CN102739104A - 压电致动器、可变电容器和光偏转装置 - Google Patents

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Abstract

本发明披露的压电致动器可以包括：第一致动器，包括第一压电驱动部件；以及第二致动器，包括第二压电驱动部件。可以支撑第一致动器的中心部分。可以通过向第一压电驱动部件施加第一驱动电压来使得第一致动器弯曲和变形，从而可以在第一致动器的厚度方向上移位第一致动器的两个端部。第二致动器的两个端部可以耦接到第一致动器的两个端部。可以通过向第二压电驱动部件施加第二驱动电压来使得第二致动器在与第一致动器相反的方向上弯曲和变形，从而可以在第二致动器的厚度方向上移位第二致动器的中心部分。

Description

压电致动器、可变电容器和光偏转装置
技术领域
本发明的主题涉及压电致动器，具体地说涉及适合于执行装置的厚度方向上的平移运动(z方向运动)的压电致动器的结构、可变电容器以及包括该结构的光偏转装置。
背景技术
可以在各种应用中使用在装置的厚度方向上执行平移运动(z方向运动)的致动器。例如，可以在两个平板电极之一中使用这种致动器，使得可以利用电极间间隙的变化将致动器用作可变电容器。此外，这种致动器可以与反光镜光学系统结合，使得可以获得执行进入反射镜部件的光的光路变化的装置，并且该装置具有多种应用，使得该装置可以用作拾取跟踪致动器，用于读取光盘或变焦扫描器。
在将致动器应用于上述装置时，致动器可以执行静电力驱动、压电驱动等。在执行静电力驱动时，需要接近100V的电压。另一方面，在执行压电驱动时，可以通过相对低的电压获得较大移位。在压电驱动中，经常使用可以获得具有简单结构的较大移位的压电单晶悬臂梁。压电单晶悬臂梁构造为使得下端电极、压电体和上端电极层叠在振动板上，并且具有固定了杠杆部件的一个端部的横梁(悬臂梁)结构。通过向压电体施加电场，使得压电体变形从而杠杆部件如弓状向上弯曲。此外，作为能够获得较大移位的致动器，还使用将两个压电体层层叠夹在电极与振动板之间而获得的双晶致动器。
日本专利申请特许公开No.2004-127973，日本专利申请特许公开No.2008-005642，日本专利申请特许公开No.2010-251726，Park，J.Y.等人在2001 IEEE MTT-S International，vol.3，pp.2111-2114(2001)的Microwave Symposium Digest上题为“Micromachined RFMEMS tunable capacitors using piezoelectric actuators”的文章，以及Kawakubo，T.等人在Journal of Microelectromechanical Systems，vol.15，No.6，pp.1759-1765(2006)的题为“RF-MEMS Tunable CapacitorWith 3V Operation Using Folded Beam Piezoelectric BimorphActuator”的文章披露了使用悬臂梁型压电致动器的可变电容器的构造示例。Yee，Y.等人在Sensor and Actuator A89，pp.166-173(2001)上题为“PZT actuated micromirror for fine-tracking mechanism ofhigh-density optical data storage”的文章披露了光拾取的构造示例。
发明内容
所有这些装置都需要在单纯厚度方向上(z方向)驱动。然而，在压电悬臂梁执行驱动的情况下，以下因素总是使得装置设计困难。
[1]由于压电薄膜的残余压力，存在初始z移位(即使在施加电压为0的状态下也发生z方向的偏移)。
[2]在驱动悬臂梁时发生平面内方向(x和y方向)的移动。
在压电体为直接形成在基板上的薄膜时以上因素[1]变得显著。由于在压电体与基板之间的热扩散系数不同，所以因素[1]由以下事实引起：在压电体膜在高温下形成在基板上之后，致动器如弓形向上弯曲，并且温度返回到正常温度。在降低致动器刚性从而获得较大移位时，这种因素[1]变得更加显著。
上述因素[2]是由悬梁臂型致动器本质上包含旋转移位的事实引起的。因此，在悬梁臂型致动器中，很难在抑制x和y方向上的平面内移位的同时获得单纯的z方向移位。
在一般压电悬梁臂型致动器中，有必要延长致动器的长度或者使得振动板的厚度变薄从而获得较大移位。然而，这种调节将强化因素[1]和[2]。即，实现很大移位，并且因素[1]和[2]为折中关系。为此，很难在消除初始z移位的同时获得足够量的单纯的z方向移位。
以下描述特定装置的示例。
(关于可变电容器)
将参考日本专利申请特许公开No.2010-251726中的图3来说明。
在本说明书中没有附上日本专利申请特许公开No.2010-251726中的图3，并且表示其中元件的标号位于括号中。日本专利申请特许公开No.2010-251726中的图3图示了使用压电悬梁臂的可变电容器，所述压电悬梁臂是具有压电体和振动板的层叠结构的一般致动器。在具有一端固定到支撑体(39)的双晶或单晶致动器部件(38)的压电致动器(31)中，一个电容器电极(36)布置在致动器部件(38)的一面，而另一电容器电极(33)布置成面对电容器电极(36)。在可变电容器(30)中，通过在箭头方向(垂直延伸的弓形方向)使得压电致动器(31)的致动器部件(38)变形，可以控制电容器电极(33)和(36)之间的距离，从而可以改变静电电容。然而，在这种传统可变电容器中，在弓形弯曲的状态下使得压电致动器(31)的致动器部分(38)变形。因此，电容器电极(33)和(36)在保持平行状态时不能彼此靠近和彼此分离。并且，很难获得设计的电容。而且，由于压电体的残余极化引起的翘曲，使得在没有施加电压时悬梁臂发生翘曲。因此，在施加驱动电压之前，电容器电极(33)和(36)彼此接触。
在日本专利申请特许公开No.2008-005642或Kawakubo等人描述的技术中，通过向悬梁臂应用折叠结构减小了接触部分的初始移位。然而，电极不能保持彼此平行(参见Kawakubo等人的“图4”)。如Kawakubo等人的“图12(a)”所示，Kawakubo提出了一种以夹层方式布置两个致动器的方法。然而，该方法造成装置更大并且需要支撑弹簧结构用于释放从两端牵引的力，这造成复杂的结构。
(关于微镜)
