WO2023210101A1 - 光学装置、および光学装置を備える撮像ユニット - Google Patents

Abstract

本開示は、外部を覆う透光体に付着した異物を振動で除去する場合に、振動体に応力の集中が生じ難い光学装置、および光学装置を備える撮像ユニットを提供する。光学装置（１００）は、最外層レンズ（１）（透光体）、筐体（２）、振動体（３）、圧電素子（５）を備えている。最外層レンズ（１）は、所定の波長の光を透過する。筐体（２）は、最外層レンズ（１）を保持する。振動体（３）は、筐体（２）に保持された最外層レンズ（１）と接する。圧電素子（５）は、振動体（３）に設けられ、振動体（３）を振動させる。振動体（３）は、筒状体であって、最外層レンズ（１）と接する接続部（３１）（第１部分）と圧電素子（５）を設ける振動部（３２）（第２部分）とを繋ぐ支持部（３３）（第３部分）の断面形状が曲線形状である。

Description

光学装置、および光学装置を備える撮像ユニット

　本開示は、光学装置、および光学装置を備える撮像ユニットに関する。

　車両の前部や後部に撮像ユニットを設け、当該撮像ユニットで得た画像を利用して安全装置を制御したり、運転支援制御を行ったりすることが行われている。このような撮像ユニットは、車外に設けられることが多いため、外部を覆う透光体（保護カバーやレンズ）に雨滴（水滴）、泥、塵埃等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、当該撮像ユニットで得た画像に異物が映り込み、鮮明な画像が得られなくなる。そこで、特開２０１７－１７０３０３号公報（特許文献１）では、透光体の表面に付着した異物を除去するために透光体を振動させる振動体が撮像ユニットに設けられている。

特開２０１７－１７０３０３号公報

　特許文献１に記載の撮像ユニットでは、透光体（防滴カバー）がドーム部と、筒部と、フランジ部を有して形成されている。そして、フランジ部は、ドーム部の基端と筒部との連結部位の近傍において、当該部位から外周側に向けて、筒部の周方向に一周に亘って形成され、光軸に直交する円環状の面を有している。このフランジ部の背面側には、板状の圧電素子が配設されている。

　そのため、圧電素子により防滴カバーを振動させるには、圧電素子の振動を、フランジ部を介してドーム部に伝える必要がある。つまり、フランジ部が、圧電素子の振動をドーム部に伝える振動体として機能している。しかし、ドーム部を振動させることによって、フランジ部とドーム部との接続部分に応力が集中するため、当該部分でクラックが発生する虞があった。

　そこで、本開示の目的は、外部を覆う透光体に付着した異物を振動で除去する場合に、振動体に応力の集中が生じ難い光学装置、および光学装置を備える撮像ユニットを提供することである。

　本開示の一形態に係る光学装置は、所定の波長の光を透過する透光体と、透光体を保持する筐体と、筐体に保持された透光体と接する振動体と、振動体に設けられ、振動体を振動させる圧電素子と、を備える。振動体は、筒状体であって、透光体と接する第１部分と圧電素子を設ける第２部分とを繋ぐ第３部分の断面形状が曲線形状である。

　本開示の一形態に係る撮像ユニットは、上記に記載の光学装置と、透光体が視野方向となるように配置された撮像素子と、を備える。

　本開示によれば、振動体は、筒状体であって、透光体と接する第１部分と圧電素子を設ける第２部分とを繋ぐ第３部分の断面形状が曲線形状であるので、振動体に応力の集中が生じ難く、クラックの発生を低減することができる。

実施の形態に係る光学装置の半断面図である。 実施の形態に係る振動体の概略図である。 実施の形態に係る光学装置に生じる変位を説明するための概略図である。 実施の形態に係る光学装置に生じる応力を説明するための概略図である。 実施の形態に係る光学装置の振動による変位について説明するための概略図である。 実施の形態に係る振動体の曲率半径を説明するための概略図である。 振動体の曲率半径を変更した光学装置に生じる応力を説明するための概略図である。 変形例１に係る光学装置の半断面図である。 変形例２に係る光学装置の半断面図である。 変形例３に係る光学装置の半断面図である。

