JP2019032505A - 光センサを保護するための装置及び関連する運転支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】大きな画角を維持しつつ、カメラなどの光センサ上の汚れの堆積を防止できる小型の保護装置を実現する。【解決手段】本発明は、自動車両のため光センサ１３を保護するための保護装置に関し、前記光センサは光学素子１４を備える。本発明によれば、保護装置は光センサの光学素子の上流側に配置されるように構成されて非球面の一般的な形状の少なくとも１つの表面９ａ、９ｂを有する光学要素９を含む。本発明は対応する運転者支援システムに関する。【選択図】図４

Description

本発明は、運転者を支援する分野に関し、特に、特定の車両に設置される運転者支援システムに関し、運転者支援システムは、場合により、例えば対物レンズを備える、特に少なくとも１つのレンズを備えるカメラなどの光センサを含む。特に、本発明は、そのような光センサを保護するための装置に関する。

現在、多くの自動車両には、フロントカメラ、リアカメラ、又は、側方視カメラが備えられる。これらのカメラは、特に、駐車支援システムなどの運転者支援システム、或いは更には、車線逸脱を検出するためのシステムの一部を形成する。

後部ウインドスクリーン／窓に当て付いて車両の車室内に設置されるとともに車両の後部ウインドスクリーンを通じて後方を向くカメラが知られている。これらのカメラは、鉱物や有機汚染物質によって引き起こされる外部気候事象や汚れから十分に保護される。しかしながら、車室の内部に設置されるそのようなカメラにおける画角は、特に例えば駐車支援システムにとって最適ではない。これは、それらのカメラによって車両の後方に近接して位置される障害物を見ることができないからである。

したがって、このため、運転者支援システムのカメラを所望の用途に応じて例えばフロントバンパー又はリアバンパーと同じ高さの或いは車両のフロントナンバープレート又はリアナンバープレートと同じ高さの様々な場所で車両の外部に設置することが好ましい。したがって、この場合、カメラは、その光学素子上に堆積されることにより光学素子の有効性を低下させる場合がある或いは更には光学素子を動作不能にする場合がある有機物又は鉱物汚れの飛散に非常に晒される。特に、雨天時には、雨や埃の飛散が観察され、この飛散は、そのようなカメラを備える運転者支援システムの操作性に多大な影響を及ぼす可能性がある。これらのカメラの光学素子の表面は、光学素子が良好な動作状態のままであることを保証するべく洗浄されなければならない。

カメラ上の汚れの堆積に対抗するために、時間の経過とともに堆積される汚染要素を除去するべく、カメラの光学素子を洗浄するための装置、一般的には洗浄液の噴霧器を光学素子に近接して配置することが知られている。しかしながら、これらの噴霧器の使用は、噴霧器が多大な量の洗浄液の使用を要するため、そのような運転者支援システムの動作コストの増大をもたらす。

１つの既知の解決策によれば、カメラの保護窓から汚れを取り除くために、カメラの保護窓を振動させるための手段が設けられる。しかしながら、保護窓の振動にもかかわらず、しつこい汚れの塊に対するそのような装置の有効性が制限される場合があることが分かってきた。

他の解決策によれば、カメラが保護装置内に配置される。しかしながら、そのような保護装置は、設置するにはあまりにも大きすぎる。

加えて、そのような保護装置の使用は、常に大きな画角を達成できるようにするとは限らない。

本発明は、光センサを保護するための代替的な装置を提供して、大きな画角を維持しつつ、カメラなどの光センサ上の汚れの堆積を防止できるようにすることにより、前述の欠点を少なくとも部分的に改善することを提案する。

この目的のために、本発明の１つの主題は、自動車両のための光センサを保護するための装置であって、前記光センサが光学素子を備える、装置において、保護装置が、光センサの光学素子の上流側に配置されるように構成されて非球面の一般的な形状の少なくとも１つの表面を有する光学要素を含むことを特徴とする装置である。

１つ以上の非球面形状は、光線の過度の偏向を伴うことなく、したがってそのような光学要素の背後に配置される光センサの光学的性能の過度の劣化を伴うことなく、コンパクトな保護装置を得ることができるようにする。

１つ以上の非球面形状は、この表面の表面仕上げ及び粗さとは無関係に、その一般的なプロファイルに関してそれぞれの表面ごとに規定されることが理解される。一例として、光学的効果、例えば散乱効果を得るために、又は、液体が表面上に停滞するのを防ぐために、光学要素の表面上に１つ以上のバンプが形成される場合、これらのバンプは、光学要素の一般的な形状の規定に関与するように考慮されず、したがって、その非球面特性の評価において考慮されない。

