WO2024195343A1 - 撮像ユニット - Google Patents

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WO2024195343A1
WO2024195343A1 PCT/JP2024/004288 JP2024004288W WO2024195343A1 WO 2024195343 A1 WO2024195343 A1 WO 2024195343A1 JP 2024004288 W JP2024004288 W JP 2024004288W WO 2024195343 A1 WO2024195343 A1 WO 2024195343A1
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WO
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housing
imaging unit
bracket
vibration
vibration device
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PCT/JP2024/004288
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仁志 坂口
友基 石井
佑果 田中
義人 山田
淳一 横山
真治 藤田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Maxell Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Maxell Ltd
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    • G—PHYSICS
    • 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
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    • 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
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    • 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
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
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    • 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

  • This disclosure relates to an imaging unit.
  • Imaging units are installed at the front or rear of a vehicle, and images obtained by the imaging units are used to control safety devices and 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 is formed by bonding together a cover glass (translucent body), a metal, a piezoelectric element, and an insulating material, and a sensor device including an imaging element is bonded to the housing of the vibration device.
  • the objective of this disclosure is to provide an imaging unit that does not reduce the performance of vibrating a transparent body in a configuration in which a vibration device and a sensor device are joined.
  • An imaging unit includes a vibration device that vibrates a translucent body that transmits light of a predetermined wavelength, and a sensor device that includes an imaging element.
  • the imaging unit has multiple protrusions on at least one of the housing of the vibration device or the bracket of the sensor device, and the housing and bracket are joined via the multiple protrusions so that the translucent body is included in the field of view of the imaging element placed on the bracket.
  • Another imaging unit includes a vibration device that vibrates a translucent body that transmits light of a predetermined wavelength, and a sensor device including an imaging element.
  • the imaging unit joins the housing of the vibration device and the bracket via a cushioning material so that the translucent body is included in the field of view of the imaging element placed on the bracket of the sensor device.
  • the performance of vibrating the translucent body is not reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of an imaging unit according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an imaging unit according to a first embodiment.
  • 1 is a perspective view of a vibration device according to a first embodiment.
  • 4 is a half cross-sectional view for explaining vibration of the vibration device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a graph illustrating the relationship between contact area and vibration energy.
  • 11 is a perspective view of a vibration device according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 13 is a perspective view of a bracket according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view of a vibration device of another shape.
  • FIG. 13 is a perspective view of a vibration device provided with a cushioning material.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an imaging unit according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of an imaging unit according to a first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of an imaging unit according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of an imaging unit according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of an imaging unit according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view of an imaging unit according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of an imaging unit according to a fourth embodiment.
  • the imaging unit in this disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals in the drawings indicate the same or equivalent parts.
  • the imaging unit described below is, for example, for vehicle mounting, and can vibrate a transparent body (e.g., the outermost lens) in order to remove foreign matter adhering to the surface of the transparent body.
  • the imaging unit is not limited to vehicle mounting applications.
  • the imaging unit can also be applied to security surveillance cameras, drones, etc.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging unit 100 according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a half-sectional view of the imaging unit 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a vibration device 10 according to the first embodiment.
  • the X, Y, and Z directions in the figure indicate the horizontal direction, the depth direction, and the height direction of the imaging unit 100, respectively.
  • the dashed line shown in FIG. 2 is a part passing through the central axis of the vibration device 10.
  • the imaging unit 100 includes a vibration device 10 and a sensor device 20.
  • the vibration device 10 has an outermost lens 1, a housing 2, a vibrating body 3, and a piezoelectric element 5.
  • the sensor device 20 has an inner lens 4, an imaging element 6, and a bracket 8.
  • the sensor device 20 including the image sensor 6 is joined to the vibration device 10 to form the imaging unit 100.
  • the sensor device 20 has the inner lens 4, but the inner lens 4 may be provided on the vibration device 10 side.
  • the imaging unit 100 only needs to have at least the vibration device 10 that vibrates the outermost lens 1 that transmits light of a predetermined wavelength, and the sensor device 20 including the image sensor 6.
  • 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 (not shown).
  • the circuit board 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 is fixed to the bracket 8 at a position where the alignment of the outermost lens 1 and inner lens 4 with the imaging element 6 is adjusted.
  • the bracket 8 is made of, for example, aluminum (A5052).
  • the outermost lens 1 is a translucent body that transmits light of a predetermined wavelength (e.g., a visible light wavelength, a wavelength that can be imaged by an imaging element, etc.), and is, for example, borosilicate crown glass (BK7), quartz glass, crown glass, flint glass, a convex meniscus lens, etc.
  • a predetermined wavelength e.g., a visible light wavelength, a wavelength that can be imaged by an imaging element, etc.
  • BK7 borosilicate crown glass
  • quartz glass e.g., quartz glass, crown glass, flint glass, a convex meniscus lens, etc.
  • the vibration 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 at the end of the leaf spring 2a. Furthermore, the vibration device 10 is provided with a vibrating body 3 to vibrate the outermost lens 1 held in the housing 2.
  • the housing 2 and the vibrating body 3 are made of, for example, stainless steel (SUS304, SUS420, SUS440), etc.
  • the vibrating body 3 is a cylindrical body, and is composed of a connection part 31 (first part) that contacts the outermost lens 1, a vibration part 32 (second part) in which a piezoelectric element 5 is provided, and a support part 33 (third part) that connects the connection part 31 and the vibration part 32.
  • the cross-sectional shape of the support part 33 is S-shaped.
  • An inner layer lens 4 is arranged inside the cylinder of the vibrating body 3, as shown in FIG. 2.
  • connection part 31 has a cylindrical shape that is elongated in the axial direction (Z direction) of the cylindrical body, and the end part is elongated in the radial direction (X and Y directions) of the cylindrical body. Therefore, the end part of the connection part 31 can stably contact the peripheral part of the outermost lens 1. Note that the connection part 31 may be only the part that is elongated in the axial direction (Z direction) of the cylindrical body, or only the part that is elongated in the radial direction (X and Y directions) of the cylindrical body.
  • the vibration part 32 is a part that vibrates together with the vibration of the piezoelectric element 5, and has a thickness greater than the thicknesses of the connection part 31 and the support part 33. This makes it easier to transmit the vibration of the piezoelectric element 5 to the outermost lens 1 more efficiently.
  • the support part 33 is a part that supports the connection part 31 and transmits the vibration of the vibration part 32 to the connection part 31.
  • the connection part 31, the vibration part 32, and the support part 33 may be formed integrally or separately.
  • 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.
  • FIG. 4 is a half cross-sectional view for explaining the vibration of the vibrating device 10 according to the first embodiment.
  • the dashed line in Figure 4 is the part that passes through the central axis of the vibrating device 10.
  • the vibrating body 3 displaces the outermost lens 1 in the Z direction by elastically deforming the support portion 33 like a spring.
  • the vibration of the vibrating body 3 also elastically deforms the leaf spring 2a of the housing 2 that holds the outermost lens 1.
  • the vibrating body 3 has a vibration node N in the center of the portion where the cross section of the support portion 33 is S-shaped.
