自清洁光学传感器组件的制作方法

本公开涉及一种能够使如电光传感器、光电传感器、图像传感器、光传感器、相机、光发射器、光检测器等的光学装置在脏污的环境中自清洁的组件或系统。

背景技术：

在重型工业中执行基于视觉的感测的需求不断增加。在这些环境中，通常采用透明盖或光学窗口来在使用过程中保护基于视觉的传感器。为了保持可靠的性能，重要的是，光学窗口的外表面保持清洁，没有污垢、碎屑或其它污染物。不幸的是，其在诸如石油、物料处理、采矿、建筑和林业等肮脏环境中的采用使其易受到污染并由此结垢。在某些情况下，由于污垢和污迹积聚在光学窗口上，污染物可能会例如导致性能随时间的恶化。当肮脏的环境与难以达到的安装位置相结合，或者这样做将需要关闭操作时，情况更糟。

技术实现要素：

本公开的实施例通过为光学装置提供自清洁的技术和方法来解决污染物(例如污垢和碎屑)所呈现的问题。在这方面，本公开的实施例采用用于在屏蔽或保护光学装置的光学主体的光学窗口上保持诸如非粘液体的液体的非常薄(例如，几微米厚)的层或膜的技术和方法。在一个实施例中，液体层比光学主体的表面粗糙度更薄，并且具有导致低蒸发速率的低蒸气压，以确保其在自清洁循环之间在表面上持续。

在使用期间，污染物落在覆盖光学主体的光学窗口的薄液体层或膜上。基于预选时间、外部命令或响应于污垢/碎屑传感器的输出，开始清洁循环以清洁光学窗口。清洁循环在一个实施例中涉及光学主体的旋转或线性往复运动，其结果包括通过流体施加器分配到光学窗口上的流体膜。在一个实施例中，清洁循环涉及光学主体旋转或线性往复运动，以进入和脱离与流体施加器的接触，如下所述。

流体施加器在一些实施例中包括保持液体的流体室，从而形成临时或永久的流体储存器。例如，在流体室的开口处设置擦拭器。擦拭器被构造为通过例如刮除或擦除在使用期间落在光学表面上的污染物来清洁光学窗口。在一些实施例中，针对移动的光学窗口采用密封件等，以便将液体容纳在流体室内并防止其泄漏。在一些实施例中，密封件等与流体室一起形成流体施加器。在这方面，密封件还可以起到帮助在光学主体的至少光学窗口上形成或维持薄液体层的作用。

为了清洁光学窗口，光学主体相对于流体施加器在第一方向上从第一或原始位置移动到第二位置。在一个实施例中，包含光学窗口的光学主体的至少一部分移动到流体室中。随着光学主体沿第一方向移动，由于液体(例如在一些实施例中的非粘膜)已经阻碍污染物粘附到光学窗口的外表面，擦拭器易于去除污染物。清洁的光学窗口在第一方向上的继续移动导致光学窗口暴露于容纳在流体室内的液体并与其接触。

接下来，光学窗口沿与第一方向相反的第二方向从第二位置移动到原始位置。当光学窗口移动到原始位置时，薄的液体膜或层保留在光学窗口的外表面上。

这种方法对于移除难以擦拭及厚油脂和油基污染物及污垢、灰尘和碎屑是有效的。薄液层或膜与专用擦拭器的组合确保从光学窗口可靠地擦拭外部物质。在一些实施例中，这种组合还防止包含在流体室中的液体被污染。

根据本公开的一方面，提供一种光学组件。光学组件包括具有光学窗口的光学主体和由光学主体保护的光学装置。光学装置构造有与光学窗口对应的视线。光学组件还包括与光学主体相关联的流体施加器。流体施加器构造成在光学主体的至少光学窗口上施加液体层。光学组件还包括与光学主体相关联的擦拭器。擦拭器被构造成从光学窗口去除落在液体层上的污染物。光学组件进一步包括至少一个致动器，其构造成使以下之一移动经过清洁循环：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器，所述清洁循环包括：第一阶段，其中擦拭器从光学主体的光学窗口去除液体层；和第二后续阶段，其中流体施加器在至少光学窗口上施加液体层。

在一些实施例中，光学主体是光学圆筒。在其它实施例中，光学主体是光学板。在这些实施例的一些中，光学板是盘形的。在这些实施例的其它实施例中，光学板是矩形的。光学板各自包括平面光学表面。

在一些实施例中，至少一个致动器构造成以线性往复方式移动以下之一：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器。

在一些实施例中，至少一个致动器构造成以旋转往复方式移动以下之一：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器。

在一些实施例中，至少一个致动器构造成以线性往复方式、旋转往复或连续旋转方式移动以下之一：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器。

在一些实施例中，光学组件另外包括或可选地包括构造成控制至少一个致动器的一个或多个控制器。

在一些实施例中，光学组件另外包括或可选地包括与一个或多个控制器通信联接的一个或多个传感器。

在这些实施例的一些中，一个或多个传感器包括被构造为检测光学窗口上的污染物的存在的污染物存在传感器。

在这些实施例的一些中，一个或多个传感器包括构造成产生指示光学主体位置的信号的位置传感器。

在一些实施例中，光学组件另外地或可选地包括被构造为存储液体的液体存储源。

在这些实施例的一些中，一个或多个传感器包括液位传感器，其被构造为检测液体存储源中所含的液体的液位。

在一些实施例中，液体存储源包括可移去的流体盒。

在一些实施例中，流体施加器包括被构造为保持预定量的液体的流体室。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括构造成存储液体的液体存储源。流体施加器包括与液体存储源液体连通地联接的液体室。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括：将流体室连接到液体存储源的第一流体管线；将流体室连接到液体存储源的第二流体管线；与第一流体管线连接的第一止回阀，所述第一止回阀构造成允许液体从流体储存器流到液体存储源并且防止液体从液体存储源流到流体室；以及连接到所述第二流体管线的第二止回阀，所述第二止回阀被构造为允许液体从液体存储源流到流体室，并且防止液体从流体室流到液体存储源。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括与第一流体管线液体连通地联接在第一止回阀和液体储存源之间的过滤器，使得通过第一止回阀的液体在进入液体储存器之前通过过滤器。

在一些实施例中，致动器构造成向光学主体施加线性往复移动。在其它实施例中，致动器构造成向流体施加器和擦拭器施加线性往复移动。

在一些实施例中，致动器包括至少一个由电动机、丝杠和丝杠螺母构成的丝杠机构。

在一些实施例中，每个丝杠螺母被固定以抵抗旋转。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括流体圆筒，其中光学主体被构造成往复到所述流体圆筒的至少一部分内。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括与流体圆筒可密封地相关联的活塞。

在一些实施例中，活塞联接到致动器的至少一部分以与其一起运动。

在一些实施例中，流体施加器进一步包括设置在流体圆筒的内表面和光学主体的外表面之间的主密封件，从而形成流体室。

在一些实施例中，擦拭器邻近主密封件设置。

在一些实施例中，液体包括非粘液体。

根据本公开的另一方面，提供了一种光学组件。光学组件包括：具有光学窗口的光学主体；由光学主体保护的光学装置；构造为清洁光学主体的外表面的光学主体清洁机构；驱动机构，构造成对光学主体施加相对于光学主体清洁机构在第一位置和第二位置之间的运动；以及构造成将非粘液体层或膜施加到光学主体上的流体分配机构。当驱动机构使光学主体从第一位置至第二位置且然后至第一位置循环时，光学主体清洁机构清洁光学主体的外表面，并且清洁流体分配机构将非粘液体层施加到光学主体。

在一些实施例中，驱动机构构造成向光学主体施加线性往复移动。在其它实施例中，驱动机构构造成向光学主体施加旋转往复移动。在其它实施例中，驱动机构被构造为向光学主体施加旋转移动。

