JPH0697527A - ねじり変位デバイス - Google Patents
ねじり変位デバイスInfo
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- JPH0697527A JPH0697527A JP4247884A JP24788492A JPH0697527A JP H0697527 A JPH0697527 A JP H0697527A JP 4247884 A JP4247884 A JP 4247884A JP 24788492 A JP24788492 A JP 24788492A JP H0697527 A JPH0697527 A JP H0697527A
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Abstract
テリシスがなく、屈曲変位を極力抑え、かつ、できるだ
けねじり変位のみを生ずるねじり変位デバイスを提供す
る。 【構成】 自発分極軸(Z軸)を基準にしてX軸を中心
として回転角θだけ回転させた角度で切断され厚さ方向
に所定の厚さの分極反転層を有するLiNbO3基板を
X軸と直交するZ´軸から角度φだけ傾斜した角度で切
断して得られた回転Y板1からなる。ねじり振動に関連
するすべり効果圧電歪定数d25の値が大きくかつ屈曲振
動に関連する横効果圧電定数d23の値がほぼ0となるよ
うに前記回転角θと前記角度φを選定した。
Description
レーザープリンタなどの光ビーム偏向器などに用いられ
るねじり変位デバイスに関し、特に電気機械結合係数が
大きく、しかも圧電単結晶内部に分極反転領域を有する
LiNbO3 板を用いたねじり変位デバイスに関する。
ねじり変位デバイスを示す斜視図である。図9に示すよ
うに、円板状のねじり変位デバイス11は、4個の扇形
の圧電セラミックス片12が接合されて構成されてい
る。これらの各圧電セラミックス片12は、矢印で示す
ようにほぼ扇の弦の方向に分極処理がなされており、か
つ、分極の向きが閉じたループになるように接合されて
いる。
1の上下面には、電極3,3′が形成されている。これ
らの電極3,3′に電圧を印加することによりねじり変
位デバイス11にねじり変位が得られる。
じり変位デバイスにおいては、複数個の圧電セラミック
片12が接着されて構成されているから、接着による特
性のばらつきが大きく、かつ、加工が複雑でコスト的に
も非常に費用が掛かるものであった。さらにねじり変位
デバイスの材料として圧電セラミックスを用いた場合、
ヒステリシスの発生及び高温下での使用が困難等の欠点
があった。
ミックスを用いたねじり変位デバイスの欠点を除去した
ねじり変位デバイスとして、特開昭64−71207号
(特願昭61−206608号)公報に示されるよう
に、分極反転領域を有するLiNbO3 基板を利用し、
128°回転Y基板をその主面内で既ね45°回転した
基板の主面に全面電極を形成して主面がその厚さ方向に
歪むねじり変位デバイスを提案している。しかし、この
回転Y基板からなるねじり変位デバイスにおいては、ね
じり振動以外に屈曲振動も励振されるため、特に、純粋
なねじり変位だけを利用する光偏向器には適さないとい
う問題があった。
て、構造が簡単でヒステリシスがなく、屈曲変位を極力
抑え、かつ、できるだけねじり変位のみを生ずるねじり
変位デバイスを提供することにある。
極軸(Z軸)を基準にしてX軸を中心として回転角θだ
け回転させた角度で切断され厚さ方向に所定の厚さの分
極反転層を有するLiNbO3 基板をX軸と直交するZ
´軸から角度φだけ傾斜した角度で切断して得られた回
転Y板からなり、前記回転角θおよび角度φは、屈曲変
位が小さく、かつ、ねじり変位のみを効率良く発生させ
る値としたことを特徴とするねじり変位デバイスが得ら
れる。
バイスにおいて、ねじり振動に関連するすべり効果圧電
歪定数d25の値が大きくかつ屈曲振動に関連する横効果
圧電定数d23の値がほぼ0となるように前記回転角θと
前記角度φを選定したことを特徴とするねじり変位デバ
イスが得られる。
前記回転角θの値を125°から165°の間の角度と
したことを特徴とするねじり変位デバイスが得られる。
説明する。
のねじり変位デバイスに用いる回転Y板1を切り出す方
法を示す説明図である。X軸を中心軸としてZ軸(自発
分極軸)から角度θだけ回転させた角度で切断して得ら
れる基板に熱処理を施すことにより厚さ方向に所定の厚
さの分極反転層を有するLiNbO3 基板が得られる。
このLiNbO3 基板から、X軸と直交するZ′軸に長
辺方向を選んで板を切り出して回転Y基板1′が得られ
る。この回転Y基板1′は屈曲振動のみが励振される。
しかし、図1に示すように、Z軸から角度θだけ回転さ
せた回転Y基板1′のZ′軸からさらに角度φだけ傾け
て回転Y基板1′から切り出した回転Y板1ではねじり
振動も励振されるようになる。屈曲振動を励振せず、ね
じり振動のみ効率よく励振するためには回転Y板1の回
転角θおよび長辺方向の切り出し角度φの値を適当に選
ぶ必要がある。
転角θの値に対して、屈曲振動に関連する横効果圧電定
数d23の値を0とする角度φおよびそのときのねじり振
動に関するすべり効果圧電定数d25の値をWarner
の定数を用いて計算した計算結果を示している。図3か
ら回転Y板1がねじり振動のみを効率よく励振するのは
回転角θの値が148°付近で、角度φの値が52°付
近であり、このときのd25の値はおよそ45×10-12
(C/N)になることがわかる。なお、回転角θおよび
角度φの値を必ずしも前記値に一致させなくても、それ
ぞれ前記角度に近い値とすることにより、変換効率は減
少するが、用途によっては十分に使用可能なねじり変位
デバイスを得ることができる。
スの構造概略図である。厚さtが0.1mmであって回
転角θが140°であるLiNbO3 の基板を1120
°で90分間熱処理することにより板厚の半分の厚さま
で分極反転層を形成した後、Z′軸から54.5°だけ
傾いた方向が長辺となるように切り出し、長さlが16
