(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端面と、前記第１の端面とは反対側の第２の端面と、前記第１，第２の端面を結ぶ側壁部とを有し、前記第１，第２の端面が開口部を有する筒状体と、
前記筒状体の前記第１の端面に設けられている圧電振動子と、
前記筒状体の前記第２の端面に直接または間接に連結されており、前記筒状体の前記第２の端面の前記開口部を覆うように設けられている透光体部と、
を備え、
前記筒状体の前記第１の端面の前記開口部の内側または外側に連ねられている連結部と、前記連結部の前記筒状体の前記第２の端面側の面に連ねられており、前記筒状体の前記第１の端面側から前記第２の端面側に向かう方向に延ばされている、筒状の折り返し部とが設けられている、振動装置。
【請求項２】
前記連結部が前記筒状体の前記第１の端面の外側に連ねられており、前記折り返し部が、前記側壁部の外側の面と対向している、請求項１に記載の振動装置。
【請求項３】
前記連結部が前記筒状体の前記第１の端面の内側に連ねられており、前記折り返し部が、前記側壁部の内側の面と対向している、請求項１に記載の振動装置。
【請求項４】
前記筒状体の前記側壁部に連結された支持部材をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項５】
前記筒状体が円筒状である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項６】
前記圧電振動子が、前記筒状体の前記第１の端面から前記連結部の前記第２の端面とは反対側の面上に至るように設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項７】
前記筒状体の前記第１の端面と、前記第２の端面とを結ぶ方向を前記筒状体の長さ方向としたときに、前記折り返し部の前記長さ方向に沿う寸法と、前記連結部の前記長さ方向に沿う寸法との合計が、前記筒状体の長さ方向寸法の１／２以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動装置を有し、かつレンズを有するカメラ本体に用いられるカメラ用水滴除去装置であって、前記透光体部が前記カメラ本体の前記レンズまたは前記カメラ本体の前記レンズの前方に配置された透光性部分を有するカバー部材である、カメラ用水滴除去装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動装置を有するカメラ用水滴除去装置と、
前記カメラ用水滴除去装置内に少なくとも一部が収容されているカメラ本体とを備える、カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子と筒状体とを有する振動装置、該振動装置を用いたカメラ用水滴除去装置、及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両搭載用カメラや、家屋の外に設けられるカメラは、雨にさらされる。そのため、レンズ前方にガラスや透明プラスチックからなるカバーが設けられている。しかしながら、このカバーに水滴が付着すると、カメラの視界がクリアでなくなってしまう。また、画像を正確に撮像することができなくなることもある。【０００３】
下記の特許文献１には、このような用途に用いられるドーム型カバーが開示されている。このドーム型カバーには円筒部が連結されており、円筒部に圧電セラミック振動子が取付けられている。圧電セラミック振動子を振動させることにより、円筒部及びドーム型カバーを振動させる。それによって、ドーム型カバーの表面に付着した水滴を除去する。【０００４】
他方、下記の特許文献２では、カメラ本体の前方に超音波トランスデューサ、接着材層及び外部レンズが配置されている構造が開示されている。超音波トランスデューサを駆動させることにより、外部レンズを振動させる。それによって、水滴を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３８７６８号公報
