专利名称：压电驱动装置以及压电驱动元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电驱动元件和使用该压电驱动元件驱动被驱动物或被位移物的压电驱动装置(致动器)。
背景技术：
以往，作为除照相机的摄影透镜或头顶投影仪(overheadprojector)等投影透镜、双眼透镜、复印机的透镜等光学装置的驱动之外，还包括绘图仪或X-Y驱动工作台等的、所有具有驱动部的装置的驱动技术，有以下的专利文献1～8等。这些技术都是将压电元件缓慢伸长、快速收缩，或者快速伸长、缓慢收缩，使惯性力和摩擦力交替作用来进行直线驱动的技术。专利文献1是上述致动方式的基本技术，其他的专利文献2～8是说明如何使用上述方式的文献。
日本特开平4-069070号公报[专利文献2]日本特开平11-18447号公报[专利文献3]日本特开平11-44899号公报[专利文献4]日本特开平11-75382号公报[专利文献5]日本特开2000-19376号公报[专利文献6]日本特开2003-141827号公报[专利文献7]日本特开2003-317410号公报[专利文献8]日本特开2004-56951号公报参照图18说明上述致动方式的机构。图18的(A)是驱动装置的概要图，图18的(B)和(C)是表示压电元件的位移量和时间的关系的图。图18的(A)所示的致动器，由压电元件200、轴202、滑块204、以及透镜206构成。上述压电元件200的一个面与上述轴202连结，另一个面固定在主体208上。上述轴202贯通上述滑块204，相对轴202由未图示的加力单元加力。通过由上述加力单元引起的滑块204和轴202之间的摩擦力，上述滑块204沿轴202位移。当滑块204位移时，安装在该滑块204前端的透镜206在箭头F18a或者F18b方向位移。此外，轴202的另一端部，只是由弹簧所压住，没有被固定。
如图18的(B)所示，对上述压电元件200输入相对时间非对称的电信号进行驱动以使压电元件缓慢伸长快速收缩，在这种情况下，当上述压电元件200缓慢伸长时，轴202在箭头F18a的方向移动。此时，上述滑块204由于摩擦力与轴202一起移动。接着，当压电元件200快速收缩时，上述滑块204由于惯性力而停留在其位置上，只有轴202被拉向箭头F18b方向，因此滑块204相对轴202在箭头F18a方向移动。另一方面，如图18的(C)所示，在输入相对时间非对称的电信号进行驱动以使压电元件200快速伸长缓慢收缩，这种情况下，通过与上述相反的作用，滑块204在箭头F18b方向被直线驱动。上述致动器的驱动方式，由于结构简单，因此作为便携电话用数码照相机模块的自动聚焦用致动器等而得到实用化。
发明内容
但是，便携电话用数码照相机的透镜模块，希望以低成本达到光学元件的高像素化、缩放、自动聚焦、防止手抖等高功能化。但是，在上述图18所示的背景技术中，滑块204与轴202接触，其间存在摩擦力，因此容易产生粘着。特别是压电元件200的位移方向与粘着力作用方向垂直，因此压电元件200的位移没有直接作用于切断(或者抑制)粘着力，因而，为了驱动滑块204，需要使压电元件200位移较大，有驱动效率低、很难以低电压驱动的问题。
本发明是着眼于以上问题而作出的发明，其目的在于提供一种驱动效率高的压电驱动装置以及压电驱动元件，该装置小型轻量，并且能够以更低电压进行稳定的位移和位置确定。
为了达到上述目的，本发明的压电驱动装置，通过一端固定在压电驱动元件主面的杆来驱动被位移物，其特征在于，由一个压电驱动元件使上述杆产生旋转力，来驱动上述被位移物。
本发明的主要方式之一的特征在于，上述压电驱动元件具有以该元件的中心为原点分割成的多个区域，并且上述多个区域在邻接区域间的厚度方向的位移不同。其他方式的特征在于，上述多个区域是相对上述杆形状对称的2个或者4个区域。
本发明的其他方式的特征在于，上述压电驱动元件具有交替层叠压电体和多个内部电极的层叠结构，并且将上述内部电极的至少一部分，以上述压电驱动元件的中心为原点分割形成为多个。
本发明其他方式的特征在于，包括接触到上述杆，并且引导上述被位移物的位移的杆；以及相对该轴对上述杆加力的加力单元。
本发明的其他方式的特征在于，(1)上述杆在相对该杆平行的面内旋转；或者(2)上述杆一边倾斜一边进行旋转，以使其前端在相对该杆垂直的面内进行旋转。
本发明的压电驱动元件，用于驱动被位移物的杆的一端固定在主面，其特征在于，压电体和多个内部电极交替层叠，具有以上述压电驱动元件的中心为原点分割成的多个区域，并且借助于邻接区域间的厚度方向的位移之差，使上述杆产生旋转力。
