アクチュエータ駆動システムと映像機器
【課題】１つのドライブ回路で圧電型と電磁型のどちらでも対応することのできるアクチュエータ駆動システムを提供する。
【解決手段】電磁型アクチュエータを駆動させるための電磁型制御信号を出力する前置回路３０と、この前置回路３０から出力される電磁型制御信号によって前記電磁型アクチュエータを駆動させるドライブ回路２０とを備えたアクチュエータ駆動システムであって、前置回路３０は、圧電型アクチュエータを駆動させるための圧電型制御信号に基づいてドライブ回路２０を動作させて、ドライブ回路２０から圧電型アクチュエータを駆動させる圧電型駆動電圧を出力させる。
【解決手段】電磁型アクチュエータを駆動させるための電磁型制御信号を出力する前置回路３０と、この前置回路３０から出力される電磁型制御信号によって前記電磁型アクチュエータを駆動させるドライブ回路２０とを備えたアクチュエータ駆動システムであって、前置回路３０は、圧電型アクチュエータを駆動させるための圧電型制御信号に基づいてドライブ回路２０を動作させて、ドライブ回路２０から圧電型アクチュエータを駆動させる圧電型駆動電圧を出力させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電型アクチュエータと電磁型アクチュエータのどちらでも駆動させることのできるアクチュエータ駆動システムと、このアクチュエータ駆動システムを備えた映像機器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電型アクチュエータと電磁型アクチュエータとが知られている（特許文献１,２参照）。
【０００３】
圧電型アクチュエータは、圧電体の一方の端子に正弦波電圧を印加させ、圧電体の他方の端子に反転した正弦波電圧を印加させて、その圧電体を伸縮させるものである。
【０００４】
電磁型アクチュエータは、可動板にコイルを設け、このコイルに電流を流すことにより可動板を揺動させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８０４３１２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、圧電型アクチュエータの場合、圧電素子に掛ける必要な電圧は数１０Ｖから数１００Ｖと比較的高い電圧であり、その高い電圧に耐えられる素子が必要とされるが、電流はそれほど必要としない。これに対して、電磁型アクチュエータの場合、コイルを駆動することになるので、電圧は比較的小さくて済むが、それなりの電流をコイルに供給しなければならない。
【０００７】
つまり、ドライブ回路への要求が全く異なっており、圧電型アクチュエータと電磁型アクチュエータとでは別々のドライブ回路を用いなければならないという問題があった。
【０００８】
この発明の目的は、１つのドライブ回路で圧電型と電磁型のどちらでも対応することのできるアクチュエータ駆動システムと、このアクチュエータ駆動システムを備えた映像機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、電磁型アクチュエータを駆動させるための電磁型制御信号を出力する前置回路と、この前置回路から出力される電磁型制御信号によって前記電磁型アクチュエータを駆動させるドライブ回路とを備えたアクチュエータ駆動システムであって、
前記前置回路は、圧電型アクチュエータを駆動させるための圧電型制御信号に基づいて前記ドライブ回路を動作させて、該ドライブ回路から圧電型アクチュエータを駆動させる圧電型駆動電圧を出力させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、圧電型と電磁型のどちらのアクチュエータであっても１つのドライブ回路で対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るアクチュエータ駆動システムの構成を示したブロック図である。
【図２】圧電型のアクチュエータの構成を概略的に示した説明図である。
【図３】図２のアクチュエータの圧電素子に印加する駆動電圧を示した説明図である。
【図４】電磁型のアクチュエータの構成を概略的に示した説明図である。
【図５】図４のアクチュエータを駆動させるためのドライブ回路の構成を示した説明図である。
【図６】ドライブ回路を駆動させる電流駆動信号を示した波形である。
【図７】（Ａ）はアクチュエータに流れる電流の向きを示した説明図、（Ｂ）は（Ａ）と逆方向に流れる電流の向きを示した説明図である。
【図８】圧電型のアクチュエータを接続したアクチュエータ駆動システムを示した回路図である。
【図９】電磁型のアクチュエータを接続したアクチュエータ駆動システムを示した回路図である。
【図１０】映像機器の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明に係るアクチュエータ駆動システムと映像機器の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】
［第１実施例］
［アクチュエータ駆動システム］
図１に示すアクチュエータ駆動システム１０は、アクチュエータ１１（図２参照）を駆動させるドライブ回路（駆動回路）２０と、このドライブ回路２０を動作させる前置回路３０とを備えている。
