CN111842345B - 振动装置以及光学检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供振动装置以及光学检测装置。该振动装置能够抑制对振动器施加的应力的影响，使会附着水滴等的罩高效地振动。本发明的振动装置(1)包括：振动器(2)，其具有筒状体(7)、透光体罩(3)和压电元件(4)，所述筒状体(7)具有开口部(7a)，所述透光体罩(3)以覆盖筒状体(7)的开口部(7a)的方式与筒状体(7)直接或间接地连结，所述压电元件(4)使透光体罩(3)振动，所述振动器(2)具有开口端部(2A)；弹性构件(8)，其保持振动器(2)的开口端部(2A)；以及壳体构件(9)，其与弹性构件(8)连接。

Description

振动装置以及光学检测装置
技术领域
本发明涉及一种能够通过机械振动去除水滴等的振动装置以及光学检测装置。
背景技术
以往，针对用作监视装置的摄像机等成像设备，希望其视场始终清晰。特别是，针对车载用途等在室外使用的摄像机，提出了各种各样的用于去除雨滴等水滴的机构。在下述的专利文献1中公开了一种在配置于摄像元件的前方的防滴罩粘贴有压电元件的液滴排除装置。通过使防滴罩振动而将摄像元件的视场内的水滴去除。防滴罩被支承框保持。在由防滴罩以及支承框构成的内部空间内配置有摄像元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-170303号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中记载的液滴排除装置的情况下，压电元件直接粘贴于防滴罩。因此，防滴罩的连摄像元件的视场外的部分都会振动，存在使振动效率大幅地劣化的隐患。此外，防滴罩的上述视场外的部分被保持于支承框。因此，在温度变化了时或受到了外力时，存在这样的隐患：应力施加于振动器的防滴罩、压电元件，振动被阻碍。由此，难以获得期望的性能。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制对振动器施加的应力的影响，使会附着水滴等的罩高效地振动的振动装置以及光学检测装置。
用于解决问题的方案
在本发明的振动装置的一广泛的技术方案中，振动装置包括：振动器，其具有筒状体、透光体罩和压电元件，所述筒状体具有开口部，所述透光体罩以覆盖所述筒状体的所述开口部的方式与所述筒状体直接或间接地连结，所述压电元件使所述透光体罩振动，所述振动器具有开口端部；弹性构件，其保持所述振动器的所述开口端部；以及壳体构件，其与所述弹性构件连接。
在本发明的振动装置的另一广泛的技术方案中，振动装置包括：振动器，其具有筒状体、透光体罩和压电元件，所述筒状体具有开口部，所述透光体罩以覆盖所述筒状体的所述开口部的方式与所述筒状体直接或间接地连结，所述压电元件使所述透光体罩振动，所述振动器具有开口端部；以及壳体构件，其设有对所述振动器的所述开口端部进行保持的突起部。
本发明的光学检测装置包括：依照本发明构成的振动装置；以及光学检测元件，其配置为检测区域包含于所述透光体罩。
发明的效果
采用本发明，能够提供能抑制对振动器施加的应力的影响从而使会附着水滴等的罩高效地振动的振动装置以及光学检测装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的振动装置的示意性主剖视图。
图2是本发明的第1实施方式的振动装置的分解立体图。
图3是表示在第1比较例中的、以140℃为基准的-55℃下的热应力分布的图。
图4是表示在本发明的第1实施方式中的、以140℃为基准的-55℃下的热应力分布的图。
图5是本发明的第1实施方式的变形例的振动装置的示意性主剖视图。
图6是本发明的第2实施方式的振动装置的示意性主剖视图。
图7是本发明的第2实施方式的振动装置的分解立体图。
图8是表示在本发明的第2实施方式中的、以140℃为基准的-55℃下的热应力分布的图。
图9是本发明的第3实施方式的振动装置的示意性主剖视图。
图10是本发明的第3实施方式的振动装置的将壳体构件的侧壁部省略后的分解立体图。
图11是图9的放大图。
图12是表示本发明的第3实施方式以及第2比较例的振动装置的将常温设为基准时的位移量的变化率的图。
图13是表示本发明的第3实施方式的第1变形例的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
图14是表示本发明的第3实施方式的第2变形例的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
图15是表示本发明的第3实施方式的第3变形例的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
图16是表示本发明的第3实施方式的第4变形例的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
图17是本发明的第4实施方式的振动装置的示意性主剖视图。
图18是图17的放大图。
图19是表示本发明的第5实施方式的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
图20是表示本发明的第5实施方式的变形例的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
图21是本发明的第6实施方式的振动装置的弹性构件的俯视图。
图22是本发明的第7实施方式的振动装置的示意性主剖视图。
图23是图22的放大图。
图24是表示本发明的第7实施方式的变形例的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
图25是本发明的第8实施方式的振动装置的放大示意性主剖视图。
图26是表示本发明的第8实施方式的第1变形例的振动装置的第2支承体附近的示意性主剖视图。
图27是表示本发明的第8实施方式的第2变形例的振动装置的第2支承体附近的示意性主剖视图。
图28是表示本发明的第8实施方式的第3变形例的振动装置的第1支承体、第2支承体以及透光体罩的分解立体图。
