WO2023127197A1 - 振動装置及び撮像装置 - Google Patents

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WO2023127197A1
WO2023127197A1 PCT/JP2022/031856 JP2022031856W WO2023127197A1 WO 2023127197 A1 WO2023127197 A1 WO 2023127197A1 JP 2022031856 W JP2022031856 W JP 2022031856W WO 2023127197 A1 WO2023127197 A1 WO 2023127197A1
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WO
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internal
vibrating body
connecting portion
external
vibrator
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PCT/JP2022/031856
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English (en)
French (fr)
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貴英 中土井
仁志 坂口
宣孝 岸
友基 石井
怜依 東田
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/08—Waterproof bodies or housings
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices

Definitions

  • the present invention relates to a vibrating device and an imaging device, and more particularly to a vibrating device using a piezoelectric element.
  • Patent Literature 1 discloses a vibrating device that includes a vibrating portion that is connected to an end portion of a translucent body and causes the translucent body to generate bending vibration.
  • the vibration of the vibrating portion is controlled to generate a predetermined vibration with respect to the translucent body, thereby miniaturizing and removing adhering liquid droplets or the like.
  • one end of the housing is connected to the thin portion that amplifies vibration, and the other end is connected to the base plate that supports the imaging section. Therefore, depending on the vibration frequency of the vibrating portion, the vibration of the thin portion may be transmitted to the base plate through the housing, vibrating the entire vibrating device, and may even vibrate the imaging portion.
  • the present invention provides a vibrating device and an imaging device that reduce transmission of the vibration of the internal vibrating body to the outside.
  • a vibrating device includes an internal vibrating body that amplifies vibration, a piezoelectric element connected to one end of the internal vibrating body, a translucent body connected to the other end of the internal vibrating body, and an internal vibrating body.
  • An external vibrator having a first connecting portion connected to the other end of the body and a second connecting portion extending from the first connecting portion to the outside of the translucent body and attenuating vibration.
  • An imaging device includes a vibrating device and an imaging element.
  • the vibration device includes an internal vibrating body for amplifying vibration, a piezoelectric element connected to one end of the internal vibrating body, a lens connected to the other end of the internal vibrating body, and a lens connected to the other end of the internal vibrating body.
  • an external vibrating body having a first connecting portion and a second connecting portion extending from the first connecting portion to the outside of the translucent body and attenuating vibration; a lens module arranged on the optical axis of the lens; Prepare.
  • the imaging device is arranged on the optical axis of the lens and lens module.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing a vibrating device according to an embodiment
  • 2 is an exploded perspective view of the vibration device of FIG. 1
  • a cross-sectional view of the vibrating device in FIG. 1 as viewed from arrow IV 1 is a cross-sectional view showing an imaging device provided with a vibrating device according to an embodiment
  • Diagram showing simulation results of displacement distribution in vibration device Diagram showing simulation results of stress distribution in vibration device Sectional drawing which shows the vibration apparatus concerning the modification of embodiment The perspective view which shows the 1st modification of the vibration apparatus of FIG. Cross-sectional view along line X-X in FIG. Sectional drawing which shows the 2nd modification of the vibration apparatus of FIG. Sectional drawing which shows the 3rd modification of the vibration apparatus of FIG. 1.
  • the 1st perspective view which shows the 4th modification of the vibration apparatus of FIG. 2nd perspective view which shows the 4th modification of the vibration apparatus of FIG. 1 The perspective view which shows the 5th modification of the vibration apparatus of FIG. Sectional view along line XVI-XVI in Fig. 15
  • the perspective view which shows the pressing member of the vibration apparatus of FIG. The perspective view which shows the 6th modification of the vibration apparatus of FIG. Sectional view along line XIX-XIX in FIG. Sectional drawing which shows the 7th modification of the vibration apparatus of FIG. Sectional drawing which shows the 8th modification of the vibration apparatus of FIG. Sectional drawing which shows the 9th modification of the vibration apparatus of FIG.
  • Graph showing the relationship between the dimension in the first direction of the second member of the vibrating device of FIG. 22 and the stress value applied to the portion where the second connecting portion and the fixing portion are joined
  • Sectional drawing which shows the 10th modification of the vibration apparatus of FIG. Sectional drawing which shows the 11th modification of the vibration apparatus of FIG.
  • a vibrating device comprises: an internal vibrating body for amplifying vibration; a piezoelectric element connected to one end of the internal vibrating body; a translucent body connected to the other end of the internal vibrating body; An external vibrator having a first connecting portion connected to the other end of the body and a second connecting portion extending from the first connecting portion to the outside of the translucent body and attenuating vibration.
  • a vibration device is the vibration device according to the first aspect, wherein the second connecting portion extends in a direction perpendicular to a direction in which light is transmitted through the translucent body. Thereby, it is possible to reduce the influence of the vibration of the second connecting portion on the vibration of the translucent body.
  • a vibration device is the vibration device according to the second aspect, wherein the second connecting portion extends annularly.
  • a vibration device is the vibration device according to any one of the first to third aspects, wherein the second connecting portion is far from the piezoelectric element of the first connecting portion in the first direction. It is located closer to the piezoelectric element than the edge.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the external vibrating body has a fixed portion connected to the second connecting portion, and the second connecting portion , smaller than the thickness of the fixed part. Thereby, absorption of vibration in the second connecting portion can be further improved.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first connecting portion has a protruding portion protruding toward the translucent body, and the first connecting portion protrudes The translucent body is sandwiched between the part and the other end of the internal vibrating body. Mechanical fixation can ensure that the translucent body is prevented from falling off.
  • a vibration device is the vibration device according to any one of the first to fifth aspects, a holding member that sandwiches the translucent body together with the other end of the internal vibrating body in the first direction; the first connecting portion is connected to the translucent body via the holding member; a gap is provided between the first connecting portion and the other end of the internal vibrating body in a radial direction with respect to the optical axis extending along the first direction of the translucent body,
  • the holding member is A body extending in the circumferential direction of the optical axis of the translucent body, facing the other end of the internal vibrating body in the first direction, and having the translucent body positioned between the other end of the internal vibrating body Department and are provided in the main body, are spaced apart in a circumferential direction with respect to the optical axis, extend from the main body along the first direction toward the other end of the internal vibrator, and are positioned in the gap.
  • first leg and a second leg to provided at an end of the first leg farther from the main body in the first direction, extends radially inward with respect to the optical axis, and is between the translucent body and the main body in the first direction; a first protrusion on which the other end of the internal vibrator is located;
  • the first connection portion is provided at an end of the second leg portion far from the body portion in the first direction, extends outward in the radial direction, and is positioned between the body portion and the body portion in the first direction. and a second protrusion. Mechanical fixation can ensure that the translucent body is prevented from falling off.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to fifth aspects, a cap body covering the first connecting portion in a direction intersecting the first direction; provided at an end of the cap body farther from the piezoelectric element in the first direction, protrudes toward the translucent body along a direction crossing the first direction, and extends from the internal vibrating body in the first direction; and a projecting portion facing the other end, A cap is provided that sandwiches the transparent body between the projecting portion and the other end of the internal vibrating body to connect the first connecting portion to the transparent body. Mechanical fixation can reduce the load on the translucent body while ensuring that the translucent body is prevented from falling off.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to fifth aspects, a cap body positioned between the translucent body and the first connecting portion in a direction intersecting the first direction and extending along the first direction; provided at an end of the cap body farther from the piezoelectric element in the first direction, protrudes toward the translucent body along a direction crossing the first direction, and extends from the internal vibrating body in the first direction; a cap including a projecting portion facing the other end; a gap is provided between the translucent body and the first connecting portion in a direction intersecting the first direction, and the cap body is positioned in the gap; The cap sandwiches the translucent body between the projecting portion and the other end of the internal vibrator to connect the first connecting portion to the translucent body. Mechanical fixation can reduce the load on the translucent body while ensuring that the translucent body is prevented from falling off.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to ninth aspects, and has a fitting portion connected to the first connecting portion of the external vibrating body on the other end side of the internal vibrating body.
  • the fitting portion of the internal vibrator and the first connection portion of the external vibrator are fixed by tightening with a screw structure. The amount of torque on the screw can control the tightening strength and stabilize the vibration performance.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the internal vibrating body is provided at the other end in the first direction, and a first connection of the external vibrating body including a mating portion that connects to the portion; the fitting portion has a protrusion extending outward from the translucent body along a direction intersecting the first direction from the other end of the internal vibrator in the first direction; The first connecting portion has a second recessed portion that accommodates the projection portion so as to be fittable, The fitting portion of the internal vibrating body and the first connecting portion of the external vibrating body are fixed by fitting the protrusion and the second recess. Thereby, the cost for fixing the internal vibrator and the external vibrator can be reduced.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to ninth aspects, comprising an intermediate body for fixing the internal vibrating body and the external vibrating body,
  • the internal vibrator includes a fitting portion provided at the other end in the first direction and connected to a first connection portion of the external vibrator, A gap in which the intermediate body is fitted is provided between the first connecting portion and the fitting portion in a direction intersecting the first direction,
  • the fitting portion of the internal vibrating body and the first connecting portion of the external vibrating body are fixed by fitting into the gap of the intermediate body.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the internal vibrating body is provided at the other end in the first direction, and a first connection of the external vibrating body including a mating portion that connects to the portion; one of the internal vibrating body and the external vibrating body is rotatable relative to the other of the internal vibrating body and the external vibrating body about a rotation axis extending along the first direction; A plurality of grooves extending in a circumferential direction with respect to the rotating shaft are provided in either one of the first connecting portion and the fitting portion, The other of the first connecting portion and the fitting portion is provided with a plurality of claw portions each extending in a radial direction with respect to the rotating shaft and accommodated in each of the plurality of groove portions so as to be fitted therein, The fitting portion of the internal vibrating body and the first connecting portion of the external vibrating body are fixed by fitting the plurality of grooves and the plurality of claws.
  • a vibrating device is the vibrating device according to the fifth aspect, wherein the translucent body is a lens, and further includes a lens module arranged on the optical axis of the lens. Thereby, the vibrating device 1 can be used as an imaging optical system.
  • a vibrating device is the vibrating device according to the fourteenth aspect, wherein the lens module is connected to the fixing portion of the external vibrating body.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein the internal vibrating body has a cylindrical shape and the external vibrating body has a hollow quadrangular prism shape.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the Young's modulus of the material of the internal vibrator is larger than the Young's modulus of the material of the external vibrator. Desired vibration performance can be obtained by making the Young's modulus different between the internal vibrator and the external vibrator.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to seventeenth aspects, wherein the external vibrating body has a fixing portion connected to the second connecting portion, and the second connecting portion of the external vibrating body
  • the Young's modulus of the connecting portion is greater than that of the fixed portion of the external vibrator. This favors the vibration confinement of the fixed portion of the external vibrating body.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to seventeenth aspects,
  • the external vibrating body has a fixed portion connected to the second connection portion,
  • the density of the second connecting portion of the external vibrating body is smaller than the density of the fixing portion of the external vibrating body.
  • a vibrating device is the vibrating device according to the eighteenth or nineteenth aspect
  • the second connection part is a first member positioned farther from the piezoelectric element than the fixing portion in the first direction and extending from the first connecting portion along a direction intersecting the first direction; a second member extending toward the piezoelectric element along the first direction from an end far from the first connecting portion in a direction crossing the first direction of the first member;
  • the fixed part is a joint portion provided at an end near the first member in the first direction and extending along a direction intersecting the first direction to join the second member;
  • the dimension of the second member in the first direction is greater than or equal to the dimension of the first member in the first direction.
  • a vibrating device is the vibrating device according to the eighteenth or nineteenth aspect
  • the second connection part is a first member positioned farther from the piezoelectric element than the fixing portion in the first direction and extending from the first connecting portion along a direction intersecting the first direction; a second member extending toward the piezoelectric element along the first direction from an end far from the first connecting portion in a direction crossing the first direction of the first member;
  • the fixed part is A joint portion provided at an end far from the internal vibrating body in a direction intersecting the first direction and extending along the first direction to which the second member is joined is included.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to twenty-first aspects,
  • the external vibrating body has a fixed portion connected to the second connection portion,
  • the translucent body has an optical axis extending along the first direction, The distance from the optical axis in the radial direction to the optical axis to the radially inner end of at least a part of the fixing portion is from the optical axis in the radial direction to the radially outer end of the internal vibrator. less than the distance of As a result, the volume of the fixed portion can be increased, so that the vibration stability of the fixed portion of the external vibrator can be further enhanced.
  • a vibrating device is the vibrating device according to any one of the first to twenty-second aspects, wherein the internal vibrating body has a tubular body portion and a thin-walled portion, and the thin-walled portion is a tubular body. Thinner than the part. By including the thin portion in the internal vibrating body, it is possible to further reduce performance deterioration due to adhesion of water droplets.
  • the imaging device of the twenty-fourth aspect of the present invention includes a vibrating device and an imaging element.
  • the vibration device includes an internal vibrating body for amplifying vibration, a piezoelectric element connected to one end of the internal vibrating body, a lens connected to the other end of the internal vibrating body, and a lens connected to the other end of the internal vibrating body.
  • an external vibrating body having a first connecting portion and a second connecting portion extending from the first connecting portion to the outside of the translucent body and attenuating vibration; a lens module arranged on the optical axis of the lens; Prepare.
  • the imaging device is arranged on the optical axis of the lens and lens module.
  • the vibration of the lens is absorbed by the second connecting portion, so it is possible to prevent an image blurred due to the vibration of the lens.
  • An imaging device is the imaging device according to the twenty-fourth aspect, wherein the position of the bottom surface of the external vibrator in the optical axis direction is between the bottom surface of the piezoelectric element and the imaging surface of the imaging element.
