WO2024084728A1 - 光学装置、および光学装置を備える撮像ユニット - Google Patents

光学装置、および光学装置を備える撮像ユニット Download PDF

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WO2024084728A1
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optical device
vibrating body
grooves
vibrating
imaging unit
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PCT/JP2023/019271
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仁志 坂口
友基 石井
宣孝 岸
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株式会社村田製作所
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/52—Elements optimising image sensor operation, e.g. for electromagnetic interference [EMI] protection or temperature control by heat transfer or cooling elements
    • 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 disclosure relates to an optical device and an imaging unit equipped with an optical device.
  • Imaging units are installed at the front or rear of a vehicle, and images obtained by the imaging units are used to control the vehicle's safety devices and to perform driving assistance control. Since such imaging units are often installed outside the vehicle, raindrops (water droplets), mud, dust, and other foreign matter can adhere to the transparent bodies (protective covers and lenses) that cover the exterior.
  • Patent Document 1 a vibration device that vibrates the translucent body in order to remove foreign objects adhering to the surface of the translucent body is provided in the imaging unit.
  • a vibration device including a light-transmitting body, a first cylindrical body, a spring portion, a second cylindrical body, and a vibration body vibrates the light-transmitting body to remove foreign matter adhering to the surface of the light-transmitting body.
  • the vibration device that vibrates the light-transmitting body has a three-dimensional spring structure in which the first cylindrical body is provided on top of the second cylindrical body via a spring portion, which tends to make the size large, and the shape is complex, making processing time-consuming and increasing manufacturing costs.
  • the objective of this disclosure is to provide an optical device that can be miniaturized and has low manufacturing costs, and an imaging unit equipped with the optical device.
  • An optical device includes a translucent body that transmits light of a predetermined wavelength, a housing that holds the translucent body, a vibrating body that contacts the translucent body held in the housing, and a piezoelectric element that is provided on the vibrating body and vibrates the vibrating body.
  • the vibrating body is a cylindrical body, and has a shape with multiple grooves in a third part that connects a first part that contacts the translucent body and a second part in which the piezoelectric element is provided.
  • An imaging unit includes the optical device described above and an imaging element arranged so that the light-transmitting body is in the field of view.
  • the vibrating body is a cylindrical body having a shape with multiple grooves in a third portion connecting a first portion in contact with the translucent body and a second portion in which a piezoelectric element is provided, so that the optical device and the imaging unit including the optical device can be made smaller, and manufacturing costs can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging unit according to a first embodiment. 1 is a cross-sectional view of an imaging unit according to a first embodiment. 1 is a schematic diagram of a vibrating body according to a first embodiment. 5A to 5C are diagrams for explaining deformation when the vibrating body according to the first embodiment is vibrated. 5A to 5C are diagrams for explaining sound pressure distribution when the vibrating body according to the first embodiment is vibrated. 5A to 5C are diagrams for explaining heat distribution when the vibrating body according to the first embodiment is vibrated. 5 is a schematic diagram of a modified example of the vibrating body according to the first embodiment. FIG. 13 is a schematic diagram of another modified example of the vibrating body according to the first embodiment. FIG.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a vibrating body according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a graph showing a comparison of stress between the vibrating body according to the first embodiment and the vibrating body according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a vibrating body according to a first modified example.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a vibrating body according to a second modified example.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a vibrating body according to a third modified example.
  • optical device according to an embodiment and an imaging unit including the optical device will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
  • the optical device described below is applied to, for example, an imaging unit for vehicle mounting, and can vibrate a transparent body (for example, the outermost lens) in order to remove foreign matter adhering to the surface of the transparent body.
  • the optical device is not limited to applications as an imaging unit for vehicle mounting.
  • the optical device can also be applied to surveillance cameras for security, imaging units for drones, etc.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging unit 100 according to the first embodiment.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of the imaging unit 100 according to the first embodiment. Note that the X, Y, and Z directions in the figure indicate the horizontal, depth, and height directions of the imaging unit 100, respectively.
  • the imaging unit 100 includes an optical device 10 and an imaging device 20.
  • the optical device 10 has an outermost lens 1, a housing 2, a vibrating body 3, an inner lens 4, and a piezoelectric element 5.
  • the imaging device 20 has an imaging element 6, a circuit board 7, and a case 8.
  • the optical device 10 is combined with an imaging device 20 including an imaging element 6 to form the imaging unit 100.
  • the optical device 10 is described as having an inner lens 4, but the inner lens 4 may be provided on the imaging device 20 side.
  • the imaging unit 100 only needs to have at least the optical device 10 and the imaging element 6 arranged so that the outermost lens 1 and the inner lens 4 are in the field of view.
  • the imaging element 6 is an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) sensor, and is mounted on a circuit board 7.
  • the circuit board 7 may be mounted with semiconductor elements such as a general-purpose IC (Integrated Circuit) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit) that controls the imaging element 6, as well as semiconductor elements that generate signals to drive the piezoelectric element 5.
  • the circuit board 7 is fixed to the case 8 at a position where the alignment of the outermost lens 1 and inner lens 4 with the imaging element 6 has been adjusted.
  • the outermost lens 1 is a translucent body that transmits light of a specific wavelength (e.g., a visible light wavelength, a wavelength that can be captured by an imaging element, etc.), and is, for example, a convex meniscus lens.
  • a specific wavelength e.g., a visible light wavelength, a wavelength that can be captured by an imaging element, etc.
  • the optical device 10 may use a transparent member such as a protective cover instead of the outermost lens 1.
  • the protective cover is made of glass or a resin such as transparent plastic.
  • the end of the outermost lens 1 is held by the end of a leaf spring 2a extending from the housing 2. Adhesive is filled between the outermost lens 1 and the retainer 2b, which is the end of the leaf spring 2a. Furthermore, the optical device 10 has a vibrator 3 provided at a position in contact with the outermost lens 1 to vibrate the outermost lens 1 held in the housing 2.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the vibrating body 3 according to the first embodiment.
