JPS59181585A - 変位発生装置 - Google Patents
変位発生装置Info
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- JPS59181585A JPS59181585A JP58053772A JP5377283A JPS59181585A JP S59181585 A JPS59181585 A JP S59181585A JP 58053772 A JP58053772 A JP 58053772A JP 5377283 A JP5377283 A JP 5377283A JP S59181585 A JPS59181585 A JP S59181585A
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- JP
- Japan
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- bimorph piezoelectric
- bimorph
- displacement
- capacitor
- capacitance
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B1/00—Sensitive elements capable of producing movement or displacement for purposes not limited to measurement; Associated transmission mechanisms therefor
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B7/00—Compensating for the effects of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2041—Beam type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、バイモルフ圧電素子を用いた変位発生装置に
関する。
関する。
一般にバイモルフ圧電索子は複数の圧電素子が積層接合
されてなるものであシ、型出印加（二より容易（１微小
変位を生じることができるため非常に有効な手段である
。
されてなるものであシ、型出印加（二より容易（１微小
変位を生じることができるため非常に有効な手段である
。
従来技術において、値小変位を与えるための装置として
バ・ｆモルフ圧電索子を用いることは周知でるり、通常
用いられるバイモルフ圧電索子の応用例としてトよビデ
オディスク等の光学系を用いたシステム゛Ｃ該バイモル
フ圧’ｔｉｉ累子の先ｊｉｉＡｆニミラーを取り付はレ
ーザー光の偏向素子として、あるいは、ヘリカルスキャ
ンａＭ Ｖ’ｉ”Ｒでのオートトラッキングのためのビ
テオヘッド偏向累子等が挙げられる。
バ・ｆモルフ圧電索子を用いることは周知でるり、通常
用いられるバイモルフ圧電索子の応用例としてトよビデ
オディスク等の光学系を用いたシステム゛Ｃ該バイモル
フ圧’ｔｉｉ累子の先ｊｉｉＡｆニミラーを取り付はレ
ーザー光の偏向素子として、あるいは、ヘリカルスキャ
ンａＭ Ｖ’ｉ”Ｒでのオートトラッキングのためのビ
テオヘッド偏向累子等が挙げられる。
寸だ近年、固体１１反像装置の偏量装置とし−（７＜イ
モルフ圧′屯素子釦用いることが研究されている。
モルフ圧′屯素子釦用いることが研究されている。
固坏礒像ＩＱ ｉ＾二は従来の」、汝像営とくらべ、小
型。
型。
輔量、高伯粗性１％性［ｎｉては図形嬢がなく、残像が
小さく 、 ｙ・ｂ付きがない等多くの利点を有してい
るため、Ｉ ’］、’Ｖ 、 Ｗ 庭用ビデオカメラ、
銀塩フィルムを用いない′亀子カメラ等、応用は広く、
今後史に拡大されると考えらねる。これらの応用におい
て、現在の固体撮像装置撒に対して高屓像度化の要求が
強い。しかし一方向犀］最像装置（−目をｌ［１１ける
と、該装置ｄはｍ イーＩＥのＬＳＩの中でも最も大き
いチソブザイズを有しておυ、１氏勧格化へのアプロー
チとしてもチソプザイズの縮小化が求められている。
小さく 、 ｙ・ｂ付きがない等多くの利点を有してい
るため、Ｉ ’］、’Ｖ 、 Ｗ 庭用ビデオカメラ、
銀塩フィルムを用いない′亀子カメラ等、応用は広く、
今後史に拡大されると考えらねる。これらの応用におい
て、現在の固体撮像装置撒に対して高屓像度化の要求が
強い。しかし一方向犀］最像装置（−目をｌ［１１ける
と、該装置ｄはｍ イーＩＥのＬＳＩの中でも最も大き
いチソブザイズを有しておυ、１氏勧格化へのアプロー
チとしてもチソプザイズの縮小化が求められている。
従って、テツプザイズの縮小化を行ない史（１昼ぞ反化
を行なって５ｌ）１１イ隊度化せ行なわなくてはならな
く、製造孜術的（Ｌも困９．ｌｌＩである。
を行なって５ｌ）１１イ隊度化せ行なわなくてはならな
く、製造孜術的（Ｌも困９．ｌｌＩである。
このような問題（二対処するため、インターライン転込
力式ＣＣＬＩ （以下ＩＴ −ＣＣＤと析ず）のＭｌ
ｊさ、感光部（例えばフォトダイオード、９、下ＰＤと
、ｊＰ］Ｎ丁）（−蓄積きれた侶号屯荷か垂ｌ亘ブラン
キング期間（無効期間）にお−いて同時（−瓜ｌＦＭ、
ＣＣＤ （二移動され、仄のフィールド有効期間中（
二欣出されるプ敢イ象μｍり作を有した固体撮像集子を
前記フィールド肋間の無効期間に振励中心が位置する如
く振動せしめること（二重や、みかけ上の画素数を倍増
１−る高解像１反化が試みられている。つ１す、固体撮
像集子を該チップ面に対して水平（−適当な周波数で適