［アクチュエータ］
アクチュエータ１１は、例えば圧電型アクチュエータの場合、図２に示すように、レーザ光を偏向するためのミラーである振動子１２と、この振動子１２を軸１２ａ回りに回動させる圧電素子１３ａ〜１３ｄとを有している。圧電素子１３ａ,１３ｂは駆動電圧Ｖ１で駆動され、圧電素子１３ｃ,１３ｄは駆動電圧Ｖ２で駆動される。なお、圧電素子１３ａ〜１３ｄの裏面は共通電極となっており、一定の固定電圧が印加されるようになっている。
【００１４】
駆動電圧Ｖ１,Ｖ２は、図３に示すように、互いに１８０度位相がずれており、この駆動電圧Ｖ１,Ｖ２によって振動子１２を軸１２ａを中心にして左右に回動させていくものである。振動子１２の回動の説明は、特開２０１１−４３３９号公報に記載されているので、ここでは省略する。
【００１５】
アクチュエータ１１は、電磁型アクチュエータの場合、図４に示すようにヨーク１４に取り付けた磁石１５と、トーションバー１６ａに支持されるとともにレーザ光を偏向させるためのミラー１６と、ミラー１６の裏面に設けたコイル１７とを有している。コイル１７に電流を流すことによってミラー１６をトーションバー１６ａ回りに回動させるものであり、電流の向きによって回動方向を変えるものである。
［ドライブ回路］
ドライブ回路２０は、図５に示すように、Ｐ−チャンネルＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４と、Ｎ−チャンネルＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３とを有し、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに図６に示すＬレベルの電流駆動信号Ｇ３（電圧Ｖ−）が入力するとスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオンして図７（Ａ）に示すように駆動電流Ｉ１が流れ、スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに図６に示すＨレベルの電流駆動信号Ｇ４（電圧Ｖ＋）が入力するとスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオンして図７（Ｂ）に示すように駆動電流Ｉ２が流れるようになっている。駆動電流Ｉ１と駆動電流Ｉ２は大きさが同じでコイル１７に流れる電流の向きが異なるだけである。
［前置回路］
前置回路３０は、図１に示すように圧電型アクチュエータ駆動用の電圧駆動信号Ｖin−Ａ（Ｖp,Ｖn）を入力するアンプ回路４０と、電磁型アクチュエータ駆動用の電流駆動信号Ｖin−Ｄを入力する制御回路５０と、アンプ回路４０と制御回路５０から出力される信号を選択するスイッチ回路６０とを有している。駆動信号Ｖin−Ａ,Ｖin−Ｄは図示しない制御部から出力されるものであり、この制御部は、中央制御ユニット(図示せず)からの走査信号が入力されると電流駆動信号Ｖin−Ａまたは電圧駆動信号Ｖin−Ｄを出力するもので、電磁型アクチュエータを駆動する場合、電流駆動信号Ｖin−Ａを出力するように、また、圧電型アクチュエータを駆動する場合、電圧駆動信号Ｖin−Ｄを出力するように予め設定しておく。
【００１６】
アンプ回路４０は、図８に示すようにオペアンプ４１,４２とバイアス回路４３,４４とを有している。
【００１７】
バイアス回路４３は、直列接続された４つの抵抗Ｒ１ａ〜Ｒ１ｄから構成されており、抵抗Ｒ１ｄの一方の端子は接地されている。また、抵抗Ｒ１ｂと抵抗Ｒ１ｃとの接続点がオペアンプ４１の出力端子に接続されている。
【００１８】
バイアス回路４４は、直列接続された４つの抵抗Ｒ２ａ〜Ｒ２ｄから構成されており、抵抗Ｒ２ｄの一方の端子は接地されている。また、抵抗Ｒ２ｂと抵抗Ｒ２ｃとの接続点がオペアンプ４２の出力端子に接続されている。
【００１９】
スイッチ回路６０は、４つのスイッチＳ１〜Ｓ４から構成されている。スイッチＳ１の切片Ｓ１ａは端子Ａに接続され、接点Ｓ１ｂは抵抗Ｒ１ａと抵抗Ｒ１ｂとの接続点に接続され、接点Ｓ１ｃは制御回路５０の出力端子５０ａに接続されている。端子Ａはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ１のゲートに接続されている。
【００２０】
スイッチＳ２の切片Ｓ２ａは端子Ｂに接続され、スイッチＳ２の接点Ｓ２ｂは抵抗Ｒ１ｃと抵抗Ｒ１ｄとの接続点に接続され、接点Ｓ２ｃは制御回路５０の出力端子５０ｂに接続されている。端子Ｂはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ２のゲートに接続されている。
【００２１】
スイッチＳ３の切片Ｓ３ａは端子Ｃに接続され、スイッチＳ３の接点Ｓ３ｂは抵抗Ｒ２ａと抵抗Ｒ２ｂとの接続点に接続され、接点Ｓ３ｃは制御回路５０の出力端子５０ｃに接続されている。端子Ｃはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ３のゲートに接続されている。
【００２２】
