特開 2024-139295 光学装置、および光学装置を備える撮像ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139295

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】光学装置、および光学装置を備える撮像ユニット

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20241002BHJP

   C09J 5/00 20060101ALI20241002BHJP

   G02B 7/00 20210101ALI20241002BHJP

   B06B 1/06 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 Z

C09J5/00

G02B7/00 F

G02B7/02 D

G02B7/02 E

B06B1/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050172

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 友基

(72)【発明者】

【氏名】坂口 仁志

(72)【発明者】

【氏名】山田 義人

(72)【発明者】

【氏名】横山 淳一

(72)【発明者】

【氏名】藤田 真治

【テーマコード（参考）】

2H043

2H044

4J040

5D107

【Ｆターム（参考）】

2H043AE02

2H044AD01

2H044AE01

2H044AJ04

4J040LA06

4J040LA10

4J040NA17

4J040PA28

5D107CC01

5D107FF08

(57)【要約】

【課題】本開示は、透光体を振動体に接着剤で固定する場合に、均一な厚みの接着層を得ることができる構造の光学装置、および光学装置を備える撮像ユニットを提供する。
【解決手段】光学装置１０は、最外層レンズ１（透光体）、筐体２、振動体３、圧電素子５、接合部材６を備えている。最外層レンズ１は、所定の波長の光を透過する。筐体２は、最外層レンズ１を保持する。接合部材６は、最外層レンズ１の一部に接着される。振動体３は、接合部材６と接し、接合部材６を介して最外層レンズ１を加振する。圧電素子は、振動体３に設けられ、振動体３を振動させる。振動体３は、筒状体であって、一方の端に接合部材６と接する接続部３１（第１部分）を有し、他方の端に圧電素子５を設ける振動部３２（第２部分）を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記透光体の一部に接着される接合部材と、
前記接合部材と接し、前記接合部材を介して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、一方の端に前記接合部材と接する第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、光学装置。

【請求項2】

前記接合部材は、リング形状である、請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記接合部材は、断面形状が矩形またはＬ字形状で、前記透光体の一部に接着される第１面の面積が、前記第１面と平行で前記振動体と接する第２面の面積以下である、請求項２に記載の光学装置。

【請求項4】

前記接合部材は、前記振動体と接する側に、前記振動体と接合するための機械的な接合機構を有する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項5】

前記接合機構は、嵌め合い機構、ネジ機構、スナップフィット機構、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に記載の光学装置。

【請求項6】

前記接合部材は、前記振動体と異なる材料であって、線膨張係数が前記透光体の線膨張係数と前記振動体の線膨張係数との間の値である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項7】

前記接合部材は、前記振動体の軸方向に２層以上で構成され、前記振動体と接する側の第１層と、前記透光体の一部に接着される側の第２層とで材料が異なり、前記第１層の線膨張係数に比べて、前記第２層の線膨張係数の方が前記透光体の線膨張係数に近い、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項8】

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１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項9】

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８に記載の光学装置。

【請求項10】

前記振動体の前記第１部分は、前記筒状体の半径方向に形状を延伸させた部分を有する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項11】

前記接合部材は、前記筐体の一部である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項12】

前記接合部材と前記振動体とは、前記筐体の一部を介して間接的に接続されている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。

【請求項13】

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、
前記透光体を保持している前記筐体の一部を介して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、前記筐体の一部と接する第１端部と、前記圧電素子を設ける第２端部とを有する、光学装置。

【請求項14】

請求項１～請求項３、請求項１３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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

透光体に異物が付着すると、当該撮像ユニットで得た画像に異物が映り込み、鮮明な画像が得られなくなる。そこで、特開２０１３－０８０１７７号公報（特許文献１）では、透光体の表面に付着した異物を除去するために透光体を振動させる振動体が撮像ユニットに設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－０８０１７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の撮像ユニットにおいて、透光体（レンズ）を振動体（圧電素子を設けるレンズホルダ）に接着剤で固定する場合、振動性能、強度を担保するため透光体と振動体との間の接着層の厚みが均一となるように接着剤を加圧して硬化させる必要がある。

【0006】

しかし、特許文献１に記載の撮像ユニットでは、透光体と接する側から遠く離れた反対側の振動体の端に力を加えて接着剤を加圧しなければならず、振動体の形状によって接着剤に加わる圧力を均一にすることが難しい。そのため、特許文献１に記載の撮像ユニットでは、透光体と振動体との間の接着層の厚みにバラつきが生じ、均一な厚みの接着層を得ることができず振動性能が劣化する虞があった。さらに、振動体の形状によっては、接着剤を加圧する際に振動体自体を変形させてしまう虞があった。