【特許文献２】特開２００７−８２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２において水滴を除去するには、ドーム型カバーや外部レンズを大きく振動させる必要があった。加えて、水滴だけではなく、エタノールなどの水以外の溶液、塩や凍結防止剤（塩化カルシウム）などが溶解した水溶液、泥水などの水に溶解しない不純物を含む液滴、またはコーヒーなどのコロイド溶液等を除去することが求められていた。すなわち、特許文献１や特許文献２の構造では、圧電セラミック振動子や超音波トランスデューサにおいて、大きな振動を発生させる必要があった。そのため、圧電セラミック振動子や超音波トランスデューサに大きな応力が加わるので、使用しているうちに、圧電セラミック振動子や超音波トランスデューサにクラックが生じ、機能不全を引き起こす恐れがあった。【０００７】
本発明の目的は、圧電振動子に大きな負荷をかけることなく、カバーやレンズに付着した水滴等を容易に除去することができる、振動装置を提供することにある。本発明の他の目的は、本発明の振動装置を備えているカメラ用水滴除去装置及び該カメラ用水滴除去装置を有する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】
【０００８】
本発明に係る振動装置は、第１の端面と、前記第１の端面とは反対側の第２の端面と、前記第１，第２の端面を結ぶ側壁部とを有し、前記第１，第２の端面が開口部を有する筒状体と、前記筒状体の前記第１の端面に設けられている圧電振動子と、前記筒状体の前記第２の端面に直接または間接に連結されており、前記筒状体の前記第２の端面の前記開口部を覆うように設けられている透光体部と、を備え、前記筒状体の前記第１の端面の前記開口部の内側または外側に連ねられている連結部と、前記連結部の前記筒状体の前記第２の端面側の面に連ねられており、前記筒状体の前記第１の端面側から前記第２の端面側に向かう方向に延ばされている、筒状の折り返し部とが設けられている。【０００９】
本発明に係る振動装置のある特定の局面では、前記連結部が前記筒状体の前記第１の端面の外側に連ねられており、前記折り返し部が、前記側壁部の外側の面と対向している。この場合には、筒状体の側壁部の外側の面において容易に支持することができる。【００１０】
本発明に係る振動装置の他の特定の局面では、前記連結部が前記筒状体の前記第１の端面の内側に連ねられており、前記折り返し部が、前記側壁部の内側の面と対向している。この場合には、振動装置の外形を小さくすることができる。【００１１】
本発明に係る振動装置のさらに他の特定の局面では、前記筒状体の前記側壁部に連結された支持部材がさらに備えられている。【００１２】
本発明に係る振動装置の別の特定の局面では、前記筒状体が円筒状である。【００１３】
本発明に係る振動装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電振動子が、前記筒状体の前記第１の端面から前記連結部の前記第２の端面とは反対側の面上に至るように設けられている。【００１４】
本発明に係る振動装置のさらに他の特定の局面では、前記筒状体の前記第１の端面と、前記第２の端面とを結ぶ方向を前記筒状体の長さ方向としたときに、前記折り返し部の前記長さ方向に沿う寸法と、前記連結部の前記長さ方向に沿う寸法との合計が、前記筒状体の長さ方向寸法の１／２以下である。この場合には、折り返し部の外形を小さくすることができる。【００１５】
本発明に係るカメラ用水滴除去装置は、本発明に従って構成されている振動装置を有し、かつレンズを有するカメラ本体に用いられるカメラ用水滴除去装置であって、前記透光体部が前記カメラ本体の前記レンズまたは前記カメラ本体の前記レンズの前方に配置された透光性部分を有するカバー部材である。【００１６】
本発明に係るカメラは、本発明に従って構成されている振動装置を有するカメラ用水滴除去装置と、前記カメラ用水滴除去装置内に少なくとも一部が収容されているカメラ本体とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る振動装置、カメラ用水滴除去装置及びカメラによれば、圧電振動子に大きな負荷をかけることなく、レンズやカバー部材などの透光体部分に付着した水滴などを容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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、第１の実施形態で用いられている振動装置の部分切欠き断面斜視図である。