スイッチＳ４の切片Ｓ４ａは端子Ｄに接続され、スイッチＳ４の接点Ｓ４ｂは抵抗Ｒ２ｃと抵抗Ｒ２ｄとの接続点に接続され、接点Ｓ４ｃは制御回路５０の出力端子５０ｄに接続されている。端子Ｄはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ４のゲートに接続されている。
【００２３】
制御回路５０は、電流駆動信号Ｖin−Ｄを入力すると、出力端子５０ａ,５０ｄから図６に示す電流駆動信号Ｇ３を出力し、出力端子５０ｂ,５０ｃから電流駆動信号Ｇ４を出力する。
［動 作］
次に、上記のように構成されるアクチュエータ駆動システム１０の動作について説明する。
［電磁型アクチュエータ］
最初に電磁型のアクチュエータを駆動する場合について説明する。
【００２４】
先ず、図９に示すように、電磁型のアクチュエータ（図４参照）をドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂに接続する。ドライブ回路２０の電源には前置回路３０の電源Ｖ＋,Ｖ−を利用する。
【００２５】
次に、制御回路５０によってスイッチＳ１〜Ｓ４の切片Ｓ１ａ〜Ｓ４ａを接点Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃに接続させる。
【００２６】
また、前置回路３０のオペアンプ４１,４２の入力端子（反転端子,非反転端子）を接地する。
【００２７】
図示しない制御部は、中央制御ユニット(図示せず)からの走査信号が入力されると電流駆動信号Ｖin−Ｄを出力し、前置回路３０の制御回路５０が電流駆動信号Ｖin−Ｄを入力すると、図６に示す電流駆動信号（電磁型制御信号）Ｇ３を制御回路５０の出力端子５０ａ,５０ｄから出力し、電流駆動信号（電磁型制御信号）Ｇ４を制御回路５０の出力端子５０ｂ,５０ｃから出力する。
【００２８】
出力端子５０ａ,５０ｄから出力された電流駆動信号Ｇ３はスイッチＳ１,Ｓ４を介してドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに入力し、出力端子５０ｂ,５０ｃから出力された電流駆動信号Ｇ４はスイッチＳ２,Ｓ３を介してドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに入力する。
【００２９】
スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに電流駆動信号Ｇ３のＬレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオンし、スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに電流駆動信号Ｇ４のＬレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオフする。スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオフし、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオンすることにより、図７（Ａ）に示すように駆動電流Ｉ１が流れる。この駆動電流Ｉ１は図４に示すアクチュエータのコイル１７に流れ、ミラー１６がトーションバー１６ａを中心にして例えば上方に回動していく。
【００３０】
次に、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに電流駆動信号Ｇ３のＨレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオフし、スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに電流駆動信号Ｇ４のＨレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオンする。スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオンし、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオフすることにより、図７（Ｂ）に示すように駆動電流Ｉ２が流れ、この駆動電流Ｉ２が図４に示すアクチュエータのコイル１７に流れ、ミラー１６がトーションバー１６ａを中心にして下方に回動していく。このようにミラー１６が上下に回動してレーザ光を走査していくことになる。
［圧電型アクチュエータ］
次に、電磁型のアクチュエータから圧電型のアクチュエータに変更して駆動する場合について説明する。
【００３１】
先ず、図８に示すようにドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂに圧電型のアクチュエータ１１（図２参照）を接続する。また、前置回路３０のオペアンプ４１,４２の反転入力端子を抵抗Ｒｓを介してそれぞれ接地し、ドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂを抵抗Ｒｆを介してオペアンプ４１,４２の反転入力端子に接続する。ドライブ回路２０の電源は、高電圧Ｖｄ＋,Ｖｄ−を出力する別な高電圧源(図示せず)を使用する。
