(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータであって、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）前記第１の支持要素と前記第２の支持要素との間に配置され、前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を生成するように構成される、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素は、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記アクチュエータフレームの前記バイアスバンドによって生成される前記復元力を調節するように構成される、バイアス調節機構をさらに備える、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記バイアス調節機構は、前記バイアスバンドと接触して配置される調節可能止めねじを備える、請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１のマウント表面は、前記第１の支持要素から横方向に内向きに延在する、第１のマウント支柱上に配置され、前記第２のマウント表面は、前記第２の支持要素から横方向に内向きに延在する、第２のマウント支柱上に配置される、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記フレームは、弾性金属を含む、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記弾性金属は、ステレンス鋼を含む、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の公称横断距離は、約２ｍｍ〜約２０ｍｍである、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の公称横断距離は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍである、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記バイアスバンドは、前記第１の支持要素の遠位部分から遠位に延在し、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面の間および前記第２の支持要素の遠位端の周囲の両方に配置される空間の周囲に延在し、前記第２の支持要素の外面上に配置される噛合横溝と係合させられる横拡張部を含み、前記横溝は、前記第２の接触表面の実質的に反対側の前記第２の支持要素の遠位部分の外面上に配置される、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記バイアスバンドは、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面の間に配置される空間の周囲の前記第１の支持要素の遠位部分から前記第２の支持要素の遠位部分まで遠位に延在し、前記バイアスバンドは、前記第２の支持要素の前記遠位部分の遠位に配置されるジグザグ部分を備え、前記ジグザグ部分は、前記ジグザグ部分の頂点に配置される少なくとも１つのバンドヒンジ区分を含む、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記ジグザグ部分は、前記ジグザグ部分のそれぞれの頂点に配置される少なくとも２つのバンドヒンジ区分を備える、請求項１１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、請求項１１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１４】
前記バイアスバンドは、前記アクチュエータフレームの前面から後面までの方向に沿って前記バイアスバンドを実質的に分岐させるよう、本方向に沿って延在するスロットを有する、スロット付きバイアスバンドを備える、請求項１１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１５】
前記バイアスバンドは、前記第１の支持要素の遠位部分から前記第２の支持要素に向かって遠位に延在する、第１のバイアスバンド部分と、前記第１のバイアスバンド部分に縦方向に重複するよう、前記第２の支持部材の遠位部分から前記第１の支持要素に向かって遠位に延在する、第２のバイアスバンド部分と、前記第１のバイアスバンド部分が前記第２のバイアスバンド部分に重複する重複区分内で、前記第１のバイアスバンド部分から第２のバイアスバンド部分まで延在する、縦方向に配向されたリブとを備える、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１６】
前記バイアスバンドは、前記第１のバイアスバンド部分と前記第２のバイアスバンド部分との間に配置される複数の横バンドヒンジ区分を組み込み、前記横ヒンジ区分は、前記バイアスバンドの曲げモーメントを低減させるように構成される、請求項１５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１７】
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、請求項１５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１８】
圧電アクチュエータであって、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を提供するように構成される、バイアスバンドであって、前記バイアスバンドは、前記第１の支持要素の遠位部分から遠位に延在し、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間に配置される空間の周囲に延在し、前記第２の接触表面と実質的に反対側に配置される前記第２の支持要素の外面に沿って前記第２の支持要素の遠位部分の周囲に延在し、かつ前記第２の支持要素の裏側のバンドヒンジ区分における前記第２の支持要素で終端する、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素は、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、圧電アクチュエータ。
【請求項１９】
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、請求項１８に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２０】
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、請求項１８に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２１】
前記アクチュエータフレームの前記バイアスバンドによって提供される前記復元力を調節するように構成される、バイアス調節機構をさらに備える、請求項１８に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２２】
前記バイアス調節機構は、前記バイアスバンドと接触して配置される調節可能止めねじを備える、請求項２１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２３】
圧電アクチュエータであって、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を提供するように構成される、バイアスバンドであって、前記バイアスバンドは、前記第１の接触表面と実質的に反対側に配置される前記第１の支持要素の外面に沿って前記第１の支持要素の遠位部分の周囲で前記第１の支持要素から遠位に延在し、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間に配置される空間の周囲に延在し、前記第２の接触表面と実質的に反対側に配置される前記第２の支持要素の外面に沿って前記第２の支持要素の遠位部分の周囲に延在し、かつ前記第２の支持要素の裏側に位置するバンドヒンジ区分で終端する、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素は、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、圧電アクチュエータ。
【請求項２４】
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、請求項２３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２５】
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、請求項２３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２６】
前記バイアスバンドと前記第１の支持要素との間の接合点における第１のバンドヒンジ区分と、前記バイアスバンドと前記第２の支持要素との間の接合点における第２のバンドヒンジ区分とをさらに備える、請求項２３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２７】
前記アクチュエータフレームの前記バイアスバンドによって提供される前記復元力を調節するように構成される、バイアス調節機構をさらに備える、請求項２６に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２８】
前記バイアス調節機構は、前記バイアスバンドと接触して配置される調節可能止めねじを備える、請求項２７に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２９】
調節可能光学マウントであって、
Ｉ．光学要素を受容し、そこに前記光学要素を固着するように構成される、光学マウントデバイスと、
ＩＩ．安定表面にしっかりと搭載されるように構成され、調節可能光学マウント機構によって前記光学マウントデバイスに連結される、基部であって、前記調節可能光学マウント機構は、少なくとも１自由度に沿って前記光学マウントデバイスと前記基部との間の相対的かつ調節可能な変位を可能にするように構成される、基部と、
ＩＩＩ．前記調節可能光学マウント機構に動作可能に連結される、圧電アクチュエータアセンブリと
を備え、
前記圧電アクチュエータは、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続材料から切断されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）第１の支持要素と第２の支持要素との間に連結され、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対変位のための復元力を生成するように構成される、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素は、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、調節可能光学マウント。
【請求項３０】
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、請求項２９に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３１】
前記調節可能光学マウント機構は、前記調節可能光学マウントのねじ山付きシャフトの回転が、前記１自由度に沿って前記光学マウントデバイスと前記基部との間の相対距離を調節するように、前記調節可能光学マウントのねじ山付きシャフトを備え、前記第１の接触表面および第２の接触表面は、前記ねじ山付きシャフトの外面と対向バイアス接触して配置される、ねじ山付き接触表面を備える、請求項２９に記載の調節可能光学マウント。
【請求項３２】
前記圧電要素に動作可能に連結され、所望の回転方向で前記ねじ山付き接触表面の間で前記ねじ山付きシャフトを回転させる駆動信号を生成するように構成される、圧電ドライバをさらに備える、請求項２９に記載の調節可能光学マウント。
【請求項３３】
前記光学マウントデバイスは、円盤形状の光学要素をしっかりと搭載するように構成される、光学搭載板を備える、請求項２９に記載の調節可能光学マウント。
【請求項３４】
一片の連続高強度材料からアクチュエータフレームを切断することを含む、圧電アクチュエータ用のモノリシックアクチュエータフレームを製造する方法であって、前記切断されたアクチュエータフレームは、（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、（ｉｖ）前記第１の支持要素と前記第２の支持要素との間に配置され、前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を生成するように構成される、バイアスバンドと、（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞とを含む、方法。
【請求項３５】
前記アクチュエータフレームを切断することは、連続的な一片のステレンス鋼を切断することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記アクチュエータフレームを切断することは、ＥＤＭプロセスによって一片の連続高強度材料を切断することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記アクチュエータフレームを切断することは、レーザ機械加工プロセスによって一片の連続高強度材料を切断することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記アクチュエータフレームを切断することは、水噴射機械加工プロセスによって一片の連続高強度材料を切断することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記アクチュエータフレームを切断することは、ＣＮＣ機械加工プロセスによって一片の連続高強度材料を切断することを含む、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連特許出願）
本願は、２０１４年４月１５日に出願された、発明者Ｈｏｎｑｉ  Ｌｉによる、ＩＮＴＥＧＲＡＬ  ＰＲＥＬＯＡＤ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ  ＦＯＲ  ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＡＣＴＵＡＴＯＲと題された、米国実用特許出願第１４／２５３，０８７号（代理人管理番号ＮＰＴ−０３３９−ＵＴ）の利益を主張するものでありその全内容は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
レンズ、鏡、波長板、フィルタ、体積ブラッグ格子、プリズム、および同等物等の光学デバイスまたは要素は、多くの場合、調節可能光学マウントを用いて、光学システム、具体的には、実験的光学システムに搭載される。光学システムの実施例は、１つの光学デバイスから次の光学デバイスに光線を指向する光路を提供するよう、ある配向で基部に搭載された複数の光学デバイスおよび構成要素を有する、光学ベンチまたは基部を含んでもよい。レーザまたは他の光源からのビームが、概して、そのような用途に使用される。そのような配列に関して、調節可能光学マウントは、光学システムの光学ベンチまたは他の構成要素に光学要素をしっかり締結し、依然として光学要素の配向のある程度の調節を可能にする機構を提供する。
【０００３】
既存の調節可能光学マウントは、そこに固着された光学要素を有するように構成される第１の板を有する、実施形態を含んでもよい。第２の板は、第１の板に隣接して配置され、第２の板から第１の板まで延在する３つの接点を含む。接点のうちの１つまたはそれを上回るものは、第２の板に螺合される、調節ねじ等の調節シャフトの端部上に配置されてもよい。接点はまた、第１の板に対する接点の回転を可能にするが、接点が第１の板に沿って摺動する、または横方向に変位させられることを防止する、第１の板上の戻り止めの中に配置されてもよい。ばねもしくは磁石等の１つまたはそれを上回る後退部材が、ばね、複数のばね、磁石、または複数の磁石の復元力を用いて、強制的に板を引き寄せるよう、第１および第２の板の間に締結される。板の間で後退部材によって生成される引力は、第１の板のそれぞれの戻り止めに対して３つの接点によって抵抗される。そのような配列では、調節ねじまたはシャフトの回転は、調節ねじ位置における板の間の分離、したがって、第２の板への第１の板の相対配向を調節するために、第２の板に対して調節ねじを移動させる。
【０００４】
ある場合には、圧電型アクチュエータが、調節ねじを回転させるために使用されてもよい。第１の方向への調節可能光学マウントのねじ山付きシャフトに対する隣接ジョー要素の往復運動は、ねじ山付きシャフトと隣接ジョーとの間の摩擦係数がジョーの運動をねじ山付きシャフトに伝達するように、往復運動が十分に遅いときに、ねじ山付きシャフトの単純回転運動に変換されてもよい。ねじ山付きシャフトの回転運動は、ねじ山付きシャフトの並進運動、ならびに第１の板およびそこに固着された光学要素等の任意の要素のそれぞれの移動をもたらす。第２の方向へのねじ山付きシャフトに対する隣接ジョー要素の往復運動は、ねじ山付きシャフトの慣性が、それが隣接ジョー要素の往復運動に関与することを防止し、それによって、ねじ山付きシャフトの位置の保存をもたらすように、比較的速くあり得る。ある場合には、各ジョーがねじ山付きシャフトに印加する復元力は、各ジョー要素に連結され得るクランプばね等の別個の前負荷機構によって提供されてもよい。
【０００５】
クランプばねによって印加されるようなねじ山付きシャフトと隣接ジョーとの間の復元力の変動は、トルク測定デバイスを用いてねじ山付きシャフトを回転させることによって測定される静的および動的トルクの変動をもたらし得る。これは、マウントの性能に悪影響を及ぼし得る。クランプばねによって隣接ジョーに印加される復元力の変動は、組立中のクランプばねの変形、製造の変動、クランプばねの処理または材料、もしくは同等物によって引き起こされ得る。必要とされているものは、隣接ジョーおよびねじ山付きシャフトの接触表面の間に一貫した復元力を供給する、前負荷機構である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
圧電アクチュエータのいくつかの実施形態は、アクチュエータフレームの要素の全てが連続的な途切れない一片の材料から形成されている、モノリシック構成を伴うアクチュエータフレームを含む。アクチュエータフレームは、第１の接触表面を有する第１の支持要素と、第２の接触表面を有する第２の支持要素とを含む。第２の接触表面は、第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。アクチュエータフレームはまた、第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面の随意のヒンジ区分を含んでもよい。ヒンジ区分は、ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の変形による、第１の接触表面と第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。アクチュエータフレームはまた、第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置される、バイアスバンドも含む。バイアスバンドは、第２の接触表面から離れた第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を提供するように構成される。アクチュエータフレームはまた、第１のマウント表面と第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞を含んでもよい。圧電アクチュエータはまた、圧電要素空洞内に配置される、圧電要素も含む。圧電要素は、第１のマウント表面に固着される第１の端部と、第２のマウント表面に固着される第２の端部とを有する。圧電要素は、圧電要素の拡張または収縮が第１の接触表面と第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように、圧電アクチュエータに送信される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成される。
【０００７】