　以下に、実施の形態に係る光学装置、および光学装置を備える撮像ユニットについて図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。以下に説明する光学装置は、例えば、車載用の撮像ユニットに適用され、透光体（例えば最外層レンズ）の表面に付着した異物を除去するために透光体を振動させることができる。光学装置は、車載用の撮像ユニットの用途に限定されない。例えば、光学装置は、セキュリティ向けの監視カメラ、ドローン用の撮像ユニット等にも適用することができる。

　（実施の形態）
　図１は、実施の形態に係る光学装置１００の半断面図である。なお、図中のＸ，Ｚ方向は、それぞれ、光学装置１００の横方向、高さ方向を示す。図１に示す一点鎖線は、光学装置１００の中心軸を通る部分である。光学装置１００は、最外層レンズ１、筐体２、振動体３、内層レンズ４、圧電素子５を有している。

　なお、最外層レンズ１と内層レンズ４とのアライメント調整を行った後、光学装置１００に撮像素子６を含むケースを取り付けることで撮像ユニットとなる。撮像ユニットは、光学装置１００と、最外層レンズ１および内層レンズ４が視野方向となるように配置された撮像素子６と、を有している。撮像素子６は、例えばＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）やＣＭＯＳ（Complementary　Metal-Oxide-Semiconductor）センサなどのイメージセンサであり、図示していない回路基板に実装されている。

　最外層レンズ１は、所定の波長（例えば、可視光の波長、撮像素子で撮像可能な波長など）の光を透過する透光体であり、例えば、凸メニスカスレンズである。なお、光学装置１００は、最外層レンズ１に代えて保護カバーのような透明部材を用いてもよい。保護カバーは、ガラスや透明なプラスチックスなどの樹脂により構成される。

　最外層レンズ１の端部は、筐体２から延びる板バネ２ａの端部で保持される。なお、最外層レンズ１と板バネ２ａの端部であるリテーナ２ｂのとの間には接着剤が充填されている。さらに、光学装置１００は、筐体に保持された最外層レンズ１を振動させるため、最外層レンズ１に接する位置に振動体３が設けられている。

　図２は、実施の形態に係る振動体３の概略図である。図２（ａ）は、振動体３の斜視図であり、図２（ｂ）は、振動体３の断面斜視図である。振動体３は、図２に示すように、筒状体で、最外層レンズ１と接する接続部３１（第１部分）と、圧電素子５を設ける振動部３２（第２部分）と、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ支持部３３（第３部分）とで構成されている。支持部３３の断面形状はＳ字形状である。また、振動体３は、図１に示すように、最外層レンズ１と接続部３１との接続点Ａ１、接続部３１と支持部３３との接続点Ａ２、および支持部３３と振動部３２との接続点Ａ３がほぼ直線上に配置される形状である。振動体３の筒内には、図１に示すように内層レンズ４が配置される。

　接続部３１は、筒状体の軸方向（Ｚ方向）に形状を延伸させた円筒形状である。さらに、接続部３１の端部は、筒状体の半径方向（Ｘ，Ｙ方向）に形状を延伸させることで、安定して最外層レンズ１の周縁部と接続することができる。なお、接続部３１は、筒状体の軸方向（Ｚ方向）に形状を延伸させた部分だけでも、筒状体の半径方向（Ｘ，Ｙ方向）に形状を延伸させた部分だけでもよい。振動部３２は、圧電素子５の振動とともに振動する部分であり、接続部３１および支持部３３の板厚に比べて板厚が厚い。これにより、圧電素子５の振動を最外層レンズ１により効率的に伝えやすくなる。支持部３３は、接続部３１を支持するとともに、振動部３２の振動を接続部３１に伝える部分である。なお、接続部３１、振動部３２および支持部３３は一体で形成しても、個別に形成してもよい。また、図２に示すように、支持部３３（第３部分）の最大外形寸法は接続部３１（第１部分）の最大外形寸法よりも大きく、振動部３２（第２部分）の最大外形寸法は支持部３３（第３部分）の最大外形寸法よりも大きい。これにより、振動部３２の振動（つまり圧電素子５の振動）を、最外層レンズ１（透光体）に効率よく伝えることができる。

