JPH10215009A - 変位制御アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きい変位量を有し、しかも変位量、共振周波
数などの特性ばらつきの極めて小さい小型の精密変位制
御アクチュエータは従来存在しなかった。 【解決手段】相対する主面を有する厚み５０μｍ、幅１
ｍｍ 、長さ ８ｍｍの長方形状のニオブ酸リチウム（Ｌ
ｉＮｂＯ₃）からなる圧電基板２ａ、２ｂは、分極軸の
向きが互いに逆方向となるように、主面同士が直接接合
されており、これにより圧電素子２が構成されている。
この圧電素子２の相対する２つの主面には、厚み０．２
μｍのクロム−ニッケルからなる電極３ａ、３ｂがそれ
ぞれ形成され、バイモルフ型の機械−電気変換子１より
なる精密変位制御アクチュエータが構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、例えば、高信頼性
を確保しながら、比較的大きな変位量を有し、その変位
量を精度良く制御可能な変位制御アクチュエータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電アクチュエータには、直線変
位型と屈曲変位型があり、その直線変位型には単板型と
積層型が、屈曲変位型にはバイモルフ型がある。直線変
位型、特に積層型はその構成上、大きな変位を得ること
は困難であるが、大きな力を得ることが出来るため、精
密機器の微動アクチュエータ等として利用されてきた。
ところが、圧電体と電極を多数積層するため高価なアク
チュエータとなりがちであった。また、屈曲変位型のバ
イモルフ型は機械−電気変換子同士を貼り合わせ、また
機械−電気変換子と金属板とを貼り合わせる事により構
成されている。このアクチュエータは変位量が極めて大
きく、安価であるため、多くの分野で利用されている。

【０００３】バイモルフ型のアクチュエータは具体的に
は、図２８に示すように、圧電効果を利用したバイモル
フ型機械−電気変換子５０は、電極５２ａ、５２ｂを形
成した圧電セラミック５１ａ、５１ｂをエポキシ樹脂等
の接着剤５３により貼り合わせて形成される。

【０００４】また、図２９に示すように、バイモルフ型
機械−電気変換子５０の片持ち梁構造は、バイモルフ型
機械−電気変換子５０の一端を導電性接着剤５４などに
よって固定部材５５に接着固定したものである。片持ち
梁構造のバイモルフ型機械−電気変換子は、その共振周
波数が個々の変換子でばらつくために共振周波数から離
れた低い周波数で使用する分野や、個々の変換子で駆動
周波数を適切に選択する事が可能な分野で使用されてい
る。

【０００５】また、光偏向器に圧電セラミックスを使用
した例としては、従来、圧電素子を積層して構成したア
クチュエータに鏡を取り付け、このアクチュエータに電
圧を印加して鏡の方向を変えるもの（V.J.Fowler & J.S
chlafer.Proc . IEEE.,VOL.54(1966),p.1437）がある。
しかしながらこの光偏向器は積層型のアクチュエータを
使用するため印加電圧に対する光の偏向角度を大きくす
ることができないという不都合があった。

【０００６】また、他の光偏向器（特開昭５８ー９５７
１０号）においては、バイモルフ型アクチュエータを利
用して鏡を回転させていた。しかしながら、この光偏向
器においては、複数のバイモルフ型アクチュエータと鏡
の回転軸とを機械的に結合していたため構造が極めて複
雑になるという不都合があった。

【０００７】また、他の光偏向器（特開昭５８ー１８９
６１８号）においては、バイモルフ型アクチュエータの
圧電素子の電極を複数に分割し、電圧を印加する電極の
数を制御することによって圧電素子の変形量を制御して
いた。しかしながら、この光偏向器においては偏向量の
制御が複雑になるという不都合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこのよ
うな圧電セラミックを用いた精密変位制御アクチュエー
タでは、駆動周波数を素子の共振周波数より遥かに低い
周波数に設定した場合でも、破壊限界の１０％より高い
印加電圧では、変位との関係に大きな非線形性を示し、
変位を厳密に制御することが困難であることや、圧電セ
ラミック自体が、種々の原料を混合し焼成して製作され
るために、単結晶材料に比べて材料定数のばらつきが大
きくなるため、精密変位制御アクチュエータの変位量が
大きくばらつくことが課題となっていた。

【０００９】また、このような従来のアクチュエータで
は、圧電セラミックの接着にエポキシ樹脂等からなる接
着剤が用いられているのが常であり、圧電セラミックの
ヤング率５×１０¹⁰Ｎ／ｍ²〜１５×１０¹⁰Ｎ／ｍ²に比
べてエポキシ樹脂のヤング率は０．５×１０¹⁰Ｎ／ｍ²
以下と非常に小さいため、駆動電圧が加わることによる
機械−電気変換子の歪みがエポキシ樹脂等によって吸収
され、変位量が低下してしまうという課題もあった。

【００１０】さらに、接着層の厚みを均一にして圧電セ
ラミックを接着することは困難であるため、機械−電気
変換子の特性、特に変位量や共振周波数にばらつきが生
じるといった課題もある。

【００１１】加えて、矩形状のバイモルフ型機械−電気
変換子の変位量を安定化させるためには、その共振周波
数を安定にすることが必要である。この場合、機械−電
気変換子の固定状態を安定なものとすることが必要であ
るが、実際には、機械的にあるいは温度変化などによっ
て発生する応力に起因して、金属等の支持部又は固定部
材で支持又は固定している部分にずれが生じる。例え
ば、接着剤を用いて機械−電気変換子を固定する場合に
は、接着剤の塗布範囲によってその固定位置が変わって
しまい、機械−電気変換子の共振周波数がばらついてし
まう。また、接着剤の温度変化によって機械−電気変換
子の固定状態が変動してしまい、安定な固定状態を維持
することが困難となる。

【００１２】機械−電気変換子を利用した光偏向器でも
先で述べた機械−電気変換子の特性上、大きな偏向角を
得るには高い駆動電圧が必要であったり、光偏向器の偏
向角が大きくばらつくという課題も有った。

【００１３】本発明は、上記従来の装置のこのような課
題を解決するためになされたものであり、簡単な構成
で、大きい変位量を有し、しかも変位量等の特性ばらつ
きが極めて小さく、変位量を高精度で制御可能な変位制
御アクチュエータを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、相対する第１と第２の主
面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記第１の主面
同士が直接接合を利用して接合された圧電素子と、前記
それぞれの圧電素子の前記第２の主面に形成された電極
とを有する機械−電気変換子と、前記機械−電気変換子
を支持する支持体とを備えた変位制御アクチュエータで
ある。

【００１５】請求項２記載の本発明は、上記２つの圧電
基板の前記第１の主面同士は、前記２つの圧電基板の構
成原子が、酸素及び水酸基からなる群から選ばれる少な
くとも一つを介して相互に結合することにより直接接合
されている請求項１に記載の変位制御アクチュエータで
ある。

【００１６】この様な構成により、より強固な結合が得
られ、基板の境界面での損失を極小にすることができ、
大きな変位量を確保することができる。

【００１７】請求項３記載の本発明は、上記２つの圧電
基板は、分極軸の向きが互いに逆方向となるように接合
されている請求項１に記載の変位制御アクチュエータで
ある。

【００１８】この様な構成により、例えば、それぞれの
圧電基板が効果的にたわみ振動を励振するため、大きな
変位量を有する事が出来る。

【００１９】請求項４記載の本発明は、前記２つの圧電
基板の内の一方の圧電基板に形成されたバッファ層と、
前記２つの圧電基板の内の他方の圧電基板とが直接接合
されている請求項１記載の変位制御アクチュエータであ
る。

【００２０】この様な構成により、例えば、接合面状態
のばらつきを無視することが出来たり、接合が困難な材
料の接合を可能にすることができたりする。

【００２１】請求項５記載の本発明は、上記機械−電気
変換子の一端が支持体に支持されている請求項１に記載
の変位制御アクチュエータである。

【００２２】この様な構成により、例えば、変位量取り
出しの効率を向上する事が出来る。

【００２３】請求項６記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造３ｍ族の単結晶圧電材料からなり、前記単
結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｙ軸となす角が＋１２
９°〜＋１５２°の軸に垂直であり、かつ、Ｘ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｘ軸に垂直である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００２４】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００２５】請求項７記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造３ｍ族の単結晶圧電材料からなり、前記単
結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｙ軸となす角が−２６
°〜＋２６°の軸に垂直であり、かつ、前記Ｘ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｘ軸と平行である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００２６】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００２７】請求項８記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造３２族の単結晶圧電材料からなり、前記単
結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が前記Ｘ軸に垂直であり、前記
圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｚ軸と
＋５２°〜＋８６°の角度をなす請求項１に記載の変位
制御アクチュエータである。