【0007】

そこで、本開示の目的は、透光体を振動体に接着剤で固定する場合に、均一な厚みの接着層を得ることができる構造の光学装置、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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、透光体の一部に接着される接合部材と、接合部材と接し、接合部材を介して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、を備える。振動体は、筒状体であって、一方の端に接合部材と接する第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。

【0009】

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。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、光学装置が透光体の一部に接着される接合部材を備え、当該接合部材を介して振動体を設けるので、透光体と接合部材との間に均一な厚みの接着層を得ることができ、振動性能を劣化させない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係る撮像ユニットの概略図である。

【図2】実施の形態１に係る光学装置の半断面図である。

【図3】実施の形態１に係る接合部材の概略図である。

【図4】最外層レンズに対して振動体が平行に接着された場合の光学装置の振動性能を説明するための概略図である。

【図5】最外層レンズに対して振動体が傾いて接着された場合の光学装置の振動性能を説明するための概略図である。

【図6】最外層レンズを接着する際に、振動体に加わる応力を説明するための概略図である。

【図7】接合面にかかる圧縮応力を示すグラフである。

【図8】変形例１に係る光学装置の半断面図である。

【図9】接合部材と振動体との接合の種類を説明するための概略図である。

【図10】接合部材と振動体との別の接合の種類を説明するための概略図である。

【図11】接合部材と振動体とのさらに別の接合の種類を説明するための概略図である。

【図12】変形例２に係る光学装置の半断面図である。

【図13】変形例３に係る光学装置の半断面図である。

【図14】変形例３に係る接合部材の概略図である。

【図15】実施の形態２に係る光学装置の半断面図である。

【図16】実施の形態２に係る別の光学装置の半断面図である。

【図17】変形例４に係る光学装置の半断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

（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。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に示す一点鎖線は、光学装置１０の中心軸を通る部分である。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、接合部材６を有している。撮像装置２０は、撮像素子７、ケース８を有している。

【0014】

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７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７と、を少なくとも有していればよい。

【0015】

撮像素子７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７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。回路基板は、最外層レンズ１および内層レンズ４と撮像素子７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。

【0016】

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。

【0017】

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、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、振動体３が設けられている。

【0018】

本実施の形態に係る光学装置１０では、最外層レンズ１と振動体３とを直接接続するのではなく、接合部材６を介して最外層レンズ１と振動体３とを接続している。図３は、実施の形態１に係る接合部材６の概略図である。接合部材６は、図３に示すようにリング形状である。接合部材６は、図１に示すように断面形状が矩形である。また、接合部材６は、最外層レンズ１の一部に接着される側の面Ａ１（第１面）の面積が、振動体３と接する側の面Ａ２（第２面）の面積と同じである。

【0019】

最外層レンズ１を筒状体の振動体３に直接接着剤で固定する場合、最外層レンズ１と接する側から遠く離れた反対側の振動体３の端に力を加えて接着剤を加圧しなければならず、接着剤に加わる圧力を均一にすることが難しい。最外層レンズ１と振動体３との間の接着層の厚みにバラつきが生じ、均一な厚みの接着層を得ることができない場合、光学装置１０の振動性能が劣化する虞があった。

【0020】

具体的に、最外層レンズ１に対して振動体３が平行に接着された場合と、最外層レンズ１に対して振動体３が傾いて接着された場合との光学装置の振動シミュレーションを行って振動性能を比較する。図４は、最外層レンズ１に対して振動体３が平行に接着された場合の光学装置の振動性能を説明するための概略図である。図４（ａ）は、最外層レンズ１に対して振動体３が平行に接着されていることを示す概略図である。なお、接着層Ｓの厚みを０．００５ｍｍとする。図４（ｂ）は、最外層レンズ１に対して振動体３が平行に接着した場合の光学装置の振動シミュレーション結果を示す。

【0021】

図５は、最外層レンズ１に対して振動体３が傾いて接着された場合の光学装置の振動性能を説明するための概略図である。図５（ａ）は、最外層レンズ１に対して振動体３の内層レンズ４側がマイナス（－）Ｚ軸方向に０．１ｍｍ傾いて接着されていることを示す概略図である。なお、接着層Ｓの厚みを０．００５ｍｍとする。図５（ｂ）は、最外層レンズ１に対して振動体３の内層レンズ４側がマイナス（－）Ｚ軸方向に０．１ｍｍ傾いて接着した場合の光学装置の振動シミュレーション結果を示す。