　圧電素子５は、最外層レンズ１に接する側とは反対側の振動部３２の面に設けられている。圧電素子５は、中空円状であり、例えば、厚み方向において分極することで振動する。圧電素子５は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスからなる。もっとも、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３などの他の圧電セラミックスが用いられてもよい。さらにＬｉＴａＯ_３などの圧電単結晶が用いられてもよい。なお、圧電素子５は、最外層レンズ１に接する側と同じ側の振動部３２の面に設けられてもよい。

　中空円状の圧電素子５が径方向に振動し、この振動が振動体３の支持部３３によりＺ方向（図中上下方向）の振動に変換されることで、最外層レンズ１がＺ方向に振動する。図３は、実施の形態に係る光学装置１００に生じる変位を説明するための概略図である。振動体３は、図３から分かるように、支持部３３がバネのように弾性変形することで最外層レンズ１をＺ方向に変位させている。振動体３の振動により、最外層レンズ１を保持する筐体２の板バネ２ａも弾性変形している。

　また、図３から分かるように、振動体３は、支持部３３の断面形状がＳ字形状となっている部分の中央部で振動のノードＮを有する。ここで、振動のノードＮとは、振動体３の最大振幅の概ね５０分の１以下の振幅となる部分である。そのため、振動体３の振動により最外層レンズ１の変位が最大となる一方、振動のノードＮの変位は小さくなっている。なお、図３では、ハッチングの濃淡で変位の大きさを示しており、ハッチングが濃い部分が変位の大きい部分を示しており、最外層レンズ１で変位が大きい。

　本実施の形態では、支持部３３の断面形状をＳ字形状とし、当該Ｓ字形状となっている部分の中央部で振動のノードＮを有している。つまり、支持部３３は、振動のノードＮの付近で曲線形状となっている。その結果、振動体３は、応力の集中が生じ難い形状となっており、クラックの発生を大幅に低減することができる。図４は、実施の形態に係る光学装置に生じる応力を説明するための概略図である。図４（ａ）は、光学装置１００に生じる応力を説明するための概略図であり、図４（ｂ）は、比較対象の光学装置５００に生じる応力を説明するための概略図である。

　図４（ａ）および図４（ｂ）では、圧電素子５を振動させ、振動体により最外層レンズ１をＺ方向にピストン振動させた場合の振動体に生じる応力を図示している。図４（ｂ）に示す比較対象の光学装置５００では、圧電素子５を振動させ、振動体３Ｚにより最外層レンズ１をＺ方向にピストン振動させる。なお、振動体３Ｚは、最外層レンズ１を支持する第１円筒部３１Ｚと、中空円状のバネ部３２Ｚと、第２円筒部３３Ｚと、圧電素子５を設ける面を有するつば部３４Ｚとを含む。光学装置５００では、第１円筒部３１Ｚとバネ部３２Ｚとの接続部Ｓ１、および当該バネ部３２Ｚと第２円筒部３３Ｚとの接続部Ｓ２で応力が集中している。比較対象の光学装置５００では、バネ部３２Ｚと第２円筒部３３Ｚとの接続部Ｓ２の付近で応力が集中している。なお、図４（ｂ）では、ハッチングの濃淡で応力の大きさを示しており、ハッチングが濃い部分が応力の大きい部分を示しており、接続部Ｓ１，Ｓ２で応力が集中している。

