（送風量判定ステップ）にて、送風量判定部１１による、異物検知ステップで異物が検知された場合、温度検出ステップで検出した温度に応じて、予め設定された送風機部５の送風量、及び、異物検知ステップで異物を検知した場合に応じて、予め設定された送風機部５の送風量を比較して、多い方の送風量を判定する。そして、判定結果に基づいて送風量判定部１１から指示で、送風機制御部８が送風機部５へ稼動の指令又は風量の変更の指示を出力する。

実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係るエアー吹き付け方法）の送風機制御ステップの後に、送風量判定部１１が判定（決定）した風量を送風機部５に指示し、この指示に基づく送風機部５によるエアーをエアー吹き付け口４（ノズル部４）から吹き付けるエアー吹き付けステップを行うことで、光透過部３の異物を除去できる。実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係るエアー吹き付け方法）は、このエアー吹き付けステップを含んでいてもよい。

なお、本願では、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却に必要となる風量と水滴除去に必要となる風量の関係は「最大発熱時の風量＞水滴除去の風量」としているので、図１２に示すフローチャートのように、Ｓ１０１の前に、Ｓ００１及びＳ００２の処理ステップを行ってもよい。このように、先にＳ００１及びＳ００２を行うことで、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却の開始が早めることができる。もちろん、「最大発熱時の風量＜水滴除去の風量」の場合でも、図１２に示すフローチャートの処理を行ってもよい。

ここで、実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係るエアー吹き付け方法）を整理すると、Ｓ／Ｎ比データ読込みステップ（Ｓ１０１）において、Ｓ／Ｎ比データを読み込む。その入力されたＳ／Ｎ比データに対して、最大値算出ステップ（Ｓ１０２）において取り込んだＳ／Ｎ比データの最大値を算出する。次に、閾値判定ステップ（Ｓ１０３）に進み、閾値とＳ／Ｎ比データの最大値を比較し、最大値≦閾値の場合は、時間経過判定ステップ（Ｓ１０４）へ進み、最大値＞閾値の場合は、温度情報取込ステップ（Ｓ００１）を行って送風量判定ステップ１（Ｓ００２）を実行する。一方、時間経過判定ステップ（Ｓ１０４）では、規定した時間の範囲で、規定の割合で最大値≦閾値の場合は、温度情報取込ステップ（Ｓ００１）へ進み、温度情報（発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度）を取り込み、送風量判定ステップ２（Ｓ１１２）へ進む。Ｓ１１２の処理は前述の通りである。

次に、実施の形態１に係る光学装置が撮像装置の場合を図８（ｂ），図１３，図１４を用いて説明する。実施の形態１に係る光学装置が撮像装置の場合は、異物検知ステップは、観測機器部６が、撮像装置であって、撮像装置が得た画像信号から異物を検出するものとなる。つまり、画像から異物を検知する。前述の通り、実施の形態１に係る撮像装置（光学装置）は、観測機器部６の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の空冷に用いる風により、光透過部３（レンズ３又はレンズ保護板３）に付着する水滴を除去する機構を有している。筐体１中心の空洞の両サイドにフィン７ｆの機構を設けた電子機器筐体６ｅを嵌めることにより中空構造とし（電子機器筐体６ｅを嵌めることにより流路２を形成し）、その間を送風機部５によって取り込んだエアーを流し、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）を冷却させる。さらに、ノズル部４を絞って取り込んだエアーの風速を増して光透過部３（レンズ３又はレンズ保護板３）に吹き付けることにより水滴や雪などを除去することができる。

実施の形態１に係る撮像装置（光学装置）の発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却及び光透過部３（レンズ３又はレンズ保護板３）の異物除去の動作は、図１３に示すフローチャートの通りである。まず、Ｓ２０１にて撮像素子６ｃから信号処理部６ｓ（画像処理部１０ｄ）が画像信号（画像データ）を取り込む。次に、Ｓ２０２にて、画像処理部１０ｄが画像信号を画像処理して画像又は動画を異物判定部１０ｅへ送り、異物判定部１０ｅは画像又は動画から対象物の形状又は対象物までの距離などから異物の有無を判定する。