  • the vibration of the vibrating body 3 causes the outermost lens 1 to be displaced to its maximum, while the displacement of the vibration node N is small. Note that in FIG. 4, the magnitude of displacement is indicated by the shade of hatching, with darker hatching indicating areas with greater displacement, with the outermost lens 1 having greater displacement.
  • protrusions 22 are provided on the bottom surface 21 of the housing 2 to reduce the contact area with the bracket 8.
  • the protrusions 22 are provided near the screw holes 23 provided in the four corners of the housing 2.
  • the protrusions 22 are also connected to the side surfaces of the housing 2 and provided along the four corners.
  • FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between contact area and vibration energy. Note that the horizontal axis in FIG. 5 indicates the contact area between the housing 2 and bracket 8, and the vertical axis indicates the vibration energy leaking to the bracket 8.
  • the values of contact area and vibration energy are standardized by setting the contact area to 1 when the entire bottom surface 21 of the housing 2 is in contact with the bracket 8, and the vibration energy at that time to 1. As can be seen from the graph in FIG. 5, vibration energy tends to increase as the contact area increases. Therefore, it can be seen that reducing the contact area between the housing 2 and bracket 8 is effective in reducing vibration leaking from the housing 2 to the bracket 8.
  • FIG. 6 is a perspective view of vibration devices 10A and 10B according to a modified example of embodiment 1.
  • vibration devices 10A and 10B the same components as those in the vibration device 10 shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • protrusions 22a are provided on the bottom surface 21 of the housing 2A to reduce the contact area with the bracket 8.
  • the protrusions 22a are provided between the screw holes 23 provided in the four corners of the housing 2A.
  • the protrusions 22a are also connected to the side surfaces of the housing 2A and provided on the four sides of the housing 2A.
  • protrusions 22b are provided on the bottom surface 21 of the housing 2B to reduce the contact area with the bracket 8.
  • the protrusions 22b are provided around the screw holes 23 provided in the four corners of the housing 2B.
  • the protrusions 22b are also provided so as to go around the screw holes 23 once.
  • the protrusions 22, 22a, 22b are formed integrally with the housings 2, 2A, 2B, but may be formed separately and subsequently joined to the housings. Furthermore, the protrusions may be formed by digging grooves in the bottom surface 21 of the housings 2, 2A, 2B. Although the configuration in which four protrusions 22, 22a, 22b are provided on the bottom surface 21 of the housings 2, 2A, 2B has been described, providing at least three on the bottom surface 21 can ensure alignment between the vibration device 10, 10A, 10B and the sensor device 20.
  • the vibration device 10, 10A, 10B is joined to the sensor device 20 by joining the housings 2, 2A, 2B and the bracket 8 via the protrusions 22, 22a, 22b, and fixing with screws from the bracket 8 side (screw mechanism).
  • the housings 2, 2A, and 2B may be joined to the bracket 8 via the protrusions 22, 22a, and 22b, and the vibration devices 10, 10A, and 10B may be joined to the sensor device 20 with adhesive.
  • Brackets 8A and 8B are provided on the bottom surface 21 of the housings 2, 2A, and 2B, but they may also be provided on the bracket 8 side.
  • Figure 7 is a perspective view of brackets 8A and 8B according to a modified example of the first embodiment.
  • the bracket 8A has protrusions 82a on the top surface 81 to reduce the contact area with the housing 2.
  • the protrusions 82a are provided near the screw holes 83 provided at the four corners of the bracket 8A.
  • the protrusions 82a are also provided along the four corners of the bracket 8A.
  • bracket 8B has protrusions 82b on the top surface 81 to reduce the contact area with the housing 2.
  • Protrusions 82b are provided between screw holes 83 provided at the four corners of bracket 8B.
  • Protrusions 82b are also provided on the four sides of bracket 8B.
  • the protrusions 82a, 82b are formed integrally with the brackets 8A, 8B, but may be formed separately and subsequently joined to the brackets. Furthermore, the protrusions may be formed by carving grooves in the top surface 81 of the brackets 8A, 8B. Although the configuration in which four protrusions 82a, 82b are provided on the top surface 81 of the brackets 8A, 8B has been described, providing at least three on the top surface 81 can ensure alignment between the vibration device 10 and the sensor device 20. Furthermore, the protrusions may be provided on both the bottom surface of the housing or the top surface of the bracket, rather than on just one of them.
  • the housings 2, 2A, and 2B have a rectangular prism shape, but are not limited to this shape.
  • Figure 8 is a perspective view of vibration devices 10C and 10D, which have a different shape.
  • the vibration devices 10C and 10D the same components as those in the vibration device 10 shown in Figure 3 are given the same reference numerals and will not be described again.
  • protrusions 22c are provided on the bottom surface 21 of the cylindrical housing 2C to reduce the contact area with the bracket 8.
  • the protrusions 22c are connected to the side surface of the housing 2C and are provided in four places along the circumferential direction of the housing 2C.
  • protrusions 22d are provided on the bottom surface 21 of the cylindrical housing 2D to reduce the contact area with the bracket 8.
  • the protrusions 22d are provided at four points on the bottom surface 21 of the housing 2D.
  • the shape of the housing may be a polygonal prism such as a hexagonal prism or an octagonal prism, in addition to a rectangular prism or a cylindrical shape.
  • FIG. 9 is a perspective view of vibration devices 10E to 10G provided with a cushioning material.
  • the vibration devices 10E to 10G the same components as those in the vibration device 10 shown in FIG. 3 and the vibration devices 10A and 10B shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • protrusions 22b are provided on the bottom surface 21 of the housing 2E to reduce the contact area with the bracket 8.
  • the protrusions 22b are provided around the screw holes 23 provided at the four corners of the housing 2E.
  • the protrusions 22b are also provided so as to go around the screw holes 23.
  • the bottom surface 21 of the housing 2E is provided with buffer material 24a on all surfaces where the screw holes 23 and protrusions 22b are not provided.
  • the buffer material 24a is, for example, resin, rubber, liquid or gel adhesive, etc.
  • the cushioning material 24a is provided on all surfaces that do not have screw holes 23 and protrusions 22b, but cushioning material may be provided where necessary.
  • cushioning material 24b is provided on the bottom surface 21 between the screw holes 23 provided in the four corners of the housing 2F.
  • the cushioning material 24b is provided on the four sides of the housing 2F.
  • cushioning material 24c is provided on the bottom surface 21 around the screw holes 23 provided in the four corners of the housing 2F.
  • the cushioning material 24c is provided at the four corners of the housing 2G.
  • the cushioning material only needs to be placed in the gap between the housing and the bracket, so it may be provided on the housing side as shown in Figure 9, or on the bracket side.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the imaging unit 100a according to the second embodiment.
  • the same components as those in the imaging unit 100 shown in Figures 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • the imaging unit 100a includes a vibration device 10H and a sensor device 20C.
  • the vibration device 10H has an outermost lens 1, a housing 2H, a vibrating body 3, and a piezoelectric element 5.
  • the sensor device 20C has an inner lens 4, an imaging element 6, and a bracket 8C. After adjusting the alignment between the outermost lens 1 and the inner lens 4, the imaging unit 100a is formed by joining the sensor device 20C including the imaging element 6 to the vibration device 10H.