　図４（ｂ）に示す比較対象の光学装置５００は、振動体３Ｚが屈曲振動するような構造で最外層レンズ１をＺ方向にピストン振動するため接続部Ｓ１，Ｓ２で応力が集中する。一方、図４（ａ）に示す光学装置１００は、支持部３３がＺ方向に対してバネのように振動する構造で最外層レンズ１をＺ方向にピストン振動するため振動のノードＮで応力が集中していない。つまり、光学装置１００は、支持部３３の断面形状をＳ字形状とすることで、支持部３３において応力が集中する部分を減らして全体の応力を低減している。図４（ｂ）に示す比較対象の光学装置５００では、単位変位当たりの応力が最大で５６．４ＭＰａ／ｕｍであったのに対し、図４（ａ）に示す光学装置１００では、単位変位当たりの応力が最大で２０．７ＭＰａ／ｕｍとなっている。つまり、図４（ａ）に示す光学装置１００では、図４（ｂ）に示す比較対象の光学装置５００に比べ、支持部３３に発生する応力を１／２以下に低減している。

　また、比較対象の光学装置５００および光学装置１００の振動による変位について説明する。図５は、実施の形態に係る光学装置の振動による変位について説明するための概略図である。図５（ａ）は、光学装置１００の振動による変位を説明するための概略図であり、図５（ｂ）は、比較対象の光学装置５００の振動による変位を説明するための概略図である。

　図５（ｂ）に示す比較対象の光学装置５００では、振動体３Ｚを固有振動数（例えば、２９ｋＨｚ）で振動させた場合、第２円筒部３３Ｚの端部から延びるつば部３４Ｚに振動のノードＮを有し、当該ノードＮを起点に振動体３Ｚが屈曲振動をしている。つまり、比較対象の振動体３Ｚは、ノードＮを起点にバネ部３２Ｚとつば部３４Ｚとがシーソーのように折れ曲がるように振動している。

　図５（ｂ）に示すように、バネ部３２Ｚの上部に設けた第１円筒部３１Ｚは振動体３Ｚの屈曲振動によりＺ方向にピストン振動する。当該振動で第１円筒部３１Ｚ自体は変形せずに元の形状を維持するのに対し、バネ部３２Ｚの端部は大きく変位するので、図４（ｂ）で説明したように第１円筒部３１Ｚとバネ部３２Ｚとの接続部Ｓ１で応力が集中することになる。なお、図５（ｂ）では、ハッチングの濃淡で変位の大きさを示しており、ハッチングが濃い部分が変位の大きい部分を示しており、ノードＮから離れた部分で変位が大きい。

　一方、光学装置１００では、図５（ａ）に示すように、振動体３を固有振動数（例えば、２９ｋＨｚ）で振動させた場合、Ｓ字形状となっている支持部３３の中央部で振動のノードＮを有しているが、ノードＮを起点に振動体３が屈曲振動していない。振動体３は、屈曲振動ではなく、Ｚ方向に伸び縮みするようなバネ振動をしている。振動体３がバネ振動をすることで、局所的に応力が加わる部分がなくなり、応力の集中を減らすことができる。光学装置１００では、振動による応力の集中を減らすことで、振動体３にクラックが生じるような故障モードを減らし信頼性を向上させることができる。

　光学装置１００では、振動体３に応力の集中が生じないように、支持部３３の断面形状をＳ字形状としていると説明した。しかし、振動体３は、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ支持部３３の断面形状をＳ字形状に限定されず、曲線形状であれば応力の集中を低減できる。そこで、振動体３の曲率半径を変化させた場合に、応力の集中をとの程度低減できるかについて詳しく説明する。図６は、実施の形態に係る振動体の曲率半径を説明するための概略図である。

　図６（ａ）は、図１に示した振動体３の曲率半径を示している。支持部３３の図中上側の曲線形状Ｋ１は、内側の曲率半径が１ｍｍで、外側の曲率半径が１．８ｍｍとなっている。また、支持部３３の図中下側の曲線形状Ｋ２は、内側の曲率半径が１．２ｍｍで、外側の曲率半径が２ｍｍとなっている。つまり、支持部３３において、接続部３１に近い側の曲率半径に比べて、振動部３２に近い側の曲率半径が大きくなっている。支持部３３をこのような形状とすることで、支持部３３がＺ方向に対してよりバネのように振動する構造となる。

