WO2023100397A1 - 光学モジュールおよび光学装置 - Google Patents
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- G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles
Definitions
- the present invention relates to an optical module and an optical device that remove droplets and the like by vibration.
- Patent Literature 1 discloses a liquid droplet ejection device that includes a vibrating member that is connected to an end portion of a curved surface forming a dome portion of an optical element and that generates bending vibration in the dome portion.
- the drip-proof cover and the piezoelectric element are fixed by adhesion, and the vibration of the piezoelectric element bends and vibrates the drip-proof cover to remove droplets, etc. adhering to the surface of the drip-proof cover. to remove
- Patent Document 1 still has room for improvement in terms of suppressing vibration damping.
- An optical module includes a translucent body; a vibrating body formed in a cylindrical shape and supporting the translucent body; a piezoelectric element arranged on the vibrating body to vibrate the vibrating body; an inner layer optical component arranged inside the vibrating body; with The inner layer optical component includes an inner layer lens facing the translucent body, A first recessed portion having a curvature and recessed in a thickness direction of the inner layer lens is formed on a surface of the inner layer lens facing the transparent body, A gap is formed between the translucent body and the first concave portion of the inner lens.
- An optical device includes an optical module of the above aspect; an optical element arranged in the optical module; Prepare.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an optical device according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical device according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of an optical device according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a gap between a translucent body and an inner layer lens
- FIG. 5 is a schematic diagram for explaining Comparative Example 1 and Example 1
- 7 is a graph illustrating an example of simulation results of the amount of displacement and sound pressure of a translucent body in Comparative Example 1 and Example 1.
- FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the dimension of the gap and the amount of displacement
- FIG. 3 is a schematic diagram for explaining standing waves
- 7 is a graph showing an example of analysis results of the relationship between the displacement of the translucent body and the sound pressure
- 11 is an enlarged graph of the graph of FIG. 10
- 4 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of an optical module of modification 1
- FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of an optical device of Modification 2;
- a vehicle provided with an image pickup unit having an image pickup element or the like in the front or rear of the vehicle, images acquired by the image pickup unit are used to control safety devices or perform automatic driving control.
- an imaging unit may be arranged outside the vehicle.
- a transparent body such as a protective cover or a lens is arranged on the exterior of the imaging unit.
- the translucent body is arranged in a cylindrical vibrating body, and the translucent body is vibrated by vibrating the vibrating body with a piezoelectric element or the like. Further, an inner layer optical part such as an inner layer lens is arranged inside the vibrating body.
- the vibration of the translucent body and/or the vibrating body may be attenuated depending on the position of the inner layer optical component arranged inside the vibrating body.
- a gap is provided between the translucent body and the inner layer optical component, and vibration damping occurs depending on the size of the gap.
- a sound wave is generated by the vibration.
- a sound wave generated from the translucent body is reflected by the inner layer optical component, and a standing wave including an antinode and a node of the sound wave is generated.
- the sound pressure rises and the air becomes more compressed than at other portions. Therefore, at the antinode of the sound wave, the compressed air acts as a damper, causing vibration damping. Therefore, in the gap between the translucent body and the inner layer optical component, if the antinode of the sound wave is formed at the position where the translucent body is arranged, the vibration of the translucent body is attenuated. As a result, it may not be possible to sufficiently remove the foreign matter adhering to the translucent body.
- the inner layer optical parts are placed close to the translucent body, and the gap between the translucent body and the inner layer optical part is minimized. is considered to be reduced. In this case, regardless of the presence or absence of standing waves, the volume of air in the gap is reduced and the sound pressure is increased. As a result, vibration damping may occur.
- the inventors of the present invention have found a configuration that suppresses the attenuation of vibration by suppressing the increase in sound pressure in the gap between the translucent body and the inner layer optical component, resulting in the following invention. .
- An optical module includes a transparent body, a cylindrical vibrating body that supports the transparent body, a piezoelectric element that is arranged in the vibrating body and causes the vibrating body to vibrate, and an inner layer optical component arranged inside the vibrating body, the inner layer optical component including an inner layer lens facing the transparent body, and the surface of the inner lens facing the transparent body having the A first concave portion having a curvature and recessed in the thickness direction of the inner lens is formed, and a gap is formed between the translucent body and the first concave portion of the inner lens.
- the first concave portion may be formed at a position overlapping the central portion of the transparent body when viewed from the thickness direction of the transparent body.
- the center of the first concave portion may substantially coincide with the center of the transparent body when viewed from the thickness direction of the transparent body.
- the depth of the first recess may decrease outward from the center of the inner lens when viewed from the thickness direction of the inner lens.
- the sound wave generated by the vibration of the translucent body can be easily dispersed when reflected by the first recess, and vibration attenuation of the translucent body can be suppressed.
- the first concave portion may be formed spherically or aspherically.
- the sound waves generated by the vibration of the translucent body can be dispersed more easily, and the vibration attenuation of the translucent body can be further suppressed.
- a second recess having a curvature and recessed in the thickness direction of the transparent body may be formed on the surface of the transparent body facing the inner lens.
- the second concave portion of the translucent body may have a hemispherically recessed shape.
- the sound waves are more likely to be dispersed in the second concave portion, and vibration attenuation of the translucent body can be further suppressed.
- the outer diameter of the inner layer lens may be larger than the outer diameter of the second concave portion of the transparent body when viewed from the thickness direction of the transparent body.
- the curvature of the first concave portion of the inner lens may be greater than the curvature of the second concave portion of the translucent body.
- the maximum dimension of the gap may be 0.5 mm or more.
- the maximum dimension of the gap is determined in the range of [(n ⁇ ⁇ / 2) + 0.1 mm] to [ ⁇ (n + 1) ⁇ ⁇ / 2 ⁇ - 0.1 mm], where n is an integer of 0 or more, ⁇ may indicate the wavelength of the sound wave caused by the vibration.
- the maximum dimension of the gap is the distance between the translucent body and the first recess on a straight line passing through the center of the translucent body and the center of the first recess when viewed in the thickness direction of the translucent body. It may be a dimension between.
- the inner layer lens has a flat surface perpendicular to the thickness direction of the inner layer lens on the surface facing the transparent body, and the inner layer optical component includes a cylindrical lens holding portion that accommodates the inner layer lens, The lens holding portion may have a pressing portion that contacts the flat surface inside the lens holding portion.
- An optical device of one aspect of the present invention includes the optical module of the above aspect and an optical element arranged in the optical module.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an optical device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the optical device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the X, Y, and Z directions in the drawing indicate the vertical direction, horizontal direction, and height direction of the optical device 100 .
- the optical device 100 includes an optical module 1 and an optical element 2.
- the optical element 2 is arranged in the optical module 1 .
- the optical element 2 is arranged inside the optical module 1 .
- the optical device 100 is an imaging device.
- the optical device 100 is attached to, for example, the front or rear of a vehicle, and captures an image of an imaging target.
- the location where the optical device 100 is attached is not limited to a vehicle, and may be attached to other devices such as ships and aircraft.
- the optical element 2 is an imaging element, for example, a CMOS, CCD, bolometer, or thermopile that receives light of any wavelength from the visible region to the far infrared region.
- the optical device 100 When the optical device 100 is attached to a vehicle or the like and used outdoors, foreign matter such as raindrops, mud, and dust may adhere to the translucent body 10 of the optical module 1 that is arranged in the viewing direction of the optical element 2 and covers the outside. be.
- the optical module 1 can generate vibration in order to remove foreign matter such as raindrops adhering to the translucent body 10 .
- the optical module 1 includes a translucent body 10, a vibrating body 20, a piezoelectric element 30, a fixing portion 40 and an inner layer optical component 50.
- the fixed portion 40 is not an essential component.
- the translucent body 10 has translucency through which energy rays or light having a wavelength detected by the optical element 2 is transmitted.
- the translucent body 10 is a cover for protecting the optical element 2 and the inner layer optical component 50 from adhesion of foreign substances.
- the optical element 2 detects energy rays or light through the translucent body 10 .
- the translucent body 10 for example, translucent plastic, quartz, glass such as boric acid, translucent ceramic, synthetic resin, or the like can be used.
- the strength of the translucent body 10 can be increased by forming the translucent body 10 from, for example, tempered glass.
- the transparent body 10 is made of BK-7 (borosilicate glass).
- the translucent body 10 has, for example, a dome shape. When viewed from the height direction (Z direction) of the optical module 1, the translucent body 10 is formed in a circular shape. In addition, the shape of the translucent body 10 is not limited to this.
- the translucent body 10 has a first principal surface PS1 and a second principal surface PS2 opposite to the first principal surface PS1.
- the first main surface PS1 is a main surface located outside the translucent body 10 .
- the first main surface PS1 is formed by a continuous curved surface. Specifically, the first main surface PS1 is rounded and curved.
- the second main surface PS2 is a main surface located inside the translucent body 10 .
- a concave portion 11 is provided on the flat surface of the second main surface PS2.
- the recessed part 11 may be called a 2nd recessed part.
- the second main surface PS2 is a surface of the translucent body 10 facing the inner layer optical component 50 .
- a concave portion 11 that is concave in the thickness direction (Z direction) of the translucent body 10 and has a curvature is formed on the second main surface PS2.
- the concave portion 11 is provided in the center of the transparent body 10 when viewed from the thickness direction (Z direction) of the transparent body 10 and has a circular shape.
- the recess 11 has a hemispherically recessed shape.
- the outer peripheral edge of the translucent body 10 is joined to the vibrating body 20 .
- the second main surface PS2 of the transparent body 10 and the vibration flange 21 of the vibrating body 20 are arranged along the outer periphery of the transparent body 10 when viewed from the thickness direction (Z direction) of the transparent body 10. is joined.
- the translucent body 10 and the vibrating body 20 can be joined together using, for example, an adhesive or brazing material. Alternatively, thermocompression bonding, anodic bonding, or the like can be used.
- the vibrating body 20 is formed in a cylindrical shape and supports the translucent body 10 . Further, the vibrating body 20 vibrates the translucent body 10 by being vibrated by the piezoelectric element 30 .
- the vibrating body 20 has a vibrating flange 21 , a first cylindrical body 22 , a spring portion 23 , a second cylindrical body 24 , a diaphragm 25 and a connecting portion 26 .
- the connecting portion 26 is not an essential component.
- the vibration flange 21 is formed of an annular plate member when viewed from the height direction (Z direction) of the optical module 1 .
- the vibrating flange 21 is arranged along the outer periphery of the translucent body 10 and is joined to the translucent body 10 .
- the vibrating flange 21 stably supports the translucent body 10 by making surface contact with the translucent body 10 .
- the first tubular body 22 is formed in a tubular shape having one end and the other end.
- the first cylindrical body 22 is made of a hollow member having a through hole provided therein.
- the through-hole is provided in the height direction (Z direction) of the optical module 1 , and openings of the through-hole are provided at one end and the other end of the first cylindrical body 22 .
- the first cylindrical body 22 has, for example, a cylindrical shape. When viewed from the height direction of the optical module 1, the outer shape of the first tubular body 22 and the opening of the through hole are circular.
- a vibrating flange 21 is provided at one end of the first tubular body 22 and a spring portion 23 is provided at the other end of the first tubular body 22 .
- the first cylindrical body 22 supports the vibration flange 21 and is supported by the spring portion 23 .
- the spring portion 23 is a leaf spring that supports the other end of the first tubular body 22 .
- the spring portion 23 is configured to be elastically deformed.
- the spring portion 23 supports the other end of the cylindrical first tubular body 22 and extends from the supporting position toward the outside of the first tubular body 22 .
- the spring portion 23 is formed in a plate shape.
- the spring portion 23 has a hollow circular shape with a through hole provided therein, and extends to surround the first cylindrical body 22 in a circular shape.
- the spring portion 23 has an annular plate shape.
- An annular plate shape means a shape in which a plate member is formed in an annular shape.
- the spring portion 23 connects the first tubular body 22 and the second tubular body 24 . Specifically, the spring portion 23 is connected to the first tubular body 22 on the inner peripheral side of the spring portion 23 and is connected to the second tubular body 24 on the outer peripheral side of the spring portion 23 .