【００３２】
次に、制御回路５０によってスイッチＳ１〜Ｓ４の切片Ｓ１ａ〜Ｓ４ａを接点Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂに接続させる。
【００３３】
これらスイッチＳ１〜Ｓ４の接続や抵抗Ｒｆ,Ｒｓの接続によって、ドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、オン・オフ動作させるものではなくリニア（アナログ的）に動作させるようにし、オペアンプ４１からスイッチ素子Ｑ１,Ｑ２までを１個のオペアンプを構成し、オペアンプ４２からスイッチ素子Ｑ３,Ｑ４までを１個のオペアンプを構成するようにしたものである。これら１個のオペアンプの増幅率は（１＋Ｒｓ／Ｒｆ）となる。
【００３４】
いま、中央制御ユニット(図示せず)からの走査信号が入力されると、図示しない制御部は、前置回路３０のオペアンプ４１,４２の非反転入力端子へ電圧駆動信号（圧電型制御信号）Ｖｐ＋,Ｖｎ＋を出力する。
【００３５】
電圧駆動信号Ｖｐ＋,Ｖｎ＋は図８に示すように正弦波状の駆動信号であり、電圧駆動信号Ｖｐ＋と電圧駆動信号Ｖｎ＋とは位相が１８０°ずれている。
【００３６】
そして、電圧駆動信号Ｖｐ＋（Ｖｎ＋）は、オペアンプ４１（４２）からスイッチ素子Ｑ１,Ｑ２（Ｑ３,Ｑ４）までの１個のオペアンプによって上記増幅率で増幅された図３に示す正弦波状の駆動電圧（圧電型駆動電圧）となって、図２に示す圧電型のアクチュエータ１１の圧電素子１３ａ,１３ｂ（１３ｃ,１３ｄ）に印加する。この印加により、振動子１２は軸１２ａを中心にして左右に回動してレーザ光を走査していく。
【００３７】
このように、アクチュエータ１１を電磁型から圧電型に変更する場合や逆に圧電型から電磁型に変更する場合、ドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂに変更するアクチュエータを接続し、オペアンプ４１,４２の入力端子の接続を図７または図８に示すように変えるだけでよく、ドライブ回路２０を変更する必要がなく、その交換作業もいたって簡単に行えることになる。
【００３８】
すなわち、圧電型と電磁型のどちらのアクチュエータであっても１つのドライブ回路２０で対応することができる。
［映像機器］
図１０はアクチュエータ駆動システム１０を適用した映像機器２００を示したものである。この映像機器２００は、スクリーン２０１にレーザ光を走査させる圧電型の二次元アクチュエータ２０２と、二次元アクチュエータ２０２のミラー(図示せず)に向けてレーザ光を射出するレーザ光源２０３と、二次元アクチュエータ２０２のミラーを垂直軸回りに回動させるアクチュエータ駆動システム１０と、そのミラーを水平軸回りに回動させるアクチュエータ駆動システム１０Ａと、映像信号を出力するビデオコーダ２０４と、このビデオコーダ２０４から出力される少なくとも１画面分の映像信号を記憶するフレームメモリ(図示せず)を有する制御装置２０５とを備えている。
【００３９】
制御装置２０５は、フレームメモリに記憶された映像信号に基づいてレーザ光源２０３やアクチュエータ駆動システム１０,１０Ａを制御して、スクリーン２０１に映像信号に基づいた画像を表示させるものである。
【００４０】
アクチュエータ駆動システム１０はレーザ光を水平走査させ、アクチュエータ駆動システム１０Ａはレーザ光を垂直方向へ走査させるものであり、アクチュエータ駆動システム１０とアクチュエータ駆動システム１０Ａとは同じ構成となっている。
【００４１】
二次元アクチュエータ２０２を電磁型のアクチュエータに交換する場合、第１実施例と同様に、図８に示すオペアンプ４１,４２の入力端子の接続状態から図７に示す接続状態に変え、ドライブ回路２０の電源を変えればよいだけである。電磁型から圧電型に変更する場合も同様である。
【００４２】
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００４３】
１０ アクチュエータ駆動システム
２０ ドライブ回路
３０ 前置回路
４０ アンプ回路
５０ 制御回路
６０ スイッチ回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電型アクチュエータと電磁型アクチュエータのどちらでも駆動させることのできるアクチュエータ駆動システムと、このアクチュエータ駆動システムを備えた映像機器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電型アクチュエータと電磁型アクチュエータとが知られている（特許文献１,２参照）。
【０００３】
圧電型アクチュエータは、圧電体の一方の端子に正弦波電圧を印加させ、圧電体の他方の端子に反転した正弦波電圧を印加させて、その圧電体を伸縮させるものである。
【０００４】
電磁型アクチュエータは、可動板にコイルを設け、このコイルに電流を流すことにより可動板を揺動させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８０４３１２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、圧電型アクチュエータの場合、圧電素子に掛ける必要な電圧は数１０Ｖから数１００Ｖと比較的高い電圧であり、その高い電圧に耐えられる素子が必要とされるが、電流はそれほど必要としない。これに対して、電磁型アクチュエータの場合、コイルを駆動することになるので、電圧は比較的小さくて済むが、それなりの電流をコイルに供給しなければならない。