圧電アクチュエータのいくつかの実施形態は、アクチュエータフレームの要素の全てが連続的な途切れない一片の材料から形成されている、モノリシック構成を伴うアクチュエータフレームを含む。アクチュエータフレームは、第１の接触表面を有する第１の支持要素と、第２の接触表面を有する第２の支持要素とを含む。第２の接触表面は、第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。アクチュエータフレームはまた、第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面の随意のヒンジ区分を含んでもよい。ヒンジ区分は、ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の変形による、第１の接触表面と第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。アクチュエータフレームはまた、第２の接触表面から離れた第１の接触表面の垂直変位に抵抗する、またはその逆も同様である復元力を提供するように構成される、バイアスバンドも含む。バイアスバンドは、第１の支持要素の遠位部分から遠位に延在し、第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置される空間の周囲に延在する。バイアスバンドはまた、第２の接触表面と実質的に反対側に配置される第２の支持要素の外面の周囲で、第２の支持要素の遠位部分の周囲に延在する。バイアスバンドはまた、第２の支持要素の裏側に位置するバンドヒンジ区分における第２の支持要素で終端する。アクチュエータフレームはまた、第１のマウント表面と第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞を含んでもよい。圧電アクチュエータはまた、圧電要素空洞内に配置される、圧電要素も含む。圧電要素は、第１のマウント表面に固着される第１の端部と、第２のマウント表面に固着される第２の端部とを有する。圧電要素は、圧電要素の拡張または収縮が第１の接触表面と第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように、圧電アクチュエータに送信される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成される。
【０００８】
圧電アクチュエータのいくつかの実施形態は、アクチュエータフレームの要素の全てが連続的な途切れない一片の材料から形成されている、モノリシック構成を伴うアクチュエータフレームを含む。アクチュエータフレームは、第１の接触表面を有する第１の支持要素と、第２の接触表面を有する第２の支持要素とを含む。第２の接触表面は、第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。アクチュエータフレームはまた、第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面の随意のヒンジ区分を含んでもよい。ヒンジ区分は、ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の変形による、第１の接触表面と第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。アクチュエータフレームはまた、第２の接触表面から離れた第１の接触表面の垂直変位に抵抗する、またはその逆も同様である復元力を提供するように構成される、バイアスバンドも含む。バイアスバンドは、第１の支持要素の遠位部分の周囲で第１の支持要素の外面に沿って、第１の支持要素から遠位に延在し、外面は、第１の接触表面の実質的に反対にある。バイアスバンドはまた、第１の接触表面と第２の接触表面との間に配置される空間と、第２の接触表面と実質的に反対側に配置される第２の支持要素の外面に沿って第２の支持要素の遠位部分との周囲に延在する。バイアスバンドは、第２の支持要素の裏側に位置するバンドヒンジ区分で終端する。アクチュエータフレームはまた、第１のマウント表面と第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞を含んでもよい。圧電アクチュエータはまた、圧電要素空洞内に配置される、圧電要素も含む。圧電要素は、第１のマウント表面に固着される第１の端部と、第２のマウント表面に固着される第２の端部とを有する。圧電要素は、圧電要素の拡張または収縮が第１の接触表面と第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように、圧電アクチュエータに送信される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成される。
【０００９】
調節可能光学マウントのいくつかの実施形態は、光学要素を受容し、そこに光学要素を固着するように構成される、光学マウントデバイスを含む。調節可能光学マウントはまた、安定表面にしっかりと搭載されるように構成され、調節可能光学マウント機構によって光学マウントデバイスに連結される、基部も含む。調節可能光学マウント機構は、少なくとも１自由度に沿って光学マウントデバイスと基部との間の相対的かつ調節可能な変位を可能にするように構成される。調節可能光学マウントはまた、調節可能光学マウント機構に動作可能に連結される、圧電アクチュエータアセンブリも含む。圧電アクチュエータアセンブリは、アクチュエータフレームの要素の全てが連続的な一片の材料から切断されている、モノリシック構成を有する、アクチュエータフレームを含む。圧電アクチュエータアセンブリはまた、第１の接触表面を有する第１の支持要素と、第２の接触表面を有する第２の支持要素とを含む。第２の接触表面は、第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。アクチュエータフレームはまた、第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置される、縮小材料断面の随意のヒンジ区分を含んでもよい。ヒンジ区分は、ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、第１の接触表面と第２の接触表面との間の相対変位を可能にするように構成される。アクチュエータフレームはまた、第１の支持要素と第２の支持要素との間に連結され、第１の接触表面と第２の接触表面との間の相対変位のための弾性復元力を提供するように構成される、バイアスバンドも含む。アクチュエータフレームはまた、第１のマウント表面と第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞を含んでもよい。圧電アクチュエータアセンブリはまた、第１のマウント表面に固着された圧電要素の第１の端部および第２のマウント表面に固着された圧電要素の第２の端部ととともに、圧電要素空洞内に配置される圧電要素を含んでもよい。圧電要素はまた、圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成される。圧電アクチュエータアセンブリは、圧電要素の拡張または収縮が第１の接触表面と第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な変位をもたらすように構成される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
圧電アクチュエータであって、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）前記第１の支持要素と前記第２の支持要素との間に配置され、前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を提供するように構成される、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素は、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、圧電アクチュエータ。
（項目２）
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目３）
前記アクチュエータフレームの前記バイアスバンドによって提供される前記復元力を調節するように構成される、バイアス調節機構をさらに備える、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目４）
前記バイアス調節機構は、前記バイアスバンドと接触して配置される調節可能止めねじを備える、項目３に記載の圧電アクチュエータ。
（項目５）
前記第１のマウント表面は、前記第１の支持要素から横方向に内向きに延在する、第１のマウント支柱上に配置され、前記第２のマウント表面は、前記第２の支持要素から横方向に内向きに延在する、第２のマウント支柱上に配置される、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目６）
前記フレームは、弾性金属を含む、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目７）
前記弾性金属は、ステレンス鋼を含む、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目８）
前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の公称横断距離は、約２ｍｍ〜約２０ｍｍである、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目９）
前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の公称横断距離は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍである、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１０）
前記バイアスバンドは、前記第１の支持要素の遠位部分から遠位に延在し、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面の間および前記第２の支持要素の遠位端の周囲の両方に配置される空間の周囲に延在し、前記第２の支持要素の外面上に配置される噛合横溝と係合させられる横拡張部を含み、前記横溝は、前記第２の接触表面の実質的に反対側の前記第２の支持要素の遠位部分の外面上に配置される、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１１）
前記バイアスバンドは、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面の間に配置される空間の周囲の前記第１の支持要素の遠位部分から前記第２の支持要素の遠位部分まで遠位に延在し、前記バイアスバンドは、前記第２の支持要素の前記遠位部分の遠位に配置されるジグザグ部分を備え、前記ジグザグ部分は、前記ジグザグ部分の頂点に配置される少なくとも１つのバンドヒンジ区分を含む、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１２）
前記ジグザグ部分は、前記ジグザグ部分のそれぞれの頂点に配置される少なくとも２つのバンドヒンジ区分を備える、項目１１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１３）
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、項目１１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１４）
前記バイアスバンドは、前記アクチュエータフレームの前面から後面までの方向に沿って前記バイアスバンドを実質的に分岐させるよう、本方向に沿って延在するスロットを有する、スロット付きバイアスバンドを備える、項目１１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１５）
前記バイアスバンドは、前記第１の支持要素の遠位部分から前記第２の支持要素に向かって遠位に延在する、第１のバイアスバンド部分と、前記第１のバイアスバンド部分に縦方向に重複するよう、前記第２の支持部材の遠位部分から前記第１の支持要素に向かって遠位に延在する、第２のバイアスバンド部分と、前記第１のバイアスバンド部分が前記第２のバイアスバンド部分に重複する重複区分内で、前記第１のバイアスバンド部分から第２のバイアスバンド部分まで延在する、縦方向に配向されたリブとを備える、項目１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１６）
前記バイアスバンドは、前記第１のバイアスバンド部分と前記第２のバイアスバンド部分との間に配置される複数の横バンドヒンジ区分を組み込み、前記横ヒンジ区分は、前記バイアスバンドの曲げモーメントを低減させるように構成される、項目１５に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１７）
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、項目１５に記載の圧電アクチュエータ。
（項目１８）
圧電アクチュエータであって、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を提供するように構成される、バイアスバンドであって、前記バイアスバンドは、前記第１の支持要素の遠位部分から遠位に延在し、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間に配置される空間の周囲に延在し、前記第２の接触表面と実質的に反対側に配置される前記第２の支持要素の外面に沿って前記第２の支持要素の遠位部分の周囲に延在し、かつ前記第２の支持要素の裏側のバンドヒンジ区分における前記第２の支持要素で終端する、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素は、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、圧電アクチュエータ。
（項目１９）
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、項目１８に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２０）
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、項目１８に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２１）
前記アクチュエータフレームの前記バイアスバンドによって提供される前記復元力を調節するように構成される、バイアス調節機構をさらに備える、項目１８に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２２）
前記バイアス調節機構は、前記バイアスバンドと接触して配置される調節可能止めねじを備える、項目２１に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２３）
圧電アクチュエータであって、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を提供するように構成される、バイアスバンドであって、前記バイアスバンドは、前記第１の接触表面と実質的に反対側に配置される前記第１の支持要素の外面に沿って前記第１の支持要素の遠位部分の周囲で前記第１の支持要素の遠位部分から遠位に延在し、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間に配置される空間の周囲に延在し、前記第２の接触表面と実質的に反対側に配置される前記第２の支持要素の外面に沿って前記第２の支持要素の遠位部分の周囲に延在し、かつ前記第２の支持要素の裏側に位置するバンドヒンジ区分で終端する、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、圧電アクチュエータ。
（項目２４）
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、項目２３に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２５）
前記第２のマウント表面は、前記アクチュエータフレームのねじ山付きチャネル内に螺合可能に係合させられる、調節可能圧電マウント支持体上に配置される、項目２３に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２６）
前記バイアスバンドと前記第１の支持要素との間の接合点における第１のバンドヒンジ区分と、前記バイアスバンドと前記第２の支持要素との間の接合点における第２のバンドヒンジ区分とをさらに備える、項目２３に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２７）
前記アクチュエータフレームの前記バイアスバンドによって提供される前記復元力を調節するように構成される、バイアス調節機構をさらに備える、項目２６に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２８）
前記バイアス調節機構は、前記バイアスバンドと接触して配置される調節可能止めねじを備える、項目２７に記載の圧電アクチュエータ。
（項目２９）
調節可能光学マウントであって、
Ｉ．光学要素を受容し、そこに前記光学要素を固着するように構成される、光学マウントデバイスと、
ＩＩ．安定表面にしっかりと搭載されるように構成され、調節可能光学マウント機構によって前記光学マウントデバイスに連結される、基部であって、前記調節可能光学マウント機構は、少なくとも１自由度に沿って前記光学マウントデバイスと前記基部との間の相対的かつ調節可能な変位を可能にするように構成される、基部と、
ＩＩＩ．前記調節可能光学マウント機構に動作可能に連結される、圧電アクチュエータアセンブリと
を備え、
前記圧電アクチュエータは、
Ａ．アクチュエータフレームであって、
（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続材料から切断されている、モノリシック構成と、
（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、
（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、
（ｉｖ）第１の支持要素と第２の支持要素との間に連結され、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対変位のための復元力を提供するように構成される、バイアスバンドと、
（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞と
を備える、アクチュエータフレームと、
Ｂ．前記圧電要素空洞内に配置された圧電要素であって、前記圧電要素は、前記第１のマウント表面に固着された第１の端部を有し、前記圧電要素は、前記第２のマウント表面に固着された第２の端部を有し、前記圧電要素は、前記圧電要素に伝送される電気ドライバ信号に応答して拡張および収縮するように構成され、前記圧電要素は、前記圧電要素の拡張または収縮が前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間にそれぞれの実質的に平行な往復変位をもたらすように構成される、圧電要素と
を備える、調節可能光学マウント。
（項目３０）
前記アクチュエータフレームはさらに、前記第１の支持要素と第２の支持要素との間に配置されて連結される、縮小材料断面のヒンジ区分を備え、前記ヒンジ区分は、前記ヒンジ区分内のアクチュエータフレーム材料の弾性変形による、前記第１の接触表面と前記第２の接触表面との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される、項目２９に記載の圧電アクチュエータ。
（項目３１）
前記調節可能光学マウント機構は、前記調節可能光学マウントのねじ山付きシャフトの回転が、前記１自由度に沿って前記光学マウントデバイスと前記基部との間の相対距離を調節するように、前記調節可能光学マウントのねじ山付きシャフトを備え、前記第１の接触表面および第２の接触表面は、前記ねじ山付きシャフトの外面と対向バイアス接触して配置される、ねじ山付き接触表面を備える、項目２９に記載の調節可能光学マウント。
（項目３２）
前記圧電要素に動作可能に連結され、所望の回転方向で前記ねじ山付き接触表面の間で前記ねじ山付きシャフトを回転させる駆動信号を生成するように構成される、圧電ドライバをさらに備える、項目２９に記載の圧電アクチュエータ。