【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圧電振動子の斜視図及び図３（ａ）中のＸ−Ｘ線に沿う部分の断面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態で用いられている圧電振動子における分極構造の第１の例及び第２の例を説明するための各模式的平面図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の第１，第２の変形例で用いられている圧電振動子の電極構造を示す各模式的平面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、（０，０）モード、（１，０）モード、（０，１）モード、（０，２）モードを説明するための各略図的平面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｅ）は、透光体部に付着した水滴を移動させ、霧化する各工程を説明するための略図的平面図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態の振動装置の筒状体の第１の端面側からみた斜視図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態の振動装置の共振特性を示す図である。
【図１１】図１１は、第１の比較例の振動装置の模式図である。
【図１２】図１２は、第２の比較例の振動装置の模式図である。
【図１３】図１３は、実施例１の振動装置を説明するための模式図である。
【図１４】図１４は、第１の比較例を第１のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図１５】図１５は、第２の比較例を第１のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図１６】図１６は、実施例１を第１のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図１７】図１７は、第１の比較例を第２のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図１８】図１８は、第２の比較例を第２のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図１９】図１９は、実施例１を第２のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図２０】図２０は、第１の比較例を第３のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図２１】図２１は、第２の比較例を第３のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【図２２】図２２は、実施例１を第３のモードで振動させた場合の変位状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、振動装置を示す部分切欠き断面斜視図である。カメラ１は、カメラ用水滴除去装置２を有する。カメラ用水滴除去装置２内には、カメラ本体３が収納されている。なお、カメラ本体３全体がカメラ用水滴除去装置２内に収納されている必要は必ずしもない。カメラ本体３の少なくとも一部が、カメラ用水滴除去装置２内に収納されておればよい。
【００２２】
カメラ本体３は、筒状の本体部材４を有する。本体部材４の下端は、ベースプレート４ａに固定されている。本体部材４の上端に撮像部５が固定されている。撮像部５内には、撮像素子を含む回路６が内蔵されている。撮像部５の本体部材４とは反対側の面に、レンズモジュール７が固定されている。レンズモジュール７は、筒状体からなる。レンズモジュール７内に、複数のレンズ９が設けられている。
【００２３】
上記カメラ本体３の構造は、レンズ９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。ここで、前方とは、後述する透光体部１７側をいう。
【００２４】
振動装置１０は、筒状体１１と、円環状の圧電振動子１２とを有する。
【００２５】
筒状体１１は、円筒状の形状を有している。
【００２６】