图29是表示本发明的第8实施方式的第4变形例的振动装置的第1支承体、第2支承体以及透光体罩的分解立体图。
图30是表示本发明的第8实施方式的第5变形例的振动装置的第1支承体、第2支承体以及透光体罩的分解立体图。
图31是表示本发明的第8实施方式的第6变形例的振动装置的第1支承体、第2支承体以及透光体罩的分解立体图。
图32是表示本发明的第9实施方式的振动装置的弹性构件以及壳体构件的示意性剖视图。
图33是表示本发明的第9实施方式的振动装置的分解立体图。
图34是本发明的第10实施方式的成像设备的示意性主剖视图。
附图标记说明
1、振动装置；2、振动器；2A、开口端部；3、透光体罩；3a、凸缘部；3b、第1面；3c、底面；4、压电元件；5、压电体；6a、6b、第1电极、第2电极；7、筒状体；7a、开口部；7b、第1开口端面；7c、第2开口端面；7d、外侧面；7e、内侧面；8、弹性构件；9、壳体构件；9c、底板部；9d、侧壁部；12、振动器；12A、开口端部；13、透光体罩；21、振动装置；28、突起部；29、壳体构件；31、振动装置；36、36B、第1连接部；37、37A、37C、第2连接部；38、38A～38D、弹性构件；39、壳体构件；39a、开口部；39e、侧面；47、筒状体；47c、第2开口端面；47f、第1槽部；49、壳体构件；49c、底板部；49f、第2槽部；56、第1连接部；57、第2连接部；57a、通孔；58、弹性构件；59、壳体构件；59e、侧面；59g、保持部；59h、第1面；59i、第2面；65a、65b、第1相对部、第2相对部；67、67A、第2连接部；68、68A、弹性构件；69、壳体构件；69g、保持部；69j、台阶部；78、弹性构件；78a、弹簧部；78b、框状部；83、第1支承体；83a、第3连接部；83b、第1连结部；83c、第1底部；84、第2支承体；84a、第4连接部；84b、第2连结部；84c、第2底部；85A、85B、固定构件；86C～86F、第2支承体；86a、第4连接部；86b、第2连结部；86c、第2底部；87A、87B、外壁部；89、螺钉；98、弹性构件；99、壳体构件；100、成像设备；103、摄像元件；104、电路基板。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的具体的实施方式，从而明确本发明。
另外，事先指出本说明书中记载的各实施方式为例示，能在不同的实施方式间进行结构的局部性的置换或组合。
图1是第1实施方式的振动装置的示意性主剖视图。图2是第1实施方式的振动装置的分解立体图。
图1以及图2所示的振动装置1是通过振动使水滴、异物移动或者使水滴等雾化从而自摄像元件的视场内去除水滴、异物的振动装置。振动装置1具有振动器2。振动器2具有透光体罩3、压电元件4、筒状体7和壳体构件9。这里，在将筒状体7延伸的方向设为轴线方向Z时，振动装置1的振动器2具有在轴线方向Z上位于比透光体罩3靠筒状体7侧的位置的开口端部2A。振动装置1具有设在振动器2的开口端部2A与壳体构件9之间的弹性构件8。
利用透光体罩3、压电元件4、筒状体7、弹性构件8以及壳体构件9构成内部空间。在该内部空间内配置摄像元件等光学检测元件。另外，在本说明书中，内部空间不限定于密闭的空间，局部向外部开放的空间也能作为内部空间。
以下，说明振动装置1的详细结构。
透光体罩3具有穹顶状的形状。透光体罩3的俯视下的形状为圆形。透光体罩3具有底面3c。底面3c位于振动器2的筒状体7侧。透光体罩3具有设于底面3c附近的凸缘部3a。凸缘部3a具有互相相对的第1面3b以及第2面。在本实施方式中，凸缘部3a的第2面包含于底面3c。另外，透光体罩3的形状不限定于上述形状，例如也可以是平板状。透光体罩3的俯视下的形状例如也可以为多边形。透光体罩3也可以不具有凸缘部3a。在本说明书中，俯视是指自轴线方向Z上方观察的方向。轴线方向Z上方相当于图1中的上方。
作为透光体罩3的材料，例如能够使用透光性的塑料、石英、硼硅酸等的玻璃或透光性的陶瓷等。本说明书中的透光性是指至少使上述摄像元件等光学检测元件检测的波长的能量射线、光透过的透光性。
如图1所示，在透光体罩3的底面3c粘贴有压电元件4。压电元件4具有圆环状的压电体5。作为压电体5的材料，例如能够使用PZT、(K、Na)NbO3等适当的压电陶瓷或LiTaO3、LiNbO3等适当的压电单晶体等。压电体5的形状不限定于上述形状。
压电元件4具有设于压电体5的一主面上的第1电极6a以及设于另一主面上的第2电极6b。第1电极6a以及第2电极6b为圆环状，以相互相对的方式设置。第1电极6a以及第2电极6b由适当的金属形成。第1电极6a以及第2电极6b可以是例如Ni电极，或者也可以是由利用溅射法等形成的、Ag、Au等的金属薄膜形成的电极。
另外，在本实施方式中设有一个圆环状的压电元件4，但不限定于此。例如也可以沿透光体罩3的外周缘设有多个矩形板状的压电元件。
压电元件4在第1电极6a侧粘贴于透光体罩3。另一方面，在压电元件4的第2电极6b侧粘贴有上述筒状体7。筒状体7具有开口部7a。在本实施方式中，透光体罩3以覆盖筒状体7的开口部7a的方式隔着压电元件4间接地与筒状体7连结。另外，筒状体7为圆筒状。当然，筒状体7的形状不限定于圆筒状，例如也可以为方筒状等。
筒状体7具有互相相对的第1开口端面7b以及第2开口端面7c。第1开口端面7b以及第2开口端面7c中的第1开口端面7b位于透光体罩3侧。在第1开口端面7b粘贴有上述压电元件4。
筒状体7延伸的方向、即连结第1开口端面7b以及第2开口端面7c的方向为上述轴线方向Z。将与轴线方向Z正交的方向设为径向X。另外，在本说明书中，有时将方向X记载为与轴线方向Z正交的方向X。筒状体7具有位于径向X外侧的外侧面7d和位于径向X内侧的内侧面7e。
这里，振动器2具有未被透光体罩3密封的开口端面和与开口端面连接的外侧面及内侧面。在本实施方式中，振动器2的开口端面是筒状体7的第2开口端面7c。筒状体7的外侧面7d构成振动器2的外侧面的一部分。筒状体7的内侧面7e构成振动器2的内侧面的一部分。在振动装置1中，振动器2的上述开口端部2A包含筒状体7的第2开口端面7c，并且包含外侧面7d以及内侧面7e的位于第2开口端面7c附近的部分。
