圧電アクチュエータ駆動回路、及びそれを備えた圧電アクチュエータ装置
【課題】高いエネルギー効率を得ることができる圧電アクチュエータ駆動回路を提供する。
【解決手段】本発明は、圧電アクチュエータ駆動回路(3)であって、駆動素子(4a)を振動的に変形させる駆動素子駆動回路(8)と、従動素子制御回路(10)と、を有し、従動素子制御回路は、電圧源(22)と、第１の端子が従動素子(4b)に接続されたコイル(28)と、このコイルの第２の端子と電圧源とを接続し、コイルの第２の端子から電圧源の方向にのみ電流を流す一方向導通素子(24)と、コイルの第２の端子とアース電位との間に接続され、制御信号により導通状態と非導通状態に切り換えられるスイッチング素子(26)と、このスイッチング素子を所定のタイミングで非導通状態とすることにより、コイルの第２の端子から電圧源に電力を回生させる制御信号を発生する制御信号生成回路(32,33)と、を有することを特徴としている。
【解決手段】本発明は、圧電アクチュエータ駆動回路(3)であって、駆動素子(4a)を振動的に変形させる駆動素子駆動回路(8)と、従動素子制御回路(10)と、を有し、従動素子制御回路は、電圧源(22)と、第１の端子が従動素子(4b)に接続されたコイル(28)と、このコイルの第２の端子と電圧源とを接続し、コイルの第２の端子から電圧源の方向にのみ電流を流す一方向導通素子(24)と、コイルの第２の端子とアース電位との間に接続され、制御信号により導通状態と非導通状態に切り換えられるスイッチング素子(26)と、このスイッチング素子を所定のタイミングで非導通状態とすることにより、コイルの第２の端子から電圧源に電力を回生させる制御信号を発生する制御信号生成回路(32,33)と、を有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ駆動回路に関し、特に、複数の分極部を備え、所定の駆動状態において、複数の分極部のうちの一部が駆動素子として機能し、他の一部は上記駆動素子が駆動されることにより変形される従動素子として機能する圧電アクチュエータを駆動する圧電アクチュエータ駆動回路、及びそれを備えた圧電アクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定在波型超音波モータ（ピエゾモータ）等の圧電アクチュエータは、一般に、一体の圧電素子内に複数の分極部が形成されており、それらは正転用（正方向用）分極部と、反転用（逆方向用）分極部とがある。アクチュエータを正転（正方向駆動）させる場合には、正転用（正方向用）分極部を駆動素子として機能させるために高圧電源からのパルスがコイルを介して供給され、駆動力が発生されると共に、反転用（逆方向用）分極部は、従動素子として機能する。一方、アクチュエータを反転（逆方向駆動）させる場合には、反転用（逆方向用）分極部を駆動素子として機能させるために高圧電源からのパルスがコイルを介して供給され、駆動力が発生されると共に、正転用（正方向用）分極部は、従動素子として機能する。
【０００３】
特開２００７−１４３２６９号公報（特許文献１）には、駆動回路及びこれを用いた撮像装置が記載されている。この駆動回路においては、従動素子として機能している分極部は、その一方の端子が常に開放状態とされ、従動素子として機能している分極部からは電流が流れないようになっている。
また、特許３１９２０２８号公報（特許文献２）には、超音波モータが記載されている。この超音波モータにおいては、従動素子として機能している分極部は、コイルを介して常に接地されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４３２６９号公報
【特許文献２】特許３１９２０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従動素子として機能している分極部は、駆動素子が駆動されることにより変形されるので、従動素子の両端には圧電効果により電圧が発生している。特開２００７−１４３２６９号公報記載の駆動回路のように、従動素子として機能する分極部が常に開放状態にされていると、分極部から電力が取り出されることはなく、従動素子に発生した電圧を有効に活用することができない。また、従動素子の端子電圧すなわち従動素子の変位量は調整されない。
【０００６】
また、特許３１９２０２８号公報記載の超音波モータのように、従動素子として機能する分極部がコイルを介して接地されていると、分極部に発生した起電力がコイルを介してアースに流れてしまうので、従動素子が生成した起電力が無駄に消費されることになる。また、電流がアースに流れた結果、従動素子の端子電圧すなわち従動素子の変位量が調整されるが、駆動効率の改善は限定的である。
【０００７】
このように、従来の圧電アクチュエータ駆動回路においては、駆動素子の変形が従動素子により妨げられたり、駆動素子に供給されたエネルギーの一部が無駄に消費されることになり、エネルギー効率が低下するという問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、高いエネルギー効率を得ることができる圧電アクチュエータ駆動回路、及びそれを備えた圧電アクチュエータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の分極部を備え、所定の駆動状態において、複数の分極部のうちの一部が駆動素子として機能し、他の一部は駆動素子が駆動されることにより変形される従動素子として機能する圧電アクチュエータを駆動する圧電アクチュエータ駆動回路であって、駆動素子に接続され、入力された駆動信号に基づいて駆動素子に駆動電圧を印加して、駆動素子を周期的に変形させる駆動素子駆動回路と、従動素子に接続された従動素子制御回路と、を有し、従動素子制御回路は、電圧源と、第１の端子が従動素子に接続されたコイルと、このコイルの第２の端子と電圧源との間に接続され、コイルの第２の端子から電圧源の方向にのみ電流を流す一方向導通素子と、コイルの第２の端子とアース電位との間に接続され、制御信号により導通状態と非導通状態に切り換えられるスイッチング素子と、このスイッチング素子を所定のタイミングで非導通状態とすることにより、コイルの第２の端子から電圧源に電力を回生させる制御信号を発生する制御信号生成回路と、を有することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明においては、駆動素子は、駆動信号に基づいて駆動素子駆動回路により周期的に変形され、これに伴い従動素子も変形される。従動素子は従動素子制御回路に接続されており、従動素子の変形によって従動素子制御回路のコイルの第２の端子に誘起された電力は、所定のタイミングでスイッチング素子が非導通状態に切り換えられることにより、一方向導通素子を介して電圧源に回生される。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、コイルの第２の端子に誘起された電力が所定のタイミングで電圧源に回生されるので、従動素子が駆動素子の駆動の妨げとなるのを抑制することができ、又は圧電アクチュエータを駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、一方向導通素子は、ダイオードである。