筒状体１１は、第１の端面１１ａと、第１の端面１１ａとは反対側の第２の端面１１ｂとを有する。この第１の端面１１ａと第２の端面１１ｂとを結ぶ方向を筒状体１１の長さ方向とする。第１の端面１１ａと、第２の端面１１ｂとを結んでいる部分が、円筒状の側壁部１１ｃである。第１の端面１１ａと、第２の端面１１ｂとが開口部を有する。側壁部１１ｃは、第１の端面１１ａにおいて、折り返し部１３と連結部１４により連結されている。連結部１４は、側壁部１１ｃと一体に設けられている。もっとも、連結部１４は、側壁部１１ｃと別体で構成され、側壁部１１ｃに接合されていてもよい。連結部１４は、上記長さ方向と直交する方向に、すなわち第１の端面１１ａから筒状体１１の径方向内側に延びるように連ねられている。この連結部１４は、円環状の形状を有している。円環状の連結部１４に、折り返し部１３が連ねられている。折り返し部１３は、連結部１４の第２の端面１１ｂ側の面から、第１の端面１１ａ側から第２の端面１１ｂ側に向かう方向に延ばされている。
【００２７】
図１に、厚肉部１１ｃ１を有する側壁部１１ｃと、連結部１４との境界を破線Ｐで示す。また、連結部１４と、折り返し部１３との境界を破線Ｑで示す。折り返し部１３は第１の端面１１ａ側から、第２の端面１１ｂ側に向かって延ばされている。折り返し部１３は、側壁部１１ｃの内側の面と対向している。
【００２８】
本実施形態では、折り返し部１３と対向するように、側壁部１１ｃに、厚肉部１１ｃ１が設けられている。折り返し部１３は、厚肉部１１ｃ１と隙間を隔てて対向している。この厚肉部１１ｃ１は必ずしも設けられずともよい。
【００２９】
本実施形態では、厚肉部１１ｃ１は、その長さ方向寸法が、折り返し部１３と等しくされている。もっとも、厚肉部１１ｃ１は、折り返し部１３と長さ方向寸法が異なっていてもよい。なお、折り返し部１３は、円筒状の形状を有している。
【００３０】
筒状体１１においては、圧電振動子１２で励振された筒状体１１の径方向に振動する呼吸振動モードが、透光体部１７において筒状体１１の長さ方向に振動する屈曲振動モードに変換される。また、厚肉部１１ｃ１が設けられていることにより、筒状体１１において、透光体部１７における振動の変位を圧電振動子１２の変位よりも拡大する作用も果たされる。よって、厚肉部１１ｃ１を設けることが望ましい。
【００３１】
上記のように、筒状体１１は、側壁部１１ｃに対して連結部１４を介して折り返し部１３を設けるように、円筒体を内側に折り返した形状を有する。
【００３２】
上記第２の端面１１ｂ上には、筒状体１１の第２の端面１１ｂ側の開口部を覆うように透光体部１７が設けられている。透光体部１７は、レンズ９の前方に配置されておればよい。好ましくは、筒状体１１の第２の端面１１ｂ側の開口部を閉成するように、第２の端面１１ｂの全周にわたり、透光体部１７が接合されていることが望ましい。なお、本実施形態では透光体部１７はカバー部材であるが、透光体部１７はレンズ９自体であってもよい。
【００３３】
支持部材１８の一端が、筒状体１１の側壁部１１ｃの外面に連結されている。支持部材１８は、後述する筒状体及び圧電振動子の振動モードにおける振動の節となる場所に設けられていることが好ましい。上記支持部材１８の他端がベースプレート４ａに固定されている。
【００３４】
上記筒状体１１は、金属などの弾性材料からなることが望ましい。このような金属としては、防錆性に優れているため、ステンレスなどが好ましい。
【００３５】
透光体部１７は、透明なガラスまたは合成樹脂からなる。もっとも、透光体部１７は、レンズ９の前方に位置している部分が、少なくとも透光性を有しておればよい。
【００３６】
支持部材１８は、金属などの無機材料あるいは合成樹脂などからなる。
【００３７】
なお、厚肉部１１ｃ１、連結部１４及び折り返し部１３は、側壁部１１ｃと同じ材料からなることが望ましいが、異なる材料からなっていてもよい。
【００３８】
圧電振動子１２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、リング状の圧電体層１２ａを有する。圧電体層１２ａの上面に、電極１２ｂが全面に形成されている。圧電体層１２ａの下面の全面に電極１２ｃが設けられている。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、圧電振動子１２の圧電体層１２ａの分極構造の第１の例及び第２の例を説明するための各模式的平面図である。