- the second tubular body 24 is formed in a tubular shape having one end and the other end.
- the second cylindrical body 24 is located outside the first cylindrical body 22 when viewed from the height direction (Z direction) of the optical module 1 and supports the spring portion 23 .
- a spring portion 23 is connected to one end of the second cylindrical body 24 .
- a diaphragm 25 is connected to the other end of the second cylindrical body 24 .
- the second tubular body 24 is made of a hollow member with a through hole provided therein.
- the through-hole is provided in the height direction (Z direction) of the optical module 1 , and openings of the through-hole are provided at one end and the other end of the second cylindrical body 24 .
- the second tubular body 24 has, for example, a cylindrical shape. When viewed from the height direction of the optical module 1, the outer shape of the second cylindrical body 24 and the opening of the through hole are circular.
- the diaphragm 25 is a plate-shaped member extending inward from the other end of the second tubular body 24 .
- the diaphragm 25 supports the other end of the second tubular body 24 and extends from the supporting position toward the inside of the second tubular body 24 .
- the diaphragm 25 has a hollow circular shape with a through hole provided inside, and is provided along the inner circumference of the second tubular body 24 .
- Diaphragm 25 has an annular plate shape.
- the connecting portion 26 connects the diaphragm 25 and the fixing portion 40 .
- the connecting portion 26 extends outward from the outer peripheral edge of the diaphragm 25 and bends toward the fixed portion 40 .
- the connecting portion 26 is supported by the fixed portion 40 .
- the connecting portion 26 is configured to have a node, so that the vibration from the diaphragm 25 is less likely to be transmitted.
- first tubular body 22, the spring portion 23, the second tubular body 24, the diaphragm 25 and the connection portion 26 are integrally formed.
- the first cylindrical body 22, the spring portion 23, the second cylindrical body 24, the diaphragm 25, and the connection portion 26 may be formed separately or may be formed as separate members.
- the elements constituting the vibrating body 20 described above are made of metal or ceramics, for example.
- metals that can be used include stainless steel, 42 alloy, 50 alloy, invar, super invar, kovar, aluminum, and duralumin.
- the elements forming the vibrating body 20 may be made of ceramics such as alumina and zirconia, or may be made of a semiconductor such as Si.
- the elements forming the vibrating body 20 may be covered with an insulating material.
- the elements constituting the vibrating body 20 may be subjected to blackbody treatment.
- the shape and arrangement of the elements constituting the vibrating body 20 are not limited to the above examples.
- the piezoelectric element 30 is arranged on the vibrating body 20 and causes the vibrating body 20 to vibrate.
- the piezoelectric element 30 is provided on the main surface of the diaphragm 25 .
- the piezoelectric element 30 is provided on the main surface of the vibration plate 25 opposite to the side on which the translucent body 10 is located.
- the piezoelectric element 30 vibrates the second cylindrical body 24 in the penetrating direction (Z direction) by vibrating the diaphragm 25 .
- the piezoelectric element 30 vibrates when a voltage is applied.
- the piezoelectric element 30 has a hollow circular shape with a through hole provided inside.
- the piezoelectric element 30 has an annular plate shape.
- the outer shape of the piezoelectric element 30 and the opening of the through hole are circular.
- the outer shape of the piezoelectric element 30 and the opening of the through hole are not limited to this.
- the piezoelectric element 30 has a piezoelectric body and electrodes.
- materials that form the piezoelectric body include barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT: PbTiO 3 .PbZrO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), and lead metaniobate (PbNb 2 O). 6 ), appropriate piezoelectric ceramics such as bismuth titanate ( Bi4Ti3O12 ), (K, Na) NbO3 , or appropriate piezoelectric single crystals such as LiTaO3 and LiNbO3 .
- the electrodes may be, for example, Ni electrodes.
- the electrode may be an electrode made of a metal thin film such as Ag or Au, which is formed by a sputtering method. Alternatively, the electrodes can be formed by plating or vapor deposition in addition to sputtering.
- the fixing part 40 fixes the vibrating body 20 . Further, the fixing portion 40 fixes the inner layer optical component 50 .
- the fixed part 40 is formed in a tubular shape.
- the fixed part 40 has a cylindrical shape. Note that the shape of the fixing portion 40 is not limited to a cylindrical shape.
- the fixed part 40 may be formed integrally with the vibrating body 20 .
- the inner layer optical component 50 is an optical component arranged inside the vibrating body 20 .
- inner optical component 50 is a lens module.
- the inner layer optical component 50 has an inner layer lens 51 , a lens holding portion 52 and an inner layer flange 53 .
- the inner lens 51 is composed of a plurality of lenses.
- the inner lens 51 is arranged on the optical path of the optical element 2 inside the vibrating body 20 and faces the translucent body 10 .
- a concave portion 51 a is formed on the surface of the inner lens 51 facing the translucent body 10 .
- the concave portion 51a is formed on the surface of the lens arranged at the position facing the translucent body 10.
- the recessed part 51a may be called the 1st recessed part 51a.
- the first concave portion 51a is formed so as to be recessed in the thickness direction (Z direction) of the inner lens 51 and have a curvature on the surface of the inner lens 51 facing the translucent body 10 .
- the first concave portion 51 a is recessed in a direction away from the translucent body 10 .
- the depth of the first concave portion 51a decreases outward from the center of the inner lens 51 when viewed from the thickness direction of the inner lens 51 .
- the first concave portion 51a has a circular shape when viewed from the thickness direction (Z direction) of the inner layer lens 51 .
- the first concave portion 51a is formed in a spherical or aspherical shape.
- the first concave portion 51a is formed in a spherical shape. Specifically, the first concave portion 51 a is formed by recessing in a hemispherical shape in the thickness direction of the inner lens 51 on the surface of the inner lens 51 facing the transparent body 10 . The first concave portion 51 a is formed in the central portion of the inner lens 51 when viewed from the thickness direction (Z direction) of the inner lens 51 .
- a flat surface FS1 is formed on the outer circumference of the first concave portion 51a when viewed from the thickness direction of the inner lens 51. As shown in FIG. The flat surface FS1 extends in a direction orthogonal to the thickness direction (Z direction) of the inner layer lens 51 .
- the inner lens 51 is composed of, for example, a spherical lens.
- the inner lens 51 is not limited to a spherical lens, and may be composed of an aspherical lens.
- the lens holding part 52 holds the inner layer lens 51 .
- the lens holding portion 52 is formed in a tubular shape having one end and the other end. Specifically, the lens holding portion 52 has a cylindrical shape and holds the outer circumference of the inner layer lens 51 .
- the lens holding portion 52 has a pressing portion 52a that contacts the flat surface FS1 of the inner layer lens 51 inside the lens holding portion 52.
- the pressing portion 52 a is a member that protrudes inward from the lens holding portion 52 at one end of the lens holding portion 52 .
- the pressing portion 52a is formed in an annular shape when viewed from the height direction (Z direction) of the inner layer optical component 50 .
- the pressing portion 52a contacts the flat surface FS1 of the inner lens 51 and presses the flat surface FS1 in the thickness direction (Z direction) of the inner lens 51. As shown in FIG.
- a contact portion 52b that contacts the inner lens 51 is provided at the other end of the lens holding portion 52.
- the contact portion 52 b protrudes inside the lens holding portion 52 on the other end side of the lens holding portion 52 .
- the contact portion 52b is formed in an annular shape when viewed from the height direction (Z direction) of the inner layer optical component 50 .
- the inner lens 51 is accommodated in the lens holding portion 52 and pressed against the contact portion 52b by the pressing portion 52a. As a result, the inner lens 51 is held within the lens holding portion 52 .
- the contact portion 52 b may be detachable from the lens holding portion 52 .
- the contact portion 52b may have an annular shape and be attached to the lens holding portion 52 with a screw structure.
- the inner layer flange 53 extends outward from the outer wall of the lens holding portion 52 . Specifically, the inner layer flange 53 is connected to the other end of the lens holding portion 52 and extends toward the fixed portion 40 .
- the inner layer flange 53 is formed in an annular plate shape when viewed from the height direction (Z direction) of the optical module 1 .
- the outer periphery of the inner layer flange 53 is connected to the fixed portion 40 .
- the inner layer flange 53 is fixed inside the vibrating body 20 by being supported by the fixing portion 40 .
- FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the optical device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the piezoelectric element 30 is controlled by the controller 3 .
- the control unit 3 applies a drive signal to the piezoelectric element 30 to generate vibration.
- the control unit 3 is connected to the piezoelectric element 30 via, for example, a power supply conductor.
- the piezoelectric element 30 vibrates in the height direction (Z direction) of the optical module 1 based on the drive signal from the controller 3 .
- the piezoelectric element 30 vibrates, the vibrating body 20 is vibrated, and the vibration of the vibrating body 20 is transmitted to the translucent body 10 to vibrate the translucent body 10 .
- foreign matter such as raindrops adhering to the translucent body 10 is removed.
- the control unit 3 can be realized by, for example, a semiconductor device.
- the control unit 3 may include a microcomputer, CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), or A SIC (Application Specific Integrated Circuit).
- the functions of the control unit 3 may be configured only by hardware, or may be realized by combining hardware and software.
- control unit 3 reads out data and programs stored in the storage unit and performs various arithmetic processing to realize a predetermined function.
- the controller 3 may be included in the optical device 100 or may be included in a control device separate from the optical device 100 . For example, if the controller 3 is not included in the optical device 100 , the optical device 100 may be controlled by a controller that includes the controller 3 . Alternatively, the controller 3 may be included in the optical module 1 .
- a gap G0 is formed between the translucent body 10 and the inner lens 51.
- FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the gap G0 between the translucent body 10 and the inner lens 51.
- FIG. FIG. 4A shows a schematic view of the transparent body 10 viewed from the first main surface PS1 side
- D11 indicates the outer diameter of the transparent body 10
- D12 indicates the outer diameter of the second concave portion 11 of the transparent body 10
- D21 indicates the outer diameter of the first concave portion 51a of the inner layer lens 51.
- symbol D22 indicates the outer diameter of the inner lens 51.
- Reference A1 indicates the vibration direction of the translucent body 10 .
- the outer diameter D12 of the second concave portion 11 means the diameter of the outer edge defining the second concave portion 11 on the second main surface PS2 of the transparent body 10 .
- the outer diameter D22 of the first concave portion 51a means the diameter of the outer edge defining the first concave portion 51a on the surface of the inner lens 51 facing the translucent body 10 .
- D11, D12, D21, and D22 are dimensions of the optical module 1 when viewed from the height direction (Z direction).
- the outer diameter D12 of the second concave portion 11 is larger than the outer diameter D22 of the first concave portion 51a of the inner layer lens 51 when viewed from the height direction (Z1 direction) of the optical module 1 .
- the outer diameter D22 of the inner lens 51 is larger than the outer diameter D12 of the second concave portion 11 .
- the curvature of the first concave portion 51 a of the inner lens 51 is larger than the curvature of the second concave portion 11 of the translucent body 10 . This makes it easier to secure an optical path from the translucent body 10 through the inner lens 51 .
- the gap G0 is formed between the translucent body 10 and the inner lens 51. As shown in FIG. Specifically, the gap G0 is formed between the second main surface PS2 of the transparent body 10 and the surface of the inner lens 51 facing the second main surface PS2 of the transparent body 10 .
- the first concave portion 51 a is formed at a position overlapping the central portion of the translucent body 10 .
- the central portion of the translucent body 10 means the central portion of the translucent body 10 when the translucent body 10 is viewed from the first main surface PS1 side.
- the central portion of the transparent body 10 is a circular area around the center C1 of the transparent body 10.
- the diameter of the central portion of the translucent body 10 is two-thirds or less times the outer diameter D1 of the translucent body 10 when viewed from the first main surface PS1 side.
- the diameter of the central portion may be less than half the outer diameter D1 of the translucent body 10 .
- the diameter of the central portion may be 1 ⁇ 3 times or more the outer diameter D1 of the translucent body 10 .
