WO2020066088A1 - 振動装置及び光学検出装置 - Google Patents

振動装置及び光学検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020066088A1
WO2020066088A1 PCT/JP2019/015980 JP2019015980W WO2020066088A1 WO 2020066088 A1 WO2020066088 A1 WO 2020066088A1 JP 2019015980 W JP2019015980 W JP 2019015980W WO 2020066088 A1 WO2020066088 A1 WO 2020066088A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibration
support
node
axial direction
vibration device
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/015980
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友基 石井
仁志 坂口
藤本　克己
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to CN201980060645.5A priority Critical patent/CN112703063B/zh
Priority to JP2020547935A priority patent/JP7010386B2/ja
Priority to EP19867596.9A priority patent/EP3838426A4/en
Publication of WO2020066088A1 publication Critical patent/WO2020066088A1/ja
Priority to US17/108,031 priority patent/US11980914B2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B11/00—Filters or other obturators specially adapted for photographic purposes
    • G03B11/04—Hoods or caps for eliminating unwanted light from lenses, viewfinders or focusing aids
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/08—Waterproof bodies or housings
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/56—Accessories
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0651—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element of circular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0666—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface used as a diaphragm
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a vibration device and an optical detection device.
  • vibration devices have been widely used for various purposes such as removal of raindrops and the like attached to an optical detection device as a monitoring device and acoustic devices.
  • the vibration device is fixed to, for example, an external device.
  • the vibration device is often fixed to the outside at a portion serving as a node.
  • Patent Document 1 shows an example of a support structure for a piezoelectric vibrator.
  • a cylindrical support is disposed on a side surface of a cylindrical piezoelectric vibrator that performs respiratory vibration.
  • the length of the support is set to ⁇ (2n + 1) / 4 so that the tip of the support becomes a node, and the tip of the support is fixed to the outside.
  • the node does not displace during the vibration, when the vibration device is supported at the node, leakage and damping of the vibration are suppressed.
  • An object of the present invention is to provide a vibration device and an optical detection device that can suppress vibration leakage and damping.
  • a vibration device includes a vibration element having a cylindrical vibrating body including a first opening end face and a second opening end face, and the first opening end face and the second opening end face of the vibrating body.
  • the support member extends in the axial direction, and supports the vibrating body, and includes a connecting member that connects the vibrating body and the supporting body,
  • the vibrating body performs respiratory vibration such that a first node and a second node are generated at different positions in the axial direction of the vibration element, and the connection member is configured to perform the first node and the second node. It is located between.
  • the optical detection device includes a vibration device configured according to the present invention, and an optical detection element arranged such that a detection region is included in a cover of the vibration device.
  • FIG. 1 is a schematic front sectional view of a vibration device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic front sectional view of an imaging device having the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the vibration of the vibration device and the position of the connection member according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an element vector diagram for explaining vibration of the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating displacement amounts of radial and axial vibrations at respective positions of the vibrating body according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the position of the connection member on the support and the displacement of the bottom of the support.
  • FIG. 8 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L + 1 mm.
  • FIG. 9 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L-0.5 mm.
  • FIG. 10 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L + 20 mm.
  • FIG. 11 is a diagram showing the amount of axial vibration displacement at each position of the vibrating body when the distance between nodes is L + 1 mm.
  • FIG. 12 is a diagram showing the amount of axial vibration displacement at each position of the vibrating body when the distance between nodes is L-0.5 mm.
  • FIG. 8 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L + 1 mm.
  • FIG. 9 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L-0.5 mm.
  • FIG. 10 is
  • FIG. 13 is a diagram showing the displacement of the vibration in the axial direction at each position of the vibrating body when the distance between the nodes is L + 20 mm.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the vibration of the vibration device according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic front sectional view of a vibration device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic plan view of a vibration device according to a third modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic front sectional view of the vibration device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic front sectional view of a vibration device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the vibration of the vibration device according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic front sectional view of a vibration device according to a second modification of the first embodiment of
  • FIG. 19 is a schematic perspective view of a support according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic perspective view of a support according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a schematic perspective view of a support in a first modified example of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a schematic perspective view of a support in a second modified example of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a schematic front sectional view showing a part of the support according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic front sectional view showing a part of the support in the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic front sectional view of the vibration device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the vibration device according to the first embodiment.
  • the vibration device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a vibration device that moves water droplets and foreign matter by vibration and removes water droplets and foreign matter from the field of view of the imaging device.
  • the vibration device according to the present invention can also be used for applications other than those described above, such as an ultrasonic sensor, a microphone, and a buzzer, for generating sound pressure.
  • the vibration device 1 includes the vibration element 2, a support 15 that supports the vibration element 2, and a connection member 14 that connects the vibration element 2 and the support 15. More specifically, the vibration element 2 includes a substantially cylindrical vibration body 3. The vibrating body 3 and the supporting body 15 in the vibrating element 2 are connected by a connecting member 14. In the vibration device 1, an internal space surrounded by the vibration element 2, the connection member 14, and the support 15 is configured.
  • FIG. 3 is a front sectional view of an imaging device having the vibration device according to the first embodiment.
  • An imaging device 10A indicated by a dashed line is arranged in an internal space surrounded by the vibration element 2, the connection member 14, and the support 15. Thereby, the imaging device 10 as the optical detection device according to the embodiment of the present invention is configured.
  • the imaging device 10 has a vibration device 1 and an image sensor 10A.
  • the imaging element 10A for example, a CMOS, a CCD, a bolometer, a thermopile, or the like that receives light of any wavelength from the visible region to the far infrared region can be used.
  • Examples of the imaging device 10 include a camera, a Radar, and a LIDAR device.
  • an optical detection element for optically detecting an energy ray other than the imaging element 10A may be disposed in the internal space.
  • the energy ray to be detected may be, for example, an active energy ray such as an electromagnetic wave or an infrared ray.
  • the detection area of the optical detection element is included in a light transmitting body 7 described later.
  • the field of view of the imaging element 10A is included in the light transmitting body 7.
  • the term “light-transmitting property” in the present specification refers to a light-transmitting property that transmits at least an energy ray or light having a wavelength detected by the optical detection element.
  • the vibration element 2 includes the vibration body 3, a light transmitting body 7 as a cover, and a piezoelectric vibrator 8.
  • the vibrating body 3 has a first open end face 3a and a second open end face 3b, and an outer side face 3c and an inner side face 3d connecting the first open end face 3a and the second open end face 3b.
  • the direction connecting the first opening end face 3a and the second opening end face 3b of the vibrating body 3 is defined as an axial direction
  • a direction orthogonal to the axial direction is defined as a radial direction.
  • the vibrating body 3 has a cylindrical first vibrating body part 4, a cylindrical second vibrating body part 5, and an annular ring connecting the first vibrating body part 4 and the second vibrating body part 5. And a connecting portion 6.
  • the vibrating body 3 is a cylindrical body in which the first vibrating body part 4, the connecting part 6, and the second vibrating body part 5 are arranged such that their central axes are at the same position.
  • the first vibrating part 4 includes the first opening end face 3 a of the vibrating body 3.
  • the second vibrating body section 5 includes the second opening end face 3b of the vibrating body 3. Note that the shapes of the first vibrating body portion 4, the second vibrating body portion 5, and the connecting portion 6 are not limited to the above.
  • the first vibrating body part 4, the second vibrating body part 5, and the connecting part 6 may have any shape as long as they are continuously connected so as to form one cylindrical body. Further, the vibrating body 3 is not limited to a configuration having the first vibrating body portion 4, the second vibrating body portion 5, and the connecting portion 6, and may be a cylindrical body. The vibrating body 3 may have, for example, a substantially rectangular cylindrical shape.
  • the outer peripheral edge and the inner peripheral edge refer to the outer peripheral edge and the inner peripheral edge in plan view.
  • the outer peripheral edges of the connecting portion 6, the first vibrating body portion 4, and the second vibrating body portion 5 overlap.
  • the inner peripheral edge of the connecting portion 6 is located outside the inner peripheral edges of the first vibrating body portion 4 and the second vibrating body portion 5.
  • the thickness of the connecting portion 6 is smaller than the thickness of the first vibrating body portion 4 and the thickness of the second vibrating body portion 5.
  • the inner diameter of the connecting portion 6 is larger than the inner diameters of other portions.
  • the outer surface 3c of the vibrating body 3 is formed by connecting the respective outer surfaces of the first vibrating body portion 4, the connecting portion 6, and the second vibrating body portion 5 to each other.
  • the inner side surface 3d of the vibrating body 3 is configured by connecting the inner side surfaces of the first vibrating body portion 4, the connecting portion 6, and the second vibrating body portion 5 to each other.
  • the inner side surface 3 d has a step at the connecting portion 6.
  • the outer surface 3c has no step.
  • a light transmitting body 7 is provided on the first opening end face 3 a of the vibrating body 3 so as to cover the opening.
  • the light transmitting body 7 is a lid having a light transmitting property.
  • the light transmitting body 7 has a dome shape, but the light transmitting body 7 may have a flat plate shape.
  • a piezoelectric vibrator 8 is provided on the second opening end face 3 b of the vibrating body 3.
  • the portion where the piezoelectric vibrator 8 is provided is not limited to the above.
  • the piezoelectric vibrator 8 has an annular piezoelectric body 8a.