【００２８】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００２９】請求項９記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造３２族の単結晶圧電材料からなり、前記単
結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｘ軸となす角が−２６
°〜＋２６°の軸に垂直であり、かつ、前記Ｙ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｙ軸に平行である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００３０】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００３１】請求項１０記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造３２族の単結晶圧電材料からなり、前記単
結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｘ軸となす角が＋８２
°〜＋９８°の軸に垂直であり、且つ、前記Ｚ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｚ軸に垂直である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００３２】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００３３】請求項１１記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造４ｍｍ族の単結晶圧電材料からなり、前記
単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｙ軸となす角が＋２２
°〜＋４１°の軸に垂直であり、かつ、前記Ｘ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｘ軸に垂直である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００３４】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００３５】請求項１２記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造４ｍｍ族の単結晶圧電材料からなり、前記
単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｚ軸となす角が＋４９
°〜＋６８°の軸に垂直であり、かつ、前記Ｙ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｙ軸に垂直である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００３６】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００３７】請求項１３記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造４ｍｍ族の単結晶圧電材料からなり、前記
単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｚ軸と垂直である請求
項１に記載の変位制御アクチュエータである。

【００３８】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００３９】請求項１４記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造６ｍｍ族の単結晶圧電材料からなり、前記
単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｙ軸となす角が＋２３
°〜＋５１°の軸に垂直であり、かつ、前記Ｘ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｘ軸に垂直である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００４０】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００４１】請求項１５記載の本発明は、上記圧電基板
が、結晶構造６ｍｍ族の単結晶圧電材料からなり、前記
単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき
に、前記圧電基板の主面が、前記Ｚ軸となす角が＋４６
°〜＋６６°の軸に垂直であり、かつ、前記Ｙ軸を含
み、前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前
記Ｙ軸に垂直である請求項１に記載の変位制御アクチュ
エータである。

【００４２】この様な構成により、例えば、変位量ばら
つきを小さく抑えながら、大変位量を確保することが可
能である。

【００４３】請求項１６記載の本発明は、相対する第１
と第２の主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記
第１の主面同士が直接接合を利用して接合された圧電素
子と、前記それぞれの圧電素子の前記第２の主面に形成
された電極とを有する機械−電気変換子と、前記機械−
電気変換子を支持する支持体とを備え、前記機械−電気
変換子と前記支持体とが直接接合を利用して接合されて
いる変位制御アクチュエータである。

【００４４】請求項１７記載の本発明は、上記機械−電
気変換子を構成する前記圧電基板と前記支持体とは、前
記圧電基板の構成原子と前記支持体の構成原子が酸素及
び水酸基からなる群から選ばれる少なくとも一つを介し
て相互に結合することにより、直接接合されている請求
項１６に記載の変位制御アクチュエータである。

【００４５】この様な構成により、例えば、より強固な
結合が得られ、接合面での条件の変化が極小となり、如
何なる環境下でも、変位量ばらつきを小さくすることが
できる。

【００４６】請求項１８記載の本発明は、上記圧電基板
と前記支持体とが同一の材料により構成されている請求
項１６に記載の変位制御アクチュエータである。

【００４７】この様な構成により、例えば、より接合面
の条件の変化を小くし、変位量ばらつきを小さくするこ
とができる。

【００４８】請求項１９記載の本発明は、相対する第１
と第２の主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記
第１の主面同士が直接接合を利用して接合された圧電素
子と、前記それぞれの圧電素子の前記第２の主面に形成
された電極とを有する機械−電気変換子と、前記機械−
電気変換子を支持する支持体とを備え、前記機械−電気
変換子と前記支持体とが直接接合を利用して接合されて
おり、前記機械−電気変換子の自由端に反射板が取り付
けられている変位制御アクチュエータである。

【００４９】請求項２０記載の本発明は、相対する第１
と第２の主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記
第１の主面同士が直接接合を利用して接合された圧電素
子と、前記それぞれの圧電素子の前記第２の主面に形成
された電極とを有する機械−電気変換子と、前記機械−
電気変換子を支持する支持体とを備え、前記機械−電気
変換子と前記支持体とが直接接合を利用して接合されて
おり、前記圧電素子を構成する一方の圧電基板の長さが
他方より長く、その長い方の圧電基板の内、前記他方の
圧電基板の先端部から突出した部位の表面に、反射膜が
形成されている変位制御アクチュエータである。

【００５０】請求項２１記載の本発明は、相対する第１
と第２の主面を有する少なくとも２つの圧電基板の前記
第１の主面同士が直接接合を利用して接合された圧電素
子と、前記それぞれの圧電素子の前記第２の主面に形成
された電極とを有する機械−電気変換子と、前記機械−
電気変換子を支持する支持体とを備え、前記機械−電気
変換子と前記支持体とが直接接合を利用して接合されて
おり、前記圧電基板の表面に反射膜が形成されている変
位制御アクチュエータである。

【００５１】請求項２２記載の本発明は、上記機械−電
気変換子を構成する前記圧電基板と前記支持体とは、前
記圧電基板の構成原子と前記支持体の構成原子が酸素及
び水酸基からなる群から選ばれる少なくとも一つを介し
て相互に結合することにより、直接接合されている請求
項１９、２０又は２１に記載の変位制御アクチュエータ
である。

【００５２】この様な構成により、例えば、より強固な
結合が得られ、接合面での条件の変化が極小となり、如
何なる環境下でも、変位量ばらつきを小さくすることが
できる。

【００５３】請求項２３記載の本発明は、上記圧電基板
に形成されたバッファ層と、前記支持体とが直接接合さ
れている、又は、前記支持体に形成されたバッファ層
と、前記圧電基板とが直接接合されている請求項１６、
１９、２０、又は２１に記載の変位制御アクチュエータ
である。

【００５４】この様な構成により、例えば、接合面状態
のばらつきを無視することが出来たり、接合が困難な材
料の接合を可能にすることができたりする。

【００５５】請求項２４記載の本発明は、上記圧電基板
と前記支持体とが同一の材料により構成されている請求
項１９、２０又は２１に記載の変位制御アクチュエータ
である。

【００５６】この様な構成により、例えば、より接合面
の条件の変化を小くし、変位量ばらつきを小さくするこ
とができる。

【００５７】請求項２５記載の本発明は、上記電極の全
部又は一部が反射膜を兼ねている請求項２１に記載の変
位制御アクチュエータである。

【００５８】この様な構成により、例えば、構造をより
簡単にすることができる。

【００５９】上記構成により、例えば、簡単な構成で、
大きい変位量を有し、しかも変位量等の特性ばらつきが
極めて小さく、変位量を高精度で制御可能な変位制御ア
クチュエータを提供することができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。 〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１の実施の形態
における精密変位制御アクチュエータに用いる機械−電
気変換子を示す斜視図である。図１に示すように、相対
する２つの主面を有する厚み５０μｍ、幅１ｍｍ、長さ
８ｍｍの長方形状のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）
からなる圧電基板２ａ、２ｂは、その主面同士が直接接
合さ れており、これにより圧電素子２が構成されてい
る。ここで、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは、分極軸の
向きが互いに逆方向となるように接合されている。圧電
素子２の相対する２つの主面には、厚み０．２μｍのク
ロム−ニッケルからなる電極３ａ、３ｂがそれぞれ形成
されている。これにより、バイモルフ型の機械−電気変
換子１が構成されている。

【００６１】以下に、上記のような構成を有する機械−
電気変換子の製造方法の一例について説明する。

【００６２】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施
の形態における精密変位制御アクチュエータに用いる機
械−電気変換子の製造方法における直接接合の各段階の
圧電基板の界面状態を示す説明図である。図２（ａ）〜
（ｃ）において、Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は圧電基板間の距離を
示している。

【００６３】まず、圧電基板２ａ、２ｂである２枚のＬ
ｉＮｂＯ₃基板の両面を鏡面研磨した。次いで、これら
の圧電基板２ａ、２ｂを、アンモニアと過酸化水素と水
の混合液（アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：１：
６（容量比））で洗浄することにより、圧電基板２ａ、
２ｂに親水化処理を施した。図２（ａ）に示すように、
前記混合液で洗浄された圧電基板２ａ、２ｂの表面は水
酸基（−ＯＨ基）で終端され、親水性になった。図２
（ａ）は、接合の前の状態を示している。

【００６４】次いで、図２（ｂ）に示すように、親水化
処理を施した２枚の圧電基板（ＬｉＮｂＯ₃）２ａ、２
ｂを、分極軸の向きが互いに逆方向となるようにして接
合 した（Ｌ₁＞Ｌ₂）。これにより、脱水が起こり、圧
電基板（ＬｉＮｂＯ₃）２ａと圧電基板（ＬｉＮｂＯ₃）
２ｂは、−ＯＨ重合や水素結合などの引力により引き合
って接合された。

