(57)【要約】  カメラ本体の信頼性を高めることができ、かつレンズカバーに付着した水滴等を十分に除去することができる、振動装置を提供する。  振動装置１は、第１の主面４ｄ（一方主面）及び第２の主面４ｅ（他方主面）を有し、かつ第１の主面４ｄ及び第２の主面４ｅにおいて開口するように貫通している、貫通孔を有する支持体４と、支持体４の第１の主面４ｄ側に配置されている第１の振動素子５Ａと、支持体４の第２の主面４ｅ側に配置されている第２の振動素子５Ｂとを備える。第１の振動素子５Ａは、少なくとも透光性を有する第１の振動体５Ａ１を有する。第２の振動素子５Ｂは、第２の振動体５Ｂ１と、第２の振動体５Ｂ１に設けられている第２の圧電振動子５Ｂ２（圧電振動子）を有する。
2017110564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面及び他方主面を有し、かつ前記一方主面及び前記他方主面において開口するように貫通している、貫通孔を有する支持体と、
前記支持体の前記一方主面側に配置されている第１の振動素子と、
前記支持体の前記他方主面側に配置されている第２の振動素子と、
を備え、
前記第１の振動素子は、少なくとも透光性を有する第１の振動体を有し、
前記第２の振動素子は、第２の振動体と、前記第２の振動体に設けられている圧電振動子を有する、振動装置。
【請求項２】
前記支持体は、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子の振動の節において、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子を支持している、請求項１に記載の振動装置。
【請求項３】
前記支持体は、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子の外周縁において、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子を支持している、請求項１または２に記載の振動装置。
【請求項４】
前記第１の振動素子が、前記第１の振動体に設けられている第１の圧電振動子を有し、前記第２の振動素子の前記圧電振動子が第２の圧電振動子であり、
前記第１，第２の圧電振動子が互いに逆位相で振動するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項５】
前記支持体が筒状の形状を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項６】
前記第１の振動素子が複数の振動領域を有し、該複数の振動領域において隣り合う振動領域が逆位相で振動するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項７】
前記第１の振動体が板状の形状を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項８】
前記第１の振動体がドーム状の形状を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項９】
前記第２の振動体が透光性を有し、かつ板状の形状を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項１０】
前記第２の振動体が、開口部と、該開口部から前記第１の振動素子側とは反対側に延びている延長部と、を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項１１】
前記支持体に接続されている、ケース部材をさらに備え、
前記第１の振動素子、前記支持体及び前記ケース部材により収納空間が形成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の振動装置と、
前記収納空間内に収納されているレンズモジュールと、
前記収納空間内に収納されている撮像素子と、
を備える、カメラ。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動装置であり、かつレンズを含むレンズモジュールと、
撮像素子と、
を備え、
前記振動装置の前記第１，第２の振動素子の内の少なくとも一方が、前記レンズを含む、カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を用いた振動装置及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラにおいて、雨滴等の水滴を除去するための機構が種々提案されている。下記の特許文献１に記載の雨滴除去機能付きカメラでは、カメラ本体の前方にドーム型のレンズカバーが配置されている。レンズカバーには、円筒部が連結されている。この円筒部の内側面に圧電振動子が固定されている。圧電振動子により円筒部及びレンズカバーを振動させる。それによってレンズカバーに付着した水滴を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３８７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の雨滴除去機能付きカメラでは、カメラ本体の信頼性を高めるためには、レンズカバーと円筒部との連結部において十分に密閉性を高める必要があった。上記連結部は振動しているため、上記連結部の幅を広くすることより、接合力を高めることが多かった。しかしながら、この場合には、水滴を除去するための振動が阻害されやすかった。そのため、カメラ本体の信頼性を高めようとすると、レンズカバーに付着した水滴を十分に除去できないおそれがあった。加えて、水滴だけではなく、エタノール等の水以外の溶液、塩や凍結防止剤（塩化カルシウム）等が溶解した水溶液、泥水等の水に溶解しない不純物を含む液滴、またはコーヒー等のコロイド溶液等を除去することが求められていた。【０００５】