在一些实施例中，当驱动机构将光学主体从第一位置移动到第二位置时，光学主体清洁机构清洁光学主体的外表面，并且当驱动机构将光学主体从第二位置移动到第一位置时，清洁流体分配机构在光学装置上形成非粘液体层。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于光学组件的流体回路。光学组件包括：流体室；液体源；将流体室连接到液体源的第一流体管线；将流体室连接到液体源的第二流体管线；连接到第一流体管线的第一止回阀，第一止回阀构造成允许液体从流体室流到液体源并且阻止液体从液体源流到流体室；以及连接到第二流体管线的第二止回阀，第二止回阀构造成允许液体从液体源流到流体室，并阻止液体从流体室流到液体源。

在一些实施例中，流体回路可选地或另外包括与第一流体管线液体连通地联接在第一止回阀和液体源之间的过滤器，使得通过第一止回阀的液体在进入液体源之前通过过滤器。

在一些实施例中，流体回路可选地或另外包括第二流体室和将第二流体室连接到液体源的第三流体管线。

在一些实施例中，第三流体管线与第二流体管线液体连通地联接在第二止回阀和液体源之间。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于清洁光学组件的光学窗口的方法。该方法包括：将液体层施加到保护光学装置的光学主体上，所述光学主体的至少一部分形成光学窗口；将光学主体的至少光学窗口暴露于含有污垢或碎屑的环境；将包含光学窗口的光学主体相对于内部腔沿第一方向移动；在光学主体的移动期间，但在进入所述内部腔之前，清洁包含光学窗口的光学主体；用包含在内部腔中的液体的层涂覆包含光学窗口的清洁的光学主体；以及在与第一方向相反的第二方向上移动具有液体层的光学主体，以将光学主体的至少光学窗口再次暴露于环境。

在一些实施例中，所述在第一方向上移动包含光学窗口的光学主体是响应于污染传感器的输出。

在一些实施例中，所述在第一方向上移动包含光学窗口的光学主体是响应于预定的经过时间段。

根据本公开的另一方面，提供了一种光学组件。光学组件包括：具有光学窗口的光学主体；被光学主体保护的光学装置，其中光学装置构造有与光学窗口对应的位置线；用于将液体施加在至少光学窗口上的装置；用于去除落在液体层上的污染物的装置；以及用于移动一个或多个光学主体中的一个的装置、用于相对于一个或多个光学主体中的另一个施加液体的装置、及用于在清洁循环期间施加液体的装置，其中所述清洁循环包括：第一阶段，其中用于去除污染物的装置将落在液体层上的污染物随同液体层的至少一部分去除；和第二阶段，其中用于施加液体的装置将液体层施加到光学窗口上。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括用于感测光学窗口上的污染物的装置。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括用于确定将光学主体移动经过清洁循环的装置。

根据本公开的另一方面，提供了一种光学组件，其被构造为自清洁与光学装置相关联的光学窗口。

根据本公开的另一方面，提供了一种光学组件。该光学组件包括：具有光学窗口的光学主体；由光学主体保护的光学装置；被构造为清洁光学主体的外表面的光学主体清洁机构；流体施加器，邻近所述光学主体清洁机构设置，并构造成将非粘液体层或膜施加到光学主体上；以及驱动机构，其被构造为在清洁循环期间在光学主体与光学主体清洁机构及流体施加器之间施加移动，所述清洁循环包括：包括第一阶段，其中光学主体清洁机构将落到液体层上的污染物中的至少一些随同液体层的至少一部分移去；和第二阶段，其中流体施加器将液体层施加到光学窗口上。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括被构造为感测存在于光学窗口上的污染物的污染传感器。

在一些实施例中，污染传感器包括至少一个发射器和至少一个检测器。

在一些实施例中，污染传感器包括一对检测器，该对检测器中的每个检测器具有与另一检测器不同的取向。在一个实施例中，一个检测器相对于另一个在大约45度和135度之间取向。在其它实施例中，角度在60度和120度之间。在其它实施例中，角度在75度和105度之间。在其它实施例中，该角度为大约90度。

在一些实施例中，驱动机构被构造为基于传感器的输出施加移动。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括一个或多个控制器，至少一个控制器与传感器通信，并且至少一个控制器与驱动机构通信，其中所述一个或多个控制器中的至少一个被构造为响应于从传感器接收到的信号，将控制信号发送到驱动机构。

在一些实施例中，一个或多个控制器中的至少一个被构造为将至少一个所述发射器打开时与所述至少一个发射器关闭时至少一个所述检测器的输出相比较，并且其中所述一个或多个控制器中的至少一个控制器被构造为当所述比较的差异大于预定阈值时向所述驱动机构发信号，所述阈值指示所述光学窗口具有需要移去的污染物的量。

在一些实施例中，流体施加器包括被构造为保持预定量的液体的流体室。

在一些实施例中，预定量的液体足以提供用于多个清洁循环。

在一些实施例中，光学主体清洁机构包括擦拭元件。

在一些实施例中，光学主体清洁机构构造成擦拭或刮擦光学主体的外表面。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外地包括与流体室流体连通的柔性波纹管。

在一些实施例中，柔性波纹管通过设置在围绕光学主体的上压盖中的通道与流体室流体连通。

在一些实施例中，光学组件可选地或另外地包括与流体室流体连通的流体囊。

在一些实施例中，柔性波纹管在清洁循环的第二阶段期间压缩。

在一些实施例中，光学主体是球体。

在一些实施例中，驱动机构构造成以线性往复方式、旋转往复方式和连续旋转方式中的一种来移动光学主体。

在一些实施例中，光学主体是光学圆筒，并且其中驱动机构构造成使光学圆筒围绕其纵向轴线旋转。

提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的主要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

当结合附图时通过参考以下详细描述，将更容易地理解所公开主题的上述方面和许多伴随的优点，其中：

图1是根据本公开的一方面形成的光学组件的一个实施例的功能框图；

图2是以图1中的框图形式描绘的光学组件的一个代表性实施例的透视图；

图3是图2的光学组件的横截面视图，光学组件处于第一或原始位置；

图4是图2的光学组件的横截面视图，光学组件处于第二或回缩位置；

图5是根据本公开的一方面形成的液体回路的示意图；

图6是驱动机构和光学圆筒之间的接口的一个实施例的局部透视图；

图7是光学圆筒的局部放大剖视图；

图8是没有流体盒的图1的光学组件的透视图；

图9是图1的光学组件的部件的剖视图；

图10是根据本公开的一方面的流体盒的一个部件的剖视图；

图11是根据本公开的一方面的流体盒的一个代表性实施例的透视图；

图12是图1的光学组件的部件的局部透视图；

图13是沿着图12的线13-13截取的光学组件的部件的剖视图。

图14a-b是根据本公开的一方面的污垢/碎屑传感器的一个实施例的示意图；

图15a-b是根据本公开的一方面的污垢/碎屑传感器的另一实施例的示意图；

图16是根据本公开的一方面的污垢/碎屑传感器的一个代表性实施例的透视图；

图17是根据本公开的一方面的光学组件的另一实施例的透视图；

图18是根据本公开的一方面的光学组件的另一实施例的剖视图；和

图19是根据本公开的一方面形成的液体回路的示意图；

图20是根据本公开的一方面的光学组件的另一代表性实施例的透视图；

图21是处于原始位置的图20的光学组件的横截面视图；

图22是处于回缩位置的图20的光学组件的横截面视图；

图23是根据本公开的一方面形成的另一流体回路的示意图；

图24是根据本公开的一方面的光学组件的另一实施例的透视图。

图25是图24的光学组件的横截面视图；

图26是根据本公开的一方面的光学组件的另一个实施例的透视图；

图27是图26的光学组件的横截面图；

图28是根据本公开的一方面的光学组件的又一实施例的透视图；

图29是图28的光学组件的顶视图；

图30是图29的光学组件的横截面图；和

图31是根据本公开的方面的集成的流体施加器和擦拭器的实施例。

具体实施方式

下面结合附图提出详细描述，其中相同的附图标记表示相同的元件旨在作为所公开主题的各种实施例的描述，并不旨在表示唯一的实施例。在本公开中描述的每个实施例仅仅被提供为示例或例示，并且不应被解释为比其它实施例优选或有利。本文提供的例示性示例不旨在是穷举的或将所要求保护的主题限制为所公开的精确形式。