mmであり幅bが4mmでありかつ厚さtが0.1mm
であるねじり変位デバイス2を製作した。図4にこのね
じり変位デバイス2のインピーダンス特性を示す。図4
から明らかなように5.81kHz及び18.85kH
zに共振応答がみられた。これは次の数1式で示される
n次モードねじり振動の共振周波数fnの計算値5.6
4kHzおよび16.92kHzとほぼ一致しており、
このねじり変位デバイスではねじり振動のみが励振され
ていると考えられる。
電圧を印加したときのねじり角−電圧特性の測定結果を
示すものであり、ヒステリシスのない良好な特性が得ら
れている。
この実施例においては、長さlが16mmであり幅bが
4.5mmでありかつ厚さtが0.1mmであるねじり
変位デバイス2に鏡面研磨を施し、Al電極を蒸着で形
成し、反射鏡の役割も兼ねさせた。図7は、図6に示す
幅bが4.5mmでありまた幅bが6mmであるねじり
変位デバイス2に1次のねじり共振の共振周波数の交流
電圧を印加した場合の光ビーム偏向角−電圧特性を示し
ている。図7から明らかなように、共振周波数2.7k
Hz、印加電圧10Vp-p のとき、10°以上の偏向角
が得られた。
この実施例におけるねじり変位デバイス2は、長さ■が
7.5mmであり幅bが3mmでありかつ厚さtが0.
1mmである。このねじり変位デバイス2を1次共振で
駆動したときの特性を図8に示す。図8から明らかなよ
うに、共振周波数が9.3kHzと高くなったにもかか
わらず、10Vp-p で10°以上、16Vp-p で約20
°の偏向角が得られた。
位デバイスは、接着工程が不要であって、構造が簡単で
ヒステリシスがなく、屈曲変位を極力抑え、かつ、でき
るだけねじり変位のみを生じる。
デバイスに用いる回転Y板を切り出す方法を示す説明図
である。
と圧電定数との関係を示す計算結果を示す図である。
である。
である。
である。
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 自発分極軸(Z軸)を基準にしてX軸を
中心として回転角θだけ回転させた角度で切断され厚さ
方向に所定の厚さの分極反転層を有するLiNbO3 基
板をX軸と直交するZ´軸から角度φだけ傾斜した角度
で切断して得られた回転Y板からなり、前記回転角θお
よび角度φは、屈曲変位が小さく、かつ、ねじり変位の
みを効率良く発生させる値としたことを特徴とするねじ
り変位デバイス。 - 【請求項2】 ねじり振動に関連するすべり効果圧電歪
定数d25の値が大きくかつ屈曲振動に関連する横効果圧
電定数d23の値がほぼ0となるように前記回転角θと前
記角度φを選定したことを特徴とする請求項1に記載の
ねじり変位デバイス。 - 【請求項3】 前記回転角θの値を125°から165
°の間の角度としたことを特徴とする請求項1および請
求項2に記載のねじり変位デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4247884A JP3052168B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | ねじり変位デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4247884A JP3052168B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | ねじり変位デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0697527A true JPH0697527A (ja) | 1994-04-08 |
JP3052168B2 JP3052168B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=17170034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4247884A Expired - Fee Related JP3052168B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | ねじり変位デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3052168B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013105507A1 (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-18 | パナソニック株式会社 | アクチュエータおよびその駆動方法 |
CN104551510A (zh) * | 2013-10-12 | 2015-04-29 | 深圳先进技术研究院 | 大角度压电陶瓷片点焊加工治具 |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP4247884A patent/JP3052168B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013105507A1 (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-18 | パナソニック株式会社 | アクチュエータおよびその駆動方法 |
US9391260B2 (en) | 2012-01-13 | 2016-07-12 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Actuator and method for driving the same |
CN104551510A (zh) * | 2013-10-12 | 2015-04-29 | 深圳先进技术研究院 | 大角度压电陶瓷片点焊加工治具 |
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