JP3100653B2 - Piezoelectric element - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は振動波モータ等の振動発
生源として用いられる圧電素子に係り、特に画像処理等
により分極の極性を認識して自動組み付けを行うのに適
した電極パターンを有する圧電素子に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element used as a vibration source of a vibration wave motor or the like, and in particular, has an electrode pattern suitable for performing automatic assembly by recognizing the polarity of polarization by image processing or the like. The present invention relates to a piezoelectric element.
【0002】[0002]
【従来技術】圧電素子は種々の用途に用いられている
が、近年振動波モータの振動子を構成する振動発生源と
して用いられており、例えば円柱状の金属ブロック間に
挾持されて該金属ブロックを振動させ、この振動により
生じる該金属ブロックの表面粒子の円又は楕円運動によ
り、この金属ブロックに接するロータを回転駆動すると
いうペンシル型振動波モータの振動子の振動発生源とし
て、あるいはリング状の金属製振動体の片面に接着剤に
より接着固定され、例えば2つの定在波の合成により進
行波を該金属製振動体に形成し、この振動体に接触して
いる部材を移動させるリング状振動波モータの振動子の
振動発生源として用いられている。2. Description of the Related Art Piezoelectric elements have been used for various purposes. Recently, piezoelectric elements have been used as a vibration source constituting a vibrator of a vibration wave motor . For example, the piezoelectric element is sandwiched between cylindrical metal blocks. As a vibration source of a vibrator of a pencil-type vibration wave motor that rotationally drives a rotor in contact with the metal block by a circular or elliptical motion of surface particles of the metal block caused by the vibration, or a ring-shaped vibrator. A ring-shaped vibration that is bonded and fixed to one surface of a metal vibrating body with an adhesive, for example, forms a traveling wave on the metal vibrating body by synthesizing two standing waves, and moves a member that is in contact with the vibrating body. It is used as a vibration source of a vibrator of a wave motor .
【0003】図6は、ペンシル型振動波モータの振動子
に用いられる円板形状の圧電素子を示し、図に示す表面
には直径線上を対称として一定幅の隙間(以下スリット
と称す)を有して電極膜1A及び1Bが公知の蒸着法や
スクリーン印刷法等により形成され、また裏面側(不図
示)には全面に電極膜が形成されている。これら表面側
の電極膜1A,1Bに対応する領域は通常異なる分極方
向(+,−)に分極処理されていて、同一の圧電素子を
不図示の電極板を介して積層し、その前後に配置した金
属ブロック(不図示)にて挾持することにより振動子が
構成され、振動の合成により例えば前金属ブロックにモ
ータ駆動力を発生させるためには、積層される圧電素子
に位置的位相差を設ける必要があり、通常は90度の位
相を有して配置されることが多い。FIG. 6 shows a disk-shaped piezoelectric element used for a vibrator of a pencil type vibration wave motor . The surface shown in the drawing has a gap (hereinafter, referred to as a slit) having a constant width symmetrically on a diameter line. The electrode films 1A and 1B are formed by a known vapor deposition method or screen printing method, and the electrode films are formed on the entire back surface (not shown). The areas corresponding to the electrode films 1A and 1B on the front side are usually polarized in different polarization directions (+,-), and the same piezoelectric element is laminated via an electrode plate (not shown) and arranged before and after. A vibrator is formed by being sandwiched between metal blocks (not shown). In order to generate a motor driving force in, for example, the front metal block by combining vibrations, a positional phase difference is provided between the stacked piezoelectric elements. And it is often arranged with a phase of 90 degrees.
【0004】ところで、このようなペンシル型モータは
人間の手の小指程度の超小型化が可能であり、必然的に
圧電素子も小型化し組み付け作業性が悪くなり、自動化
が望まれている。By the way, such a pencil type motor can be miniaturized as much as the little finger of a human hand, and the size of the piezoelectric element is inevitably reduced, so that the assembling workability is deteriorated, and automation is desired.