（項目３３）
前記光学マウントデバイスは、円盤形状の光学要素をしっかりと搭載するように構成される、光学搭載板を備える、項目２９に記載の圧電アクチュエータ。
（項目３４）
一片の連続高強度材料からアクチュエータフレームを切断するステップを含む、圧電アクチュエータ用のモノリシックアクチュエータフレームを製造する方法であって、前記切断されたアクチュエータフレームは、（ｉ）前記アクチュエータフレームの全ての要素が単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成と、（ｉｉ）第１の接触表面を含む、第１の支持要素と、（ｉｉｉ）第２の接触表面を含む第２の支持要素であって、前記第２の接触表面は、前記第１の接触表面に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の支持要素と、（ｉｖ）前記第１の支持要素と前記第２の支持要素との間に配置され、前記第２の接触表面から離れた前記第１の接触表面の垂直変位に抵抗する弾性復元力を提供するように構成される、バイアスバンドと、（ｖ）前記アクチュエータフレームの第１のマウント表面と前記アクチュエータフレームの第２のマウント表面との間に配置される、圧電要素空洞とを含む、方法。
（項目３５）
前記アクチュエータフレームを切断するステップは、連続的な一片のステレンス鋼を切断するステップを含む、項目３４に記載の方法。
（項目３６）
前記アクチュエータフレームを切断するステップは、ＥＤＭプロセスによって一片の連続高強度材料を切断するステップを含む、項目３４に記載の方法。
（項目３７）
前記アクチュエータフレームを切断するステップは、レーザ機械加工プロセスによって一片の連続高強度材料を切断するステップを含む、項目３４に記載の方法。
（項目３８）
前記アクチュエータフレームを切断するステップは、水噴射機械加工プロセスによって一片の連続高強度材料を切断するステップを含む、項目３４に記載の方法。
（項目３９）
前記アクチュエータフレームを切断するステップは、ＣＮＣ機械加工プロセスによって一片の連続高強度材料を切断するステップを含む、項目３４に記載の方法。
【００１０】
ある実施形態が、以下の説明、実施例、請求項、および図面でさらに説明される。これらの実施形態の特徴は、添付の例示的図面と併せて解釈されたときに、以下の発明を実施するための形態からより明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図面は、技術の実施形態を図示し、限定的ではない。図示を明確かつ容易にするために、図面は、一定の縮尺で作製されない場合があり、ある場合には、種々の側面が、特定の実施形態の理解を促進するように誇張または拡大されて示され得る。
【図１】図１は、調節可能光学マウントを組み込む光学アセンブリの斜視図である。
【図２】図２は、アクチュエータカバー板およびアクチュエータ保持筐体を示す、図１の調節可能光学マウントの斜視図である。
【図３】図３は、アクチュエータ保持筐体内に配置される複数の圧電アクチュエータを示す、アクチュエータカバー板およびアクチュエータ保持筐体が隠された図１の調節可能光学マウントの斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、アクチュエータ保持筐体、アクチュエータカバー板、およびアクチュエータ保持筐体内に配置された複数の圧電アクチュエータを示す、図１の調節可能光学マウントの分解斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、光学マウントデバイス、基板、アクチュエータ筐体、圧電アクチュエータ、および基板のスロットに連結する圧電アクチュエータのフレームガイドを示す、分解図である。
【図５】図５は、アクチュエータ保持筐体内に配置される複数の圧電アクチュエータを示す、アクチュエータカバー板が隠された図１の調節可能光学マウントの立面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、アクチュエータフレームと、アクチュエータシャフトと、圧電アクチュエータとを備える、圧電アクチュエータアセンブリの実施形態を描写する、斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの圧電アクチュエータアセンブリの断面における斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１の支持要素、第２の支持要素、ヒンジ区分、およびバイアスバンドを示す、アクチュエータフレームの実施形態の立面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、第２の接触表面を示す、図６Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、第１の接触表面を示す、図６Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、中立状態における圧電アクチュエータおよび中立状態におけるアクチュエータフレームを示す、図６Ａの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、伸長状態における圧電アクチュエータおよび変形状態におけるアクチュエータフレームを示す、図６Ｆの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図６Ｈ】図６Ｈは、図６Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図６Ｉ】図６Ｉは、図６Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、アクチュエータフレームと、アクチュエータシャフトと、圧電アクチュエータとを備える、圧電アクチュエータアセンブリの実施形態を描写する、斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの圧電アクチュエータアセンブリの断面における斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第１の支持要素、第２の支持要素、ヒンジ区分、およびバイアスバンドを示す、アクチュエータフレームの実施形態の立面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、第２の接触表面を示す、図７Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、第１の接触表面を示す、図７Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、中立状態における圧電アクチュエータおよび中立状態におけるアクチュエータフレームを示す、図７Ａの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図７Ｇ】図７Ｇは、伸長状態における圧電アクチュエータおよび変形状態におけるアクチュエータフレームを示す、図７Ｆの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図７Ｈ】図７Ｈは、図７Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図７Ｉ】図７Ｉは、図７Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、アクチュエータフレームと、アクチュエータシャフトと、圧電アクチュエータとを備える、圧電アクチュエータアセンブリの実施形態を描写する、斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの圧電アクチュエータアセンブリの断面における斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、第１の支持要素、第２の支持要素、ヒンジ区分、およびバイアスバンドを示す、アクチュエータフレームの実施形態の立面図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、第２の接触表面を示す、図８Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、第１の接触表面を示す、図８Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図８Ｆ】図８Ｆは、中立状態における圧電アクチュエータおよび中立状態におけるアクチュエータフレームを示す、図８Ａの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図８Ｇ】図８Ｇは、伸長状態における圧電アクチュエータおよび変形状態におけるアクチュエータフレームを示す、図８Ｆの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図８Ｈ】図８Ｈは、図８Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図８Ｉ】図８Ｉは、図８Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、アクチュエータフレームと、アクチュエータシャフトと、圧電アクチュエータとを備える、圧電アクチュエータアセンブリの実施形態を描写する、斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの圧電アクチュエータアセンブリの断面における斜視図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、第１の支持要素、第２の支持要素、ヒンジ区分、およびバイアスバンドを示す、アクチュエータフレームの実施形態の立面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、第２の接触表面を示す、図９Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、第１の接触表面を示す、図９Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図９Ｆ】図９Ｆは、中立状態における圧電アクチュエータおよび中立状態におけるアクチュエータフレームを示す、図９Ａの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図９Ｇ】図９Ｇは、伸長状態における圧電アクチュエータおよび変形状態におけるアクチュエータフレームを示す、図９Ｆの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図９Ｈ】図９Ｈは、図９Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図９Ｉ】図９Ｉは、図９Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、アクチュエータフレームと、アクチュエータシャフトと、圧電アクチュエータとを備える、圧電アクチュエータアセンブリの実施形態を描写する、斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの圧電アクチュエータアセンブリの断面における斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第１の支持要素、第２の支持要素、ヒンジ区分、およびバイアスバンドを示す、アクチュエータフレームの実施形態の立面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、第２の接触表面を示す、図１０Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、第１の接触表面を示す、図１０Ｃのアクチュエータフレームの実施形態の断面における斜視図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｆは、中立状態における圧電アクチュエータおよび中立状態におけるアクチュエータフレームを示す、図１０Ａの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図１０Ｇ】図１０Ｇは、伸長状態における圧電アクチュエータおよび変形状態におけるアクチュエータフレームを示す、図１０Ｆの圧電アクチュエータおよびアクチュエータフレームの両方の立面図である。
【図１０Ｈ】図１０Ｈは、図１０Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図１０Ｉ】図１０Ｉは、図１０Ａのアクチュエータフレームの立面図である。
【図１１】図１１は、製造プロセスの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で開示される実施形態は、ある場合には、光学マウントに固着された光学デバイスおよび／または光学要素の並進および／または回転調節を提供し得る、圧電アクチュエータを含む、小型電動駆動機構を対象とする。そのような例示的光学マウントは、光学調節のための他の電動調節可能光学マウントに対して、角度範囲制限が殆どまたは全くなく、光学マウントを通る中心開口の可用性、光学マウントへの電力の損失の場合の位置安定性、良好な感受性、および低い費用を有するように構成されてもよい。そのような圧電アクチュエータによって駆動され得る光学マウントの実施例は、回転ステージ等の回転光学マウント、運動学的光学マウント等の枢動または接合されて角度傾転のために構成される光学マウント、並進ステージを含み得る並進マウント、および同等物を含んでもよい。圧電アクチュエータの実施形態は、所与の光学マウント内に好適に配置されてもよく、マウントに固着される光学デバイスもしくは構成要素の並進および／または回転運動を提供するように構成されてもよい。圧電アクチュエータの例示的実施形態は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｓｃｒｅｗｓと題された、Ｌｕｅｃｋｅらによって１９９３年４月６日に出願された米国特許第５，４１０，２０６号で議論されている。組み込まれた第５，４１０，２０６号特許で議論される実施形態の任意の好適な特徴、寸法、または材料が、本明細書で議論される実施形態のうちのいずれかと併せて使用されてもよい。
【００１３】
図１に示される光学アセンブリ１０は、圧電アクチュエータを利用するシステムの実施例として示されている、マイケルソン干渉計システムの実施形態である。光学アセンブリ１０は、光学ベンチ１２に固着され得る他の光学要素のための安定したプラットフォームを提供する、光学ベンチ１２を含んでもよい。光学アセンブリ１０はまた、ビーム分割キューブ１６に向かって指向され得る、レーザまたは同等物の形態の放射線源１４を含んでもよい。光学アセンブリ１０はまた、手動光学マウント２０に固着される第１の鏡１８を含んでもよい。第１の鏡１８の位置は、全て手動光学マウント２０に回転固着される、第１の手動ノブ２２ａ、第２の手動ノブ２２ｂ、または第３の手動ノブ２２ｃによって手動で調節されてもよい。
【００１４】
光学アセンブリ１０はまた、光学要素を受容するように、およびその光学要素を調節可能光学マウント２４に固着するように構成される、調節可能光学マウント２４を含んでもよい。調節可能光学マウント２４の実施形態が、図１−５に示されている。調節可能光学マウント２４は、順に光学ベンチ１２に固着される、調節可能光学マウント２４の基部２８に固着される、調節可能マウント機構２６を含んでもよい。調節可能光学マウント２４はまた、少なくとも１自由度に沿って光学マウントデバイス３０と基部２８との間の相対的かつ調節可能な変位を可能にするように構成される、調節可能マウント機構２６に回転および並進連結される、光学マウントデバイス３０を含んでもよい。
【００１５】
第２の鏡３２が、光学マウントデバイス３０に固着されてもよい。調節可能マウント機構２６は、図３に示されるように、第１のねじ山付きシャフト３６に固着される第１の駆動ノブ３４と、第２のねじ山付きシャフト４０に固着される第２の駆動ノブ３８と、第３のねじ山付きシャフト４４に固着される第３の駆動ノブ４２とを含んでもよい。第２の鏡３２の位置は、調節可能マウント機構２６内に配置される第１の圧電アクチュエータ５０、第２の圧電アクチュエータ５２、および第３の圧電アクチュエータ５４（図３参照）に順に動作可能に連結される、電子コントローラ４８に動作可能に連結される、ジョイスティック制御デバイス４６を使用することによって、調節されてもよい。それらが電子コントローラ４８によって起動されるとき、第１の圧電アクチュエータ５０が第１のねじ山付きシャフト３６を駆動し、第２の圧電アクチュエータ５２が第２のねじ山付きシャフト４０を駆動し、第３の圧電アクチュエータ５４が第３のねじ山付きシャフト４４を駆動する。３つの圧電アクチュエータのうちのいずれか１つまたは組み合わせは、光学マウントデバイス３０内に配置される第２の鏡３２の並進および／または回転運動を提供するために、ねじ山付きシャフトの任意のそれぞれの組み合わせを駆動するために電子コントローラ４８によって起動されることができる。
【００１６】
レーザ１４によって生成される入射ビームは、入射ビームの第１のビーム部分が第１の鏡１８に送信され、入射ビームの第２のビーム部分が第２の鏡３２に送信され得るように、ビーム分割キューブ１６において分割されてもよい。入射ビームの第１のビーム部分および入射ビームの第２のビーム部分は、それぞれ、第１の鏡１８および第２の鏡３２から反射されてもよく、次いで、第１のビーム部分および第２のビーム部分は、ビーム分割キューブ１６において再結合され、次いで、視認画面５６に指向されてもよい。この場合、入射ビームの第１のビーム部分の方向は、第１の手動ノブ２２ａ、第２の手動ノブ２２ｂ、および／または第３の手動ノブ２２ｃを使用して、第１の鏡１８を調節することによって、調節されてもよい。入射ビームの第２のビーム部分の方向は、調節可能マウント機構２６内に配置され、それぞれ、第１のねじ山付きシャフト３６、第２のねじ山付きシャフト４０、および第３のねじ山付きシャフト４４に動作可能に連結される、第１の圧電アクチュエータ５０、第２の圧電アクチュエータ５２、または第３の圧電アクチュエータ５４の移動もしく配置の任意の所望の組み合わせを起動するように、電子コントローラ４８に命令し、または別様に情報信号を提供する、ジョイスティックコントローラ４６を使用することによって、調節されてもよい。
【００１７】
光学マウントデバイス３０は、光学要素（第２の鏡３２等）を受容するように、およびその光学要素に固着するように構成される、搭載領域５８を組み込む。搭載領域５８は、種々のレンズ、フィルタ、鏡、または任意の他の好適な光学要素と連結するように構成される。調節可能マウント機構２６は、順に光学ベンチ１２に固着される、基部２８に取り付けるための搭載孔６０を含んでもよい。調節可能マウントデバイスは、基板６１を含んでもよい。調節可能マウント機構２６は、基板６１に固着される、アクチュエータ筐体６２およびアクチュエータ筐体カバー６４を含んでもよい。アクチュエータ筐体６２は、ねじ６６または任意の他の好適な締結具を用いてアクチュエータ筐体カバー６４に固着されてもよい。光学マウントデバイス３０は、ばね６８（図示せず）によって調節可能マウント機構２６に取り付けられてもよく、ばね６８は、調節可能マウント機構２６および基部２８に対する光学マウントデバイス３０の回転および並進を可能にする。第１のねじ山付きシャフト３６、第２のねじ山付きシャフト４０、および第３のねじ山付きシャフト４４は、光学マウントデバイス３０の前面７０上に位置する浅いレセプタクル（図示せず）の中で光学マウントデバイス３０に接触してもよい。電子コントローラ４８をマウント機構２６に動作可能に連結するケーブル７２は、ケーブル開口７４を通るアクチュエータ筐体カバー６４を通して送給されてもよい。
【００１８】
図３は、アクチュエータ筐体カバー６４が除去され、それによって、第１の圧電アクチュエータ５０、第２の圧電アクチュエータ５２、および第３の圧電アクチュエータ５４を公開する、調節可能光学マウント２４を描写する。第１のねじ山付きシャフト３６は、第１の圧電アクチュエータ５０の対向接触表面の間に配置され、第２のねじ山付きシャフト４０は、第２の圧電アクチュエータ５２の対向接触表面の間に配置され、第３のねじ山付きシャフト４４は、第３の圧電アクチュエータ５４の対向接触表面の間に配置される。それぞれのねじ山付きシャフトがそれぞれの圧電アクチュエータによって回転移動で駆動されるとき、それぞれのねじ山付きシャフトは、それぞれの圧電アクチュエータ内で、および基板６１のそれぞれのねじ穴内で回転してもよく、次いで、光学マウントデバイス３０の前面７０を押し、それによって、光学マウントデバイス３０と調節可能マウント機構２６の基板６１との間の間隙７６を増大させてもよい。代替として、それぞれのねじ山付きシャフトがそれぞれの圧電アクチュエータによって反対方向に駆動されるとき、それぞれのねじ山付きシャフトは、それぞれの圧電アクチュエータ内で、および基板６１のそれぞれのねじ穴内で回転してもよく、ばねが光学マウントデバイス３０の前面７０を後退させることを可能にし、それによって、光学マウントデバイス３０と調節可能マウント機構２６との間の間隙７６を縮小してもよい。圧電アクチュエータ５０、５２、または５４のうちのいずれかは、同一の目的で本明細書に議論され、同一の方法およびデバイスによって制御される、圧電アクチュエータの実施形態の任意の組み合わせを含み得ることに留意されたい。