- the center C2 of the first concave portion (51a) substantially coincides with the center C1 of the translucent body .
- the term "substantially match” may include an error of ⁇ 5% or less.
- the centerline of the transparent body 10 extending along the height direction (Z direction) of the optical module 1 passes through the center C1 of the transparent body 10 and the center C2 of the inner layer lens 51 .
- the depth of the first concave portion 51a decreases from the center C2 of the inner lens 51 toward the outside.
- the depth of the second concave portion 11 decreases from the center C1 of the translucent body 10 toward the outside.
- the depth of the first concave portion 51a means the dimension in the thickness direction (Z direction) of the inner layer lens 51
- the depth of the second concave portion 11 means the dimension in the thickness direction (Z direction) of the translucent body 10.
- the gap G0 decreases outward from the center C1 of the translucent body 10 and the center C2 of the inner lens 51 .
- the dimension of the gap G0 in the height direction (Z direction) of the optical module 1 decreases outward from the center C1 of the translucent body 10 and the center C2 of the inner lens 51 .
- the center C2 of the first concave portion 51a substantially coincides with the center C1 of the transparent body 10 when viewed from the thickness direction (Z direction) of the transparent body 10 . Therefore, in the gap G0, the light transmitting body 10 and the light transmitting body 10 on a straight line passing through the center C1 of the light transmitting body 10 and the center C2 of the first concave portion 51a when viewed from the thickness direction (Z direction) of the light transmitting body 10
- the dimension between the first concave portion 51a is the largest.
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is defined as the maximum dimension of the gap G0 in the height direction (Z direction) of the optical module 1 .
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is preferably 0.5 mm or more.
- the sound pressure generated in the gap G0 can be dispersed. Specifically, the sound wave generated in the gap G0 by the vibration of the translucent body 10 strikes the first concave portion 51a and is reflected. Since the first recessed portion 51a has a curvature, that is, has a curved shape, when sound waves hit the first recessed portion 51a, they are reflected in various directions. In this way, since the sound waves reflected by the first concave portion 51a are dispersed, it is possible to suppress the concentration of sound pressure in the gap G0. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of vibration damping.
- FIG. 5 is a schematic diagram for explaining Comparative Example 1 and Example 1.
- Comparative Example 1 an analysis model having an inner layer lens whose entire surface facing the translucent body is a flat surface is used.
- the first concave portion is not formed in the inner lens layer.
- Example 1 an analysis model having the configuration of the optical module 1 described in this embodiment is used.
- Example 1 is different from Comparative Example 1 only in that the inner lens 51 is provided with the first concave portion 51a, other configurations are the same.
- FIG. 6 is a graph explaining an example of simulation results of the amount of displacement of the translucent body and the sound pressure in Comparative Example 1 and Example 1.
- FIG. The sound pressure shown in FIG. 6 indicates the sound pressure in the gap G0, and the amount of displacement indicates the amount of displacement of the central portion of the translucent body 10. As shown in FIG.
- Example 1 compared to Comparative Example 1, the sound pressure in the gap G0 is smaller, and the amount of displacement of the translucent body 10 is larger.
- Example 1 since the first concave portion 51a is provided on the surface of the inner lens 51 facing the transparent body 10, the sound wave generated by the vibration of the transparent body 10 is reflected by the first concave portion 51a in the gap G0.
- Comparative Example 1 it is easier to disperse. Therefore, in the first embodiment, it is possible to suppress the concentration of sound waves in the center of the gap G0.
- the sound pressure in the gap G0 can be lowered, and vibration damping can be suppressed.
- Comparative Example 1 the first concave portion is not formed on the surface of the inner lens that faces the translucent body, and the entire surface is flat, so the sound waves reflected by the inner lens are less likely to disperse. Therefore, in Comparative Example 1, gap G0 sound waves tend to concentrate more easily than in Example 1, and the sound pressure tends to increase. Therefore, in Comparative Example 1, vibration damping cannot be suppressed as compared with Example 1, and the amount of displacement is small.
- Example 1 compared to Comparative Example 1, the sound waves are more likely to be dispersed within the gap G0, and the sound pressure within the gap G0 can be reduced. As a result, in Example 1, compared to Comparative Example 1, vibration attenuation can be suppressed and the amount of displacement of the translucent body 10 can be increased.
- FIG. 7 is a diagram illustrating an example of displacement distribution and sound pressure distribution in Comparative Example 1 and Example 1.
- FIG. 7 As shown in FIG. 7, in Comparative Example 1, the maximum displacement amount of the translucent body is about 6 ⁇ m, and in Example 1, the maximum displacement amount is about 8.0 ⁇ m.
- Example 1 when focusing on the sound pressure distribution, it can be seen that in Example 1, the sound pressure in the gap G0 is smaller than in Comparative Example 1. In particular, in Example 1, compared to Comparative Example 1, it can be seen that the sound pressure near the center of the gap G0, ie, the portion where the gap G0 is the largest, is smaller. From this, it can be seen that in Example 1, as compared with Comparative Example 1, the sound waves are dispersed within the gap G0, and the concentration of the sound waves is suppressed.
- FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between the maximum size of the gap and the amount of displacement of the translucent body. As shown in FIG. 8, as the maximum dimension L1 of the gap G0 increases, the amount of displacement of the translucent body 10 increases.
- the maximum dimension L1 of the gap G0 should be 0.5 mm or more. Preferably, the maximum dimension L1 of the gap G0 is 1.5 mm or more. More preferably, the maximum dimension L1 of the gap G0 is 2.25 mm or more.
- the amount of displacement of the translucent body 10 is less than 0.3 ⁇ m/V, it becomes difficult to remove foreign matter such as liquid droplets adhering to the first main surface PS1 of the translucent body 10 .
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is 0.5 mm or more
- the amount of displacement of the translucent body 10 is 0.3 ⁇ m/V or more, making it easier to remove foreign matter attached to the first main surface PS1 of the translucent body 10.
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is 1.5 mm or more
- the amount of displacement of the translucent body 10 is 0.35 ⁇ m/V or more, and the foreign matter adhering to the first main surface PS1 of the translucent body 10 is further removed. easier to do.
- the amount of displacement of the transparent body 10 is 0.4 ⁇ m/V or more, and the foreign matter attached to the first main surface PS1 of the transparent body 10 is further removed. easier to do.
- the maximum dimension L1 of the gap G0 becomes too large, the sound waves traveling from the translucent body 10 to the inner lens 51 in the gap G0 and the sound waves reflected by the inner lens 51 and directed to the translucent body 10 overlap each other. Waves can occur.
- FIG. 9 is a schematic diagram for explaining standing waves.
- FIG. 9 will explain an example of the optical module 4 in which the surface of the inner lens 51A facing the translucent body 10 is a flat surface.
- the sound pressure is higher than in other areas, and the air is compressed. Therefore, in the region Z10, which is the antinode of the sound wave, the compressed air acts as a damper, and vibration attenuation (damping) is likely to occur. Therefore, when the translucent body 10 is positioned in the region Z10 that is the antinode of the sound wave, the vibration of the translucent body 10 is attenuated.
- the wavelength of the sound wave is " ⁇ "
- the antinode of the sound wave occurs at a position corresponding to ⁇ /2.
- FIG. 10 is a graph showing an example of analysis results of the relationship between the displacement of the translucent body 10 and the sound pressure.
- FIG. 11 is an enlarged graph of the graph of FIG.
- the graphs shown in FIGS. 10 and 11 were obtained by performing piezoelectric/sonic wave analysis (harmonic analysis, strong coupling) using Femtet manufactured by Murata Software Co., Ltd.
- a model in which a glass plate is arranged on the upper surface of the transparent body 10 in the Z direction was used, and the distance between the glass plate and the upper surface of the transparent body was changed. Also, an air layer was inserted in the gap between the glass plate and the upper surface of the transparent body 10 .
- the material forming the glass plate was borosilicate glass
- the material forming the vibrating body 20 was stainless steel
- the piezoelectric element 30 was PZT.
- the translucent body 10 and the vibrating body 20 are adhered with an epoxy resin.
- the resonance frequency of the vibrating body 20 used in the analysis was 27 kHz
- the wavelength ⁇ of the sound wave was set to 9.2 mm based on the speed of sound in air.
- the amount of displacement of the translucent body 10 is reduced due to the increase in sound pressure and the occurrence of vibration attenuation.
- the sound pressure increases and the amount of displacement of the transparent body 10 becomes small. It's becoming Further, the amount of displacement of the transparent body 10 is also small in the area P0 where the gap between the transparent body 10 and the glass plate is near 0 mm.
- vibration attenuation of the transparent body 10 can be suppressed by arranging the transparent body 10 while avoiding the region P0 where the gap is near 0 mm and the regions P1 and P2 which are half the wavelength of the standing wave Ws. is considered possible.
- the lower limit value S1 of the displacement amount of the transparent body 10 is set to a value that is 60% reduced from the maximum displacement amount S0 of the transparent body 10 .
- the lower limit value S1 may be set within a range in which droplets attached to the transparent body 10 can be removed.
- the maximum displacement S0 is 7.4 ⁇ m, so the lower limit S1 is set to 4.7 ⁇ m.
- the distance of the gap in the Z direction is 0.1 mm or more and 4.5 mm or less in the region Pz where the vibration attenuation of the translucent body 10 is suppressed. Within this numerical range, it is possible to suppress the vibration attenuation of the translucent body 10 due to the generation of the standing wave Ws.
- the vibration attenuation of the transparent body 10 occurs every integral multiple of the half wavelength ⁇ /2 of the standing wave Ws. Therefore, in the optical module 4, the dimension of the gap G10 for suppressing vibration attenuation of the translucent body 10 is [(n ⁇ /2)+0.1 mm] or more [ ⁇ (n+1) ⁇ /2 ⁇ 0.1 mm].
- n is an integer equal to or greater than 0
- ⁇ is the wavelength of sound waves generated by vibration.
- the maximum dimension L1 of the gap G0 between the translucent body 10 and the inner lens 51 is 0.5 mm or more, and [(n ⁇ /2) +0.1 mm] to [ ⁇ (n+1) ⁇ /2 ⁇ 0.1 mm] or less.
- the relationship of 0.5 mm ⁇ L1 and [(n ⁇ /2)+0.1 mm] ⁇ L1 ⁇ [ ⁇ (n+1) ⁇ /2 ⁇ 0.1 mm] is established, it is considered that the vibration attenuation of the transparent body 10 due to the standing wave Ws can be suppressed.
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is the dimension at the central portion between the transparent body 10 and the inner lens 51, and vibration attenuation due to the standing wave Ws can be suppressed at the central portion of the transparent body 10. .
- the amount of displacement of the central portion of the translucent body 10 can be increased.
- the optical module 1 includes a translucent body 10, a vibrating body 20, a piezoelectric element 30, and an inner layer optical component 50.
- the vibrating body 20 is formed in a cylindrical shape and supports the translucent body 10 .
- the piezoelectric element 30 is arranged on the vibrating body 20 and causes the vibrating body 20 to vibrate.
- the inner layer optical component 50 includes an inner layer lens 51 facing the translucent body 10 .
- a surface of the inner lens 51 facing the translucent body 10 is formed with a first concave portion 51a that is recessed in the thickness direction (Z direction) of the inner lens 51 and has a curvature.
- a gap G0 is formed between the translucent body 10 and the first concave portion 51a of the inner lens 51 .
- the optical module 1 concentration of sound pressure in the gap G0 formed between the translucent body 10 and the inner lens 51 can be suppressed. Specifically, by forming the first concave portion 51a on the surface of the inner lens 51 facing the translucent body 10, the sound waves reflected by the inner lens 51 are easily dispersed within the gap G0. As a result, the sound pressure in the gap G0 is reduced, and vibration attenuation of the translucent body 10 can be suppressed. As a result, the amount of displacement of the transparent body 10 can be increased, and the efficiency of removing liquid droplets adhering to the transparent body 10 can be improved.