本发明的压电驱动装置的特征在于，包括权利要求8所述的压电驱动元件；一端固定在该压电驱动元件主面的杆；以及由该杆的旋转力驱动的被位移物。本发明的上述的以及其他的目的、特征、优点，可从以下的详细说明以及附图得以明确。
本发明在通过一端固定在压电驱动元件主面的杆驱动被位移物时，由一个压电驱动元件使上述杆产生旋转力，来驱动上述被位移物。因此，能够有效抑制或切断固定力，该装置小型且轻量，同时以低电压也能够快速稳定地进行高效的驱动。
图1是表示本发明实施例1的图，(A)是从光轴方向看到的平面图，(B)是沿#A-#A线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。
图2是表示实施例1的驱动元件和杆的图，(A)是正面图，(B)和(C)是立体图。
图3是表示实施例1的驱动元件的图，(A)是表示层叠结构的分解立体图，(B)是沿#B-#B线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。
图4是表示实施例1的驱动元件的图，(A)是表示内部电极配置的平面图，(B)是表示厚度方向的位移分布的示意图。
图5是实施例1的驱动元件的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极的引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极配置的图。
图6是表示根据实施例1和比较例的驱动装置的透镜位移速度和驱动电压的关系的图。
图7是表示本发明实施例2的图，(A)是从光轴方向看到的平面图，(B)是沿#C-#C线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。
图8是表示实施例2的驱动元件和杆的图，(A)是正面图，(B)和(C)是立体图。
图9是表示实施例2的驱动元件的图，(A)是表示层叠结构的分解立体图，(B)是沿#D-#D线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图，(C)是表示厚度方向的位移分布的示意图。
图10是实施例2的驱动元件的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极的引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极的配置的图。
图11是表示实施例3的驱动元件和杆的图，(A)是正面图，(B)和(C)是立体图。
图12是表示上述实施例3的驱动元件的图，(A)是表示层叠结构的分解立体图，(B)是沿#E-#E线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。
图13是实施例3的驱动元件的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极的引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极的配置的图。
图14是表示实施例4的驱动元件和杆的图，(A)是正面图，(B)和(C)是立体图。
图15是表示实施例4的驱动元件的图，(A)是表示层叠结构的分解立体图，(B)是沿#F-#F线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。
图16是实施例4的驱动元件的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极的引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极的配置的图。
图17是表示根据上述实施例4和比较例的驱动装置的透镜位移速度和驱动电压的关系的图。
图18是表示背景技术的一例的图。
具体实施例方式
以下，根据实施例详细说明用于实施本发明的最佳方式。
首先，参照图1～图6说明本发明的实施例1。先参照图1说明本实施例的基本结构。本实施例是将本发明作为光学装置的聚焦用透镜的压电驱动装置(致动器)使用的例子。图1的(A)是从光轴上看到本实施例的压电驱动装置的平面图，图1的(B)是沿#A-#A线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。本实施例的压电驱动装置(致动器)10是使作为被位移物的透镜12移动或者位移的装置，由上述透镜12、一对轴16和18、保持上述透镜12并能在上述轴16和18移动的框14、安装在该框14上的压电驱动元件(以下，称作驱动元件)30以及杆40构成。