当な振幅を与えることて、従来の固体撮母装；ｄの尚解
像度化を１〆１ろうとするものである。
力式ＣＣＬＩ （以下ＩＴ −ＣＣＤと析ず）のＭｌ
ｊさ、感光部（例えばフォトダイオード、９、下ＰＤと
、ｊＰ］Ｎ丁）（−蓄積きれた侶号屯荷か垂ｌ亘ブラン
キング期間（無効期間）にお−いて同時（−瓜ｌＦＭ、
ＣＣＤ （二移動され、仄のフィールド有効期間中（
二欣出されるプ敢イ象μｍり作を有した固体撮像集子を
前記フィールド肋間の無効期間に振励中心が位置する如
く振動せしめること（二重や、みかけ上の画素数を倍増
１−る高解像１反化が試みられている。つ１す、固体撮
像集子を該チップ面に対して水平（−適当な周波数で適
当な振幅を与えることて、従来の固体撮母装；ｄの尚解
像度化を１〆１ろうとするものである。
このよう（二固体ｊ最像素子に振動を加えて偏向させる
ため、バイモルフ圧電索子を用いる研究がなされている
。しかしながらこのようなバイモルフ圧′也累子の変位
量は使用される環境下の温度により変化し、材料により
異なるがこの変位１丁の温度イ糸ａｙはおおむね２００
０〜１００００ ｐｐｍ／Ｇ （−２０”Ｃ〜６０ ”
Ｃ）でのる。例えばＶＴＲカメン、亀子カメラ４ｆ （
二固体撮１．＄！装置が搭載された場合、１更用される
環境により感度変化が生ずることは容易（＝推察される
。このように諷度変化が必ると、前述のように変位材も
笈化し、ｆ９［望の変位量が得らＩｔないという欠点が
あった。従って、例えば固体撮像装置の偏向装置に用い
た場合高解像度を十分に得ることができないという問題
点があった。
ため、バイモルフ圧電索子を用いる研究がなされている
。しかしながらこのようなバイモルフ圧′也累子の変位
量は使用される環境下の温度により変化し、材料により
異なるがこの変位１丁の温度イ糸ａｙはおおむね２００
０〜１００００ ｐｐｍ／Ｇ （−２０”Ｃ〜６０ ”
Ｃ）でのる。例えばＶＴＲカメン、亀子カメラ４ｆ （
二固体撮１．＄！装置が搭載された場合、１更用される
環境により感度変化が生ずることは容易（＝推察される
。このように諷度変化が必ると、前述のように変位材も
笈化し、ｆ９［望の変位量が得らＩｔないという欠点が
あった。従って、例えば固体撮像装置の偏向装置に用い
た場合高解像度を十分に得ることができないという問題
点があった。
本発明は以上の点−を考慮してなされたもので、温ＩＷ
変化によらず変位量が一定である変位発生装置を提供す
ることを目的とする。
変化によらず変位量が一定である変位発生装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の０！璧」
不発明は、バイモルフ圧″鴫素子と１律屯谷ｋ］−の温
度恍欽の符号か前凸己ノ・イ七ルフ圧砥系子の解重容量
の７．債度νｉＣ符号（−メ］シ糸付号−ごろる屯気系
子とを直列（二ｊ及成して交冗駆励也圧を開力１１する
ことを待鑓とした亥１Ｍ光生狡匝。
度恍欽の符号か前凸己ノ・イ七ルフ圧砥系子の解重容量
の７．債度νｉＣ符号（−メ］シ糸付号−ごろる屯気系
子とを直列（二ｊ及成して交冗駆励也圧を開力１１する
ことを待鑓とした亥１Ｍ光生狡匝。
バイモルフ圧電索子は重重性材料からなる４反材を単一
で又は仮蘇似稙ｊ曽してなるものてあり、必宇（一応じ
≦朕、・高４交寺（二ｇ虜して用いろスする。一般にバ
イモルフ圧電索子（二用いられる圧゛屯材料（二は、圧
″屯定戚α が大きいこと１．ｌ１ｉ８１曾ｊ糸数１（
３饅り：大きい１ こと、１表械的強駄が太きいことが安ボされ、例えばＰ
ＺＴ （Ｐｂ（Ｚｒ 、 Ｔｉ ） Ｏｓ ） 禾の二
成分Ｉ料、ｐｂ （Ｙ％、。
で又は仮蘇似稙ｊ曽してなるものてあり、必宇（一応じ
≦朕、・高４交寺（二ｇ虜して用いろスする。一般にバ
イモルフ圧電索子（二用いられる圧゛屯材料（二は、圧
″屯定戚α が大きいこと１．ｌ１ｉ８１曾ｊ糸数１（
３饅り：大きい１ こと、１表械的強駄が太きいことが安ボされ、例えばＰ
ＺＴ （Ｐｂ（Ｚｒ 、 Ｔｉ ） Ｏｓ ） 禾の二
成分Ｉ料、ｐｂ （Ｙ％、。
％６ ） Ｏａ （Ｐｂ ＋ Ｓｒ ） ＴｉＯ２−
ＰｂＺｒＯ３系、ｐｂ （Ｃｏｙ６ ＋Ｗ％ ） Ｏ，
−Ｐｂ（Ｔｉ 、 Ｚｒ ） ０３糸、Ｐｂ （Ｍｇ＞
６ 、 Ｎｂ％） ０３− Ｐｂ（Ｔｉ ＋ Ｚｒ ）
０３系、Ｐｂ （ＳｂＨ、ＮｂＨ） Ｏｓ −Ｐｂ
（Ｔｉ ＋Ｚｒ ） Ｏｓ Ｋ、Ｐｂ （ＺｎＨ、Ｎｂ
Ｈ） Ｏｓ糸、Ｐｂ （Ｌａ％ 、 Ｎｂｙ、）０３系
等の三成分材料等のものがある。またモルフオトロビッ
ク相転移近傍の組成のものが良い特性を示す。
ＰｂＺｒＯ３系、ｐｂ （Ｃｏｙ６ ＋Ｗ％ ） Ｏ，
−Ｐｂ（Ｔｉ 、 Ｚｒ ） ０３糸、Ｐｂ （Ｍｇ＞
６ 、 Ｎｂ％） ０３− Ｐｂ（Ｔｉ ＋ Ｚｒ ）
０３系、Ｐｂ （ＳｂＨ、ＮｂＨ） Ｏｓ −Ｐｂ
（Ｔｉ ＋Ｚｒ ） Ｏｓ Ｋ、Ｐｂ （ＺｎＨ、Ｎｂ
Ｈ） Ｏｓ糸、Ｐｂ （Ｌａ％ 、 Ｎｂｙ、）０３系
等の三成分材料等のものがある。またモルフオトロビッ
ク相転移近傍の組成のものが良い特性を示す。
一般にこのような圧電材料を用いたバイモルフ圧電索子
の変位量が温度の昇降に伴ない増減することが知られて
いる。筐だバイモルフ圧電素子は誘′屯体である圧電拐
料（二電圧を印加するため静電容量を市′し、この静電
容量も温度の昇降に伴ない」・ｌ’Ｊ減する。仝発明者
らの研究によれば、変位量の温度係数と静電容量の温度
係数がほぼ等しいことが判明した。この傾向はバイモル
フ圧−素子の形状（長さ９幅、厚さ）（二はほとんど依
存しないことが明らかとなった。
の変位量が温度の昇降に伴ない増減することが知られて
いる。筐だバイモルフ圧電素子は誘′屯体である圧電拐
料（二電圧を印加するため静電容量を市′し、この静電
