CN106471727B - 用于压电致动器的一体式预压机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压电致动器，其可包含具有一体式偏置带的单块式框架，所述一体式偏置带在所述致动器的第一接触表面与第二接触表面之间提供可用于使调整轴旋转的回弹性回复力。在一些情况中，也可将预压机构包含在所述框架中。此类压电致动器可用于例如光学安装装置等的可调整光学安装装置。

Description

用于压电致动器的一体式预压机构
相关专利申请案
此专利申请案主张2014年4月15日提出申请、发明人为Honqi Li、标题为“用于压电致动器的一体式预压机构(INTEGRAL PRELOAD MECHANISM FOR PIEZOELECTRICACTUATOR)”且具有代理人案号NPT-0339-UT的美国发明专利申请案第14/253,087号的权益，所述发明专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
例如透镜、镜、波板、滤光器、体积布拉格(Bragg)光栅、棱镜等等光学装置或元件通常安装到具有可调整光学座架的光学系统且特定来说实验光学系统。光学系统的实例可包含光学试验台或基座，其具有以一定向安装到所述基座以便提供将光束从一个光学装置引导到另一光学装置的光学路径的多个光学装置及组件。来自激光或其它光源的光束通常用于此类应用。针对此类布置，一种可调整光学座架提供用以将光学元件牢固地紧固到光学试验台或光学系统的其它组件且仍允许对光学元件的定向的一些调整的机构。
现有可调整光学座架可包含具有第一板的实施例，所述第一板经配置以使光学元件固定到所述第一板。第二板邻近第一板而安置且包含从第二板延伸到第一板的三个接触点。接触点中的一或多者可安置于调整轴(例如调整螺钉)的端上，所述调整轴螺纹连接到第二板。接触点还可安置于第一板上的掣子中，所述掣子允许接触点相对于第一板的旋转但阻止接触点沿着第一板滑动或横向位移。一或多个回缩部件(例如弹簧或磁体)紧固于第一板与第二板之间以便利用弹簧、若干弹簧、磁体或若干磁体的回复力迫使所述板牵拉在一起。由回缩部件在所述板之间产生的吸引力由三个接触点抵靠第一板的相应掣子而抵制。在此布置中，调整螺钉或轴的旋转使调整螺钉相对于第二板移动以便调整在调整螺钉位置处的所述板之间的间隔及因此第一板与第二板的相对定向。
在一些情形中，可使用压电类型致动器来旋转调整螺钉。当邻接卡爪元件在第一方向上抵靠可调整光学座架的螺纹轴的往复运动足够缓慢时，所述往复运动可转换为螺纹轴的简单旋转运动，使得螺纹轴与邻接卡爪之间的摩擦系数将卡爪的运动传输到螺纹轴。螺纹轴的旋转运动导致螺纹轴的平移运动以及第一板及任何元件(例如固定到所述第一板的光学元件)的相应移动。邻接卡爪元件在第二方向上抵靠螺纹轴的往复运动可为相对快的，使得螺纹轴的惯性阻止所述螺纹轴与邻接卡爪元件的往复运动啮合，借此导致螺纹轴的位置的保留。在一些实例中，每一卡爪施加到螺纹轴的回复力可由可耦合到每一卡爪元件的单独预压机构(例如夹紧弹簧)提供。
螺纹轴与邻接卡爪之间的如由夹紧弹簧施加的回复力的变化可导致静态及动态扭矩(其利用扭矩测量装置、通过旋转螺纹轴而被测量)的变化。此可负面地影响座架的性能。由夹紧弹簧施加到邻接卡爪的回复力的变化可由夹紧弹簧在组装期间的变形、夹紧弹簧的制造、处理或材料的变化等等导致。需要一种在邻接卡爪与螺纹轴的接触表面之间供应一致回复力的预压机构。
发明内容
一种压电致动器的一些实施例包含具有单块式配置的致动器框架，其中致动器框架的所有元件由一件连续不间断材料形成。所述致动器框架包含具有第一接触表面的第一支撑元件及具有第二接触表面的第二支撑元件。所述第二接触表面安置成与所述第一接触表面处于间隔开且大体上相对关系。所述致动器框架还可包含安置且耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的选用铰接区段。所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对往复平行位移。所述致动器框架还包含安置于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的偏置带。所述偏置带经配置以提供抵制所述第一接触表面远离所述第二接触表面垂直位移的回弹性回复力。所述致动器框架还可包含安置于第一安装表面与第二安装表面之间的压电元件腔。所述压电致动器还包含安置于所述压电元件腔内的压电元件。所述压电元件具有固定到所述第一安装表面的第一端及固定到所述第二安装表面的第二端。所述压电元件经配置以响应于发送到所述压电致动器的电驱动器信号而扩展及收缩，使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行往复位移。
一种压电致动器的一些实施例包含具有单块式配置的致动器框架，其中致动器框架的所有元件由一件连续不间断材料形成。所述致动器框架包含具有第一接触表面的第一支撑元件及具有第二接触表面的第二支撑元件。所述第二接触表面安置成与所述第一接触表面处于间隔开且大体上相对关系。所述致动器框架还可包含安置且耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的选用铰接区段。所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对往复平行位移。所述致动器框架还包含经配置以提供抵制所述第一接触表面远离所述第二接触表面垂直位移或反之亦然的回复力的偏置带。所述偏置带从所述第一支撑元件的远端部分向远侧延伸且围绕安置于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的空间延伸。所述偏置带还围绕所述第二支撑元件的远端部分、围绕所述第二支撑元件的安置成与所述第二接触表面大体上相对的外表面延伸。所述偏置带还在所述第二支撑元件处终止于位于所述第二支撑元件的后侧上的带状铰接区段处。所述致动器框架还可包含安置于第一安装表面与第二安装表面之间的压电元件腔。所述压电致动器还包含安置于所述压电元件腔内的压电元件。所述压电元件具有固定到所述第一安装表面的第一端及固定到所述第二安装表面的第二端。所述压电元件经配置以响应于发送到所述压电致动器的电驱动器信号而扩展及收缩，使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行往复位移。
一种压电致动器的一些实施例包含具有单块式配置的致动器框架，其中致动器框架的所有元件由一件连续不间断材料形成。所述致动器框架包含具有第一接触表面的第一支撑元件及具有第二接触表面的第二支撑元件。所述第二接触表面安置成与所述第一接触表面处于间隔开且大体上相对关系。所述致动器框架还可包含安置且耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的选用铰接区段。所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对往复平行位移。所述致动器框架还包含经配置以提供抵制所述第一接触表面远离所述第二接触表面垂直位移或反之亦然的回复力的偏置带。所述偏置带从所述第一支撑元件向远侧、围绕所述第一支撑元件的远端部分且沿着所述第一支撑元件的外表面延伸，所述外表面与所述第一接触表面大体上相对。所述偏置带还围绕安置于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的空间延伸且沿着所述第二支撑元件的安置成与所述第二接触表面大体上相对的外表面、围绕所述第二支撑元件的远端部分延伸。所述偏置带终止于位于所述第二支撑元件的后侧上的带状铰接区段处。所述致动器框架还可包含安置于第一安装表面与第二安装表面之间的压电元件腔。所述压电致动器还包含安置于所述压电元件腔内的压电元件。所述压电元件具有固定到所述第一安装表面的第一端及固定到所述第二安装表面的第二端。所述压电元件经配置以响应于发送到所述压电致动器的电驱动器信号而扩展及收缩，使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行往复位移。
一种可调整光学座架的一些实施例包含光学安装装置，所述光学安装装置经配置以接纳光学元件且将所述光学元件固定到所述光学安装装置。所述可调整光学座架还包含经配置以牢固地安装到稳定表面且通过可调整光学安装机构而耦合到所述光学安装装置的基座。所述可调整光学安装机构经配置以允许所述光学安装装置与所述基座之间沿着至少一个自由度的相对且可调整位移。所述可调整光学座架还包含操作地耦合到所述可调整光学安装机构的压电致动器组合件。所述压电致动器组合件包含具有单块式配置的致动器框架，其中所述致动器框架的所有元件是从单件连续材料切割而成。所述压电致动器组合件还包含具有第一接触表面的第一支撑元件及具有第二接触表面的第二支撑元件。所述第二接触表面被安置成与所述第一接触表面呈间隔开且大体上对置的关系。所述致动器框架还可包含安置于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的选用铰接区段。所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的弹性变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对位移。所述致动器框架还包含偏置带，所述偏置带耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间且经配置以提供用于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对位移的回弹性回复力。所述致动器框架还可包含安置于第一安装表面与第二安装表面之间的压电元件腔。所述压电致动器组合件还可包含安置于所述压电元件腔内的压电元件，其中所述压电元件的第一端固定到所述第一安装表面且所述压电元件的第二端固定到所述第二安装表面。所述压电元件还经配置以响应于传输到所述压电元件的电驱动器信号而扩展及收缩。所述压电致动器组合件经配置使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行位移。
在以下描述、实例、权利要求书及图式中进一步描述特定实施例。在结合随附示范性图式阅读以下详细描述时，实施例的这些特征将变得更加显而易见。
附图说明
图式图解说明本技术的实施例且并非限制性的。为清晰且易于图解说明，所述图式可未按比例绘制且在一些实例中，可扩大或放大地展示各种方面以促进对特定实施例的理解。
图1是并入有可调整光学座架的光学组合件的透视图。
图2是图1的可调整光学座架的透视图，其展示致动器盖板及致动器保持壳体。
图3是其中隐藏致动器盖板及致动器保持壳体的图1的可调整光学座架的透视图，其展示安置于致动器保持壳体内的多个压电致动器。
图4A是图1的可调整光学座架的分解透视图，其展示致动器保持壳体、致动器盖板及安置于致动器保持壳体内的多个压电致动器。
图4B是展示光学安装装置、基座板、致动器壳体、压电致动器及压电致动器的耦合到基座板的狭槽的框架导引件的分解图。
图5是其中隐藏致动器盖板的图1的可调整光学座架的立面图，其展示安置于致动器保持壳体内的多个压电致动器。
图6A是描绘包括致动器框架、致动器轴及压电致动器的压电致动器组合件实施例的透视图。
图6B是图6A的压电致动器组合件的截面的透视图。
图6C是致动器框架的实施例的立面图，其展示第一支撑元件、第二支撑元件、铰接区段及偏置带。
图6D是图6C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第二接触表面。
图6E是图6C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第一接触表面。
图6F是图6A的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于中性状态中的压电致动器及处于中性状态中的致动器框架。
图6G是图6F的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于伸长状态中的压电致动器及处于变形状态中的致动器框架。
图6H是图6A的致动器框架的立面图。
图6I是图6A的致动器框架的立面图。
图7A是描绘包括致动器框架、致动器轴及压电致动器的压电致动器组合件实施例的透视图。
图7B是图7A的压电致动器组合件的截面的透视图。
图7C是致动器框架的实施例的立面图，其展示第一支撑元件、第二支撑元件、铰接区段及偏置带。
图7D是图7C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第二接触表面。
图7E是图7C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第一接触表面。
图7F是图7A的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于中性状态中的压电致动器及处于中性状态中的致动器框架。
图7G是图7F的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于伸长状态中的压电致动器及处于变形状态中的致动器框架。
图7H是图7A的致动器框架的立面图。
图7I是图7A的致动器框架的立面图。