このように構成された本発明によれば、一方向導通素子を安価に構成することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、一方向導通素子はＦＥＴにより構成され、このＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の寄生ダイオードが一方向導通素子として機能する。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、ＦＥＴの寄生ダイオードを一方向導通素子として利用しているので、このＦＥＴをスイッチング素子として使用することにより、同一の回路を従動素子制御回路と駆動素子駆動回路に切り換えて使用することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、電圧源は正の電圧源であり、スイッチング素子は、コイルの第１の端子から第２の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる。
【００１６】
このように構成された本発明おいては、スイッチング素子を非導通状態にしたとき、第２の端子に電圧源と同極性の正の電圧が誘起され得る、コイルの第１の端子から第２の端子に電流が流れるとき、スイッチング素子は非導通状態に切り換えられる。これにより、第２の端子に誘起された電力はアース電位に流れ込むことなく、一方向導通素子を通して正の電圧源に回生される。
このように構成された本発明によれば、第２の端子に誘起された電力を確実に電圧源に回生させることができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、電圧源は負の電圧源であり、スイッチング素子は、コイルの第２の端子から第１の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる。
【００１８】
このように構成された本発明おいては、スイッチング素子を非導通状態にしたとき、第２の端子に電圧源と同極性の負の電圧が誘起され得る、コイルの第２の端子から第１の端子に電流が流れるとき、スイッチング素子は非導通状態に切り換えられる。これにより、第２の端子に誘起された電力はアース電位に流れ込むことなく、一方向導通素子を通して負の電圧源に回生される。
このように構成された本発明によれば、第２の端子に誘起された電力を確実に電圧源に回生させることができる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、スイッチング素子はＦＥＴにより構成され、上記制御信号は、ＦＥＴのゲート端子に入力され、ＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間の導通状態、非導通状態が切り換えられる。
【００２０】
このように構成された本発明によれば、スイッチング素子がＦＥＴにより構成されているので、非導通状態においてもドレイン端子、ソース端子間には寄生ダイオードが存在する。このため、第２の端子の電圧が電圧源の電圧と逆極性になった場合には、第２の端子の電圧は寄生ダイオードを介してアース電位に流入する。従って、第２の端子の電圧が電圧源の電圧と逆極性になるタイミングでスイッチング素子を導通状態に切り換える必要がなく、簡単な回路でスイッチング素子の制御信号を生成することが可能になる。
【００２１】
本発明において、好ましくは、制御信号生成回路は、駆動素子駆動回路に入力された駆動信号、駆動素子に印加される駆動電圧の信号、又はコイルの第１の端子電圧の信号に基づいて制御信号を生成する。
【００２２】
このように構成された本発明によれば、駆動信号、駆動電圧の信号、又は第１の端子電圧の信号と、制御信号との間の位相差を調整するだけで、簡単に制御信号を生成することができる。
【００２３】
また、本発明の圧電アクチュエータ装置は、ローターと、このローターを駆動する複数の分極部を備えたステーターと、複数の分極部のうちの一部の駆動素子を駆動する本発明の圧電アクチュエータ駆動回路と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の圧電アクチュエータ駆動回路、及びそれを備えた圧電アクチュエータ装置によれば、高いエネルギー効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。
【図２】圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動素子駆動回路の作用を説明する（ａ）回路図、及び（ｂ）タイミングチャートである。
【図３】圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている従動素子制御回路の作用を説明する（ａ）回路図、及び（ｂ）タイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。
【図５】圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動／制御回路の作用を説明する（ａ）回路図、及び（ｂ）タイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態による圧電アクチュエータ装置を説明する。
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。図２は、圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動素子駆動回路の作用を説明する回路図及びタイミングチャートである。図３は、圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている従動素子制御回路の作用を説明する回路図及びタイミングチャートである。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ装置１は、圧電アクチュエータ２と、この圧電アクチュエータ２を駆動する圧電アクチュエータ駆動回路３と、を有する。本実施形態の圧電アクチュエータ装置１は、圧電アクチュエータ２に備えられている複数の分極部を圧電アクチュエータ駆動回路３により駆動することにより、ローター６が正転、又は反転されるように構成されている。
【００２９】
図１に示すように、圧電アクチュエータ２は、分極部４ａ、４ｂと、摩擦部材５と、ローター６と、を有する。また、圧電アクチュエータ駆動回路３は、駆動素子駆動回路８と、従動素子制御回路１０、正転／反転切替スイッチ１１ａ、１１ｂとを有する。
【００３０】
分極部４ａ、４ｂは単一の圧電特性部材内に形成されており、何れか一方が駆動素子として作用し、他方が従動素子として作用するように構成されている。本実施形態においては、分極部４ａ、４ｂは、直方体状に形成された単一の圧電特性部材４ｃと、その一方の面に取り付けられた接地電極４ｄと、この接地電極４ｄの反対側に取り付けられた４つの電極４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈから構成されている。接地電極４ｄは、圧電特性部材４ｃの１つの面全体を覆うように圧電特性部材４ｃに取り付けられており、アース電位に接続されている。圧電特性部材４ｃの接地電極４ｄとは反対側の面には、４つの電極４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈが並べて取り付けられている。図１において左上に配置された電極４ｅと、右下に配置された電極４ｈは電気的に接続されており、また、右上に配置された電極４ｆと、左下に配置された電極４ｇは電気的に接続されている。これにより、電極４ｆ、４ｇが配置された、図１における圧電特性部材４ｃの右上部分と左下部分は、分極部４ａとして機能し、電極４ｅ、４ｈが配置された左上部分と右下部分は、分極部４ｂとして機能する。なお、本明細書においては、本実施形態のように単一の圧電特性部材内に形成された分極部の一部が駆動素子として作用し、他の一部が従動素子として作用する構成についても「複数」の素子あるいは分極部と呼ぶことにする。