送風量判定部１１では、異物判定部１０ｅからの情報が異物無しの場合、Ｓ００１へ進み、図７に示す基本動作を行って発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却のみを実行する。もちろん、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度が閾値（冷却の必要がある温度）を越えていなければ、送風機部５の稼動無しの指令を、超えていれば送風機部５の稼動の指令を送風機制御部８へ出力する。

また、送風量判定部１１では、異物判定部１０ｅからの情報が異物有りの場合、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度に関わらず送風機部５の稼動の指令を出力するが、その前に、Ｓ００１にて発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の温度を取得する。そして、Ｓ１１２（送風量判定ステップ）にて、送風量判定部１１による、異物検知ステップで異物が検知された場合、温度検出ステップで検出した温度に応じて、予め設定された送風機部５の送風量、及び、異物検知ステップで異物を検知した場合に応じて、予め設定された送風機部５の送風量を比較して、多い方の送風量を判定する。そして、判定結果に基づいて送風量判定部１１から指示で、送風機制御部８が送風機部５へ稼動の指令又は風量の変更の指示を出力する。

なお、本願では、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却に必要となる風量と異物除去に必要となる風量の関係は「最大発熱時の風量＞異物除去の風量」としているので、図１４に示すフローチャートのように、Ｓ２０１の前に、Ｓ００１及びＳ００２の処理ステップを行ってもよい。このように、先にＳ００１及びＳ００２を行うことで、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却の開始が早めることができる。もちろん、「最大発熱時の風量＜異物除去の風量」の場合でも、図１４に示すフローチャートの処理を行ってもよい。

実施の形態１に係る光学装置における異物検知部１０は、観測機器部６が得た外部からの光の情報から、光透過部３に付着した異物を検知するのではなく、光透過部３自体に圧力センサを設けて異物検知部１０としてもよいし、筐体１の外部に検知センサを設けて異物検知部１０としてよい。もちろん、実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係るエアー吹き付け方法）における異物検知ステップは、観測機器部６が得た外部からの光の情報から、光透過部３に付着した異物を検知するのではなく、光透過部３に設けた圧力センサの情報、又は、筐体１の外部に設けた検知センサの情報から、光透過部３に付着した異物を検知するものでもよい。

また、実施の形態１に係る光学装置にフィルムヒーター３ｆを追加した場合、フィルムヒーター７ｆが筐体１外の外気温によってＯＮ（起動）している場合は、異物検知部１０の判断に関わらずに、送風量判定部３が異物（水滴）を除去する判定を下すようにしてもよい。これによって、観測機器部６による観測を行う前でも、フィルムヒーター７ｆの熱によって生じた水滴を吹き飛ばすことができる。さらに、実施の形態１に係る光学装置にフィルムヒーター３ｆがない場合でも、観測機器部６による観測を行う前に（観測機器部６起動時に）、異物検知部１０の判断に関わらず、又は、異物検知部１０の判断自体を行わずに、エアー吹き付け口４（ノズル部４）からエアーを光透過部３に吹き付けることで、観測機器部６による観測を行う前に光透過部３に異物が付着していた場合でも、事前に吹き飛ばすことができ、スムーズに観測機器部６による観測を行うことができる。換言すると、実施の形態１に係る光学装置は、起動時にエアー吹き付け口４（ノズル部４）からエアーを光透過部３に吹き付けるようにしてもよい。もちろん、この際の風量は、光透過部に付着した異物を吹き飛ばす程度のものである。

