TWI861529B - 壓電致動裝置 - Google Patents

Abstract

壓電致動裝置包括框架、轉動件、致動結構及感測結構。轉動件設置在框架的容置開口內，並且經由轉軸結構連接框架。具有軸線。轉動件適於以轉軸結構的軸線為中心相對於框架往復擺動。致動結構經由至少一第一彈性件彈性地耦接至轉動件。感測結構經由至少一第二彈性件彈性地耦接至轉動件。致動結構經由驅動電極接收驅動信號而產生形變，並藉由至少一第一彈性件帶動轉動件以軸線為中心軸轉動。轉動中的轉動件藉由至少一第二彈性件連動感測結構產生相應的形變，並經由感測電極輸出感測信號。

Description

壓電致動裝置

本發明是有關於一種壓電致動裝置，且特別是有關於一種具有感測能力的壓電致動裝置。

隨著光學投影、光通訊與光學測距雷達等應用的發展，反射式微型面鏡元件已成為相關領域的開發重點之一。相較於以精密加工技術製作而成的微形面鏡元件，另一種以微機電系統(MEMS)結合半導體製程整合技術製作而成的微形面鏡元件，因具有可批量生產、可微型化以及與電子電路集成整合的特性而逐漸成為主流。根據不同的驅動方式，微形面鏡元件大致上可分為三種類型，分別是靜電驅動、電磁驅動和壓電驅動。

由於製作材料容易取得、半導體製程技術及外部組裝技術較為成熟，目前市面上採用半導體製程技術製作而成的微形面鏡元件多是以靜電驅動或電磁驅動為主流。然而，靜電驅動所使用的多組梳狀電極結構因靜電力的考量而彼此問的距離不能太遠，導致電極短路的風險和製程困難度增加。電磁驅動需在微面鏡上方電鍍線圈並且在外部組裝磁體，除了增加元件微型化的困 難度外，鐵磁材料的製程也較不容易與現行的半導體製程進行整合。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明提供一種壓電致動裝置，其感測可動件形變的能力和精度都較佳。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種壓電致動裝置。壓電致動裝置包括框架、轉動件、致動結構及感測結構。框架具有容置開口以及定義容置開口且彼此相對的第一側邊與第二側邊。轉動件設置在容置開口內，並且經由轉軸結構連接框架。轉軸結構具有軸線，轉動件適於以軸線為中心相對於框架往復擺動。致動結構延伸自框架的第一側邊，且位在轉動件與框架的第一側邊之間。致動結構經由至 少一第一彈性件彈性地耦接至轉動件。致動結構具有致動本體、第一壓電材料層、設置在第一壓電材料層一側的驅動電極。第一壓電材料層設置於致動本體上。感測結構延伸自框架的第二側邊，且位在轉動件與第二側邊之間。感測結構經由至少一第二彈性件彈性地耦接至轉動件。感測結構具有感測本體、第二壓電材料層以及設置在第二壓電材料層一側的感測電極。第二壓電材料層設置於感測本體上。至少一第一彈性件與至少一第二彈性件分別設置在軸線的相對兩側。致動結構經由驅動電極接收驅動信號而產生形變，並藉由至少一第一彈性件帶動轉動件以軸線為中心軸轉動。轉動中的轉動件藉由至少一第二彈性件連動感測結構產生相應的形變，並經由感測電極輸出感測信號。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置更包括驅動電路以及感測電路。驅動電路耦接至驅動電極，用以提供驅動信號。感測電路耦接至感測電極，用以接收感測信號。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的轉動件具有沿著軸線的軸向且彼此相對的第一側與第二側。轉軸結構包括第一部分及第二部分。第一部分和第二部分分別連接轉動件的第一側的第二側。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的至少一第一彈性件包括分別設置在轉動件的第一側與第二側的兩第一彈性件。至少一第二彈性件包括分別設置在轉動件的第一側與第二側的兩個第二彈性件。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的致動結構包括分別設置在轉動件的第一側與第二側且結構上彼此分離的第一致動臂和第二致動臂。第一致動臂和第二致動臂分別經由兩個第一彈性件彈性地耦接至轉動件。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的感測結構包括分別設置在轉動件的第一側與第二側且結構上彼此分離的第一感測臂和第二感測臂。第一感測臂和第二感測臂分別經由兩個第二彈性件彈性地耦接至轉動件。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置更包括反射層，設置在轉動件的第一表面上。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的轉動件的第二表面上設有補強結構。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的轉動件的補強結構為環繞轉動件邊緣的環型結構。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的框架還具有定義容置開口且彼此相對的第三側邊與第四側邊。第三側邊與第四側邊相交於第一側邊與第二側邊。轉軸結構的第一部分還連接框架的第三側邊。轉軸結構的第二部分還連接框架的第四側邊。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的第一部分在沿著第三側邊的延伸方向上的寬度由轉動件朝向第三側邊漸增。第二部分在沿著第四側邊的延伸方向上的寬度由轉動件朝向 第四側邊漸增。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的轉動件在鄰近轉軸結構的第一部分和第二部分的兩區域分別設有兩個開槽，且轉軸結構的軸線通過這兩個開槽。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的轉軸結構的第一部分與框架的連接處設有開槽。第二部分與框架的連接處設有另一開槽。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的框架在鄰近轉軸結構的第一部分和第二部分的兩區域分別設有兩個開槽，且轉軸結構的軸線通過這兩個開槽。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的致動結構的致動本體、感測結構的感測本體、至少一第一彈性件、至少一第二彈性件、轉軸結構以及轉動件為一體成形。

