CN113179671B - 振动装置和具备振动装置的摄像单元 - Google Patents

Abstract

能够确保透光体的视野同时能够将附着于透光体的异物排出到透光体的外部的振动装置和具备该振动装置的摄像单元。振动装置(10)具备保护罩(11)、第1筒状体(12)、板簧(13)、第2筒状体(14)、压电元件(15)以及振动板(16)。振动装置(10)还具备对保护罩(11)、第1筒状体(12)、板簧(13)、第2筒状体(14)以及振动板(16)中的至少一者去除一部分质量而成的缺口部(18)(非平衡机构)。

Description

振动装置和具备振动装置的摄像单元

技术领域

本发明涉及振动装置和具备振动装置的摄像单元。

背景技术

近年来，针对在车辆的前部、后部设置具备摄像元件等的摄像单元的车辆，利用由该摄像单元得到的图像来控制安全装置，或进行自动驾驶控制。像这样的摄像单元设于车外部的情况较多，因此存在在覆盖外部的透光体(保护罩、透镜)附着有雨滴(水滴)、泥、尘埃等异物的情况。如果在透光体附着有异物，则所附着的异物映射在由该摄像单元得到的图像上，而不能得到鲜明的图像。

因此，在专利文献1所记载的摄像单元中，设置为了去除附着于透光体的表面的异物而使透光体振动的振动装置。该振动装置是具备支承体、配置于支承体的一个主面侧的第1振动元件以及配置于另一个主面侧的第2振动元件的结构。振动装置通过使设置有压电振子的第2振动体振动，而使具有透光性的第1振动体振动，从而将附着于透光体的表面的异物去除。

另外，在专利文献2所记载的摄像单元中，具有如下的振动装置：为了使覆盖筒状振动体的一个开口部的透镜罩振动，而将筒状的模式转换结合部设于筒状振动体与透镜罩的透光体部之间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第6579200号

专利文献2：国际公开WO2017/110563

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1和专利文献2所记载的摄像单元中，以设置利用使透光体的面内的一部分移位的振动模式的振动装置作为前提。因此，在专利文献1和专利文献2所记载的摄像单元中，使用该振动装置而以透光体的面内的一部分的位移相对于其他部分不同的方式使透光体振动。具体来说，振动装置在以某个振动模式使透光体振动的情况下，以透光体的中央部的位移最大的方式使透光体振动。

在以透光体的中央部的位移最大的方式振动的情况下，振动装置能够使附着于透光体的表面的雨滴向透光体的中央部移动而雾化。也就是说，通过利用振动装置使透光体振动，使透光体的位移较大的位置亲水化，因此，利用表面张力差能够使位于位移较小的位置的雨滴向位移较大的位置移动。但是，利用振动装置能够使透光体移动的雨滴的量依赖于距最大位移的位置的距离和最大位移的大小，去除雨滴(异物)的能力根据振动装置的振动模式而大幅地变化。另外，在振动装置中，由于雨滴(异物)聚集在成为透光体的最大位移的位置，因此聚集的雨滴(异物)到雾化之前有可能妨碍该位置处的视野。而且，振动装置由于在透光体的面内产生最大位移，因此难以利用由振动引起的雾化以外的方法将雨滴(异物)排出到透光体的外部。

因此，本发明的目的在于，提供能够确保透光体的视野同时能够将附着于透光体的异物排出到透光体的外部的振动装置和具备振动装置的摄像单元。

用于解决问题的方案

本发明的一个技术方案的振动装置具备：透光体，其使预定波长的光透过；第1筒状体，其在一个端部保持透光体；板状的弹簧部，其支承第1筒状体的另一个端部；第2筒状体，其在一个端部支承弹簧部的位于支承第1筒状体的位置的外侧的位置；振动体，其设于第2筒状体的另一个端部，在第2筒状体的贯通方向上振动；以及非平衡机构，其对透光体、第1筒状体、第2筒状体、弹簧部以及振动体中的至少一者去除一部分质量而成，或在透光体、第1筒状体、第2筒状体、弹簧部以及振动体中的至少一者的局部附加质量而成。

本发明的一个技术方案的摄像单元具备上述所记载的振动装置和以透光体成为视野方向的方式配置的摄像元件。

发明的效果

根据本发明，振动装置和具备振动装置的摄像单元具备对弹簧部和振动体中的至少一者去除一部分质量而成或在弹簧部和振动体中的至少一者的局部附加质量而成的非平衡机构，因此能够确保透光体的视野，同时能够将附着于透光体的异物排出到透光体的外部。

附图说明

图1是本实施方式1的振动装置的立体图。

图2是用于说明本实施方式1的摄像单元的结构的概略图。

图3是用于说明本实施方式1的未设置缺口部的振动装置的振动与比较对象的振动装置的振动的图。

图4是表示本实施方式1的未设置缺口部的振动装置的施加于压电元件的驱动信号的频率与阻抗的关系的图。

图5是表示本实施方式1的由保护罩的厚度变化引起的活塞振动模式的共振频率与保护罩振动模式的共振频率的关系的图表。

图6是表示本实施方式1的设置有缺口部的振动装置的施加于压电元件的驱动信号的频率与阻抗的关系的图。

图7是用于说明本实施方式1的设置有缺口部的振动装置的振动的图。

图8是表示本实施方式1的振动装置中的保护罩上的位置与位移量的关系的图表。

图9是本实施方式1的变形例的振动装置的剖视图。

图10是本实施方式2的振动装置的立体图。

图11是表示本实施方式2的设置有配重的振动装置的施加于压电元件的驱动信号的频率与阻抗的关系的图。

图12是表示本实施方式2的振动装置中的保护罩上的位置与位移量的关系的图表。

图13是表示变更配重的重量的情况下的阻抗的变化的图。

图14是本实施方式3的振动装置的立体图。

图15是本实施方式4的振动装置的立体图。

图16是用于说明设置缺口部或配重的位置的图。

图17是用于说明设置缺口部或配重的位置的图。

具体实施方式

以下参照附图对本实施方式的光学单元详细地进行说明。此外，图中相同的附图标记表示相同或相当的部分。

(实施方式1)