【0022】

図４（ｂ）および図５（ｂ）の振動シミュレーションは、有限要素法を用いることができるＣＡＥ（Computer Aided Engineering）ソフトウェアで行った。当該振動シミュレーションは、共振周波数（２２．４ｋＨｚ付近）の振動モードで振動体３を振動させた場合の光学装置１０の変位分布を算出した結果である。図４（ｂ）の振動シミュレーション結果と図５（ｂ）の振動シミュレーション結果とを比較すると、最外層レンズ１に対して振動体３が傾くことで、最外層レンズ１の変位量が約８．８μｍから約６．０μｍに低下することが分かる。このことから、最外層レンズ１と接合する部分の接着層Ｓの厚みのバラつきが光学装置の振動性能に大きな影響を与えることが分かる。

【0023】

最外層レンズ１と接合する部分の接着層の厚みを均一にするためには、接着剤を加圧する際の荷重を均一にする必要がある。しかし、振動体３は、図１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、支持部３３の断面形状がＳ字形状である。そのため、最外層レンズ１と接する側から遠く離れた反対側の振動体３の端に力を加えて接着剤を加圧しなければならず、接着剤に加わる圧力を均一にすることが難しい。

【0024】

具体的に、最外層レンズ１に対して振動体３を直接接続する場合と、最外層レンズ１に対して接合部材６を介して振動体３を接続する場合との光学装置の応力シミュレーションを行って光学装置の応力分布を比較する。図６は、最外層レンズ１を接着する際に、振動体３に加わる応力を説明するための概略図である。また、図７は、接合面（最外層レンズ１と振動体３との接合面、または最外層レンズ１と接合部材６との接合面）にかかる圧縮応力を示すグラフである。図７に示す横軸は、接合面内の位置を示し、縦軸は接合面に係る圧縮応力を示している。

【0025】

図６（ａ）は、最外層レンズ１に対して振動体３を直接接続する場合の光学装置１０の応力シミュレーション結果を示す。図６（ｂ）は、最外層レンズ１に対して接合部材６を介して振動体３を接続する場合の光学装置１０の応力シミュレーション結果を示す。なお、図６および図７の応力シミュレーションは、有限要素法を用いることができるＣＡＥソフトウェアで行った。なお、接合部材６は、厚み０．８ｍｍ、幅２．０ｍｍとし、接着層の厚みを０．００５ｍｍとする。

【0026】

図６（ａ）では、圧電素子５を設ける振動体３の面に２０Ｎの荷重を与えた場合の振動体３に生じる応力分布が図示されている。図６（ａ）に示すように、振動体３は、断面形状がＳ字形状であるため、振動体３に加えた荷重が最外層レンズ１と振動体３との接合面に均一に加わっていない。一方、図６（ｂ）では、最外層レンズ１と接する側と反対側の接合部材６の面に２０Ｎの荷重を与えた場合の接合部材６に生じる応力分布が図示されている。図６（ｂ）に示すように、接合部材６は、断面形状が矩形であるため、接合部材６に加えた荷重が最外層レンズ１と接合部材６との接合面に均一に加わっている。

【0027】

より詳しく、図７では、最外層レンズ１と振動体３または接合部材６とが接合している面において、内層レンズ４側の端を０．００ｍｍとして接合面内での圧縮応力の変化を示している。グラフＩは、図６（ａ）の場合の接合面内での圧縮応力の変化を示し、０．００ｍｍ～１．００ｍｍの範囲で圧縮応力が大きく変化している。一方、グラフＩＩは、図６（ｂ）の場合の接合面内での圧縮応力の変化を示し、接合面内での圧縮応力がほぼ一定である。

【0028】

このことから、最外層レンズ１に対して振動体３を直接接続する場合に比べて、最外層レンズ１に対して接合部材６を介して振動体３を接続する場合の方が最外層レンズ１の接着層の厚みを均一にでき、光学装置１０の振動性能が劣化させることがない。

【0029】

図２に戻って、振動体３は、筒状体で、接続部３１と、振動部３２と、支持部３３とを含む。図２に示す接続部３１は、筒状体の軸方向（Ｚ方向）に形状を延伸させた円筒形状である。しかし、接続部３１は、接合部材６と接合する部分の面積を広く確保するために筒状体の半径方向（Ｘ，Ｙ方向）に形状を延伸させてもよい。図８は、変形例１に係る光学装置１０ａの半断面図である。光学装置１０ａにおいて、図２に示す光学装置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。