光センサを保護するための前記装置は、以下の特徴のうちの１つ以上を個別に又は組み合わせて有してもよい。
−光学要素は少なくとも部分的に透明であり、
−前記少なくとも１つの表面が双曲線表面であり、
−光学要素の光軸に対する径方向距離に応じた光学要素の前記少なくとも１つの表面の湾曲は、以下の方程式（ａ）によって与えられ、
ここで、
ｃは、光学要素の表面の曲率に対応し、
ｒは、光軸までの径方向距離に対応し、
ｋは、円錐定数に対応し、
α_{ｉ［１，．．，４］}は、非球面係数に対応する、
−円錐定数は、−１よりも小さく、好ましくは−５０よりも小さく、
−円錐定数は−５０〜−２００であり、
−光学要素の前記少なくとも１つの表面の曲率は
ｍｍ^−１〜
ｍｍ^−１
であり、
−光学要素は、内面と外面とが異なる非球面の一般的な形状を有するように、反対側にある内面及び外面を有し、
−内面及び外面が方程式（ａ）を順守し、
−光学要素の内面の湾曲の方程式（ａ）の円錐定数と光学要素の外面の湾曲の方程式（ａ）の円錐定数とが異なり、
−光学要素の内面の湾曲の方程式（ａ）の非球面係数と光学要素の外面の湾曲の方程式（ａ）の非球面係数とが異なり、
−光学要素は、光センサの光学素子から５ｍｍ未満、好ましくは光センサの光学素子から３ｍｍ未満の距離を隔てて配置されるように構成され、
−光学要素は、光学要素の光軸が光センサの光軸と一致するように光センサの光学素子の上流側に配置されるように構成され、
−光学要素は、回転軸を中心に回転できるように取り付けられ、
−光学要素は、その回転軸に対して中心付けられて配置され、
−光学要素は、光センサがその画像捕捉に関与するように構成される道路シーンに面するように保護装置の上流側に配置され、
−前記装置は、光学要素に強固に固着されて光センサを受けるように構成される区画室を有するハウジングを含み、
−内面が防曇性を有し、前記光学要素の内面は特に防曇コーティングを有し、
−内面及び／又は外面は、以下のリスト、すなわち、赤外線フィルタ、光触媒、疎水性、超疎水性、疎油性、親水性、超親水性、石チップ耐性から選択される少なくとも１つの特性を有する。

また、本発明は、光学素子を備える光センサを含む運転者支援システムに関する。本発明によれば、前記システムは、先に規定されるような光センサを保護するための装置を含む。

本発明の１つの態様によれば、光学要素が光センサとは別個である。

本発明の他の特徴及び利点は、例示的で非限定的な例として与えられる以下の説明及び添付図面を読むとより明確に分かるようになる。

本発明に係る運転者支援システムを備える自動車両を概略的に示す。 図１の運転者支援システムの光センサを保護するための装置の斜視図である。 図２の保護装置の部分縦断面図である。 運転者支援システムの光センサと該光センサを保護するための光学要素とを部分的に概略的に示す図である。 光学要素の非球面状の一般的な形状の表面を概略的に示す。 保護装置の一変形例である。 保護装置の他の変形例である。

これらの図において、同一の要素は同じ参照符号を用いて参照される。

以下の実施は例である。説明は１つ以上の実施形態に言及するが、このことは、それぞれの言及が同じ実施形態に関連すること、又は、特徴が単一の実施形態のみに適用されることを必ずしも意味しない。様々な実施形態の単一の特徴は、他の実施形態をもたらすために組み合わされ又は置き換えられ得る。

説明では、例えば第１の要素又は第２の要素などの特定の要素には添え字が付される。この場合、添え字は、類似しているが同一ではない要素を区別して示すために使用されるにすぎない。この添え字付与は、ある要素の他の要素に対する優先順位を示唆するものではなく、また、そのような命名は本発明の範囲から逸脱することなく容易に置き換えられ得る。また、この添え字付与は、時間的な順序を意味するものでもない。

図１は、本発明に係る少なくとも１つの運転者支援システム１を備える自動車両１００を示す。

運転者支援システム１は、特に、少なくとも１つの光センサ１３と、光センサ１３を保護するための装置３とを含み、装置３は図２及び図３に示される。

光センサ１３（図１〜図３参照）は、例えば、カメラなどの画像捕捉光センサ１３である。光センサは、小型フォトダイオードのマトリクスアレイを含むＣＣＤ（電荷結合素子）センサ又はＣＭＯＳセンサであってもよい。他の変形例によれば、光センサがＬＩＤＡＲセンサであってもよく、ＬＩＤＡＲは「光検出及び測距」を表わす。

図２及び図３においてより明確に分かるように、光センサ１３は光軸１５の光学素子１４を含む。光学素子１４は例えば対物レンズである。対物レンズは、少なくとも１つのレンズ、特に視野及び分解能に応じて複数のレンズ、例えば２〜１０個のレンズ、一般的には４つ又は５つのレンズ、或いは更には魚眼の場合には１０個のレンズを含んでもよい。光学素子１４のレンズの少なくとも１つは凸状（湾曲状）であり、その凸面は、例えば、例として魚眼のように光センサ１３の外側へと向けられる。