参考Yee等人的“图2”，“图3”和“图4”加以说明。然而，“图2”，“图3”和“图4”没有附在本说明书中。Yee等人的图2到4披露了用于光学拾取的微镜。Yee等人提出了一种致动器结构，用于在z方向(反射面的正交方向)驱动反射面。在这种应用中，有必要使得反射镜在不引起光损失的情况下反射光，并且必须尽可能多地抑制驱动期间平面内方向的移动。因此，在Yee等人所述的结构中，布置四个单晶悬臂梁围绕反射镜，使得在抑制x-y平面内方向内的移位的同时获得z方向移位。
然而，不能减小由于压电体的残余压力引起的初始翘曲。事实上，Yee等人描述了致动器中由于初始翘曲引起的初始z移位为大约5μm，可以获得至多5μm的z移位。
根据这些环境提出本发明的主题，本发明的主题的用途在于提供一种压电致动器，即使由于压电体的残余压力的原因存在初始翘曲，其也可能消除移位点处的初始移位的影响。而且，本发明的主题的另一用途在于提供一种压电致动器，能够抑制平面内方向内的移位，从而动态地获得单纯的厚度方向的移位(z方向的转换移动)并且能够获得较大移位量。另外，本发明的主题的另一用途在于提供一种可变电容器和包括压电致动器的光偏转装置。
本发明披露的压电致动器可以包括：第一致动器，包括第一压电驱动部件；以及第二致动器，包括第二压电驱动部件。可以支撑第一致动器纵向方向的中心部分。可以通过向第一压电驱动部件施加第一驱动电压来使得第一致动器弯曲和变形，从而可以在第一致动器的厚度方向上移位第一致动器在纵向方向上的两个端部。第二致动器在纵向方向上的两个端部可以耦接到第一致动器的两个端部。可以通过向第二压电驱动部件施加第二驱动电压来使得第二致动器在相反方向上弯曲和变形，从而可以在第二致动器的厚度方向上移位第二致动器在纵向方向上的中心部分。
从说明书和附图来看，本发明的主题的其它方面变得更加明显。
根据本发明的主题，通过结合第一致动器以及第二致动器可以获得该结构，其中第一致动器在纵向方向的中心部分被支撑，第二致动器的两个端部耦接到支撑第一致动器在纵向方向的两个端部。即使由于压电体的残余压力使得各个致动器中存在翘曲，在纵向方向上中心部分处(其可以是移位点)的初始移位量可以保持为0。可选地，初始移位可以趋于零。
而且，根据本发明的主题的压电致动器，可以在最终阶段在致动器纵向方向上的中心部分获得大体上单纯的厚度方向(z方向)移位。而且，累积第一致动器的移位和第二致动器的移位从而可以获得更大的移位。
附图说明
图1是根据本发明的主题的第一实施例的压电致动器的平面图；
图2是具有压电驱动部件的致动器的截面图；
图3是图示了根据第一实施例的压电致动器的非驱动状态的透视图；
图4是图示了根据第一实施例的压电致动器的驱动状态的透视图；
图5是图示了压电薄膜的电压移位特性的曲线图；
图6是图示了在由于压电体的残余压力造成初始翘曲时压电致动器状态的示图；
图7是根据本发明的主题的第二实施例的压电致动器的平面图；
图8是图示了根据第二实施例的压电致动器的非驱动状态的透视图；
图9是图示了根据第二实施例的压电致动器的驱动状态的透视图；
图10是总体图示了示例1和2相比对比示例的效果的图表；
图11是根据本发明的主题的第三实施例的压电致动器的平面图；
图12是具有以下结构的致动器的示意图，其中压电驱动部件(长度：La)置于具有长度L的振动板的中心部分处；
图13是图示了图12所示的结构中长度比(La/L)与移位量之间的关系曲线图；
图14是具有以下结构的致动器的示意图，其中压电驱动部件的分离部分(长度：La)置于具有长度L的振动板的两个端部；
图15是图示了图14所示的结构中长度比(La/L)与移位量之间的关系曲线图；
图16是图示了根据本发明的主题的第四实施例的可变电容器的可移动电极和用于可移动电极的驱动装置的结构的示图；
图17是图示了固定电极置于可移动电极之上的结构的示图；
图18是根据本发明的主题的第五实施例的光偏转装置的结构的透视图；以及
图19是图示了用于光拾取的反射镜装置的结构的示意图。
具体实施方式
下文参考附图具体描述本发明的主题的示例实施例。
[第一实施例]
图1是根据第一实施例的压电致动器的平面图。为了便于说明，在引入彼此垂直的x、y和z轴时加以说明，其中图1中的横向方向定义为x方向，垂直方向定义为y方向，垂直于图示图1的纸张的方向定义为z方向。压电致动器10包括沿y方向延伸彼此平行布置的多个矩形带状压电单晶致动器12、14、22和24。致动器12、14、22和24经由支撑体17、19和27彼此共同耦接。
标号12和22均对应于“第一致动器”，而标号14和24均对应于“第二致动器”。致动器组(标号101)包括布置在图1的最左侧位置的致动器12和布置为平行于致动器12并在致动器12的右侧邻近致动器12的致动器14的组合。类似地，致动器组(标号102)包括致动器22和布置为平行于致动器22并在致动器22的右侧邻近致动器22的致动器24的组合。在该实施例中的压电致动器10具有以下结构，其中两个致动器组101和102通过支撑体19彼此机械耦接。
在以下说明中，标号为12的致动器可以被称为“第一致动器”或“第一级第一致动器”，而标号为14的致动器可以被称为“第二致动器”或“第一级第二致动器”。类似地，标号为22的致动器可以被称为“第一致动器”或“第二级第一致动器”，而标号为24的致动器可以被称为“第二致动器”或“第二级第二致动器”。
这里，各个致动器(12、14、22和24)在y方向的长度彼此相等，各个致动器(12、14、22和24)在x方向的宽度W1和W3以及致动器间距离W2彼此相等(W1＝W2＝W3)。然而，可以在该主题的实现中设计各种具体的方面。各个致动器(12、14、22和24)的长度可以彼此不同，宽度W1和W3以及致动器间距离W2可以彼此不同。
图1中的阴影区(标号12A、14A、22A和24A)指示各个致动器(12、14、22和24)的压电驱动部件。各个压电驱动部件12A、14A、22A和24A分别具有压电单晶结构，其中上端电极、压电体、下端电极和振动板从顶层开始层叠(见图2)。通过在夹层各个压电驱动部件12A、14A、22A和24A的电极之间施加电压(见图3和图4)，各个致动器12、14、22和24在厚度方向(z方向)上在凹进状态向上或者在凹进状态向下(在从上看去的凸出方式)弯曲和变形。
图2是图示了具有压电驱动部件12A的致动器12的截面结构的示图。这里，图示了布置在图1的最左侧位置上的致动器12的截面图。其他致动器14、22和24分别具有类似结构。
如图2所示，各个致动器12、14、22和24具有以下结构，其中下端电极32、压电体34和上端电极36以层叠状态依次形成在振动板30上。例如可以通过在硅(Si)基板上依次形成下端电极32、压电体34和下端电极36的各层来形成这种层叠结构。使得压电体34夹在上端电极36和下端电极32之间的存在范围对应于图1所示的压电驱动部件(12A、14A、22A和24A)。在上述说明中，所有致动器都具有单晶致动器结构。然而，该主题的致动器并不限于该结构。例如，致动器可以分别具有使用双层压电体的双晶结构。