  • the piezoelectric body 8a is made of, for example, an appropriate piezoelectric ceramic such as Pb (Zr, Ti) O 3 or (K, Na) NbO 3 or an appropriate piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 or LiNbO 3 .
  • the piezoelectric vibrator 8 has a first electrode 9a provided on one main surface of the piezoelectric body 8a and a second electrode 9b provided on the other main surface.
  • the first electrode 9a and the second electrode 9b are annular and provided to face each other.
  • the first electrode 9a and the second electrode 9b are each electrically connected to the outside.
  • one annular piezoelectric vibrator 8 is provided in the present embodiment, the present invention is not limited to this.
  • a plurality of rectangular plate-shaped piezoelectric vibrators 8 may be provided along the outer surface 3c. .
  • the piezoelectric vibrator 8 is joined to the vibrating body 3 on the first electrode 9a side.
  • the piezoelectric vibrator 8 performs respiratory vibration, causes the vibrating body 3 to perform respiratory vibration, and vibrates a connected body of the vibrating body 3 and the light transmitting body 7.
  • the respiratory vibration refers to a vibration mode in which a ring-shaped piezoelectric vibrator or a cylindrical vibrator is displaced in a radial direction.
  • the vibration element 2 does not necessarily need to have the piezoelectric vibrator 8, and may have a vibrator that causes the vibrating body 3 to respirate and vibrate.
  • connection member 14 is connected to the outer surface 3c of the vibrating body 3. More specifically, the connection member 14 has an outer surface and an inner surface. The inner surface of the connection member 14 is connected to the outer surface 3c of the vibrating body 3. In the vibration device 1, the connection member 14 is provided to extend radially outward from the outer surface 3 c of the vibration body 3. Note that the vibration body 3 and the connection member 14 may be provided integrally. Here, the position of the connection member 14 will be shown more specifically with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the vibration of the vibration device according to the first embodiment and the position of the connection member.
  • FIG. 4 shows a portion corresponding to half of the cross section shown in FIG. 1 in the radial direction.
  • the vibrating body 3 performs respiratory vibration so that the first node N1 and the second node N2 are generated at different positions in the axial direction of the vibrating element 2. More specifically, in the present embodiment, the first node N1 is located on the vibrating body 3, and the second node N2 is located on the light transmitting body 7.
  • the connection member 14 is located between the first node N1 and the second node N2.
  • the vibrating body 3 of the present embodiment performs respiratory vibration so as to generate two nodes, but may perform respiratory vibration so as to generate three or more nodes. Also in this case, the first node N1 and the second node N2 are adjacent nodes.
  • the support 15 is connected to the outer surface of the connection member 14.
  • the support 15 has a connection portion 15a which is a portion connected to the connection member 14.
  • the support 15 is connected to the vibrator 3 via the connecting member 14 and supports the vibrator 3.
  • the support 15 is a cylindrical body extending in the axial direction.
  • the shape of the support 15 is not limited to the above, and may be any shape that extends in the axial direction, such as a rectangular tube.
  • the support 15 has an outer surface 15c and an inner surface 15d.
  • the connection portion 15a is located near the upper end of the inner surface 15d of the support 15 in FIG. Note that the support 15 and the connection member 14 may be provided integrally.
  • the support 15 has a bottom 15b including the lower end in FIG.
  • the vibration device 1 is fixed to the outside at the bottom 15 b of the support 15.
  • a bottom plate may be joined to the bottom portion 15b, and a closed space may be formed by the vibration element 2, the connection member 14, the support 15, and the bottom plate.
  • the feature of this embodiment is that the vibrating body 3 performs respiratory vibration so that the first node and the second node are generated at different positions in the axial direction of the vibrating element 2, and the vibrating body 3 and the supporting body 15 Is located between the first node and the second node.
  • This makes it difficult for the vibration to leak to the bottom 15 b of the support 15. Therefore, when the vibration device 1 is fixed to the outside, damping of the vibration of the vibration device 1 hardly occurs. The details will be described below.
  • FIG. 5 is an element vector diagram for explaining vibration of the vibration device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a portion similar to FIG.
  • the vibration around the first node N1 and the second node N2 of the vibration element 2 has a rotational moment. Therefore, the vibration of the vibration element 2 has a radial component and an axial component.
  • the connection member 14 is located at a portion where the amount of vibration displacement in the axial direction is about 0 ⁇ m. In this specification, unless otherwise specified, the displacement amount is shown as an absolute value.
  • FIG. 6 is a diagram showing the amount of displacement of the radial and axial vibrations at each position of the vibrating body in the first embodiment.
  • the horizontal axis indicates the position in the axial direction of the vibrating body.
  • 0 mm on the horizontal axis indicates the position of the first opening end face of the vibrating body.
  • the solid line in FIG. 6 indicates the amount of displacement in the axial direction, and the broken line indicates the amount of displacement in the radial direction.
  • An alternate long and short dash line A indicates the position where the connecting member is arranged, and an alternate long and short dash line B indicates the position of the first node.
  • the displacement of the vibration in the axial direction is about 0 ⁇ m, and the displacement of the vibration in the radial direction is about 3.3 ⁇ m.
  • the displacement of the vibration in the radial direction is about 0 ⁇ m, but the displacement of the vibration in the axial direction is about 0.5 ⁇ m.
  • a vibrating device having the configuration of the first embodiment and a vibrating device of a comparative example in which the connection member was disposed at the position of the first node were manufactured.
  • the displacement amounts of the bottom of the support in the vibration devices of the first embodiment and the comparative example were compared.
  • the compared displacement is a displacement obtained by combining the radial component and the axial component.
  • the amount of displacement at the bottom of the support was about 2.4 ⁇ m.
  • the displacement of the bottom of the support was about 0.2 ⁇ m.
  • connection member 14 is located between the first node N1 and the second node N2. Between the first node N1 and the second node N2, both rotational moments about both nodes are combined, so that the amount of displacement in the axial direction is reduced. Thereby, the amount of displacement in the axial direction due to the vibration of the connection member 14 can be effectively reduced. Even if the radial vibration propagates to the support 15 extending in the axial direction, the bottom 15b of the support 15 is not easily displaced. Therefore, it is possible to suppress the vibration of the vibration element 2 from leaking to the bottom 15 b of the support 15. Further, since the displacement of the bottom 15b is very small, when the bottom 15b is fixed to the outside, the damping of the vibration hardly occurs.
  • the displacement of the vibration in the axial direction of the portion to which the connection member 14 is connected is preferably 90% or less of the displacement of the vibration in the axial direction of the portion where the first node N1 is located. , 40% or less.
  • the displacement amount in the axial direction is 0 ⁇ m.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the position of the connection member on the support and the amount of displacement of the bottom of the support.
  • the vibration element, the connection member, and the support of the first embodiment are used, and the positions of the connection members are different from each other.
  • the horizontal axis indicates the axial position where the connecting member is arranged in the vibrating body. 0 mm on the horizontal axis indicates the position of the first opening end face of the vibrating body.
  • the dashed-dotted line A in FIG. 7 indicates the position where the connecting member is arranged in the first embodiment.
  • the position shown by the one-dot chain line C is a position where the amount of displacement of the vibrating body in the axial direction is 90% of the amount of displacement of vibration in the axial direction of the portion where the first node is located.
  • the position shown by the one-dot chain line D is a position where the amount of displacement of the vibrating body in the axial direction is 40% of the amount of displacement of vibration in the axial direction of the portion where the first node is located.
  • the two-dot chain line E indicates the amount of displacement of the bottom of the support when the connecting member is disposed at the first node.
  • the two-dot chain line F indicates the amount of displacement of the bottom of the support when the connecting member is arranged at the position indicated by the one-dot chain line D.
  • the amount of displacement of the vibration in the axial direction between the first node N1 and the second node N2 is small. Further, a portion where the amount of vibration displacement is 0 is located between the first node N1 and the second node N2. The fact that they do not depend on the distance between the first node N1 and the second node N2 will be described below. In this specification, unless otherwise specified, the distance between nodes refers to the distance between the first node N1 and the second node N2.
  • a plurality of vibrating elements having different distances between the nodes from those of the first embodiment were manufactured. More specifically, assuming that the distance between the nodes in the first embodiment is L, the vibrating elements having the above distances of L + 1 mm, L-0.5 mm, and L + 20 mm were manufactured. The distance between the nodes was changed by changing the length of the connecting portion of the vibrating body along the axial direction. Next, the displacement of vibration of each vibration element was measured.
  • FIG. 8 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L + 1 mm.
  • FIG. 9 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L-0.5 mm.
  • FIG. 10 is an element vector diagram of the vibrating element when the distance between nodes is L + 20 mm.
  • the first node N1 is located on the vibrating body 3 and the second node N2 is located on the light transmitting body 7 even when the distance between the nodes is varied. It can be seen that the displacement of the vibration in the light transmitting body 7 is larger than the displacement of the vibration between the first opening end face 3a of the vibrating body 3 and the first node N1, regardless of the distance between the nodes. This is because the amount of displacement when the light transmitting member is excited in the resonance region is represented by the product of the amount of displacement of the vibrating member and Qm of the light transmitting member.
  • Qm is the reciprocal of the elastic loss coefficient.
  • the displacement of the vibration generated in the piezoelectric vibrator is amplified by Qm times the vibrator.
  • the vibration generated in the piezoelectric vibrator propagates to the light transmitting body via the vibrating body and the light transmitting body vibrates at the resonance frequency
  • the displacement of the vibration generated in the piezoelectric vibrator is further amplified by Qm times the light transmitting body. Is done.
