特許 7099632 振動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-04

(45)【発行日】2022-07-12

(54)【発明の名称】振動装置

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/06 20060101AFI20220705BHJP

   H02K 5/24 20060101ALI20220705BHJP

   G03B 17/08 20210101ALI20220705BHJP

【ＦＩ】

B06B1/06 Z

H02K5/24 A

G03B17/08

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021526689

(86)(22)【出願日】2020-12-25

(86)【国際出願番号】 JP2020048771

(87)【国際公開番号】W WO2021220553

(87)【国際公開日】2021-11-04

【審査請求日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】P 2020078190

(32)【優先日】2020-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】110001232

【氏名又は名称】弁理士法人大阪フロント特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北森 宣匡

【審査官】宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１００７９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０４９７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１１０５６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１９８４６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実用新案登録第２５３５７２７（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】国際公開第２０１７／２２１６２２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０６Ｂ １／０６

Ｈ０２Ｋ ５／２４

Ｇ０３Ｂ １７／０８

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｇ０３Ｂ １７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部を有し、第１の開口端面及び第２の開口端面を有する筒状体と、
前記筒状体の前記開口部を覆うように、前記筒状体の前記第１の開口端面に直接的または間接的に接合されている透光体カバーと、
前記筒状体に直接的または間接的に接合されている圧電体と、
前記筒状体と前記圧電体との間、及び前記筒状体と前記透光体カバーとの間のうち少なくとも一方に設けられている緩衝層と、
を備え、
前記筒状体の前記第１の開口端面及び前記第２の開口端面を結ぶ方向を軸方向としたときに、前記緩衝層が、前記軸方向に直交する方向における内側に位置する内側端部と、前記軸方向に直交する方向における外側に位置する外側端部と、を有し、
前記内側端部の厚みが前記外側端部の厚みよりも厚い、振動装置。

【請求項2】

前記緩衝層が、円環状の形状を有する、請求項１に記載の振動装置。

【請求項3】

前記緩衝層において、前記内側端部における厚みが最も厚い、請求項１または２に記載の振動装置。

【請求項4】

前記緩衝層が、前記緩衝層の厚みが前記内側端部側に向かうにつれて厚くなっている部分を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の振動装置。

【請求項5】

前記緩衝層と前記筒状体とが一体化されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の振動装置。

【請求項6】

前記緩衝層が第１の面と、第２の面と、を有し、
前記第１の面が、前記筒状体に接合されており、
前記第２の面が、前記第１の面と対向している部分を含み、
前記第２の面の算術平均粗さが０．８μｍ以上、６．３μｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の振動装置。

【請求項7】

前記筒状体が金属からなる、請求項１～６のいずれか１項に記載の振動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機械的振動によって水滴などを除去することが可能な振動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、監視装置として用いられるカメラなどのイメージングデバイスにおいては、その視野を常に明瞭にすることが求められている。特に、車載用途などの屋外で使用されるカメラにおいては、雨滴など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には、撮像ユニットと、撮像ユニットを振動させる圧電素子とを有する水滴除去機能付カメラが開示されている。撮像ユニットは、レンズ及びレンズを透過した光を光電変換する撮像素子を有する。レンズはレンズホルダにより支持されている。レンズに付着した水滴を除去するために、圧電素子がレンズホルダを振動させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】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】

【0004】

特許文献１に記載された水滴除去機能付カメラにおいては、振動に際しレンズホルダに応力が加わる。そのため、長期にわたり使用すると、振動に際し加わり続ける応力により、レンズホルダが破損するおそれがある。

【0005】

本発明の目的は、振動時の応力による破損を抑制することができる、振動装置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、開口部を有し、第１の開口端面及び第２の開口端面を有する筒状体と、前記筒状体の前記開口部を覆うように、前記筒状体の前記第１の開口端面に直接的または間接的に接合されている透光体カバーと、前記筒状体に直接的または間接的に接合されている圧電体と、前記筒状体と前記圧電体との間、及び前記筒状体と前記透光体カバーとの間のうち少なくとも一方に設けられている緩衝層とを備え、前記筒状体の前記第１の開口端面及び前記第２の開口端面を結ぶ方向を軸方向としたときに、前記緩衝層が、前記軸方向に直交する方向における内側に位置する内側端部と、前記軸方向に直交する方向における外側に位置する外側端部とを有し、前記内側端部の厚みが前記外側端部の厚みよりも厚い。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る振動装置によれば、振動時の応力による破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の正面断面図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の分解斜視図である。

【図3】図３は、図１の拡大図である。

【図4】図４は、第２の比較例の振動装置の正面断面図である。

【図5】図５は、第１の比較例の振動装置における、振動変位及び応力分布を示す図である。

【図6】図６は、第２の比較例の振動装置における、振動変位及び応力分布を示す図である。

【図7】図７は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置における、振動変位及び応力分布を示す図である。

【図8】図８は、本発明の第１の実施形態、第１の比較例及び第２の比較例における、径方向の位置と、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。

【図9】図９は、第２の比較例における、緩衝層の厚みと、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。

【図10】図１０は、第２の比較例における、緩衝層の厚みと、透光体カバーの最大変位量との関係を示す図である。

【図11】図１１は、本発明の第１の実施形態における、緩衝層の最大の厚みと、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。

【図12】図１２は、本発明の第１の実施形態における、緩衝層の最大の厚みと、透光体カバーの最大変位量との関係を示す図である。

【図13】図１３は、本発明の第１の実施形態において、緩衝層の幅が狭い場合の例における、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【図14】図１４は、第２の比較例における、緩衝層の幅Ｌ及び厚みＴと、規格化最大変位量との関係を示す図である。