筒状体7由适当的金属形成。另外，筒状体7的材料不限定于上述材料，也可以是适当的陶瓷等。在如本实施方式那样筒状体7由金属形成的情况下，也可以将筒状体7用作压电元件4的第2电极。在该情况下，也可以不设置图1所示的压电元件4的第2电极6b。
如图1以及图2所示，振动装置1具有壳体构件9。壳体构件9具有底板部9c以及设于底板部9c上的侧壁部9d。壳体构件9具有在俯视下为大致圆形的形状。另外，壳体构件9的形状不限定于上述形状，也可以具有在俯视下为例如大致矩形等的形状。在本实施方式中，壳体构件9由适当的树脂形成。
在壳体构件9的底板部9c上设有上述弹性构件8。振动装置1的弹性构件8为圆环状，并且是具有片状的形状的弹性片。当然，弹性片的形状不限定于圆环状。弹性片由例如橡胶等形成。
弹性构件8设在振动器2的开口端部2A与壳体构件9的底板部9c之间。更具体而言，弹性构件8设在筒状体7的第2开口端面7c与壳体构件9的底板部9c之间。这样，弹性构件8保持振动器2。在俯视下，整个弹性构件8与筒状体7重叠。当然，弹性构件8的配置不限定于上述配置。弹性构件8不限定于弹性片。弹性构件8的弹性模量优选比筒状体7的弹性模量大。
本实施方式的特征在于，振动器2由弹性构件8保持。由此，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。以下通过比较本实施方式和第1比较例来对此说明。
准备了在不具有弹性构件的这一点上不同于第1实施方式的第1比较例的振动装置和具有第1实施方式的结构的振动装置。另外，该比较例的振动装置的壳体构件使用了在中央部具有开口部的壳体构件。
图3是表示在第1比较例中的、以140℃为基准的-55℃下的热应力分布的图。图4是表示在第1实施方式中的、以140℃为基准的-55℃下的热应力分布的图。另外，图3以及图4示出相当于图1所示的截面的一半的部分。图3以及图4以外的应力分布图有时也示出相当于振动装置的沿着轴线方向的截面的一半的部分。在图3以及图4中，+值表示拉伸应力，-值表示压缩应力。
如图3所示，得知在第1比较例中，壳体构件9在冷却了时收缩，而自壳体构件9对振动器2的筒状体7施加有较大的压缩应力。这样，当较大的应力施加于振动器2时，振动器2的振动受到阻碍。因此，会附着水滴等的透光体罩3的振动的效率也变低。
相对于此，如图4所示，得知在第1实施方式中，虽然壳体构件9收缩，但由于弹性构件8，而使自壳体构件9对振动器2施加的应力得到缓和。由此，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
而且，通过设置弹性构件8，还能减少振动自振动器2向外部的泄漏。这样，即使利用使振动器2的各部分的尺寸严格地最佳化以外的结构，也能减少振动的泄漏。由此，能够扩大振动器2的各部分的尺寸的管理幅度，提高设计的自由度。
图5是第1实施方式的变形例的振动装置的示意性主剖视图。
本变形例的透光体罩13不具有凸缘部。透光体罩13与筒状体7的第1开口端面7b直接连结。压电元件4设于筒状体7的第2开口端面7c上。压电元件4位于振动器12的开口端部12A。弹性构件8设在压电元件4与壳体构件9的底板部9c之间。在俯视下，弹性构件8具有位于振动器12的外侧的部分。在本变形例的情况下，也与第1实施方式同样，能够抑制对振动器12施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩13高效地振动。
图6是第2实施方式的振动装置的示意性主剖视图。图7是第2实施方式的振动装置的分解立体图。
如图6以及图7所示，本实施方式的振动装置21与第1实施方式的不同之处在于，不具有弹性构件，在壳体构件29设有突起部28，突起部28保持振动器2。在除上述以外的方面，本实施方式的振动装置21具有与第1实施方式的振动装置1同样的结构。
突起部28设于壳体构件29的底板部9c上。在本实施方式中，设有一个圆环状的突起部28。另外，也可以沿周向设置多个突起部。在本说明书中，周向是将沿上述轴线方向Z延伸的轴线作为中心的周向。另外，在将沿着与轴线方向Z正交的方向X的厚度设为壁厚时，突起部28的壁厚最好为振动器2的开口端部2A的壁厚的1/2以下。由此，能使振动器2更高效地振动。
如图6所示，突起部28的沿着轴线方向Z的截面具有矩形的形状。另外，突起部28例如也可以具有振动器2侧为凸状的梯形、三角形或大致半圆形等的截面形状。
突起部28与底板部9c设为一体，由例如树脂等形成。另外，突起部28也可以与底板部9c相互独立地设置。在该情况下，突起部28也可以使用不同于壳体构件29的材料，例如突起部28也可以由金属等形成。
在本实施方式中，振动器2由突起部28保持。由此，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
图8是表示在第2实施方式中的、以140℃为基准的-55℃下的热应力分布的图。另外，求出了热应力分布的振动装置的壳体构件使用在中央部具有开口部的壳体构件。
如图8所示，得知在第2实施方式中，虽然壳体构件29收缩，但由于突起部28，而使自壳体构件29对振动器2施加的应力得到缓和。由此，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
图9是第3实施方式的振动装置的示意性主剖视图。图10是第3实施方式的振动装置的将壳体构件的侧壁部省略后的分解立体图。图11是图9的放大图。
如图9所示，本实施方式与第1实施方式的不同之处在于，弹性构件38是片簧的这一点以及壳体构件39的形状。除上述的方面以外，本实施方式的振动装置31具有与第1实施方式的振动装置1同样的结构。
更具体而言，如图10所示，壳体构件39具有在俯视下为大致矩形的形状。在壳体构件39的底板部39c设有开口部39a。底板部39c在开口部39a具有连接底板部39c的两主面的侧面39e。
在本实施方式中，沿周向设置的多个弹性构件38保持振动器2。当然，也可以配置一个由俯视下为圆环状的片簧形成的弹性构件。