【0030】

図８に示す振動体３ａでは、接合部材６と接合する部分の面積を広く確保するために筒状体の半径方向に形状を延伸させた部分を接続部３１ａに設けている。接続部３１ａを設けることで安定して接合部材６と接続することができる。なお、接続部３１ａでは、光学装置１０ａの中心軸方向に形状を延伸させた部分を設けているが、光学装置１０ａの外側方向に形状を延伸させた部分を設けても、光学装置１０ａの中心軸方向および外側方向に形状を延伸させた部分を設けてもよい。

【0031】

図２に戻って、振動体３の振動部３２は、圧電素子５の振動とともに振動する部分であり、接続部３１および支持部３３の板厚に比べて板厚が厚い。これにより、圧電素子５の振動を最外層レンズ１により効率的に伝えやすくなる。支持部３３は、接続部３１を支持するとともに、振動部３２の振動を接続部３１に伝える部分である。なお、接続部３１、振動部３２および支持部３３は一体で形成しても、個別に形成してもよい。また、支持部３３（第３部分）の最大外形寸法は接続部３１（第１部分）の最大外形寸法よりも大きく、振動部３２（第２部分）の最大外形寸法は支持部３３（第３部分）の最大外形寸法よりも大きい。これにより、振動部３２の振動（つまり圧電素子５の振動）を、最外層レンズ１（透光体）に効率よく伝えることができる。

【0032】

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の面に設けられる。圧電素子５は、中空円状であり、例えば、厚み方向において分極することで振動する。圧電素子５は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスからなる。もっとも、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３などの他の圧電セラミックスが用いられてもよい。さらにＬｉＴａＯ_３などの圧電単結晶が用いられてもよい。

【0033】

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、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。

【0034】

図２に示す振動体３は、接合部材６と接着剤で接続されていると説明したが、接合部材６と機械的な接合機構で接続しても、接合部材６と接着剤および機械的な接合機構で接続してもよい。以下に、接合部材６が、振動体３と接する側に、振動体３と接合するための機械的な接合機構を有する例について説明する。なお、機械的な接合機構は、接合部材６側ではなく、振動体３側に設けても、接合部材６側および振動体３側に設けてもよい。

【0035】

図９は、接合部材６と振動体３との接合の種類を説明するための概略図である。図９（ａ）に示す光学装置１０ｂでは、接合部材６ｂが振動体３ｂと接する側の面に凸部を有し、振動体３ｂが接合部材６ｂと接する側の端に凹部を有している。光学装置１０ｂにおいて、図２に示す光学装置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。

【0036】

光学装置１０ｂでは、接合部材６ｂの凸部と、振動体３ｂの凹部とが嵌め合うことで接合部材６ｂと振動体３ｂとが接続する。この接合部材６ｂの凸部および振動体３ｂの凹部が嵌め合い機構で、光学装置１０ｂの機械的な接合機構である。なお、接合部材６ｂの凸部および振動体３ｂの凹部にネジ部を設けてネジ機構としてもよい。また、接合部材６ｂの凸部および振動体３ｂの凹部に接着剤を塗布して嵌合させてもよい。

【0037】

図９（ｂ）に示す光学装置１０ｃでは、接合部材６ｃが振動体３と接する側の面に凸部を有している。光学装置１０ｃにおいて、図２に示す光学装置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。

【0038】

光学装置１０ｃでは、接合部材６ｃの凸部に、振動体３の端部を嵌め込むことで接合部材６ｃと振動体３とが接続する。この接合部材６ｃの凸部が嵌め合い機構で、光学装置１０ｃの機械的な接合機構である。なお、接合部材６ｃの凸部および振動体３の端部にネジ部を設けてネジ機構としてもよい。また、接合部材６ｃの凸部および振動体３の端部に接着剤を塗布して嵌合させてもよい。

【0039】

図９（ｃ）に示す光学装置１０ｄでは、接合部材６ｄが振動体３ｄと接する側の面に凹部を有し、振動体３ｄが接合部材６ｄと接する側の端に凸部を有している。光学装置１０ｄにおいて、図２に示す光学装置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。

