压电驱动元件的制作方法

1.本发明涉及通过压电致动器来驱动可动部的压电驱动元件，例如，适合用于通过配置于可动部的反射镜来使光扫描的情况。


背景技术：

2.近年来，开发了使用mems(micro electro mechanical system)技术来使可动部转动的压电驱动元件。在这种压电驱动元件中，通过在可动部配置反射镜，能够使入射到反射镜的光以规定的偏转角扫描。
3.例如，以下的专利文献1中记载了一种光偏转器，具备：反射光的反射镜部；包围并支承反射镜部的框部；和介于反射镜部与框部之间并使反射镜部往复转动的一对压电致动器。框部被配置为包围作为可动部的反射镜部以及一对压电致动器这两者。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：jp专利第6310786号公报


技术实现要素：

[0007]-发明要解决的课题-[0008]
如上述那样，若将框部设置为包围可动部以及一对压电致动器这两者，则产生压电驱动元件的设置面积变大的问题。
[0009]
鉴于该课题，本发明的目的在于，提供一种能够抑制设置面积的压电驱动元件。
[0010]-解决课题的手段-[0011]
本发明的主要方式涉及一种压电驱动元件。本方式所涉及的压电驱动元件具备：可动部；一对压电驱动部，一端与所述可动部连接，使所述可动部至少相对于转动轴转动；和固定部，与所述压电驱动部的另一端连接。所述一对压电驱动部夹着所述可动部在沿着所述转动轴的方向并排，在俯视下，所述可动部的宽度比所述一对压电驱动部的宽度窄，所述固定部在俯视下被配置于所述可动部的外侧并且被所述一对压电驱动部夹着的间隙区域。
[0012]
根据本方式所涉及的压电驱动元件，在可动部与一对压电驱动部之间的间隙区域配置固定部。由此，能够抑制压电驱动元件的设置面积。
[0013]-发明效果-[0014]
如以上那样，根据本发明，能够提供能够抑制设置面积的压电驱动元件。
[0015]
本发明的效果乃至意义通过以下所示的实施方式的说明而更加明确。但是，以下所示的实施方式仅仅是将本发明实施化时的一个示例，本发明并不限制于以下的实施方式所述的内容。
附图说明
[0016]
图1是示意性地表示实施方式1所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0017]
图2是示意性地表示实施方式1所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0018]
图3的(a)是示意性地表示实施方式1所涉及的振动部的截面的剖视图。图3的(b)是示意性地表示实施方式1所涉及的压电驱动元件的截面的剖视图。
[0019]
图4的(a)、(b)分别是示意性地表示实施方式1的变更例所涉及的一对固定部在转动轴的下侧以及上侧相互连接的情况下的结构的剖视图。
[0020]
图5是示意性地表示实施方式2所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0021]
图6是示意性地表示实施方式2所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0022]
图7是示意性地表示实施方式2的变更例1所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0023]
图8是示意性地表示实施方式2的变更例1所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0024]
图9是示意性地表示实施方式2的变更例2所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0025]
图10是示意性地表示实施方式2的变更例2所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0026]
图11是示意性地表示实施方式3所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0027]
图12是示意性地表示实施方式3所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0028]
图13是示意性地表示实施方式3的变更例所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0029]
图14是示意性地表示实施方式3的变更例所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0030]
图15是示意性地表示实施方式4所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0031]
图16是示意性地表示实施方式4所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0032]
图17是示意性地表示实施方式4的变更例所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0033]
图18是示意性地表示实施方式4的变更例所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0034]
图19是示意性地表示实施方式5所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0035]
图20是示意性地表示实施方式5所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0036]
图21是示意性地表示实施方式5所涉及的压电驱动元件的截面的剖视图。
[0037]
图22是示意性地表示实施方式5的变更例1所涉及的压电驱动元件的截面的剖视图。
[0038]
图23是示意性地表示实施方式5的变更例2所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0039]