本発明の目的は、カメラ本体の信頼性を高めることができ、かつレンズカバーに付着した水滴等を十分に除去することができる、振動装置及びカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る振動装置は、一方主面及び他方主面を有し、かつ前記一方主面及び前記他方主面において開口するように貫通している、貫通孔を有する支持体と、前記支持体の前記一方主面側に配置されている第１の振動素子と、前記支持体の前記他方主面側に配置されている第２の振動素子とを備え、前記第１の振動素子は、少なくとも透光性を有する第１の振動体を有し、前記第２の振動素子は、第２の振動体と、前記第２の振動体に設けられている圧電振動子を有する。【０００７】
本発明に係る振動装置のある特定の局面では、前記支持体は、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子の振動の節において、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子を支持している。【０００８】
本発明に係る振動装置の他の特定の局面では、前記支持体は、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子の外周縁において、前記第１の振動素子及び前記第２の振動素子を支持している。【０００９】
本発明に係る振動装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の振動素子が、前記第１の振動体に設けられている第１の圧電振動子を有し、前記第２の振動素子の前記圧電振動子が第２の圧電振動子であり、前記第１，第２の圧電振動子が互いに逆位相で振動するように構成されている。この場合には、第１，第２の振動素子及び支持体により、座屈音叉型振動子が構成されている。それによって、カメラ本体の信頼性をより一層高めることができ、かつレンズカバーに付着した水滴等をより一層除去することができる。【００１０】
本発明に係る振動装置の他の特定の局面では、前記支持体が筒状の形状を有する。【００１１】
本発明に係る振動装置の別の特定の局面では、前記第１の振動素子が複数の振動領域を有し、該複数の振動領域において隣り合う振動領域が逆位相で振動するように構成されている。この場合には、第１の振動素子において水滴等を除去する部分を適宜変更することができる。【００１２】
本発明に係る振動装置のさらに別の特定の局面では、前記第１の振動体が板状の形状を有する。【００１３】
本発明に係る振動装置のさらに別の特定の局面では、前記第１の振動体がドーム状の形状を有する。【００１４】
本発明に係る振動装置のさらに別の特定の局面では、前記第２の振動体が透光性を有し、かつ板状の形状を有する。【００１５】
本発明に係る振動装置のさらに別の特定の局面では、前記第２の振動体が、開口部と、該開口部から前記第１の振動素子側とは反対側に延びている延長部とを有する。【００１６】
本発明に係る振動装置のさらに別の特定の局面では、前記支持体に接続されている、ケース部材がさらに備えられており、前記第１の振動素子、前記支持体及び前記ケース部材により収納空間が形成されている。この場合には、収納空間にカメラ本体を収納することができる。【００１７】
本発明に係るカメラのある広い局面では、本発明に従って構成されている振動装置と、前記収納空間内に収納されているレンズモジュールと、前記収納空間内に収納されている撮像素子とが備えられている。【００１８】
本発明に係るカメラの他の広い局面では、本発明に従って構成されている振動装置であり、かつレンズを含むレンズモジュールと、撮像素子とが備えられており、前記振動装置の前記第１，第２の振動素子の内の少なくとも一方が、前記レンズを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、カメラ本体の信頼性を高めることができ、かつレンズカバーに付着した水滴等を十分に除去することができる、振動装置及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るカメラの正面断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態における振動装置の分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態で用いられている第１の圧電振動子の斜視図及び図３（ａ）中のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態における第１，第２の振動素子の振動状態を示す模式的断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置の正面断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態に係る振動装置の正面断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）は、第１の振動素子及び第２の振動素子における振動モードを説明するための模式図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施形態における第１の振動素子の平面図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態の変形例における第１の圧電振動子の圧電体層の模式的平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第５の実施形態に係るカメラにおける振動装置の正面断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係るカメラにおける振動装置の正面断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係るカメラにおける振動装置の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２２】