以下参照附图对本实施方式1的振动装置和具备振动装置的摄像单元进行说明。图1是本实施方式1的振动装置10的立体图。振动装置10包括保护罩11、第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14以及振动体17。

保护罩11具有圆顶状的形状。保护罩11作为使预定波长的光透过的透光体由透明构件形成。保护罩11的端部由圆筒状的第1筒状体12的端部保持。第1筒状体12由在与保护罩11侧相反的一侧弹性变形的作为弹簧部的板簧13支承。板簧13支承圆筒状的第1筒状体12的底面，从支承的位置朝向外侧延伸。板簧13是中空圆状，以呈圆形地包围第1筒状体12的周围的方式延伸。

板簧13在位于支承第1筒状体12的位置的外侧的位置由第2筒状体14支承。第2筒状体14是圆筒状的方式。第2筒状体14在一个端部支承板簧13。在第2筒状体14的另一个端部设有振动体17。振动体17在第2筒状体14的贯通方向(图中为上下方向)上振动。振动体17包括压电元件15和振动板16。压电元件15是中空圆状，设于振动板16的下表面。振动板16支承第2筒状体14的底面，并且从支承的位置朝向外侧延伸。振动板16是中空圆状，以呈圆形包围第2筒状体14的周围的方式延伸。通过压电元件15在第2筒状体14的贯通方向上振动，使振动板16在第2筒状体14的贯通方向上振动。此外，也可以在振动板16的下表面以同心圆状设置多个矩形的压电元件15。另外，也可以将中空圆状的压电元件15设于振动板16的上表面。另外，也可以在振动板16的上表面以同心圆状设置多个矩形的压电元件15。另外，也可以使压电元件15与振动板16的形状匹配地将压电元件15与振动板16一体地形成。

而且，在振动体17的局部设有缺口部18。缺口部18通过切削振动体17的局部而形成，在图1中，通过切削振动体17的图中左侧的局部而形成缺口部18。通过在振动体17设置缺口部18，使振动装置10的振动平衡产生偏差，能够像后述那样使保护罩11在非平衡状态下振动。缺口部18是用于使保护罩11在振动装置10的非平衡状态下振动的非平衡机构之一。

第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14以及振动板16一体地形成。第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14以及振动板16例如由金属、合成树脂构成。此外，第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14以及振动板16既可以分开地形成，也可以由独立的构件形成。保护罩11与第1筒状体12的接合方法没有特别的限制。可以通过粘接剂、熔接、嵌合、压入等使保护罩11与第1筒状体12接合。

在本实施方式中，保护罩11由玻璃构成。但是不限定于玻璃，也可以由透明的塑料等树脂构成。或者也可以由透光性的陶瓷构成。但是，根据用途，优选为使用强化玻璃。由此能够提高强度。在树脂的情况下，保护罩11考虑丙烯酸、环烯烃、聚碳酸酯、聚酯等。进而，保护罩11为了提高强度，而可以在表面形成有由DLC(Diamond-like Carbon)等构成的涂层，也可以以表面的防污、雨滴的去除等为目的而形成亲水膜、防水膜、亲油、防油等涂层。

保护罩11的圆顶状的形状不限定于半球状的形状。可以具有圆筒与半球相连的形状、比半球小的曲面形状等。保护罩11也可以是平板。透过保护罩11的光既可以是可见光，也可以是不可见光。保护罩11可以是单纯的玻璃制的罩，也可以由凹透镜、凸透镜、平面透镜等光学部件构成。

压电元件15例如通过在厚度方向上极化而振动。压电元件15由钛酸锆酸铅类压电陶瓷构成。但是，也可以使用(K,Na)NbO₃等其他压电陶瓷。而且也可以使用LiTaO₃等压电单晶。

图2是用于说明本实施方式1的摄像单元100的结构的概略图。图2的振动装置10是将图1的振动装置10相对于保护罩11沿着第2筒状体14的贯通方向(图中为上下方向)在中央剖切的剖视图。摄像单元100例如安装于车辆的前方、后方等，是拍摄被拍摄物的单元。此外，安装摄像单元100的位置不限于车辆，也可以安装于船舶、飞机等其他装置。

摄像单元100包括振动装置10和收纳于振动装置10内的作为摄像元件的照相机1。照相机1在固定于基座构件3的主体构件5的上端部固定。振动装置10由固定于基座构件3的支承构件4支承。

摄像单元100在安装于车辆等并且在屋外使用的情况下，存在在配置于照相机1的视野方向并且覆盖外部的保护罩11附着有雨滴、泥、尘埃等异物的情况。振动装置10能够为了将附着于保护罩11的雨滴等异物去除而产生振动。

振动装置10具备向压电元件15施加产生振动的驱动信号的激励电路2。激励电路2与压电元件15连接。压电元件15基于来自激励电路2的驱动信号，在第2筒状体14的贯通方向上振动。通过压电元件15振动，使振动板16在第2筒状体14的贯通方向上振动，振动板16使第2筒状体14在第2筒状体14的贯通方向上振动。通过第2筒状体14振动，能够借助板簧13将压电元件15的振动传递到第1筒状体12。在振动装置10中，通过使第1筒状体12振动，使保护罩11振动，从而将附着于保护罩11的雨滴等异物去除。