【００６５】次いで、上記のようにして接合した圧電基
板（ＬｉＮｂＯ₃）２ａ、２ｂに 、４５０℃の温度で熱
処理を施した。これにより、図２（ｃ）に示すように、
圧電基板（ＬｉＮｂＯ₃）２ａの構成原子と圧電基板
（ＬｉＮｂＯ₃）２ｂの構成原子との間が酸素（Ｏ）を
介して共有結合した状態となり（Ｌ₂＞Ｌ₃）、圧電基板
２ａ、２ｂが原子レベルで強固に直接接合された。すな
わち、接合の界面に接着剤などの接着層の存在しない結
合状態が得られた。あるいは、圧電基板（ＬｉＮｂ
Ｏ₃）２ａの構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂＯ₃）２ｂの
構成原子との間が水酸基を介して共有結合した状態とな
り、圧電基板２ａ、２ｂが原子レベルで強固に直接接合
される場合もある。

【００６６】ＬｉＮｂＯ₃のキュリー点は１２１０℃で
あり、これに近い温度履歴によっ て特性が劣化するた
め、熱処理温度はキュリー点以下であるのが望ましい。

【００６７】ちなみに、接合したいものの鏡面研磨され
た面同士を表面処理して、接触させることにより、接着
剤などの接着層を介さずに界面間に直接生ずる接合を
「直接接合」と呼ぶ。一般的には、熱処理を施すことに
より、分子間力による接合から共有結合やイオン結合な
どの原子レベルの強力な接合となる。

【００６８】次いで、直接接合した圧電基板（ＬｉＮｂ
Ｏ₃）２ａ、２ｂ、すなわち圧電素子２の相対する２つ
の主面に、真空蒸着法によってクロム−ニッケルを蒸着
し、電極３ａ、３ｂを形成した（図１参照）。

【００６９】最後に、ダイシングソーを用いて所定の大
きさの短冊状に切断加工し、バイモルフ型の機械−電気
変換子１を作製した。

【００７０】図３に示すように、一方の圧電基板に酸化
珪素薄膜などからなるバッファ層４６を直接接合し、再
度、その圧電基板ともう一方の圧電基板を直接接合する
ことも可能である。すなわち、圧電基板２ａの一方の主
面に厚み０．１μｍの酸化珪素薄膜などからなバッファ
層４６を直接接合し、このバッファ層４６と他の圧電基
板２ｂに親水化処理を施した後、両者を重ね合わせて熱
処理を施すことにより、圧電基板２ｂの構成原子とバッ
ファ層４６の構成原子が酸素又は水酸基を介して接合さ
れる。

【００７１】接合面にうねりや凹凸がある場合、又は接
合面にゴミなどの異物が付着している場合でも、バッフ
ァ層４６が凹凸などを吸収してくれるので、直接接合を
容易に行うことができる。

【００７２】また、親水化処理によって表面に酸素や水
酸基が形成され難い材料を接合する場合にも、バッファ
層４６を直接接合することにより、接合を容易に行うこ
とができる。この場合、バッファ層４６は、接合予定面
の一方側だけに接合しても、両方の面に接合しても構わ
ない。

【００７３】尚、バッファ層の材料としては、酸化珪素
の他に、例えば、窒化珪素、金属珪化物などを用いるこ
とができる。

【００７４】又、上記実施の形態では、バッファ層４６
を一方の圧電基板に直接接合する場合について説明した
がこれに限らず例えば、バッファ層４６を、成膜技術を
用いて、一方の圧電基板に形成し、その圧電基板上のバ
ッファ層ともう一方の圧電基板とを直接接合した構成て
も勿論良い。これにより直接接合しにくい圧電基板同士
の場合の組合せでも、バッファ層を介することにより直
接接合が可能となり、圧電基板の材料の選択の幅が広が
るという付随的効果もある。 〈第２の実施の形態〉図４は本発明の第２の実施の形態
における精密変位制御アクチュエータを示す斜視図、図
５はその断面図である。図４、図５に示すように、相対
する２つの主面を有する厚み５０μｍ、幅１ｍｍ、長さ
８ｍｍの長方形状のＬｉＮｂＯ₃からなる圧電基板２
ａ、２ｂは、その主面同士が直接接合されており、これ
により機械−電気変換子１が構成されている。ここで、
圧電基板２ａと圧電基板２ｂは、分極軸の向きが互いに
逆方向となるように接合されている。機械−電気変換子
１の一端は、ＬｉＮｂＯ₃からなる支持体４ａ、４ｂに
挟持された状態で固定されている。ここで、機械−電気
変換子１は、支持体４ａ、４ｂに直接接合されている。
この場合、例えば、図２７に示すように、機械−電気変
換子１と支持体４ａ、４ｂとの接合は、酸化珪素薄膜な
どからなるバッファ層を介してする直接接合でもよい。
機械−電気変換子１の相対する２つの主面には、厚み
０．２μｍのクロム−ニッケルからなる電極３ａ、３ｂ
がそれぞれ形成されており、これらの電極３ａ、３ｂは
電極取り出しを容易にするために、支持体４ａ、４ｂに
も連続して形成されている。これにより、精密変位制御
アクチュエータ１００が構成されている。

【００７５】図４に示す精密変位制御アクチュエータ１
００は、ＬｉＮｂＯ₃等からなる機械−電気変換子１の
電極３ａと３ｂ間に駆動信号が印加されるが、圧電基板
２ａと圧電基板２ｂは分極軸の向きが互いに逆方向とな
るように接合されているため、圧電基板２ａに伸びよう
とするひずみあるいは、縮もうとするひずみが発生し、
圧電基板２ｂには圧電基板２ａと反対のひずみが発生す
る。従って、機械−電気変換子１は支持体４ａ、４ｂに
より支持された端を基準としてたわみ振動を励振する
（図６参照）。

【００７６】本実施の形態は圧電特性の安定なＬｉＮｂ
Ｏ₃からなる圧電基板２ａ、２ｂを使用しているため、
印加電圧に対する変位の線形性も優れている。具体的に
は、破壊限界の８５％以上まで線形性を示している（図
１９参照）。その結果、高い制御性を有する精密変位制
御アクチュエータを実現することが出来る。また、従来
の圧電セラミック基板を利用した機械−電気変換子での
線形性は、破壊限界の１０％までにとどまっている（図
２０参照）。さらに、材料ばらつきが小さいＬｉＮｂＯ
₃からなる圧電基板２ａ、２ｂを使用しているため、精
密変位制御アクチュエータの変位量のばらつきも小さ
い。

【００７７】一方、圧電セラミック基板を接着して作製
した従来の機械−電気変換子の場合には、圧電基板間に
圧電基板よりも柔らかい接着剤が介在しているため、機
械−電気変換子に駆動信号が印加された際に、各圧電基
板に発生するひずみは接着剤により吸収され、たわみに
有効な実効ひずみを小さくする。このため、機械−電気
変換子に励振されるたわみ振動の振幅は小さくなる。

【００７８】しかし、本実施の形態の機械−電気変換子
１は、圧電基板２ａ、２ｂを直接接合することによって
作製されているため、圧電基板２ａ、２ｂ間に接着剤な
どの接着層は存在しない。すなわち、駆動信号を印加
し、圧電基板２ａ、２ｂにひずみを発生させたとき、こ
のひずみを吸収するものが存在しないため、損失なくた
わみ振動に変換される。その結果、大きい変位量を有す
る精密変位制御アクチュエータを実現する事が出来る。

【００７９】また、圧電基板２ａ、２ｂ間に接着層が介
在しないため、温度変化によって機械−電気変換子１の
振動特性が変化することはない。

【００８０】さらに、圧電基板２ａ、２ｂの接合状態が
均一となるため、機械−電気変換子１の共振周波数や変
位量のばらつきが極めて小さくなる。

【００８１】一方、ＬｉＮｂＯ₃基板の厚み方向をＹ’
軸方向、長手方向をＺ’軸方向に設定すると、圧縮応力
や引っ張り応力はＺ’軸方向に働き、電荷はＹ’軸方向
に発生することになる。この場合、発生する電荷量は圧
電定数ｄ₂₃’に大きく依存する。また、この圧電定数ｄ
₂₃’の大きさは、Ｙ’軸、Ｚ’軸を結晶軸に対してどの
方向にとるかによって大きく変化する。つまり、Ｙ’軸
とＺ’軸の方向によって精密変位制御アクチュエータの
変位量は大きく変化する。Ｙ’軸及びＺ’軸を適切に設
定し、圧電定数ｄ₂₃’の大きさの絶対値が最も大きくな
るようにカット角を選んだ場合に、最も変位量の大きい
精密変位制御アクチュエータが得られる。 図７に、Ｌ
ｉＮｂＯ₃基板の結晶軸とカット角との関係を示す。図
７において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はＬｉＮｂＯ₃の結晶軸
の方向を示し、Ｘ’軸（＝Ｘ軸 ）、Ｙ’軸、Ｚ’軸は
Ｘ軸を中心にＹ軸を角θだけ回転させた場合の直交軸を
示している。すなわち、Ｘ’軸（＝Ｘ軸）、Ｙ’軸、
Ｚ’軸は、ＬｉＮｂＯ₃基板のカット方向を示してい
る。図７に示すように各軸の方向を設定すると、ＬｉＮ
ｂＯ₃基板の厚み方向をＸ’軸方向、長手方向をＹ’軸
方向に設定した場合には、圧電定数ｄ₁₂’が精密変位制
御アクチュエータの変位量に大きく関与する。