【図15】図１５は、本発明の第１の実施形態における、緩衝層の幅Ｌ及び最大の厚みＴ_Ｍと、規格化最大変位量との関係を示す図である。

【図16】図１６は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る振動装置の、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【図17】図１７は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置の、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【図18】図１８は、本発明の第２の実施形態における、緩衝層の第１の段部分の厚みと、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。

【図19】図１９は、本発明の第２の実施形態における、緩衝層の第１の段部分の厚みと、透光体カバーの最大変位量との関係を示す図である。

【図20】図２０は、本発明の第３の実施形態に係る振動装置の、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【図21】図２１は、本発明の第４の実施形態に係る振動装置の、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【図22】図２２は、本発明の第５の実施形態に係るイメージングデバイスの正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の正面断面図である。図２は、第１の実施形態に係る振動装置の分解斜視図である。

【0012】

図１及び図２に示す振動装置１は、振動により水滴や異物を移動させ、または水滴などを霧化させることにより、撮像素子の視野内などから水滴や異物を除去する振動装置である。振動装置１は、透光体カバー２と、筒状体３と、圧電素子４と、緩衝層５と、保持部材６とを有する。

【0013】

透光体カバー２、筒状体３及び保持部材６により内部空間が構成されている。この内部空間内に、撮像素子などの光学検出素子が配置される。なお、本明細書において、内部空間は密閉された空間には限られず、一部が外部に開いた空間も内部空間とする。筒状体３及び保持部材６は一体で構成されていてもよいし、溶接などの手段を用いて接合されていてもよい。

【0014】

筒状体３は開口部３ｅを有し、かつ第１の開口端面３ａ及び第２の開口端面３ｂを有する。ここで、筒状体３の第１の開口端面３ａ及び第２の開口端面３ｂを結ぶ方向を軸方向Ｚとし、軸方向Ｚと直交する方向を径方向とする。筒状体３は軸方向Ｚに延びている。筒状体３は、内側面３ｃ及び外側面３ｄを有する。内側面３ｃ及び外側面３ｄは、第１の開口端面３ａ及び第２の開口端面３ｂに接続されている。本実施形態においては、筒状体３は略円筒状の形状を有する。

【0015】

図３は、図１の拡大図である。

【0016】

第２の開口端面３ｂは傾斜部３ｇと、非傾斜部３ｈとを有する。傾斜部３ｇは、径方向に対して傾斜している部分である。なお、本明細書において、径方向に対して傾斜しているとは、軸方向Ｚに沿う断面において傾斜していることをいう。第２の開口端面３ｂは、傾斜部３ｇにおいて、径方向内側に向かうにつれて第１の開口端面３ａに近づくように傾斜している。一方で、非傾斜部３ｈは、径方向と平行な部分である。傾斜部３ｇの径方向内側の端部は、内側面３ｃに接続されている。傾斜部３ｇの径方向外側の端部は、非傾斜部３ｈに接続されている。非傾斜部３ｈの径方向外側の端部は、外側面３ｄに接続されている。筒状体３の形状は略円筒状に限定されず、例えば、略角筒状などであってもよい。

【0017】

筒状体３は適宜の金属からなる。もっとも、筒状体３の材料は金属に限定されず、適宜のセラミックなどを用いてもよい。

【0018】

図１に戻り、筒状体３の第１の開口端面３ａには、透光体カバー２が接合されている。より具体的には、筒状体３の開口部３ｅを覆うように、透光体カバー２が筒状体３に直接的に接合されている。透光体カバー２は円板状の形状を有する。なお、透光体カバー２の形状は上記に限定されず、例えば、ドーム状などであってもよい。透光体カバー２の平面視における形状は、例えば、多角形であってもよい。本明細書において、平面視とは、軸方向Ｚ上方から見る方向をいう。軸方向Ｚ上方は、図１における上方に相当する。

【0019】

透光体カバー２の材料としては、例えば、透光性のプラスチック、石英、ホウケイ酸系やソーダライム系などのガラス、または透光性のセラミックなどを用いることができる。本明細書における透光性とは、少なくとも上記撮像素子などの光学検出素子が検出する波長のエネルギー線や光が透過する透光性をいう。

【0020】

図３に示すように、筒状体３の第２の開口端面３ｂの傾斜部３ｇには、緩衝層５が接合されている。緩衝層５は円環状の形状を有する。より具体的には、緩衝層５は、第１の面５ａと、第２の面５ｂと、内側面５ｃとを有する。緩衝層５の軸方向Ｚに沿う断面形状は、直角三角形である。第１の面５ａ及び第２の面５ｂは、内側面５ｃに接続されている。さらに、第１の面５ａと第２の面５ｂとは接続されている。第１の面５ａは、径方向に対して傾斜している。第２の面５ｂは、第１の面５ａと対向する部分及び第１の面５ａと接続されている部分を含む。

【0021】

なお、緩衝層５は、内側端部５ｅと、外側端部５ｆとを有する。内側端部５ｅは径方向内側に位置する端部である。内側端部５ｅは内側面５ｃを含む。他方、外側端部５ｆは径方向外側に位置する端部である。内側端部５ｅ及び外側端部５ｆは、径方向において対向し合っている。外側端部５ｆは、第１の面５ａ及び第２の面５ｂが接続されている部分である。内側端部５ｅの厚みは、外側端部５ｆの厚みよりも厚い。

【0022】

緩衝層５の第１の面５ａは、筒状体３における傾斜部３ｇに接合されている。緩衝層５の第２の面５ｂ及び筒状体３の第２の開口端面３ｂの非傾斜部３ｈは、面一とされている。緩衝層５の内側面５ｃ及び筒状体３の内側面３ｃは面一とされている。緩衝層５の材料には、金属、セラミックまたはガラスなどを用いることができる。