激励电路2以第1筒状体12与第2筒状体14以相反相位在第2筒状体14的贯通方向上振动的方式，向压电元件15施加驱动信号。激励电路2利用施加于压电元件15的驱动信号，能够使振动装置10以第1筒状体12与第2筒状体14以相反相位在第2筒状体14的贯通方向上振动以外的振动模式振动。

如图2所示，与板簧13、第2筒状体14的厚度相比，第1筒状体12的厚度较薄。第1筒状体12的厚度比从板簧13的支承第1筒状体12的位置到板簧13的由第2筒状体14支承的位置的长度短。

在说明在振动体17的局部设置有缺口部18的振动装置10的非平衡状态的振动之前，对在振动体17的局部未设置缺口部18的振动装置10A的平衡状态的振动进行说明。图3是用于说明本实施方式1的未设置缺口部18的振动装置10A的振动与比较对象的振动装置210的振动的图。图3的(a)表示本实施方式1的未设置缺口部18的振动装置10A的振动例，图3的(b)表示比较对象的振动装置210的振动例。在本实施方式1的未设置缺口部18的振动装置10A中，通过压电元件15的振动，使第1筒状体12大致均匀地沿上下移位，保护罩11的整体大致均匀地在上下方向上振动。另一方面，在比较对象的振动装置210中，通过压电元件15的振动，使保护罩11以在中央部沿上下方向最大程度地移位而在周边部不移位那样的方式振动。在图3中，用虚线表示开始振动前的振动装置10A、210的基准位置，用实线表示移位后的振动装置10A、210的位置。

参照图3的(a)，压电元件15基于来自激励电路2(参照图2)的信号在第2筒状体14的贯通方向上振动，使振动板16向上方移位，此时，第2筒状体14也向上方移位，板簧13的支承第1筒状体12的位置向下侧凹陷。通过板簧13的支承第1筒状体12的位置向下侧凹陷，使第1筒状体12的整体向下方移位，其结果为，保持在第1筒状体12的保护罩11的整体也向下方移位。此时，节点(即使压电元件15振动也不移位的部分)20形成于第2筒状体14的侧面。

虽然未图示，但当压电元件15基于来自激励电路2(参照图2)的驱动信号在第2筒状体14的贯通方向上振动而使振动板16向下方移位时，第2筒状体14也向下方移位，板簧13的支承第1筒状体12的位置向上侧升高。通过板簧13的支承第1筒状体12的位置向上侧升高，使第1筒状体12的整体向上方移位，其结果为，保持在第1筒状体12的保护罩11的整体也向上方移位。此时，节点20形成于第2筒状体14的侧面。因此，在图2所示的振动装置10中，由支承构件4支承形成有节点20的第2筒状体14的侧面，能够在压电元件15的振动不向支承构件4传递的情况下，将压电元件15的振动向第1筒状体12和保护罩11高效地传递。

如图3的(a)所示，在本实施方式1的未设置缺口部18的振动装置10A中，在保护罩11自身几乎不会由于压电元件15的振动而变形的情况下，保护罩11的整体大致均匀地沿上下方向移位。

另一方面，图3的(b)所示的比较对象的振动装置210在构造上虽然不能使保护罩11的整体进行大致均匀地沿上下方向移位那样的振动，但能够进行在保护罩11的中央部在上下方向上最大程度地移位那样的振动。具体来说，参照图3的(b)，比较对象的振动装置210包括保护罩11、第1筒状体212以及压电元件15。保护罩11保持在圆筒状的第1筒状体212的端部。第1筒状体212是在靠近设有压电元件15的端部的内表面设置有局部凹陷的部分的构造。通过压电元件15基于来自激励电路2(参照图2)的驱动信号在第1筒状体212的贯通方向上振动，使该振动经由第1筒状体212向保护罩11传递，从而使保护罩11以在其中央部向上方最大程度地移位那样的方式振动。此时，节点20形成于保护罩11的周边部。如图3的(b)所示，在比较对象的振动装置210中，由于压电元件15的振动，保护罩11以在中央部沿上下方向最大程度地移位而在周边部不移位那样的方式振动。

本实施方式1的未设置缺口部18的振动装置10A与比较对象的振动装置210的振动的区别依赖于振动装置10A与振动装置210的构造上的区别。然而，在本实施方式1的振动装置10A中，在构造上，当提高激励的频率时也像比较对象的振动装置210那样，保护罩11以在中央部沿上下方向最大程度地移位而在周边部不移位那样的方式振动。即，振动装置10是能够根据激励的频率以多个不同的振动模式振动的构造。在此，激励振动装置10的频率能够通过变更向压电元件15施加的驱动信号的频率来调整。以下将像比较对象的振动装置210那样的方式，即，保护罩11以在中央部沿上下方向最大程度地移位而在周边部不移位那样的方式的振动称为保护罩振动，将像这样的振动模式称为保护罩振动模式。与此相对，在本实施方式1的振动装置10A中，将保护罩11的整体大致均匀地沿上下方向的振动称为活塞振动(板簧振动)，将像这样的振动模式称为活塞振动模式。

图4是表示本实施方式1的未设置缺口部18的振动装置10A的施加于压电元件15的驱动信号的频率与阻抗的关系的图。根据由图4的位置P表示的部分可知，在约36kHz左右压电元件15的阻抗大幅变化。位置P表示保护罩11以活塞振动模式振动的情况下的驱动信号的频率。以下将保护罩11以活塞振动模式振动的情况下的驱动信号的频率称为“活塞振动模式的共振频率”。根据由图4的位置Q表示的部分可知，在比位置P的频率大，为约47kHz左右时，压电元件15的阻抗大幅变化。位置Q表示保护罩11以保护罩振动模式振动的情况下的驱动信号的频率。以下将保护罩11以保护罩振动模式振动的情况下的驱动信号的频率称为“保护罩振动模式的共振频率”。