如图11所示，弹性构件38具有与振动器2的开口端部2A连接的第1连接部36和与壳体构件39连接的第2连接部37。在本实施方式中，第1连接部36的沿着轴线方向Z的截面具有大致L字形的形状。第1连接部36与振动器2的筒状体7的第2开口端面7c以及外侧面7d连接。通过使弹性构件38的第1连接部36与筒状体7嵌合，从而使第1连接部36与筒状体7连接。另外，第1连接部36与筒状体7的连接方法不限定于上述方法，也可以利用例如导电粘接剂、软钎料、熔接等进行连接。
第2连接部37与壳体构件39的底板部9c平行地延伸。更具体而言，第2连接部37自与轴线方向Z正交的方向X上的外侧向内侧延伸。第2连接部37与底板部9c连接。第2连接部37与壳体构件39的连接方法没有特别限定，也可以利用例如粘接剂、螺钉固定等进行连接。在将第2连接部37螺钉固定的情况下，第2连接部37也可以具有螺钉固定用的通孔。
在本实施方式中，也与第1实施方式同样，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。以下通过比较本实施方式和第2比较例来对此说明。
准备了在不具有弹性构件的这一点上不同于第3实施方式的第2比较例的振动装置和具有第3实施方式的结构的振动装置。针对上述各振动装置，使温度变化而分别求出了位移量。以作为常温的20℃为基准，算出了位移量的变化率。
图12是表示第3实施方式以及第2比较例的振动装置的以常温为基准时的位移量的变化率的图。在图12中，实线表示第3实施方式的结果，虚线表示第2比较例的结果。
如图12所示，在第2比较例中，在温度低于作为常温的20℃的情况下，位移量的变化率也成为-30％～-40％左右，可知位移量减小。这是因为自壳体构件对振动器施加应力而振动被阻碍。
相对于此，在第3实施方式中，位移量的变化率的绝对值不管温度怎样都小于10％，可知振动是稳定的。这样，在第3实施方式中，能够抑制由于温度而对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
而且，在如第3实施方式那样弹性构件38为片簧的情况下，能够容易地调整弹性常数，从而能够容易地调整弹簧性能。由此，与发生了温度变化时、受到了外力时的应力相对应的设计容易进行，能够提高设计的自由度。
优选如第3实施方式那样，利用多个弹性构件38保持振动器2的局部。由此，能够更进一步地减小对振动器2施加的应力，使振动更难被阻碍。
在第3实施方式中，4个弹性构件38沿周向每隔90°地设置，配置为4次旋转对称。通过像这样以具有旋转对称性的方式配置多个弹性构件38，从而在保持振动器2时不易发生偏颇，能够较佳地保持振动器2。另外，除物理上的保持稳定性以外，还能获得振动装置31的振动模式的稳定性。另外，弹性构件38的个数不限定于上述个数，例如也可以使3个弹性构件38沿周向每隔120°地设置，配置为3次旋转对称。当然，也可以是，多个弹性构件38不配置为必须具有旋转对称性。
以下表示第3实施方式的第1变形例～第4变形例。在第1变形例～第4变形例中，也与第3实施方式同样，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
在图13所示的第1变形例中，弹性构件38A的第2连接部37A自与轴线方向Z正交的方向X上的内侧向外侧延伸。
在图14所示的第2变形例中，在振动器的筒状体47的第2开口端面47c设有第1槽部47f。第1槽部47f呈圆环状设置。另一方面，弹性构件38B的第1连接部36B的沿着轴线方向Z的截面具有大致U字形的形状。筒状体47的第1槽部47f与弹性构件38B的第1连接部36B嵌合，第1连接部36B连接于第1槽部47f内。另外，也可以是，在筒状体的第2开口端面47c沿周向设有多个第1槽部。也可以是，各弹性构件38B的第1连接部36B连接于各第1槽部内。
图15所示的第3变形例的振动装置除弹性构件38C的第2连接部37C以外，与第2变形例的振动装置同样地构成。弹性构件38C的第2连接部37C从壳体构件39的底板部39c的靠振动器侧的主面到达侧面39e。第2连接部37C与上述主面以及侧面39e连接。
在图16所示的第4变形例中，弹性构件38D的第1连接部36D与振动器的筒状体7的第2开口端面7c连接。弹性构件38D的第2连接部37D具有与壳体构件49的底板部49c的靠振动器侧的主面平行且自与轴线方向Z正交的方向X上的内侧向外侧延伸的部分。第2连接部37D的上述沿方向X延伸的部分与底板部49c的靠振动器侧的主面连接。
第2连接部37D具有沿着轴线方向Z的截面呈大致U字形的形状的部分。大致U字形的截面形状的部分与上述沿方向X延伸的部分的在方向X上的外侧的端部连接。另一方面，在壳体构件49的底板部49c的振动器侧的主面设有第2槽部49f。第2槽部49f呈圆环状设置。壳体构件49的第2槽部49f与弹性构件38D的第2连接部37D嵌合，第2连接部37D连接于第2槽部49f内。
在本变形例中，第2槽部49f以与侧壁部9d相接的方式设置。壳体构件49在第2槽部49f与侧壁部9d之间不具有台阶部。弹性构件38D的上述U字形的截面形状的部分从第2槽部49f内到达侧壁部9d，也与侧壁部9d连接。另外，第2槽部49f的位置不限定于上述位置。或者，也可以是，在壳体构件49的底板部49c沿周向设有多个第2槽部。也可以是，各弹性构件38D的第2连接部37D连接于各第2槽部内。
图17是第4实施方式的振动装置的示意性主剖视图。图18是图17的放大图。
如图17所示，本实施方式与第3实施方式的不同之处在于，壳体构件59的结构以及作为弹性构件58的片簧的结构。除上述的方面以外，本实施方式的振动装置具有与第3实施方式的振动装置31同样的结构。
更具体而言，如图18所示，壳体构件59具有保持部59g，该保持部59g自侧壁部9d向方向X上的内侧延伸，与弹性构件58连接，经由弹性构件58保持振动器2。保持部59g包含位于振动器2侧的第1面59h、与第1面59h相对的第2面59i和连接第1面59h以及第2面59i的侧面59e。另外，如图17所示，在本实施方式中，壳体构件59的底板部9c不具有开口部。
回到图18，弹性构件58的第1连接部56与振动器2的筒状体7的内侧面7e以及第2开口端面7c连接。第2连接部57与壳体构件59的保持部59g的侧面59e以及第2面59i连接。