  • Cameras that are used outdoors such as in-vehicle cameras, surveillance cameras, and cameras mounted on drones, have exposed lenses or covers that are made of glass or transparent plastic to cover the lenses. is provided. If foreign matter such as water droplets adheres to the lens or cover, the foreign matter may be reflected in the image captured by the camera, obstructing the field of view of the camera and making it impossible to obtain a clear image.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a vibration device 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the vibration device 1.
  • the Z-axis (an example of the first direction) is an example of the optical axis direction of the lens 5 and the lens module 15, and the X-axis (an example of the direction crossing the first direction) is an example of the radial direction of the lens 5. .
  • the vibrating device 1 includes an external vibrating body 3, a lens 5, an internal vibrating body 7, a piezoelectric element 9, a power supply conductor 11, a first retaining ring 13, a lens module 15, a lens barrel 17, and a second retaining ring 19. .
  • the vibrating device 1 transmits the vibration of the piezoelectric element 9 arranged in contact with the internal vibrating body 7 to the lens 5 via the internal vibrating body 7 to vibrate the lens 5 , thereby removing water droplets, mud, etc. adhering to the lens 5 . It is a device that removes foreign matter from
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the vibration device 1.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the vibration device 1.
  • the internal vibrator 7 amplifies the vibration from the piezoelectric element 9 to vibrate the lens 5 .
  • the internal vibrator 7 has, for example, a cylindrical shape, and can be made of a metal material, ceramics, or the like. Metal materials include, for example, stainless steel, aluminum, iron, titanium, and duralumin.
  • a surface treatment such as an oxidation treatment or an alumite treatment. If the surface of the internal vibrating body 7 is, for example, black by surface treatment, deterioration of optical performance due to irregular reflection of light can be further prevented.
  • the internal vibrator 7 is a tubular member having a tubular body portion 21 , a thin portion 23 , a mounting portion 25 and a fitting portion 27 .
  • a piezoelectric element 9 is attached to the cylindrical body portion 21 on one end side of the internal vibrating body 7 and is vibrated by the piezoelectric element 9 .
  • the thin portion 23 connects the cylindrical body portion 21 and the mounting portion 25 . Since the thin portion 23 is thinner than the cylindrical body portion 21, it can act as a spring and expand the vibration. Therefore, the thin portion 23 serves to amplify the vibration when transmitting the vibration generated in the cylindrical body portion 21 to the lens 5 . If the Young's modulus of the material of the internal vibrating body 7 is large, loss during expansion of vibration can be reduced.
  • a mounting portion 25 is formed on the other end side of the thin portion 23 in the internal vibrating body 7 .
  • the mounting portion 25 is formed flat, and the outer peripheral portion of the lens 5 is mounted on the mounting portion 25 .
  • the lens 5 may be fixed to the mounting portion 25 using an adhesive or the like.
  • the mounting portion 25 has a shape projecting inward from the thin portion 23 .
  • a fitting portion 27 is formed radially outward of the mounting portion 25 on the other end side of the internal vibrating body 7 .
  • the fitting portion 27 has a screw structure and is connected to the external vibrator 3 which will be described later.
  • the external vibrating body 3 can prevent the vibration of the internal vibrating body 7 from escaping to members other than the lens 5 and efficiently transmit the vibration to the lens 5 . Further, the external vibrating body 3 is provided so as to cover the entire internal vibrating body 7 so as to protect the internal vibrating body 7 and the lens module 15 from the outside.
  • the external vibrator 3 is made of a metal material such as stainless steel, aluminum, iron, titanium, duralumin, or resin.
  • the external vibrator 3 has, for example, a hollow quadrangular prism shape.
  • the external vibrating body 3 has a first connection portion 31, a second connection portion 33, and a fixing portion 35.
  • a threaded structure 31a is formed at one end of the first connecting portion 31, and the first connecting portion 31 of the external vibrating body 3 and the fitting portion 27 of the internal vibrating body 7 are fixed by tightening with the threaded structure.
  • the first connecting portion 31 has a protruding portion 31b protruding toward the lens 5 on the other end side.
  • the lens 5 is sandwiched between the protruding portion 31b of the first connecting portion 31 and the mounting portion 25 on the other end side of the internal vibrator 7 .
  • the lens 5 is sandwiched between both the external side and the internal side, it is possible to prevent the lens 5 from coming off the vibrating device 1 even if the lens 5 vibrates.
  • the second connecting portion 33 has a role of absorbing vibration generated in the lens 5 and not transmitting the vibration to the fixed portion 35 connected to the second connecting portion 33 .
  • the second connection portion 33 extends annularly in a direction perpendicular to the optical axis direction of the lens 5, for example.
  • the thickness of the second connecting portion 33 is smaller than the thickness of the fixing portion 35, and is, for example, 0.2 mm or more and 1.0 mm or less.
  • the thickness of the second connecting portion 33 is 0.2 times or more and 1.5 times or less that of the thin portion 23 . Since the second connecting portion 33 has such a small thickness, it has a leaf spring-like property.
  • the fixed part 35 is connected to members such as a case for housing an imaging device and the lens module 15, for example, and has a node that suppresses vibration to 1/100 or less of the amount of displacement of the lens 5, and does not propagate vibration to these members. have a role.
  • the outer shape of the fixing portion 35 is quadrangular. With this shape, the volume of the fixing portion 35 can be increased without increasing the size of the imaging device. For example, a 25 mm ⁇ 25 mm cube has a larger volume than a cylindrical shape with a diameter of 25 mm. Therefore, the quadrangle makes more effective use of the volume of the four corners, making it possible to increase the volume of the fixing portion 35 without increasing the size of the imaging device.
  • the external vibrating body 3 has a dent such as a groove, foreign matter such as water droplets and mud may accumulate there, and the accumulated foreign matter may deteriorate the vibration performance.
  • the corners of the external vibrator 3 are chamfered with a radius of R2.5 or more, for example. This has the effect of reducing metal fatigue due to ultrasonic vibration. Further, by chamfering the corners of the external vibrating body 3, even if the lens 5 has a wide angle of view of 180 degrees or more, the corners of the external vibrating body 3 are less likely to be captured in the captured image. be able to.
  • the performance required for the materials of the external vibrating body 3 and the internal vibrating body 7 is different.
  • the Young's modulus of the second connecting portion 33 is lower than that of the fixed portion 35.
  • the lens 5 cooperates with the lens module 15 to form an optical imaging plane, and is arranged on the outermost layer of the optical system Ps composed of the lens 5 and the lens module 15 .
  • the lens 5 is made of glass, has a convex upper surface, and is coated with a water-repellent coating and an antireflection film (AR coating).
  • AR coating antireflection film
  • the surface of the lens 5 on the optical imaging plane side is composed of a flat portion 5a and a concave shape 5b.
  • the piezoelectric element 9 has a piezoelectric body and electrodes.
  • the piezoelectric element 9 is connected to the tubular body portion 21 of the internal vibrating body 7 with an adhesive.
  • the piezoelectric material include barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT: PbTiO 3 PbZrO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), lead metaniobate (PbNb 2 O 6 ), Appropriate piezoelectric ceramics such as bismuth titanate ( Bi4Ti3O12 ) and (K, Na) NbO3 , or appropriate piezoelectric single crystals such as LiTaO3 and LiNbO3 .
  • the electrodes may be Ni electrodes, for example.
  • the electrode may be an electrode made of a metal thin film such as Ag or Au, which is formed by a sputtering method.
  • the electrodes can be formed by plating or vapor deposition in addition to the sputtering method.
  • the piezoelectric element 9 that generates vibration is formed in a ring shape when viewed from the axial direction (Z direction) of the internal vibrating body 7, but is not limited to this. may be any shape as long as it can vibrate the .
  • the piezoelectric element 9 is controlled by, for example, a control unit.
  • the control unit has, for example, a drive circuit for applying a drive signal to generate vibrations.
  • the drive circuit is connected to the piezoelectric element 9 via, for example, a power supply conductor 11 .
  • a feed conductor 11 is connected to the piezoelectric element 9 by means of an adhesive in order to apply an electric potential to the piezoelectric element 9 .
  • Flexible printed circuits (FPC) are used for the power supply conductor 11, and wiring is formed with copper foil on a polyimide substrate.
  • the drive circuit is composed of a printed circuit board on which mounted components are mounted, and has the function of generating an AC potential with an appropriate frequency and applying the potential to the piezoelectric body through the power supply conductor 11.
  • the piezoelectric element 9 vibrates the internal vibrator 7 in the thickness direction (Z direction) of the vibration device 1 based on the drive signal from the drive circuit.
  • the internal vibrator 7 vibrates in the thickness direction (Z direction).
  • the lens 5 is vibrated by vibrating the internal vibrating body 7 to remove foreign matter such as water droplets adhering to the lens 5 .
  • the lens module 15 is composed of a plurality of lenses and supported by the lens barrel 17. By combining the lens 5 and the lens module 15, it has an optical performance capable of forming an image as an imaging device.
  • the lens barrel 17 has a flange, and this flange is connected to the fixed portion 35 of the external vibrator 3. Since the lens 5 and the lens module 15 are not in contact with each other, the vibration of the lens 5 is also transmitted to the lens module 15, preventing deterioration in vibration performance.
  • the first and second retaining rings 13, 19 adjust the position of the lens module 15 along the optical axis.
  • the outer circumferences of the first and second retaining rings 13 and 19 are threaded. It is mated to the structure. Therefore, the position of the lens barrel 17 can be finely adjusted along the optical axis by adjusting the tightening amounts of the first and second retaining rings 13 and 19 .
  • the first and second retaining rings 13, 19 are one example of how the lens module 15 is secured.
  • An adhesive is applied between the internal vibrating body 7, the lens 5, and the external vibrating body 3, and between the internal vibrating body 7, the piezoelectric element 9, and the power supply conductor 11.
  • the material of the adhesive is hard material such as epoxy resin. Vibration loss can be reduced by using an adhesive with a high Young's modulus.
  • the optical imaging plane 37 is a plane on which the lens 5 and the lens module 15 form an image.
  • an imaging device 51 can be configured by arranging an imaging element 41 such as a CMOS image sensor at this position.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an imaging device 51 including the vibrating device 1. As shown in FIG. The position of the bottom surface of the external vibrator 3 in the optical axis direction is located between the bottom surface of the piezoelectric element 9 and the imaging surface of the imaging element 41 .
  • the imaging plane of the imaging element 41 is the same as the optical imaging plane 37 .
  • the vibrating device 1 can facilitate assembly of the imaging device 51 by arranging the imaging device 41 outside the vibrating device 1 .
  • the imaging device 41 is connected to, for example, a substrate 43 or the like.
  • the imaging element 41 can capture an image of an object to be imaged outside the vibration device 1 through the lens module 15 and the lens 5 of the vibration device 1 .
  • the vibration device 1 is fixed to the substrate 43 via a case 45, for example.
  • an adhesive is filled between the lens 5 and the internal vibrating body 7 and between the lens 5 and the external vibrating body 3, and the external vibrating device is applied before the adhesive hardens.
  • the body 3 is tightened, and then the adhesive is cured.
  • the adhesive is also filled in the threaded portions of the external vibrating body 3 and the internal vibrating body 7, and has a role of preventing loosening of the screws. Therefore, if the adhesive is a conductive adhesive, the electrical continuity between the external vibrating body 3 and the internal vibrating body 7 can be stabilized.
  • FIG. 6 Simulation results of the displacement amount distribution and the stress distribution in the vibration device 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 For the simulation, Femtet (registered trademark) manufactured by Murata Software Co., Ltd. was used to perform piezoelectric analysis (resonance analysis).
  • the calculation conditions for the simulation are as follows.
  • the material of the lens 5 corresponds to lead glass with a density of 4.65 g/cm 3 and a Young's modulus of 125 GPa.
  • the diameter of lens 5 is 14.4 mm.
  • the material of the internal vibrator 7 corresponds to SUS420J2 with a density of 7.75 g/cm 3 and a Young's modulus of 200 GPa.
  • the piezoelectric element 9 has a density of 7.83 g/cm 3 , and a voltage of 60 Vp-p is applied to the upper and lower surfaces of the piezoelectric element 9 (the surface in contact with the internal vibrator 7 and the surface on the opposite side). .
  • the piezoelectric element has an outer diameter of 18 mm, an inner diameter of 12 mm, and a thickness of 1 mm.
  • FIG. 6 shows simulation results of the displacement amount distribution in the vibration device 1 of the embodiment.
  • the darker the color the greater the amount of displacement.
  • the entire fixing portion 35 of the external vibrator 3 serves as a node, and no vibration leakage occurs.
  • the amount of displacement of the second connection portion 33 of the external vibrator 3 decreases to zero as the distance from the first connection portion 31 to the fixed portion 35 approaches.
  • the magnitude of the amplitude at the fixed portion 35 is 1/100 or less of the amplitude at the lens 5 even at the maximum amplitude. From this, it can be seen that the vibration of the internal vibrator 7 is suppressed from being transmitted to the fixed portion 35 via the first and second connection portions 31 and 33 . Therefore, no vibration is propagated to the lens module 15 or the case of the imaging device via the external vibrator 3 . Also, foreign matter such as water droplets or mud adhering to the lens 5 can be efficiently removed.
  • FIG. 7 shows simulation results of stress distribution in the vibration device 1 of the embodiment.
  • the darker the color the greater the stress.
  • the internal vibrating body 7 has a portion where the stress is large, the stress of the external vibrating body 3 is small. Therefore, although the structure is such that the external vibrator 3 is exposed, corrosion fatigue is less likely to occur.
  • the vibrating device 1 of this embodiment includes an internal vibrating body 7 that amplifies vibration, a piezoelectric element 9 connected to one end of the internal vibrating body 7, and a lens 5 connected to the other end of the internal vibrating body 7. Prepare.
  • the vibrating device 1 further includes a first connecting portion 31 connected to the other end side of the internal vibrating body 7, and a second connecting portion 33 extending from the first connecting portion 31 to the outside of the lens 5 and damping vibration. and an external vibrating body 3 having .