  • FIG. 11 is a diagram showing the amount of axial vibration displacement at each position of the vibrating body when the distance between nodes is L + 1 mm.
  • FIG. 12 is a diagram showing the amount of axial vibration displacement at each position of the vibrating body when the distance between nodes is L-0.5 mm.
  • FIG. 13 is a diagram showing the displacement of the vibration in the axial direction at each position of the vibrating body when the distance between the nodes is L + 20 mm. 11 to 13, 0 mm on the horizontal axis indicates the position of the first opening end face of the vibrating body.
  • the distance between the first node N1 and the second node N2 is It can be seen that a portion where the displacement of the vibration in the axial direction is 0 is located. Further, it can be seen that the amount of displacement in the axial direction between the first node N1 and the second node N2 is small. As described above, regardless of the distance between the nodes, the portion where the amount of vibration displacement in the axial direction becomes 0 is located between the first node N1 and the second node N2, and the first opening end surface 3a It can be seen that the amount of displacement in the axial direction becomes smaller between the first node N1 and the first node N1.
  • the displacement amount of the light transmitting member 7 where the second node N2 is located is smaller than the displacement amount of the vibration between the first opening end face 3a of the vibrating member 3 and the first node N1. Is also big. Therefore, it is understood that the amount of displacement in the axial direction between the first node N1 and the second node N2 becomes small regardless of the distance between the nodes.
  • the material of the support 15 is preferably a material having a spring property such as a metal material.
  • the support 15 is easily deformed.
  • the vibration of the vibration element 2 propagates to the support 15 via the connection member 14, the vicinity of the connection portion 15a of the support 15 is easily deformed. Therefore, the displacement of the entire support 15 can be suppressed, and the displacement of the bottom 15b of the support 15 can be suppressed. Therefore, it is possible to effectively suppress the leakage of the vibration to the bottom portion 15b, and it is also possible to effectively suppress the damping of the vibration.
  • the material of the support 15 is a metal material
  • the rigidity can be increased, and in addition to the above-described effects, the support 15 is not easily damaged.
  • the vibrating body 3 is made of a metal material, it is preferable that an insulating film is provided between the piezoelectric vibrator 8 and the vibrating body 3.
  • the vibrating body 3, the connecting member 14, and the supporting body 15 are made of the same material. In this case, the reflection of vibration and the like can be suppressed, and the vibration of the vibration device 1 is hardly attenuated. More preferably, the vibrating body 3, the connecting member 14, and the support 15 are made of a metal material. Thereby, as described above, vibration leakage and damping can be effectively suppressed. Note that the vibrator 3, the connection member 14, and the support 15 may be made of a ceramic material or the like.
  • both the first node N1 and the second node N2 are located on the vibrating body 3, and the connecting member 14 is connected to the first node N1 and the second node N1. It is located between N2.
  • a disc-shaped lid 27 having no translucency is provided on the first opening end face 3a of the vibrating body 3.
  • the lid 27 is made of, for example, a metal material or a ceramic material.
  • the vibration device of this modification can be used for applications such as an ultrasonic sensor, a microphone, a buzzer, and the like that generate sound pressure.
  • the vibrating body 3 and the support 15 are connected by a plurality of connecting members 24 arranged in a circumferential direction with the axial direction as the rotation axis.
  • the connecting members 24 are indicated by hatching.
  • Each connecting member 24 has an annular arc shape.
  • the plurality of connection members 24 are located between the first node N1 and the second node N2.
  • FIG. 17 is a schematic front sectional view of the vibration device according to the second embodiment.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the bottom 35b of the support 35 is thicker than the other portions. More specifically, the thickness of the support 35 is the same except for the bottom 35b.
  • the bottom 35b extends radially outward, and a cross section of the support 35 along the axial direction has a substantially L-shape. Except for the above points, the vibration device of the present embodiment has the same configuration as the vibration device 1 of the first embodiment.
  • the portion located closer to the connection portion 15a than the bottom portion 35b is more easily deformed than the bottom portion 35b. Accordingly, when the vibration of the vibration element 2 propagates to the support 35 via the connection member 14, the portion on the connection portion 15a side can be more easily deformed than the bottom portion 35b. Therefore, it is possible to further suppress that the entire support 35 is integrally displaced. In addition, since the bottom 35b is thick, displacement of the bottom 35b can be further suppressed. Therefore, the leakage of the vibration to the bottom 35b can be further suppressed, and the damping of the vibration can be further suppressed.
  • the direction in which the bottom 35b of the support 35 extends is not limited to the radial outside.
  • the bottom 45b of the support 45 extends radially inward, and the cross section of the support 45 along the axial direction has a substantially L-shape. Also in this case, leakage and damping of vibration can be further suppressed. In addition, the size of the vibration device can be reduced.
  • FIG. 19 is a schematic perspective view of a support according to the third embodiment.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the support 55 has a substantially rectangular cylindrical shape and the outer surface 55c is inclined with respect to the axial direction. Except for the above points, the vibration device of the present embodiment has the same configuration as the vibration device 1 of the first embodiment.
  • the shape of the outer peripheral edge of the support 55 in a plan view is a square.
  • the outer surface 55c of the support 55 has a shape in which four trapezoidal surfaces are connected.
  • the inner side surface 55d has a columnar shape as in the first embodiment.
  • the outer surface 55c of the support 55 is inclined with respect to the axial direction so that the thickness decreases from the bottom portion 55b toward the connection portion 15a. Accordingly, a portion located closer to the connection portion 15a than the bottom portion 55b is more easily deformed than the bottom portion 55b.
  • the shape of the outer peripheral edge of the support 55 in a plan view may be, for example, a polygon other than a square, a substantially polygon, or a circle or a substantially circle.
  • the outer surface 55c of the support 55 is inclined with respect to the axial direction.
  • the outer surface 55c has a stepped shape, so that the thickness increases from the bottom 55b toward the connecting portion 15a. It may be thin. Also in this case, it is possible to suppress vibration leakage and damping.
  • FIG. 20 is a schematic perspective view of a support according to the fourth embodiment.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in the shape of the support 65. Except for the above points, the vibration device of the present embodiment has the same configuration as the vibration device 1 of the first embodiment.
  • the support 65 has a frame-shaped bottom 65b whose inner and outer peripheral edges are square.
  • One end of a pillar 65e is connected to each corner of the bottom 65b.
  • the column 65e extends in the axial direction.
  • the thickness of the pillar 65e of the support 65 is constant and the same as the thickness of the bottom 65b.
  • the other end of each column 65e is connected to the frame 65f.
  • the outer peripheral edge of the frame portion 65f is square, and the inner peripheral edge is circular.
  • Each pillar 65e is connected to each corner of the frame 65f.
  • the inner peripheral edge of the frame portion 65f is a connecting portion 15a connected to the connecting member 14.
  • the column 65e is more easily deformed in the direction orthogonal to the axial direction than the frame-shaped bottom 65b.
  • the shape of the outer periphery of the bottom portion 65b and the frame portion 65f in a plan view may be, for example, a polygon other than a square, a substantially polygon, or a circle or a substantially circle.
  • the thickness of the pillar 65e of the support 65 and the thickness of the bottom 65b may not be the same.
  • the thickness of the bottom 75b is larger than the thickness of the column 65e. Thereby, the displacement of the bottom portion 75b can be further suppressed. Therefore, the leakage of the vibration to the bottom portion 75b can be further suppressed, and the damping of the vibration can be further suppressed.
  • the bottom 75b extends outward in the direction orthogonal to the axial direction, but the bottom 75b may extend inward in the direction orthogonal to the axial direction.
  • the thickness of the pillar portion 65e is constant, but is not limited to this.
  • the cross section along the axial direction of the column 76e of the support 76 has a substantially right triangle shape.
  • the thickness of the column portion 76e decreases from the bottom portion 76b toward the connection portion 15a.
  • a portion located closer to the connection portion 15a than the bottom portion 76b is more easily deformed than the bottom portion 76b.
  • FIG. 23 is a schematic front sectional view showing a part of the support in the fifth embodiment.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the outer surface 85c and the inner surface 85d of the support 85 have a wavy shape. Except for the above points, the vibration device of the present embodiment has the same configuration as the vibration device 1 of the first embodiment.
  • the outer surface 85c and the inner surface 85d of the support 85 are curved and have a wavy shape. More specifically, the outer surface 85c is wavy such that the outer diameter repeatedly increases from the bottom toward the connection and then decreases from the bottom toward the connection.
  • the inner side surface 85d is wavy such that the inner diameter repeatedly increases from the bottom toward the connection portion and then decreases from the bottom toward the connection portion.
  • the support 85 has such a shape that the thickness of the support 85 repeats such that the thickness increases from the bottom toward the connection, and then the thickness decreases from the bottom toward the connection.
  • the outer surface 85c and the inner surface 85d of the support 85 have a wavy shape, the spring property of the portion of the support 85 closer to the connection portion than the bottom portion can be improved. Thereby, the displacement of the entire support 85 can be suppressed, and the displacement of the bottom of the support 85 can be suppressed. Therefore, leakage of vibration to the bottom can be effectively suppressed, and damping of vibration can also be effectively suppressed.
  • a point where the outer diameter of the support 85 increases from the bottom toward the connection portion and then begins to decrease is referred to as a mountain portion.