　さらに、図６（ｂ）では、図１に示した振動体３よりもノードＮ付近の曲率半径を大きくした振動体３Ａの曲率半径を示している。支持部３３Ａの曲線形状Ｋ１は、接続部３１に近い側の内側の曲率半径が０．８ｍｍで、外側の曲率半径が１．６ｍｍとなり、接続部３１に遠い側の内側の曲率半径が１．２ｍｍで、外側の曲率半径が２ｍｍとなっている。また、支持部３３Ａの曲線形状Ｋ２は、振動部３２に遠い側の内側の曲率半径が１．５ｍｍで、外側の曲率半径が２．３ｍｍとなり、振動部３２に近い側の内側の曲率半径が０．９ｍｍとなっている。つまり、支持部３３Ａにおいて、ノードＮに遠い側の曲率半径に比べて、ノードＮに近い側の曲率半径が大きくなっている。

　図７は、振動体３Ａの曲率半径を変更した光学装置１００Ａに生じる応力を説明するための概略図である。なお、図７に示す光学装置１００Ａにおいて、図１に示す光学装置１００と同様の構成については同じ符号を付して、その説明は繰り返さない。

　図７では、圧電素子５を振動させ、振動体３Ａにより最外層レンズ１をＺ方向にピストン振動させた場合の振動体３Ａに生じる応力を図示している。光学装置１００Ａでは、図７に示すように、振動体３Ａにより最外層レンズ１をＺ方向にピストン振動させるため、支持部３３ＡのノードＮ付近の曲率半径を大きくしている。そのため、支持部３３をＺ方向に対してバネのように振動させた場合、支持部３３において応力が集中する部分をさらに減らして全体の応力を低減している。図４（ａ）に示す光学装置１００では、単位変位当たりの応力が最大で２０．７ＭＰａ／ｕｍであったのに対し、図７に示す光学装置１００Ａでは、単位変位当たりの応力が最大で１７．３ＭＰａ／ｕｍとなっている。つまり、図７に示す光学装置１００Ａでは、図４（ａ）に示す光学装置１００に比べ、支持部３３Ａに発生する応力がさらに低減している。

　以上のように、実施の形態に係る光学装置１００は、最外層レンズ１（透光体）、筐体２、振動体３、圧電素子５を備えている。最外層レンズ１は、所定の波長の光を透過する。筐体２は、最外層レンズ１を保持する。振動体３は、筐体２に保持された最外層レンズ１と接する。圧電素子５は、振動体３に設けられ、振動体３を振動させる。振動体３は、筒状体であって、最外層レンズ１と接する接続部３１（第１部分）と圧電素子５を設ける振動部３２（第２部分）とを繋ぐ支持部３３（第３部分）の断面形状が曲線形状である。

　これにより、実施の形態に係る光学装置１００は、振動体３は、筒状体であって、最外層レンズ１と接する接続部３１（第１部分）と圧電素子５を設ける振動部３２（第２部分）とを繋ぐ支持部３３（第３部分）の断面形状が曲線形状であるので、振動体３に応力の集中が生じ難く、クラックの発生を低減することができる。

　（変形例１）
　実施の形態に係る光学装置１００では、支持部３３の断面形状をＳ字形状としていると説明した。しかし、振動体に応力の集中が生じないような形状であれば、支持部の断面形状をＳ字形状に限定されない。図８は、変形例１に係る光学装置の半断面図である。なお、図８に示す光学装置１００Ｂにおいて、図１に示す光学装置１００と同様の構成については同じ符号を付して、その説明は繰り返さない。図中のＸ，Ｚ方向は、それぞれ、光学装置１００Ｂの横方向、高さ方向を示す。図８に示す一点鎖線は、光学装置１００Ｂの中心軸を通る部分である。