【0005】その際、圧電素子の分極方向を正しく認識
して組み付ける必要があり、このために電極膜1A又は
1Bのいずれか一方に非電極膜形成部を形成したり(実
開昭63−187358)、図7に示すように圧電素子
の外周部に1又は複数の切欠き部2を形成するといった
ことにより認識指標を得ている。At this time, it is necessary to correctly recognize the polarization direction of the piezoelectric element and to assemble it. For this purpose, a non-electrode film forming portion is formed on one of the electrode films 1A and 1B (see Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-187358). 7), a recognition index is obtained by forming one or a plurality of notches 2 on the outer peripheral portion of the piezoelectric element as shown in FIG.
【0006】しかし、電極膜中の一部に例えば円形の非
電極膜部を形成して認識指標とする前者の場合、この部
分は圧電素子の駆動時における厚み方向の伸縮変形に影
響を与えることになり、振動のアンバランスを招くとい
う難点がある。However, in the former case, for example, a circular non-electrode film part is formed in a part of the electrode film and used as a recognition index, this part affects the expansion and contraction in the thickness direction when the piezoelectric element is driven. And there is a problem that the vibration is unbalanced.
【0007】また、圧電素子自体に切欠き部2を形成す
る後者の場合にも、切欠きによる影響が少なくなく、や
はり振動子の振動に影響を与えるという難点があった。Also, in the latter case where the notch 2 is formed in the piezoelectric element itself, there is a problem that the effect of the notch is not small and also affects the vibration of the vibrator.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、分極方向を認識するための認識指標が電極
膜中にあったり、圧電素子自体を切欠くといった手段に
依存していることにより、振動に影響を及ぼすことにあ
る。The problem to be solved by the present invention is that the recognition index for recognizing the polarization direction is present in the electrode film or the means for notching the piezoelectric element itself. May affect vibration.
【0009】本発明の目的は、厚み方向における伸縮変
形時にその変形に与える影響を少なくし、パターン認識
法等の方法により高精度に分極方向の認識を可能とする
圧電素子を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric element which can reduce the influence on the deformation at the time of expansion and contraction in the thickness direction and can recognize the polarization direction with high accuracy by a method such as a pattern recognition method. .
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子は、表
裏面に夫々電極部が形成され、表面側における電極部は
複数の非電極部を境にして複数に区画形成されているリ
ング形状の圧電素子において、表面側における複数の該
非電極部は該圧電素子の中心部から外周に向かって一定
幅で直線状に延びており、特定の一つの非電極部の幅を
他の非電極部の幅と異ならせたことを特徴とする。The piezoelectric element of the present invention, in order to solve the problems], respectively the electrode portions are formed on the front and back surfaces, Li electrode portion on the surface side which is partitioned and formed in a plurality in the border a plurality of non-electrode portions
In the case of a piezoelectric element having a shaping shape, a plurality of
The non-electrode part is constant from the center of the piezoelectric element to the outer periphery
The width is linearly extended, and the width of one specific non-electrode portion is different from the width of another non-electrode portion .
【0011】[0011]
【作用】上記した構成の圧電素子は、表面側の非電極部
の幅をカメラ等で読み取り、画像処理することにより非
電極部の幅の違いから特定の非電極部を特定することが
できる。この場合、非電極部には駆動時の変形が少な
く、また電圧印加による力も小さく、この非電極部の幅
を多少大きくしても影響は殆どない。In the piezoelectric element having the above-described structure, a specific non-electrode portion can be specified from the difference in the width of the non-electrode portion by reading the width of the non-electrode portion on the front side with a camera or the like and performing image processing. In this case, the non-electrode portion is less deformed at the time of driving and the force due to voltage application is small. Even if the width of the non-electrode portion is slightly increased, there is almost no effect.
【0012】[0012]
【実施例】第1実施例 図1は本発明による圧電素子の第1実施例を示し、
(a)は表面側、(b)は裏面側を示している。FIG. 1 shows a first embodiment of a piezoelectric element according to the present invention.