このような場合、前者であれば、実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係るエアー吹き付け方法）では、Ｓ１０１又はＳ２０１或いはＳ００１の前に、フィルムヒーター３ｆのＯＮ（起動）／ＯＦＦ（停止）を判定するフィルムヒーターＯＮ／ＯＦＦ判定ステップを有し、フィルムヒーター３ｆがＯＦＦの場合は、Ｓ１０１又はＳ２０１或いはＳ００１に進み。フィルムヒーター３ｆがＯＮの場合は、エアー吹き付けステップ（溶融水滴除去ステップ）エアー吹き付けステップ）へ進む。このエアー吹き付けステップ（溶融水滴除去ステップ）も、前述のエアー吹き付けステップと同じく、信号処理部６ｓ（送風量判定部１１）が送風機部５を制御して行う。その後、Ｓ１０１又はＳ２０１或いはＳ００１を実行する。後者であれば、実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係るエアー吹き付け方法）では、Ｓ１０１又はＳ２０１或いはＳ００１の前にエアー吹き付けステップ（起動時エアー吹き付けステップ，起動時異物除去ステップ）を有するものとなる。このエアー吹き付けステップ（起動時エアー吹き付けステップ，起動時異物除去ステップ）も、前述のエアー吹き付けステップ及びエアー吹き付けステップ（溶融水滴除去ステップ）と同じく、信号処理部６ｓ（送風量判定部１１）が送風機部５を制御して行う。

実施の形態１に係る光学装置を人家から離れた場所に設置する場合は、鳥獣の被害も想定される。このような場合は、エアー吹き付け口４（ノズル部４）からエアーを吹き付ける際に大きな音を生じさせる構造とうすることで、鳥獣が忌避する効果が期待できる。もちろん、エアー吹き付け口４（ノズル部４）に笛の機能を追加することで、さらに大きなことをエアーの吹き付け時に生じさせることができるので、鳥獣が忌避する効果をさらに増大させることができる。さらに、風量を時間的に変化させて音色を変化させてもよい。但し、光透過部３の異物除去や発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却に必要な風量を下回るものではいけないので、風量を変化させる場合は、最低風量を光透過部３の異物除去や発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却に必要な風量とする必要がある。特に、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却に必要な風量を下回ってはいけない。

よって、実施の形態１に係る光透過部材へのエアー吹き付け方法（実施の形態１に係るエアー吹き付け方法）の送風機制御ステップの後に、送風機部５によるエアーをエアー吹き付け口４（ノズル部４）から吹き付けるエアー吹き付けステップを追加することで、鳥獣に忌避させることができる。この場合、エアー吹き付けステップは、鳥獣忌避ステップともいえる。鳥獣の被害は、鳥や昆虫といった小動物からの***物も含むものとする。もちろん、鳥獣忌避ステップは、光透過部３の異物付着の有無や発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）の冷却とは、別に行ってもよい。この場合も、鳥獣忌避ステップは、信号処理部６ｓ（送風量判定部１１）が送風機部５を制御して行う。

以上、実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）は、発熱部分６ｈ（発熱体６ｅｈ）が露出していないので、屋外用途でも使用できる。また、廃熱のエアーは廃熱のみに利用されず有効利用することができる。一方、特許文献５では、筺体内部に筺体外部からの筺体内部へのエアー取り入れ口を設ける必要があり、筺体内部と外部が直接つながる構造となる必要がある。例えば、海上のような塩水が直接かかるような場所に設置される筺体では、使用することができなかった。また、ファン自体も冷却用途だけに限定されており、筺体全体で使用するエネルギーのロスになっている。

また、特許文献３は、筺体内部と筺体外部が分離されているが、フィン自体は外部に露出せず、筺体内部の雰囲気温度を下げる効果のみで、高熱源に対する冷却そのものは課題とされていない。実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）は、観測機器および観測機器を制御する複数の高発熱電子機器筺体を対象としており、強力な冷却ファンの使用が前提となっている機器において、防水・機密構造、低重量化、高寿命、低消費電力といった、相反する課題を解決することができる。

実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）では、雨水や海水、雪といった外部環境に耐性のある筺体構造を有しながら、連続使用される電子機器に冷却手段を与え、従来は冷却のみに使用されていた廃熱風を筺体１に付着する雨や雪の除去に用いることができる。実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）の特長である、筺体１中空部の機密構造外にフィン７ｆを配置し、中空構造によって機密部が分離されたレイアウトにより、防水構造を有したまま複数個の電子筺体の冷却が可能となり、かつ、冷却後の廃熱風をそのまま雨や雪の除去に用いることができる。従来は、観測機器のみを防水・気密筺体内に格納して屋外に配置し、電子機器は分離して屋内で使用するような場合があったが、実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）の効果により、複数個の電子ユニットを有しても廃熱が可能で、かつ、外部の自然環境の変化に対して例えば観測結果に影響が発生するような観測機器において、小型化、省電力化を実現することができる。