上述框14具有在透镜12的径向突出的凸部20和22，在一个凸部20设置有用于安装上述驱动元件30的剖面呈大致长方形的开口部24、和轴16所贯穿的剖面呈大致圆形的开口部25。上述开口部24和25被连续形成。另一个凸部22具有用于使轴18贯通的大致圆形的开口部26。上述轴16和18可以是圆柱状或角柱状等任意形状，在本实施例中是大致圆柱状。此外，在为圆柱状以外的形状时，按照轴16和18的形状，改变上述开口部25和26的形状。
与固定在上述驱动元件30上的杆40接触的轴16，在轴向形成有上述杆40前端的曲面部嵌入那样的形状的槽16A。而且，通过设置在开口部24内的弹簧(加力单元)28，使上述驱动元件30经上述杆40压住轴16。在另一边的轴18设置有不阻碍上述框14移动的间隙。此外，在本实施例中，设置两个轴16和18来引导框14的移动，但也可以根据需要来设置轴18。
下面还参照图2～图5说明上述驱动元件30。图2的(A)是上述驱动元件30和杆40的正面图，图2的(B)和(C)是立体图。图3(A)是表示驱动元件30的层叠结构的分解立体图，图3的(B)是沿#B-#B线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。图4的(A)表示上述驱动元件30的内部电极的配置的平面图，图4的(B)是表示驱动元件30的厚度方向的位移分布的示意图。图5是上述驱动元件30的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极的引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极的配置的图。
如图1和图2所示，杆40的一端固定在驱动元件30主面的大致中央。上述杆40的前端42为大致半球状，以嵌入到在上述轴16形成的槽16A中。这种杆40例如由金属形成。为了在非共振状态下也能得到亚微米(submicron)的位移，上述驱动元件30与公知的层叠电容器相同，为隔着电极的层叠结构。
参照图3和图4说明更详细的结构。上述驱动元件30为多个压电体50A～50L、和多个内部电极EA、EB、EG交替层叠的结构。压电体50A配置在最上层，在该压电体50A和其下层的压电体50B之间设置有内部电极EA和EB。这些内部电极EA和EB成为相对元件中心点对称的形状，内部电极EA具有电极的引出部52，内部电极EB具有引出部54。接着，在压电体50B和50C之间，作为接地电极而设置有内部电极EG。该内部电极EG具有引出部56。进而，在压电体50C和50D之间设置有上述内部电极EA和EB。
这样，在本实施例中，如图4的(A)所示，将被分割的内部电极EA及EB、和内部电极EG通过压电体交替层叠，由此得到层叠体32。上述层叠体32如图5的(A-1)和(A-2)所示，在侧面引出电极的引出部52、54、56，通过在这些引出部52、54、56如图5的(B-1)和(B-2)所示地分别连接外部电极34、36、38，由此形成三端子型驱动元件30。作为上述压电体50A～50L，例如使用PZT等，作为内部电极EA、EB、EG或外部电极34、36、38，例如使用Ag/Pd等。
如图2的(A)～(C)所示，杆40的一端由适当的手段粘接在以上结构的驱动元件30主面的大致中央。在上述驱动元件30的外部电极34和38之间连接驱动电源60，在外部电极36和38之间连接驱动电源62。而且，当使得内部电极EA和EB的相位错开90°地输入交变信号时，在一个驱动元件30内，在杆40的左右产生错开90°相位的位移。即如图4的(B)所示，驱动元件30成为具有厚度方向的位移量不同的两个区域A和B。由此，杆40产生纵向振动和偏折振动，如图2的(A)的箭头F2所示，杆40的前端42在相对杆40平行的面内进行旋转运动。
发明人确认了当在本实施例的驱动元件30如下表1所示地输入驱动信号时，在内部电极EA和EB的相位差是90°的情况下，杆40沿顺时针方向(CW)旋转，在相位差是-90°的情况下，杆40沿逆时针方向(CCW)旋转。
下面说明本实施例的作用。如图1所示，将上述结构的驱动元件30通过弹簧28安装在保持有透镜12的框14的凸部20内，使杆40的前端42接触轴16的槽16A。于是，由于在被弹簧28压住的杆40和轴16间作用的摩擦，在杆40以CW(顺时针方向)旋转时，框14向上(在图1的(B)的箭头F1a方向)位移，当杆40以CCW(逆时针方向)旋转时，向下(在图1(B)的箭头F1b方向)位移。
关于本实施例和比较例，图6示出表示驱动元件30的驱动电压和透镜12的位移速度的关系的测定结果。在图6中，横轴表示驱动电压Vpp[V]，纵轴表示透镜12的位移速度[mm/s]。此外，比较例是与上述图18所示的现有技术的驱动装置相同的结构。如图6所示，确认了在本实施例1中，与比较例相比，以低电压开始驱动，并且位移速度快。