  • the point at which the outer diameter decreases from the bottom toward the connection and then begins to increase is defined as a valley.
  • a point where the inner diameter of the support 85 decreases from the bottom toward the connection and then starts to increase is defined as a mountain portion.
  • the point at which the inner diameter increases from the bottom toward the connection and then begins to decrease is defined as a valley.
  • the crest portion of the outer side surface 85c and the crest portion of the inner side surface 85d are the same in the axial direction.
  • the valley portion of the outer surface 85c and the valley portion of the inner surface 85d are preferably the same in the axial direction.
  • the cross-sectional shape of the support 85 along the axial direction is line-symmetric with respect to the axis of symmetry extending in the axial direction. Thereby, the spring property can be effectively improved.
  • the outer surface 85c and the inner surface 85d of the support 85 may be linear and have a wavy shape. Also in this case, the spring property can be enhanced, and leakage and damping of vibration can be suppressed.
  • FIG. 24 is a schematic front sectional view showing a part of the support in the sixth embodiment.
  • This embodiment is different from the second embodiment in that both the outer surface 95c and the inner surface 95d of the support 95 have a stepped shape. Except for the above points, the vibration device of the present embodiment has the same configuration as the vibration device of the second embodiment.
  • the support 95 is bent stepwise at a plurality of portions. More specifically, in the support body 95, portions extending in the axial direction and portions extending in the radial direction are connected alternately. Thereby, the spring property of the support 95 can be enhanced. Therefore, as in the fifth embodiment, leakage and damping of vibration can be suppressed.
  • the thickness of the bottom portion 95b is greater than the thickness of the portion extending in the axial direction. Therefore, similarly to the second embodiment, the displacement of the bottom portion 95b can be further suppressed. Therefore, the leakage of the vibration to the bottom 95b can be further suppressed, and the damping of the vibration can be further suppressed.
  • Second vibration body part 6 Connecting part 7 Translucent member 8 Piezoelectric vibrator 8a Piezoelectric member 9a First electrode 9b Second electrode 10 Imaging device 10A Imaging element 14 Connection member 15 Support member 15a Connection part 15b Bottom 15c Outside surface 15d Inner surface 24 Connection member 27 Lid 35 Support 35b Bottom 45 Support 45b Bottom 55 Support 55b Bottom 55c Outside surface 55d Inner surface 65 Support 65b Bottom 65e Column 65f Frame 75 Support 75b Bottom 76 Support 76b Bottom 76e Column 85 Support 85c Outer surface 85d Inner surface 95 Support 95b Bottom 95c: Outside surface 95d: Inside surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

振動の漏洩及びダンピングを抑制することができる、振動装置を提供する。　本発明の振動装置１は、第１の開口端面３ａ及び第２の開口端面３ｂを含む筒状の振動体３を有する振動素子２と、振動体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としたときに、軸方向に延びており、かつ振動体３を支持している支持体１５と、振動体３と支持体１５とを接続している接続部材１４とを備える。振動素子２の軸方向おいて異なる位置に第１のノード及び第２のノードが生じるように、振動体３が呼吸振動をし、接続部材１４が第１のノード及び第２のノードの間に位置している。

Description

振動装置及び光学検出装置
　本発明は、振動装置及び光学検出装置に関する。
　従来、振動装置は、監視装置としての光学検出装置に付着した雨滴などの除去や、音響装置など様々な用途に広く用いられている。振動装置が用いられる際には、振動装置は、例えば外部のデバイスなどに固定される。振動の漏洩やダンピングを抑制するために、振動装置はノードとなる部分において外部に固定されることが多い。
　下記の特許文献１には、圧電振動子の支持構造の例が示されている。この支持構造においては、呼吸振動をする円筒型圧電振動子の側面に円筒状の支持体が配置されている。支持体の先端がノードとなるように、支持体の長さがλ（２ｎ＋１）／４とされており、支持体の先端が外部に固定される。
特開昭６２－２５４６６７号公報
　振動に際しノードは変位しないため、ノードにおいて振動装置を支持した場合には、振動の漏洩やダンピングは抑制される。しかしながら、実際には、ノードとなる正確な位置において振動装置を支持することは非常に困難である。そのため、振動装置を支持する位置は、実際にはノードとなる位置の近傍となる。振動に際し、ノードから離れるにつれて変位は大きくなる。そのため、振動装置を支持する位置がノードとなる位置からずれた場合には、振動装置を支持する部分からの振動の漏洩や、振動のダンピングを抑制することは困難となる。
　ここで、呼吸振動に際し、ノードの近傍の部分には、ノードを中心とする回転モーメントが加わる。そのため、特許文献１のように、ノードとなるようにした支持体の先端を外部に接続したとしても、外部にもノードを中心とする回転モーメントが加わることになるため、振動の漏洩及びダンピングを十分に抑制することは困難となる。
　本発明の目的は、振動の漏洩及びダンピングを抑制することができる、振動装置及び光学検出装置を提供することにある。
　本発明に係る振動装置は、第１の開口端面及び第２の開口端面を含む筒状の振動体を有する振動素子と、前記振動体の前記第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、前記軸方向に延びており、かつ前記振動体を支持している支持体と、前記振動体と前記支持体とを接続している接続部材とを備え、前記振動素子の前記軸方向おいて異なる位置に第１のノード及び第２のノードが生じるように、前記振動体が呼吸振動をし、前記接続部材が前記第１のノード及び前記第２のノードの間に位置している。
　本発明に係る光学検出装置は、本発明に従い構成された振動装置と、前記振動装置が有する蓋体に検出領域が含まれるように配置されている光学検出素子とを備える。
　本発明によれば、振動の漏洩及びダンピングを抑制することができる、振動装置及び光学検出装置を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の模式的正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の模式的分解斜視図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置を有するイメージングデバイスの模式的正面断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の振動及び接続部材の位置を説明するための図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の振動を説明するための要素ベクトル図である。 図６は、本発明の第１の実施形態における振動体の各位置における径方向及び軸方向の振動の変位量を示す図である。 図７は、支持体における接続部材の位置と、支持体の底部の変位量との関係を示す図である。 図８は、ノード間の距離をＬ＋１ｍｍとした場合の振動素子の要素ベクトル図である。 図９は、ノード間の距離をＬ－０．５ｍｍとした場合の振動素子の要素ベクトル図である。 図１０は、ノード間の距離をＬ＋２０ｍｍとした場合の振動素子の要素ベクトル図である。 図１１は、ノード間の距離をＬ＋１ｍｍとした場合の、振動体の各位置における軸方向の振動の変位量を示す図である。 図１２は、ノード間の距離をＬ－０．５ｍｍとした場合の、振動体の各位置における軸方向の振動の変位量を示す図である。 図１３は、ノード間の距離をＬ＋２０ｍｍとした場合の、振動体の各位置における軸方向の振動の変位量を示す図である。 図１４は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る振動装置の振動を説明するための図である。 図１５は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る振動装置の模式的正面断面図である。 図１６は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る振動装置の模式的平面図である。 図１７は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置の模式的正面断面図である。 図１８は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る振動装置の模式的正面断面図である。 図１９は、本発明の第３の実施形態における支持体の模式的斜視図である。 図２０は、本発明の第４の実施形態における支持体の模式的斜視図である。 図２１は、本発明の第４の実施形態の第１の変形例における支持体の模式的斜視図である。 図２２は、本発明の第４の実施形態の第２の変形例における支持体の模式的斜視図である。 図２３は、本発明の第５の実施形態における支持体の一部を示す模式的正面断面図である。 図２４は、本発明の第６の実施形態における支持体の一部を示す模式的正面断面図である。