【００８２】また、ＬｉＮｂＯ₃基板の厚み方向をＸ’
軸方向、長手方向をＺ’軸方向に設定した場合には、圧
電定数ｄ₁₃’が精密変位制御アクチュエータの変位量に
大きく関与する。

【００８３】また、ＬｉＮｂＯ₃基板の厚み方向をＹ’
軸方向、長手方向をＸ’軸方向に設定した場合には、圧
電定数ｄ₂₁’が精密変位制御アクチュエータの変位量に
大きく関与する。

【００８４】また、ＬｉＮｂＯ₃基板の厚み方向をＹ’
軸方向、長手方向をＺ’軸方向に設定した場合には、圧
電定数ｄ₂₃’が精密変位制御アクチュエータの変位量に
大きく関与する。

【００８５】また、ＬｉＮｂＯ₃基板の厚み方向をＺ’
軸 方向、長手方向をＸ’軸方向に設定した場合には、
圧電定数ｄ₃₁’が精密変位制御アクチュエータの変位量
に大きく関与する。

【００８６】また、ＬｉＮｂＯ₃基板の厚み方 向をＺ’
軸方向、長手方向をＹ’軸方向に設定した場合には、圧
電定数ｄ₃₂’が精密変位制御アクチュエータの変位量に
大きく関与する。

【００８７】図８に、ＬｉＮｂＯ₃基板のカット角と圧
電定数との関係を示す。図８に示 すように、カット角
１４０°の場合に、圧電定数ｄ₂₃’は最も大きな値を有
する。実際にカット角を変えて精密変位制御アクチュエ
ータを作製した場合の実験結果を、下記（表１）と図９
に示す。

【００８８】

【表１】

【００８９】上記（表１）に示すように、圧電定数の最
も大きいＹ−ｃｕｔ１４０°基板を用いてＺ’軸方向を
長手方向とした精密変位制御アクチュエータが最も大き
い変位量が得られることが確かめられた。

【００９０】図１０に、このときの精密変位制御アクチ
ュエータのカット角の関係を示す。図１０に示すような
Ｘ軸を中心にＹ軸を１４０°回転し、Ｙ’軸に垂直な面
に電極を設け、長手方向をＺ’軸方向に設定した精密変
位制御アクチュエータが、最も大きい変位量を示した。

【００９１】ＬｉＮｂＯ₃の結晶構造は、三方晶系の３
ｍ族であり、Ｚ軸を中心に３回対 称構造をとる。この
ため、同一の圧電定数を有するカット角はいくつも存在
する。例えば、図８に示すように、カット角５０°及び
２３０°の圧電定数ｄ₃₂’とカット角１４０°及び３２
０°の圧電定数ｄ₂₃’は同じ値となる。このことは、結
晶の対称性を考慮すれば明らかである。

【００９２】さらに、変位量の最も大きくなる最適カッ
ト角付近のカット角では、圧電定数のカット角依存性が
小さく、厳密にカット角を最適化しなくてもほぼ同じ変
位量が得られる。厳密にカット角を最適化しようとする
と、むしろ、厳密にカット角を規定することによる加工
の高精度化、バラツキを抑えるための工程の複雑化によ
る加工費用の増加や、歩留まりの悪化による単価の増加
が問題となってくる。

【００９３】一方、本発明では、単結晶材のような、圧
電定数のばらつきが非常に小さい材料を使用し、ばらつ
きの小さいデバイスの開発を目標の１つにしている。従
って、製造面と性能面の双方の妥協点として、本明細書
では、圧電定数の最大値を１００％とした場合、圧電定
数のばらつきの許容範囲を、最大値の９０％以上の範囲
としている。

【００９４】圧電定数ｄ₂₃’に関して言うと、図８に示
すように、最適カット角は１４０°であるが、圧電定数
が最大値の９０％になるカット角は、１２９°（図８中
において符号８１を付した）と１５２°（図８中におい
て符号８２を付した）である。従って、カット角が１２
９°〜１５２°の範囲内にあれば、圧電定数は最大値の
９０〜１００％の値となり、変位量の劣化による問題が
生じることはない。また、ＬｉＮｂＯ₃基板の厚み方向
をＹ’軸方向、長手方向をＸ軸方向に設定した場合、精
密変位制御アクチュエータの変位量は圧電定数ｄ₂₁’に
依存する。図８に示すように、圧電定数ｄ₂₁’のカット
角依存性は圧電定数ｄ₂₃’のものよりも小さくなる。し
かし、この場合、カット角は、−２６°〜＋２６°の範
囲内にあれば、圧電定数は最大値の９０〜１００％の値
となり、圧電定数のカット角依存性が非常に小さいた
め、変位量のばらつきによる問題も生じることはない。

【００９５】従って、カット角を高精度に仕上げなくて
も、大変位量の精密変位制御アクチュエータを作製する
ことが可能となるので、加工費用が安価になる。２枚の
圧電基板のカット角に差があると、圧電基板の焦電効果
による発生する電荷が打ち消されないという問題がある
ので、２枚の圧電基板のカット角の差は小さい方が好ま
しいが、圧電定数のカット角依存性が大きくないので、
機械−電気変換子を構成する２枚の圧電基板のカット角
の差は１°以内であればよい。

【００９６】圧電特性の安定なＬｉＮｂＯ₃単結晶から
なる圧電基板２ａ 、２ｂを使用しているため、基板に
印加される電荷の変化に対して、定数、特に圧電定数、
弾性定数が一定であるため、素子印加電圧に対する変位
の線形性が優れている。

【００９７】具体的には、素子破壊限界の電圧の８５％
以上まで線形性を示している（図１９参照）。その結
果、電圧のみの制御で変位量を制御することが出来る高
い制御性を有する精密変位制御アクチュエータを実現す
ることが出来る。また、従来の圧電セラミック基板を利
用した機械−電気変換子での線形性は、破壊限界の１０
％までにとどまっている。

【００９８】さらに、このＬｉＮｂＯ₃は単結晶である
ため、圧電定数、誘電率、弾 性定数などのばらつきが
極めて小さい。圧電セラミックの場合、これらの材料定
数は通常２０％程度のばらつきを有する。このため、圧
電セラミックを用いた精密変位制御アクチュエータの変
位量や共振周波数は２０％程度のばらつきを有する。し
かし、ＬｉＮｂＯ₃基板を直接接合して作製した本実施
の形態の精密変位制御 アクチュエータでは、変位量、
共振周波数ともにそのばらつきを５％以下に抑えること
ができた。

【００９９】圧電セラミックは経時変化が大きく、安定
性に欠ける。このため、圧電セラミックを用いた精密変
位制御アクチュエータは、変位量が時間とともに１０〜
１５％程度変化するという問題点を有していた。しか
し、ＬｉＮｂＯ₃基板を直接接合して作製した本実施の
形態の精密変位制御アクチュエータは、極めて安定で経
時変化は２％以下であった。

【０１００】機械−電気変換子１の長さ、厚さ及び幅
は、駆動周波数を考慮して決定される。通常、駆動周波
数が機械−電気変換子の共振周波数に近づくほど、精密
変位制御アクチュエータの変位量は大きくなる。

【０１０１】厚さ５０μｍの２枚のＬｉＮｂＯ₃基板が
直接接合され、先端から支持体までの長さが８ｍｍに設
定された片持ち梁構造の機械−電気変換子１の共振周波
数は１．２５ｋＨｚであった。

【０１０２】機械−電気変換子１の共振周波数は、その
長さと厚さによって決まる。従来の圧電セラミックを用
いた精密変位制御アクチュエータの場合、機械−電気変
換子の支持は接着剤を介して行われている。接着剤の塗
布量を制御することは困難であり、接着剤のはみ出しな
どによって機械−電気変換子の実質的な長さが短くなる
など、ばらつきが大きい。

【０１０３】従って、従来の小型の圧電セラミックを用
いた精密変位制御アクチュエータの場合には、機械−電
気変換子の共振周波数がばらつくため、駆動周波数領域
での変位量にばらつきが生じるなどの問題があった。