图3是压电致动器在非驱动时的透视图，而图4是压电致动器在驱动时的透视图。为了便于图示，以与图1上的左右相反方式描绘图3和图4中的左右。布置在图3和图4中最右侧位置上的第一致动器12为布置在图1中最左侧位置上的第一级第一致动器12。
第一致动器12包括固定部件40(对应于“第一支撑体”)，用于在y方向(纵向方向)在第一致动器12的中心部分支撑第一致动器12，如图1中的虚线所围的那样。固定部件40包括与第一致动器12的振动板30共同耦接的支撑体(用于压电驱动部件12A的支撑体)。优选地，固定部件40与振动板30整体形成。固定部件40耦接到固定和支撑部件(未示出)，并且基于固定部件40将第一致动器12置于第一致动器12的厚度方向。顺便地，支撑固定部件40的固定和支撑部件(未示出)也可以通过处理硅基板与固定部件40(支撑体)整体形成。
第一致动器12在y方向的中心部分由固定部件40支撑(固定)。在向第一致动器12施加电压使得压电驱动部件12A的压电体34收缩时，振动板30围绕固定部件弯曲(如弓形向上翘曲)，使得第一致动器12在y方向的两个端部在z方向上向上移动(见图4)。
以这种方式在y方向上弯曲和布置的第一致动器12的两个端部经由支撑体17(对应于“第二支撑体”)与第二致动器14耦接。第二致动器14的两个端部与具有经由支撑体17支撑第一致动器12的中心部分的固定部件40的第一致动器12的两个端部[第一致动器12的一侧端面部分(图1中的右侧端面部分)在第一致动器12的短边方向(x方向)在致动器12的纵向方向上与一侧端面部分(图1的左侧端面部分)相对]耦接。
借助这种连接状况，第二致动器14构成双端梁支撑结构，其中支撑体17支撑第二致动器14的两端。而且，第二致动器14具有以下结构，其中压电驱动(活动)部件14A的长度La比振动板30在纵向方向(y方向)的长度L短(La＜L)，并且压电驱动部件14A置于振动板30在纵向方向的中心部分。在此情况下，期望的是，压电驱动部件在纵向方向的长度La处于振动板在纵向方向上的长度L的30％到80％的范围内。
在与第一致动器相反的方向驱动第二致动器时，第二致动器14布置成使得第二致动器14的中心部分弯曲并且相对于第二致动器两端处的支撑体17在z方向升高。
由此，致动器组101包括具有梁结构的第一致动器12，其中在具有双端梁支撑结构的第一致动器12和第二致动器14的中心部分支撑第一致动器12。通过在彼此相反的方向驱动各个致动器(12、14)，根据第一致动器12的弯曲移位在z方向的移位量与根据第二致动器14的弯曲移位在z方向的移位量彼此叠加(在z方向的移位增大)。因此，可以在第二致动器14的中心部分获得z方向的移位。施加到各个致动器的电压方向可以彼此相反。在此情况下，通过将第一致动器12变形成向上凸起形状并且将第二致动器14变形成向下凸起形状，可以在z方向的一个方向上移位第二致动器14的中心部分(向下移动)。在下文，为了简化，假定第一致动器12变形成向下凸起形状以及第二致动器变形成向上凸起形状的移动为正常情况来加以描述。
第二致动器14的中心部分经由支撑体19耦接到第二级第一致动器22。第二级第一致动器22的两个端部经由支撑体27耦接到第二级第二致动器24。致动器组102包括具有梁结构的致动器，其中支撑体19支撑第一致动器22的中心部分，以及具有梁结构的致动器24，其中支撑体17支撑致动器24的两个端部。在如致动器组101那样彼此相反的方向驱动各个致动器(22、24)。以与第一级第一致动器12相同方向驱动中心部分被支撑的致动器22，并且以与第一级第二致动器14相同方向驱动两个端部被支撑的致动器24。
由此，第二级第一致动器22相对于支撑体19以弓形弯曲，使得第二级第一致动器22的两端向上翘曲。而且，第二级致动器24在两个端部相对于支撑体27以弓形移位，使得第二级致动器24的中心部分在z方向升高(见图4)。
由此，根据致动器组101和102彼此平行连接的结构，驱动各个致动器(12、14、22和24)使得以向上凸起状态(标号12所示)、向下凸起状态(标号14所示)、向上凸起状态(标号22所示)和向下凸起状态(标号24所示)的锯齿形方式交替移位方向。随后，第二致动器组102在z方向上的移位量累积在第一致动器组101的移位量上，从而可以在第二级第二致动器24(最终级致动器)的中心部分获得z方向的较大移位。图4中的黑色三角图标表示获得最大移位的部分(最大移位点)。
图1到图4所示的实施例图示了彼此耦接的两个致动器组101和102。可以省略第二致动器组102(仅由致动器组101构成的构造)。即使在包括彼此结合的第一致动器12和第二致动器14的仅有一个致动器组101的构造中，也可以获得在z方向累积各个致动器(12、14)的移位的平移移位的效果。
而且，多个致动器组可以重复地彼此结合，使得类似的致动器组以图1到图4所示的构造结合到第二致动器组102。
在第一实施例中，具有相同构造(尺寸)的第一级致动器组101和第二级致动器组102彼此耦接。然而，构造不同的致动器组可以彼此耦接。例如，可以组合长度不同的振动板的致动器组、或者具有不同宽度(致动器宽度)或者不同致动器间的距离的振动板的致动器组。
<关于供电部分的构造>
在第一实施例中，彼此独立地提供了第一驱动控制器(未示出)，其作为适于提供功率以驱动第一级和第二级第一致动器12和22的电源，以及第二驱动控制器(未示出)，其作为适于提供功率以驱动第一级和第二级第二致动器14和24的电源。第一驱动控制器包括适于提供驱动电压以启动第一致动器12和22的驱动电路以及用于驱动电路的输出控制电路。第二驱动控制器包括适于提供驱动电压以启动第二致动器14和24的驱动电路以及用于驱动电路的输出控制电路。
在第一实施例中，第一级和第二级第一致动器12和22由相同驱动电压驱动，而第一级和第二级第二致动器14和24由相同驱动电压驱动(不同于用于第一致动器的驱动电压)。由此，使用两种类型的供电部分(驱动控制器)。然而，例如，如果可以将不同驱动电压施加到各个致动器12、14、22和24，则供电部分(驱动控制器)可以单独地提供给各个致动器12、14、22和24。可以根据需要指定供电部分的数量。
通过改变施加到第一致动器12和22以及第二致动器14和24的极性，可以使得致动器的弯曲方向不同。通过使得压电体的极性特征彼此方向相反，可以使得致动器12、14、22和24的驱动方向不同。
<压电体的示例>
作为该实施例中的压电体，可以使用掺杂12％的Nb的PZT薄膜。作为努力研究的结果，本发明人发现，通过利用溅射法形成掺杂12％的Nb的PZT薄膜，可以稳定地制造具有高压电特征例如压电常数d31＝250pm/V的薄膜。