图8A是描绘包括致动器框架、致动器轴及压电致动器的压电致动器组合件实施例的透视图。
图8B是图8A的压电致动器组合件的截面的透视图。
图8C是致动器框架的实施例的立面图，其展示第一支撑元件、第二支撑元件、铰接区段及偏置带。
图8D是图8C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第二接触表面。
图8E是图8C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第一接触表面。
图8F是图8A的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于中性状态中的压电致动器及处于中性状态中的致动器框架。
图8G是图8F的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于伸长状态中的压电致动器及处于变形状态中的致动器框架。
图8H是图8A的致动器框架的立面图。
图8I是图8A的致动器框架的立面图。
图9A是描绘包括致动器框架、致动器轴及压电致动器的压电致动器组合件实施例的透视图。
图9B是图9A的压电致动器组合件的截面的透视图。
图9C是致动器框架的实施例的立面图，其展示第一支撑元件、第二支撑元件、铰接区段及偏置带。
图9D是图9C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第二接触表面。
图9E是图9C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第一接触表面。
图9F是图9A的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于中性状态中的压电致动器及处于中性状态中的致动器框架。
图9G是图9F的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于伸长状态中的压电致动器及处于变形状态中的致动器框架。
图9H是图9A的致动器框架的立面图。
图9I是图9A的致动器框架的立面图。
图10A是描绘包括致动器框架、致动器轴及压电致动器的压电致动器组合件实施例的透视图。
图10B是图10A的压电致动器组合件的截面的透视图。
图10C是致动器框架的实施例的立面图，其展示第一支撑元件、第二支撑元件、铰接区段及偏置带。
图10D是图10C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第二接触表面。
图10E是图10C的致动器框架实施例的截面的透视图，其展示第一接触表面。
图10F是图10A的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于中性状态中的压电致动器及处于中性状态中的致动器框架。
图10G是图10F的压电致动器及致动器框架的立面图，其展示处于伸长状态中的压电致动器及处于变形状态中的致动器框架。
图10H是图10A的致动器框架的立面图。
图10I是图10A的致动器框架的立面图。
图11是制造工艺的透视图。
具体实施方式
本文中所论述的实施例针对于包含可提供对固定到光学座架的光学装置及/或光学元件的平移及/或旋转调整(在一些情形中)的压电致动器的紧凑机动化驱动机构。此示范性光学座架可经配置以具有极少或不具有角度范围限制、具有穿过光学座架的中心孔口的可用性、在对光学座架的电力损失情形中的位置稳定性、良好灵敏度及低成本(相对于用于光学调整的其它机动化可调整光学座架)。可由此类压电致动器驱动的光学座架的实例可包含旋转光学座架(例如旋转台)、经枢转或接合且经配置以用于角度倾斜的光学座架(例如运动学光学座架)、可包含平移台的平移座架等等。压电致动器实施例可适当安置于给定光学座架内且可经配置使得其为固定到所述座架的光学装置或组件提供平移及/或旋转运动。在由Luecke等人于1993年4月6日提出申请的标题为“用于光学对准螺钉的压电致动器(Piezoelectric Actuator for Optical Alignment Screws)”的美国专利第5,410,206号中论述压电致动器的示范性实施例，所述美国专利以其全文引用的方式并入本文中。在所并入5,410,206专利中论述的实施例的任何适合特征、尺寸或材料可结合本文中所论述的实施例中的任一者使用。
图1中所展示的光学组合件10是迈克尔逊(Michelson)干涉仪系统的实施例，其展示为利用压电致动器的系统的实例。光学组合件10可包含光学试验台12，光学试验台12为可固定到所述光学试验台的其它光学元件提供稳定平台。光学组合件10还可包含可朝向光束分裂立方体16引导的呈激光等等形式的辐射源14。光学组合件10还可包含固定到手动光学座架20的第一镜18。第一镜18的位置可通过第一手动旋钮22a、第二手动旋钮22b或第三手动旋钮22c(所有所述手动旋钮以旋转方式固定到手动光学座架20)手动调整。
光学组合件10还可包含可调整光学座架24，可调整光学座架24经配置以接纳光学元件且将所述光学元件固定到所述可调整光学座架。在图1到5中展示可调整光学座架24的实施例。可调整光学座架24可包含固定到可调整光学座架24的基座28的可调整安装机构26，所述基座又固定到光学试验台12。可调整光学座架24还可包含以旋转方式且以平移方式耦合到可调整安装机构26的光学安装装置30，所述可调整安装机构经配置以允许光学安装装置30与基座28之间沿着至少一个自由度的相对且可调整位移。
第二镜32可固定到光学安装装置30。可调整安装机构26可包含固定到第一螺纹轴36的第一驱动旋钮34、固定到第二螺纹轴40的第二驱动旋钮38及固定到第三螺纹轴44的第三驱动旋钮42，如图3中所展示。第二镜32的位置可通过使用操作地耦合到电子控制器48的操纵杆控制装置46而进行调整，所述电子控制器又操作地耦合到安置于可调整安装机构26内的第一压电致动器50、第二压电致动器52及第三压电致动器54(参见图3)。当其由电子控制器48激活时，第一压电致动器50驱动第一螺纹轴36、第二压电致动器52驱动第二螺纹轴40且第三压电致动器54驱动第三螺纹轴44。三个压电致动器中的任何一者或组合可由电子控制器48激活以便驱动螺纹轴的任何相应组合以便提供安置于光学安装装置30内的第二镜32的平移及/或旋转运动。
由激光14产生的入射光束可在光束分裂立方体16处分裂，使得入射光束的第一光束部分发送到第一镜18且入射光束的第二光束部分可发送到第二镜32。入射光束的第一光束部分及入射光束的第二光束部分可分别从第一镜18及第二镜32反射，且接着所述第一光束部分及所述第二光束部分可在光束分裂立方体16中重新组合并接着引导到观看屏56。在此情形中，入射光束的第一光束部分的方向可通过使用第一手动旋钮22a、第二手动旋钮22b及/或第三手动旋钮22c调整第一镜18而进行调整。入射光束的第二光束部分的方向可通过使用操纵杆控制器46而进行调整，所述操纵杆控制器指示电子控制器48或以其它方式将信息信号提供到所述电子控制器以激活安置于可调整安装机构26内且分别操作地耦合到第一螺纹轴36、第二螺纹轴40及第三螺纹轴44的第一压电致动器50、第二压电致动器52或第三压电致动器54的移动或位置的任何所要组合。
光学安装装置30并入有经配置以接纳光学元件(例如第二镜32)且固定到所述光学元件的安装区58。安装区58经配置以与多种透镜、滤光器、镜或任何其它适合光学元件耦合。可调整安装机构26可包含用于附接到基座28的安装孔60，所述基座又固定到光学试验台12。可调整安装装置可包含基座板61。可调整安装机构26可包含固定到基座板61的致动器壳体62及致动器壳体盖64。致动器壳体62可利用螺钉66或任何其它适合紧固件固定到致动器壳体盖64。光学安装装置30可通过弹簧68(未展示)而附接到可调整安装机构26，弹簧68允许光学安装装置30相对于可调整安装机构26及基座28的旋转及平移。第一螺纹轴36、第二螺纹轴40及第三螺纹轴44可在位于光学安装装置30的前表面70上的浅插槽(未展示)中接触光学安装装置30。将电子控制器48操作地耦合到安装机构26的缆线72可通过缆线孔口74馈送穿过致动器壳体盖64。
图3描绘可调整光学座架24，其中致动器壳体盖64被移除，借此显露第一压电致动器50、第二压电致动器52及第三压电致动器54。第一螺纹轴36安置于第一压电致动器50的对置接触表面之间、第二螺纹轴40安置于第二压电致动器52的对置接触表面之间且第三螺纹轴44安置于第三压电致动器54的对置接触表面之间。当相应螺纹轴由相应压电致动器驱动而处于旋转移动中时，相应螺纹轴可在相应压电致动器内及基座板61的相应螺纹膛孔内旋转且可接着推动光学安装装置30的前表面70，借此增加光学安装装置30与可调整安装机构26的基座板61之间的间隙76。替代地，当相应螺纹轴由相应压电致动器在相反方向上驱动时，相应螺纹轴可在相应压电致动器及基座板61的相应螺纹膛孔内旋转且可允许弹簧将光学安装装置30的前表面70回缩，借此减小光学安装装置30与可调整安装机构26之间的间隙76。应注意，压电致动器50、52或54中的任一者可包含本文中出于相同目的所论述且由相同方法及装置控制的压电致动器实施例的任何组合。
图4A是可调整光学座架24的分解图。第一压电致动器50安置于致动器壳体62的第一致动器孔口78内、第二压电致动器52安置于致动器壳体62的第二致动器孔口80内且第三压电致动器54安置于致动器壳体62的第三致动器孔口82内。第一压电致动器50可在区域84中具有适贴配合以阻止第一压电致动器50相对于致动器壳体62的旋转，且第一压电致动器50可在区域86中具有松配合以便允许第一压电致动器50在由电子控制器48驱动时变形。类似地，第二压电致动器52可在区域88中具有适贴配合以阻止第二压电致动器52相对于致动器壳体62的旋转，且第二压电致动器52可在区域90中具有松配合以便允许第二压电致动器52在由电子控制器48驱动时变形。类似地，第三压电致动器54可在区域92中具有适贴配合以阻止第三压电致动器54相对于致动器壳体62的旋转，且第三压电致动器54可在区域94中具有松配合以便允许第三压电致动器54在由电子控制器48驱动时变形。
图5是可调整光学座架24的立面图，其中移除致动器壳体盖64，从而展示弹性体材料的第一回弹性垫96、弹性体材料的第二回弹性垫98及弹性体材料的第三回弹性垫100。第一回弹性垫96位于第一致动器孔口78与第一压电致动器50之间，其中第一回弹性垫96起作用以在第一压电致动器50被激活时阻止所述第一压电致动器在第一致动器孔口78内旋转。类似地，第二回弹性垫98位于第二致动器孔口80与第二压电致动器52之间，其中第二回弹性垫98起作用以在第二压电致动器52被激活时阻止所述第二压电致动器在第二致动器孔口80内旋转。类似地，第三回弹性垫100位于第三致动器孔口82与第三压电致动器54之间，其中第回三弹性垫100起作用以在第三压电致动器54被激活时阻止所述第三压电致动器在第三致动器孔口82内旋转。
上文所论述的可调整光学座架以及其它适合光学实施例可包含任何适合压电致动器以便驱动螺纹轴或光学座架的其它部分。此类压电致动器实施例的一个问题是在致动器的接触表面处抵靠可调整光学座架的螺纹轴的一致力的重要性。
在图6A到6I中展示经配置以提供一致及/或受控回复力的压电致动器102的实施例。如上文所论述，具有用以形成用于夹住表面(例如螺纹轴)的回复力的单独夹型弹簧的压电致动器可易于出现特定设计困难。图6A到6G中所展示的压电致动器实施例102可包含具有单块式配置的致动器框架104，其中致动器框架104的所有元件由单件连续不间断材料形成。致动器框架可包含具有第一接触表面108的第一支撑元件106及具有第二接触表面112的第二支撑元件110。第一接触表面108被安置成相对于第二接触表面112呈间隔开且大体上对置的关系。第一接触表面108及第二接触表面112可经配置以选择性地啮合光学座架的螺纹轴114，所述螺纹轴可以旋转方式固定于第一接触表面108与第二接触表面112之间。第一接触表面108及第二接触表面112可任选地配置为螺纹表面(如图6D及6E中所展示)以便有效地啮合螺纹轴114。第一接触表面108与第二接触表面112的相对往复运动可用于选择性地与螺纹轴114啮合且使所述螺纹轴旋转。
致动器框架104的一些外部表面可用作参考表面以便论述致动器框架实施例104的特征及/或尺寸。在此情形中，致动器框架104可并入有致动器框架104的前外部表面105及致动器框架104的后外部表面107。致动器框架104的前外部表面105可被安置成相对于致动器框架104的后外部表面107呈间隔开且大体上对置的关系。前外部表面105还可大体上平行于后外部表面107。致动器框架104还可并入有第一横向外部表面109，所述第一横向外部表面经安置使得其大体上垂直于前外部表面105及后外部表面107两者。致动器框架104还可并入有第二横向外部表面111，所述第二横向外部表面被安置成相对于第一横向外部表面109呈间隔开且大体上对置的关系。第一横向外部表面109还可大体上平行于第二横向外部表面111。
致动器框架104可具有任何适合配置，例如正方形、矩形等等。在一些情形中，致动器框架104的从第一横向外部表面109到第二横向外部表面111的横向尺寸可为约0.1英寸到约0.33英寸、更具体来说约0.11英寸到约0.22英寸。此外，致动器框架104的从前外部表面105到后外部表面107的横向尺寸可为约0.15英寸到约0.45英寸、更具体来说约0.27英寸到约0.33英寸。此外，致动器框架104的高度可为从约0.3英寸到约1英寸、更具体来说约0.54英寸到约0.66英寸。