以下讨论提供了保护一个或多个相关联的光学装置免受潮湿、天气和环境条件影响的装置、系统和/或组件的示例。在本文描述的示例中，装置、系统和/或组件包括用于提供自清洁特征的技术和方法，使得一个或多个光学装置可以在例如脏污环境中连续地提供可接受的结果(例如，诸如光、电磁能等的光信号的接收或传输)。如将在下面更详细地描述的，自清洁特征的一些示例包括与一个或多个光学装置相关联的自清洁/擦拭机构。

在下面的描述中，列举了许多具体细节以提供本公开的示例性实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有一些或全部具体细节的情况下实践本公开的许多实施例。在一些情况下，为了不会不必要地使本公开的各个方面费解，未详细描述众所周知的处理步骤。此外，应当理解，本公开的实施例可以采用本文所描述的特征的任何组合。

图1是根据本公开的方面形成的总体上用20表示的自清洁光学组件的一个示例的功能框图。组件20包括光学主体24、驱动机构30、光学主体清洁机构32、流体分配机构36(这里有时称为流体施加器)以及一个或多个控制器40。诸如透明板、圆筒、球形板等的光学主体24保护至少一个内部布置的光学装置26不被其所部署在的外部环境损坏，并提供光学窗口28，光线能够通过该光学窗口28行进到光学装置。在第一次部署和随后的清洁循环期间，流体分配机构36将非粘液体的层或膜施加到清洁的光学主体24的至少光学窗口28上。在定期使用光学组件之后，由一个或多个控制器40启动清洁循环。一旦启动，随着驱动机构30相对于光学主体清洁机构32移动光学主体24，反之亦然，光学主体清洁机构32被用于清洁至少光学窗口28。如下面将更详细地描述的，光学主体清洁机构32快速且容易地从光学主体24的光学窗口28去除污染物，因为非粘膜阻碍了污染物与其外表面的粘附。为了在一个或多个控制器40的控制下完成清洁循环，流体分配机构36再次将液体的层或膜施加到光学主体32的新清洁的光学窗口上，并且光学主体返回到其第一或原始位置。

在本文公开的代表性实施例中，流体分配机构36也称为流体施加器，包括具有任何横截面形状的流体室的施加器主体。可选地，在施加器主体中提供有用于从本地或远程源接收液体的至少一个入口。为了获得改进的结果，施加器主体的流体室应该被完全填充液体，尽管在小于填充的流体室的情况下也可以获得可接受的结果。在一些实施例中，施加器主体还包括一个或多个出口，以促进液体的再循环、过滤或排出。在各种实施例中，可以选择出口的形状和位置，使得随着时间进入流体施加器的小颗粒(如果有的话)不会在施加侧附近积聚，而是相反地，通过出口离开用于可选的过滤或远离施加器积聚。

如上所述，流体室可以具有任何形状。在一些实施例中，流体室的形状可以有利地构造成使得其阻止气体的截留以确保完全填充。这种构造的例子包括在流体室的内部上表面中引入一角度，以将气泡引导到入口或可选的出口以及施加器的外部。在一些实施例中，当设计流体施加器的形状时，可以考虑光学组件在使用中的安装角度，使得流体室内与光学主体接近或接触的任何点不会流体干涸。

本文公开的代表性实施例中的流体施加器还包括施加器元件。在一些实施例中，施加器元件是动态杆密封件的形式。在其它实施例中，施加器元件是面密封件等的形式。面或杆密封件可以是o型圈、内部润滑的o型圈、o型圈激励u型杯或唇形密封件、金属弹簧激励u形杯或唇形密封件的类型，或者其它市售类型的适用于动态面或杆密封结构的密封元件。动态杆密封件的示例是parkerhannifin根据standardpolypak系列密封件销售的那些密封件。具有和不具有激励元件的u形杯面密封件的示例是由parkerhannifin在flexiseal系列密封件下出售的那些。或者，代替于面密封件，流体施加器可以包括流体可渗透介质，例如具有纳米管或多孔弹性体的介质。

组装时，面密封件在光学主体与施加器主体之间被切实地压缩。可以通过例如调节螺丝或加工公差来控制施加器和光学主体之间的间隙，或通过例如调节相关弹簧的压缩来控制压缩力而控制压缩量。

本文公开的代表性实施例中的光学主体清洁机构32包括擦拭器或擦拭元件，所述擦拭器或擦拭元件显示用于清洁光学主体24的光学窗口的擦拭或刮擦动作。在这些实施例中，擦拭器包括与光学主体完全接触并优选地被切实压缩抵靠光学主体的边缘。擦拭器压缩量可以通过控制擦拭器相对于光学主体的相对位置或通过例如经由弹簧等施加的力的量来控制。

擦拭器可以具有直的、有角度的或弯曲的形状，只要擦拭边缘以足够的压缩与光学表面完全接触，以确保污垢物质不会引起擦拭边缘的暂时脱离即可。擦拭器可以被成形为使得其由于光学主体和擦拭器之间的相对移动而将收集的污垢物质引导远离光学主体。例如，在旋转光学表面的情况下，相对于移动半径向擦拭器边缘引入一角度可以具有驱动污垢物质至光学表面的外周的效果。擦拭器的长度通常使得其垂直于移动方向(对于旋转表面，径向方向)的投影等于或略大于由流体施加器有效地润湿的表面的宽度。此外，在一些实施例中，擦拭器的路径应相对于流体施加器的路径居中。

在下面的公开内容中，非粘液可以被定义为具有以下特征的任何液体：

·其不被光学表面排斥，使得在少量情况下，其不起珠或者易于在重力作用下滴落；

·其在光学表面上的存在使得在污垢物质和光学表面之间形成弱化的结合或不形成结合；

·其具有降低摩擦和机械磨损的趋势，从而降低在擦拭作用期间结垢物质刮擦光学表面的可能性；

·在整个预期的现场温度范围和条件下，其保持稳定(在其状态，粘度和化学成分上)；

·在预期的污染物如水、油脂和任何其它现场特定污染物的存在下，其保持化学稳定性。

可以与本文公开的若干实施例实施的非粘液体的实例包括设计用于证明抗磨损性能、抗发泡性、释放空气、在现场温度范围内保持相对稳定的粘度、适于用于过滤并显示低挥发性和水解稳定性的一系列液压油。这种液压油的例子是由壳牌、美孚、雪佛龙和其他主要制造商生产的“全天候液压68”。一些液压油具有抗静电/抗磁特性，可进一步有助于减少吸尘。这样的油的例子是omegacorporation的omega612。可以使用的一些油具有疏水特性，这可能有助于快速排斥水滴。这种油的例子是dot5，其是硅基液压油。

图2和3分别示出了自清洁光学组件120的一个代表性实施例的透视图和剖视图。如图2所示，光学组件120包括保护组件的其余部件的壳体122。如图3所示，设置在壳体122内的一些部件包括在本实施例中呈圆筒(“光学圆筒124”)形式的光学主体124。在一个实施例中，光学圆筒124是光学级基材。在一些实施例中，光学圆筒124由许多不同材料构成，例如耐刮擦光学透明聚碳酸酯、光学丙烯酸和不同类型的玻璃。在光学装置是热感照相机的情况下，也可以使用诸如锗的其它材料来构造光学圆筒。