  • FIG. 3(a) is a perspective view of the vibrating body 3
  • FIG. 3(b) is a side view of the vibrating body 3.
  • the vibrating body 3 is a cylindrical body.
  • the vibrating body 3 is composed of a connection portion 31 (first portion) that contacts the outermost lens 1, a vibration portion 32 (second portion) in which a piezoelectric element 5 is provided, and a support portion 33 (third portion) that connects the connection portion 31 and the vibration portion 32.
  • the connection portion 31, the vibration portion 32, and the support portion 33 may be formed integrally or separately.
  • the connection portion 31 is the portion that comes into contact with the outermost lens 1, and has a cylindrical shape that is stretched in the axial direction (Z direction) of the cylindrical body.
  • the vibration portion 32 is the portion that vibrates together with the vibration of the piezoelectric element 5, and has a flange portion in the radial direction of the vibrating body 3 to make it easier to install the piezoelectric element 5.
  • the support portion 33 is the side portion of the vibrating body 3, and multiple groove portions 30 in the shape of a horizontal Y (tuning fork shape) are formed in a line at equal intervals around the circumference of the vibrating body 3. The groove portions 30 penetrate the support portion 33, and are openings that penetrate the diameter of the vibrating body 3.
  • the groove 30 has a horizontal Y shape (tuning fork shape) and is symmetrical about the radial direction of the vibrating body 3.
  • the groove 30 is formed so that one end contacts the connecting portion 31 and the other end contacts the vibrating portion 32.
  • the portion of the support portion 33 that remains due to the provision of the groove 30 becomes a number of U-shaped pillars 35 that connect the connecting portion 31 and the vibrating portion 32. These pillars 35 function as springs that vibrate the outermost lens 1 in the Z direction.
  • the pillar 35 has a horizontal U-shape. As shown in FIG. 3(b), the pillar 35 has a shape in which the connection portion with the connection portion 31 and the connection portion with the vibration portion 32 are arranged on a substantially straight line. Therefore, the vibration body 3 can vibrate the outermost lens 1 in the Z direction by narrowing or widening the U-shaped portion of the pillar 35 due to the vibration of the piezoelectric element 5.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining deformation when vibrating body 3 according to embodiment 1 is vibrated.
  • the vibration of piezoelectric element 5 narrows the U-shaped portion of pillar 35, and outermost lens 1 is deformed downward in the figure (negative side in the Z direction).
  • the vibration of piezoelectric element 5 widens the U-shaped portion of pillar 35, and outermost lens 1 is deformed upward in the figure (positive side in the Z direction).
  • the piezoelectric element 5 is provided on the surface of the vibration part 32 opposite to the side in contact with the outermost lens 1.
  • the piezoelectric element 5 is hollow and circular, and vibrates, for example, by polarization in the thickness direction.
  • the piezoelectric element 5 is made of lead zirconate titanate piezoelectric ceramics. However, other piezoelectric ceramics such as (K,Na) NbO3 may also be used. Furthermore, a piezoelectric single crystal such as LiTaO3 may also be used.
  • the hollow circular piezoelectric element 5 vibrates in the radial direction, and this vibration is converted into vibration in the Z direction (up and down in the figure) by the support part 33 of the vibrating body 3, causing the outermost lens 1 to vibrate in the Z direction.
  • the vibrating body 3 displaces the outermost lens 1 in the Z direction by the multiple pillars 35 of the support part 33 elastically deforming like a spring. Note that the vibration of the vibrating body 3 also causes the leaf spring 2a of the housing 2 that holds the outermost lens 1 to elastically deform.
  • a spring (pillar 35) that expands and contracts in the Z direction can be formed by processing a groove 30 into the Z direction side (support portion 33) of the vibrating body 3. Therefore, the optical device 10 can be made smaller in volume and more compact than an optical device that uses a two-dimensional leaf spring extending in the XY direction to vibrate the outermost lens. Also, the optical device 10 can reduce manufacturing costs because the vibrating body 3 is a simple cylindrical body that can be formed simply by processing a groove 30 into its side.
  • the vibrating body 3 is, for example, a cylinder made of SUS420J2 with a diameter of 15 mm, with eight grooves 30 machined into the side (support portion 33) to form eight U-shaped columns 35.
  • a piezoelectric element 5 with an outer diameter of 19 mm (inner diameter 13 mm) and a thickness of 1.0 mm is provided on the bottom surface (vibration portion 32) of the vibrating body 3.
  • the top surface (connection portion 31) of the vibrating body 3 contacts the outermost lens 1 made of glass with a diameter of 14.4 mm and a thickness of 3.5 mm.
  • the voltage Vp-p input to the piezoelectric element 5 is not limited to 20 Vp-p, but may be, for example, about 40 Vp-p to 60 Vp-p, with the maximum displacement being 20.0 ⁇ m or more.
  • the voltage Vp-p is the voltage difference (peak-to-peak value) between the maximum value (+Vpp) and the minimum value (-Vpp) of the drive signal (AC signal).
  • the product size of the optical device 10 can be significantly smaller than that of an optical device having a configuration (comparison configuration) that includes a first cylindrical body, a spring portion, and a second cylindrical body, and can be reduced in size in the radial direction in particular by approximately 33%. Since the product size of the imaging unit 100 depends on the radial size of the product size of the optical device 10, the product size of the imaging unit 100 can be reduced by adopting the configuration of the optical device 10.
  • the volume of the cylindrical body of the vibrating body 3 is approximately half the volume of the comparison vibrating body.
  • the comparative vibrating body has a structure in which lenses, image pickup elements, etc. are placed inside the first and second cylindrical bodies and cover the surroundings, so the air compressed by the vibration of the translucent body cannot be released to the outside, and there is a risk that the vibration of the translucent body will be damped.