  • the sensor device 20C is described as having an inner lens 4, but the inner lens 4 may be provided on the vibration device 10H side.
  • the bracket 8C has a fixing portion 84 that protrudes from the surface that is joined to the vibration device 10H.
  • the fixing portion 84 is formed to surround the side of the housing 2H, and forms a recess when the bottom side of the housing 2H is a protrusion.
  • the vibration device 10H and the sensor device 20C are fixed by a fitting mechanism that fits the protrusion on the bottom side of the housing 2H into the recess formed by the fixing portion 84.
  • the inside of the fixing part 84 and the side of the housing 2H may be directly in contact with each other, but in the imaging unit 100a, as shown in FIG. 10, an O-ring 26 is provided in a groove 25 provided on the side of the housing 2H, and the inside of the fixing part 84 and the side of the housing 2H are in contact with each other via the O-ring 26.
  • the O-ring 26 is made of a material such as silicone or nitrile rubber (NBR). Instead of joining the inside of the fixing part 84 and the side of the housing 2H via the O-ring 26, they may be joined using a metal leaf spring, a sponge, a rubber sheet, an adhesive, or the like.
  • a protrusion 22h is provided on the bottom surface of housing 2H at the joint between the bottom surface of housing 2H and the top surface of bracket 8C.
  • the shape of protrusion 22h may be any shape as long as it is the shape of the protrusion described in embodiment 1.
  • a protrusion may be provided on the top surface side of bracket 8C.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an imaging unit 100b relating to the first variation of the second embodiment.
  • FIG. 11(a) is a cross-sectional view of the imaging unit 100b
  • FIG. 11(b) is a perspective view of a vibration device 10I
  • FIG. 11(c) is a perspective view of another vibration device 10J.
  • the same components as those in the imaging unit 100 shown in FIGS. 1 and 2 and the imaging unit 100a shown in FIG. 10 are designated by the same reference numerals and will not be described again.
  • the housing 2H and the bracket 8C are joined via the protrusion 22h, so a gap is created between the housing 2H and the bracket 8C, and there is an air layer in the gap.
  • a buffer material 24d is provided in the gap between the housing 2I and the bracket 8C.
  • the buffer material 24d is, for example, resin, rubber, or a liquid or gel adhesive.
  • protrusions 22 are provided on the bottom surface of the housing 2I.
  • the protrusions 22 are provided at the four corners of the housing 2I.
  • cushioning material 24d is provided on all surfaces that do not have protrusions 22.
  • a protrusion 22 is provided on the bottom surface of the housing 2I, but the vibration device may have no protrusion on the bottom surface of the housing.
  • the vibration device 10Ia as shown in FIG. 11(c), no protrusion is provided on the bottom surface of the housing 2Ia, and cushioning material 24e is provided on the entire bottom surface of the housing 2Ia.
  • the cushioning material 24e is, for example, resin, rubber, or liquid or gel adhesive.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of an imaging unit 100c according to the second variation of the second embodiment.
  • the same components as those in the imaging unit 100 shown in FIGS. 1 and 2 and the imaging unit 100a shown in FIG. 10 are given the same reference numerals and will not be described repeatedly.
  • the vibration device 10J no protrusions or cushioning material are provided on the bottom surface of the housing 2J.
  • the housing 2J and the bracket 8C are simply joined via the fixing part 84, and there is an air layer between the bottom surface of the housing 2J and the top surface of the bracket 8C.
  • FIG. 13 is a perspective view of an imaging unit 100d according to the third embodiment.
  • Fig. 14 is an exploded perspective view of the imaging unit 100d according to the third embodiment.
  • the same components as those of the imaging unit 100 shown in Figs. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • the imaging unit 100d includes a vibration device 10K and a sensor device 20D.
  • the vibration device 10K has an outermost lens 1, a housing 2K, a vibrating body 3 (not shown), and a piezoelectric element 5 (not shown).
  • the sensor device 20D has an inner lens 4 (not shown), an imaging element 6 (not shown), and a bracket 8D. After adjusting the alignment between the outermost lens 1 and the inner lens 4, the imaging unit 100d is formed by joining the sensor device 20D including the imaging element 6 to the vibration device 10K.
  • the sensor device 20D is described as having an inner lens 4, but the inner lens 4 may be provided on the side of the vibration device 10K.
  • the bracket 8D has a claw portion 85 protruding from the surface that is joined to the vibration device 10K.
  • claw portions 85 are provided corresponding to the side surfaces of the housing 2K, but multiple claw portions may be provided.
  • the side surface of the housing 2K is provided with a recess 27 for engaging with the claw portions 85.
  • the claw portions 85 of the bracket 8D engage with the recesses 27 of the housing 2K to join the vibration device 10K and the sensor device 20D.
  • the claw portions 85 of the bracket 8D and the recesses 27 of the housing 2K form a snap-fit mechanism, which is a mechanical joining mechanism of the imaging unit 100d.
  • the snap-fit mechanism is provided on the side surface of the housing 2K, but may also be provided on the inside of the housing 2K.
  • a cushioning material 24f is provided in the gap between the housing 2K and the bracket 8D.
  • the cushioning material 24f is, for example, resin, rubber, or liquid or gel adhesive.
  • the imaging unit 100d may have a protrusion on the bottom surface of the housing 2K or a protrusion on the top surface of the bracket 8D as described in the first embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view of the imaging unit 100e according to the fourth embodiment.
  • Fig. 16 is a cross-sectional view of the imaging unit 100e according to the fourth embodiment.
  • the same components as those of the imaging unit 100 shown in Figs. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • the imaging unit 100e includes a vibration device 10L and a sensor device 20E.
  • the vibration device 10L has an outermost lens 1, a housing 2L, a vibrating body 3, and a piezoelectric element 5.
  • the sensor device 20E has an inner lens 4 (not shown), an imaging element 6 (not shown), and a bracket 8E. After adjusting the alignment between the outermost lens 1 and the inner lens 4, the imaging unit 100e is formed by joining the sensor device 20E including the imaging element 6 to the vibration device 10L.
  • the sensor device 20E is described as having an inner lens 4, but the inner lens 4 may be provided on the side of the vibration device 10L.
  • the bracket 8E has a fixing portion 86 for holding the housing 2L of the vibration device 10L against the sensor device 20E, and a screw 87 for joining the fixing portion 86 to the bracket 8E.
  • the housing 2L has four flanges 28 near the bottom surface that correspond to the side surfaces of the housing 2L.
  • the fixing portion 86 holds the housing 2L against the sensor device 20E by sandwiching the flanges 28 between the fixing portion 86 and the top surface of the bracket 8E.
  • the fixing portion 86 of the bracket 8D and the flanges 28 of the housing 2L form a holding mechanism, and are the mechanical joining mechanism of the imaging unit 100e.
  • the joining of the fixing portion 86 and the bracket 8E is not limited to the screw 87, and may be performed by other joining methods such as adhesive. Although it has been described that four flanges 28 are provided corresponding to the sides of the housing 2L, it is sufficient to provide multiple flanges, and they may be provided so as to go around the entire side of the housing 2L.
  • a cushioning material 24g is provided in the gap between the housing 2L and the bracket 8E.
  • the cushioning material 24g is, for example, resin, rubber, or liquid or gel adhesive.