- the first concave portion 51 a When viewed from the thickness direction (Z direction) of the translucent body 10 , the first concave portion 51 a is formed at a position overlapping the central portion of the translucent body 10 . With such a configuration, it is possible to suppress the concentration of sound waves in the vicinity of the central portion of the translucent body 10 and to suppress the vibration attenuation in the central portion of the translucent body 10 .
- the center C2 of the first concave portion 51a substantially coincides with the center C1 of the translucent body .
- the depth of the first concave portion 51a decreases outward from the center C2 of the inner lens 51 when viewed from the thickness direction (Z direction) of the inner lens 51 .
- the first concave portion 51a is formed in a spherical or aspherical shape. With such a configuration, the sound waves reflected by the first concave portion 51a are more easily dispersed, and the concentration of the sound waves in the gap G0 can be further suppressed. Thereby, vibration attenuation of the translucent body 10 can be further suppressed.
- a surface PS2 of the translucent body 10 facing the inner lens 51 is formed with a second concave portion 11 that is recessed in the thickness direction (Z direction) of the translucent body 10 and has a curvature.
- the second recess 11 of the translucent body 10 has a hemispherically recessed shape. With such a configuration, it becomes easier to disperse the sound waves in the second concave portion 11, and it is possible to suppress the concentration of the sound waves in the gap G0. Thereby, vibration attenuation of the translucent body 10 can be suppressed.
- the outer diameter D22 of the inner lens 51 is larger than the outer diameter D12 of the second concave portion 11 of the transparent body 10 when viewed from the thickness direction (Z direction) of the transparent body 10 .
- the curvature of the first concave portion 51 a of the inner lens 51 is larger than the curvature of the second concave portion 11 of the translucent body 10 . With such a configuration, it becomes easier to secure an optical path from the translucent body 10 through the inner lens 51 .
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is 0.5 mm or more. With such a configuration, it becomes easier to suppress an increase in sound pressure in the gap G0, and it becomes easier to suppress vibration attenuation of the translucent body 10 .
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is determined in the range of [(n ⁇ /2)+0.1 mm] to [ ⁇ (n+1) ⁇ /2 ⁇ 0.1 mm], where n is an integer of 0 or more, ⁇ indicates the wavelength of sound waves generated by vibration.
- the maximum dimension L1 of the gap G0 is the distance between the translucent body 10 and the translucent body 10 on a straight line passing through the center C1 of the translucent body 10 and the center C2 of the first concave portion 51a when viewed from the thickness direction (Z direction) of the translucent body 10. This is the dimension between the first concave portion 51a.
- the inner lens 51 has a flat surface FS1 orthogonal to the thickness direction (Z direction) of the inner lens 51 on the surface facing the translucent body 10 .
- the inner layer optical component 50 includes a cylindrical lens holding portion 52 that accommodates the inner layer lens 51 .
- the lens holding portion 52 has a pressing portion 52a inside the lens holding portion 52 and in contact with the flat surface FS1.
- the optical device 100 includes an optical module 1 and an optical element 2 arranged in the optical module 1 . With such a configuration, the same effects as those of the optical module 1 described above can be obtained.
- FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of an optical module 1A of Modification 1.
- the second recess 11 may not be provided in the transparent body 10A, and the entire second main surface PS2 of the transparent body 10A may be formed as a flat surface.
- a portion of the second main surface PS2 of the translucent body 10A that faces the inner lens 51 may be formed as a flat surface.
- FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of an optical device 100A of Modification 3.
- the curved portion R1 is provided at the corner of the vibrating body 20A.
- the curved portion R1 is provided at a portion where each component of the vibrating body 20A is connected.
- the curved portion R1 has a round curved shape.
- the stress can be dispersed when the vibrating body 20A vibrates.
- the stress can be reduced, so fatigue fracture of the vibrating body 20A can be suppressed, and reliability can be improved.
- the vibration device and vibration control method of the present invention can be applied to an on-vehicle camera used outdoors, a surveillance camera, or an optical sensor such as LiDAR.
- Reference Signs List 1 1A, 1B optical module 2 optical element 3 control section 4 optical module 10, 10A translucent body 11, 11A concave portion (second concave portion) 20, 20A Vibrating body 21 Vibrating flange 22 First cylindrical body 23 Spring part 24 Second cylindrical body 25 Diaphragm 26 Connecting part 30 Piezoelectric element 40 Fixing part 50, 50A Inner optical component 51, 51A Inner lens 51a 1 recess) 52 Lens holding portion 52a Pressing portion 52b Contact portion 53 Inner layer flange 100, 100A Optical device A1 Vibration direction C1 Center D11, D12, D21, D22 Outer diameter FS1 Flat surface G0, G10 Gap PS1 First principal surface PS2 Second principal surface
Landscapes
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Abstract
本発明の光学モジュールは、透光体と、筒状に形成され、前記透光体を支持する振動体と、前記振動体に配置され、前記振動体を振動させる圧電素子と、前記振動体の内側に配置される内層光学部品と、を備え、前記内層光学部品は、前記透光体と対向する内層レンズを含み、前記内層レンズにおいて前記透光体と対向する面には、前記内層レンズの厚み方向に窪み、且つ曲率を有する第１凹部が形成されており、前記透光体と前記内層レンズの前記第１凹部との間には、ギャップが形成されている。
Description
本発明は、振動によって液滴などを除去する光学モジュールおよび光学装置に関する。
特許文献１には、光学素子のドーム部を形成する曲面の端部と接続し、ドーム部に屈曲振動を発生させる加振部材を具備する液滴排除装置が開示されている。特許文献１に記載の液滴排除装置では、防滴カバーと圧電素子とが接着固定されており、圧電素子の振動によって防滴カバーを屈曲振動させ、防滴カバーの表面に付着した液滴等を除去する。
特許文献１に記載の装置では、振動減衰を抑制するという点で未だ改善の余地がある。
本発明の一態様の光学モジュールは、
透光体と、
筒状に形成され、前記透光体を支持する振動体と、
前記振動体に配置され、前記振動体を振動させる圧電素子と、
前記振動体の内側に配置される内層光学部品と、
を備え、
前記内層光学部品は、前記透光体と対向する内層レンズを含み、
前記内層レンズにおいて前記透光体と対向する面には、前記内層レンズの厚み方向に窪み、且つ曲率を有する第１凹部が形成されており、
前記透光体と前記内層レンズの前記第１凹部との間には、ギャップが形成されている。
透光体と、
筒状に形成され、前記透光体を支持する振動体と、
前記振動体に配置され、前記振動体を振動させる圧電素子と、
前記振動体の内側に配置される内層光学部品と、
を備え、
前記内層光学部品は、前記透光体と対向する内層レンズを含み、
前記内層レンズにおいて前記透光体と対向する面には、前記内層レンズの厚み方向に窪み、且つ曲率を有する第１凹部が形成されており、
前記透光体と前記内層レンズの前記第１凹部との間には、ギャップが形成されている。
本発明の一態様の光学装置は、
前記態様の光学モジュールと、
前記光学モジュールに配置される光学素子と、
を備える。