在本实施方式中，也与第3实施方式同样，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
图19是表示第5实施方式的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
本实施方式与第4实施方式的不同之处在于，壳体构件69的保持部69g的侧面59e具有台阶部69j的这一点以及弹性构件68的结构。除上述的方面以外，本实施方式的振动装置具有与第4实施方式同样的结构。
更具体而言，弹性构件68的第1连接部36与振动器2的外侧面7d以及第2开口端面7c连接。第2连接部67与壳体构件69的保持部69g的侧面59e连接，第2连接部67的端部与台阶部69j抵接。由此，能够利用保持部69g更可靠地保持弹性构件68以及振动器2。
而且，第2连接部67的端部与台阶部69j抵接，从而第1相对部65a不与第1面59h接触。由此，能够增大弹性构件68的弹性常数。因而，能够在不会导致大型化的前提下更进一步地抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3更高效地振动。
图20是表示第5实施方式的变形例的振动装置的弹性构件附近的示意性主剖视图。
本变形例的壳体构件59与第4实施方式同样地构成。弹性构件68A具有与第5实施方式同样的第1连接部36以及第1相对部65a。另一方面，弹性构件68A具有第2相对部65b，该第2相对部65b是与壳体构件59的保持部59g的侧面59e隔着间隙相对的部分。弹性构件68A的第2连接部67A与保持部59g的第2面59i连接。由于具有第1相对部65a以及第2相对部65b，因此能够在不会导致大型化的前提下有效地增大弹性构件68A的弹性常数。因而，能够在不会导致大型化的前提下更有效地抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3更高效地振动。
图21是第6实施方式的振动装置的弹性构件的俯视图。
本实施方式的弹性构件78的结构与第3实施方式的不同。除上述的方面以外，本实施方式的振动装置具有与第3实施方式的振动装置31同样的结构。
更具体而言，弹性构件78具有沿周向配置的多个弹簧部78a和连接多个弹簧部78a的框状部78b。各弹簧部78a包含与振动器2连接的第1连接部36。
弹性构件78具有第2连接部57，该第2连接部57为多个，沿周向配置，相互由框状部78b连接，并且与壳体构件39连接。第2连接部57具有通孔57a，在通孔57a处，利用螺钉、突起等连接以及固定于壳体构件39。当然，在第2连接部57利用粘接剂等连接于壳体构件39的情况下，第2连接部57也可以不具有通孔57a。框状部78b为圆环状。另外，框状部78b的形状不限定于上述形状。
在本实施方式中，4个弹簧部78a沿周向以成为4次旋转对称的方式配置。同样，4个第2连接部57沿周向以成为4次旋转对称的方式配置。多个第2连接部57和多个弹簧部78a以在俯视下不重叠的方式配置。更具体而言，在周向上，弹簧部78a和第2连接部57每隔45°交替地配置。由此，弹性构件78整体成为4次旋转对称。通过像这样以具有旋转对称性的方式配置多个弹簧部78a以及第2连接部57，从而在保持振动器2时不易发生偏颇，能够较佳地保持振动器2。
另外，多个弹簧部78a以及第2连接部57的个数不限定于上述个数。例如也可以是，3个弹簧部78a以及3个第2连接部57分别以成为3次旋转对称的方式配置。多个弹簧部78a以及多个第2连接部57的位置关系不限定于上述关系，也可以不配置为必须使弹性构件78整体具有旋转对称性。也可以是，多个弹簧部78a以及多个第2连接部57均不配置为必须具有旋转对称性。
在本实施方式中，在俯视下，多个弹簧部78a和多个第2连接部57不重叠。另外，也可以是，在俯视下，多个弹簧部78a与多个第2连接部57重叠。
图22是第7实施方式的振动装置的示意性主剖视图。图23是图22的放大图。
如图22所示，本实施方式与第3实施方式的不同之处在于，设有沿轴线方向Z延伸并且支承振动器2的第1支承体83。本实施方式与第3实施方式的不同之处还在于，具有与第3实施方式的第4变形例同样的弹性构件38D以及壳体构件49的这一点。除上述的方面以外，本实施方式的振动装置具有与第3实施方式的振动装置同样的结构。
如图23所示，第1支承体83具有连接在压电元件4与透光体罩3之间的第3连接部83a和固定于壳体构件49的第1底部83c。第1支承体83具有沿轴线方向Z延伸并连结第3连接部83a以及第1底部83c的第1连结部83b。第3连接部83a为圆环状。第1连结部83b以及第1底部83c具有沿轴线方向Z延伸的圆筒状的形状。另外，第1支承体83的各个部分的形状不限定于上述形状。第1连结部83b例如也可以具有圆环状以外的框状的形状。第1连结部83b以及第1底部83c例如也可以具有方筒状等形状。
第1支承体83的沿着轴线方向Z的截面具有大致L字形的形状。更具体而言，在将沿着与轴线方向Z正交的方向X的厚度设为壁厚时，第1支承体83的第1底部83c的壁厚比第1连结部83b的壁厚厚。由此，与第1底部83c相比，第1连结部83b易于变形，弹簧性较高。另外，第1支承体83的第1底部83c的壁厚自第1连结部83b侧朝向径向X外侧变厚。
第1支承体83的第1底部83c与壳体构件39直接连接。上述连接方法没有特别限定，例如也可以利用粘接剂、螺钉固定等进行连接。
在本实施方式中，第1支承体83由适当的金属形成。在第1支承体83由金属形成的情况下，可以将第1支承体83用作压电元件4的第1电极。在该情况下，也可以不设置图22所示的压电元件4的第1电极6a。在本实施方式中，能够容易地进行压电元件4与外部的电连接的引绕。由此，能够提高生产率。在筒状体7也由金属形成的情况下，能够更容易地进行压电元件4与外部的电连接的引绕，能够更进一步地提高生产率。
另外，第1支承体83的材料不限定于上述材料，也可以是适当的陶瓷等。第1支承体83可以形成为一体，或者也可以是，各个部分形成为相互独立。在该情况下，可以使用熔接等方法将第1支承体的各个部分接合起来。例如也可以是第1底部83c的材料的刚度比第1连结部83b的材料的刚度高的结构。