  • the imaging unit 100e may have a protrusion on the bottom surface of the housing 2L or a protrusion on the top surface of the bracket 8E as described in the first embodiment.
  • a crimping portion is provided on the bracket, and the vibration device and the sensor device are joined by bending the bracket so that a part of the housing of the vibration device and the crimping portion engage with each other.
  • the crimping portion of the bracket is the crimping mechanism, which is the mechanical joining mechanism of the imaging unit.
  • the bracket in the above embodiment is described as being made of, for example, aluminum (A5052). However, this is not limited to the above, and the bracket may use a material in the portion where it joins the housing that attenuates vibration more than other portions (for example, engineering plastic, resin such as rubber, or metal such as Kovar or stainless steel (SUS430)).
  • the cross-sectional shape of the support portion 33 is described as being S-shaped, but the cross-sectional shape of the support portion is not limited to an S-shape as long as the shape does not cause stress concentration in the vibrating body.
  • the cross-sectional shape of the support portion 33 may be, for example, a shape formed by connecting multiple S-shapes, or a curved shape that is half an S-shape.
  • the imaging unit in the above-described embodiment may include a camera, LiDAR, radar, etc. Also, multiple 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.
  • An imaging unit includes: An imaging unit including a vibration device that vibrates a light-transmitting body that transmits light of a predetermined wavelength, and a sensor device including an imaging element, a plurality of protrusions are provided on at least one of a housing of the vibration device and a bracket of the sensor device; The housing and the bracket are joined via a plurality of protrusions so that the light-transmitting body is included in the field of view of the imaging element disposed on the bracket.
  • the imaging unit according to the present disclosure does not reduce the performance of vibrating the translucent body because the housing and bracket are joined via multiple protrusions.
  • the imaging unit described in (1) further includes a cushioning material sandwiched in the gap between the housing and the bracket.
  • Another imaging unit includes: An imaging unit including a vibration device that vibrates a light-transmitting body that transmits light of a predetermined wavelength, and a sensor device including an imaging element, The housing of the vibration device and the bracket of the sensor device are joined via a cushioning material so that the light-transmitting body is included in the field of view of the imaging element arranged on the bracket of the sensor device.
  • the imaging unit according to the present disclosure does not reduce the performance of vibrating the translucent body because the housing and bracket are joined via a cushioning material.
  • the housing and the bracket are joined with an adhesive or a mechanical joining mechanism.
  • the joining mechanism has any one of a screw mechanism, a fitting mechanism, a snap-fit mechanism, a holding mechanism, and a crimping mechanism.
  • the snap-fit mechanism is provided on the side of the housing.
  • the bracket uses a material in the portion where it joins with the housing that attenuates vibration more than other portions.
  • the vibration device A transparent body; A housing for holding a light-transmitting body; A vibrator that vibrates 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 having a first portion at one end that contacts the light-transmitting body or the housing, and a second portion at the other end where the piezoelectric element is provided.