容量も温度の昇降に伴ない」・ｌ’Ｊ減する。仝発明者
らの研究によれば、変位量の温度係数と静電容量の温度
係数がほぼ等しいことが判明した。この傾向はバイモル
フ圧−素子の形状（長さ９幅、厚さ）（二はほとんど依
存しないことが明らかとなった。
第１図乃至第３図にバイモルフ圧電索子の変位Ｍ（Ｓ）
と靜゛屯容量（Ｃ）の温度変化を示す３，１駆動電圧は
例えばｆ ＝３０１（ｚ 、 ６０１（ｚ 、 Ｖ＝Ｏ
〜２００Ｖ を用いた。こ゛の′電圧は電界として０〜
Ｉ ＫＶ、Ａ＋ｎ程度でめる。第１図にはＰｂ（ＹＨ，
Ｎｂｙ？２）０３（Ｐｂ、５ｒ）ＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ
ｘ糸の材＋１（Ｔ−９６東芝セラミツクヌ製）を用いた
一合、第２図（二はＰｂ （Ｃｏ％＋ ％２ ）Ｏｓ
Ｐｂ （Ｔｌ、Ｚｒ ） Ｏｓ系の材料ＣＴ −８５
東芝セラミツクヌ製）を用いた場合、第３図（二はＰｂ
（Ｙ％＋ Ｎｂｙ２）０３−（Ｐｂ ＋ Ｓｒ ）
ＴｉＯ３−ＰｂＺｒ０．、系の材料（Ｔ−９６改良制）
を用いた場合を示す、。
と靜゛屯容量（Ｃ）の温度変化を示す３，１駆動電圧は
例えばｆ ＝３０１（ｚ 、 ６０１（ｚ 、 Ｖ＝Ｏ
〜２００Ｖ を用いた。こ゛の′電圧は電界として０〜
Ｉ ＫＶ、Ａ＋ｎ程度でめる。第１図にはＰｂ（ＹＨ，
Ｎｂｙ？２）０３（Ｐｂ、５ｒ）ＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ
ｘ糸の材＋１（Ｔ−９６東芝セラミツクヌ製）を用いた
一合、第２図（二はＰｂ （Ｃｏ％＋ ％２ ）Ｏｓ
Ｐｂ （Ｔｌ、Ｚｒ ） Ｏｓ系の材料ＣＴ −８５
東芝セラミツクヌ製）を用いた場合、第３図（二はＰｂ
（Ｙ％＋ Ｎｂｙ２）０３−（Ｐｂ ＋ Ｓｒ ）
ＴｉＯ３−ＰｂＺｒ０．、系の材料（Ｔ−９６改良制）
を用いた場合を示す、。
試料でばαｓ ＝ ５１００ （ｐｐｍ７℃） ｌ α
Ｃ＝ ４８００ （ｐＩｌｌｒｎ／℃）、第２図（二示
す試料ではαｓ＝ ６３００ （ｐｐｍ／’Ｃ：） 。
Ｃ＝ ４８００ （ｐＩｌｌｒｎ／℃）、第２図（二示
す試料ではαｓ＝ ６３００ （ｐｐｍ／’Ｃ：） 。
αｃ ＝ ６０００ （ｐｐｍ／’Ｃ）、第３図（二示
すＥ Ｊｉ）ではαＳ−２８００（ｐｐｍ／’Ｃ） 、
αＣ＝ ２５００ （、Ｐｐｎ１／℃）であった。
すＥ Ｊｉ）ではαＳ−２８００（ｐｐｍ／’Ｃ） 、
αＣ＝ ２５００ （、Ｐｐｎ１／℃）であった。
このよう（二αＣとαｓはほぼ同様の値を示す。他の材
料についても同様の結果が伺られる。圧電材料はキュリ
一点以下の温度で用いる材料であり、との昶囲−Ｃもち
いる拐料であればほぼ同様の１唄向を示す。
料についても同様の結果が伺られる。圧電材料はキュリ
一点以下の温度で用いる材料であり、との昶囲−Ｃもち
いる拐料であればほぼ同様の１唄向を示す。
本発明はこの点に増目してなさオｔだもので、ｆｉｔＪ
述のととく奄気累子を接続することによシ、抜４１トな
亀子回路を設けることなく、バイモルフ圧電索子の静電
容量の変化（二応じ印加される電圧が変化し、さら（二
その′−圧がバイモルフ圧「ｃ：素子の変位量をほぼ一
定（二保つように変化する。。
述のととく奄気累子を接続することによシ、抜４１トな
亀子回路を設けることなく、バイモルフ圧電索子の静電
容量の変化（二応じ印加される電圧が変化し、さら（二
その′−圧がバイモルフ圧「ｃ：素子の変位量をほぼ一
定（二保つように変化する。。
すなわちバイモルフ圧′屯素子の変位−姓が増加するよ
うな織度変化が生じたとき、バイモルフ圧電素子の静′
ｆれ容量も」胃加する。このとき直列（二接続さ２した
コンデンサはバイモルフ圧電み子の変位量（静電容と）
、と異ｈＸ〕号の温度係数を１１−するので、このコン
デンサの静’Ｍｕ Ｗ 灰は減少する。従ってノくイモ
ルフＬＥ′屯素子（二印加さＪする電圧が減少し、変位
量を小さく−Ｖ−る方向（−ｉ’ｉｌｌ ］卸される。
うな織度変化が生じたとき、バイモルフ圧電素子の静′
ｆれ容量も」胃加する。このとき直列（二接続さ２した
コンデンサはバイモルフ圧電み子の変位量（静電容と）
、と異ｈＸ〕号の温度係数を１１−するので、このコン
デンサの静’Ｍｕ Ｗ 灰は減少する。従ってノくイモ
ルフＬＥ′屯素子（二印加さＪする電圧が減少し、変位
量を小さく−Ｖ−る方向（−ｉ’ｉｌｌ ］卸される。
温度変化が逆の場合も同様である。。
また前述のごとくバイモルフ圧電索子の静電容量のｃ品
度係数と異符号の温度係数をゼするコンデンサを用いる
こと（二より充分な効果を得ることができるが、さらに
コンデンサの静゛亀谷品、のｍへ度体数（αｃ、）が αＣ：バイモルフ圧′屯累子の静電容量の温展係式％式
％ Ｃ＋（Ｔｏ） ’ Ｔｏ におけるコンデンサの静゛嘔
容蔗Ｃ（Ｔｏ） ’ Ｔ６ を二おけるバイモルフ圧
電索子の静゛ル：谷菫なる関係をイ両たずこと、祉たは αｓ、バイモルフ圧「ゼ素子の変位の（１情度泳数＋ｒ
ｏ：基卑１ｒＩＡＩＬ Ｃ＋（Ｔｏ） ： ｉ”。におけるコンデンウ−の静屯
谷皿Ｃ（’ｌ−’ｏ） ”Ｉ’ｏにＲｒＪるバイモルフ
Ｌ’ｊｕｍ子の１打屯’６試なる関係を揃７こ丁こと（
二Ｊ−９芒じに丁ぐれた効果を兄ゴ■舅する。
度係数と異符号の温度係数をゼするコンデンサを用いる
こと（二より充分な効果を得ることができるが、さらに
コンデンサの静゛亀谷品、のｍへ度体数（αｃ、）が αＣ：バイモルフ圧′屯累子の静電容量の温展係式％式
％ Ｃ＋（Ｔｏ） ’ Ｔｏ におけるコンデンサの静゛嘔
容蔗Ｃ（Ｔｏ） ’ Ｔ６ を二おけるバイモルフ圧
電索子の静゛ル：谷菫なる関係をイ両たずこと、祉たは αｓ、バイモルフ圧「ゼ素子の変位の（１情度泳数＋ｒ