图24是示意性地表示实施方式6所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0040]
图25是示意性地表示实施方式6所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0041]
图26是示意性地表示实施方式6所涉及的压电驱动元件的截面的剖视图。
[0042]
图27是示意性地表示实施方式6的变更例1所涉及的压电驱动元件的截面的剖视图。
[0043]
图28是示意性地表示实施方式6的变更例2所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0044]
图29是示意性地表示其他变更例所涉及的压电驱动元件的结构的俯视图。
[0045]
图30是示意性地表示其他变更例所涉及的一对压电驱动部的结构的俯视图。
[0046]
其中，附图仅仅用于说明，并不限定本发明的范围。
具体实施方式
[0047]
在以下的实施方式中，压电驱动元件1是用于使反射镜以转动轴r10为中心进行转动、对入射到反射镜的光进行反射并扫描目标区域的元件。这种压电驱动元件有时也被称为光偏转器、反射镜致动器。另外，压电驱动元件并不局限于使反射镜转动，也可以使反射镜以外的构件、膜转动。以下的实施方式是本发明的一实施方式，本发明并不限制于以下的实施方式。
[0048]
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。为了方便，对各图中附上相互正交的x、y、z轴，z轴正方向相对于纸面是铅垂上方向。
[0049]
《实施方式1》
[0050]
图1是示意性地表示压电驱动元件1的结构的俯视图。
[0051]
压电驱动元件1具备：可动部10、一对压电驱动部20、一对固定部30。在图1中，可动部10、一对压电驱动部20、一对固定部30这3个结构为了方便，被赋予不同的阴影以使得可知各个区域。另外，在以下的实施方式以及变更例中，压电驱动元件1的俯视图中也被赋予同样的阴影。
[0052]
可动部10具有板形状并且椭圆形状。在俯视下，可动部10的x轴方向的宽度比一对压电驱动部20的x轴方向的宽度窄。在可动部10的上表面，配置反射镜11。反射镜11是形成于可动部10的上表面的光学反射膜。反射镜11例如由电介质多层膜、金属膜等构成。入射到反射镜11的光被反射镜11反射。
[0053]
一对压电驱动部20分别在俯视下，相对于反射镜11的中心11a点对称地配置而构成。一对压电驱动部20使可动部10关于转动轴r10转动。转动轴r10是通过中心11a且与y轴方向平行的轴。
[0054]
一对压电驱动部20夹着可动部10而在沿着转动轴r10的方向并排。一个压电驱动部20被配置于可动部10的y轴正侧，另一个压电驱动部20被配置于可动部10的y轴负侧。一对压电驱动部20的一个端部20a与可动部10连接，另一个端部20b分别与一对固定部30连接。
[0055]
在图1的结构中，在俯视下，一对压电驱动部20的端部20a相对于转动轴r10，在相反方向偏离相同的距离的位置，分别与可动部10连接。但是，一对压电驱动部20的端部20a的连接位置并不局限于此，例如，也可以在转动轴r10上的位置，各端部20a与可动部10连接。
[0056]
一对固定部30的下表面分别是平坦的面，被设置于基座构件b10的被设置面b11(参照图3的(b))。在俯视下，在转动轴r10的x轴正侧以及x轴负侧分别形成间隙区域g。间隙
区域g在俯视下，是可动部10的外侧并且被一对压电驱动部20夹着的区域。一对固定部30在俯视下，分别被配置于这些间隙区域g。
[0057]
图2是示意性地表示一对压电驱动部20的结构的俯视图。
[0058]
压电驱动部20具备第1驱动部21和第2驱动部22。第1驱动部21具备连结部21a，经由该连结部21a而与可动部10连接。与可动部10连接的连结部21a的端部构成图1中也示出的端部20a。第2驱动部22介于第1驱动部21与固定部30之间，将第1驱动部21的与端部20a相反的一侧的端部21b和固定部30连接。y轴正侧的第1驱动部21与y轴负侧的第1驱动部21被配置于关于可动部10点对称的位置，y轴正侧的第2驱动部22与y轴负侧的第2驱动部22被配置于关于可动部10点对称的位置。
[0059]
在俯视下，一个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的一个端缘，从一个固定部30向与转动轴r10平行的一个方向延伸，另一个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的另一个端缘，从另一个固定部30向与转动轴r10平行的另一个方向延伸。此外，在俯视下，一个第1驱动部21被配置于从一个第2驱动部22到压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的相反侧的端缘的范围，另一个第1驱动部21被配置于从另一个第2驱动部22到压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的相反侧的端缘的范围。
[0060]
在俯视下，一对固定部30分别被配置于左右的间隙区域g，以使得压电驱动元件1的轮廓为矩形(这里为长方形)。这里，一对固定部30被配置为：至少相对于一对压电驱动部20以及可动部10，具有可允许的最小的间隙、即能够使一对压电驱动部20以及可动部10稳定地动作的最小的间隙，在间隙区域g整体上扩展。
[0061]
第1驱动部21使可动部10关于转动轴r10而转动。第1驱动部21包含所谓的蜿蜒(meander)型的致动器。即，第1驱动部21包含连结为构成蜿蜒形状的多个振动部21c。振动部21c在上表面(z轴正侧的面)具有压电致动器110。在压电致动器110连接未图示的布线。通过对第1驱动部21的压电致动器110施加电压，压电致动器110内的压电体113(参照图3的(a))伸缩，第1驱动部21在z轴方向挠曲。
[0062]