  • the vibrating body has a third portion that connects the first portion and the second portion and has a curved cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape of the third portion is S-shaped.
  • the sensor device is An imaging element; A bracket for fixing the imaging element; and an optical component fixed to the bracket and having an optical axis aligned with the imaging element.

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Abstract

本開示は、振動デバイスとセンサデバイスとを接合する構成において、透光体を振動させる性能を低下させない撮像ユニットを提供する。撮像ユニット（１００）は、所定の波長の光を透過する最外層レンズ（１）（透光体）を加振する振動デバイス（１０）と、撮像素子（６）を含むセンサデバイス（２０）と、を備える。撮像ユニット（１００）は、振動デバイス（１０）の筐体（２）、またはセンサデバイス（２０）のブラケット（８）の少なくとも一方に複数の突起部（２２）を設け、ブラケット（８）に配置した撮像素子（６）の視野方向に最外層レンズ（１）が含まれるように、筐体（２）とブラケット（８）とを複数の突起部（２２）を介して接合する。

Description

撮像ユニット
　本開示は、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、米国特許第８８９９７６１号明細書（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デバイスが撮像ユニットに設けられている。
米国特許第８８９９７６１号明細書
　特許文献１に記載の撮像ユニットでは、カバーガラス（透光体）－金属－圧電素子－絶縁材を貼り合わせて振動デバイスを構成し、撮像素子を含むセンサデバイスを当該振動デバイスの筐体に接合してある。
　しかし、特許文献１に記載の撮像ユニットでは、振動デバイスとセンサデバイスとの接合部分から、振動デバイスの振動がセンサデバイス側に漏れ、透光体を振動させる性能が低下し、透光体の表面に付着した異物を除去するための所望の性能が得られなくなる虞があった。
　そこで、本開示の目的は、振動デバイスとセンサデバイスとを接合する構成において、透光体を振動させる性能を低下させない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撮像ユニットは、所定の波長の光を透過する透光体を加振する振動デバイスと、撮像素子を含むセンサデバイスと、を備える。撮像ユニットは、振動デバイスの筐体、またはセンサデバイスのブラケットの少なくとも一方に複数の突起部を設け、ブラケットに配置した撮像素子の視野方向に透光体が含まれるように、筐体とブラケットとを複数の突起部を介して接合する。
　本開示の一形態に係る別の撮像ユニットは、所定の波長の光を透過する透光体を加振する振動デバイスと、撮像素子を含むセンサデバイスと、を備える。撮像ユニットは、センサデバイスのブラケットに配置した撮像素子の視野方向に透光体が含まれるように、振動デバイスの筐体とブラケットとを緩衝材を介して接合する。
　本開示によれば、振動デバイスとセンサデバイスとを接合する構成において、透光体を振動させる性能を低下させない。
実施の形態１に係る撮像ユニットの斜視図である。 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に係る振動デバイスの斜視図である。 実施の形態１に係る振動デバイスの振動を説明するための半断面図である。 接触面積と振動エネルギーとの関係を説明するためのグラフである。 実施の形態１の変形例に係る振動デバイスの斜視図である。 実施の形態１の変形例に係るブラケットの斜視図である。 別の形状の振動デバイスの斜視図である。 緩衝材を設けた振動デバイスの斜視図である。 実施の形態２に係る撮像ユニットの断面図である。 実施の形態２の変形例１に係る撮像ユニットの概略図である。 実施の形態２の変形例２に係る撮像ユニットの断面図である。 実施の形態３に係る撮像ユニットの斜視図である。 実施の形態３に係る撮像ユニットの分解斜視図である。 実施の形態４に係る撮像ユニットの斜視図である。 実施の形態４に係る撮像ユニットの断面図である。
　以下に、本開示におけ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。以下に説明する撮像ユニットは、例えば、車載用であり、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。撮像ユニットは、車載用途に限定されない。例えば、撮像ユニットは、セキュリティ向けの監視カメラ、ドローン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の半断面図である。図３は、実施の形態１に係る振動デバイス１０の斜視図である。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。図２に示す破線は、振動デバイス１０の中心軸を通る部分である。撮像ユニット１００は、振動デバイス１０、センサデバイス２０を含む。振動デバイス１０は、最外層レンズ１、筐体２、振動体３、圧電素子５を有している。センサデバイス２０は、内層レンズ４、撮像素子６、ブラケット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、振動デバイス１０に撮像素子６を含むセンサデバイス２０を接合することで撮像ユニット１００となる。本実施の形態では、センサデバイス２０が内層レンズ４を有する構成で説明するが、内層レンズ４を振動デバイス１０の側に設けてもよい。また、撮像ユニット１００は、所定の波長の光を透過する最外層レンズ１を加振する振動デバイス１０と、撮像素子６を含むセンサデバイス２０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（図示せず）に実装されている。回路基板は、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。ブラケット８には、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回路基板が固定されている。ブラケット８は、たとえばアルミニウム（Ａ５０５２）などである。
　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、ボロシリケートクラウンガラス（ＢＫ７）、石英ガラス、クラウンガラス、フリントガラス、凸メニスカスレンズなどである。なお、振動デバイス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の端部にあるリテーナ２ｂとの間には接着剤が充填されている。さらに、振動デバイス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、振動体３が設けられている。筐体２および振動体３は、たとえばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ４２０，ＳＵＳ４４０）などである。
　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。振動体３の筒内には、図２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、端部が、筒状体の半径方向（Ｘ，Ｙ方向）に延伸した形状である。そのため、接続部３１の端部で、最外層レンズ１の周縁部と安定して接することができる。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。
　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。図４は、実施の形態１に係る振動デバイス１０の振動を説明するための半断面図である。図４に示す一点鎖線は、振動デバイス１０の中心軸を通る部分である。
　振動体３は、図４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４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。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４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。