  • the second connecting portion 33 attenuates the vibration from the lens 5 and the internal vibrating body 7, it is possible to reduce the transmission of the vibration to the entire external vibrating body 3. can also reduce the transmission of vibration. As a result, escape of vibration from the lens 5 can be suppressed, so the lens 5 can be efficiently vibrated.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as follows.
  • the second connection portion 33 and the fixing portion 35 of the external vibrator 3 are made of the same material, but the material is not limited to this. As shown in FIG. 8, different materials may be used for the second connecting portion 33 and the fixing portion 35 .
  • the second connection portion 33 of the external vibrating body 3 may be made of a material whose Young's modulus is higher than that of the fixed portion 35 , thereby further enhancing the vibration absorption of the second connection portion 33 .
  • the vibration stability of the fixed portion 35 may be further improved by using a material having a density lower than that of the fixed portion 35 for the second connection portion 33 of the external vibrator 3 .
  • the first connection portion 31 of the external vibrating body 3 is connected to both the lens 5 and the internal vibrating body 7, but it is not limited to this.
  • the first connection portion 31 may be connected to the lens 5 without being connected to the internal vibrator 7 .
  • the lens 5 is exposed from the vibrating device 1, but the present invention is not limited to this.
  • the lens 5 may be arranged inside the vibrating device 1 and, for example, a cover made of glass may be used as a translucent body and connected to the first connecting portion 31 and the internal vibrating body 7 .
  • the second connecting portion 33 may extend in a direction perpendicular to the direction in which light passes through the cover.
  • the imaging element is arranged outside the vibrating device 1, but the present invention is not limited to this.
  • the vibrating device 1 may be used as an imaging device by accommodating an imaging device inside.
  • the fitting portion 27 of the internal vibrating body 7 and the first connecting portion 31 of the external vibrating body 3 may be fixed by a fitting structure other than a screw structure, not limited to the screw structure.
  • Fitting structures other than screw structures include, for example, a fitting structure that utilizes the physical properties of materials, a sandwiching structure that uses intermediates such as resin and thin metal plates, a fitting structure that uses a plurality of protrusions and a plurality of recesses, and a snap structure. Fitting structures using fit are included.
  • FIGS. 9 to 21 An example of the vibrating device 1 having a fitting structure other than a screw structure is shown in FIGS. 9 to 21.
  • FIG. 9 to 21 the lens module 15 may be omitted.
  • the vibrating device 1 includes a substantially cylindrical external vibrating body 3 and a substantially disk-shaped lens 5 (an example of a translucent body). As shown in FIG. 10, the radially outer end of the lens 5 is provided with a protrusion 501 extending radially outward.
  • the fitting portion 27 has a projecting portion 271 provided at the other end of the internal vibrator 7 in the first direction (eg, Z direction).
  • the protrusion 271 extends outward from the lens 5 from the other end of the internal vibrator 7 in the first direction Z along a direction intersecting the first direction Z (for example, the X direction).
  • the first connecting portion 31 extends from the end of the second connecting portion 33 near the internal vibrator 7 in the direction X intersecting the first direction Z in the first direction Z and in the direction away from the piezoelectric element 9 . extends along.
  • the first connecting portion 31 has a second concave portion 311 that accommodates the projection portion 271 in a fittable manner.
  • the first connecting portion 31 includes a plate-like portion 312, two projecting portions 31b, and a curved portion 313.
  • the plate-like portion 312 extends along the first direction Z and constitutes the bottom surface of the second concave portion 311 .
  • the projecting portions 31 b extend from both ends of the plate-like portion 312 in the first direction Z in a direction crossing the first direction Z and in a direction approaching the lens 5 .
  • the curved portion 313 connects the tip of the projecting portion 31b near the second connection portion 33 and the end of the second connection portion 33 near the internal vibrator 7 in the direction intersecting the first direction Z.
  • the second recessed portion 311 has a substantially rectangular cross-sectional shape and is configured to receive the projecting portion 271 of the fitting portion 27 and the projecting portion 501 of the lens 5 so as to be fittable at the same time.
  • the protrusion 271 of the fitting portion 27 and the protrusion 501 of the lens 5 are accommodated and fitted in the second concave portion 311 while being sandwiched and held between the two protrusions 31b. Thereby, the fitting portion 27 of the internal vibrating body 7 and the first connecting portion 31 of the external vibrating body 3 are fixed.
  • the internal vibrating body 7 is, for example, a cylindrical body having a first portion 71 in contact with the lens 5, a second portion 72 to which the piezoelectric element 9 is attached, the first portion 71 and the second portion. 72 and a third portion 73 having a substantially S-shaped cross section.
  • the first portion 71 has a cylindrical shape extending in the axial direction of the cylindrical body (that is, the first direction Z).
  • the first portion 71 extends in the radial direction of the cylindrical body and constitutes the fitting portion 27 .
  • the second portion 72 is a portion that vibrates together with the vibration of the piezoelectric element 9 and has a greater plate thickness than the first portion 71 and the third portion 73 .
  • the vibration of the piezoelectric element 9 can be efficiently transmitted to the lens 5 easily. It supports the third portion 73 and the first portion 71 and transmits the vibration of the second portion 72 to the first portion 71 .
  • the first portion 71, the second portion 72 and the third portion 73 may be formed integrally or separately.
  • the second connecting portion 33 is located closer to the piezoelectric element 9 in the first direction Z than the end 316 of the first connecting portion 31 farther from the piezoelectric element 9 .
  • the vibrating device 1 of FIG. 11 differs from the vibrating device 1 of FIGS. 9 and 10 in the following points.
  • the bottom surface of the second concave portion 311 and the tip of the projection portion 271 facing the bottom surface are inclined so as to move away from the lens 5 in the direction intersecting the first direction Z as they move away from the piezoelectric element 9 in the first direction Z.
  • the protrusion 271 and the second recess 311 are fitted and fixed by the elasticity of the material of the first connection portion 31 and the internal vibrator 7 .
  • the 1st connection part 31 contains the plate-shaped part 312 and the one protrusion part 31b.
  • the end of the plate-like portion 312 near the second connection portion 33 in the first direction Z is connected to the second connection portion 33, and the end far from the second connection portion 33 in the first direction Z of the plate-like portion 312 protrudes 31b. is provided.
  • an elastic body such as rubber or an adhesive layer is provided in a portion 100 surrounded by the lens 5, the first connecting portion 31 of the external vibrating body 3, and the first portion 71 of the internal vibrating body 7. there is Thereby, the load on the lens 5 is reduced.
  • the vibrating device 1 of FIG. 12 includes an intermediate body 60 for fixing the internal vibrating body 7 and the external vibrating body 3 .
  • the cost for fixing the internal vibrator 7 and the external vibrator 3 can be reduced.
  • the fitting of the internal vibrating body 7 and the external vibrating body 3 deforms the intermediate body 60, and the radial pressure exerted by the internal vibrating body 7 and the external vibrating body 3 on each other is higher than in the state without the intermediate body 60.
  • Chemical fixation can also be achieved by forming a thin plate between the internal vibrator 7 and the external vibrator 3 using a material that acts as a resin adhesive.
  • the intermediate body 60 is made of a thin plate made of resin or metal, and is configured to have a smaller hardness or Young's modulus than the internal vibrating body 7 and the external vibrating body 3 .
  • the lower limit value of the Young's modulus of the intermediate body 60 is 0.01 GPa
  • the upper limit value of the Young's modulus of the intermediate body 60 is a value smaller than the Young's moduli of the internal vibrator 7 and the external vibrator 3 .
  • the upper limit value of the Young's modulus of the intermediate body 60 must be smaller than the Young's moduli of both the internal vibrating bodies 7 and the external vibrating bodies 3 because the intermediate body 60 needs to be deformed.
  • the lower limit of the Young's modulus of the intermediate body 60 was defined within a range that does not affect the vibration performance.
  • a protrusion 501 extending radially outward is provided at the radially outer end of the lens 5 .
  • the internal vibrator 7 is provided at the other end of the first direction Z, and has a fitting portion 27 facing the first connection portion 31 of the external vibrator 3 in the direction intersecting the first direction Z. contains.
  • a gap 61 is provided between the plate-like portion 312 of the first connection portion 31 and the fitting portion 27 in the direction intersecting the first direction Z. As shown in FIG. The gap 61 is configured so that the intermediate body 60 can be fitted therein.
  • the fitting portion 27 of the internal vibrating body 7 and the first connecting portion 31 of the external vibrating body 3 are fixed by being fitted into the gap 61 of the intermediate body 60 .
  • each of the internal vibrating body 7 and the external vibrating body 3 has a substantially cylindrical shape.
  • the first connecting portion 31 of the external vibrator 3 is provided with a plurality of grooves 314 extending in the circumferential direction with respect to the rotation axis L.
  • the fitting portion 27 is provided with a plurality of claw portions 272 that extend in the radial direction with respect to the rotation axis L and are accommodated in the plurality of groove portions 314 so as to be fitted therein.
  • the external vibrating body 3 has four grooves 314 (only two are shown in FIG. 13) that are equally spaced in the circumferential direction, and the internal vibrating body 7 corresponds to the four grooves 314. It has four claws 272 .
  • Each groove portion 314 has an opening facing the internal vibrator 7 in the radial direction and is closed at one end in the circumferential direction to restrict movement of the accommodated claw portion 272 in the circumferential direction.
  • Each claw portion 272 protrudes in a direction away from the rotation axis L along the radial direction while extending in the circumferential direction from the radial tip of the projecting portion 271 .
  • a plurality of claws may be provided on the first connecting portion 31 of the external vibrating body 3 and a plurality of grooves may be provided on the fitting portion 27 of the internal vibrating body 7 .
  • a plurality of grooves can be provided not only in the first connecting portion 31 but also in the fitting portion 27
  • a plurality of claw portions can be provided not only in the fitting portion 27 but also in the first connecting portion 31 .
  • each claw protrudes, for example, from the plate-like portion 312 of the first connection portion 31 in a direction approaching the rotation axis L along the radial direction while extending in the circumferential direction.
  • Each groove has an opening facing the external vibrating body 3 in the radial direction and is closed at one end in the circumferential direction to restrict movement of the accommodated claw in the circumferential direction.
  • each groove 314 is filled with an adhesive
  • the claw 272 corresponding to each groove 314 may be fitted. Thereby, the internal vibrating body 7 and the external vibrating body 3 can be fixed more firmly.
  • the vibrating device 1 of FIGS. 15 to 17 includes a holding member 80 that sandwiches the lens 5 together with the other end of the internal vibrating body 7 in the first direction Z. Mechanical fixation can ensure that the lens 5 is prevented from falling off.
  • a first connection portion 31 of the external vibrator 3 is connected to the lens 5 via a pressing member 80 .
  • each of the external vibrator 3 and the lens 5 has a substantially cylindrical shape.
  • a projection 501 extending radially outward is provided at the radially outer end of the lens 5 .
  • a gap is formed between the first connecting portion 31 and the other end of the internal vibrating body 7 in the radial direction (for example, X direction) with respect to the optical axis of the lens 5. 801 is provided.
  • the pressing member 80 includes a body portion 81, a first leg portion 82 and a second leg portion 83, and a first projection portion 84 and a second projection portion 85.
  • the body part 81 has, as an example, a substantially annular shape extending in the circumferential direction with respect to the optical axis of the lens 5 .
  • the body portion 81 faces the first portion 71 which is the other end of the internal vibrating body 7 in the first direction Z, and the lens 5 is positioned between the first portion 71 of the internal vibrating body 7 and the body portion 81 .
  • a protrusion 501 is located.
  • the first leg portion 82 and the second leg portion 83 are provided on the main body portion 81 and are spaced apart in the circumferential direction. As shown in FIG. 16, each of the first leg portion 82 and the second leg portion 83 extends from the main body portion 81 along the first direction Z toward the other end of the internal vibrating body 7 and is positioned in the gap 801. are doing.
  • the pressing member 80 has four first legs 82 and four second legs 83 alternately arranged in the circumferential direction. Each of the first leg portions 82 and each of the second leg portions 83 is positioned radially in the middle of the body portion 81 .
  • the first projection 84 is provided at the end of the first leg 82 farther from the main body 81 in the first direction Z and extends radially inward.
  • the lens 5 and the first portion 71 of the internal vibrating body 7 are positioned between the first protrusion 84 and the body portion 81 .
  • the first protrusion 84 has a shape that tapers toward the inner side in the radial direction.
  • a portion of the first projecting portion 84 facing the main body portion 81 in the first direction Z is in contact with the first portion 71 of the internal vibrator 7 .
  • the second projecting portion 85 is provided at the end of the second leg portion 83 farther from the body portion 81 in the first direction Z and extends radially outward.
  • the first connection portion 31 is positioned between the second projection portion 85 and the main body portion 81 in the first direction Z.
  • the second protrusion 85 has a shape that tapers toward the outside in the radial direction. A portion of the second projecting portion 85 facing the main body portion 81 in the first direction Z is in contact with the first connecting portion 31 of the external vibrator 3 .
  • the vibrating device 1 shown in FIGS. 15 to 17 is assembled, for example, as follows.
  • ⁇ A unit is formed by attaching the pressing member 80 to the external vibrator 3 .
  • the pressing member 80 may have all the constituent parts integrally formed, or may have some or all of the constituent parts separately formed.
  • the body portion 81 is not limited to a substantially annular shape, and may be, for example, a polygonal annular shape.
  • the main body portion 81 may be formed by, for example, heat crimping.
  • the radial lengths of the first protrusion 84 and the second protrusion 85 may be the same or different.
  • a portion 110 (shown in FIG. 16) surrounded by the lens 5, the internal vibrator 7 and the pressing member 80 may be provided with an elastic material such as rubber or an adhesive layer. Thereby, the load on the lens 5 is reduced.