图5是图示了掺杂12％的Nb的PZT薄膜(与本示例相关的压电薄膜)的电压移位特征的曲线图。在图5中，白色方框标记所示的曲线点表示移位量而白色三角标记所示的曲线点表示电介质正切。如图5所示，压电薄膜图示了未引起极化反转并落入-40V到+10V范围内的非常线性的移位响应。因此，在将彼此相反极性的电压施加到中心部分被支撑的第一致动器组12和22和两个端部被支撑的第二致动器组14和24时，可以选择能获得±10V的线性响应的驱动电压。
在将彼此反向的电场施加到使用具有这种特性的压电薄膜的第一致动器(12、22)和第二致动器(14、24)时，可以获得图4所示的变形。如上所述，各个致动器(12、14、22和24)变形从而累积致动器(12、14、22和24)在z方向的移位，使得可以在最终级致动器的中心部分(最大移位点)处获得z方向上的较大移位。
(关于其他优选压电材料)
作为适用于第一实施例的压电体，存在包含一个或多种下式表示的压电氧化物(P)的材料。
通用公式ABO3...(P)
(在式中，
A：包含在A晶格点(site)中并且包含Pb的至少一个元素，
B：包含在B晶格点中并且为Ti，Zr，V，Nb，Ta，Sb，Cr，Mo，W，Mn，Sc，Co，Cu，In，Sn，Ga，Zn，Cd，Fe和Ni中的至少一个元素，以及
O：氧元素。
A晶格点元素、B晶格点元素和氧元素的标准摩尔比为1∶1∶3。该摩尔比可以在能够获得钙钛矿结构的范围内偏离标准摩尔比。)
作为以上通式表示的钙钛矿型氧化物，存在含铅化合物，例如钛酸铅、锆钛酸铅(PZT)、锆酸铅、钛镧酸铅、钛酸镐镧酸铅、钛镐酸铌镁酸铅、钛镐酸铌镍酸铅、或钛镐酸铌锌酸铅、及其混合晶体；以及非含铅化合物，例如钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸铋钠、钛酸铋钾、铌酸钠、铌酸钾、铌酸锂、或铁酸铋、及其混合晶体。
而且，优选地，第一实施例的压电体薄膜包含下式表示的一个或多种压电氧化物(PX)。
Aa(Zrx，Tiy，Mb-x-y)bOc...(PX)
(在式中，
A：包含在A晶格点中并且包含Pb的至少一个元素，
M为V，Nb，Ta和Sb中的至少一个元素。
0＜x＜b，0＜y＜b，以及0≤b-x-y。
a∶b∶c＝1∶1∶3为标准摩尔比。该摩尔比可以在能够获得钙钛矿结构的范围内偏离标准摩尔比。)
由于上述通式(P)和(PX)表示的压电氧化物制成的压电体薄膜具有高压电压力常数(d31常数)，所以具有这种压电体薄膜的压电致动器移位特性优良。
具有由上述通式(P)和(PX)表示的压电氧化物所制成的压电体薄膜的压电致动器在驱动电压范围内具有线性优良的电压移位特性。这些压电材料在实现本发明的主题时具有优良压电特性。
大量压电体可以结合到基板。优选地，压电薄膜可以通过汽相生长法、溶胶-凝胶法等直接形成在基板上。特别地，优选地的是，第一实施例中的压电体为厚度1到10μm的薄膜。在示例中，通过溅射法形成的厚度为4μm的PZT薄膜可以用作压电体。然而，压电体不限于此薄膜。
<关于初始移位的影响>
图6图示了在第一实施例的压电致动器10中出现的压电体的残余压力引起的初始翘曲时的变形。在驱动压电致动器10期间可以获得最大移位时，虚线所围部分(符号A所示的部分)为最大移位点。应当理解，取决于初始翘曲，在该点不存在初始z移位。
<关于制造工艺>
压电致动器10中的各个致动器(12、14、22和24)，以及连接这些致动器的支撑体17、19和27，固定部件31和固定部件支撑部件(未示出)可以制成以下结构，通过利用半导体制造工艺从硅基板加以处理以整体形成具有致动器、支撑体、固定部件和固定部件支撑部件。
即，振动板30、固定部件40和各个致动器(12、14、22和24)中的支撑体17、19、27可以构造成通过对硅基板进行处理获得的整体。
<具体制造方法的一个示例：示例>
采用下面方式制造压电致动器10。
(步骤1)首先，在SOI(绝缘体上硅)基板上依次形成厚度为30nm的Ti粘合层和厚度为150nm的Ir电极层。Ti粘合层和Ir电极层对应于下端电极。电极的薄膜形成温度为大约350℃。
(步骤2)使用RF(射频)磁电管溅射设备在上面获得的基板上形成厚度为4μm的PZT层。所使用的磁电管溅射设备为ULVAC Inc制造的铁电薄膜形成溅射设备MPS型。薄膜形成气体为97.5％Ar和2.5％O2的混合物。目标材料为具有Pb1.3((Zr0.52Ti0.48)0.88Nb0.12)O3的化合物的材料。薄膜形成压力为2.2m Torr而薄膜形成温度为450℃。作为上端电极的Pt/Ti通过吊起(lift-off)工艺在如上获得的基板上形成图案。
(步骤3)基于硅加工工艺(干蚀刻等)通过处理上述获得的基板得到图1到图3所述的压电致动器10。
本发明的主题不限于以上示例。根据主题的用途可以适当地选择基板材料、电材料、压电材料、薄膜厚度、薄膜形成条件等。
<关于对在致动器的纵向方向上支撑致动器中心部分的这种描述的说明>
说明书描述了在示范固定部件40和支撑体19的同时在致动器的纵向方向上支撑致动器中心部分。说明书中的“中心部分”并不是指概念上的严格中心点，而是包括落入认为近似中心部分的范围内的区域。例如，可以在包括致动器在纵向方向的中心部分的至少一个位置(设计上的真实中心点)提供固定部件或支撑部件，在至少一个位置支撑致动器，可以在认为近似致动器在纵向方向的中心部分的范围内提供多个固定部件或支撑部件。而且，可以在认为近似中心部分的区域内关于致动器的纵向方向的中心位置对称地提供至少两个固定部件或支撑部件。在这种情况下，不能固定或支撑致动器的纵向方向的真实中心位置。
[第二实施例]
图7是根据第二实施例的压电致动器110的平面图。在图7所示的第二实施例中，与图1到图4所述的第一实施例中的构造相同或类似的元件配以相同标号，并且将省略对该元件的说明。
图7所示的压电致动器110的曲折型结构被用于在这些元件在y方向上的两个端部处连接第一致动器12和第二致动器14的各个位置(标号47和57所示)。
即，不同于图1所示的支撑体17和27的构造，如图7所示，采用具有折回(折叠)结构的板状耦接部件(下文称为“曲折耦接部件”)47和57。曲折耦接部件47和57在板上形成为比各个致动器(12、14、22和24)的尺寸更小更窄。曲折耦接部件47和57在板上形成为比各个致动器(12、14、22和24)更细长。由于第二致动器的变形使得这种曲折耦接部件47和57吸收作用在第一致动器上的反作用力，所以可以获得增加整个致动器的移位量的效果。同样根据硅处理例如图1所示的支撑体17和27，以整体方式形成曲折耦接部件47和57。顺便提及，可以适当地设计各个曲折耦接部件47和57的折回次数、细长度和板厚度。