　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。
　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。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の模式的正面断面図である。図２は、第１の実施形態に係る振動装置の模式的分解斜視図である。
　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、撮像素子の視野内から水滴や異物を除去する振動装置である。もっとも、本発明に係る振動装置は、上記以外の、例えば、超音波センサ、マイク、ブザーなどの、音圧を発生させる用途などにも用いることができる。
　振動装置１は、振動素子２と、振動素子２を支持している支持体１５と、振動素子２及び支持体１５を接続している接続部材１４とを有する。より具体的には、振動素子２は略円筒体状の振動体３を有する。振動素子２における振動体３と支持体１５とが接続部材１４により接続されている。振動装置１においては、振動素子２、接続部材１４及び支持体１５により囲まれた内部空間が構成されている。
　図３は、第１の実施形態に係る振動装置を有するイメージングデバイスの正面断面図である。
　振動素子２、接続部材１４及び支持体１５により囲まれた内部空間内に、一点鎖線で示す撮像素子１０Ａが配置されている。それによって、本発明の一実施形態に係る光学検出装置としてのイメージングデバイス１０が構成されている。イメージングデバイス１０は振動装置１及び撮像素子１０Ａを有する。撮像素子１０Ａ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１０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。
　なお、上記内部空間内には、撮像素子１０Ａ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、後述する透光体７に含まれる。図３に示すイメージングデバイス１０においては、撮像素子１０Ａの視野が透光体７に含まれる。本明細書における透光性とは、少なくとも上記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。
　以下において、振動装置１の詳細を説明する。
　図１に示すように、振動素子２は上記振動体３、蓋体としての透光体７及び圧電振動子８を有する。振動体３は第１の開口端面３ａ及び第２の開口端面３ｂと、第１の開口端面３ａ及び第２の開口端面３ｂを接続する外側面３ｃ及び内側面３ｄとを有する。本明細書においては、振動体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とし、軸方向に直交する方向を径方向とする。
　振動体３は、円筒状の第１の振動体部４と、円筒状の第２の振動体部５と、第１の振動体部４及び第２の振動体部５を連結する円環状の連結部６とを有する。振動体３は、第１の振動体部４と、連結部６と、第２の振動体部５とが、それぞれの中心軸が同じ位置となるように配置された筒状体である。第１の振動体部４は振動体３の第１の開口端面３ａを含む。第２の振動体部５は振動体３の第２の開口端面３ｂを含む。なお、第１の振動体部４、第２の振動体部５及び連結部６の形状は上記に限定されない。第１の振動体部４、第２の振動体部５及び連結部６の形状が、１つの筒状体となるように連続的に接続される形状であればよい。さらに、振動体３は、第１の振動体部４、第２の振動体部５及び連結部６を有する構成にも限定されず、筒状体であればよい。振動体３は、例えば、略角筒状であってもよい。
　ここで、本明細書において、特に断りのない場合には、外周縁及び内周縁は平面視における外周縁及び内周縁をいう。平面視において、連結部６、第１の振動体部４及び第２の振動体部５の外周縁は重なっている。他方、連結部６の内周縁は第１の振動体部４及び第２の振動体部５の内周縁より外側に位置している。軸方向に直交する方向に沿う厚みを肉厚としたときに、連結部６の肉厚は第１の振動体部４の肉厚及び第２の振動体部５の肉厚よりも薄い。振動体３においては、連結部６における内径が、他の部分の内径よりも大きい。
　振動体３の外側面３ｃは、第１の振動体部４、連結部６及び第２の振動体部５の各外側面が連結されることにより構成されている。同様に、振動体３の内側面３ｄは、第１の振動体部４、連結部６及び第２の振動体部５の各内側面が連結されることにより構成されている。本実施形態では、内側面３ｄは連結部６の部分において段差部を有する。他方、外側面３ｃは段差部を有しない。
　振動体３の第１の開口端面３ａ上に、開口部を覆うように、透光体７が設けられている。透光体７は透光性を有する蓋体である。本実施形態においては、透光体７はドーム状であるが、透光体７は平板状であってもよい。透光体７の材料としては、例えば、透光性のプラスチック、ガラスまたは透光性のセラミックスなどを用いることができる。
　振動体３の第２の開口端面３ｂ上には、圧電振動子８が設けられている。なお、圧電振動子８が設けられている部分は上記に限定されない。圧電振動子８は円環状の圧電体８ａを有する。圧電体８ａは、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３や（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３などの適宜の圧電セラミックスまたはＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３などの適宜の圧電単結晶からなる。
　圧電振動子８は、圧電体８ａの一方主面上に設けられている第１の電極９ａ及び他方主面上に設けられている第２の電極９ｂを有する。第１の電極９ａ及び第２の電極９ｂは円環状であり、互いに対向するように設けられている。第１の電極９ａ及び第２の電極９ｂはそれぞれ外部に電気的に接続される。本実施形態では円環状の１つの圧電振動子８が設けられているが、これに限定されず、例えば、複数の矩形板状の圧電振動子が外側面３ｃに沿って設けられていてもよい。
　圧電振動子８は、第１の電極９ａ側において振動体３に接合されている。圧電振動子８は呼吸振動をし、振動体３を呼吸振動させ、かつ振動体３及び透光体７の連結体を振動させる。ここで、呼吸振動とは、環状の圧電振動子または筒状の振動体の径方向に変位する振動モードをいう。なお、振動素子２は、必ずしも圧電振動子８を有していなくともよく、振動体３を呼吸振動させる振動子を有していればよい。
　振動体３の外側面３ｃには、円環状の上記接続部材１４が接続されている。より具体的には、接続部材１４は外側面及び内側面を有する。接続部材１４の内側面が振動体３の外側面３ｃに接続されている。振動装置１においては、接続部材１４は、振動体３の外側面３ｃから径方向外側に延びるように設けられている。なお、振動体３と接続部材１４とは一体として設けられていてもよい。ここで、下記の図４を参照して、接続部材１４の位置をより具体的に示す。
　図４は、第１の実施形態に係る振動装置の振動及び接続部材の位置を説明するための図である。図４は、図１に示す断面の径方向における半分に相当する部分を示す。
　振動素子２の軸方向において異なる位置に第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２が生じるように、振動体３が呼吸振動をする。より具体的には、本実施形態においては、第１のノードＮ１は振動体３に位置し、第２のノードＮ２は透光体７に位置する。接続部材１４は、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間に位置している。
　なお、本実施形態の振動体３は２箇所のノードが生じるように呼吸振動をするが、３箇所以上のノードが生じるように呼吸振動をしてもよい。この場合においても、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２は隣り合うノードである。
　図１に戻り、接続部材１４の外側面には、上記支持体１５が接続されている。支持体１５は、接続部材１４に接続されている部分である接続部１５ａを有する。支持体１５は、接続部材１４介して振動体３に接続されており、振動体３を支持している。
　支持体１５は軸方向に延びる円筒体である。なお、支持体１５の形状は上記に限定されず、例えば角筒状などの、軸方向に伸びる形状であればよい。支持体１５は外側面１５ｃ及び内側面１５ｄを有する。上記接続部１５ａは、支持体１５の内側面１５ｄの図１における上方の端部付近に位置する。なお、支持体１５と接続部材１４とは一体として設けられていてもよい。
　支持体１５は、図１における下方の端部を含む底部１５ｂを有する。振動装置１は、支持体１５の底部１５ｂにおいて外部に固定される。あるいは、底部１５ｂに底板が接合され、振動素子２、接続部材１４、支持体１５及び底板により密閉空間が構成されていてもよい。
　本実施形態の特徴は、振動素子２の軸方向おいて異なる位置に第１のノード及び第２のノードが生じるように、振動体３が呼吸振動をし、かつ振動体３と支持体１５とを接続する接続部材１４が、第１のノード及び第２のノードの間に位置していることにある。それによって、振動が支持体１５の底部１５ｂにまで漏洩し難い。従って、振動装置１を外部に固定した際に、振動装置１の振動のダンピングが生じ難い。この詳細を以下において説明する。
　図５は、第１の実施形態に係る振動装置の振動を説明するための要素ベクトル図である。図５は図４と同様の部分を示す。
　図５に示すように、振動素子２の第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の周囲における振動は、回転モーメントを有する。そのため、振動素子２の振動は径方向の成分及び軸方向の成分を有する。本実施形態においては、接続部材１４が、軸方向における振動の変位量が約０μｍの部分に位置している。なお、本明細書において、特に断りがない場合、変位量は絶対値として示す。
　図６は、第１の実施形態における振動体の各位置における径方向及び軸方向の振動の変位量を示す図である。図６において、横軸は振動体における軸方向の位置を示す。横軸の０ｍｍは、振動体の第１の開口端面の位置を示す。図６中の実線は軸方向における変位量を示し、破線は径方向における変位量を示す。一点鎖線Ａは接続部材が配置された位置を示し、一点鎖線Ｂは第１のノードの位置を示す。
　図６に示すように、接続部材１４が配置された位置においては、軸方向における振動の変位量は約０μｍであり、径方向における振動の変位量は約３．３μｍである。他方、第１のノードの位置においては、径方向における振動の変位量は約０μｍであるが、軸方向における振動の変位量は約０．５μｍである。
　ここで、第１の実施形態の構成を有する振動装置と、接続部材を第１のノードの位置に配置した比較例の振動装置とを作製した。次に、第１の実施形態及び比較例の振動装置における、支持体の底部の変位量を比較した。なお、比較した変位量は、径方向の成分及び軸方向の成分を合成した変位量である。
　比較例において、支持体の底部の変位量は約２．４μｍであった。これに対して、第１の実施形態において、支持体の底部の変位量は約０．２μｍであった。このように、第１の実施形態においては、振動素子の振動が支持体の底部に漏洩することを抑制することができることがわかる。