前記態様の光学モジュールと、
前記光学モジュールに配置される光学素子と、
を備える。
本発明によれば、振動減衰を抑制することができる光学モジュールおよび光学装置を提供することができる。
（本発明に至った経緯）
車両の前部や後部に撮像素子などを備える撮像ユニットを設けた車両では、撮像ユニットで取得した画像を利用して安全装置を制御したり、自動運転制御を行っている。このような撮像ユニットは、車外に配置される場合がある。この場合、撮像ユニットの外装に保護カバー又はレンズなどの透光体を配置する。
車両の前部や後部に撮像素子などを備える撮像ユニットを設けた車両では、撮像ユニットで取得した画像を利用して安全装置を制御したり、自動運転制御を行っている。このような撮像ユニットは、車外に配置される場合がある。この場合、撮像ユニットの外装に保護カバー又はレンズなどの透光体を配置する。
このため、透光体に雨滴（液滴）、泥、塵埃などの異物が付着することがある。透光体に異物が付着すると、撮像ユニットで取得した画像に、異物が映り込み、鮮明な画像が得られなくなる場合がある。
近年、透光体を振動させることによって透光体に付着した異物を除去する装置が開発されている。このような装置においては、筒状の振動体に透光体を配置し、圧電素子などによって振動体を振動させることによって透光体を振動させている。また、振動体の内部には、内層レンズ等の内層光学部品が配置されている。
しかしながら、振動体の内部に配置される内層光学部品の位置によっては、透光体および／または振動体の振動を減衰させる場合がある。例えば、透光体と内層光学部品との間にはギャップが設けられており、ギャップの寸法によっては振動減衰が生じる。これにより、透光体に付着した異物を十分に除去できなくなるという課題がある。これは、発明者らが発見した新たな課題である。
例えば、透光体を振動させると、当該振動により音波が発生する。透光体から生じた音波が内層光学部品で反射し、音波の腹と節とを含む定在波が生じる。音波の腹では、他の部分と比べて音圧が上昇し、空気がより圧縮された状態となる。このため、音波の腹では、圧縮された空気がダンパーとして働き、振動減衰が発生する。よって、透光体と内層光学部品との間のギャップにおいて、透光体が配置される位置に音波の腹が形成される場合、透光体の振動が減衰されてしまう。その結果、透光体に付着した異物を十分に除去できない場合がある。
また、透光体から生じた音波の反射により生じる腹を避けて内層光学部品を配置するため、内層光学部品を透光体に近づけて配置し、透光体と内層光学部品との間のギャップを小さくすることが考えられている。この場合、定在波の有無にかかわらず、ギャップにおける空気の体積が小さくなり、音圧が上昇する。その結果、振動減衰が発生する場合がある。
本発明者らは、鋭意検討したところ、透光体と内層光学部品との間のギャップにおける音圧の上昇を抑制することによって、振動の減衰を抑制する構成を見出し、以下の発明に至った。
本発明の一態様の光学モジュールは、透光体と、筒状に形成され、前記透光体を支持する振動体と、前記振動体に配置され、前記振動体を振動させる圧電素子と、前記振動体の内側に配置される内層光学部品と、を備え、前記内層光学部品は、前記透光体と対向する内層レンズを含み、前記内層レンズにおいて前記透光体と対向する面には、前記内層レンズの厚み方向に窪み、且つ曲率を有する第１凹部が形成されており、前記透光体と前記内層レンズの前記第１凹部との間には、ギャップが形成されている。
このような構成により、振動減衰を抑制することができる。
前記透光体の厚み方向から見て、前記第１凹部は、前記透光体の中央部と重なる位置に形成されていてもよい。
このような構成により、透光体の中央部における振動減衰を抑制することができる。
前記透光体の厚み方向から見て、前記第１凹部の中心は、前記透光体の中心と略一致してもよい。
このような構成により、透光体の中央部における振動減衰を更に抑制することができる。
前記第１凹部の深さは、前記内層レンズの厚み方向から見たときの前記内層レンズの中心から外側に向かって小さくなってもよい。
このような構成により、透光体の振動により生じる音波が第１凹部で反射する際に分散されやすくなり、透光体の振動減衰を抑制することができる。
前記第１凹部は、球面状又は非球面状に形成されていてもよい。
このような構成により、透光体の振動により生じる音波が更に分散されやすくなり、透光体の振動減衰を更に抑制することができる。
前記透光体において前記内層レンズと対向する面には、前記透光体の厚み方向に窪み、且つ曲率を有する第２凹部が形成されていてもよい。
このような構成により、音波が第２凹部で分散されやすくなり、透光体の振動減衰を抑制することができる。
前記透光体の前記第２凹部は、半球状に窪んだ形状を有していてもよい。
このような構成により、音波が第２凹部で更に分散されやすくなり、透光体の振動減衰を更に抑制することができる。
前記透光体の厚み方向から見て、前記内層レンズの外径は、前記透光体の前記第２凹部の外径より大きくてもよい。
このような構成により、光学的特性を向上させつつ、透光体の振動減衰を抑制できる。
前記内層レンズの前記第１凹部の前記曲率は、前記透光体の前記第２凹部の前記曲率よりも大きくてもよい。
このような構成により、透光体から内層レンズを通る光学的経路を確保しつつ、透光体の振動減衰を抑制することができる。
前記ギャップの最大寸法は、０．５ｍｍ以上であってもよい。
このような構成により、透光体の振動減衰を更に抑制することができる。
前記ギャップの前記最大寸法は、［（ｎ×λ／２）＋０．１ｍｍ］以上［｛（ｎ＋１）×λ／２｝－０．１ｍｍ］以下の範囲で定められ、ｎは０以上の整数、λは振動により生じる音波の波長を示していてもよい。
このような構成により、透光体の振動減衰を更に抑制することができる。
前記ギャップの前記最大寸法は、前記透光体の厚み方向から見たときの前記透光体の中心と前記第１凹部の中心とを通る直線上における前記透光体と前記第１凹部との間の寸法であってもよい。
このような構成により、透光体の中央における振動減衰を抑制することができる。
前記内層レンズは、前記透光体と対向する面に前記内層レンズの厚み方向と直交するフラット面を有し、前記内層光学部品は、前記内層レンズを収納する筒状のレンズ保持部を含み、前記レンズ保持部は、前記レンズ保持部の内側で、前記フラット面と接触する押さえ部を有していてもよい。
このような構成により、内層レンズの光学的特性を維持しつつ、保持することができる。
本発明の一態様の光学装置は、前記態様の光学モジュールと、前記光学モジュールに配置される光学素子と、を備える。
このような構成により、振動減衰を抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
（実施の形態１）
［光学装置］
図１は、本発明に係る実施の形態１の光学装置１００の一例を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る実施の形態１の光学装置１００の構成の一例を示す概略断面図である。図中のＸ，Ｙ，Ｚ方向は、光学装置１００の縦方向、横方向および高さ方向を示す。
［光学装置］
図１は、本発明に係る実施の形態１の光学装置１００の一例を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る実施の形態１の光学装置１００の構成の一例を示す概略断面図である。図中のＸ，Ｙ，Ｚ方向は、光学装置１００の縦方向、横方向および高さ方向を示す。
図１及び図２に示すように、光学装置１００は、光学モジュール１と、光学素子２と、を備える。光学素子２は、光学モジュール１に配置されている。具体的には、光学素子２は、光学モジュール１の内部に配置されている。
本実施形態では、光学装置１００が撮像装置である例について説明する。光学装置１００は、例えば車両の前方、後方などに取り付けられ、撮像対象を撮像する。なお、光学装置１００が取り付けられる場所は、車両に限られず、船舶、航空機などの他の装置に取り付けられてもよい。
光学素子２は、撮像素子であり、例えば、可視領域から遠赤外領域のいずれかの波長の光を受光する、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ、ボロメーターやサーモパイルである。
光学装置１００は、車両などに取り付けて屋外で使用する場合、光学素子２の視野方向に配置され外部を覆う光学モジュール１の透光体１０に雨滴、泥、塵埃等の異物が付着することがある。光学モジュール１は、透光体１０に付着した雨滴等の異物を除去するため振動を発生させることができる。
［光学モジュール］
図１及び図２に示すように、光学モジュール１は、透光体１０、振動体２０、圧電素子３０、固定部４０および内層光学部品５０を備える。なお、光学モジュール１において、固定部４０は必須の構成ではない。
図１及び図２に示すように、光学モジュール１は、透光体１０、振動体２０、圧電素子３０、固定部４０および内層光学部品５０を備える。なお、光学モジュール１において、固定部４０は必須の構成ではない。
＜透光体＞
透光体１０は、光学素子２が検出する波長のエネルギー線又は光が透過する透光性を有する。本実施形態では、透光体１０は、光学素子２や内層光学部品５０を異物の付着から保護するためのカバーである。光学装置１００においては、光学素子２が透光体１０を通してエネルギー線又は光を検出する。
透光体１０は、光学素子２が検出する波長のエネルギー線又は光が透過する透光性を有する。本実施形態では、透光体１０は、光学素子２や内層光学部品５０を異物の付着から保護するためのカバーである。光学装置１００においては、光学素子２が透光体１０を通してエネルギー線又は光を検出する。
透光体１０を形成する材料としては、例えば、透光性のプラスチック、石英、ホウ桂酸などのガラス、透光性のセラミック又は合成樹脂などを用いることができる。透光体１０を例えば強化ガラスにより形成することで、透光体１０の強度を高めることが可能である。本実施形態では、透光体１０は、ＢＫ－７（ホウ珪酸ガラス）で形成されている。
透光体１０は、例えば、ドーム形状を有する。光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）から見て、透光体１０は円形に形成されている。なお、透光体１０の形状は、これに限定されない。
本実施形態では、透光体１０は、第１主面ＰＳ１と、第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２とを有する。第１主面ＰＳ１は、透光体１０の外側に位置する主面である。第１主面ＰＳ１は、連続した湾曲面で形成されている。具体的には、第１主面ＰＳ１は、丸く湾曲している。第２主面ＰＳ２は、透光体１０の内側に位置する主面である。第２主面ＰＳ２には、平坦面に凹部１１が設けられている。なお、本明細書では、凹部１１を第２凹部と称する場合がある。
具体的には、第２主面ＰＳ２は、透光体１０において内層光学部品５０と対向する面である。第２主面ＰＳ２には、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）に窪み、且つ曲率を有する凹部１１が形成されている。例えば、凹部１１は、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、透光体１０の中央に設けられており、円形状を有する。例えば、凹部１１は、半球状に窪んだ形状を有する。
透光体１０の外周端部は、振動体２０に接合されている。具体的には、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見たときの透光体１０の外周に沿って、透光体１０の第２主面ＰＳ２と振動体２０の振動フランジ２１とが接合されている。透光体１０と振動体２０との接合は、例えば、接着材又はろう材を用いて行うことができる。または、熱圧着または陽極接合等を用いることもできる。
＜振動体＞
振動体２０は、筒状に形成され、透光体１０を支持する。また、振動体２０は、圧電素子３０によって振動させられることによって、透光体１０を振動させる。
振動体２０は、筒状に形成され、透光体１０を支持する。また、振動体２０は、圧電素子３０によって振動させられることによって、透光体１０を振動させる。
振動体２０は、振動フランジ２１、第１筒状体２２、ばね部２３、第２筒状体２４、振動板２５および接続部２６を有する。なお、振動体２０において、接続部２６は必須の構成ではない。
振動フランジ２１は、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）から見て、円環状の板部材で形成されている。振動フランジ２１は、透光体１０の外周に沿って配置され、透光体１０と接合されている。振動フランジ２１は、透光体１０と面接触することによって透光体１０を安定して支持している。
第１筒状体２２は、一端と他端とを有する筒状に形成されている。第１筒状体２２は、内部に貫通孔が設けられた中空部材からなる。貫通孔は、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）に設けられており、第１筒状体２２の一端と他端とに貫通孔の開口が設けられている。第１筒状体２２は、例えば、円筒形状を有する。光学モジュール１の高さ方向から見て、第１筒状体２２の外形及び貫通孔の開口は、円形に形成されている。
第１筒状体２２の一端には振動フランジ２１が設けられており、第１筒状体２２の他端にはばね部２３が設けられている。第１筒状体２２は、振動フランジ２１を支持する一方で、ばね部２３によって支持されている。
ばね部２３は、第１筒状体２２の他端を支持する板バネである。ばね部２３は、弾性変形するように構成されている。ばね部２３は、円筒状の第１筒状体２２の他端を支持し、支持した位置から第１筒状体２２の外側に向かって延伸している。
ばね部２３は、板状に形成されている。また、ばね部２３は、内部に貫通孔が設けられた中空円状を有し、第１筒状体２２の周囲を円形状に囲むように延伸している。言い換えると、ばね部２３は、円環板状を有している。円環板状とは、板状部材が環状に形成されている形状を意味する。光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）から見て、ばね部２３の外形及び貫通孔の開口は、円形に形成されている。
ばね部２３は、第１筒状体２２と第２筒状体２４とを接続している。具体的には、ばね部２３は、ばね部２３の内周側で第１筒状体２２と接続され、ばね部２３の外周側で第２筒状体２４と接続されている。
第２筒状体２４は、一端と他端とを有する筒状に形成されている。第２筒状体２４は、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）から見て、第１筒状体２２よりも外側に位置し、ばね部２３を支持している。第２筒状体２４の一端には、ばね部２３が接続されている。第２筒状体２４の他端には振動板２５が接続されている。