设置在光学圆筒124内或由光学圆筒124保护的是至少一个光学装置126。光学装置126可以包括但不限于本领域中称为电光传感器、光电传感器、图像传感器、光传感器、照相机、光发射器、光检测器等的器件。在图3所示的实施例中，其描绘了处于其原始位置或光学操作状态的光学组件，光学装置126包括安装在保持单元146内的照相机。如图3所示，照相机沿纵向设置在保持单元146中，该保持单元146又沿着光学圆筒124纵向安装。光学装置126具有通过45度反射镜148或其它反射介质在光学圆筒124的径向上通过保持单元146中的径向开口150和光学圆筒124的称为光学窗口128的透明壁部分的视线。如本文所使用的“透明”一词的含义超出可见光谱，并且将透明度覆盖到光学装置使用的任何特定波长，无论材料是否对人类视觉来说是透明的。在使用中，当光学圆筒124处于图3的原始位置时，光学窗口128与壳体122中的开口152(图1)对齐。在一些实施例中，加热元件安装在径向开口150的上方和下方。加热元件被构造和布置成通过加热光学圆筒来帮助消除相机前面的冷凝。

在图3的实施例中，光学装置126被示出为具有平行于壳体122的纵向轴线的光轴，但是其它构造也在本公开的范围内。例如，在另一个实施例中，光学装置126可以径向安装(与轴向相反)，从而消除对反射镜148的需要。在图2和图3所示的实施例中，光学装置和相关联的反射镜被固定地安装在光学圆筒内。然而，在一些实施例中，反射镜可以以倾斜运动移动，而光学组件可围绕光学圆筒的中心旋转。或者，镜子可以倾斜和旋转，而光学组件的其余部分保持不动。在其它实施例中，光学组件可以用作扫描装置。在该实施例中，反射镜和与反射镜相关联的检测器围绕光学圆筒的中心轴旋转。在其它实施例中，如果需要，光学组件和/或光学装置可被构造为旋转。

当组装时，光学圆筒124可以通过驱动机构30相对于流体圆筒158并且在一个实施例中在流体圆筒158的一部分内移动。如图3所示，一个实施例中的驱动机构30是由诸如步进电机等电动机166转动的丝杠164构成的线性致动器。在一个实施例中，采用具有作为电机轴的集成丝杠的步进电机。在所示的实施例中，电机166由盖168支撑，盖168借助于合适的密封装置(例如o形环、热粘合、化学粘合等)密封流体圆筒158的一端。丝杠164以同轴方式向内延伸到流体圆筒158中。可以设置可选的传感器160以检测丝杠的端部。在一个实施例中，当致动光学圆筒124时，传感器160的输出由一个或多个控制器40中的至少一个用作位置参考。

与丝杠164啮合的是丝杠螺母170。丝杠螺母170旋转固定在活塞172上，活塞172牢固地安装在光学圆筒124的端部。在操作中，丝杠164经由电动机166沿顺时针和逆时针方向的旋转使得丝杠螺母170进而使得光学圆筒124在流体圆筒158内在例如图3和图4中所示的位置之间往复运动。应当理解，可以通过合适的驱动信号来控制电动机166，以便将光学圆筒124移动经过一个完整的循环(即，图3的第一个或原始位置，图4的回缩位置，图3的第一或原始位置)。虽然在所示实施例中的驱动机构30将移动施加至光学圆筒，但是驱动机构30可以被构造成将移动施加至流体圆筒158。

在一些实施例中，如图6所示，丝杠螺母170通过柔性联接件174连接到活塞172。在一个实施例中，柔性联接件174由位于活塞172两侧并被挤压在丝杠螺母170和板180之间的弹性垫圈176或类似物形成。通过选择例如肩部螺栓的紧固件的长度和弹性体的厚度来控制弹性体上的挤压量。因此，柔性联接件174构造成补偿丝杠164相对于活塞172的任何的角度未对准或不定心。

虽然线性致动器在一个代表性实施例中被示出为丝杠机构，但是其它类型的线性致动器可以实践用于本公开的实施例。例如，线性致动器可以是齿条齿轮型、气动或液压缸、滑轮/缆线装置、线性电机等。在光学圆筒旋转往复的实施例中，驱动机构包括电机和齿轮装置，线性致动器和线性至旋转往复机构，例如止转棒轭(scotchyoke)、曲柄等，或可以向光学圆筒施加旋转往复移动的任何其它当前已知或未来开发的机构。或者，光学圆筒可以通过合适的步进电机或伺服电机的旋转输出轴直接或间接地旋转。

回到图3和图4，活塞172构造成形成抵靠流体圆筒158的内壁的液密密封件。在一个实施例中，使用x形环(即，具有类似于“x”的横截面的o形环)产生密封。与一些其它密封类型相比，在一些实施例中采用x形环以便减小活塞和流体圆筒之间的摩擦，但是可以使用任何其它活塞密封件。因此，第一密封流体室184在流体圆筒的壁内形成在流体圆筒160的密封端和活塞172之间。

在所示的实施例中，丝杠164和丝杠螺母170设置在可选的不可渗透的波纹管186内。波纹管186在一端被抵靠活塞172密封，并在另一端抵靠盖168密封。在这些实施例中，第一流体室184形成在流体圆筒158的壁和波纹管186之间。

压盖188密封地安装到流体圆筒158的与盖168相反的端部。压盖188围绕光学圆筒124，并允许光学圆筒124往复从中穿过。在图7所示的实施例中，压盖188限定内孔200，光学圆筒124通过该内孔200往复移动。在一些实施例中，内孔200构造成使得当光学圆筒124移动通过时内孔表面以引导方式支撑光学圆筒124的外表面。在其它实施例中，内孔200的尺寸和构造使得内孔表面支承抵靠光学圆筒30的外表面以形成线性轴承。当组装时，如图3和4所示，光学圆筒124、流体圆筒158、活塞172和压盖188协作以限定第二流体室208。特别地，第二流体室208形成在流体圆筒158的密封端和活塞172之间，并且在光学圆筒124的外表面和流体圆筒158的内表面之间。如将在下面更详细描述的，第二流体室形成流体施加器或分配机构36的一部分。

在图7所示的实施例中，提供了稳定连杆212。稳定连杆212的一端被固定到压盖188上，同时相反端被连接到光学圆筒端盖214。因此，在这些实施例中，稳定连杆212防止光学圆筒124的转动，这又防止丝杠螺母170的转动。应当理解，可以使用光学圆筒/压盖的其它机构或构造来提供光学圆筒124的旋转阻挡。

现在参考图3、4和7，压盖188包括构造并布置成密封第二流体室208的主密封件216。在所示的实施例中，密封作用发生在光学圆筒124的外表面和压盖188的内孔表面之间。在一些实施例中，主密封件被压缩在光学圆筒124的外表面和压盖188的内孔表面之间。因此，主密封件216对光学圆筒124的外表面施加压力。在一个实施例中，可以省略活塞密封件，使得第一和第二流体室184、208一起形成单个流体储存器。

在使用中，第二流体室208存储一定量的非粘液体。在一些实施例中，第二流体室208存储的液体足够用于多个(例如，2个或更多，5个或更多，10个或更多，20个或更多，50个或更多等)的清洁循环。当主密封件216密封第二流体室208时，主密封件还有助于在光学圆筒124上施加或维持薄(例如，几微米)的液体层。因此，当光学圆筒124相对于流体圆筒158往复移动时，光学圆筒124的至少光学窗口128与设置在其中的液体流体接触。当光学窗口128沿相反方向往复移动，以使光学窗口脱离与第二流体室208内的流体接触时，主密封件200有助于在光学圆筒124返回其原始位置时保持在光学窗口128上的非粘液体的薄层的形成。因此，至少第二流体室208和主密封件216一起形成流体分配机构36的一个实施例。应当理解，主密封件216的尺寸和/或压缩可以用于控制液体层的厚度。