【００３９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）において、＋と−とは、圧電体層１２ａが厚み方向において、逆方向に分極されていることを示す。従って、図４（ａ）に示す分極構造では、一点鎖線Ｓ１の一方側と反対側とが厚み方向において逆方向に分極されている。従って、電極１２ｂ，１２ｃ間に交流電界を印加すると、一点鎖線Ｓ１の一方側と反対側とが逆相で駆動される。また、図４（ｂ）で示す分極構造では、一点鎖線Ｓ１及びＳ２で区切られた４つの部分において、周回方向において隣り合う部分同士が逆方向に分極されている。従って、電極１２ｂと電極１２ｃとの間に交流電界を印加した場合、上記４つの部分において、周回方向において隣り合う部分同士が逆相で駆動されることになる。
【００４０】
なお、圧電体層１２ａの分極構造は上記第１の例及び第２の例に限定されるものではない。図４（ｂ）では、リング状の圧電体層１２ａを周方向において、異なる分極方向の領域を複数設けることにより様々なモードの振動を励振させることができる。
【００４１】
また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１，第２の変形例の圧電振動子の電極構造を示す各模式的平面図である。
【００４２】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す圧電振動子１２Ａ，１２Ｂでは、リング状の圧電体層１２ａは、厚み方向において一様に分極されている。
【００４３】
第１の変形例に係る圧電振動子１２Ａでは、リング状の圧電体層１２ａの一方面において、一点鎖線Ｓ１の一方側に電極１２Ａ１が、他方側に電極１２Ａ２が設けられている。圧電体層１２ａの他方面側においても、電極１２Ａ１，１２Ａ２とそれぞれ対向するように電極が設けられている。従って、電極１２Ａ１と、他方面の電極とに印加する交流電界と、電極１２Ａ２と、電極１２Ａ２と対向している電極との間に印加する交流電界を逆相とすればよい。それによって、一点鎖線Ｓ１の一方側と他方側とを逆相で駆動することができる。
【００４４】
第２の変形例に係る圧電振動子１２Ｂでは、リング状の圧電体層１２ａの一方面に、複数の電極１２Ｄ〜１２Ｇが設けられている。一点鎖線Ｓ１，Ｓ２で区切られた部分間に、それぞれ、電極１２Ｄ〜１２Ｇが配置されている。他方、リング状の圧電体層１２ａの下面にも、同様に４つの電極が、電極１２Ｄ〜１２Ｇと対向するように設けられている。一点鎖線Ｓ１，Ｓ２で区切られた隣り合う領域に印加する交流電界の向きを逆向きとすることで、図４（ｂ）に示した分極構造を有する場合と同様の振動を励振させることができる。
【００４５】
上記のように、リング状の圧電振動子１２においては、圧電体層１２ａの分極の向きを調整することにより、あるいは、電極構造および交流電界の向きを調整することにより、様々なモードの振動を励振させることができる。上記カメラ用水滴除去装置２では、圧電振動子１２が、リング状の形状において、周方向に沿って配置されている複数の振動領域を有する。この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し得るように構成されている。
【００４６】
本実施形態のカメラ１では、カメラ用水滴除去装置２が上記振動装置１０を有するため、透光体部１７の外表面に付着した水滴を容易に除去することができる。すなわち、レンズ９の前方である、カメラ１の視野部に相当する部分において透光体部１７の外表面に付着した水滴をそのまま霧化により除去することもできるし、水滴を移動させ、霧化により除去することもできる。これを、以下においてより詳細に説明する。
【００４７】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は透光体部１７が様々な振動モードで振動する場合の変位状態を説明するための略図的平面図である。これらのモードはすでに述べた図４や図５の分極もしくは交流電圧の向きの組み合わせによって励振することができる。図６（ａ）〜図６（ｄ）は透光体部１７を水滴が付着する側から平面視した場合の振動の変位状態を示している。
【００４８】
図６（ｂ）〜図６（ｄ）において、斜線のハッチングを付した領域と、白抜きの領域は、逆相で変位している部分である。例えば、図６（ｂ）に示す振動では、最外周及び斜線のハッチングを付した円の外周（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。また、斜線のハッチングを付した領域のうち、振動の節に囲まれた中央部と、白抜きの領域のうち、振動の節の間における中央部が、振動の腹となる。