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカメラの正面断面図である。図２は、第１の実施形態における振動装置の分解斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、カメラ１０は、振動装置１を有する。振動装置１内には、カメラ本体１２が収納されている。カメラ１０は、図１の上方及び下方に対応する高さ方向を有する。本明細書における上方及び下方は、上記高さ方向における上方及び下方である。
【００２５】
カメラ本体１２は、本体部材１３を有する。本体部材１３の下端は、ベースプレート３に固定されている。本体部材１３の上端に撮像部１４が固定されている。撮像部１４内には、撮像素子を含む回路１５が内蔵されている。撮像部１４に対向するように、レンズモジュール１６が固定されている。レンズモジュール１６は、外壁部１６ａを有する。外壁部１６ａの内部に複数のレンズ１７が設けられている。
【００２６】
上記カメラ本体１２の構造は、レンズ１７の前方に位置している被撮像物を撮像し得る限り特に限定されるものではない。
【００２７】
他方、振動装置１は、ケース部材２と、座屈音叉型振動子９とを有する。座屈音叉型振動子９は、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂ及び支持体４により構成されている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本実施形態では、ケース部材２は円筒状である。もっとも、ケース部材２は、角筒状等の他の形状であってもよい。ケース部材２は、例えば、金属や合成樹脂からなる。
【００２９】
ケース部材２の下端がベースプレート３に固定されている。なお、ケース部材２及びベースプレート３は、一体で形成されていてもよい。
【００３０】
ケース部材２の上端に、支持体４が連結されている。支持体４は円環状の平面形状を有し、一方主面としての第１の主面４ｄと他方主面としての第２の主面４ｅとを有する。支持体４は、第１の主面４ｄ及び第２の主面４ｅにおいて開口するように貫通しており、かつ第１，第２の主面４ｄ，４ｅの中央に位置する貫通孔を有する。第１の主面４ｄにおける上記貫通孔の上方には、延長部４ａが延びている。第２の主面４ｅにおける上記貫通孔の下方には、延長部４ｂが延びている。支持体４は、後述する第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの外周縁を支持している。支持体４は、例えば、金属や合成樹脂、あるいはセラミック材料等からなる。
【００３１】
支持体４の延長部４ａの上端に、円板状の第１の振動素子５Ａが連結されている。第１の振動素子５Ａは、円板状の第１の振動体５Ａ１を有する。第１の振動体５Ａ１は透光性を有する。第１の振動体５Ａ１の支持体４側とは反対側に、円環状の第１の圧電振動子５Ａ２が設けられている。第１の圧電振動子５Ａ２に交流電圧を印加することにより、第１の圧電振動子５Ａ２が励振される。それによって、第１の振動体５Ａ１が振動する。第１の振動体５Ａ１は、透光性材料、例えばガラスや合成樹脂等からなる。
【００３２】
支持体４の延長部４ｂの下端に第２の振動素子５Ｂが連結されている。第２の振動素子５Ｂは、第１の振動素子５Ａに対向するように設けられている。第２の振動素子５Ｂは、第２の振動体５Ｂ１を有する。第２の振動体５Ｂ１は、円環状の平面形状を有し、開口部を有する。第２の振動体５Ｂ１は、開口部から第１の振動素子５Ａ側とは反対側に延びている、延長部５Ｂ１ｂを有する。第２の振動体５Ｂ１の第１の振動素子５Ａ側とは反対側に、円環状の第２の圧電振動子５Ｂ２が設けられている。第２の圧電振動子５Ｂ２は、延長部５Ｂ１ｂを囲むように設けられている。第２の圧電振動子５Ｂ２に交流電圧を印加することにより、第２の圧電振動子５Ｂ２が励振される。それによって、第２の振動体５Ｂ１が振動する。
【００３３】
本実施形態では、第２の振動体５Ｂ１は透光性を有する。第２の振動体５Ｂ１は、透光性材料、例えばガラスや合成樹脂等からなる。なお、第２の振動体５Ｂ１は、透光性を有しなくともよい。第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂ及び支持体４の平面形状は、円形以外の形状であってもよく、例えば、矩形等であってもよい。支持体４は、円筒状や角筒状等の、筒状の形状であってもよい。
【００３４】