在本發明的一實施例中，上述的壓電致動裝置的致動結構及感測結構分別呈半月形。

基於上述，在本發明的一實施例的壓電致動裝置中，框架的容置開口內設有轉動件以及設置在轉動件相對兩側的致動結構與感測結構。致動結構可被電驅動而產生形變，並且經由第一彈性件帶動轉動件以一轉軸結構的軸線為中心相對於框架轉動。轉動中的轉動件可經由第二彈性件帶動感測結構產生相對應的形變，並經由形變中的感測結構輸出相對應的感測信號。據此，除了能達到致動結構、轉動件及感測結構的高度整合以實現壓電致 動裝置的微型化外，致動轉動件時所同步取得的感測信號更能真實地呈現出轉動件的實際轉動程度，有助於提升壓電致動裝置的感測能力。

10、20、30:壓電致動裝置

100、100A、100B:框架

100e1:第一側邊

100e2:第二側邊

100e3:第三側邊

100e4:第四側邊

100op:容置開口

120:轉動件

120a:第一表面

120b:第二表面

120s1:第一側

120s2:第二側

130、130A:轉軸結構

130p1、130p1A:第一部分

130p2、130p2A:第二部分

140、140A:致動結構

140M、140M-A:致動本體

141:第一致動臂

142:第二致動臂

160:感測結構

160M、160M-A:感測本體

161:第一感測臂

162:第二感測臂

171、171A:第一彈性件

172、172A:第二彈性件

180:補強結構

210:驅動電路

220:感測電路

AC:交流電源

C1、C2:電容器

DC:直流電源

DE、DE-A:驅動電極

OPA:運算放大器

PZL1、PZL1-A:第一壓電材料層

PZL2、PZL2-A:第二壓電材料層

R:電阻器

RL:反射層

RS1、RS2、RS3:開槽

RX:軸線

SE、SE-A:感測電極

W:寬度

圖1是依照本發明的第一實施例的壓電致動裝置的前視示意圖。

圖2是圖1的壓電致動裝置的立體示意圖。

圖3是圖2的壓電致動裝置的局部放大圖。

圖4是圖2的壓電致動裝置的剖視示意圖。

圖5是圖1的壓電致動裝置的後視示意圖。

圖6是圖2的壓電致動裝置致動時的局部放大圖。

圖7是圖1的轉動件的轉動角度與感測信號對不同操作頻率的關係圖。

圖8是圖7的感測信號對轉動件的轉動角度的關係圖。

圖9是依照本發明的第二實施例的壓電致動裝置的前視示意圖。

圖10是圖9的壓電致動裝置的局部放大後視圖。