  • the vibrating device 1 of FIGS. 18 and 19 includes a cap 90. Mechanical fixation can reduce the load on the lens 5 while ensuring that the lens 5 is prevented from falling off.
  • each of the external vibrator 3 and the lens 5 has a substantially cylindrical shape.
  • a projection 501 extending radially outward is provided at the radially outer end of the lens 5 .
  • the cap 90 includes a cap body 91 and a projecting portion 92, and is made of resin or metal, for example.
  • the cap main body 91 covers the first connecting portion 31 in a direction intersecting the first direction Z (for example, the X direction). In the present embodiment, the cap main body 91 extends along the first direction Z, is positioned radially outside the first connecting portion 31 , and is in contact with the first connecting portion 31 .
  • the projecting portion 92 is provided at the end of the cap body 91 far from the piezoelectric element 9 in the first direction Z.
  • the protruding portion 92 protrudes toward the lens 5 along a direction intersecting the first direction Z, and faces the first portion 71, which is the other end of the internal vibrator 7, in the first direction Z.
  • a protrusion 501 of the lens 5 is positioned between the protrusion 92 and the first portion 71 of the internal vibrator 7 . 18 and 19, the projection 92 and the first portion 71 of the internal vibrator 7 sandwich the lens 5 to connect the first connection portion 31 to the lens 5 .
  • a portion 120 (shown in FIG. 196) surrounded by the lens 5, the external vibrating body 3, the internal vibrating body 7 and the cap 90 may be provided with an elastic body such as rubber or an adhesive layer. Thereby, the load on the lens 5 is reduced.
  • the vibrating device 1 of FIG. 20 differs from the vibrating device 1 of FIGS. 18 and 19 in the following points.
  • the cap main body 91 is located in the gap 901 between the lens 5 and the first connecting portion 31 in the direction intersecting the first direction Z (for example, the X direction).
  • the cap 90 includes a second projection 93 extending from the cap body 91 in the opposite direction to the projection 92;
  • a projecting portion 315 may be provided on the first connecting portion 31 as shown in FIG.
  • the projecting portion 315 is provided at the end of the first connecting portion 31 far from the second connecting portion 33 in the first direction Z, and protrudes from the first connecting portion 31 toward the lens 5 along a direction intersecting the first direction Z. extended.
  • the projecting portion 315 faces the first portion 71 of the internal vibrator 7 in the first direction Z, and sandwiches the cap body 91 in the first direction Z together with the first portion 71 .
  • the second connecting portion 33 and the fixing portion 35 of the external vibrator 3 are not limited to being made of the same material, and may be made of different materials. An example of this case is shown in FIG. In the vibrating device 1 of FIG. 22 , the second connecting portion 33 includes the first member 331 and the second member 332 , and the fixing portion 35 includes the joining portion 351 .
  • the first member 331 is located farther from the piezoelectric element 9 than the fixing portion 35 in the first direction Z, and extends from the first connecting portion 31 along a direction (eg, X direction) intersecting the first direction Z.
  • the second member 332 extends along the first direction Z toward the piezoelectric element 9 from the end of the first member 331 farther from the first connecting portion 31 in the direction intersecting the first direction Z.
  • the joint portion 351 is provided at an end of the fixed portion 35 near the first member 331 in the first direction Z, extends along a direction intersecting the first direction Z, and is joined to the second member 332 .
  • the dimension W1 in the first direction Z of the second member 332 is larger than the dimension W2 in the first direction Z of the first member 331 .
  • the joint portion 351 is configured by a surface extending in a direction intersecting the first direction Z.
  • the second member 332 has a substantially L-shaped cross section and is composed of a portion 333 extending from the first member 331 along the first direction Z and a portion 334 extending along the joint portion 351 .
  • the portion 333 extending along the first direction Z may be parallel to the first direction Z or may intersect the first direction Z.
  • the relationship between the dimension W1 of the second member 332 in the first direction Z and the stress value applied to the portion where the second connection portion 33 and the fixed portion 35 are joined was calculated by simulation.
  • Femtet registered trademark
  • the calculation conditions for the simulation are as follows.
  • Second connection part 33 made of a material equivalent to aluminum with a density of 2698.9 kg/m3 and a Young's modulus of 68.5 GPa.
  • Fixed portion 35 made of a material equivalent to SUS420J2 with a density of 7750 kg/m3 and a Young's modulus of 200 GPa.
  • the vibration device 1 of FIG. 22 may be configured as shown in FIG.
  • the vibrating device 1 of FIG. 24 differs from the vibrating device 1 of FIG. 22 in the following points.
  • the lens module 15 is omitted.
  • the second member 332 of the second connection portion 33 extends to a position farther from the first member 331 than the piezoelectric element 9 in the first direction Z.
  • the joint portion 351 of the fixed portion 35 is provided at an end far from the internal vibrating body 7 in a direction intersecting the first direction Z (for example, the X direction), and extends along the first direction Z to form the second member 332. Join.
  • the joint portion 351 is not exposed to the outside, so the joint reliability of the second connection portion 33 and the fixing portion 35 is improved.
  • the second member 332 is joined to the entire surface of the joint portion 351, but the second member 332 may be joined to a part of the joint portion 351. As shown in FIG.
  • the fixing portion 35 of the external vibrator 3 may be configured as shown in FIG. 25, for example.
  • the distance L1 from the optical axis OA in the radial direction to the optical axis OA to the radially inner end of at least a part of the fixed portion 35 is the distance from the optical axis OA in the radial direction to the internal vibrator 7. It is smaller than the distance L2 to the radially outer end.
  • the volume of the fixing portion 35 can be increased, so that the vibration stability of the fixing portion 35 can be further enhanced.
  • the smaller the distance L1 the smaller the inner diameter of the tubular shape of the fixed portion 35, making it more difficult to deform. Since the inner diameter of the cylindrical shape works by the fourth power from the moment of inertia of area, it is more effective in confining vibration than simply increasing the volume in the vertical direction.