  • the heat generated by the image pickup elements etc. cannot be released to the outside, heat tends to build up inside the first and second cylindrical bodies.
  • a groove 30 is provided on the Z-direction side (support portion 33) of the vibrating body 3, and the inside and outside of the cylindrical vibrating body 3 are connected via the groove 30 (opening). Therefore, in the optical device 10, the air compressed by the vibration of the translucent body can be released to the outside, and the damping of the vibration of the outermost lens 1 can be reduced.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the sound pressure distribution when the vibrating body 3 according to the first embodiment is vibrated.
  • the first cylindrical body and the translucent body are vibrated in the Z direction, and the air between the translucent body and the inner lens is compressed, and the sound pressure increases.
  • the vibration of the translucent body is damped.
  • the optical device 10 even if the outermost lens 1 is vibrated in the Z direction, the air between the outermost lens 1 and the inner lens 4 can be released to the outside through the groove 30 on the side (support part 33) of the vibrating body 3, so that the sound pressure in that area can be reduced as shown in FIG. 5.
  • the intensity of the hatching indicates the magnitude of the sound pressure
  • the darker hatching indicates the areas with higher sound pressure, and the sound pressure is higher outside the outermost lens 1, etc.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the heat distribution when the vibrating body 3 according to the first embodiment is vibrated.
  • FIG. 6 illustrates the results of simulating the heat distribution when 1 W of power is applied to the imaging element 6.
  • the results shown in FIG. 6 illustrate the temperature distribution of the optical device 10 after a predetermined period (for example, 1000 sec) has elapsed since the imaging element 6 was operated so that the heat generated by the imaging element 6 is in a thermally equilibrium state.
  • the optical device 10 has a heat dissipation effect that can suppress the temperature rise inside the cylindrical vibrating body 3 by dissipating the heat generated by the imaging element 6 to the outside through the groove portion 30.
  • the temperature is indicated by the shade of the hatching, and the darker the hatching, the higher the temperature is, and the temperature is higher near the imaging element 6.
  • the vibrating body 3 has eight grooves 30 machined on the side (supporting portion 33) to form eight U-shaped pillars 35.
  • the vibrating body 3 is not limited to this configuration, and the grooves 30 in the shape of a horizontal Y may be enlarged in the circumferential direction.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a modified example of the vibrating body 3 according to the first embodiment. In the vibrating body 3A, as shown in FIG. 7, four grooves 30A enlarged in the circumferential direction are machined on the side (supporting portion 33) to form four U-shaped pillars 35.
  • grooves 30A with a larger volume than the grooves 30 are provided on the side (supporting portion 33) of the vibrating body 3.
  • the thickness of the pillars 35 in the vibrating body 3A is the same as that of the pillars 35 in the vibrating body 3, they may be different thicknesses.
  • multiple grooves 30, 30A are provided at equal intervals in the circumferential direction of the side surface (support portion 33), but they may be provided at different intervals.
  • the shape of the pillar 35 is not limited to a U-shape, and may be a shape in which horizontal U-shaped pillars are stacked in the Z direction.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of another modified example of the vibrating body 3 according to the first embodiment.
  • a plurality of grooves 30B in the shape of a horizontal Y are formed at equal intervals in the circumferential direction of the vibrating body 3B.
  • the grooves 30B do not penetrate the support 33, and are recesses having a bottom surface 36 in the radial direction of the vibrating body 3B.
  • the vibrating body 3B has a structure in which a plurality of columns 35 are connected at the bottom surface 36.
  • the position of the bottom surface 36 is not limited to the inside of the vibrating body 3B, and may be provided on the outside of the vibrating body 3B. Also, one or more through holes may be provided in the bottom surface 36 of the groove 30B.
  • the vibrating body 3 As shown in Fig. 3, the vibrating body 3 according to the first embodiment has a plurality of U-shaped pillars 35 connecting the connecting portion 31 and the vibrating portion 32.
  • a vibrating body having pillars other than a U-shape will be described.
  • Fig. 9 is a schematic diagram of a vibrating body 3C according to the second embodiment. Note that the optical device 10 having the vibrating body 3C and the imaging unit 100 including the optical device 10 have the same configuration as described in the first embodiment, and therefore the same configuration will be denoted by the same reference numerals and detailed description will not be repeated.
  • FIG. 9(a) is a perspective view of vibrating body 3C
  • FIG. 9(b) is a side view of vibrating body 3C
  • vibrating body 3C is a cylindrical body
  • vibrating body 3 is composed of a connection portion 31 (first portion) that contacts outermost lens 1, a vibration portion 32 (second portion) in which piezoelectric element 5 is provided, and a support portion 33 (third portion) that connects connection portion 31 and vibration portion 32.
  • multiple step-shaped grooves 30C are formed in a line at equal intervals in the circumferential direction of the vibrating body 3C.
  • the grooves 30C penetrate the support portion 33 and are openings that penetrate the vibrating body 3C in the radial direction.
  • the groove portion 30C has a step shape and is point-symmetric.
  • the groove portion 30C is formed so that one end contacts the connection portion 31 and the other end contacts the vibration portion 32.
  • the portion of the support portion 33 that is left by providing the groove portion 30C becomes a number of cantilever-shaped pillars 35C that connect the connection portion 31 and the vibration portion 32. These pillars 35C function as springs that vibrate the outermost lens 1 in the Z direction.
  • the groove portion 30C is not limited to an opening, and may be a recess that does not penetrate the support portion 33.
  • Figure 10 is a graph showing a comparison of stress between the vibrating body 3 according to embodiment 1 and the vibrating body 3C according to embodiment 2.
  • Figure 10 shows the results of a comparison of the stress generated per unit displacement between the vibrating body 3 with a U-shaped pillar 35 and the vibrating body 3C with a cantilever shaped pillar 35C.
