(57)【要約】  窓から降水を除去するシステムは、窓に固定された１つ又は複数のトランスデューサ（１〜８）を備える。トランスデューサは、発生器（１３）により駆動されて、窓を通って伝搬する表面音響波を発生する。窓は、車両の前面窓（１０）等の積層窓であり得る。降水の存在を検知して清掃システムを作動させるために、検知システム（１２２）が使用され得る。【選択図】  図１Ｂ
2016527138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓から降水を除去するシステムであって、
窓と、
１つ又は複数のトランスデューサと、
前記１つ又は複数のトランスデューサのための超音波駆動信号を生成する発生器と
を備え、
前記１つ又は複数のトランスデューサが、前記窓の表面に固定され、前記発生器により駆動されて表面音響波を発生させ、前記表面音響波が、実質的に前記窓の表面領域のみを通って伝搬する、システム。
【請求項２】
前記窓が、車両の前面窓であり、ガラスが、自動車用ガラスである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記窓が、ガラスの最上位層と最下位層との間に挟まれたラミネート層を備える積層窓であり、前記表面音響波が、実質的にガラスの前記最上位層のみを通って伝搬する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記表面音響波が、実質的にガラスの前記最上位層の表面領域のみを通って伝搬する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記表面音響波がガラスの前記最上位層に前記窓の前記表面から３ｍｍ未満の深さまで侵入するように構成されている、請求項３又は４に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つ又は複数のトランスデューサが、１つ又は複数の個別のインターデジタルトランスデューサである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つ又は複数のトランスデューサが、ラム波又はレイリー波を発生するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つ又は複数のトランスデューサのそれぞれが、４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数範囲で動作するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記発生器が、パルス発生器を備え、前記１つ又は複数のトランスデューサにパルス化された表面音響波を発生させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記発生器が、前記１つ又は複数のトランスデューサに周波数の範囲を掃引させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記発生器が、前記トランスデューサに周波数変調された表面音響波を発生させるように構成されている、請求項１又は７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記表面音響波のモード変換に基づいて降水を超音波で推進させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記表面音響波のモード変換に基づいて降水を超音波で気化させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記発生器のインピーダンスを前記１つ又は複数のトランスデューサのインピーダンスに整合させるインピーダンス整合回路を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のトランスデューサが、真空下で形成された均一な付着層により前記窓の前記表面に付着されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つ又は複数のトランスデューサが、エポキシ材料により真空下で前記前面窓に付着されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記付着層が、前記窓の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する、請求項１５又は１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記窓の前記表面が、疎水性被覆により被覆されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記発生器の出力インピーダンスを前記１つ又は複数のトランスデューサの入力インピーダンスに整合させるように構成されたインピーダンス整合回路を備える、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記トランスデューサ又は各トランスデューサが、２つの電極の間に１５ｍｍの指間隔を有し、前記２つの電極の間に、４ｍｍの電極間隙があり、前記トランスデューサが、５００ｋＨｚで動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
降水の存在を検出するために前記トランスデューサの１つ又は複数により放出された超音波を検知するように構成されたセンサを有する制御システムと、
前記システム又は装置の動作を制御するために前記センサに反応するコントローラと
を備える、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、窓から降水を超音波で除去することに関する。本発明の実施形態は、車両の積層前面窓から降水を除去することに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]従来、車両の運転者は、ワイパーを使用して１つ又は複数の窓から降水を除去して、窓を通したクリアな視界を維持している。しかし、ワイパーはゴム又はプラスチックであり、モータを備えた金属性固定具に取り付けられる。ワイパーの寿命は、それらの部品が損なわれるまでの時間に依存する。窓の容易な清掃のために、ＲａｉｎＸ（ＲＴＭ）等の市販製品を窓の表面に適用することができる。しかし、ワイパーは窓の表面に接触するため、窓の表面に適用される製品が使用されている場合、その製品も取り除いてしまい、よって製品をさらに適用することが必要となる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0003]本発明の第１の態様によると、窓から降水を除去するシステムであって、窓と、１つ又は複数のトランスデューサと、１つ又は複数のトランスデューサのための超音波駆動信号を生成する発生器とを備え、１つ又は複数のトランスデューサが、窓の表面に固定され、発生器により駆動されて表面音響波を発生し、表面音響波が、実質的に窓の表面領域のみを通って伝搬するシステムが提供される。
【０００４】
[0004]降水の存在を検出するためにトランスデューサの１つ又は複数により放出された超音波を検知するように構成されたセンサを有する制御システムと、システム又は装置の動作を制御するためにセンサに反応するコントローラとを備える、本発明の第１の態様に係るシステムが提供される。
【０００５】