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Abstract

振動装置は、振動を増幅する内部振動体と、内部振動体の一端に接続された圧電素子と、内部振動体の他端に接続された透光体と、を備える。振動装置は、さらに、透光体と接続された第１接続部と、第１接続部から透光体の外方に延び、振動を減衰する第２接続部と、を有する外部振動体と、を備える。

Description

振動装置及び撮像装置
　本発明は、振動装置及び撮像装置に関し、特に圧電素子を用いた振動装置に関する。
　従来、透光体の光束通過領域に付着した液滴等を排除する振動装置が知られている。
　例えば、特許文献１には、透光体の端部と接続し、透光体に屈曲振動を発生させる振動部を備える振動装置が開示されている。特許文献１に記載の振動装置では、振動部の振動を制御し、透光体に対して所定の振動を発生させて付着した液滴等を微小化して除去する。
国際公開第２０２１／１８６８９８号
　しかしながら、特許文献１に記載の振動装置は、筐体の一端が振動を増幅させる薄肉部と接続され、他端が撮像部を支持するベースプレートと接続されている。したがって、振動部の振動数によっては薄肉部の振動が筐体を介してベースプレートに伝わり、振動装置全体を振動させてしまい、撮像部までも振動させる場合がある。
　そこで、本発明は、内部振動体の振動が外部に伝わるのを低減する振動装置及び撮像装置を提供する。
　本発明の一態様にかかる振動装置は、振動を増幅する内部振動体と、内部振動体の一端に接続された圧電素子と、内部振動体の他端に接続された透光体と、内部振動体の他端側と接続された第１接続部と、第１接続部から透光体の外方に延び、振動を減衰する第２接続部と、を有する外部振動体と、を備える。
　本発明の一態様にかかる撮像装置は、振動装置と撮像素子とを備える。振動装置は、振動を増幅する内部振動体と、内部振動体の一端に接続された圧電素子と、内部振動体の他端に接続されたレンズと、内部振動体の他端側と接続された第１接続部と、第１接続部から透光体の外方に延び、振動を減衰する第２接続部と、を有する外部振動体と、レンズの光軸上に配置されたレンズモジュールと、を備える。撮像素子は、レンズ及びレンズモジュールの光軸上に配置されている。
　本発明によると、内部振動体の振動が外部に伝わるのを低減する振動装置及び撮像装置を提供することができる。
実施の形態にかかる振動装置を示す外観斜視図 図１の振動装置の分解斜視図 図１の振動装置の矢視III断面図 図１の振動装置の矢視IV断面図 実施の形態の振動装置を備える撮像装置を示す断面図 振動装置における変位量分布のシミュレーション結果を示す図 振動装置における応力分布のシミュレーション結果を示す図 実施の形態の変形例にかかる振動装置を示す断面図 図１の振動装置の第１の変形例を示す斜視図 図９のX-X線に沿った断面図 図１の振動装置の第２の変形例を示す断面図 図１の振動装置の第３の変形例を示す断面図 図１の振動装置の第４の変形例を示す第１の斜視図 図１の振動装置の第４の変形例を示す第２の斜視図 図１の振動装置の第５の変形例を示す斜視図 図１５のXVI-XVI線に沿った断面図 図１５の振動装置の押え部材を示す斜視図 図１の振動装置の第６の変形例を示す斜視図 図１８のXIX-XIX線に沿った断面図 図１の振動装置の第７の変形例を示す断面図 図１の振動装置の第８の変形例を示す断面図 図１の振動装置の第９の変形例を示す断面図 図２２の振動装置の第２部材の第１方向の寸法と、第２接続部および固定部が接合する部分に加えられる応力値との関係を示すグラフ 図１の振動装置の第１０の変形例を示す断面図 図１の振動装置の第１１の変形例を示す断面図
　本発明の第１態様の振動装置は、振動を増幅する内部振動体と、内部振動体の一端に接続された圧電素子と、内部振動体の他端に接続された透光体と、内部振動体の他端側と接続された第１接続部と、第１接続部から透光体の外方に延び、振動を減衰する第２接続部と、を有する外部振動体と、を備える。
　このような構成により、内部振動体の振動が外部に伝わるのを低減することができる。
　本発明の第２態様の振動装置は、第１態様の振動装置において、第２接続部は、光が前記透光体を透過する方向と垂直な方向に延びる。これにより、第２接続部の振動が透光体の振動に影響するのを低減することができる。
　本発明の第３態様の振動装置は、第２態様の振動装置において、第２接続部は環状に延びる。これにより、内部振動体を水滴や湿気に露出するのを低減することができ、内部振動体が腐食疲労するのを低減することができる。
　本発明の第４態様の振動装置は、第１態様～第３態様のいずれかの振動装置において、前記第２接続部は、前記第１方向において、前記第１接続部の前記圧電素子から遠い端よりも前記圧電素子の近くに位置する。
　これにより、カメラに適用した場合、映像に映り込む視野阻害が起こり難くなるため、画角の広い透光体にも対応することが可能となる。
　本発明の第５態様の振動装置は、第１態様～第４態様のいずれかの振動装置において、外部振動体は、第２接続部に接続された固定部を有し、第２接続部は、固定部の厚みよりも小さい。これにより、第２接続部での振動の吸収をより向上させることができる。
　本発明の第６態様の振動装置は、第１態様～第５態様のいずれかの振動装置において、第１接続部は、透光体側に突出する突出部を有し、第１接続部の突出部と内部振動体の他端とで透光体を挟み込む。機械的な固定により、透光体の脱落防止を保証することができる。
　本発明の第７態様の振動装置は、第１態様～第５態様のいずれかの振動装置において、
　前記内部振動体の他端と共に前記透光体を前記第１方向において挟み込む押え部材を備え、
　前記第１接続部が前記押え部材を介して前記透光体と接続され、
　前記透光体の前記第１方向に沿って延びる光軸に対する径方向における前記第１接続部および前記内部振動体の他端の間に隙間が設けられており、
　前記押え部材が、
　前記透光体の前記光軸に対する周方向に延びると共に、前記第１方向において前記内部振動体の他端に対向し、前記内部振動体の他端との間に前記透光体が位置する本体部と、
　前記本体部にそれぞれ設けられ、前記光軸に対する周方向に間隔を空けて位置すると共に、前記本体部から前記第１方向に沿って前記内部振動体の他端に向かって延びて前記隙間に位置する第１脚部および第２脚部と、
　前記第１脚部の前記第１方向における前記本体部から遠い端に設けられ、前記光軸に対する径方向の内側に延びて、前記第１方向において前記本体部との間に前記透光体および前記内部振動体の他端が位置する第１突起部と、
　前記第２脚部の前記第１方向における前記本体部から遠い端に設けられ、前記径方向の外側に延びて、前記第１方向において前記本体部との間に前記第１接続部が位置する第２突起部と
を含む。
　機械的な固定により、透光体の脱落防止を保証できる。
　本発明の第８態様の振動装置は、第１態様～第５態様のいずれかの振動装置において、
　前記第１方向に交差する方向において前記第１接続部を覆うキャップ本体と、
　前記キャップ本体の前記第１方向における前記圧電素子から遠い端に設けられ、前記第１方向に交差する方向に沿って前記透光体に向かって突出して、前記第１方向において前記内部振動体の他端に対向する突出部と
を含み、
　前記突出部と前記内部振動体の他端とで前記透光体を挟み込んで前記第１接続部を前記透光体に接続させる、キャップを備える。
　機械的な固定により、透光体の脱落防止を保証しつつ、透光体の負荷を軽減できる。
　本発明の第９態様の振動装置は、第１態様～第５態様のいずれかの振動装置において、
　前記第１方向に交差する方向における前記透光体および前記第１接続部の間に位置し、前記第１方向に沿って延びるキャップ本体と、
　前記キャップ本体の前記第１方向における前記圧電素子から遠い端に設けられ、前記第１方向に交差する方向に沿って前記透光体に向かって突出して、前記第１方向において前記内部振動体の他端に対向する突出部と
を含むキャップを備え、
　前記第１方向に交差する方向において前記透光体および前記第１接続部の間に隙間が設けられ、前記キャップ本体が前記隙間に位置し、
　前記キャップは、前記突出部と前記内部振動体の他端とで前記透光体を挟み込んで前記第１接続部を前記透光体に接続させる。
　機械的な固定により、透光体の脱落防止を保証しつつ、透光体の負荷を軽減できる。
　本発明の第１０態様の振動装置は、第１態様～第９態様のいずれかの振動装置において、内部振動体の他端側に外部振動体の第１接続部と接続する嵌合部を有し、内部振動体の嵌合部と外部振動体の第１接続部とは、ネジ構造による締め込みにより固定される。ネジのトルク量によって、締め込み強さを制御し、振動性能を安定化させることができる。
　本発明の第１１態様の振動装置は、第１態様～第９態様のいずれかの振動装置において
　前記内部振動体が、前記第１方向の他端に設けられ、前記外部振動体の第１接続部に接続する嵌合部を含み、
　前記嵌合部が、前記内部振動体の前記第１方向の他端から前記第１方向に交差する方向に沿って前記透光体の外方に延びる突起部を有し、
　前記第１接続部が、前記突起部を嵌合可能に収容する第２凹部を有し、
　前記内部振動体の嵌合部と前記外部振動体の第１接続部とは、前記突起部および前記第２凹部の嵌合により固定される。
　これにより、内部振動体および外部振動体を固定する際のコストを低減できる。
　本発明の第１２態様の振動装置は、第１態様～第９態様のいずれかの振動装置において
　前記内部振動体および前記外部振動体を固定するための中間体を備え、
　前記内部振動体が、前記第１方向の他端に設けられ、前記外部振動体の第１接続部に接続する嵌合部を含み、
　前記第１方向に交差する方向における前記第１接続部および前記嵌合部の間に前記中間体が嵌合される隙間が設けられ、
　前記内部振動体の嵌合部と前記外部振動体の第１接続部とは、前記中間体の前記隙間への嵌合により固定される。
　これにより、内部振動体および外部振動体を固定する際のコストを低減できる。
　本発明の第１３態様の振動装置は、第１態様～第９態様のいずれかの振動装置において
　前記内部振動体が、前記第１方向の他端に設けられ、前記外部振動体の第１接続部に接続する嵌合部を含み、
　前記内部振動体および前記外部振動体のいずれか一方が、前記内部振動体および前記外部振動体のいずれか他方に対して、前記第１方向に沿って延びる回転軸まわりに回転可能に構成され、
　前記第１接続部および前記嵌合部のいずれか一方に、前記回転軸に対する周方向にそれぞれ延びる複数の溝部が設けられ、
　前記第１接続部および前記嵌合部のいずれか他方に、前記回転軸に対する径方向にそれぞれ延びて前記複数の溝部の各々にそれぞれ嵌合可能に収容される複数の爪部が設けられ、
　前記内部振動体の嵌合部と前記外部振動体の第１接続部とは、前記複数の溝部および前記複数の爪部の嵌合により固定される。
　これにより、内部振動体および外部振動体を固定する際のコストを低減できる。
　本発明の第１４態様の振動装置は、第５態様の振動装置において、透光体は、レンズであり、レンズの光軸上に配置されたレンズモジュールをさらに備える。これにより、振動装置１を結像光学系として利用することができる。
　本発明の第１５態様の振動装置は、第１４態様の振動装置において、レンズモジュールが外部振動体の固定部と接続されている。これにより、レンズ及びレンズモジュール一式で光学性能を保証することが可能となり、通常のレンズモジュールと同様の取り扱いで撮像装置に組み上げることが可能となる。
　本発明の第１６態様の振動装置は、第１態様～第１５態様のいずれかの振動装置において、内部振動体は、円筒状の形状を有し、外部振動体は、中空な四角柱状の形状を有する。これにより、外部振動体の固定部の体積を増やすことが可能になり、振動をより低減することができる。
　本発明の第１７態様の振動装置は、第１態様～第１６態様のいずれかの振動装置において、内部振動体の材料のヤング率が、外部振動体の材料のヤング率よりも大きい。内部振動体と外部振動体でヤング率を異ならせることで、所望の振動性能を得ることができる。
　本発明の第１８態様の振動装置は、第１態様～第１７態様のいずれかの振動装置において、外部振動体が第２接続部に接続された固定部を有し、外部振動体の第２接続部のヤング率が、外部振動体の固定部のヤング率よりも大きい。これにより、外部振動体の固定部の振動閉じ込めが有利になる。
　本発明の第１９態様の振動装置は、第１態様～第１７態様のいずれかの振動装置において、
　前記外部振動体は、前記第２接続部に接続された固定部を有し、
　前記外部振動体の第２接続部の密度が、前記外部振動体の固定部の密度よりも小さい。
　これにより、外部振動体の固定部の振動安定性をより高めることができる。
　本発明の第２０態様の振動装置は、第１８態様または第１９態様の振動装置において、
　前記第２接続部が、
　前記第１方向において前記固定部よりも前記圧電素子から離れて位置し、前記第１接続部から前記第１方向に交差する方向に沿って延びる第１部材と、
　前記第１部材の前記第１方向に交差する方向における前記第１接続部から遠い端から前記第１方向に沿って前記圧電素子に向かって延びる第２部材と
を含み、
　前記固定部が、
　前記第１方向における前記第１部材に近い端に設けられ、前記第１方向に交差する方向に沿って延びて前記第２部材が接合する接合部を含み、
　前記第２部材の前記第１方向の寸法が、前記第１部材の前記第１方向の寸法以上である。
　これにより、第２接続部および固定部が接合する部分に加えられる応力を小さくすることができる。
　本発明の第２１態様の振動装置は、第１８態様または第１９態様の振動装置において、
　前記第２接続部が、
　前記第１方向において前記固定部よりも前記圧電素子から離れて位置し、前記第１接続部から前記第１方向に交差する方向に沿って延びる第１部材と、
　前記第１部材の前記第１方向に交差する方向における前記第１接続部から遠い端から前記第１方向に沿って前記圧電素子に向かって延びる第２部材と
を含み、
　前記固定部が、
　前記第１方向に交差する方向における前記内部振動体から遠い端に設けられ、前記第１方向に沿って延びて前記第２部材が接合する接合部を含む。
　これにより、接合部が外部に露出しないので、第２接続部および固定部の接合信頼性が向上する。
　本発明の第２２態様の振動装置は、第１態様～第２１態様のいずれかの振動装置において、
　前記外部振動体は、前記第２接続部に接続された固定部を有し、
　前記透光体が、前記第１方向に沿って延びる光軸を有し、
　前記光軸に対する径方向における前記光軸から少なくとも一部の前記固定部の前記径方向内側の端までの距離が、前記径方向における前記光軸から前記内部振動体の前記径方向外側の端までの距離よりも小さい。
　これにより、固定部の体積を増やすことができるので、外部振動体の固定部の振動安定性をより高めることができる。
　本発明の第２３態様の振動装置は、第１態様～第２２態様のいずれかの振動装置において、内部振動体は、筒状体部と薄肉部とを有し、薄肉部は、筒状体部よりも厚みが薄い。薄肉部を内部振動体に含めることにより、水滴が付着することによる性能劣化を、より小さくすることができる。
　本発明の第２４態様の撮像装置は、振動装置と撮像素子とを備える。振動装置は、振動を増幅する内部振動体と、内部振動体の一端に接続された圧電素子と、内部振動体の他端に接続されたレンズと、内部振動体の他端側と接続された第１接続部と、第１接続部から透光体の外方に延び、振動を減衰する第２接続部と、を有する外部振動体と、レンズの光軸上に配置されたレンズモジュールと、を備える。撮像素子は、レンズ及びレンズモジュールの光軸上に配置されている。
　このような構成により、レンズの振動が第２接続部で吸収されるので、レンズの振動によってぶれた画像が撮像されるのを防止することができる。