光センサ１３は、加えて、光センサ１３のホルダ１７（図３）を形成する部分を含んでもよい。この部分は、ここでは、光学素子１４とは反対側の光センサ１３の該当する後部である。

図示の実施形態では、光センサ１３が保護装置３内に取り付けられるようになっている。より正確には、光センサ１３、特にそのホルダ１７は、保護装置３内に固定して取り付けられるようになっている。

図１に示される例において、保護装置３は、バンパーと同じ高さの車両１００の前面に設置される。勿論、変形例として、保護装置３は、車両１００の後部、例えばバンパー又はナンバープレートと同じ高さに設置されてもよい。また、保護装置は、例えば車両の側部に、例えばバックミラーと同じ高さに設置されてもよい。

保護装置３は、任意の既知の技術を用いて、車両１００の任意の要素２に対して、例えば車体の要素に対して、或いは、バンパー、バックミラー、又は、ナンバープレートなどの外部要素に対して固着されてもよい。この目的のために、非包括的に、クリップのシステム、螺合システム、又は、接着結合システムについて言及されてもよい。

保護装置
より正確には、再び図２及び図３を参照すると、保護装置３は、
−自動車両１００（読者は図１も参照されたい）のための少なくとも１つの付属品４であって、この付属品４は、回転軸Ａ１を中心に回転できるように取り付けられるとともに光センサ１３を保護する機能を有する、付属品４と、
−付属品４を回転駆動させるように構成されるアクチュエータ、より正確にはモータ５と、
を含む。

したがって、保護装置３は電動装置である。

特に、保護装置３は、互いに離間されて互いに組み立てられる第１のサブアセンブリＢ及び第２のサブアセンブリＣを含んでもよい。第１のサブアセンブリＢは、自動車両１００のための付属品４を形成してもよい。第２のサブアセンブリＣは、第１のサブアセンブリＢを回転駆動させるためにモータ５を含んでもよい。

付属品
付属品４又は保護手段は少なくとも部分的に透明であってもよい。

記載された実施形態では、付属品４が光学要素９を含む。この実施形態において、付属品４、より一般的には保護装置３は、好適には、光学要素９に強固に固着されるハウジング６も含む。

光学要素９及びハウジング６が単一部品を形成してもよい。或いは、ハウジング６及び光学要素９が２つの別個の強固に固着される部品であってもよい。

以下、光学要素９及びハウジング６について更に詳しく説明する。

図２〜図４においてより明確に見える光学要素９は、光センサ１３の光学素子１４を、この光学素子１４を損傷させる可能性がある汚れ又は固体破片の想定し得る飛散から保護するようになっている。したがって、光学要素は、光センサ１３を保護するための該当する要素、より正確には、光センサ１３を保護するためのマスクであり、また、この光学要素９は、外部からもたらされる攻撃、すなわち、水飛散、汚染物質、石の小片に晒されるが、汚染堆積物や水垢にも晒される。

記載された実施形態では、光学要素９が光センサ１３から離間される。

この光学要素９は光軸９１を有する。

光学要素９は保護装置３の上流側に配置される。この例では、光学要素９が保護装置３の前面に配置される。言い換えると、光学要素９は、付属品４の前面に、或いは更には、ハウジング６の前面に配置される。「保護装置３の前面」という表現は、保護装置３が車両１００（図１）に設置されるときに光センサ１３がその画像捕捉に関与する道路シーンに面して配置されるようになっている部分を意味するように理解される。一方、保護装置３の後部は前面と反対側の部分であり、したがって、この後部は、光センサ１３がその画像捕捉に関与する道路シーンから最も遠い該当部分である。

より正確には、光学要素９は、光センサ１３の上流側、より正確には光学素子１４の上流側に配置されるようになっている。本文において、上流側という用語は、光軸１５に対して、及び、光センサ１３がその画像捕捉に関与する道路シーンに対して規定される。言い換えると、「光学素子１４の上流側」という表現は、光学素子１４と光センサ１３がその画像捕捉に関与する道路シーンとの間に光学要素９が配置される光軸１５に沿う位置を意味するように理解される。

この光学要素９は、好適には、光学素子１４の表面の全てを覆うように寸法付けられる。

光学要素９は、光センサ１３の視野内に配置されると、好適には、光センサ１３の有効性を低下させないように透明である。この光学要素９は、ガラス又はポリカーボネイトなどの透明プラスチックから形成されてもよい。

光学要素９は、光センサ１３に対して中心付けられるように、より正確には光学素子１４に対して中心付けられるように配置されてもよい。光学要素９は、その光軸９１が光センサ１３の光軸１５と一致するように配置される（図４参照）。

更に、光学要素９は、非球面状の一般的な形状の少なくとも１つの面９ａ，９ｂを有する。より正確には、光学素子１４に直接に対向して配置されるようになっている光学要素９の部分は、非球面状の一般的な形状のこの又はこれらの面９ａ，９ｂを有する。