如上文所论述，在一些情形中，可需要第一接触表面108与第二接触表面112之间的一致回复力以便允许接触表面与螺纹轴114的选择性啮合以提供所要方向上的旋转运动。图6A到6G的压电致动器实施例102的致动器框架104并入有一体式偏置带部分116，所述一体式偏置带部分可安置于第一支撑元件106与第二支撑元件110之间并耦合到所述第一支撑元件及所述第二支撑元件且可经配置以提供将抵制第二接触表面112远离第一接触表面108的垂直相对位移的回复力。在一些情形中，与一些先前压电致动器实施例相比，一体式偏置带116可在接触表面之间提供较一致回复力。
第二接触表面112远离第一接触表面108垂直位移导致偏置带116的偏转，所述偏置带在其偏转时以类似于常规弹簧的方式表现且随后返回到其中性状态。在一些情形中，偏置带116提供到第二接触表面112的回复力可与偏转的量值、偏置带116的惯性力矩及致动器框架104材料(偏置带116由其形成)的弹性模数大体上成比例。偏置带116可配置为致动器框架104的材料的区域，所述区域比其在图6A中所展示的厚度宽数倍。偏置带116的宽度或厚度的增加将导致偏置带116的惯性力矩的增加，且因此导致偏置带116提供到接触表面的回复力的增加。
由于由偏置带116提供的回复力取决于偏置带116的横截面尺寸，因此偏置带116的一致尺寸可给接触表面提供一致回复力。偏置带116制造为单块式致动器框架104的连续区域。可使用例如放电加工(EDM)等制造工艺来从一件连续高强度回弹性材料113(如图11中所展示)处理或以其它方式切割致动器框架104(以及本文中所论述的致动器框架实施例中的任一者，例如下文所论述的致动器框架342)。例如EDM等切割及加工工艺通常产生精确尺寸公差，所述精确尺寸公差对于对致动器框架104的接触表面产生一致且可控回复力为有用的。除EDM之外，致动器框架104还可使用例如用于包含CNC加工、水射流切割、激光切割或任何其它适合制作及加工工艺等常规加工中的任何适合切割工具117来制造或以其它方式切割而成。在一些情形中，使用不引发可影响被切割的回弹性材料的模数性质的热影响区带的切割工艺可为合意的。在一些情形中，水射流切割及EDM可满足此要求。
偏置带116的回复力还可取决于致动器框架104材料的弹性模数。由高弹性模数材料制造的致动器框架104将具有比由较低弹性模数材料制造的致动器框架104大的回复力(假定致动器框架104具有相同尺寸)。此可对于使回复力的一致性紧密控制致动器框架104材料的弹性模数为有益的。针对图6A到6I中所展示的实施例，致动器框架104可由任何适合回弹性材料制造。举例来说，致动器框架104可由任何不锈钢(例如不锈钢406)、铝、钛、黄铜、铜、任何适合复合材料等等制造。在一些情形中，从一件连续复合材料(例如碳纤维复合物等等)切割或以其它方式形成致动器框架可为合意的。此外，致动器框架104可经配置使得第一接触表面108与第二接触表面112之间的标称横向距离可为从约2mm到约20mm、更具体来说从约5mm到约10mm。
如图6A到6I中所展示，偏置带116从第一支撑元件106的远端部分118向远侧延伸、围绕安置于第一接触表面108与第二接触表面112之间的空间120且围绕第二支撑元件110的远端122延伸。偏置带116还可包含与安置于第二支撑元件110上的配合横向凹槽126啮合的横向延伸部124，其中安置于第二支撑元件110的近端部分132的外表面130上的横向凹槽126与第二接触表面112大体上相对。
偏置带116还可经配置使得其在驱动循环期间提供到接触表面的回复力可利用偏置调整机构来进行调整。偏置调整机构的一个实施例可为安置成与偏置带116接触的可调整定位螺钉130。在图6A中展示可调整定位螺钉130。
压电致动器102还可包含配置为压电晶体的压电元件132。压电元件132可具有任何适合配置，例如矩形、正方形、圆柱形等等。在一些情形中，压电元件132可具有约1mm到约20mm、更具体来说约4mm到约6mm的轴向长度。此外，压电元件132可具有约1mm到约5mm、更具体来说约2mm到约4mm的横向尺寸。压电元件132在图6B中展示为安置于致动器框架104内在致动器框架104的压电元件腔134中。压电元件132具有固定到致动器框架104的第一安装表面138的第一端136及固定到致动器框架104的第二安装表面142的第二端140。在一些情形中，第一安装表面138与第二安装表面142之间的空间可用以界定压电元件腔134。压电元件102可由任何适合压电材料制作。举例来说，压电元件可由石英、块磷铝矿、电气石、钛酸钡、钽酸锂或任何其它适合压电材料制作。
致动器框架实施例104还可包含具有经减小材料横截面(其可通常为致动器框架104的经减小材料横截面)的一或多个铰接区段。经减小材料横截面是相对于致动器框架104的紧邻铰接区段144的横截面而减小的。在一些情形中，针对本文中所论述的致动器框架实施例中的任一者，铰接区段的材料横截面相对于标称邻近致动器框架材料横截面的减小可为约1％横截面减小到约30％横截面减小、更具体来说约5％横截面减小到约25％横截面减小。第一臂铰接区段144可安置于致动器框架104的框架臂区段146与致动器框架104的框架主体区段148之间，以便允许框架臂区段146与框架主体区段148之间的铰接型旋转位移。致动器框架实施例104还可包含安置于第一臂铰接区段144与第一支撑元件106之间的第二臂铰接区段150。致动器框架104还可包含从第一臂铰接区段144向远侧安置的的框架狭槽152。框架狭槽152在致动器框架104材料中包含介于框架臂区段146与框架主体区段148之间的间隙154，以便允许框架臂区段146与框架主体区段148之间的大体上独立相对运动。
致动器框架实施例104的铰接区段经配置以通过铰接区段(及在较小程度上可能框架结构中的其它地方)中的致动器框架104材料的弹性变形而允许第一接触表面108与第二接触表面112之间的相对往复平行位移。第一臂铰接区段144可由第一臂铰接区段144处的框架结构中的经减小横截面或惯性力矩的材料形成。经减小横截面提供其中可使框架结构的应变(作为通过压电元件132的扩展或收缩而施加到框架结构的力的结果)集中的区段。经减小横截面的材料处的应变集中可导致致动器框架的各种组件(例如第一接触表面108与第二接触表面112)之间的已知或可预测移动。第一臂铰接区段144仅允许框架主体区段148相对于框架臂区段146的铰接型旋转位移，旋转位移以其中将发生应变集中的第一臂铰接区段144为中心。
针对本文中所论述的压电致动器，致动器框架的组件的所有或全部位移大体上发生于单个平面中，这是因为框架结构的枢转或铰接部分以及偏置带具有大体上大于厚度的宽度，使得存在框架的变形的优选平面。作为实例，图6A展示压电致动器实施例102的偏置带116的透视图。可看到偏置带116具有大体上大于其厚度(尺寸158)的宽度(从第一外部横向表面109伸展到第二外部横向表面111的尺寸156)。偏置带116的尺寸配置允许其比沿着平行于致动器框架104的后外部表面107的第二平面偏转更容易地沿着平行于致动器框架104的第一横向外部表面109的第一平面偏转。这是因为偏置带116相对于第一平面的弯曲力矩比偏置带116相对于第二平面的弯曲力矩低得多。
框架主体区段148在曲折形部分166中包含多个主体铰接区段164，所述多个主体铰接区段经配置以促进框架主体区段148沿着主体区段148的纵向轴线168(参见图6F及6G)的轴向扩展及收缩。主体铰接区段164可由致动器框架104的经减小横截面的材料形成且如上文关于第一臂铰接区段144所论述而起作用。主体铰接区段164可安置于从第一安装表面138延伸到第二安装表面142的框架结构上。框架主体区段148的框架结构的此曲折形部分166可包含安置于主体铰接区段164之间的柔性连接体区段170。主体铰接区段164允许框架主体区段148通过主体铰接区段164以及柔性连接体区段170(其为延伸于主体铰接区段164之间的相对薄框架元件)的弹性变形而沿着纵向轴线168偏转(例如轴向延伸或收缩)。在一些情形中，框架主体区段148的轴向延伸及收缩可包含主体铰接区段164、柔性连接体区段170的弹性变形或主体铰接区段164及柔性连接体区段170两者的此变形。归因于压电元件132的致动的对框架主体区段148的轴向应力可导致柔性连接体区段170的变形。对柔性连接体区段170的此应力还可导致每一主体铰接区段164处的应变集中。框架主体区段148沿着纵向轴线168的偏转(例如轴向扩展或收缩)通过框架狭槽152而与框架臂区段146大体上隔离，此允许框架臂区段146在框架主体区段148的偏转期间保持为相对不运动的。在一些情形中，针对本文中所论述的致动器框架实施例，致动器框架的框架主体区段的曲折形部分可经配置而与安置于框架主体区段内的对应压电元件相比沿着其纵向轴线大体上韧性较低。此配置可允许压电元件在不受致动器框架的大量约束的情况下自由地扩展及收缩。
针对致动器框架104的一些实施例，由接触表面在螺纹轴上的往复移动产生的扭矩可导致致动器框架104围绕螺纹轴114的纵向轴线115的扭矩。延伸于致动器框架104与基座板61之间的框架导引件172阻止致动器框架104围绕螺纹轴114的纵向轴线115的旋转，使得从接触表面的全部扭矩导致螺纹轴114相对于光学座架24的基座板61的旋转。框架导引件172可以多种适合配置固定于致动器框架104与光学座架24之间。针对所展示的实施例，框架导引件172为高强度材料(例如钢等等)的刚性伸长销，且通过将框架导引件172固定到致动器框架104的框架导引孔174中而固定到致动器框架104。框架导引件172还包含具有放大横向尺寸的尖端区段，所述尖端区段经配置而以可滑动方式接合基座板61的一部分。框架导引件172可以可滑动方式安置于光学座架24的任何适合部分内(例如基座板61的狭槽63内(参见图4B))，使得框架导引件172(及因此致动器框架104)沿着纵向轴线168自由地轴向移动。框架导引件172还可安置于光学座架24内，使得框架导引件172将致动器框架104的旋转(归因于由往复接触表面在框架主体区段148的扩展或收缩期间产生的扭矩)最小化或消除。
框架导引件172可通过任何适合手段(例如螺纹接头、粘合剂结合、焊接、与致动器框架104的一体形成等等)而固定到框架导引孔174。举例来说，框架导引件172的螺纹外表面可固定到框架导引孔174的螺纹内表面。另外，可使用粘合剂薄层173(如图6B中所展示)来将框架导引件172的螺纹外表面结合到框架导引孔174的螺纹内表面。可使用任何适合粘合剂173(例如氰基丙烯酸酯螺纹锁)来将框架导引件172固定到框架导引孔174。
针对所展示的实施例，第二支撑元件110从框架主体区段148向远侧延伸且第一支撑元件106从框架臂区段146向远侧延伸。由于第二支撑元件110与框架主体区段148相连，因此框架主体区段148沿着纵向轴线168的偏转导致第二支撑元件110沿着纵向轴线168的运动。由于第一支撑元件106与框架臂区段146(其通过框架狭槽152而与框架主体区段148沿着纵向轴线168的偏转大体上隔离)相连，因此框架主体区段148沿着纵向轴线168的偏转可通过第一臂铰接区段144传输为框架臂区段146的最小旋转。框架臂区段146可经历由框架主体区段148沿着纵向轴线168的偏转(其可通过第一臂铰接区段144传输)导致的标称量的旋转。框架主体区段148沿着纵向轴线168的偏转的结果是第一支撑元件106与第二支撑元件110的净往复运动以及因此第一接触表面108与第二接触表面112之间的净往复运动。将第一支撑元件106连接到第二支撑元件110的偏置带116也偏转且提供回弹性的弹性回复力或大体上弹性回复力以对抗第一接触表面108与第二接触表面112的分离以及提供抵制第一接触表面108与第二接触表面112的此往复运动的回弹性的弹性回复力或大体上弹性回复力。
在图6F及6G中图解说明致动器框架104从中性状态到经偏转状态的弹性变形。展示致动器框架104，其中压电元件132安置于压电元件腔134内，但出于清晰目的在图6F或图6G中未展示可调整光学座架的螺纹轴114。如果从图1中所展示的电子控制器48将第一电驱动器信号传输到压电元件132，那么压电元件132(其固定到第二安装表面142)可扩展，此又导致第一安装表面138与第二安装表面142之间的额外分离及位移。第二安装表面142的位移导致框架主体区段148沿着纵向轴线168的偏转，此导致第二支撑元件110沿着纵向轴线168的运动，同时将第一支撑元件106的相对运动最小化。此导致第一接触表面108与第二接触表面112之间的相对往复运动，如由图6F及6G中的虚线所指示。第二支撑元件的偏转的量值由图6G中的尺寸176指示。在此驱动循环期间，致动器框架104的其它部分且特定来说致动器框架104的铰接区段也可经历弹性或大体上弹性变形且也可促成对致动器框架104的回复力。
从电子控制器48传输到压电元件132的第二电驱动器信号可致使压电元件132返回到其中性状态，此导致框架主体区段148复原到其中性状态，如由图6F及6G中的实线所指示。偏置带116从其经偏转状态(由图6F及6G中的虚线所指示)恢复且将回复力提供到第二支撑元件110，使得第二支撑元件110返回到其中性位置，如由图6F及6G中的实线所指示。如由电子控制器48驱动的压电元件132的单个扩展及后续单个收缩将称为驱动循环。