ｏ：基卑１ｒＩＡＩＬ Ｃ＋（Ｔｏ） ： ｉ”。におけるコンデンウ−の静屯
谷皿Ｃ（’ｌ−’ｏ） ”Ｉ’ｏにＲｒＪるバイモルフ
Ｌ’ｊｕｍ子の１打屯’６試なる関係を揃７こ丁こと（
二Ｊ−９芒じに丁ぐれた効果を兄ゴ■舅する。
コンデンサは、七の、、ｊ５′Ｅ已１杢全、國泊ニーぶ
択すること（二より容易に〕ｆｒ孟りＭヂ１ｍ ：Ｗ
Ｊ４ 、７．情度詠式を倚ることができる。列えはセラ
ミックコンデンツーシＪ、キュリ一温度を常温以下（１
持たせ帛肪［已ｊ薗？用いるこ加えたもの、また最近で
はＰｂ （ｉＶｂ：Ａ、Ｎｂ２Ａ）Ｏ３’ｌｘどの材料
がろる。これしの材利勿ハ」いて所望の特性を刹゛する
コンフ゛ン？ケイけることは容易（二′ｉ″丁なうこと
ができる。
択すること（二より容易に〕ｆｒ孟りＭヂ１ｍ ：Ｗ
Ｊ４ 、７．情度詠式を倚ることができる。列えはセラ
ミックコンデンツーシＪ、キュリ一温度を常温以下（１
持たせ帛肪［已ｊ薗？用いるこ加えたもの、また最近で
はＰｂ （ｉＶｂ：Ａ、Ｎｂ２Ａ）Ｏ３’ｌｘどの材料
がろる。これしの材利勿ハ」いて所望の特性を刹゛する
コンフ゛ン？ケイけることは容易（二′ｉ″丁なうこと
ができる。
バイモルフ圧電系子（靜′覗容ＭＩ Ｃ） とコンデン
サ（ｆｒＰ ’Ｎ容琺Ｃ＋） を直列に接続して改正
（ＶＯ）を印加した場合、バイモルフ圧゛屯素子に印加
される電圧（Ｖ）は（１）式のごとくになる。
サ（ｆｒＰ ’Ｎ容琺Ｃ＋） を直列に接続して改正
（ＶＯ）を印加した場合、バイモルフ圧゛屯素子に印加
される電圧（Ｖ）は（１）式のごとくになる。
咬だバイモルフ圧’Ｆｊｊ：素子の変位（δ）はＬ’ｉ
ｉｆｉ変位感度をＳとすると次式で衣わされる。
ｉｆｉ変位感度をＳとすると次式で衣わされる。
δ＝ Ｓ −Ｖ （２）温度Ｔに
よる変化はｉｌｌ （２１式により次のよう（−算出さ
れる。
よる変化はｉｌｌ （２１式により次のよう（−算出さ
れる。
ｅｏｇＶ＝Ｊｌｏｇｃ＋−１１ｏｇｃｃＩ十ｃ）＋ｌｏ
ｇＶｏ Ｃ”（１））ｎｏｇδ＝ ＡｏｇＳ ＋
、ｇｏｇＶ （°、’ （Ａ ）（８）、（４Ｊ
よρ ここで 変位の温度係数 の変位の温度係数 の静屯谷厘の温ば恍絃 とすると（５）式は次式のよう（二なる。
ｇＶｏ Ｃ”（１））ｎｏｇδ＝ ＡｏｇＳ ＋
、ｇｏｇＶ （°、’ （Ａ ）（８）、（４Ｊ
よρ ここで 変位の温度係数 の変位の温度係数 の静屯谷厘の温ば恍絃 とすると（５）式は次式のよう（二なる。
バイモルフ圧゛−系子の変位前の一度友化をなくすため
にはαδ＝０とする公安がの９．１）ｉ」述のよう（二
α５−αＣ／ｌる関係をＨｊいれば（６１式を用いて次
式のよ′）な関係を得る。
にはαδ＝０とする公安がの９．１）ｉ」述のよう（二
α５−αＣ／ｌる関係をＨｊいれば（６１式を用いて次
式のよ′）な関係を得る。
αｃ１−−夏α３ ・、８）また
Ｃ、、Ｃは次式であられされる。
Ｃ、、Ｃは次式であられされる。
ＣＩ （’ｒ） ＝ ＣＩ（Ｔｏ） 十〇＋（Ｔｏ）
・αｃ１・△Ｔ（９）Ｃ（Ｔ） −” Ｃ（’ｉ’ｏ）
＋Ｃ（Ｔｏ）”αｃ’△Ｔ ＩＪＯ）前述のごと
く一般（二αＣは２０００〜１００００ ｐｐｒｎ、／
℃と小きいため、 なる関係が成立する。
・αｃ１・△Ｔ（９）Ｃ（Ｔ） −” Ｃ（’ｉ’ｏ）
＋Ｃ（Ｔｏ）”αｃ’△Ｔ ＩＪＯ）前述のごと
く一般（二αＣは２０００〜１００００ ｐｐｒｎ、／
℃と小きいため、 なる関係が成立する。
従ってこのようなαｃ’ｆｒ−有するコンデンサを用い
れば、変位社の温圧変化をほぼ０にすることができる。
れば、変位社の温圧変化をほぼ０にすることができる。
丑だγ温度差△′Ｉ″Ｃ二ふ・ける許容誤差が１００・
ａ襲であれば、 −ａ≦、Ｑ、Ｔ・αａ≦ａ ｕ′ｌＪな
る関係を満たせは良い。
ａ襲であれば、 −ａ≦、Ｑ、Ｔ・αａ≦ａ ｕ′ｌＪな
る関係を満たせは良い。
従って、（６）式より、
−−−、−−（ｃ、 ＋ｃ）≦Ｃ１αｃ ＋ Ｃαｃ、
≦暫−（ＣＩ 十〇） ｕ”’ΔＴ となる。（１１）式と同様（＝計算すれば、なる関係を
満たせは良い。
≦暫−（ＣＩ 十〇） ｕ”’ΔＴ となる。（１１）式と同様（＝計算すれば、なる関係を
満たせは良い。
≦−αｃ＋２ａ−なる関係を満たせは良いこと（−なる
。
。
△′ｆ
またａ’（ｉ＝△Ｔ・α〆以下の領とすること（二より
コンデンサ（二よる温度補償の効果を発揮する。
コンデンサ（二よる温度補償の効果を発揮する。
他の嘔気索子、例えばインダクタンヌ、抵抗でも同様の
ことがなりたつが、砥抗、インダクタンスを用いた場合
、かなυ大きいインピーダンス及び大きいインピーダン
ス変化か要求され、又用いる。駆動電圧のＪｉ！ｔ１波
数の因子が残る等の問題が必るため、コンデンサを用い
ることが望−マしい。
ことがなりたつが、砥抗、インダクタンスを用いた場合
、かなυ大きいインピーダンス及び大きいインピーダン
ス変化か要求され、又用いる。駆動電圧のＪｉ！ｔ１波
数の因子が残る等の問題が必るため、コンデンサを用い
ることが望−マしい。
係数（二対し異符号でめるコンデンサをバイモルフ圧電
素子（二直列に接続すること（−よシ、＆雑な′電子回
路を用いることなく変位前の温度軸」濱を行な９ことが
できる。このようにコンデンサのみで温度補償ができる
ため、安価かつ高信頼に、温度（二よらず一定の変位量
を発生する変位発生装置を得ることができる。
素子（二直列に接続すること（−よシ、＆雑な′電子回
路を用いることなく変位前の温度軸」濱を行な９ことが
できる。このようにコンデンサのみで温度補償ができる
ため、安価かつ高信頼に、温度（二よらず一定の変位量
を発生する変位発生装置を得ることができる。
従って本発明を例えば固体１７￥像装置の偏向装置とし