[0005]本開示の多様な特徴及び利点が、以下の説明を添付の図面を参照しながら読むことにより明らかとなる。これらの説明及び図面は、本開示の特徴を、あくまでも例として示している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】前面窓の周辺領域に配置されたトランスデューサを有する車両を示す概略図である。
【図１Ｂ】窓と、トランスデューサを操作する電子装置とを示す概略図である。
【図２】トランスデューサが表面に付着された車両前面窓の断面を示す概略図である。
【図３Ａ】前面窓の表面の降水に対して表面音響波を放出するトランスデューサを示す概略図である。
【図３Ｂ】前面窓の表面の降水に対して表面音響波を放出するトランスデューサを有する、角度の付いた前面窓を示す概略図である。
【図３Ｃ】表面音響波を使用した水滴の推進及び降水の微粒化を示す概略図である。
【図４】疎水性被覆及び親水性被覆に対する降水の接触角を示す概略図である。
【図５】トランスデューサからパルス化モードで放出された表面音響波を示す概略図である。
【図６】システムでインピーダンス線路を整合させる方法を示す概略図である。
【図７Ａ】５００ｋＨｚの周波数で動作するインターデジタルトランスデューサの設計を示す概略図である。
【図７Ｂ】周波数５００ｋＨｚで厚さ３ｍｍのガラスを通る異なる波タイプの波長を示す概略図である。
【図７Ｃ】異なる波タイプの概略図である。
【図８】計算された波速度を、厚さ３ｍｍの自動車用ガラスを移動する異なる波タイプの周波数の関数として示すグラフである。
【図９Ａ】１ＭＨｚの周波数で動作するトランスデューサの設計を示す概略図である。
【図９Ｂ】５００ｋＨｚの周波数で動作するトランスデューサの設計を示す概略図である。
【図１０】トランスデューサが取り付けられたバイザーの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0022]説明において、「音響波」という用語は、駆動されているトランスデューサにより発生される波を示すために使用される。この用語は、人の可聴音響範囲の波の周波数を示すものではない。
【０００８】
[0023]降水は、雨、みぞれ、雪、氷、霧雨、霧、もや、ひょう、又はその他の種類の降水を含む。降水が車両の前面窓等の窓に落ちると、運転者の視界を妨げる。
【０００９】
[0024]窓に落ちた降水は、表面張力により窓の表面に付着する。液体水等の降水は、窓の表面全体に多数の水滴を形成する可能性がある。出願人の調査により、多数の水滴のそれぞれが、異なるサイズを有し、異なる直径を有し、規則的又は不規則的であり得る異なる形状を有することがわかった。水滴のサイズの例は、たとえば約０．４ミリリットル（ｍｌ）で直径約１センチメートル（ｃｍ）であり得るが、これよりもはるかに小さくなる可能性がある。自動車等の車両の前窓又は前面窓は、たとえば、約３４°の角度で傾斜している。角度は、もっと大きいこともあり得る。一部の車両は、たとえば３５°以上の大きい角度で傾斜した前面窓を有する。後部窓は、前面窓よりも大きい角度で傾斜している可能性がある。大きい水滴は、質量が大きく、且つ重力の影響が大きいため、前面窓を小さい水滴よりも速く滑り落ちる。水滴の表面張力や表面の上の気流などの他の効果も、水滴が表面に沿って移動する態様に影響を与える可能性がある。表面張力は、大きい水滴よりも小さい水滴のほうに大きく影響し得る。水滴のサイズが小さくなるにつれ、水滴の内圧は増加する。たとえば、小さい水滴のほうが、大きい水滴に比べて、前面窓を流れ落ちるために大きい角度を必要とする。例示的な実施係蹄では、システムの動作時に超音波を使用して水滴を合併させると有益である。なぜなら、大きい水滴のほうが、質量が大きく、且つ重力及び気流の影響が大きいため、小さい水滴に比べて前面窓から容易に除去され得るからである。加えて、気流なしでの表面張力効果は一定であり、温度に左右されない可能性がある。
【００１０】
[0025]本発明の実施形態では、超音波を使用して窓の表面から降水を除去する。一般に、超音波は、約１００キロヘルツ（ｋＨｚ）超から最大約５０メガヘルツ（ＭＨｚ）まで、又はそれ以上の周波数を有する音響波である。本発明の実施形態で使用される超音波は、約４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの範囲の周波数を有する。一定範囲の周波数の音響波を発生するために、トランスデューサが使用される。トランスデューサは、単一の周波数で動作するのではなく、代わりに、中心周波数の両側の周波数範囲（すなわち、帯域幅）にわたって動作する。トランスデューサの動作周波数は、周波数の帯域幅内におけるトランスデューサの主要動作周波数又は中心周波数に関連するものと理解される。
【００１１】
[0026]本発明の実施形態では、トランスデューサは、窓の表面に付着され、超音波周波数を有する音響波を放出するように駆動される。トランスデューサから放出される音響波の周波数の範囲は、トランスデューサの設計に依存する。
【００１２】
[0027]図１Ａは、トランスデューサ（１〜８）が車両の前面窓（１０）の周辺領域（９）に沿って配置されている、本発明の実施形態を示す。トランスデューサは、前面窓の周辺に付着又は接着される。前面窓から水滴を取り除くためのトランスデューサの取り付け位置には、制限がある。トランスデューサは、車両の運転者又は他の同乗者の視界を妨げないように配置されなければならない。前面窓におけるトランスデューサの位置は、前面窓から降水を除去する能力の点で、トランスデューサの効率に影響を与える可能性がある。前面窓から降水を除去するために、任意の適切な数のトランスデューサが使用され得る。窓又は前面窓の１つ又は複数の側方の周辺領域に沿って、複数の個別に離間したトランスデューサが存在し得る。またトランスデューサは、前面窓の両側方若しくは上方及び下方、又は両側方並びに上方及び下方に、連続するストリップを形成するように配置され得る。インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）が使用され得る。
【００１３】
[0028]図１Ｂは、トランスデューサの駆動電子装置を概略的に示す。トランスデューサは、配線（１２３）を介して駆動電子装置システムに接続される。駆動システムは、電源（１１）と、制御ユニット（１２）と、周波数発生器（１３）と、電力増幅器（１４）と、パルス発生器（１５）とを備える。電源は、１２Ｖ又は２４Ｖの車両バッテリであり得る。駆動システムは、雨センサ（１２２）及び／又は他の手動制御装置（１２１）により制御され得る。雨センサは、適当な製品であり得、又は、適切な追加回路により既にシステムの一部であるトランスデューサを使用して形成され得る。
【００１４】
[0029]トランスデューサは、前面窓に付着され、駆動電子装置により活性化又は駆動される。適切な付着剤が市販されており、各トランスデューサを前面窓に付着させるために使用される。付着剤は、各トランスデューサと窓の表面との間に均一な付着層を形成するために使用される。トランスデューサを前面窓に付着させる例示的な実施形態では、付着剤は、付着層内で気泡が形成されるのを防ぐために、真空で混合される。付着層にガス泡が存在する場合、超音波周波数は大幅に希薄化され、トランスデューサの効率を損なう可能性がある。適切な付着剤の一例は、エポキシ樹脂である。実施形態では、エポキシ樹脂は、前面窓及びトランスデューサに適用する前に、混合のために準備された真空バッグで用意又は提供される。真空バッグは、隔壁により分離された２つの区画を備え、エポキシを真空バッグ内で混合するために隔壁が破壊される。実施形態では、付着層は、ガラス、付着層、及びトランスデューサからなる多層システムを通じた音の屈折を最小化するために、薄くなっている。付着剤は、窓の表面からの不要な反射を最小化して音響波を窓に効率的に連結又は伝導するために、付着剤のインピーダンスを付着剤が適用される窓の表面のインピーダンスに音響的に整合させる等の、他の特殊な特性を有する可能性がある。各トランスデューサは、圧電層に隣接するアクティブ電極としての電極の組と、接地電極とを備える。一部の実施形態では、トランスデューサは、窓から離れる方向を向いた１つの電極（たとえば、接地電極）と、前面窓の外面に付着された１つの電極（たとえば、切断電極）とにより取り付けられる。実施形態では、トランスデューサは、トランスデューサの表面が前面窓の表面又はトランスデューサが取り付けられる他の表面と平行になるように、表面に付着される。