【００１９】
図４Ａは、調節可能光学マウント２４の分解図である。第１の圧電アクチュエータ５０は、アクチュエータ筐体６２の第１のアクチュエータ開口７８内に配置され、第２の圧電アクチュエータ５２は、アクチュエータ筐体６２の第２のアクチュエータ開口８０内に配置され、第３の圧電アクチュエータ５４は、アクチュエータ筐体６２の第３のアクチュエータ開口８２内に配置される。第１の圧電アクチュエータ５０は、アクチュエータ筐体６２に対する第１の圧電アクチュエータ５０の回転を防止するように、しっかりした嵌合領域８４を有してもよく、第１の圧電アクチュエータ５０は、電子コントローラ４８によって駆動されるにつれて第１の圧電アクチュエータ５０の変形を可能にするために、緩い嵌合領域８６を有してもよい。同様に、第２の圧電アクチュエータ５２は、アクチュエータ筐体６２に対する第２の圧電アクチュエータ５２の回転を防止するように、しっかりした嵌合領域８８を有してもよく、第２の圧電アクチュエータ５２は、電子コントローラ４８によって駆動されるにつれて第２の圧電アクチュエータ５２の変形を可能にするために、緩い嵌合領域９０を有してもよい。同様に、第３の圧電アクチュエータ５４は、アクチュエータ筐体６２に対する第３の圧電アクチュエータ５４の回転を防止するように、しっかりした嵌合領域９２を有してもよく、第３の圧電アクチュエータ５４は、電子コントローラ４８によって駆動されるにつれて第３の圧電アクチュエータ５４の変形を可能にするために、緩い嵌合領域９４を有してもよい。
【００２０】
図５は、エラストマー材料の第１の弾性パッド９６、エラストマー材料の第２の弾性パッド９８、およびエラストマー材料の第３の弾性パッド１００を示す、アクチュエータ筐体カバー６４が除去された調節可能光学マウント２４の立面図である。第１の弾性パッド９６は、第１のアクチュエータ開口７８と第１の圧電アクチュエータ５０との間に位置し、第１の弾性パッド９６は、起動されたときに第１の圧電アクチュエータ５０が第１のアクチュエータ開口７８内で回転することを防止するように作用する。同様に、第２の弾性パッド９８は、第２のアクチュエータ開口８０と第２の圧電アクチュエータ５２との間に位置し、第２の弾性パッド９８は、起動されたときに第２の圧電アクチュエータ５２が第２のアクチュエータ開口８０内で回転することを防止するように作用する。同様に、第３の弾性パッド１００は、第３のアクチュエータ開口８２と第３の圧電アクチュエータ５４との間に位置し、第３の弾性パッド１００は、起動されたときに第３の圧電アクチュエータ５４が第３のアクチュエータ開口８２内で回転することを防止するように作用する。
【００２１】
上記で議論される調節可能光学マウントならびに他の好適な光学実施形態は、ねじ山付きシャフトまたは光学マウントの他の部分を駆動するために、任意の好適な圧電アクチュエータを含んでもよい。そのような圧電アクチュエータの実施形態の１つの問題は、調節可能光学マウントのねじ山付きシャフトに対するアクチュエータの接触表面における一定の力の重要性である。
【００２２】
一定および／または制御された復元力を提供するように構成される圧電アクチュエータ１０２の実施形態が、図６Ａ−６Ｉに示されている。上記で議論されるように、ねじ山付きシャフト等の表面を握持するための復元力を生成するために使用される、別個のクリップ型ばねを伴う圧電アクチュエータは、ある設計困難点を被る傾向があり得る。図６Ａ−６Ｇに示される圧電アクチュエータの実施形態１０２は、アクチュエータフレーム１０４の要素の全てが単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成を有する、アクチュエータフレーム１０４を含んでもよい。アクチュエータフレームは、第１の接触表面１０８を有する第１の支持要素１０６と、第２の接触表面１１２を有する第２の支持要素１１０とを含んでもよい。第１の接触表面１０８は、第２の接触表面１１２に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２は、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１１２との間で回転固着され得る、光学マウントのねじ山付きシャフト１１４に選択的に係合するように構成されてもよい。第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２は、随意に、ねじ山付きシャフト１１４に効果的に係合するために、図６Ｄおよび６Ｅに示されるようにねじ山付き表面として構成されてもよい。第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２の相対往復運動が、ねじ山付きシャフト１１４と選択的に係合し、それを回転させるために使用されてもよい。
【００２３】
アクチュエータフレーム１０４のいくつかの外面が、アクチュエータフレームの実施形態１０４の特徴および／または寸法について議論するために、基準表面として使用されてもよい。この場合、アクチュエータフレーム１０４は、アクチュエータフレーム１０４の前外面１０５およびアクチュエータフレーム１０４の後外面１０７を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム１０４の前外面１０５は、アクチュエータフレーム１０４の後外面１０７に対して離間し、実質的に対向した関係で配置されてもよい。前外面１０５はまた、後外面１０７と実質的に平行であり得る。アクチュエータフレーム１０４はまた、前外面１０５および後外面１０７の両方と実質的に垂直であるように配置される、第１の外側面１０９を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム１０４はまた、第１の外側面１０９に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される、第２の外側面１１１を組み込んでもよい。第１の外側面１０９はまた、第２の外側面１１１と実質的に平行であり得る。
【００２４】
アクチュエータフレーム１０４は、正方形、長方形、または同等物等の任意の好適な構成を有してもよい。ある場合には、第１の外側面１０９から第２の外側面１１１までのアクチュエータフレーム１０４の横寸法は、約０．１インチ〜約０．３３インチ、より具体的には、約０．１１インチ〜約０．２２インチであってもよい。さらに、前外面１０５から後外面１０７までのアクチュエータフレーム１０４の横寸法は、約０．１５インチ〜約０．４５インチ、より具体的には、約０．２７インチ〜約０．３３インチであってもよい。さらに、アクチュエータフレーム１０４の高さは、約０．３インチ〜約１インチ、より具体的には、約０．５４インチ〜約０．６６インチであってもよい。
【００２５】
上記で議論されるように、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１１２との間の一貫した復元力が、ある場合には、所望の方向への回転運動を提供するように、ねじ山付きシャフト１１４との接触表面の選択的係合を可能にするために、必要とされ得る。図６Ａ−６Ｇの圧電アクチュエータの実施形態１０２のアクチュエータフレーム１０４は、第１の支持要素１０６と第２の支持要素１１０との間に配置され、それらに連結され得、かつ第１の接触表面１０８から離れた第２の接触表面１１２の垂直相対変位に抵抗するであろう復元力を提供するように構成され得る、一体バイアスバンド部分１１６を組み込む。ある場合には、一体バイアスバンド１１６は、いくつかの前の圧電アクチュエータの実施形態と比較して、接触表面の間により一貫した復元力を提供してもよい。
【００２６】
第１の接触表面１０８から離れた第２の接触表面１１２の垂直変位は、偏向し、後にその中立状態に戻るにつれて、従来のばねと同様に挙動する、バイアスバンド１１６の偏向をもたらす。バイアスバンド１１６が第２の接触表面１１２に提供する復元力は、偏向の規模、バイアスバンド１１６の慣性モーメント、およびある場合にはバイアスバンド１１６が形成されるアクチュエータフレーム１０４材料の弾性率に実質的に比例し得る。バイアスバンド１１６は、図６Ａに示されるようにその厚さより数倍の幅がある、アクチュエータフレーム１０４の材料の領域として構成されてもよい。バイアスバンド１１６の幅または厚さの増加は、バイアスバンド１１６の慣性モーメントの増加、したがって、バイアスバンド１１６が接触表面に提供する復元力の増加につながるであろう。
【００２７】
バイアスバンド１１６によって提供される復元力が、バイアスバンド１１６の断面寸法に依存するため、バイアスバンド１１６の一貫した寸法が、一貫した復元力を接触表面に提供してもよい。バイアスバンド１１６は、モノリシックアクチュエータフレーム１０４の連続領域として製造されてもよい。ワイヤ放電機械加工（ＥＤＭ）等の製造プロセスが、図１１に示されるような連続的な一片の高強度弾性材料１１３からアクチュエータフレーム１０４（ならびに以下で議論されるアクチュエータフレーム３４２等の本明細書で議論されるアクチュエータフレームの実施形態のうちのいずれか）を処理または別様に切断するために、使用されてもよい。ＥＤＭ等の切断および機械加工プロセスは、概して、アクチュエータフレーム１０４の接触表面上で一貫した制御可能な復元力を生成するために有用である、精密寸法公差を生成する。ＥＤＭに加えて、アクチュエータフレーム１０４は、ＣＮＣ機械加工、水噴射切断、レーザ切断、または任意の他の好適な加工および機械加工プロセスを含む、従来の機械加工で使用されるような任意の好適な切断ツール１１７を使用して、製造もしくは別様に切断されてもよい。ある場合には、切断されている弾性材料の弾性率特性に影響を及ぼし得る、熱影響域を誘発しない、切断プロセスを使用することが望ましくあり得る。水噴射切断およびＥＤＭは、ある場合には、そのような要件に十分であり得る。
【００２８】
バイアスバンド１１６の復元力はまた、アクチュエータフレーム１０４材料の弾性率に依存し得る。高弾性率材料から製造されるアクチュエータフレーム１０４は、アクチュエータフレーム１０４と同一の寸法をとり、より低い弾性率の材料から製造されるアクチュエータフレーム１０４より大きい復元力を有するであろう。これは、アクチュエータフレーム１０４材料の弾性率を緊密に制御するために、復元力の一貫性にとって有益であり得る。図６Ａ−６Ｉに示される実施形態に関して、アクチュエータフレーム１０４は、任意の好適弾性材料から製造されてもよい。例えば、アクチュエータフレーム１０４は、ステレンス鋼４０６等の任意のステレンス鋼、アルミニウム、チタン、真鍮、銅、任意の好適な複合材料、または同等物から製造されてもよい。ある場合には、炭素繊維複合材料または同等物等の連続的な一片の複合材料からアクチュエータフレームを切断もしくは別様に形成することが望ましくあり得る。さらに、アクチュエータフレーム１０４は、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１０４との間の公称横断距離が、約２ｍｍ〜約２０ｍｍ、より具体的には、約５〜約１０ｍｍであり得るように構成されてもよい。
【００２９】
図６Ａ−６Ｉに示されるように、バイアスバンド１１６は、第１の支持要素１０６の遠位部分１１８から遠位に延在し、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１１２の間および第２の支持要素１１０の遠位部分１２２の周囲の両方に配置される空間１２０の周囲に延在する。バイアスバンド１１６はまた、第２の支持要素１１０上に配置される噛合横溝１２６と係合させられる横拡張部１２４を含んでもよく、横溝１２６は、第２の接触表面１１２の実質的に反対側の第２の支持要素１１０の近位部分１３２の外面１３０上に配置される。
【００３０】
バイアスバンド１１６はまた、それが駆動サイクル中に接触表面に提供する復元力が、バイアス調節機構を用いて調節されることができるように、構成されてもよい。バイアス調節機構の一実施形態は、バイアスバンド１１６と接触して配置される調節可能止めねじ１３０であろう。調節可能止めねじ１３０は、図６Ａに示される。
【００３１】
圧電アクチュエータ１０２はまた、圧電結晶として構成される、圧電要素１３２を含んでもよい。圧電要素１３２は、長方形、正方形、円筒形、または同等物等の任意の好適な構成を有してもよい。ある場合には、圧電要素１３２は、約１ｍｍ〜約２０ｍｍ、より具体的には、約４ｍｍ〜約６ｍｍの軸長を有してもよい。さらに、圧電要素１３２は、約１ｍｍ〜約５ｍｍ、より具体的には、約２ｍｍ〜約４ｍｍの横寸法を有してもよい。圧電要素１３２は、アクチュエータフレーム１０４の圧電要素空洞１３４の中でアクチュエータフレーム１０４内に配置されて図６Ｂに示されている。圧電要素１３２は、アクチュエータフレーム１０４の第１のマウント表面１３８に固着される第１の端部１３６と、アクチュエータフレーム１０４の第２のマウント表面１４２に固着される第２の端部１４０とを有する。第１のマウント表面１３８と第２のマウント表面１４２との間の空間は、ある場合には、圧電要素空洞１３４を画定する役割を果たしてもよい。圧電要素１０２は、任意の好適な圧電材料から加工されてもよい。例えば、圧電要素は、石英、ベルリナイト、トルマリン、チタン酸バリウム、タンタル酸リチウム、または任意の他の好適な圧電材料から加工されてもよい。
【００３２】
アクチュエータフレームの実施形態１０４はまた、概して、アクチュエータフレーム１０４の縮小材料断面であり得る、縮小材料断面の１つまたはそれを上回るヒンジ区分を含んでもよい。縮小材料断面は、ヒンジ区分１４４に直接隣接するアクチュエータフレーム１０４の断面に対して縮小される。ある場合には、本明細書で議論されるアクチュエータフレームの実施形態のうちのいずれかに関して、公称隣接アクチュエータフレーム材料断面に対するヒンジ区分の材料断面の縮小は、断面の約１％縮小〜断面の約３０％縮小、より具体的には、断面の約５％縮小〜断面の約２５％縮小であってもよい。第１のアームヒンジ区分１４４が、フレームアーム区分１４６とフレーム本体区分１４８との間のヒンジ連結型回転変位を可能にするよう、アクチュエータフレーム１０４のフレームアーム区分１４６とアクチュエータフレーム１０４のフレーム本体区分１４８との間に配置されてもよい。アクチュエータフレームの実施形態１０４はまた、第１のアームヒンジ区分１４４と第１の支持要素１０６との間に配置される、第２のアームヒンジ区分１５０を含んでもよい。アクチュエータフレーム１０４はまた、第１のアームヒンジ区分１４４の遠位に配置される、フレームスロット１５２を含んでもよい。フレームスロット１５２は、フレームアーム区分１４６とフレーム本体区分１４８との間の実質的に独立した相対運動を可能にするよう、フレームアーム区分１４６とフレーム本体区分１４８との間にアクチュエータフレーム１０４材料内の間隙１５４を含む。
【００３３】
アクチュエータフレームの実施形態１０４のヒンジ区分は、ヒンジ区分内の（およびおそらく、それほどの重要性はないがフレーム構造内の他の場所の）アクチュエータフレーム１０４材料の弾性変形による、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１１２との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。第１のアームヒンジ区分１４４は、第１のアームヒンジ区分１４４におけるフレーム構造内の材料の縮小断面または慣性モーメントによって形成されてもよい。縮小断面は、圧電要素１３２の拡張または収縮によってフレーム構造に印加される力の結果としてのフレーム構造の歪みが集中させられ得る、断面を提供する。材料の縮小断面における歪みの集中は、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２等のアクチュエータフレームの種々の構成要素の間の公知のまたは予測可能な移動をもたらし得る。第１のアームヒンジ区分１４４は、フレームアーム区分１４６に対するフレーム本体区分１４８のヒンジ連結型回転変位のみを可能にし、回転変位は、歪みの集中が起こるであろう、第１のアームヒンジ区分１４４を中心とする。
【００３４】
本明細書で議論される圧電アクチュエータに関して、アクチュエータフレームの構成要素の変位の全てまたは殆どは、フレームの好ましい変形面があるように、フレーム構造の枢動もしくはヒンジ連結部材ならびにバイアスバンドが、厚さを実質的に上回る幅を有するため、実質的に単一の面内で起こる。実施例として、図６Ａは、圧電アクチュエータの実施形態１０２のバイアスバンド１１６の斜視図を示す。バイアスバンド１１６は、その厚さ（寸法１５８）を実質的に上回る幅（第１の外側面１０９から第２の外側面１１１まで及ぶ寸法１５６）を有することが分かる。バイアスバンド１１６の寸法構成は、アクチュエータフレーム１０４の外面１０７と平行である第２の面に沿った偏向よりも容易に、それがアクチュエータフレーム１０４の第１の外側面１０９と平行である第１の面に沿って偏向することを可能にする。これは、第１の面に対するバイアスバンド１１６の曲げモーメントが第２の面に対するバイアスバンド１１６の曲げモーメントよりはるかに低いためである。
【００３５】
フレーム本体区分１４８は、本体区分１４８の縦軸１６８（図６Ｆおよび６Ｇ参照）に沿ったフレーム本体区分１４８の軸方向拡張および収縮を促進するように構成される、複数の本体ヒンジ区分１６４をジグザグ部分１６６の中に含む。本体ヒンジ区分１６４は、アクチュエータフレーム１０４の材料の縮小断面によって形成され、第１のアームヒンジ区分１４４に対して上記で議論されるように機能してもよい。本体ヒンジ区分１６４は、第１のマウント表面１３８から第２のマウント表面１４２まで延在する、フレーム構造上に配置されてもよい。フレーム本体区分１４８のフレーム構造の本ジグザグ部分１６６は、本体ヒンジ区分１６４の間に配置される可撓性コネクタ区分１７０を含んでもよい。本体ヒンジ区分１６４は、本体ヒンジ区分１６４ならびに本体ヒンジ区分１６４の間に延在する比較的薄いフレーム要素である可撓性コネクタ区分１７０の弾性変形を通して、縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向（軸方向拡張または収縮等）を可能にする。ある場合には、フレーム本体区分１４８の軸方向拡張および収縮は、本体ヒンジ区分１６４、可撓性コネクタ区分１７０の弾性変形、または本体ヒンジ区分１６４および可撓性コネクタ区分１７０の両方のそのような変形を含んでもよい。圧電要素１３２の作動によるフレーム本体区分１４８への軸方向応力は、可撓性コネクタ区分１７０の変形をもたらし得る。可撓性コネクタ区分１７０への本応力はまた、各本体ヒンジ区分１６４において歪みの集中をもたらし得る。縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向（軸方向拡張または収縮等）は、フレームスロット１５２によってフレームアーム区分１４６から実質的に隔離され、これは、フレーム本体区分１４８の偏向中にフレームアーム区分１４６が比較的静止したままであることを可能にする。ある場合には、本明細書で議論されるアクチュエータフレームの実施形態に関して、アクチュエータフレームのフレーム本体区分のジグザグ部分は、フレーム本体区分内に配置される対応する圧電要素よりもその縦軸に沿って実質的に低剛性であるように構成されてもよい。本構成は、アクチュエータフレームによる実質的な拘束を伴わずに、圧電要素が自由に拡張および収縮することを可能にしてもよい。
【００３６】
アクチュエータフレーム１０４のいくつかの実施形態に関して、ねじ山付きシャフト上で接触表面の往復移動によって生成されるトルクは、ねじ山付きシャフト１１４の縦軸１１５の周囲でアクチュエータフレーム１０４のトルクをもたらし得る。アクチュエータフレーム１０４と基板６１との間に延在するフレームガイド１７２は、接触表面からのトルクの全てが、光学マウント２４の基板６１に対するねじ山付きシャフト１１４の回転をもたらすように、ねじ山付きシャフト１１４の縦軸１１５の周囲のアクチュエータフレーム１０４の回転を防止する。フレームガイド１７２は、種々の好適な構成においてアクチュエータフレーム１０４と光学マウント２４との間に固着されてもよい。示される実施形態に関して、フレームガイド１７２は、鋼鉄または同等物等の高強度材料の剛性伸長ピンであり、アクチュエータフレーム１０４のフレームガイド孔１７４の中へフレームガイド１７２を固着することによって、アクチュエータフレーム１０４に固着される。フレームガイド１７２はまた、基板６１の一部を摺動して係合するように構成される、拡大横寸法を有する先端区分も含む。フレームガイド１７２は、フレームガイド１７２（したがって、アクチュエータフレーム１０４）が縦軸１６８に沿って軸方向に自由に移動できるように、基板６１のスロット６３（図４Ｂ参照）内等の光学マウント２４の任意の好適な部分内に摺動可能に配置されてもよい。フレームガイド１７２はまた、フレーム本体区分１４８の拡張または収縮中に往復接触表面によって生成されるトルクにより、フレームガイド１７２がアクチュエータフレーム１０４の回転を最小限にする、もしくは排除するように、光学マウント２４内に配置されてもよい。