て用いれば、温度変化に依存せず′Ｒ（ニ一定の尚精細
さを保つことができる。
て用いれば、温度変化に依存せず′Ｒ（ニ一定の尚精細
さを保つことができる。
以下（二不釦明の実施例を説明する。
第４ ｔｇ＋ ＋”） 、 ｔｂｌは本発明変位発生装
置６゛、を概略的に７廖す回路１メ１である。
置６゛、を概略的に７廖す回路１メ１である。
駆動電圧■は、１メ４部インビーダンヌがバイモルフ圧
％Ｘ子のインピーダンスよりも十分小烙い交流′電源（
１）によシバイモルフ圧電素子（３）に直列に接θ°Ｃ
された袖イη用のコンデンサー（２）（谷ＲＣ＋ ）を
介してバイモルフ圧電索子（３）に印加される。不実施
１３１ｊ （１川いたバイモルフ圧′屯累子はいわゆる
並列接Ｐ范桿１であり、圧電材料からなる板材（３ａ）
（３ｂ） （厚さ０．２ ＋ｎｉｎ 、 長さ２Ａ
ｒｎｍ、 、幅５＋ｘｈｔ）を２枚積層したもので、
分極方向は板材の厚さ方向であり、その分極方向は同一
方向とする。駆動電圧は板材（３ａ） 。
％Ｘ子のインピーダンスよりも十分小烙い交流′電源（
１）によシバイモルフ圧電素子（３）に直列に接θ°Ｃ
された袖イη用のコンデンサー（２）（谷ＲＣ＋ ）を
介してバイモルフ圧電索子（３）に印加される。不実施
１３１ｊ （１川いたバイモルフ圧′屯累子はいわゆる
並列接Ｐ范桿１であり、圧電材料からなる板材（３ａ）
（３ｂ） （厚さ０．２ ＋ｎｉｎ 、 長さ２Ａ
ｒｎｍ、 、幅５＋ｘｈｔ）を２枚積層したもので、
分極方向は板材の厚さ方向であり、その分極方向は同一
方向とする。駆動電圧は板材（３ａ） 。
板材（３ｂ）が接合された而を一つの４極とし、他面を
もう一方の電極として印加される。
もう一方の電極として印加される。
このバ・１モルフ１［市系子の静’ｉｊｌ谷蚤及び変位
オはともに５０００ ｐｐ＋ＴＩ／−Ｃであった。この
バイモルフ圧電素子にあわせて、コンデンサ（２）の静
屯容−ＲＣ＋の鼠度保数αＣ８が−５０００ｐｐｍ／′
ｃ、 ７１＞っ室温においてバイモルフ圧電素子（，３
）の静心ｓｉぽ（４）と同一のものを用いた。
オはともに５０００ ｐｐ＋ＴＩ／−Ｃであった。この
バイモルフ圧電素子にあわせて、コンデンサ（２）の静
屯容−ＲＣ＋の鼠度保数αＣ８が−５０００ｐｐｍ／′
ｃ、 ７１＞っ室温においてバイモルフ圧電素子（，３
）の静心ｓｉぽ（４）と同一のものを用いた。
駆動直圧■としてピーク’１白、 ２００ Ｖ ＋周波
淑１期イ２の父流電圧を〃１）えたところ、変位量は温
度（二よらず）よぼ−足の値を示した。この結果を第５
図（二示す。第５図から明らかなよう（二温度−変位歓
特性はは４丁一定となっていることがわかる。
淑１期イ２の父流電圧を〃１）えたところ、変位量は温
度（二よらず）よぼ−足の値を示した。この結果を第５
図（二示す。第５図から明らかなよう（二温度−変位歓
特性はは４丁一定となっていることがわかる。
このよう（二特定のコンデンサを温度補償用として直列
（二接続するだけでバイモルフ圧電索子の変位ｔの温度
補償を行なうことができる。
（二接続するだけでバイモルフ圧電索子の変位ｔの温度
補償を行なうことができる。
不実施例では並列接続型のバイモルフ圧電素子を用いた
が、分極方向が互い（１逆ｅある直列接続型を用いても
同様である。また圧電材料からなる板材は２板に限らず
、１枚又は３板以上槓層しても良いことはいうまでもな
い。また必要（二応じ金属板等に固定して用いても同様
である。
が、分極方向が互い（１逆ｅある直列接続型を用いても
同様である。また圧電材料からなる板材は２板に限らず
、１枚又は３板以上槓層しても良いことはいうまでもな
い。また必要（二応じ金属板等に固定して用いても同様
である。
次に本発明の変位発生装置を固体］液像素子の偏向装置
として用いた場合について説明する。第６図は固体撮像
素子の偏向装置の分解斜視図である。
として用いた場合について説明する。第６図は固体撮像
素子の偏向装置の分解斜視図である。
ＣＣＤ等の固体撮像素子（６υは、信号伝送路であるフ
レキシブルプリント板（６鍾を有する第１の基体１１ｉ
３１く二面Ｍｌれている。このフレキシブルプリント板
（６２１は固体撮像素子６υの変位量を大きくするため
Ｃ字状の形成とした。またこの固体撮像素子６υ鋼向−
用に２組のバイモルフ圧電素子（６４ａ） 、 （６４
ｂ）が第２の基体１（ｉ５１ に平行に固定されている
。このバイモルフ圧電索子（ｆｙ↓ａＪ ＋ （６４ｂ
）は、例えばＮｉ板台の支持板を介して例えばＰＺＴ
３成分素の圧電材料からなる板材が接合さｇだ構造をと
る。またバー１七ルフ圧電素子（４ａ） 、 （６４
も）の第２の基体１１ｉｂ）−の固定部では、バイモル
フ圧電索子（６４ａ） 、 （６４ｂ）の変位績が太き
くするため、支持板（６６）がスプリング作用を有する
ように湾曲部（６６ａ）が設けられている。さら（１弟
１の基体（６■は、このバイモルフ圧′屯素子（６４ａ
）、 （６４ｂ）のそれぞれのほぼ中央部に形成された
固体部（６７ａ） 、 （６７ｂ）に固定される。さら
（二、第２の基体１６５） ！よ支持台１１８）に固定
され、フレキシブルプリント板＋６２１及びバイモルフ
圧′ｔＥ素子（６４ａ） 、 （６４ｂ）の′電極は支
持台（６８） ｆ二形成された電極に接続きれる。
レキシブルプリント板（６鍾を有する第１の基体１１ｉ
３１く二面Ｍｌれている。このフレキシブルプリント板
（６２１は固体撮像素子６υの変位量を大きくするため
Ｃ字状の形成とした。またこの固体撮像素子６υ鋼向−
用に２組のバイモルフ圧電素子（６４ａ） 、 （６４
ｂ）が第２の基体１（ｉ５１ に平行に固定されている
。このバイモルフ圧電索子（ｆｙ↓ａＪ ＋ （６４ｂ
）は、例えばＮｉ板台の支持板を介して例えばＰＺＴ