光学要素９の非球面９ａ、９ｂはそれぞれ、球の形状に密接に適合しない。言い換えると、そのような非球面９ａ、９ｂの曲率は、球のそれとは対照的に、あらゆる点で一定でない。したがって、光学要素９は、単純な球形を有さず、より複雑な形状を成す。

光学要素がここでは非球面形状を成し、すなわち、光学要素の形状が球形に類似しており、また、この非球面形状が光学要素の所定の厚さに関して考慮されなければならず、その厚さが光学要素の内面を画定するプロファイルとこの光学要素の外面を画定するプロファイルとの間で規定されることに留意すべきである。それは、考慮されなければならない外面及び／又は内面の一般的なプロファイルであり、また、特に光学要素の外面上のバンプ及び／又はスタッドの存在は、光学要素の非球面形状の定義においてここで考慮に入れられるべきでない。

光学要素９の光軸９１に対する径方向距離ｒに応じた各非球面９ａ、９ｂの湾曲ｚは、以下の方程式、すなわち、方程式（ａ）によって与えられる。
（ａ）：

この式（ａ）において、パラメータｃは、光学要素９の表面の曲率に対応する。このパラメータｃは、曲率半径Ｒの逆数である（図５参照）。曲率半径Ｒは、光軸９１までの距離に伴って変化する。任意の特定のポイントにおいて、曲率半径Ｒは、当該ポイントの表面に接する円の曲率半径として定義されてもよい。そのような円は接触円と呼ばれる。図５には、そのような円が破線により概略的に表わされる。１つの特定の例示的な実施形態では、曲率半径Ｒが５ｍｍ〜１５ｍｍである。したがって、曲率ｃは
ｍｍ^−１〜
ｍｍ^−１
である。

また、方程式（ａ）において、パラメータｒは、図４に概略的に示されるように、光軸９１までの径方向距離に対応する。

図示されないパラメータｋは、円錐定数（ｃｏｎｉｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔａｎｔ）とも呼ばれる円錐定数（ｃｏｎｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）に対応する。このパラメータは、表面のその中央部とその縁との間の曲率の変化を表わす重要な数学的値である。言い換えると、パラメータｋは、頂点からの距離に伴う曲率半径Ｒの変化を特徴付ける。この変化は、特定の光学特性を伴う非球面性のこの特性を有する表面を与える。

最後に、パラメータα_{ｉ［１，．．，４］}は非球面係数に対応する。先に与えられた方程式（ａ）において、多項式項α_１ｒ^２〜α_４ｒ^８は、径方向距離ｒの８の累乗にまで及ぶが、勿論、これらの多項式項の数がより少なくてもよく或いは逆により多くてもよい

これらの非球面係数α_ｉは、非常に低く、特に１よりも小さい。非限定的な例として、α_１は０．０１〜０．１であり、α_２は−１０^−５〜−１０^−６であり、α_３は１０^−９〜１０^−１０であり、α_４は１０^−１０〜１０^−１１である。

１つの特定の例では、非球面が円錐断面を形成する。

この場合、非球面係数α_ｉはゼロである。光学要素９の光軸９１に対する径方向距離ｒに応じた光学要素９の湾曲ｚは、以下の方程式、すなわち、方程式（ｂ）によって与えられる。
（ｂ）：

この方程式（ｂ）では、パラメータｃ、ｋ、ｒが方程式（ａ）の場合と同じである。言い換えると、方程式（ｂ）は、方程式（ａ）に対応するが係数α_ｉを伴わない。

円錐定数ｋの値に応じて、非球面９ａ、９ｂは、楕円形状、放物線形状、或いは更には、双曲線形状などの様々な円錐形状を有してもよい。

１つの好ましい実施形態によれば、光学要素９の少なくとも１つの表面９ａ，９ｂは双曲線の一般的な形状を成す。双曲線の一般的な形状の表面９ａ，９ｂの湾曲ｚは方程式（ｂ）によって与えられる。更に、この方程式（ｂ）において、円錐定数ｋは、−１よりも小さく、特に−１よりも非常に小さい。好ましくは、円錐定数ｋは−５０よりも小さく、特に円錐定数ｋは−５０〜−２００である。

また、光学要素９は、反対側にある内面９ａ及び外面９ａを有する。内面９ａ及び外面９ｂはそれぞれ、非球面の一般的な形状、特に双曲線の一般的な形状を有する。光学要素９の内面９ａ及び外面９ｂの非球面形状、又は、より正確には双曲線形状は異なる。上記のように、非球面形状、特に双曲線形状を評価する際に考慮されなければならないのは内面及び外面の一般的なプロファイルであり、また、この面の粗さ及び表面仕上げを形作るバンプ又はスタッドの存在は無視されなければならない。