压盖188进一步包括设置在光学圆筒124的外表面和压盖188的内孔表面之间的副密封件218。副密封件208定位成比主密封件200更靠近光学圆筒124的自由端(例如，位于主密封件216的外部)。在一些实施例中，副密封件218构造成具有锐利的边缘，并朝向光学圆筒124的外表面以锐角向内渐缩。副密封件218进一步构造和布置成使得其最外边缘与光学圆筒124的外表面齐平，并施加正压力抵靠光学圆筒124的外表面。因此，副密封件218构造成刮除或擦除杂质，而非密封流体，因此在本文中也可以称为擦拭元件或擦拭器(“擦拭器218”)或光学主体清洁机构32的一个实施例的至少一部分。在一些实施例中，擦拭器218由具有类似于主密封件216的硬度值的弹性体制成。在其它实施例中，擦拭器218由具有大于主密封件216的硬度值的弹性体制成。在一个实施例中，擦拭器218所具有的肖氏a硬度在约85-95的范围内。还应当理解，为擦拭器218选择的材料应该与非粘液体在化学上相容，反之亦然。

在一个实施例中，如果装置的安装取向防止主密封件的流体不足，则可以使用非密封活塞。非密封活塞仍然可以利用柔性密封，但也包括允许流体在第一和第二流体室之间流动的通道。这样的活塞仍将提供阻尼、自定心特性和支撑，但会降低移动光学圆筒所需的致动力的量。

在一个实施例中，主密封件216和副密封件218一体形成。在该示例中，密封体包括用于上述主密封件和擦拭器的功能的两个唇部。

如上所述，第二流体室208限定用于将非粘液体分配到光学圆筒124的光学窗口的外表面上的流体储存器。在一个实施例中，第二流体室208是分立的、独立的流体储存器。在其它实施例中，流体储存器可以经由适当布置的流体管线、通道、连接器等通过例如流体盒236的局部流体源或远程流体源来补充。

图10示出了可以使用本公开的实施例来实施的可选流体盒236的一个实施例，用于将非粘液体供应到流体储存器(例如，第二流体室208，或第一和第二流体室184、208的组合空间)。如图10和11的实施例所示，流体盒236包括容纳由密封的可膨胀波纹管240形成的流体储存器的外壳238。在另一个实施例中，流体盒236包括刚性液体储存箱和通气孔，所述通气孔用于在液体被耗尽时避免压降并且用于中和在延伸和回缩循环期间由于第一和第二室184和208之间的体积差异引起的任何压力变化。

在任一情况下，第一和第二按压连接流体配件242、244安装到流体盒236，并且被构造成与壳体122内的对应的配件配合。在一些实施例中，流体盒236还包括用于过滤返回到流体盒的任何非粘液体的可选的过滤器260，如将在下面更详细描述的。在一个实施例中，流体盒236和壳体122协作地构造成使得流体盒236被以可移除的方式安装在壳体122中，如图1-3所示。因此，一旦流体盒中的液体耗尽，可以更换流体盒236。

在一个实施例中，监测流体盒236内的液体的液位，以便向光学组件20提供流体盒更换通知功能。例如，如图3所示，流体盒中的液体的液位可以由光学接近传感器264间接地测量。在使用中，接近传感器264被构造为测量波纹管240的高度，并将这种测量传送到一个或多个控制器40。当一个或多个控制器40确定波纹管240的高度低于替换阈值时，控制器240经由发送到中央监控站的电信号向用户输出警报，激活视觉指示符，例如led等等。

为了获得对第二流体室208的访问，提供至少一个端口232。在图9所示的实施例中，所述至少一个端口232包括设置在压盖188中的两个端口。在该实施例中，压盖188包括与端口232流体连通的合适的连接接口，如图8所示。所述连接接口提供用于与形成一个或多个流体管线的流体管道、管件、软管等的连接的简单接口。流体管线可以连接到机载或局部流体源，例如流体盒236，和/或以常规方式与远程布置的流体源连接。

图5是根据本公开的一方面形成的流体回路的示意图。流体回路可由光学组件20的实施例使用。如上简要所述，在一个实施例中，第二流体室208经由端口232与非粘液体的源268流体连通。类似地，一个实施例中第一流体室184与液体源268流体连通地连接。在这方面，通过端口270(也参见图3和8)提供对第一流体室184的访问。在所示的实施例中，端口270设置在盖168中。在该实施例中，可以使用合适的流体配件来提供用于与形成一个或多个流体管线的流体管道、管件、软管等的连接的简单接口。

如图5所示，第一流体室184通过流体管线284连接到非粘液体的源268。第二流体室208分别通过止回阀286、288以及流体管线290、292流体连通地连接到液体源268。在一个实施例中，流体管线292与流体管线284流体连通地连接，进而与液体源268流体连通地连接。在所示的实施例中，止回阀286与流体管线290相关联并且被构造为允许从第二流体室208到液体源268的流体流动，但是防止从液体源268到第二流体室208的反向流体流动。止回阀288构造成允许经由管线284、292从液体源268到第二流体室208的流体流动，但是防止从第二流体室208到液体源268的流体流动。在一个实施例中，可选的过滤器260与流体管线290串联地布置在止回阀286和液体源268之间。如果需要，可以使用可选的过滤器246，例如在污染粒子尺寸接近光学圆筒的表面粗糙度的情况下。在液体源268包括流体盒的一个实施例中，过滤器246被并入其中。

现在将参照图2至10描述在清洁循环期间操作光学组件20的一种代表性的方法。如上简要所述，如图3所示，光学组件在光学圆筒124处于伸展状态的情况下在其环境中工作。在例如由一个或多个控制器40中的至少一个或由指示脏的光学窗口的信号确定的预选时间之后，光学圆筒124在一个或多个控制器40的控制下被致动经过清洁循环。如上面简要描述并在下面更详细描述的，清洁循环包括例如两个阶段。

虽然一个或多个控制器40被示出为位于光学组件20的“机上”，但是应当理解，一个或多个控制器40中的至少一个可以位于“机外”的远程位置。在一个实施例中，“机上”控制器被构造为从“机外”控制器接收控制信号和其它信号。一个或多个控制器40与驱动机构30和一个或多个传感器(例如传感器160、光学接近传感器264和/或污垢/碎屑传感器300)电连通地连接。一个或多个控制器40包括用于控制光学圆筒124的移动的逻辑。本领域技术人员将理解，逻辑可以以各种构造来实现，包括但不限于硬件、软件及其组合。在一些实施例中，控制器36包括处理器和存储器。存储器可以是例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)形式的任何易失性和非易失性存储介质。计算机可读存储介质可以使用诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦拭prom)、闪存或能够存储数据的任何其它电、磁、光存储器件或组合存储器件来实施。数据包括处理器使用的可执行指令，用于控制至少驱动机构30的操作。

如本文所使用的，术语处理器不限于本领域中称为计算机的集成电路，而是广泛地指微控制器、微计算机、微处理器、可编程逻辑控制器、专用集成电路、其它可编程电路，以上的组合等等。在一个实施例中，处理器执行存储在存储器中的指令，以向驱动机构等提供合适的控制信号

在一个实施例中，基于用作液体的液体的“变干”时段，选择预选时间并将其编程到一个或多个控制器40中。在这方面，“变干”时段部分取决于流体的蒸汽压力、环境温度以及光学圆筒的暴露部分所承受的对流的严重性。因此，在一个实施例中选择的预选时间小于光学圆筒上的液膜变干或蒸发所花费的时间。

清洁循环的第一阶段包括光学圆筒124在第一方向上相对于流体圆筒158的移动。在这方面，线性致动器(例如丝杠164)由来自一个或多个控制器40的适当信号控制，以将光学圆筒124从图3所示的第一或原始位置回缩到在图4中示出的回缩位置。当光学圆筒124回缩到流体圆筒158中时，存在于光学圆筒124上的任何污染物通过擦拭器218被相对于光学圆筒124向下推动或擦拭，并从其移去。在一个实施例中，当污染物发生充分积聚时，污染物从光学圆筒124通过壳体22的开放底部脱落(由于重力)。因此，擦拭器218清洁包括光学窗口128的光学圆筒124的外表面。在光学圆筒与地面呈锐角构造的一些实施例中，光学圆筒可进一步包括密封其自由端的盖。在该实施例和其它实施例中，盖是锥形的，以便于液体朝向地面的引导。