圖11是依照本發明的第三實施例的壓電致動裝置的前視示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1是依照本發明的第一實施例的壓電致動裝置的前視示意圖。圖2是圖1的壓電致動裝置的立體示意圖。圖3是圖2的壓電致動裝置的局部放大圖。圖4是圖2的壓電致動裝置的剖視示意圖。圖5是圖1的壓電致動裝置的後視示意圖。圖6是圖2的壓電致動裝置致動時的局部放大圖。圖7是圖1的轉動件的轉動角度與感測信號對不同操作頻率的關係圖。圖8是圖7的感測信號對轉動件的轉動角度的關係圖。圖1至圖3及圖6省略了圖4的反射層RL的繪示。

請參照圖1至圖3，壓電致動裝置10包括框架100和轉動件120。框架100具有容置開口100op以及定義容置開口100op且彼此相對的第一側邊100e1和第二側邊100e2。轉動件120設置在容置開口100op內，並且經由轉軸結構130連接框架100。轉軸結構130具有軸線RX，且轉動件120設置於軸線RX上，轉動件120適於以軸線RX為中心相對於框架100往復擺動。

在本實施例中，轉動件120例如是微形平面反射鏡，且其輪廓大致上呈現圓形片狀，但不以此為限。在其他未繪示的實 施例中，轉動件的輪廓也可以是矩形、或其他合適的多邊形。在本實施例中，轉動件120具有沿著軸線RX的軸向排列且彼此相對的第一側120s1和第二側120s2。框架100還具有定義容置開口100op且彼此相對的第三側邊100e3和第四側邊100e4。即第一側邊100e1、第二側邊100e2、第三側邊100e3和第四側邊100e4為框架100的容置開口100op的四個內壁，且第三側邊100e3和第四側邊100e4分別相交於(例如垂直於)第一側邊100e1和第二側邊100e2。亦即，本實施例的框架100的四個側邊所定義的容置開口100op的輪廓可以是矩形，但不以此為限。

在本實施例中，轉軸結構130可包括第一部分130p1和第二部分130p2。轉軸結構130的第一部分130p1連接轉動件120的第一側120s1與框架100的第三側邊100e3。第二部分130p2連接轉動件120的第二側120s2與框架100的第四側邊100e4。特別說明的是，連接在框架100與轉動件120之間的轉軸結構130，其第一部分130p1與第二部分130p2的排列方向可定義出轉軸結構130的軸線RX的軸向。舉例來說，在本實施例中，此軸線RX的軸向可垂直於框架100的第三側邊100e3和第四側邊100e4。

為了驅使轉動件120以軸線RX為中心轉動，壓電致動裝置10更包括致動結構140，設置在轉動件120與框架100的第一側邊100e1之間。更具體地說，致動結構140自框架100的第一側邊100e1延伸入框架100的容置開口1000p內，並且與轉動件120之間具有間隔。在本實施例中，致動結構140朝向轉動件120 的一側(即遠離框架100的第一側邊100e1的一側)的輪廓與轉動件120的輪廓共形(conformal)。因此，致動結構140朝向轉動件120的一側可呈現出半月形或半圓形的輪廓，但不以此為限。