【００３１】
図１に示す状態においては、駆動素子駆動回路８に接続されている分極部４ａ、即ち、圧電特性部材４ｃの図１における右上部分と左下部分が駆動素子として作用し、従動素子制御回路１０に接続されている分極部４ｂ、即ち、圧電特性部材４ｃの左上部分と右下部分が従動素子として作用する。また、各分極部は、駆動素子として作用する場合には、駆動素子駆動回路８から超音波帯域の交番電圧が印加されることにより変形され、超音波振動されるように構成されている。一方、各分極部は、従動素子として作用する場合には、駆動素子の変形と共に変形されるように構成されている。なお、本実施形態においては、圧電アクチュエータ２は、分極部４ａ、４ｂのみを備えているが、本発明の圧電アクチュエータ駆動回路は、多数組の分極部を備えた圧電アクチュエータに適用することもできる。
【００３２】
摩擦部材５はローター６に対して与圧された突起であり、圧電特性部材の振動と共に振動されるように構成されている。摩擦部材５が振動されると、これに押し付けられているローター６が所定の方向に回転するように構成されている。
【００３３】
正転／反転切替スイッチ１１ａは、駆動素子駆動回路８と分極部４ａ、４ｂの間に接続され、駆動素子駆動回路８の出力電圧が、分極部４ａ又は４ｂの何れかに印加されるように切り換えられる。正転／反転切替スイッチ１１ｂは、従動素子制御回路１０と分極部４ａ、４ｂの間に接続され、従動素子制御回路１０の出力電圧が、分極部４ａ又は４ｂの何れかに接続されるように切り換えられる。本実施形態においては、図１に示すように、駆動素子駆動回路８の出力が分極部４ａに印加され、分極部４ｂが従動素子制御回路１０に接続されるように切り換えられるとローター６が正転される。逆に、駆動素子駆動回路８の出力が分極部４ｂに印加され、分極部４ａが従動素子制御回路１０に接続されるように切り換えられるとローター６が反転される。
【００３４】
駆動素子駆動回路８は、スイッチング素子制御回路１２と、電圧源である高圧電源１４と、駆動ハイ側スイッチング素子１６と、駆動ロー側スイッチング素子１８と、駆動コイル２０と、を有する。
【００３５】
スイッチング素子制御回路１２は、超音波帯域の駆動信号と、イネーブル信号に基づいて、駆動ハイ側スイッチング素子１６、及び駆動ロー側スイッチング素子１８を導通状態又は非導通状態に切り換えるように構成されている。具体的には、スイッチング素子制御回路１２は、種々のロジックＩＣ等により構成することができる。
【００３６】
高圧電源１４は、正の高電圧を発生する電圧源であり、駆動ハイ側スイッチング素子１６に接続されている。駆動ハイ側スイッチング素子１６が導通状態に切り換えられると、駆動素子には、駆動コイル２０を介して高電圧が印加されるように構成されている。
【００３７】
駆動ハイ側スイッチング素子１６は、本実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）により構成されており、そのゲート端子がスイッチング素子制御回路１２に接続され、ドレイン端子が高圧電源１４に接続され、ソース端子が駆動コイル２０に接続されている。
【００３８】
駆動ロー側スイッチング素子１８は、本実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、そのゲート端子がスイッチング素子制御回路１２に接続され、ドレイン端子が駆動コイル２０に接続され、ソース端子が接地されている。
【００３９】
駆動コイル２０は、その第１の端子である駆動端子２０ａを介して駆動素子として機能する分極部４ａ又は４ｂに接続され、第２の端子２０ｂが、前述のように、駆動ハイ側スイッチング素子１６のソース端子、及び駆動ロー側スイッチング素子１８のドレイン端子に接続されている。ここで、駆動コイル２０と接続された分極部４ａまたは４ｂは、LC共振回路として作用し、圧電アクチュエータ２の共振周波数近傍において駆動端子２０ａに適切な高電圧が発生するように、駆動コイル２０のインダクタンス値は選択されている。
【００４０】
従動素子制御回路１０は、電圧源である高圧電源２２と、一方向導通素子であるダイオード２４と、スイッチング素子である従動ロー側スイッチング素子２６と、従動コイル２８と、コンパレータ３０と、位相シフタ３２と、を有する。なお、本実施形態において、コンパレータ３０及び位相シフタ３２は、制御信号生成回路として機能する。
【００４１】
高圧電源２２は、正の高電圧を発生する電圧源であり、ダイオード２４のカソード側に接続されている。なお、図１においては、高圧電源１４と高圧電源２２は別々に図示されているが、これらは、実際には同一の高圧電源から構成されている。即ち、ダイオード２４のカソードと駆動ハイ側スイッチング素子１６のドレイン端子は同一の電圧源に接続されている。
【００４２】
ダイオード２４は、そのカソードが高圧電源２２に接続され、アノードが従動ロー側スイッチング素子２６及び従動コイル２８に接続されている。
従動ロー側スイッチング素子２６は、本実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、そのゲート端子が位相シフタ３２の出力端子に接続され、ドレイン端子がダイオード２４のアノード及び従動コイル２０に接続され、ソース端子が接地されている。
【００４３】
従動コイル２８は、その第１の端子である従動端子２８ａを介して従動素子として機能する分極部４ａ又は４ｂに接続され、第２の端子２８ｂが、前述のように、ダイオード２４のアノード、及び従動ロー側スイッチング素子２６のドレイン端子に接続されている。
【００４４】
コンパレータ３０は、従動端子２８ａから電圧信号が入力され、この電圧信号を所定の電圧値と比較して、ハイレベルの信号又はローレベルの信号を位相シフタ３２に出力するように構成されている。これにより、従動端子２８ａの電圧信号は、ハイレベル又はローレベルに二値化されたデジタル信号に変換される。
【００４５】
位相シフタ３２は、コンパレータ３０から入力されたパルス状のデジタル信号を所定時間遅らせて出力し、入力信号の位相を所定量シフトさせるように構成されている。位相シフタ３２の出力信号は、制御信号として従動ロー側スイッチング素子２６のゲート端子に接続され、従動ロー側スイッチング素子２６の導通状態と、非導通状態を切り替えるように構成されている。位相シフタ３２は、具体的には、ロジックＩＣ、オペアンプ、電気抵抗、コンデンサ等により構成されている。
【００４６】
次に、図２を参照して、圧電アクチュエータ駆動回路３に内蔵されている駆動素子駆動回路８の作用を説明する。図２（ａ）は駆動素子駆動回路８を示し、（ｂ）は駆動素子駆動回路８の作用を示すタイミングチャートである。図２（ｂ）のタイミングチャートは、上段から順に、駆動信号、イネーブル信号、駆動ハイ側スイッチング素子１６の状態、駆動ロー側スイッチング素子１８の状態、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂの電圧を示している。
【００４７】
まず、スイッチング素子制御回路１２には、図２（ｂ）上段に示す矩形波状の駆動信号が入力される。駆動信号は、圧電アクチュエータ２の共振周波数近傍の周波数になるよう選択されており、駆動端子２０ａに適切な高電圧が発生するようになっている。図２（ｂ）２段目のイネーブル信号は、スイッチング素子制御回路１２の作動、非作動を設定する信号であり、圧電アクチュエータ駆動回路３が作動されるときは、常にＨレベルに設定される。また、イネーブル信号がＬレベルにされると、駆動ハイ側スイッチング素子１６及び駆動ロー側スイッチング素子１８は、駆動信号に関わらず、常に非導通状態となる。
【００４８】