特に、内面９ａの円錐定数ｋは、外面９ｂの円錐定数ｋとは異なる。１つの特定の非限定的な実施形態の例において、円錐定数ｋは、表面の一方に関して約−１５９であり、他方の表面に関して−７６である。

また、非球面係数α_ｉは、内面９ａの湾曲ｚに関する方程式（ａ）において及び外面９ｂの湾曲ｚに関する方程式（ａ）において異なる。

勿論、代わりに、内面９ａ及び外面９ｂが平行であってもよく、すなわち、これらの表面９ａ，９ｂのいずれも湾曲ｚに関する方程式（ａ）において同じ円錐定数ｋ及び同じ係数α_ｉを有してもよい。

また、光学要素９のそれぞれの非球面９ａ，９ｂが凸面又は凹面であってもよい。この例では、光学要素９が凸状の一般的な形状を成す。図示の例では、光センサ１３の視野内に配置されるようになっている光学要素９の部分がこの略凸形状を有する。したがって、光学要素９の非球面９ａ，９ｂは、それらの凸状部が保護装置３の外側へと向けられた凸面である。

更に、光学要素９は、光学素子１４（図４参照）から５ｍｍよりも小さい距離ｄを隔てて、或いは更には、光学素子１４から３ｍｍよりも小さい距離を隔てて、例えば約２ｍｍの距離を隔てて配置されてもよい。したがって、光学要素９は、大きな画角、特に１１０°よりも大きい画角、例えば約１９０°の画角を維持しつつ及び非球面９ａ，９ｂによる良好な光学性能を維持しつつ光学素子１４に非常に近接して配置されてもよい。これにより、保護装置３を非常にコンパクトにすることができる。具体的には、非球面９ａ，９ｂは、一定の球形の表面を伴って形成される光学要素に対してより良好な光学性能を与える。光学要素９の内面９ａ及び外面９ｂの双曲線の一般的な形状は、光学素子１４と光学要素９との間のそのような小さな距離ｄにとって特に有利である。

最後に、光学要素９は、例えば約１ミリメートルの非常に小さい厚さを有してもよい。

更に、光学要素９は、図２及び図３に概略的に示される回転軸Ａ１を中心に回転できるように取り付けられる。

好適には、光学要素９の回転軸Ａ１は光センサ１３の光軸１５と一致する。この回転軸Ａ１は光学要素９の光軸９１とも一致する。

光学要素９は、回転軸Ａ１に対して中心付けられて配置されてもよい。この光学要素９は特に回転軸Ａ１に対して軸対称である。

更に、光センサ１３を受け入れる保護装置３が車両１００（読者は図１も参照されたい）に設置されると、光学素子１４及び光学要素９は、好適には、車両１００の要素２に設けられる開口から突出する。そのような構成では、光センサ１３が大きな画角を有し、また、光学素子１４と車両１００（図１）の外部との間に光学要素９が存在するため、光学素子１４は清浄なままである。

また、光学素子１４と光学要素９との間の結露形成を防止するために、光学要素９の内面９ａ（図３〜図５参照）が好適には防曇性を有する。光学要素９の内面９ａは、光センサ１３の光学素子１４と対向して配置されるようになっている表面である。特に、光学要素９の内面９ａは防曇コーティングを有する。

変形例として又は更に加えて、光学要素９の内面９ａ及び／又は外面９ｂは、以下の特性、すなわち、疎水性、赤外線フィルタ、光触媒性、超疎水性、疎油性、親水性、或いは更には、超親水性、ストーンチップ耐性、或いは更には、汚れの付着を減少させることができるようにする任意の他の表面処理のうちの１つ以上を有してもよい。特に、光学要素９の外面の疎水性により、水がこの外面に付着できないため、任意の水滴が染みを残すことなく外面から流れ出る。したがって、光学要素９の外面９ｂ上の層又はコーティングは、運転者補助具１の正しい動作に悪影響を及ぼす可能性がある光学要素９上の鉱物又は有機汚染物質の付着及び水垢の存在の可能性を制限できるようにする。好適には、疎水性のペリクルを形成するために、Ｒａｉｎ−Ｘ（登録商標）タイプの溶液などの液体溶液が光学要素９の外面９ｂ上に堆積されてもよい。

これらの例示的な実施形態は、非限定的な例示として与えられる。例えば、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなくこの外面９ｂに対する汚れの付着を制限できるようにする他の特性を有する外面９ｂを有する透明な光学要素９を使用してもよい。

随意的に、保護装置３の光学要素９は、気象条件が何であっても運転者補助具１が正しく動作できることを保証し得るようにするべく、例えば除霜抵抗器又は除霜フィラメントなどの一体型の除霜システム又は霜取りシステムを備えてもよい。

再び図２及び図３を参照すると、ハウジング６に関して、該ハウジング６は、回転軸Ａ１を中心に回転できるように取り付けられる。

好ましくは、ハウジング６は密閉ハウジングである。ハウジング６は、当業者に知られる任意の適した材料から形成されてもよい。

より正確には、このハウジング６はモータ５によって回転駆動されるようになっており、これにより、光学要素９を回転させることができる。したがって、この特定の例では、光学要素９がハウジング６と共に回転駆動されるように構成され、それにより、光学要素９を遠心作用によって洗浄できる。