【００１５】
[0030]各トランスデューサは、図１Ｂの周波数発生器１３及び電力増幅器１４により駆動されて、周波数の範囲を放出する。放出される周波数の範囲又は周波数の帯域幅は、設計者により固定及び選択され得る。代替で、周波数又は帯域幅は、操作者により選択され得る。操作者は、たとえば、トランスデューサが設置された車両の運転者であり得る。たとえば、運転者は、豪雨条件や霧雨条件など、窓から取り除く降水の量に応じて、放出される周波数の範囲を選択することが可能であり得る。この選択は、雨センサを使用して自動的に行うことも可能である。この選択は、条件に応じて運転者が車両内で選択することができる、ダイヤル又はボタンの形式をとり得る。トランスデューサを駆動すると、トランスデューサが音響波を放出する。トランスデューサの設計により、そのトランスデューサを駆動して発生することができる動作周波数の全範囲が決まり得る。放出される音響波は、トランスデューサの設計、トランスデューサとトランスデューサが付着される面との間の接触角、駆動電力等の要因に依存する。トランスデューサの周波数及び寸法は、トランスデューサから放出される音響波の広がりに影響を与えるように選択され得る。たとえば、選択される周波数が高いほど、放出される音響ビームはより集束され得る。放出される音響波の各タイプの波長は、トランスデューサの電極間の間隔に応じる。
【００１６】
[0031]トランスデューサは、連続モード又はパルス化モードで駆動され得る。パルス発生器を使用して、トランスデューサをパルス化モードで駆動することができる。パルス化モードでは、音響波はトランスデューサからパルスで放出される。周波数発生器は、周波数変調された音響波を発生するために、周波数変調された信号を提供し得る。例では、波の周波数は、周波数掃引により、周波数の範囲を通じて駆動される。
【００１７】
[0032]各波は、節と腹とからなる。節は、振幅が最小である波の領域であり、腹は、振幅が最大である波の領域である。システムで波が持続的に重ね合わされている場合、定常波が発生する。たとえば、伝送された波と、反射された波とは、その周波数成分の消去又は増幅により、結合して定常波を形成し得る。例では、窓の表面に沿って移動する波は、窓の材料と周囲媒質との間の音響インピーダンスの不整合により、窓の縁で反射され得る。反射された波は、反対方向に移動している波に、２つの波の位相が打ち消し合うか、又は、結合して定常波を形成する態様で、干渉する可能性がある。出願人の研究により、ある例では、前面窓の表面に位置する水滴に、前面窓を通って又は沿って移動する音響波の影響が伝わることがわかった。水滴は、前面窓を通じて又は沿って移動する波の節又は腹の位置に依存し得る異なる速度で、前面窓に沿って振動又は移動することが観察され得る。前面窓の周辺に付着されたトランスデューサが駆動されると、前面窓で超音波振動が分散する可能性がある。たとえば、空間的干渉パターンに対応して、振動が最大となるところや、最小となるところが存在する可能性がある。他の水滴に比べて速い速度で移動する水滴は、腹が位置している前面窓の領域、又はトランスデューサが配置されている位置に近い区域で生じる可能性がある。振動する水滴又は低速で移動する水滴は、前面窓における節若しくはその近傍に、又はトランスデューサが配置された位置から離れて、存在し得る。トランスデューサに近接する水滴は、放出された表面音響波（ＳＡＷ）が前面窓のどこかで反射する前に水滴に遭遇する、直接音場に置かれ得る。トランスデューサが配置された位置から遠く離れたところにある水滴は、超音波があらゆる方向から水滴に遭遇し得、又は、水滴に遭遇する前に境界で反射され得る、残響エネルギー場に主として晒され得る。図５の実施形態のように、パルス化されたエネルギーを使用することで、残響場のレベルが低減され得る。
【００１８】
[0033]他の例では、水滴が振動し、小さい水滴が他の／独立した水滴と結合して大きい水滴を形成し得る。その後、この大きい水滴が前面窓の表面を流れ落ちて、降水が取り除かれ得る。
【００１９】
[0034]図２は、図１Ａの車両の前面窓（１０）の例の断面を概略的に示す。この前面窓は、２枚のシート状ガラス（２１、２２）の間に挟まれたラミネート層（２０）からなる。ガラスは、自動車での使用に適している。現在の安全法の措置により、車両の前面窓は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）のラミネート層が２層の焼きなましガラスの間で圧縮された積層構造であることが要求されている。少量の接着剤がガラスの表面に噴射され、熱が適用されて、ラミネート層がガラスの層の間で圧縮され得る。これにより、事故のときなどに、以前に使用されていた単層の強化前面窓ガラスの破壊に関連する問題が軽減される。また積層ガラスは、そのような状況が発生したときに、乗員用エアバッグを車室内に収める役割も果たす。ラミネート層は、厚さが０．３８ミリメートル（ｍｍ）であり得る強化層であり、ラミネート層の両側のシート状ガラスは、それぞれ厚さ３ｍｍであり得る。よって前面窓の全体的な厚さは、約６．４ｍｍになり得る。前面窓の上面に、オプションの被覆層（２３）が存在する場合と、存在しない場合とがある。トランスデューサ（１〜８）は、前面窓の縁の近傍又は前面窓の周辺領域で、前面窓に付着される。付着層（２４）は、トランスデューサを前面窓の表面に取り付け／固定する。トランスデューサは、前面窓に固定され、外観から隠され得る。トランスデューサは、従来型の前面窓のほとんどを囲み、前面窓の周辺に沿って延びる、ゴム又はプラスチックのシール（２５）の下に隠され得る。トランスデューサは、トランスデューサの動作がゴムのシールの存在による影響を受けないように配置される。前面窓は、天候に晒される前面窓の外領域（２７）と、前面窓が嵌め込まれる車両の内部に対応する内領域（２６）とを有する。
【００２０】