向一对第1驱动部21的各压电致动器110施加电压，以使得一对第1驱动部21以相同周期在与x-z平面平行的方向反复摇动。由此，可动部10以及反射镜11关于转动轴r10而反复转动。
[0063]
第2驱动部22与y轴平行地延伸。第2驱动部22的一个端部与固定部30连接，另一个端部与第1驱动部21的端部21b连接。第2驱动部22包含一个振动部22a。第2驱动部22的振动部22a也与第1驱动部21同样地，在上表面(z轴正侧的面)具有压电致动器110。通过向第2驱动部22的压电致动器110施加电压，压电致动器110内的压电体113(参照图3的(a))伸缩，第2驱动部22在z轴方向挠曲。
[0064]
向一对第2驱动部22的压电致动器110施加电压，以使得一对第2驱动部22将一对第1驱动部21的端部21b以相反相位在z轴方向反复驱动。此时，第2驱动部22的驱动被控制，以使得基于一对第2驱动部22的端部21b的驱动和基于一对第1驱动部21的端部21b的驱动以相反相位同步。由此，能够提高基于第1驱动部21的驱动力，扩大可动部10以及反射镜11的转动幅度。
[0065]
图3的(a)是示意性地表示将振动部21c、22a在与x-y平面垂直的平面切断时的截面的剖视图。
[0066]
振动部21c、22a具备压电致动器110和器件层120层叠的结构。器件层120由与固定部30的一部分相同的材料形成，压电致动器110形成于器件层120的上表面。器件层120由si构成。压电致动器110是上部电极111、下部电极112、压电体113层叠而构成的。压电体113被上部电极111和下部电极112夹着。上部电极111和下部电极112由金属等的导电性的膜构成。压电体113例如由锆钛酸铅(pzt)构成。
[0067]
图3的(a)所示的振动部的各部通过半导体形成工艺而配置，形成图2所示的第1驱动部21以及第2驱动部22，形成图1所示的一对压电驱动部20。
[0068]
图3的(b)是示意性地表示在y轴正方向观察在与通过反射镜11的中心11a的x-z平面平行的平面切断压电驱动元件1时的截面的情况下的结构的剖视图。
[0069]
转动轴r10通过反射镜11的中心11a并在y轴方向延伸，可动部10以及反射镜11关于转动轴r10而转动。一对固定部30分别在可动部10的x轴正侧以及x轴负侧，与可动部10隔开间隙而配置。固定部30具备器件层120、热氧化膜130、基座层140层叠的结构。可动部10的厚度与图3的(a)的器件层120的厚度几乎相同，固定部30的厚度比可动部10的厚度大。此外，一对固定部30的下表面被设置于在一对固定部30的下方配置的基座构件b10的被设置面b11。基座构件b10例如是设置压电驱动元件1的装置内的构件。
[0070]
通过一对固定部30被设置于基座构件b10的被设置面b11，压电驱动元件1相对于基座构件b10固定。
[0071]
另外，一对固定部30也可以在转动轴r10的下侧或者上侧相互连接。
[0072]
图4的(a)、(b)分别是示意性地表示一对固定部30在转动轴r10的下侧以及上侧相互连接的情况下的结构的剖视图。
[0073]
在图4的(a)所示的结构中，连接部40由与构成一对固定部30的一部分的材料相同的材料形成，相对于一对固定部30一体地形成。一对固定部30通过连接部40，在转动轴r10的下方相互连接。该情况下，固定部30的下表面也设置于基座构件b10的被设置面b11。另外，连接部40也可以由与固定部30不同的其他材料构成。
[0074]
在图4的(b)所示的结构中，在一对固定部30的上表面设置连接构件50。连接构件50是覆盖反射镜11的上侧(z轴正侧)的形状，连接构件50的x轴方向的2个端部设置于一对固定部30的上表面。该情况下，在覆盖反射镜11的连接构件50的部分，形成在z轴方向贯通连接构件50的孔51。由此，经由孔51而从外部入射的光被反射镜11反射，被反射镜11反射的光经由孔51而导向外部。一对固定部30与图3的(b)同样地，被设置于基座构件b10的被设置面b11。另外，连接构件50并不局限于由与固定部30不同的其他材料构成，也可以由与构成固定部30的一部分的材料相同的材料形成，相对于固定部30一体地形成。
[0075]
《实施方式1的效果》
[0076]
根据实施方式1，起到以下的效果。
[0077]
如图1所示，一对压电驱动部20夹着可动部10在沿着转动轴r10的方向并排。在俯视下，可动部10的宽度(x轴方向的宽度)比一对压电驱动部20的宽度(x轴方向的宽度)窄，固定部30在俯视下，被配置于可动部10的外侧并且被一对压电驱动部20夹着的间隙区域g。这样，通过固定部30被配置于间隙区域g，能够抑制压电驱动元件1的x-y平面上的设置面积。
[0078]
如图1所示，固定部30在俯视下，分别被配置于转动轴r10的两侧(x轴正侧以及x轴
负侧)的间隙区域g。通过该结构，能够由固定部30更加稳定地支承一对压电驱动部20以及可动部10。
[0079]
如图2所示，一对压电驱动部20分别具备：使可动部10关于转动轴r10而转动的第1驱动部21、在上下(z轴方向)驱动第1驱动部21的端部21b的第2驱动部22。通过该结构，通过如上述那样对第2驱动部22进行驱动控制，能够扩展可动部10的转动幅度。
[0080]
此外，一个压电驱动部20的第2驱动部22和另一个压电驱动部20的第2驱动部22在关于可动部10点对称的位置被各配置一个。这样，能够根据2个第2驱动部22的驱动控制，扩展可动部10的转动幅度。此外，如后述的实施方式2那样，相比于在一个压电驱动部20配置2个第2驱动部22的情况，能够以较少的结构扩展可动部10的转动幅度。
[0081]
在图4的(a)、(b)所示的结构中，分别配置于转动轴r10的两侧(x轴正侧以及x轴负侧)的间隙区域g的固定部30相互连接。由此，2个固定部30被相互一体化，因此在将一对固定部30设置于被设置面b11时，容易处理一对固定部30。因此，能够将一对固定部30简易并且稳定地固定于被设置面b11。
[0082]
《实施方式2》
[0083]
图5是示意性地表示实施方式2所涉及的压电驱动元件1的结构的俯视图。