  • the maximum and minimum principal stresses of the vibrating body 3C, in which the pillars 35C are cantilever shaped, are reduced to about half that of the vibrating body 3, in which the pillars 35 are U-shaped. Note that the maximum and minimum principal stresses can also be reduced by increasing the number of folded-back parts to form a meander shape rather than a cantilever shape.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a vibrating body according to Modification 1.
  • FIG. 11(a) shows a vibrating body 3D having a plurality of rectangular parallelepiped grooves 30D formed on its side.
  • the grooves 30D are rectangular parallelepiped in shape and have a shape that is line-symmetrical with respect to the radial direction of the vibrating body 3 as an axis, and a shape that is point-symmetrical.
  • the remaining portion of the support portion 33 due to the provision of the grooves 30D becomes a plurality of pillars 35D that connect the connection portion 31 and the vibrating portion 32.
  • These pillars 35D function as springs that vibrate the outermost lens 1 in the Z direction.
  • the grooves 30D are not limited to openings, and may be recesses that do not penetrate the support portion 33.
  • FIG. 11(b) shows a vibrating body 3E having multiple grooves 30E formed on its side, each of which has a complex shape that combines a U-shape with a cantilever beam shape.
  • the grooves 30E are formed so that one end contacts the connection portion 31 and the other end contacts the vibration portion 32.
  • the remaining portion of the support portion 33 due to the provision of the grooves 30E becomes multiple pillars 35E that connect the connection portion 31 and the vibration portion 32.
  • These pillars 35E function as springs that vibrate the outermost lens 1 in the Z direction.
  • the grooves 30E are not limited to openings, and may be recesses that do not penetrate the support portion 33.
  • optical device 10 having the vibrating bodies 3D and 3E, and the imaging unit 100 including the optical device 10 have the same configuration as described in embodiment 1, so the same components are denoted by the same reference numerals and will not be described in detail again.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a vibrating body according to Modification 2.
  • FIG. 12(a) shows a vibrating body 3F having a plurality of slit-shaped grooves 30F formed on the side surface.
  • the grooves 30F are slit-shaped and point-symmetric.
  • the grooves 30F are formed so that one end contacts the connecting portion 31 and the other end contacts the vibrating portion 32.
  • the remaining portion of the supporting portion 33 due to the provision of the grooves 30F becomes a plurality of pillars 35F connecting the connecting portion 31 and the vibrating portion 32.
  • the pillars 35F function as springs that vibrate the outermost lens 1 in the Z direction.
  • the grooves 30F are not limited to openings, and may be recesses that do not penetrate the supporting portion 33.
  • FIG. 12(b) shows a vibrating body 3G with multiple wave-shaped grooves 30G formed on its side.
  • the grooves 30G are wave-shaped and point-symmetric.
  • the grooves 30G are formed so that one end contacts the connection portion 31 and the other end contacts the vibration portion 32.
  • the remaining portion of the support portion 33 due to the provision of the grooves 30G becomes multiple pillars 35G connecting the connection portion 31 and the vibration portion 32.
  • These pillars 35G function as springs that vibrate the outermost lens 1 in the Z direction.
  • the grooves 30G are not limited to openings, and may be recesses that do not penetrate the support portion 33.
  • optical device 10 having the vibrating bodies 3F and 3G, and the imaging unit 100 including the optical device 10 have the same configuration as described in embodiment 1, so the same components are denoted by the same reference numerals and will not be described in detail again.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a vibrating body according to the third modification.
  • FIG. 13 illustrates a vibrating body 3H having a plurality of S-shaped grooves 30H formed on the side surface.
  • the grooves 30H are S-shaped and point-symmetric.
  • the grooves 30H are formed so that one end contacts the connecting portion 31 and the other end contacts the vibrating portion 32.
  • the remaining portion of the support portion 33 by providing the grooves 30H becomes a plurality of pillars 35H connecting the connecting portion 31 and the vibrating portion 32.
  • the pillars 35H function as springs that vibrate the outermost lens 1 in the Z direction.
  • the grooves 30H are not limited to openings, and may be recesses that do not penetrate the support portion 33.
  • the optical device 10 having the vibrating body 3H and the imaging unit 100 including the optical device 10 have the same configuration as those described in the first embodiment, and therefore the same configurations are denoted by the same reference numerals and will not be described in detail.
  • the imaging unit according to the above-described embodiment may include a camera, a LiDAR, a radar, etc. Also, a plurality of imaging units may be arranged side by side.
  • the imaging unit according to the above-mentioned embodiment is not limited to an imaging unit installed in a vehicle, but can be similarly applied to any imaging unit that includes an optical device and an imaging element arranged so that the light-transmitting body is in the field of view, and that requires the removal of foreign objects from the light-transmitting body.
  • the optical device includes: a light-transmitting body that transmits light of a predetermined wavelength; A housing for holding a light-transmitting body; a vibrator in contact with a light-transmitting body held in a housing; A piezoelectric element is provided on the vibrating body and vibrates the vibrating body,
  • the vibrating body is a cylindrical body and has a shape having a plurality of grooves in a third portion that connects a first portion in contact with the light-transmitting body and a second portion in which the piezoelectric element is provided.
  • the optical device disclosed herein has a cylindrical vibrating body with multiple grooves in the third portion connecting the first portion in contact with the translucent body and the second portion in which the piezoelectric element is provided, allowing for miniaturization and reduced manufacturing costs.
  • each of the multiple grooves is linearly symmetrical with respect to the radial direction of the vibrating body.
  • the grooves are formed so that one end is in contact with the first portion and the other end is in contact with the second portion.
  • the third portion having the multiple grooves has multiple U-shaped pillars connecting the first portion and the second portion.