[0035]図３Ａは、表面に降水を有する前面窓の表面に付着された、図１Ａ、図１Ｂ、又は図２のトランスデューサを示す概略図である。この例では、水滴（３０）が前面窓の表面に存在する。トランスデューサは、図示されているように前面窓の表面に沿って移動（３９）する、ＳＡＷとも呼ばれる波（３１）を発生するように駆動される。放出されるＳＡＷの周波数は、４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの範囲であり、主要動作周波数が１ＭＨｚであると好ましい。各トランスデューサは、周波数の帯域内の主要動作周波数を有し得る。たとえば、１ＭＨｚの主要動作周波数を有するように設計されたトランスデューサは、その周波数の帯域内の５００ｋＨｚで動作するように駆動されることもある。ただし、１ＭＨｚの主要動作周波数を有し、５００ｋＨｚで駆動されたトランスデューサは、５００ｋＨｚの主要動作周波数を有し、５００ｋＨｚで駆動されたトランスデューサほど効率的に機能しない可能性がある。ＳＡＷは、トランスデューサから放出される。車両の前面窓内のラミネート層は、超音波を大幅に希薄化し、減衰効果を生じさせる。よって、超音波は、ガラス又はラミネート層に深く浸透しないように、表面の領域に制限され得る。伝導される波の波周波数及びモードは、プラスチック又はラミネート層と実質的に相互作用しないように選択され得る。よって、ＳＡＷは、対象物すなわち前面窓の表面に連結され、前面窓内のラミネート層に浸透し得ない。この用途に適した波として、ラム波、レイリー波、又はその他のせん断タイプの波がある。他の波タイプは、希薄化され、エネルギーがラミネート層に分散する可能性が高い。前面窓の表面で移動するＳＡＷに加えて、他の波（３２）が前面窓の本体に放出され得る。放出される他の波は、縦波又はせん断タイプの波を含み得る。一部の実施形態では、自動車用ガラスの最上位層に対する波の発射角は、ガラスを通って移動する所望のタイプの超音波を発生するように選択され得る。
【００２１】
[0036]システムの動作効率を最適化するために、トランスデューサの較正が実行され得る。
【００２２】
[0037]ＳＡＷは、前面窓の表面に連結され、前面窓の縁に到達すると、図３Ａに示すように、部分的に反射（３３）して前面窓の表面に沿って前面窓に戻る。この反射は、前面窓のガラス材料と、前面窓の外領域又は周辺領域（３４）との間の音響インピーダンスの不整合に起因する。４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの範囲の目的の周波数の場合、超音波は、空気を通って大幅に希薄化される。
【００２３】
[0038]出願人の調査により、ＳＡＷが水滴に遭遇したときに、波エネルギーの一部がモード変換（３５）を介して水滴に伝達され、縦波（３７）が水滴を通って移動し得ることがわかった。超音波又はＳＡＷが水滴に適用されると、水滴は微粒化され得る（噴射又は気化とも呼ばれる）。流動（３６）、推進、及び微粒化を含む、観察可能な３つの進捗段階が存在する。
【００２４】
[0039]表面に対する水滴の接触角（３８）は、ＳＡＷが水滴に遭遇する角度に影響する。この角度は、θＲと示されており、前面窓の表面に沿って移動するレイリー波のレイリー角に関連し得る。ＳＡＷは、レイリー波又はラム波であり得る。ＳＡＷがラム波である場合、これらの波は、反対称ラム波又は撓みモードに関連し得る。ＳＡＷが水滴に入ると、モード変換が発生し、縦波が水滴に伝えられる。モード変換と、エネルギーの伝達とにより、ＳＡＷの振幅は減少し、「漏洩」波（４３）とも呼ばれ得る。水滴に伝えられた縦波は、水滴内で流動を発生させ、それによって内部回転混合及び何らかの空洞化が発生する。次の段階は、水滴の「推進」により表され、水滴がトランスデューサ又はＩＤＴ電極に対して直角をなして急速に移動する。
【００２５】
[0040]図３Ｂは、図１Ａ又は図１Ｂの車両の前方の前面窓を示す概略図である。この前方窓は、角度をなして傾斜しており、この実施形態において、角度はα＝３４°である。本発明の一部の実施形態では、前面窓の表面は、湾曲している可能性がある。出願人の調査により、水滴が表面に沿って移動するように推進（４０）される場合、各水滴が前方の前縁（４１）と、後方の後縁（４２）とを有することがわかった。前縁は、後縁と異なる形状を有する。表面に対する水滴の接触角は、前縁と後縁とで異なる。上述したように、水滴の縁での接触角は、水滴が存在又は移動している表面の表面処理に依存する。傾斜した表面で移動している水滴の場合、水滴は、平坦な表面の水滴の接触角と比べたときに、前縁及び後縁で表面に対して異なる接触角（３８）を有する。図示されているように、トランスデューサから放出されたＳＡＷは、角度θＲで水滴に連結される。この例では、ＳＡＷは、後縁で水滴に遭遇している。しかし、他のＳＡＷが、前面窓の周囲の異なる位置からの放出に起因して、又は反射に起因して、前縁で水滴に遭遇する可能性がある。前縁で水滴に遭遇する他のＳＡＷは、θＲとは異なる角度で水滴に連結される。
【００２６】
[0041]図３Ｃの例では、水滴が気化又は微粒化（４４）されているものとして示されている。前面窓に沿って移動するＳＡＷは、水滴にエネルギーを伝達して、水滴を振動若しくは共振（４５）させるか、又は表面に沿って移動させることができる。十分なエネルギーにより、水滴は共振して内部回転混合及び空洞化を発生させ、多数の小さい水滴（４６）となり、それによって微粒化される。よって、前面窓の表面から降水が除去又は取り除かれる。
【００２７】
[0042]水滴内で内圧が変化して、水滴の形状を変化させる。水滴の形状は、図３Ｃに示すように、ＳＡＷが移動する方向に沿って歪む（４８）ことにより変化する。この図では、ＳＡＷが水滴の形状に与える効果を強調するために、水滴は水平な表面で示されている。しかし、他の実施形態では、水滴の形状は、表面の傾斜角によっても影響される。水滴にＳＡＷが適用されると、第１に、水滴が「流動」することが確認され、おそらくは空洞化により、各水滴の内部が回転する。第２に、水滴は推進を受け、振動するか、又は推進されて前面窓の表面に沿って移動することが観察され得る。ＳＡＷのエネルギーを適用することで、水滴が表面張力を克服し、前面窓の表面に沿って移動又は推進されることが可能となり得る。水滴の推進の方向は、ＳＡＷが移動する方向と同じであり得る。トランスデューサの駆動電力は、水滴を前面窓の表面に沿って効果的に推進させるように増加され得る。「推進」過程時に、水滴は相互に衝突し、より大きな水滴を形成し得る。これらの大きな水滴は、質量が増え、表面張力が低下することで、より高速に前面窓に沿って移動し得る。推進の機構は、液体の内側での空洞の形成及び崩壊、又は水滴の内側での液体の循環から生じる「気泡活動」（４７）に起因し得る。第３に、水滴は微粒化され、水滴がはるかに小さい水滴に分割され得る。このようにして、降水がＳＡＷを使用して前面窓から除去され得る。
【００２８】
[0043]出願人の調査により、各水滴は多様な直径を有する異なる形状であるため、異なる共振周波数を有し、周波数の範囲内の所定の周波数で振動し得ることがわかった。水滴の共振周波数に整合する適切な周波数を有するＳＡＷに遭遇すると、水滴は高エネルギー状態で共振する。各水滴の共振周波数に「的中する」ために、トランスデューサは、周波数の範囲を掃引するように駆動され得る。反射した波を含む、前面窓を通って移動する多数のＳＡＷは、重ね合わせを介して組み合わさり、一部の周波数で振幅を局所的に増加させ得る。トランスデューサの駆動周波数は、周波数の範囲を掃引することにより変更され得る。実施形態では、これによりＳＡＷ周波数が水滴の共振周波数に「的中する」ことが可能となる。このようにして、異なるサイズの水滴が気化され得る。水滴のサイズが減少するにつれ、水滴の内圧は増加する。したがって、大きい水滴よりも小さい水滴のほうが気化させやすい場合がある。
【００２９】
[0044]上述したように、水滴のサイズは、約０．４ｍｌで直径約１ｃｍであり得る。水滴の共振を発生させるには、整数個の半波長が水滴の直径内に収まる必要がある。たとえば、１ｃｍの波長を有するＳＡＷと１ｃｍの水滴直径の場合、水滴の共振を発生させるために水滴内に収まり得るＳＡＷの半波長は２個である。
【００３０】
[0045]他の例では、降水は水滴ではなく、もや、雪、又は氷若しくは他の降水の層であり得る。雨等の水滴以外の降水の場合、超音波の適用は、窓からの降水の除去に類似する効果を実現するように変化し得る。たとえば、超音波は、冬季に前面窓の上に形成されたシート状の氷又は霜を壊すために利用され得る。