[0084]
在图5的结构中，一对压电驱动部20的配置以及结构与上述实施方式1不同，进一步地，俯视下的固定部30的形状与上述实施方式1不同。即，在压电驱动部20的端部20a的相反侧设置2个端部20b，2个端部20b分别与一对固定部30连接。在本变更例中，在俯视下，间隙区域g也形成于转动轴r10的x轴正侧以及x轴负侧，可动部10的外侧并且被一对压电驱动部20夹着的区域为间隙区域g。固定部30分别被配置于两侧的间隙区域g。
[0085]
图6是示意性地表示一对压电驱动部20的结构的俯视图。
[0086]
压电驱动部20具备第1驱动部21、2个第2驱动部22、连结部23。一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22被设置于第1驱动部21的x轴正侧以及x轴负侧，被配置于关于转动轴r10线对称的位置。一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22分别经由连结部23而与该压电驱动部20内的第1驱动部21的端部21b连接。即，在本变更例中，第2驱动部22介于第1驱动部21与固定部30之间，将第1驱动部21的端部21b与固定部30连接。端部2lb处于转动轴r10上。
[0087]
在俯视下，一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的两侧的端缘，从一对固定部30向与转动轴r10平行的一个方向延伸，另一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的两侧的端缘，从一对固定部30向与转动轴r10平行的另一个方向延伸。此外，在俯视下，一个压电驱动部20内的第1驱动部21配置于被2个第2驱动部22夹着的范围，另一个压电驱动部20内的第1驱动部21配置于被2个第2驱动部22夹着的范围。
[0088]
在俯视下，一对固定部30分别配置于左右的间隙区域g，以使得压电驱动元件1的轮廓为矩形(这里为长方形)。在此，一对固定部30被配置为：至少相对于一对压电驱动部20以及可动部10，具有可允许的最小的间隙、即能够使一对压电驱动部20以及可动部10稳定地动作的最小的间隙，整体上在间隙区域g扩展。
[0089]
在此，在本变更例中，第2驱动部22根据第1驱动控制或者第2驱动控制而被驱动。
[0090]
在第1驱动控制中，2个第2驱动部22被驱动，以使得一对连结部23与一对第1驱动部21同步并以相同周期关于转动轴r10而反复转动。这样，通过分别支承一对第1驱动部21
的端部21b的一对连结部23与一对第1驱动部21同步并以相同周期反复转动，一对第1驱动部21的转动增长。由此，与实施方式1同样地，可提高可动部10以及反射镜11的转动幅度。因此，能够扩大被反射镜11反射的光的扫描范围。
[0091]
在第2驱动控制中，2个第2驱动部22被驱动，以使得一对连结部23在z轴方向在相互相反方向位移。由此，可动部10以及反射镜11关于转动轴r20而转动。转动轴r20是通过中心11a并与x轴平行的轴。这样，通过控制第2驱动部22，结合基于第1驱动部21的驱动，能够将可动部10以及反射镜11关于2个转动轴r10、r20而进行2轴驱动。因此，能够使被反射镜11反射的光二维状地扫描。
[0092]
在图5以及图6的结构中，在俯视下，一对压电驱动部20的端部20a被配置于转动轴r10上，但也可以与上述实施方式1同样地，一对压电驱动部20的端部20a在从转动轴r10向相反方向位移相同的距离的位置，与可动部10连接。
[0093]
《实施方式2的效果》
[0094]
根据本变更例，除了与实施方式1同样的效果，还起到以下的效果。
[0095]
一对压电驱动部20分别具备：使可动部10关于转动轴r10而转动的第1驱动部21、在上下(z轴方向)驱动第1驱动部21的端部21b的第2驱动部22。通过该结构，能够根据第2驱动部22的驱动控制，扩展可动部10的转动幅度，或者，能够使可动部10关于与转动轴r10垂直的方向(转动轴r20的方向)也转动。
[0096]
更详细地，在各压电驱动部20，在关于转动轴r10线对称的位置分别配置第2驱动部22。通过该结构，能够根据第2驱动部22的第1驱动控制，扩展可动部10的转动幅度，或者，根据第2驱动部22的第2驱动控制，也能够使可动部10以与转动轴r10垂直的方向(转动轴r20的方向)为旋转轴而转动。
[0097]
《实施方式2的变更例1》
[0098]
在上述实施方式2中，如图5所示，固定部30的x轴方向的外侧的位置与压电驱动部20的x轴方向的外缘的位置一致，但在本变更例中，固定部30的x轴方向的外侧的位置向内侧位移。以下，对与上述实施方式2不同的结构进行说明。
[0099]
图7是示意性地表示实施方式2的变更例1所涉及的压电驱动元件1的结构的俯视图。
[0100]
在本变更例中，相比于图5的实施方式2，压电驱动部20的x轴正侧的端部20b和压电驱动部20的x轴负侧的端部20b均向中心11a侧位移。由此，间隙区域g的x轴方向的外侧的边相比于图5的实施方式2，向内侧位移。在本变更例中，在俯视下，间隙区域g也形成于转动轴r10的x轴正侧以及x轴负侧，可动部10的外侧并且被一对压电驱动部20夹着的区域为间隙区域g。固定部30分别配置于两侧的间隙区域g。
[0101]
图8是示意性地表示一对压电驱动部20的结构的俯视图。
[0102]
第2驱动部22的中心11a侧的端部相比于上述实施方式2，向中心11a侧位移。第2驱动部22所具备的压电致动器110的中心11a侧的端部相比于上述实施方式2，也向中心11a侧位移。在本变更例中，一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22也被配置于关于转动轴r10线对称的位置。
[0103]
在俯视下，一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的两侧的端缘，从一对固定部30向与转动轴r10平行的一个方向延伸，另一个压