(A) shows the front side, and (b) shows the back side.
【0013】本実施例の圧電素子は、圧電素体の表面側
に形成される電極膜1Aと1Bとを蒸着法やスクリーン印刷
法等により、圧電素子の中央部から外周部に向かって同
一幅で直線状に延びるスリットS1、S2を境界として直径
線に対して対称に形成している。このスリットS1の幅a1
と、スリットS2の幅a2とを異ならせ、例えばa2>a1 とな
るようにスリットS2の幅を広くしている。In the piezoelectric element of this embodiment, the electrode films 1A and 1B formed on the surface side of the piezoelectric element are formed from the center to the outer periphery of the piezoelectric element by a vapor deposition method or a screen printing method.
It is formed symmetrically with respect to the diameter line with the slits S1 and S2 extending linearly with one width as a boundary . The width a1 of this slit S1
When, made different from the width a2 of the slit S2, widely the width of the slit S2 to the example a2> a1 and Do <br/> so that.
【0014】したがって、カメラ等の撮像手段によりス
リットS1とスリットS2とを読み込んだ場合、その幅
を比較することでスリットS1とスリットS2とを正確
に認識でき、整列装置等により圧電素子を所定の向きに
位置合わせすることが可能となる。Therefore, when the slits S1 and S2 are read by an image pickup means such as a camera, the slits S1 and S2 can be accurately recognized by comparing the widths thereof, and the piezoelectric element is fixed to a predetermined position by an alignment device or the like. Positioning can be performed in the direction.
【0015】一方、スリットS2の幅を広くすることに
より、圧電素子の厚み方向における伸縮変形に影響を及
ぼすように一見思えるが、スリットの近傍は伸び方向と
縮み方向の境となる部分であるため、伸縮変形に最も有
効に作用しない部分といえ、スリットS1とスリットS
2とに幅の差があっても、伸縮変形に影響は殆どないも
のといえる。On the other hand, it seems at first glance that the width of the slit S2 is widened so as to affect the expansion and contraction of the piezoelectric element in the thickness direction. However, the vicinity of the slit is a portion which is a boundary between the extension direction and the contraction direction. And the slits S1 and S
It can be said that even if there is a difference in width between the two, there is almost no effect on expansion and contraction deformation.
【0016】このような圧電素子を前述したペンシル型
モータの振動子に利用した場合、圧電素子の中心から径
方向外方に向うに従って振動子の曲げによる歪が大き
い。すなわち、逆に電圧を圧電素子に与えたとき、大き
な曲げ力を発生し、中心では殆ど力を発生しないため、
多少電極が欠損していても影響は少ない。When such a piezoelectric element is used in the vibrator of the above-described pencil type motor, the distortion due to the bending of the vibrator increases as it goes radially outward from the center of the piezoelectric element. That is, when a voltage is applied to the piezoelectric element, a large bending force is generated, and almost no force is generated at the center.
Even if the electrode is somewhat missing, the effect is small.
【0017】このようなことは、図4に示すリング形状
の圧電素子に対しても同様に適用することができるもの
である。The same can be applied to the ring-shaped piezoelectric element shown in FIG.
【0018】図4に示す圧電素子は、リング形状に形成
された振動体(不図示)の底面に接着剤により接着され
るものであるが、該振動体に対して特定位置に接着する
必要がある。電極膜は一ケ所のスリットS4を除いて他
のスリットS5は同じ幅で形成されており、このスリッ
トS4の幅を他のスリットの幅よりも広く形成してい
る。The piezoelectric element shown in FIG. 4 is bonded to the bottom surface of a vibrating body (not shown) formed in a ring shape with an adhesive. is there. The electrode film has the same width as the other slits S5 except for one slit S4, and the width of the slit S4 is wider than the width of the other slits.