致動結構140可經由兩個第一彈性件171彈性地耦接至轉動件120。舉例來說，在本實施例中，這兩個第一彈性件171的其中一個設置在轉動件120的第一側120s1且靠近轉軸結構130的第一部分130p1，這兩個第一彈性件171的另一個設置在轉動件120的第二側120s2且靠近轉軸結構130的第二部分130p2，並且這兩個第一彈性件171連接在轉動件120與致動結構140之間。詳細而言，致動結構140包括致動本體140M、第一壓電材料層PZL1以及驅動電極DE。第一壓電材料層PZL1設置在致動本體140M上。驅動電極DE設置在第一壓電材料層PZL1背離致動本體140M的一側。更具體地，第一壓電材料層PZL1是夾設在致動本體140M與驅動電極DE之間(如圖3所示)，致動結構140的致動本體140M還具有耦接在第一壓電材料層PZL1的第一接地電極(未繪示)。而致動本體140M的一側連接框架100的第一側邊100e1，各第一彈性件171的兩相對端部分別連接在轉動件120與致動本體140M的另一側，而各第一彈性件171的兩相對端部之間的部分則扳折成多個U形彎。

壓電致動裝置10還可包括驅動電路210(示意於圖1)。驅動電路210耦接至致動結構140的驅動電極DE，用以提供驅動信號。舉例來說，驅動電路210可設有交流電源AC與直流電源DC， 其中交流電源AC的一端耦接驅動電極DE，而另一端耦接直流電源DC的一端，直流電源DC的另一端接地。亦即，來自驅動電路210的驅動信號可以是含有直流偏移量的交流電壓訊號，但不以此為限。

當致動結構140接地且驅動電極DE被驅動電路210致能而具有正電壓時，第一壓電材料層PZL1會產生壓縮應變力(compressive strain)而帶動致動本體140M產生收縮形變。請同時參照圖6，此時，致動結構140以與框架的第一側邊100e1連接的該側邊為支撐側而其另一側朝向設有驅動電極DE的方向撓曲(例如相對於框架100朝上撓曲)，並藉由兩個第一彈性件171帶動轉動件120以轉軸結構130的軸線RX為中心軸沿著一方向轉動。

雖然圖式未繪示出，但不難理解的是，當致動結構140接地且驅動電極DE被驅動電路210致能而具有負電壓時，第一壓電材料層PZL1會產生伸張應變力(tensile strain)而而帶動致動本體140M產生伸張形變，使致動結構140以與框架100的第一側邊100e1連接的該側邊為支撐側而其另一側朝向設有致動本體140M的方向撓曲(例如相對於框架100朝下撓曲)，並藉由兩個第一彈性件171帶動轉動件120沿著與圖6中轉動件120的轉動方向相反的方向轉動。藉由驅動電路210致能驅動電極DE而使驅動電極DE交替具有正電壓及負電壓時，轉動件120以軸線RX為中心軸往復轉動一預設角度。

為了能同步地且更真實地感測轉動件120的實際轉動程 度，壓電致動裝置10更包括感測結構160，設置在轉動件120與框架100的第二側邊100e2之間。更具體地說，感測結構160自框架100的第二側邊100e2延伸入框架100的容置開口100op內，並且與轉動件120之間具有間隔。在本實施例中，感測結構160朝向轉動件120的一側(即遠離框架100的第二側邊100e2的一側)的輪廓與轉動件120的輪廓共形(conformal)。因此，感測結構160朝向轉動件120的一側可呈現出半月形或半圓形的輪廓，但不以此為限。

感測結構160可經由兩個第二彈性件172彈性地耦接至轉動件120。舉例來說，在本實施例中，這兩個第二彈性件172的其中一個設置在轉動件120的第一側120s1且靠近轉軸結構130的第一部分130p1，這兩個第二彈性件172的另一個設置在轉動件120的第二側120s2且靠近轉軸結構130的第二部分130p2，並且這兩個第二彈性件172連接在轉動件120與感測結構160之間。詳細而言，感測結構160包括感測本體160M、第二壓電材料層PZL2以及感測電極SE。第二壓電材料層PZL2設置在感測本體160M上。感測電極SE設置在第二壓電材料層PZL2背離感測本體160M的一側。更具體地說，第二壓電材料層PZL2是夾設在感測本體160M與感測電極SE之間(如圖3所示)，感測結構160的感測本體160M還具有耦接在第二壓電材料層PZL2的第二接地電極(未繪示)。而感測本體160M的一側連接框架100的第二側邊100e2，各第二彈性件172的兩相對端部分別連接在轉動件120與 感測本體160M的另一側，而各第二彈性件172的兩相對端部之間的部分則扳折成多個U形彎。本實施例中，致動結構140與感測結構160對稱設置於轉動件120的兩相對側。