第２筒状体２４は、内部に貫通孔が設けられた中空部材からなる。貫通孔は、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）に設けられており、第２筒状体２４の一端と他端とに貫通孔の開口が設けられている。第２筒状体２４は、例えば、円筒形状を有する。光学モジュール１の高さ方向から見て、第２筒状体２４の外形及び貫通孔の開口は、円形に形成されている。
振動板２５は、第２筒状体２４の他端から内側に延びる板状の部材である。振動板２５は、第２筒状体２４の他端を支持し、支持した位置から第２筒状体２４の内側に向かって延伸している。
振動板２５は、内部に貫通孔が設けられた中空円状を有し、第２筒状体２４の内周に沿って設けられている。振動板２５は、円環板状を有する。
接続部２６は、振動板２５と固定部４０とを接続する。接続部２６は、振動板２５の外周端部から外側に向かって延び、且つ固定部４０に向かって屈曲している。接続部２６は、固定部４０に支持されている。接続部２６は、ノードを有するように構成されており、振動板２５からの振動が伝達されにくくなっている。
本実施形態では、第１筒状体２２、ばね部２３、第２筒状体２４、振動板２５および接続部２６は、一体的に形成される。なお、第１筒状体２２、ばね部２３、第２筒状体２４、振動板２５および接続部２６は、別体で形成されてもよいし、別部材で形成されてもよい。
上記した振動体２０を構成する要素は、例えば、金属またはセラミックスにより形成される。金属としては、例えば、ステンレス、４２アロイ、５０アロイ、インバー、スーパーインバー、コバール、アルミニウム、またはジュラルミン等を使用することができる。あるいは、振動体２０を構成する要素は、アルミナ、ジルコニアなどのセラミックスで形成されていてもよいし、Ｓｉなどの半導体により形成されてもよい。さらには、振動体２０を構成する要素は、絶縁材料で覆われていてもよい。また、振動体２０を構成する要素には黒体処理がされていてもよい。
また、振動体２０を構成する要素の形状や配置は、上記した例に限定されない。
＜圧電素子＞
圧電素子３０は、振動体２０に配置され、振動体２０を振動させる。圧電素子３０は、振動板２５の主面に設けられている。具体的には、圧電素子３０は、振動板２５において透光体１０が位置する側と反対側の主面に設けられている。圧電素子３０は、振動板２５を振動させることによって、第２筒状体２４を貫通方向（Ｚ方向）に振動させる。例えば、圧電素子３０は、電圧が印加されることによって振動する。
圧電素子３０は、振動体２０に配置され、振動体２０を振動させる。圧電素子３０は、振動板２５の主面に設けられている。具体的には、圧電素子３０は、振動板２５において透光体１０が位置する側と反対側の主面に設けられている。圧電素子３０は、振動板２５を振動させることによって、第２筒状体２４を貫通方向（Ｚ方向）に振動させる。例えば、圧電素子３０は、電圧が印加されることによって振動する。
圧電素子３０は、内部に貫通孔が設けられた中空円状を有する。言い換えると、圧電素子３０は、円環板状を有する。光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）から見て、圧電素子３０の外形及び貫通孔の開口は、円形に形成されている。
なお、圧電素子３０の外形及び貫通孔の開口は、これに限定されない。
圧電素子３０は、圧電体と、電極と、を有する。圧電体を形成する材料としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：ＰｂＴｉＯ３・ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、メタニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ２Ｏ６）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３などの適宜の圧電セラミックス、又はＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などの適宜の圧電単結晶などを用いることができる。電極は、例えば、Ｎｉ電極であってもよい。電極は、スパッタリング法により形成される、Ａｇ又はＡｕなどの金属薄膜からなる電極であってもよい。あるいは、電極はスパッタリングの他、めっき、蒸着でも形成可能である。
固定部４０は、振動体２０を固定する。また、固定部４０は、内層光学部品５０を固定する。固定部４０は、筒状に形成されている。例えば、固定部４０は、円筒形状を有する。なお、固定部４０の形状は、円筒形状に限定されない。固定部４０は、振動体２０と一体で形成されていてもよい。
＜内層光学部品＞
図２に示すように、内層光学部品５０は、振動体２０の内部に配置される光学部品である。例えば、内層光学部品５０は、レンズモジュールである。
図２に示すように、内層光学部品５０は、振動体２０の内部に配置される光学部品である。例えば、内層光学部品５０は、レンズモジュールである。
本実施形態では、内層光学部品５０は、内層レンズ５１と、レンズ保持部５２と、内層フランジ５３と、を有する。
内層レンズ５１は、複数のレンズで構成されている。内層レンズ５１は、振動体２０の内側で光学素子２の光路上に配置されており、透光体１０と対向する。内層レンズ５１において透光体１０と対向する面には、凹部５１ａが形成されている。具体的には、内層レンズ５１を構成する複数のレンズのうち、透光体１０と対向する位置に配置されるレンズの面に、凹部５１ａが形成されている。なお、本明細書では、凹部５１ａを第１凹部５１ａと称する場合がある。
第１凹部５１ａは、透光体１０と対向する内層レンズ５１の面において、内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）に窪み、且つ曲率を有するように形成されている。第１凹部５１ａは、透光体１０から離れる方向に窪んでいる。
第１凹部５１ａの深さは、内層レンズ５１の厚み方向から見たときの内層レンズ５１の中心から外側に向かって小さくなっている。また、第１凹部５１ａは、内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）から見て、円形状を有する。例えば、第１凹部５１ａは、球面状又は非球面状に形成されている。
本実施の形態では、第１凹部５１ａは球面状に形成されている。具体的には、第１凹部５１ａは、内層レンズ５１において透光体１０と対向する面において、内層レンズ５１の厚み方向に半球状に窪んで形成される。内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第１凹部５１ａは、内層レンズ５１の中央部に形成されている。また、内層レンズ５１の厚み方向から見て、第１凹部５１ａの外周にはフラット面ＦＳ１が形成されている。フラット面ＦＳ１は、内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）と直交する方向に延びている。
内層レンズ５１は、例えば、球面レンズで構成されている。なお、内層レンズ５１は、球面レンズに限定されず、非球面レンズで構成されていてもよい。
レンズ保持部５２は、内層レンズ５１を保持する。レンズ保持部５２は、一端と他端とを有する筒状に形成されている。具体的には、レンズ保持部５２は、円筒形状を有し、内層レンズ５１の外周を保持している。
レンズ保持部５２は、レンズ保持部５２の内側で内層レンズ５１のフラット面ＦＳ１と接触する押さえ部５２ａを有する。押さえ部５２ａは、レンズ保持部５２の一端において、レンズ保持部５２の内側に突出する部材である。押さえ部５２ａは、内層光学部品５０の高さ方向（Ｚ方向）から見て、環状に形成されている。押さえ部５２ａは、内層レンズ５１のフラット面ＦＳ１と接触し、フラット面ＦＳ１を内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）に押圧している。
本実施の形態では、レンズ保持部５２の他端において、内層レンズ５１に接触する接触部５２ｂが設けられている。接触部５２ｂは、レンズ保持部５２の他端側において、レンズ保持部５２の内側に突出する。例えば、接触部５２ｂは、内層光学部品５０の高さ方向（Ｚ方向）から見て、環状に形成されている。内層レンズ５１は、レンズ保持部５２内に収納され、押さえ部５２ａによって接触部５２ｂに対して押圧される。これにより、内層レンズ５１が、レンズ保持部５２内に保持される。なお、接触部５２ｂは、レンズ保持部５２から着脱可能であってもよい。例えば、接触部５２ｂは、円環形状を有し、ねじ構造によってレンズ保持部５２に取り付けられてもよい。
内層フランジ５３は、レンズ保持部５２の外壁から外側に向かって延びる。具体的には、内層フランジ５３は、レンズ保持部５２の他端に接続され、固定部４０に向かって延びている。内層フランジ５３は、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）から見て、円環板状に形成されている。内層フランジ５３の外周は、固定部４０に接続されている。内層フランジ５３は、固定部４０に支持されることによって振動体２０の内側に固定されている。
図３は、本発明に係る実施の形態１の光学装置１００の機能的構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、圧電素子３０は、制御部３によって制御される。制御部３は、振動を発生させる駆動信号を圧電素子３０に印加する。制御部３は、例えば、給電導体を介して圧電素子３０と接続されている。圧電素子３０は、制御部３からの駆動信号に基づいて光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）に振動する。圧電素子３０が振動することによって、振動体２０を振動させ、振動体２０の振動を透光体１０に伝えることによって透光体１０が振動する。これにより、透光体１０に付着した雨滴等の異物が除去される。
制御部３は、例えば、半導体素子などで実現可能である。例えば、制御部３は、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成することができる。制御部３の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。
例えば、制御部３は、記憶部に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、所定の機能を実現する。
制御部３は、光学装置１００に含まれていてもよいし、光学装置１００とは別の制御装置に含まれていてもよい。例えば、制御部３が光学装置１００に含まれていない場合、光学装置１００は制御部３を含む制御装置によって制御されてもよい。あるいは、制御部３は、光学モジュール１に含まれていてもよい。
［ギャップについて］
次に、光学モジュール１において、透光体１０と内層レンズ５１との間に形成されるギャップについて説明する。
次に、光学モジュール１において、透光体１０と内層レンズ５１との間に形成されるギャップについて説明する。
図２に戻って、透光体１０と内層レンズ５１との間には、ギャップＧ０が形成されている。
図４は、透光体１０と内層レンズ５１との間のギャップＧ０を説明するための模式図である。図４（ａ）は透光体１０を第１主面ＰＳ１側から見た概略図を示し、図４（ｂ）は透光体１０付近の概略断面図を示す。図４中の符号Ｄ１１は透光体１０の外径を示し、符号Ｄ１２は透光体１０の第２凹部１１の外径を示し、符号Ｄ２１は内層レンズ５１の第１凹部５１ａの外径を示し、符号Ｄ２２は内層レンズ５１の外径を示す。符号Ａ１は、透光体１０の振動方向を示す。なお、第２凹部１１の外径Ｄ１２は、透光体１０の第２主面ＰＳ２において第２凹部１１を画定する外縁の径を意味する。第１凹部５１ａの外径Ｄ２２は、透光体１０と対向する内層レンズ５１の面において第１凹部５１ａを画定する外縁の径を意味する。また、符号Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２は、それぞれ、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）から見たときの寸法である。
本実施形態では、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ１方向）から見て、第２凹部１１の外径Ｄ１２は、内層レンズ５１の第１凹部５１ａの外径Ｄ２２よりも大きい。また、内層レンズ５１の外径Ｄ２２は、第２凹部１１の外径Ｄ１２より大きい。内層レンズ５１の外径Ｄ２２を第２凹部１１の外径Ｄ１２より大きくすることによって、透光体１０から入射する光が、内層レンズ５１を通って光学素子２に入射しやすくなる。これにより、光学的特性を向上させることができる。
また、内層レンズ５１の第１凹部５１ａの曲率は、透光体１０の第２凹部１１の曲率よりも大きくなっている。これにより、透光体１０から内層レンズ５１を通る光学的経路を確保しやすくなる。
図４に示すように、ギャップＧ０は、透光体１０と内層レンズ５１との間に形成されている。具体的には、ギャップＧ０は、透光体１０の第２主面ＰＳ２と、透光体１０の第２主面ＰＳ２と対向する内層レンズ５１の面と、の間に形成されている。
透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第１凹部５１ａは、透光体１０の中央部と重なる位置に形成されている。透光体１０の中央部とは、透光体１０を第１主面ＰＳ１側から見て、透光体１０の中央の部分を意味する。例えば、透光体１０の第１主面ＰＳ１側から見て、透光体１０の中央部は、透光体１０の中心Ｃ１を中心とする円形の領域である。例えば、透光体１０の中央部の直径は、第１主面ＰＳ１側から見て、透光体１０の外径Ｄ１の２／３倍以下である。好ましくは、中央部の直径は、透光体１０の外径Ｄ１の１／２倍以下であってもよい。また、中央部の直径は、透光体１０の外径Ｄ１の１／３倍以上であってもよい。
透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第１凹部（５１ａ）の中心Ｃ２は、透光体１０の中心Ｃ１と略一致する。本明細書において「略一致」とは±５％以下の誤差を含んでもよい。言い換えると、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）に沿って延びる透光体１０の中心線は、透光体１０の中心Ｃ１と内層レンズ５１の中心Ｃ２とを通る。
内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第１凹部５１ａの深さは、内層レンズ５１の中心Ｃ２から外側に向かって小さくなっている。また、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第２凹部１１の深さは、透光体１０の中心Ｃ１から外側に向かって小さくなっている。なお、第１凹部５１ａの深さとは、内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）における寸法を意味し、第２凹部１１の深さとは、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）における寸法を意味する。