　振動体の呼吸振動に際し、ノードの近傍にはノードを中心として回転モーメントが加わる。よって、比較例のように、振動体の第１のノードの位置に接続部材を接続しても、接続部材には回転モーメントが加わる。ここで、比較例においては、接続部材の軸方向の位置はノードの軸方向の位置と同じである。そのため、回転モーメントが加わることによって接続部材に漏洩する振動においては、幅方向の変位量は小さいが、軸方向の変位量は大きくなる。接続部材を介して支持体に漏洩した振動において軸方向の変位量が大きい場合には、軸方向に延びる支持体の底部の変位量も大きくなる。よって、振動が支持体の底部にまで漏洩することを抑制することは困難となる。さらに、振動装置を支持体の底部において外部に固定した際には、底部の振動が拘束されるため、振動のダンピングを抑制することも困難となる。
　これに対して、図４に示す第１の実施形態においては、接続部材１４は第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間に位置している。第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間においては、両方のノードを中心とする両方の回転モーメントが合成されるため、軸方向の変位量が小さくなる。それによって、接続部材１４の振動における軸方向の変位量を効果的に小さくすることができる。径方向の振動が、軸方向に延びる支持体１５に伝搬しても、支持体１５の底部１５ｂは変位し難い。従って、振動素子２の振動が支持体１５の底部１５ｂにまで漏洩することを抑制することができる。さらに、底部１５ｂの変位量は非常に小さいため、底部１５ｂにおいて外部に固定された場合において、振動のダンピングが生じ難い。
　振動体３において、接続部材１４が接続されている部分の軸方向における振動の変位量は、第１のノードＮ１が位置する部分の軸方向における振動の変位量の９０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。もっとも、軸方向の変位量が０μｍであることが特に好ましい。それによって、振動の漏洩及びダンピングをより一層抑制することができる。これを、下記の図７により示す。
　図７は、支持体における接続部材の位置と、支持体の底部の変位量との関係を示す図である。なお、図７に示す関係を求めるに際し、第１の実施形態の振動素子、接続部材及び支持体を用い、接続部材の位置をそれぞれ異ならせている。図７において、横軸は、振動体において接続部材が配置された軸方向の位置を示す。横軸の０ｍｍは、振動体の第１の開口端面の位置を示す。
　図７中の一点鎖線Ａは、第１の実施形態において接続部材が配置された位置を示す。一点鎖線Ｃに示す位置は、振動体の軸方向における変位量が、第１のノードが位置する部分の軸方向における振動の変位量の９０％の位置である。一点鎖線Ｄに示す位置は、振動体の軸方向における変位量が、第１のノードが位置する部分の軸方向における振動の変位量の４０％の位置である。二点鎖線Ｅは、第１のノードの部分に接続部材が配置された場合における支持体の底部の変位量を示す。二点鎖線Ｆは、一点鎖線Ｄに示す位置に接続部材が配置された場合における支持体の底部の変位量を示す。
　図７に示すように、一点鎖線Ｃに示す位置に接続部材１４が配置された場合には、支持体１５の底部１５ｂの変位量をより一層確実に小さくすることができることがわかる。このように、底部１５ｂに振動が漏洩することをより一層確実に抑制することができる。さらに、一点鎖線Ｄに示す位置に接続部材１４が配置された場合には、二点鎖線Ｅ及び二点鎖線Ｆに示すように、底部１５ｂの変位量は、第１のノードＮ１の部分に接続部材１４が位置する場合の約５０％となっていることがわかる。このように、底部１５ｂに振動が漏洩することを効果的に抑制することができる。もっとも、本実施形態のように、軸方向の変位量が約０である部分に接続部材１４が位置する場合には、底部１５ｂに振動が漏洩することをより一層抑制することができる。
　上述したように、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間においては、軸方向における振動の変位量は小さくなる。さらに、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間に、振動の変位量が０となる部分が位置する。これらが第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との距離によらないことを、以下において示す。なお、本明細書において、特に断りのない場合には、ノード間の距離とは第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との距離をいうものとする。
　ノード間の距離を第１の実施形態と異ならせた複数の振動素子を作製した。より具体的には、第１の実施形態におけるノード間の距離をＬとしたときに、上記距離がＬ＋１ｍｍ、Ｌ－０．５ｍｍ及びＬ＋２０ｍｍである振動素子をそれぞれ作製した。なお、振動体の連結部の軸方向に沿う長さを異ならせることにより、ノード間の距離を異ならせた。次に、各振動素子の振動の変位量を測定した。
　図８は、ノード間の距離をＬ＋１ｍｍとした場合の振動素子の要素ベクトル図である。図９は、ノード間の距離をＬ－０．５ｍｍとした場合の振動素子の要素ベクトル図である。図１０は、ノード間の距離をＬ＋２０ｍｍとした場合の振動素子の要素ベクトル図である。
　図８～図１０に示すように、ノード間の距離を異ならせた場合においても、第１のノードＮ１は振動体３に位置し、第２のノードＮ２は透光体７に位置する。透光体７における振動の変位量は、ノード間の距離によらず、振動体３の第１の開口端面３ａと第１のノードＮ１との間における振動の変位量よりも大きいことがわかる。これは、透光体を共振領域で励振させた場合の変位量は、振動体の変位量と透光体のＱｍとの積で表されるからである。ここで、Ｑｍは弾性損失係数の逆数である。より詳細には、圧電振動子において発生した振動が振動体に伝搬し、振動体が共振周波数で振動すると、圧電振動子において発生した振動の変位は振動体のＱｍ倍だけ増幅される。圧電振動子から発生した振動の振幅を１とし、振動体のＱｍをＱｍ１としたときに、振動体の固有振動モードの振幅は１×Ｑｍ１となる。圧電振動子において発生した振動が振動体を介して透光体に伝搬し、透光体が共振周波数で振動すると、圧電振動子において発生した振動の変位は、さらに透光体のＱｍ倍だけ増幅される。透光体のＱｍをＱｍ２としたときに、透光体における固有振動モードの振幅は１×Ｑｍ１×Ｑｍ２となる。よって、共振時における振動体における振動の変位は、透光体における振動の変位よりも小さい。なお、上記の関係は、透光体としての蓋体及び透光性を有しない蓋体の材料によらず成立する。
　図１１は、ノード間の距離をＬ＋１ｍｍとした場合の、振動体の各位置における軸方向の振動の変位量を示す図である。図１２は、ノード間の距離をＬ－０．５ｍｍとした場合の、振動体の各位置における軸方向の振動の変位量を示す図である。図１３は、ノード間の距離をＬ＋２０ｍｍとした場合の、振動体の各位置における軸方向の振動の変位量を示す図である。図１１～図１３において、横軸の０ｍｍは、振動体の第１の開口端面の位置を示す。
　図１１に示すように、ノード間の距離をＬ＋１ｍｍとした場合においても、第１の実施形態と同様に、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間に、軸方向における振動の変位量が０となる部分が位置することがわかる。さらに、横軸に示す振動体３の位置が、軸方向における振動の変位量が０となる部分の位置に近づくほど、軸方向における振動の変位量が０に近づいている。よって、横軸の値が０ｍｍである第１の開口端面３ａと第１のノードＮ１との間において、軸方向における振動の変位量が小さいことがわかる。同様に、図１２及び図１３に示すように、ノード間の距離をＬ－０．５ｍｍとした場合及びＬ＋２０ｍｍとした場合においても、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に、軸方向における振動の変位量が０となる部分が位置することがわかる。さらに、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間において、軸方向における変位量が小さくなることがわかる。このように、ノード間の距離によらず、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に、軸方向における振動の変位量が０となる部分が位置し、第１の開口端面３ａと第１のノードＮ１との間において、軸方向における変位量が小さくなることがわかる。
　加えて、上述したように、第２のノードＮ２が位置する透光体７における変位量は、振動体３の第１の開口端面３ａと第１のノードＮ１との間における振動の変位量よりも大きい。よって、ノード間の距離によらず、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間において、軸方向における変位量が小さくなることがわかる。
　図１に戻り、支持体１５の材料は、例えば、金属材料などのバネ性を有する材料であることが好ましい。この場合には、支持体１５が変形し易くなる。これにより、振動素子２の振動が接続部材１４を介して支持体１５に伝搬した際、支持体１５の接続部１５ａ付近が変形し易い。よって、支持体１５全体が一体的に変位することを抑制することができ、支持体１５の底部１５ｂが変位することを抑制することができる。従って、底部１５ｂにまで振動が漏洩することを効果的に抑制することができ、振動のダンピングも効果的に抑制することができる。なお、支持体１５の材料が金属材料である場合には、剛性も高めることができるため、上記効果を得られることに加えて破損し難い。振動体３が金属材料からなる場合には、圧電振動子８と振動体３との間に絶縁膜が設けられていることが好ましい。
　振動体３、接続部材１４及び支持体１５は、同じ材料からなることが好ましい。この場合には、振動の反射などを抑制することができ、振動装置１の振動が減衰し難い。振動体３、接続部材１４及び支持体１５は、金属材料からなることがより好ましい。それによって、上記のように、振動の漏洩及びダンピングを効果的に抑制することができる。なお、振動体３、接続部材１４及び支持体１５は、セラミック材料などからなっていてもよい。
　以下において、第１の実施形態の第１～第３の変形例を示す。第１～第３の変形例においても、第１の実施形態と同様に振動の漏洩及びダンピングを抑制することができる。
　図１４に示す第１の変形例においては、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の両方が振動体３に位置しており、かつ接続部材１４が第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間に位置している。
　図１５に示す第２の変形例においては、振動体３の第１の開口端面３ａ上に透光性を有しない円板状の蓋体２７が設けられている。蓋体２７は、例えば、金属材料やセラミック材料などからなる。本変形例の振動装置は、例えば、超音波センサ、マイク、ブザーなどの、音圧を発生させる用途などに用いることができる。
　図１６に示す第３の変形例においては、振動体３と支持体１５とは、軸方向を回転軸とする周方向に分散して配置された複数の接続部材２４により接続されている。なお、図１６においては、接続部材２４をハッチングにより示す。各接続部材２４は円環の弧の形状を有する。第１の実施形態と同様に、複数の接続部材２４は、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の間に位置している。
　図１７は、第２の実施形態に係る振動装置の模式的正面断面図である。
　本実施形態は、支持体３５の底部３５ｂの肉厚が他の部分の肉厚よりも厚い点において、第１の実施形態と異なる。より具体的には、支持体３５では、底部３５ｂ以外の部分おいては肉厚は同じである。底部３５ｂは径方向外側に延びており、支持体３５の軸方向に沿う断面は略Ｌ字形の形状を有する。上記の点以外においては、本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。