【００３１】
[0046]説明したように、降水を除去する過程をさらに向上させるために、前面窓の外面を、オプションの被覆で処理することができる。図４は、前面窓の表面のオプションの被覆層（２３）が、その表面の水滴に対して有し得る効果を示す概略図である。このオプションの被覆は、前面窓の外領域の表面に配置される。たとえば、外面のオプションの被覆（２３）は、表面への噴霧又は擦り延ばしにより加えられ得る疎水性被覆（４９）であり得る。疎水性被覆は、層の上のすべての水滴をその表面からはじいて、疎水性被覆に対する水滴の接触面積を最小化する。例示的な実施形態では、前面窓の疎水性被覆層は、前面窓の表面から降水を取り除くのを支援するために好ましい。疎水性被覆に沿ってＳＡＷを放出するトランスデューサの例では、水滴に対するＳＡＷの接触角θＲ１は、大きくなる。代替で、オプションの被覆（２３）は、親水性被覆（５０）であり得る。親水性被覆（５０）が前面窓の表面に適用された場合、水滴の接触面積ははるかに大きくなり、水滴に対するＳＡＷの接触角θＲ２は小さくなる。前面窓の表面から降水を取り除くためには、疎水性被覆層のほうが親水性被覆層よりも好ましい。水滴に対するＳＡＷの接触角は疎水層のほうが親水層よりも大きいため（θＲ１＞θＲ２）、ＳＡＷから水滴へのモード変換がより効率的になり得、水滴は前面窓の表面に沿ってより効果的に推進され得る。疎水性被覆は、水滴と前面窓の表面との間の接触角を変化させることにより、表面張力を低減する。前面窓の表面の上の気流も、前面窓からの降水の除去を支援し得る。水滴と表面との間の接触角は、水滴の粘度及び表面の材料のタイプにも依存する。たとえば、水滴が水であるか若しくは油であるか、又は、表面が自動車用ガラスであるか若しくはオートバイ用ヘルメットのバイザーで使用されるプラスチック若しくはポリカーボネイト材料であるかに依存する。
【００３２】
[0047]図５は、パルス化モードで動作している図１Ａ〜図３Ｂのトランスデューサを示す概略図である。トランスデューサがパルス化モードで駆動され得るのは、波（５１）を、たとえば１／２秒の間隔でパルス化すると、システムでの熱の蓄積が軽減されるため、トランスデューサの温度が過度に上昇するのを止めることができるからである。よって、入力信号の振幅を高めて、降水をより迅速に取り除くことが可能となる。
【００３３】
[0048]効果的でない可能性がある振幅変調よりも効果的に降水を除去するために、周波数変調が利用され得る。伝達効率は、音響インピーダンスの整合によっても最適化され得る。
【００３４】
[0049]システムの電力効率が最適化され得る。なぜなら、エネルギーの約２／３が伝えられるか、又は熱として失われる可能性があるためである。音響損失は、たとえばガラスの不純物又はキズにおける、システム内での分散又は吸収を含み得る。加熱効果を防ぐために、窓のトランスデューサ等の回路及び材料が、インピーダンス整合のために最適化され得る。
【００３５】
[0050]図６は、駆動回路の電力増幅器（１４）の電気インピーダンスを、トランスデューサ（１〜８）のインピーダンスに整合させる、インピーダンス整合回路（６０）を概略的に示す。これにより、電力回路又はシステム全体の効率が向上し、システムからのエネルギーの損失が減る。不整合のインピーダンス線路からは、不要な反射が生じる可能性がある。
【００３６】
[0051]トランスデューサとトランスデューサが付着されている表面との間の音響インピーダンスの差異を最小化することにより、他のインピーダンスが整合され、又は整合が改善され得る。トランスデューサの表面で反射防止被覆を使用して、トランスデューサからの超音波の、トランスデューサが付着された表面への連結を強化することができる。トランスデューサの設計は、表面間の音響インピーダンスの不整合を最小化して波の連結を最大化するように、最適化され得る。
【００３７】
[0052]次に、方形のトランスデューサ設計と円形のトランスデューサ設計の２種類のトランスデューサ設計について説明する。多くの圧電トランスデューサは、円形の形式で販売されている。しかし、円形の設計は、本願においては好ましくない。なぜなら、円形のトランスデューサ設計では、音響エネルギーがすべての径方向に等価に放射されるからである。方形の形式が好ましいのは、音響エネルギーが電極に対して垂直な方向で放射されるからである。よって、降水を取り除くために前面窓に適用する際に、音響エネルギーがより密接に制御され得る。トランスデューサの切削又は型取りにより、トランスデューサの共振周波数が変化し得る。例示的な実施形態では、トランスデューサ及び前面窓の特徴に応じて、ＩＤＴの電極指の間隔が調整され得る。
【００３８】
[0053]図７Ａは、５００ｋＨｚで動作するのに適した、図１Ａ又は図１Ｂのトランスデューサ（１〜８）の１つの考えられる設計の実施形態を示す概略図である。図示されたトランスデューサは、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）である。ＩＤＴは、圧電材料から、又は電極を切削して圧電材料をできるだけ多く切削せずに残すことにより標準の圧電トランスデューサの外電極を変更することにより、製造され得る。ＩＤＴは、手元の用途に応じて、活性化される必要があり得る波の波長に電極指の間隔（７１）を一致させることにより動作するように設計されている。これは、トランスデューサが共振する周波数に対応し得る。これにより、ＳＡＷを超音波周波数で生成できるＩＤＴを製造することができる。ＩＤＴは、前面窓の外ガラス層の物理定数に合わせてシステムの効率を最適化するように、効果的に調整され得る。図示されたトランスデューサの設計は、前面窓又はフロントガラスの表面から３ｍｍ未満の深さまで浸透する波を発生し得る。これにより、波がフロントガラスの深さ３ｍｍのところに配置されたラミネート層に起因する減衰効果の影響を受けることが防止される。
【００３９】
[0054]図７Ａのトランスデューサについて、トランスデューサの寸法が示される。電極の寸法は、トランスデューサの動作周波数を選択するように具体的に選ばれ得る。この例では、トランスデューサの直径（７２）は４０ｍｍであり、第１の電極（７３）及び第２の電極（７４）は、電極間の４ｍｍの間隙（７５）により分離されている。第２の電極（７４）は１１ｍｍの幅で示されており、電極指の間隔（７１）は１５ｍｍとなる。図示された電極は、５００ｋＨｚで動作する。
【００４０】
[0055]図７Ｂは、図７Ａに示す実施形態のトランスデューサ設計から厚さ３ｍｍの自動車用ガラスに対して放出される、異なる波タイプの波長を示す概略図である。電極指の間隔が１５ｍｍである場合、放出されるラム波（７６）（又はレイリー波）の波長は約７．８ｍｍ、縦波（７７）の波長は１０．８ｍｍ、せん断波（７８）の波長は約７．０ｍｍとなる。これら３つの波タイプの波長は、これらの波タイプが通るガラスの３ｍｍの厚さよりも大きくなる。これらの波の自動車用ガラスにおける位相速度又はスピードは、既知の音響方程式（ｃ＝ｆλ。位相速度の場合は、ｃ＝周波数ｆ×波長λ）を使用して計算することができる。この例では、ラム波は毎秒約３９００メートル（ｍ／ｓ）、疑似縦波は約５４００ｍ／ｓ、せん断波は３５００ｍ／ｓでそれぞれ移動する。電極指の間隔は、ラム波の波長のおおよそ２倍である。電極指の間隔は、縦波の波長の約３／２であり、よって縦波は、本発明のこの特定の実施形態では活性化されない。
【００４１】
[0056]図７Ｃは、異なるトランスデューサ設計から放出され得る波タイプの例を示す。レイリー波、縦波、せん断波など、他の波も放出され得る。