【０１０４】本実施の形態の場合には、支持体４ａ、４
ｂ（図５参照）を機械−電気変換子１に直接接合してい
るので、機械−電気変換子１の長さのばらつきが極めて
小さくなる。その結果、機械−電気変換子１の共振周波
数のばらつきは極めて小さくなる。

【０１０５】図９の変位量と駆動周波数の測定結果に見
られるように、駆動周波数が１ｋＨｚ以上の場合には、
機械−電気変換子１の共振周波数に近づくため、変位量
が著しく大きくなった。言い換えると、この１ｋＨｚ以
上の周波数領域では共振の影響を受け、不安定になりが
ちであり、精密な変位制御を行うことは困難であった。

【０１０６】ところが、本実施の形態に示す場合は、機
械−電気変換子１の接合や機械−電気変換子１と支持体
４ａ、４ｂの接合に直接接合を用いているため、その長
さと厚さのばらつきがきわめて小さい。その結果、先に
述べたように、共振周波数のばらつきが５％以下とな
り、共振周波数近傍での変位量ばらつきもきわめて小さ
くなっている。

【０１０７】従って、大きな変位量を必要とする用途で
は、共振周波数近傍に駆動周波数を設定することによ
り、変位量ばらつきを小さく抑えながら、大きな変位量
を取り出すことが出来る。

【０１０８】また、大きな変位量が必要でない用途で
は、共振周波数を駆動周波数から十分に離すことによ
り、駆動周波数範囲において共振周波数の影響を受けな
いようにし、変位量ばらつきを著しく小さくすることが
出来る。このためには、例えば、共振周波数が駆動周波
数の１．５倍以上の周波数となるように、機械−電気変
換子１を設計すればよい。

【０１０９】圧電基板２ａ、２ｂの材料としては、直接
接合が可能な単結晶圧電材料であればよく、ＬｉＮｂＯ
₃の他にタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、水晶、ラ
ンガイサト型圧電結晶、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ
₇）、ニオブ酸カリ（ＫＮｂＯ₃）、ＰＺＴ圧電単結晶な
どを用いることも可能である。ランガサイト型圧電結晶
としては、Ｌａ₃ Ｇａ₅ ＳｉＯ₁₄、Ｌａ₃ Ｇａ_5.5
Ｎｂ_0.5 Ｏ₁₄、Ｌａ₃ Ｇａ_5.5 Ｔａ_0.5 Ｏ₁₄などが
ある。

【０１１０】ＬｉＴａＯ₃ の結晶構造は、ＬｉＮｂＯ₃
と同様に三方晶系の３ｍ族であり、その最適カット角は
ＬｉＮｂＯ₃と同じである。また、水晶やランガサイト
型圧電結晶の結晶構造は、三方晶系の３２族であり、Ｌ
ｉ₂Ｂ₄Ｏ₇は正方晶系の４ｍｍ族であり、ＫＮｂＯ₃やＰ
ＺＴ圧電単結晶は六方晶系の６ｍｍ族である。

【０１１１】図１１〜図１３に、３２族の結晶構造を有
する水晶基板のカット角と圧電定数との関係を、図２１
〜図２３に、４ｍｍ族の結晶構造を有するＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇
基板のカット角と圧電定数との関係を、図２４〜図２６
に、６ｍｍ族の結晶構造を有するＫＮｂＯ₃基板のカッ
ト角と圧電定数との関係を示す。

【０１１２】図１１は、水晶基板のＸ軸を回転軸として
回転した場合のカット角と圧電定数との関係、図１２は
Ｙ軸を回転軸として回転した場合のカット角と圧電定数
との関係、図１３はＺ軸を回転軸として回転した場合の
カット角と圧電定数との関係をそれぞれ示している。
尚、ランガサイト型圧電結晶からなる基板のカット角と
圧電定数との関係も同様である。図２１は、４ｍｍ族の
Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇基板のＸ軸を回転軸として回転した場合の
カット角と圧電定数との関係、図２２はＹ軸を回転軸と
して回転した場合のカット角と圧電定数との関係、図２
３はＺ軸を回転軸として回転した場合のカット角と圧電
定数との関係をそれぞれ示している。

【０１１３】図２４は、６ｍｍ族のＫＮｂＯ₃基板のＸ
軸を回転軸として回転した場合のカット角と圧電定数と
の関係、図２５はＹ軸を回転軸として回転した場合のカ
ット角と圧電定数との関係、図２６はＺ軸を回転軸とし
て回転した場合のカット角と圧電定数との関係をそれぞ
れ示している。尚、ＰＺＴ圧電単結晶からなる基板のカ
ット角と圧電定数との関係も同様である。

【０１１４】下記（表２）に、図１１〜図１３から求め
た３２族の結晶構造を有する単結晶圧電材料の最適カッ
ト角を、先に述べた３ｍ族の結晶構造を有する単結晶圧
電材料、４ｍｍ族の結晶構造を有する単結晶圧電材料、
６ｍｍ族の結晶構造を有する単結晶圧電材料の場合と併
せて示す。

【０１１５】

【表２】

【０１１６】上記（表２）中、最適カット角の欄に記載
したオイラー角の３つの数字は、順にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
を中心とする回転角を示してい。また、上記（表２）に
は、最大となる圧電定数も示している。上記（表２）に
示すように、３２族の結晶構造を有する圧電体をＸ軸を
回転軸として７０°回転した場合、最大となる圧電定数
はｄ₁₃’である。このことは、３２族の結晶構造を有す
る圧電体をＸ軸を回転軸として７０°回転した場合に
は、回転後のＸ’軸（＝Ｘ軸）方向に垂直に圧電基板を
切り出し、Ｚ’軸方向に圧電基板の長手方向を設定した
場合に、最も変位量が大きくなることを示している。

【０１１７】また、オイラー角が（０，０，０）の場
合、最大となる圧電定数はｄ₁₂’である。このことは、
オイラー角が（０，０，０）の場合には、回転後のＸ’
軸（＝Ｘ軸）方向に垂直に圧電基板を切り出し、Ｙ’軸
方向に圧電基板の長手方向を設定した場合に、最も変位
量が大きくなることを示している。また、オイラー角が
（０，０，９０）の場合、最大となる圧電定数はｄ₂₁’
である。このことは、オイラー角が（０，０，９０）の
場合には、回転後のＹ’軸方向に垂直に圧電基板を切り
出し、Ｘ’軸方向に圧電基板の長手方向を設定した場合
に、最も変位量が大きくなることを示している。

【０１１８】また、例えば３２族の結晶構造を有する圧
電基板（水晶、ランガサイト型圧電結晶など）の場合、
図１１〜図１３に示すように、ｄ₁₃’については＋５２
°〜＋８６°の範囲（図１１中において、最大値の位置
に符号１１０を付した）で、ｄ₁₂’については±２６°
の範囲（図１２中において、符号１２０を付した）で、
ｄ₂₁’については＋８２°〜＋９８°の範囲（図１３中
において、符号１３０を付した）で圧電定数が最大値を
基準として９０〜１００％の値となり、変位量の劣化に
よる問題が生じることはない。従って、カット角を高精
度に仕上げなくても、大変位量の精密変位制御アクチュ
エータを作製することが可能となるので、加工費用が安
価になる。

【０１１９】同様に４ｍｍ族の結晶構造を有する圧電基
板（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇等）の場合、ｄ₂₃’については、＋２
２°〜＋４１°の範囲（図２１中において、符号２１０
を付した）で、又、ｄ₃₁’については、＋４９°〜＋６
８°の範囲（図２２中において、符号２２０を付した）
で、それぞれ、圧電定数が最大値の９０〜１００％の値
になる。更に、Ｚ軸を回転した場合、ｄ₃₁’、ｄ₃₂’
は、最大値の８５％程であるが、回転角に関係なく一定
である。従って、カット角を一切気にせず、大変位量の
変位制御アクチュエータを実現することができる（図２
３参照）。

【０１２０】また、６ｍｍ族の結晶構造を有する圧電基
板（ＫＮｂＯ₃、ＰＺＴ圧電単結晶など）の場合、
ｄ₂₃’については、＋２３°〜＋５１°の範囲（図２４
中において、符号２４０を付した）で、ｄ₃₁’について
は、＋４６°〜＋６６°の範囲（図２５中において、符
号２５０を付した）で、圧電定数が最大値の９０〜１０
０％の値になり、変位量劣化による問題が生じることは
ない。