【0019】すなわち、図5に示すように、この圧電素
子は、圧電体(PZT)の長さ方向に分極方向の異なる
素子部が伸縮変形することにより、振動体3が振動する
が、スリットS4,S5の位置は変位が少ないので、図
1に示す実施例と同様にスリットS4の幅を広くしても
振動に対する影響は少ない。That is, as shown in FIG. 5, the vibrating body 3 of this piezoelectric element vibrates due to expansion and contraction of the element portions having different polarization directions in the length direction of the piezoelectric body ( PZT ) , but the slit S4 , S5 have a small displacement, so that even if the width of the slit S4 is widened as in the embodiment shown in FIG.
【0020】第2実施例 図2は第2実施例を示し、(a)は圧電素子の表面側、
(b)は圧電素子の裏面側を示している。Second Embodiment FIGS. 2A and 2B show a second embodiment, in which FIG.
(B) shows the back side of the piezoelectric element.
【0021】本実施例は、表面側に同じ幅のスリットS
1,S2を設ける点は従来と同様であるが、裏面側にス
リットS1に対応してスリットS3を形成している。In this embodiment, a slit S having the same width is formed on the front side.
1 and S2 are provided in the same manner as in the related art, except that a slit S3 is formed on the back side corresponding to the slit S1.
【0022】したがって、裏面側のスリットS3を読み
取ることにより、このスリットS3を指標として圧電素
子を所定の向きに位置決めすることができることにな
る。又、厚み方向における伸縮変形への影響は、上記し
た第1実施例と同様に、スリットS1と対応した電極膜
1Aと1Bとの境界にあるため、殆ど影響はない。Therefore, by reading the slit S3 on the back side, the piezoelectric element can be positioned in a predetermined direction using the slit S3 as an index. In addition, the influence on the expansion / contraction in the thickness direction is almost the same as in the first embodiment described above, since it is at the boundary between the electrode films 1A and 1B corresponding to the slit S1.
【0023】第3実施例 図3は第3実施例を示し、圧電素子の表面側を示してい
る。Third Embodiment FIG. 3 shows a third embodiment, showing the front side of a piezoelectric element.
【0024】本実施例は、直径線上に同じ幅のスリット
S1とS2とを形成し、スリットS2の外周端部に連設
して電極膜1Bの一部を欠落させた小欠落部4を設け、
この小欠落部4を認識指標としている。In this embodiment, slits S1 and S2 having the same width are formed on the diameter line, and a small cutout 4 is formed at the outer peripheral end of the slit S2 so that a part of the electrode film 1B is cut off. ,
The small missing part 4 is used as a recognition index.
【0025】本実施例では電極膜1Aと1Bとはこの小
欠落部4によって対称形状とはならないが、厚み方向に
おける伸縮の変形が少ない個所に小欠落部4が形成され
ているため、振動に与える影響は殆ど無視することがで
きる。In the present embodiment, the electrode films 1A and 1B are not formed in a symmetrical shape due to the small notch portion 4, but the small notch portion 4 is formed at a position where the expansion and contraction in the thickness direction is small, so that the vibration is reduced. The effect is negligible.
【0026】なお、同様にスリットS2を内周部端に連
設して電極膜1Bの一部を欠落させた小欠落部4’を設
けても良い(図3に破線で示す)。Similarly, a small notch 4 'may be provided by connecting the slit S2 to the end of the inner peripheral portion and partially removing the electrode film 1B (shown by a broken line in FIG. 3).
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
電極部を認識指標とすることにより、圧電素子の機能に
影響を与えず、特に超小型の圧電素子においてはその機
能の低下への影響は極めて少なく、また蒸着法やスクリ
ーン印刷法等により電極部を形成するだけで、特に認識
指標を形成する工程を必要とせずに認識指標の形成が同
時に行えるといった効果が得られる。特に、非電極部の
形状を圧電素子の中心部から外周に向かって一定幅で延
びる直線状にすることにより、非電極部を認識するため
に用いられる撮像素子を用いた場合には、撮像素子が圧
電素子の半径方向にずれを生じることがあっても、その
認識の低下への影響を受けにくく、撮像素子による認識
に適しているという効果をも有する。 As described above, according to the present invention, the function of the piezoelectric element is not affected by using the non-electrode portion as the recognition index, and the function of the ultra-small piezoelectric element is reduced. The effect of the present invention is that the formation of the recognition index can be performed at the same time without forming a special step of forming the recognition index by forming the electrode portion only by a vapor deposition method or a screen printing method. In particular, the non-electrode part
The shape extends from the center of the piezoelectric element to
In order to recognize the non-electrode part,
When the image sensor used for
Even if there is a deviation in the radial direction of the element,
Less susceptible to recognition degradation
It also has the effect of being suitable for
【図1】本発明による圧電素子の第1実施例を示す図。FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a piezoelectric element according to the present invention.