这样，根据实施例1，通过在一个驱动元件30中组装两种元件的结构，就能使一端固定在上述驱动元件30主面的杆40产生旋转力，由此驱动透镜12。因此，能够有效地抑制或者切断粘着力，得到小型轻量同时即使驱动元件30的位移量少也能以低电压稳定快速地进行驱动的有效的驱动装置10。
下面参照图7～图10说明本发明的实施例2。此外，对与上述实施例1相同或者对应的结构元素，使用相同符号(对于以下的实施例也相同)。首先，参照图7说明本实施例的基本结构。图7的(A)是将从光轴上看到的本实施例的驱动装置的平面图，图7的(B)是沿#C-#C线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。本实施例的压电驱动装置(以下称作驱动装置)100，由作为被位移物的透镜12、一对轴116和118、保持上述透镜12并能沿上述轴116和118移动的框102、安装在该框102上的压电驱动元件(以下称作驱动元件)120、以及杆130构成。
上述框102具有沿透镜12的径向突出的凸部104和106，在一个凸部104设置有用于安装上述驱动元件120的截面呈大致方形的开口部108、和轴116所贯通的截面呈大致圆形的开口部110。上述开口部108和110连续形成。另一个凸部106具有用于使轴118贯通的截面呈大致圆形的开口部112。上述轴116和118，在本实施例中是大致圆柱状。通过设置在上述开口部108内的弹簧114，固定在上述驱动元件120的杆130的侧面压住一个轴116的侧面。此外，上述轴116和杆130大致正交。关于在另一个轴118为了不阻碍上述透镜12移动而设置间隙的点、和根据需要而利用轴118的点，与上述实施例1相同。
下面还参照图8～图12说明上述驱动元件120。图8的(A)是上述驱动元件120和杆130的正面图，图8的(B)和(C)是立体图。图9的(A)是表示驱动元件120的层叠结构的分解立体图，图9的(B)是沿#D-#D线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图，图9的(C)是表示驱动元件120的厚度方向的位移分布的示意图。图10是上述驱动元件120的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极的引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极的配置的图。
如图7和图8所示，杆130的一端固定在驱动元件120主面的大致中央。上述杆130的前端42为用于加大与上述轴116的接触面积的大致多角柱状，例如由金属形成。上述驱动元件120与上述实施例同样，为了在非共振状态下得到亚微米的位移，是隔着电极的层叠结构。
参照图9和图10说明驱动元件120的更详细的结构。上述驱动元件120是将多个压电体132A～132L、和多个内部电极EA1、EA2、EB1、EB2、EG层叠的结构。压电体132A配置在最上层，在该压电体132A和其下层压电体132B之间设置有被分割形成的内部电极EA1、EA2、EB1、EB2。这些之中的内部电极EA1和EA2，相对元件的中心为点对称的形状，内部电极EB1和EB2也相对元件的中心为点对称的形状。即以EA1→EB1→EA2→EB2→EA1…的顺序配置在元件中心的周围。上述内部电极EA1、EB2具有在Y方向延长的引出部134、140，电极EB1、EA2具有在Y方向延长的引出部138、136。此外，上述引出部134～140的延长方向是沿图8以及图9所示的朝向设置上述驱动元件120的情况。
接着，在压电体132B和132C之间设置有成为接地电极的内部电极EG。该内部电极EG，与上述内部电极EA1、EA2、EB1、EB2位置对应地被分割成4个，分别具有电极的引出部142。对于与上述内部电极EA1、EB1重叠的内部电极EG，上述引出部142在-X方向延长，对于与内部电极EB2、EA2重叠的内部电极EG，其引出部142在X方向延长。被夹在之后的压电体132C～132L之间的内部电极，反复(EA1，EA2，EB1，EB2)→EG→(EA1，EA2，EB1，EB2)→EG→…，由此能够得到层叠体122。
上述层叠体122，如图10的(A-1)、(A-2)、(B-1)、(B-2)所示，在对置的一对侧面排列引出内部电极EG的引出部142，在该部位连接外部电极128。在本实施例的情况下，连接四个外部电极128。另外，在上述层叠体122的另一个侧面，排列引出内部电极EA1的引出部134、和内部电极EB2的引出部140，分别连接外部电极124、127。在上述层叠体122的又一个侧面，排列引出内部电极EA2的引出部136、和内部电极EB1的引出部138，分别连接外部电极125、126。作为上述压电体132A～132L、内部电极EA1、EA2、EB1、EB2、EG、外部电极124、125、126、127、128，使用与上述实施例1相同的材料。