　光学装置１００Ｂは、図８に示すように、最外層レンズ１、筐体２、振動体３Ｂ、内層レンズ４、圧電素子５を有している。振動体３Ｂは、筒状体で、最外層レンズ１と接する接続部３１（第１部分）と、圧電素子５を設ける振動部３２（第２部分）と、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ支持部３３Ｂ（第３部分）とで構成されている。支持部３３Ｂの断面形状はＳ字を複数繋げた形状である。振動体３の筒内には、図８に示すように内層レンズ４が配置される。

　支持部３３Ｂは、断面形状がＳ字を複数繋げた形状となっているので、圧電素子５を振動させることで、最外層レンズ１をＺ方向にピストン振動させることができる。図８に示す支持部３３Ｂでは、断面形状がＳ字を２つ繋げた形状となっているが、Ｓ字を３つ以上繋げた形状であってもよい。また、支持部において応力が集中する部分を減らす断面形状であればよいので、断面形状がＳ字形状の半分である曲線形状でもよい。

　さらに、振動体３，３Ａ，３Ｂは、接続部３１（第１部分）と、振動部３２（第２部分）と、支持部３３，３３Ａ，３３Ｂ（第３部分）とで構成されていると説明した。振動体３，３Ａ，３Ｂにおいて応力が集中する部分をさらに減らすには、支持部３３，３３Ａ，３３Ｂの断面形状を曲線形状とするだけなく、接続部３１と支持部３３，３３Ａ，３３Ｂとの接続部分、振動部３２と支持部３３，３３Ａ，３３Ｂとの接続部分も曲線形状とすることが好ましい。

　（変形例２）
　実施の形態に係る光学装置１００では、振動体３の振動部３２は接続部３１および支持部３３の板厚に比べて板厚が厚いと説明した。しかし、板厚が異なる部分を有する振動体を製造する場合、切削加工よりも安価に加工できるプレス加工等を用いることが難しい。そこで、変形例２に係る光学装置では、プレス加工等を用いることが可能な振動体の構成について説明する。図９は、変形例２に係る光学装置１００Ｃの半断面図である。なお、図９に示す光学装置１００Ｃにおいて、図１に示す光学装置１００と同様の構成については同じ符号を付して、その説明は繰り返さない。図中のＸ，Ｚ方向は、それぞれ、光学装置１００Ｃの横方向、高さ方向を示す。図９に示す一点鎖線は、光学装置１００Ｃの中心軸を通る部分である。

　光学装置１００Ｃは、図９に示すように、最外層レンズ１、筐体２、振動体３Ｃ、内層レンズ４、圧電素子５を有している。振動体３Ｃは、筒状体で、最外層レンズ１と接する接続部３１（第１部分）と、圧電素子５を設ける振動部３２ａ（第２部分）と、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ支持部３３Ｃ（第３部分）と、錘部３２ｂとで構成されている。振動体３Ｃは、安価なプレス加工等を用いて形成できるように、接続部３１、振動部３２ａ、および支持部３３Ｃの板厚が均一となっている。なお、接続部３１、振動部３２ａ、および支持部３３Ｃは一体で形成しても、個別に形成してもよい。

　しかし、振動部３２ａの板厚を薄くしたため、振動体３の振動部３２のように錘としての機能が小さくなる。そこで、振動体３Ｃでは、振動部の錘としての機能を付加するために振動部３２ａとは別体で加工した錘部３２ｂを、振動部３２ａと圧電素子５との間に設けている。なお、振動部３２ａと錘部３２ｂとの接合は、接着剤、ねじ止めなどで行う。また、圧電素子５は、振動部３２ａと接する面と反対側の錘部３２ｂの面に設けられているが、これに限定されず、錘部３２ｂと接する面と反対側の振動部３２ａの面に設けてもよい。さらに、圧電素子５は、錘部３２ｂが振動部３２ａと接する面と同じ面に設けてもよい。これらのように、振動部３２ａに対する圧電素子５および錘部３２ｂの配置を工夫することで振動体３Ｃの高さを低くして光学装置１００Ｃの低背化が可能となると共に、光学装置１００Ｃの設計の自由度が増す。錘部３２ｂおよび圧電素子５の径方向の長さが略同じでもよい。