【0023】

緩衝層５の第２の面５ｂに、圧電素子４が貼り付けられている。なお、圧電素子４は、筒状体３の第２の開口端面３ｂには至っていない。図２に示すように、圧電素子４は円環状の形状を有する。圧電素子４は円環状の圧電体１３を有する。圧電体１３は第１の主面１３ａ及び第２の主面１３ｂを有する。より具体的には、第１の主面１３ａ及び第２の主面１３ｂは、軸方向Ｚにおいて対向し合っている。第１の主面１３ａが筒状体３側に位置する。

【0024】

圧電素子４は、第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂを有する。第１の電極１４ａは、圧電体１３の第１の主面１３ａ上に設けられている。第２の電極１４ｂは、第２の主面１３ｂ上に設けられている。第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂは互いに対向するように設けられている。第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂの形状は、それぞれ円環状である。第１の電極１４ａは、圧電体１３の第１の主面１３ａの全面に設けられている。第２の電極１４ｂは、第２の主面１３ｂの全面に設けられている。なお、第１の電極１４ａは、圧電体１３の第１の主面１３ａの一部に設けられていてもよい。同様に、第２の電極１４ｂは、第２の主面１３ｂの一部に設けられていてもよい。例えば、第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂの幅が、圧電体１３の幅よりも狭くてもよい。あるいは、第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂの形状は、円弧状などであってもよい。

【0025】

第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂの材料としては、適宜の金属を用いることができる。第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂは、例えば、ＡｇやＡｕなどの金属薄膜からなる電極であってもよい。この場合、第１の電極１４ａ及び第２の電極１４ｂは、スパッタリング法などにより形成することができる。

【0026】

圧電体１３の材料としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＴ（チタン酸鉛）や（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３などの適宜の圧電セラミックスまたはＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３などの適宜の圧電単結晶などを用いてもよい。なお、圧電体１３の形状は上記に限定されない。

【0027】

図３に示すように、筒状体３の第２の開口端面３ｂの非傾斜部３ｈには、保持部材６が接続されている。図１に示すように、保持部材６は、バネ部１７と、底部１８とを有する。バネ部１７の一方端部が、筒状体３の第２の開口端面３ｂに接続されている。バネ部１７の他方端部に、底部１８が連ねられている。バネ部１７の軸方向Ｚに沿う断面形状は、階段状の形状である。底部１８の形状は円筒形である。なお、バネ部１７及び底部１８の形状は上記に限定されない。バネ部１７は、例えば、円筒状または角筒状などの形状を有していてもよい。底部１８は、例えば、角筒状などの形状を有していてもよい。

【0028】

保持部材６は適宜の金属からなる。なお、保持部材６の材料は金属には限定されず、例えば、セラミックなどを用いることもできる。振動装置１は、例えば、保持部材６の底部１８において外部に固定される。

【0029】

本実施形態の特徴は、筒状体３と圧電素子４との間に、緩衝層５が設けられており、緩衝層５の内側端部５ｅの厚みが外側端部５ｆの厚みよりも厚いことにある。これにより、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力を小さくすることができる。よって、振動時の応力による、振動装置１の破損を抑制することができる。従って、信頼性を高めることができる。応力を小さくできる効果の詳細を、以下において説明する。なお、本実施形態における筒状体３及び圧電素子４の接合界面とは、緩衝層５を介した接合界面である。

【0030】

第１の実施形態の振動装置と、第１の比較例及び第２の比較例とにおいて、応力分布を比較した。なお、第１の比較例は、緩衝層を有しない点、及び筒状体の第２の開口端面が傾斜部を有しない点において、第１の実施形態と異なる。第２の比較例は、図４に示すように、緩衝層１０５の厚みが径方向において一定である点、及び筒状体１０３の第２の開口端面１０３ｂが傾斜部を有しない点において、第１の実施形態と異なる。

【0031】

図５は、第１の比較例の振動装置における、振動変位及び応力分布を示す図である。図６は、第２の比較例の振動装置における、振動変位及び応力分布を示す図である。図７は、第１の実施形態に係る振動装置における、振動変位及び応力分布を示す図である。図８は、第１の実施形態、第１の比較例及び第２の比較例における、径方向の位置と、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。なお、図５～図７は、図１に示す断面の半分に相当する部分を示す。図８の横軸における０ｍは、圧電素子の径方向内側の端部の位置に相当する。図８の横軸における０．００３ｍは、圧電素子の径方向外側の端部の位置に相当する。

【0032】

図５に示すように、第１の比較例においては、筒状体１０３の第２の開口端面１０３ｂに大きな応力が加わっていることがわかる。なお、透光体カバー２の最大変位量は２６．２μｍである。図６に示すように、第２の比較例においても、第２の開口端面１０３ｂに比較的大きな応力が加わっていることがわかる。第２の比較例のように、緩衝層１０５の厚みが径方向において一定である場合、応力は十分に小さくなっていない。なお、透光体カバー２の最大変位量は２２．２μｍである。このように、第１の比較例よりも第２の比較例においては、透光体カバー２の最大変位量が大幅に小さくなっている。

【0033】

これらに対して、図７に示すように、第１の実施形態においては、筒状体３の第２の開口端面３ｂに加わる応力を効果的に小さくできていることがわかる。なお、緩衝層５に加わる応力も小さいことがわかる。さらに、透光体カバー２の最大変位量は２３．６μｍである。このように、第１の実施形態においては、透光体カバー２の最大変位量は第２の比較例よりも大きいことがわかる。

【0034】

図８に示すように、第１の実施形態、第１の比較例及び第２の比較例においては、圧電素子の径方向内側の端部の位置に近いほど、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力は大きくなっている。これに関わらず、第１の実施形態においては、いずれの位置においても、第１の比較例よりも応力が抑制されている。第１の実施形態においては、第１の比較例よりも、応力が３０％も抑制されている。