【０００７】
つまり、ドライブ回路への要求が全く異なっており、圧電型アクチュエータと電磁型アクチュエータとでは別々のドライブ回路を用いなければならないという問題があった。
【０００８】
この発明の目的は、１つのドライブ回路で圧電型と電磁型のどちらでも対応することのできるアクチュエータ駆動システムと、このアクチュエータ駆動システムを備えた映像機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、電磁型アクチュエータを駆動させるための電磁型制御信号を出力する前置回路と、この前置回路から出力される電磁型制御信号によって前記電磁型アクチュエータを駆動させるドライブ回路とを備えたアクチュエータ駆動システムであって、
前記前置回路は、圧電型アクチュエータを駆動させるための圧電型制御信号に基づいて前記ドライブ回路を動作させて、該ドライブ回路から圧電型アクチュエータを駆動させる圧電型駆動電圧を出力させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、圧電型と電磁型のどちらのアクチュエータであっても１つのドライブ回路で対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るアクチュエータ駆動システムの構成を示したブロック図である。
【図２】圧電型のアクチュエータの構成を概略的に示した説明図である。
【図３】図２のアクチュエータの圧電素子に印加する駆動電圧を示した説明図である。
【図４】電磁型のアクチュエータの構成を概略的に示した説明図である。
【図５】図４のアクチュエータを駆動させるためのドライブ回路の構成を示した説明図である。
【図６】ドライブ回路を駆動させる電流駆動信号を示した波形である。
【図７】（Ａ）はアクチュエータに流れる電流の向きを示した説明図、（Ｂ）は（Ａ）と逆方向に流れる電流の向きを示した説明図である。
【図８】圧電型のアクチュエータを接続したアクチュエータ駆動システムを示した回路図である。
【図９】電磁型のアクチュエータを接続したアクチュエータ駆動システムを示した回路図である。
【図１０】映像機器の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明に係るアクチュエータ駆動システムと映像機器の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】
［第１実施例］
［アクチュエータ駆動システム］
図１に示すアクチュエータ駆動システム１０は、アクチュエータ１１（図２参照）を駆動させるドライブ回路（駆動回路）２０と、このドライブ回路２０を動作させる前置回路３０とを備えている。
［アクチュエータ］
アクチュエータ１１は、例えば圧電型アクチュエータの場合、図２に示すように、レーザ光を偏向するためのミラーである振動子１２と、この振動子１２を軸１２ａ回りに回動させる圧電素子１３ａ〜１３ｄとを有している。圧電素子１３ａ,１３ｂは駆動電圧Ｖ１で駆動され、圧電素子１３ｃ,１３ｄは駆動電圧Ｖ２で駆動される。なお、圧電素子１３ａ〜１３ｄの裏面は共通電極となっており、一定の固定電圧が印加されるようになっている。
【００１４】
駆動電圧Ｖ１,Ｖ２は、図３に示すように、互いに１８０度位相がずれており、この駆動電圧Ｖ１,Ｖ２によって振動子１２を軸１２ａを中心にして左右に回動させていくものである。振動子１２の回動の説明は、特開２０１１−４３３９号公報に記載されているので、ここでは省略する。
【００１５】
アクチュエータ１１は、電磁型アクチュエータの場合、図４に示すようにヨーク１４に取り付けた磁石１５と、トーションバー１６ａに支持されるとともにレーザ光を偏向させるためのミラー１６と、ミラー１６の裏面に設けたコイル１７とを有している。コイル１７に電流を流すことによってミラー１６をトーションバー１６ａ回りに回動させるものであり、電流の向きによって回動方向を変えるものである。
［ドライブ回路］
ドライブ回路２０は、図５に示すように、Ｐ−チャンネルＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４と、Ｎ−チャンネルＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３とを有し、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに図６に示すＬレベルの電流駆動信号Ｇ３（電圧Ｖ−）が入力するとスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオンして図７（Ａ）に示すように駆動電流Ｉ１が流れ、スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに図６に示すＨレベルの電流駆動信号Ｇ４（電圧Ｖ＋）が入力するとスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオンして図７（Ｂ）に示すように駆動電流Ｉ２が流れるようになっている。駆動電流Ｉ１と駆動電流Ｉ２は大きさが同じでコイル１７に流れる電流の向きが異なるだけである。