如上述那样，第1支承体83的第3连接部83a连接在压电元件4与透光体罩3之间。另外也可以是，压电元件4位于振动器2的开口端部2A，并且第3连接部83a连接在筒状体7与透光体罩3之间。
在第1支承体83处，能够利用第1连结部83b的弹簧性吸收振动。另外，利用第1连结部83b吸收振动是指自振动器2侧经由第3连接部83a传播来的振动转换为第1连结部83b的振动。由此，能使振动难以泄漏至第1底部83c。由此，能够抑制振动向壳体构件39侧的泄漏以及衰减，并且能够更可靠地支承振动器2。
振动器2除由弹性构件38D保持之外，还由第1支承体83支承。由此，能够更进一步地抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3更高效地振动。此外，能够提高对振动冲击的耐久性，提高可靠性。
在本实施方式中，也在利用振动器2、弹性构件38D以及壳体构件49构成的内部空间内配置摄像元件等光学检测元件。而且，振动器2的压电元件4以及弹性构件38D由第1支承体83、振动器2的透光体罩3以及壳体构件49覆盖。
由此，能够提高防水性能。
第1支承体83的第1底部83c和壳体构件49利用粘接剂、螺钉固定等直接连接，但不限定于此，第1底部83c和壳体构件49也可以间接地连接。在图24所示的第7实施方式的变形例中，在壳体构件49的侧壁部9d上以与壳体构件49一同把持第1底部83c的方式设有固定构件85A。固定构件85A的沿着轴线方向Z的截面具有大致L字形的形状。固定构件85A例如能够通过螺钉固定等固定于侧壁部9d上。这样，第1支承体83的第1底部83c也可以使用固定构件85A等间接地连接于壳体构件49。
图25是第8实施方式的振动装置的放大示意性主剖视图。
本实施方式与第7实施方式的不同之处在于，设有沿轴线方向Z延伸并且支承振动器2的第2支承体84的这一点，以及设有用于固定第1支承体83以及第2支承体84的固定构件85B的这一点。除上述的方面以外，本实施方式的振动装置具有与第7实施方式的振动装置同样的结构。
第2支承体84具有与第1支承体83同样的形状。更具体而言，第2支承体84具有与透光体罩3的凸缘部3a的第1面3b连接的第4连接部84a和固定于第1支承体83的第1底部83c的第2底部84c。第2支承体84具有沿轴线方向Z延伸并且连结第4连接部84a以及第2底部84c的第2连结部84b。第4连接部84a为圆环状。第2连结部84b以及第2底部84c具有沿轴线方向Z延伸的圆筒状的形状。另外，第2支承体84的各个部分的形状不限定于上述形状。第2连结部84b例如也可以具有圆环状以外的框状的形状。第2连结部84b以及第2底部84c例如也可以具有方筒状等形状。
第2支承体84的沿着轴线方向Z的截面具有大致L字形的形状。更具体而言，第2支承体84的第2底部84c的壁厚比第2连结部84b的壁厚厚。由此，与第2底部84c相比，第2连结部84b易于变形，弹簧性较高。另外，第2支承体84的第2底部84c的壁厚自第2连结部84b侧朝向径向X外侧变厚。
在本实施方式中，第2支承体84由适当的金属形成。另外，第2支承体84也可以由适当的陶瓷等形成。
在第1支承体83的第1底部83c上设置第2支承体84的第2底部84c。在第2底部84c上设置固定构件85B。固定构件85B为圆环状，由适当的树脂等形成。另外，固定构件85B的形状不限定于上述形状。第1底部83c以及第2底部84c利用螺钉89自固定构件85B侧固定于壳体构件49的侧壁部9d。
在第2支承体84处，能够利用第2连结部84b的弹簧性吸收振动。由此，能使振动难以泄漏至第2底部84c。由此，能够抑制振动向壳体构件49侧的泄漏以及衰减，并且能够更可靠地支承振动器2。
振动器2由弹性构件38D保持并由第1支承体83支承，而且还由第2支承体84支承。由此，能够更进一步地抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3更高效地振动。此外，能够有效地提高对振动冲击的耐久性，从而能够有效地提高可靠性。而且，由于利用第1支承体83以及第2支承体84把持透光体罩3的凸缘部3a，因此透光体罩3难以自振动器2脱落。因而，能够更进一步地提高可靠性。
在本实施方式中，也在利用振动器2、弹性构件38D以及壳体构件49构成的内部空间内配置摄像元件等光学检测元件。此外，振动器2的压电元件4以及弹性构件38D由第1支承体83、振动器2的透光体罩3以及壳体构件49覆盖。而且，第1支承体83的第1连结部由第2支承体34覆盖。由此，能够更进一步地提高防水性能。
第1支承体83以及第2支承体84的固定结构不限定于上述结构。以下，表示第1支承体83以及第2支承体84的固定结构与第8实施方式不同的、第8实施方式的第1变形例以及第2变形例。在第1变形例以及第2变形例中，也能与第8实施方式同样地抑制对振动器施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩高效地振动，并且透光体罩3难以自振动器2脱落。
如图26所示，在第1变形例中，使用与第7实施方式同样的固定构件85A。固定构件85A配置为与壳体构件49一同把持第1支承体83的第1底部83c以及第2支承体84的第2底部84c层叠在一起的部分。固定构件85A通过螺钉固定而固定于壳体构件49的侧壁部9d。第1支承体83以及第2支承体84使用固定构件85A间接地固定于壳体构件49。
如图27所示，在第2变形例中，也使用与第7实施方式同样的固定构件85A。固定构件85A配置为与壳体构件49一同把持第1支承体83的第1底部83c。固定构件85A通过螺钉固定而固定于壳体构件49的侧壁部9d。第1支承体83使用固定构件85A间接地固定于壳体构件49。壳体构件49与固定构件85A的固定方法并不限定于螺钉固定。也可以是利用熔接或卡扣装配等其他的机械性构造的固定。
另一方面，第2支承体84的第2底部84c设于固定构件85A上。第2底部84c利用将固定构件85A固定的螺钉89隔着固定构件85A地固定于壳体构件49。第2支承体84还隔着固定构件85A地固定于第1支承体83的第1底部83c。这样，由树脂等形成的固定构件85A位于第1支承体83与第2支承体84之间。