　最外層レンズ１の振動は、板バネ２ａの弾性変形により大部分が吸収されるが、吸収しきれない振動が筐体２に伝わり、筐体２自体をＺ方向に振動させる。この筐体２の振動は、振動デバイス１０と接合するセンサデバイス２０のブラケット８に漏れることになり、振動デバイス１０側から振動エネルギーを奪い、最外層レンズ１の振動を減衰させる。なお、ブラケット８に漏れる振動は、最外層レンズ１の振動の約２～３％程度である。
　そこで、振動デバイス１０では、図３に示すように、筐体２の底面２１に突起部２２を設けて、ブラケット８との接触面積を減らしている。突起部２２は、筐体２の四隅に設けたネジ穴２３の近傍にそれぞれ設けられている。また、突起部２２は、筐体２の側面と連なり、四隅のコーナーに沿って設けられている。筐体２とブラケット８とを複数の突起部２２を介して接合して、筐体２とブラケット８との接触面積を減らすことで、筐体２からブラケット８に漏れる振動を減らしている。
　図５は、接触面積と振動エネルギーとの関係を説明するためのグラフである。なお、図５に示す横軸は、筐体２とブラケット８との接触面積を示し、縦軸はブラケット８に漏れる振動エネルギーを示している。また、接触面積および振動エネルギーの値は、筐体２の底面２１をすべてブラケット８に接触させた場合の接触面積を１、そのときの振動エネルギーを１として規格化してある。図５に示すグラフから分かるように、振動エネルギーは、接触面積が増えるに従って増加する傾向がある。そのため、筐体２からブラケット８に漏れる振動を減らすためには、筐体２とブラケット８との接触面積を減らすことが有効であると分かる。
　突起部２２は、図３に示す形状に限定されず、筐体２とブラケット８との接触面積を減らすことができるのであれば、いずれの形状であってもよい。図６は、実施の形態１の変形例に係る振動デバイス１０Ａ，１０Ｂの斜視図である。振動デバイス１０Ａ，１０Ｂにおいて、図３に示す振動デバイス１０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。
　振動デバイス１０Ａでは、図６（ａ）に示すように、筐体２Ａの底面２１に突起部２２ａを設けて、ブラケット８との接触面積を減らしている。突起部２２ａは、筐体２Ａの四隅に設けたネジ穴２３の間にそれぞれ設けられている。また、突起部２２ａは、筐体２Ａの側面と連なり、筐体２Ａの四辺に設けられている。
　振動デバイス１０Ｂでは、図６（ｂ）に示すように、筐体２Ｂの底面２１に突起部２２ｂを設けて、ブラケット８との接触面積を減らしている。突起部２２ｂは、筐体２Ｂの四隅に設けたネジ穴２３の周りにそれぞれ設けられている。また、突起部２２ｂは、ネジ穴２３の周りを１周するように設けられている。
　突起部２２，２２ａ，２２ｂは、筐体２，２Ａ，２Ｂに一体として形成さているが、別体として形成して筐体に後から接合してもよい。さらに、筐体２，２Ａ，２Ｂの底面２１に溝を掘ることで、突起部を形成してもよい。また、突起部２２，２２ａ，２２ｂは、筐体２，２Ａ，２Ｂの底面２１に４つ設ける構成を説明したが、底面２１に少なくとも３つ設ければ振動デバイス１０，１０Ａ，１０Ｂとセンサデバイス２０とのアライメントを確保することができる。さらに、振動デバイス１０，１０Ａ，１０Ｂとセンサデバイス２０との接合は、筐体２，２Ａ，２Ｂとブラケット８とを突起部２２，２２ａ，２２ｂを介して接合させ、ブラケット８側からネジで固定する（ネジ機構）。しかし、これに限られず、筐体２，２Ａ，２Ｂとブラケット８とを突起部２２，２２ａ，２２ｂを介して接合させ、接着剤で振動デバイス１０，１０Ａ，１０Ｂとセンサデバイス２０とを接合してもよい。
　振動デバイス１０，１０Ａ，１０Ｂでは、突起部を筐体２，２Ａ，２Ｂの底面２１に設けているが、ブラケット８側に設けてもよい。図７は、実施の形態１の変形例に係るブラケット８Ａ，８Ｂの斜視図である。
　ブラケット８Ａでは、図７（ａ）に示すように、天面８１に突起部８２ａを設けて、筐体２との接触面積を減らしている。突起部８２ａは、ブラケット８Ａの四隅に設けたネジ穴８３の近傍にそれぞれ設けられている。また、突起部８２ａは、ブラケット８Ａの四隅のコーナーに沿って設けられている。
　ブラケット８Ｂでは、図７（ｂ）に示すように、天面８１に突起部８２ｂを設けて、筐体２との接触面積を減らしている。突起部８２ｂは、ブラケット８Ｂの四隅に設けたネジ穴８３の間にそれぞれ設けられている。また、突起部８２ｂは、ブラケット８Ｂの四辺に設けられている。
　突起部８２ａ，８２ｂは、ブラケット８Ａ，８Ｂに一体として形成さているが、別体として形成してブラケットに後から接合してもよい。さらに、ブラケット８Ａ，８Ｂの天面８１に溝を掘ることで、突起部を形成してもよい。また、突起部８２ａ，８２ｂは、ブラケット８Ａ，８Ｂの天面８１に４つ設ける構成を説明したが、天面８１に少なくとも３つ設ければ振動デバイス１０とセンサデバイス２０とのアライメントを確保することができる。さらに、突起部は、筐体の底面、またはブラケットの天面の一方に設けるのではなく、両方に設けてもよい。
　振動デバイス１０，１０Ａ，１０Ｂでは、筐体２，２Ａ，２Ｂの形状が四角柱状であったが、当該形状に限定されない。図８は、別の形状の振動デバイス１０Ｃ，１０Ｄの斜視図である。振動デバイス１０Ｃ，１０Ｄにおいて、図３に示す振動デバイス１０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。
　振動デバイス１０Ｃでは、図８（ａ）に示すように、円筒形の筐体２Ｃの底面２１に突起部２２ｃを設けて、ブラケット８との接触面積を減らしている。突起部２２ｃは、筐体２Ｃの側面と連なり、筐体２Ｃの周方向に沿って四カ所設けられている。
　振動デバイス１０Ｄでは、図８（ｂ）に示すように、円筒形の筐体２Ｄの底面２１に突起部２２ｄを設けて、ブラケット８との接触面積を減らしている。突起部２２ｄは、筐体２Ｄの底面２１に四点設けられている。
　筐体の形状は、四角柱状、円筒形以外に、六角柱状や八角柱状などの多角柱状であってもよい。
　筐体２，２Ａ，２Ｂとブラケット８とは、突起部２２，２２ａ，２２ｂを介して接合させるので、筐体２，２Ａ，２Ｂとブラケット８との間に隙間が生じ、当該隙間には空気の層がある。この隙間に緩衝材を設けてもよい。図９は、緩衝材を設けた振動デバイス１０Ｅ～１０Ｇの斜視図である。振動デバイス１０Ｅ～１０Ｇにおいて、図３に示す振動デバイス１０および図６に示す振動デバイス１０Ａ，１０Ｂ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。
　振動デバイス１０Ｅでは、図９（ａ）に示すように、筐体２Ｅの底面２１に突起部２２ｂを設けて、ブラケット８との接触面積を減らしている。突起部２２ｂは、筐体２Ｅの四隅に設けたネジ穴２３の周りにそれぞれ設けられている。また、突起部２２ｂは、ネジ穴２３の周りを１周するように設けられている。さらに、筐体２Ｅの底面２１には、ネジ穴２３および突起部２２ｂが設けられていない面のすべてに緩衝材２４ａが設けられている。緩衝材２４ａは、たとえば、樹脂、ゴム、液状やゲル状の接着剤などである。筐体２Ｅとブラケット８との隙間に緩衝材２４ａを設けることで、緩衝材２４ａの振動減衰性能によって、空気の層よりも、筐体２Ｅからブラケット８に漏れる振動を減らすことができる。
　筐体２Ｅでは、ネジ穴２３および突起部２２ｂが設けられていない面のすべてに緩衝材２４ａが設けられているが、必要な部分に緩衝材を設けてもよい。振動デバイス１０Ｆでは、図９（ｂ）に示すように、緩衝材２４ｂが筐体２Ｆの四隅に設けたネジ穴２３の間の底面２１にそれぞれ設けられている。緩衝材２４ｂは、筐体２Ｆの四辺に設けられている。また、振動デバイス１０Ｇでは、図９（ｃ）に示すように、緩衝材２４ｃが筐体２Ｆの四隅に設けたネジ穴２３の周りの底面２１にそれぞれ設けられている。緩衝材２４ｃは、筐体２Ｇの四隅に設けられている。
　緩衝材は、筐体とブラケットとの隙間に配置されればよいので、図９に示すように筐体側に設けても、ブラケット側に設けてもよい。
　（実施の形態２）
　実施の形態１に係る撮像ユニット１００では、図１～図３に示すように、筐体２とブラケット８とを複数の突起部２２を介して接合し、ブラケット８側からネジで振動デバイス１０とセンサデバイス２０とを固定すると説明した。実施の形態２では、嵌め合い機構で振動デバイスとセンサデバイスとを固定する撮像ユニットについて説明する。図１０は、実施の形態２に係る撮像ユニット１００ａの断面図である。撮像ユニット１００ａにおいて、図１～図２に示す撮像ユニット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。