【００３７】
フレームガイド１７２は、ねじ山付き接合部、接着結合、溶接、アクチュエータフレーム１０４との一体形成、または同等物等の任意の好適な手段によって、フレームガイド孔１７４に固着されてもよい。例えば、フレームガイド１７２のねじ山付き外面が、フレームガイド孔１７４のねじ山付き内面に固着されてもよい。加えて、（図６Ｂに示されるような）接着剤１７３の薄い層が、フレームガイド１７２のねじ山付き外面をフレームガイド孔１７４のねじ山付き内面に結合するために使用されてもよい。シアノアクリレートスレッドロック等の任意の好適な接着剤１７３が、フレームガイド１７２をフレームガイド孔１７４に固着するために使用されてもよい。
【００３８】
示される実施形態に関して、第２の支持要素１１０は、フレーム本体区分１４８から遠位に延在し、第１の支持要素１０６は、フレームアーム区分１４６から遠位に延在する。第２の支持要素１１０がフレーム本体区分１４８と連続的であるため、縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向は、縦軸１６８に沿った第２の支持要素１１０の運動をもたらす。第１の支持要素１０６が、フレームスロット１５２によって縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向から実質的に隔離されるフレームアーム区分１４６と連続的であるため、縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向は、第１のアームヒンジ区分１４４によってフレームアーム区分１４６の最小回転として伝達されてもよい。フレームアーム区分１４６は、第１のアームヒンジ区分１４４を通して伝達され得る、縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向によって引き起こされる、公称量の回転を受けてもよい。縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向の結果は、第１の支持要素１０６および第２の支持要素１１０の正味往復運動、したがって、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１１２との間の正味往復運動である。第１の支持要素１０６を第２の支持要素１１０に接続するバイアスバンド１１６もまた、偏向させられ、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２の分離に対抗する伸縮弾性または実質的に弾性の復元力、ならびに第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２の本往復運動に抵抗する伸縮弾性または実質的に弾性の復元力を提供する。
【００３９】
中立状態から偏向状態へのアクチュエータフレーム１０４の弾性変形が、図６Ｆおよび６Ｇで図示されている。アクチュエータフレーム１０４は、圧電要素空洞１３４内に配置された圧電要素１３２とともに示されるが、明確にする目的で、調節可能光学マウントのねじ山付きシャフト１１４は、図６Ｆまたは図６Ｇに示されていない。第１の電気ドライバ信号が図１に示される電子コントローラ４８から圧電要素１３２に伝送される場合、（第２のマウント表面１４２に固着される）圧電要素１３２は、拡張してもよく、順に、第１のマウント表面１３８と第２のマウント表面１４２との間の付加的分離および変位を引き起こす。第２のマウント表面１４２の変位は、第１の支持要素１０６の相対運動が最小限にされている間に、縦軸１６８に沿った第２の支持要素１１０の運動を引き起こす、縦軸１６８に沿ったフレーム本体区分１４８の偏向をもたらす。これは、図６Ｆおよび図６Ｇで鎖線によって示されるように、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１１２との間の相対往復運動をもたらす。第２の支持要素の偏向の規模は、図６Ｇで寸法１７６によって示される。そのような駆動サイクル中に、アクチュエータフレーム１０４の他の部分、具体的には、アクチュエータフレーム１０４のヒンジ区分はまた、弾性または実質的に弾性の変形を受けてもよく、また、アクチュエータフレーム１０４への復元力に寄与してもよい。
【００４０】
電子コントローラ４８から圧電要素１３２に伝送される第２の電気ドライバ信号は、圧電要素１３２をその中立状態に戻らせ得、これは、図６Ｆおよび図６Ｇで実線によって示されるように、フレーム本体区分１４８をその中立状態に戻す。バイアスバンド１１６は、（図６Ｆおよび図６Ｇで鎖線によって示される）その偏向状態から回復し、第２の支持要素１１０が、図６Ｆおよび図６Ｇで実線によって示されるようにその中立位置に戻るように、復元力を第２の支持要素１１０に提供する。電子コントローラ４８によって駆動されるような圧電要素１３２の単一の拡張および後続の単一の収縮は、駆動サイクルと称されるであろう。
【００４１】
電子コントローラ４８によって圧電要素１３２に送信される電気ドライバ信号の構成は、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２が所与の駆動サイクル中に調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４と相互作用する程度を判定してもよい。第１の駆動サイクルは、第１の接触表面１０８と第２の接触表面１１２との間の相対往復運動中に、第１の角度方向に調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４を回転させるように構成されてもよい。第１の駆動サイクルは、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２が調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４と係合し、それを第１の角度方向に回転させるように構成される、第１の電気ドライバ信号を含んでもよい。第１の駆動サイクルはまた、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２が、接触表面によってねじ山付きシャフト１１４に印加される回転力を上回るねじ山付きシャフト１１４の慣性により、静止または実質的に静止したままである調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４を覆って滑動するように構成される、第２の電気ドライバ信号を含んでもよい。
【００４２】
第２の駆動サイクルは、第２の角度方向に調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４を回転させるように構成されてもよい。第２の駆動サイクルはまた、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２が、静止したままである調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４を覆って滑動するように構成される、第１の電気ドライバ信号を含んでもよい。第２の駆動サイクルはまた、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２が調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４と係合し、それを第２の角度方向に回転させるように構成される、第２の電気ドライバ信号を含んでもよい。
【００４３】
第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２が、調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４と適切かつ制御可能に係合し、それを回転させるために、電気駆動信号は、それぞれの印加された最大または最小電圧に達するまで、印加された電圧の規模がゆっくり増加もしくは減少するように構成されてもよい。第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２の比較的遅い往復運動は、調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４の慣性力を克服する、バイアスバンド１１６によって印加される復元力をもたらし、それによって、ねじ山付きシャフト１１４の後続の回転とともに、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２と調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４との間の係合をもたらす。
【００４４】
第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２が、調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト１１４を覆って滑動するために、電気駆動信号は、印加された電圧の規模が迅速に増加または減少するように構成されてもよい。第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２の比較的迅速な往復運動は、バイアスバンド１１６によって印加される復元力を克服する、ねじ山付きシャフト１１４の慣性力をもたらすように構成されてもよい。これは、後にねじ山付きシャフト１１４が静止したままで、第１の接触表面１０８および第２の接触表面１１２とねじ山付きシャフト１１４との間で滑動を引き起こす。
【００４５】
バイアスバンドの寸法、製造方法、および材料は、生成される復元力の一貫性を有意に向上させ得る。バイアスバンド構成は、製造プロセス中のバイアスバンドの材料の非弾性変形を排除し得る。いくつかのバイアスバンド構成はまた、より一貫した制御された結果のために、製造中に復元力の調節を可能にし得る。アクチュエータフレームの一体バイアスバンド構成は、小型であり、製造のために費用効率的である。
【００４６】
上記ならびに他の好適な光学実施形態で議論される調節可能光学マウント２４で使用され得る、圧電アクチュエータ１７８の別の実施形態が、図７Ａ−７Ｉに示されている。圧電アクチュエータ１７８は、上記で議論され、図６Ａ−６Ｉに示される圧電アクチュエータの実施形態１０２のものに類似する特徴、材料、および／または寸法を有してもよい。
【００４７】
図７Ａ−７Ｇに示される圧電アクチュエータの実施形態１７８は、（上記で議論される切断方法によって等）アクチュエータフレーム１８０の要素の全てが単一の連続的な途切れない材料から形成されている、モノリシック構成を有する、アクチュエータフレーム１８０を含んでもよい。アクチュエータフレーム１８０は、第１の接触表面１８４を有する第１の支持要素１８２と、第２の接触表面１８８を有する第２の支持要素１８６とを含んでもよい。第１の接触表面１８４は、第２の接触表面１８８に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。第１の接触表面１８４および第２の接触表面１８８は、第１の接触表面１８４と第２の接触表面１８８との間で回転固着され得る、光学マウントのねじ山付きシャフト１９０に選択的に係合するように構成されてもよい。第１の接触表面１８４および第２の接触表面１８８は、随意に、ねじ山付きシャフト１９０に効果的に係合するために、図７Ｄおよび７Ｅに示されるようにねじ山付き表面として構成されてもよい。第１の接触表面１８４および第２の接触表面１８８の往復運動が、ねじ山付きシャフト１９０と選択的に係合し、それを回転させるために使用されてもよい。
【００４８】
アクチュエータフレーム１８０のいくつかの外面が、アクチュエータフレームの実施形態１８０の特徴および／または寸法について議論するために、基準表面として使用されてもよい。この場合、アクチュエータフレーム１８０は、アクチュエータフレームの前外面１８１およびアクチュエータフレームの後外面１８３を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム１８０の前外面１８１は、アクチュエータフレーム１８０の後外面１８３に対して離間し、実質的に対向した関係で配置されてもよく、また、後外面１８３と実質的に平行であり得る。アクチュエータフレーム１８０はまた、前外面１８１および後外面１８３の両方と実質的に垂直であるように配置される、第１の外側面１８５を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム１８０はまた、第１の外側面１８５に対して離間し、実質的に対向した関係で配置され、また、第１の外側面１８５と実質的に平行であり得る、第２の外側面１８７を組み込んでもよい。
【００４９】
前の実施形態と同様に、第１の接触表面１８４と第２の接触表面１８８との間の一貫した復元力が、ある場合には、所望の方向への回転運動を提供するように、ねじ山付きシャフト１９０との接触表面の選択的係合を可能にするために必要とされ得る。図７Ａ−７Ｇの圧電アクチュエータの実施形態１７８のアクチュエータフレーム１８０は、第１の支持要素１８２と第２の支持要素１８６との間に配置され、それらに連結され得、第１の接触表面１８４に対する中立位置に向かった、またはそこから離れた第２の接触表面１８８の垂直変位に抵抗するであろう、復元力を提供するように構成され得る、一体的に形成されたバイアスバンド部分１９２を組み込む。バイアスバンド１９２は、接触表面の間に一貫した弾性または実質的に弾性の復元力を提供するように構成される。
【００５０】
図７Ａ−７Ｉに示されるように、バイアスバンド１９４は、第１の接触表面１８４と第２の接触表面１８８の間に配置される空間１９６の周囲の第１の支持要素１８２の遠位部分１９４から第２の支持要素１８６の遠位部分１９８まで遠位に延在する。バイアスバンド１９２は、接触表面の間の空間１９６の頂点に配置され得る、バンドジグザグ部分２００を含む。バンドジグザグ部分２００は、図７Ｆおよび７Ｇに示される縦軸２０４に沿ったバイアスバンド１９２の屈曲を促進するように構成され得る、少なくとも１つのバンドヒンジ区分２０２を含んでもよい。アクチュエータフレーム１８０のヒンジ区分は、上記で議論されるアクチュエータフレーム１０４のヒンジ区分に類似する特徴および機能を有してもよい。圧電アクチュエータの実施形態１７８は、バンドジグザグ部分２００の対向端に配置される２つのバンドヒンジ区分２０２を組み込む。示される実施形態に関して、バイアスバンド１９２は、バイアスバンドスロット１９３を組み込む。バイアスバンドスロット１９３は、図７Ａに示されるように、アクチュエータフレーム１８０の前外面１８１からアクチュエータフレーム１８０の後外面１８３までバイアスバンド１９２を横断する。バイアスバンドスロット１９３は、バイアスバンド１９２の残りの部分の幅の合計がバイアスバンドスロット１９３の幅と実質的に幅が等しいように、バイアスバンド１９２を実質的に二等分してもよい。
【００５１】
バイアスバンド１９２はまた、それが接触表面１８４および１８８に提供する公称復元力がバイアス調節機構を用いて調節されることができるように、構成されてもよい。そのようなバイアス調節機構の一実施形態は、バイアスバンド１９２と接触して配置される、もしくは以下で議論されるフレームアーム区分２３２およびフレーム本体区分２３４等のアクチュエータフレーム１８０の他の構成要素の間に配置される、１つまたはそれを上回る調節可能止めねじ２０６を含むことができる。調節可能止めねじ２０６は、図７Ａに示されている。
【００５２】
圧電アクチュエータ１７８はまた、上記で議論されるような圧電結晶として構成される、圧電要素２０８を含んでもよい。圧電要素２０８は、図７Ｂのアクチュエータフレーム１８０の圧電要素空洞２１０の中でアクチュエータフレーム１８０内に配置されて示されている。圧電要素２０８は、アクチュエータフレーム１８０の第１のマウント表面２１４に固着される第１の端部２１２と、アクチュエータフレーム１８０の第２のマウント表面２１８に固着される第２の端部２１６とを有する。第１のマウント表面２１４と第２のマウント表面２１８との間の空間は、ある場合には、圧電要素空洞２１０を画定する役割を果たしてもよい。圧電アクチュエータ１７８はまた、同様に図７Ｂに示される調節可能圧電マウント支持体２２０を含んでもよい。調節可能圧電マウント支持体２２０は、アクチュエータフレーム１８０のねじ山付きチャネル２２２内で螺合可能に係合されてもよい。アクチュエータフレーム１８０のねじ山付きチャネル２２２は、アクチュエータフレーム１８０の縦軸２０４と平行である、または同一の広がりを持つ縦軸を有する。調節可能圧電マウント支持体２２０は、ねじ山付きチャネル２２２のねじ山付き内面２２６と係合させられたマウント支持体のねじ山付き外面２２４を伴って、ねじ山付きチャネル２２２内で回転させられてもよい。そのような相対回転は、圧電要素空洞２１０の中への圧電要素２０８の組立の前、間、および後に、第２のマウント表面２１８に対して第１のマウント表面２１４（本実施形態ではマウント支持体２２０の平坦な遠位表面２２８上に配置される）を位置付けるために使用されてもよい。
【００５３】
そのような配列は、圧電要素および任意の所望の接着剤等の挿入のための圧電要素より長い圧電空洞を提供するために、有用であり得る。その後、調節可能圧電マウント支持体２２０は、圧電要素空洞２１０の有効軸長を短縮し、存在すれば、所望の量の前負荷また圧着型力を用いて、第１のマウント表面２１４および第２のマウント表面２１８を両方とも圧電要素２０８の対応する表面と接触させるよう、回転させられてもよい。マウント表面によって圧電要素２０８に印加される接触力は、縦軸２０４と平行であるねじ山付きチャネル２２２の中心軸に沿って、ねじ山付きチャネル２２２内の調節可能圧電マウント支持体２２０の位置を変化させることによって、調節されることができる。
【００５４】
アクチュエータフレームの実施形態１７８はまた、アクチュエータフレーム１８０の縮小材料断面の１つまたはそれを上回るヒンジ区分を含んでもよい。例えば、第１のアームヒンジ区分２３０は、フレームアーム区分２３２とフレーム本体区分２３４との間のヒンジ連結型回転変位を可能にするよう、アクチュエータフレーム１８０のフレームアーム区分２３２とアクチュエータフレーム１８０のフレーム本体区分２３４との間に配置されてもよい。アクチュエータフレームの実施形態１８０はまた、第１のアームヒンジ区分２３０と第１の支持要素１８２との間に配置される、第２のアームヒンジ区分２３６を含んでもよい。アクチュエータフレーム１８０はまた、第１のアームヒンジ区分２３０の遠位に配置される、フレームスロット２３８を含んでもよい。フレームスロット２３８は、フレームアーム区分２３２とフレーム本体区分２３４との間の実質的に独立した相対運動を可能にするよう、フレームアーム区分２３２とフレーム本体区分２３４との間にフレーム材料内の間隙２４０を含む。
【００５５】
アクチュエータフレームの実施形態１８０のヒンジ区分は、ヒンジ区分内の（およびおそらく、それほどの重要性はないがフレーム構造内の他の場所の）アクチュエータフレーム１８０材料の弾性変形による、第１の接触表面１８４と第２の接触表面１８８との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。第１のアームヒンジ区分２３０は、第１のアームヒンジ区分２３０におけるフレーム構造内の材料の縮小断面または慣性モーメントによって形成されてもよい。縮小断面は、圧電要素２０８の拡張または収縮によってフレーム構造に印加される力の結果としてのフレーム構造の歪みが集中させられ得る、断面を提供する。材料の縮小断面における歪みの集中は、第１の接触表面１８４および第２の接触表面１８８等のアクチュエータフレームの種々の構成要素の間の公知のまたは予測可能な移動をもたらし得る。第１のアームヒンジ区分２３０は、フレームアーム区分２３２に対するフレーム本体区分２３４のヒンジ連結型回転変位のみを可能にし、回転変位は、歪みの集中が起こるであろう、第１のアームヒンジ区分２３０を中心とする。
【００５６】