(第一级)致动器组111包括通过曲折耦接部件47在第一致动器12和第二致动器14在纵向方向的两端彼此耦接的第一致动器12和第二致动器14。类似地，(第二级)致动器组112包括通过曲折耦接部件57在第一致动器22和第二致动器24在纵向方向的两端彼此耦接的第一致动器12和第二致动器14。
图8是图示了压电致动器110在非驱动时的状况的透视图，而图9是图示了压电致动器110在驱动时的状况的透视图。各个致动器12、14、22和24的驱动方法类似于图1到图4所示的第一实施例的情况。
如图7到图9所示，通过向彼此耦接的致动器的部分应用曲折状结构(标号47和57)从而采用具有相对低的弹性常数的致密结构，可以在不增加致动器尺寸的情况下获得更高的移位(见图9)。
在图7中，图示了重复耦接两个致动器组111和112的示例，但是可以采用没有提供第二级致动器组112的这种构造或者可以采用耦接更多致动器组的构造。
<对应于各个实施例的示例1和2的效果>
图10是总体图示了示例1和2相比对比示例的效果的图表。
在图表中，“示例1”图示了在图1中参数配置为W1＝W2＝W3＝50μm，W＝310μm和L＝1的压电致动器中施加到第一致动器和第二致动器的电压分别设置为-10V和+10V的情况。此时，在图表中图示了移位量(最大移位)等。
“示例2”图示了在图7所示的构造中在类似于图1参数配置为W1＝W2＝W3＝50μm，W＝310μm和L＝1的压电致动器中施加到第一致动器和第二致动器的电压分别设置为-10V和10V的情况。此时，在图表中图示了移位量(最大移位)等。
作为对比示例，图示了具有双端梁支撑结构和悬臂梁结构的各种尺寸的压电悬臂梁的移位。即，作为对比示例，使用了具有双端梁支撑结构的压电单晶致动器(长度L＝1mm，宽度310μm)、具有悬臂梁结构的压电单晶致动器(长度310μm)和具有悬梁臂结构的压电单晶致动器(长度500μm)。在图表中图示了在向各个构造施加10V时获得的移位量(最大移位)等。
顺便提及，以与各个对比示例、示例1和示例2相同的条件相互比较压电体的压电性能。
如图10所示，发现示例1和2的构造获得比传统致动器(对比示例)的移位更高的移位。
[第三实施例]
图11是根据第三实施例的压电致动器120的平面图。在图11所示的第三实施例中，与图7到图9所示的第二实施例的构造相同或类似的元件配以相同标号，并且将省略对该元件的说明。
在图11所示的压电致动器120中，第二致动器14和24中的压电驱动部件14B、14C、24B和24C以分离状态置于第二致动器14和24的振动板的两个末端，从而避开振动板在其纵向方向上的中心部分。在此情况下，优选地是，压电驱动部件14B、14C、24B和24C的长度La设置为整个振动板在纵向方向上的长度L的15％到45％的范围内。
在这种构造中，施加到各个压电驱动部件12A、14B、14C、22A、24B和24C的电场方向设置为相同。即，通过施加具有相同极性的电压可以驱动所有致动器12、14、22和24，从而在彼此相反的方向弯曲第一致动器12和22以及第二致动器14和24。作为最简单的结构，可以通过从一个供电部件(驱动控制器)馈送的共同驱动电压来驱动第一致动器12和22以及第二致动器14和24。
根据第三实施例，可以在不需要复杂电极布置的情况下获得类似于图7-9所示的第二实施例的效果。而且，在使用具有如图5所述的电压移位特征的压电薄膜时，可以利用图示了较宽范围内的线性移位响应的最小电压区域，从而可以通过施加较大电压获得较大移位，并且移位量的控制变得容易。
<关于压电驱动部件与振动板以及振动板与压电驱动部件的长度L和La的布置比之间的关系>
图12是图示了在具有长度L的振动板的中心部分布置压电驱动部件(长度La)的构造的致动器的示图。通过在致动器的纵向方向上支撑致动器的两端，可以获得具有双端梁支撑结构的致动器。
图13是图示了在致动器的厚度方向驱动期间图12所示的构造的长度比(La/L)与致动器中心部分的移位量之间的关系曲线。在图13中，纵轴图示了移位量的最大值归一化的值。在图13中，在设置了移位量达到最大值的70％或更多的范围理想的这种条件时，优选地满足0.3≤La/L≤0.8。即，在具有振动板的中心部分布置压电驱动部件的双端梁支撑结构的致动器中，理想地是，压电驱动部件的长度La为振动板在纵向板上的长度的30％到80％的范围内。
顺便提及，在图13中，作为更优选的条件，移位量超过最大值的70％，可以从图13所示的曲线中读出对应于各个范围的La/L的优选条件，例如移位量达到最大值的80％或更多的范围或者移位量达到最大值的90％或更多的范围。
图14是具有以下结构的致动器的示图，其中压电驱动部件(长度La)以分开状态布置在长度为L的振动板的两个端部，从而避开振动板的中心部分。通过在致动器的纵向方向支撑致动器的两端，可以获得具有双端梁支撑结构的致动器。
图15是图示了在致动器的厚度方向驱动期间图14所示的构造的长度比(La/L)与致动器中心部分的移位量之间的关系曲线。在图15中，纵轴图示了移位量的最大值归一化的值。在图15中，在设置了移位量达到最大值的70％或更多的范围理想的这种条件时，优选地满足0.15≤La/L≤0.45。即，在具有双端梁支撑结构的致动器中，其中在振动板的两个端部处以分离状态布置压电驱动部件，从而避开振动板的中心部分，理想地是，压电驱动部件在纵向方向的长度La为振动板在纵向板上的长度的15％到45％的范围内。
顺便提及，在图15中，作为更优选的条件，移位量超过最大值的70％，可以从图15所示的曲线中读出对应于各个范围的La/L的优选条件，例如移位量达到最大值的80％或更多的范围或者移位量达到最大值的90％或更多的范围。
[第四实施例]
接下来，将描述具有根据本发明的主题的实施例的压电致动器的可变电容器的示例。图16是图示了根据本发明主题的第四实施例的可变电容器150的可移动电极152和用于可移动电极152的驱动装置的结构的示图。
在该实施例中，作为可移动电极152的驱动装置，采用图7到图9所述的压电致动器。在图16中，与图7到图9所述的构造相同或类似的元件配以相同标号，并且将省略对该元件的说明。顺便提及，不同于压电致动器110，可以采用根据第一实施例的压电致动器10(图1到图4)和根据第三实施例的压电致动器120(图11)等。
可移动基板152是通过在硅基板材料的表面上形成金属薄膜(电极层)获得的基板。压电致动器110对称布置在可移动电极152的两侧从而夹住可移动电极152，各个压电致动器110的最大移位部分经由耦接部件154连接到可移动电极152。各个压电致动器110的固定部件40耦接到对应于固定和支撑部件的固定框156。孔157形成在可移动电极152和各个压电致动器110的背面，在孔157之外以悬浮方式布置的耦接部件154支撑可移动电极152。