【0035】

他方、圧電素子の径方向外側の端部の位置では、第１の実施形態及び第２の比較例において、応力は同等である。当該端部よりも径方向内側では、第１の実施形態において、第２の比較例よりも応力が抑制されていることがわかる。

【0036】

図１に示すように、第１の実施形態の緩衝層５においては、内側端部５ｅの厚みが、外側端部５ｆの厚みよりも厚い。そのため、緩衝層５の厚みは、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力が大きい部分において、厚くなっている。それによって、加わる応力が大きい部分において、応力を効果的に抑制することができる。従って、第１の実施形態においては、第２の比較例よりも、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力を効果的に小さくすることができる。

【0037】

第１の実施形態においては、透光体カバー２の最大変位量が小さくなることを抑制しつつ、上記接合界面に加わる応力を小さくすることができる。この効果の詳細を、第１の実施形態及び第２の比較例を比較することにより、以下において説明する。

【0038】

ここで、緩衝層の内側端部と外側端部との距離を幅Ｌとする。緩衝層の厚みをＴとし、緩衝層の最大の厚みをＴ_Ｍとする。第１の実施形態の構成を有する振動装置１において、緩衝層５の最大の厚みＴ_Ｍを変化させて、筒状体３と圧電素子４との接合界面に加わる応力、及び透光体カバー２の最大変位量を測定した。同様に、第２の比較例において、緩衝層１０５の厚みＴを変化させて、筒状体１０３と圧電素子４との接合界面に加わる応力、及び透光体カバー２の最大変位量を測定した。

【0039】

第１の実施形態の構成を有する振動装置及び第２の比較例の振動装置の設計パラメータは表１の通りである。なお、第１の実施形態及び第２の比較例においては、Ｌ＝３ｍｍとした。

【0040】

【表1】

【0041】

図９は、第２の比較例における、緩衝層の厚みと、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。図１０は、第２の比較例における、緩衝層の厚みと、透光体カバーの最大変位量との関係を示す図である。図１１は、第１の実施形態における、緩衝層の最大の厚みと、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。図１２は、第１の実施形態における、緩衝層の最大の厚みと、透光体カバーの最大変位量との関係を示す図である。なお、第２の比較例においては、緩衝層の厚みは、径方向において一定である。そのため、図９及び図１０の横軸は、緩衝層の厚みとした。

【0042】

図９に示すように、第２の比較例においては、緩衝層１０５の厚みが約０．１７ｍｍのときに、筒状体１０３及び圧電素子４の接合界面に加わる最大応力は、５０ＭＰａとなっている。このとき、図１０に示すように、透光体カバー２の最大変位量は１９．８μｍである。これに対して、図１１及び図１２に示すように、第１の実施形態においては、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる最大応力が５０ＭＰａとなるとき、透光体カバー２の最大変位量は２０．７μｍとなっている。このように、上記接合界面に加わる応力が、第１の実施形態及び第２の比較例において同じである場合、第１の実施形態における最大変位量は第２の比較例における最大変位量よりも大きい。

【0043】

他の例としては、図９及び図１０に示すように、第２の比較例においては、筒状体１０３及び圧電素子４の接合界面に加わる最大応力が５５ＭＰａとなるとき、透光体カバー２の最大変位量は２１．８μｍである。これに対して、図１１及び図１２に示すように、第１の実施形態においては、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力が５５ＭＰａとなるとき、透光体カバー２の最大変位量は２３μｍと大きい。このように、第１の実施形態においては、透光体カバー２の最大変位量が小さくなることを抑制しつつ、上記接合界面に加わる応力を小さくすることができる。

【0044】

第１の実施形態においては、上記接合界面に加わる応力が小さくなっても、透光体カバー２の方が最大変位量は大きい。このように、上記接合界面に加わる応力に対する、透光体カバー２の最大変位量の感度を低くすることができる。

【0045】

第１の実施形態では、平面視において、緩衝層５の内側端部５ｅと圧電素子４の径方向内側の端部とは重なっている。平面視において、緩衝層５の外側端部５ｆと圧電素子４の径方向外側の端部とは重なっている。もっとも、緩衝層５の配置はこれに限定されない。例えば、図１３に示す場合には、緩衝層５の外側端部５ｆは、圧電素子４の径方向外側の端部よりも、径方向内側に位置する。あるいは、図示しないが、緩衝層５の外側端部５ｆは、圧電素子４の径方向外側の端部よりも、径方向外側に位置していてもよい。

【0046】

第１の実施形態の振動装置１においては、図３に示す場合には、圧電素子４は、筒状体３に緩衝層５を介して間接的に接合されている。他方、図１３に示す場合には、振動装置１は、圧電素子４が筒状体に直接的に接合されている部分、及び間接的に接合されている部分を有する。

【0047】

ここで、第１の実施形態の構成を有する振動装置１において、緩衝層５の幅Ｌ及び最大の厚みＴ_Ｍを変化させて、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力及び透光体カバー２の最大変位量を測定した。なお、振動装置１における緩衝層５以外の寸法は一定としている。透光体カバー２の最大変位量を、上記界面に加わる応力により規格化した変位を、規格化最大変位量とする。幅Ｌ及び最大の厚みＴ_Ｍを変化させる毎に、規格化最大変位量を算出した。同様に、図４に示す第２の比較例においても、緩衝層１０５の幅Ｌ及び厚みＴを変化させる毎に、規格化最大変位量を算出した。規格化最大変位量が大きいことは、振動装置としての性能が優れていることを示す。より詳細には、規格化最大変位量は、最大変位量を応力の値により規格化したものであるため、規格化最大変位量は応力の値に反比例する。よって、規格化最大変位量が大きいということは、上記界面に加わる応力が小さい場合であっても、透光体カバー２の振動の変位が大きいことを意味する。