ギャップＧ０は、透光体１０の中心Ｃ１及び内層レンズ５１の中心Ｃ２から外側に向かって小さくなっている。具体的には、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）におけるギャップＧ０の寸法が、透光体１０の中心Ｃ１及び内層レンズ５１の中心Ｃ２から外側に向かって小さくなっている。
本実施形態では、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第１凹部５１ａの中心Ｃ２は、透光体１０の中心Ｃ１と略一致する。このため、ギャップＧ０においては、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見たときの透光体１０の中心Ｃ１と第１凹部５１ａの中心Ｃ２とを通る直線上における透光体１０と第１凹部５１ａとの間の寸法が最も大きくなる。本明細書では、光学モジュール１の高さ方向（Ｚ方向）において、ギャップＧ０が最も大きくなる寸法を「ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１」としている。ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、０．５ｍｍ以上が好ましい。
このように、内層レンズ５１において透光体１０と対向する面に、第１凹部５１ａを形成することによって、ギャップＧ０で発生する音圧を分散させることができる。具体的には、透光体１０の振動によりギャップＧ０で生じた音波は、第１凹部５１ａに当たって反射する。第１凹部５１ａは曲率を有している、即ち、湾曲した形状を有しているため、音波が第１凹部５１ａに当たると様々な方向へ反射する。このように、第１凹部５１ａで反射する音波は分散されるため、ギャップＧ０において音圧が集中することを抑制できる。これにより、振動減衰が生じることを抑制できる。
［透光体の変位量及び音圧の関係について］
透光体１０の変位量と音圧の関係を調べるために比較例１及び実施例１の解析モデルを用いてシミュレーションを行った。比較例１及び実施例１の解析モデル及びシミュレーション結果について、図５～図７を用いて説明する。なお、シミュレーションは、ムラタソフトウェア株式会社製のＦｅｍｔｅｔを用いて、圧電/音波解析（調和解析、強連成）を行った。解析モデルにおいて、透光体１０の材料はホウケイ酸ガラスであり、振動体２０を形成する材料はステンレスであり、圧電素子３０はＰＺＴであった。また、透光体１０と振動体２０とは、エポキシ樹脂で接着した。また、振動体２０の共振周波数は２７ｋＨｚとした。
透光体１０の変位量と音圧の関係を調べるために比較例１及び実施例１の解析モデルを用いてシミュレーションを行った。比較例１及び実施例１の解析モデル及びシミュレーション結果について、図５～図７を用いて説明する。なお、シミュレーションは、ムラタソフトウェア株式会社製のＦｅｍｔｅｔを用いて、圧電/音波解析（調和解析、強連成）を行った。解析モデルにおいて、透光体１０の材料はホウケイ酸ガラスであり、振動体２０を形成する材料はステンレスであり、圧電素子３０はＰＺＴであった。また、透光体１０と振動体２０とは、エポキシ樹脂で接着した。また、振動体２０の共振周波数は２７ｋＨｚとした。
図５は、比較例１及び実施例１を説明するための模式図である。図５に示すように、比較例１では、透光体と対向する面の全面がフラット面である内層レンズを有する解析モデルを用いている。比較例１では、内層レンズに第１凹部が形成されていない。実施例１では、本実施の形態で説明する光学モジュール１の構成を有する解析モデルを用いている。なお、実施例１では、内層レンズ５１に第１凹部５１ａが設けられている点のみが比較例１と異なっているが、他の構成については同じである。
図６は、比較例１及び実施例１における透光体の変位量及び音圧のシミュレーション結果の一例を説明するグラフである。なお、図６に示す音圧はギャップＧ０内の音圧を示し、変位量は透光体１０の中央部分の変位量を示す。
図６に示すように、実施例１では、比較例１と比べて、ギャップＧ０内の音圧が小さくなり、透光体１０の変位量が大きくなっている。実施例１では、内層レンズ５１において透光体１０と対向する面に第１凹部５１ａが設けられているため、透光体１０の振動により生じた音波がギャップＧ０において第１凹部５１ａで反射するとき、比較例１と比べて分散されやすい。このため、実施例１では、ギャップＧ０の中央に音波が集中することを抑制できる。これにより、実施例１では、比較例１と比べて、ギャップＧ０内の音圧を下げることができ、振動減衰を抑制できる。
一方、比較例１では、透光体と面する内層レンズの面に第１凹部が形成されておらず、全面がフラットに形成されているため、内層レンズで反射する音波が分散しにくい。このため、比較例１では、実施例１と比べてギャップＧ０音波が集中しやすくなっており、音圧が上昇しやすい。このため、比較例１では、実施例１と比べて振動減衰を抑制できず、変位量が小さくなっている。
このように、実施例１では、比較例１と比べて、ギャップＧ０内で音波が分散されやすい構成となっており、ギャップＧ０内の音圧を小さくすることができる。その結果、実施例１では、比較例１と比べて、振動減衰を抑え、透光体１０の変位量を大きくすることができる。
図７は、比較例１及び実施例１における変位分布及び音圧分布の一例を説明する図である。図７に示すように、比較例１では透光体の最大変位量が約６μｍであり、実施例１では最大変位量が約８．０μｍとなっている。
一方、音圧分布に着目すると、実施例１では、比較例１と比べて、ギャップＧ０内の音圧が小さくなっていることが分かる。特に、実施例１では、比較例１と比べて、ギャップＧ０の中央付近、即ち、ギャップＧ０が最も大きくなる部分における音圧が小さくなっていることが分かる。このことから、実施例１では、比較例１と比べて、ギャップＧ０内で音波を分散し、音波が集中することを抑制していることが分かる。
［ギャップの最大寸法について］
図８は、ギャップの最大寸法と透光体の変位量との関係の一例を示すグラフである。図８に示すように、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１が大きくなるほど、透光体１０の変位量が大きくなっている。ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、０．５ｍｍ以上であればよい。好ましくは、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、１．５ｍｍ以上である。より好ましくは、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、２．２５ｍｍ以上である。
図８は、ギャップの最大寸法と透光体の変位量との関係の一例を示すグラフである。図８に示すように、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１が大きくなるほど、透光体１０の変位量が大きくなっている。ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、０．５ｍｍ以上であればよい。好ましくは、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、１．５ｍｍ以上である。より好ましくは、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、２．２５ｍｍ以上である。
透光体１０の変位量が０．３μｍ／Ｖを下回ると、透光体１０の第１主面ＰＳ１に付着した液滴等の異物を除去することが難しくなる。ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１が０．５ｍｍ以上である場合、透光体１０の変位量が０．３μｍ／Ｖ以上となり、透光体１０の第１主面ＰＳ１に付着した異物を除去しやすくなる。また、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１が１．５ｍｍ以上である場合、透光体１０の変位量が０．３５μｍ／Ｖ以上となり、透光体１０の第１主面ＰＳ１に付着した異物をより除去しやすくなる。さらに、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１が２．２５ｍｍ以上である場合、透光体１０の変位量が０．４μｍ／Ｖ以上となり、透光体１０の第１主面ＰＳ１に付着した異物を更に除去しやすくなる。
一方、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１が大きくなりすぎると、ギャップＧ０において透光体１０から内層レンズ５１に向かう音波と、内層レンズ５１で反射し、透光体１０に向かう音波と、が重なり合う定在波が発生する可能性がある。
図９は、定在波を説明するための模式図である。なお、図９では説明を容易にするため、内層レンズ５１Ａにおいて透光体１０と対向する面がフラット面で構成された光学モジュール４の例について説明する。
図９に示すように、透光体１０が振動方向Ａ１に振動すると、ギャップＧ１０において透光体１０から音波が発生する。透光体１０から発生した音波は、内層光学部品５０Ａの内層レンズ５１Ａに向かって進行し、内層レンズ５１Ａの表面で反射する。これにより、透光体１０から内層レンズ５１Ａへ向かって進行する音波と、内層レンズ５１Ａの表面で反射した音波とが重なり合い、腹と節を含む定在波Ｗｓが発生する。
定在波Ｗｓにおいて、音波の腹となる領域Ｚ１０では、他の領域と比べて音圧が大きくなり、空気が圧縮される。このため、音波の腹となる領域Ｚ１０では、圧縮された空気がダンパーとして働き、振動減衰（ダンピング）が発生しやすい。したがって、音波の腹となる領域Ｚ１０に透光体１０が位置すると、透光体１０の振動が減衰されることになる。
ここで、音波の波長を「λ」とすると、音波の腹はλ／２に相当する位置に発生する。なお、波長λの計算式は、［波長（ｍｍ）]＝［音速（ｍ／ｓ）／周波数（Ｈｚ）］で計算される。
定在波Ｗｓにより振動している領域Ｚ１０の音圧が大きくなった場合、空気の圧力が増大することで、空気のバネ性が増大する。なお、空気のバネ性は、空気の圧力に比例し、体積に反比例する関係がある。これはベローズ形空気ばねのバネ定数の式［空気バネ定数Ｋ］＝１０×γ（Ｐ＋０．１）Ａ／Ｖ］より明らかである。なお、Ｐ：内圧、Ａ：空気バネ有効受圧面積、Ｖ：空気バネ内容積を示す。
自由振動の振動における減衰を考えた場合、限界減衰率はＣｃ＝２√ｍｋで計算される。なお、ｍ：質量、ｋ：バネ定数を示す。この限界減衰率Ｃｃが大きいほど、振動は減衰しやすくなる。そのため、空気のバネ定数が増大することで、振動減衰につながることが考えられる。以上のことから、定在波Ｗｓの腹となる領域Ｚ１０で音圧が上昇することで、振動減衰が生じていると言える。
図１０は、透光体１０の変位と音圧との関係の解析結果の一例を示すグラフである。図１１は、図１０のグラフを拡大したグラフである。なお、図１０及び図１１に示すグラフは、ムラタソフトウェア株式会社製のＦｅｍｔｅｔを用いて、圧電/音波解析（調和解析、強連成）を行うことによって取得した。解析では、透光体１０のＺ方向の上面にガラス板を配置したモデルを用い、ガラス板と透光体上面との距離を変化させた。また、ガラス板と透光体１０の上面の間のギャップには空気層を挿入した。モデルの材料については、ガラス板を形成する材料はホウケイ酸ガラスであり、振動体２０を形成する材料はステンレスであり、圧電素子３０はＰＺＴであった。また、透光体１０と振動体２０とは、エポキシ樹脂で接着した。また、解析に用いた振動体２０の共振周波数は２７ｋＨｚであり、空気の音速から音波の波長λは９．２ｍｍとした。
図１０及び図１１に示すように、透光体１０とガラス板との間のギャップのＺ方向の距離を変化させると、定在波Ｗｓの半波長λ／２の整数倍に相当する領域Ｐ１，Ｐ２において、音圧が上昇し振動減衰が生じることによって透光体１０の変位量が小さくなっている。具体的には、透光体１０とガラス板との間のギャップのＺ方向の距離が４．６ｍｍおよび９．６ｍｍ付近の領域において、音圧が上昇し、透光体１０の変位量が小さくなっている。また、透光体１０とガラス板との間のギャップが０ｍｍ付近の領域Ｐ０においても透光体１０の変位量が小さくなっている。
以上のことから、ギャップが０ｍｍ付近の領域Ｐ０、定在波Ｗｓの半波長である領域Ｐ１，Ｐ２を避けて透光体１０を配置することによって、透光体１０の振動減衰を抑制することができると考えられる。
一例として、透光体１０の最大変位量Ｓ０から減少量を６０％とした値を透光体１０の変位量の下限値Ｓ１とする。なお、下限値Ｓ１は透光体１０に付着した液滴を除去できる範囲で設定してもよい。図８では、最大変位量Ｓ０は７．４μｍであるため、下限値Ｓ１は４．７μｍとした。この場合、透光体１０の振動減衰を抑制する領域Ｐｚにおいて、ギャップのＺ方向の距離は、０．１ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である。この数値範囲であれば、定在波Ｗｓの発生による透光体１０の振動減衰を抑制することができる。
ここで、透光体１０の振動減衰は、定在波Ｗｓの半波長λ／２の整数倍毎に発生する。このため、光学モジュール４において、透光体１０の振動減衰を抑制するためのギャップＧ１０の寸法は、［（ｎ×λ／２）＋０．１ｍｍ］以上［｛（ｎ＋１）×λ／２｝－０．１ｍｍ］以下の範囲で定められる。なお、「ｎ」は０以上の整数であり、「λ」は振動により生じる音波の波長である。
以上のことから、本実施形態の光学モジュール１においては、透光体１０と内層レンズ５１との間のギャップＧ０の最大寸法Ｌ１を０．５ｍｍ以上であって、［（ｎ×λ／２）＋０．１ｍｍ］以上［｛（ｎ＋１）×λ／２｝－０．１ｍｍ］以下の範囲で定める。言い換えると、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１において、０．５ｍｍ≦Ｌ１、且つ［（ｎ×λ／２）＋０．１ｍｍ］≦Ｌ１≦［｛（ｎ＋１）×λ／２｝－０．１ｍｍ］の関係が成り立つ場合に、定在波Ｗｓによる透光体１０の振動減衰を抑制することができると考えられる。
本実施形態では、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、透光体１０と内層レンズ５１の中央部における寸法であり、透光体１０の中央部において定在波Ｗｓによる振動減衰を抑制することができる。その結果、透光体１０の中央部の変位量を大きくすることができる。
好ましくは、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、０．５ｍｍ≦Ｌ１≦（λ／２－０．１）ｍｍである（ｎ＝０の場合）。これにより、光学モジュール１を小型化しつつ、ギャップＧ０における音圧の上昇を抑制し、振動減衰を抑制できる。
［効果］
実施の形態１に係る光学モジュール１及び光学装置１００によれば、以下の効果を奏することができる。