  • the grooves are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the third portion having a plurality of grooves has a plurality of cantilever-shaped or meander-shaped pillars connecting the first portion and the second portion.
  • the grooves are openings that penetrate the cylindrical body in the radial direction.
  • the vibrating body has a first part, a second part, and a third part formed integrally.
  • the imaging unit according to the present disclosure includes an optical device according to any one of (1) to (9) and an imaging element arranged so that the light-transmitting body is in the field of view.

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Abstract

本開示は、小型化が可能で、製造コストを低減できる光学装置、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（１０）は、所定の波長の光を透過する最外層レンズ（１）（透光体）と、最外層レンズ（１）を保持する筐体（２）と、筐体（２）に保持された最外層レンズ（１）と接する振動体（３）と、振動体（３）に設けられ、振動体（３）を振動させる圧電素子（５）と、を備える。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）に複数の溝部（３０）を有する形状である。

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車両の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、特許第６８１９８４４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装置が撮像ユニットに設けられている。
特許第６８１９８４４号公報
　特許文献１に記載の撮像ユニットでは、透光体と、第１筒状体と、バネ部と、第２筒状体と、振動体と、を備える振動装置で、透光体を振動させて透光体の表面に付着した異物を除去する。しかし、特許文献１に記載の撮像ユニットでは、透光体を振動させる振動装置が、第２筒状体の上にバネ部を介して第１筒状体が設けられる３次元的な立体バネ構造を有しているためサイズが大型化しやすく、形状が複雑で加工に手間がかかり製造コストも高くなる。
　そこで、本開示の目的は、小型化が可能で、製造コストを低減できる光学装置、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部分に複数の溝部を有する形状である。
　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部分に複数の溝部を有する形状であるので、光学装置および当該光学装置を備える撮像ユニットを小型化することができ、製造コストを低減できる。
実施の形態１に係る撮像ユニットの概略図である。 実施の形態１に係る撮像ユニットの断面図である。 実施の形態１に係る振動体の概略図である。 実施の形態１に係る振動体を振動させた場合の変形を説明するための図である。 実施の形態１に係る振動体を振動させた場合の音圧分布を説明するための図である。 実施の形態１に係る振動体を振動させた場合の熱分布を説明するための図である。 実施の形態１に係る振動体の変形例の概略図である。 実施の形態１に係る振動体の別の変形例の概略図である。 実施の形態２に係る振動体の概略図である。 実施の形態１に係る振動体と実施の形態２に係る振動体との応力比較を示すグラフである。 変形例１に係る振動体の概略図である。 変形例２に係る振動体の概略図である。 変形例３に係る振動体の概略図である。
　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１）
　図１は、実施の形態１に係る撮像ユニット１００の概略図である。図２は、実施の形態１に係る撮像ユニット１００の断面図である。なお、図中のＸ，Ｙ，Ｚ方向は、それぞれ、撮像ユニット１００の横方向、奥行き方向、高さ方向を示す。撮像ユニット１００は、光学装置１０、撮像装置２０を含む。光学装置１０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。撮像装置２０は、撮像素子６、回路基板７、ケース８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１０に撮像素子６を含む撮像装置２０を組み合わせることで撮像ユニット１００となる。本実施の形態では、光学装置１０は、内層レンズ４を有する構成で説明するが、内層レンズ４を撮像装置２０の側に設けてもよい。また、撮像ユニット１００は、光学装置１０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、を少なくとも有していればよい。
　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、回路基板７に実装されている。回路基板７は、撮像素子６を制御する汎用のＩＣ（Integrated　Circuit）やＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）などの半導体素子が実装されているだけでなく、圧電素子５を駆動するための信号を生成する半導体素子などが実装されていてもよい。回路基板７は、最外層レンズ１および内層レンズ４と撮像素子６とのアライメントが調整された位置で、ケース８に固定される。
　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１０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との間には接着剤が充填されている。さらに、光学装置１０は、筐体２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３は、実施の形態１に係る振動体３の概略図である。図３（ａ）は、振動体３の斜視図であり、図３（ｂ）は、振動体３の側面図である。振動体３は、図３（ａ）に示すように、筒状体である。また、振動体３は、図３（ｂ）に示すように、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。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。