【０１２１】以上のように、本実施の形態によれば、単
結晶圧電材料からなる圧電基板２ａ、２ｂを強固に直接
接合することによって機械−電気変換子１を形成したの
で、印加電圧に対する変位量の線形性の優れた、制御性
のよい精密変位制御アクチュエータを実現することがで
きる。接着剤等の接着層を用いることなく、圧電基板２
ａ、２ｂを強固に直接接合することによって機械−電気
変換子１を形成したので、特性のばらつきやひずみのロ
スなどが無く、大きい変位量を有する精密変位制御アク
チュエータを実現することもできる。また、接着剤を用
いることなく、機械−電気変換子１を支持体４ａ、４ｂ
に直接接合するようにしたので、機械−電気変換子１の
位置合わせを高精度に行うことができる。

【０１２２】その結果、片持ち梁の長さや支持状態にば
らつきがなく、しかも安定性が高く、特性ばらつきが極
めて小さい小型の精密変位制御アクチュエータを実現す
ることができる。

【０１２３】尚、本実施の形態においては、電極３ａ、
３ｂの材料としてクロム−ニッケルを用いているが、必
ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、金、ク
ロム、銀又は合金材料を用いてもよい。 〈第３の実施の形態〉図１４は本発明の第３の実施の形
態における精密変位制御アクチュエータを示す断面図で
ある。図１４に示すように、相対する２つの主面を有す
る厚み５０μｍ、幅１ｍｍ、長さ８ｍｍの長方形状のＬ
ｉＮｂＯ₃ からなる圧電基板２ａ、２ｂは、その主面
同士が直接接合されており、これにより機械−電気変換
子１が構成されている。ここで、圧電基板２ａと圧電基
板２ｂは、分極軸の向きが互いに逆方向となるように接
合されている。機械−電気変換子１の一端は、ＬｉＮｂ
Ｏ₃ からなる支持体４ａ、４ｂに挟持された状態で固
定されている。ここで、機械−電気変換子１は、支持体
４ａ、４ｂに直接接合されている。又、機械−電気変換
子１の自由端には、光の反射を目的とする、例えばステ
ンレス表面に金がメッキされている反射板５ａが取り付
けられている。

【０１２４】この場合、機械−電気変換子１と支持体４
ａ、４ｂとの接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッフ
ァ層を介した直接接合でもよい。機械−電気変換子１の
相対する２つの主面には、厚み０．２μｍのクロム−ニ
ッケルからなる電極３ａ、３ｂがそれぞれ形成されてお
り、これらの電極３ａ、３ｂは支持体４ａ、４ｂにも連
続して形成されている。これにより、光偏向用の精密変
位制御アクチュエータ１００が構成されている。

【０１２５】図１４に示す精密変位制御アクチュエータ
１００は、ＬｉＮｂＯ₃ 等からなる機械−電気変換子
１の電極３ａと３ｂ間に駆動信号が同一方向に印加され
るが、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは分極軸の向きが互
いに逆方向となるように接合されているため、圧電基板
２ａに伸びようとするひずみあるいは、縮もうとするひ
ずみが発生し、圧電基板２ｂには圧電基板２ａと反対の
ひずみが発生する。従って、機械−電気変換子１は支持
体４ａ、４ｂにより支持された端を基準として、たわみ
振動を励振し、同一方向から入射してくる入射光（矢印
参照）を反射板５ａで反射し、素子印加電圧で任意の角
度で光を偏向することができる（図１５参照）。

【０１２６】本実施の形態は圧電特性の安定なＬｉＮｂ
Ｏ₃からなる圧電基板２ａ 、２ｂを使用しているため、
印加電圧に対する変位の線形性も優れている。具体的に
は、破壊限界の８５％以上まで線形性を示している。そ
の結果、高い制御性を有する精密変位制御アクチュエー
タを実現することが出来る。また、従来の圧電セラミッ
ク基板を利用した機械−電気変換子での線形性は、破壊
限界の１０％までにとどまっている。さらに、材料ばら
つきが小さいＬｉＮｂＯ₃からなる圧電基板２ａ、２ｂ
を使用しているため、精密変位制御アクチュエータの変
位量のばらつきも小さい。

【０１２７】一方、圧電セラミック基板を接着して作製
した従来の機械−電気変換子の場合には、圧電基板間に
圧電基板よりも柔らかい接着剤が介在しているため、機
械−電気変換子に駆動信号が印加された際に、各圧電基
板に発生するひずみは接着剤により吸収され、たわみに
有効な実効ひずみを小さくする。このため、機械−電気
変換子に励振されるたわみ振動の振幅は小さくなる。

【０１２８】しかし、本実施の形態の機械−電気変換子
１は、第２の実施の形態と同様に、圧電基板２ａ、２ｂ
を直接接合することによって作製されているため、圧電
基板２ａ、２ｂ間に接着剤などの接着層は存在しない。
すなわち、駆動信号を印加し、圧電基板２ａ、２ｂにひ
ずみを発生させたとき、このひずみを吸収するものが存
在しないため、損失なくたわみ振動に変換される。その
結果、大きい変位量を有する精密変位制御アクチュエー
タを実現する事が出来る。

【０１２９】また、第２の実施の形態と同様に、圧電基
板２ａ、２ｂの接合状態が均一となるため、機械−電気
変換子１の共振周波数や変位量のばらつきが極めて小さ
くなる。

【０１３０】さらに、圧電基板２ａ、２ｂ間に接着層が
介在しないため、温度変化によって機械−電気変換子１
の振動特性が変化することはない。

【０１３１】加えて、カット角と特性ばらつきや変位量
の関係も第２の実施の形態と同様である。 〈第４の実施の形態〉図１６は本発明の第４の実施の形
態における精密変位制御アクチュエータを示す断面図で
ある。図１６に示すように、相対する２つの主面を有す
る厚み５０μｍ、幅１ｍｍ、長さ８ｍｍの長方形状のＬ
ｉＮｂＯ₃からなり、やや全長が長 い圧電基板２ａと、
やや全長が短い圧電基板２ｂは、その主面同士が直接接
合されており、これにより機械−電気変換子１が構成さ
れている。ここで、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは、分
極軸の向きが互いに逆方向となるように接合されてい
る。機械−電気変換子１の一端は、ＬｉＮｂＯ₃からな
る支持体４ａ、４ｂに 挟持された状態で固定されてい
る。ここで、機械−電気変換子１は、支持体４ａ、４ｂ
に直接接合されている。

【０１３２】この場合、機械−電気変換子１と支持体４
ａ、４ｂとの接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッフ
ァ層を介した直接接合でもよい。機械−電気変換子１の
相対する２つの主面には、特に、圧電基板２ａについて
は圧電基板２ｂの先端部と同じ位置まで厚み０．２μｍ
のクロム−ニッケルからなる電極３ａ、３ｂがそれぞれ
形成されており、これらの電極３ａ、３ｂは支持体４
ａ、４ｂにも連続して形成されている。そして、圧電基
板２ａの電極３ａより先端は張り出し部を構成し、そこ
には、光の反射を目的とする厚み０．１μｍの金からな
る反射膜５ｂが形成され、これにより、光偏向用の精密
変位制御アクチュエータ１００が構成されている。

【０１３３】図１６に示す精密変位制御アクチュエータ
１００は、ＬｉＮｂＯ₃等からな る機械−電気変換子１
の電極３ａと３ｂ間に駆動信号が同一方向に印加される
が、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは分極軸の向きが互い
に逆方向となるように接合されているため、圧電基板２
ａに伸びようとするひずみあるいは、縮もうとするひず
みが発生し、圧電基板２ｂには圧電基板２ａと反対のひ
ずみが発生する。従って、機械−電気変換子１は支持体
４ａ、４ｂにより支持された端を基準としてたわみ振動
を励振し、同一方向から入射してくる入射光を反射膜５
ｂにおいて素子印加電圧で任意の角度で偏向することが
できる。

【０１３４】本実施の形態は圧電特性の安定なＬｉＮｂ
Ｏ₃からなる圧電基板２ａ、２ｂを使用しているため、
印加電圧に対する変位の線形性も優れている。具体的に
は、破壊限界の８５％以上まで線形性を示している。そ
の結果、高い制御性を有する精密変位制御アクチュエー
タを実現することが出来る。また、従来の圧電セラミッ
ク基板を利用した機械−電気変換子での線形性は、破壊
限界の１０％までにとどまっている。さらに、材料ばら
つきが小さいＬｉＮｂＯ₃からなる圧電基板２ａ 、２ｂ
を使用しているため、精密変位制御アクチュエータの変
位量のばらつきも小さい。

【０１３５】一方、圧電セラミック基板を接着して作製
した従来の機械−電気変換子の場合には、圧電基板間に
圧電基板よりも柔らかい接着剤が介在しているため、機
械−電気変換子に駆動信号が印加された際に、各圧電基
板に発生するひずみは接着剤により吸収され、たわみに
有効な実効ひずみを小さくする。このため、機械−電気
変換子に励振されるたわみ振動の振幅は小さくなる。