光学要素９は、ハウジング６の前面に配置されるように構成される。「ハウジング６の前面」という表現は、保護装置３が車両１００（読者は図１も参照されたい）に設置されるときに光センサ１３がその画像捕捉に関与する道路シーンに面して配置されるようになっているハウジング６の部分を意味するように理解される。一方、「ハウジング６の後部」という表現は、ハウジング６の前面と反対側のハウジング６の部分を意味するように理解され、したがって、この後部は、光センサ１３がその画像捕捉に関与する道路シーンから最も遠い部分である。

加えて、光センサ１３は、この例では、ハウジング６内に少なくとも部分的に取り付けられる。これを達成するために、ハウジング６は、例えば光センサ１３の光軸１５がハウジング６の回転軸Ａ１と一致するように光センサ１３を受け入れるように構成される区画室１９（図３参照）を含む。

より正確には、ハウジング６は、光センサ１３のための区画室１９を画定する壁２１を含む。この壁２１は、光学要素９及びハウジング６の回転軸Ａ１に中心付けられてもよい。この例では、壁２１が略円筒形の一般的形状を成す。

第１の変形例によれば、壁２１及び光学要素９が単一部品を形成してもよい。第２の変形例によれば、壁２１及び光学要素９が２つの別個の部品であってもよく、この場合、壁２１は光学要素９の一端に強固に固着される。特に、壁２１の前端は光学要素９に強固に固着される。非限定的な例として、壁２１及び光学要素９は、超音波溶接によって強固に固着されてもよい。したがって、ハウジング６及び光学要素９が１つ以上の部品であってもよい。ハウジング６が光学要素９に強固に固着されるため、密閉ユニットが形成され、したがって、この密閉ユニットは、光センサ１３を受け入れるようになっているハウジング６の内部に汚れが入り込むことを防止する。

変形例として又は更に加えて、好適には結露を制限するための少なくとも１つの手段が設けられ、以下では、この手段が結露防止手段と称される。そのような結露防止手段はハウジング６に組み込まれてもよい。特に、少なくとも１つの結露防止手段がハウジング６の壁２１に配置されてもよい。

非限定的な例として、結露防止手段は、少なくとも１つの貫通オリフィス２１０をハウジング６に、この例では壁２１に備えてもよい（図３参照）。１つ以上のオリフィス２１０が穿孔によって形成されてもよい。好ましくは、複数のオリフィス２１０が設けられる場合、それらのオリフィスはハウジング６の回転軸Ａ１に対して対称的に配置される。

図３に示される例では、２つのオリフィス２１０が設けられ、前記オリフィスはハウジング６の回転軸Ａ１に対して対称に配置される。オリフィス２１０は、保護装置３が組み立てられたときにハウジング６の内部とハウジング６の外部との間を連通させる。非限定的な例として、各オリフィス２１０は約５ｍｍの直径を有してもよい。

加えて、１つ以上の半透膜２１１が設けられてもよく、前記膜はそれぞれ少なくとも１つのオリフィス２１０に配置される。図３に示される例では、２つの膜２１１が概略的に示されている。各膜２１１は、例えば接着結合によって或いは更には超音波溶接によって関連するオリフィス２１０にシール状態で固着されてもよい。これらの膜２１１は、記載された実施形態では、空気を透過でき、水を透過できない。したがって、１つ以上の膜２１１は、ハウジング６の内部の空気の循環を促進させる。これにより、光学素子１４と光学要素９との間で良好な換気を達成でき、したがって、結露の蓄積が防止される。

好適には、より軽量な１つのオリフィス２１０又は複数のオリフィス２１０を補償するための少なくとも１つの手段が更に設けられる。図３に示される特定の例では、２つの膜２１１がハウジング６の回転軸Ａ１に対して対称的に配置され、この対称的な配置によって、ハウジング６の回転中に遠心力に対して重量効果を制限することができる。

モータ
図２、図３、図６、及び、図７には、モータ５に関してその様々な変形例が示される。このモータは特に小さいサイズの電気モータであってもよく或いは更には小型電動モータであってもよい。

「小サイズの電気モータ」という表現は、本発明の文脈において、その重量が１０ｋｇ未満或いは更には１ｋｇ未満であって特に車両内の機器を作動させるために使用されるステッピングモータ、アクチュエータ、ブラシ付き又はブラシレスＤＣモータ、非同期モータ又は同期モータを意味するように理解される。

「小型電気モータ」という表現は、本発明の文脈において、その重量が２００ｇ未満或いは更には１００ｇ未満、好ましくは３０ｇ〜１００ｇ、例えば３０ｇ〜６０ｇのステッピングモータ、アクチュエータ、ブラシ付き又はブラシレスＤＣモータ、非同期モータ又は同期モータを意味するように理解される。