実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）は、観測機器を内部に収納し、観測機器を制御する電子機器類を内部にもち、屋外の環境条件の変化から観測機器を守る防水、気密構造を有した観測機器筺体であって、観測機器は筺体１壁面に観測窓３を有し、熱伝達により外部エアーと内部エアーとを断絶した状態で電子機器を冷却する筺体内中空構造を構成し、観測機器の機密構造外に取り付けることを特徴としたフィン７ｆと、筺体１に取り付けられたファン３ｆと、ファンで起こされた風を観測機器の観測窓３へ排出するダクト４ｄと、内部電子機器のメンテナンスのために開閉可能な扉（蓋部１ｃ）によって構成されることを特徴とする。

実施の形態１に係る光学装置（ライダ装置，撮像装置）のダクトは、排出時に観測窓３についたゴミおよび水滴を除去することを目的としてファン部５で起こされた風を加速させためにファン部５の開口部よりも面積の小さい口径を有することを特徴とする。

ライダ装置は気象レーダの一種であり、地上から上空までの風向・風速を、レーザ光を用いて計測するドップラーライダシステムにおいて、レーザ発射窓３の着水・着雪はレーザ光を遮るため、観測性能に著しい劣化をもたらす問題がある。従来、ワイパによる除去を行っていたが、ワイパ走査中は光を遮ったり、レーザ発射窓３に傷を付けたり、ワイパゴムの耐久性のため、保守期間が短くなったりしていた。また、レーザ発射窓３に雨水や雪などが付着した場合、放射されるレーザ光をさえぎることになり、観測性能を著しく劣化させていた。実施の形態１に係るライダ装置は、レーザ発射窓３上の水滴・雪などの不要物を風力によって吹き飛ばすことにより、影響が無くなることを特徴とする。

１・・筐体、１ｉｎ・・エアー吸い込み口（エアー吸入口）、１ｃ・・蓋部、２・・流路、２ａ・・開口、２ｂ・・開口（エアー吸入口）、３・・光透過部（光透過部材，観測窓，レーザ発射窓、レンズ，透明板，レンズ保護板）、３ｆ・・フィルムヒーター、４・・エアー吹き付け口（ノズル部）、４ｄ・・ダクト、５・・送風機部（ファン部、ブロア部）、６・・観測機器部、６ｈ・・発熱部分、６ｓｃ・・スキャナー部、６ｒｔ・・光送受信部、６ｓ・・信号処理部、６ｃ・・撮像素子、６ｐ・・光学機器筐体、６ｅ・・電子機器筐体、６ｅｓ・・電子機器基板、６ｅｈ・・電子機器回路（発熱体）、７・・冷却部、７ｆ・・フィン、８・・送風機制御部、９・・温度検出部、１０・・異物検知部、１０ａ・・最大値算出部、１０ｂ・・閾値判定部、１０ｃ・・時間判定部、１０ｄ・・画像処理部、１０ｅ・・異物判定部、１１・・送風量判定部。

Claims (14)