　支持体３５においては、底部３５ｂ以外の部分の肉厚は底部３５ｂの肉厚よりも薄いため、底部３５ｂよりも接続部１５ａ側に位置している部分は、底部３５ｂよりも変形し易い。これにより、振動素子２の振動が接続部材１４を介して支持体３５に伝搬した際、接続部１５ａ側の部分を、底部３５ｂよりもより一層変形し易くすることができる。よって、支持体３５全体が一体的に変位することをより一層抑制することができる。加えて、底部３５ｂの肉厚が厚いため、底部３５ｂが変位することをより一層抑制することができる。従って、底部３５ｂにまで振動が漏洩することをより一層抑制することができ、振動のダンピングもより一層抑制することができる。
　支持体３５の底部３５ｂが延びている方向は径方向外側に限定されない。図１８に示す第２の実施形態の変形例においては、支持体４５の底部４５ｂは径方向内側に延びており、支持体４５の軸方向に沿う断面は略Ｌ字形の形状を有する。この場合においても、振動の漏洩及びダンピングをより一層抑制することができる。加えて、振動装置を小型にすることができる。
　図１９は、第３の実施形態における支持体の模式的斜視図である。
　本実施形態は、支持体５５が略角筒状であり、かつ外側面５５ｃが軸方向に対して傾斜している点において、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は第１の実施形態の振動装置１と同様の構成を有する。
　平面視における支持体５５の外周縁の形状は正方形である。支持体５５の外側面５５ｃは、４つの台形状の面が連結された形状を有する。他方、内側面５５ｄは第１の実施形態と同様に円柱状である。
　支持体５５の外側面５５ｃは、底部５５ｂ側から接続部１５ａ側に向かうにつれて肉厚が薄くなるように、軸方向に対して傾斜している。これにより、底部５５ｂよりも接続部１５ａ側に位置している部分は、底部５５ｂよりも変形し易い。それによって、第２の実施形態と同様に、支持体５５の底部５５ｂにまで振動が漏洩することを効果的に抑制することができ、振動のダンピングも効果的に抑制することができる。なお、平面視における支持体５５の外周縁の形状は、例えば、正方形以外の多角形や略多角形であってもよく、あるいは円形や略円形であってもよい。
　本実施形態では支持体５５の外側面５５ｃは軸方向に対して傾斜しているが、外側面５５ｃが階段状となっていることにより、底部５５ｂ側から接続部１５ａ側に向かうにつれて肉厚が薄くなっていてもよい。この場合においても、振動の漏洩及びダンピングを抑制することができる。
　図２０は、第４の実施形態における支持体の模式的斜視図である。
　本実施形態は、支持体６５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、本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。
　より具体的には、支持体６５は、内周縁及び外周縁が正方形である枠状の底部６５ｂを有する。底部６５ｂの各コーナー部上には、それぞれ柱部６５ｅの一方端が接続されている。柱部６５ｅは軸方向に延びている。本実施形態では、支持体６５の柱部６５ｅにおける肉厚は一定であり、かつ底部６５ｂにおける肉厚と同じである。各柱部６５ｅの他方端は枠状部６５ｆに接続されている。より具体的には、枠状部６５ｆの外周縁は正方形であり、内周縁は円形である。各柱部６５ｅは枠状部６５ｆの各コーナー部上に接続されている。枠状部６５ｆの内周縁が、上記接続部材１４に接続される接続部１５ａである。
　支持体６５においては、枠状の底部６５ｂよりも柱部６５ｅの方が軸方向に直交する方向に変形し易い。それによって、第２の実施形態と同様に、支持体６５の底部６５ｂにまで振動が漏洩することを効果的に抑制することができ、振動のダンピングも効果的に抑制することができる。なお、平面視における底部６５ｂ及び枠状部６５ｆの外周縁の形状は、例えば、正方形以外の多角形や略多角形であってもよく、あるいは円形や略円形であってもよい。
　ここで、支持体６５の柱部６５ｅにおける肉厚と底部６５ｂにおける肉厚とは同じではなくともよい。図２１に示す第４の実施形態の第１の変形例における支持体７５においては、底部７５ｂの肉厚は柱部６５ｅの肉厚よりも厚い。それによって、底部７５ｂが変位することをより一層抑制することができる。従って、底部７５ｂにまで振動が漏洩することをより一層抑制することができ、振動のダンピングもより一層抑制することができる。なお、本変形例においては底部７５ｂは軸方向に直交する方向外側に延びているが、底部７５ｂは軸方向に直交する方向内側に延びていてもよい。
　図２０に示す支持体６５においては、柱部６５ｅにおける肉厚は一定であるが、これに限られない。図２２に示す第４の実施形態の第２の変形例では、支持体７６の柱部７６ｅの軸方向に沿う断面は略直角三角形状の形状を有する。柱部７６ｅにおける肉厚は、底部７６ｂ側から接続部１５ａ側に向かうにつれて薄くなっている。これにより、底部７６ｂよりも接続部１５ａ側に位置している部分は、底部７６ｂよりも変形し易い。それによって、第３の実施形態と同様に、支持体７６の底部７６ｂにまで振動が漏洩することを効果的に抑制することができ、振動のダンピングも効果的に抑制することができる。
　図２３は、第５の実施形態における支持体の一部を示す模式的正面断面図である。
　本実施形態は、支持体８５の外側面８５ｃ及び内側面８５ｄが波状の形状を有する点において、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は第１の実施形態の振動装置１と同様の構成を有する。
　支持体８５の外側面８５ｃ及び内側面８５ｄは、曲線状であり、かつ波状の形状を有する。より具体的には、外側面８５ｃは、外径が底部側から接続部側に向かうにつれて大きくなった後、底部側から接続部側に向かうにつれて小さくなることを繰り返すように波状となっている。内側面８５ｄは、内径が底部側から接続部側に向かうにつれて大きくなった後、底部側から接続部側に向かうにつれて小さくなることを繰り返すように波状となっている。支持体８５は、底部側から接続部側に向かうにつれて肉厚が厚くなるように変化した後、底部側から接続部側につれて肉厚が薄くなる用に変化することを繰り返す形状である。
　支持体８５の外側面８５ｃ及び内側面８５ｄが波状の形状を有することにより、支持体８５における底部よりも接続部側の部分のバネ性を高めることができる。それによって、支持体８５全体が一体的に変位することを抑制することができ、支持体８５の底部が変位することを抑制することができる。従って、底部にまで振動が漏洩することを効果的に抑制することができ、振動のダンピングも効果的に抑制することができる。
　ここで、支持体８５の外側面８５ｃにおいて、支持体８５の外径が底部側から接続部側に向かうにつれて大きくなった後、小さくなり始める点を山の部分とする。外径が底部側から接続部側に向かうにつれて小さくなった後、大きくなり始める点を谷の部分とする。他方、支持体８５の内側面８５ｄにおいて、支持体８５の内径が底部側から接続部側に向かうにつれて小さくなった後、大きくなり始める点を山の部分とする。内径が底部側から接続部側に向かうにつれて大きくなった後、小さくなり始める点を谷の部分とする。外側面８５ｃの山の部分及び内側面８５ｄの山の部分が、軸方向において同じであることが好ましい。同様に、外側面８５ｃの谷の部分及び内側面８５ｄの谷の部分が、軸方向において同じであることが好ましい。それによって、支持体８５におけるバネ性を好適に高めることができる。
　支持体８５の軸方向に沿う断面の形状が、軸方向に延びる対称軸に対して線対称であることがより好ましい。それによって、バネ性を効果的に高めることができる。
　なお、支持体８５の外側面８５ｃ及び内側面８５ｄは、直線状であり、かつ波状の形状を有していてもよい。この場合においても、バネ性を高めることができ、振動の漏洩及びダンピングを抑制することができる。
　図２４は、第６の実施形態における支持体の一部を示す模式的正面断面図である。
　本実施形態は、支持体９５の外側面９５ｃ及び内側面９５ｄが両方とも階段状の形状を有する点において、第２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は第２の実施形態の振動装置と同様の構成を有する。
　支持体９５は、複数の部分において階段状に屈曲している。より具体的には、支持体９５においては、軸方向に延びる部分と、径方向に延びる部分とが交互に接続されている。それによって、支持体９５のバネ性を高めることができる。従って、第５の実施形態と同様に、振動の漏洩及びダンピングを抑制することができる。
　さらに、支持体９５においては、底部９５ｂの肉厚は軸方向に延びる部分の肉厚よりも厚い。よって、第２の実施形態と同様に、底部９５ｂが変位することをより一層抑制することができる。従って、底部９５ｂにまで振動が漏洩することをより一層抑制することができ、振動のダンピングもより一層抑制することができる。
１…振動装置
２…振動素子
３…振動体
３ａ…第１の開口端面
３ｂ…第２の開口端面
３ｃ…外側面
３ｄ…内側面
４…第１の振動体部
５…第２の振動体部
６…連結部
７…透光体
８…圧電振動子
８ａ…圧電体
９ａ…第１の電極
９ｂ…第２の電極
１０…イメージングデバイス
１０Ａ…撮像素子
１４…接続部材
１５…支持体
１５ａ…接続部
１５ｂ…底部
１５ｃ…外側面
１５ｄ…内側面
２４…接続部材
２７…蓋体
３５…支持体
３５ｂ…底部
４５…支持体
４５ｂ…底部
５５…支持体
５５ｂ…底部
５５ｃ…外側面
５５ｄ…内側面
６５…支持体
６５ｂ…底部
６５ｅ…柱部
６５ｆ…枠状部
７５…支持体
７５ｂ…底部
７６…支持体
７６ｂ…底部
７６ｅ…柱部
８５…支持体
８５ｃ…外側面
８５ｄ…内側面
９５…支持体
９５ｂ…底部
９５ｃ…外側面
９５ｄ…内側面

Claims (11)

  1. 　第１の開口端面及び第２の開口端面を含む筒状の振動体を有する振動素子と、
    　前記振動体の前記第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、前記軸方向に延びており、かつ前記振動体を支持している支持体と、
    　前記振動体と前記支持体とを接続している接続部材と、
    を備え、
    　前記振動素子の前記軸方向おいて異なる位置に第１のノード及び第２のノードが生じるように、前記振動体が呼吸振動をし、
    　前記接続部材が前記第１のノード及び前記第２のノードの間に位置している、振動装置。
  2. 　前記第１のノードが前記振動体に位置し、
    　前記振動体において、前記接続部材が接続されている部分の前記軸方向における振動の変位量が、前記第１のノードが位置する部分の前記軸方向における振動の変位量の４０％以下である、請求項１に記載の振動装置。
  3. 　前記振動素子が、前記振動体を振動させる圧電振動子を有する、請求項１または２に記載の振動装置。
  4. 　前記支持体が前記接続部材に接続されている接続部と、底部と、を有し、
    　前記支持体において、前記底部よりも前記接続部側に位置している部分が、前記底部よりも変形し易い、請求項１～３のいずれか１項に記載の振動装置。
  5. 　前記軸方向に直交する方向に沿う厚みを肉厚としたときに、前記支持体において、前記底部の肉厚が他の部分の肉厚よりも厚く、前記支持体の前記軸方向に沿う断面が略Ｌ字形の形状を有する、請求項４に記載の振動装置。
  6. 　前記振動体、前記接続部材及び前記支持体が同じ材料からなる、請求項１～５のいずれか１項に記載の振動装置。
  7. 　前記振動体、前記接続部材及び前記支持体が金属材料からなる、請求項６に記載の振動装置。
  8. 　前記振動素子が、前記振動体の前記第１の開口端面上に設けられている蓋体を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の振動装置。
  9. 　前記蓋体が透光性を有する、請求項８に記載の振動装置。
  10. 　請求項９に記載の振動装置と、
    　前記振動装置が有する蓋体に検出領域が含まれるように配置されている光学検出素子と、
    を備える、光学検出装置。
  11. 　前記光学検出素子が撮像素子であり、前記検出領域が視野である、請求項１０に記載の光学検出装置。