　撮像ユニット１００ａは、振動デバイス１０Ｈ、センサデバイス２０Ｃを含む。振動デバイス１０Ｈは、最外層レンズ１、筐体２Ｈ、振動体３、圧電素子５を有している。センサデバイス２０Ｃは、内層レンズ４、撮像素子６、ブラケット８Ｃ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、振動デバイス１０Ｈに撮像素子６を含むセンサデバイス２０Ｃを接合することで撮像ユニット１００ａとなる。本実施の形態では、センサデバイス２０Ｃが内層レンズ４を有する構成で説明するが、内層レンズ４を振動デバイス１０Ｈの側に設けてもよい。
　ブラケット８Ｃは、振動デバイス１０Ｈと接合する側の面に、当該面から突起した固定部８４を有している。固定部８４は、筐体２Ｈの側面を取り囲むように形成され、筐体２Ｈの底面側を凸部とした場合の凹部を構成している。つまり、振動デバイス１０Ｈとセンサデバイス２０Ｃとは、固定部８４により構成された凹部に筐体２Ｈの底面側の凸部を嵌め込む、嵌め合い機構で固定されている。
　固定部８４の内側と筐体２Ｈの側面とを直接接するように構成してもよいが、撮像ユニット１００ａでは、図１０に示すように筐体２Ｈの側面に設けた溝２５にＯリング２６を設け、当該Ｏリング２６を介して固定部８４の内側と筐体２Ｈの側面とが接している。Ｏリング２６を設けることで、筐体２Ｈの側面から固定部８４の内側への振動の漏れを低減することができると共に、振動デバイス１０Ｈとセンサデバイス２０Ｃとの固定および防水の効果を有している。Ｏリング２６は、たとえば、シリコーンやニトリルゴム（ＮＢＲ）などの材料で形成される。固定部８４の内側と筐体２Ｈの側面とをＯリング２６を介して接合するのではなく、金属板ばね、スポンジ、ゴム板、接着剤などを用いて接合してもよい。
　筐体２Ｈの底面とブラケット８Ｃの天面との接合部分には、実施の形態１で示したように筐体２Ｈの底面に突起部２２ｈを設けている。筐体２Ｈの底面とブラケット８Ｃの天面とは突起部２２ｈを介して接合することで、筐体２Ｈとブラケット８Ｃとの接触面積を減らし、筐体２Ｈからブラケット８Ｃに漏れる振動を減らしている。突起部２２ｈの形状は、実施の形態１で説明した突起部の形状であればいずれの形状であってもよい。また、筐体２Ｈの底面に設けた突起部２２ｈに代えて、ブラケット８Ｃの天面側に突起部を設けてもよい。
　次に、実施の形態２の変形例１について説明する。図１１は、実施の形態２の変形例１に係る撮像ユニット１００ｂの概略図である。図１１（ａ）は、撮像ユニット１００ｂの断面図で、図１１（ｂ）は、振動デバイス１０Ｉの斜視図で、図１１（ｃ）は、別の振動デバイス１０Ｊの斜視図である。撮像ユニット１００ｂにおいて、図１～図２に示す撮像ユニット１００、図１０に示す撮像ユニット１００ａ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。
　実施の形態２に係る撮像ユニット１００ａでは、図１０に示すように、筐体２Ｈとブラケット８Ｃとが突起部２２ｈを介して接合させるので、筐体２Ｈとブラケット８Ｃとの間に隙間が生じ、当該隙間には空気の層がある。しかし、変形例１に係る撮像ユニット１００ｂでは、図１１（ａ）に示すように、筐体２Ｉとブラケット８Ｃとの隙間に緩衝材２４ｄを設けている。緩衝材２４ｄは、たとえば、樹脂、ゴム、液状やゲル状の接着剤などである。筐体２Ｉとブラケット８Ｃとの隙間に緩衝材２４ｄを設けることで、緩衝材２４ｄの振動減衰性能によって、空気の層よりも、筐体２Ｉからブラケット８Ｃに漏れる振動を減らすことができる。
　振動デバイス１０Ｉでは、図１１（ｂ）に示すように、筐体２Ｉの底面に突起部２２を設けている。突起部２２は、筐体２Ｉの四隅に設けられている。さらに、筐体２Ｉの底面には、突起部２２が設けられていない面のすべてに緩衝材２４ｄが設けられている。
　振動デバイス１０Ｉでは、筐体２Ｉの底面に突起部２２を設けているが、筐体の底面に突起部を設けない振動デバイスであってもよい。別の振動デバイス１０Ｉａでは、図１１（ｃ）に示すように、筐体２Ｉａの底面に突起部が設けられておらず、筐体２Ｉａの底面のすべてに緩衝材２４ｅが設けられている。緩衝材２４ｅは、たとえば、樹脂、ゴム、液状やゲル状の接着剤などである。
　次に、実施の形態２の変形例２について説明する。図１２は、実施の形態２の変形例２に係る撮像ユニット１００ｃの断面図である。撮像ユニット１００ｃにおいて、図１～図２に示す撮像ユニット１００、図１０に示す撮像ユニット１００ａ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。
　振動デバイス１０Ｊでは、図１２に示すように、筐体２Ｊの底面に突起部も緩衝材も設けられていない。撮像ユニット１００ｃでは、筐体２Ｊとブラケット８Ｃとが固定部８４を介して接合されているだけで、筐体２Ｊの底面とブラケット８Ｃの天面との間に空気の層がある。
　（実施の形態３）
　実施の形態１に係る撮像ユニット１００では、図１～図３に示すように、筐体２とブラケット８とを複数の突起部２２を介して接合し、ブラケット８側からネジで振動デバイス１０とセンサデバイス２０とを固定すると説明した。実施の形態３では、スナップフィット機構で振動デバイスとセンサデバイスとを固定する撮像ユニットについて説明する。図１３は、実施の形態３に係る撮像ユニット１００ｄの斜視図である。図１４は、実施の形態３に係る撮像ユニット１００ｄの分解斜視図である。撮像ユニット１００ｄにおいて、図１～図２に示す撮像ユニット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。
　撮像ユニット１００ｄは、振動デバイス１０Ｋ、センサデバイス２０Ｄを含む。振動デバイス１０Ｋは、最外層レンズ１、筐体２Ｋ、振動体３（図示せず）、圧電素子５（図示せず）を有している。センサデバイス２０Ｄは、内層レンズ４（図示せず）、撮像素子６（図示せず）、ブラケット８Ｄ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、振動デバイス１０Ｋに撮像素子６を含むセンサデバイス２０Ｄを接合することで撮像ユニット１００ｄとなる。本実施の形態では、センサデバイス２０Ｄが内層レンズ４を有する構成で説明するが、内層レンズ４を振動デバイス１０Ｋの側に設けてもよい。
　ブラケット８Ｄは、振動デバイス１０Ｋと接合する側の面に、当該面から突起した爪部８５を有している。爪部８５は、筐体２Ｋの側面に対応して４つ設けられているが、複数設けられていればよい。筐体２Ｋの側面には、爪部８５に係合するための凹部２７が設けてある。撮像ユニット１００ｄでは、ブラケット８Ｄの爪部８５と、筐体２Ｋの凹部２７とが係合することで振動デバイス１０Ｋとセンサデバイス２０Ｄとが接合する。このブラケット８Ｄの爪部８５および筐体２Ｋの凹部２７がスナップフィット機構で、撮像ユニット１００ｄの機械的な接合機構である。スナップフィット機構は、筐体２Ｋの側面側に設けられているが、筐体２Ｋの内側に設けてもよい。
　撮像ユニット１００ｄでは、図１４に示すように、筐体２Ｋとブラケット８Ｄとの隙間に緩衝材２４ｆを設けている。緩衝材２４ｆは、たとえば、樹脂、ゴム、液状やゲル状の接着剤などである。撮像ユニット１００ｄは、緩衝材２４ｆを設けず、実施の形態１で説明したように筐体２Ｋの底面に突起部を設けたり、ブラケット８Ｄの天面に突起部を設けたりしてもよい。
　（実施の形態４）
　実施の形態１に係る撮像ユニット１００では、図１～図３に示すように、筐体２とブラケット８とを複数の突起部２２を介して接合し、ブラケット８側からネジで振動デバイス１０とセンサデバイス２０とを固定すると説明した。実施の形態４では、押さえ機構で振動デバイスとセンサデバイスとを固定する撮像ユニットについて説明する。図１５は、実施の形態４に係る撮像ユニット１００ｅの斜視図である。図１６は、実施の形態４に係る撮像ユニット１００ｅの断面図である。撮像ユニット１００ｅにおいて、図１～図２に示す撮像ユニット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。
　撮像ユニット１００ｅは、振動デバイス１０Ｌ、センサデバイス２０Ｅを含む。振動デバイス１０Ｌは、最外層レンズ１、筐体２Ｌ、振動体３、圧電素子５を有している。センサデバイス２０Ｅは、内層レンズ４（図示せず）、撮像素子６（図示せず）、ブラケット８Ｅ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、振動デバイス１０Ｌに撮像素子６を含むセンサデバイス２０Ｅを接合することで撮像ユニット１００ｅとなる。本実施の形態では、センサデバイス２０Ｅが内層レンズ４を有する構成で説明するが、内層レンズ４を振動デバイス１０Ｌの側に設けてもよい。
　ブラケット８Ｅは、振動デバイス１０Ｌの筐体２Ｌをセンサデバイス２０Ｅ側に押さえるための固定部８６と、固定部８６とブラケット８Ｅとを接合するネジ８７とを有している。筐体２Ｌには、底面の近傍に、筐体２Ｌの側面に対応して４つ鍔部２８が設けられている。固定部８６は、鍔部２８をブラケット８Ｅの天面との間で挟み込むことで、筐体２Ｌをセンサデバイス２０Ｅ側に押さえている。このブラケット８Ｄの固定部８６および筐体２Ｌの鍔部２８が押さえ機構で、撮像ユニット１００ｅの機械的な接合機構である。