図２（ｂ）に示すように、スイッチング素子制御回路１２は、駆動信号がＬレベルにある場合には、駆動ハイ側スイッチング素子１６を非導通状態（オフ）、駆動ロー側スイッチング素子１８を導通状態（オン）にする。具体的には、スイッチング素子制御回路１２は、駆動ハイ側スイッチング素子１６及び駆動ロー側スイッチング素子１８の各ゲート端子に信号を送り、これらのＦＥＴのオン、オフを切り換える。駆動ハイ側スイッチング素子１６がオフ、駆動ロー側スイッチング素子１８がオンにされると、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂは、駆動ロー側スイッチング素子１８を介して接地されるので、０Ｖとなる。
【００４９】
次に、駆動信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がると、駆動ロー側スイッチング素子１８は直ちにオフに切り換えられ、駆動ハイ側スイッチング素子１６は、所定の無駄時間（Dead-Time）Ｔ１が経過した後、オンに切り換えられる。駆動ロー側スイッチング素子１８がオフ、駆動ハイ側スイッチング素子１６がオンに切り換えられると、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂは、駆動ハイ側スイッチング素子１６を介して高圧電源１４に接続され、第２の端子２０ｂの端子電圧は、高圧電源１４の電圧に立ち上がる。
【００５０】
なお、駆動ロー側スイッチング素子１８がオフにされた後、駆動ハイ側スイッチング素子１６がオンにされるまでの無駄時間Ｔ１の間は、駆動ロー側スイッチング素子１８、駆動ハイ側スイッチング素子１６共にオフであり、このような無駄時間Ｔ１を設けることにより高圧電源１４とアース電位の間の短絡を防止している。この無駄時間Ｔ１（図２（ｂ）の斜線部分）の間は、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂはハイインピーダンス状態となり、第２の端子２０ｂの電圧は、駆動端子２０ａの電位と駆動コイル２の電流方向と電流値に依存した値となる。
【００５１】
続いて、駆動信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がると、駆動ハイ側スイッチング素子１６は直ちにオフに切り換えられ、駆動ロー側スイッチング素子１８は、所定の無駄時間Ｔ１が経過した後、オンに切り換えられる。駆動ハイ側スイッチング素子１６がオフ、駆動ロー側スイッチング素子１８がオンにされると、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂは、駆動ロー側スイッチング素子１８を介して接地されるので、再び０Ｖとなる。
【００５２】
以上の作用を繰り返すことにより、駆動コイル２０には、パルス状の電圧が印加される。このパルス状の電圧が駆動コイル２０のインダクタンス及び駆動素子の容量成分（図１の状態では分極部４ａの容量成分）と共振することにより、駆動素子にパルス状の高電圧が印加され、駆動素子が振動的に変形される。
【００５３】
次に、図３を参照して、圧電アクチュエータ駆動回路３に内蔵されている従動素子制御回路１０の作用を説明する。図３（ａ）は従動素子制御回路１０を示し、（ｂ）は従動素子制御回路１０の作用を示すタイミングチャートである。図３（ｂ）のタイミングチャートは、上段から順に、従動コイル２８の第２の端子２８ｂの電圧ＶＬ、従動ロー側スイッチング素子２６を制御する制御信号、従動コイル２８に流れる電流ＩＬ、従動コイル２８の第１の端子である従動端子２８ａの電圧Ｖｆを示している。
【００５４】
駆動素子（図１の状態では分極部４ａ）が駆動電圧により変形されると、これに伴い従動素子（図１の状態では分極部４ｂ）も変形される。この変形により、従動素子は起電力を発生する。この起電力により従動端子２８ａには振動的な電圧が発生すると共に、従動コイル２８には電流が流れる。
【００５５】
まず、従動コイル２８に流れる電流ＩＬが正方向（従動コイル２８の第２の端子２８ｂから従動端子２８ａへ向かう方向）である場合には、従動コイル２８の第２の端子２８ｂには負の高電圧が発生する。逆に、従動コイル２８に流れる電流ＩＬが負方向（従動コイル２８の従動端子２８ａから第２の端子２８ｂへ向かう方向）である場合には、従動コイル２８の第２の端子２８ｂには正の高電圧が発生する。
【００５６】
図３（ｂ）の時刻ｔ０〜ｔ１においては、電流ＩＬは正であるため、第２の端子２８ｂには負の高電圧が現れ得る。しかしながら、時刻ｔ０〜ｔ１では制御信号がＨレベルであるため、従動ロー側スイッチング素子２６が導通状態（オン）にされており、第２の端子２８ｂは従動ロー側スイッチング素子２６を介して接地されているので、第２の端子２８ｂの電圧ＶＬは０Ｖに維持される。また、時刻ｔ１〜ｔ２においては、電流ＩＬは負であるため、第２の端子２８ｂには正の高電圧が現れ得るが、この期間も従動ロー側スイッチング素子２６がオンであるため、第２の端子２８ｂの電圧ＶＬは０Ｖに維持される。
【００５７】
次いで、時刻ｔ２において、制御信号がＬレベルに変更されると、従動ロー側スイッチング素子２６は非導通状態（オフ）に切り換えられるので、第２の端子２８ｂに現れる正の高電圧は、アースへ流れることなく、ダイオード２４を介して高圧電源２２に回生される（時刻ｔ２〜ｔ３）。
【００５８】
さらに、時刻ｔ３において、電流ＩＬは負から正に変化し、第２の端子２８ｂには負の高電圧が発生し得るようになる。しかしながら、従動ロー側スイッチング素子２６であるＭＯＳＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間には、ソース側をアノード、ドレイン側をカソードとする寄生ダイオード（破線で図示）が形成されている。このため、第２の端子２８ｂ現れた負の電圧は、従動ロー側スイッチング素子２６の寄生ダイオードを介してアースに流れ、第２の端子２８ｂの電圧ＶＬは０Ｖになる（図３（ｂ）の時刻ｔ３）。
【００５９】
即ち、時刻ｔ３においては、制御信号は依然としてＬレベルであり、従動ロー側スイッチング素子２６はオフにされたままであるが、第２の端子２８ｂに発生する負の電圧は、従動ロー側スイッチング素子２６のもつ寄生ダイオードにより接地される。このため、従動ロー側スイッチング素子２６として、寄生ダイオードをもつＦＥＴを使用した場合には、従動コイル２８に流れる電流が負から正に変化するとき（図３（ｂ）の時刻ｔ３）に、制御信号をＨレベルに切り換えることなく、第２の端子２８ｂを接地することができる。
【００６０】
次いで、時刻ｔ４において、制御信号はＨレベルに切り換えられ、従動ロー側スイッチング素子２６がオンにされる。これにより、第２の端子２８ｂが接地される。しかしながら、上記のように、第２の端子２８ｂに発生する負の電圧は、従動ロー側スイッチング素子２６の寄生ダイオードによって既に接地されているので、制御信号をＨレベルに切り換えるタイミングは、電流ＩＬが再び負に変化する時刻ｔ５の前であれば、任意に設定することができる。即ち、本実施形態においては、制御信号をＨレベルに切り換えるタイミングは、時刻ｔ３から時刻ｔ５の間の任意のタイミングに設定することができる。
【００６１】
本実施形態においては、従動ロー側スイッチング素子２６に入力される制御信号は、従動端子２８ａに発生する電圧に基づいて、コンパレータ３０及び位相シフタ３２により生成される。まず、従動端子２８ａの電圧信号は、コンパレータ３０によって、Ｈレベル又はＬレベルの値をとるパルス状のデジタル信号に変換される。コンパレータ３０から出力されたパルス状の信号を位相シフタ３２により所定時間遅らせて位相を調整することにより、制御信号を生成することができる。
【００６２】