PCT/JP2019/015980 2018-09-28 2019-04-12 振動装置及び光学検出装置 WO2020066088A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980060645.5A CN112703063B (zh) 2018-09-28 2019-04-12 振动装置和光学检测装置
JP2020547935A JP7010386B2 (ja) 2018-09-28 2019-04-12 振動装置及び光学検出装置
EP19867596.9A EP3838426A4 (en) 2018-09-28 2019-04-12 VIBRATION DEVICE AND OPTICAL DETECTION DEVICE
US17/108,031 US11980914B2 (en) 2018-09-28 2020-12-01 Vibrating device and optical detection apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018183412 2018-09-28
JP2018-183412 2018-09-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/108,031 Continuation US11980914B2 (en) 2018-09-28 2020-12-01 Vibrating device and optical detection apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020066088A1 true WO2020066088A1 (ja) 2020-04-02

Family

ID=69951320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/015980 WO2020066088A1 (ja) 2018-09-28 2019-04-12 振動装置及び光学検出装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11980914B2 (ja)
EP (1) EP3838426A4 (ja)
JP (1) JP7010386B2 (ja)
CN (1) CN112703063B (ja)
WO (1) WO2020066088A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021192387A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社村田製作所 振動装置及び振動制御方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62254667A (ja) 1986-04-28 1987-11-06 Murata Mfg Co Ltd 円筒型圧電振動子の支持構造
JP2017170303A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 オリンパス株式会社 液滴排除装置と、液滴排除装置を有する画像装置及び上記液滴排除装置の制御方法と上記液滴排除装置の制御プログラム
WO2018100796A1 (ja) * 2016-11-30 2018-06-07 株式会社村田製作所 振動装置、カメラ用水滴除去装置及びカメラ

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082982B2 (ja) * 2002-10-24 2008-04-30 株式会社アサヒ・イー・エム・エス 超音波撓み振動体の支持方法
EP1542005B1 (en) * 2003-12-09 2007-01-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic probe with conductive acoustic matching layer
JP4871802B2 (ja) * 2007-07-09 2012-02-08 キヤノン株式会社 駆動装置および撮像装置
JP6071285B2 (ja) * 2012-07-06 2017-02-01 キヤノン株式会社 静電容量型トランスデューサ
US10419653B2 (en) * 2015-06-19 2019-09-17 Canon Kabushiki Kaisha Vibration drive device capable of generating click feeling and image pickup apparatus
JP6418330B2 (ja) * 2015-08-04 2018-11-07 株式会社村田製作所 振動装置及びカメラ
DE112016004551T5 (de) * 2015-12-24 2018-07-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Schwingvorrichtung, verfahren zum ansteuern derselben sowie kamera
WO2017110564A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社村田製作所 振動装置及びカメラ
WO2017149933A1 (ja) 2016-03-03 2017-09-08 株式会社村田製作所 振動装置及びその駆動方法、並びにカメラ
EP3480935B1 (en) * 2016-06-30 2021-03-10 Nikon Corporation Vibration wave motor and optical device
CN109644226B (zh) * 2016-11-30 2020-08-21 株式会社村田制作所 振动装置、摄像机用水滴去除装置以及摄像机
CN110546941B (zh) * 2017-04-24 2022-03-04 株式会社村田制作所 清洗装置和具备清洗装置的摄像单元
CN110574358B (zh) * 2017-04-26 2021-05-28 株式会社村田制作所 清洗装置以及具备清洗装置的摄像单元
EP3668079B1 (en) * 2017-12-27 2022-09-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vibratory device and optical detection device
WO2020003573A1 (ja) * 2018-06-28 2020-01-02 株式会社村田製作所 振動装置及び光学検出装置
JP7070497B2 (ja) * 2019-04-25 2022-05-18 株式会社村田製作所 振動装置及び光学検出装置
CN112955801B (zh) * 2019-05-16 2023-04-28 株式会社村田制作所 光学装置以及具备光学装置的光学单元
WO2021100227A1 (ja) * 2019-11-22 2021-05-27 株式会社村田製作所 振動装置、および振動装置を備える撮像ユニット
JP6819846B1 (ja) * 2019-11-22 2021-01-27 株式会社村田製作所 振動装置、および振動装置を備える撮像ユニット
EP3912735B1 (en) * 2020-03-27 2023-09-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vibration device and vibration control method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62254667A (ja) 1986-04-28 1987-11-06 Murata Mfg Co Ltd 円筒型圧電振動子の支持構造
JP2017170303A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 オリンパス株式会社 液滴排除装置と、液滴排除装置を有する画像装置及び上記液滴排除装置の制御方法と上記液滴排除装置の制御プログラム
WO2018100796A1 (ja) * 2016-11-30 2018-06-07 株式会社村田製作所 振動装置、カメラ用水滴除去装置及びカメラ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3838426A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021192387A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社村田製作所 振動装置及び振動制御方法
US20210302723A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vibration device and vibration control method
US11754830B2 (en) 2020-03-27 2023-09-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vibration device and vibration control method

Also Published As

Publication number Publication date
CN112703063A (zh) 2021-04-23
EP3838426A1 (en) 2021-06-23
EP3838426A4 (en) 2022-06-22
JP7010386B2 (ja) 2022-01-26
CN112703063B (zh) 2022-04-19
US20210078043A1 (en) 2021-03-18
US11980914B2 (en) 2024-05-14
JPWO2020066088A1 (ja) 2021-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6977785B2 (ja) 振動装置及び光学検出装置
EP3623059B1 (en) Vibration device
WO2017221622A1 (ja) 振動装置及び撮像装置
WO2012131825A1 (ja) 発振装置及び電子機器
WO2021038942A1 (ja) 振動装置及び光学検出装置
JPWO2020003573A1 (ja) 振動装置及び光学検出装置
WO2020003572A1 (ja) 振動装置及び光学検出装置
JP6962470B2 (ja) 振動装置
WO2020066088A1 (ja) 振動装置及び光学検出装置
JP2010122412A (ja) 光学反射素子ユニット
JP6947299B2 (ja) 振動装置及び駆動装置
US9097894B2 (en) Optical deflector including four coupling bars between support body and frame
JP5434668B2 (ja) 光走査装置
JP5298985B2 (ja) 光走査装置
WO2019225042A1 (ja) 振動装置及び光学検出装置
WO2020137262A1 (ja) 振動装置及び光学検出装置
JP6263902B2 (ja) 超音波発生装置
JP6983732B2 (ja) 圧電アクチュエータ
WO2023100396A1 (ja) 光学モジュールおよび光学装置
WO2023100399A1 (ja) 光学モジュールおよび光学装置
ES2251457T3 (es) Proyector de frecuencia de resonancia sintonizable.
JPWO2015136830A1 (ja) 光学デバイスおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19867596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020547935

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019867596

Country of ref document: EP

Effective date: 20210428