【００４９】
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、径方向において存在する節のラインの数であり、ｎは、周回方向において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６（ａ）に示す振動モードは（０，０）モードであり、図６（ｂ）は（１，０）モードであり、図６（ｃ）は（０，１）モードであり、図６（ｄ）は（０，２）モードである。さらに、ｍが２以上、ｎが３以上の高次の振動モードも使用し得る。
【００５０】
図６（ａ）に示す振動モードで透光体部１７を駆動する場合には、透光体部１７の外表面に付着した水滴などをそのまま霧化により除去することができる。また、図６（ｂ）〜図６（ｄ）に示す振動の節と振動の腹とを有する振動モードで透光体部１７を駆動する場合には、透光体部１７の外表面に付着した水滴などを移動させ、かつ霧化することにより除去することができる。透光体部１７を駆動すると、振動の腹に存在する水滴は霧化され、振動の節をまたいで存在する水滴は振動の腹に向かって移動する。したがって、図６（ｂ）に示すようなｎが０である同心円状の振動では、透光体部１７の中心部に水滴を移動させ、これを霧化することができる。しかしながら、透光体部１７の中心部に水滴を移動させると、霧化する前に視野が明瞭でなくなってしまう。そこで、図６（ｃ），図６（ｄ）に示すような透光体部１７の中心部が振動の節となる振動モードを選択して透光体部１７を駆動することもできる。このような振動では、透光体部１７の中心部から周縁部に向かって水滴を移動させ、これを霧化することができるので、図６（ｂ）に示す振動モードよりも透光体部１７の中心部の視野を明瞭にすることができる。なお、ベストモードは図６（ｄ）に示す（０，２）モードである。上述の振動モード以外であっても、液滴の位置や量によって適切に振動モードを設定することで、よりきめ細かな視野確保が可能になる。
【００５１】
次に、カメラ用水滴除去装置２において、一例として水滴Ｂを透光体部１７の周縁部に移動させ、霧化するための駆動方法を説明する。
【００５２】
まず、図７（ａ）に示すように、水滴Ｂが透光体部１７に付着するとする。この場合、透光体部１７の破線Ａで囲まれた領域、すなわち視野部に相当する領域内に水滴Ｂが位置している。
【００５３】
この状態で、中心部が節となる（０，２）モードなどで透光体部１７を振動させると、図７（ｂ）に示すように、水滴Ｂの透光体部１７の表面に対する接触角が低下し、水滴Ｂが振動の腹のある方向に濡れ拡がる。そして、図７（ｃ），図７（ｄ）に示すように振動の腹のある周縁部に徐々に移動し、振動の腹に到達すると、図７（ｅ）に示すように霧化され消滅する。
【００５４】
また、カメラに付着するものが、エタノールなどの水以外の溶液、塩や凍結防止剤（塩化カルシウム）などが溶解した水溶液、泥水などの水に溶解しない不純物を含む液滴、またはコーヒーなどのコロイド溶液等（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、内容物を溶解させたまま液滴を霧化させ、透光体部１７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、液滴ごと消滅させることが可能である。
【００５５】
加えて、本実施形態のカメラ１では、振動装置１０において、上記筒状体１１に連結された折り返し部１３が設けられているため、圧電振動子１２に加わる負荷をより一層小さくすることができる。すなわち、圧電振動子１２を駆動して、筒状体１１をより効率よく変位させることができる。従って、上記水滴の移動及び霧化による除去に際しての圧電振動子１２の負荷を小さくすることができる。この点については、後程第１及び第２の比較例と実施例１とを対比することにより明らかにする。
【００５６】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置の斜視図であり、図９は、第２の実施形態の振動装置の筒状体の第１の端面側からみた斜視図である。
【００５７】