【0040】

光学装置１０ｄでは、接合部材６ｄの凹部と、振動体３ｄの凸部とが嵌め合うことで接合部材６ｄと振動体３ｄとが接続する。この接合部材６ｄの凹部および振動体３ｄの凸部が嵌め合い機構で、光学装置１０ｄの機械的な接合機構である。なお、接合部材６ｄの凹部および振動体３ｄの凸部にネジ部を設けてネジ機構としてもよい。また、接合部材６ｄの凹部および振動体３ｄの凸部に接着剤を塗布して嵌合させてもよい。

【0041】

図９（ｄ）に示す光学装置１０ｅでは、接合部材６ｅが振動体３と接する側の面に凹部を有している。光学装置１０ｅにおいて、図２に示す光学装置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。

【0042】

光学装置１０ｅでは、接合部材６ｅの凹部に、振動体３の端部を嵌め込むことで接合部材６ｅと振動体３とが接続する。この接合部材６ｅの凹部が嵌め合い機構で、光学装置１０ｅの機械的な接合機構である。なお、接合部材６ｅの凹部および振動体３の端部にネジ部を設けてネジ機構としてもよい。また、接合部材６ｅの凹部および振動体３の端部に接着剤を塗布して嵌合させてもよい。

【0043】

図１０は、接合部材と振動体との別の接合の種類を説明するための概略図である。図１０（ａ）に示す光学装置１０ｆでは、接合部材６ｆが振動体３ｆと接する側の面に爪部を有し、振動体３ｆが接合部材６ｆと接する側の端に凹部を有している。光学装置１０ｆにおいて、図２に示す光学装置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。

【0044】

光学装置１０ｆでは、接合部材６ｆの爪部と、振動体３ｆの凹部とが係合することで接合部材６ｆと振動体３ｆとが接続する。この接合部材６ｆの爪部および振動体３ｆの凹部がスナップフィット機構で、光学装置１０ｆの機械的な接合機構である。なお、接合部材６ｆの爪部および振動体３ｆの凹部に接着剤を塗布して係合させてもよい。

【0045】

図１０（ｂ）に示す光学装置１０ｇでは、接合部材６ｇが振動体３ｇと接する側の面に凹部を有し、振動体３ｇが接合部材６ｇと接する側の端に爪部を有している。光学装置１０ｇにおいて、図２に示す光学装置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。

【0046】

光学装置１０ｇでは、接合部材６ｇの凹部と、振動体３ｇの爪部とが係合することで接合部材６ｇと振動体３ｇとが接続する。この接合部材６ｇの凹部および振動体３ｇの爪部がスナップフィット機構で、光学装置１０ｇの機械的な接合機構である。なお、接合部材６ｇの凹部および振動体３ｇの爪部に接着剤を塗布して係合させてもよい。

【0047】

図１１は、接合部材と振動体とのさらに別の接合の種類を説明するための概略図である。図１１に示す光学装置１０ｈでは、接合部材６ｈが振動体３ｈと接する側の面にカシメ部６ｈ１を有している。光学装置１０ｈにおいて、図２に示す光学装置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。

【0048】

光学装置１０ｈでは、接合部材６ｈのカシメ部６ｈ１を、振動体３ｈの一部とが係合するように折り曲げることで接合部材６ｈと振動体３ｈとが接続する。この接合部材６ｈのカシメ部６ｈ１がカシメ機構で、光学装置１０ｈの機械的な接合機構である。なお、接合部材６ｈのカシメ部６ｈ１および振動体３ｈの端部に接着剤を塗布して接続させてもよい。また、振動体３ｈが接合部材６ｈと接する側の端にカシメ部を有してもよい。

【0049】

次に、接合部材６は、振動体３と同じ材料であってもよいが、異なる材料でもよい。接合部材６が、振動体３と異なる材料である場合、線膨張係数が最外層レンズ１の線膨張係数と振動体３の線膨張係数との間の値であることが好ましい。これにより、最外層レンズ１と振動体３との線膨張係数の違いにより生じる熱応力を、接合部材６で緩和することができ、光学装置１０の信頼性が向上する。

【0050】

基本的に、接合部材６の材料は、金属（例えばＳＵＳ（Steel Use Stainless）、アルミ、真鍮、鉄、コバール、インバーなど）、セラミックス（例えば、アルミナ、ジルコニアなど）、樹脂（ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）などエンジニアリングプラスチック）を問わない。接合部材６が金属の場合、酸化防止の観点から、酸化被膜処理が行なわれていることが好ましい。光学装置１０の組み立て工程で、接合部材６以外の異物を検知しやすくするために、接合部材６が着色されていてもよく、たとえば、接合部材６が黒色に着色されていることが好ましい。