如上述那样，在第1支承体83由金属形成的情况下，第1支承体83与压电元件4电连接。另一方面，在本变形例中，第1支承体83和第2支承体84利用固定构件85A电绝缘。因此，未与压电元件4电连接的第2支承体84位于振动装置的最外侧。由此，能够更可靠地提高安全性。
在第8实施方式中，设有一个第2支承体84，第4连接部84a为框状，第2连结部84b以及第2底部84c为筒状。另外，第2支承体84的结构不限定于此。以下，表示第2支承体的结构不同的第8实施方式的第3变形例～第6变形例。在第3变形例～第6变形例中，也能与第8实施方式同样地抑制对振动器施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩高效地振动，并且透光体罩3难以自振动器2脱落。
如图28所示，在第3变形例中，第2支承体86C具有沿周向配置的多个第4连接部86a以及多个第2连结部86b。第4连接部86a以及第2连结部86b分别为大致矩形板状。多个第2连结部86b由第2底部84c连接。
在本变形例中，第2支承体86C支承透光体罩3的周向上的一部分。由此，难以阻碍振动器2的振动，能够提高振动效率。
如图29所示，在第4变形例中，与第3变形例同样，第2支承体86D具有多个第4连接部86a以及多个第2连结部86b。第2支承体86D具有包含多个第2连结部86b并且沿周向设置的外壁部87A。本变形例的外壁部87A的形状与第8实施方式中的第2连结部84b的形状同样，是筒状。由此，在采用第1支承体83和第2支承体86D电绝缘的结构的情况下，能够更可靠地提高安全性，并且难以阻碍振动器2的振动。
另外，也可以在外壁部87A设有缺口部。在该情况下，即使在水、泥等异物进入到透光体罩3与第2支承体86D之间的情况下，也能自上述缺口部去除水、泥等。
如图30所示，在第5变形例中，与第3变形例同样，第2支承体86E具有多个第4连接部86a以及多个第2连结部86b。第2支承体86E具有包含多个第2连结部86b并且沿周向设置的多个外壁部87B。另外，在本变形例中，设有相当于第2连结部86b的外壁部87B和不包含第2连结部86b的外壁部87B。当然，也可以设置包含第2连结部86b并沿周向延伸的至少一个外壁部87B。
多个外壁部87B由第2底部84c连接，并且在周向上隔开间隙地互相相对。由此，即使在水、泥等异物进入到透光体罩3与第2支承体86E之间的情况下，也能自上述间隙的部分去除水、泥等。而且，与第4变形例同样，能够更可靠地提高安全性，并且难以阻碍振动器2的振动。
如图31所示，在第6变形例中设有多个第2支承体86F。各第2支承体86F均具有第4连接部86a、第2连结部86b以及第2底部86c。第4连接部86a以及第2连结部86b与第3变形例同样为大致矩形板状。第2底部86c具有大致长方体的形状。
图32是表示第9实施方式的振动装置的分解立体图。图33是表示第9实施方式的振动装置的弹性构件以及壳体构件的示意性剖视图。
如图32以及图33所示，本实施方式与第6实施方式的不同之处在于，弹性构件98以及壳体构件99是嵌件成形体的这一点。本实施方式与第6实施方式的不同之处还在于，第1支承体83与图24所示的第7实施方式的变形例同样地使用固定构件85A连接于壳体构件49这一点以及弹簧部78a及第2连接部57的配置。除上述的方面以外，本实施方式的振动装置具有与第6实施方式的振动装置同样的结构。
弹性构件98的3个弹簧部78a以及3个第2连接部57分别以成为3次旋转对称的方式配置。第2连接部57以位于壳体构件99的内部的方式嵌件成形。这样，弹性构件98以及壳体构件99作为嵌件成形体而成为一体，从而能够简化振动装置的结构。由此，能够提高生产率。而且，与第6实施方式同样，能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
图34是第10实施方式的成像设备的示意性主剖视图。
作为光学检测装置的成像设备100具有第3实施方式的振动装置31和作为光学检测元件的摄像元件103。摄像元件103配置在振动装置31的利用振动器2、弹性构件38以及壳体构件39构成的内部空间内。另外，虽然省略图示，但能够使用适当的构件等支承摄像元件103。
在上述内部空间内设有电路基板104。电路基板104的配置没有特别限定，但在本实施方式中设置于摄像元件103的靠壳体构件39的底板部39c侧的部分。电路基板104包含以谐振状态等驱动压电元件4的压电元件用控制电路和驱动摄像元件103的摄像元件用控制电路。成像设备100也可以具有对振动器2进行加热的加热器。由此，能够高效地去除水分。在该情况下，电路基板104也可以具有驱动加热器的加热器用控制电路。
另外，也可以是，振动装置31或成像设备100并非一定要具有电路基板104。在不具有电路基板104的情况下，根据来自外部的信号控制摄像元件103、压电元件4即可。
作为摄像元件103，例如能够举出接收可视区域～远红外区域中任一波长的光的CMOS、CCD、测辐射热计、热电堆等。作为成像设备100，例如能够举出摄像机、Radar、LIDAR设备等。
另外，也可以在振动装置31的内部空间内配置摄像元件103以外的、对能量射线进行光学检测的光学检测元件。作为检测的能量射线，例如也可以是电磁波、红外线等活性能量射线。光学检测元件的检测区域包含于透光体罩3。针对成像设备100而言，作为检测区域的、摄像元件103的视场包含于透光体罩3。
成像设备100具有第3实施方式的振动装置31，因此能够抑制对振动器2施加的应力的影响，使会附着水滴等的透光体罩3高效地振动。
在本实施方式中，示出了使用第3实施方式的振动装置31的例子，但成像设备能够使用第1实施方式、第2实施方式、第4实施方式～第9实施方式等本发明的振动装置。例如，在使用了第9实施方式的振动装置的情况下，除能使透光体罩3高效地振动之外，还能够提高生产率，而且还能推进小型化。

Claims (25)

1.一种振动装置，其中，
所述振动装置包括：