支持体４は、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの間に配置されており、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂを連結している。それによって、座屈音叉型振動子９が形成されている。詳細は後述するが、この座屈音叉型振動子９の振動の節に、支持体４が位置している。すなわち、支持体４は、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの振動の節において、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂを支持している。
【００３５】
図１に示すように、振動装置１においては、ケース部材２、支持体４及び第１の振動素子５Ａにより、収納空間Ａが形成されている。収納空間Ａは、ベースプレート３により閉成され、密閉された空間となっている。収納空間Ａ内に、レンズモジュール１６及び撮像素子を有するカメラ本体１２が収納されている。
【００３６】
カメラ本体１２の最前方に位置しているレンズ１７の前方には、第１の振動素子５Ａが位置している。第１の振動素子５Ａは、カメラ１０におけるレンズカバーである。カメラ本体１２は、透光性を有する第１の振動体５Ａ１の外側を撮像する。第１の振動素子５Ａを上述のように振動させ、第１の振動素子５Ａに付着した水滴等を霧化させたり、移動させたりすることにより除去する。それによって、カメラ本体１２の視界を改善することができる。
【００３７】
本実施形態のカメラ１０の特徴は、支持体４が、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの振動の節において、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂを支持していることにある。
【００３８】
ここで、支持体４がケース部材２に連結されている部分を連結部４ｃとする。このとき、支持体４は上記振動の節に位置しているため、連結部４ｃはほぼ振動しない。よって、水滴等を除去するための振動の振幅を大きくしても、収納空間Ａの密閉性を効果的に高めることができる。従って、カメラ本体１２の信頼性を高めることができる。さらに、支持体４がケース部材２に連結されていても、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの振動は阻害され難い。よって、第１の振動素子５Ａに付着した水滴等を十分に除去することができる。
【００３９】
以下において、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂ及び支持体４により構成されている上記座屈音叉型振動子９の詳細を説明する。
【００４０】
座屈音叉型振動とは、略同一の固有共振周波数をもつ２つの振動素子（第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂ）を結合した際に、互いに共鳴し合い、反対称に振動するモードが出現する振動のことである。
【００４１】
本実施形態では、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの固有共振周波数は同一である。なお、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの厚みや寸法等を調整することにより、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの固有共振周波数を一致させることができる。第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの振動モードは互いに反対称である。
【００４２】
ここで、第１の圧電振動子５Ａ２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、圧電体層８を有する。圧電体層８は、分極軸方向を有する。該分極軸方向は、圧電体層８の厚み方向に平行な方向である。圧電体層８は、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３や（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３等の適宜の圧電セラミックスからなる。あるいは、圧電体層８は、ＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等の圧電単結晶からなっていてもよい。
【００４３】
圧電体層８の上面の全面に電極７ａが形成されている。圧電体層８の下面の全面に電極７ｂが形成されている。電極７ａ，７ｂは、例えば圧電体層８側から、ＮｉＣｒ層、ＮｉＣｕ層、Ａｇ層が順番に積層された積層体からなる。なお、電極７ａ，７ｂの材料は特に限定されない。電極７ａ，７ｂは、単層の金属層からなっていてもよい。
【００４４】
図１に戻り、第２の圧電振動子５Ｂ２は、第１の圧電振動子５Ａ２と略同様の構成を有する。本実施形態では、第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２の分極軸方向は同じ方向である。第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２に互いに逆位相の交流電圧を印加することにより、第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２が互いに逆位相で励振される。このように、第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２は、逆位相で振動するように構成されている。
【００４５】