壓電致動裝置10還可包括感測電路220(示意於圖1)。感測電路220耦接至感測結構160的感測電極SE，用以接收感測信號。舉例來說，感測電路220可包括放大電路，而所述放大電路可包括運算放大器OPA、電容器C1、電容器C2以及電阻器R。其中，電容器C1與電阻器R相互並聯，並且連接於運算放大器OPA的反相輸入端與運算放大器OPA的輸出端之間，而運算放大器OPA的非反相輸入端接地。電容器C2連接運算放大器OPA的反相輸入端與感測結構160的感測電極SE。更具體地說，本實施例的放大電路例如是電荷放大器，用以將交流電流信號轉換為交流電壓信號，但不以此為限。

當轉動件120受致動結構140驅使而以轉軸結構130的軸線RX為中心軸轉動時，轉動件120可藉由兩個第二彈性件172連動感測結構160的感測本體160M產生相應的形變，並經由感測電極SE輸出感測信號至感測電路220。舉例來說，如圖1、圖3及圖6所示，當位在軸線RX一側的驅動電極DE被施以正電壓時，向上撓曲的致動結構140藉由第一彈性件171帶動轉動件120以軸線RX為中心順時針轉動。此時，轉動中的轉動件120帶動第二彈性件172，而使位在軸線RX另一側的感測結構160施以伸張應變力使其向下撓曲(未繪示)，而施加的伸張應變力會在第二壓 電材料層PZL2連接感測電極SE的表面產生負電荷，進而產生對應的感測信號至感測電路220。

也就是說，當致動結構140的驅動電極DE被施以正電壓而帶動轉動件120轉動時，感測電極SE會因為感測結構160被施以與致動結構140相反方向的形變而具有負電壓。

由於致動結構140與第一彈性件171的配置方式以及感測結構160與第二彈性件172的配置方式是以轉軸結構130的軸線RX為中心呈現對稱設置，造成致動結構140的形變應力可經由轉動件120的轉動更直接地反應在感測結構160的形變應力上。更進一步說明，感測電路220和驅動電路210可耦接至一控制單元(未繪示)，控制單元可依據來自感測電路220的感測信號對應調整驅動電路210的驅動信號，當致動結構140帶動轉動件120轉動時，同時感測結構160輸出對應的感測信號至感測電路220，可使整個壓電致動裝置10藉此同步回饋機制而使轉動件120的往復扭轉更精準，進而提高壓電致動裝置10的穩定性。如圖7及圖8所示，本實施例的感測結構160對於不同驅動頻率下的轉動角度所產生的感測信號強度大致上正比於轉動件120在不同驅動頻率下的轉動角度。因此，除了能讓感測信號更真實地呈現出轉動件120的轉動程度外，還能有效提升壓電致動裝置10的感測能力。此外，上述的對稱設置還能達到轉動件120、致動結構140及感測結構160的高度整合，有助於實現壓電致動裝置10的微型化。

請繼續參照圖1至圖3，進一步而言，為了釋放往復轉動 (扭轉)中的轉動件120與轉軸結構130的連接處所產生的扭轉應力，轉動件120在鄰近轉軸結構130的第一部分130p1與第二部分130p2的兩區域分別設有兩個開槽RS1，且轉軸結構130的軸線RX通過這兩個開槽RS1，各開槽RS1例如為貫穿轉動件120的通孔或是相對於轉動件120的表面凹入的凹槽。