モータ５はロータ５１及び固定ステータ５３を含み、ロータ５１は固定ステータ５３に対して回転できる。

モータ５は、ハウジング６及び光学要素９を回転駆動させるべくハウジング６に結合される。記載される実施形態では、ハウジング６及び光学要素９がモータ５のロータ５１に対して強固に固着される。

図２、図３、及び、図６に示される例では、ロータ５１がステータ５３の周囲に配置される。したがって、ステータ５３が内部であり、ロータ５１が外部である。更に、図６の例では、ステータ５３が光センサ１３のホルダ１７を形成してもよい。すなわち、ホルダ１７及びステータ５３が単一部品を形成する。

或いは、図７に示されるように、ステータ５３がロータ５１の周囲に配置されてもよい。

更に、図２，図３，図６、及び、図７に示される様々な実施形態では、モータ５が保護装置３の後部に配置され、より正確には、モータ５がハウジング６の後部と組み立てられる。すなわち、モータ５は、光学要素９とは反対側に配置される。

したがって、光センサ１３を受け入れるようになっているハウジング６の内部に汚れが入り込むことを防止する密閉ユニットが形成される。

更に、この例では、モータ５が光センサ１３の延長に配置される。

モータ５は好適には中空モータ５である。モータは、光センサ１３を少なくとも部分的に受けてもよい。

内部ステータ５３及び外部ロータ５１を伴う図３に示される構成において、ステータ５３は、光センサ１３のホルダ１７を少なくとも部分的に受けてもよい。

外部ロータ５１及び光学ホルダ１７を形成するステータ５３を伴う図６に示される構成において、中空ロータ５１は、光センサ１３のホルダ１７を形成するステータ５３を少なくとも部分的に受けてもよい。

内部ロータ５１を伴う図７に示される構成では、内部ロータが光センサ１３のホルダ１７を少なくとも部分的に受けてもよい。

モータ５は、例えば、車両１００（読者は図１も参照されたい）の一般的な電気回路に接続される電源によって電力が供給される。

非限定的な例として、モータ５は特にブラシレスモータであってもよい。図３に示される例において、モータ５は、ロータ５１に強固に固着される少なくとも１つの磁石５５と、ステータ５３に取り付けられる所定数の電磁コイル５７、特に少なくとも３つの電磁コイル５７とを備える。電磁コイル５７は、ロータ５１に強固に固着される磁石５５を駆動させることができるようにするべく電力が供給されるようになっている。モータ５は、このために、電磁コイル５７への電力の供給を制御するための回路５９を備える。この制御回路５９は、車両１００（読者は図１も参照されたい）の一般的な電気回路に接続される給電配線ハーネス６１に接続されてもよい。

モータ５は、１０００〜５００００回転／分、好ましくは５０００〜２００００回転／分、更に一層好ましくは７０００〜１５０００回転／分の回転速度を有してもよい。そのような回転速度は、光学要素９上に堆積されてしまった任意の汚れを遠心効果によって除去できるようにし、したがって、光センサ１３の光学素子１４を清潔に保つことができるようにして運転者支援システム１の最適な動作を確保する。

モータ５は、付属品４、すなわち、この例ではハウジング６とハウジング６に強固に固着される光学要素９とを回転させるように構成される。

モータ５は、回転軸Ａ２を中心に回転できるように取り付けられる。モータ５は、例えば、その回転軸Ａ２が光学要素９の回転軸Ａ１及び光センサ１３の光軸１５と一致するように配置される。

更に、好適には、保護装置３の内部への水蒸気及び／又は他の汚染物の侵入を制限するために、モータ５の後部へのケーブル又はワイヤの通過のための密閉構造が設けられる。

したがって、保護装置３は、回転部３１とも呼ばれる可動部３１と、固定部３３とを含む（図３参照）。

可動部３１は、モータ５の少なくともロータ５１を備え、また、固定部３３は、モータ５の少なくともステータ５３を備える。

電動装置３の可動部３１は、ロータ５１に強固に固着される少なくとも１つの可動要素、例えば特に付属品４、すなわち、この例ではハウジング６及び光学要素９を含んでもよい。

同様に、固定部３３は、ステータ５３に固着される要素又はホルダを備えてもよい。勿論、要素又はホルダは、ステータ５３に直接に固着されてもよく、固着されなくてもよい。この例では、これに限定されないが、電動装置３の固定部３３は、光センサ１３の固定ホルダ１７を含む。この固定ホルダ１７は特にステータ５３に固着される。

光センサ１３のホルダ１７及びステータ５３は、好適には、制御回路５９を給電配線ハーネス６１に接続できるようにするべく、それぞれの相補的な開口６３，６５を含む。

更に、保護装置３は、特に、図３に概略的に示される１つ以上のベアリング２７，２８を備えてもよい。この例では、保護装置３が２つのベアリング２７，２８を備える。

これらのベアリング２７，２８はそれぞれ、保護装置３の可動部３１と固定部３３との間に配置される。ベアリング２７，２８は略環状の一般的形状を成す。加えて、２つのベアリング２７，２８はモータ５と同心的に配置される。