【0051】

次に、接合部材６が、図１示すように１層でなく２層で構成する場合について説明する。図１２は、変形例２に係る光学装置１０ｉの半断面図である。光学装置１０ｉにおいて、図２に示す光学装置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。

【0052】

光学装置１０ｉは、図１２に示すように、振動体３の軸方向に２層で構成した接合部材６ｉを備えている。接合部材６ｉは、同じ材料の２層で構成してもよいが、異なる材料の２層で構成することが好ましい。接合部材６ｉは、振動体と接する側の第１層６ｉ１と、最外層レンズ１の一部に接着される側の第２層６ｉ２とで材料が異なり、第１層６ｉ１の線膨張係数に比べて、第２層６ｉ２の線膨張係数の方が最外層レンズ１の線膨張係数に近いことが好ましい。これにより、最外層レンズ１と振動体３との線膨張係数の違いにより生じる熱応力を、接合部材６で緩和することができ、光学装置１０の信頼性が向上する。なお、接合部材６ｉは、異なる材料を用いて３層以上で構成してもよい。

【0053】

図１では、接合部材６の断面形状が矩形であると説明したが、Ｌ字形状であってもよい。図１３は、変形例３に係る光学装置１０ｊの半断面図である。図１４は、変形例３に係る接合部材６ｊの概略図である。図１４（ａ）は、接合部材６ｊの斜視図で、図１４（ｂ）は、半分に切断した接合部材６ｊの斜視図である。光学装置１０ｊにおいて、図２に示す光学装置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。

【0054】

接合部材６ｊは、図１４（ａ）に示すようにリング形状である。接合部材６ｊは、図１４（ｂ）に示すように断面形状がＬ字形状である。また、接合部材６ｊは、最外層レンズ１の一部に接着される側の面Ａ１（第１面）の面積が、振動体３と接する側の面Ａ２（第２面）の面積より狭い。これにより、接合部材６ｊは、最外層レンズ１の筒状体の半径方向（Ｘ，Ｙ方向）への移動を制限することができ、また面Ａ２側から加えた力により接合部材６ｊと最外層レンズ１との接着層の厚みを均一にすることができる。

【0055】

図３に示す接合部材６および図１４に示す接合部材６ｊは、リング形状であると説明したが、一体で形成されている必要はない。接合部材６および接合部材６ｊは、複数のパーツで構成され最外層レンズ１と振動体３との間にリング状に配置されてもよい。

【0056】

（実施の形態２）
実施の形態１に係る光学装置１０では、図２に示すように、筐体２と接合部材６とは別の部材で構成されていると説明した。実施の形態２では、筐体と接合部材とが一体で構成されている光学装置について説明する。なお、実施の形態２のように筐体と接合部材とを一体で構成する場合、図６（ａ）に示す最外層レンズ１に対して振動体３を直接接続した構成と比べて、最外層レンズと振動体との接続部分が不要になるので水の侵入経路を２箇所から１箇所に減らせることができ、防水の観点で有利な構成となる。図１５は、実施の形態２に係る光学装置１０ｍの半断面図である。光学装置１０ｍにおいて、図２に示す光学装置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。

【0057】

光学装置１０ｍは、最外層レンズ１、筐体２ｍ、振動体３、内層レンズ４、圧電素子５を有している。筐体２ｍは、最外層レンズ１へ延びる板バネ２ａ、板バネ２ａの端部に接合部２ｃを有している。板バネ２ａの端部には、筐体２ｍと別の部材で構成されたリテーナ２ｂが設けられている。接合部２ｃは最外層レンズ１と振動体３との間に配置され、最外層レンズ１とリテーナ２ｂおよび接合部２ｃとの間に接着剤を充填することで、最外層レンズ１を筐体２ｍで保持している。筐体２ｍに保持された最外層レンズ１を振動させるために接合部２ｃに振動体３が接続される。

【0058】

光学装置１０ｍは、最外層レンズ１に対して接合部２ｃを介して振動体３を接続することで、最外層レンズ１に対して振動体３を直接接続する場合に比べて最外層レンズ１と接合部２ｃとの間の接着層の厚みを均一にでき、振動性能が劣化させることがない。また、接合部２ｃ（接合部材）は、筐体２ｍの一部であるので、筐体２ｍと一体として形成でき製造コストを低減することができる。