［前置回路］
前置回路３０は、図１に示すように圧電型アクチュエータ駆動用の電圧駆動信号Ｖin−Ａ（Ｖp,Ｖn）を入力するアンプ回路４０と、電磁型アクチュエータ駆動用の電流駆動信号Ｖin−Ｄを入力する制御回路５０と、アンプ回路４０と制御回路５０から出力される信号を選択するスイッチ回路６０とを有している。駆動信号Ｖin−Ａ,Ｖin−Ｄは図示しない制御部から出力されるものであり、この制御部は、中央制御ユニット(図示せず)からの走査信号が入力されると電流駆動信号Ｖin−Ａまたは電圧駆動信号Ｖin−Ｄを出力するもので、電磁型アクチュエータを駆動する場合、電流駆動信号Ｖin−Ａを出力するように、また、圧電型アクチュエータを駆動する場合、電圧駆動信号Ｖin−Ｄを出力するように予め設定しておく。
【００１６】
アンプ回路４０は、図８に示すようにオペアンプ４１,４２とバイアス回路４３,４４とを有している。
【００１７】
バイアス回路４３は、直列接続された４つの抵抗Ｒ１ａ〜Ｒ１ｄから構成されており、抵抗Ｒ１ｄの一方の端子は接地されている。また、抵抗Ｒ１ｂと抵抗Ｒ１ｃとの接続点がオペアンプ４１の出力端子に接続されている。
【００１８】
バイアス回路４４は、直列接続された４つの抵抗Ｒ２ａ〜Ｒ２ｄから構成されており、抵抗Ｒ２ｄの一方の端子は接地されている。また、抵抗Ｒ２ｂと抵抗Ｒ２ｃとの接続点がオペアンプ４２の出力端子に接続されている。
【００１９】
スイッチ回路６０は、４つのスイッチＳ１〜Ｓ４から構成されている。スイッチＳ１の切片Ｓ１ａは端子Ａに接続され、接点Ｓ１ｂは抵抗Ｒ１ａと抵抗Ｒ１ｂとの接続点に接続され、接点Ｓ１ｃは制御回路５０の出力端子５０ａに接続されている。端子Ａはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ１のゲートに接続されている。
【００２０】
スイッチＳ２の切片Ｓ２ａは端子Ｂに接続され、スイッチＳ２の接点Ｓ２ｂは抵抗Ｒ１ｃと抵抗Ｒ１ｄとの接続点に接続され、接点Ｓ２ｃは制御回路５０の出力端子５０ｂに接続されている。端子Ｂはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ２のゲートに接続されている。
【００２１】
スイッチＳ３の切片Ｓ３ａは端子Ｃに接続され、スイッチＳ３の接点Ｓ３ｂは抵抗Ｒ２ａと抵抗Ｒ２ｂとの接続点に接続され、接点Ｓ３ｃは制御回路５０の出力端子５０ｃに接続されている。端子Ｃはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ３のゲートに接続されている。
【００２２】
スイッチＳ４の切片Ｓ４ａは端子Ｄに接続され、スイッチＳ４の接点Ｓ４ｂは抵抗Ｒ２ｃと抵抗Ｒ２ｄとの接続点に接続され、接点Ｓ４ｃは制御回路５０の出力端子５０ｄに接続されている。端子Ｄはドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ４のゲートに接続されている。
【００２３】
制御回路５０は、電流駆動信号Ｖin−Ｄを入力すると、出力端子５０ａ,５０ｄから図６に示す電流駆動信号Ｇ３を出力し、出力端子５０ｂ,５０ｃから電流駆動信号Ｇ４を出力する。
［動 作］
次に、上記のように構成されるアクチュエータ駆動システム１０の動作について説明する。
［電磁型アクチュエータ］
最初に電磁型のアクチュエータを駆動する場合について説明する。
【００２４】
先ず、図９に示すように、電磁型のアクチュエータ（図４参照）をドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂに接続する。ドライブ回路２０の電源には前置回路３０の電源Ｖ＋,Ｖ−を利用する。
【００２５】
次に、制御回路５０によってスイッチＳ１〜Ｓ４の切片Ｓ１ａ〜Ｓ４ａを接点Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃに接続させる。
【００２６】
また、前置回路３０のオペアンプ４１,４２の入力端子（反転端子,非反転端子）を接地する。
【００２７】
図示しない制御部は、中央制御ユニット(図示せず)からの走査信号が入力されると電流駆動信号Ｖin−Ｄを出力し、前置回路３０の制御回路５０が電流駆動信号Ｖin−Ｄを入力すると、図６に示す電流駆動信号（電磁型制御信号）Ｇ３を制御回路５０の出力端子５０ａ,５０ｄから出力し、電流駆動信号（電磁型制御信号）Ｇ４を制御回路５０の出力端子５０ｂ,５０ｃから出力する。
【００２８】
出力端子５０ａ,５０ｄから出力された電流駆動信号Ｇ３はスイッチＳ１,Ｓ４を介してドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに入力し、出力端子５０ｂ,５０ｃから出力された電流駆動信号Ｇ４はスイッチＳ２,Ｓ３を介してドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに入力する。