当擦拭器218清洁移动的光学圆筒124的外表面时，与光学圆筒124一起移动的活塞172迫使存在于第一流体室184中的任何非粘液体通过端口270排出，并通过流体管线284返回到液体源。同时，由于止回阀286、288的操作，非粘液体仅通过流体管线292被吸入第二流体室208。特别地，止回阀286防止液体流过过滤器260和流体管线290，同时止回阀288允许流体沿着从流体储存器到第二流体室208的方向流动。这导致流体仅在一个方向上流过过滤器260。因此，防止了由过滤器包含的任何颗粒的再循环。当流体填充第二流体室208时，光学圆筒124的外部浸没在非粘液体中。

第二阶段包括光学圆筒124在与第一方向相反的第二方向上的移动，以将光学圆筒124返回到其第一或原始位置。在这方面，线性致动器(例如丝杠164)由从一个或多个控制器40传送的适当信号控制，以将光学圆筒124从图4所示的第二或回缩位置延伸到如图3所示第一或原始位置。在这个阶段，当光学圆筒124从流体圆筒158伸出时，新鲜的非粘液体层粘附到并涂覆包括光学窗口128的光学圆筒的外部。流体层的厚度取决于各种因素，例如光学圆筒的表面粗糙度、主密封件的粗糙度、主密封件的硬度、施加在主密封件上的挤压量以及光学圆筒的相对移动速度。

光学圆筒124的延伸还使得第一流体室184通过管线284和端口270从液体源(例如流体盒236)填充流体。由于活塞172的抽吸作用，当第一流体室184中的压力下降时，液体填充第一流体室184。同时，第二流体室208中的流体通过端口232通过管线290和292被推出到止回阀286和288。只有止回阀286允许流体通过，其然后继续流过可选的过滤器260并进入液体源，例如流体盒236。另一方面，止回阀288阻止流体通过流体管线292的进一步流动。

如上简要所述，清洁循环可以通过预选的时间流逝、指示脏的光学窗口的信号等来启动。有各种各样的方式来感测清洁循环的期望性。例如，如果光学装置是照相机，则照相机图像本身可用于检测污迹/污垢或检测影响影像的雨滴。在其它实施例中，信号由污垢/碎屑检测传感器产生。

图12-13示出了可以用本公开的实施例实践的污垢/碎屑检测传感器300的一个实施例。如图12所示，传感器300测量和/或检测光学圆筒的清晰度。在图12所示的实施例中，传感器300包括发射器304和检测器308。在一个实施例中，传感器300包括诸如激光器的单个频率发射器和适合于检测由发射器产生的波长的窄带宽检测器。在一个实施例中，发射器304和检测器308可以安装在保持单元146中，如图13所示。应当理解，发射器和检测器越靠近开口150，感测越相关于光学装置的视野的清洁度。

图13示出了安装发射器304和检测器308的光学圆筒的横截面。如图14a和14b中的示意图所示，发射器304的角度小于光学圆筒124的临界折射角，使得在光学圆筒中折射之后的光线310射出到环境而不折回。此外，发射器304被定位成使得光学圆筒124的外部上的光线310的出射点314位于检测器308的正前方。为了最大限度地捕获反射光，在另一个实施例中，检测器308可被放置成使得其相对于圆的半径产生与发射器304相同的角度，如图15a-15b所示。当光学圆筒124是清洁的时，如图14所示，光线310射出到环境而不影响检测器308。然而，如图15所示，在诸如污染物的障碍物318的存在下，光线310在入射点处在各个方向上反射回来。

在一些实施例中，为了区分检测器308处检测到的光是来自太阳还是来自发射器304，发射器304由一个或多个控制器40周期性地每秒钟数次发射脉冲。在一个实施例中，一个或多个控制器40将当发射器304接通时与发射器304关闭时检测器308的输出进行比较。如果差异始终大于特定阈值，则这种差异表示光学圆筒被物体阻挡。在一个实施例中的这种分析是由一个或多个控制器40中的至少一个在机上进行的。结果也可以通信至远程系统。

在一些实施例中，已经观察到，当检测器直接面对太阳光时，传感器可能变得饱和。为了解决任何可能的饱和，可以实施以下解决方案的任何组合。

首先，可以实施对传感器的入射光的滤波和衰减(在传感器的带宽内)，以在探测器饱和之前产生足够的余量。这样做也会使发射器发出的光衰减。因此，可以相应地调节发射器的功率，以在其操作时产生检测值的适当变化。

其次，可以将发射器和检测器的波长选取为落在大气吸收带内，其中所选择的波长的强度由于大气元素而被显着衰减。在这种情况下，检测器的饱和度较少受到关注。

第三，如图16所示，可以采用具有一对发射器和一对检测器的传感器300'的另一实施例。如图16所示，检测器308可以被布置成使得它们的取向使得当一个检测器面向太阳时，另一个检测器将背离太阳。这种设计可防止所有检测器同时饱和。在这种情况下，所有传感器的输出被一个或多个控制器40读取和分析。在本实施例中，将省略确定为饱和的检测器的输出。

在所示的实施例中，检测器308各自被示出为矩形换能器，两者都彼此以非常不同的角度取向，以确保它们不会由于相同的光源而同时饱和。在一些实施例中，传感器的曲面在外部面对并与光学主体的内部的曲率匹配。传感器300'与光学主体完全接触的放置将从发射器304泄漏到检测器308的光量最小化。在一些实施例中，发射器304以大约940nm的波长传输。

上述技术和方法可以用在各种装置、系统和组件中。另外，上述技术和方法可以用在光学组件的其它构造中。例如，在一些应用中，具有一对光学装置是有益的或有利的。这种应用的一个例子是立体相机，除了摄像机视图之外还能够计算深度信息。该示例可以以许多不同的构造来实现。例如，根据另一实施例的光学组件将两个光学装置集成到一个更长的光学圆筒中。在本实施例中，光学装置中的一个位于圆筒的每端，并且活塞附接到光学圆筒的中间。其它构造是可能的，如下面将更详细地描述的。

通常通过将两个光学组件20的工作部件背靠背放置而形成光学组件的一个实施例。在这个实施例中，采用了各自附接到液密活塞的两个单独的光学圆筒。在该实施例中，每个光学圆筒共享相同的流体圆筒。在操作中，用于清洁光学圆筒的擦拭动作将涉及每个单独的光学圆筒的延伸和回缩。在完全回缩模式中，两个活塞彼此最接近，而在延伸构造中，两个活塞彼此最远。

当仅需要将两个光学装置封装在一个器件中时，该构造可能是有用的。然而，在一些应用中，优选的是诸如立体照相机的光学装置相对于彼此是固定的，以便保持其校准。摄像机从一个周期到另一个周期之间的摄像机之间的甚至轻微的位置变化可能不利于立体摄像机对的性能。

图17示出了根据本公开的一方面形成的光学组件420的另一实施例，其中光学装置相对于彼此固定。光学组件420的结构和操作基本上类似于上述光学组件20，不同之处在于将在下面更详细地解释。如图17和18所示，光学组件420包括两个光学圆筒，其在中间由活塞172结合并被封闭在相同的流体圆筒158中。因此，两个结合的光学圆筒相对于流体圆筒的相对移动产生擦拭动作。

在图17和图18所示的实施例中，两个支撑臂440和442在中央附接到活塞172，而支撑臂的另一端附接到端盖214。支撑臂、活塞和端盖之间的连接是刚性的。在每一侧上，光学圆筒124被轴向地夹在端盖214和活塞172之间。在光学圆筒的每一端，柔性垫圈在光学圆筒和端盖之间形成接口。可以通过选择支撑臂的长度、光学圆筒的长度和垫圈的厚度来调节垫圈中的挤压量。此外，光学圆筒在每一端由o形圈密封件在径向上约束。o形圈密封件也在光学圆筒的每一端产生液密密封。