电驱动部20内的2个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的两侧的端缘，从一对固定部30向与转动轴r10的平行另一个方向延伸。第2驱动部22在俯视下，是l字状的形状。此外，在俯视下，一个压电驱动部20内的第1驱动部21被配置于被2个第2驱动部22夹着的范围，另一个压电驱动部20内的第1驱动部21被配置于被2个第2驱动部22夹着的范围。
[0104]
在俯视下，一对固定部30分别被配置于左右的间隙区域g，以使得压电驱动元件1的轮廓为矩形(在此为长方形)。在此，一对固定部30被配置为：至少相对于一对压电驱动部20以及可动部10，具有可允许的最小的间隙、即能够使一对压电驱动部20以及可动部10稳定地动作的最小的间隙，整体上在间隙区域g扩展。
[0105]
在本变更例中，第2驱动部22也根据第1驱动控制或者第2驱动控制而被驱动。由此，能够与实施方式1的变更例1同样地，根据第2驱动部22的第1驱动控制，扩展可动部10的转动幅度，或者，也能够根据第2驱动部22的第2驱动控制，使可动部10以与转动轴r10垂直的方向(转动轴r20的方向)为旋转轴而转动。
[0106]
《实施方式2的变更例2》
[0107]
在实施方式2的变更例1中，如图7所示，在y轴方向对置的2个压电驱动部20在可动部10的x轴正侧以及x轴负侧，隔开间隙而被配置。与此相对地，在本变更例中，在y轴方向对置的2个压电驱动部20相互连接。以下，对与实施方式2的变更例1不同的结构进行说明。
[0108]
图9是示意性地表示实施方式2的变更例2所涉及的压电驱动元件1的结构的俯视图。
[0109]
在本变更例中，在y轴方向对置的2个压电驱动部20在可动部10的x轴正侧以及x轴负侧，相互没有间隙地连接。由此，y轴正侧的压电驱动部20的端部20b和y轴负侧的压电驱动部20的端部20b没有间隙地连结。
[0110]
图10是示意性地表示一对压电驱动部20的结构的俯视图。
[0111]
在本变更例中，在一对压电驱动部20的x轴正侧以及x轴负侧，分别配置一个第2驱动部22。本变更例的第2驱动部22从压电驱动元件1的y轴正侧的端部延伸到y轴负侧的端部。即，在本变更例中，关于转动轴r10而处于一侧(x轴正侧)的2个压电驱动部20的第2驱动部22在一对压电驱动部20中被共用化，关于转动轴r10而处于另一侧(x轴负侧)的2个压电驱动部20的第2驱动部22在一对压电驱动部20中被共用化。
[0112]
在本变更例中，通过电压的施加，第2驱动部22整体在一个方向挠曲，因此不能使一对连结部23在相互相反方向位移。因此，在本变更例中，不能进行上述的第2驱动控制。
[0113]
另一方面，在本变更例中，通过将2个第2驱动部22以相互反相驱动，能够使一对连结部23关于转动轴r10而在相同的方向转动。因此，在本变更例中，也能够进行上述的第1驱动控制。即，在本变更例中，在第1驱动控制中，2个第2驱动部22以反相而被反复驱动，以使得一对连结部23与一对第1驱动部21同步并以相同相位关于转动轴r10而转动。由此，能够与图5、6所示的实施方式2的结构同样地，扩展可动部10的转动幅度。
[0114]
《实施方式3》
[0115]
如图11所示，在实施方式3的压电驱动元件1中，相比于图7、8所示的实施方式2的变更例1，压电驱动部20的蜿蜒型的驱动部被变更为音叉型的驱动部。此外，通过压电驱动部20的变更，间隙区域g的范围变大。关于其他的结构，与实施方式2的变更例1同样。
[0116]
如图12所示，压电驱动部20具备第1驱动部21、一对第2驱动部22、连结部23。第1驱
动部21具备沿着转动轴r10而延伸的连结部21a，经由该连结部21a而与可动部10连接。第1驱动部21的端部21b位于转动轴r10上，与连结部23连接。第1驱动部21包含所谓的音叉型的致动器。即，第1驱动部21包含连结为构成音叉形状的一对振动部21c。振动部21c与上述实施方式1同样地构成。如图11、12所示，本变更例的间隙区域g为由第1驱动部21的一对振动部21c、第2驱动部22、可动部10包围的区域。
[0117]
在俯视下，一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的两侧的端缘，从一对固定部30向与转动轴r10平行的一个方向延伸，另一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22在压电驱动元件1的宽度方向(x轴方向)的两侧的端缘，从一对固定部30向与转动轴r10平行的另一个方向延伸。第2驱动部22在俯视下，为l字状的形状。此外，在俯视下，一个压电驱动部20内的第1驱动部21被配置于被2个第2驱动部22夹着的范围，另一个压电驱动部20内的第1驱动部21被配置于被2个第2驱动部22夹着的范围。
[0118]
在俯视下，一对固定部30分别被配置于左右的间隙区域g，以使得压电驱动元件1的轮廓为矩形(在此为长方形)。在此，一对固定部30被配置为：至少相对于一对压电驱动部20以及可动部10，具有可允许的最小的间隙、即能够使一对压电驱动部20以及可动部10稳定地动作的最小的间隙，在间隙区域g内的一部分的区域(从夹着可动部10的矩形的区域裁剪可动部10的区域而得到的区域)扩展。
[0119]
但是，并不局限于此，固定部30也可以被配置为整体上在间隙区域g扩展。此外，也可以与图5、6所示的实施方式2同样地，在俯视下，一对固定部30被配置为延伸到压电驱动元件1的宽度方向的端缘，第2驱动部22被设置为从固定部30与转动轴r10平行地延伸为直线状。
[0120]
向第1驱动部21的各压电致动器110施加电压，以使得反复一个振动部21c向z轴正方向位移且另一个振动部21c向z轴负方向位移的状态、和一个振动部21c向z轴负方向位移且另一个振动部21c向z轴正方向位移的状态。由此，经由连结部21a而连接的可动部10以及反射镜11关于转动轴r10反复地转动。
[0121]