【0048】

図１４は、第２の比較例における、緩衝層の幅Ｌ及び厚みＴと、規格化最大変位量との関係を示す図である。図１５は、第１の実施形態における、緩衝層の幅Ｌ及び最大の厚みＴ_Ｍと、規格化最大変位量との関係を示す図である。なお、図１４及び図１５においては、規格化最大変位量を、各領域におけるグレースケール及び等高線により表す。

【0049】

図１４に示すように、第２の比較例においては、緩衝層１０５の幅Ｌの値及び厚みＴの値が大きくなるほど、規格化最大変位量は小さくなっている。ここで、図１４においては、規格化最大変位量の等高線同士の距離が短い。これは、幅Ｌまたは厚みＴの変化に対する、規格化最大変位量の変化が大きいことを示す。このように、第２の比較例においては、緩衝層１０５の形状に対する、規格化最大変位量の感度が高い。

【0050】

これに対して、図１５に示すように、第１の実施形態においては、規格化最大変位量の等高線同士の距離が長いことがわかる。このように、第１の実施形態においては、緩衝層５の形状に対する規格化最大変位量の感度が低い。よって、製品のばらつきを小さくすることができる。

【0051】

図１４及び図１５において、幅Ｌが同じであり、かつ、厚みＴ及び最大厚みＴ_Ｍが同じである場合を比較すると、第１の実施形態における規格化最大変位量は、第２の比較例における規格化最大変位量以上であることがわかる。さらに、幅Ｌの値、並びに、厚みＴまたは最大厚みＴ_Ｍの値が大きい領域においては、第１の実施形態における規格化最大変位量は、第２の比較例における規格化最大変位量よりも大きい。加えて、図１５に示すように、第１の実施形態においては、規格化最大変位量が大きい領域が広く、振動装置としての性能が優れていることがわかる。

【0052】

ところで、緩衝層５と筒状体３とが一体化されていることが好ましい。それによって、緩衝層５と筒状体３とが剥離し難い。本明細書において、緩衝層５と他の物とが一体化されているとは、該他の物が表面処理されることにより、緩衝層５が形成されていることをいう。表面処理としては、例えば、コーティング処理またはめっき処理などを挙げることができる。なお、コーティング処理は、例えば、溶射加工などにより行うことができる。

【0053】

緩衝層５と筒状体３とを一体化させるに際し、溶射加工を用いることが好ましい。溶射加工とは、固体の物質を加熱して溶融し、基材の表面に吹き付けることにより、被膜を形成することをいう。溶射加工により緩衝層５を形成する前に、筒状体３の傾斜部３ｇにブラスト処理を行うことが好ましい。ブラスト処理により、傾斜部３ｇは粗面となる。それによって、溶射加工により形成された緩衝層５と、筒状体３との密着性を効果的に高めることができる。それによって、緩衝層５と筒状体３との接合力を効果的に高めることができる。溶射加工により緩衝層５を形成した後に、緩衝層５の第２の面５ｂ側の研磨処理を行うことが好ましい。それによって、第２の面５ｂを好適に平滑化することができる。

【0054】

溶射加工は、適用可能な被膜の厚みの範囲が広い。よって、溶射加工を用いる場合には、緩衝層５の設計の自由度を高めることができる。さらに、溶射加工においては、溶射する材料及び基材の材料として適用することができる材料の範囲が広い。従って、筒状体３及び緩衝層５の設計の自由度をより一層高めることができる。

【0055】

筒状体３の傾斜部３ｇの算術平均粗さ（Ｒａ）は、３．２μｍ以上、２５μｍ以下であることが好ましい。このように、傾斜部３ｇが粗面であることにより、溶射加工を用いる場合において、筒状体３と緩衝層５との接合力を高めることができる。本明細書における算術平均粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に基づく。

【0056】

他方、筒状体３の傾斜部３ｇの算術平均粗さは、０．２μｍ以下であることが好ましい。この場合においても、めっき処理、蒸着、スパッタリングなどを用いる場合においては、筒状体３と緩衝層５との接合力を高めることができる。

【0057】

緩衝層５の第２の面５ｂの算術平均粗さは、０．８μｍ以上、６．３μｍ以下であることが好ましい。それによって、緩衝層５と圧電素子４との接合力を好適に高めることができる。

【0058】

例えば、筒状体３と緩衝層５との間に接着剤層が設けられている場合には、接着剤層による振動の吸収が生じるおそれがある。これに対して、第１の実施形態においては、筒状体３と緩衝層５とは、接着剤を用いずに、直接的に接合している。よって、第１の実施形態では、接着剤層による振動の吸収は生じない。従って、透光体カバー２の振動効率を高めることができる。

【0059】

緩衝層５において、内側端部５ｅにおける厚みが最も厚いことが好ましい。それによって、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力を効果的に小さくすることができる。緩衝層５の厚みが、内側端部５ｅ側に向かうにつれて厚くなっていることがより好ましい。これにより、振動効率の低減を効果的に抑制することができる。

【0060】

緩衝層５の材料は、Ｑｍが高い材料であることが好ましい。それによって、損失を小さくすることができ、透光体カバー２を効率的に振動させることができる。さらに、緩衝層５の材料は、導電性を有する材料であることが好ましい。これにより、筒状体３と圧電素子４とを電気的に接続することができる。よって、筒状体３を圧電素子４の配線の一部として用いることができ、配線の自由度を高めることができる。緩衝層５の材料としては、具体的には、例えば、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４３０、コバールまたは４２Ｎｉなどを用いることが好ましい。