　固定部８６とブラケット８Ｅとの接合は、ネジ８７に限定されず、接着剤などの他の接合方法で接合してもよい。鍔部２８は、筐体２Ｌの側面に対応して４つ設けると説明したが、複数設けてあればよく、筐体２Ｌの側面を１周するように設けてもよい。
　撮像ユニット１００ｅでは、図１６に示すように、筐体２Ｌとブラケット８Ｅとの隙間に緩衝材２４ｇを設けている。緩衝材２４ｇは、たとえば、樹脂、ゴム、液状やゲル状の接着剤などである。撮像ユニット１００ｅは、緩衝材２４ｇを設けず、実施の形態１で説明したように筐体２Ｌの底面に突起部を設けたり、ブラケット８Ｅの天面に突起部を設けたりしてもよい。
　（変形例）
　前述の実施の形態に係る撮像ユニットでは、振動デバイスとセンサデバイスとの接合について様々な接合方法を説明したが、これらの接合方法以外の方法を用いて接合してもよい。たとえば、撮像ユニットでは、ブラケットにカシメ部を設け、振動デバイスの筐体の一部と当該カシメ部とが係合するように折り曲げることで振動デバイスとセンサデバイスとを接合する。このブラケットのカシメ部がカシメ機構で、撮像ユニットの機械的な接合機構である。
　また、前述の実施の形態に係るブラケットは、たとえばアルミニウム（Ａ５０５２）で形成されると説明した。しかし、これに限られず、ブラケットは、筐体と接合する部分に、他の部分より振動を減衰させる材料（たとえば、エンジニアリングプラスチック、ゴムなどの樹脂、コバール、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）などの金属）を用いてもよい。
　また、前述の実施の形態に係る振動デバイスでは、支持部３３の断面形状をＳ字形状としていると説明したが、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。支持部３３の断面形状は、たとえば、Ｓ字を複数繋げた形状、Ｓ字形状の半分である曲線形状などであってもよい。
　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）　本開示に係る撮像ユニットは、
　所定の波長の光を透過する透光体を加振する振動デバイスと、撮像素子を含むセンサデバイスと、を備える撮像ユニットであって、
　振動デバイスの筐体、またはセンサデバイスのブラケットの少なくとも一方に複数の突起部を設け、
　ブラケットに配置した撮像素子の視野方向に透光体が含まれるように、筐体とブラケットとを複数の突起部を介して接合する。
　これにより、本開示に係る撮像ユニットは、筐体とブラケットとを複数の突起部を介して接合するので、透光体を振動させる性能を低下させない。
　（２）（１）に記載の撮像ユニットにおいて、筐体とブラケットとの隙間に挟まれる緩衝材をさらに含む。
　（３）　本開示に係る別の撮像ユニットは、
　所定の波長の光を透過する透光体を加振する振動デバイスと、撮像素子を含むセンサデバイスと、を備える撮像ユニットであって、
　センサデバイスのブラケットに配置した撮像素子の視野方向に透光体が含まれるように、振動デバイスの筐体とブラケットとを緩衝材を介して接合する。
　これにより、本開示に係る撮像ユニットは、筐体とブラケットとを緩衝材を介して接合するので、透光体を振動させる性能を低下させない。
　（４）（１）～（３）のいずれか１項に記載の撮像ユニットにおいて、筐体とブラケットとを、接着剤、または機械的な接合機構で接合する。
　（５）（４）に記載の撮像ユニットにおいて、接合機構は、ネジ機構、嵌め合い機構、スナップフィット機構、押さえ機構、およびカシメ機構のうちのいずれかの機構を有する。
　（６）（５）に記載の撮像ユニットにおいて、スナップフィット機構は、筐体の側面側に設けられている。
　（７）（１）～（６）のいずれか１項に記載の撮像ユニットにおいて、ブラケットは、筐体と接合する部分に、他の部分より振動を減衰させる材料を用いる。
　（８）（１）～（７）のいずれか１項に記載の撮像ユニットにおいて、
　振動デバイスは、
　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を加振する振動体と、
　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、一方の端に透光体または筐体と接する第１部分を有し、他方の端に圧電素子を設ける第２部分を有する。
　（９）（８）に記載の撮像ユニットにおいて、振動体は、第１部分と第２部分とを繋ぐ第３部分の断面形状が曲線形状である。
　（１０）（９）に記載の撮像ユニットにおいて、第３部分の断面形状がＳ字形状である。
　（１１）（１）～（１０）のいずれか１項に記載の撮像ユニットにおいて、
　センサデバイスは、
　撮像素子と、
　撮像素子を固定するブラケットと、
　ブラケットに固定され、撮像素子に対して光軸のアライメントが取れた光学部品と、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、２，２Ａ～２Ｌ　筐体、２ａ　板バネ、２ｂ　リテーナ、３　振動体、４　内層レンズ、５　圧電素子、６　撮像素子、８，８Ａ～８Ｅ　ブラケット、１０，１０Ａ～１０Ｌ　振動デバイス、２０，２０Ｃ～２０Ｅ　センサデバイス、２１　底面、２２，２２ａ～２２ｄ，２２ｈ，８２ａ，８２ｂ　突起部、２３　ネジ穴、２４ａ～２４ｇ　緩衝材、２５　溝、２６　リング、２７　凹部、２８　鍔部、３１　接続部、３２　振動部、３３　支持部、８１　天面、８４，８６　固定部、８５　爪部、８７　ネジ、１００，１００ａ，１００ｂ。

Claims (11)

  1. 　所定の波長の光を透過する透光体を加振する振動デバイスと、撮像素子を含むセンサデバイスと、を備える撮像ユニットであって、
    　前記振動デバイスの筐体、または前記センサデバイスのブラケットの少なくとも一方に複数の突起部を設け、
    　前記ブラケットに配置した前記撮像素子の視野方向に前記透光体が含まれるように、前記筐体と前記ブラケットとを前記複数の突起部を介して接合する、撮像ユニット。
  2. 　前記筐体と前記ブラケットとの隙間に挟まれる緩衝材をさらに含む、請求項１に記載の撮像ユニット。
  3. 　所定の波長の光を透過する透光体を加振する振動デバイスと、撮像素子を含むセンサデバイスと、を備える撮像ユニットであって、
    　前記センサデバイスのブラケットに配置した前記撮像素子の視野方向に前記透光体が含まれるように、前記振動デバイスの筐体と前記ブラケットとを緩衝材を介して接合する、撮像ユニット。
  4. 　前記筐体と前記ブラケットとを、接着剤、または機械的な接合機構で接合する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
  5. 　前記接合機構は、ネジ機構、嵌め合い機構、スナップフィット機構、押さえ機構、およびカシメ機構のうちのいずれかの機構を有する、請求項４に記載の撮像ユニット。
  6. 　前記スナップフィット機構は、前記筐体の側面側に設けられている、請求項５に記載の撮像ユニット。
  7. 　前記ブラケットは、前記筐体と接合する部分に、他の部分より振動を減衰させる材料を用いる、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
  8. 　前記振動デバイスは、
    　前記透光体と、
    　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を加振する振動体と、
    　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、一方の端に前記透光体または前記筐体と接する第１部分を有し、他方の端に前記圧電素子を設ける第２部分を有する、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
  9. 　前記振動体は、前記第１部分と前記第２部分とを繋ぐ第３部分の断面形状が曲線形状である、請求項８に記載の撮像ユニット。
  10. 　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９に記載の撮像ユニット。
  11. 　前記センサデバイスは、
    　前記撮像素子と、
    　前記撮像素子を固定する前記ブラケットと、
    　前記ブラケットに固定され、前記撮像素子に対して光軸のアライメントが取れた光学部品と、を備える、請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
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