　接続部３１は、最外層レンズ１と接する部分であり、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。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、圧電素子５を設けやすいように振動体３の径方向につば部を有している。支持部３３は、振動体３の側面部分であり、Ｙの字を横にした形状（音叉形状）の溝部３０が振動体３の周方向に複数並んで等間隔に形成されている。溝部３０は、支持部３３を貫通しており、振動体３の径方向に貫通する開口部である。
　溝部３０は、Ｙの字を横にした形状（音叉形状）であり、振動体３の径方向を軸にして線対称の形状である。また、溝部３０は、一方の端部が接続部３１と接し、他方の端部が振動部３２と接するように形成されている。支持部３３は、溝部３０を設けることで残された部分が、接続部３１と振動部３２とを繋ぐＵの字形状の複数の柱３５となる。この柱３５が、最外層レンズ１をＺ方向に振動させるバネとして機能する。
　柱３５は、Ｕの字を横にした形状である。また、柱３５は、図３（ｂ）に示すように、接続部３１との接続部分と、振動部３２との接続部分とがほぼ直線上に配置される形状である。そのため、振動体３は、圧電素子５の振動により、柱３５のＵの字の部分が狭まったり、広がったりすることで、最外層レンズ１をＺ方向に振動させることができる。
　図４は、実施の形態１に係る振動体３を振動させた場合の変形を説明するための図である。図４（ａ）では、圧電素子５の振動により、柱３５のＵの字の部分が狭まり、最外層レンズ１が図中下側（Ｚ方向の負側）に変形している。一方、図４（ｂ）では、圧電素子５の振動により、柱３５のＵの字の部分が広がり、最外層レンズ１が図中上側（Ｚ方向の正側）に変形している。振動体３は、図４（ａ）に示す変形と、図４（ｂ）に示す変形とを繰り返すことで、最外層レンズ１全体をＺ方向に振動させて、最外層レンズ１の表面に付着した異物を除去することができる。
　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）ＮｂＯ３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ＬｉＴａＯ３などの圧電単結晶が用いられてもよい。
　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。振動体３は、図４から分かるように、支持部３３の複数の柱３５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。なお、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も弾性変形することになる。
　光学装置１０では、振動体３のＺ方向の側面（支持部３３）に溝部３０の加工を施すことで、Ｚ方向に伸縮するバネ（柱３５）を形成することができる。そのため、光学装置１０は、ＸＹ方向に延びる２次元的な板バネを用いて最外層レンズを振動させる光学装置に比べて、体積を小さくすることができ小型化が可能となる。また、光学装置１０は、振動体３が単純な筒状体で、その側面に溝部３０を加工するだけで形成できるので、製造コストを低減できる。
　なお、振動体３は、たとえば、材質がＳＵＳ４２０Ｊ２の直径１５ｍｍの円筒体の側面（支持部３３）に８個の溝部３０を加工して、８本のＵの字形状の柱３５を形成している。振動体３の底面（振動部３２）には、外径１９ｍｍ（内径１３ｍｍ）×厚み１．０ｍｍの圧電素子５を設けてある。また、振動体３の上面（接続部３１）は、材質がガラスの直径１４．４ｍｍ×厚み３．５ｍｍの最外層レンズ１と接する。上記の振動体３を有する光学装置１０について圧電素子５に電圧Ｖｐ－ｐとして２０Ｖｐ－ｐを入力して最外層レンズ１を振動させるシミュレーションを行った場合、共振周波数が２６．６ｋＨｚ、共振抵抗が３０２．６Ω、最大変位量が９．８μｍとなり、必要な振動性能が得られることが分かった。なお、圧電素子５に入力する電圧Ｖｐ－ｐは２０Ｖｐ－ｐに限定されず、たとえば４０Ｖｐ－ｐ～６０Ｖｐ－ｐ程度であってもよく、その際の最大変位量が２０．０μｍ以上となる。ここで、電圧Ｖｐ－ｐとは、駆動信号（交流信号）の最大値（＋Ｖｐｐ）と最小値（－Ｖｐｐ）との差（ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋの値）の電圧である。
　光学装置１０の製品サイズについては、第１筒状体と、バネ部と、第２筒状体とを有する構成（比較対象の構成）の光学装置と比べて大幅に小型化でき、特に径方向には約３３％小型化できる。撮像ユニット１００の製品サイズは、光学装置１０の製品サイズのうち径方向のサイズに依存するので、光学装置１０の構成を採用することで撮像ユニット１００の製品サイズを小型化できる。なお、振動体３の筒状体の容積は、比較対象の振動体の容積の約半分になる。
　比較対象の振動体では、第１筒状体および第２筒状体の内部に、レンズや撮像素子などを配置して周囲を覆う構造であるため、透光体の振動により圧縮された空気を外に逃がすことができず、透光体の振動をダンピングする虞があった。また、撮像素子などから発生した熱を外に逃がすこともできないので、第１筒状体および第２筒状体の内部に熱が籠りやすくなる。
　一方、光学装置１０では、振動体３のＺ方向の側面（支持部３３）に溝部３０が設けられており、当該溝部３０（開口部）を介して筒状体の振動体３の内部と外部とが繋がっている。そのため、光学装置１０では、透光体の振動により圧縮された空気を外に逃がすことができ、最外層レンズ１の振動のダンピングを低減できる。
　振動により圧縮された空気は、音圧によって測定することができる。図５は、実施の形態１に係る振動体３を振動させた場合の音圧分布を説明するための図である。比較対象の振動体では、第１筒状体と透光体とをＺ方向に振動させることで、透光体と内層レンズとの間の空気が圧縮され、音圧が高くなる。当該部分で音圧が高くなると、透光体の振動をダンピングすることになる。しかし、光学装置１０では、最外層レンズ１をＺ方向に振動させても、最外層レンズ１と内層レンズ４との間の空気を振動体３の側面（支持部３３）の溝部３０から外に逃がすことができるので、図５に示すように当該部分の音圧を小さくできる。つまり、最外層レンズ１と内層レンズ４との間の音圧が高くならないので、最外層レンズ１の振動のダンピングを低減できる。なお、図５では、ハッチングの濃淡で音圧の大きさを示しており、ハッチングが濃い部分が音圧の大きい部分を示しており、最外層レンズ１の外側などで音圧が大きい。