３成分素の圧電材料からなる板材が接合さｇだ構造をと
る。またバー１七ルフ圧電素子（４ａ） 、 （６４
も）の第２の基体１１ｉｂ）−の固定部では、バイモル
フ圧電索子（６４ａ） 、 （６４ｂ）の変位績が太き
くするため、支持板（６６）がスプリング作用を有する
ように湾曲部（６６ａ）が設けられている。さら（１弟
１の基体（６■は、このバイモルフ圧′屯素子（６４ａ
）、 （６４ｂ）のそれぞれのほぼ中央部に形成された
固体部（６７ａ） 、 （６７ｂ）に固定される。さら
（二、第２の基体１６５） ！よ支持台１１８）に固定
され、フレキシブルプリント板＋６２１及びバイモルフ
圧′ｔＥ素子（６４ａ） 、 （６４ｂ）の′電極は支
持台（６８） ｆ二形成された電極に接続きれる。
以上のようにして構成され、で固体撮像素子の偏向装置
において、前述のごとくにコンデンサを介し−Ｃ駆：！
１ＪＩｉ圧を印加し、バイモルフ圧電索子を振動させる
こと（二よシ、温度（二よらず一定の変位量を得ること
ができる。なり第６図中（二おける矢印ａ、ｂ、ｃは変
位方向である。
において、前述のごとくにコンデンサを介し−Ｃ駆：！
１ＪＩｉ圧を印加し、バイモルフ圧電索子を振動させる
こと（二よシ、温度（二よらず一定の変位量を得ること
ができる。なり第６図中（二おける矢印ａ、ｂ、ｃは変
位方向である。
このよう（二本発明を用いた固体Ｊ敢像哀ｉ：の偏向装
置においては、温ｊ疋（二よしずｎに固坏燻体装置中の
画素の位ｉ−°を所′屋の位置へ移動させることができ
るため、温度によらず（−宮に１艷梢細な画像信号を得
ることができる。
置においては、温ｊ疋（二よしずｎに固坏燻体装置中の
画素の位ｉ−°を所′屋の位置へ移動させることができ
るため、温度によらず（−宮に１艷梢細な画像信号を得
ることができる。
第１図乃至第３図は変位量及び静′屯容鼠の温度特性曲
厳図、第４図は本発明実施例を示す回路図、第５図は変
位置の温度特性臼、誠図、第６図は固体撮像素子の温：
同、麦１覗の分）ケ￥２針祝図１．２・・コンデンサ ３・・・バイモルフ圧゛屯索子 代理人 弁理士 則 近 途 １１１（ほか１名）第
１ 図 ７ （６Ｃ） 第 ２ 図 Ｔ （”Ｃ） り１３図 ７ （’Ｃ） 第４図 Ｌ Ｊ第５図 」１斤 （６ｃ） 第 ６ 図 ７ｄ
厳図、第４図は本発明実施例を示す回路図、第５図は変
位置の温度特性臼、誠図、第６図は固体撮像素子の温：
同、麦１覗の分）ケ￥２針祝図１．２・・コンデンサ ３・・・バイモルフ圧゛屯索子 代理人 弁理士 則 近 途 １１１（ほか１名）第
１ 図 ７ （６Ｃ） 第 ２ 図 Ｔ （”Ｃ） り１３図 ７ （’Ｃ） 第４図 Ｌ Ｊ第５図 」１斤 （６ｃ） 第 ６ 図 ７ｄ
Claims (4)
- （１） バイモルフ圧電素子と、静電容量の銘度係、
数の符号が前記バイモルフ圧電素子の静′５れ容量のγ
１１Ｍ度係飲の符号に対し異符号であるコンデンサとを
直列に接続して交ｉ＋駆動−圧を印加することを特徴と
した変位発生装置。 - （２） 前記コンデンサの静電容量の温度係数（αｃ
、）が αｃ、： Ｃ，面一・α。 ｃ （’ｒｏ） αＣ：バイモルフ圧゛屯素子の静電容量の温度係数Ｔｏ
：基準温歴 Ｃ＋（、Ｔｏ） ’ Ｔ（、におけ名コンデンサの静電
容量Ｃ’ （Ｔｏ） ’ Ｔｏにおけるバイモルフ圧電
素子の静電容量なる関係を満たすことを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の変位発生装置。 - （３） 削６己コンデンサの静電容量の温度Ｑ数がα
Ｓ：バイモルフ圧電累子の笈位祿の總度係数Ｔｏ二基準
温就 Ｃ＋（Ｔｏ） ’ Ｔｏ ｉ−おけるコンデンサの静電
容量ｃ（’ｒｏ）：’ｒｏにおけるバイモルフ圧電系子
の靜４．容、鉱なる関係を満だ１−ことを！＋！ｆ徴と
する特許請求の４（α門弟Ｊ項記載の変位発生装置。 - （４） 温度性△Ｔ（二おける許容誤尭が１００・ｄ
チである時、ｍ記コンデンサのＨ予電容量の一度係飲が
なる関係を＾だすことを％ ＊とする特許請求の範囲第
２項記載の変位発生装置。 、 （５） ＷｆＪ記ａが△Ｔ・αＳ以下の値である
ことｆｃ％徴゛左する特許請求の範囲第４項記載の変位
発生装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053772A JPS59181585A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 変位発生装置 |
| US06/592,542 US4608506A (en) | 1983-03-31 | 1984-03-22 | Temperature compensated drive for a piezoelectric displacement generator |
| EP84302051A EP0124250B1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-27 | Displacement generation device |
| DE8484302051T DE3465649D1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-27 | Displacement generation device |