【００４２】
[0057]前面窓の自動車用ガラスでの波の速度（及び波長）は、周波数、材料の特性（たとえば、ヤング率、密度、又はポアソン比）、及びガラスの厚さによって変化し得る。これらのパラメータは、特定の公差内で知られ得、又は実験的に測定され得る。たとえば、ガラス内での波の速度をより正確に測定してトランスデューサ設計の効率を改良及び改善する目的で、レーザ振動計を使用して、システムの動作時の前面窓内の振動の空間場を正確に判断することができる。
【００４３】
[0058]図８は、各波タイプ（７６〜７８）の計算された位相速度（８０）を、厚さ３ｍｍの自動車用ガラスを通る波周波数（８１）の関数として示すグラフである。これらの計算は、波が通る材料が、ガラスの厚さ＝３ｍｍ、ガラスのヤング係数＝７０ギガパスカル（ＧＰａ）、ガラスの密度＝１立方メートル当たり２５００キログラム（ｋｇ／ｍ３）、及びガラスのポアソン比＝０．２３の各パラメータを有する薄いプレートであるという仮定に基づく。図示されたラム波は若干高く、反対称ラム波又は撓みモードに関連し得る。自動車用ガラスを通る選択された方向での縦波及びせん断波の位相速度は、図示されたすべての周波数で、比較的一定である（８２）。ラム（又はレイリー）波の位相速度は、周波数が高くなるほど増加（８３）する。見てわかるように、せん断波の速度は、ラム波（又はレイリー波）の５００ｋＨｚでの波速度とほぼ同じである。これは、前面窓の表面から降水を効果的に除去するのに有益であり得る。
【００４４】
[0059]いくつかの正方形トランスデューサ設計も、本発明の特定の実施形態で使用されている。使用される方形トランスデューサは、２ｃｍ×２ｃｍであり、ジルコン酸チタン酸塩（ＰＺＴ）材料等の標準的な圧電材料から製造される。トランスデューサの電極を形成するために、機械的に、又はレーザにより、圧電材料に溝が刻みこまれる。すべての電極は、同じ電気信号を使用して同時に操作される。
【００４５】
[0060]図９Ａ及び図９Ｂは、図１Ａ又は図１Ｂのトランスデューサに使用可能な２つの方形トランスデューサ設計を示している。約１ＭＨｚ等の高い周波数で動作するように設計されたトランスデューサは、小型であり、短い波長のＳＡＷを生成する。これに対し、約５００ｋＨｚ等の低い周波数で動作するように設計されたトランスデューサは、大型であり、より長い波長のＳＡＷを生成する。好ましい動作周波数は、１ＭＨｚであり得、（円形設計のトランスデューサではなく）方形設計のトランスデューサのものであり得る。一部の実施形態では、トランスデューサの厚さは数ミリメートルであり、トランスデューサの面積が大きくなるにつれ、圧電層が厚くなる。電極層は圧電材料の上に位置し、また電極層は圧電層よりもはるかに薄い。一部の実施形態では、電極層は、厚さ１ｍｍをはるかに下回る薄いフィルムである。電極層は、レーザを使用して切削されるか、又は機械的に切削され得る。ただし、レーザを使用して切削するほうが、電極の縁が粗くなり得る機械的な切削よりも、電極指が良好に仕上がる可能性がある。
【００４６】
[0061]図９Ａは、圧電材料（９０）の厚さがｄ＝３ｍｍであり、１ＭＨｚの動作周波数（波長２．７ｍｍ、位相速度２７００ｍ／ｓ）に対応する幅１．３５ｍｍの電極（９１）を有し、面積が２ｃｍ×２ｃｍであるトランスデューサ設計を示す。この例では、電極（９１）が前面窓の表面に付着され、圧電材料の切削されていない側が前面窓から離れる方向を向く。各電極指の幅は、放出される各波の音響波長の半分に対応する。他の類似する例示的トランスデューサ設計は、動作周波数１ＭＨｚ（波長２．１６ｍｍ、位相速度２１６０ｍ／ｓ）及び１．２ＭＨｚ（波長１．８ｍｍ、位相速度２１６０ｍ／ｓ）で、それぞれ幅１．０８ｍｍ及び０．９ｍｍの電極を有し得る。
【００４７】
[0062]図９Ｂは、ＩＤＴ用の代替のトランスデューサ設計を示す。これは、図９Ｂの左側に示すように、円形の圧電材料（９０）（ＰＺＴ材料）から製造され得る、方形のトランスデューサ用の２．８ｃｍ×２．８ｘｍのトランスデューサ設計である。この例の圧電層は、厚さ４ｍｍである。この例では、切削された電極は、前面窓の表面に貼り付けられる。反対側、すなわち圧電層の切削されていない側は、前面窓から離れる方向を向く。接地電極は、前面窓の表面に付着されることなく、前面窓から離れる方向を向き得る。電極（９２）間の間隙（９３）は、高出力レーザを使用して切削され得る。電極は、圧電材料の上に位置する。この例では、電極間の間隙は幅０．４ｍｍであり、電極層にわたる方形波パターン（９５）に類似する。上方から下方に向けて電極層を切削すると、それぞれが５００ｋＨｚ（波長４．３２ｍｍ、位相速度２１６０ｍ／ｓ）の動作周波数用に設計された、トランスデューサの２つの独立した部品が形成される。この例では、電極層に間隙が形成されて２つの独立した電極が作成されるのであれば、圧電層まで切削することなく、薄い電極層を貫通して切削するだけで足り得る。２つの部品の電極は、相互に入り込み得る。各電極は、相互に対向する極性を有する。電極を相互に入り込ませることにより組み合わせると、隣接する電極が、ある電極から次の電極に向かって交互に入れ替わる極性（９６）を作成する。電極は、いずれかの電極が信号の１つの極性で活性化され、他の電極が対向する極性で活性化されるように、隣接又は他の電極に対して対向する極性を与えられ得る。トランスデューサに対して観察され得る水滴の動き（９４）の例が図示されている。
【００４８】
[0063]説明された例示的なトランスデューサ設計は、前面窓又は他のガラス表面の降水の水滴を気化させることができ得る。
【００４９】
[0064]図３Ａはラミネート層を含めて図示されていたが、他の例では、ラミネート層が常に存在するとは限らない。たとえば、オートバイ用ヘルメットのバイザーがそうである。この例では、バイザーはプラスチック又はポリカーボネイト材料から製造され得る。この例でバイザーから降水を除去するために選択される、トランスデューサの動作周波数は、前面窓の降水を除去するための上述した実施形態で使用される周波数と同じではない可能性がある。たとえば、バイザーから降水を除去するための一部の実施形態におけるトランスデューサの周波数は、前面窓から降水を除去するために使用される周波数よりも低い可能性がある。
【００５０】
[0065]図１０は、トランスデューサ（１〜８又は３１〜３３）が降水又は他の破片若しくは材料を除去するためにオートバイ用ヘルメット又は他のヘルメットのバイザー等のバイザー（３０）に取り付けられた、本発明の実施形態を示す。バイザーの例では、トランスデューサは、バイザーの表面に直接固定されて、上述した態様（車両の積層前面窓に関連する実施形態）に類似する態様で動作し得、バイザーの表面から降水を取り除くためにＳＡＷが使用される。トランスデューサは、駆動システム（１１〜１５）により駆動され得る。一部の実施形態では、トランスデューサは、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内の周波数で動作するように駆動される。トランスデューサは、電子配線（３５）と、プラグ及びソケット（３６）とにより、駆動システムに接続される。トランスデューサは、バイザーに直接付着されるか、又は、バイザーの縁に留めるようになされた取り外し可能なクリップ（３４）に付着されて、損傷したバイザーを交換又は置換できるように構成され得る。同様に、トランスデューサは、ライダーの視界を妨げないように、バイザーの周辺領域に配置される。図示されたバイザーは、ラミネート層を含んでおらず、よってＳＡＷを含む任意の適切な波が降水を除去するために使用され得る。波は、バイザーの表面全体に効果的に伝達されるように、バイザーの表面又はバイザーの輪郭に連結され得る。