　本発明の第２５態様の撮像装置は、第２４態様の撮像装置において、光軸方向における外部振動体の底面の位置は、圧電素子の底面と、撮像素子の撮像面との間に位置する。これにより、撮像素子が振動装置の内部に潜り込まないので、撮像装置の組立が簡易になる。
　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、本発明、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）
　まず、本発明の課題をさらに詳細に説明する。車載カメラや監視カメラ等、またはドローンに搭載されるカメラ等の屋外で使用するカメラには、レンズを露出しているもの、または、レンズを覆うようにガラスまたは透明プラスチック等で形成されるカバーが設けられている。レンズ、または、カバーに水滴等の異物が付着すると、カメラにより撮像された画像に異物が映り込み、カメラの視界が遮られて鮮明な画像が得られない場合がある。
　図１及び図２を参照して、実施の形態の振動装置１を説明する。図１は、実施の形態の振動装置１の外観斜視図である。図２は、振動装置１の分解斜視図である。Ｚ軸（第１方向の一例）は、レンズ５及びレンズモジュール１５の光軸方向の一例であり、Ｘ軸（第１方向に交差する方向の一例）は、レンズ５の径方向の一例である。
　振動装置１は、外部振動体３、レンズ５、内部振動体７、圧電素子９、給電導体１１、第１留めリング１３、レンズモジュール１５、レンズ鏡筒１７、及び、第２留めリング１９を備える。
　振動装置１は、内部振動体７に接触して配置された圧電素子９による振動を、内部振動体７を介してレンズ５に伝えてレンズ５を振動させ、レンズ５に付着した水滴または泥等の異物を除去する装置である。
　図３及び図４を参照して、振動装置１を構成する各構成要素について、以下に詳細に説明する。図３は、振動装置１の断面図である。図４は、振動装置１の部分拡大図である。
　内部振動体７は、圧電素子９からの振動を増幅して、レンズ５を振動させるものである。内部振動体７は、例えば、円筒状の形状を有し、金属材料またはセラミックス等を用いることができる。金属材料として、例えば、ステンレス、アルミニウム、鉄、チタン、ジュラルミン等が挙げられる。内部振動体７の表面には接着剤の密着性を上げるために、酸化処理やアルマイト処理等の表面処理をすることが望ましい。表面処理により内部振動体７の表面が、例えば、黒色であると、光の乱反射による光学性能の低下をより防ぐことができる。
　内部振動体７は、筒状体部２１と、薄肉部２３と、搭載部２５と、嵌合部２７と、を有する、筒状部材である。内部振動体７の一端側における筒状体部２１は、圧電素子９が取り付けられ、圧電素子９により振動させられる。薄肉部２３は、筒状体部２１と搭載部２５とを繋ぐ。薄肉部２３は筒状体部２１よりも厚みが薄いので、バネの役割を果たし、振動を拡大することが可能となる。したがって、薄肉部２３は、筒状体部２１で発生した振動を、レンズ５に伝達する際に、振動の拡大作用を果たす。内部振動体７の材料のヤング率が大きいと、振動拡大時のロスを小さくすることができる。
　内部振動体７において、薄肉部２３からさらに他端側に搭載部２５が形成されている。搭載部２５はフラットに形成され、搭載部２５にレンズ５の外周部が載置される。レンズ５は接着剤等を用いて搭載部２５に固定されてもよい。搭載部２５は、薄肉部２３から内側に突出した形状を有する。内部振動体７の他端側で、搭載部２５の径方向の外方に嵌合部２７が形成されている。嵌合部２７は、ネジ構造を有し、後で説明する外部振動体３に接続される。
　外部振動体３は、内部振動体７の振動がレンズ５以外の部材に逃げるのを防止し、振動を効率的にレンズ５に伝えることができる。また、外部振動体３は、内部振動体７やレンズモジュール１５を外部から保護するよう、内部振動体７全体を覆うように設けられている。外部振動体３は、ステンレス、アルミニウム、鉄、チタン、ジュラルミン等の金属材料または、樹脂で形成される。外部振動体３は、例えば、中空な四角柱状の形状を有する。
　外部振動体３は、第１接続部３１と、第２接続部３３と、固定部３５とを有する。第１接続部３１の一端側にネジ構造３１ａが形成され、外部振動体３の第１接続部３１と内部振動体７の嵌合部２７とがネジ構造による締め込みより固定される。
　第１接続部３１は、他端側に、レンズ５側に突出した突出部３１ｂを有する。第１接続部３１の突出部３１ｂと内部振動体７の他端側の搭載部２５とでレンズ５を挟み込む。これにより、レンズ５の外部側と内部側の両方で挟み込まれているので、レンズ５が振動しても振動装置１から外れるのを防止することができる。
　第２接続部３３は、レンズ５で発生した振動を吸収し、第２接続部３３に接続された固定部３５に振動を伝えない役割を有する。第２接続部３３は、例えば、レンズ５の光軸方向と垂直な方向に環状に延びる。第２接続部３３の厚みは、固定部３５の厚みよりも小さく、例えば、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の厚みである。また、第２接続部３３の厚みは、薄肉部２３の０．２倍以上１．５倍以下である。第２接続部３３は、このような薄い肉厚であるので、板バネ状の性質を持つ。
　固定部３５は、例えば、撮像素子を収納するケースやレンズモジュール１５等の部材が接続され、レンズ５の変位量の１００分の１以下の振動に抑えるノードがあり、これら部材に振動を伝搬させない役割を持っている。固定部３５の体積が大きいほど、固定部３５の振動を抑えることができる。一方、撮像装置としてのサイズは小さいことが求められており、単純に大きくすることは難しい。
　そこで、本実施の形態では、固定部３５の外形形状は四角形である。この形状であれは、撮像装置のサイズを大きくすることなく、固定部３５の体積を大きくすることができる。例えば、直径２５ｍｍの円柱形状よりも、２５ｍｍ×２５ｍｍの立方体のほうが体積が大きい。したがって、四角形のほうが四隅部の体積を有効に活用し、撮像装置のサイズを大きくすることなく、固定部３５の体積を増やすことが可能となる。
　外部振動体３には溝等の凹みがあると、そこに、水滴や泥等の異物が溜まる原因となり、さらに、溜まった異物によって振動性能を劣化させる要因となる。外部振動体３の角部に、例えば、Ｒ２．５以上の面取りがされている。これにより、超音波振動による金属疲労を低減させる効果がある。また、外部振動体３の角部を面取りすることで、レンズ５の画角が１８０度以上の広いレンズであっても、撮像画像に外部振動体３の角部が撮像されるのを低減することができる。
　外部振動体３と内部振動体７の材料に求められる性能は異なる。外部振動体３のヤング率が低い方が、第２接続部３３によって振動を減衰させることができる。また、外部振動体３において、例えば、固定部３５よりも第２接続部３３のヤング率が低い。
　レンズ５は、レンズモジュール１５と協働で光学結像面を形成し、レンズ５とレンズモジュール１５で構成される光学系Ｐｓの最外層に配置されている。レンズ５は、ガラス製であり、レンズ５の上面は凸形状になっており、表面に撥水コート及び反射防止膜（ＡＲコート）がコーティングされている。レンズ５の光学結像面側の面は、平面部５ａと凹形状５ｂから構成されており、平面部５ａは、内部振動体７の搭載部２５と接着剤によって接続されている。
　圧電素子９は、圧電体及び電極を有する。圧電素子９は接着剤によって、内部振動体７の筒状体部２１に接続されている。圧電体の材料は、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、またはＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などの適宜の圧電単結晶などである。
　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または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法の他、めっき、蒸着でも形成可能である。
　本実施の形態では、振動を発生させる圧電素子９は、内部振動体７の軸方向（Ｚ方向）から見たときに、リング状に形成されているが、これに限らず、内部振動体７を振動させることのできる形状であればよい。
　圧電素子９は、例えば、制御部によって制御される。制御部は、例えば、振動を発生させる駆動信号を印加するための駆動回路を有する。駆動回路は、例えば、給電導体１１を介して圧電素子９と接続されている。圧電素子９に電位を与えるため、給電導体１１が圧電素子９に接着剤によって接続されている。給電導体１１は柔軟性のあるＦＰＣ（Flexible printed circuits）が使われており、ポリイミド基板上に銅箔で配線が形成されている。
　駆動回路は実装部品が搭載されたプリント基板で構成され、適切な周波数の交流電位を生成し、給電導体１１を通じて圧電体に電位を与える機能を持つ。圧電素子９は、駆動回路からの駆動信号に基づいて、内部振動体７を振動装置１の厚さ方向（Ｚ方向）に振動させる。圧電素子９が振動することによって、内部振動体７が厚さ方向（Ｚ方向）に振動する。振動装置１では、内部振動体７を振動させることでレンズ５が振動して、レンズ５に付着した水滴等の異物が除去される。
　レンズモジュール１５は、複数枚のレンズによって構成され、レンズ鏡筒１７に支持されている。レンズ５とレンズモジュール１５とを組み合わせることにより、撮像素子として結像可能な光学性能を持つ。
　レンズ鏡筒１７は、フランジを有し、このフランジが外部振動体３の固定部３５に接続されている。レンズ５とレンズモジュール１５は接触していないので、レンズ５の振動がレンズモジュール１５にも伝わり、振動性能が低下するのを防止している。
　第１及び第２留めリング１３、１９は、レンズモジュール１５の位置を光軸に沿って調整する。第１及び第２留めリング１３、１９の外周にはネジが切られており、第１及び第２留めリング１３、１９によってレンズ鏡筒１７を挟み込んで、固定部３５の内側に形成されたネジ構造に嵌合されている。したがって、第１及び第２留めリング１３、１９の締め込み量によって、レンズ鏡筒１７の位置を光軸に沿って微調整することができる。第１及び第２留めリング１３、１９は、レンズモジュール１５を固定する方法の一例である。
　接着剤が内部振動体７と、レンズ５と、外部振動体３との間、及び、内部振動体７と、圧電素子９と、給電導体１１との間に塗られている。接着剤の材料はエポキシ樹脂等の固い材料である。ヤング率が高い接着材を用いることで振動のロスを低減することができる。
　光学結像面３７は、レンズ５及びレンズモジュール１５として像を結像する面である。図５に示すように、この位置にＣＭＯＳイメージセンサー等の撮像素子４１を配置することにより、撮像装置５１を構成することができる。図５は、振動装置１を備える撮像装置５１を示す断面図である。光軸方向における外部振動体３の底面の位置は、圧電素子９の底面と、撮像素子４１の撮像面との間に位置する。撮像素子４１の撮像面は、光学結像面３７と同じである。
　振動装置１は、図５に示すように、撮像素子４１を振動装置１の外部に配置することで、撮像装置５１の組み立てを容易にすることができる。撮像素子４１は、例えば基板４３などに接続される。撮像素子４１により、振動装置１のレンズモジュール１５及びレンズ５を通して、振動装置１の外部の撮像対象物を撮像することができる。振動装置１は、例えば、ケース４５を介して基板４３に固定されている。
　次に、振動装置１の製造方法について、レンズ５と内部振動体７との間、及びレンズ５と外部振動体３との間、に接着剤を充填し、接着剤が硬化する前に外部振動体３を締め込んでいき、その後接着剤を硬化させる。この製法にすることにより、外部振動体３と内部振動体７によってレンズ５を挟み込む力を維持し続けることが可能になる。なお、接着剤は外部振動体３と内部振動体７のネジ切り部分にも充填されており、ネジの緩み止めとしての役割も持っている。ため、接着剤が導電性接着剤であれば、外部振動体３と内部振動体７とが電気的に導通性を安定させることができる。
　図６及び図７を参照して、振動装置１における変位量分布及び応力分布のシミュレーション結果を説明する。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（登録商標）を用いて圧電解析（共振解析）を行った。シミュレーションの計算条件は次の通りである。レンズ５の材料は、密度４．６５ｇ／ｃｍ３およびヤング率１２５ＧＰａの鉛ガラスに相当するものである。レンズ５の直径は、１４．４ｍｍである。内部振動体７の材料は、密度７．７５ｇ／ｃｍ３およびヤング率２００ＧＰａのＳＵＳ４２０Ｊ２に相当するものである。圧電素子９は、密度が７．８３ｇ／ｃｍ３であり、圧電素子９の上下面（内部振動体７と接触する面、およびそれと反対側の面）に、６０Ｖｐ－ｐの電圧を印加される。圧電素子は、外形１８ｍｍ、内径１２ｍｍ、および厚さ１ｍｍである。
　図６は、実施の形態の振動装置１における変位量分布のシミュレーション結果を示す。図６において、色が濃くなるほど変位量が大きいことを示す。図６に示すように、レンズ５が大きく振動しているのに対し、外部振動体３の固定部３５全体がノードとなっており、振動漏れが発生していない。外部振動体３の第２接続部３３の変位量は、第１接続部３１から固定部３５に近づくほど０に減少している。固定部３５における振幅の大きさは、最大の振幅量であってもレンズ５における振幅の１００分の１以下になっている。このことから、内部振動体７の振動が、第１及び第２接続部３１、３３を介して固定部３５に伝わるのを抑制していることがわかる。そのため、外部振動体３を介してレンズモジュール１５や撮像素子のケースに振動を伝搬させることが無い。また、レンズ５に付着した水滴または泥等の異物を効率的に除去することができる。
　図７は、実施の形態の振動装置１における応力分布のシミュレーション結果を示す。図７において、色が濃くなるほど応力が大きいことを示す。内部振動体７に応力が大きい箇所があるが、外部振動体３の応力は小さい。そのため、外部振動体３が露出される構造になっているが、腐食疲労は起こりづらい。
　本実施の形態の振動装置１は、振動を増幅する内部振動体７と、内部振動体７の一端に接続された圧電素子９と、内部振動体７の他端に接続されたレンズ５とを備える。振動装置１は、さらに、内部振動体７の他端側と接続された第１接続部３１と、第１接続部３１からレンズ５の外方に延び、振動を減衰する第２接続部３３と、を有する外部振動体３を備える。
　第２接続部３３がレンズ５及び内部振動体７からの振動を減衰するので、外部振動体３全体に振動が伝わるのを低減することができ、外部振動体３に接続される他の部材にも振動が伝わるのを低減することができる。これにより、振動がレンズ５から逃げるのを抑制することもできるので、レンズ５を効率的に振動させることができる。
　本発明は、上記各実施の形態に限らず、次のように変形実施することができる。
（１）上述した実施の形態では、外部振動体３の第２接続部３３と固定部３５とは同じ材料を用いていたがこれに限られない。図８に示すように、第２接続部３３と固定部３５と別の材料を用いてもよい。例えば、外部振動体３の第２接続部３３のヤング率が、固定部３５のヤング率よりも大きい材料をそれぞれ用いることで、第２接続部３３の振動吸収をより高めてもよい。また、外部振動体３の第２接続部３３の密度が、固定部３５の密度よりも小さい材料をそれぞれ用いることで、固定部３５の振動安定性をより高めてもよい。
（２）上述した実施の形態では、外部振動体３の第１接続部３１は、レンズ５と内部振動体７との両方に接続されていたがこれに限らない。第１接続部３１が、内部振動体７と接続されずレンズ５と接続されていてもよい。
（３）上述した実施の形態では、レンズ５が振動装置１から露出していたがこれに限らない。レンズ５を振動装置１の内部に配置し、例えば、ガラス製のカバーを透光体として、第１接続部３１及び内部振動体７に接続してもよい。この場合、第２接続部３３は、光がカバーを透過する方向と垂直な方向に延びてもよい。