另一方面，轉軸結構130的第一部分130p1與框架100的連接處(例如第三側邊100e3)設有一開槽RS2，轉軸結構130的第二部分130p2與框架100的另一連接處(例如第四側邊100e4)設有另一開槽RS2，且轉軸結構130的軸線RX通過這兩個開槽RS2。據此，可釋放因轉動件120的往復轉動而在轉軸結構130與框架100的連接處所產生的扭轉應力。各開槽RS2例如為貫穿第一部分130p1/第二部分130p2的通孔。

特別一提的是，轉軸結構130的第一部分130p1和第二部分130p2因各自設有開槽RS2而呈現出Y字形的輪廓，其中第一部分130p1和第二部分130p2各自定義開槽RS2的兩端分別與框架100相連接，以強化轉動件120在往復轉動時的穩定性及抗震能力。

請參照圖4及圖5，在本實施例中，致動本體140M、感測本體160M、轉軸結構130、第一彈性件171、第二彈性件172以及轉動件120可選擇性地為一體成形。轉動件120具有相背離的第一表面120a與第二表面120b，其中第一表面120a可設有反射層RL，使入射至轉動件120的光束(未繪示)可藉由反射層RL 有更好的反射效率。另一方面，為了提升轉動件120的剛性(或挺性)，轉動件120的第二表面120b上可設置補強結構180。在本實施例中，補強結構180例如是環繞轉動件120邊緣的環形結構，或是環繞轉動件120邊緣及中心區域的內外環形結構且兩個環形結構之間還具有連結肋(如圖5所示)，但不以此為限。

需說明的是，在其他未繪示的實施例中，連接轉動件120與致動結構140的第一彈性件171以及連接轉動件120與感測結構160的第二彈性件172的配置數量當可視不同的應用設計而調整，例如分別為一個或三個以上，只要能維持第一彈性件171與第二彈性件172的對稱設置即可。

以下將列舉另一些實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。

圖9是依照本發明的第二實施例的壓電致動裝置的前視示意圖。圖10是圖9的壓電致動裝置的局部放大後視圖。請參照圖9及圖10，本實施例的壓電致動裝置20與圖1的壓電致動裝置10的差異在於：轉軸結構的構型不同。具體而言，在本實施例中，轉軸結構130A的第一部分130p1A與第二部分130p2A各自呈現T字形的輪廓。

更具體地說，轉軸結構130A的第一部分130p1A在沿著框架100A的第三側邊100e3的延伸方向上的寬度由轉動件120朝向第三側邊100e3漸增，而第二部分130p2A在沿著框架100A的 第四側邊100e4的延伸方向上的寬度W(如圖10所示)由轉動件120朝向第四側邊100e4漸增。據此，可進一步地強化轉動件120在轉動時的穩定性及抗震能力

在本實施例中，為了釋放因轉動件120的往復轉動而在轉軸結構130A與框架100A的連接處所產生的扭轉應力，框架100在鄰近轉軸結構130A的第一部分130p1A與第二部分130p2A的兩區域分別設有兩開槽RS3，且轉軸結構130A的軸線RX通過這兩個開槽RS3。各開槽RS3例如為貫穿框架100A的通孔。

圖11是依照本發明的第三實施例的壓電致動裝置的前視示意圖。請參照圖11，本實施例的壓電致動裝置30與圖1的壓電致動裝置10的主要差異在於：致動結構與感測結構的配置方式不同。具體而言，在本實施例中，致動結構140A包括分別設置在轉動件120的第一側120s1和第二側120s2且結構上彼此分離的第一致動臂141和第二致動臂142。第一致動臂141的兩相對側分別連接於框架100B的第一側邊100e1和第一彈性件171A，第二致動臂142的兩相對側分別連接於框架100B的第一側邊100e1和另一第一彈性件171A，而兩個第一彈性件171A分別彈性地耦接至轉動件120的第一側120s1及第二側120s2。