图17是图示了固定电极158置于图16所述的可移动电极152之上的结构的示图。如图17所示，固定和布置固定电极158以从上方覆盖可移动电极152。
如图7-9所述，在驱动压电致动器110时，在厚度方向(在z方向)转换可移动电极152使得固定电极158和可移动电极152之间的距离变化。由此，电容器(静电电容)变化。
<更多具体示例>
作为根据第四实施例的可变电容器的具体示例，压电致动器110的尺寸为W1＝W2＝W3＝25μm以及L＝500μm，可移动电极152的尺寸为边长300μm的方形(300μm方形)。根据以下过程制造该示例的可变电容器。
(制造工艺的示例)
(步骤1)：通过溅射法等在SOI基板上形成下端电极薄膜，以及通过溅射法等在由此获得的基板上形成压电体薄膜。顺便提及，可以采用在基板上层叠整块压电体并且执行抛光的步骤。
(步骤2)：接下来，通过光刻工艺图案化上端电极，随后使用等离子的蚀刻处理或者使用氢氟酸和氢氯酸的混合溶液的湿法蚀刻处理来图案化PZT。
(步骤3)：其后，通过使用等离子的干法蚀刻处理图案蚀刻下端电极和装置层Si。
(步骤4)：接下来，在应当形成固定电极(图17中的标号158)的部分上图案化由抗蚀剂表示的牺牲层。
(步骤5)：其后，通过电镀工艺以电镀方式在牺牲层上生长用作固定电极的金属结构。
(步骤6)：由此，通过以O2清洗等去除牺牲层，获得在致动器上方桥接固定电极的结构。
(步骤7)：最后，通过向背面上的操纵层和Box-SiO2层施加深度RIE(深度离子反应蚀刻)，可以获得在孔157上方形成的如图17所示的可移动电极152和固定电极158的结构。
上述工艺制造的可变电容器装置(图16和17所示的可变电容器150)的尺寸例如500μm×640μm，压电单晶致动器的振动板的厚度为5μm。在该结构中，通过施加5V电压获得3.4μm的z方向移位。而且，即使由于压电体的残余压力引起的初始翘曲存在，也使得可移动电极的初始z位置为0(见图6)，并且可以获得与电容器设计完全一致的电容。
例如，在假定固定电极158和可移动电极152之间的初始间隙为500nm时，根据5V驱动，电容在0.71pF到0.089pF的范围内变化。在驱动范围的情况下，电容的改变比(最大值Cmax与最小值Cmin的比值)Cmax/Cmin为8。顺便提及，在由于最小电压施加引起的驱动量增加时，进一步扩大电容的改变比。
[第五实施例]
接下来，将描述具有根据本发明的主题的实施例的压电致动器的光偏转装置的示例。在类似于图16所述的结构中，在使用反射光的反射镜来替代可移动电极152时，可以获得改变光的反射点从而移动焦点或照射位置的装置。
图18是图示了在反射镜厚度方向转换反射镜162时获得的移动的示图。在图18中，与图7到图9、图16到图17所述的构造相同或类似的元件配以相同标号，并且将省略对该元件的说明。顺便提及，在图18中，省略图16和图17中所示的固定框156的描述。根据图18所示的微镜致动器的构造，通过压电致动器110和110的驱动可以转换反射镜162。
使用图18所示的构造，可以制造用于在例如图19所示的光拾取中进行跟踪的反射镜致动器。在图19中，简化了图示，其中仅图示了反射镜162并且省略了致动器的描述。
如图19所示，反射镜162布置成以下姿态，反射镜162的反射面162A与激光束的入射轴以45°夹角倾斜。在驱动致动器将反射镜162布置在反射镜162的厚度方向上时，移动反射面162A的位置并且改变入射光到反射面162A的到达点从而变换反射光的光轴。在反射镜162厚度方向的移位量表示为h并且反射光的光轴的变换量表示为d时，基于关系式d＝(2)1/2×h可以控制反射光。
顺便提及，反射镜162的倾角不限于45°并且反射镜162可以采取任何布置情形，并且可以根据入射光与反射面的入射角、反射面的位置、或入射光碰撞到反射面上的位置的这些条件来控制光路。
该工艺不限于图18和19所示的示例，并且可以用于作为反射例如激光束的光从而改变光的前进方向、光路长度、光通路等光学装置的各种应用中。
<根据本发明的主题的实施例的压电致动器与传统致动器的对比>
考虑Yee等人描述的致动器作为对比，通过将Yee等人的单晶致动器的振动板的厚度降低到2μm，施加5V电压获得3.5μm的移位。然而，在Yee等人的文章中，由于制造期间的残余压力，保留5μm的初始翘曲。
另一方面，在类似于第四实施例和第五实施例的致动器中，在振动板的厚度为5μm时，通过施加5V电压可以获得等效于以上传统致动器的3.4μm的移位。对本发明主题的实施例的构造与Yee等人所述的构造进行比较，由于实施例中振动板的厚度比Yee等人所述的振动板的厚度厚，所以硬度很高足以明显提高产量。而且，在本发明主题的实施例的构造中残余压力所引起的翘曲造成的初始移位为0。
而且，在本发明主题的实施例中，在振动板的厚度以与Yee等人相同方式设置为2μm时，获得16.7μm的移位。顺便提及，在此情况下，压电薄膜的厚度设置为2μm。
<本发明主题的实施例所获得的有益效果>
(1)即使各个致动器包括压电体的残余压力引起的翘曲，在致动器在其纵向方向的作为压电驱动时的移位点的中心位置处的初始移位量保持为0。
(2)在致动器的纵向方向的中心部分可以获得大体单纯的厚度方向(z方向)移位。
(3)相比较例如单晶悬臂梁的传统普通压电致动器，移位量等于或大于传统压电致动器所获得的移位量。
<其他变型实施例1>
在第一实施例和第二实施例中，描述了彼此单独提供的驱动第一致动器12和22的驱动电压控制器和驱动第二致动器14和24的驱动电压控制器的构造，但是可以采用输出多个驱动电压的驱动电压控制器的这种构造。而且，不必要完全必须配置驱动电压电源和用于驱动电压电源的控制装置。例如，可以通过利用输出第一致动器的驱动电压的驱动电压电源、输出第二致动器的驱动电压的驱动电压电源和控制这些驱动电压电源的控制器来配置类似系统。
<其他变型实施例2>
在上述实施例中，图示了致动器组包括组合的多个压电单晶致动器的示例，但是可以采用使用双晶致动器的情况。
顺便提及，本发明的主题不限于上述实施例，但是本领域技术人员可以在该主题的技术思想下不同地改变本发明的主题。
<附加描述：本发明主题的状况>
如从以上详细描述的本发明主题的实施例的说明所得到的，在该说明书中包括含有至少以下描述的状况的各种技术细想的公开。
(第一方面)：