【０１３６】しかし、本実施の形態の機械−電気変換子
１は、第２の実施の形態と同様に、圧電基板２ａ、２ｂ
を直接接合することによって作製されているため、圧電
基板２ａ、２ｂ間に接着剤などの接着層は存在しない。
すなわち、駆動信号を印加し、圧電基板２ａ、２ｂにひ
ずみを発生させたとき、このひずみを吸収するものが存
在しないため、損失なくたわみ振動に変換される。その
結果、大きい変位量を有する精密変位制御アクチュエー
タを実現する事が出来る。

【０１３７】また、第２の実施の形態と同様に、圧電基
板２ａ、２ｂの接合状態が均一となるため、機械−電気
変換子１の共振周波数や変位量のばらつきが極めて小さ
くなる。

【０１３８】さらに、圧電基板２ａ、２ｂ間に接着層が
介在しないため、温度変化によって機械−電気変換子１
の振動特性が変化することはない。

【０１３９】加えて、カット角と特性ばらつきや変位量
の関係も第２の実施の形態と同様である。 〈第５の実施の形態〉図１７は本発明の第５の実施の形
態における精密変位制御アクチュエータを示す断面図で
ある。図１７に示すように、相対する２つの主面を有す
る厚み５０μｍ、幅１ｍｍ、長さ８ｍｍの長方形状のＬ
ｉＮｂＯ₃からなり、圧電基板２ａ と２ｂは、その主面
同士が直接接合されており、これにより機械−電気変換
子１が構成されている。ここで、圧電基板２ａと圧電基
板２ｂは、分極軸の向きが互いに逆方向となるように接
合されている。機械−電気変換子１の一端は、ＬｉＮｂ
Ｏ₃からなる支持体４ａ、４ｂに挟持された状態で固定
されている。ここで 、機械−電気変換子１は、支持体
４ａ、４ｂに直接接合されている。

【０１４０】この場合、機械−電気変換子１と支持体４
ａ、４ｂとの接合は、酸化珪素薄膜などからなるバッフ
ァ層を介した直接接合でもよい。機械−電気変換子１の
相対する２つの主面には、厚み０．２μｍのクロム−金
からなる反射膜５ｂの役割を兼ね備えた、電極３ａ、３
ｂがそれぞれ形成されており、これらの電極３ａ、３ｂ
は支持体４ａ、４ｂにも連続して形成されている。これ
により、光偏向用の精密変位制御アクチュエータ１００
が構成されている。

【０１４１】図１７に示す精密変位制御アクチュエータ
１００は、ＬｉＮｂＯ₃等からな る機械−電気変換子１
の電極３ａと３ｂ間に駆動信号が同一方向に印加される
が、圧電基板２ａと圧電基板２ｂは分極軸の向きが互い
に逆方向となるように接合されているため、圧電基板２
ａに伸びようとするひずみあるいは、縮もうとするひず
みが発生し、圧電基板２ｂには圧電基板２ａと反対のひ
ずみが発生する。従って、機械−電気変換子１は支持体
４ａ、４ｂにより支持された端を基準としてたわみ振動
を励振し、同一方向から入射してくる入射光を反射膜５
ｂ（電極３ｂ）において素子印加電圧で任意の角度で偏
向することができる。

【０１４２】本実施の形態は圧電特性の安定なＬｉＮｂ
Ｏ₃からなる圧電基板２ａ、２ｂを使用しているため、
印加電圧に対する変位の線形性も優れている。具体的に
は、破壊限界の８５％以上まで線形性を示している。そ
の結果、高い制御性を有する精密変位制御アクチュエー
タを実現することが出来る。また、従来の圧電セラミッ
ク基板を利用した機械−電気変換子での線形性は、破壊
限界の１０％までにとどまっている。さらに、材料ばら
つきが小さいＬｉＮｂＯ₃からなる圧電基板２ａ 、２ｂ
を使用しているため、精密変位制御アクチュエータの変
位量のばらつきも小さい。

【０１４３】一方、圧電セラミック基板を接着して作製
した従来の機械−電気変換子の場合には、圧電基板間に
圧電基板よりも柔らかい接着剤が介在しているため、機
械−電気変換子に駆動信号が印加された際に、各圧電基
板に発生するひずみは接着剤により吸収され、たわみに
有効な実効ひずみを小さくする。このため、機械−電気
変換子に励振されるたわみ振動の振幅は小さくなる。

【０１４４】しかし、本実施の形態の機械−電気変換子
１は、第２の実施の形態と同様に、圧電基板２ａ、２ｂ
を直接接合することによって作製されているため、圧電
基板２ａ、２ｂ間に接着剤などの接着層は存在しない。
すなわち、駆動信号を印加し、圧電基板２ａ、２ｂにひ
ずみを発生させたとき、このひずみを吸収するものが存
在しないため、損失なくたわみ振動に変換される。その
結果、大きい変位量を有する精密変位制御アクチュエー
タを実現する事が出来る。

【０１４５】また、第２の実施の形態と同様に、圧電基
板２ａ、２ｂの接合状態が均一となるため、機械−電気
変換子１の共振周波数や変位量のばらつきが極めて小さ
くなる。

【０１４６】さらに、圧電基板２ａ、２ｂ間に接着層が
介在しないため、温度変化によって機械−電気変換子１
の振動特性が変化することはない。

【０１４７】加えて、カット角と特性ばらつきや変位量
の関係も第２の実施の形態と同様である。

【０１４８】また、本実施の形態は、図１８に示すよう
に、機械−電気変換子１の電極３ａと３ｂ間に駆動信号
を印加することにより、機械−電気変換子１にたわみ振
動を励振する。このたわみにより電極３ａと３ｂにクロ
ム−金などの高効率反射材を用いることにより擬似的な
凹面鏡を作ることができる。これにより、集光装置とし
て利用することも可能である。

【０１４９】尚、上記第１〜第５の実施の形態における
アクチュエータの機械−電器変換子は、たわみ振動をさ
せることも出来るし、又、一定の変形状態を保持させる
ことも出来るものである。

【０１５０】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、簡単な構成でより大きい変位量が確保出来ると
いう長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における精密変位制
御アクチュエータに用いる機械−電気変換子を示す斜視
図

【図２】（ａ）〜（ｃ）：本発明の第１の実施の形態に
おける精密変位制御アクチュエータに用いる機械−電気
変換子の製造方法における直接接合の各段階の圧電基板
の界面状態を示す説明図

【図３】本発明の第１の実施の形態における精密変位制
御アクチュエータに用いる機械−電気変換子の他の例を
示す斜視図

【図４】本発明の第１の実施の形態における精密変位制
御アクチュエータを示す斜視図

【図５】本発明の第１の実施の形態における精密変位制
御アクチュエータを示す断面図

【図６】本発明の第１の実施の形態における片持ち梁構
造のバイモルフ型機械−電気変換子に撓み振動励振する
様子を示す説明図

【図７】圧電基板の結晶軸とカット角との関係を示す図

【図８】ＬｉＮｂＯ₃基板のカット角と圧電定数との関
係を示す図

【図９】本発明の第１の実施の形態における精密変位制
御アクチュエータの周波数特性図

【図１０】本発明の第１の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータのカット角を示す図

【図１１】水晶基板のカット角と圧電定数との関係を示
す図

【図１２】水晶基板のカット角と圧電定数との関係を示
す図

【図１３】水晶基板のカット角と圧電定数との関係を示
す図

【図１４】本発明の第３の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータを示す断面図

【図１５】本発明の第３の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータに撓み振動が励振し、偏向する様子
を示す説明図

【図１６】本発明の第４の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータを示す断面図

【図１７】本発明の第５の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータを示す断面図

【図１８】本発明の第５の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータを集光装置に利用した時の集光する
様子を示す説明図

【図１９】本発明の第２の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータのアクチュエータ特性図

【図２０】従来技術における片持ち梁構造のバイモルフ
型アクチュエータのアクチュエータ特性図

【図２１】本発明の第２の実施の形態におけるＬｉ₂Ｂ₄
Ｏ₇のカット角と圧電定数との関係を示す図

【図２２】同実施の形態におけるＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇のカット
角と圧電定数との関係を示す図

【図２３】同実施の形態におけるＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇のカット
角と圧電定数との関係を示す図