【図2】第2実施例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment.
【図3】第3実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment.
【図4】図1に示す実施例の変形例を示す図。FIG. 4 is a view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 1;
【図5】図4の断面図を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a sectional view of FIG. 4;
【図6】従来の圧電素子を示す図。FIG. 6 is a view showing a conventional piezoelectric element.
【図7】従来の圧電素子を示す図。FIG. 7 is a view showing a conventional piezoelectric element.
1A,1B…電極膜 S1,S2,S3,S
4,S5…スリット 2…切欠き部 3…振動体1A, 1B ... Electrode film S1, S2, S3, S
4, S5 ... slit 2 ... notch 3 ... vibrator
Claims (6)
における電極部は複数の非電極部を境にして複数に区画
形成されているリング形状の圧電素子において、表面側における複数の該非電極部は該圧電素子の中心部
から外周に向かって一定幅で直線状に延びており、 特定
の一つの非電極部の幅を他の非電極部の幅と異ならせた
ことを特徴とする圧電素子。1. A respective electrode portions are formed on the front and back surfaces, in the piezoelectric element of the ring-shaped electrode portion on the surface side which is partitioned and formed in a plurality in the boundary multiple non-electrode portions, a plurality of non-on surface The electrode is located at the center of the piezoelectric element.
A linear element extending in a constant width from the first to the outer periphery, wherein the width of one specific non-electrode portion is different from the width of another non-electrode portion .
部以外の非電極部の幅を等しくしたことを特徴とする圧
電素子。 2. The method according to claim 1, wherein the specific one non-electrode
The width of the non-electrode portion other than the electrode portion is equalized.
Electric element.
極部の分極方向が反対方向であることを特徴とする圧電
素子。 3. The method according to claim 1 or 2,
Piezoelectric characterized in that the polarization directions of the pole parts are opposite to each other
element.
における電極部は複数の非電極部を境にして区画形成さ
れている圧電素子において、 裏面側における電極部には、表面側における非電極部の
一つに対応して非電極部を形成していることを特徴とす
る圧電素子。4. A piezoelectric element in which an electrode portion is formed on each of the front and back surfaces, and the electrode portion on the front surface is partitioned and formed by a plurality of non-electrode portions. A piezoelectric element, wherein a non-electrode portion is formed corresponding to one of the non-electrode portions.
有する円板形状に形成されていて、表面側には同一直径
線上に、第1 の非電極部と第2 の非電極部とが形成さ
れ、裏面側に該第1 の非電極部に対応して第3 の非電極
部が形成されていることを特徴とする圧電素子。5. The piezoelectric element according to claim 4, wherein the piezoelectric element is formed in a disk shape having an inner diameter part, and the first non-electrode part and the second non-electrode part are arranged on the same diameter line on the surface side. A piezoelectric element, wherein a third non-electrode portion is formed on the back side corresponding to the first non-electrode portion.
における電極部は複数の非電極部を境にして区画形成さ
れている圧電素子において、 該非電極部の一つの端部は他の非電極部の端部と異なる
形状としたことを特徴とする圧電素子。6. A piezoelectric element in which an electrode portion is formed on each of the front and back surfaces, and the electrode portion on the front surface is partitioned and formed by a plurality of non-electrode portions. A piezoelectric element having a shape different from an end of a non-electrode portion.
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