　（変形例３）
　変形例２に係る光学装置１００Ｃでは、振動体３Ｃの錘部３２ｂが、最外層レンズ１に接する側とは反対側の振動部３２ａの面に設けられている。しかし、錘部３２ｃは、最外層レンズ１に接する側の振動部３２ａの面に設けてもよい。図１０は、変形例３に係る光学装置１００Ｄの半断面図である。なお、図１０に示す光学装置１００Ｄにおいて、図１に示す光学装置１００と同様の構成については同じ符号を付して、その説明は繰り返さない。図中のＸ，Ｚ方向は、それぞれ、光学装置１００Ｄの横方向、高さ方向を示す。図１０に示す一点鎖線は、光学装置１００Ｄの中心軸を通る部分である。

　光学装置１００Ｄは、図１０に示すように、最外層レンズ１、筐体２、振動体３Ｄ、内層レンズ４、圧電素子５を有している。振動体３Ｄは、筒状体で、最外層レンズ１と接する接続部３１（第１部分）と、圧電素子５を設ける振動部３２ａ（第２部分）と、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ支持部３３Ｃ（第３部分）と、錘部３２ｃとで構成されている。振動体３Ｄは、安価なプレス加工等を用いて形成できるように、接続部３１、振動部３２ａ、および支持部３３Ｃの板厚が均一となっている。なお、接続部３１、振動部３２ａ、および支持部３３Ｃは一体で形成しても、個別に形成してもよい。

　振動体３Ｄでは、振動部の錘としての機能を付加するために振動部３２ａとは別体で加工した錘部３２ｃを、最外層レンズ１に接する側の振動部３２ａの面に設けている。なお、振動部３２ａと錘部３２ｃとの接合は、接着剤、ねじ止めなどで行う。また、圧電素子５は、最外層レンズ１に接する側とは反対側の振動部３２ａの面に設けているが、これに限定されず、錘部３２ｃが振動部３２ａと接する面と同じ面に設けても、最外層レンズ１に接する側の錘部３２ｃの面に設け（振動部３２ａの上に錘部３２ｃと圧電素子５とを積み重ねた構成）てもよい。このように、振動部３２ａに対する圧電素子５および錘部３２ｃの配置を工夫することで振動体３Ｄの高さを低くして光学装置１００Ｄの低背化が可能となると共に、光学装置１００Ｄの設計の自由度が増す。錘部３２ｃおよび圧電素子５の径方向の長さが略同じでもよい。

　（その他の変形例）
　前述の実施の形態に係る撮像ユニットは、カメラ、ＬｉＤＡＲ，Ｒａｄａｒなどを含んでもよい。また、複数の撮像ユニットを並べて配置するようにしてもよい。

　前述の実施の形態に係る撮像ユニットは、車両に設けられる撮像ユニットに限定されず、光学装置と、透光体が視野方向となるように配置された撮像素子と、を備え、透光体への異物を除去する必要があるどのような撮像ユニットに対しても同様に適用することができる。

　（態様）
　（１）本開示に係る光学装置は、所定の波長の光を透過する透光体と、透光体を保持する筐体と、筐体に保持された透光体と接する振動体と、振動体に設けられ、振動体を振動させる圧電素子と、を備え、振動体は、筒状体であって、透光体と接する第１部分と圧電素子を設ける第２部分とを繋ぐ第３部分の断面形状が曲線形状である。

　これにより、本開示に係る光学装置は、振動体が、筒状体であって、透光体と接する第１部分と圧電素子を設ける第２部分とを繋ぐ第３部分の断面形状が曲線形状であるので、振動体に応力の集中が生じ難く、クラックの発生を低減することができる。