如图4所示，在振动装置10A中，振动模式根据向压电元件15施加的驱动信号的频率而变化。相对于活塞振动模式的共振频率为约36kHz，保护罩振动模式的共振频率高达约47kHz。假如活塞振动模式的共振频率与保护罩振动模式的共振频率变得接近，则振动装置10A变得不能仅以活塞振动模式使保护罩11振动。在此，活塞振动模式的共振频率与保护罩振动模式的共振频率的关系根据振动装置10A的构造而变化。特别地，根据保护罩11的厚度，活塞振动模式的共振频率与保护罩振动模式的共振频率的关系大幅变化。

图5是表示本实施方式1的由保护罩11的厚度变化引起的活塞振动模式的共振频率与保护罩振动模式的共振频率的关系的图表。在图5中绘制了由图4的位置P的活塞振动模式引起的板簧振动的共振频率与由位置Q的保护罩振动模式引起的保护罩振动的共振频率。在图5中表示将保护罩11不设为圆顶状而设为平板而使厚度变化，以活塞振动模式的共振频率使振动装置10A振动的情况下的保护罩11的中央部位移和周边部位移的变化。由图5可知，活塞振动模式的共振频率随着保护罩11的厚度增加而缓慢下降。另一方面，保护罩振动模式的共振频率随着保护罩11的厚度增加而上升。

在保护罩11的厚度约为1.35mm时，保护罩振动模式的共振频率与活塞振动模式的共振频率大致相同。也就是说，在保护罩11的厚度约为1.35mm时，振动装置10A不能将保护罩振动模式与活塞振动模式分离地进行驱动。在共振频率大致相同的点前后，关于保护罩11的中央部位移，与保护罩11的厚度一起增加的位移急剧减少。另外，在该点的前后，关于保护罩11的周边部移位，与保护罩11的厚度一起缓慢增加的位移急剧增加。在保护罩11的厚度比约1.35mm厚的区域中，保护罩振动模式的共振频率成为比活塞振动模式的共振频率大的值。此外，在前述的例子中，变更保护罩11的厚度而以保护罩振动模式的共振频率比活塞振动模式的共振频率大的方式构成，但保护罩11、第1筒状体12、板簧13以及第2筒状体14的构造只要以保护罩振动模式的共振频率比活塞振动模式的共振频率大的方式构成即可。

由图5可知，在保护罩振动模式的共振频率比活塞振动模式的共振频率高的区域中，保护罩11的中央部位移和周边部位移收敛为相同的位移，保护罩11整体移位。也就是说，在该区域中，振动装置10A能够以如图3的(a)所示的活塞振动模式使保护罩11振动。特别地，在比图5的虚线A靠右侧的区域中，每单位电压的保护罩11的中央部位移和周边部位移在约-500(nm/1V)附近收敛。虚线A的保护罩11的厚度约为1.75mm。另外，虚线A的保护罩振动模式的共振频率是活塞振动模式的共振频率的约1.2倍。在保护罩振动模式的共振频率成为活塞振动模式的共振频率的约1.2倍以上的情况下，振动装置10A能够以活塞振动模式使保护罩11振动。在比虚线A靠右侧的区域中，保护罩振动模式的共振频率是活塞振动模式的共振频率的约1.2倍以上，因此振动装置10A容易以活塞振动模式使保护罩11振动。此外，在前述的例子中，变更保护罩11的厚度而以保护罩振动模式的共振频率成为活塞振动模式的共振频率的1.2倍的方式构成，但保护罩11、第1筒状体12、板簧13以及第2筒状体14只要以保护罩振动模式的共振频率成为活塞振动模式的共振频率的1.2倍的方式构成即可。

如图5所示，在保护罩11的厚度为2.5mm以上时，保护罩11的中央部位移与周边部位移的位移差大致相同。此时，保护罩振动模式的共振频率成为活塞振动模式的共振频率的约1.3倍。

接下来对本实施方式1的设置有缺口部18的振动装置10的振动进行说明。振动装置10由于在振动体17的局部设置有缺口部18，因此即使像振动装置10A那样以活塞振动模式振动，共振频率在设置有缺口部18的一侧与未设置缺口部18的一侧也会产生差异。图6是表示本实施方式1的设置有缺口部18的振动装置10的施加于压电元件的驱动信号的频率与阻抗的关系的图。在图6中，分别将纵轴设为阻抗，将横轴设为频率，用实线表示设置有缺口部18的振动装置10的曲线图，用虚线表示未设置缺口部18的振动装置10A的曲线图。由图6可知，未设置缺口部18的振动装置10A的共振频率为单峰(约37.1kHz)，但设置有缺口部18的振动装置10的共振频率分裂为两个(约36.8kHz和约37.3kHz)。

因此，设置有缺口部18的振动装置10在以活塞振动模式振动的情况下，不是保护罩11的整体大致均匀地沿上下方向振动的平衡状态的位移，而变为保护罩11倾斜地沿上下方向振动的非平衡状态的位移。图7是用于说明本实施方式1的设置有缺口部的振动装置的振动的图。图8是表示本实施方式1的振动装置中的保护罩上的位置与位移量的关系的图表。

如图7所示，使设于振动装置10的底面的压电元件15向上方振动。在振动装置10中，通过压电元件15向上方振动，使第2筒状体14向上方移位，板簧13的支承第1筒状体12的位置向下侧凹陷。此时，设置有缺口部18的一侧的板簧13比未设置缺口部18的一侧的板簧13更大程度地移位，因此设置有缺口部18的一侧的板簧13进一步向下侧凹陷。由此，第1筒状体12向设置有缺口部18的一侧倾斜地凹陷。保护罩11由于第1筒状体12的位移差，而从整体均匀地移位的平衡状态变为向右下方移位的非平衡状态。