フレーム本体区分２３４は、フレーム本体区分２３４の縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の軸方向拡張および収縮を促進するように構成される、複数の本体ヒンジ区分２４２をジグザグ部分２４４の中に含む。本体ヒンジ区分２４２は、アクチュエータフレーム１８０の材料の縮小断面によって形成され、第１のアームヒンジ区分２３０に対して上記で議論されるように機能してもよい。本体ヒンジ区分２４２は、第１のマウント表面２１４から第２のマウント表面２１８まで延在する、フレーム構造上に配置されてもよい。フレーム本体区分２３４のフレーム構造のジグザグ部分２４４は、本体ヒンジ区分２４２の間に配置される可撓性コネクタ区分２４６を含んでもよい。本体ヒンジ区分２４２は、本体ヒンジ区分２４２ならびに本体ヒンジ区分２４２の間に延在する比較的薄いフレーム要素である可撓性コネクタ区分２４６の弾性変形を通して、縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向（軸方向拡張または収縮等）を可能にする。ある場合には、フレーム本体区分２３４の軸方向拡張および収縮は、本体ヒンジ区分２４２、可撓性コネクタ区分２４６の弾性変形、または本体ヒンジ区分２４２および可撓性コネクタ区分２４６の両方のそのような変形を含んでもよい。圧電要素２０８の作動によるフレーム本体区分２３４への軸方向応力は、可撓性コネクタ区分２４６の変形をもたらし得る。可撓性コネクタ区分２４６への本応力はまた、各本体ヒンジ区分２４２において歪みの集中をもたらし得る。縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向（軸方向拡張または収縮等）は、フレームスロット２３８によってフレームアーム区分２３２から実質的に隔離され、これは、フレーム本体区分２３４の偏向中にフレームアーム区分２３２が比較的静止したままであることを可能にする。
【００５７】
上記で議論されるように、ねじ山付きシャフト１９０上で接触表面の往復移動によって生成されるトルクは、ねじ山付きシャフト１９０の縦軸の周囲でアクチュエータフレーム１８０上にトルクをもたらし得る。上記で議論されるフレームガイド１７２と同一または類似の特徴、寸法、および材料を有し得る、フレームガイド２４８が、アクチュエータフレーム１８０上の本トルクに対抗するために使用されてもよい。フレームガイド２４８は、フレームガイド１７２に関して上記で議論される方法等の任意の好適な方法を使用して、アクチュエータフレーム１８０のフレームガイド孔２５０内に固着されてもよい。例えば、任意の好適な接着剤またはエポキシ２４９が、図７Ｂに示されるように使用されてもよい。フレームガイド２４８は、フレームガイド２４８が光学マウント２４に対するねじ山付きシャフト１９０の周囲のアクチュエータフレーム１８０の任意の回転を効果的に排除し、または少なくとも最小限にするように、光学マウント２４とアクチュエータフレーム１８０との間に連結されてもよい。フレームガイド２４８はまた、フレームガイド２４８が縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の軸方向変位（軸方向拡張および収縮）を可能にするように、光学マウント２４に連結されてもよい。フレームガイド２４８、アクチュエータフレーム１８０、および光学マウント２４の基板６１のスロット６３（図４Ｂ参照）の間の接続の構成は、図６Ａ−６Ｉおよび図４Ｂに示される実施形態について上記で議論された、フレームガイド１７２、アクチュエータフレーム１０４、およびスロット６３の間の接続の構成と同一または類似であり得る。
【００５８】
示される実施形態に関して、第２の支持要素１８６は、フレーム本体区分２３４から遠位に延在し、第１の支持要素１８２は、フレームアーム区分２３２から遠位に延在する。第２の支持要素１８６がフレーム本体区分２３４と連続的であるため、縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向は、縦軸２０４に沿った第２の支持要素１８６の運動をもたらす。第１の支持要素１８２が、フレームスロット２３８によって縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向から実質的に隔離されるフレームアーム区分２３２と連続的であるため、縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向は、第１のアームヒンジ区分２３０によってフレームアーム区分２３２の最小回転として伝達されてもよい。フレームアーム区分２３２は、第１のアームヒンジ区分２３０を通して伝達され得る、縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向によって引き起こされる、公称量の回転を受けてもよい。縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向の結果は、第１の支持要素１８２および第２の支持要素１８６の正味往復運動、したがって、第１の接触表面１８４と第２の接触表面１８８との間の正味往復運動である。第１の支持要素１８２を第２の支持要素１８６に接続するバイアスバンド１９２もまた、偏向させられ、第１の接触表面１８４および第２の接触表面１８８の分離に対抗する復元力、ならびに第１の接触表面１８４および第２の接触表面１８８の本往復運動に抵抗する復元力を提供する。
【００５９】
バイアスバンド１９２の偏向中に、バンドジグザグ部分２００は、バイアスバンド１９２の偏向の方向にバイアスバンド１９２の屈曲および弾性変形を促進する。示されるようなアクチュエータフレームの実施形態１８０に関して、バイアスバンド１９２のバンドジグザグ部分２００は、２つのバンドヒンジ区分２０２を含有する。バンドヒンジ区分２０２は、同様にバイアスバンド１９２内に配置されるバンドヒンジスロット２０３を含む。バンドヒンジスロット２０３は、アクチュエータフレーム１８０の第１の外側面１８５からアクチュエータフレーム１８０の第２の外側面１８７まで、バイアスバンド１９２を横断して横方向に延在する。バンド可撓性コネクタ区分２５２は、バンドヒンジ区分２０２の間に配置される。バイアスバンド１９２の偏向は、バンド可撓性コネクタ区分２５２を弾性的に変形させ、それによって、バンドヒンジ区分２０２において歪みをもたらす。次いで、バンドヒンジ区分２０２の縮小厚構成が、バンドヒンジ区分２０２内で歪みの集中をもたらし得る。バンドヒンジ区分２０２における歪みの集中は、バイアスバンド１９０の偏向の方向にバイアスバンド１９０の曲げモーメントを低減させることによって、バイアスバンド１９０の偏向を促進する。
【００６０】
中立状態から偏向状態へのアクチュエータフレーム１８０の弾性変形が、図７Ｆおよび７Ｇで図示されている。アクチュエータフレーム１８０は、圧電要素空洞２１０内に配置された圧電要素２０８とともに示されるが、明確にする目的で、調節可能光学マウントのねじ山付きシャフト１９０は、図７Ｆまたは図７Ｇに示されていない。第１の電気ドライバ信号が図１に示される電子コントローラ４８から圧電要素２０８に伝送される場合、（第２のマウント表面２１に固着される）圧電要素２０８は、拡張してもよく、順に、第１のマウント表面２１４と第２のマウント表面２１８との間の付加的分離および変位を引き起こす。第２のマウント表面２１８の変位は、第１の支持要素１８２が実質的に静止したままである間に、縦軸２０４に沿った第２の支持要素１８６の運動を引き起こす、縦軸２０４に沿ったフレーム本体区分２３４の偏向をもたらす。これは、図７Ｆおよび図７Ｇで鎖線によって示されるように、第１の接触表面１８４と第２の接触表面１８８との間の相対往復運動をもたらす。第２の支持要素の偏向の規模は、図７Ｇで寸法２５４によって示される。
【００６１】
電子コントローラ４８から圧電要素２０８に伝送される第２の電気ドライバ信号は、圧電要素２０８をその中立状態に戻らせ得、これは、図７Ｆおよび図７Ｇで実線によって示されるように、フレーム本体区分２３４をその中立状態に戻す。バイアスバンド１９２は、（図７Ｆおよび図７Ｇで鎖線によって示される）その偏向状態から回復し、第２の支持要素１８６が、図７Ｆおよび図７Ｇで実線によって示されるようにその中立位置に戻るように、弾性復元力を第２の支持要素１８６に提供する。
【００６２】
上記ならびに他の好適な光学実施形態で議論される調節可能光学マウント２４で使用され得る、圧電アクチュエータ２５６の別の実施形態が、図８Ａ−８Ｉに示されている。圧電アクチュエータ２５６は、上記で議論され、図６Ａ−６Ｉに示される圧電アクチュエータの実施形態１０２のものに類似する特徴、材料、および／または寸法を有してもよい。
【００６３】
図８Ａ−８Ｉに示される圧電アクチュエータの実施形態２５６は、上記で議論されるように、アクチュエータフレーム２５８の要素の全てが単一の連続的な途切れない材料から形成されている（切断されている等）、モノリシック構成を有する、アクチュエータフレーム２５８を含んでもよい。アクチュエータフレーム２５８は、第１の接触表面２６２を有する第１の支持要素２６０と、第２の接触表面２６８を有する第２の支持要素２６４とを含んでもよい。第１の接触表面２６２は、第２の接触表面２６８に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。第１の接触表面２６２および第２の接触表面２６８は、第１の接触表面２６２と第２の接触表面２６８との間で回転固着され得る、光学マウントのねじ山付きシャフト２７０に選択的に係合するように構成されてもよい。第１の接触表面２６２および第２の接触表面２６８は、随意に、ねじ山付きシャフト２７０に効果的に係合するために、図８Ｄおよび８Ｅに示されるようにねじ山付き表面として構成されてもよい。第１の接触表面２６２および第２の接触表面２６８の往復運動が、ねじ山付きシャフト２７０と選択的に係合し、それを回転させるために使用されてもよい。
【００６４】
アクチュエータフレーム２５８のいくつかの外面が、アクチュエータフレームの実施形態２５８の特徴および／または寸法について議論するために、基準表面として使用されてもよい。この場合、アクチュエータフレーム２５８は、アクチュエータフレーム２５８の前外面２５９およびアクチュエータフレーム２５８の後外面２６１を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム２５８の前外面２５９は、アクチュエータフレーム２５８の後外面２６１に対して離間し、実質的に対向した関係で配置されてもよく、また、後外面２６１と実質的に平行であり得る。アクチュエータフレーム２５８はまた、前外面２５９および後外面２６１の両方と実質的に垂直であるように配置される、第１の外側面２６３を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム２５８はまた、第１の外側面２６３に対して離間し、実質的に対向した関係で配置され、また、第１の外側面２６３と実質的に平行であり得る、第２の外側面２６５を組み込んでもよい。
【００６５】
前の実施形態と同様に、第１の接触表面２６２と第２の接触表面２６８との間の一貫した弾性復元力が、ある場合には、所望の方向へのねじ山付きシャフト２７０の回転運動を提供するように、ねじ山付きシャフト２７０との接触表面の選択的係合を可能にするために必要とされ得る。図８Ａ−８Ｇの圧電アクチュエータの実施形態２５６のアクチュエータフレーム２５８は、第１の支持要素２６０と第２の支持要素２６４との間に配置され、それらに連結され得、第１の接触表面２６２に対する中立位置に向かった、またはそこから離れた第２の接触表面２６８の垂直変位に抵抗するであろう、復元力を提供するように構成され得る、一体バイアスバンド部分２７２を組み込む。バイアスバンド２７２は、接触表面の間に一貫した弾性復元力を提供するように構成される。
【００６６】
図８Ａ−８Ｉに示されるように、バイアスバンド２７２は、第１の支持要素２６０の遠位部分２７６から第２の支持要素２６４に向かって遠位に延在する、第１のバイアスバンド部分２７４を組み込む。バイアスバンド２７２はまた、第１のバイアスバンド部分２７４に縦方向に重複するよう、第２の支持部材２６４の遠位部分２８０から第１の支持要素２６０に向かって遠位に延在する、第２のバイアスバンド部分２７８も含みこむ。バイアスバンド２７２はまた、第１のバイアスバンド部分２７４が第２のバイアスバンド部分２７８に重複する重複区分２８４内で、第１のバイアスバンド部分２７４から第２のバイアスバンド部分２７８まで延在する、縦方向に配向されたリブ２８２も含みこむ。重複区分２８４は、それが図８Ｇおよび８Ｆに示される縦軸２８６に沿ったバイアスバンド２７２の屈曲を可能にするように構成される。
【００６７】
バイアスバンド２７２は、それが駆動サイクル中に接触表面に提供する弾性復元力が、バイアス調節機構を用いて調節されることができるように、構成されてもよい。バイアス調節機構の一実施形態は、バイアスバンド２７２と接触して、もしくは以下で議論されるアーム区分３１６および本体区分３１８等のアクチュエータフレーム２５８の他の構成要素の間に配置される、１つまたはそれを上回る調節可能止めねじ２８８を含むことができる。調節可能止めねじ２８８は、図８Ａに示されている。
【００６８】
圧電アクチュエータ２５６は、上記で議論されるような圧電結晶として構成される、圧電要素２９０を含んでもよい。圧電要素２９０は、図８Ｂに示されるように、アクチュエータフレーム２５８の圧電要素空洞２９２の中でアクチュエータフレーム２５８内に配置されて示されている。圧電要素２９０は、第１のマウント表面２９６に固着される第１の端部２９４と、アクチュエータフレーム２５８の第２のマウント表面３００に固着される第２の端部２９８とを有する。第１のマウント表面２９６と第２のマウント表面３００との間の空間３０２は、ある場合には、圧電要素空洞２９２を画定する役割を果たしてもよい。
【００６９】
圧電アクチュエータ２５６はまた、同様に図８Ｂに示される調節可能圧電マウント支持体３０４を含んでもよい。調節可能圧電マウント支持体３０４は、アクチュエータフレーム２５８のねじ山付きチャネル３０６内で螺合可能に係合されてもよい。アクチュエータフレーム２５８のねじ山付きチャネル３０６は、アクチュエータフレーム２５８の縦軸２８６と平行である、または同一の広がりを持つ縦軸を有する。調節可能圧電マウント支持体３０４は、ねじ山付きチャネル３０６のねじ山付き内面３１０と係合させられた調節可能圧電マウント支持体３０４のねじ山付き外面３０８を伴って、ねじ山付きチャネル３０６内で回転させられてもよい。そのような相対回転は、圧電要素空洞２９２の中への圧電要素２９０の組立の前、間、および後に、第２のマウント表面３００に対して第１のマウント表面２９６（本実施形態では調節可能圧電マウント支持体３０４の平坦な遠位表面３１２上に配置される）を位置付けるために使用されてもよい。
【００７０】
そのような配列は、圧電要素２９０および任意の所望の接着剤等の挿入のための圧電要素２９０より長い圧電空洞２９２を提供するために、有用であり得る。その後、調節可能圧電マウント支持体３０４は、圧電要素空洞２９２の有効軸長を短縮し、存在すれば、所望の量の前負荷また圧着型力を用いて、第１のマウント表面２９６および第２のマウント表面３００を両方とも圧電要素２９０の対応する表面と接触させるよう、回転させられてもよい。マウント表面によって圧電要素２９０に印加される接触力は、縦軸２８６と平行であるねじ山付きチャネル３０６の中心軸に沿って、ねじ山付きチャネル３０６内の調節可能圧電マウント支持体３０４の位置を変化させることによって、調節されることができる。
【００７１】
アクチュエータフレームの実施形態２５８はまた、上記で議論されるヒンジ区分のものと類似する特徴および機能を有し得る、アクチュエータフレーム２５８の縮小材料断面の１つまたはそれを上回るヒンジ区分を含んでもよい。例えば、第１のアームヒンジ区分３１４は、フレームアーム区分３１６とフレーム本体区分３１８との間のヒンジ連結型回転変位を可能にするよう、アクチュエータフレーム２５８のフレームアーム区分３１６とアクチュエータフレーム２５８のフレーム本体区分３１８との間に配置されてもよい。アクチュエータフレームの実施形態２５８はまた、第１のアームヒンジ区分３１４と第１の支持要素２６０との間に配置される、第２のアームヒンジ区分３２０を含んでもよい。アクチュエータフレーム２５８はまた、第１のアームヒンジ区分３１４の遠位に配置される、フレームスロット３２２を含んでもよい。フレームスロット３２２は、フレームアーム区分３１６とフレーム本体区分３１８との間の実質的に独立した相対運動を可能にするよう、フレームアーム区分３１６とフレーム本体区分３１８との間にフレーム材料内の間隙３２４を含む。
【００７２】
アクチュエータフレームの実施形態のヒンジ区分は、ヒンジ区分内の（およびおそらく、それほどの重要性はないがフレーム構造内の他の場所の）アクチュエータフレーム２５８材料の弾性変形による、第１の接触表面２６２と第２の接触表面２６８との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。第１のアームヒンジ区分３１４は、第１のアームヒンジ区分３１４におけるフレーム構造内の材料の縮小断面または慣性モーメントによって形成されてもよい。縮小断面は、圧電要素２９０の拡張または収縮によってフレーム構造に印加される力の結果としてのフレーム構造の歪みが集中させられ得る、断面を提供する。材料の縮小断面における歪みの集中は、第１の接触表面２６２および第２の接触表面２６８等のアクチュエータフレーム２５８の種々の構成要素の間の公知のまたは予測可能な移動をもたらし得る。第１のアームヒンジ区分３１４は、フレームアーム区分３１６に対するフレーム本体区分３１８のヒンジ連結型回転変位のみを可能にし、回転変位は、歪みの集中が起こるであろう、第１のアームヒンジ区分３１４を中心とする。
【００７３】
フレーム本体区分３１８は、フレーム本体区分３１８の縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の軸方向拡張および収縮を促進するように構成される、複数の本体ヒンジ区分３２６をジグザグ部分３２８の中に含む。本体ヒンジ区分３２６は、アクチュエータフレーム２５８材料の縮小断面によって形成され、第１のアームヒンジ区分３１４に対して上記で議論されるように機能してもよい。本体ヒンジ区分３２６は、第１のマウント表面２９６から第２のマウント表面３００まで延在する、フレーム構造上に配置されてもよい。フレーム本体区分３１８のフレーム構造の本ジグザグ部分３２８は、本体ヒンジ区分３２６の間に配置される可撓性コネクタ区分３３０を含んでもよい。本体ヒンジ区分３２６は、本体ヒンジ区分３２６ならびに本体ヒンジ区分３２６の間に延在する比較的薄いフレーム要素である可撓性コネクタ区分３３０の弾性変形を通して、縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向（軸方向拡張または収縮等）を可能にする。ある場合には、フレーム本体区分３１８の軸方向拡張および収縮は、本体ヒンジ区分３２６、可撓性コネクタ区分３３０の弾性変形、または本体ヒンジ区分３２６および可撓性コネクタ区分３３０の両方のそのような変形を含んでもよい。圧電要素２９０の作動によるフレーム本体区分３１８への軸方向応力は、可撓性コネクタ区分３３０の変形をもたらし得る。可撓性コネクタ区分３３０への本応力はまた、各本体ヒンジ区分３２６において歪みの集中をもたらし得る。縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向（軸方向拡張または収縮等）は、フレームスロット３２２によってフレームアーム区分３１６から実質的に隔離され、これは、フレーム本体区分３１８の偏向中にフレームアーム区分３１６が比較的静止したままであることを可能にする。
【００７４】
上記で議論されるように、ねじ山付きシャフト２７０上で接触表面の往復移動によって生成されるトルクは、ねじ山付きシャフト２７０の縦軸の周囲でアクチュエータフレーム２５８上にトルクをもたらし得る。上記で議論されるフレームガイド１７２と同一または類似の特徴、寸法、および材料を有し得る、フレームガイド３３２が、アクチュエータフレーム２５８上の本トルクに対抗するために使用されてもよい。フレームガイド３３２は、フレームガイド１７２に関して上記で議論される方法等の任意の好適な方法を使用して、アクチュエータフレーム２５８のフレームガイド孔３３４内に固着されてもよい。例えば、任意の好適な接着剤またはエポキシ３３３が、図８Ｂに示されるように使用されてもよい。フレームガイド３３２は、フレームガイド３３２が光学マウント２４に対するねじ山付きシャフト２７０の周囲のアクチュエータフレーム２５８の任意の回転を効果的に排除し、または少なくとも最小限にするように、光学マウント２４とアクチュエータフレーム２５８との間に連結されてもよい。フレームガイド３３２はまた、フレームガイド３３２が縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の軸方向変位（軸方向拡張および収縮）を可能にするように、光学マウント２４に連結されてもよい。フレームガイド３３２、アクチュエータフレーム２５８、および光学マウント２４の基板６１のスロット６３（図４Ｂ参照）の間の接続の構成は、図６Ａ−６Ｉおよび図４Ｂに示される実施形態について上記で議論される、フレームガイド１７２、アクチュエータフレーム１０４、およびスロット６３の間の接続の構成と同一または類似であり得る。