　また、図６は、実施の形態１に係る振動体３を振動させた場合の熱分布を説明するための図である。図６では、撮像素子６に１Ｗの電力を与えた場合の熱分布をシミュレーションした結果が図示されている。なお、図６に示す結果は、撮像素子６で発熱した熱が熱的に平衡な状態となるように、撮像素子６を稼働してから所定期間（たとえば、１０００ｓｅｃ）経過した後の光学装置１０の温度分布を図示している。光学装置１０は、図６に示すように、撮像素子６から発生した熱を溝部３０から外に逃がすことで、筒状体の振動体３の内部の温度上昇を低く抑えることができる放熱効果を有していることが分かる。なお、図６では、ハッチングの濃淡で温度の高低を示しており、ハッチングが濃い部分が温度の高い部分を示しており、撮像素子６の近傍で温度が高い。
　振動体３は、図３で説明したように、側面（支持部３３）に８個の溝部３０を加工して、８本のＵの字形状の柱３５が形成されている。しかし、振動体３は、当該構成に限定されず、Ｙの字を横にした形状の溝部３０を周方向に大きくしてもよい。図７は、実施の形態１に係る振動体３の変形例の概略図である。振動体３Ａでは、図７に示すように周方向に大きくした溝部３０Ａを、側面（支持部３３）に４個加工して、４本のＵの字形状の柱３５が形成されている。つまり、振動体３Ａでは、溝部３０に比べて体積の大きい溝部３０Ａを振動体３の側面（支持部３３）に設けている。なお、振動体３Ａでは、柱３５の太さが振動体３の柱３５の太さと同じであるとしたが、異なる太さでもよい。また、振動体３，３Ａでは、側面（支持部３３）の周方向に、複数の溝部３０，３０Ａが等間隔に設けられているが、それぞれ異なる間隔で設けてもよい。さらに、振動体３，３Ａでは、柱３５の形状がＵの字形状に限られず、横にしたＵの字形状の柱をＺ方向に積んだ形状であってもよい。
　溝部３０は、図３で説明したように、支持部３３を貫通しており、振動体３の径方向に貫通する開口部である。しかし、溝部３０は、開口部に限定されず、支持部３３を貫通しない凹部であってもよい。図８は、実施の形態１に係る振動体３の別の変形例の概略図である。振動体３Ｂでは、図８に示すように、Ｙの字を横にした形状の溝部３０Ｂが振動体３Ｂの周方向に複数並んで等間隔に形成されている。溝部３０Ｂは、支持部３３を貫通しておらず、振動体３Ｂの径方向に底面３６を有する凹部である。つまり、振動体３Ｂでは、底面３６で複数の柱３５が繋がった構造となっている。なお、底面３６の位置は、振動体３Ｂの内部側に限られず、振動体３Ｂの外部側に設けてもよい。また、溝部３０Ｂの底面３６に１つまたは複数の貫通孔を設けてもよい。
　（実施の形態２）
　実施の形態１に係る振動体３では、図３に示すように、接続部３１と振動部３２とを繋ぐＵの字形状の複数の柱３５を有していると説明した。実施の形態２では、Ｕの字形状と異なる柱を有する振動体について説明する。図９は、実施の形態２に係る振動体３Ｃの概略図である。なお、振動体３Ｃを有する光学装置１０、当該光学装置１０を含む撮像ユニット１００については、実施の形態１で説明した構成と同じであるため、同じ構成に同じ符号を付して説明し、詳細な説明を繰り返さない。
　図９（ａ）は、振動体３Ｃの斜視図であり、図９（ｂ）は、振動体３Ｃの側面図である。振動体３Ｃは、図９（ａ）に示すように、筒状体である。また、振動体３は、図９（ｂ）に示すように、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には、階段形状の溝部３０Ｃが振動体３Ｃの周方向に複数並んで等間隔に形成されている。溝部３０Ｃは、支持部３３を貫通しており、振動体３Ｃの径方向に貫通する開口部である。
　溝部３０Ｃは、階段形状であり、点対称の形状である。また、溝部３０Ｃは、一方の端部が接続部３１と接し、他方の端部が振動部３２と接するように形成されている。支持部３３は、溝部３０Ｃを設けることで残された部分が、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ片持ち梁形状の複数の柱３５Ｃとなる。この柱３５Ｃが、最外層レンズ１をＺ方向に振動させるバネとして機能する。なお、溝部３０Ｃは、開口部に限定されず、支持部３３を貫通しない凹部であってもよい。
　柱３５Ｃを片持ち梁形状とすることで、最外層レンズ１を振動させたときに柱３５Ｃに加わる応力を低減することができる。そのため、振動体３Ｃは、柱３５Ｃを片持ち梁形状とすることで、機械強度において信頼性が向上する。図１０は、実施の形態１に係る振動体３と実施の形態２に係る振動体３Ｃとの応力比較を示すグラフである。図１０では、柱３５をＵの字形状した振動体３と、柱３５Ｃを片持ち梁形状した振動体３Ｃとの単位変位量当たりの発生応力を比較した結果を示している。
　柱３５Ｃを片持ち梁形状した振動体３Ｃは、図１０から分かるように、柱３５をＵの字形状した振動体３に比べて、最大・最小主応力で約半分程度まで低減している。なお、柱３５Ｃを片持ち梁形状ではなく、折り返す部分を増やしてメアンダ形状にしても、同様に最大・最小主応力を低減することができる。
　（変形例）
　実施の形態１に係る光学装置１０では、Ｙの字を横にした形状の溝部３０を振動体３の側面に複数形成すると説明し、実施の形態２に係る光学装置１０では、階段形状の溝部３０Ｃを振動体３Ｃの側面に複数形成すると説明した。しかし、振動体の側面に形成する溝の形状は、Ｙの字を横にした形状や階段形状に限定されない。以下に、振動体の側面に形成する溝の形状について変形例を説明する。
　（１）図１１は、変形例１に係る振動体の概略図である。図１１（ａ）には、直方体形状の溝部３０Ｄを側面に複数形成した振動体３Ｄが図示されている。溝部３０Ｄは、図１１（ａ）に示すように直方体形状であり、振動体３の径方向を軸にして線対称の形状であり、かつ点対称の形状である。支持部３３は、溝部３０Ｄを設けることで残された部分が、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ複数の柱３５Ｄとなる。この柱３５Ｄが、最外層レンズ１をＺ方向に振動させるバネとして機能する。なお、溝部３０Ｄは、開口部に限定されず、支持部３３を貫通しない凹部であってもよい。
　図１１（ｂ）には、Ｕの字形状と片持ち梁形状とを組み合わせたような複雑な形状の溝部３０Ｅを側面に複数形成した振動体３Ｅが図示されている。溝部３０Ｅは、一方の端部が接続部３１と接し、他方の端部が振動部３２と接するように形成されている。支持部３３は、溝部３０Ｅを設けることで残された部分が、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ複数の柱３５Ｅとなる。この柱３５Ｅが、最外層レンズ１をＺ方向に振動させるバネとして機能する。なお、溝部３０Ｅは、開口部に限定されず、支持部３３を貫通しない凹部であってもよい。
　なお、振動体３Ｄ，３Ｅを有する光学装置１０、当該光学装置１０を含む撮像ユニット１００については、実施の形態１で説明した構成と同じであるため、同じ構成に同じ符号を付して説明し、詳細な説明を繰り返さない。