なお、駆動素子駆動回路８に入力される駆動信号、駆動端子２０ａに発生する電圧の信号、及び従動端子２８ａに発生する電圧信号は、回転速度や負荷トルクなどの状態により位相関係がわずかに動くので、位相シフタ３２による遅れ時間を適宜設定することにより、所望のモータ特性が得られるよう、これらの信号から適切なものを選択して、制御信号を生成すればよい。
【００６３】
以上の作用を繰り返すことにより、従動コイル２８の第１の端子である従動端子２８ａの電圧Ｖｆは、図３（ｂ）の最下段に示すように周期的に変化される。このように従動端子２８ａの電圧Ｖｆが変化されることにより、従動素子（図１の状態では分極部４ｂ）が、駆動素子（図１の状態では分極部４ａ）の振動的な変形を妨げることが少なくなり、圧電アクチュエータ２のエネルギー効率が改善される。
【００６４】
従動端子２８ａの電圧Ｖｆの波形は、従動コイル２８に流れる電流ＩＬが負である期間（時刻ｔ１〜ｔ３）のうちのどのタイミングで従動ロー側スイッチング素子２６を非導通状態（オフ）に切り換えるか（図３においては時刻ｔ２）によって変化する。エネルギー効率を向上させるために最適な切り替えのタイミングは駆動する圧電アクチュエータ２の特性により異なるが、適切なタイミングで従動ロー側スイッチング素子２６をオフにすることにより、エネルギー効率を向上させることができる。なお、本実施形態においては、従動コイル２８の電流が負の極大値となる、従動端子２８ａの電圧信号が正から負に変化するのタイミング（図３における時刻ｔ２）で従動ロー側スイッチング素子２６をオフにすることにより、エネルギー効率を高めることに成功している。好ましくは、従動端子２８ａ（従動コイル２８の第１の端子）の電圧が正から負に変化する点（図３における時刻ｔ２）から、従動端子２８ａの電圧が負から正に変化する点近傍（図３における時刻ｔ４）の期間、従動ロー側スイッチング素子をオフにする。
【００６５】
本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、従動コイル２８の第２の端子２８ｂに誘起された電力が所定のタイミングで高圧電源２２に回生され、かつ、その結果、従動素子（図１の状態における分極部４ｂ）の端子電圧すなわち従動素子の変位量が調整され、従動素子が駆動素子（図１の状態における分極部４ａ）の駆動の妨げとなるのを抑制することができ、圧電アクチュエータ２を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００６６】
また、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、ダイオード２４を一方向導通素子として使用して、これを介して電力を高圧電源２２に回生しているので、一方向導通素子を安価に構成することができる。
【００６７】
さらに、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、従動コイル２８の電流が負（第１の端子から第２の端子の方向に電流が流れている状態）の期間に、従動ロー側スイッチング素子２６は非導通状態（オフ）に切り換えられる。これにより、第２の端子２８ｂに電力が誘起され、ダイオード２４を通して確実に高圧電源２２に回生させることができる。
【００６８】
また、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、従動ロー側スイッチング素子２６がＭＯＳＦＥＴにより構成されているので、非導通状態（オフ）においてもドレイン端子、ソース端子間には寄生ダイオードが存在する。このため、第２の端子２８ｂの電圧が高圧電源２２の電圧と逆極性の負電圧になった場合には、第２の端子２８ｂの電圧は寄生ダイオードを介してアース電位に流入する。従って、第２の端子２８ｂの電圧が高圧電源２２の電圧と逆極性の負電圧になるタイミングで従動ロー側スイッチング素子２６を導通状態に切り換える必要がない。そのため、従動コイル２８の第１の端子２８ａの電位の正負により従動ロー側スイッチング素子２６の制御信号を生成する際、コンパレータ３０の遅れ時間を位相シフタで調整するときに、従動ロー側スイッチング素子２６をオフにするタイミングを、従動コイル２８の第１の端子２８ａの電位が正から負に切り替わるタイミングさえ一致させれば、従動ロー側スイッチング素子２６をオンにするタイミングは、該電位が負から正に切り替わるタイミングに必ずしも一致させる必要は無い。これにより、簡単な回路で従動ロー側スイッチング素子２６の制御信号を生成することが可能になる。
【００６９】
さらに、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、制御信号は、従動素子に発生する電圧波形の信号に基づいて生成されるので、この従動端子の電圧波形をコンパレータ３０でデジタル化し、位相シフタ３２で位相差を調整するだけで、簡単に制御信号を生成することができる。
【００７０】
また、上述した本発明の第１実施形態においては、高圧電源１４として正の電圧源を使用し、従動コイル２８の第１の端子から第２の端子に電流が流れているとき、従動ロー側スイッチング素子をオフに切り換え、電力を高圧電源１４に回生させていた。変形例として、高圧電源に負の電圧源を使用し、従動コイル２８の第２の端子から第１の端子に電流が流れているとき、従動ロー側スイッチング素子をオフに切り換え、電力を高圧電源に回生さることもできる。即ち、従動コイル２８の第２の端子から第１の端子に電流が流れているとき、従動ロー側スイッチング素子をオフに切り換えることにより、第２の端子には負の電圧が発生するので、負の電圧源に電力を回生させることができる。
【００７１】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態の圧電アクチュエータ装置を説明する。本実施形態の圧電アクチュエータ装置は、圧電アクチュエータ駆動回路の構成が、上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。図５は、圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動／制御回路の作用を説明する回路図及びタイミングチャートである。
【００７２】
図４に示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ装置１００に備えられている圧電アクチュエータ駆動回路１０３は、２つの駆動／制御回路１０８、１１０が内蔵されている。上述した第１実施形態においては、駆動素子駆動回路８は常に駆動素子として作用する分極部に接続され、従動素子制御回路１０は、常に従動素子として作用する分極部に接続されていた。これに対して、本実施形態においては、駆動／制御回路１０８は常に分極部４ｂに接続され、駆動／制御回路１１０は常に分極部４ａに接続されている。ここで、駆動／制御回路１１０は、分極部４ａが駆動素子として機能する場合には駆動素子駆動回路として機能し、分極部４ａが従動素子として機能する場合には従動素子制御回路として機能する。同様に、駆動／制御回路１０８は、分極部４ｂが駆動素子として機能する場合には駆動素子駆動回路として機能し、分極部４ｂが従動素子として機能する場合には従動素子制御回路として機能する。
【００７３】
図４に示すように、駆動／制御回路１０８は、スイッチング素子制御回路１１２と、駆動／制御切換スイッチ１１３と、電圧源である高圧電源１１４と、Ｈレベル信号源１１５と、ハイ側スイッチング素子１１６と、ロー側スイッチング素子１１８と、コイル１２０と、コンパレータ１１９と、位相シフタ１２１と、を有する。同様に、駆動／制御回路１１０は、スイッチング素子制御回路１２３と、駆動／制御切換スイッチ１２５と、電圧源である高圧電源１２２と、Ｈレベル信号源１２７と、ハイ側スイッチング素子１２４と、ロー側スイッチング素子１２６と、コイル１２８と、コンパレータ１３０と、位相シフタ１３２と、を有する。駆動／制御回路１０８と駆動／制御回路１１０は同一の構成を備えており、回路の切り換えにより、駆動素子駆動回路又は従動素子制御回路として機能する。