実施の形態１に係る光学モジュール１及び光学装置１００によれば、以下の効果を奏することができる。
光学モジュール１は、透光体１０、振動体２０、圧電素子３０および内層光学部品５０を備える。振動体２０は、筒状に形成され、透光体１０を支持する。圧電素子３０は、振動体２０に配置され、振動体２０を振動させる。内層光学部品５０は、透光体１０と対向する内層レンズ５１を含む。内層レンズ５１において透光体１０と対向する面には、内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）に窪み、且つ曲率を有する第１凹部５１ａが形成されている。透光体１０と内層レンズ５１の第１凹部５１ａとの間には、ギャップＧ０が形成されている。
このような構成により、振動減衰を抑制することができる。光学モジュール１によれば、透光体１０と内層レンズ５１との間に形成されるギャップＧ０内で音圧が集中することを抑制することができる。具体的には、内層レンズ５１において透光体１０と対向する面に、第１凹部５１ａを形成することによって、ギャップＧ０内において内層レンズ５１で反射した音波が分散しやすくなる。これにより、ギャップＧ０の音圧が小さくなり、透光体１０の振動減衰を抑制することができる。その結果、透光体１０の変位量を大きくすることができ、透光体１０に付着した液滴の除去効率を向上させることができる。
透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第１凹部５１ａは、透光体１０の中央部と重なる位置に形成されている。このような構成により、透光体１０の中央部付近に音波が集中することを抑制でき、透光体１０の中央部における振動減衰を抑制できる。
透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、第１凹部５１ａの中心Ｃ２は、透光体１０の中心Ｃ１と略一致する。このような構成により、光学的特性を向上させつつ、透光体１０の中央部に音波が集中することを抑制でき、透光体１０の中央部における振動減衰を抑制できる。
第１凹部５１ａの深さは、内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）から見たときの内層レンズ５１の中心Ｃ２から外側に向かって小さくなる。このような構成により、第１凹部５１ａで反射する音波が分散されやすくなり、ギャップＧ０内で音波が集中することを抑制できる。これにより、透光体１０の振動減衰を抑制できる。
第１凹部５１ａは、球面状又は非球面状に形成されている。このような構成により、第１凹部５１ａで反射する音波が更に分散されやすくなり、ギャップＧ０内で音波が集中することを更に抑制できる。これにより、透光体１０の振動減衰を更に抑制できる。
透光体１０において内層レンズ５１と対向する面ＰＳ２には、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）に窪み、且つ曲率を有する第２凹部１１が形成されている。このような構成により、透光体１０の第２凹部１１において音波を分散させることができ、ギャップＧ０内で音波が集中することを更に抑制できる。これにより、透光体１０の振動減衰を更に抑制できる。
透光体１０の第２凹部１１は、半球状に窪んだ形状を有する。このような構成により、第２凹部１１で音波を分散させやすくなり、ギャップＧ０内で音波が集中することを抑制できる。これにより、透光体１０の振動減衰を抑制できる。
透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見て、内層レンズ５１の外径Ｄ２２は、透光体１０の第２凹部１１の外径Ｄ１２より大きい。このような構成により、光学的特性を向上させつつ、透光体１０の振動減衰を抑制できる。
内層レンズ５１の第１凹部５１ａの曲率は、透光体１０の第２凹部１１の曲率よりも大きい。このような構成により、透光体１０から内層レンズ５１を通る光学的経路を確保しやすくなる。
ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、０．５ｍｍ以上である。このような構成により、ギャップＧ０内で音圧が上昇することを抑制しやくなり、透光体１０の振動減衰を抑制しやすくなる。
ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、［（ｎ×λ／２）＋０．１ｍｍ］以上［｛（ｎ＋１）×λ／２｝－０．１ｍｍ］以下の範囲で定められ、ｎは０以上の整数、λは振動により生じる音波の波長を示す。好ましくは、ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、０．５ｍｍ≦Ｌ１≦（λ／２－１）ｍｍである（ｎ＝０の場合）。このような構成により、定在波Ｗｓが生じた場合に音波の腹を避けることができ、音圧上昇による透光体１０の振動減衰を抑制できる。
ギャップＧ０の最大寸法Ｌ１は、透光体１０の厚み方向（Ｚ方向）から見たときの透光体１０の中心Ｃ１と第１凹部５１ａの中心Ｃ２とを通る直線上における透光体１０と第１凹部５１ａとの間の寸法である。このような構成により、ギャップＧ０内であって、透光体１０の中心Ｃ１と第１凹部５１ａの中心Ｃ２とを通る直線上に音波が集中することを抑制できる。これにより、透光体１０の中心Ｃ１付近の振動減衰を抑制できる。
内層レンズ５１は、透光体１０と対向する面に内層レンズ５１の厚み方向（Ｚ方向）と直交するフラット面ＦＳ１を有する。内層光学部品５０は、内層レンズ５１を収納する筒状のレンズ保持部５２を含む。レンズ保持部５２は、レンズ保持部５２の内側で、フラット面ＦＳ１と接触する押さえ部５２ａを有する。このような構成により、第１凹部５１ａで音圧の集中を抑制しつつ、内層レンズ５１をレンズ保持部５２の押さえ部５２ａによって安定して保持することができる。これにより、内層レンズ５１の脱落を抑制し、位置ずれを抑制することで、光学的な経路を維持することができる。
光学装置１００は、光学モジュール１と、光学モジュール１に配置される光学素子２と、備える。このような構成により、上述した光学モジュール１と同様の効果を奏することができる。
＜変形例１＞
図１２は、変形例１の光学モジュール１Ａの主な構成を示す概略断面図である。図１２に示すように、透光体１０Ａに第２凹部１１が設けられておらず、透光体１０Ａの第２主面ＰＳ２の全面が平坦な面で形成されていてもよい。あるいは、透光体１０Ａの第２主面ＰＳ２において、内層レンズ５１と対向する部分が平坦な面で形成されていてもよい。
図１２は、変形例１の光学モジュール１Ａの主な構成を示す概略断面図である。図１２に示すように、透光体１０Ａに第２凹部１１が設けられておらず、透光体１０Ａの第２主面ＰＳ２の全面が平坦な面で形成されていてもよい。あるいは、透光体１０Ａの第２主面ＰＳ２において、内層レンズ５１と対向する部分が平坦な面で形成されていてもよい。
このような構成においても、内層レンズ５１の第１凹部５１ａにおいて音波を分散し、ギャップＧ０内の音波の集中を抑制できる。これにより、透光体１０Ａの振動減衰を抑制することができる。
＜変形例２＞
図１３は、変形例３の光学装置１００Ａの主な構成を示す概略断面図である。図１３に示すように、光学装置１００Ａにおける光学モジュール１Ｂでは、振動体２０Ａの角部に湾曲部Ｒ１が設けられている。湾曲部Ｒ１は、振動体２０Ａの各構成要素が接続される部分に設けられている。湾曲部Ｒ１は、丸く湾曲した形状を有する。
図１３は、変形例３の光学装置１００Ａの主な構成を示す概略断面図である。図１３に示すように、光学装置１００Ａにおける光学モジュール１Ｂでは、振動体２０Ａの角部に湾曲部Ｒ１が設けられている。湾曲部Ｒ１は、振動体２０Ａの各構成要素が接続される部分に設けられている。湾曲部Ｒ１は、丸く湾曲した形状を有する。
振動体２０Ａの角部に湾曲部Ｒ１を設けることによって、振動体２０Ａの振動時において応力を分散させることができる。これにより、応力を低減することができるため、振動体２０Ａの疲労破壊を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本発明の振動装置および振動制御方法は、屋外で使用する車載カメラ、監視カメラ、またはＬｉＤＡＲ等の光センサへ適用することができる。
１，１Ａ，１Ｂ 光学モジュール
２ 光学素子
３ 制御部
４ 光学モジュール
１０，１０Ａ 透光体
１１，１１Ａ 凹部（第２凹部）
２０，２０Ａ 振動体
２１ 振動フランジ
２２ 第１筒状体
２３ ばね部
２４ 第２筒状体
２５ 振動板
２６ 接続部
３０ 圧電素子
４０ 固定部
５０，５０Ａ 内層光学部品
５１，５１Ａ 内層レンズ
５１ａ 凹部（第１凹部）
５２ レンズ保持部
５２ａ 押さえ部
５２ｂ 接触部
５３ 内層フランジ
１００，１００Ａ 光学装置
Ａ１ 振動方向
Ｃ１ 中心
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２ 外径
ＦＳ１ フラット面
Ｇ０，Ｇ１０ ギャップ
ＰＳ１ 第１主面
ＰＳ２ 第２主面
２ 光学素子
３ 制御部
４ 光学モジュール
１０，１０Ａ 透光体
１１，１１Ａ 凹部（第２凹部）
２０，２０Ａ 振動体
２１ 振動フランジ
２２ 第１筒状体
２３ ばね部
２４ 第２筒状体
２５ 振動板
２６ 接続部
３０ 圧電素子
４０ 固定部
５０，５０Ａ 内層光学部品
５１，５１Ａ 内層レンズ
５１ａ 凹部（第１凹部）
５２ レンズ保持部
５２ａ 押さえ部
５２ｂ 接触部
５３ 内層フランジ
１００，１００Ａ 光学装置
Ａ１ 振動方向
Ｃ１ 中心
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２ 外径
ＦＳ１ フラット面
Ｇ０，Ｇ１０ ギャップ
ＰＳ１ 第１主面
ＰＳ２ 第２主面
Claims (14)
- 透光体と、
筒状に形成され、前記透光体を支持する振動体と、
前記振動体に配置され、前記振動体を振動させる圧電素子と、
前記振動体の内側に配置される内層光学部品と、
を備え、
前記内層光学部品は、前記透光体と対向する内層レンズを含み、
前記内層レンズにおいて前記透光体と対向する面には、前記内層レンズの厚み方向に窪み、且つ曲率を有する第１凹部が形成されており、
前記透光体と前記内層レンズの前記第１凹部との間には、ギャップが形成されている、
光学モジュール。 - 前記透光体の厚み方向から見て、前記第１凹部は、前記透光体の中央部と重なる位置に形成されている、
請求項１に記載の光学モジュール。 - 前記透光体の厚み方向から見て、前記第１凹部の中心は、前記透光体の中心と略一致する、
請求項２に記載の光学モジュール。 - 前記第１凹部の深さは、前記内層レンズの厚み方向から見たときの前記内層レンズの中心から外側に向かって小さくなる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の光学モジュール。 - 前記第１凹部は、球面状又は非球面状に形成されている、
請求項１～４のいずれか一項に記載の光学モジュール。 - 前記透光体において前記内層レンズと対向する面には、前記透光体の厚み方向に窪み、且つ曲率を有する第２凹部が形成されている、
請求項１～５のいずれか一項に記載の光学モジュール。 - 前記透光体の前記第２凹部は、半球状に窪んだ形状を有する、
請求項６に記載の光学モジュール。 - 前記透光体の厚み方向から見て、前記内層レンズの外径は、前記透光体の前記第２凹部の外径より大きい、
請求項６又は７に記載の光学モジュール。 - 前記内層レンズの前記第１凹部の前記曲率は、前記透光体の前記第２凹部の前記曲率よりも大きい、
請求項６～８のいずれか一項に記載の光学モジュール。 - 前記ギャップの最大寸法は、０．５ｍｍ以上である、
請求項１～９のいずれか一項に記載の光学モジュール。 - 前記ギャップの前記最大寸法は、［（ｎ×λ／２）＋０．１ｍｍ］以上［｛（ｎ＋１）×λ／２｝－０．１ｍｍ］以下の範囲で定められ、
ｎは０以上の整数、λは振動により生じる音波の波長を示す、
請求項１０に記載の光学モジュール。 - 前記ギャップの前記最大寸法は、前記透光体の厚み方向から見たときの前記透光体の中心と前記第１凹部の中心とを通る直線上における前記透光体と前記第１凹部との間の寸法である、
請求項１０又は１１に記載の光学モジュール。 - 前記内層レンズは、前記透光体と対向する面に前記内層レンズの厚み方向と直交するフラット面を有し、
前記内層光学部品は、前記内層レンズを収納する筒状のレンズ保持部を含み、
前記レンズ保持部は、前記レンズ保持部の内側で、前記フラット面と接触する押さえ部を有する、
請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学モジュール。 - 請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学モジュールと、
前記光学モジュールに配置される光学素子と、
を備える、光学装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021-194451 | 2021-11-30 | ||
| JP2021194451 | 2021-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023100397A1 true WO2023100397A1 (ja) | 2023-06-08 |
Family
ID=86611839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/023915 WO2023100397A1 (ja) | 2021-11-30 | 2022-06-15 | 光学モジュールおよび光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2023100397A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009265473A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Konica Minolta Opto Inc | レンズ、撮像レンズ及び撮像装置 |
| WO2021186898A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | 株式会社村田製作所 | 振動装置及び振動制御方法 |
-
2022
- 2022-06-15 WO PCT/JP2022/023915 patent/WO2023100397A1/ja unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009265473A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Konica Minolta Opto Inc | レンズ、撮像レンズ及び撮像装置 |
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