同樣地，感測結構160A包括設置在轉動件120的第一側120s1和第二側120s2且結構上彼此分離的第一感測臂161和第二感測臂162。第一感測臂161的兩相對側分別連接於框架100B的第二側邊100e2和第二彈性件172A，第二感測臂162的兩相對側 分別連接於框架100B的第二側邊100e2和另一第二彈性件172A，而兩個第二彈性件172A分別彈性地耦接至轉動件120的第一側120s1及第二側120s2。

相似於圖3的致動結構140，本實施例的第一致動臂141和第二致動臂142各自包括致動本體140M-A、第一壓電材料層PZL1-A和驅動電極DE-A。第一壓電材料層PZL1-A夾設在致動本體140M-A與驅動電極DE-A之間。第一致動臂141和第二致動臂142各自的驅動電極DE-A都電性耦接驅動電路210，以接收驅動信號。第一感測臂161和第二感測臂162各自包括感測本體160M-A、第二壓電材料層PZL2-A和感測電極SE-A。第二壓電材料層PZL2-A夾設在感測本體160M-A與感測電極SE-A之間。第一感測臂161和第二感測臂162各自的感測電極SE-A都電性耦接感測電路220，以輸出感測信號。

由於本實施例的兩致動臂與兩感測臂的運作原理相似於圖1的致動結構140與感測結構160，詳細的說明請參見前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。

綜上所述，在本發明的一實施例的壓電致動裝置中，框架的容置開口內設有轉動件以及對稱設置在轉動件相對兩側的致動結構與感測結構。致動結構可被驅動而產生形變，並且經由第一彈性件帶動轉動件以一轉軸結構的軸線為中心相對於框架往復轉動。轉動中的轉動件可同時經由第二彈性件帶動感測結構產生相對應的形變，並經由形變中的感測結構輸出相對應的感測信 號。據此，除了能達到致動結構、轉動件及感測結構的高度整合以實現壓電致動裝置的微型化外，致動轉動件時所同步取得的感測信號更能真實地呈現出轉動件的實際轉動程度，有助於提升壓電致動裝置的感測能力。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及本發明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10:壓電致動裝置

100:框架

100e1:第一側邊

100e2:第二側邊

100e3:第三側邊

100e4:第四側邊

1000p:容置開口

120:轉動件

120s1:第一側

120s2:第二側

130:轉軸結構

130p1:第一部分

130p2:第二部分

140:致動結構

160:感測結構

171:第一彈性件

172:第二彈性件

210:驅動電路

220:感測電路

AC:交流電源

C1、C2:電容器

DC:直流電源

DE:驅動電極

OPA:運算放大器

R:電阻器

RS1、RS2:開槽

RX:軸線

SE:感測電極

Claims (16)