【0061】

ここで、圧電体１３の線膨張係数をα１とし、筒状体３の線膨張係数をα２とし、緩衝層５の線膨張係数をαとしたときに、α１～α～α２であることが好ましい。なお、α１～α～α２とは、αの値が、α１及びα２の間の値であることをいう。圧電体１３の線膨張係数が５ｐｐｍ／℃以下である場合には、緩衝層５の材料として、コバールまたは４２Ｎｉを用いることが特に好ましい。これらにより、圧電素子４と緩衝層５との線膨張係数を近づけることができる。よって、圧電素子４と緩衝層５との剥離が生じ難い。従って、振動装置１の信頼性を高めることができる。

【0062】

上記のように、圧電素子４は第１の電極１４ａを有する。よって、圧電体１３は、筒状体３に、第１の電極１４ａを介して間接的に接合されている。なお、緩衝層５及び筒状体３が金属からなる場合には、緩衝層５及び筒状体３を圧電素子４の第１の電極として用いることもできる。よって、この場合には、圧電素子４は第１の電極１４ａを有していなくてもよい。

【0063】

図３に示すように、筒状体３の第２の開口端面３ｂの傾斜部３ｇは、軸方向Ｚに沿う断面において、直線状の形状を有する。なお、傾斜部３ｇは、上記断面において、曲線状の形状を有していてもよい。この場合には、緩衝層５の第１の面５ａも、上記断面において、曲線状の形状を有していてもよい。

【0064】

以下において、保持部材６の構成の詳細を説明する。図１に示すように、保持部材６は、バネ部１７及び底部１８を有する。バネ部１７は、２個の円筒形が階段状に接続された形状を有する。より具体的には、バネ部１７は、第１の部分１７ａと、第２の部分１７ｂと、第３の部分１７ｃとを含む。第１の部分１７ａ及び第３の部分１７ｃは円筒状の形状を有する。第１の部分１７ａ及び第３の部分１７ｃは軸方向Ｚに延びている。第２の部分１７ｂは円環状の形状を有する。第２の部分１７ｂは、第１の部分１７ａ及び第３の部分１７ｃを接続している。第１の部分１７ａは、筒状体３に接続されている。第３の部分１７ｃに底部１８が連ねられている。第１の部分１７ａの外径は、第３の部分１７ｃの外径よりも小さい。もっとも、第１の部分１７ａの外径は、第３の部分１７ｃの外径よりも大きくてもよい。

【0065】

ここで、保持部材６のそれぞれの部分が延びる方向に直交する方向に沿う厚みを保持部材６のそれぞれの部分の肉厚とする。保持部材６においては、バネ部１７の肉厚は底部１８の肉厚よりも薄い。それによって、バネ部１７は底部１８よりも変形し易い。これにより、振動の径方向の成分は、バネ部１７のバネ性により吸収される。なお、上記のバネ部１７による振動の吸収とは、圧電素子４から保持部材６に伝搬した振動の大部分をバネ部１７における振動とすることができることをいう。これにより、振動を底部１８まで漏洩し難くすることができる。

【0066】

加えて、底部１８の肉厚が厚いため、底部１８自体が変形し難い。よって、保持部材６の底部１８への振動の漏洩を効果的に抑制することができる。従って、底部１８が外部などに固定された場合において、振動ダンピングを効果的に抑制することができる。

【0067】

なお、バネ部１７は、第１の部分１７ａ、第２の部分１７ｂ及び第３の部分１７ｃを含んでいなくともよい。バネ部１７の軸方向Ｚに沿う断面形状は、例えば、直線状の形状であってもよい。

【0068】

ところで、図３に示すように、緩衝層５の第１の面５ａの全体が、径方向に対して傾斜している。もっとも、緩衝層５の第１の面５ａは、径方向と平行な部分を有していてもよい。図１６に示す第１の実施形態の変形例おいては、緩衝層２５の第１の面２５ａは、傾斜部２５ｇと、非傾斜部２５ｈとを有する。傾斜部２５ｇは、径方向に対して傾斜している部分である。非傾斜部２５ｈは、径方向と平行な部分である。傾斜部２５ｇにおいては、第１の実施形態と同様に、緩衝層２５の厚みは、内側端部５ｅに向かうにつれて厚くなっている。非傾斜部２５ｈでは、緩衝層２５の厚みは径方向において一定である。非傾斜部２５ｈの径方向内側の端部は、内側面５ｃに接続されている。非傾斜部２５ｈの径方向外側の端部は、傾斜部２５ｇに接続されている。平面視において、非傾斜部２５ｈと傾斜部２５ｇとが接続されている部分は、圧電素子４と重なっている。

【0069】

緩衝層２５の外側端部５ｆは、圧電素子４の径方向外側の端部よりも、径方向外側に位置する。なお、外側端部５ｆは、筒状体２３が保持部材６と接続されている部分の、径方向内側の端部に位置する。本変形例においても、第１の実施形態と同様に、筒状体２３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力を小さくすることができる。よって、振動時の応力による、振動装置の破損を抑制することができる。

【0070】

上述したように、本明細書において、緩衝層５と他の物とが一体化されているとは、該他の物が表面処理されることにより、緩衝層５が形成されていることをいう。第１の実施形態においては、緩衝層５と筒状体３とが一体化されている。なお、緩衝層５と圧電素子４とが一体化されていてもよい。

【0071】

図１７は、第２の実施形態に係る振動装置の、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【0072】

本実施形態は、緩衝層３５が、径方向に対して傾斜している部分を有しない点において、第１の実施形態と異なる。さらに、本実施形態は、筒状体３３の緩衝層３５と接合している部分の形状が、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第２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】