第２の実施形態の振動装置３１では、円筒状の筒状体１１が、第１の端面１１ａ及び第２の端面１１ｂを有する。そして、第１の端面１１ａ側において、折り返し部３２が、筒状体１１の径方向外側に折り返すようにして設けられている。従って、折り返し部３２の内面が、側壁部１１ｃの外側の面と隙間を隔てて対向している。このように、筒状の折り返し部３２は、側壁部１１ｃを外側に折り返したような形状であってもよい。もっとも、支持部材の連結が、第１の実施形態の振動装置１０のほうが容易である。従って、支持部材による支持を考えると、第１の実施形態の振動装置１０が好ましい。
【００５８】
図１０は、第２の実施形態の振動装置１０を振動させた場合の共振特性を示す図である。図１０に示すように、様々な周波数位置において、様々なモードの振動による応答が現れていることがわかる。
【００５９】
図１１〜図１３に、第１の比較例、第２の比較例、及び第１の実施形態に係る実施例１の振動装置を示す。具体的には、振動装置のうち、筒状体の側壁部と圧電振動子の右側の半分の部分のみを示す断面図である。以下において、第１の実施形態に係る実施例１と、第１及び第２の比較例の各振動装置における、第１のモード、第２のモード及び第３のモードにおける変位状態を説明する。
【００６０】
なお、第１のモード、第２のモード及び第３のモードは、筒状体及び圧電振動子の振動モードであって、前述した透光体部の振動モードに対応しているものではない。
【００６１】
すなわち、第１のモード、第２のモード及び第３のモードは、実施例１と、第１及び第２の比較例における変位状態を比較するための３種類の振動モードを示す。
【００６２】
第１の実施形態に係る実施例１としては、図１３に示す模式図の振動装置を構成した。図１３では、振動装置１０の筒状体１１の長さ方向に沿う断面の一部が示されている。すなわち、筒状体１１の側壁部１１ｃの内側の面と対向するように隙間を隔てて、内側に折り返し部１３が設けられている。圧電振動子１２が、連結部１４の下面に設けられている。側壁部１１ｃは、厚肉部１１ｃ１を有する。なお、筒状体１１はステンレスからなる。
【００６３】
いま、筒状体１１における第１の端面１１ａと第２の端面１１ｂとを結ぶ長さ方向寸法をＬ１とする。折り返し部１３の上記長さ方向寸法と、連結部１４の上記長さ方向寸法との合計をＬ２とする。筒状体１１と折り返し部１３との隙間の幅をＷとする。筒状体１１における側壁部１１ｃの外壁から連結部１４における径方向端部までの距離である径方向寸法をＷ２とする。Ｌ１＋Ｌ２＋Ｗ＝長さＬと定義する。
【００６４】
筒状体１１の内径は１６ｍｍ、外径は２４ｍｍ、先端側の厚肉部を有しない部分における内径は２２ｍｍとした。また、先端側の厚肉部を有しない部分の長さ方向寸法を５ｍｍとし、前述したＬは１７．５ｍｍとした。またＷは１ｍｍ、Ｗ２は４ｍｍとした。
【００６５】
なお、Ｌ２の寸法は、Ｌ１の寸法の１／２以下であることが好ましい。Ｌ２の寸法をＬ１の寸法の１／２よりも大きくすると、振動装置１０の駆動の際に意図しない振動の節が多重発生し、振動にロスが発生するおそれがあるためである。
【００６６】
第１の比較例の振動装置１００では、図１１に示すように、筒状体１０１と、筒状の支持部１０２との間に、圧電振動子１０３，１０４を配置した。すなわち、圧電振動子１０３，１０４を有するランジュバン型の圧電振動部１０５を用いた。なお、図１１においても、筒状体１０１は円筒状であり、図１１では、その長さ方向に沿う断面の一部が図示されている。従って、圧電振動子１０３，１０４もまた、ドーナツ状の形状を有している。また、筒状体１０１の端面１０１ａと、支持部１０２の端面１０２ａとの間をＬとした。この距離Ｌを、実施例１における距離Ｌと等しくした。
【００６７】
図１２は、第２の比較例の振動装置１１１を説明するための模式図である。第２の比較例の振動装置１１１では、筒状体１１２の下方端面１１２ａに実施例１の圧電振動子１２と同様のリング状の圧電振動子１１３を設けた。ここでも、筒状体１１２の長さ方向寸法Ｌは、実施例１における寸法Ｌと等しくした。
【００６８】
また、第１及び第２の比較例における筒状体１０１，１１２の幅（径方向寸法）については、実施例１における幅Ｗ２と等しくした。さらに、透光体部が設けられている先端側部分の肉厚についても、実施例１と同様とした。
【００６９】
シミュレーションにて上記第１の比較例、第２の比較例及び実施例１の各振動装置１０，１００，１１１を、第１のモードで変位させた場合の変位状態を図１４〜図１６に示す。また、第２のモードで振動させた場合の第１の比較例、第２の比較例及び実施例１の変位状態を図１７〜図１９に示す。さらに、第３のモードで振動させた場合の第１の比較例、第２の比較例及び実施例１における変位状態を図２０〜図２２に示す。