【００２９】
スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに電流駆動信号Ｇ３のＬレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオンし、スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに電流駆動信号Ｇ４のＬレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオフする。スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオフし、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオンすることにより、図７（Ａ）に示すように駆動電流Ｉ１が流れる。この駆動電流Ｉ１は図４に示すアクチュエータのコイル１７に流れ、ミラー１６がトーションバー１６ａを中心にして例えば上方に回動していく。
【００３０】
次に、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４のゲートに電流駆動信号Ｇ３のＨレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオフし、スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３のゲートに電流駆動信号Ｇ４のＨレベルが入力されるとスイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオンする。スイッチ素子Ｑ２,Ｑ３がオンし、スイッチ素子Ｑ１,Ｑ４がオフすることにより、図７（Ｂ）に示すように駆動電流Ｉ２が流れ、この駆動電流Ｉ２が図４に示すアクチュエータのコイル１７に流れ、ミラー１６がトーションバー１６ａを中心にして下方に回動していく。このようにミラー１６が上下に回動してレーザ光を走査していくことになる。
［圧電型アクチュエータ］
次に、電磁型のアクチュエータから圧電型のアクチュエータに変更して駆動する場合について説明する。
【００３１】
先ず、図８に示すようにドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂに圧電型のアクチュエータ１１（図２参照）を接続する。また、前置回路３０のオペアンプ４１,４２の反転入力端子を抵抗Ｒｓを介してそれぞれ接地し、ドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂを抵抗Ｒｆを介してオペアンプ４１,４２の反転入力端子に接続する。ドライブ回路２０の電源は、高電圧Ｖｄ＋,Ｖｄ−を出力する別な高電圧源(図示せず)を使用する。
【００３２】
次に、制御回路５０によってスイッチＳ１〜Ｓ４の切片Ｓ１ａ〜Ｓ４ａを接点Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂに接続させる。
【００３３】
これらスイッチＳ１〜Ｓ４の接続や抵抗Ｒｆ,Ｒｓの接続によって、ドライブ回路２０のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、オン・オフ動作させるものではなくリニア（アナログ的）に動作させるようにし、オペアンプ４１からスイッチ素子Ｑ１,Ｑ２までを１個のオペアンプを構成し、オペアンプ４２からスイッチ素子Ｑ３,Ｑ４までを１個のオペアンプを構成するようにしたものである。これら１個のオペアンプの増幅率は（１＋Ｒｓ／Ｒｆ）となる。
【００３４】
いま、中央制御ユニット(図示せず)からの走査信号が入力されると、図示しない制御部は、前置回路３０のオペアンプ４１,４２の非反転入力端子へ電圧駆動信号（圧電型制御信号）Ｖｐ＋,Ｖｎ＋を出力する。
【００３５】
電圧駆動信号Ｖｐ＋,Ｖｎ＋は図８に示すように正弦波状の駆動信号であり、電圧駆動信号Ｖｐ＋と電圧駆動信号Ｖｎ＋とは位相が１８０°ずれている。
【００３６】
そして、電圧駆動信号Ｖｐ＋（Ｖｎ＋）は、オペアンプ４１（４２）からスイッチ素子Ｑ１,Ｑ２（Ｑ３,Ｑ４）までの１個のオペアンプによって上記増幅率で増幅された図３に示す正弦波状の駆動電圧（圧電型駆動電圧）となって、図２に示す圧電型のアクチュエータ１１の圧電素子１３ａ,１３ｂ（１３ｃ,１３ｄ）に印加する。この印加により、振動子１２は軸１２ａを中心にして左右に回動してレーザ光を走査していく。
【００３７】
このように、アクチュエータ１１を電磁型から圧電型に変更する場合や逆に圧電型から電磁型に変更する場合、ドライブ回路２０の出力端子２０ａ,２０ｂに変更するアクチュエータを接続し、オペアンプ４１,４２の入力端子の接続を図７または図８に示すように変えるだけでよく、ドライブ回路２０を変更する必要がなく、その交換作業もいたって簡単に行えることになる。
【００３８】
すなわち、圧電型と電磁型のどちらのアクチュエータであっても１つのドライブ回路２０で対応することができる。
［映像機器］