由电子控制器48发送到压电元件132的电驱动器信号的配置可确定第一接触表面108及第二接触表面112在给定驱动循环期间与可调整光学座架24的螺纹轴114相互作用的程度。第一驱动循环可经配置以在第一接触表面108与第二接触表面112之间的相对往复运动期间使可调整光学座架24的螺纹轴114在第一角度方向上旋转。第一驱动循环可包含第一电驱动器信号，所述第一电驱动器信号经配置使得第一接触表面108及第二接触表面112与可调整光学座架24的螺纹轴114啮合且使所述螺纹轴在第一角度方向上旋转。第一驱动循环还可包含第二电驱动器信号，所述第二电驱动器信号经配置使得第一接触表面108及第二接触表面112在可调整光学座架24的螺纹轴114上方滑动，所述螺纹轴保持为不运动或大体上不运动的，此归因于螺纹轴114的惯性大于由接触表面施加到螺纹轴114的旋转力。
第二驱动循环可经配置以使可调整光学座架24的螺纹轴114在第二角度方向上旋转。第二驱动循环可包含第一电驱动器信号，所述第一电驱动器信号经配置使得第一接触表面108及第二接触表面112在可调整光学座架24的螺纹轴114上方滑动，所述螺纹轴保持为不运动的。第二驱动循环还可包含第二电驱动器信号，所述第二电驱动器信号经配置使得第一接触表面108及第二接触表面112与可调整光学座架24的螺纹轴114啮合且使所述螺纹轴在第二角度方向上旋转。
为使第一接触表面108及第二接触表面112与可调整光学座架24的螺纹轴114恰当并可控地啮合且使所述螺纹轴恰当并可控地旋转，电驱动信号可经配置使得所施加电压的量值缓慢地增加或减小直到达到最大或最小相应所施加电压为止。第一接触表面108与第二接触表面112的相对缓慢往复运动导致由偏置带116施加的回复力克服可调整光学座架24的螺纹轴114的惯性力，借此导致第一接触表面108及第二接触表面112与可调整光学座架24的螺纹轴114之间的啮合，伴随着螺纹轴114的后续旋转。
为使第一接触表面108及第二接触表面112在可调整光学座架24的螺纹轴114上方滑动，电驱动信号可经配置使得所施加电压的量值迅速地增加或减小。第一接触表面108与第二接触表面112的相对迅速往复运动可经配置以导致螺纹轴114的惯性力克服由偏置带116施加的回复力。此导致第一接触表面108及第二接触表面112与螺纹轴114之间的滑动，伴随着螺纹轴114随后保持静止。
偏置带的尺寸、制造方法及材料可显著改进所产生回复力的一致性。偏置带配置可消除偏置带的材料在制造工艺期间的非弹性变形。一些偏置带配置还可允许在制造期间调整回复力以获得较一致且受控结果。致动器框架的一体式偏置带配置为紧凑的且对于制造为成本有效的。
在图7A到7I中展示可用于上文所论述的可调整光学座架24以及其它适合光学实施例中的压电致动器178的另一实施例。压电致动器178可具有与上文所论述且展示于图6A到6I中的压电致动器实施例102的特征、材料及/或尺寸类似的特征、材料及/或尺寸。
图7A到7G中所展示的压电致动器实施例178可包含具有单块式配置的致动器框架180，其中致动器框架180的所有元件由单件连续不间断材料形成(例如通过上文所论述的切割方法)。致动器框架180可包含具有第一接触表面184的第一支撑元件182及具有第二接触表面188的第二支撑元件186。第一接触表面184被安置成相对于第二接触表面188呈间隔开且大体上对置的关系。第一接触表面184及第二接触表面188可经配置以选择性地啮合光学座架的螺纹轴190，所述螺纹轴可以旋转方式固定于第一接触表面184与第二接触表面188之间。第一接触表面184及第二接触表面188可任选地配置为螺纹表面(如图7D及7E中所展示)以便有效地啮合螺纹轴190。第一接触表面184与第二接触表面188的往复运动可用于选择性地与螺纹轴190啮合且使所述螺纹轴旋转。
致动器框架180的一些外部表面可用作参考表面以便论述致动器框架实施例180的特征及/或尺寸。在此情形中，致动器框架180可并入有致动器框架的前外部表面181及致动器框架的后外部表面183。致动器框架180的前外部表面181可被安置成相对于致动器框架180的后外部表面183呈间隔开且大体上对置的关系且还可大体上平行于后外部表面183。致动器框架180还可并入有第一横向外部表面185，所述第一横向外部表面经安置使得其大体上垂直于前外部表面181及后外部表面183两者。致动器框架180还可并入有第二横向外部表面187，所述第二横向外部表面被安置成相对于第一横向外部表面185呈间隔开且大体上对置的关系且还可大体上平行于第一横向外部表面185。
与先前实施例一样，在一些情形中，可需要第一接触表面184与第二接触表面188之间的一致回复力以便允许接触表面与螺纹轴190的选择性啮合以提供所要方向上的旋转运动。图7A到7G的压电致动器实施例178的致动器框架180并入有一体形成的偏置带部分192，所述一体形成的偏置带部分可安置于第一支撑元件182与第二支撑元件186之间并耦合到所述第一支撑元件及所述第二支撑元件且可经配置以提供将抵制第二接触表面188相对于第一接触表面184朝向或远离中性位置的垂直相对位移的回复力。偏置带192经配置以在接触表面之间提供一致弹性或大体上弹性回复力。
如图7A到7I中所展示，偏置带194从第一支撑元件182的远端部分194向远侧、围绕安置于第一接触表面184与第二接触表面188之间的空间196延伸到第二支撑元件186的远端部分198。偏置带192包含可安置于接触表面之间的空间196的顶点处的带状曲折形部分200。带状曲折形部分200可包含可经配置以促进偏置带192沿着纵向轴线204(图7F及7G中所展示)的挠曲的至少一个带状铰接区段202。致动器框架180的铰接区段可具有类似于上文所论述的致动器框架104的铰接区段的特征及功能。压电致动器实施例178并入有安置于带状曲折形部分200的相对端处的两个带状铰接区段202。针对所展示的实施例，偏置带192并入有偏置带狭槽193。偏置带狭槽193从致动器框架180的前外部表面181到致动器框架180的后外部表面183地横跨偏置带192，如图7A中所展示。偏置带狭槽193可大体上横贯偏置带192，使得偏置带192的剩余部分的宽度的总和在宽度上大体上等于偏置带狭槽193的宽度。
偏置带192还可经配置使得其提供到接触表面184及188的标称回复力可利用偏置调整机构来进行调整。此偏置调整机构的一个实施例可包含安置成与偏置带192接触或安置于致动器框架180的其它组件(例如下文所论述的框架臂区段232与框架主体区段234)之间的一或多个可调整定位螺钉206。在图7A中展示可调整定位螺钉206。
压电致动器178还可包含配置为压电晶体(如上文所论述)的压电元件208。压电元件208展示为安置于致动器框架180内在图7B的致动器框架180的压电元件腔210中。压电元件208具有固定到致动器框架180的第一安装表面214的第一端212及固定到致动器框架180的第二安装表面218的第二端216。在一些情形中，第一安装表面214与第二安装表面218之间的空间可用以界定压电元件腔210。压电致动器178还可包含可调整压电安装支撑件220(其也展示于图7B中)。可调整压电安装支撑件220可以螺纹方式啮合于致动器框架180的螺纹通道222中。致动器框架180的螺纹通道222具有平行于致动器框架180的纵向轴线204或与所述纵向轴线共同延伸的纵向轴线。可调整压电安装支撑件220可在螺纹通道222内旋转，其中安装支撑件的螺纹外表面224与螺纹通道222的螺纹内表面226啮合。此相对旋转可用于在将压电元件208组装到压电元件腔210中之前、期间及之后相对于第二安装表面218定位第一安装表面214(其在此实施例中安置于安装支撑件220的平坦远端表面228上)。
此布置可为有用的，以便提供长于压电元件的压电腔以供压电元件及任何所要粘合剂等插入。此后，可调整压电安装支撑件220可经旋转以便减小压电元件腔210的有效轴向长度且以所要量的预压或夹紧类型力(如果有)使第一安装表面214及第二安装表面218与压电元件208的对应表面接触。由安装表面施加到压电元件208的接触力可通过沿着螺纹通道222的中心轴线(其平行于纵向轴线204)变更可调整压电安装支撑件220在螺纹通道222内的位置而进行调整。
致动器框架实施例178还可包含具有致动器框架180的经减小材料横截面的一或多个铰接区段。举例来说，第一臂铰接区段230可安置于致动器框架180的框架臂区段232与致动器框架180的框架主体区段234之间，以便允许框架臂区段232与框架主体区段234之间的铰接型旋转位移。致动器框架实施例180还可包含安置于第一臂铰接区段230与第一支撑元件182之间的第二臂铰接区段236。致动器框架180还可包含从第一臂铰接区段230向远侧安置的框架狭槽238。框架狭槽238在框架材料中包含介于框架臂区段232与框架主体区段234之间的间隙240，以便允许框架臂区段232与框架主体区段234之间的大体上独立相对运动。
致动器框架实施例180的铰接区段经配置以通过铰接区段(及在较小程度上可能框架结构中的其它地方)中的致动器框架180材料的弹性变形而允许第一接触表面184与第二接触表面188之间的相对往复平行位移。第一臂铰接区段230可由第一臂铰接区段230处的框架结构中的经减小横截面或惯性力矩的材料形成。经减小横截面提供其中可使框架结构的应变(作为通过压电元件208的扩展或收缩而施加到框架结构的力的结果)集中的区段。经减小横截面的材料处的应变集中可导致致动器框架的各种组件(例如第一接触表面184与第二接触表面188)之间的已知或可预测移动。第一臂铰接区段230仅允许框架主体区段234相对于框架臂区段232的铰接型旋转位移，旋转位移以其中将发生应变集中的第一臂铰接区段230为中心。
框架主体区段234在曲折形部分244中包含多个主体铰接区段242，所述多个主体铰接区段经配置以促进框架主体区段234沿着主体区段234的纵向轴线204的轴向扩展及收缩。主体铰接区段242可由致动器框架180的经减小横截面的材料形成且如上文关于第一臂铰接区段230所论述而起作用。主体铰接区段242可安置于从第一安装表面214延伸到第二安装表面218的框架结构上。框架主体区段234的框架结构的此曲折形部分244可包含安置于主体铰接区段242之间的柔性连接体区段246。主体铰接区段242允许框架主体区段234通过主体铰接区段242以及柔性连接体区段246(其为延伸于主体铰接区段242之间的相对薄框架元件)的弹性变形而沿着纵向轴线204偏转(例如轴向延伸或收缩)。在一些情形中，框架主体区段234的轴向延伸及收缩可包含主体铰接区段242、柔性连接体区段246的弹性变形或主体铰接区段242及柔性连接体区段246两者的此变形。归因于压电元件208的致动的对框架主体区段234的轴向应力可导致柔性连接体区段246的变形。对柔性连接体区段246的此应力还可导致每一主体铰接区段242处的应变集中。框架主体区段234沿着纵向轴线204的偏转(例如轴向扩展或收缩)通过框架狭槽238而与框架臂区段232大体上隔离，此允许框架臂区段232在框架主体区段234的偏转期间保持为相对不运动的。
如上文所论述，由接触表面在螺纹轴190上的往复移动产生的扭矩可导致致动器框架180围绕螺纹轴190的纵向轴线的扭矩。可具有与上文所论述的框架导引件172相同或类似的特征、尺寸及材料的框架导引件248可用于抵消致动器框架180上的此扭矩。可使用任何适合方法(例如上文关于框架导引件172所论述的方法)将框架导引件248固定于致动器框架180的框架导引孔250内。举例来说，可使用任何适合粘合剂或环氧树脂249，如图7B中所展示。框架导引件248可耦合于光学座架24与致动器框架180之间，使得框架导引件248将致动器框架180相对于光学座架24围绕螺纹轴190的任何旋转有效地消除或至少最小化。框架导引件248还可耦合到光学座架24，使得框架导引件248允许框架主体区段234沿着纵向轴线204的轴向位移(轴向扩展及收缩)。框架导引件248、致动器框架180与光学座架24的基座板61的狭槽63(参见图4B)之间的连接的配置可和框架导引件172、致动器框架104与狭槽63(上文针对图6A到6I中及图4B中所展示的实施例所论述)之间的连接的配置相同或类似。
针对所展示的实施例，第二支撑元件186从框架主体区段234向远侧延伸且第一支撑元件182从框架臂区段232向远侧延伸。由于第二支撑元件186与框架主体区段234相连，因此框架主体区段234沿着纵向轴线204的偏转导致第二支撑元件186沿着纵向轴线204的运动。由于第一支撑元件182与框架臂区段232(其通过框架狭槽238而与框架主体区段234沿着纵向轴线204的偏转大体上隔离)相连，因此框架主体区段234沿着纵向轴线204的偏转可通过第一臂铰接区段230传输为框架臂区段232的最小旋转。框架臂区段232可经历由框架主体区段234沿着纵向轴线204的偏转(其可通过第一臂铰接区段230传输)导致的标称量的旋转。框架主体区段234沿着纵向轴线204的偏转的结果是第一支撑元件182与第二支撑元件186的净往复运动以及因此第一接触表面184与第二接触表面188之间的净往复运动。将第一支撑元件182连接到第二支撑元件186的偏置带192也偏转且提供回复力以对抗第一接触表面184与第二接触表面188的分离以及提供抵制第一接触表面184与第二接触表面188的此往复运动的回复力。