【0059】

筐体は、接合部だけでなくリテーナも一体として形成してもよい。図１６は、実施の形態２に係る別の光学装置１０ｎの半断面図である。光学装置１０ｎにおいて、図２に示す光学装置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。

【0060】

光学装置１０ｎは、最外層レンズ１、筐体２ｎ、振動体３、内層レンズ４、圧電素子５を有している。筐体２ｎは、最外層レンズ１へ延びる板バネ２ａ、板バネ２ａの端部にリテーナ２ｂおよび接合部２ｃを有している。つまり、板バネ２ａの端部には、筐体２ｎと一体としてリテーナ２ｂおよび接合部２ｃが設けられている。接合部２ｃは最外層レンズ１と振動体３との間に配置され、最外層レンズ１とリテーナ２ｂおよび接合部２ｃとの間に接着剤を充填することで、最外層レンズ１を筐体２ｎで保持している。筐体２ｎに保持された最外層レンズ１を振動させるために接合部２ｃに振動体３が接続される。

【0061】

光学装置１０ｎは、最外層レンズ１に対して接合部２ｃを介して振動体３を接続することで、最外層レンズ１に対して振動体３を直接接続する場合に比べて最外層レンズ１と接合部２ｃとの間の接着層の厚みを均一にでき、振動性能が劣化させることがない。また、リテーナ２ｂおよび接合部２ｃ（接合部材）は、筐体２ｎの一部であるので、筐体２ｎと一体として形成でき製造コストを低減することができる。

【0062】

光学装置１０ｍ，１０ｎでは、筐体と接合部材とが一体で構成されていると説明したが、筐体の一部を介して最外層レンズ１と振動体３とが接続されていると解することもできる。つまり、光学装置１０ｍ，１０ｎでは、所定の波長の光を透過する最外層レンズ１と、最外層レンズ１を保持する筐体２ｍ，２ｎと、最外層レンズ１を保持している筐体２ｍ，２ｎの一部を介して最外層レンズ１を加振する振動体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。そして、振動体３は、筒状体であって、筐体２ｍ，２ｎの一部と接する第１端部（接続部３１）と、圧電素子５を設ける第２端部（振動部３２）とを有する構成と考えることができる。

【0063】

（変形例）
前述の実施の形態に係る光学装置１０では、図２に示すように、接合部材６と振動体３とが直接接していると説明した。しかし、接合部材６と振動体３とは直接接することなく、筐体２を介して間接的に接していてもよい。図１７は、変形例４に係る光学装置１０ｐの半断面図である。光学装置１０ｐにおいて、図２に示す光学装置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。

【0064】

光学装置１０ｐ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。光学装置１０ｐでは、接合部材６と振動体３とを直接接続するのではなく、筐体２のリテーナ２ｂを介して接合部材６と振動体３とを接続している。つまり、接合部材６と振動体３とが隙間を開けてリテーナ２ｂにそれぞれ接続しており、接合部材６と振動体３との間に空間が存在している。

【0065】

まず、光学装置１０ｐの組み立てでは、筐体２のリテーナ２ｂに保持された最外層レンズ１に接合部材６を接着剤で接着する。なお、接合部材６とリテーナ２ｂとが接している面にも接着剤を塗布してもよい。このように接合部材６を筐体２に挿入して最外層レンズ１を保持する構成にすることで、最外層レンズ１と接合部材６との接着面の荷重分布を均一にでき、最外層レンズ１と接合部材６との間の接着層の厚みをより均一な厚みにすることができる。

【0066】

次に、光学装置１０ｐの組み立てでは、振動体３とリテーナ２ｂとを接続する。振動体３は、弾性変形しやすいＺ方向に対して平行な面でリテーナ２ｂと接続するので、リテーナ２ｂと接続するために加圧する際、振動体３自体を変形させる必要がない。なお、振動体３と筐体２との接続は、振動体３とリテーナ２ｂとを接続させるのではなく、振動体３と板バネ２ａとを接続させてもよい。そのため、光学装置１０ｐは、接合部材６と振動体３とを筐体２の一部（たとえば、リテーナ２ｂ，板バネ２ａ）を介して間接的に接続していればよい。