| CA000451008A CA1202363A (en) | 1983-03-31 | 1984-03-30 | Temperature compensated displacement generating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053772A JPS59181585A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 変位発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181585A true JPS59181585A (ja) | 1984-10-16 |
| JPS6310595B2 JPS6310595B2 (ja) | 1988-03-08 |
Family
ID=12952102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053772A Granted JPS59181585A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 変位発生装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4608506A (ja) |
| EP (1) | EP0124250B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59181585A (ja) |
| CA (1) | CA1202363A (ja) |
| DE (1) | DE3465649D1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0191481A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-11 | Toyota Motor Corp | ピエゾアクチュエータ |
| US6717328B2 (en) * | 2001-03-27 | 2004-04-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator and FM detection circuit incorporating the same |
| JP2010263002A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Brother Ind Ltd | 圧電アクチュエータ装置、及び、圧電アクチュエータ装置を備えた液体移送装置 |
| JP2014034507A (ja) * | 2012-08-10 | 2014-02-24 | Nihon Ceratec Co Ltd | 圧電セラミックスおよびこれを用いた圧電アクチュエータ |
| CN111033776A (zh) * | 2017-07-20 | 2020-04-17 | 皇家飞利浦有限公司 | 致动器结构及其致动方法 |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4866326A (en) * | 1987-02-19 | 1989-09-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Driver circuit for piezoelectric actuator, and impact dot-matrix printer using the driver circuit |
| US4841191A (en) * | 1987-02-20 | 1989-06-20 | Hitachi, Ltd. | Piezoelectric actuator control apparatus |
| JPH0671324B2 (ja) * | 1987-04-03 | 1994-09-07 | オリンパス光学工業株式会社 | 撮像装置 |
| JPH01118447A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-10 | Brother Ind Ltd | インパクト型プリンタ |
| DE3809284A1 (de) * | 1988-03-19 | 1989-09-28 | Diehl Gmbh & Co | Steuerschaltung fuer ein piezo-stellglied |
| JPH01251965A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPH01283888A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Brother Ind Ltd | 圧電アクチュエータ塔載機器の運転方法 |
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| EP0469193A1 (en) * | 1990-08-03 | 1992-02-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Temperature stabilized crystal oscillator |
| DE69211269T2 (de) * | 1991-09-24 | 1997-01-23 | Murata Manufacturing Co | Beschleunigungsmessaufnehmer |
| US5241233A (en) * | 1992-03-16 | 1993-08-31 | Rockwell International Corporation | Electric drive for a rectifying segmented transducer |