【００７４】
さらに、圧電アクチュエータ駆動回路１０３は、駆動信号の信号源（図示せず）と駆動／制御回路１０８、１１０の間に接続された切換スイッチ１１１を有する。本実施形態においては、この切換スイッチ１１１により駆動信号が入力された方の駆動／制御回路が駆動素子駆動回路として機能し、他方の駆動／制御回路が従動素子制御回路として機能する。図４に示されている状態においては、駆動信号が駆動／制御回路１０８に入力され、Ｈレベル信号源１１５がスイッチング素子制御回路１１２に接続され、位相シフタ１３２がスイッチング素子制御回路１２３に接続されている。この状態においては、駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能し、駆動／制御回路１１０が従動素子制御回路として機能する。また、駆動信号が駆動／制御回路１１０に入力され、Ｈレベル信号源１２７がスイッチング素子制御回路１２３に接続され、位相シフタ１２１がスイッチング素子制御回路１１２に接続された状態においては、駆動／制御回路１０８が従動素子制御回路として機能し、駆動／制御回路１１０が駆動素子駆動回路として機能する。
【００７５】
本実施形態における駆動／制御回路１０８、１１０の構成は、第１実施形態における従動素子制御回路１０とほぼ同一である。第１実施形態の従動素子制御回路１０においては、高圧電源２２と従動ロー側スイッチング素子２６の間にダイオード２４が接続されていたのに対し、本実施形態においては、駆動／制御回路１０８の高圧電源１１４とロー側スイッチング素子１１８の間には、ハイ側スイッチング素子１１６として、ＭＯＳＦＥＴが接続されている。
【００７６】
次に、図５を参照して、圧電アクチュエータ駆動回路１０３に内蔵されている駆動／制御回路１０８の作用を説明する。図５（ａ）は駆動／制御回路１０８を示し、（ｂ）は駆動／制御回路１０８の作用を示すタイミングチャートである。図５（ｂ）のタイミングチャートは、上段から順に、駆動信号、イネーブル信号、駆動ハイ側スイッチング素子１１６の状態、駆動ロー側スイッチング素子１１８の状態、コイル１２０の第２の端子１２０ｂの電圧を示している。また、図５（ｂ）のタイミングチャートの前半部分は駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能する場合の作用を示し、タイミングチャートの後半部分は駆動／制御回路１０８が従動素子制御回路として機能する場合の作用を示している。
【００７７】
まず、スイッチング素子制御回路１１２には、図５（ｂ）上段に示す矩形波状の駆動信号が入力される。図５（ｂ）２段目のイネーブル信号は、スイッチング素子制御回路１１２の作動状態を設定する信号であり、駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能する場合には、常にＨレベルに設定される。また、後述するように、駆動／制御回路１０８が従動素子制御回路として機能する場合には、位相シフタ１２１の出力信号が、イネーブル信号としてスイッチング素子制御回路１１２に入力される。
【００７８】
図５（ｂ）の前半部分に示すように、駆動／制御回路１０８を、駆動素子駆動回路として機能させる場合には、スイッチング素子制御回路１１２に駆動信号が入力されると共に、Ｈレベル信号源１１５からイネーブル信号として常にＨレベルの信号が入力される。これにより、ハイ側スイッチング素子１１６及びロー側スイッチング素子１１８は、第１実施形態における駆動ハイ側スイッチング素子１６及び駆動ロー側スイッチング素子１８と同様に制御され、コイル１２０を介して駆動素子が駆動される。
【００７９】
また、図５（ｂ）の後半部分に示すように、駆動／制御回路１０８を従動素子制御回路として機能させる場合には、スイッチング素子制御回路１１２には、駆動信号は入力されず（Ｌレベルに維持される）、また、位相シフタ１２１の出力信号がイネーブル信号として入力される。
【００８０】
まず、ハイ側スイッチング素子１１６は、駆動信号がＬレベルに維持されることにより、非導通状態（オフ）に維持される。一方、ロー側スイッチング素子１１８は、イネーブル信号がＨレベルの間は導通状態（オン）に切り換えられ、イネーブル信号がＬレベルにされると非導通状態（オフ）に切り換えられる。ハイ側スイッチング素子１１６及びロー側スイッチング素子１１８が共に非導通状態に切り換えられている間は、コイル１２０の第２の端子１２０ｂはハイインピーダンス状態となり、第２の端子１２０ｂの電圧は、第１の端子１２０ａの電位とコイル１２０の電流方向と電流値に依存した値となる。
なお、イネーブル信号がＬレベルにされている間は、駆動信号に関わらずハイ側スイッチング素子１１６及びロー側スイッチング素子１１８は常に非導通状態とされる。従って、図５（ｂ）の後半部分に破線で示すような駆動信号が加えられたとしても、ハイ側スイッチング素子１１６は非導通状態に維持される。
【００８１】
ここで、ハイ側スイッチング素子１１６を構成するＭＯＳＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間には、ソース側をアノード、ドレイン側をカソードとする寄生ダイオード（破線で図示）が形成されている。このため、ＭＯＳＦＥＴであるハイ側スイッチング素子１１６をオフの状態に維持することにより、ハイ側スイッチング素子１１６は、第１実施形態におけるダイオード２４と同様に機能する。従って、駆動／制御回路１０８を、従動素子制御回路として機能させる場合には、ハイ側スイッチング素子１１６は、上記のように常にオフにされている。また、上記のように、スイッチング素子制御回路１１２には、コンパレータ１１９及び位相シフタ１２１を介してイネーブル信号が、制御信号として入力される。これにより、ロー側スイッチング素子１１８がオン、オフされ、ロー側スイッチング素子１１８がオフにされている期間の一部で、コイル１２０の第２の端子１２０ｂに現れる正の高電圧が高圧電源１１４に回生される。このように、駆動／制御回路１０８を第１実施形態における従動素子制御回路１０と同様に機能させることができる。
【００８２】
同様に、駆動／制御回路１１０においては、高圧電源１２２とロー側スイッチング素子１２６の間には、ハイ側スイッチング素子１２４として、ＭＯＳＦＥＴが接続されている。駆動／制御回路１１０を従動素子制御回路として機能させる場合には、ハイ側スイッチング素子１２４は常にオフに維持されると共に、スイッチング素子制御回路１２３には、コンパレータ１３０及び位相シフタ１３２を介して制御信号が入力される。また、駆動／制御回路１１０を駆動素子駆動回路として機能させる場合には、スイッチング素子制御回路１２３に駆動信号が入力されると共に、Ｈレベル信号源１２７からイネーブル信号として常にＨレベルの信号が入力される。
【００８３】
なお、本実施形態においては、制御信号は、従動端子の電圧波形（駆動／制御回路１０８又は１１０が従動素子制御回路として機能しているときのコイルの第１の端子１２０ａ、１２８ａにおける電圧波形）に基づいて生成される。上述したように、制御信号は所望のモータ特性が得られるよう、位相シフタにおける遅れ時間を適宜設定することにより、駆動信号、又は、駆動端子の電圧波形（駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能しているときは第１の端子１２０ａ、駆動／制御回路１１０が駆動素子駆動回路として機能しているときは第１の端子１２８ａにおける電圧波形）の電圧波形から生成すればよい。