在图8中，分别将纵轴设为位移量，将横轴设为在保护罩11上的位置，用实线表示设置有缺口部18的振动装置10的曲线图，用虚线表示未设置缺口部18的振动装置10A的曲线图。图8所示的0.0mm的位置是图7的保护罩11的左端位置。在图8中表示使压电元件15向上方振动的状态的保护罩11的位移量。

如图8所示，在未设置缺口部18的振动装置10A中，保护罩11的大致中央的位移量的绝对值比左右端部的位移量的绝对值稍大，但保护罩11大致均匀地向下侧移位。另一方面，在设置有缺口部18的振动装置10中，设置有缺口部18的一侧(0.0mm的位置)的位移量的绝对值比未设置缺口部18的一侧(约23.0mm的位置)的位移量的绝对值小。另外，在设置有缺口部18的振动装置10中，位移量的绝对值随着朝向保护罩11的右端去而变大，从位置超过约13.0mm的附近起，超过未设置缺口部18的振动装置10A的位移量。

这样，本实施方式1的振动装置10具备保护罩11、第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14、压电元件15以及振动板16。振动装置10还具备对保护罩11、第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14以及振动板16中的至少一者去除了一部分质量而成的缺口部18(非平衡机构)。其结果为，在振动装置10中，在保护罩11自身几乎不变形的情况下，使保护罩11向一侧倾斜地沿上下方向振动，因此附着于保护罩11的异物(例如雨滴等)向保护罩11倾斜的方向移动并且雾化。振动装置10能够使附着于保护罩11的异物向保护罩11倾斜的方向移动并且雾化，因此与使异物聚集在保护罩11的某一部位后雾化的情况相比，能够在不妨碍保护罩11的视野的情况下将异物去除。

进而，在振动装置10中，如果使保护罩11倾斜的方向与重力方向相同，则保护罩11上的异物的移动变得更简单，即使不雾化也能够从保护罩11的周边部排出。具体来说，振动装置10优选为如图7所示，使位移量(绝对值)变大的方向与重力方向一致，从中央部直到图7的右侧成为几乎恒定的振幅，因此虽然移动速度减小，但能够借助重力从保护罩11的周边部排出。

另外，在振动装置10中，保护罩11、第1筒状体12、板簧13以及第2筒状体14以保护罩振动模式的共振频率比活塞振动模式的共振频率大的方式构成，振动装置10还具备驱动压电元件15的激励电路2。在保护罩11的共振频率(保护罩振动模式的共振频率)是板簧13的共振频率(活塞振动模式的共振频率)的1.2倍以上的共振系统中，激励电路2能够选择性地激励保护罩11的共振(保护罩振动)和板簧13的共振(活塞振动)。即，在振动装置10中，能够在保护罩振动模式和活塞振动模式之间选择性地切换振动模式。由此，振动装置10如果使用保护罩振动模式，则能够将附着于保护罩11的异物聚集在保护罩11的中央而使之雾化，如果使用活塞振动模式，则能够使附着于保护罩11的异物将周边部也包括在内地当场一次雾化。也就是说，在振动装置10中，通过根据用途而分别使用振动模式，能够确保保护罩11的视野，同时能够将附着于保护罩11的异物去除。

另外，第1筒状体12的厚度比从板簧13的支承第1筒状体12的位置到板簧13的由第2筒状体14支承的位置的长度短。由此，振动装置10能够确保保护罩11的视野，同时能够将附着于保护罩11的异物去除。

参照图9对实施方式1的变形例进行说明。此外，对与实施方式1相同的结构标注相同的附图标记，并且不重复其说明。图9是本实施方式1的变形例的振动装置10B的剖视图。振动装置10B在振动体17A朝向振动装置10B的内侧延伸这点上与振动装置10不同。

振动体17A设于第2筒状体14的另一个端部(第2筒状体14在一个端部支承板簧13)，并且在第2筒状体14的贯通方向(图中为上下方向)上振动。振动体17A包括压电元件15A和振动板16A。压电元件15A是中空圆状，设于振动板16A的下表面。振动板16A支承第2筒状体14的底面，并且从支承的位置朝向内侧延伸。振动板16A是中空圆状，设于第2筒状体14的内侧。通过压电元件15A在第2筒状体14的贯通方向上振动，使振动板16A在第2筒状体14的贯通方向上振动。

在振动体17A的局部设置有缺口部18A。缺口部18A通过削掉振动体17A的一部分而形成，通过削掉振动体17A的图中左侧的一部分而形成。

振动装置10B能够与振动装置10同样地使保护罩11向一侧倾斜地以活塞振动模式振动，因此起到与振动装置10同样的效果。此外，在振动装置10B中，也可以在振动板16A的下表面以同心圆状设置多个矩形的压电元件15A。另外，也可以将中空圆状的压电元件15A设于振动板16A的上表面。另外，也可以在振动板16A的上表面以同心圆状设置多个矩形的压电元件15A。另外，也可以使压电元件15A与振动板16A的形状匹配地使压电元件15A与振动板16A一体地形成。

(实施方式2)

参照图10～图13对实施方式2进行说明。此外，对与实施方式1相同的结构标注相同的附图标记，并且不重复其说明。实施方式1的振动装置10在振动体17的局部设置有缺口部18。与此相对，实施方式2的振动装置代替缺口部而在板簧的局部设置有配重。配重是用于使保护罩在振动装置的非平衡状态下振动的非平衡机构之一。