なお、第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２の分極軸方向が、互いに逆方向であってもよい。この場合には、第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２に同位相の交流電圧を印加することにより、第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２は互いに逆位相で励振される。
【００４６】
図４は、第１の実施形態における第１，第２の振動素子の振動状態を示す模式的断面図である。一点鎖線は、第１，第２の振動素子の振動を模式的に示す。なお、図４においては、後述する（０，０）モードで振動している例を示す。
【００４７】
図４に示すように、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂが同一の固有共振周波数で逆位相に励振されるように構成されている。それによって、支持体４が配置されている部分を振動の節とすることができる。このように、上記座屈音叉型振動子９が構成されている。
【００４８】
なお、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの固有共振周波数は完全に同一である必要はない。支持体４が配置されている部分が節となるように第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂが振動する程度に、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの固有共振周波数がほぼ同一であればよい。
【００４９】
図１に示すように、本実施形態では、カメラ本体１２は、第２の振動素子５Ｂの開口部の内側に位置している。カメラ本体１２の最前方に位置しているレンズ１７は、高さ方向において、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの間に位置している。第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの内では、第１の振動素子５Ａのみがカメラ本体１２の前方に位置している。それによって、カメラ本体１２の視界を良好とすることができる。加えて、カメラ１０の低背化を図ることができる。
【００５０】
第１，第２の圧電振動子５Ａ２，５Ｂ２は、本実施形態のように、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの振動の節よりも、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの中央側に配置されていることが好ましい。この場合には、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの外周縁に近い部分において、支持体４に連結することができる。それによって、第１の振動素子５Ａの全体の面積における、カメラ１０の視野内の水滴等を除去するために振動する部分の面積を大きくすることができる。よって、水滴等を効率的に除去することができる。
【００５１】
より好ましくは、第１の振動素子５Ａの振動の節が、第１の振動素子５Ａの外周縁に位置しており、該外周縁に支持体４が連結されていることが望ましい。それによって、平面視において、第１の振動素子５Ａにおける、支持体４が連結されている部分の外側に振動が伝搬することはない。従って、第１の振動素子５Ａをより一層効率的に振動させることができ、水滴等をより一層効率的に除去することができる。
【００５２】
さらに好ましくは、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの振動の節が、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの外周縁に位置しており、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂの外周縁に支持体４が連結されていることが望ましい。それによって、上記効果に加えて、カメラ１０の小型化を進めることができる。
【００５３】
本実施形態のように、ケース部材２と第２の振動素子５Ｂとは、ギャップを介して設けられていることが好ましい。それによって、第２の振動素子５Ｂの振動が阻害され難い。
【００５４】
図５は、第２の実施形態に係る振動装置の正面断面図である。
【００５５】
振動装置２１は、第２の振動体２５Ｂ１が円板状である点において、第１の実施形態における振動装置１と異なる。上記以外の点においては、振動装置２１は、第１の実施形態の振動装置１と同様の構成を有する。
【００５６】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、カメラ本体の信頼性を高めることができ、かつ第１の振動素子５Ａに付着した水滴等を十分に除去することができる。
【００５７】
第１，第２の振動体５Ａ１，２５Ｂ１は円板状であり、複雑な形状を有しない。よって、第１，第２の振動素子５Ａ，２５Ｂの固有共振周波数を容易に同一とすることができる。
【００５８】
振動装置２１においては、第１，第２の振動素子５Ａ，２５Ｂは同一の形状である。従って、生産性を高めることができる。
【００５９】
図６は、第３の実施形態に係る振動装置の正面断面図である。
【００６０】
振動装置３１は、第１の振動体３５Ａ１がドーム状の形状である点及び支持体３４が上下に延びる延長部を有しない点で、第１の実施形態における振動装置１と異なる。また、第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２の配置も第１の実施形態とは異なる。上記以外の点においては、振動装置３１は、第１の実施形態の振動装置１と同様の構成を有する。