【００８４】
本発明の第２実施形態の圧電アクチュエータ装置１００によれば、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを一方向導通素子として利用しているので、このＭＯＳＦＥＴをハイ側スイッチング素子１１６、１２４として使用することにより、同一の駆動／制御回路１０８、１１０を従動素子制御回路と駆動素子駆動回路に切り換えて使用することができる。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、圧電アクチュエータ駆動回路は、ローターを駆動する圧電アクチュエータの駆動に使用されていたが、本発明の圧電アクチュエータ駆動回路は、リニア型のアクチュエータ等、任意の圧電アクチュエータの駆動に適用することができる。
【００８６】
また、上述した実施形態においては、圧電アクチュエータ駆動回路は、正転及び反転駆動が可能に構成されていたが、本発明を、一方向の駆動のみ可能な圧電アクチュエータ駆動回路に適用することもできる。
また、図１あるいは図４に示した圧電アクチュエータのほかに、複数の分極部を備えるものであれば、任意の積層方式、任意の分極方式、任意の配線方式の圧電アクチュエータの駆動に適用することができる。
【００８７】
さらに、上述した実施形態においては、正の高圧電源を使用して駆動素子を駆動していたが、高圧電源として、負の高圧電源を使用することもできる。また、上述した実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として使用していたが、高圧電源の極性等を考慮して、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として使用することもできる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 圧電アクチュエータ装置
２ 圧電アクチュエータ
３ 圧電アクチュエータ駆動回路
４ａ、４ｂ 分極部（駆動素子、従動素子）
５ 摩擦部材
６ ローター
８ 駆動素子駆動回路
１０ 従動素子制御回路
１１ａ、１１ｂ 正転／反転切替スイッチ
１２ スイッチング素子制御回路
１４ 高圧電源（電圧源）
１６ 駆動ハイ側スイッチング素子
１８ 駆動ロー側スイッチング素子
２０ 駆動コイル
２０ａ 駆動端子
２０ｂ 第２の端子
２２ 高圧電源（電圧源）
２４ ダイオード（一方向導通素子）
２６ 従動ロー側スイッチング素子
２８ 従動コイル（コイル）
２８ａ 従動端子（第１の端子）
２８ｂ 第２の端子
３０ コンパレータ（制御信号生成回路）
３２ 位相シフタ（制御信号生成回路）
１００ 本発明の第２実施形態の圧電アクチュエータ装置
１０３ 圧電アクチュエータ駆動回路
１０８ 駆動／制御回路
１１０ 駆動／制御回路
１１１ 切換スイッチ
１１２ スイッチング素子制御回路
１１３ 駆動／制御切換スイッチ
１１４ 高圧電源（電圧源）
１１５ Ｈレベル信号源
１１６ ハイ側スイッチング素子（一方向導通素子）
１１８ ロー側スイッチング素子
１１９ コンパレータ（制御信号生成回路）
１２０ コイル（コイル）
１２０ａ 第１の端子
１２１ 位相シフタ（制御信号生成回路）
１２３ スイッチング素子制御回路
１２２ 高圧電源（電圧源）
１２４ ハイ側スイッチング素子（一方向導通素子）
１２５ 駆動／制御切換スイッチ
１２６ ロー側スイッチング素子
１２７ Ｈレベル信号源
１２８ コイル（コイル）
１２８ａ 第１の端子
１３０ コンパレータ（制御信号生成回路）
１３２ 位相シフタ（制御信号生成回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ駆動回路に関し、特に、複数の分極部を備え、所定の駆動状態において、複数の分極部のうちの一部が駆動素子として機能し、他の一部は上記駆動素子が駆動されることにより変形される従動素子として機能する圧電アクチュエータを駆動する圧電アクチュエータ駆動回路、及びそれを備えた圧電アクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定在波型超音波モータ（ピエゾモータ）等の圧電アクチュエータは、一般に、一体の圧電素子内に複数の分極部が形成されており、それらは正転用（正方向用）分極部と、反転用（逆方向用）分極部とがある。アクチュエータを正転（正方向駆動）させる場合には、正転用（正方向用）分極部を駆動素子として機能させるために高圧電源からのパルスがコイルを介して供給され、駆動力が発生されると共に、反転用（逆方向用）分極部は、従動素子として機能する。一方、アクチュエータを反転（逆方向駆動）させる場合には、反転用（逆方向用）分極部を駆動素子として機能させるために高圧電源からのパルスがコイルを介して供給され、駆動力が発生されると共に、正転用（正方向用）分極部は、従動素子として機能する。
【０００３】
特開２００７−１４３２６９号公報（特許文献１）には、駆動回路及びこれを用いた撮像装置が記載されている。この駆動回路においては、従動素子として機能している分極部は、その一方の端子が常に開放状態とされ、従動素子として機能している分極部からは電流が流れないようになっている。
また、特許３１９２０２８号公報（特許文献２）には、超音波モータが記載されている。この超音波モータにおいては、従動素子として機能している分極部は、コイルを介して常に接地されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４３２６９号公報
【特許文献２】特許３１９２０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従動素子として機能している分極部は、駆動素子が駆動されることにより変形されるので、従動素子の両端には圧電効果により電圧が発生している。特開２００７−１４３２６９号公報記載の駆動回路のように、従動素子として機能する分極部が常に開放状態にされていると、分極部から電力が取り出されることはなく、従動素子に発生した電圧を有効に活用することができない。また、従動素子の端子電圧すなわち従動素子の変位量は調整されない。
【０００６】
また、特許３１９２０２８号公報記載の超音波モータのように、従動素子として機能する分極部がコイルを介して接地されていると、分極部に発生した起電力がコイルを介してアースに流れてしまうので、従動素子が生成した起電力が無駄に消費されることになる。また、電流がアースに流れた結果、従動素子の端子電圧すなわち従動素子の変位量が調整されるが、駆動効率の改善は限定的である。
【０００７】