【００５１】
[0066]トランスデューサ及び駆動システムが使用され得る他の例は、雨滴又は降水の存在を検出し、それによって降水を除去するシステムを起動する、検出システムを含む。例示的な検出システムでは、２つ以上のトランスデューサが利用され得る。第１の送信トランスデューサは、第２の受信トランスデューサに対して、超音波を放出し得る。受信トランスデューサは、送信トランスデューサから受信した超音波のエネルギーを監視することが可能であり得る。調査対象の表面に降水が存在しないときに較正を実行すると、受信トランスデューサで受信される音響エネルギーの基準レベルがわかる。表面に降水が存在する場合、その降水が音響エネルギーを吸収し、受信トランスデューサは、受信した音響エネルギーが較正された基準レベルよりも低下していることを観察し、それによって降水の存在を示す。この時点で、前面窓の表面から降水を除去する超音波システムが電源投入され得、降水の深刻度に合わせて超音波出力が自動的に変更され得る。このように、システムの動作に使用されるトランスデューサを、システムの制御に使用することもできる。
【００５２】
[0067]一部の実施形態は、トランスデューサの電力効率の向上又は前面窓での超音波エネルギーの増加という利点を提供する。システムは、ＩＤＴを慎重に「調整」することにより、より効果的且つ効率的になり得る。たとえば、ＩＤＴのインピーダンスを前面窓若しくはガラスに整合させることができ、又は、入力周波数をパルス化することができる。他の実施形態では、複数の周波数を使用して、たとえば周波数の範囲を掃引するか、又は周波数変調を使用することにより、ガラスでの定常波を克服することができる。他の例示的な実施形態では、システムの効果を低減する可能性がある放出されたせん断波の量を最小化しつつ、水滴の「流動」又は推進を誘発するために、屈曲波又はラム波がより効果的であり得る。
【００５３】
[0068]他の実施形態は、たとえばパルス化された波を使用して、トランスデューサの加熱を最小化するという利点を提供する。これは、より多くの電力をシステムに供給して、前面窓のより広い領域から降水を除去することを可能にする。
【００５４】
[0069]ＩＤＴ及びＳＡＷの使用には、ラミネート層の存在により生じ得る任意の減衰効果を最小化するという利点がある。これにより、フロントカラス内の内部ラミネート層を剥離させることなく、フロントガラスから水滴を取り除くために十分な電力を提供するという問題が最小化され得る。
【００５５】
[0070]例示的実施形態の他の利点は、疎水性被覆が取り除かれたり、又は拭き取られたりすることがないという点であり得る。これは、処理済みの表面から降水を除去するために超音波が使用され、前面窓の表面に沿って動く可視部品が存在しないからである。
【００５６】
[0071]本発明の実施形態は、積層の自動車前面窓及びバイザーだけでなく、建造物の積層窓や、船、ボート等の他の任意の状況で使用される積層窓にも適用され得る。
【００５７】
[0072]本発明の実施形態は、積層されていない窓にも適用され得る。
【００５８】
[0073]以上の説明は、説明される原則の例を明示及び説明するためにのみ提示された。この説明は、開示された任意の形式そのものに対して網羅的であること、又はそのような形式にこれらの原則を限定することを意図されたものではない。上記の教示に鑑み、多数の変更及び変形が可能である。
【００５９】
表明
（明細書の一部を形成）
１．積層前面窓から降水を除去するシステムであって、装置が、
自動車用ガラスの最上位層と最下位層との間に挟まれたラミネート層を備える積層前面窓と、
１つ又は複数のインターデジタルトランスデューサと、
１つ又は複数のトランスデューサのための超音波駆動信号を生成する発生器と
を備え、１つ又は複数のトランスデューサが、前面窓の外面に付着され、発生器により駆動されて表面音響波を発生させ、表面音響波が、実質的に自動車用ガラスの最上位層のみを通って伝搬する、システム。
２．１つ又は複数のトランスデューサが、ラム波又はレイリー波を発生するように構成されている、段落１に記載のシステム。
３．１つ又は複数のトランスデューサのそれぞれが、４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数範囲で動作するように構成されている、段落１に記載のシステム。
４．発生器が、パルス発生器を備え、１つ又は複数のトランスデューサにパルス化された表面音響波を発生させるように構成されている、段落１に記載のシステム。
５．表面音響波のモード変換に基づいて降水を超音波で推進させるように構成されている、段落１に記載のシステム。
６．表面音響波のモード変換に基づいて降水を超音波で気化させるように構成されている、段落１に記載のシステム。
７．表面音響波が自動車用ガラスの最上位層に前面窓の表面から３ｍｍ未満の深さまで浸透するように構成されている、段落１又は２に記載のシステム。
８．発生器が、トランスデューサに周波数変調された表面音響波を発生させるように構成されている、段落１又は２に記載のシステム。
９．発生器のインピーダンスを１つ又は複数のトランスデューサのインピーダンスに整合させるインピーダンス整合回路を備える、段落１に記載のシステム。
１０．１つ又は複数のトランスデューサが、真空下で形成された均一な付着層により前面窓の表面に付着されている、段落１に記載のシステム。
１１．付着層が、自動車用ガラスの音響インピーダンスに近い音響インビーダンスを有する、段落１又は９に記載のシステム。
１２．前面窓の表面が、疎水性被覆により被覆されている、段落１に記載のシステム。
１３．自動車用ガラスの最上位層と最下位層との間に挟まれたラミネート層を備える前面窓から降水を除去する装置であって、
１つ又は複数の均一な付着層により前面窓に付着された１つ又は複数のインターデジタルトランスデューサと、
インピーダンス整合回路と、
１つ又は複数のトランスデューサを活性化して表面音響波を発生するように構成された駆動電子装置であり、トランスデューサが、表面音響波を実質的に自動車用ガラスの最上位面のみを通って伝搬させるように構成された駆動電子装置と
を備え、インピーダンス整合回路が、駆動電子装置の出力インピーダンスを１つ又は複数のトランスデューサの入力インピーダンスに整合させるように構成されている装置。
１４．１つ又は複数のトランスデューサが、エポキシ材料により真空下で前面窓に付着されている、段落１３に記載の装置。
１５．表面音響波が、ラム波又はレイリー波である、段落１３に記載の装置。
１６．１つ又は複数のトランスデューサが、４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数範囲で動作するように構成されている、段落１３に記載の装置。
１７．信号発生器が、１つ又は複数のトランスデューサに周波数変調された表面音響波を発生させるように構成されている、段落１３に記載の装置。
１８．信号発生器が、パルス発生器を備え、１つ又は複数のトランスデューサにパルス化された表面音響波を発生させるように構成されている、段落１３に記載の装置。
１９．信号発生器が、１つ又は複数のトランスデューサに周波数の範囲を掃引させるように構成されている、段落１３に記載の装置。
２０．積層前面窓から降水を除去する装置であって、
圧電材料と２つの独立した電極とを備えるインターデジタルトランスデューサと、
２つの独立した電極を対向する極性で活性化して表面音響波を発生するように構成された発生器と