（４）上述した実施の形態では、撮像素子が振動装置１の外部に配置されていたがこれに限らない。振動装置１は、その内部に撮像素子を収容することで、撮像装置として使用してもよい。
（５）内部振動体７の嵌合部２７と外部振動体３の第１接続部３１とは、ネジ構造に限らず、ネジ構造以外の嵌合構造により固定されてもよい。ネジ構造以外の嵌合構造には、例えば、材料の物性を利用した嵌め込み構造、樹脂、金属薄板等の中間体を用いた挟み込み構造、複数の凸部および複数の凹部を用いた嵌め込み構造、スナップフィットを用いた嵌合構造等が含まれる。ネジ構造以外の嵌合構造を備える振動装置１の一例を図９～図２１に示す。図９～図２１では、レンズモジュール１５を省略している場合がある。
　図９および図１０の振動装置１は、内部振動体７の嵌合部２７と外部振動体３の第１接続部３１とが、突起部２７１および第２凹部３１１の嵌合により固定されるように構成されている。これにより、内部振動体７および外部振動体３を固定する際のコストを低減できる。本実施形態では、振動装置１は、図９に示すように、略円筒形状の外部振動体３と、略円板形状のレンズ５（透光体の一例）とを備えている。図１０に示すように、レンズ５の径方向の外端には、径方向外向きに延びる突起部５０１が設けられている。
　図１０に示すように、嵌合部２７は、内部振動体７の第１方向（例えば、Ｚ方向）の他端に設けられた突起部２７１を有している。突起部２７１は、内部振動体７の第１方向Ｚの他端から第１方向Ｚに交差する方向（例えば、Ｘ方向）に沿ってレンズ５の外方に延びている。
　図１０に示すように、第１接続部３１は、第２接続部３３の第１方向Ｚに交差する方向Ｘにおける内部振動体７に近い端から第１方向Ｚでかつ圧電素子９から離れる方向に沿って延びている。第１接続部３１は、突起部２７１を嵌合可能に収容する第２凹部３１１を有している。図９および図１０の振動装置１では、第１接続部３１は、板状部３１２と、２つの突出部３１ｂと、湾曲部３１３とを含んでいる。板状部３１２は、第１方向Ｚに沿って延びて第２凹部３１１の底面を構成している。突出部３１ｂは、板状部３１２の第１方向Ｚの両端から第１方向Ｚに交差する方向でかつレンズ５に接近する方向にそれぞれ延びている。湾曲部３１３は、第２接続部３３に近い突出部３１ｂの先端と第２接続部３３の第１方向Ｚに交差する方向における内部振動体７に近い端とを接続している。第２凹部３１１は、略矩形の断面形状を有し、嵌合部２７の突起部２７１およびレンズ５の突起部５０１を同時に嵌合可能に収容するように構成されている。つまり、第２凹部３１１には、嵌合部２７の突起部２７１およびレンズ５の突起部５０１が、２つの突出部３１ｂで挟まれて保持された状態で収容され、嵌合される。これにより、内部振動体７の嵌合部２７と外部振動体３の第１接続部３１とが固定される。
　本実施形態では、内部振動体７は、一例として、筒状体で、レンズ５と接する第１部分７１と、圧電素子９が取り付けられた第２部分７２と、第１部分７１および第２部分７２を接続する略Ｓ字の断面形状の第３部分７３とで構成されている。第１部分７１は、筒状体の軸方向（つまり、第１方向Ｚ）に形状を延伸させた円筒形状を有している。第１部分７１は、筒状体の径方向に延びて、嵌合部２７を構成している。第２部分７２は、圧電素子９の振動とともに振動する部分であり、第１部分７１および第３部分７３に比べて板厚が大きい。これにより、圧電素子９の振動をレンズ５により効率的に伝え易くしている。第３部分７３、第１部分７１を支持するとともに、第２部分７２の振動を第１部分７１に伝える部分である。第１部分７１、第２部分７２および第３部分７３は、一体で形成しても、個別に形成してもよい。図１０に示すように、第３部分７３の最大外形寸法（＝Ｘ方向の最大寸法）は、第１部分７１の最大外形寸法よりも大きく、第２部分７２の最大外形寸法は、第３部分７３の最大外形寸法よりも大きい。これにより、圧電素子９の振動をレンズ５に効率よく伝えることができる。
　本実施形態では、第２接続部３３は、第１方向Ｚにおいて、第１接続部３１の圧電素子９から遠い端３１６よりも圧電素子９の近くに位置している。これにより、カメラに適用した場合、映像に映り込む視野阻害が起こり難くなるため、画角の広いレンズ５（例えば、画角１９０度のレンズ）にも対応することが可能となる。
　図９および図１０の振動装置１は、図１１に示すように構成してもよい。図１１の振動装置１では、次に示す点において、図９および図１０の振動装置１と異なっている。
　　・第２凹部３１１の底面および突起部２７１の底面に対向する先端が、第１方向Ｚにおいて圧電素子９から離れるに従って第１方向Ｚに交差する方向においてレンズ５から離れるように傾斜している。これにより、突起部２７１および第２凹部３１１は、第１接続部３１および内部振動体７の材料の弾性により嵌合され固定される。
　　・第１接続部３１が、板状部３１２と１つの突出部３１ｂとを含んでいる。板状部３１２の第１方向Ｚにおける第２接続部３３に近い端が第２接続部３３に接続され、板状部３１２の第１方向Ｚにおける第２接続部３３から遠い端に突出部３１ｂが設けられている。
　図１１の振動装置１では、レンズ５、外部振動体３の第１接続部３１および内部振動体７の第１部分７１で囲まれた部分１００にゴム等の弾性体または接着層が設けられている。これにより、レンズ５の負荷が軽減される。
　図１２の振動装置１は、内部振動体７および外部振動体３を固定するための中間体６０を備えている。これにより、内部振動体７および外部振動体３を固定する際のコストを低減できる。例えば、内部振動体７および外部振動体３の嵌め合いによって中間体６０が変形し、中間体６０が無い状態に比べて、内部振動体７および外部振動体３が互いに与える径方向の圧力が高くなる。その結果、内部振動体７および外部振動体３が物理的に固定される。樹脂接着剤の役割を有する材料を使って内部振動体７および外部振動体３の間に薄い板を形成することで、化学的に固定することもできる。本実施形態では、中間体６０は、樹脂または金属製の薄板で構成され、内部振動体７および外部振動体３よりも硬度またはヤング率が小さくなるように構成されている。例えば、中間体６０のヤング率の下限値は、０．０１ＧＰａであり、中間体６０のヤング率の上限値は、内部振動体７および外部振動体３のヤング率よりも小さい値である。中間体６０のヤング率の上限値は、内部振動体７と外部振動体３によって中間体６０を変形させる必要があるため、２つの振動体の両方のヤング率より小さい必要がある。中間体６０のヤング率の下限値は、振動性能に影響のない範囲で規定した。レンズ５の径方向の外端に、径方向外向きに延びる突起部５０１が設けられている。
　図１２に示すように、内部振動体７は、第１方向Ｚの他端に設けられ、第１方向Ｚに交差する方向において外部振動体３の第１接続部３１に対向する嵌合部２７を含んでいる。第１方向Ｚに交差する方向における第１接続部３１の板状部３１２および嵌合部２７の間には隙間６１が設けられている。隙間６１は、中間体６０を嵌合可能に構成されている。内部振動体７の嵌合部２７および外部振動体３の第１接続部３１は、中間体６０の隙間６１への嵌合により固定される。
　図１３および図１４の振動装置１は、内部振動体７の嵌合部２７と外部振動体３の第１接続部３１とが、複数の溝部および複数の爪部の嵌合により固定されるように構成されている。内部振動体７および外部振動体３のいずれか一方が、内部振動体７および外部振動体３のいずれか他方に対して、第１方向Ｚに沿って延びる回転軸Ｌまわりに回転可能に構成されている。これにより、内部振動体７および外部振動体３を固定する際のコストを低減できる。本実施形態では、図１３および図１４に示すように、内部振動体７および外部振動体３の各々は、略円筒形状を有している。
　図１３に示すように、外部振動体３の第１接続部３１に、回転軸Ｌに対する周方向にそれぞれ延びる複数の溝部３１４が設けられている。図１４に示すように、嵌合部２７に、回転軸Ｌに対する径方向にそれぞれ延びて複数の溝部３１４の各々にそれぞれ嵌合可能に収容される複数の爪部２７２が設けられている。本実施形態では、外部振動体３が、周方向に等間隔で位置する４つの溝部３１４（図１３には２つのみ示す）を有し、内部振動体７が、４つの溝部３１４に対応する４つの爪部２７２を有している。各溝部３１４は、径方向において内部振動体７に対向する開口を有すると共に、周方向の一端が塞がれて、収容した爪部２７２の周方向の移動を規制する。各爪部２７２は、突起部２７１の径方向の先端から、周方向に延びつつ径方向に沿って回転軸Ｌから離れる方向に突出している。
　外部振動体３の第１接続部３１に複数の爪部を設け、内部振動体７の嵌合部２７に複数の溝部を設けてもよい。つまり、複数の溝部は、第１接続部３１に限らず嵌合部２７に設けることができ、複数の爪部は、嵌合部２７に限らず、第１接続部３１に設けることができる。この場合、各爪部は、例えば、第１接続部３１の板状部３１２から、周方向に延びつつ径方向に沿って回転軸Ｌに接近する方向に突出する。各溝部は、径方向において外部振動体３に対向する開口を有すると共に、周方向の一端が塞がれて、収容した爪部の周方向の移動を規制する。
　各溝部３１４に接着剤を充填した後、各溝部３１４に対応する爪部２７２を嵌合してもよい。これにより、内部振動体７および外部振動体３をより強固に固定できる。
　図１５～図１７の振動装置１は、内部振動体７の他端と共にレンズ５を第１方向Ｚにおいて挟み込む押え部材８０を備える。機械的な固定により、レンズ５の脱落防止を保証できる。外部振動体３の第１接続部３１は押え部材８０を介してレンズ５と接続されている。本実施形態では、図１５に示すように、外部振動体３およびレンズ５の各々は、略円筒形状を有している。図１６に示すように、レンズ５の径方向の外端に、径方向外向きに延びる突起部５０１が設けられている。
　図１６に示すように、図１５～図１７の振動装置１では、レンズ５の光軸に対する径方向（例えば、Ｘ方向）における第１接続部３１および内部振動体７の他端の間に隙間８０１が設けられている。
　図１６および図１７に示すように、押え部材８０は、本体部８１と、第１脚部８２および第２脚部８３と、第１突起部８４および第２突起部８５とを含んでいる。
　図１７に示すように、本体部８１は、一例として、レンズ５の光軸に対する周方向に延びる略円環形状を有している。図１６に示すように、本体部８１は、第１方向Ｚにおいて内部振動体７の他端である第１部分７１に対向し、内部振動体７の第１部分７１との間にレンズ５の突起部５０１が位置している。
　図１７に示すように、第１脚部８２および第２脚部８３は、本体部８１にそれぞれ設けられ、周方向に間隔を空けて位置している。図１６に示すように、第１脚部８２および第２脚部８３の各々は、本体部８１から第１方向Ｚに沿って内部振動体７の他端に向かって延びて、隙間８０１に位置している。本実施形態では、押え部材８０は、周方向に交互に名並ぶ４つの第１脚部８２および４つの第２脚部８３を有している。各第１脚部８２および各第２脚部８３は、本体部８１の径方向の中間に位置している。
　図１６に示すように、第１突起部８４は、第１脚部８２の第１方向Ｚにおける本体部８１から遠い端に設けられ、径方向の内側に延びている。第１方向Ｚにおいて、第１突起部８４および本体部８１の間には、レンズ５および内部振動体７の第１部分７１が位置している。本実施形態では、第１突起部８４は、径方向の内側に向かうに従って先細りとなる形状を有している。第１突起部８４の第１方向Ｚにおいて本体部８１に対向する部分が内部振動体７の第１部分７１に接触している。第２突起部８５は、第２脚部８３の第１方向Ｚにおける本体部８１から遠い端に設けられ、径方向の外側に延びている。第１方向Ｚにおいて、第２突起部８５および本体部８１の間には、第１接続部３１が位置している。本実施形態では、第２突起部８５は、径方向の外側に向かうに従って先細りとなる形状を有している。第２突起部８５の第１方向Ｚにおいて本体部８１に対向する部分が外部振動体３の第１接続部３１に接触している。
　図１５～図１７の振動装置１の組み立ては、例えば、次に示すように行う。
　　・外部振動体３に押え部材８０を取り付けてユニットを形成する。
　　・形成したユニットにレンズ５および内部振動体７を取り付ける。
　押え部材８０は、全部の構成部が一体に形成されていてもよいし、一部または全部の構成部が個別に形成されていてもよい。本体部８１は略円環状に限らず、例えば、多角形の環状であってもよい。本体部８１は、例えば、熱カシメで形成してもよい。第１突起部８４および第２突起部８５の径方向の長さは、同じでもよいし、異なっていてもよい。レンズ５、内部振動体７および押え部材８０で囲まれた部分１１０（図１６に示す）には、ゴム等の弾性体または接着層を設けてもよい。これにより、レンズ５の負荷が軽減される。
　図１８および図１９の振動装置１は、キャップ９０を備えている。機械的な固定により、レンズ５の脱落防止を保証しつつ、レンズ５の負荷を軽減できる。本実施形態では、図１８に示すように、外部振動体３およびレンズ５の各々は、略円筒形状を有している。図１９に示すように、レンズ５の径方向の外端に、径方向外向きに延びる突起部５０１が設けられている。
　図１９に示すように、キャップ９０は、キャップ本体９１と、突出部９２とを含み、例えば、樹脂または金属で構成されている。
　キャップ本体９１は、第１方向Ｚに交差する方向（例えば、Ｘ方向）において第１接続部３１を覆っている。本実施形態では、キャップ本体９１は、第１方向Ｚに沿って延びて、第１接続部３１よりも径方向の外側に位置し、第１接続部３１に接触している。
　突出部９２は、キャップ本体９１の第１方向Ｚにおける圧電素子９から遠い端に設けられている。突出部９２は、第１方向Ｚに交差する方向に沿ってレンズ５に向かって突出して、第１方向Ｚにおいて内部振動体７の他端である第１部分７１に対向している。突出部９２および内部振動体７の第１部分７１の間にはレンズ５の突起部５０１が位置している。図１８および図１９の振動装置１では、突出部９２および内部振動体７の第１部分７１でレンズ５を挟み込んで、第１接続部３１をレンズ５に接続させる。
　レンズ５、外部振動体３、内部振動体７およびキャップ９０で囲まれた部分１２０（図１９６に示す）には、ゴム等の弾性体または接着層を設けてもよい。これにより、レンズ５の負荷が軽減される。
　図１８および図１９の振動装置１は、図２０に示すように構成してもよい。図２０の振動装置１では、次に示す点において、図１８および図１９の振動装置１と異なっている。
　　・キャップ本体９１が、第１方向Ｚに交差する方向（例えば、Ｘ方向）におけるレンズ５および第１接続部３１の間の隙間９０１に位置している。
　　・キャップ９０が、キャップ本体９１から突出部９２とは反対方向に延びる第２の突出部９３を含んでいる。
　第２の突出部９３を設けることに代えて、例えば、図２１に示すように、第１接続部３１に突出部３１５を設けてもよい。突出部３１５は、第１接続部３１の第１方向Ｚにおける第２接続部３３から遠い端に設けられ、第１接続部３１から第１方向Ｚに交差する方向に沿ってレンズ５に向かって延びている。突出部３１５は、第１方向Ｚにおいて内部振動体７の第１部分７１に対向し、第１部分７１と共に第１方向Ｚにおいてキャップ本体９１を挟み込んでいる。
（６）外部振動体３の第２接続部３３と固定部３５とは、同じ材料で構成する場合に限らず、異なる材料で構成してもよい。この場合の一例を図２２に示す。図２２の振動装置１では、第２接続部３３が、第１部材３３１および第２部材３３２を含み、固定部３５が接合部３５１を含んでいる。
　第１部材３３１は、第１方向Ｚにおいて固定部３５よりも圧電素子９から離れて位置し、第１接続部３１から第１方向Ｚに交差する方向（例えば、Ｘ方向）に沿って延びている。第２部材３３２は、第１部材３３１の第１方向Ｚに交差する方向における第１接続部３１から遠い端から、第１方向Ｚに沿って圧電素子９に向かって延びている。接合部３５１は、固定部３５の第１方向Ｚにおける第１部材３３１に近い端に設けられ、第１方向Ｚに交差する方向に沿って延びて第２部材３３２が接合する。第２部材３３２の第１方向Ｚの寸法Ｗ１が、第１部材３３１の第１方向Ｚの寸法Ｗ２よりも大きい。