【００７０】
図１４〜図２２における変位状態を示す模式図の右側のスケールは、模式図中の色の濃度に応じて変位量を示すスケールである。図１４〜図２２において、変位量の最大値及び最小値をあわせて示す。
【００７１】
下記の表１に、図１４〜図２２に示すように変位させた場合の振動装置の変位量最大値と、上記振動装置の振動の変位量最大値Ａの圧電振動子最大変位量Ｂに対する比をあわせて示す。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
表１から明らかなように、例えば、第１のモードで振動させた場合、第１の比較例では、筒状体の変位量最大値が５０１．９７６ｎｍであり、圧電振動子の最大変位量は１５６ｎｍであり、変位量最大値の圧電振動子の最大変位量に対する比は３．２であった。これに対して、実施例１によれば、第１のモードで振動させた場合、筒状体の変位量最大値は８７８．２９５ｎｍと非常に大きく、圧電振動子の最大変位量は２７８ｎｍと比較的小さかった。従って両者の比は３．１５であった。
【００７４】
第２の比較例では、変位の最大値は７５８．８１８ｎｍと、実施例１より若干劣るものの、大きかったが、圧電振動子の最大変位量が４５３ｎｍと非常に大きかった。従って、圧電振動子に対する負荷が大きいことがわかる。
【００７５】
第２のモード及び第３のモードで変位させた場合においても、実施例１によれば、第１の比較例及び第２の比較例に比べ、筒状体の変位量最大値が大きいか、あるいは同等であるにもかかわらず、圧電振動子の変位量を小さくし得ることがわかる。特に、第１〜第３のモードのいずれにおいても、実施例１によれば、圧電振動子の変位量を、筒状体の部分の最大値の１／２以下に抑え得ることがわかる。従って、圧電振動子に対する負荷を小さくすることができる。
【００７６】
しかも、前述したように、距離Ｌを等しくした場合、振動装置１０によれば、折り返し部１３が設けられている分だけ、前述した長さ方向寸法を小さくすることができる。振動装置は低背化のニーズが高いため、できるだけ低背であることが好ましい。同じ振動モードかつ同じ駆動周波数で上述の各々の振動装置を駆動させる場合、折り返し部１３を有する構成であれば、折り返し部がない振動装置と同等の振動量をより低背の振動装置で実現することができる。よって、振動装置１０では、ランジュバン型の圧電振動部を採用するよりも、振動装置１０全体を低背化することができる。
【００７７】
さらに、第１の比較例では、筒状体１０１と筒状の支持部１０２との間にランジュバン型の圧電振動部１０５を挟持させる必要があった。そのため、３つの部材を必要とするのに対し、実施例１の振動装置１０では、筒状体１１と折り返し部１３とを一体に設けることができる。従って、材料及び部材の種類の低減も果たし得る。
【００７８】
さらに、第１の比較例では、ランジュバン型の圧電振動部を採用しているため、電極の取り出しが煩雑であり、ショートが発生してしまうという問題もある。それを解決するため、第２の比較例のように筒状体１１２の下方端面１１２ａに圧電振動子１１３を配置して電極の取り出しを容易にすることが考えられた。しかしながら、折り返し部を設けずに単純に圧電振動子の位置を筒状体の下方端面とした場合では、筒状体の下方端面の振動振幅が大きいため、圧電振動子そのもののクラックの発生を低減することができない。よって、振動装置１０では、圧電振動子１２に対する負荷を小さくすることができつつも、電極の取り出しを容易にすることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１…カメラ
２…カメラ用水滴除去装置
３…カメラ本体
４…本体部材
４ａ…ベースプレート
５…撮像部
６…回路
７…レンズモジュール
９…レンズ
１０…振動装置
１１…筒状体
１１ａ，１１ｂ…第１，第２の端面
１１ｃ…側壁部
１１ｃ１…厚肉部
１２，１２Ａ，１２Ｂ…圧電振動子
１２ａ…圧電体層
１２Ａ１，１２Ａ２…電極
１２ｂ，１２ｃ…電極
１２Ｄ〜１２Ｇ…電極
１３…折り返し部
１４…連結部
１７…透光体部
１８…支持部材
３１…振動装置
３２…折り返し部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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