　（２）図１２は、変形例２に係る振動体の概略図である。図１２（ａ）には、スリット形状の溝部３０Ｆを側面に複数形成した振動体３Ｆが図示されている。溝部３０Ｆは、図１２（ａ）に示すようにスリット形状であり、点対称の形状である。溝部３０Ｆは、一方の端部が接続部３１と接し、他方の端部が振動部３２と接するように形成されている。支持部３３は、溝部３０Ｆを設けることで残された部分が、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ複数の柱３５Ｆとなる。この柱３５Ｆが、最外層レンズ１をＺ方向に振動させるバネとして機能する。なお、溝部３０Ｆは、開口部に限定されず、支持部３３を貫通しない凹部であってもよい。
　図１２（ｂ）には、波形状の溝部３０Ｇを側面に複数形成した振動体３Ｇが図示されている。溝部３０Ｇは、図１２（ｂ）に示すように波形状であり、点対称の形状である。溝部３０Ｇは、一方の端部が接続部３１と接し、他方の端部が振動部３２と接するように形成されている。支持部３３は、溝部３０Ｇを設けることで残された部分が、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ複数の柱３５Ｇとなる。この柱３５Ｇが、最外層レンズ１をＺ方向に振動させるバネとして機能する。なお、溝部３０Ｇは、開口部に限定されず、支持部３３を貫通しない凹部であってもよい。
　なお、振動体３Ｆ，３Ｇを有する光学装置１０、当該光学装置１０を含む撮像ユニット１００については、実施の形態１で説明した構成と同じであるため、同じ構成に同じ符号を付して説明し、詳細な説明を繰り返さない。
　（３）図１３は、変形例３に係る振動体の概略図である。図１３には、Ｓの字形状の溝部３０Ｈを側面に複数形成した振動体３Ｈが図示されている。溝部３０Ｈは、図１３に示すようにＳの字形状であり、点対称の形状である。溝部３０Ｈは、一方の端部が接続部３１と接し、他方の端部が振動部３２と接するように形成されている。支持部３３は、溝部３０Ｈを設けることで残された部分が、接続部３１と振動部３２とを繋ぐ複数の柱３５Ｈとなる。この柱３５Ｈ、最外層レンズ１をＺ方向に振動させるバネとして機能する。なお、溝部３０Ｈは、開口部に限定されず、支持部３３を貫通しない凹部であってもよい。なお、振動体３Ｈを有する光学装置１０、当該光学装置１０を含む撮像ユニット１００については、実施の形態１で説明した構成と同じであるため、同じ構成に同じ符号を付して説明し、詳細な説明を繰り返さない。
　（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部分に複数の溝部を有する形状である。
　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部分に複数の溝部を有する形状であるので、小型化することができ、製造コストを低減できる。
　（２）（１）に記載の光学装置において、複数の溝部の各々の形状は、振動体の径方向を軸にして線対称の形状である。
　（３）（１）または（２）に記載の光学装置において、複数の溝部は、一方の端部が第１部分と接し、他方の端部が第２部分と接するように形成されている。
　（４）（１）～（３）のいずれか１項に記載の光学装置において、複数の溝部を設けた第３部分は、第１部分と第２部分と繋ぐＵの字形状の複数の柱を有する。
　（５）（１）～（４）のいずれか１項に記載の光学装置において、複数の溝部は、周方向に等間隔に設けられている。
　（６）（１）～（３）のいずれか１項に記載の光学装置において、複数の溝部の各々の形状は、点対称の形状である。
　（７）（１）に記載の光学装置において、複数の溝部を設けた第３部分は、第１部分と第２部分と繋ぐ片持ち梁形状またはメアンダ形状の複数の柱を有する。
　（８）（１）～（７）のいずれか１項に記載の光学装置において、複数の溝部は、筒状体の径方向に貫通する開口部である。
　（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、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。
　（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。
　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、３，３Ａ～３Ｈ　振動体、４　内層レンズ、５　圧電素子、６　撮像素子、７　回路基板、８　ケース、１０　光学装置、２０　撮像装置、３０，３０Ａ～３０Ｈ　溝部、３１　接続部、３２　振動部、３３　支持部、３５，３５Ｃ～３５Ｈ　柱、３６　底面、１００　撮像ユニット。

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部分に複数の溝部を有する形状である、光学装置。
  2. 　前記複数の溝部の各々の形状は、振動体の径方向を軸にして線対称の形状である、請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記複数の溝部は、一方の端部が前記第１部分と接し、他方の端部が前記第２部分と接するように形成されている、請求項１または請求項２に記載の光学装置。
  4. 　前記複数の溝部を設けた前記第３部分は、前記第１部分と前記第２部分と繋ぐＵの字形状の複数の柱を有する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。
  5. 　前記複数の溝部は、周方向に等間隔に設けられている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の光学装置。
  6. 　前記複数の溝部の各々の形状は、点対称の形状である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。
  7. 　前記複数の溝部を設けた前記第３部分は、前記第１部分と前記第２部分と繋ぐ片持ち梁形状またはメアンダ形状の複数の柱を有する、請求項１に記載の光学装置。
  8. 　前記複数の溝部は、前記筒状体の径方向に貫通する開口部である、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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020003572A1 (ja) * 2018-06-28 2020-01-02 株式会社村田製作所 振動装置及び光学検出装置
JP6819844B1 (ja) * 2019-11-22 2021-01-27 株式会社村田製作所 振動装置、および振動装置を備える撮像ユニット

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