图10是本实施方式2的振动装置10C的立体图。振动装置10C包括保护罩11、第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14、振动体17以及配重19。在图10中，为了知晓设置配重19的位置，而未图示保持在第1筒状体12的端部的保护罩11。但是，振动装置10C与图1所示的振动装置10同样地包括保护罩11。

配重19载置于第1筒状体12与板簧13的分界部分，不配置于第1筒状体12的整周而配置于局部。配重19只要能够在板簧13的局部附加质量，就不限定材质，既可以是与第1筒状体12等相同的材质，也可以是不同的材质。

接下来对本实施方式2的设置有配重19的振动装置10C的振动进行说明。振动装置10C由于在振动体17的局部设置有配重19，因此即使以活塞振动模式振动，共振频率在设置有配重19的一侧与未设置配重19的一侧也会产生差异。图11是表示本实施方式2的设置有配重19的振动装置10C的施加于压电元件的驱动信号的频率与阻抗的关系的图。在图11中，分别将纵轴设为阻抗，将横轴设为频率，用实线表示设置有配重19的振动装置10C的曲线图，用虚线表示比较对象的未设置配重19的振动装置的曲线图。由图11可知，未设置配重19的振动装置的共振频率为单峰(约37kHz)，但设置有配重19的振动装置10C的共振频率分裂为两个(约37kHz和约39.5kHz)。

因此，设置有配重19的振动装置10C在以活塞振动模式振动的情况下，不是保护罩11的整体大致均匀地沿上下方向振动的平衡状态的移位，而是成为保护罩11倾斜地沿上下方向振动的非平衡状态的移位。图12是表示本实施方式2的振动装置10C中的保护罩上的位置与位移量的关系的图表。

使设于振动装置10C的底面的压电元件15向上方振动。在振动装置10C中，通过压电元件15向上方振动，使第2筒状体14向上方移位，板簧13的支承第1筒状体12的位置向下侧凹陷。此时，设置有配重19的一侧的板簧13比未设置配重19的一侧的板簧13更大程度地移位，因此设置有配重19的一侧的板簧13进一步向下侧凹陷。由此，第1筒状体12向设置有配重19的一侧倾斜地凹陷。由于第1筒状体12在设置有配重19的一侧与未设置配重19的一侧的位移差，使保护罩11从整体均匀地移位的平衡状态变为向设置有配重19的一侧倾斜地移位的非平衡状态。

在图12中，分别将纵轴设为位移量，将横轴设为在保护罩11上的位置，用实线表示设置有配重19的振动装置10C的曲线图，用虚线表示比较对象的未设置配重19的振动装置的曲线图。图12所示的0.0mm的位置是图10中的未设置配重19的一侧的端部位置。在图12中表示在使压电元件15向上方振动的状态下的保护罩11(在图10中未图示)的各个位置处的位移量。

如图12所示，在未设置配重19的振动装置中，保护罩11大致均匀地向下侧移位。另一方面，在设置有配重19的振动装置10C中，设置有配重19的一侧(0.0mm的位置)的位移量的绝对值比未设置配重19的一侧(约22.0mm的位置)的位移量的绝对值小。另外，在设置有配重19的振动装置10C中，位移量的绝对值随着朝向未设置配重19的一侧的端部去而变大，从位置超过约15.0mm的附近起，超过未设置配重19的振动装置的位移量。此外，关于振动装置10C的振动，与保护罩11的最小位移为0(零)相比优选的是，最小位移具有最大位移的大约一半的大小。如果最小位移与最大位移之差过大，则为了使雨滴等异物移动，而需要包括最大位移点而较大程度地驱动，其结果为，存在雨滴等异物在到达周边前雾化的可能性。在振动装置10C中，由于以通过使保护罩11倾斜地振动而将雨滴等异物从周边部排出作为目的，因此优选为使保护罩11以适当的倾斜度倾斜地振动。

活塞振动模式的共振频率也根据配重19的重量而变化。图13是表示在变更配重19的重量的情况下的阻抗的变化的图。在图13中，分别将纵轴设为阻抗，将横轴设为频率，改变线的类型来表示配重19的重量不同的振动装置的振动。由图13可知，通过加重配重19的重量，使活塞振动模式的共振频率向变大的方向变化。与用实线表示的振动装置相比，用单点划线表示的振动装置使用约2倍的重量的配重，共振频率从约37.5kHz增大为约39kHz。相反地，与用实线表示的振动装置相比，用虚线表示的振动装置使用约0.4倍的重量的配重，共振频率从约37.5kHz减小为约36kHz。此外，如果增加配重的厚度则配重的重量也成正比地增大，但共振频率的变化量未必成正比地变化。另外，虽然使配重不在厚度方向上增加而在周向上增加，配重的重量也增大，但成为与增大配重的厚度和共振频率的变化量之间的关系不同的关系。但是，由于配重的重量增大，使共振频率分裂，关于该频率的间隔变大的倾向是相同的，将该效果作为配重的配置效果。

这样，本实施方式2的振动装置10C包括保护罩11、第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14、压电元件15以及振动板16。振动装置10还具备对保护罩11、第1筒状体12、板簧13、第2筒状体14以及振动板16中的至少一者追加一部分质量的配重19(非平衡机构)。其结果为，在振动装置10中，使保护罩11在保护罩11自身几乎不变形的情况下向一侧倾斜地在上下方向上振动，因此附着于保护罩11的异物(例如雨滴等)向保护罩11倾斜的方向移动并且雾化。振动装置10能够使附着于保护罩11的异物向保护罩11倾斜的方向移动并且使之雾化，因此与使异物聚集在保护罩11的某一部位后雾化的情况相比，能够在不妨碍保护罩11的视野的情况下将异物去除。