第一方面的压电致动器可以包括：第一致动器，包括第一压电驱动部件，第一致动器在第一致动器的纵向方向上的中心部分被支撑，第一致动器构造为通过向第一压电驱动部件施加第一驱动电压来弯曲和变形，从而在第一致动器的厚度方向上移位第一致动器在纵向方向上的两个末端；以及第二致动器，包括第二压电驱动部件，第二致动器在第二致动器的纵向方向上的两个末端耦接到第一致动器的两个末端，第二致动器构造为通过向第二压电驱动部件施加第二驱动电压来在相反方向上弯曲和变形，从而在第二致动器的厚度方向上移位第二致动器在第二致动器的纵向方向上的中心部件。
根据第一方面，构造为通过机械耦接第一致动器和第二致动器获得致动器组，第一致动器在其纵向方向上的中心部分被支撑，第二致动器的两个端部被支撑。通过关于第一致动器和第二致动器的厚度方向在彼此相反的方向上变形(弯曲移位)第一致动器和第二致动器，在厚度方向上累积第一致动器和第二致动器的各个移位，从而获得较大移位。另外，该构造不包括旋转运动并且可以通过厚度方向上的变换移位来实现。
而且，即使残余压力引起初始翘曲，但是致动器中心部分的初始移位为0或者趋于0的变小。
可以采用包括组合的第一致动器和第二致动器的多个致动器组彼此耦接的状况。
(第二方面)：
在根据第一方面的压电致动器中，可以并排布置第一致动器和第二致动器使得第一致动器的纵向方向与第二致动器的纵向方向相互平行。
根据第二方面，各个致动器彼此平行布置，使得致动器的纵向方向彼此一致，从而可以在纵向方向上彼此机械耦接第一致动器和第二致动器的两个端部。
(第三方面)：
在根据第一方面或第二方面的压电致动器中，第一支撑体可以在第一致动器的中心部分支撑第一致动器在短侧方向的一侧端面部分，以及第一致动器可以经由第二支撑体耦接到位于第一支撑体所支撑的一侧端面部分相对侧上的第一致动器的两个端部。
根据第三方面，第二致动器连接到支撑第一致动器的中心部分的第一支撑体的相反侧上的第一致动器的侧面。即，与第二致动器的两个端部的耦接部分提供在支撑第一致动器的中心部分的支撑体的相对侧上。
(第四方面)：
根据第一到第三方面中任一所述的压电致动器，还可以包括多个致动器组，包括相互耦接的第一致动器和第二致动器，其中包括在一个致动器组中的第二致动器的中心部分与邻近所述一个致动器组布置的另一致动器组中所包括的第一致动器的中心部分相互耦接。
通过耦接包括彼此组合的第一致动器和第二致动器的多个致动器组，可以获得更大厚度方向移位。
多个致动器组可以具有相同的构造单元，在该构造中不同的致动器组可以彼此连接。
(第五方面)：
在根据第一到第四方面中任一的压电致动器中，第一致动器和第二致动器的每一个均可以为单晶致动器，包括在第一致动器和第二致动器的每一个的厚度方向上依次层叠在振动板上的下端电极、压电体和上端电极。
作为致动器元件，采用双晶致动器的方面是可行的，但是单晶致动器结构简单并且可以容易制造。而且，由于单晶致动器中容易存在残余压力造成的初始翘曲，所以可以避免初始翘曲影响的本发明主题的应用更有效。
(第六方面)：
在根据第一到第五方面任一所述的压电致动器中，第二致动器可以包括第二致动器包括在第二致动器的厚度方向上依次层叠在振动板上的下端电极、压电体和上端电极，第二压电驱动部分可以包括夹在第二致动器的下端电极和上端电极之间的压电体，第二压电驱动部分可以置于在振动板的纵向方向上包括振动板的中心部分的区域中，以及在所述区域的纵向方向上的区域长度可以处于振动板的长度的30到80％内。
第六方面可以在具有优选的双端梁支撑结构(两个端支撑结构)的第二致动器中获得优质移位。
(第七方面)：
在根据第一到第五方面任一所述的压电致动器中，第二致动器可以包括第二致动器包括在第二致动器的厚度方向上依次层叠在振动板上的下端电极、压电体和上端电极，第二压电驱动部分可以包括夹在第二致动器的下端电极和上端电极之间的压电体，第二压电驱动部分可以置于在第二致动器中的振动板的纵向方向上振动板两侧上的端部，并且没有置于在其纵向方向上振动板的中心部分，以及在振动板的各个端部处第二压电驱动部分在纵向方向上的长度可以为振动板长度的15到45％。
第七方面可以在具有优选的双端梁支撑结构(两个端支撑结构)的第二致动器中获得优质移位。
(第八方面)：
在根据第一到第七任一所述的压电致动器中，第一致动器和第二致动器可以同时分别施加有第一驱动电压和第二驱动电压，使得第一致动器和第二致动器在彼此相对的方向上弯曲，并且第一致动器的端部的厚度方向移位和第二致动器的中心部分的厚度方向移位增加。
第一驱动电压和第二驱动电压可以彼此相同，但是彼此不同。响应于各个致动器的压电体的极化方向或压电驱动部件的布置状况(第六和第七方面)，设计施加到各个致动器的电压。
(第九方面)：
在根据第一到第八方面任一所述的压力致动器，第一致动器和第二致动器的两个端部耦接处的各个部分可以具有曲折结构。
根据第九方面，耦接部分容易变形，从而可以获得更大的z方向(厚度方向)移位。
(第十方面)：
在根据第一到第九方面任一所述的压电致动器中，第一压电驱动部分和第二压电驱动部分的每一个中所包括的压电体可以为厚度为1到10μm范围内的薄膜。
优选地，使用压电薄膜构成压电致动器。
(第十一方面)：
在根据第一到第十方面任一所述的压电致动器中，第一压电驱动部分和第二压电驱动部分的每一个中所包括的压电体可以为下式(P)表示的一个或多种钙钛矿氧化物：
通用公式ABO3...(P)，
在式中，
A：包含在A晶格点中并且包含Pb的至少一个元素，
B：包含在B晶格点中并且为Ti，Zr，V，Nb，Ta，Sb，Cr，Mo，W，Mn，Sc，Co，Cu，In，Sn，Ga，Zn，Cd，Fe和Ni中的至少一个元素，以及
O：氧元素。
A晶格点元素、B晶格点元素和氧元素的标准摩尔比为1∶1∶3。然而，该摩尔比可以在能够获得钙钛矿结构的范围内偏离标准摩尔比。
这种压电体具有良好压电特征，压电体理想地作为本发明主题的压电致动器。
(第十二方面)：
在根据第一到第十一方面任一所述的压电致动器中，第一压电驱动部分和第二压电驱动部分的每一个中所包括的压电体可以为下式(PX)表示的一个或多种钙钛矿氧化物：
Aa(Zrx，Tiy，Mb-x-y)bOc...(PX)，
在式中，
A：包含在A晶格点中并且包含Pb的至少一个元素，
M为V，Nb，Ta和Sb中的至少一个元素，以及
0＜x＜b，0＜y＜b，以及0≤b-x-y。
a∶b∶c＝1∶1∶3为标准摩尔比。然而，该摩尔比可以在能够获得钙钛矿结构的范围内偏离标准摩尔比。
这种压电体具有良好压电特征，压电体理想地作为本发明主题的压电致动器。
(第十三方面)：
在根据第十到第十二方面任一所述的压电致动器中，压电体可以是直接形成在振动板的基板上的薄膜。
通过使用溅射法表示的直接薄膜形成法例如汽相生长法或溶胶-凝胶法，可以获得具有理想压电特性的压电体薄膜。