を備える装置。
２１．トランスデューサが、４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数範囲で動作する、段落２０に記載の装置。
２２．インターデジタルトランスデューサが、電極表面を切削し、圧電材料を切削せずに残すことによる、標準的な圧電トランスデューサの外電極の修正に基づいて製造される、段落２０に記載の装置。
２３．２つの電極の間の指間隔が１５ｍｍであり、２つの電極の間に４ｍｍの電極間隙があり、トランスデューサが５００ｋＨｚで動作する、段落２０又は２２に記載の装置。
２４．表面音響波が、ラム波又はレイリー波である、段落２０に記載の装置。
２５．トランスデューサの入力インピーダンスを発生器の出力インピーダンスに整合させるインピーダンス整合回路を備える、段落２０に記載の装置。
２６．バイザーから降水を除去する装置であって、
バイザーの表面に付着された１つ又は複数のインターデジタルトランスデューサと、
表面音響波を発生するために１つ又は複数のトランスデューサに連結された発生器と
を備える装置。
２７．表面音響波が、ラム波又はレイリー波である、段落２６に記載の装置。
２８．１つ又は複数のトランスデューサが、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲で動作する、段落２６に記載の装置。
２９．バイザーが、オートバイ用ヘルメットのバイザーである、段落２６に記載の装置。
３０．積層窓から降水を除去するシステムであって、
ガラスの最上位層と最下位層との間に挟まれたラミネート層を備える積層窓と、
１つ又は複数のインターデジタルトランスデューサと、
１つ又は複数のトランスデューサのための超音波駆動信号を生成する発生器と
を備え、１つ又は複数のトランスデューサが、窓の表面に付着され、発生器により駆動されて表面音響波を発生し、表面音響波が、実質的にガラスの最上位層のみを通って伝搬する、システム。
３１．窓から降水を除去するシステムであって、
窓及び１つ又は複数のトランスデューサと、
１つ又は複数のトランスデューサのための超音波駆動信号を生成する発生器と、
を備え、１つ又は複数のトランスデューサが、窓の表面に固定され、発生器により駆動されて、実質的に窓の表面領域のみを通って伝搬する表面音響波を発生する、システム。
３２．上記いずれかの段落に記載のシステム又は装置であって、
降水の存在を検出するためにトランスデューサの１つ又は複数により放出された超音波を検知するように構成されたセンサを有する制御システムと、
システム又は装置の動作を制御するためにセンサに反応するコントローラと
を備える、システム又は装置。
【図１Ａ】
2016527138.tif 000003
【図１Ｂ】
2016527138.tif 000004
【図２】
2016527138.tif 000005
【図３Ａ】
2016527138.tif 000006
【図３Ｂ】
2016527138.tif 000007
【図３Ｃ】
2016527138.tif 000008
【図４】
2016527138.tif 000009
【図５】
2016527138.tif 000010
【図６】
2016527138.tif 000011
【図７Ａ】
2016527138.tif 000012
【図７Ｂ】
2016527138.tif 000013
【図７Ｃ】
2016527138.tif 000014
【図８】
2016527138.tif 000015
【図９Ａ】
2016527138.tif 000016
【図９Ｂ】
2016527138.tif 000017
【図１０】
2016527138.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月26日(2016.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓から降水を除去するシステムであって、
窓と、
１つ又は複数のトランスデューサと、
前記１つ又は複数のトランスデューサのための超音波駆動信号を生成する発生器と
を備え、
前記１つ又は複数のトランスデューサが、前記窓の表面に固定され、前記発生器により駆動されて波を発生させ、前記波が、実質的に前記窓の表面領域のみを通って伝搬する、システム。
【請求項２】
前記窓が、ガラスの最上位層と最下位層との間に挟まれたラミネート層を備える積層窓であり、前記波が、実質的にガラスの前記最上位層のみを通って伝搬する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記波が、実質的にガラスの前記最上位層の表面領域のみを通って伝搬する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記波がガラスの前記最上位層に前記窓の前記表面から３ｍｍ未満の深さまで侵入するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記１つ又は複数のトランスデューサのそれぞれが、４００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数範囲で動作するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記発生器が、パルス発生器を備え、前記１つ又は複数のトランスデューサにパルス化された波を発生させるように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記発生器が、前記１つ又は複数のトランスデューサに周波数の範囲を掃引させるように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記発生器が、前記トランスデューサに周波数変調された波を発生させるように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記波のモード変換に基づいて降水を超音波で推進させるように構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記波のモード変換に基づいて降水を超音波で気化させるように構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記発生器のインピーダンスを前記１つ又は複数のトランスデューサのインピーダンスに整合させるインピーダンス整合回路を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記窓の前記表面が、疎水性被覆により被覆されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記発生器の出力インピーダンスを前記１つ又は複数のトランスデューサの入力インピーダンスに整合させるように構成されたインピーダンス整合回路を備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
降水の存在を検出するために前記トランスデューサの１つ又は複数により放出された超音波を検知するように構成されたセンサを有する制御システムと、
前記システムの動作を制御するために前記センサに反応するコントローラと
を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2016527138.tif 000019
2016527138.tif 000020
2016527138.tif 000021