| JPH05264391A (ja) * | 1992-03-19 | 1993-10-12 | Unisia Jecs Corp | 圧力センサ |
| DE4234237C2 (de) * | 1992-10-10 | 2000-11-30 | Bosch Gmbh Robert | Temperaturkompensierter Mikroaktor |
| US5489994A (en) * | 1993-10-29 | 1996-02-06 | Eastman Kodak Company | Integrated apertures on a full frame CCD image sensor |
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| JP3233059B2 (ja) * | 1997-03-07 | 2001-11-26 | 株式会社村田製作所 | 超音波センサ |
| FR2782420B1 (fr) * | 1998-08-13 | 2003-01-17 | Sfim Ind | Perfectionnements aux moteurs a vibrations |
| DE10033751B4 (de) * | 2000-07-12 | 2004-09-16 | Lenz, Reimar, Dr. | Digitale, hochauflösende Kinofilm-Kamera |
| DE10113802B4 (de) * | 2001-03-21 | 2007-10-18 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Stellgliedes |
| DE10223553B4 (de) * | 2002-05-27 | 2004-08-05 | Siemens Ag | Verfahren zur Ansteuerung eines Aktors und zugehörige Steuereinrichtung |
| DE102008030248A1 (de) * | 2008-06-25 | 2009-12-31 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Ansteuerschaltung sowie Verfahren zur Ansteuerung von Piezoeinheit, insbesondere trimorphem Piezoaktor |
| US9093925B2 (en) | 2011-05-03 | 2015-07-28 | University Of Science And Technology Of China | Switched capacitor charge pump driver for piezoelectric actuator |
| GB2567188A (en) | 2017-10-05 | 2019-04-10 | Ft Tech Uk Ltd | Fluid flow measuring device and associated method |
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| US2157665A (en) * | 1935-10-16 | 1939-05-09 | Telefunken Gmbh | Crystal mounting with temperature compensation |
| BE426805A (ja) * | 1937-03-16 | |||
| US3185869A (en) * | 1961-12-01 | 1965-05-25 | Endevco Corp | Transducer |
| US3646413A (en) * | 1970-09-25 | 1972-02-29 | Avco Corp | Piezoelectric-driven variable capacitor |
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1983
- 1983-03-31 JP JP58053772A patent/JPS59181585A/ja active Granted
-
1984
- 1984-03-22 US US06/592,542 patent/US4608506A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-03-27 EP EP84302051A patent/EP0124250B1/en not_active Expired
- 1984-03-27 DE DE8484302051T patent/DE3465649D1/de not_active Expired
- 1984-03-30 CA CA000451008A patent/CA1202363A/en not_active Expired
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| CA1202363A (en) | 1986-03-25 |
| EP0124250A1 (en) | 1984-11-07 |
| DE3465649D1 (en) | 1987-10-01 |
| EP0124250B1 (en) | 1987-08-26 |
| JPS6310595B2 (ja) | 1988-03-08 |
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