在偏置带192的偏转期间，带状曲折形部分200促进偏置带192在偏置带192的偏转的方向上的挠曲及弹性变形。针对所展示的致动器框架实施例180，偏置带192的带状曲折形部分200含有两个带状铰接区段202。带状铰接区段202包含也安置于偏置带192中的带状铰接狭槽203。带状铰接狭槽203从致动器框架180的第一横向外部表面185跨越偏置带192横向延伸到致动器框架180的第二横向外部表面187。带状柔性连接体区段252安置于带状铰接区段202之间。偏置带192的偏转导致带状柔性连接体区段252弹性变形，借此导致带状铰接区段202处的应变。带状铰接区段202的经减小厚度配置可接着导致带状铰接区段202中的应变集中。带状铰接区段202处的应变集中通过减小偏置带190在偏置带190的偏转的方向上的弯曲力矩而促进偏置带190的偏转。
在图7F及7G中图解说明致动器框架180从中性状态到经偏转状态的弹性变形。展示致动器框架180，其中压电元件208安置于压电元件腔210内，但出于清晰目的在图7F或图7G中未展示可调整光学座架的螺纹轴190。如果从图1中所展示的电子控制器48将第一电驱动器信号传输到压电元件208，那么压电元件208(其固定到第二安装表面218)可扩展，此又导致第一安装表面214与第二安装表面218之间的额外分离及位移。第二安装表面218的位移导致框架主体区段234沿着纵向轴线204的偏转，此导致第二支撑元件186沿着纵向轴线204的运动，同时第一支撑元件182保持为大体上不运动的。此导致第一接触表面184与第二接触表面188之间的相对往复运动，如由图7F及7G中的虚线所指示。第二支撑元件的偏转的量值由图7G中的尺寸254指示。
从电子控制器48传输到压电元件208的第二电驱动器信号可致使压电元件208返回到其中性状态，此导致框架主体区段234复原到其中性状态，如由图7F及7G中的实线所指示。偏置带192从其经偏转状态(由图7F及7G中的虚线所指示)恢复且将回弹性回复力提供到第二支撑元件186，使得第二支撑元件186返回到其中性位置，如由图7F及7G中的实线所指示。
在图8A到8I中展示可用于上文所论述的可调整光学座架24以及其它适合光学实施例中的压电致动器256的另一实施例。压电致动器256可具有与上文所论述且展示于图6A到6I中的压电致动器实施例102的特征、材料及/或尺寸类似的特征、材料及/或尺寸。
图8A到8I中所展示的压电致动器实施例256可包含具有单块式配置的致动器框架258，其中致动器框架258的所有元件由单件连续不间断材料形成(例如切割而成)，如上文所论述。致动器框架258可包含具有第一接触表面262的第一支撑元件260及具有第二接触表面268的第二支撑元件264。第一接触表面262被安置成相对于第二接触表面268呈间隔开且大体上对置的关系。第一接触表面262及第二接触表面268可经配置以选择性地啮合光学座架的螺纹轴270，所述螺纹轴可以旋转方式固定于第一接触表面262与第二接触表面268之间。第一接触表面262及第二接触表面268可任选地配置为螺纹表面(如图8D及8E中所展示)以便有效地啮合螺纹轴270。第一接触表面262与第二接触表面268的往复运动可用于选择性地与螺纹轴270啮合且使所述螺纹轴旋转。
致动器框架258的一些外部表面可用作参考表面以便论述致动器框架实施例258的特征及/或尺寸。在此情形中，致动器框架258可并入有致动器框架258的前外部表面259及致动器框架258的后外部表面261。致动器框架258的前外部表面259可被安置成相对于致动器框架258的后外部表面261呈间隔开且大体上对置的关系且还可大体上平行于后外部表面261。致动器框架258还可并入有第一横向外部表面263，所述第一横向外部表面经安置使得其大体上垂直于前外部表面259及后外部表面261两者。致动器框架258还可并入有第二横向外部表面265，所述第二横向外部表面被安置成相对于第一横向外部表面263呈间隔开且大体上对置的关系且还可大体上平行于第一横向外部表面263。
与先前实施例一样，在一些情形中，可需要第一接触表面262与第二接触表面268之间的一致回弹性回复力以便允许接触表面与螺纹轴270的选择性啮合以提供螺纹轴270在所要方向上的旋转运动。图8A到8G的压电致动器实施例256的致动器框架258并入有一体式偏置带部分272，所述一体式偏置带部分可安置于第一支撑元件260与第二支撑元件264之间并耦合到所述第一支撑元件及所述第二支撑元件且可经配置以提供将抵制第二接触表面268朝向或远离第一接触表面262的中性位置垂直位移的回复力。偏置带272经配置以在接触表面之间提供一致回弹性回复力。
如图8A到8I中所展示，偏置带272并入有从第一支撑元件260的远端部分276向远侧且朝向第二支撑元件264延伸的第一偏置带部分274。偏置带272还并入有从第二支撑元件264的远端部分280向远侧、朝向第一支撑元件260延伸以便与第一偏置带部分274纵向重叠的第二偏置带部分278。偏置带272还并入有在重叠区段284(其中第一偏置带部分274与第二偏置带部分278重叠)中从第一偏置带部分274延伸到第二偏置带部分278的纵向定向肋状件282。重叠区段284经配置使得其允许偏置带272沿着纵向轴线286(展示于图8G及8F中)的挠曲。
偏置带272可经配置使得其在驱动循环期间提供到接触表面的回弹性回复力可利用偏置调整机构来进行调整。偏置调整机构的一个实施例可包含安置成与偏置带272接触或安置于致动器框架258的其它组件(例如下文所论述的臂区段316与主体区段318)之间的一或多个可调整定位螺钉288。在图8A中展示可调整定位螺钉288。
压电致动器256还可包含配置为压电晶体(如上文所论述)的压电元件290。压电元件290展示为安置于致动器框架258内在图8B的致动器框架258的压电元件腔292中。压电元件290具有固定到致动器框架258的第一安装表面296的第一端294及固定到致动器框架258的第二安装表面300的第二端298。在一些情形中，第一安装表面296与第二安装表面300之间的空间302可用以界定压电元件腔292。
压电致动器256还可包含可调整压电安装支撑件304(其也展示于图8B中)。可调整压电安装支撑件304可以螺纹方式啮合于致动器框架258的螺纹通道306中。致动器框架258的螺纹通道306具有平行于致动器框架258的纵向轴线286或与所述纵向轴线共同延伸的纵向轴线。可调整压电安装支撑件304可在螺纹通道306内旋转，其中可调整压电安装支撑件304的螺纹外表面308与螺纹通道306的螺纹内表面310啮合。此相对旋转可用于在将压电元件290组装到压电元件腔292中之前、期间及之后相对于第二安装表面300定位第一安装表面296(其在此实施例中安置于可调整压电安装支撑件304的平坦远端表面312上)。
此布置可为有用的，以便提供长于压电元件290的压电元件腔292以供压电元件290及任何所要粘合剂等插入。此后，可调整压电安装支撑件304可经旋转以便减小压电元件腔292的有效轴向长度且以所要量的预压或夹紧类型力(如果有)使第一安装表面296及第二安装表面300与压电元件290的对应表面接触。由安装表面施加到压电元件290的接触力可通过沿着螺纹通道306的中心轴线(其平行于纵向轴线286)变更可调整压电安装支撑件304在螺纹通道306内的位置而进行调整。
致动器框架实施例258还可包含具有致动器框架258的经减小材料横截面的一或多个铰接区段，所述一或多个铰接区段可具有与上文所论述的铰接区段的特征及功能类似的特征及功能。举例来说，第一臂铰接区段314可安置于致动器框架258的框架臂区段316与致动器框架258的框架主体区段318之间，以便允许框架臂区段316与框架主体区段318之间的铰接型旋转位移。致动器框架实施例258还可包含安置于第一臂铰接区段314与第一支撑元件260之间的第二臂铰接区段320。致动器框架258还可包含从第一臂铰接区段314向远侧安置的框架狭槽322。框架狭槽322在框架材料中包含介于框架臂区段316与框架主体区段318之间的间隙324，以便允许框架臂区段316与框架主体区段318之间的大体上独立相对运动。
致动器框架实施例的铰接区段经配置以通过铰接区段(及在较小程度上可能框架结构中的其它地方)中的致动器框架258材料的弹性变形而允许第一接触表面262与第二接触表面268之间的相对往复平行位移。第一臂铰接区段314可由第一臂铰接区段314处的框架结构中的经减小横截面或惯性力矩的材料形成。经减小横截面提供其中可使框架结构的应变(作为通过压电元件290的扩展或收缩而施加到框架结构的力的结果)集中的区段。经减小横截面的材料处的应变集中可导致致动器框架258的各种组件(例如第一接触表面262与第二接触表面268)之间的已知或可预测移动。第一臂铰接区段314仅允许框架主体区段318相对于框架臂区段316的铰接型旋转位移，旋转位移以其中将发生应变集中的第一臂铰接区段314为中心。
框架主体区段318在曲折形部分328中包含多个铰接区段326，所述多个铰接区段经配置以促进框架主体区段318沿着框架主体区段318的纵向轴线286的轴向扩展及收缩。主体铰接区段326可由经减小横截面的致动器框架258材料形成且如上文关于第一臂铰接区段314所论述而起作用。主体铰接区段326可安置于从第一安装表面296延伸到第二安装表面300的框架结构上。框架主体区段318的框架结构的此曲折形部分328可包含安置于主体铰接区段326之间的柔性连接体区段330。主体铰接区段326允许框架主体区段318通过主体铰接区段326以及柔性连接体区段330(其为延伸于主体铰接区段326之间的相对薄框架元件)的弹性变形而沿着纵向轴线286偏转(例如轴向延伸或收缩)。在一些情形中，框架主体区段318的轴向延伸及收缩可包含主体铰接区段326、柔性连接体区段330的弹性变形或主体铰接区段326及柔性连接体区段330两者的此变形。归因于压电元件290的致动的对框架主体区段318的轴向应力可导致柔性连接体区段330的变形。对柔性连接体区段330的此应力还可导致每一主体铰接区段326处的应变集中。框架主体区段318沿着纵向轴线286的偏转(例如轴向扩展或收缩)通过框架狭槽322而与框架臂区段316大体上隔离，此允许框架臂区段316在框架主体区段318的偏转期间保持为相对不运动的。
如上文所论述，由接触表面在螺纹轴270上的往复移动产生的扭矩可导致致动器框架258围绕螺纹轴270的纵向轴线的扭矩。可具有与上文所论述的框架导引件172相同或类似的特征、尺寸及材料的框架导引件332可用于抵消致动器框架258上的此扭矩。可使用任何适合方法(例如上文关于框架导引件172所论述的方法)将框架导引件332固定于致动器框架258的框架导引孔334内。举例来说，可使用任何适合粘合剂或环氧树脂333，如图8B中所展示。框架导引件332可耦合于光学座架24与致动器框架258之间，使得框架导引件332将致动器框架258相对于光学座架24围绕螺纹轴270的任何旋转有效地消除或至少最小化。框架导引件332还可耦合到光学座架24，使得框架导引件332允许框架主体区段318沿着纵向轴线286的轴向位移(轴向扩展及收缩)。框架导引件332、致动器框架258与光学座架24的基座板61的狭槽63(参见图4B)之间的连接的配置可和框架导引件172、致动器框架104与狭槽63(上文针对图6A到6I中及图4B中所展示的实施例所论述)之间的连接的配置相同或类似。
针对所展示的实施例，第二支撑元件264从框架主体区段318向远侧延伸且第一支撑元件260从框架臂区段316向远侧延伸。由于第二支撑元件264与框架主体区段318相连，因此框架主体区段318沿着纵向轴线286的偏转导致第二支撑元件264沿着纵向轴线286的运动。由于第一支撑元件260与框架臂区段316(其通过框架间隙324而与框架主体区段318沿着纵向轴线286的偏转大体上隔离)相连，因此框架主体区段318沿着纵向轴线286的偏转可通过第一臂铰接区段314传输为框架臂区段316的最小旋转。框架臂区段316可经历由框架主体区段318沿着纵向轴线286的偏转(其可通过第一臂铰接区段314传输)导致的标称量的旋转。框架主体区段318沿着纵向轴线286的偏转的结果是第一支撑元件260与第二支撑元件264的净往复运动以及因此第一接触表面262与第二接触表面268之间的净往复运动。将第一支撑元件260连接到第二支撑元件264的偏置带272也偏转且提供回弹性回复力以对抗第一接触表面262与第二接触表面268的分离以及提供抵制第一接触表面262与第二接触表面268的此往复运动的回复力。
在偏置带272的偏转期间，偏置带的重叠区段284促进偏置带272在偏置带272的偏转的方向上的挠曲。针对所展示的实施例，偏置带272的重叠区段284含有两个带状铰接区段336。带状铰接区段336包含在对应于从致动器框架180的前外部表面259到致动器框架180的后外部表面261的方向的方向上跨越偏置带272横向延伸的带状铰接狭槽337。偏置带272的偏转导致带状铰接区段336处的应变集中。带状铰接区段336处的应变集中通过减小偏置带272在偏置带272的偏转的方向上的弯曲力矩而促进偏置带272的偏转。
在图8F及8G中图解说明致动器框架258从中性状态到经偏转状态的弹性变形。展示致动器框架258，其中压电元件290安置于压电元件腔292内，但出于清晰目的在图8F或图8G中未展示可调整光学座架24的螺纹轴270。如果从图1中所展示的电子控制器48将第一电驱动器信号传输到压电元件290，那么压电元件290(其固定到第二安装表面300)可扩展，此又导致第一安装表面296与第二安装表面300之间的额外分离及位移。第二安装表面300的位移导致框架主体区段318沿着纵向轴线286的偏转，此导致第二支撑元件264沿着纵向轴线286的运动，同时第一支撑元件260保持为大体上不运动的。此导致第一接触表面262与第二接触表面268之间的相对往复运动，如由图8F及8G中的虚线所指示。第二支撑元件的偏转的量值由图8G中的尺寸338指示。