【００６１】
第１，第２の振動素子３５Ａ，５Ｂの固有共振周波数が同一になるように，第１，第２の振動体３５Ａ１，５Ｂ１が形成されている。第１の圧電振動子３５Ａ２は、第１の振動素子３５Ａの支持体３４側に設けられている。第２の圧電振動子３５Ｂ２も、第２の振動素子５Ｂの支持体３４側に設けられている。第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２は、その一部が支持体３４に接合されている。具体的には、第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２の外周縁は支持体３４に支持されているが、内周縁は支持体３４に支持されていない。本実施形態では、第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２の分極軸方向は互いに逆方向である。
【００６２】
支持体３４は適宜の金属からなる。支持体３４は、第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２を外部に電気的に接続している外部電極として機能している。よって、振動装置３１においては、第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２に同位相の交流電圧が印加される。第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２の分極軸方向は互いに逆方向であるため、第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２は、互いに逆位相で振動する。
【００６３】
本実施形態においても、支持体３４が配置されている部分が振動の節となるように、第１，第２の振動素子３５Ａ，５Ｂが振動する。よって、振動装置３１における密閉性を高めることができ、カメラ本体の信頼性を高めることができる。さらに、第１の振動素子３５Ａに付着した水滴等を十分に除去することができる。
【００６４】
なお、支持体３４が絶縁体からなっており、支持体３４の第１の主面及び第２の主面に電極が設けられていてもよい。支持体３４の第１の主面における電極が第１の圧電振動子３５Ａ２の電極に接続されており、かつ支持体３４の第２の主面における電極が第２の圧電振動子３５Ｂ２の電極に接続されていてもよい。この場合には、第１，第２の圧電振動子３５Ａ２，３５Ｂ２の分極軸方向は同じ方向であってもよく、あるいは互いに逆方向であってもよい。
【００６５】
第１〜第３の実施形態では、第１の振動素子の振動領域が１個である例を示した。以下において、第１の振動素子が複数の振動領域を有する例を説明する。
【００６６】
ここで、第１の振動素子における振動モードを、下記の図７（ａ）〜図７（ｄ）を参照して説明する。
【００６７】
図７（ａ）〜図７（ｄ）は、第１の振動素子及び第２の振動素子における振動モードを説明するための模式図である。図７（ａ）においては、上方が第１の振動素子を平面視した場合の振動を示し、下方が第２の振動素子を平面視した場合の振動を示している。図７（ｂ）〜図７（ｄ）においても同様である。
【００６８】
図７（ａ）〜図７（ｄ）において、斜線のハッチングを付した領域と、白抜きの領域とは、逆相で変位している。従って、第１の振動素子と第２の振動素子とは、逆相で変位している。図７（ａ）〜（ｄ）では、最外周と、白抜きの領域と斜線のハッチングを付した領域の境界が、振動の節となる。例えば、図７（ｂ）に示す振動では、白抜きの円の外周と、斜線のハッチングを付した円の外周が、振動の節となる。
【００６９】
図７（ａ）〜図７（ｄ）に模式的に示すように、円形状部材の機械共振モードは、（ｍ，ｎ）モードとして表すことができる。ここで、ｍは、径方向に存在する節のラインの数であり、ｎは、周回方向に存在する節のラインの数である。ｍ，ｎは整数である。従って、図７（ａ）に示す振動モードは（０，０）モードであり、図７（ｂ）は（１，０）モードであり、図７（ｃ）は（０，１）モードであり、図７（ｄ）は（１，１）モードである。さらに、ｍが２以上、ｎが２以上の高次の振動モードも使用し得る。
【００７０】
下記に示す第４の実施形態では、第１の振動素子及び第２の振動素子が上記のような振動モードで振動することが可能なように構成されている。
【００７１】
図８は、第４の実施形態における第１の振動素子の平面図である。
【００７２】
第４の実施形態に係る振動装置では、第１の圧電振動子４５Ａ２における圧電体層８の上面に、電極４７ａが複数設けられている点で、第１の実施形態と異なる。なお、第１の圧電振動子４５Ａ２の圧電体層８の下面並びに第２の圧電振動子における圧電体層の上面及び下面に電極がそれぞれ複数設けられている点でも、第１の実施形態と異なる。上記以外の点においては、第４の実施形態の振動装置は、第１の実施形態の振動装置１と同様の構成を有する。
【００７３】
より具体的には、図８に示すように、第１の振動素子４５Ａは、中心線Ｓ１を介して隣り合う２個の領域を有する。圧電体層８の上面において、中心線Ｓ１を介して一方側の領域及び他方側の領域に電極４７ａがそれぞれ設けられている。同様に、圧電体層８の下面にも、複数の電極が設けられている。ここで、本実施形態の圧電体層８の分極軸方向は、どの領域においても同じ方向である。このとき、中心線Ｓ１を介して隣り合う領域に逆位相の交流電圧を印加すると、該隣り合う領域は互いに逆位相で振動する。
【００７４】