光学装置126直接安装在支撑臂440和442上。

这种布置确保两个光学装置相对于彼此的刚性定位。此外，由于光学圆筒124由所有非刚性连接支撑，所以它们与由使用中的动态力引起的任何弯曲负载隔离。上述负载被传递通过支撑臂的刚性连接。

该实施例的清洁循环涉及光学圆筒组件相对于流体圆筒158的相对移动。在这种移动期间，液密活塞172使流体流入和流出相应的端口。该流程可以以与图5的流体回路中解释的非常相同的方式使用。然而，在该实施例中可以使用两个附加的止回阀，并且如图19的流体回路500所示的布置。

图20示出了根据本公开的一个方面形成的光学组件520的另一实施例。光学组件520的结构和操作基本上类似于上述光学组件120，不同之处在于将在下面更详细地解释。如图20-22所示，光学组件520包括双重丝杠形式的驱动机构530，其向光学圆筒524提供相对于外部的流体圆筒558的往复运动。

设置在光学圆筒524内或由光学圆筒524保护的是至少一个光学装置126。光学装置126具有经由45度反射镜148或其它反射介质通过光学窗口128在光学圆筒524的径向方向上的视线。在使用中，当光学圆筒524处于图20和21的其原始位置时，光学窗口128可以与可选的壳体(未示出)的开口对准。

如图21所示，第一光学圆筒端盖568借助于适当的密封装置(例如o形环、热粘合、化学粘合等)密封光学圆筒524的一端。第二锥形端光学圆筒端盖借助于合适的密封装置(例如o形环、热粘合、化学粘合等)密封光学圆筒524的另一端。在一些实施例中，第一和第二端盖固定到支撑臂组件。在这些实施例的一些中，如果需要，夹在端盖和光学圆筒之间的柔性垫圈可以提供阻尼和热应变消除。丝杠564在其侧面向内延伸到光学圆筒524中。可以提供可选的传感器(未示出)以检测丝杠的端部。在一个实施例中，当致动光学圆筒524时，传感器的输出由一个或多个控制器40中的至少一个用作位置参考。或者，可以通过固定到电机安装板的可选传感器来感测丝杠的完全回缩。

与丝杠564接合的是丝杠螺母570。丝杠螺母570旋转固定到安装支架572，安装支架572通过柔性联接件附接到光学圆筒端盖568。

在操作中，丝杆564沿顺时针和逆时针方向经由电机566的旋转导致丝杠螺母570进而导致光学圆筒524在流体圆筒558内在例如图21和22所示的位置之间往复。与光学组件120类似，应当理解，可以通过合适的驱动信号来控制电动机566，以便将光学圆筒524移动经过一个完整的循环(即，图21的第一个或原始位置，图22的回缩或清洁位置，图21的第一或原始位置)。虽然在所示实施例中的驱动机构530将移动施加给光学圆筒524，但是驱动机构530可以被构造为将移动施加流体圆筒558。

再次参考图20-22，光学圆筒524的至少一部分在流体圆筒558内往复。如图20-22所示，上部和下部压盖588、590可密封地安装在流体圆筒558的端部。压盖588和590各自围绕光学圆筒524并允许光学圆筒524在其中往复。在图21和图22所示的实施例中，压盖588和590限定内孔，光学圆筒524以导向方式往复移动穿过内孔。当组装时，光学圆筒524、流体圆筒558和压盖588、590配合以限定流体室608。特别地，流体室608形成在光学圆筒524的外表面和流体圆筒558的内表面之间。在一些实施例中，下压盖590包括用于访问流体室608的入口(图21-22中未示出)。

仍然参考图21-22，上部和下部压盖588和590各自包括构造和布置成密封流体室608的主密封件216。在所示的实施例中，密封作用发生在光学圆筒524的外表面和压盖588、590的内孔表面之间。在一些实施例中，主密封件216在光学圆筒524的外表面和压盖588、590的内孔表面之间被压缩。应当理解，主密封件216可以具有不同的构造。例如，下主密封件可以被构造为用于其流体膜施加特性，而上主密封件可以被构造为用于往复运动中的低摩擦。

在使用中，流体室608存储一定量的非粘液体。当下主密封件216密封流体室608时，下主密封件216还有助于施加或维持覆盖至少光学窗口528的流体层。因此，当光学圆筒524相对于流体圆筒558往复移动时，至少光学圆筒524的光学窗口与设置在其中的液体流体接触。当光学窗口沿相反方向往复移动以便光学窗口脱离与流体室608内的流体接触时，下主密封件216有助于当光学圆筒524返回到图20和21的其原始位置时保持在光学窗口上的非粘液体薄层的形成。因此，至少流体室608和下主密封件216一起形成流体分配机构36的实施例。

仍然参考图21-22，下压盖590进一步包括设置在光学圆筒524的外表面和压盖590的内孔表面之间的副密封件218。副密封件218定位成比主密封件216更靠近光学圆筒524的自由端。在一些实施例中，副密封件218再次构造成具有尖锐的边缘，并且以锐角朝向光学圆筒524向内渐缩。副密封件218被进一步构造和布置成使得其最外边缘平齐抵靠光学圆筒524并对光学圆筒524施加正压力。因此，辅助密封件218构造成刮擦和/或擦拭污染物而不是密封流体，因此也可以在这里被称为擦拭元件或擦拭器(“擦拭器218”)。擦拭器218还形成光学主体清洁机构32的实施例。

在所示的实施例中，流体室608可以连接到由可选的不可渗透的波纹管612形成的内部腔610。在所示的实施例中，波纹管612在一端上被抵靠上压盖588密封，而另一端被抵靠盖568密封。这种布置允许在光学圆筒524相对于流体室608移动时的波纹管512的延伸和压缩，反之亦然。在该实施例中，上压盖588形成有多个通道614，多个通道614被构造成允许流体在波纹管612的内部腔610和流体室608之间流动。当然，在没有波纹管612的实施例中，省略通道614。该实施例和其它实施例中的底部压盖590经由入口662连接到流体囊656，如图23的流体回路所示。流体囊656或其它流体储存器存储多余的流体，并且如果需要，通过可选的过滤介质以及一个或多个方向阀(例如，伞形阀，止回阀等)连接到入口662。

在操作中，当光学圆筒从图21的位置平移到图22的位置时，波纹管612膨胀，使得内部腔610和流体室608内的压力降低，并且使得液体从流体囊656吸入到流体室608中。当光学圆筒524从图22的位置平移到图21的位置时，波纹管612压缩，从而使内部腔610和流体室608中的压力增加，并且使流体从液体室608泵送经由入口662通过可选过滤器进入囊656。应当理解，与具有液体密封活塞的实施例相比，波纹管612和流体囊656的添加需要更少的致动力，使得能够在更小或相似的包装中更快的清洁循环。

应当理解，该设计提供了围绕主密封件216的流体流动，其提供了两个明显的益处：(1)即使当装置以奇数取向(oddorientation)使用时，也可防止主密封件的流体不足；(2)其搅动可能在主密封件上沉淀的任何污染物。这确保了在过滤动作期间，污染物是浮动的并被泵送通过过滤介质。

在一些实施例中，可能需要使用于泵送液体的行程与用于清洁光学窗口的行程脱离。在这些实施例中，可以消除波纹管与光学圆筒端盖的连接。波纹管可以用另一个较小直径的内部波纹管补充。在该实施例中，两个波纹管将在顶部被密封，而在底部它们将连接到顶部主密封压盖，流体通道位于它们之间。内部压缩弹簧可以竖立两个连接的波纹管。延伸时，光学圆筒端盖推动并压缩该可收缩的箱，以泵送出液体，而在回缩期间，内部压缩弹簧将重新竖立两个波纹管，从而将液体重新吸入。在该实施例中，用于泵送的行程可以小于清洁动作行程。