【0067】

前述の実施の形態に係る光学装置１０では、接合部材６と振動体３とが同じ材料であってもよいが、異なる材料であってもよいと説明した。ただ、接合部材６を最外層レンズ１に対して押し当てて加圧することで、接合部材６と最外層レンズ１との間の接着層の厚みが均一となるように加工するには、接合部材６が振動体３よりヤング率が小さい（軟らかい）方が好ましい。振動体３よりヤング率が小さい材料を接合部材６に用いる方が、加圧した場合や熱応力が生じた場合など、接合部材６と最外層レンズ１との接合面に加わる応力を小さくできる。

【0068】

また、前述の実施の形態に係る光学装置１０では、接合部材６の厚みが０．８ｍｍであると説明したが、当該厚みに限定されない。接合部材６の厚みは、最外層レンズ１に対する接着のしやすさ、振動体３の振動を最外層レンズ１に伝えやすさ等を考慮して決定される。

【0069】

また、前述の実施の形態に係る光学装置１０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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

（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、
前記透光体を保持する筐体と、
前記透光体の一部に接着される接合部材と、
前記接合部材と接し、前記接合部材を介して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、一方の端に前記接合部材と接する第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。

【0073】

これにより、本開示に係る光学装置は、光学装置が透光体の一部に接着される接合部材を備え、当該接合部材を介して振動体を設けるので、透光体と接合部材との間に均一な厚みの接着層を得ることができ、振動性能を劣化させない。

【0074】

（２）（１）に記載の光学装置において、前記接合部材は、リング形状である。
（３）（１）に記載の光学装置において、前記接合部材は、断面形状が矩形またはＬ字形状で、前記透光体の一部に接着される第１面の面積が、前記第１面と平行で前記振動体と接する第２面の面積以下である。

【0075】

（４）（１）～（３）のいずれか１項に記載の光学装置において、前記接合部材は、前記振動体と接する側に、前記振動体と接合するための機械的な接合機構を有する。

【0076】

（５）（４）に記載の光学装置において、前記接合機構は、嵌め合い機構、ネジ機構、スナップフィット機構、およびカシメ機構のうちのいずれかの機構を有する。

【0077】

（６）（１）～（５）のいずれか１項に記載の光学装置において、前記接合部材は、前記振動体と異なる材料であって、線膨張係数が前記透光体の線膨張係数と前記振動体の線膨張係数との間の値である。

【0078】

（７）（１）～（６）のいずれか１項に記載の光学装置において、前記接合部材は、振動体の軸方向に２層以上で構成され、前記振動体と接する側の第１層と、前記透光体の一部に接着される側の第２層とで材料が異なり、前記第１層の線膨張係数に比べて、前記第２層の線膨張係数の方が前記透光体の線膨張係数に近い。

【0079】

（８）（１）～（７）のいずれか１項に記載の光学装置において、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。

【0080】

（９）（８）に記載の光学装置において、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。

【0081】

（１０）（１）～（９）のいずれか１項に記載の光学装置において、前記振動体の前記第１部分は、前記筒状体の半径方向に形状を延伸させた部分を有する。

【0082】

（１１）（１）～（１０）のいずれか１項に記載の光学装置において、前記接合部材は、前記筐体の一部である。

【0083】

（１２）（１）～（３）のいずれか１項に記載の光学装置において、接合部材と振動体とは、筐体の一部を介して間接的に接続されている。

【0084】

（１３） 本開示に係る別の光学装置は、
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、
前記透光体を保持している前記筐体の一部を介して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、前記筐体の一部と接する第１端部と、前記圧電素子を設ける第２端部とを有する。

【0085】

これにより、本開示に係る光学装置は、光学装置が透光体の一部に接着される筐体の一部を有し、当該筐体の一部を介して振動体を設けるので、透光体と筐体の一部との間に均一な厚みの接着層を得ることができ、振動性能を劣化させない。

【0086】

（１４）本開示に係る撮像ユニットは、（１）～（１３）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。

【0087】

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。

【符号の説明】

【0088】

１ 最外層レンズ、２，２ｍ，２ｎ 筐体、２ａ 板バネ、２ｂ リテーナ、２ｃ 接合部、３，３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｇ，３ｈ 振動体、４ 内層レンズ、５ 圧電素子、６，６ｂ～６ｄ，６ｆ～６ｊ 接合部材、７ 撮像素子、８ ケース、１０，１０ａ～１０ｄ，１０ｆ～１０ｊ，１０ｍ，１０ｎ 光学装置、２０ 撮像装置、３１，３１ａ 接続部、３２ 振動部、３３ 支持部、１００ 撮像ユニット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】