【００７５】
示される実施形態に関して、第２の支持要素２６４は、フレーム本体区分３１８から遠位に延在し、第１の支持要素２６０は、フレームアーム区分３１６から遠位に延在する。第２の支持要素２６４がフレーム本体区分３１８と連続的であるため、縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向は、縦軸２８６に沿った第２の支持要素２６４の運動をもたらす。第１の支持要素２６０が、フレーム間隙３２４によって縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向から実質的に隔離されるフレームアーム区分３１６と連続的であるため、縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向は、第１のアームヒンジ区分３１４によってフレームアーム区分３１６の最小回転として伝達されてもよい。フレームアーム区分３１６は、第１のアームヒンジ区分３１４を通して伝達され得る、縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向によって引き起こされる、公称量の回転を受けてもよい。縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向の結果は、第１の支持要素２６０および第２の支持要素２６４の正味往復運動、したがって、第１の接触表面２６２と第２の接触表面２６８との間の正味往復運動である。第１の支持要素２６０を第２の支持要素２６４に接続するバイアスバンド２７２もまた、偏向させられ、第１の接触表面２６２および第２の接触表面２６８の分離に対抗する弾性復元力、ならびに第１の接触表面２６２および第２の接触表面２６８の本往復運動に抵抗する復元力を提供する。
【００７６】
バイアスバンド２７２の偏向中に、バイアスバンドの重複区分２８４は、バイアスバンド２７２の偏向の方向にバイアスバンド２７２の屈曲を促進する。示されるような実施形態に関して、バイアスバンド２７２の重複区分２８４は、２つのバンドヒンジ区分３３６を含有する。バンドヒンジ区分３３６は、アクチュエータフレーム１８０の前外面２５９からアクチュエータフレーム１８０の後外面２６１までの方向に対応する方向にバイアスバンド２７２を横断して横方向に延在する、バンドヒンジスロット３３７を含む。バイアスバンド２７２の偏向は、バンドヒンジ区分３３６において歪みの集中をもたらす。バンドヒンジ区分３３６における歪みの集中は、バイアスバンド２７２の偏向の方向にバイアスバンド２７２の曲げモーメントを低減させることによって、バイアスバンド２７２の偏向を促進する。
【００７７】
中立状態から偏向状態へのアクチュエータフレーム２５８の弾性変形が、図８Ｆおよび８Ｇで図示されている。アクチュエータフレーム２５８は、圧電要素空洞２９２内に配置された圧電要素２９０とともに示されるが、明確にする目的で、調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト２７０は、図８Ｆまたは図８Ｇに示されていない。第１の電気ドライバ信号が図１に示される電子コントローラ４８から圧電要素２９０に伝送される場合、（第２のマウント表面３００に固着される）圧電要素２９０は、拡張してもよく、順に、第１のマウント表面２９６と第２のマウント表面３００との間の付加的分離および変位を引き起こす。第２のマウント表面３００の変位は、第１の支持要素２６０が実質的に静止したままである間に、縦軸２８６に沿った第２の支持要素２６４の運動を引き起こす、縦軸２８６に沿ったフレーム本体区分３１８の偏向をもたらす。これは、図８Ｆおよび図８Ｇで鎖線によって示されるように、第１の接触表面２６２と第２の接触表面２６８との間の相対往復運動をもたらす。第２の支持要素の偏向の規模は、図８Ｇで寸法３３８によって示される。
【００７８】
電子コントローラ４８から圧電要素２９０に伝送される第２の電気ドライバ信号は、圧電要素２９０をその中立状態に戻らせ得、これは、図８Ｆおよび図８Ｇで実線によって示されるように、フレーム本体区分３１８をその中立状態に戻す。バイアスバンド２７２は、（図８Ｆおよび図８Ｇで鎖線によって示される）その偏向状態から回復し、第２の支持要素２６４が、図８Ｆおよび図８Ｇで実線によって示されるようにその中立位置に戻るように、弾性復元力を第２の支持要素２６４に提供する。
【００７９】
上記ならびに他の好適な光学実施形態で議論される調節可能光学マウント２４で使用され得る、圧電アクチュエータ３４０の別の実施形態が、図９Ａ−９Ｉに示されている。圧電アクチュエータ３４０は、上記で議論され、図６Ａ−６Ｉに示される圧電アクチュエータの実施形態１０２のものに類似する特徴、材料、および／または寸法を有してもよい。
【００８０】
図９Ａ−９Ｉに示される圧電アクチュエータの実施形態３４０は、上記で議論されるように、アクチュエータフレーム３４２の要素の全てが単一の連続的な途切れない材料から形成されている（切断されている等）、モノリシック構成を有する、アクチュエータフレーム３４２を含んでもよい。アクチュエータフレーム３４２は、第１の接触表面３４６を有する第１の支持要素３４４と、第２の接触表面３５０を有する第２の支持要素３４８とを含んでもよい。第１の接触表面３４６は、第２の接触表面３５０に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。第１の接触表面３４６および第２の接触表面３５０は、第１の接触表面３４６と第２の接触表面３５０との間で回転固着され得る、光学マウントのねじ山付きシャフト３５２に選択的に係合するように構成されてもよい。第１の接触表面３４６および第２の接触表面３５０は、随意に、ねじ山付きシャフト３５２に効果的に係合するために、図９Ｄおよび９Ｅに示されるようにねじ山付き表面として構成されてもよい。第１の接触表面３４６および第２の接触表面３５０の往復運動が、ねじ山付きシャフト３５２と選択的に係合し、それを回転させるために使用されてもよい。
【００８１】
アクチュエータフレーム３４２のいくつかの外面が、アクチュエータフレームの実施形態３４２の特徴および／または寸法について議論するために、基準表面として使用されてもよい。この場合、アクチュエータフレーム３４２は、アクチュエータフレーム３４２の前外面３４３およびアクチュエータフレーム３４２の後外面３４５を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム３４２の前外面３４３は、アクチュエータフレーム３４２の後外面３４５に対して離間し、実質的に対向した関係で配置されてもよく、また、後外面３４５と実質的に平行であり得る。アクチュエータフレーム３４２はまた、前外面３４３および後外面３４５の両方と実質的に垂直であるように配置される、第１の外側面３４７を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム３４２はまた、第１の外側面３４７に対して離間し、実質的に対向した関係で配置され、また、第１の外側面３４７と実質的に平行であり得る、第２の外側面３４９を組み込んでもよい。
【００８２】
前の実施形態と同様に、第１の接触表面３４６と第２の接触表面３５０との間の一貫した弾性復元力が、ある場合には、所望の方向への回転運動を提供するように、ねじ山付きシャフト３５２との接触表面３４６および３５０の選択的係合を可能にするために必要とされ得る。図９Ａ−９Ｇの圧電アクチュエータの実施形態３４０のアクチュエータフレーム３４２は、第１の支持要素３４４と、第２の支持要素３４８の近位区分３５８に配置される第２のバンドヒンジ区分３５６との間に配置され、それらに連結され得る、一体的に形成されたバイアスバンド部分３５４を組み込む。バイアスバンドはまた、第１の支持要素３４４の遠位部分３６０と第２の支持要素３４８の遠位部分３６４との間でバイアスバンド３５４上に配置される、第１のバンドヒンジ区分３５５を含んでもよい。バイアスバンド３５４は、第１の接触表面３４６に対する中立位置に向かった、またはそこから離れた第２の接触表面３５０の垂直変位に抵抗するであろう、弾性復元力を提供するように構成されてもよい。バイアスバンド３５４は、接触表面の間に一貫した弾性復元力を提供するように構成される。
【００８３】
図９Ａ−９Ｉに示されるように、バイアスバンド３５４は、第１の接触表面３４６と第２の接触表面３５０との間に配置される空間３６２の周囲で第１の支持要素３４４の遠位部分３６０から遠位に延在する。バイアスバンド３５４はまた、第２の接触表面３５０と実質的に反対側に配置される第２の支持要素３４８の外面３６６に沿って第２の支持要素３４８の遠位部分３６４の周囲に延在する。バイアスバンド３５４は、第２の支持要素３４８の外面３６６上のバンドヒンジ区分３５６における第２の支持要素３４８の近位区分３５８で終端する。
【００８４】
バイアスバンド３５４はまた、それが駆動サイクル中に接触表面に提供する復元力がバイアス調節機構を用いて調節されることができるように、構成されてもよい。バイアス調節機構の一実施形態は、バイアスバンド３５４と以下で議論される第２の支持要素３４８もしくは本体区分４０４等のアクチュエータフレーム３４２の別の部分の間に接触して配置される、１つまたはそれを上回る調節可能止めねじ３７２を含むことができる。複数の調節可能止めねじ３７２が、図９Ａに示されている。
【００８５】
圧電アクチュエータ３４０はまた、上記で議論されるような圧電結晶として構成される、圧電要素３７４を含んでもよい。圧電要素３７４は、図９Ｂのアクチュエータフレーム３４２の圧電要素空洞３７６の中でアクチュエータフレーム３４２内に配置されて示されている。圧電要素３７４は、第１のマウント表面３８０に固着される第１の端部３７８と、アクチュエータフレーム３４２の第２のマウント表面３８４に固着される第２の端部３８２とを有する。第１のマウント表面３８０と第２のマウント表面３８４との間の空間３８６は、ある場合には、圧電要素空洞３７６を画定する役割を果たしてもよい。圧電アクチュエータ３４０はまた、同様に図９Ｂに示される調節可能圧電マウント支持体３８８を含んでもよい。調節可能圧電マウント支持体３８８は、アクチュエータフレーム３４２のねじ山付きチャネル３９０内で螺合可能に係合されてもよい。アクチュエータフレーム３４２のねじ山付きチャネル３９０は、アクチュエータフレーム３４２の縦軸３９２（図９Ｆおよび９Ｇ参照）と平行である、または同一の広がりを持つ縦軸を有する。調節可能圧電マウント支持体３８８は、ねじ山付きチャネル３９０のねじ山付き内面３９６と係合させられた調節可能圧電マウント支持体３８８のねじ山付き外面３９４を伴って、ねじ山付きチャネル３９０内で回転させられてもよい。そのような相対回転は、圧電要素空洞３７６の中への圧電要素３７４の組立の前、間、および後に、第２のマウント表面３８４に対して第１のマウント表面（本実施形態では調節可能圧電マウント支持体３８８の平坦な遠位表面３９８上に配置される）を位置付けるために使用されてもよい。そのような配列は、圧電要素３７４および任意の所望の接着剤等の挿入のための圧電要素３７４より長い圧電空洞３７６を提供するために、有用であり得る。その後、調節可能圧電マウント支持体３８８は、圧電要素空洞３７６の有効軸長を短縮し、存在すれば、所望の量の前負荷また圧着型力を用いて、第１のマウント表面３８０および第２のマウント表面３８４を両方とも圧電要素３７４の対応する表面と接触させるよう、回転させられてもよい。マウント表面によって圧電要素３７４に印加される接触力は、縦軸３９２と実質的に平行なねじ山付きチャネル３９０内の調節可能圧電マウント支持体３８８の位置を変化させることによって、調節されることができる。
【００８６】
アクチュエータフレームの実施形態３４２はまた、上記で議論されるようなアクチュエータフレーム３４２の縮小材料断面の１つまたはそれを上回るヒンジ区分を含んでもよい。例えば、第１のアームヒンジ区分４００は、フレームアーム区分４０２とフレーム本体区分４０４との間のヒンジ連結型回転変位を可能にするよう、アクチュエータフレーム３４２のフレームアーム区分４０２とアクチュエータフレーム３４２のフレーム本体区分４０４との間に配置されてもよい。アクチュエータフレームの実施形態３４２はまた、第１のアームヒンジ区分４００と第１の支持要素３４４との間に配置される、第２のアームヒンジ区分４０６を含んでもよい。アクチュエータフレーム３４２はまた、第１のアームヒンジ区分４００の遠位に配置される、フレームスロット４０８を含んでもよい。フレームスロット４０８は、フレームアーム区分４０２とフレーム本体区分４０４との間の実質的に独立した相対運動を可能にするよう、フレームアーム区分４０２とフレーム本体区分４０４との間にフレーム材料内の間隙４１０を含む。
【００８７】
アクチュエータフレームの実施形態のヒンジ区分は、ヒンジ区分内の（およびおそらく、それほどの重要性はないがフレーム構造内の他の場所の）アクチュエータフレーム３４２材料の弾性変形による、第１の接触表面３４６と第２の接触表面３５０との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。第１のアームヒンジ区分４００は、第１のアームヒンジ区分４００におけるフレーム構造内の材料の縮小断面または慣性モーメントによって形成されてもよい。縮小断面は、圧電要素３７４の拡張または収縮によってフレーム構造に印加される力の結果としてのフレーム構造の歪みが集中させられ得る、断面を提供する。材料の縮小断面における歪みの集中は、第１の接触表面３４６および第２の接触表面３５０等のアクチュエータフレーム３４２の種々の構成要素の間の公知のまたは予測可能な移動をもたらし得る。第１のアームヒンジ区分４００は、フレームアーム区分４０２に対するフレーム本体区分４０４のヒンジ連結型回転変位のみを可能にし、回転変位は、歪みの集中が起こるであろう、第１のアームヒンジ区分４００を中心とする。
【００８８】
フレーム本体区分４０４は、フレーム本体区分４０４の縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の軸方向拡張および収縮を促進するように構成される、複数の本体ヒンジ区分４１２をジグザグ部分４１４の中に含む。本体ヒンジ区分４１２は、アクチュエータフレーム３４２材料の縮小断面によって形成され、第１のアームヒンジ区分４００に対して上記で議論されるように機能してもよい。本体ヒンジ区分４１２は、第１のマウント表面３８０から第２のマウント表面３８４まで延在する、フレーム構造上に配置されてもよい。フレーム本体区分４０４のフレーム構造の本ジグザグ部分４１４は、本体ヒンジ区分４１２の間に配置される可撓性コネクタ区分４１６を含んでもよい。本体ヒンジ区分４１２は、本体ヒンジ区分４１２ならびに本体ヒンジ区分４１２の間に延在する比較的薄いフレーム要素である可撓性コネクタ区分４１６の弾性変形を通して、縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向（軸方向拡張または収縮等）を可能にする。ある場合には、フレーム本体区分４０４の軸方向拡張および収縮は、本体ヒンジ区分４１２、可撓性コネクタ区分４１６の弾性変形、または本体ヒンジ区分４１２および可撓性コネクタ区分４１６の両方のそのような弾性変形を含んでもよい。圧電要素３７４の作動によるフレーム本体区分４０４への軸方向応力は、可撓性コネクタ区分４１６の変形をもたらし得る。可撓性コネクタ区分４１６への本応力はまた、各本体ヒンジ区分４１２において歪みの集中をもたらし得る。縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向（軸方向拡張または収縮等）は、フレームスロット４０８によってフレームアーム区分４０２から実質的に隔離され、これは、フレーム本体区分４０４の偏向中にフレームアーム区分４０２が比較的静止したままであることを可能にする。
【００８９】
上記で議論されるように、ねじ山付きシャフト３５２上で接触表面の往復移動によって生成されるトルクは、ねじ山付きシャフト３５２の縦軸の周囲でアクチュエータフレーム３４２上にトルクをもたらし得る。上記で議論されるフレームガイド１７２と同一または類似の特徴、寸法、および材料を有し得る、フレームガイド４１８が、アクチュエータフレーム３４２上の本トルクに対抗するために使用されてもよい。フレームガイド４１８は、フレームガイド１７２に関して上記で議論される方法等の任意の好適な方法を使用して、アクチュエータフレーム３４２のフレームガイド孔４２０内に固着されてもよい。例えば、任意の好適な接着剤またはエポキシ４１９が、図９Ｂに示されるように使用されてもよい。フレームガイド４１８は、フレームガイド４１８が光学マウント２４に対するねじ山付きシャフト３５２の周囲のアクチュエータフレーム３４２の任意の回転を効果的に排除し、または少なくとも最小限にするように、光学マウント２４とアクチュエータフレーム３４２との間に連結されてもよい。フレームガイド４１８はまた、フレームガイド４１８が縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の軸方向変位（軸方向拡張および収縮）を可能にするように、光学マウント２４に連結されてもよい。フレームガイド４１８、アクチュエータフレーム３４２、および光学マウント２４の基板６１のスロット６３（図４Ｂ参照）の間の接続の構成は、図６Ａ−６Ｉおよび図４Ｂに示される実施形態について上記で議論される、フレームガイド１７２、アクチュエータフレーム１０４、およびスロット６３の間の接続の構成と同一または類似であり得る。
【００９０】
示される実施形態に関して、第２の支持要素３４８は、フレーム本体区分４０４から遠位に延在し、第１の支持要素３４４は、フレームアーム区分４０２から遠位に延在する。第２の支持要素３４８がフレーム本体区分４０４と連続的であるため、縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向は、縦軸３９２に沿った第２の支持要素３４８の運動をもたらす。第１の支持要素３４４が、フレーム間隙４１０によって縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向から実質的に隔離されるフレームアーム区分４０２と連続的であるため、縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向は、第１のアームヒンジ区分４０６によってフレームアーム区分４０２の最小回転として伝達されてもよい。フレームアーム区分４０２は、第１のアームヒンジ区分４００を通して伝達され得る、縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向によって引き起こされる、公称量の回転を受けてもよい。縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向の結果は、第１の支持要素３４４および第２の支持要素３４８の正味往復運動、したがって、第１の接触表面３４６と第２の接触表面３５０との間の正味往復運動である。第１の支持要素３４４を第２のバンドヒンジ区分３５６に接続するバイアスバンド３５４もまた、偏向させられ、第１の接触表面３４６および第２の接触表面３５０の分離に対抗する弾性復元力、ならびに第１の接触表面３４６および第２の接触表面３５０の本往復運動に抵抗する復元力を提供する。
【００９１】
バイアスバンド３５４の偏向中に、第１のバンドヒンジ区分３５５および第２のバンドヒンジ区分３５６は、バイアスバンド３５４の偏向の方向にバイアスバンド３５４の屈曲を促進する。示される実施形態に関して、バイアスバンド３５４の第２のバンドヒンジ区分３５６は、第２の支持要素３４８の外面３６６上に配置され、第１のバンドヒンジ区分３５５は、第１の支持要素３４４と第２の支持要素３４８との間に配置される空間３６２に隣接する、バイアスバンド３５４の内面上に配置される。バイアスバンド３５４の偏向は、第１のバンドヒンジ区分３５５および第２のバンドヒンジ区分３５６において歪みの集中をもたらす。第１のバンドヒンジ区分３５５および第２のバンドヒンジ区分３５６における歪みの集中は、バイアスバンド３５４の偏向の方向にバイアスバンド３５４の曲げモーメントを低減させることによって、バイアスバンド３５４の偏向を促進する。
【００９２】