本実施形態では、第１の振動素子４５Ａにおいては、（０，１）モードや（１，１）モード等が励振される。このように、第１の振動素子４５Ａは、複数の振動領域において隣り合う振動領域が逆相で振動するように構成されている。（０，１）モードや（１，１）モードを使用した場合には、水滴等を振動の節から振動の腹に向かって移動させた後、霧化させることにより除去する。図７（ｃ），図７（ｄ）より第１の振動素子４５Ａの中央部（図８の中心線Ｓ１）が振動の節となるので、水滴等は第１の振動素子４５Ａの外周部に向かって移動する。このため、カメラ本体の中央部の視野をよりクリアにすることができる。
【００７５】
本実施形態における第２の振動素子も、第１の振動素子４５Ａと同一の固有共振周波数となるように構成されている。それによって、上記支持体が配置されている部分を、第１の振動素子４５Ａ及び第２の振動素子の振動の節とすることができる。
【００７６】
第１の振動素子４５Ａ及び第２の振動素子の振動モードは、振動の周波数を変更することにより、適宜変更することができる。それによって、第１の振動素子４５Ａにおいて水滴等を霧化する部分を適宜変更することができる。
【００７７】
本実施形態においても、振動装置における密閉性を高めることができ、カメラ本体の信頼性を高めることができる。さらに、第１の振動素子４５Ａに付着した水滴等を十分に除去することができる。
【００７８】
なお、上記のように、（ｍ，ｎ）モードの振動を第１の振動素子４５Ａにおいて励振させるには、円環状の第１の圧電振動子４５Ａ２において、隣り合う領域の分極方向を互いに逆方向としてもよい。例えば、図９に示す第４の実施形態の変形例における第１の圧電振動子の圧電体層６８のように分極してもよい。より具体的には、圧電体層６８は、圧電体層６８の中心を通る径方向に延びる中心線Ｓ１を介して隣り合う、２個の領域を有する。中心線Ｓ１を介した一方側の領域と他方側の領域とを、＋及び−の記号で示すように、厚み方向において互いに逆方向に分極してもよい。この場合には、圧電体層６８の両面の全面に電極を設けてもよい。両面の電極から交流電圧を印加することにより、（０，１）モードや（１，１）モード等を励振させることができる。
【００７９】
また、上記変形例のように分極軸方向が互いに逆方向であり、かつ隣り合う領域の個数を多くすることにより、振動モードにおけるｎを高次にすることもできる。この場合には、隣り合う領域に同位相の交流電圧を印加すればよい。
【００８０】
あるいは、圧電体層の周回方向において、設ける電極の個数を多くすることにより、振動モードにおけるｎを高次にすることもできる。この場合には、隣り合う電極に互いに逆位相の交流電圧を印加すればよい。
【００８１】
他方、ｍを高次にする場合には、例えば、振動の周波数を高くすればよい。
【００８２】
また、カメラに付着するものが、エタノール等の水以外の溶液、塩や凍結防止剤（塩化カルシウム）等が溶解した水溶液、泥水等の水に溶解しない不純物を含む液滴、またはコーヒー等のコロイド溶液等（以下、液滴）であっても同様に除去することができる。具体的には、第１の振動素子を適切に振動させることにより、内容物を溶解させたまま液滴を霧化させ、第１の振動素子の外表面に付着していた液滴を除去することができる。このときの作用は、蒸発とは異なるものであり、液滴中の溶解物／不純物を析出させることなく、液滴ごと除去することが可能である。
【００８３】
以下に示す第１の実施例及び第２の実施例により、液滴の除去の効果をより詳細に示す。なお、第１の実施例及び第２の実施例における振動装置は、図１に示す第１の実施形態の振動装置１である。第１の実施例で用いた第１の圧電振動子５Ａ２、第２の圧電振動子５Ｂ２、第１の振動体５Ａ１、第２の振動体５Ｂ１及び支持体４の寸法は以下の通りである。
【００８４】
第１の圧電振動子５Ａ２及び第２の圧電振動子５Ｂ２の寸法：内径１２．０ｍｍ、外径１８．０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ。第１の振動体５Ａ１の寸法：外径１８．０ｍｍ、厚み０．７ｍｍ。第２の振動体５Ｂ１の寸法：外径１８．０ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、開口径１４．０ｍｍ。第２の振動体５Ｂ１の延長部５Ｂ１ｂの寸法：外径１６．０ｍｍ、内径１４．０ｍｍ、厚み２．２９ｍｍ。支持体４の寸法：内径１６．０ｍｍ、外径２２．０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ。
【００８５】
第１の実施例では、約０．４％の食塩水（ＮａＣｌ１４ｇを水１Ｌに溶解した水溶液）を少量ずつ第１の振動素子５Ａに滴下し、連続的に霧化動作させた。具体的には、１時間に食塩水１５ｍｌを滴下させた。この場合においても、食塩水に含まれるＮａＣｌが析出することなく、水溶液を除去することができた。
【００８６】
さらに、コーヒー等のコロイド溶液やエタノール等の水以外の溶液でも同様に内容物を第１の振動素子５Ａに析出させることなく、第１の振動素子４５Ａの外表面に付着していた溶液を除去することができた。
【００８７】
さらには泥等の水に溶解しない不純物を含む液滴の場合においても、本装置を適切な方向（下向き）に設置させることにより、水に溶解しない不純物ごと水滴を霧化させ、第１の振動素子５Ａの外表面に付着していた水滴を除去することができた。なお、不純物の量が多い場合や不純物の粒径が大きい場合には、第１の振動素子５Ａに不純物が残留する場合があったが、不純物が残留する領域は第１の振動素子４５Ａの中央部とはならなかった。また、自重と第１の振動素子５Ａに発生している振動により残留物は落下した。このように、一時不純物が残留したとしても、カメラ本体１２の視野を不明瞭にするおそれは小さい。