从电子控制器48传输到压电元件290的第二电驱动器信号可致使压电元件290返回到其中性状态，此导致框架主体区段318复原到其中性状态，如由图8F及8G中的实线所指示。偏置带272从其经偏转状态(由图8F及8G中的虚线所指示)恢复且将回弹性回复力提供到第二支撑元件264，使得第二支撑元件264返回到其中性位置，如由图8F及8G中的实线所指示。
在图9A到9I中展示可用于上文所论述的可调整光学座架24以及其它适合光学实施例中的压电致动器340的另一实施例。压电致动器340可具有与上文所论述且展示于图6A到6I中的压电致动器实施例102的特征、材料及/或尺寸类似的特征、材料及/或尺寸。
图9A到9I中所展示的压电致动器实施例340可包含具有单块式配置的致动器框架342，其中致动器框架342的所有元件由单件连续不间断材料形成(例如切割而成)，如上文所论述。致动器框架342可包含具有第一接触表面346的第一支撑元件344及具有第二接触表面350的第二支撑元件348。第一接触表面346被安置成相对于第二接触表面350呈间隔开且大体上对置的关系。第一接触表面346及第二接触表面350可经配置以选择性地啮合光学座架的螺纹轴352，所述螺纹轴可以旋转方式固定于第一接触表面346与第二接触表面350之间。第一接触表面346及第二接触表面350可任选地配置为螺纹表面(如图9D及9E中所展示)以便有效地啮合螺纹轴352。第一接触表面346与第二接触表面350的往复运动可用于选择性地与螺纹轴352啮合且使所述螺纹轴旋转。
致动器框架342的一些外部表面可用作参考表面以便论述致动器框架实施例342的特征及/或尺寸。在此情形中，致动器框架342可并入有致动器框架342的前外部表面343及致动器框架342的后外部表面345。致动器框架342的前外部表面343可被安置成相对于致动器框架342的后外部表面345呈间隔开且大体上对置的关系且还可大体上平行于后外部表面345。致动器框架342还可并入有第一横向外部表面347，所述第一横向外部表面经安置使得其大体上垂直于前外部表面343及后外部表面345两者。致动器框架342还可并入有第二横向外部表面349，所述第二横向外部表面被安置成相对于第一横向外部表面347呈间隔开且大体上对置的关系且还可大体上平行于第一横向外部表面347。
与先前实施例一样，在一些情形中，可需要第一接触表面346与第二接触表面350之间的一致回弹性回复力以便允许接触表面346及350与螺纹轴352的选择性啮合以提供所要方向上的旋转运动。图9A到9G的压电致动器实施例340的致动器框架342并入有一体形成的偏置带部分354，所述一体形成的偏置带部分可安置于第一支撑元件344与安置于第二支撑元件348的近端区段358处的第二带状铰接区段356之间并耦合到所述第一支撑元件及所述第二带状铰接区段。偏置带还可包含在第一支撑元件344的远端部分360与第二支撑元件348的远端部分364之间安置于偏置带354上的第一带状铰接区段355。偏置带354可经配置以提供将抵制第二接触表面350朝向或远离第一接触表面346的中性位置垂直位移的回弹性回复力。偏置带354经配置以在接触表面之间提供一致回弹性回复力。
如图9A到9I中所展示，偏置带354从第一支撑元件344的远端部分360向远侧、围绕安置于第一接触表面346与第二接触表面350之间的空间362延伸。偏置带354还沿着第二支撑元件348的外表面366(其安置成与第二接触表面350大体上相对)、围绕第二支撑元件348的远端部分364延伸。偏置带354在第二支撑元件348的近端区段358处终止于第二支撑元件348的外侧表面366上的带状铰接区段356处。
偏置带354还可经配置使得其在驱动循环期间提供到接触表面的回复力可利用偏置调整机构来进行调整。偏置调整机构的一个实施例可包含接触地安置于偏置带354与致动器框架342的另一部分(例如下文所论述的第二支撑元件348或主体区段404)之间的一或多个可调整定位螺钉372。在图9A中展示多个可调整定位螺钉372。
压电致动器340还可包含配置为压电晶体(如上文所论述)的压电元件374。压电元件374展示为安置于致动器框架342内在图9B的致动器框架342的压电元件腔376中。压电元件374具有固定到致动器框架342的第一安装表面380的第一端378及固定到致动器框架342的第二安装表面384的第二端382。在一些情形中，第一安装表面380与第二安装表面384之间的空间386可用以界定压电元件腔376。压电致动器340还可包含可调整压电安装支撑件388(其也展示于图9B中)。可调整压电安装支撑件388可以螺纹方式啮合于致动器框架342的螺纹通道390内。致动器框架342的螺纹通道390具有平行于致动器框架342的纵向轴线392(参见图9F及9G)或与所述纵向轴线共同延伸的纵向轴线。可调整压电安装支撑件388可在螺纹通道390内旋转，其中可调整压电安装支撑件388的螺纹外表面394与螺纹通道390的螺纹内表面396啮合。此相对旋转可用于在将压电元件374组装到压电元件腔376中之前、期间及之后相对于第二安装表面384定位第一安装表面(其在此实施例中安置于可调整压电安装支撑件388的平坦远端表面398上)。此布置可为有用的，以便提供长于压电元件374的压电元件腔376以供压电元件374及任何所要粘合剂等插入。此后，可调整压电安装支撑件388可经旋转以便减小压电元件腔376的有效轴向长度，且以所要量的预压或夹紧类型力(如果有)使第一安装表面380及第二安装表面384与压电元件374的对应表面接触。由安装表面施加到压电元件374的接触力可通过大体上平行于纵向轴线392变更可调整压电安装支撑件388在螺纹通道390内的位置而进行调整。
致动器框架实施例342还可包含具有致动器框架342的经减小材料横截面的一或多个铰接区段，如上文所论述。举例来说，第一臂铰接区段400可安置于致动器框架342的框架臂区段402与致动器框架342的框架主体区段404之间，以便允许框架臂区段402与框架主体区段404之间的铰接型旋转位移。致动器框架实施例342还可包含安置于第一臂铰接区段400与第一支撑元件344之间的第二臂铰接区段406。致动器框架342还可包含从第一臂铰接区段400向远侧安置的框架狭槽408。框架狭槽408在框架材料中包含介于框架臂区段402与框架主体区段404之间的间隙410，以便允许框架臂区段402与框架主体区段404之间的大体上独立相对运动。
致动器框架实施例的铰接区段经配置以通过铰接区段(及在较小程度上可能框架结构中的其它地方)中的致动器框架342材料的弹性变形而允许第一接触表面346与第二接触表面350之间的相对往复平行位移。第一臂铰接区段400可由第一臂铰接区段400处的框架结构中的经减小横截面或惯性力矩的材料形成。经减小横截面提供其中可使框架结构的应变(作为通过压电元件374的扩展或收缩而施加到框架结构的力的结果)集中的区段。经减小横截面的材料处的应变集中可导致致动器框架342的各种组件(例如第一接触表面346与第二接触表面350)之间的已知或可预测移动。第一臂铰接区段400仅允许框架主体区段404相对于框架臂区段402的铰接型旋转位移，旋转位移以其中将发生应变集中的第一臂铰接区段400为中心。
框架主体区段404在曲折形部分414中包含多个主体铰接区段412，所述多个主体铰接区段经配置以促进框架主体区段404沿着框架主体区段404的纵向轴线392的轴向扩展及收缩。主体铰接区段412可由经减小横截面的致动器框架342材料形成且如上文关于第一臂铰接区段400所论述而起作用。主体铰接区段412可安置于从第一安装表面380延伸到第二安装表面384的框架结构上。框架主体区段404的框架结构的此曲折形部分414可包含安置于主体铰接区段412之间的柔性连接体区段416。主体铰接区段412允许框架主体区段404通过主体铰接区段412以及柔性连接体区段416(其为延伸于主体铰接区段412之间的相对薄框架元件)的弹性变形而沿着纵向轴线392偏转(例如轴向延伸或收缩)。在一些情形中，框架主体区段404的轴向延伸及收缩可包含主体铰接区段412、柔性连接体区段416的弹性变形或主体铰接区段412及柔性连接体区段416两者的此变形。归因于压电元件374的致动的对框架主体区段404的轴向应力可导致柔性连接体区段416的变形。对柔性连接体区段416的此应力还可导致每一主体铰接区段412处的应变集中。框架主体区段404沿着纵向轴线392的偏转(例如轴向扩展或收缩)通过框架狭槽408而与框架臂区段402大体上隔离，此允许框架臂区段402在框架主体区段404的偏转期间保持为相对不运动的。
如上文所论述，由接触表面在螺纹轴352上的往复移动产生的扭矩可导致致动器框架342围绕螺纹轴352的纵向轴线的扭矩。可具有与上文所论述的框架导引件172相同或类似的特征、尺寸及材料的框架导引件418可用于抵消致动器框架342上的此扭矩。可使用任何适合方法(例如上文关于框架导引件172所论述的方法)将框架导引件418固定于致动器框架342的框架导引孔420内。举例来说，可使用任何适合粘合剂或环氧树脂419，如图9B中所展示。框架导引件418可耦合于光学座架24与致动器框架342之间，使得框架导引件418将致动器框架342相对于光学座架24围绕螺纹轴352的任何旋转有效地消除或至少最小化。框架导引件418还可耦合到光学座架24，使得框架导引件418允许框架主体区段404沿着纵向轴线392的轴向位移(轴向扩展及收缩)。框架导引件418、致动器框架342与光学座架24的基座板61的狭槽63(参见图4B)之间的连接的配置可和框架导引件172、致动器框架104与狭槽63(上文针对图6A到6I中及图4B中所展示的实施例所论述)之间的连接的配置相同或类似。
针对所展示的实施例，第二支撑元件348从框架主体区段404向远侧延伸且第一支撑元件344从框架臂区段402向远侧延伸。由于第二支撑元件348与框架主体区段404相连，因此框架主体区段404沿着纵向轴线392的偏转导致第二支撑元件348沿着纵向轴线392的运动。由于第一支撑元件344与框架臂区段402(其通过框架间隙410而与框架主体区段404沿着纵向轴线392的偏转大体上隔离)相连，因此框架主体区段404沿着纵向轴线392的偏转可通过第一臂铰接区段406传输为框架臂区段402的最小旋转。框架臂区段402可经历由框架主体区段404沿着纵向轴线392的偏转(其可通过第一臂铰接区段400传输)导致的标称量的旋转。框架主体区段404沿着纵向轴线392的偏转的结果是第一支撑元件344与第二支撑元件348的净往复运动以及因此第一接触表面346与第二接触表面350之间的净往复运动。将第一支撑元件344连接到第二带状铰接区段356的偏置带354也偏转且提供回弹性回复力以对抗第一接触表面346与第二接触表面350的分离以及提供抵制第一接触表面346与第二接触表面350的此往复运动的回复力。
在偏置带354的偏转期间，第一带状铰接区段355及第二带状铰接区段356促进偏置带354在偏置带354的偏转的方向上的挠曲。针对所展示的实施例，偏置带354的第二带状铰接区段356安置于第二支撑元件348的外表面366上，且第一带状铰接区段355安置于偏置带354的邻近于安置于第一支撑元件344与第二支撑元件348之间的空间362的内表面上。偏置带354的偏转导致第一带状铰接区段355及第二带状铰接区段356处的应变集中。第一带状铰接区段355及第二带状铰接区段356处的应变集中通过减小偏置带354在偏置带354的偏转的方向上的弯曲力矩而促进偏置带354的偏转。
在图9F及9G中图解说明致动器框架342从中性状态到经偏转状态的弹性变形。展示致动器框架342，其中压电元件374安置于压电元件腔376内，但出于清晰目的在图9F或图9G中未展示可调整光学座架24的螺纹轴352。如果从图1中所展示的电子控制器48将第一电驱动器信号传输到压电元件374，那么压电元件374(其固定到第二安装表面384)可扩展，此又导致第一安装表面380与第二安装表面384之间的额外分离及位移。第二安装表面384的位移导致框架主体区段404沿着纵向轴线392的偏转，此导致第二支撑元件348沿着纵向轴线392的运动，同时第一支撑元件344保持为大体上不运动的。此导致第一接触表面346与第二接触表面350之间的相对往复运动，如由图9F及9G中的虚线所指示。第二支撑元件的偏转的量值由图9G中的尺寸422指示。
从电子控制器48传输到压电元件374的第二电驱动器信号可致使压电元件374返回到其中性状态，此导致框架主体区段404复原到其中性状态，如由图9F及9G中的实线所指示。偏置带354从其经偏转状态(由图9F及9G中的虚线所指示)恢复且将回弹性回复力提供到第二支撑元件348，使得第二支撑元件348返回到其中性位置，如由图9F及9G中的实线所指示。
在图10A到10I中展示可用于上文所论述的可调整光学座架24以及其它适合光学实施例中的压电致动器424的另一实施例。压电致动器424可具有与上文所论述且展示于图6A到6I中的压电致动器实施例102的特征、材料及/或尺寸类似的特征、材料及/或尺寸。