进而，在振动装置10C中，如果使保护罩11倾斜的方向与重力方向相同，则保护罩11上的异物的移动变得更简单，不雾化也能够从保护罩11的周边部排出。

(实施方式3)

参照图14对实施方式3进行说明。此外，对与实施方式1同样的结构标注相同的附图标记，并且不重复其说明。实施方式1的振动装置10由在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下看来为圆形的构件构成(参照图1)。相对于此，实施方式3的振动装置由在从贯通方向观察第1筒状体的情况下看来为矩形的构件构成。实施方式3的振动装置与实施方式1的振动装置10同样地搭载于摄像单元而使用。

图14是本实施方式3的振动装置10D的立体图。振动装置10D与振动装置10的不同点在于，在从贯通方向观察第1筒状体12B的情况下，保护罩11B、第1筒状体12B、板簧13B、第2筒状体14B以及振动体17B是矩形。另外，振动装置10D在沿着振动板16B的形状配置有多个压电元件15B这点上与振动装置10不同。

振动装置10D在第1筒状体12B与板簧13B的分界部分载置有配重19B。配重19B不配置于第1筒状体12B的整周而配置于局部。当然，像在实施方式1中说明的那样，振动装置10D也可以代替配重19B而在振动体17B的局部设置缺口部。

本实施方式3的振动装置10D的振动也与实施方式2的振动装置10C的振动同样地，通过设置配重19B，能够使保护罩11B倾斜地以活塞振动模式振动。因此，本实施方式3的振动装置10D起到与振动装置10同样的效果。而且，在振动装置10D中，在从贯通方向观察第1筒状体12B的情况下，保护罩11B、第1筒状体12B、板簧13B、第2筒状体14B以及振动体17B是矩形，因此除了能够不浪费地使用构件之外，也容易切削，因此能够抑制制造成本。

此外，在振动装置10D中，在从贯通方向观察第1筒状体12B的情况下，保护罩11B、第1筒状体12B、板簧13B、第2筒状体14B以及振动体17B只要是矩形即可，可以是正方形，也可以是长方形，另外还可以是多边形。

另外，在振动装置10D中也可以是，沿着振动板16B的形状的一片压电元件15B设于振动板16B的下表面。另外，压电元件15B也可以设于振动板16B的上表面。

另外，也可以如实施方式1的变形例所示，振动体17B朝向振动装置10D的内侧延伸。具体来说，也可以是，振动板16B从支承第2筒状体14B的底面的位置朝向内侧延伸，压电元件15B设于振动板16B的上表面或下表面。

在第1筒状体12等为圆筒的情况下，保护罩11倾斜的方向可以是360度中的任一方向，因此倾斜的方向有可能不稳定，但针对像振动装置10D那样第1筒状体12B等为方筒、矩形筒的情况下，保护罩11B倾斜的方向在设置有配重的一侧稳定。

(实施方式4)

参照图15对实施方式4进行说明。此外，对与实施方式1同样的结构标注相同的符号，并且不重复其说明。实施方式1的振动装置10由在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下看来为圆形的构件构成(参照图1)。实施方式3的振动装置10D由在从贯通方向观察第1筒状体12B的情况下看来为矩形的构件构成(参照图14)。相对于此，实施方式4的振动装置由在从贯通方向观察第1筒状体的情况下看来为圆形的构件和看来为矩形的构件构成。实施方式4的振动装置与实施方式1的振动装置10同样地搭载于摄像单元而使用。

图15是本实施方式4的振动装置10E的立体图。振动装置10E与振动装置10的不同点在于，在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下，与保护罩11和第1筒状体12是圆形不同，板簧13C、第2筒状体14C以及振动体17C是矩形。另外，振动装置10E在沿着振动板16C的形状配置有多个压电元件15C这点上与振动装置10不同。

振动装置10E在第1筒状体12与板簧13C的分界部分载置有配重19C。配重19C不配置于第1筒状体12的整周而配置于局部。当然，像在实施方式1中说明的那样，振动装置10E也可以代替配重19C而在振动体17C的局部设置缺口部。

本实施方式4的振动装置10E的振动也与实施方式2的振动装置10C的振动同样地，通过设置配重19C，能够使保护罩11倾斜地以活塞振动模式振动。因此，本实施方式4的振动装置10E起到与振动装置10同样的效果。而且，在振动装置10E中，在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下，板簧13C、第2筒状体14C以及振动体17C是矩形，因此除了能够不浪费地使用构件之外，也容易切削，因此能够抑制制造成本。

此外，在振动装置10E中，在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下，板簧13C、第2筒状体14C以及振动体17C只要是矩形即可，可以是正方形，也可以是长方形，另外还可以是多边形。

另外，在振动装置10E中，板簧13C、第2筒状体14C以及振动体17C在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下是矩形，但不限于此，只要保护罩11、第1筒状体12、板簧13C、第2筒状体14C以及振动体17C中的至少一者在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下是矩形即可。

另外，在振动装置10E中，保护罩11和第1筒状体12在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下是圆形，但不限于此，只要保护罩11、第1筒状体12、板簧13C、第2筒状体14C以及振动体17C中的至少一者在从贯通方向观察第1筒状体12的情况下是圆形即可。

另外，在振动装置10E中，也可以是，沿着振动板16C的形状的一片压电元件15C设于振动板16C的下表面。另外，压电元件15C也可以设于振动板16C的上表面。

另外，也可以如实施方式1的变形例所示，振动体17C朝向振动装置10E的内侧延伸。具体来说，也可以是，振动板16C从支承第2筒状体14C的底面的位置朝向内侧延伸，压电元件15C设于振动板16C的上表面或下表面。

(其他变形例)