1. 外部からの光が入射する光透過部と、この光透過部からの光を受ける観測機器部と、前記光透過部へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口と、このエアー吹き付け口とエアー吸入口との間に形成された流路と、この流路に前記エアー吸入口からエアー吹き付け口へのエアーの流れを生じさせる送風機部と、前記流路を流れるエアーの速度の変更するために前記送風機部の送風量の変更を前記送風機部に指示する送風機制御部と、前記流路を流れるエアーによって前記観測機器部の発熱部分を冷却する冷却部と、前記観測機器部の発熱部分の温度を測定する温度検出部と、前記光透過部に付着した異物を検知する異物検知部と、この異物検知部が異物を検知した場合に、前記温度検出部が検出した温度に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量、及び、前記異物検知部が異物を検知した場合に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量を比較して、多い方の送風量で前記送風機部が動作するように前記送風機制御部へ送風量の比較結果を伝える送風量判定部とを備えた光学装置。
2. 前記観測機器部は、ライダ装置であって、前記光透過部を介して、送信光を外部へ照射し、この照射した送信光がエアロゾルに反射した反射光を受信するスキャナー部と、このスキャナー部が送信する送信光と前記スキャナー部が受信した反射光とをそれぞれ送受信処理する光送受信部と、この光送受信部が受信処理した反射光の受信信号と前記スキャナー部の角度信号とから、風速を算出する信号処理部とを有するものである請求項１に記載の光学装置。
3. 前記異物検知部は、前記受信信号における所定時間内の最大のＳ／Ｎ値が所定の閾値を下回った場合に、前記光透過部に異物が付着したと検知するものである請求項２に記載の光学装置。
4. 前記信号処理部は、前記異物検知部が前記光透過部に異物が付着したと検知している間、算出した前記風速を参考値として処理する請求項３に記載の光学装置。
5. 前記異物検知部は、前記観測機器部が得た外部からの光の情報から、前記光透過部に付着した異物を検知するものである請求項１に記載の光学装置。
6. 前記観測機器部は、撮像装置であって、撮像素子と、この撮像素子が得た画像信号を信号処理する信号処理部と有し、前記異物検知部は、前記信号処理部が信号処理した画像信号から異物を検出するものである請求項１に記載の光学装置。
7. 前記観測機器部は、筐体に収納され、前記光透過部は、前記筐体に形成されるものである請求項１〜６のいずれかに記載の光学装置。
8. 前記筐体は、防水構造を有し、前記流路は、前記筐体を貫通して形成され、四方が前記防水構造で囲われたものである請求項７に記載の光学装置。
9. 送風機部により、外部からの光が入射する光透過部からの光を受ける観測機器部の発熱部分を冷却するエアーの流れを生じさせるとともに、前記送風機部により、前記光透過部へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口へのエアーの流れを生じさせる、前記光透過部である光透過部材へのエアー吹き付け方法において、前記観測機器部の発熱部分の温度を検出する温度検出ステップと、前記光透過部に異物が付着しているか判定する異物検知ステップと、この異物検知ステップで異物が検知された場合、前記温度検出ステップで検出した温度に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量、及び、前記異物検知ステップで異物を検知した場合に応じて、予め設定された前記送風機部の送風量を比較して、多い方の送風量を判定する送風量判定ステップと、この送風量判定ステップで、多い方の送風量と判定された送風量で前記送風機部に送風させる送風機制御ステップとを備えたエアー吹き付け方法。
10. 前記異物検知ステップは、前記観測機器部が、ライダ装置であって、エアロゾルに反射した反射光を受信処理した受信信号における所定時間内の最大のＳ／Ｎ値が所定の閾値を下回った場合に、前記光透過部に異物が付着したと検知するものである請求項９に記載のエアー吹き付け方法。
11. 前記異物検知ステップは、前記観測機器部が、撮像装置であって、前記撮像装置が得た画像信号から異物を検出するものである請求項９に記載のエアー吹き付け方法。
12. 前記異物検知ステップは、前記観測機器部が得た外部からの光の情報から、前記光透過部に付着した異物を検知するものである請求項９に記載のエアー吹き付け方法。
13. 請求項９〜１２のいずれかに記載のエアー吹き付け方法は、前記観測機器部の起動時に、前記送風機部により、前記光透過部へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口へのエアーの流れを生じさせて光透過部へのエアー吹き付ける起動時エアー吹き付けステップを有するものであるエアー吹き付け方法。
14. 請求項９〜１３のいずれかに記載のエアー吹き付け方法は、送風機制御ステップのあとに、送風量判定ステップ判定された風量で前記送風機部により、前記光透過部へエアーを吹き付けるエアー吹き付け口へのエアーの流れを生じさせて光透過部へのエアー吹き付けるエアー吹き付けステップを有するものであるエアー吹き付け方法。

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