図３に示される特定の例を参照すると、ベアリングのうちの一方、例えばベアリング２７は、ロータ５１と、光センサ１３のホルダ１７の一部、特に前部との間に配置されてもよい。他方のベアリング、図３の例ではベアリング２８は、モータ５のロータ５１とステータ５３との間に配置される。

或いは、ロータ５１とステータ５３との間に２つのベアリング２７，２８が配置されてもよい。特に、図５に示される変形実施形態では、光センサ１３のホルダ１７を形成するステータ５３とロータ５１との間に２つのベアリング２７，２８が配置される。

また、ベアリング２７，２８のうちの少なくとも一方が磁気ベアリングであってもよい。そのような磁気ベアリングは、機械的なベアリングを用いる保護装置３が動作されるときに一般的に発生される騒音や摩擦を回避できるようにする。

１つの変形例によれば、一方のベアリングが磁気的であってもよく、また、他方のベアリングがボールベアリングなどの機械的なベアリングであってもよい。他の変形例によれば、電動装置３が単一の磁気ベアリングを備えてもよい。

したがって、そのような複雑な非球面形状或いは更には双曲線形状を有する表面９ａ、９ｂを伴う光学要素９を光センサ１３の光学素子１４からほんの数ミリメートル隔てて配置することにより、例えば約１９０°の比較的大きな視野を保証しつつ、光センサ１３の光学素子１４を外部汚れから保護するコンパクトな保護装置３が得られる。

加えて、特にハウジング６を介したこの光学要素９の回転は、光センサ１３の視野が常に制限されずに清潔であるようにする。光学要素９の回転は、汚れが受ける遠心力による汚れの除去を確保する。

Claims (10)

1. 自動車両（１００）のための光センサ（１３）を保護するための装置（３）であって、前記光センサ（１３）が光学素子（１４）を備える、装置（３）において、前記保護装置（３）は、前記光センサ（１３）の光学素子（１４）の上流側に配置されるように構成されて非球面の一般的な形状の少なくとも１つの表面（９ａ、９ｂ）を有する光学要素（９）を含むことを特徴とする装置（３）。
2. 前記少なくとも１つの表面（９ａ、９ｂ）が双曲線表面である請求項１に記載の装置（３）。
3. 前記光学要素（９）の光軸（９１）に対する径方向距離（ｒ）に応じた前記光学要素（９）の前記少なくとも１つの表面（９ａ、９ｂ）の湾曲（ｚ）は、以下の方程式（ａ）によって与えられ、
   ここで、
   ｃは、光学要素（９）の表面の曲率に対応し、
   ｒは、前記光軸（９１）までの径方向距離に対応し、
   ｋは、円錐定数に対応し、
   α_{ｉ［１，．．，４］}は、非球面係数に対応する、
   請求項１又は２に記載の装置（３）。
4. 前記円錐定数（ｋ）は、−１よりも小さく、好ましくは−５０よりも小さく、特に前記円錐定数（ｋ）は−５０〜−２００である請求項３に記載の装置（３）。
5. 前記光学要素（９）の前記少なくとも１つの表面（９ａ、９ｂ）の曲率（ｃ）が
   ｍｍ^−１〜
   ｍｍ^−１
   である請求項３又は４に記載の装置（３）。
6. 前記光学要素（９）は、前記内面（９ａ）と前記外面（９ｂ）とが異なる非球面の一般的な形状を有するように、反対側にある内面（９ａ）及び外面（９ｂ）を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（３）。
7. 前記内面（９ａ）及び前記外面（９ｂ）が前記方程式（ａ）を順守し、前記光学要素（９）の前記内面（９ａ）の湾曲（ｚ）の前記方程式（ａ）の非球面係数（α_ｉ）と、前記光学要素（９）の前記外面（９ｂ）の湾曲（ｚ）の前記方程式（ａ）の非球面係数（α_ｉ）とが、異なる請求項３又は６に記載の装置（３）。
8. 前記光学要素（９）は、前記光センサ（１３）の前記光学素子（１４）から５ｍｍ未満、好ましくは前記光センサ（１３）の前記光学素子（１４）から３ｍｍの距離（ｄ）を隔てて配置されるように構成される請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（３）。
9. 前記光学要素（９）が回転軸（Ａ１）を中心に回転できるように取り付けられる請求項１から８のいずれか一項に記載の装置（３）。
10. 光学素子（１４）を備える光センサ（１３）を含む運転者支援システム（１）であって、前記システム（１）が請求項１から９のいずれか一項に記載の前記光センサ（１３）を保護するための装置（３）を更に含むことを特徴とする運転者支援システム（１）。