図１０はアクチュエータ駆動システム１０を適用した映像機器２００を示したものである。この映像機器２００は、スクリーン２０１にレーザ光を走査させる圧電型の二次元アクチュエータ２０２と、二次元アクチュエータ２０２のミラー(図示せず)に向けてレーザ光を射出するレーザ光源２０３と、二次元アクチュエータ２０２のミラーを垂直軸回りに回動させるアクチュエータ駆動システム１０と、そのミラーを水平軸回りに回動させるアクチュエータ駆動システム１０Ａと、映像信号を出力するビデオコーダ２０４と、このビデオコーダ２０４から出力される少なくとも１画面分の映像信号を記憶するフレームメモリ(図示せず)を有する制御装置２０５とを備えている。
【００３９】
制御装置２０５は、フレームメモリに記憶された映像信号に基づいてレーザ光源２０３やアクチュエータ駆動システム１０,１０Ａを制御して、スクリーン２０１に映像信号に基づいた画像を表示させるものである。
【００４０】
アクチュエータ駆動システム１０はレーザ光を水平走査させ、アクチュエータ駆動システム１０Ａはレーザ光を垂直方向へ走査させるものであり、アクチュエータ駆動システム１０とアクチュエータ駆動システム１０Ａとは同じ構成となっている。
【００４１】
二次元アクチュエータ２０２を電磁型のアクチュエータに交換する場合、第１実施例と同様に、図８に示すオペアンプ４１,４２の入力端子の接続状態から図７に示す接続状態に変え、ドライブ回路２０の電源を変えればよいだけである。電磁型から圧電型に変更する場合も同様である。
【００４２】
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００４３】
１０ アクチュエータ駆動システム
２０ ドライブ回路
３０ 前置回路
４０ アンプ回路
５０ 制御回路
６０ スイッチ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁型アクチュエータを駆動させるための電磁型制御信号を出力する前置回路と、この前置回路から出力される電磁型制御信号によって前記電磁型アクチュエータを駆動させるドライブ回路とを備えたアクチュエータ駆動システムであって、
前記前置回路は、圧電型アクチュエータを駆動させるための圧電型制御信号に基づいて前記ドライブ回路を動作させて、該ドライブ回路から圧電型アクチュエータを駆動させる圧電型駆動電圧を出力させることを特徴とするアクチュエータ駆動システム。
【請求項２】
前記前置回路は、前記電磁型制御信号を出力する制御回路と、前記圧電型制御信号に基づいて前記ドライブ回路を圧電型駆動回路として動作させるアンプ回路と、前記制御回路とアンプ回路のどちらか一方を選択して前記ドライブ回路に接続するスイッチ回路とを有し、
前記スイッチ回路は、電磁型アクチュエータを駆動させる場合、前記制御回路とドライブ回路とを接続して該ドライブ回路を制御回路の電磁型制御信号で動作させ、圧電型アクチュエータを駆動させる場合、前記アンプ回路とドライブ回路とを接続して該ドライブ回路を圧電型駆動回路として動作させることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ駆動システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ駆動システムを備えたことを特徴とする映像機器。
【請求項１】
電磁型アクチュエータを駆動させるための電磁型制御信号を出力する前置回路と、この前置回路から出力される電磁型制御信号によって前記電磁型アクチュエータを駆動させるドライブ回路とを備えたアクチュエータ駆動システムであって、
前記前置回路は、圧電型アクチュエータを駆動させるための圧電型制御信号に基づいて前記ドライブ回路を動作させて、該ドライブ回路から圧電型アクチュエータを駆動させる圧電型駆動電圧を出力させることを特徴とするアクチュエータ駆動システム。
【請求項２】
前記前置回路は、前記電磁型制御信号を出力する制御回路と、前記圧電型制御信号に基づいて前記ドライブ回路を圧電型駆動回路として動作させるアンプ回路と、前記制御回路とアンプ回路のどちらか一方を選択して前記ドライブ回路に接続するスイッチ回路とを有し、
前記スイッチ回路は、電磁型アクチュエータを駆動させる場合、前記制御回路とドライブ回路とを接続して該ドライブ回路を制御回路の電磁型制御信号で動作させ、圧電型アクチュエータを駆動させる場合、前記アンプ回路とドライブ回路とを接続して該ドライブ回路を圧電型駆動回路として動作させることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ駆動システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ駆動システムを備えたことを特徴とする映像機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９２６７２（Ｐ２０１３−９２６７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５０１１（Ｐ２０１１−２３５０１１）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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