[发明专利]滑动粘附型压电致动器

说明书

技术领域

本公开涉及一种通过利用压电元件的压电效应而驱动为滑动粘附型（slip-stick type）的压电致动器。

背景技术

在扫描探针显微镜（SPM）、光学设备、半导体处理设备、高精度对准仪等中，物体可以在从几毫米至几厘米的范围内移动。因而，需要能够以一步的移动距离小于几微米（例如，从几十纳米至几皮米）的水平来精确地移动物体的定位器。因此，需要发展具有简单的结构以产生物体的精细位移的致动器。

发明内容

本发明提供了一种滑动粘附型的压电致动器，其可以通过小且简单的结构而以两个维度上的自由度来移动物体。

额外的方面将在以下的描述中部分阐述，并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过实践给出的实施例而获知。

根据本发明的一个方面，一种压电致动器包括：固定主体；可移动主体，布置为面对固定主体；以及多个压电元件，布置在固定主体与可移动主体之间并以剪切模式操作，每个压电元件具有固定到固定主体的一端以及接触可移动主体的另一端，其中多个压电元件的每个的极化方向彼此不同。

多个压电元件的每个可以包括具有相反的极化方向的第一压电层和第二压电层。

第一和第二压电层可以彼此堆叠。

压电致动器还可以包括弹性构件，该弹性构件具有接触固定主体的一端以及将可移动主体弹性挤压抵靠多个压电元件的另一端。

磁体可以布置在可移动主体和固定主体中的至少一个上，可移动主体可以通过磁体的磁力来挤压抵靠多个压电元件。

压电致动器可以通过多个压电元件与可移动主体之间的滑动粘附操作而能够具有平移运动。

多个压电元件的数目可以为三个或更多，极化方向可以为径向方向或垂直于径向方向的方向。

可移动主体接触多个压电元件的表面可以是弯曲表面，可移动主体可以通过多个压电元件而具有倾斜运动。

压电致动器还可以包括用于在弯曲表面的切线方向上支撑多个压电元件的支撑部。

压电致动器还可以包括用于检测可移动主体的位移的位移检测单元。

位移检测单元可以包括多个电极，该多个电极布置在可移动主体和固定主体的彼此面对的表面上并用于根据可移动主体的位置的变化来检测多个电极之间的电容的变化。

根据本发明的另一个方面，一种压电致动器包括：固定主体；可移动主体，布置为面对固定主体；以及至少一个压电元件，布置在固定主体与可移动主体之间并以剪切模式操作，压电元件具有固定到固定主体的一端以及接触可移动主体的另一端，其中至少一个压电元件的每个包括第一和第二压电单元，第一压电单元的极化方向和第二压电单元的极化方向彼此不同。

第一和第二压电单元中的至少一个可以包括具有相反的极化方向的第一压电层和第二压电层。

第一和第二压电层可以彼此堆叠。

第一压电单元的极化方向和第二压电单元的极化方向可以彼此垂直。

第一和第二压电单元可以彼此堆叠。

可移动主体可以通过自身重力、弹性力和磁力中的至少一个而挤压抵靠至少一个压电元件。

可移动主体的接触至少一个压电元件的表面可以是平坦表面。

压电致动器可以通过至少一个压电元件与可移动主体之间的滑动粘附操作而能够具有平移运动和旋转运动。

可移动主体的接触至少一个压电元件的表面可以是弯曲表面，可移动主体可以通过至少一个压电元件而具有倾斜运动。

用于在弯曲表面的切线方向上支撑至少一个压电元件的支撑部可以提供在固定主体上。

压电致动器还可以包括用于检测可移动主体的位移的位移检测单元，其中位移检测单元包括布置在可移动主体和固定主体的彼此面对的表面上的多个电极。

根据本发明的另一个方面，一种压电致动器包括：固定主体；可移动主体，布置为面对固定主体；多个压电元件，布置在固定主体与可移动主体之间并以剪切模式操作，每个压电元件具有固定到固定主体的一端以及接触可移动主体的另一端，其中多个压电元件的每个的极化方向彼此不同，多个压电元件的每个包括第一压电层和第二压电层，第一压电层的极化方向和第二压电层的极化方向彼此垂直，固定主体和可移动主体中的至少一个包括贯通部。

第一压电层的极化方向和第二压电层的极化方向之一可以是径向方向或垂直于径向方向的方向。

压电致动器可以通过多个压电元件与可移动主体之间的滑动粘附操作而能够具有平移运动。