图10A到10I中所展示的压电致动器实施例424可包含具有单块式配置的致动器框架426，其中致动器框架426的所有元件由单件连续不间断材料形成(例如切割而成)。致动器框架426可包含具有第一接触表面430的第一支撑元件428及具有第二接触表面434的第二支撑元件432。第一接触表面430被安置成相对于第二接触表面434呈间隔开且大体上对置的关系。第一接触表面430及第二接触表面434可经配置以选择性地啮合光学座架的螺纹轴436，所述螺纹轴可以旋转方式固定于第一接触表面430与第二接触表面434之间。第一接触表面430及第二接触表面434可任选地配置为螺纹表面(如图10D及10E中所展示)以便有效地啮合螺纹轴436。第一接触表面430与第二接触表面434的往复运动可用于选择性地与螺纹轴436啮合且使所述螺纹轴旋转。
致动器框架426的一些外部表面可用作参考表面以便论述致动器框架实施例426的特征及/或尺寸。在此情形中，致动器框架426可并入有致动器框架426的前外部表面427及致动器框架426的后外部表面429。致动器框架426的前外部表面427可被安置成相对于致动器框架426的后外部表面429呈间隔开且大体上对置的关系且可大体上平行于后外部表面429。致动器框架426还可并入有第一横向外部表面431，所述第一横向外部表面经安置使得其大体上垂直于前外部表面427及后外部表面429两者。致动器框架426还可并入有第二横向外部表面433，所述第二横向外部表面被安置成相对于第一横向外部表面431呈间隔开且大体上对置的关系且可大体上平行于第一横向外部表面431。
与先前实施例一样，在一些情形中，可需要第一接触表面430与第二接触表面434之间的一致回复力以便允许接触表面与螺纹轴436的选择性啮合以提供所要方向上的旋转运动。图10A到10G的压电致动器实施例424的致动器框架426并入有一体式偏置带部分438，所述一体式偏置带部分可安置于第一支撑元件428与第二支撑元件432之间并耦合到所述第一支撑元件及所述第二支撑元件且可经配置以提供将抵制第二接触表面434朝向或远离第一接触表面430的中性位置垂直位移的回复力。偏置带438经配置以在接触表面430与434之间提供一致回弹性回复力。
如图10A到10I中所展示，偏置带438从安置于第一支撑元件的近端区段442上的第一带状铰接部440向远侧、围绕第一支撑元件428的远端部分444且沿着第一支撑元件428的安置成与第一接触表面430大体上相对的外表面446延伸。偏置带还围绕安置于第一接触表面430与第二接触表面434之间的空间448延伸。偏置带438还围绕第二支撑元件的远端部分450且沿着第二支撑元件452的安置成与第二接触表面434大体上相对的外表面延伸。偏置带438终止于安置于第二支撑元件432的近端区段456上的第二带状铰接区段454处。
偏置带438还可经配置使得其在驱动循环期间提供到接触表面的回复力可利用偏置调整机构来进行调整。偏置调整机构的一个实施例可包含接触地安置于偏置带438与致动器框架426的另一部分(例如下文所论述的第二支撑元件432或框架主体区段490)之间的一或多个可调整定位螺钉458。针对此布置或上文所论述的任何类似布置，定位螺钉458可与致动器框架426的一个部分的螺纹膛孔螺纹啮合且使螺钉或若干螺钉458的尖端与致动器框架426的另一部分接触。以此方式，通过调整螺钉或若干螺钉458，可调整致动器框架的两个部分之间的标称间隔或预压。针对图10A中所展示的实施例426，螺钉458螺纹地啮合于偏置带438的相应螺纹膛孔中，其中螺钉458的尖端与第二支撑元件432的外侧表面接触。在此实施例中，螺钉458可用于调整第二支撑元件432与偏置带438之间的标称间隔及/或预压，此又可调整由接触表面430及432抵靠螺纹轴436施加的标称力。在图10A中展示多个可调整定位螺钉458。
压电致动器424还可包含配置为压电晶体(如上文所论述)的压电元件460。压电元件460展示为安置于致动器框架426内在图10B的致动器框架426的压电元件腔462中。压电元件460具有固定到致动器框架426的第一安装表面466的第一端464及固定到致动器框架426的第二安装表面470的第二端468。在一些情形中，第一安装表面466与第二安装表面470之间的空间472可用以界定压电元件腔462。压电致动器424还可包含可调整压电安装支撑件474(其也展示于图10B中)。可调整压电安装支撑件474可以螺纹方式啮合于致动器框架426的螺纹通道476内。致动器框架426的螺纹通道476具有平行于致动器框架426的纵向轴线478(参见图10F及10G)或与所述纵向轴线共同延伸的纵向轴线。可调整压电安装支撑件474可在螺纹通道476内旋转，其中可调整压电安装支撑件474的螺纹外表面480与螺纹通道476的螺纹内表面482啮合。此相对旋转可用于在将压电元件460组装到压电元件腔462中之前、期间及之后相对于第二安装表面470定位第一安装表面466(其在此实施例中安置于可调整压电安装支撑件474的平坦远端表面484上)。此布置可为有用的，以便提供长于压电元件460的压电元件腔462以供压电元件460及任何所要粘合剂等插入。此后，可调整压电安装支撑件474可经旋转以便减小压电元件腔462的有效轴向长度且以所要量的预压或夹紧类型力(如果有)使第一安装表面466及第二安装表面470与压电元件460的对应表面接触。由安装表面施加到压电元件460的接触力可通过大体上平行于纵向轴线478变更可调整压电安装支撑件474在螺纹通道476内的位置而进行调整。
致动器框架实施例426还可包含具有致动器框架426的经减小材料横截面的一或多个铰接区段。举例来说，第一臂铰接区段486可安置于致动器框架426的框架臂区段488与致动器框架426的框架主体区段490之间，以便允许框架臂区段488与框架主体区段490之间的铰接型旋转位移。致动器框架426还可包含一或多个框架狭槽。举例来说，第一框架狭槽492可安置于第一支撑元件428的近端区段442与框架主体区段490的中心部分494之间。第二框架狭槽496可沿着致动器框架426的近端区段498而安置。每一框架狭槽在框架材料中包含介于框架臂区段488与框架主体区段490之间的间隙500，以便允许框架臂区段488与框架主体区段490之间的大体上独立相对运动。
致动器框架实施例426的臂铰接区段486经配置以通过臂铰接区段486中的致动器框架426材料的弹性变形而允许第一接触表面430与第二接触表面434之间的相对往复平行位移。臂铰接区段486可由臂铰接区段486处的框架结构中的经减小横截面或惯性力矩的材料形成。经减小横截面提供其中可使框架结构的应变(作为通过压电元件460的扩展或收缩而施加到框架结构的力的结果)集中的区段。经减小横截面的材料处的应变集中可导致致动器框架426的各种组件(例如第一接触表面430与第二接触表面434)之间的已知或可预测移动。臂铰接区段486仅允许框架主体区段490相对于框架臂区段488的铰接型旋转位移，旋转位移以其中将发生应变集中的臂铰接区段486为中心。框架主体区段490沿着纵向轴线478的偏转(例如轴向扩展或收缩)通过第一框架狭槽492及第二框架狭槽496而与框架臂区段488大体上隔离，此允许框架臂区段488在框架主体区段490的偏转期间保持为相对不运动的。
框架导引孔504可安置于致动器框架426内，如图10A中所展示。可使用销(未展示)将框架导引孔504耦合到光学座架24，使得致动器框架426与光学座架24之间的使用此销的耦合将致动器框架426相对于光学座架24围绕螺纹轴436的旋转有效地消除或至少最小化。致动器框架426与光学座架24之间的此耦合布置还可使用销来进行配置，使得准许框架主体区段490沿着纵向轴线478的轴向位移(轴向扩展及收缩)。此耦合布置还可和框架导引件172、致动器框架104与光学座架24(上文针对图6A到6I中及图4B中所展示的实施例所论述)之间的连接的配置相同或类似。
针对所展示的实施例，第二支撑元件432从框架主体区段490向远侧延伸且第一支撑元件428从框架臂区段488向远侧延伸。由于第二支撑元件432与框架主体区段490相连，因此框架主体区段490沿着纵向轴线478的偏转导致第二支撑元件432沿着纵向轴线478的运动。由于第一支撑元件428与框架臂区段488(其通过框架狭槽而与框架主体区段490沿着纵向轴线478的偏转大体上隔离)相连，因此框架主体区段490沿着纵向轴线478的偏转可通过臂铰接区段486传输为框架臂区段488的最小旋转。框架臂区段488可经历由框架主体区段490沿着纵向轴线478的偏转(其可通过臂铰接区段486传输)导致的标称量的旋转。框架主体区段490沿着纵向轴线478的偏转的结果是第一支撑元件428与第二支撑元件432的净往复运动以及因此第一接触表面430与第二接触表面434之间的净往复运动。将第一带状铰接区段440连接到第二带状铰接区段454的偏置带438也偏转且提供回复力以对抗第一接触表面430与第二接触表面434的分离以及提供抵制第一接触表面430与第二接触表面434的此往复运动的回复力。
在偏置带438的偏转期间，第一带状铰接区段440及第二带状铰接区段454促进偏置带438在偏置带438的偏转的方向上的挠曲及弹性变形。第一带状铰接区段440安置于第一支撑元件428的近端区段442处且第二带状铰接区段454安置于第二支撑元件432的近端区段456处。偏置带438的偏转导致偏置带438弹性变形，借此导致带状铰接区段处的应变。带状铰接区段的经减小厚度配置导致带状铰接区段中的应变集中。带状铰接区段处的应变集中通过减小偏置带438在偏置带438的偏转的方向上的弯曲力矩而促进偏置带438的偏转。
在图10F及10G中图解说明致动器框架426从中性状态到经偏转状态的弹性变形。展示致动器框架426，其中压电元件460安置于压电元件腔462内，但出于清晰目的在图10F或图10G中未展示可调整光学座架24的螺纹轴436。如果从图1中所展示的电子控制器48将第一电驱动器信号传输到压电元件460，那么压电元件460(其固定到第二安装表面470)可扩展，此又导致第一安装表面466与第二安装表面470之间的额外分离及位移。第二安装表面470的位移导致框架主体区段490沿着纵向轴线478的偏转，此导致第二支撑元件432沿着纵向轴线478的运动，同时第一支撑元件428保持为大体上不运动的。此导致第一接触表面430与第二接触表面434之间的相对往复运动，如由图10F及10G中的虚线所指示。第二支撑元件的偏转的量值由图10G中的尺寸506指示。
从电子控制器48传输到压电元件460的第二电驱动器信号可致使压电元件460返回到其中性状态，此导致框架主体区段490复原到其中性状态，如由图10F及10G中的实线所指示。偏置带438从其经偏转状态(由图10F及10G中的虚线所指示)恢复且将回复力提供到第二支撑元件432，使得第二支撑元件432返回到其中性位置，如由图10F及10G中的实线所指示。
关于以上详细描述，本文中所使用的相似参考编号可指代可具有相同或类似尺寸、材料及配置的相似元件。尽管已图解说明及描述了特定形式的实施例，但将显而易见的是可在不背离所论述实施例的精神及范围的情况下做出各种修改。因此，不打算使本发明受前述详细描述的限制。
本文中所提及的每一专利、专利申请案、公开案及文档的全文特此以引用的方式并入本文中。以上专利、专利申请案、公开案及文档的引用既非对前述文献中的任一者是相关现有技术的承认，其又不构成关于这些文档的内容或日期的任何承认。
可在不背离本技术的基本方面的情况下对前述实施例做出修改。虽然已参考一或多个特定实施例相当详细地描述了本技术，但可对在本申请案中所具体揭示的实施例做出改变，而这些修改及改进均在本技术的范围及精神内。本文中说明性地描述的技术可适合地在不存在本文中未具体揭示的任何元件的情况下实践。因此，举例来说，在本文中的每一实例中，术语“包括(comprising)”、“基本上由…组成(consisting essentially of)”及“由…组成(consisting of)”中的任一者可用另两个术语中的任一者来替换。已采用的术语及表达用作描述而非限制的术语，且此类术语及表达的使用并不排除所展示及所描述的特征或其部分的任何等效物，且在所主张技术的范围内，各种修改为可能的。术语“一(a或an)”可指代一个或多个其所修饰的元件(例如，“试剂”可意指一或多个试剂)，除非上下文明显地描述一个所述元件或一个以上所述元件。虽然已通过代表性实施例及选用特征具体揭示了本技术，但可做出对本文中所揭示的概念的修改及变化，且此类修改及变化可视为在本技术的范围内。
在所附权利要求书中陈述本技术的特定实施例。

Claims (39)

1.一种压电致动器，其包括：
A.致动器框架，其为单块式配置，其中所述致动器框架的所有元件由单件连续不间断材料形成，所述致动器框架包括：
(i)第一支撑元件，其包含第一接触表面，
(ii)第二支撑元件，其包含第二接触表面，所述第二接触表面被安置成相对于所述第一接触表面呈间隔开且大体上对置的关系，
(iii)偏置带，其安置于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间且经配置以提供抵制所述第一接触表面远离所述第二接触表面垂直位移的回弹性回复力，及
(iv)压电元件腔，其安置于所述致动器框架的第一安装表面与所述致动器框架的第二安装表面之间；及
B.压电元件，其安置于所述压电元件腔内，所述压电元件具有固定到所述第一安装表面的第一端，所述压电元件具有固定到所述第二安装表面的第二端，所述压电元件经配置以响应于传输到所述压电元件的电驱动器信号而扩展及收缩且经配置使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行往复位移。