中立状態から偏向状態へのアクチュエータフレーム３４２の弾性変形が、図９Ｆおよび９Ｇで図示されている。アクチュエータフレーム３４２は、圧電要素空洞３７６内に配置された圧電要素３７４とともに示されるが、明確にする目的で、調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト３５２は、図９Ｆまたは図９Ｇに示されていない。第１の電気ドライバ信号が図１に示される電子コントローラ４８から圧電要素３７４に伝送される場合、（第２のマウント表面３８４に固着される）圧電要素３７４は、拡張してもよく、順に、第１のマウント表面３８０と第２のマウント表面３８４との間の付加的分離および変位を引き起こす。第２のマウント表面３８４の変位は、第１の支持要素３４４が実質的に静止したままである間に、縦軸３９２に沿った第２の支持要素３４８の運動を引き起こす、縦軸３９２に沿ったフレーム本体区分４０４の偏向をもたらす。これは、図９Ｆおよび図９Ｇで鎖線によって示されるように、第１の接触表面３４６と第２の接触表面３５０との間の相対往復運動をもたらす。第２の支持要素の偏向の規模は、図９Ｇで寸法４２２によって示される。
【００９３】
電子コントローラ４８から圧電要素３７４に伝送される第２の電気ドライバ信号は、圧電要素３７４をその中立状態に戻らせ得、これは、図９Ｆおよび図９Ｇで実線によって示されるように、フレーム本体区分４０４をその中立状態に戻す。バイアスバンド３５４は、（図９Ｆおよび図９Ｇで鎖線によって示される）その偏向状態から回復し、第２の支持要素３４８が、図９Ｆおよび図９Ｇで実線によって示されるようにその中立位置に戻るように、弾性復元力を第２の支持要素３４８に提供する。
【００９４】
上記ならびに他の好適な光学実施形態で議論される調節可能光学マウント２４で使用され得る、圧電アクチュエータ４２４の別の実施形態が、図１０Ａ−１０Ｉに示されている。圧電アクチュエータ４２４は、上記で議論され、図６Ａ−６Ｉに示される圧電アクチュエータの実施形態１０２のものに類似する特徴、材料、および／または寸法を有してもよい。
【００９５】
図１０Ａ−１０Ｉに示される圧電アクチュエータの実施形態４２４は、アクチュエータフレーム４２６の要素の全てが単一の連続的な途切れない材料から形成されている（切断されている等）、モノリシック構成を有する、アクチュエータフレーム４２６を含んでもよい。アクチュエータフレーム４２６は、第１の接触表面４３０を有する第１の支持要素４２８と、第２の接触表面４３４を有する第２の支持要素４３２とを含んでもよい。第１の接触表面４３０は、第２の接触表面４３４に対して離間し、実質的に対向した関係で配置される。第１の接触表面４３０および第２の接触表面４３４は、第１の接触表面４３０と第２の接触表面４３４との間で回転固着され得る、光学マウントのねじ山付きシャフト４３６に選択的に係合するように構成されてもよい。第１の接触表面４３０および第２の接触表面４３４は、随意に、ねじ山付きシャフト４３６に効果的に係合するために、図１０Ｄおよび１０Ｅに示されるようにねじ山付き表面として構成されてもよい。第１の接触表面４３０および第２の接触表面４３４の往復運動が、ねじ山付きシャフト４３６と選択的に係合し、それを回転させるために使用されてもよい。
【００９６】
アクチュエータフレーム４２６のいくつかの外面が、アクチュエータフレームの実施形態４２６の特徴および／または寸法について議論するために、基準表面として使用されてもよい。この場合、アクチュエータフレーム４２６は、アクチュエータフレーム４２６の前外面４２７およびアクチュエータフレーム４２６の後外面４２９を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム４２６の前外面４２７は、アクチュエータフレーム４２６の後外面４２９に対して離間し、実質的に対向した関係で配置されてもよく、後外面４２９と実質的に平行であり得る。アクチュエータフレーム４２６はまた、前外面４２７および後外面４２９の両方と実質的に垂直であるように配置される、第１の外側面４３１を組み込んでもよい。アクチュエータフレーム４２６はまた、第１の外側面４３１に対して離間し、実質的に対向した関係で配置され、第１の外側面４３１と実質的に平行であり得る、第２の外側面４３３を組み込んでもよい。
【００９７】
前の実施形態と同様に、第１の接触表面４３０と第２の接触表面４３４との間の一貫した復元力が、ある場合には、所望の方向への回転運動を提供するように、ねじ山付きシャフト４３６との接触表面の選択的係合を可能にするために必要とされ得る。図１０Ａ−１０Ｇの圧電アクチュエータの実施形態４２４のアクチュエータフレーム４２６は、第１の支持要素４２８と第２の支持要素４３２との間に配置され得、第１の接触表面４３０の中立位置に向かった、またはそこから離れた第２の接触表面４３４の垂直変位に抵抗するであろう、復元力を提供するように構成され得る、一体バイアスバンド部分４３８を組み込む。バイアスバンド４３８は、接触表面４３０および４３４の間に一貫した弾性復元力を提供するように構成される。
【００９８】
図１０Ａ−１０Ｉに示されるように、バイアスバンド４３８は、第１の支持要素４２８の遠位部分４４４の周囲で、第１の接触表面４３０と実質的に反対側に配置される第１の支持要素４２８の外面４４６に沿って、第１の支持要素の近位区分４４２上に配置される第１のバンドヒンジ４４０から遠位に延在する。バイアスバンドはまた、第１の接触表面４３０と第２の接触表面４３４との間に配置される空間４４８の周囲に延在する。バイアスバンド４３８はまた、第２の支持要素の遠位部分４５０の周囲で、第２の接触表面４３４と実質的に反対側に配置される第２の支持要素４５２の外面に沿って延在する。バイアスバンド４３８は、第２の支持要素４３２の近位区分４５６上に配置される第２のバンドヒンジ区分４５４で終端する。
【００９９】
バイアスバンド４３８はまた、それが駆動サイクル中に接触表面に提供する復元力がバイアス調節機構を用いて調節されることができるように、構成されてもよい。バイアス調節機構の一実施形態は、バイアスバンド４３８と以下で議論される第２の支持要素４３２もしくはフレーム本体区分４９０等のアクチュエータフレーム４２６の別の部分の間に接触して配置される、１つまたはそれを上回る調節可能止めねじ４５８を含むことができる。そのような配列または上記で議論される任意の類似配列に関して、止めねじ４５８は、アクチュエータフレーム４２６の一部のねじ穴と螺合係合し、アクチュエータフレーム４２６の別の部分と接触している１つまたは複数のねじ４５８の先端を有することができる。このようにして、１つまたは複数のねじ４５８を調節することによって、アクチュエータフレームの２つの部分の間の公称分離もしくは前負荷が調節されることができる。図１０Ａに示される実施形態４２６に関して、ねじ４５８は、第２の支持要素４３２の外面と接触したねじ４５８の先端を伴って、バイアスバンド４３８のそれぞれのねじ穴の中で螺合して係合させられる。本実施形態では、ねじ４５８は、第２の支持要素４３２とバイアスバンド４３８との間の公称分離および／または前負荷を調節するために使用されることができ、これは、順に、ねじ山付きシャフト４３６に対して接触表面４３０および４３２によって及ぼされる公称力を調節することができる。複数の調節可能止めねじ４５８が、図１０Ａに示されている。
【０１００】
圧電アクチュエータ４２４はまた、上記で議論されるような圧電結晶として構成される、圧電要素４６０を含んでもよい。圧電要素４６０は、図１０Ｂのアクチュエータフレーム４２６の圧電要素空洞４６２の中でアクチュエータフレーム４２６内に配置されて示されている。圧電要素４６０は、第１のマウント表面４６６に固着される第１の端部４６４と、アクチュエータフレーム４２６の第２のマウント表面４７０に固着される第２の端部４６８とを有する。第１のマウント表面４６６と第２のマウント表面４７０との間の空間４７２は、ある場合には、圧電要素空洞４６２を画定する役割を果たしてもよい。圧電アクチュエータ４２４はまた、同様に図１０Ｂに示される調節可能圧電マウント支持体４７４を含んでもよい。調節可能圧電マウント支持体４７４は、アクチュエータフレーム４２６のねじ山付きチャネル４７６内で螺合可能に係合されてもよい。アクチュエータフレーム４２６のねじ山付きチャネル４７６は、アクチュエータフレーム４２６の縦軸４７８（図１０Ｆおよび１０Ｇ参照）と平行である、または同一の広がりを持つ縦軸を有する。調節可能圧電マウント支持体４７４は、ねじ山付きチャネル４７６のねじ山付き内面４８２と係合させられた調節可能圧電マウント支持体４７４のねじ山付き外面４８０を伴って、ねじ山付きチャネル４７６内で回転させられてもよい。そのような相対回転は、圧電要素空洞４６２の中への圧電要素４６０の組立の前、間、および後に、第２のマウント表面４７０に対して第１のマウント表面４６６（本実施形態では調節可能圧電マウント支持体４７４の平坦な遠位表面４８４上に配置される）を位置付けるために使用されてもよい。そのような配列は、圧電要素４６０および任意の所望の接着剤等の挿入のための圧電要素４６０より長い圧電空洞４６２を提供するために、有用であり得る。その後、調節可能圧電マウント支持体４７４は、圧電要素空洞４６２の有効軸長を短縮し、存在すれば、所望の量の前負荷また圧着型力を用いて、第１のマウント表面４６６および第２のマウント表面４７０を両方とも圧電要素４６０の対応する表面と接触させるよう、回転させられてもよい。マウント表面によって圧電要素４６０に印加される接触力は、縦軸４７８と実質的に平行なねじ山付きチャネル４７６内の調節可能圧電マウント支持体４７４の位置を変化させることによって、調節されることができる。
【０１０１】
アクチュエータフレームの実施形態４２６はまた、アクチュエータフレーム４２６の縮小材料断面の１つまたはそれを上回るヒンジ区分を含んでもよい。例えば、第１のアームヒンジ区分４８６は、フレームアーム区分４８８とフレーム本体区分４９０との間のヒンジ連結型回転変位を可能にするよう、アクチュエータフレーム４２６のフレームアーム区分４８８とアクチュエータフレーム４２６のフレーム本体区分４９０との間に配置されてもよい。アクチュエータフレーム４２６はまた、１つまたはそれを上回るフレームスロットを含んでもよい。例えば、第１のフレームスロット４９２は、第１の支持要素４２８の近位区分４４２とフレーム本体区分４９０の中心部分４９４との間に配置されてもよい。第２のフレームスロット４９６は、アクチュエータフレーム４２６の近位区分４９８に沿って配置されてもよい。各フレームスロットは、フレームアーム区分４８８とフレーム本体区分４９０との間の実質的に独立した相対運動を可能にするよう、フレームアーム区分４８８とフレーム本体区分４９０との間にフレーム材料内の間隙５００を含む。
【０１０２】
アクチュエータフレームの実施形態４２６のアームヒンジ区分４８６は、ヒンジ区分４８６内のアクチュエータフレーム４２６材料の弾性変形による、第１の接触表面４３０と第２の接触表面４３４との間の相対往復平行変位を可能にするように構成される。アームヒンジ区分４８６は、アームヒンジ区分４８６におけるフレーム構造内の材料の縮小断面または慣性モーメントによって形成されてもよい。縮小断面は、圧電要素４６０の拡張または収縮によってフレーム構造に印加される力の結果としてのフレーム構造の歪みが集中させられ得る、断面を提供する。材料の縮小断面における歪みの集中は、第１の接触表面４３０および第２の接触表面４３４等のアクチュエータフレーム４２６の種々の構成要素の間の公知のまたは予測可能な移動をもたらし得る。アームヒンジ区分４８６は、フレームアーム区分４８８に対するフレーム本体区分４９０のヒンジ連結型回転変位のみを可能にし、回転変位は、歪みの集中が起こるであろう、アームヒンジ区分４８６を中心とする。縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の偏向（軸方向拡張または収縮等）は、第１のフレームスロット４９２および第２のフレームスロット４９６によってフレームアーム区分４８８から実質的に隔離され、これは、フレーム本体区分４９０の偏向中にフレームアーム区分４８８が比較的静止したままであることを可能にする。
【０１０３】
フレームガイド孔５０４は、図１０Ａに示されるように、アクチュエータフレーム４２６内に配置されてもよい。フレームガイド孔５０４はまた、ピン（図示せず）を使用したアクチュエータフレーム４２６と光学マウント２４との間の連結が、光学マウント２４に対するねじ山付きシャフト４３６の周囲のアクチュエータフレーム４２６の回転を効果的に排除し、または少なくとも最小限にするように、そのようなピンを使用して光学マウント２４に連結されてもよい。アクチュエータフレーム４２６と光学マウント２４との間の本連結配列はまた、縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の軸方向変位（軸方向拡張および収縮）が許可されるように、ピンを使用して構成されてもよい。本連結配列はまた、図６Ａ−６Ｉおよび図４Ｂに示される実施形態について上記で議論される、フレームガイド１７２、アクチュエータフレーム１０４、および光学マウント２４の間の接続の構成と同一または類似であり得る。
【０１０４】
示される実施形態に関して、第２の支持要素４３２は、フレーム本体区分４９０から遠位に延在し、第１の支持要素４２８は、フレームアーム区分４８８から遠位に延在する。第２の支持要素４３２がフレーム本体区分４９０と連続的であるため、縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の偏向は、縦軸４７８に沿った第２の支持要素４３２の運動をもたらす。第１の支持要素４２８が、フレームスロットによって縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の偏向から実質的に隔離されるフレームアーム区分４８８と連続的であるため、縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の偏向は、アームヒンジ区分４８６によってフレームアーム区分４８８の最小回転として伝達されてもよい。フレームアーム区分４８８は、アームヒンジ区分４８６を通して伝達され得る、縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の偏向によって引き起こされる、公称量の回転を受けてもよい。縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の偏向の結果は、第１の支持要素４２８および第２の支持要素４３２の正味往復運動、したがって、第１の接触表面４３０と第２の接触表面４３４との間の正味往復運動である。第１のバンドヒンジ区分４４０を第２のバンドヒンジ区分４５４に接続するバイアスバンド４３８もまた、偏向させられ、第１の接触表面４３０および第２の接触表面４３４の分離に対抗する復元力、ならびに第１の接触表面４３０および第２の接触表面４３４の本往復運動に抵抗する復元力を提供する。
【０１０５】
バイアスバンド４３８の偏向中に、第１のバンドヒンジ区分４４０および第２のバンドヒンジ区分４５４は、バイアスバンド４３８の偏向の方向にバイアスバンド４３８の屈曲および弾性変形を促進する。第１のバンドヒンジ区分４４０は、第１の支持要素４２８の近位区分４４２に配置され、第２のバンドヒンジ区分４５４は、第２の支持要素４３２の近位区分４５６に配置される。バイアスバンド４３８の偏向は、バイアスバンド４３８を弾性的に変形させ、それによって、バンドヒンジ区分において歪みをもたらす。バンドヒンジ区分の縮小厚構成は、バンドヒンジ区分内で歪みの集中をもたらす。バンドヒンジ区分における歪みの集中は、バイアスバンド４３８の偏向の方向にバイアスバンド４３８の曲げモーメントを低減させることによって、バイアスバンド４３８の偏向を促進する。
【０１０６】
中立状態から偏向状態へのアクチュエータフレーム４２６の弾性変形が、図１０Ｆおよび１０Ｇで図示されている。アクチュエータフレーム４２６は、圧電要素空洞４６２内に配置された圧電要素４６０とともに示されるが、明確にする目的で、調節可能光学マウント２４のねじ山付きシャフト４３６は、図１０Ｆまたは図１０Ｇに示されていない。第１の電気ドライバ信号が図１に示される電子コントローラ４８から圧電要素４６０に伝送される場合、（第２のマウント表面４７０に固着される）圧電要素４６０は、拡張してもよく、順に、第１のマウント表面４６６と第２のマウント表面４７０との間の付加的分離および変位を引き起こす。第２のマウント表面４７０の変位は、第１の支持要素４２８が実質的に静止したままである間に、縦軸４７８に沿った第２の支持要素４３２の運動を引き起こす、縦軸４７８に沿ったフレーム本体区分４９０の偏向をもたらす。これは、図１０Ｆおよび図１０Ｇで鎖線によって示されるように、第１の接触表面４３０と第２の接触表面４３４との間の相対往復運動をもたらす。第２の支持要素の偏向の規模は、図１０Ｇで寸法５０６によって示される。
【０１０７】
電子コントローラ４８から圧電要素４６０に伝送される第２の電気ドライバ信号は、圧電要素４６０をその中立状態に戻らせ得、これは、図１０Ｆおよび図１０Ｇで実線によって示されるように、フレーム本体区分４９０をその中立状態に戻す。バイアスバンド４３８は、（図１０Ｆおよび図１０Ｇで鎖線によって示される）その偏向状態から回復し、第２の支持要素４３２が、図１０Ｆおよび図１０Ｇで実線によって示されるようにその中立位置に戻るように、復元力を第２の支持要素４３２に提供する。
【０１０８】
上記の発明を実施するための形態に関して、その中で使用される類似参照数字は、同一または類似寸法、材料、および構成を有し得る、類似要素を指し得る。実施形態の特定の形態が図示および説明されているが、議論される実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、種々の修正が行うことができることが明白となるであろう。したがって、本発明が先述の発明を実施するための形態によって限定されることは意図されない。
【０１０９】
本明細書で参照される各特許、特許出願、出版物、および文書の全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる。上記の特許、特許出願、出版物、および文書の引用は、先述のうちのいずれかが関連従来技術であるという許可でもなく、これらの文書の内容または日付に関していかなる許可も構成することもない。
【０１１０】
修正が、本技術の基本的側面から逸脱することなく、先述の実施形態に行われてもよい。本技術は、１つまたはそれを上回る具体的実施形態を参照して実質的に詳細に説明され得るが、変更が本願で具体的に開示される実施形態に行われてもよく、それにもかかわらず、これらの修正および改良は、本技術の範囲および精神内である。本明細書に例証的に説明される技術は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素がない場合に実践されてもよい。したがって、例えば、本明細書の各事例において、「を備える」、「本質的に〜から成る」、および「から成る」という用語のうちのいずれかは、他方の２つの用語のいずれか一方と置換されてもよい。採用されている用語および表現は、限定ではなく説明の用語として使用され、そのような用語および表現の使用は、図示および説明される特徴またはそれらの部分のいかなる均等物も除外せず、種々の修正が、請求される技術の範囲内で可能である。「ａ」または「ａｎ」という用語は、要素のうちのいずれか１つまたは要素のうちの１つより多くが説明されることが文脈上明確ではない限り、それが修飾する要素のうちの１つまたは複数を指し得る（例えば、「試薬（ａ  ｒｅａｇｅｎｔ）」は、１つまたはそれを上回る試薬を意味することができる）。本技術は、代表的な実施形態および随意の特徴によって具体的に開示されているが、本明細書に開示される概念の修正および変更が行われてもよく、そのような修正および変更は、本技術の範囲内と見なされ得る。
【０１１１】
本技術のある実施形態が、以下に続く請求項に記載される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ−４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
0006577959.tif 000018
【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
0006577959.tif 000023
【図７Ｉ】
0006577959.tif 000024
【図８Ａ】
0006577959.tif 000025
【図８Ｂ】
0006577959.tif 000026
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
0006577959.tif 000030
【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図９Ｈ】
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【図９Ｉ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１０Ｉ】
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【図１１】
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