在本实施方式中，第2驱动部22也根据第1驱动控制或者第2驱动控制而被驱动。由此，与实施方式2的变更例1同样地，能够根据第2驱动部22的第1驱动控制，扩展可动部10的转动幅度，或者也能够根据第2驱动部22的第2驱动控制，使可动部10以与转动轴r10垂直的方向(转动轴r20的方向)为旋转轴而转动。
[0122]
《实施方式3的变更例》
[0123]
如图13所示，本变更例的压电驱动元件1相比于图9所示的实施方式2的变更例2，压电驱动部20的蜿蜒型的驱动部被变更为音叉型的驱动部。关于其他的结构，与实施方式2的变更例2同样。
[0124]
如图14所示，第1驱动部21与图12所示的实施方式3的第1驱动部21同样地构成。在本变更例中，第2驱动部22与实施方式2的变更例2同样地，根据第1驱动控制而被驱动。由此，能够扩展可动部10的转动幅度。
[0125]
《实施方式4》
[0126]
如图11所示，在实施方式3中，固定部30相对于中心11a而被配置于比压电驱动部20的端部20b更靠内侧的位置。与此相对地，在本实施方式中，如图15所示，固定部30相对于中心11a而被配置于压电驱动部20的端部20b的外侧。以下，对与实施方式3不同的结构进行
说明。
[0127]
如图16所示，压电驱动部20具备：第1驱动部21、一对第2驱动部22、连结部23、一对连结部24。第2驱动部22被配置于可动部10与固定部30之间。第2驱动部22经由连结部24而与连结部23连接。一个第2驱动部22具备一个振动部22a。第2驱动部22被配置于与连结部21a以及可动部10相邻的位置，固定部30相对于中心11a而被配置于第2驱动部22的外侧。如图15、16所示，本实施方式的间隙区域g是在y轴方向被连结部24夹着、在x轴方向相对于中心11a位于连结部24以及第2驱动部22的外侧的区域。
[0128]
在俯视下，一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22在与沿着转动轴r10而配置的连结部24以及可动部10相邻的位置，被配置于与转动轴r10平行的一个方向侧，另一个压电驱动部20内的2个第2驱动部22在与沿着转动轴r10而配置的连结部24以及可动部10相邻的位置，被配置于与转动轴r10平行的另一个方向侧。此外，在俯视下，在一个压电驱动部20内，第1驱动部21相对于2个第2驱动部22，被配置于与转动轴r10平行的一个方向侧，在另一个压电驱动部20内，第1驱动部21相对于2个第2驱动部22，被配置于与转动轴r10平行的另一个方向侧。
[0129]
一对固定部30分别被配置于左右的间隙区域g，以使得在俯视下压电驱动元件1的轮廓为矩形(在此为长方形)。在此，一对固定部30被配置为：至少相对于一对压电驱动部20以及可动部10，具有可允许的最小的间隙、即能够使一对压电驱动部20以及可动部10稳定地动作的最小的间隙，在间隙区域g内的一部分的区域(从夹着可动部10的矩形的区域裁剪可动部10以及第2驱动部22的区域而得到的区域)扩展。但是，并不局限于此，固定部30也可以被配置为整体上在间隙区域g扩展。
[0130]
在本实施方式中，第2驱动部22也根据第1驱动控制或者第2驱动控制而被驱动。由此，与上述实施方式3同样地，能够根据第2驱动部22的第1驱动控制，扩展可动部10的转动幅度，或者，也能够根据第2驱动部22的第2驱动控制，使可动部10以与转动轴r10垂直的方向(转动轴r20的方向)为旋转轴而转动。
[0131]
《实施方式4的变更例》
[0132]
如图17所示，本变更例的压电驱动元件1相比于图15所示的实施方式4，与图13所示的实施方式3的变更例同样地，在y轴方向对置的2个压电驱动部20相互连接。以下，对与实施方式4不同的结构进行说明。
[0133]
如图18所示，在本变更例中，实施方式4中关于转动轴r10而配置于一侧(x轴正侧)的2个第2驱动部22在一对压电驱动部20中被共用化，实施方式4中关于转动轴r10而配置于另一侧(x轴负侧)的2个第2驱动部22在一对压电驱动部20中被共用化。
[0134]
在本变更例中，通过电压的施加，第2驱动部22整体在一个方向挠曲，因此不能使一对连结部23在相互相反方向位移。因此，在本变更例中，不能进行上述的第2驱动控制。
[0135]
另一方面，在本变更例中，也能够通过将2个第2驱动部22以相互反相驱动，来使一对连结部23关于转动轴r10在相同的方向转动。因此，在本变更例中，也能够进行上述的第1驱动控制。由此，能够扩展可动部10的转动幅度。
[0136]
《实施方式5》
[0137]
在实施方式1～4以及这些的变更例中，固定部30在俯视下，被配置于可动部10的外侧并且被一对压电驱动部20夹着的间隙区域g。与此相对地，在本实施方式中，固定部30
的y轴方向的端部相对于中心11a而被配置于一对压电驱动部20的外侧。以下，对与实施方式1不同的结构进行说明。
[0138]
图19是示意性地表示实施方式5所涉及的压电驱动元件1的结构的俯视图。
[0139]
在本实施方式中，一个固定部30相对于中心11a而被配置于y轴正侧的压电驱动部20的外侧(y轴正侧)，另一个固定部30相对于中心11a而被配置于y轴负侧的压电驱动部20的外侧(y轴负侧)。压电驱动部20的端部20a、20b分别连接于可动部10和固定部30。一对压电驱动部20的端部20a被配置于转动轴r10上。另外，一对压电驱动部20的端部20a也可以在从转动轴r10向相反方向位移相同的距离的位置，与可动部10连接。
[0140]
一对固定部30在转动轴r10的z轴负侧，通过连接部40而相互连接。连接部40通过与构成固定部30的材料的至少一个材料相同的材料，相对于固定部30一体地形成。另外，连接部40也可以由与固定部30不同的其他材料构成。
[0141]
图20是示意性地表示一对压电驱动部20的结构的俯视图。
[0142]
在本实施方式中，相比于实施方式1，可省略第2驱动部22。此外，本变更例的第1驱动部21与实施方式1的第1驱动部21同样地构成，与实施方式1的第1驱动部21同样地驱动。由此，可动部10以及反射镜11关于转动轴r10而转动。
[0143]
图21是示意性地表示在x轴负方向观察在与通过反射镜11的中心11a的y-z平面平行的平面切断压电驱动元件1时的截面的情况下的结构的剖视图。