緩衝層３５の軸方向Ｚに沿う断面形状は、階段状の形状である。緩衝層３５は、第１の段部分３６と、第２の段部分３７とを有する。第１の段部分３６及び第２の段部分３７のそれぞれにおいては、緩衝層３５の厚みは径方向において一定である。第１の段部分３６の厚みをＴ_１とし、第２の段部分３７の厚みをＴ_２としたときに、Ｔ_１＞Ｔ_２である。第１の段部分３６は内側面５ｃを含む。第１の段部分３６の径方向内側の端部が、緩衝層３５の内側端部５ｅである。第２の段部分３７の径方向外側の端部が、緩衝層３５の外側端部５ｆである。よって、緩衝層３５の内側端部５ｅの厚みは、外側端部５ｆの厚みよりも厚い。

【0074】

上記のように、緩衝層３５は第１の段部分３６及び第２の段部分３７を有する。そのため、第１の面３５ａは段差部を有する。他方、第２の面５ｂは平坦である。

【0075】

筒状体３３は階段部分３４を有する。階段部分３４に、緩衝層３５が接合されている。これにより、緩衝層３５の第２の面５ｂ及び筒状体３の第２の開口端面３３ｂの非傾斜部３ｈは、面一とされている。

【0076】

緩衝層３５の厚みは、筒状体３３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力が大きい部分において、厚くなっている。よって、第１の実施形態と同様に、筒状体３３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力を小さくすることができる。従って、振動時の応力による、振動装置の破損を抑制することができる。

【0077】

さらに、本実施形態においては、透光体カバー２の最大変位量が小さくなることを抑制しつつ、上記接合界面に加わる応力を小さくすることができる。この効果の詳細を以下において示す。

【0078】

第２の実施形態の構成を有する振動装置において、第１の段部分３６の厚みＴ_１を変化させて、筒状体３３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力、及び透光体カバー２の最大変位量を測定した。第２の実施形態の構成を有する振動装置の設計パラメータは、上記表１に示すものと同様である。ここで、第１の段部分３６における幅をＬ_１とし、第２の段部分３７における幅をＬ_２とする。Ｌ_１＝Ｌ_２＝１．５ｍｍとした。Ｔ_２＝０．０５ｍｍとした。

【0079】

図１８は、第２の実施形態における、緩衝層の第１の段部分の厚みと、筒状体及び圧電素子の接合界面に加わる応力との関係を示す図である。図１９は、第２の実施形態における、緩衝層の第１の段部分の厚みと、透光体カバーの最大変位量との関係を示す図である。

【0080】

図１８及び図１９に示すように、筒状体３３及び圧電素子４の接合界面に加わる最大応力が５０ＭＰａとなるとき、透光体カバー２の最大変位量は２０．４μｍとなっている。上記接合界面に加わる最大応力が５５ＭＰａとなるとき、透光体カバー２の最大変位量は２２．７μｍとなっている。この結果と、上記第１の実施形態及び第２の比較例の結果とを、表２において併せて示す。

【0081】

【表2】

【0082】

表２に示すように、筒状体３３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力が、５０ＭＰａの場合及び５５ＭＰａの場合のいずれにおいても、第２の実施形態における最大変位量は第２の比較例における最大変位量よりも大きい。このように、第２の実施形態においては、透光体カバー２の最大変位量が小さくなることを抑制しつつ、上記接合界面に加わる応力を小さくすることができる。

【0083】

なお、第１の実施形態においては、第２の実施形態よりもさらに、透光体カバー２の最大変位量が大きいことがわかる。第１の実施形態のように、緩衝層５の厚みが内側端部５ｅ側に向かうにつれて厚くなっていることが好ましい。それによって、透光体カバー２の最大変位量が小さくなることをより一層抑制しつつ、上記接合界面に加わる応力を小さくすることができる。

【0084】

なお、第２の実施形態においても、第１の段部分３６の厚みは、例えば、内側端部側に向かうにつれて厚くなっていてもよい。第２の段部分３７の厚みも、例えば、内側端部側に向かうにつれて厚くなっていてもよい。第２の実施形態においては、緩衝層３５は２つの段部分を有する。もっとも、緩衝層３５は３つ以上の段部分を有していてもよい。

【0085】

図２０は、第３の実施形態に係る振動装置の、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【0086】

本実施形態は、筒状体４３と透光体カバー２との間に緩衝層５が設けられている点、及び筒状体４３の構成が第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の振動装置４１は第１の実施形態の振動装置１と同様の構成を有する。

【0087】

筒状体４３の第１の開口端面４３ａは、傾斜部４３ｇと、非傾斜部４３ｈとを有する。第１の開口端面４３ａは、傾斜部４３ｇにおいて、径方向内側に向かうにつれて第２の開口端面４３ｂに近づくように傾斜している。傾斜部４３ｇの径方向内側の端部は、内側面３ｃに接続されている。傾斜部４３ｇの径方向外側の端部は、非傾斜部４３ｈに接続されている。非傾斜部４３ｈの径方向外側の端部は、外側面３ｄに接続されている。

【0088】

他方、第２の開口端面４３ｂは平坦である。圧電素子４は、筒状体４３の第２の開口端面４３ｂに直接的に接合されている。

【0089】

筒状体４３の第１の開口端面４３ａの傾斜部４３ｇには、緩衝層５が接合されている。緩衝層５の第１の面５ａは、筒状体４３における傾斜部４３ｇに接合されている。緩衝層５の第２の面５ｂ及び筒状体４３の第１の開口端面４３ａの非傾斜部４３ｈは、面一とされている。緩衝層５の内側面５ｃ及び筒状体４３の内側面３ｃは面一とされている。緩衝層５の第２の面５ｂには、透光体カバー２が接合されている。本実施形態においては、透光体カバー２は、筒状体４３に緩衝層５を介して間接的に接合されている。