如上所述，在一些应用中，具有一对光学装置是有益的或有利的。这种应用的例子是立体相机，除了摄像机视图之外还能够计算深度信息。该示例可以以许多不同的构造来实施。例如，根据另一实施例的光学组件将诸如光学组件520的两个光学装置集成到一个更长的光学圆筒中。在另一个实施例中，两个波纹管可以用共用或两个连接的波纹管代替。在该实施例中，流体端口可以选择在波纹管中或嵌入任一压盖中。

图24和25示出了根据本公开的一方面形成的光学组件720的另一实施例。图24是光学组件720的透视图。图25是图24的光学组件720的横截面视图。如图24和25所示，光学组件720包括光学主体724、流体施加器736和光学主体清洁机构732。在所示的实施例中，光学主体724形成为在其中容纳一个或多个光学装置126的光学圆筒。在本实施例中，光学圆筒724通过适当构造和布置的驱动机构(未示出)围绕中心轴线a旋转，使得光学窗口相对于流体施加器736和光学主体清洁机构732两者移动。在一些实施例中旋转可以仅在单个方向上，而在其它实施例中旋转包括往复旋转或成角度振荡。

本实施例中的流体施加器736包括开放式壳体738。

壳体738包括与由壳体738限定的开口流体连通的流体室740。壳体738的开口端构造成与光学主体724齐平，并且包括围绕开口的周边设置的凹槽。凹槽被构造成接收主密封件216。可选的入口742设置在壳体738中用于访问流体室740。

光学主体清洁机构732再次形成为擦拭器，其被构造成具有尖锐边缘并且朝向光学圆筒724的外表面向内成锐角渐缩。擦拭器被进一步构造和布置成使得其最外边缘与光学圆筒724的外表面齐平并施加正压力。在一些实施例中，擦拭器由具有类似于主密封件216的硬度值的弹性体制成。在其它实施例中，擦拭器由具有大于主密封件216的硬度值的弹性体制成。在一个实施例中，擦拭器具有的肖氏a硬度在约85-95的范围内。

在图24-25所示的实施例中，擦拭器不包围流体施加器，因此污染物可能进入擦拭器和流体施加器之间的空间，绕过擦拭器并与流体施加器接触。为了防止这种情况，在一些实施例中，擦拭器和流体施加器之间的空间可以可选地封闭并完全密封。在这方面，光学组件720包括可选的外壳744。在所示的实施例中，擦拭器安装到外壳744，外壳744构造成也用作异物刮擦器。

在一些实施例中，部分或全部圆形的密封板746设置在外壳744和光学主体724之间。在这方面，第一和第二密封板746设置在擦拭器的每一侧上。在一些实施例中，第一和第二密封板746固定到光学主体724上。在这些实施例中，可以通过粘合剂、一个或多个o形环等实现固定。密封板746和外壳744之间的接口可以是类似于衬套中发现的两种刚性材料之间的接口。在一些实施例中，可以选择外壳以及密封板的材料以产生低摩擦接口。

在其它实施例中，第一和第二密封板746固定到外壳744。在这些实施例中，密封板746和光学圆筒724之间的接口表现与旋转密封相似。在这方面，可以使用用于旋转动态密封的合适的密封件，例如轴油封和轴承隔离件。这种密封件的一些例子是parkerhannifincorp.的“flexicase^tmcee”，“flexisealff”和“flexiliprotary”。在其它实施例中，每个密封板可由两个交错板组成，即外密封板和内密封板。在这些实施例中，外板固定到外壳744，内板固定在光学主体724上。应当理解的是，在这些实施例中，诸如用作轴承隔离器的其它迷宫式密封件几何形状也将是有效的。可以由本公开实施例实施的实例由parkerprotech^tm轴承隔离器系列提供。

图26和27示出了根据本公开的一方面形成的光学组件820的另一实施例。图26是光学组件820的透视图。图27是图26的光学组件820的横截面视图。光学组件820在构造和操作中基本上与光学组件720相同，除了现在将要描述的差异之外。如图26和27所示，光学组件820包括光学主体824、流体施加器836和光学主体清洁机构832。在所示的实施例中，光学主体824形成为具有平面光学表面的光学板。光学主体保护一个或多个光学装置126。在本实施例中，光学板通过适当构造和布置的驱动机构(未示出)线性地往复，使得光学窗828相对于流体施加器836和光学主体清洁机构832两者移动。

该实施例中的流体施加器836还包括开放式壳体838。壳体838包括与由壳体838限定的开口流体连通的流体室840。壳体的开口端构造成与光学主体824齐平，并且包括围绕开口的周边布置的凹槽，该凹槽构造成容纳主密封件216。可选的入口842设置在壳体838中，用于访问流体室840。

光学主体清洁机构832再次形成为擦拭器或刮擦器，其被构造成具有尖锐边缘并且朝向光学圆筒824的外表面以锐角向内渐缩。再次，擦拭器被进一步构造和布置成使得其最外边缘与光学圆筒824的外表面齐平并且施加正压力。

光学组件820还包括可选的外壳844。在所示的实施例中，擦拭器安装到外壳844。在一些实施例中，平行延伸的密封板846设置在外壳844和光学主体824之间的擦拭器的每一侧上。在每个密封板844的端部设置有用于与光学主体824接合的唇形密封件。应当理解，迷宫式密封几何形状在这些实施例中也是有效的。

图28-30示出了根据本公开的一方面形成的光学组件920的另一实施例。图28是光学组件920的透视图。图29是图28的光学组件的俯视图。图30是图29的光学组件920的横截面视图。光学组件920在构造和操作上基本上与光学组件720和820相同，除了现在将要描述的差异之外。如图28-30所示，光学组件820包括光学主体924、流体施加器936和光学主体清洁机构932。在所示的实施例中，光学主体924形成为具有平面光学表面的光学盘板。光学主体屏蔽或保护一个或多个光学装置126。在本实施例中，光学盘板通过适当构造和布置的驱动机构(未示出)围绕轴线a旋转，使得光学窗口928相对于流体施加器936和光学主体清洁机构932两者移动。在一些实施例中旋转可以仅在单个方向上，而在其它实施例中旋转包括往复旋转或角度振荡。

该实施例中的流体施加器936还包括开放式壳体938。壳体938包括与由壳体938限定的开口流体连通的流体室940。壳体938的开口端构造成与光学主体924齐平，并且包括围绕开口的周边设置的凹槽，该凹槽构造成容纳主密封件216。在壳体938中设有可选的入口942，用于访问流体室940。

光学主体清洁机构932再次形成为擦拭器或刮擦器，其被构造成具有锐利的边缘并且朝向光学主体924的外表面向内成锐角渐缩。再次，擦拭器进一步构造和布置成使得其最外边缘与光学主体924的外表面齐平并施加正压。

在一些实施例中，光学组件920还包括可选的外壳944。在所示的实施例中，擦拭器安装到外壳944上。在一些实施例中，外壳944通过唇形密封件等与光学主体924形成密封接口。在其它实施例中，可以采用集成的流体施加器和擦拭器(参见图31)。图31的集成流体施加器和擦拭器也可用于上述光学组件的其它实施例中。

应当注意，为了本公开的目的，术语如“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“首”、“尾”、“内”、“外”、“前”“后”等应被解释为描述性的，而不是限制所要求保护的主题的范围。此外，本文中使用“包括”、“包含有”或“具有”及其变体意味着包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另有限定，术语“连接”、“联接”和“安装”及其变体在此广泛使用并且包括直接和间接连接、联接和安装。

在前面的描述中已经描述了本公开的原理、代表性实施例和操作模式。然而，本公开的旨在被保护的方面不应被解释为限于所公开的特定实施例。此外，本文描述的实施例被认为是说明性的而不是限制性的。应当理解，在不脱离本公开的精神的情况下，可以由其他人进行变化和改变，并可采用等同物。因此，明确地意图是所有这样的变化，改变和等同物都在所要求保护的本公开的精神和范围内。