如图8的(A)～(C)所示，杆130的一端由适当的手段粘接在上述驱动元件120主面的大致中央。在上述驱动元件120的外部电极124及128之间、和外部电极125及128之间，连接驱动电源60(输入A)，在外部电极126及128之间、和外部电极127及128之间，连接驱动电源62(输入B)。而且，当相对内部电极EG，对内部电极EA1及EA2、和电极EB1及EB2输入相位不同的信号时，以驱动元件120的中心为原点形成元件的厚度位移不同的四个区域。在此，内部电极EA1、EA2、EB1、EB2全部在同方向极化。另外，在邻接的分布之间，位置相位错开了90°，因此当在内部电极EA1及EA2、和电极EB1及EB2输入时间相位错开90°的信号时，一个驱动元件120中的进行了4分割的部分，以杆130的轴为中心进行位移，形成行波。即如图9的(C)所示，驱动元件120成为具有厚度方向的位移量不同的四个区域P、Q、R、S。由此，如图8的(A)中箭头F8所示，杆130发生倾斜的同时进行旋转运动。
发明人确认了当对本实施例的驱动元件120如下表2所示地输入驱动信号时，在内部电极EA1及EA2相对内部电极EB1及EB2相位超前90°的情况下，杆130以顺时针(CW)旋转，在相位差是-90°的情况下，杆130以逆时针(CCW)旋转。
下面说明本实施例的作用。如图7所示那样，将上述结构的驱动元件120配置成通过弹簧114安装在框102的凸部104的开口部108，使杆130与轴116大致正交，由此使杆130和轴116的侧面之间彼此接触。由此，由于由弹簧114压住的杆130和轴116间作用的摩擦，当杆130以CW(顺时针方向)旋转时，框102向上(向图7的(B)的箭头F1a方向)位移，当杆130以CCW(逆时针方向)旋转时，框102向下(向图7的(B)的箭头F1b方向)位移。
如本实施例2那样，分割形成驱动元件120的内部电极，由此形成元件厚度方向的位移不同的四个区域，也能够得到与上述实施例1相同的效果。
下面参照图11～图13说明本发明的实施例3。本实施例如上述实施例2那样，是形成元件厚度方向的位移不同的四个区域，并且改变内部电极的分割图形的例子。此外，压电驱动装置的基本结构与上述实施例2相同。图11的(A)是本实施例的驱动元件150和杆130的正面图，图11的(B)和(C)是立体图。图12的(A)是表示驱动元件150的层叠结构的分解立体图，图12的(B)是沿#E-#E线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。图13的(A)是上述驱动元件150的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极的引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极的配置的图。如图11所示，杆130的一端固定在驱动元件150主面的大致中央。
参照图12和图13说明驱动元件150的详细结构。该驱动元件150成为层叠多个压电体132A～132L、和多个内部电极EA1、EA2、EB1、EB2、EG的结构。压电体132A配置在最上层，在该压电体132A和其下层的压电体132B之间设置有分割形成的内部电极EA1、EA2、EB1、EB2。上述内部电极EA1和EB1、内部电极EA2和EB2，相对X轴左右对称。这些内部电极以EA1→EB1→EA2→EB2→EA1…的顺序配置在元件中心的周围。另外，上述内部电极EA1、EB2具有在-X方向延长的引出部134、138，内部电极EA2具有在Y方向延长的引出部136，电极EB2具有在-Y方向延长的引出部140。
接着，在压电体132B和132C之间设置有成为接地电极的内部电极EG。该内部电极EG是与上述内部电极EA1、EA2、EB1、EB2全部重叠的大小，与上述的实施例2不同，没有进行分割形成。而且，具有在X方向延长的电极引出部142。被夹在之后的压电体132C～132L之间的内部电极反复(EA1，EA2，EB1，EB2)→EG→(EA1，EA2，EB1，EB2)→EG→…，由此能够得到层叠体152。