　（２）（１）に記載の光学装置において、振動体は、筒状体の軸方向に形状を延伸させた第１部分を有する。これにより、透光体をＺ方向にピストン振動させやすくなる。

　（３）（１）または（２）に記載の光学装置において、振動体は、筒状体の半径方向に形状を延伸させた第２部分を有し、第２部分の端部が筒状体の他の部分より外側にある。これにより、透光体をＺ方向にピストン振動させやすくなる。

　（４）（１）～（３）のいずれか１項に記載の光学装置において、振動体は、第３部分の断面形状がＳ字形状である。これにより、振動体に応力の集中が生じ難くすることができる。

　（５）（４）に記載の光学装置において、第３部分において、第１部分に近い側の曲率半径に比べて、第２部分に近い側の曲率半径が大きい。これにより、振動体に応力の集中がより生じ難くすることができる。

　（６）（１）～（５）のいずれか１項に記載の光学装置において、振動体において、第１部分および第２部分の板厚に比べて、第３部分の板厚が厚い。これにより、圧電素子の振動を透光体により効率的に伝えやすくなる。

　（７）（１）～（６）のいずれか１項に記載の光学装置において、振動体は、圧電素子で振動させた場合、第１部分から第２部分に至る第３部分の中央部で振動のノードを有する。これにより、透光体をＺ方向にピストン振動させやすくなる。

　（８）（１）～（７）のいずれか１項に記載の光学装置において、振動体は、第１部分、第２部分および第３部分が一体で形成されている。これにより、振動体の剛性が高くなる。

　（９）（１）～（８）のいずれか１項に記載の光学装置において、振動体は、透光体と第１部分との接続点、第１部分と第３部分との接続点、および第３部分と第２部分との接続点が直線上に配置される形状である。これにより、透光体をＺ方向にピストン振動させやすくなる。

　（１０）本開示に係る撮像ユニットは、（１）～（９）のいずれか１項に記載の光学装置と、透光体が視野方向となるように配置された撮像素子と、を備える。これにより、光学装置に発生するクラックを低減した、信頼性の高い撮像ユニットを実現できる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　最外層レンズ、２　筐体、３　振動体、４　内層レンズ、５　圧電素子、６　撮像素子、３１　接続部、３２　振動部、３３，３３Ａ，３３Ｂ　支持部、１００，１００Ａ，１００Ｂ　光学装置。

Claims (10)

1. 　所定の波長の光を透過する透光体と、
   　前記透光体を保持する筐体と、
   　前記筐体に保持された前記透光体と接する振動体と、
   　前記振動体に設けられ、前記振動体を振動させる圧電素子と、を備え、
   　前記振動体は、筒状体であって、前記透光体と接する第１部分と前記圧電素子を設ける第２部分とを繋ぐ第３部分の断面形状が曲線形状である、光学装置。
2. 　前記振動体は、前記筒状体の軸方向に形状を延伸させた前記第１部分を有する、請求項１に記載の光学装置。
3. 　前記振動体は、前記筒状体の半径方向に形状を延伸させた前記第２部分を有し、前記第２部分の端部が前記筒状体の他の部分より外側にある、請求項１または請求項２に記載の光学装置。
4. 　前記振動体は、前記第３部分の断面形状がＳ字形状である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 　前記第３部分において、前記第１部分に近い側の曲率半径に比べて、前記第２部分に近い側の曲率半径が大きい、請求項４に記載の光学装置。
6. 　前記振動体において、前記第１部分および前記第２部分の板厚に比べて、前記第３部分の板厚が厚い、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 　前記振動体は、前記圧電素子で振動させた場合、前記第１部分から前記第２部分に至る前記第３部分の中央部で振動のノードを有する、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の光学装置。
8. 　前記振動体は、前記第１部分、前記第２部分および前記第３部分が一体で形成されている、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の光学装置。
9. 　前記振動体は、前記透光体と前記第１部分との接続点、前記第１部分と前記第３部分との接続点、および前記第３部分と前記第２部分との接続点が直線上に配置される形状である、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の光学装置。
10. 　請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の前記光学装置と、
    　前記透光体が視野方向となるように配置された撮像素子と、を備える撮像ユニット。

Images