【0090】

筒状体４３及び透光体カバー２の接合界面においては、径方向内側に位置するほど、加わる応力が大きい。本実施形態の緩衝層５においては、内側端部５ｅの厚みが、外側端部５ｆの厚みよりも厚い。そのため、緩衝層５の厚みは、筒状体４３及び透光体カバー２の接合界面に加わる応力が大きい部分において、厚くなっている。これにより、加わる応力が大きい部分において、応力を効果的に小さくすることができる。よって、筒状体４３及び透光体カバー２の接合界面に加わる応力を小さくすることができる。従って、振動時の応力による、振動装置４１の破損を抑制することができる。なお、本実施形態における筒状体４３及び透光体カバー２の接合界面とは、緩衝層５を介した接合界面である。

【0091】

緩衝層５の形状は上記に限定されない。透光体カバー２と筒状体４３との間には、例えば、図１６に示す緩衝層２５や、図１７に示す緩衝層３５が設けられていてもよい。

【0092】

ここで、筒状体４３の線膨張係数をα２とし、透光体カバー２の線膨張係数をα３とし、緩衝層５の線膨張係数をαとしたときに、α３～α～α２であることが好ましい。透光体カバー２の材料として、ソーダライム系のガラスを用いる場合には、緩衝層５の材料として、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４４０ＣまたはＳＵＳ４３０を用いることが特に好ましい。他方、透光体カバー２の材料として、ホウケイ酸系のガラスを用いる場合には、緩衝層５の材料として、コバールまたは４２Ｎｉを用いることが特に好ましい。これらにより、透光体カバー２と緩衝層５との線膨張係数を近づけることができる。よって、透光体カバー２と緩衝層５との剥離が生じ難い。従って、振動装置４１の信頼性を高めることができる。

【0093】

ところで、本実施形態においては、緩衝層５と筒状体４３とが一体化されている。なお、緩衝層５と透光体カバー２とが一体化されていてもよい。

【0094】

図２１は、第４の実施形態に係る振動装置の、緩衝層付近を示す正面断面図である。

【0095】

本実施形態は、筒状体５３と圧電素子４との間、及び筒状体５３と透光体カバー２との間の双方に緩衝層５が設けられている点、並びに筒状体５３の構成が第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の振動装置５１は第１の実施形態の振動装置１と同様の構成を有する。

【0096】

筒状体５３の第１の開口端面４３ａは、第２の実施形態と同様に、傾斜部４３ｇ及び非傾斜部４３ｈを有する。第２の開口端面３ｂは、第１の実施形態と同様に、傾斜部３ｇ及び非傾斜部３ｈを有する。一方の緩衝層５の第１の面５ａは、第１の開口端面４３ａの傾斜部４３ｇに接合されている。他方の緩衝層５の第１の面５ａは、第２の開口端面３ｂの傾斜部３ｇに接合されている。

【0097】

本実施形態においては、筒状体５３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力を小さくすることができる。さらに、筒状体５３及び透光体カバー２の接合界面に加わる応力を小さくすることもできる。よって、振動時の応力による、振動装置５１の破損を抑制することができる。

【0098】

図２２は、第５の実施形態に係るイメージングデバイスの正面断面図である。

【0099】

図２２に示すように、光学検出装置としてのイメージングデバイス６０は、第１の実施形態の振動装置１と、振動装置１の内部空間内に配置された撮像素子６２とを有する。なお、イメージングデバイス６０の振動装置は、第１の実施形態の振動装置１には限られない。イメージングデバイス６０の振動装置は、例えば、第２～第４の実施形態のうちいずれかの振動装置であってもよい。該振動装置は、本発明に係る振動装置であればよい。

【0100】

撮像素子６２としては、例えば、可視領域から遠赤外領域のいずれかの波長の光を受光する、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ、ボロメーターやサーモパイルなどを挙げることができる。イメージングデバイス６０としては、例えば、カメラ、ＲａｄａｒやＬＩＤＡＲデバイスなどを挙げることができる。

【0101】

なお、振動装置１の内部空間内には、撮像素子６２以外の、エネルギー線を光学的に検出する光学検出素子が配置されていてもよい。検出するエネルギー線としては、例えば、電磁波や赤外線などの活性エネルギー線であってもよい。光学検出素子の検出領域は、透光体カバー２に含まれる。図２２に示すイメージングデバイス６０においては、検出領域としての、撮像素子６２の視野が透光体カバー２に含まれる。

【0102】

イメージングデバイス６０は、第１の実施形態の振動装置１を有するため、筒状体３及び圧電素子４の接合界面に加わる応力を小さくすることができる。よって、振動時の応力による、振動装置１の破損を抑制することができる。従って、イメージングデバイス６０の信頼性を高めることができる。

【符号の説明】

【0103】

１…振動装置
２…透光体カバー
３…筒状体
３ａ，３ｂ…第１，第２の開口端面
３ｃ…内側面
３ｄ…外側面
３ｅ…開口部
３ｇ…傾斜部
３ｈ…非傾斜部
４…圧電素子
５…緩衝層
５ａ，５ｂ…第１，第２の面
５ｃ…内側面
５ｅ…内側端部
５ｆ…外側端部
６…保持部材
１３…圧電体
１３ａ，１３ｂ…第１，第２の主面
１４ａ，１４ｂ…第１，第２の電極
１７…バネ部
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…第１，第２，第３の部分
１８…底部
２３…筒状体
２５…緩衝層
２５ａ…第１の面
２５ｇ…傾斜部
２５ｈ…非傾斜部
３３…筒状体
３３ｂ…第２の開口端面
３４…階段部分
３５…緩衝層
３５ａ…第１の面
３６，３７…第１，第２の段部分
４１…振動装置
４３…筒状体
４３ａ，４３ｂ…第１，第２の開口端面
４３ｇ…傾斜部
４３ｈ…非傾斜部
５１…振動装置
５３…筒状体
６０…イメージングデバイス
６２…撮像素子
１０３…筒状体
１０３ｂ…第２の開口端面
１０５…緩衝層

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】