上述层叠体152，如图13的(A-1)、(A-2)、(B-1)、(B-2)所示，在一个侧面引出内部电极EG的引出部142，在此处连接外部电极128。同样地，在另一个侧面引出内部电极EA2的引出部136，在此处连接外部电极125。在又一个侧面排列引出内部电极EB1的引出部138、和内部电极EA1的引出部134，在此处连接外部电极126和124。在其他另一个面引出内部电极EB2的引出部140，在此处连接外部电极127。
如图11的(A)～(C)所示，杆130的一端由适当的手段粘接在上述驱动元件150主面的大致中央。上述驱动元件120的外部电极124、125及外部电极128，连接在驱动电源60，外部电极126、127及外部电极128，连接在驱动电源62。在本实施例中，内部电极EA1和EA2、内部电极EB1和EB2的极化方向成为相反的方向(内部电极EA1和EB1的极化方向相同)。由此，与上述实施例2相同，驱动元件150成为具有如上述图9的(C)所示的厚度方向位移量不同的4个区域P、Q、R、S。因此，当在内部电极EA1及EA2、和电极EB1及EB2输入时间相位错开90°的信号时，一个驱动元件150中进行了4分割的部分，以杆130的轴为中心进行位移，形成行波，如图11的(A)箭头F11所示，杆130发生倾斜的同时进行旋转运动。本实施例的基本作用/效果，与上述实施例2相同。
下面参照图14～图17说明本发明的实施例4。本实施例与上述实施例3同样，是改变驱动元件内部电极图形的例子，驱动装置100的基本结构与上述实施例2相同。图14的(A)是上述驱动元件160和杆130的正面图，图14的(B)和(C)是立体图。图15的(A)是表示驱动元件160的层叠结构的分解立体图，图15的(B)是沿#F-#F线剖开上述(A)在箭头方向看到的剖面图。图16的(A)是上述驱动元件160的立体图，(A-1)和(A-2)是表示内部电极引出部的图，(B-1)和(B-2)是表示外部电极配置的图。如图14所示，杆130的一端固定在驱动元件160主面的大致中央。
参照图15和图16说明驱动元件160的详细结构。该驱动元件160为层叠多个压电体132A～132L、和多个内部电极EA1、EA2、EB1、EB2、EG的结构。压电体132A配置在最上层，在该压电体132A和其下层的压电体132B之间设置有被分割形成的内部电极EA1和EA2。这些内部电极EA1和EA2为相对X轴左右反转的形状，内部电极EA1具有电极引出部134，内部电极EA2具有电极引出部136。这些引出部134、136都在-X方向延长。
接着，在压电体132B和132C之间设置有成为接地电极的内部电极EG。该内部电极EG具有在X方向延长的电极引出部142。并且，在压电体132C和132D之间设置有被分割形成的内部电极EB1和EB2。该内部电极EB1和EB2为相对Y轴左右反转的形状，并且，分割方向与上述内部电极EA1和EA2的分割方向旋转90°。这些内部电极EB1和EB2，分别具有在Y方向延长的电极引出部138和140。在上述压电体132D和132E之间设置有上述内部电极EG。被夹在之后的压电体132E～132L之间的内部电极反复EA1以及EA2→EG→EB1以及EB2→EG→…，由此能够得到层叠体162。
上述层叠体162，如图16的(A-1)、(A-2)、(B-1)、(B-2)所示，在一个侧面引出内部电极EG的引出部142，在此处连接外部电极128。同样地，在另一个侧面排列引出内部电极EB1的引出部138和内部电极EB2的引出部140，将它们连接外部电极126、127。在又一个侧面排列引出内部电极EA1的引出部134和内部电极EA2的引出部136，将它们连接外部电极124、125。
如图14的(A)～(C)所示，杆130的一端由适当的手段粘接在上述驱动元件160主面的大致中央。在上述驱动元件160的外部电极124、125及外部电极128之间，连接驱动电源60，在外部电极126、127及外部电极128之间，连接驱动电源62。本实施例也与上述的实施例3相同，内部电极EA1和EA2、内部电极EB1和EB2的极化方向成为相反的方向(内部电极EA1和EB1的极化方向相同)，由此，驱动元件160具有如上述图9的(C)所示的厚度方向位移量不同的4个区域P、Q、R、S。因此，当在内部电极EA1及EA2、和电极EB1及EB2输入时间相位错开90°的信号时，一个驱动元件160中进行了4分割的部分，以杆130的轴为中心进行位移，形成行波，如图14的(A)中箭头F14所示，杆130发生倾斜的同时进行旋转运动。本实施例的基本作用/效果，与上述实施例2相同。
对于本实施例和比较例，图17示出表示驱动元件160的驱动电压和透镜12的位移速度的关系的测定结果。在图17中，横轴表示驱动电压Vpp[V]，纵轴表示透镜12的位移速度[mm/s]。此外，比较例是与上述图18所示的现有技术的驱动装置相同的结构。如图17所示，确认了本实施例4与比较例相比，以低电压开始驱动，并且位移速度快的情况。