1. 一種壓電致動裝置，包括：一框架、一轉動件、一致動結構以及一感測結構；其中，該框架具有一容置開口以及定義該容置開口且彼此相對的一第一側邊與一第二側邊；該轉動件設置在該容置開口內，並且該轉動件經由一轉軸結構連接該框架，且該轉軸結構連接該框架，該轉軸結構具有一軸線，該轉動件適於以該軸線為中心相對於該框架往復擺動；該致動結構延伸自該框架的該第一側邊，且位在該轉動件與該框架的該第一側邊之間，該致動結構經由至少一第一彈性件彈性地耦接至該轉動件，且該至少一第一彈性件連接該轉動件，該致動結構具有一致動本體、一第一壓電材料層、設置在該第一壓電材料層一側的一驅動電極，該第一壓電材料層設置於該致動本體上；以及該感測結構延伸自該框架的該第二側邊，且位在該轉動件與該第二側邊之間，該感測結構經由至少一第二彈性件彈性地耦接至該轉動件，該感測結構具有一感測本體、一第二壓電材料層以及設置在該第二壓電材料層一側的一感測電極，該第二壓電材料層設置於該感測本體上，該至少一第一彈性件與該至少一第二彈性件分別設置在該軸線的相對兩側，其中該致動結構經由該驅動電極接收一驅動信號而產生形變，並藉由該至少一第一彈性件帶動該轉動件以該軸線為中心軸 轉動，轉動中的該轉動件藉由該至少一第二彈性件連動該感測結構產生相應的形變，並經由該感測電極輸出一感測信號。
2. 如請求項1所述的壓電致動裝置，更包括一驅動電路以及一感測電路，該驅動電路耦接至該驅動電極，用以提供該驅動信號，該感測電路耦接至該感測電極，用以接收該感測信號。
3. 如請求項1所述的壓電致動裝置，其中該轉動件具有沿著該軸線的軸向且彼此相對的一第一側與一第二側，該轉軸結構包括第一部分及第二部分，該第一部分連接該轉動件的該第一側，該第二部分連接該轉動件的該第二側。
4. 如請求項3所述的壓電致動裝置，其中該至少一第一彈性件包括分別設置在該轉動件的該第一側與該第二側的兩第一彈性件，該至少一第二彈性件包括分別設置在該轉動件的該第一側與該第二側的兩個第二彈性件。
5. 如請求項4所述的壓電致動裝置，其中該致動結構包括分別設置在該轉動件的該第一側與該第二側且結構上彼此分離的一第一致動臂和一第二致動臂，該第一致動臂和該第二致動臂分別經由該兩第一彈性件彈性地耦接至該轉動件。
6. 如請求項5所述的壓電致動裝置，其中該感測結構包括分別設置在該轉動件的該第一側與該第二側且結構上彼此分離的一第一感測臂和一第二感測臂，該第一感測臂和該第二感測臂分別經由該兩個第二彈性件彈性地耦接至該轉動件。
7. 如請求項1所述的壓電致動裝置，更包括一反射層，設置在該轉動件的一第一表面上。
8. 如請求項7所述的壓電致動裝置，其中該轉動件的一第二表面上設有一補強結構。
9. 如請求項8所述的壓電致動裝置，其中該轉動件的該補強結構為環繞該轉動件的邊緣的環型結構。
10. 如請求項3所述的壓電致動裝置，其中該框架還具有定義該容置開口且彼此相對的一第三側邊與一第四側邊，該第三側邊與該第四側邊相交於該第一側邊與該第二側邊，該轉軸結構的該第一部分還連接該框架的該第三側邊，該轉軸結構的該第二部分還連接該框架的該第四側邊。
11. 如請求項10所述的壓電致動裝置，其中該第一部分在沿著該第三側邊的延伸方向上的寬度由該轉動件朝向該第三側邊漸增，該第二部分在沿著該第四側邊的延伸方向上的寬度由該轉動件朝向該第四側邊漸增。
12. 如請求項11所述的壓電致動裝置，其中該轉動件在鄰近該轉軸結構的該第一部分和該第二部分的兩區域分別設有兩開槽，且該轉軸結構的該軸線通過該兩開槽。
13. 如請求項11所述的壓電致動裝置，其中該轉軸結構的該第一部分與該框架的連接處設有一開槽，該第二部分與該框架的連接處設有另一開槽。
14. 如請求項11所述的壓電致動裝置，其中該框架在鄰近該轉軸結構的該第一部分和該第二部分的兩區域分別設有兩開槽，且該轉軸結構的該軸線通過該兩開槽。
15. 如請求項1所述的壓電致動裝置，其中該致動結構的該致動本體、該感測結構的該感測本體、該轉軸結構、該至少一第一彈性件、該至少一第二彈性件以及該轉動件為一體成形。
16. 如請求項1所述的壓電致動裝置，其中該致動結構朝向該轉動件的一側以及該感測結構朝向該轉動件的一側分別呈半月形或半圓形。

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