2.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述致动器框架进一步包括安置且耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的铰接区段，所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的弹性变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对往复平行位移。
3.根据权利要求1所述的压电致动器，其进一步包括经配置以调整由所述致动器框架的所述偏置带提供的所述回复力的偏置调整机构。
4.根据权利要求3所述的压电致动器，其中所述偏置调整机构包括安置成与所述偏置带接触的可调整定位螺钉。
5.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述第一安装表面安置于从所述第一支撑元件横向向内延伸的第一安装柱上且所述第二安装表面安置于从所述第二支撑元件横向向内延伸的第二安装柱上。
6.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述框架包括回弹性金属。
7.根据权利要求6所述的压电致动器，其中所述回弹性金属包括不锈钢。
8.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的标称横向距离为约2mm到约20mm。
9.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的标称横向距离为约5mm到约10mm。
10.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述偏置带从所述第一支撑元件的远端部分向远侧延伸，围绕安置于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的空间且围绕所述第二支撑元件的远端延伸，且包含横向延伸部，所述横向延伸部与安置于所述第二支撑元件的外表面上的配合横向凹槽相啮合，所述横向凹槽安置于所述第二支撑元件的远端部分的与所述第二接触表面大体上相对的外表面上。
11.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述偏置带从所述第一支撑元件的远端部分向远侧、围绕安置于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的空间延伸到所述第二支撑元件的远端部分，且其中所述偏置带包括从所述第二支撑元件的所述远端部分向远侧安置的曲折形部分，所述曲折形部分包含安置于所述曲折形部分的顶点处的至少一个带状铰接区段。
12.根据权利要求11所述的压电致动器，其中所述曲折形部分包括安置于所述曲折形部分的相应顶点处的至少两个带状铰接区段。
13.根据权利要求11所述的压电致动器，其中所述第二安装表面安置于以螺纹方式啮合于所述致动器框架的螺纹通道内的可调整压电安装支撑件上。
14.根据权利要求11所述的压电致动器，其中所述偏置带包括具有狭槽的开槽偏置带，所述狭槽沿着从所述致动器框架的前表面到后表面的方向延伸以便使所述偏置带沿着此方向大体上叉开。
15.根据权利要求1所述的压电致动器，其中所述偏置带包括从所述第一支撑元件的远端部分向远侧朝向所述第二支撑元件延伸的第一偏置带部分、从所述第二支撑部件的远端部分向远侧朝向所述第一支撑元件延伸以便与所述第一偏置带部分纵向重叠的第二偏置带部分，及在其中所述第一偏置带部分与所述第二偏置带部分重叠的重叠区段中从所述第一偏置带部分延伸到所述第二偏置带部分的纵向定向肋状件。
16.根据权利要求15所述的压电致动器，其中所述偏置带并入有安置于所述第一偏置带部分与所述第二偏置带部分之间的多个横向带状铰接区段，其中所述横向带状铰接区段经配置以减小所述偏置带的弯曲力矩。
17.根据权利要求15所述的压电致动器，其中所述第二安装表面安置于以螺纹方式啮合于所述致动器框架的螺纹通道内的可调整压电安装支撑件上。
18.一种压电致动器，其包括：
A.致动器框架，其为单块式配置，其中所述致动器框架的所有元件由单件连续不间断材料形成，所述致动器框架包括：
(i)第一支撑元件，其包含第一接触表面，
(ii)第二支撑元件，其包含第二接触表面，所述第二接触表面被安置成相对于所述第一接触表面呈间隔开且大体上对置的关系，
(iii)偏置带，其经配置以提供抵制所述第一接触表面远离所述第二接触表面垂直位移的回弹性回复力，所述偏置带从所述第一支撑元件的远端部分向远侧延伸，围绕安置于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的空间延伸，沿着所述第二支撑元件的安置成与所述第二接触表面大体上相对的外表面、围绕所述第二支撑元件的远端部分延伸，且在所述第二支撑元件处终止于所述第二支撑元件的后侧上的带状铰接区段处，及
(iv)压电元件腔，其安置于所述致动器框架的第一安装表面与所述致动器框架的第二安装表面之间；及
B.压电元件，其安置于所述压电元件腔内，所述压电元件具有固定到所述第一安装表面的第一端，所述压电元件具有固定到所述第二安装表面的第二端，所述压电元件经配置以响应于传输到所述压电元件的电驱动器信号而扩展及收缩且经配置使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行往复位移。
19.根据权利要求18所述的压电致动器，其中所述致动器框架进一步包括安置且耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的铰接区段，所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的弹性变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对往复平行位移。
20.根据权利要求18所述的压电致动器，其中所述第二安装表面安置于以螺纹方式啮合于所述致动器框架的螺纹通道内的可调整压电安装支撑件上。
21.根据权利要求18所述的压电致动器，其进一步包括经配置以调整由所述致动器框架的所述偏置带提供的所述回复力的偏置调整机构。
22.根据权利要求21所述的压电致动器，其中所述偏置调整机构包括安置成与所述偏置带接触的可调整定位螺钉。
23.一种压电致动器，其包括：
A.致动器框架，其为单块式配置，其中所述致动器框架的所有元件由单件连续不间断材料形成，所述致动器框架包括：
(i)第一支撑元件，其包含第一接触表面，
(ii)第二支撑元件，其包含第二接触表面，所述第二接触表面被安置成相对于所述第一接触表面呈间隔开且大体上对置的关系，
(iii)偏置带，其经配置以提供抵制所述第一接触表面远离所述第二接触表面垂直位移的回弹性回复力，所述偏置带从所述第一支撑元件向远侧、沿着所述第一支撑元件的安置成与所述第一接触表面大体上相对的外表面、围绕所述第一支撑元件的远端部分延伸，围绕安置于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的空间延伸，沿着所述第二支撑元件的安置成与所述第二接触表面大体上相对的外表面、围绕所述第二支撑元件的远端部分延伸，且终止于位于所述第二支撑元件的后侧上的带状铰接区段处，及
(iv)压电元件腔，其安置于所述致动器框架的第一安装表面与所述致动器框架的第二安装表面之间；及
B.压电元件，其安置于所述压电元件腔内，所述压电元件具有固定到所述第一安装表面的第一端，所述压电元件具有固定到所述第二安装表面的第二端，所述压电元件经配置以响应于传输到所述压电元件的电驱动器信号而扩展及收缩且经配置使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行往复位移。
24.根据权利要求23所述的压电致动器，其中所述致动器框架进一步包括安置且耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的铰接区段，所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的弹性变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对往复平行位移。
25.根据权利要求23所述的压电致动器，其中所述第二安装表面安置于以螺纹方式啮合于所述致动器框架的螺纹通道内的可调整压电安装支撑件上。
26.根据权利要求23所述的压电致动器，其进一步包括位于所述偏置带与所述第一支撑元件之间的接合部处的第一带状铰接区段及位于所述偏置带与所述第二支撑元件之间的接合部处的第二带状铰接区段。
27.根据权利要求26所述的压电致动器，其进一步包括经配置以调整由所述致动器框架的所述偏置带提供的所述回复力的偏置调整机构。
28.根据权利要求27所述的压电致动器，其中所述偏置调整机构包括安置成与所述偏置带接触的可调整定位螺钉。
29.一种可调整光学座架，其包括：
I.光学安装装置，其经配置以接纳光学元件且将所述光学元件固定到所述光学安装装置；
II.基座，其经配置以牢固地安装到稳定表面且通过可调整光学安装机构而耦合到所述光学安装装置，所述可调整光学安装机构经配置以允许所述光学安装装置与所述基座之间沿着至少一个自由度的相对且可调整位移；及
III.压电致动器组合件，其操作地耦合到所述可调整光学安装机构，所述压电致动器包括：
A.致动器框架，其为单块式配置，其中所述致动器框架的所有元件是从单件连续材料切割而成，所述致动器框架包括：
(i)第一支撑元件，其包含第一接触表面，
(ii)第二支撑元件，其包含第二接触表面，所述第二接触表面被安置成相对于所述第一接触表面呈间隔开且大体上对置的关系，
(iii)偏置带，其耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间且经配置以提供用于所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对位移的回复力，及
(iv)压电元件腔，其安置于所述致动器框架的第一安装表面与所述致动器框架的第二安装表面之间；及
B.压电元件，其安置于所述压电元件腔内，所述压电元件具有固定到所述第一安装表面的第一端，所述压电元件具有固定到所述第二安装表面的第二端，所述压电元件经配置以响应于传输到所述压电元件的电驱动器信号而扩展及收缩且经配置使得所述压电元件的扩展或收缩导致所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相应大体上平行位移。
30.根据权利要求29所述的可调整光学座架，其中所述致动器框架进一步包括安置且耦合于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间的具有经减小材料横截面的铰接区段，所述铰接区段经配置以通过所述铰接区段中致动器框架材料的弹性变形而允许所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的相对往复平行位移。
31.根据权利要求29所述的可调整光学座架，其中所述可调整光学安装机构包括所述可调整光学座架的螺纹轴，使得所述可调整光学座架的所述螺纹轴的旋转沿着所述一个自由度调整所述光学安装装置与所述基座之间的相对距离，且其中所述第一接触表面及所述第二接触表面包括安置成与所述螺纹轴的外表面对置偏置接触的螺纹接触表面。
32.根据权利要求31所述的可调整光学座架，其进一步包括压电驱动器，所述压电驱动器操作地耦合到所述压电元件且经配置以产生使所述螺纹轴沿所要旋转方向在所述螺纹接触表面之间旋转的驱动信号。
33.根据权利要求29所述的可调整光学座架，其中所述光学安装装置包括经配置以牢固地安装圆盘形光学元件的光学安装板。
34.一种制造压电致动器的单块式致动器框架的方法，其包括：
从一件连续高强度材料切割致动器框架，经切割的所述致动器框架为单块式配置，其中所述致动器框架的所有元件由单件连续不间断材料形成，所述致动器框架包含：
(i)第一支撑元件，其包含第一接触表面，
(ii)第二支撑元件，其包含第二接触表面，所述第二接触表面安置成相对于所述第一接触表面呈间隔开且大体上对置的关系，
(iii)偏置带，其安置于所述第一支撑元件与所述第二支撑元件之间且经配置以提供抵制所述第一接触表面远离所述第二接触表面垂直位移的回弹性回复力，及
(iv)压电元件腔，其安置于所述致动器框架的第一安装表面与所述致动器框架的第二安装表面之间。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述一件连续高强度材料包括不锈钢，且从所述一件连续高强度材料切割所述致动器框架包括切割所述不锈钢。
36.根据权利要求34所述的方法，其中切割所述致动器框架包括通过EDM工艺切割所述一件连续高强度材料。
37.根据权利要求34所述的方法，其中切割所述致动器框架包括通过激光加工工艺切割所述一件连续高强度材料。
38.根据权利要求34所述的方法，其中切割所述致动器框架包括通过水射流加工工艺切割所述一件连续高强度材料。
39.根据权利要求34所述的方法，其中切割所述致动器框架包括通过CNC加工工艺切割所述一件连续高强度材料。
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