此外，本发明不限于上述实施例，在不超出本发明主旨的范围内能够进行各种变更。例如还可以包含如下内容。
(1)上述实施例所示的材料、形状、尺寸只是一个例子，也可以适当变更以得到相同效果。
(2)上述实施例所示的内部电极或外部电极的配置或分割数也只是一个例子，也可以适当变更以得到相同效果。例如在上述实施例中是形成2个或者4个区域，但也可以根据需要采用形成更多个数的分布的结构。
(3)层叠型驱动元件(压电驱动元件)的层叠结构或电极引出结构也只是一个例子，可以根据需要适当变更。
(4)上述轴16、18、116、118也只是一个例子，也可以是圆柱状或角柱状。对于杆40和130，也同样可以是圆柱状或角柱状。另外，在上述实施例1中，杆40的前端42取为曲面状，但是并不妨碍将其取为平面状。进而，框14或102也只是一个例子，只要能够沿上述轴16、18、116、118位移，可以是任意结构。另外，也可以采用框14或102、和透镜12一体化的结构。
(5)在上述实施例中，将驱动元件30、120、150、160固定在保持透镜12的框上，但这也只是一个例子，也可以采用将驱动元件30、120、150、160固定在静止部件等上，使安装有透镜12的镜筒等位移的结构。
(6)上述实施例的驱动装置只是一个例子，本发明除了可应用于例如照相机的摄影透镜或头顶投影机等投影透镜、双眼透镜、复印机的透镜等光学装置中的透镜的驱动之外，还可应用于绘图机或X-Y驱动桌等所有具有驱动部的装置。
工业可利用性根据本发明，当通过一端固定在压电驱动元件主面上的杆驱动被位移物时，由一个压电驱动元件使上述杆产生旋转力，来驱动上述被位移物。因此，能有效抑制或者切断固定力，以低电压进行稳定快速的位移，所以适用于需要稳定动作的驱动装置。尤其是适用于要求小型化、轻量化、薄型化的超声波电机、或其他驱动装置。
权利要求
1.一种压电驱动装置，通过一端固定在压电驱动元件主面的杆来驱动被位移物，其特征在于，由一个压电驱动元件使上述杆产生旋转力，来驱动上述被位移物。
2.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，上述压电驱动元件具有以该元件的中心为原点分割成的多个区域，并且上述多个区域在邻接区域间厚度方向的位移不同。
3.根据权利要求2所述的压电驱动装置，其特征在于，上述多个区域是相对上述杆形状对称的2个或者4个区域。
4.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，上述压电驱动元件具有交替层叠压电体和多个内部电极的层叠结构，并且，以上述压电驱动元件的中心为原点，将上述内部电极的至少一部分分割形成多个。
5.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，包括接触上述杆，并且引导上述被位移物的位移的轴；以及相对该轴对上述杆加力的加力单元。
6.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，上述杆在相对该杆平行的面内进行旋转。
7.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，上述杆一边倾斜一边进行旋转，以使其前端在相对该杆垂直的面内进行旋转。
8.一种压电驱动元件，用于驱动被位移物的杆的一端固定在其主面，其特征在于，压电体和多个内部电极交替层叠，具有以上述压电驱动元件的中心为原点分割成的多个区域，并且借助于邻接区域间的厚度方向的位移之差，使上述杆产生旋转力。
9.一种压电驱动装置，其特征在于，包括权利要求8所述的压电驱动元件；一端固定在该压电驱动元件主面的杆；以及通过该杆的旋转力而被驱动的被位移物。
全文摘要
本发明提供一种压电驱动装置以及压电驱动元件，其小型轻量，能够进行稳定的位移以及位置确定，并且以低电压也能够进行有效驱动。杆40的一端固定在压电驱动元件(驱动元件)30主面的大致中央。上述驱动元件30通过分割形成与压电体交替层叠的内部电极的一部分，成为组装了两个元件的结构，具有以元件的中心为原点进行分割的两个区域。当上述两个区域间的相位错开90°地通过外部电极124、126、128对内部电极输入信号时，杆40旋转。当由弹簧加力使上述杆40的前端压在引导透镜框滑块的轴的侧面时，通过杆40的旋转，透镜沿轴滑动。
文档编号H01L41/083GK101030739SQ200710001388
公开日2007年9月5日 申请日期2007年1月12日 优先权日2006年1月13日
发明者土信田丰 申请人:太阳诱电株式会社