而且，由于直接薄膜形成法会容易存在残余压力造成的初始翘曲，所以可以避免初始翘曲影响的本发明主题的应用是有用的。
(第十四方面)：
在根据第十到第十三方面任一所述的压电致动器中，压电体可以是通过溅射法形成的薄膜。
(第十五方面)：
第十五方面的可变电容器可以包括：根据第一到第十四任一所述的压电致动器；第一平板电极，附接到压电致动器上能够获得压电致动器的厚度方向上的最大移位的区域；以及第二平板电极，固定并布置成面对第一平板电极，其中通过驱动压电致动器以在厚度方向上移位第一平板电极从而改变第一平板和第二平板之间的距离，来改变静电电容。
根据第十五方面，通过驱动压电致动器，在厚度方向移位第一平板电极(可移动电极)。由此，改变第二平板电极(固定电极)和第一平板电极之间的电极间距离(间隙)从而改变电容量。
根据本发明主题的压电致动器不引起旋转运动并且可以在厚度方向变换，从而可以实现可良好控制的可变电容器。
(第十六方面)：
第十六方面的光偏转装置可以包括：根据第一到第十四方面任一所述的压电致动器；以及反射镜组件，附接到压电致动器上能够获得压电致动器的厚度方向上的最大移位的区域，其中通过驱动压电致动器以在厚度方向上移位反射镜组件从而改变反射镜组件的反射面在厚度方向上的位置，来改变进入反射镜组件的光的光路。
根据第十六方面，通过驱动压电致动器以变换方式在厚度方向移位反射镜元件，改变反射镜元件的反射面的位置。由此，可以改变反射点、反射光的光轴、光路径长度等。
根据本发明主题的压电致动器不引起旋转运动并且可以在厚度方向以变换方式移位，从而可以实现可良好控制的反射镜装置。

Claims (16)

1.一种压电致动器，包括：
第一致动器，包括第一压电驱动部件，第一致动器在第一致动器的纵向方向上的中心部分被支撑，第一致动器构造为通过向第一压电驱动部件施加第一驱动电压来弯曲和变形，从而在第一致动器的厚度方向上移位第一致动器在纵向方向上的两个末端；以及
第二致动器，包括第二压电驱动部件，第二致动器在第二致动器的纵向方向上的两个末端耦接到第一致动器的两个末端，第二致动器构造为通过向第二压电驱动部件施加第二驱动电压来在与第一致动器相反的方向上弯曲和变形，从而在第二致动器的厚度方向上移位第二致动器在第二致动器的纵向方向上的中心部分。
2.根据权利要求1所述的压电致动器，其中，
并排布置第一致动器和第二致动器使得第一致动器的纵向方向与第二致动器的纵向方向相互平行。
3.根据权利要求1或2所述的压电致动器，其中，
第一支撑体在第一致动器的中心部分支撑第一致动器在短侧方向上的一侧端面部分，以及
第二致动器经由第二支撑体耦接到位于第一支撑体所支撑的一侧端面部分相对侧上的第一致动器的两个端部。
4.根据权利要求1或2所述的压电致动器，进一步包括：
多个致动器组，包括相互耦接的第一致动器和第二致动器，其中
包括在一个致动器组中的第二致动器的中心部分与邻近所述一个致动器组布置的另一致动器组中所包括的第一致动器的中心部分相互耦接。
5.根据权利要求1或2所述的压电致动器，其中，
第一致动器和第二致动器的每一个均为单晶致动器，包括在第一致动器和第二致动器的每一个的厚度方向上依次层叠在振动板上的下端电极、压电体和上端电极。
6.根据权利要求1或2所述的压电致动器，其中，
第二致动器包括在第二致动器的厚度方向上依次层叠在振动板上的下端电极、压电体和上端电极，
第二压电驱动部分包括夹在第二致动器的下端电极和上端电极之间的压电体，
第二压电驱动部分置于在振动板的纵向方向上包括振动板的中心部分的区域中，以及
在所述区域的纵向方向上的区域长度处于振动板的长度的30％到80％内。
7.根据权利要求1或2所述的压电致动器，其中，
第二致动器包括在第二致动器的厚度方向上依次层叠在振动板上的下端电极、压电体和上端电极，
第二压电驱动部分包括夹在第二致动器的下端电极和上端电极之间的压电体，
第二压电驱动部分置于第二致动器中振动板的纵向方向上的振动板两侧的端部，并且没有置于振动板在纵向方向上的中心部分，以及
在振动板的各个端部处，第二压电驱动部分在纵向方向上的长度为振动板长度的15％到45％。
8.根据权利要求1或2所述的压电致动器，其中，
第一致动器和第二致动器同时分别施加有第一驱动电压和第二驱动电压，使得第一致动器和第二致动器在彼此相对的方向上弯曲，并且第一致动器的端部的厚度方向移位和第二致动器的中心部分的厚度方向移位得到累积。
9.根据权利要求1或2所述的压电致动器，其中，
第一致动器和第二致动器的两个端部耦接处的每个部分具有曲折结构。
10.根据权利要求1所述的压电致动器，其中，
第一压电驱动部分和第二压电驱动部分的每一个中所包括的压电体为厚度为1到10μm范围内的薄膜。
11.根据权利要求1所述的压电致动器，其中，
第一压电驱动部分和第二压电驱动部分的每一个中所包括的压电体为由下式(P)表示的一种或多种钙钛矿氧化物：
通用公式ABO3...(P)，
在式中，
A：包含在A晶格点中并且包含Pb的至少一个元素，
B：包含在B晶格点中并且为Ti，Zr，V，Nb，Ta，Sb，Cr，Mo，W，Mn，Sc，Co，Cu，In，Sn，Ga，Zn，Cd，Fe和Ni中的至少一个元素，以及
O：氧元素。
12.根据权利要求1所述的压电致动器，其中，
第一压电驱动部分和第二压电驱动部分的每一个中所包括的压电体为由下式(PX)表示的一种或多种钙钛矿氧化物：
Aa(Zrx，Tiy，Mb-x-y)bOc...(PX)，
在式中，
A：包含在A晶格点中并且包含Pb的至少一个元素，
M为V，Nb，Ta和Sb中的至少一个元素，以及
0＜x＜b，0＜y＜b，以及0≤b-x-y。
13.根据权利要求10到12中任一项所述的压电致动器，其中，压电体为直接形成在振动板的基板上的薄膜。
14.根据权利要求10到12中任一项所述的压电致动器，其中，压电体为通过溅射法形成的薄膜。
15.一种可变电容器，包括：
根据权利要求1，2和10到12中任一项所述的压电致动器，
第一平板电极，附接到压电致动器上的能够获得压电致动器的厚度方向上的最大移位的区域；以及
第二平板电极，固定并布置成面对第一平板电极，其中
通过驱动压电致动器以在厚度方向上移位第一平板电极从而改变第一平板和第二平板之间的距离，来改变静电电容。
16.一种光偏转装置，包括：
根据权利要求1，2和10到12中任一项所述的压电致动器；以及
反射镜组件，附接到压电致动器上的能够获得压电致动器的厚度方向上的最大移位的区域，其中
通过驱动压电致动器以在厚度方向上移位反射镜组件从而改变反射镜组件的反射面在厚度方向上的位置，来改变进入反射镜组件的光的光路。
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