[0144]
在y轴方向，一对固定部30规定压电驱动元件1的y轴方向的长度。连接部40将y轴正侧的固定部30的下部与y轴负侧的固定部30的下部连接。一对固定部30被设置于一对基座构件b10的被设置面b11。
[0145]
《实施方式5的效果》
[0146]
根据本实施方式，起到以下的效果。
[0147]
在一对固定部30，分别连接一对压电驱动部20的另一端(端部20b)，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向一个方向(z轴负方向)位移的位置相互连接。通过该结构，一对固定部30相互一体化，因此能够将固定部30简易并且稳定地固定于被设置面b11。此外，相比于固定部被配置为在整体上包围可动部10以及一对压电驱动部20这两者的情况，能够抑制压电驱动元件1的设置面积。
[0148]
《实施方式5的变更例1》
[0149]
在上述实施方式5中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴负方向位移的位置相互连接。与此相对地，在本变更例中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴正方向位移的位置通过连接构件50而相互连接。
[0150]
图22是示意性地表示在x轴负方向观察实施方式5的变更例1所涉及的在与通过反射镜11的中心11a的y-z平面平行的平面切断压电驱动元件1时的截面的情况下的结构的剖视图。
[0151]
连接构件50是覆盖反射镜11的z轴正侧的形状，连接构件50的y轴方向的2个端部被设置于一对固定部30的z轴正侧的面。该情况下，在覆盖反射镜11的连接构件50的部分，形成在z轴方向贯通连接构件50的孔51。由此，经由孔51而从外部入射的光被反射镜11反射，由反射镜11反射的光经由孔51而导向外部。一对固定部30被设置于一对基座构件b10的被设置面b11。另外，连接构件50并不局限于由与固定部30不同的其他材料构成，也可以通
过与构成固定部30的材料的至少一个材料相同的材料，相对于固定部30一体地形成。
[0152]
在本变更例中，一对固定部30相互被一体化，因此能够简易并且稳定地将固定部30固定于被设置面b11。此外，相比于固定部被配置为遍及整周地包围可动部10以及一对压电驱动部20这两者的情况，能够抑制压电驱动元件1的设置面积。
[0153]
《实施方式5的变更例2》
[0154]
在上述实施方式5以及实施方式5的变更例1中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴方向位移的位置相互连接。与此相对地，在本变更例中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向y轴方向位移的位置，通过连接部40而相互连接。
[0155]
图23是示意性地表示实施方式5的变更例2所涉及的压电驱动元件1的结构的俯视图。
[0156]
在本变更例中，一个固定部30的x轴正侧的端部与另一个固定部30的x轴正侧的端部在转动轴r10的x轴正侧，通过连接部40而相互连接。在本变更例中，固定部30或者连接部40被设置于基座构件b10的被设置面b11。
[0157]
在本变更例中，一对固定部30也相互一体化，因此能够将固定部30简易并且稳定地固定于被设置面b11。此外，相比于固定部被配置为遍及整周地包围可动部10以及一对压电驱动部20这两者的情况，能够抑制压电驱动元件1的设置面积。
[0158]
《实施方式6》
[0159]
如图24、25所示，在本实施方式的压电驱动元件1中，相比于图19、20所示的实施方式5，压电驱动部20的第1驱动部21从蜿蜒型变更为音叉型。本实施方式的其他结构与实施方式5同样。
[0160]
如图25所示，第1驱动部21与图12所示的实施方式3的第1驱动部21同样地，构成为音叉型。在本变更例中，第1驱动部21与图12所示的实施方式3同样地驱动。
[0161]
如图26所示，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴负方向位移的位置，通过连接部40而相互连接。一对固定部30被设置于一对基座构件b10的被设置面b11。
[0162]
在本变更例中，一对固定部30也被相互一体化，因此能够将固定部30简易并且稳定地固定于被设置面b11。此外，相比于固定部被配置为遍及整周地包围可动部10以及一对压电驱动部20这两者的情况，能够抑制压电驱动元件1的设置面积。
[0163]
《实施方式6的变更例1》
[0164]
在上述实施方式5中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴负方向位移的位置相互连接。与此相对地，在本变更例中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴正方向位移的位置通过连接构件50而相互连接。
[0165]
如图27所示，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴正方向位移的位置通过连接构件50而相互连接。在连接构件50，形成在z轴方向贯通连接构件50的孔51。一对固定部30被设置于一对基座构件b10的被设置面b11。在本变更例中，也起到与实施方式6同样的效果。
[0166]
《实施方式6的变更例2》
[0167]
在上述实施方式6以及实施方式6的变更例1中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向z轴方向位移的位置相互连接。与此相对地，在本变更例中，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向x轴方向位移的位置通过连接部40而相互连接。
[0168]
如图28所示，一对固定部30在相对于转动轴r10仅向x轴正方向位移的位置通过连接构件40而相互连接。在本变更例中，固定部30或者连接部40被设置于基座构件b10的被设置面b11。在本变更例中，也起到与实施方式6同样的效果。