　本実施形態では、接合部３５１は、第１方向Ｚに交差する方向に延びる面で構成されている。第２部材３３２は、断面略Ｌ字形状で、第１部材３３１から第１方向Ｚに沿って延びる部分３３３と、接合部３５１に沿って延びる部分３３４とで構成されている。第１方向Ｚに沿って延びる部分３３３は、第１方向Ｚに平行であってもよいし、第１方向Ｚに交差していてもよい。
　図２２の振動装置１において、第２部材３３２の第１方向Ｚの寸法Ｗ１と、第２接続部３３および固定部３５が接合する部分に加えられる応力値との関係をシミュレーションにより算出した。シミュレーションでは、ムラタソフトウェア株式会社製のＦｅｍｔｅｔ（登録商標）を用いて圧電解析および応力解析を行った。シミュレーションの計算条件は次の通りである。
　　・第２接続部３３：密度２６９８．９ｋｇ／ｍ３およびヤング率６８．５ＧＰａのアルミに相当する材料で形成した。第１方向Ｚの寸法（＝肉厚）Ｗ２を０．４ｍｍとした。
　　・固定部３５：密度７７５０ｋｇ／ｍ３およびヤング率２００ＧＰａのＳＵＳ４２０Ｊ２に相当する材料で形成した。
　シミュレーションの結果を図２３に示す。図２３に示すように、Ｗ１が０．４ｍｍ（＝Ｗ２）以上の場合、第２接続部３３および固定部３５が接合する部分に加えられる応力値が大幅に低下する。つまり、図２２の振動装置１のように構成することで、第２接続部３３および固定部３５が接合する部分に加えられる応力を小さくすることができる。
　振動性能を考慮すると、「Ｗ２×１」≦Ｗ１≦「Ｗ２×１０」の式を満たすのが好ましい。Ｗ１が「Ｗ２×１０」を超えると、固定部３５の体積が小さくなりすぎて振動性能が悪化する可能性がある。
　図２２の振動装置１は、図２４に示すように構成してもよい。図２４の振動装置１では、次に示す点において、図２２の振動装置１と異なっている。図２４では、レンズモジュール１５を省略している。
　　・第２接続部３３の第２部材３３２が、第１方向Ｚにおいて圧電素子９よりも第１部材３３１から離れた位置まで延びている。
　　・固定部３５の接合部３５１が、第１方向Ｚに交差する方向（例えば、Ｘ方向）における内部振動体７から遠い端に設けられ、第１方向Ｚに沿って延びて第２部材３３２が接合する。
　図２４の振動装置１の構成により、接合部３５１が外部に露出しないので、第２接続部３３および固定部３５の接合信頼性が向上する。図２４の振動装置１では、接合部３５１の全面に第２部材３３２が接合されているが、接合部３５１の一部に第２部材３３２が接合されてもよい。
（７）外部振動体３の固定部３５は、例えば、図２５に示すように構成してもよい。図２５の振動装置１では、光軸ＯＡに対する径方向における光軸ＯＡから少なくとも一部の固定部３５の径方向内側の端までの距離Ｌ１が、径方向における光軸ＯＡから内部振動体７の径方向外側の端までの距離Ｌ２よりも小さい。これにより、固定部３５の体積を増やすことができるので、固定部３５の振動安定性をより高めることができる。また、距離Ｌ１が小さいほど、固定部３５の筒形状の内径が小さくなり変形し難くなる。断面二次モーメントより、筒形状の内径は４乗で効いてくるため、単純に縦方向の体積を増やすのに比べて、振動の閉じ込めに効果がある。
　前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
　本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
　　１　　振動装置
　　３　　外部振動体
　　５　　レンズ
５０１　　突起部
　　５ａ　平面部
　　５ｂ　凹形状
　　７　　内部振動体
　７１　　第１部分
　７２　　第２部分
　７３　　第３部分
　　９　　圧電素子
　１１　　給電導体
　１３　　第１留めリング
　１５　　レンズモジュール
　１７　　レンズ鏡筒
　１９　　第２留めリング
　２１　　筒状体部
　２３　　薄肉部
　２５　　搭載部
　２７　　嵌合部
２７１　　突起部
２７２　　爪部
　３１　　第１接続部
３１１　　第２凹部
３１２　　板状部
３１３　　湾曲部
３１４　　溝部
３１５　　突出部
　３１ａ　ネジ構造
　３１ｂ　突出部
　３３　　第２接続部
３３１　　第１部材
３３２　　第２部材
　３５　　固定部
３５１　　接合部
　３７　　光学結像面
　４１　　撮像素子
　４３　　基板
　４５　　ケース
　５１　　撮像装置
　６０　　中間体
　６１　　隙間
　８０　　押え部材
　８１　　本体部
　８２　　第１脚部
　８３　　第２脚部
８０１　　隙間
　９０　　キャップ
９０１　　隙間
　９１　　キャップ本体
　９２　　突出部
　９３　　第２の突出部
１００　　部分
　Ｐｓ　　光学系

Claims (25)

  1. 　振動を増幅する内部振動体と、
    　前記内部振動体の第１方向の一端に接続された圧電素子と、
    　前記内部振動体の前記第１方向の他端に接続された透光体と、
    　前記透光体と接続された第１接続部と、前記第１接続部から前記第１方向に交差する方向に沿って前記透光体の外方に延び、振動を減衰する第２接続部と、を有する外部振動体と、を備える、
    　振動装置。
  2. 　前記第２接続部は、光が前記透光体を透過する方向と垂直な方向に延びる、
    　請求項１に記載の振動装置。
  3. 　前記第２接続部は、環状に延びる、
    　請求項２に記載の振動装置。
  4. 　前記第２接続部は、前記第１方向において、前記第１接続部の前記圧電素子から遠い端よりも前記圧電素子の近くに位置する、
    　請求項１から３のいずれか１つに記載の振動装置。
  5. 　前記外部振動体は、前記第２接続部に接続された固定部を有し、
    　前記第２接続部は、前記固定部の厚みよりも小さい、
    　請求項１から４のいずれか１つに記載の振動装置。
  6. 　前記第１接続部は、前記透光体側に突出する突出部を有し、
    　前記第１接続部の突出部と前記内部振動体の他端とで前記透光体を挟み込む、
    　請求項１から５のいずれか１つに記載の振動装置。
  7. 　前記内部振動体の他端と共に前記透光体を前記第１方向において挟み込む押え部材を備え、
    　前記第１接続部が前記押え部材を介して前記透光体と接続され、
    　前記透光体の前記第１方向に沿って延びる光軸に対する径方向における前記第１接続部および前記内部振動体の他端の間に隙間が設けられており、
    　前記押え部材が、
    　前記透光体の前記光軸に対する周方向に延びると共に、前記第１方向において前記内部振動体の他端に対向し、前記内部振動体の他端との間に前記透光体が位置する本体部と、
    　前記本体部にそれぞれ設けられ、前記光軸に対する周方向に間隔を空けて位置すると共に、前記本体部から前記第１方向に沿って前記内部振動体の他端に向かって延びて前記隙間に位置する第１脚部および第２脚部と、
    　前記第１脚部の前記第１方向における前記本体部から遠い端に設けられ、前記光軸に対する径方向の内側に延びて、前記第１方向において前記本体部との間に前記透光体および前記内部振動体の他端が位置する第１突起部と、
    　前記第２脚部の前記第１方向における前記本体部から遠い端に設けられ、前記径方向の外側に延びて、前記第１方向において前記本体部との間に前記第１接続部が位置する第２突起部と
    を含む、
    　請求項１から５のいずれか１つに記載の振動装置。
  8. 　前記第１方向に交差する方向において前記第１接続部を覆うキャップ本体と、
    　前記キャップ本体の前記第１方向における前記圧電素子から遠い端に設けられ、前記第１方向に交差する方向に沿って前記透光体に向かって突出して、前記第１方向において前記内部振動体の他端に対向する突出部と
    を含み、
    　前記突出部と前記内部振動体の他端とで前記透光体を挟み込んで前記第１接続部を前記透光体に接続させる、キャップを備える、
    　請求項１から５のいずれか１つに記載の振動装置。
  9. 　前記第１方向に交差する方向における前記透光体および前記第１接続部の間に位置し、前記第１方向に沿って延びるキャップ本体と、
    　前記キャップ本体の前記第１方向における前記圧電素子から遠い端に設けられ、前記第１方向に交差する方向に沿って前記透光体に向かって突出して、前記第１方向において前記内部振動体の他端に対向する突出部と
    を含むキャップを備え、
    　前記第１方向に交差する方向において前記透光体および前記第１接続部の間に隙間が設けられ、前記キャップ本体が前記隙間に位置し、
    　前記キャップは、前記突出部と前記内部振動体の他端とで前記透光体を挟み込んで前記第１接続部を前記透光体に接続させる、
    　請求項１から５のいずれか１つに記載の振動装置。
  10. 　前記内部振動体の他端側に前記外部振動体の第１接続部と接続する嵌合部を有し、
    　前記内部振動体の嵌合部と前記外部振動体の第１接続部とは、ネジ構造による締め込みにより固定される、
    　請求項１から９のいずれか１つに記載の振動装置。
  11. 　前記内部振動体が、前記第１方向の他端に設けられ、前記外部振動体の第１接続部に接続する嵌合部を含み、
    　前記嵌合部が、前記内部振動体の前記第１方向の他端から前記第１方向に交差する方向に沿って前記透光体の外方に延びる突起部を有し、
    　前記第１接続部が、前記突起部を嵌合可能に収容する第２凹部を有し、
    　前記内部振動体の嵌合部と前記外部振動体の第１接続部とは、前記突起部および前記第２凹部の嵌合により固定される、
    　請求項１から９のいずれか１つに記載の振動装置。
  12. 　前記内部振動体および前記外部振動体を固定するための中間体を備え、
    　前記内部振動体が、前記第１方向の他端に設けられ、前記第１方向に交差する方向において前記外部振動体の第１接続部に対向する嵌合部を含み、
    　前記第１方向に交差する方向における前記第１接続部および前記嵌合部の間に前記中間体が嵌合される隙間が設けられ、
    　前記内部振動体の嵌合部と前記外部振動体の第１接続部とは、前記中間体の前記隙間への嵌合により固定される、
    　請求項１から９のいずれか１つに記載の振動装置。
  13. 　前記内部振動体が、前記第１方向の他端に設けられ、前記外部振動体の第１接続部に接続する嵌合部を含み、
    　前記内部振動体および前記外部振動体のいずれか一方が、前記内部振動体および前記外部振動体のいずれか他方に対して、前記第１方向に沿って延びる回転軸まわりに回転可能に構成され、
    　前記第１接続部および前記嵌合部のいずれか一方に、前記回転軸に対する周方向にそれぞれ延びる複数の溝部が設けられ、
    　前記第１接続部および前記嵌合部のいずれか他方に、前記回転軸に対する径方向にそれぞれ延びて前記複数の溝部の各々にそれぞれ嵌合可能に収容される複数の爪部が設けられ、
    　前記内部振動体の嵌合部と前記外部振動体の第１接続部とは、前記複数の溝部および前記複数の爪部の嵌合により固定される、
    　請求項１から９のいずれか１つに記載の振動装置。
  14. 　前記透光体は、レンズであり、
    　前記レンズの光軸上に配置されたレンズモジュールをさらに備える、
    　請求項５に記載の振動装置。
  15. 　前記レンズモジュールが前記外部振動体の固定部と接続されている、
    　請求項１４に記載の振動装置。
  16. 　前記内部振動体は、円筒状の形状を有し、
    　前記外部振動体は、中空な四角柱状の形状を有する、
    　請求項１から１５のいずれか１つに記載の振動装置。
  17. 　前記内部振動体の材料のヤング率が、前記外部振動体の材料のヤング率よりも大きい、
    　請求項１から１６のいずれか１つに記載の振動装置。
  18. 　前記外部振動体は、前記第２接続部に接続された固定部を有し、
    　前記外部振動体の第２接続部のヤング率が、前記外部振動体の固定部のヤング率よりも大きい、
    　請求項１から１７のいずれか１つに記載の振動装置。
  19. 　前記外部振動体は、前記第２接続部に接続された固定部を有し、
    　前記外部振動体の第２接続部の密度が、前記外部振動体の固定部の密度よりも小さい、請求項１から１７のいずれか１つに記載の振動装置。
  20. 　前記第２接続部が、
    　前記第１方向において前記固定部よりも前記圧電素子から離れて位置し、前記第１接続部から前記第１方向に交差する方向に沿って延びる第１部材と、
    　前記第１部材の前記第１方向に交差する方向における前記第１接続部から遠い端から前記第１方向に沿って前記圧電素子に向かって延びる第２部材と
    を含み、
    　前記固定部が、
    　前記第１方向における前記第１部材に近い端に設けられ、前記第１方向に交差する方向に沿って延びて前記第２部材が接合する接合部を含み、
    　前記第２部材の前記第１方向の寸法が、前記第１部材の前記第１方向の寸法以上である、
    　請求項１８または１９に記載の振動装置。
  21. 　前記第２接続部が、
    　前記第１方向において前記固定部よりも前記圧電素子から離れて位置し、前記第１接続部から前記第１方向に交差する方向に沿って延びる第１部材と、
    　前記第１部材の前記第１方向に交差する方向における前記第１接続部から遠い端から前記第１方向に沿って前記圧電素子に向かって延びる第２部材と
    を含み、
    　前記固定部が、
    　前記第１方向に交差する方向における前記内部振動体から遠い端に設けられ、前記第１方向に沿って延びて前記第２部材が接合する接合部を含む、
    　請求項１８または１９に記載の振動装置。
  22. 　前記外部振動体は、前記第２接続部に接続された固定部を有し、
    　前記透光体が、前記第１方向に沿って延びる光軸を有し、
    　前記光軸に対する径方向における前記光軸から少なくとも一部の前記固定部の前記径方向内側の端までの距離が、前記径方向における前記光軸から前記内部振動体の前記径方向外側の端までの距離よりも小さい、
    　請求項１から２１のいずれか１つに記載の振動装置。
  23. 　前記内部振動体は、筒状体部と薄肉部とを有し、
    　前記薄肉部は、前記筒状体部よりも厚みが薄い、
    　請求項１から２２のいずれか１つに記載の振動装置。
  24. 　振動を増幅する内部振動体と、前記内部振動体の一端に接続された圧電素子と、前記内部振動体の他端に接続されたレンズと、前記内部振動体の他端側と接続された第１接続部と、前記第１接続部から前記レンズの外方に延び、振動を減衰する第２接続部と、を有する外部振動体と、前記レンズの光軸上に配置されたレンズモジュールと、を備える、振動装置と、
    　前記レンズ及び前記レンズモジュールの光軸上に配置された撮像素子と、を備える、
    　撮像装置。
  25. 　光軸方向における前記外部振動体の底面の位置は、前記圧電素子の底面と、前記撮像素子の撮像面との間に位置する、
    　請求項２４に記載の撮像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019536018A (ja) * 2016-11-01 2019-12-12 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 欠陥又は劣化を検出するためのインピーダンス監視を備える超音波レンズクリーニングシステム
WO2021038942A1 (ja) * 2019-08-28 2021-03-04 株式会社村田製作所 振動装置及び光学検出装置
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