【図２４】同実施の形態におけるＫＮｂＯ₃のカット角
と圧電定数との関係を示す図

【図２５】同実施の形態におけるＫＮｂＯ₃のカット角
と圧電定数との関係を示す図

【図２６】同実施の形態におけるＫＮｂＯ₃のカット角
と圧電定数との関係を示す図

【図２７】本発明の第２の実施の形態における精密変位
制御アクチュエータを示す断面図

【図２８】従来技術におけるバイモルフ型機械−電気変
換子を示す斜視図

【図２９】従来技術における片持ち梁構造のバイモルフ
型アクチュエータを示す断面図

【符号の説明】

１ 機械−電気変換子 ２ａ、２ｂ 圧電基板 ３ａ、３ｂ 電極 ４ａ、４ｂ 支持体 ５ａ 反射板 ５ｂ 反射膜 ４６ バッファ層 １００ 精密変位制御アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 佳宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川▲さき▼ 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対する第１と第２の主面を有する少な
   くとも２つの圧電基板の前記第１の主面同士が直接接合
   を利用して接合された圧電素子と、前記それぞれの圧電
   素子の前記第２の主面に形成された電極とを有する機械
   −電気変換子と、 前記機械−電気変換子を支持する支持体と、を備えたこ
   とを特徴とする変位制御アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記２つの圧電基板の前記第１の主面同
   士は、前記２つの圧電基板の構成原子が、酸素及び水酸
   基からなる群から選ばれる少なくとも一つを介して相互
   に結合することにより直接接合されていることを特徴と
   する請求項１に記載の変位制御アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記２つの圧電基板は、分極軸の向きが
   互いに逆方向となるように接合されていることを特徴と
   する請求項１に記載の変位制御アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記２つの圧電基板の内の一方の圧電基
   板に形成されたバッファ層と、前記２つの圧電基板の内
   の他方の圧電基板とが直接接合されていることを特徴と
   する請求項１に記載の変位制御アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記機械−電気変換子の一端が支持体に
   支持されていることを特徴とする請求項１に記載の変位
   制御アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記圧電基板が、結晶構造３ｍ族の単結
   晶圧電材料からなり、 前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とした
   ときに、前記圧電基板の主面が、前記Ｙ軸となす角が＋
   １２９°〜＋１５２°の軸に垂直であり、かつ、Ｘ軸を
   含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｘ
   軸に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の変位
   制御アクチュエータ。
7. 【請求項７】 前記圧電基板が、結晶構造３ｍ族の単結
   晶圧電材料からなり、 前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とした
   ときに、前記圧電基板の主面が、前記Ｙ軸となす角が−
   ２６°〜＋２６°の軸に垂直であり、かつ、前記Ｘ軸を
   含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｘ
   軸と平行であることを特徴とする請求項１に記載の変位
   制御アクチュエータ。
8. 【請求項８】 前記圧電基板が、結晶構造３２族の単結
   晶圧電材料からなり、 前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とした
   ときに、前記圧電基板の主面が前記Ｘ軸に垂直であり、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｚ
   軸と＋５２°〜＋８６°の角度をなすことを特徴とする
   請求項１に記載の変位制御アクチュエータ。
9. 【請求項９】 前記圧電基板が、結晶構造３２族の単結
   晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸をＸ
   軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面が、
   前記Ｘ軸となす角が−２６°〜＋２６°の軸に垂直であ
   り、かつ、前記Ｙ軸を含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｙ
   軸に平行であることを特徴とする請求項１に記載の変位
   制御アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 前記圧電基板が、結晶構造３２族の単
    結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸を
    Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
    が、前記Ｘ軸となす角が＋８２°〜＋９８°の軸に垂直
    であり、且つ、前記Ｚ軸を含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｚ
    軸に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の変位
    制御アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 前記圧電基板が、結晶構造４ｍｍ族の
    単結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸
    をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
    が、前記Ｙ軸となす角が＋２２°〜＋４１°の軸に垂直
    であり、かつ、前記Ｘ軸を含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｘ
    軸に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の変位
    制御アクチュエータ。
12. 【請求項１２】 前記圧電基板が、結晶構造４ｍｍ族の
    単結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸
    をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
    が、前記Ｚ軸となす角が＋４９°〜＋６８°の軸に垂直
    であり、かつ、前記Ｙ軸を含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｙ
    軸に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の変位
    制御アクチュエータ。
13. 【請求項１３】 前記圧電基板が、結晶構造４ｍｍ族の
    単結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸
    をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
    が、前記Ｚ軸と垂直であることを特徴とする請求項１に
    記載の変位制御アクチュエータ。
14. 【請求項１４】 前記圧電基板が、結晶構造６ｍｍ族の
    単結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸
    をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
    が、前記Ｙ軸となす角が＋２３°〜＋５１°の軸に垂直
    であり、かつ、前記Ｘ軸を含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｘ
    軸に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の変位
    制御アクチュエータ。
15. 【請求項１５】 前記圧電基板が、結晶構造６ｍｍ族の
    単結晶圧電材料からなり、前記単結晶圧電材料の結晶軸
    をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、前記圧電基板の主面
    が、前記Ｚ軸となす角が＋４６°〜＋６６°の軸に垂直
    であり、かつ、前記Ｙ軸を含み、 前記圧電基板の重心と支持部中心とを結ぶ線が、前記Ｙ
    軸に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の変位
    制御アクチュエータ。
16. 【請求項１６】 相対する第１と第２の主面を有する少
    なくとも２つの圧電基板の前記第１の主面同士が直接接
    合を利用して接合された圧電素子と、前記それぞれの圧
    電素子の前記第２の主面に形成された電極とを有する機
    械−電気変換子と、 前記機械−電気変換子を支持する支持体とを備え、 前記機械−電気変換子と前記支持体とが直接接合を利用
    して接合されていることを特徴とする変位制御アクチュ
    エータ。
17. 【請求項１７】 前記機械−電気変換子を構成する前記
    圧電基板と前記支持体とは、前記圧電基板の構成原子と
    前記支持体の構成原子が酸素及び水酸基からなる群から
    選ばれる少なくとも一つを介して相互に結合することに
    より、直接接合されていることを特徴とする請求項１６
    に記載の変位制御アクチュエータ。
18. 【請求項１８】 前記圧電基板と前記支持体とが同一の
    材料により構成されていることを特徴とする請求項１６
    に記載の変位制御アクチュエータ。
19. 【請求項１９】 相対する第１と第２の主面を有する少
    なくとも２つの圧電基板の前記第１の主面同士が直接接
    合を利用して接合された圧電素子と、前記それぞれの圧
    電素子の前記第２の主面に形成された電極とを有する機
    械−電気変換子と、 前記機械−電気変換子を支持する支持体とを備え、 前記機械−電気変換子と前記支持体とが直接接合を利用
    して接合されており、 前記機械−電気変換子の自由端に反射板が取り付けられ
    ていることを特徴とする変位制御アクチュエータ。
20. 【請求項２０】 相対する第１と第２の主面を有する少
    なくとも２つの圧電基板の前記第１の主面同士が直接接
    合を利用して接合された圧電素子と、前記それぞれの圧
    電素子の前記第２の主面に形成された電極とを有する機
    械−電気変換子と、 前記機械−電気変換子を支持する支持体とを備え、 前記機械−電気変換子と前記支持体とが直接接合を利用
    して接合されており、 前記圧電素子を構成する一方の圧電基板の長さが他方よ
    り長く、その長い方の圧電基板の内、前記他方の圧電基
    板の先端部から突出した部位の表面に、反射膜が形成さ
    れていることを特徴とする変位制御アクチュエータ。
21. 【請求項２１】 相対する第１と第２の主面を有する少
    なくとも２つの圧電基板の前記第１の主面同士が直接接
    合を利用して接合された圧電素子と、前記それぞれの圧
    電素子の前記第２の主面に形成された電極とを有する機
    械−電気変換子と、 前記機械−電気変換子を支持する支持体とを備え、 前記機械−電気変換子と前記支持体とが直接接合を利用
    して接合されており、 前記圧電基板の表面に反射膜が形成されていることを特
    徴とする変位制御アクチュエータ。
22. 【請求項２２】 前記機械−電気変換子を構成する前記
    圧電基板と前記支持体とは、前記圧電基板の構成原子と
    前記支持体の構成原子が酸素及び水酸基からなる群から
    選ばれる少なくとも一つを介して相互に結合することに
    より、直接接合されていることを特徴とする請求項１
    ９、２０又は２１に記載の変位制御アクチュエータ。
23. 【請求項２３】 前記圧電基板に形成されたバッファ層
    と、前記支持体とが直接接合されている、又は、前記支
    持体に形成されたバッファ層と、前記圧電基板とが直接
    接合されていることを特徴とする請求項１６、１９、２
    ０、又は２１に記載の変位制御アクチュエータ。
24. 【請求項２４】 前記圧電基板と前記支持体とが同一の
    材料により構成されていることを特徴とする請求項１
    ９、２０又は２１に記載の変位制御アクチュエータ。
25. 【請求項２５】 前記電極の全部又は一部が反射膜を兼
    ねていることを特徴とする請求項２１に記載の変位制御
    アクチュエータ。