[0169]
《其他的变更例》
[0170]
在上述实施方式1、2、4以及实施方式4的变更例中，固定部30构成为在俯视下，y轴方向的端部与压电驱动元件1的外缘一致。但是，并不局限于此，固定部30的一部分也可以向压电驱动元件1的外缘的外侧扩展。
[0171]
此外，在上述实施方式1、2以及实施方式2的变更例1、2中，固定部30被配置于与间隙区域g相同的范围，但并不局限于此，也可以被配置于间隙区域g内比间隙区域g小的范围。此外，在上述实施方式3、实施方式3的变更例、实施方式4以及实施方式4的变更例中，固定部30被配置于间隙区域g内比间隙区域g小的范围，但并不局限于此，也可以被配置于与间隙区域g相同的范围。
[0172]
在上述实施方式1、2以及实施方式2的变更例1、2中，如上述实施方式4以及实施方式4的变更例所示，也可以压电驱动部20的端部20b被配置为包围可动部10。该情况下，间隙区域g被设定于压电驱动元件1的端部20b的外侧并且被一对压电驱动部20夹着的区域，一对固定部30被配置于该间隙区域g。
[0173]
在上述实施方式以及变更例中，一个压电驱动部20具备的第1驱动部21的数量是1个，一个压电驱动部20具备的第2驱动部22的数量是0、1或者2，但一个压电驱动部20具备的第1驱动部21的数量以及第2驱动部22的数量并不局限于此。一个压电驱动部20具备的第1驱动部21的数量也可以是2个以上，一个压电驱动部20具备的第2驱动部22的数量也可以是3个以上。进一步地，在实施方式2及其变更例1、2、实施方式3及其变更例、以及实施方式4及其变更例中的连接部23上也可以设置压电驱动部。
[0174]
在上述实施方式以及变更例中，在2个间隙区域g这两者设置固定部30，例如，也可以如图29、30所示的变更例那样，仅在2个间隙区域g之中的一个间隙区域g设置固定部30。
[0175]
如图29所示，在本变更例中，相比于图5所示的实施方式2，仅在夹着转动轴r10而设置的2个间隙区域g之中的x轴正侧的间隙区域g配置固定部30。在该结构中，一个固定部30的下表面被设置于基座构件b10的被设置面b11。如图30所示，在本变更例中，相比于图5所示的实施方式2，可省略压电驱动部20中位于x轴负侧的第2驱动部22。
[0176]
在图29、30所示的变更例中，能够通过一个固定部30被配置于一个间隙区域g，来抑制压电驱动元件1的x-y平面上的设置面积。此外，本变更例的第2驱动部22与实施方式2同样地，根据第1驱动控制或者第2驱动控制而被驱动。由此，能够根据第1驱动控制来扩展可动部10的转动幅度，能够根据第2驱动控制，使可动部10关于转动轴r20的方向而转动。
[0177]
此外，本发明的实施方式在权利要求书所示的技术思想的范围内能够适当进行各种变更。
[0178]-符号说明-[0179]
1 压电驱动元件
[0180]
10 可动部
[0181]
20 压电驱动部
[0182]
20a 端部(一端)
[0183]
20b 端部(另一端)
[0184]
21 第1驱动部
[0185]
21b 端部(另一端)
[0186]
22第2驱动部
[0187]
30固定部
[0188]
g间隙区域
[0189]
r10转动轴。

技术特征：
1.一种压电驱动元件，具备：可动部；一对压电驱动部，一端与所述可动部连接，使所述可动部至少相对于转动轴转动；和固定部，与所述压电驱动部的另一端连接，所述一对压电驱动部夹着所述可动部在沿着所述转动轴的方向并排，在俯视下，所述可动部的宽度比所述一对压电驱动部的宽度窄，所述固定部在俯视下被配置于所述可动部的外侧并且被所述一对压电驱动部夹着的间隙区域。2.根据权利要求1所述的压电驱动元件，其中，所述固定部在俯视下分别被配置于所述转动轴的两侧的所述间隙区域。3.根据权利要求2所述的压电驱动元件，其中，所述一对压电驱动部分别具备：第1驱动部，一端与所述可动部连接，使所述可动部相对于所述转动轴转动；和第2驱动部，介于所述第1驱动部的另一端与所述固定部之间，在上下驱动所述另一端。4.根据权利要求3所述的压电驱动元件，其中，一个所述压电驱动部的所述第2驱动部和另一个所述压电驱动部的所述第2驱动部在关于所述可动部点对称的位置各配置一个。5.根据权利要求3所述的压电驱动元件，其中，在所述各压电驱动部，在关于所述转动轴线对称的位置分别配置所述第2驱动部。6.根据权利要求5所述的压电驱动元件，其中，关于所述转动轴处于一侧的所述各压电驱动部的所述第2驱动部在所述一对压电驱动部中被共用化，关于所述转动轴处于另一侧的所述各压电驱动部的所述第2驱动部在所述一对压电驱动部中被共用化。7.根据权利要求2至6的任一项所述的压电驱动元件，其中，分别配置于所述两侧的间隙区域的所述固定部相互被连接。8.一种压电驱动元件，具备：可动部；一对压电驱动部，一端与所述可动部连接，使所述可动部至少相对于转动轴转动；和一对固定部，分别连接所述压电驱动部的另一端，所述一对固定部在相对于所述转动轴仅向一个方向位移的位置相互被连接。9.根据权利要求1至8的任一项所述的压电驱动元件，其中，所述压电驱动部包含蜿蜒型的驱动部。10.根据权利要求1至8的任一项所述的压电驱动元件，其中，所述压电驱动部包含音叉型的驱动部。

技术总结
压电驱动元件(1)具备：可动部(10)；一对压电驱动部(20)，端部(20a)与可动部(10)连接，使可动部(10)至少相对于转动轴(R10)而转动；和固定部(30)，与压电驱动部(20)的端部(20b)连接。一对压电驱动部(20)夹着可动部(10)在沿着转动轴(R10)的方向并排，在俯视下，可动部(10)的宽度比一对压电驱动部(20)的宽度窄，固定部(30)在俯视下被配置于可动部(10)的外侧并且被一对压电驱动部(20)夹着的间隙区域(G)。被一对压电驱动部(20)夹着的间隙区域(G)。被一对压电驱动部(20)夹着的间隙区域(G)。


技术研发人员：高山了一 小牧一树 石田贵巳 水原健介
受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2023/8/31