【００８８】
以下に第２の実施例の結果を示す。第２の実施例で用いた圧電振動子５Ａ２、５Ｂ２、第１の振動体５Ａ１、第２の振動体５Ｂ１及び支持体４の寸法は、それぞれ第１の実施例で用いたものと同じである。
【００８９】
本装置を水平方向から４５°下に傾けた方向に配置し、９０ｍｌの水に一般的な土を１０ｇ分散させた液滴を少量ずつ第１の振動素子５Ａに滴下し、連続的に霧化動作させた場合（この場合、１時間に１５ｍｌを滴下）においては、粒径の小さな不純物は水と一緒に霧化され、第１の振動素子５Ａの外表面から除去することができた。また、粒径の大きな不純物は第１の振動素子５Ａに残留する場合があったが、不純物が残留する領域は第１の振動素子５Ａの中央部とならなかった。また、自重及び振動により、残留した不純物は落下し、第１の振動素子５Ａの外表面から除去された。
【００９０】
図１０は、第５の実施形態に係るカメラにおける振動装置の断面図である。
【００９１】
本実施形態のカメラは、振動装置５１がカメラ本体のレンズモジュールである点において、第１の実施形態と異なる。なお、本実施形態のカメラは、第１の実施形態と同様に、撮像素子を含む撮像部を有する。
【００９２】
第１の振動素子５５Ａは、第１の振動体５５Ａ１と、第１の振動体５５Ａ１上に設けられている第１の圧電振動子５Ａ２とを有する。第１の振動体５５Ａ１は、レンズ５７を含む。レンズ５７は、カメラの最前方に配置されているレンズである。
【００９３】
他方、第２の振動素子５Ｂは、第１の実施形態における第２の振動素子５Ｂと同様の構成を有する。第２の振動素子５Ｂは、支持体４に連結されている。第１の振動素子５５Ａも、支持体４に連結されている。本実施形態においても、支持体４は、第１，第２の振動素子５５Ａ，５Ｂの振動の節において、第１，第２の振動素子５５Ａ，５Ｂを支持している。なお、図示していないが、本実施形態のカメラは、上記撮像部が収納されている筐体部を有する。支持体４はカメラの筐体部に連結されている。筐体部、支持体４及び第１の振動素子５５Ａにより、中空空間が形成されている。該中空空間内に、上記撮像部が配置されている。
【００９４】
本実施形態では、カメラの上記中空空間の密閉性を高めることができ、カメラの信頼性を高めることができる。さらに、レンズ５７の外表面に付着した水滴等を十分に除去することができる。
【００９５】
図１１に本発明の第１の実施形態の第１の変形例を示す。第１の振動素子７５Ａのように、第１の圧電振動子５Ａ２は、第１の振動体５Ａ１の下方に設けられていてもよい。同様に、第２の振動素子７５Ｂのように、第２の圧電振動子５Ｂ２も、第２の振動体５Ｂ１の上方に設けられていてもよい。この場合には、第１の圧電振動子５Ａ２及び第２の圧電振動子５Ｂ２は、収納空間Ａ内に設けられている。よって、第１の圧電振動子５Ａ２及び第２の圧電振動子５Ｂ２の水滴等への接触を防ぐことができる。従って、振動装置の信頼性をより高めることができる。
【００９６】
図１２に本発明の第１の実施形態の第２の変形例を示す。第２の変形例の振動装置は、第１の圧電振動子を有しない点で第１の変形例と異なる。第２の変形例においては、第１，第２の振動素子５Ａ，５Ｂがほぼ同一の固有共振周波数で逆位相に励振されることが好ましい。この場合には、第２の変形例における第１の振動素子８５Ａ及び第２の振動素子７５Ｂを十分に振動させることができる。よって、第１の実施形態と同様に、カメラ本体の信頼性を高めることができ、かつ第１の振動素子８５Ａに付着した水滴等を十分に除去することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１…振動装置
２…ケース部材
３…ベースプレート
４…支持体
４ａ，４ｂ…延長部
４ｃ…連結部
４ｄ，４ｅ…第１，第２の主面
５Ａ，５Ｂ…第１，第２の振動素子
５Ａ１，５Ｂ１…第１，第２の振動体
５Ｂ１ｂ…延長部
５Ａ２，５Ｂ２…第１，第２の圧電振動子
７ａ，７ｂ…電極
８…圧電体層
９…座屈音叉型振動子
１０…カメラ
１２…カメラ本体
１３…本体部材
１４…撮像部
１５…回路
１６…レンズモジュール
１６ａ…外壁部
１７…レンズ
２１…振動装置
２５Ｂ…第２の振動素子
２５Ｂ１…第２の振動体
３１…振動装置
３４…支持体
３５Ａ…第１の振動素子
３５Ａ１…第１の振動体
３５Ａ２，３５Ｂ２…第１，第２の圧電振動子
４５Ａ…第１の振動素子
４５Ａ２…第１の圧電振動子
４７ａ…電極
５１…振動装置
５５Ａ…第１の振動素子
５５Ａ１…第１の振動体
５７…レンズ
６８…圧電体層
７５Ａ，７５Ｂ…第１，第２の振動素子
８５Ａ…第１の振動素子
【図１】
2017110564.tif 000003
【図２】
2017110564.tif 000004
【図３】
2017110564.tif 000005
【図４】
2017110564.tif 000006
【図５】
2017110564.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017110564.tif 000009
【図８】
2017110564.tif 000010
【図９】
2017110564.tif 000011
【図１０】
2017110564.tif 000012
【図１１】
2017110564.tif 000013
【図１２】
2017110564.tif 000014
【国際調査報告】
2017110564.tif 000015
2017110564.tif 000016
2017110564.tif 000017
2017110564.tif 000018