在前述的实施方式的振动装置中，说明了通过在振动体的局部设置缺口部，或在第1筒状体与板簧的分界部分载置配重，而使保护罩倾斜地以活塞振动模式振动。但是，设置缺口部的位置、载置配重的位置不限定于此。图16和图17是用于说明设置缺口部或配重的位置的图。

在图16的(a)中，在第1筒状体12与板簧13的分界部分I设置缺口部或配重。在图16的(b)中，在板簧13的背面部分J设置缺口部或配重。在图16的(c)中，在第2筒状体14与振动板16的分界部分K设置缺口部或配重。在图17的(a)中，在振动板16的表面的部分L设置缺口部或配重。在图17的(b)中，在振动板16的端部M设置缺口部或配重。在图17的(c)中，在压电元件15的部分N设置缺口部或配重。

此外，振动装置在图16和图17所示的部分I～部分N的位置中的至少一个位置设置缺口部或配重。另外，在前述的实施方式的振动装置中说明了设置缺口部或配重的例子，但也可以设置缺口部和配重这两者。例如，振动装置也可以在图16和图17所示的部分I～部分N的位置中的至少一个位置设置缺口部，并且在部分I～部分N的位置中的至少一个位置设置配重。当然，缺口部也可以在部分I～部分N的位置中的至少一个位置设置多个，配重也可以在部分I～部分N的位置中的至少一个位置设置多个。进而，缺口部和配重也可以设于保护罩。

前述的实施方式的摄像单元100也可以包括照相机、LiDAR、Rader等。另外，也可以设为多个摄像单元排列地配置。

前述的实施方式的摄像单元100不限定于设于车辆的摄像单元，也能够同样地应用于具备振动装置和以透光体成为视野方向的方式配置的摄像元件并且需要将透光体上的异物去除的任何摄像单元。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书而非上述说明来表示，意在包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

附图标记说明

1、照相机；2、激励电路；10、10A、10B、10C、210、振动装置；11、11B、保护罩；12、12B、第1筒状体；13、13B、13C、板簧；14、14B、14C、第2筒状体；15、15A、15B、15C、压电元件；16、16A、16B、16C、振动板；17、17A、17B、17C、振动体；20、节点；100、摄像单元。

Claims (16)

1.一种振动装置，其中，

该振动装置具备：

透光体，其使预定波长的光透过；

第1筒状体，其在一个端部保持所述透光体；

板状的弹簧部，其支承所述第1筒状体的另一个端部，

第2筒状体，其在一个端部支承所述弹簧部的位于支承所述第1筒状体的位置的外侧的位置；

振动体，其设于所述第2筒状体的另一个端部，在所述第2筒状体的贯通方向上振动；以及

非平衡机构，其对所述透光体、所述第1筒状体、所述第2筒状体、所述弹簧部以及所述振动体中的至少一者去除一部分质量而成，或在所述透光体、所述第1筒状体、所述第2筒状体、所述弹簧部以及所述振动体中的至少一者的局部附加质量而成。

2.根据权利要求1所述的振动装置，其中，

所述非平衡机构是对所述透光体、所述第1筒状体、所述第2筒状体、所述弹簧部以及所述振动体中的至少一者切除局部而成的缺口部。

3.根据权利要求1所述的振动装置，其中，

所述非平衡机构是在所述透光体、所述第1筒状体、所述第2筒状体、所述弹簧部以及所述振动体中的至少一者的局部附加的配重。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的振动装置，其中，

所述振动体包括：

板状的振动板，其从所述第2筒状体的另一个端部向外侧延伸；以及

压电元件，其设于该振动板的上表面或下表面。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的振动装置，其中，

所述振动体包括：

板状的振动板，其从所述第2筒状体的另一个端部向内侧延伸；以及

压电元件，其设于该振动板的上表面或下表面。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的振动装置，其中，

所述透光体、所述第1筒状体、所述弹簧部以及所述第2筒状体的构造以所述透光体的共振频率比所述弹簧部的共振频率大的方式构成，

该振动装置还具备使所述振动体振动的激励电路，

所述激励电路选择性地激励所述透光体的共振和所述弹簧部的共振。

7.根据权利要求6所述的振动装置，其中，

所述透光体、所述第1筒状体、所述弹簧部以及所述第2筒状体的构造以所述透光体的共振频率成为所述弹簧部的共振频率的1.2倍以上的方式构成。

8.根据权利要求6或7所述的振动装置，其中，

所述激励电路以所述第1筒状体与所述第2筒状体以相反相位在贯通方向上振动的方式驱动所述振动体。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的振动装置，其中，

在从贯通方向观察所述第1筒状体时，所述透光体、所述第1筒状体、所述弹簧部、所述第2筒状体以及所述振动体中的至少一者为圆形。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的振动装置，其中，

在从贯通方向观察所述第1筒状体时，所述透光体、所述第1筒状体、所述弹簧部、所述第2筒状体以及所述振动体中的至少一者为矩形。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的振动装置，其中，

所述透光体是圆顶状的形状。

12.根据权利要求1～10中任一项所述的振动装置，其中，

所述透光体是板状的形状。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的振动装置，其中，

所述第1筒状体的厚度比从所述弹簧部的支承所述第1筒状体的位置到所述弹簧部的由所述第2筒状体支承的位置的长度短。

14.根据权利要求4或5所述的振动装置，其中，

在所述振动体中，与所述振动板的形状匹配地作为一体而形成的所述压电元件设于所述振动板。

15.根据权利要求4或5所述的振动装置，其中，

所述振动体沿着所述振动板的形状配置有多个矩形的所述压电元件。

16.一种摄像单元，其中，

该摄像单元具备：

权利要求1～权利要求15中的任一项所述的所述振动装置；以及

摄像元件，其以所述透光体成为视野方向的方式配置。

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