振动器，其具有筒状体、透光体罩和压电元件，所述筒状体具有开口部，该开口部位于所述筒状体的在其延伸的方向即轴线方向上互相相对的第1开口端面和第2开口端面之间，所述透光体罩以覆盖所述筒状体的所述开口部的方式与所述筒状体直接或间接地连结于所述第1开口端面侧，所述压电元件位于所述筒状体的所述第1开口端面和所述透光体罩之间，使所述透光体罩振动，所述振动器具有包含所述第2开口端面的开口端部；
弹性构件，其保持所述振动器的所述开口端部；以及
壳体构件，其与所述弹性构件连接，
所述弹性构件是具有与所述振动器的所述开口端部连接的第1连接部和与所述壳体构件连接的第2连接部的片簧。
2.根据权利要求1所述的振动装置，其中，
所述弹性构件的弹性模量比所述筒状体的弹性模量大。
3.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述振动器的所述开口端部是所述筒状体的开口端部。
4.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述弹性构件为片状。
5.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
在所述振动器的所述开口端部设有第1槽部，所述弹性构件的所述第1连接部连接于所述第1槽部内。
6.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述振动器具有与所述第1开口端面和所述第2开口端面连接的外侧面及内侧面，
所述开口端部包含所述外侧面及所述内侧面的位于所述第2开口端面附近的部分，
所述弹性构件的所述第1连接部与至少所述第2开口端面连接。
7.根据权利要求6所述的振动装置，其中，
所述弹性构件的所述第1连接部与所述外侧面以及所述内侧面中的一者连接。
8.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述壳体构件具有侧壁部，并且具有保持部，所述保持部自所述侧壁部向内侧延伸，与所述弹性构件连接，经由所述弹性构件保持所述振动器，
所述壳体构件的所述保持部包含位于所述振动器侧的第1面、与所述第1面相对的第2面和连接所述第1面以及所述第2面的侧面。
9.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述壳体构件具有第2槽部，所述弹性构件的所述第2连接部连接于所述第2槽部内。
10.根据权利要求8所述的振动装置，其中，
所述弹性构件的所述第2连接部与所述壳体构件的所述保持部的所述侧面以及所述第2面连接。
11.根据权利要求8所述的振动装置，其中，
所述壳体构件的所述保持部的所述侧面具有台阶部，
所述弹性构件与所述保持部的所述侧面连接，所述弹性构件的所述第2连接部与所述台阶部抵接，
所述弹性构件具有与所述保持部的所述第1面隔着间隙相对的部分。
12.根据权利要求8所述的振动装置，其中，
所述弹性构件的所述第2连接部与所述保持部的所述第2面连接，
所述弹性构件具有与所述保持部的所述第1面隔着间隙相对的部分以及与所述侧面隔着间隙相对的部分。
13.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述弹性构件具有沿着周向配置的多个弹簧部和连接所述多个弹簧部的框状部，该周向以在所述轴线方向上延伸的轴线为中心。
14.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述振动装置具备多个所述弹性构件，多个所述弹性构件沿着周向配置，该周向以在所述轴线方向上延伸的轴线为中心。
15.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述振动装置还具备第1支承体，所述第1支承体沿所述轴线方向延伸，并且支承所述振动器，
所述第1支承体具有第3连接部、第1底部和第1连结部，所述第3连接部连接在所述筒状体与所述透光体罩之间，所述第1底部与所述壳体构件连接，所述第1连结部沿所述轴线方向延伸，并连结所述第3连接部以及所述第1底部，
在将沿着与所述轴线方向正交的方向的厚度设为壁厚时，所述第1支承体的所述第1底部的壁厚比所述第1连结部的壁厚厚。
16.根据权利要求15所述的振动装置，其中，
所述第1支承体的所述第3连接部与所述压电元件连接，
所述第1支承体由金属形成。
17.根据权利要求15所述的振动装置，其中，
所述振动装置还具备沿所述轴线方向延伸并且支承所述振动器的第2支承体，
所述透光体罩具有位于所述筒状体侧的凸缘部，
所述第2支承体具有第4连接部、第2底部和第2连结部，所述第4连接部与所述透光体罩的所述凸缘部连接，所述第2底部与所述第1支承体的所述第1底部直接或间接地连接，所述第2连结部沿所述轴线方向延伸，并连结所述第4连接部以及所述第2底部，
所述第2支承体的所述第2底部的壁厚比所述第2连结部的壁厚厚。
18.根据权利要求17所述的振动装置，其中，
所述第2支承体的所述第2底部是筒状，
所述第2支承体具有沿着周向配置的多个所述第4连接部以及多个所述第2连结部，该周向以在所述轴线方向上延伸的轴线为中心。
19.根据权利要求18所述的振动装置，其中，
所述第2支承体具有外壁部，所述外壁部为至少一个，包含多个所述第2连结部并且沿所述周向设置。
20.根据权利要求19所述的振动装置，其中，
所述第2支承体的所述外壁部具有筒状的形状。
21.根据权利要求19所述的振动装置，其中，
所述第2支承体具有沿所述周向配置的多个所述外壁部。
22.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述筒状体由金属形成。
23.根据权利要求1或2所述的振动装置，其中，
所述筒状体由陶瓷形成。
24.一种光学检测装置，其中，
所述光学检测装置包括：
权利要求1～23中任一项所述的振动装置；以及
光学检测元件，其配置为检测区域被包含于所述透光体罩。
25.根据权利要求24所述的光学检测装置，其中，
所述光学检测元件为摄像元件，所述检测区域为视场。
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