このように、従来の圧電アクチュエータ駆動回路においては、駆動素子の変形が従動素子により妨げられたり、駆動素子に供給されたエネルギーの一部が無駄に消費されることになり、エネルギー効率が低下するという問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、高いエネルギー効率を得ることができる圧電アクチュエータ駆動回路、及びそれを備えた圧電アクチュエータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の分極部を備え、所定の駆動状態において、複数の分極部のうちの一部が駆動素子として機能し、他の一部は駆動素子が駆動されることにより変形される従動素子として機能する圧電アクチュエータを駆動する圧電アクチュエータ駆動回路であって、駆動素子に接続され、入力された駆動信号に基づいて駆動素子に駆動電圧を印加して、駆動素子を周期的に変形させる駆動素子駆動回路と、従動素子に接続された従動素子制御回路と、を有し、従動素子制御回路は、電圧源と、第１の端子が従動素子に接続されたコイルと、このコイルの第２の端子と電圧源との間に接続され、コイルの第２の端子から電圧源の方向にのみ電流を流す一方向導通素子と、コイルの第２の端子とアース電位との間に接続され、制御信号により導通状態と非導通状態に切り換えられるスイッチング素子と、このスイッチング素子を所定のタイミングで非導通状態とすることにより、コイルの第２の端子から電圧源に電力を回生させる制御信号を発生する制御信号生成回路と、を有することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明においては、駆動素子は、駆動信号に基づいて駆動素子駆動回路により周期的に変形され、これに伴い従動素子も変形される。従動素子は従動素子制御回路に接続されており、従動素子の変形によって従動素子制御回路のコイルの第２の端子に誘起された電力は、所定のタイミングでスイッチング素子が非導通状態に切り換えられることにより、一方向導通素子を介して電圧源に回生される。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、コイルの第２の端子に誘起された電力が所定のタイミングで電圧源に回生されるので、従動素子が駆動素子の駆動の妨げとなるのを抑制することができ、又は圧電アクチュエータを駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、一方向導通素子は、ダイオードである。
このように構成された本発明によれば、一方向導通素子を安価に構成することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、一方向導通素子はＦＥＴにより構成され、このＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の寄生ダイオードが一方向導通素子として機能する。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、ＦＥＴの寄生ダイオードを一方向導通素子として利用しているので、このＦＥＴをスイッチング素子として使用することにより、同一の回路を従動素子制御回路と駆動素子駆動回路に切り換えて使用することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、電圧源は正の電圧源であり、スイッチング素子は、コイルの第１の端子から第２の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる。
【００１６】
このように構成された本発明おいては、スイッチング素子を非導通状態にしたとき、第２の端子に電圧源と同極性の正の電圧が誘起され得る、コイルの第１の端子から第２の端子に電流が流れるとき、スイッチング素子は非導通状態に切り換えられる。これにより、第２の端子に誘起された電力はアース電位に流れ込むことなく、一方向導通素子を通して正の電圧源に回生される。
このように構成された本発明によれば、第２の端子に誘起された電力を確実に電圧源に回生させることができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、電圧源は負の電圧源であり、スイッチング素子は、コイルの第２の端子から第１の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる。
【００１８】
このように構成された本発明おいては、スイッチング素子を非導通状態にしたとき、第２の端子に電圧源と同極性の負の電圧が誘起され得る、コイルの第２の端子から第１の端子に電流が流れるとき、スイッチング素子は非導通状態に切り換えられる。これにより、第２の端子に誘起された電力はアース電位に流れ込むことなく、一方向導通素子を通して負の電圧源に回生される。
このように構成された本発明によれば、第２の端子に誘起された電力を確実に電圧源に回生させることができる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、スイッチング素子はＦＥＴにより構成され、上記制御信号は、ＦＥＴのゲート端子に入力され、ＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間の導通状態、非導通状態が切り換えられる。
【００２０】
このように構成された本発明によれば、スイッチング素子がＦＥＴにより構成されているので、非導通状態においてもドレイン端子、ソース端子間には寄生ダイオードが存在する。このため、第２の端子の電圧が電圧源の電圧と逆極性になった場合には、第２の端子の電圧は寄生ダイオードを介してアース電位に流入する。従って、第２の端子の電圧が電圧源の電圧と逆極性になるタイミングでスイッチング素子を導通状態に切り換える必要がなく、簡単な回路でスイッチング素子の制御信号を生成することが可能になる。
【００２１】
本発明において、好ましくは、制御信号生成回路は、駆動素子駆動回路に入力された駆動信号、駆動素子に印加される駆動電圧の信号、又はコイルの第１の端子電圧の信号に基づいて制御信号を生成する。
【００２２】
このように構成された本発明によれば、駆動信号、駆動電圧の信号、又は第１の端子電圧の信号と、制御信号との間の位相差を調整するだけで、簡単に制御信号を生成することができる。
【００２３】
また、本発明の圧電アクチュエータ装置は、ローターと、このローターを駆動する複数の分極部を備えたステーターと、複数の分極部のうちの一部の駆動素子を駆動する本発明の圧電アクチュエータ駆動回路と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の圧電アクチュエータ駆動回路、及びそれを備えた圧電アクチュエータ装置によれば、高いエネルギー効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。
【図２】圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動素子駆動回路の作用を説明する（ａ）回路図、及び（ｂ）タイミングチャートである。
【図３】圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている従動素子制御回路の作用を説明する（ａ）回路図、及び（ｂ）タイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。
【図５】圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動／制御回路の作用を説明する（ａ）回路図、及び（ｂ）タイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態による圧電アクチュエータ装置を説明する。
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。図２は、圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動素子駆動回路の作用を説明する回路図及びタイミングチャートである。図３は、圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている従動素子制御回路の作用を説明する回路図及びタイミングチャートである。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ装置１は、圧電アクチュエータ２と、この圧電アクチュエータ２を駆動する圧電アクチュエータ駆動回路３と、を有する。本実施形態の圧電アクチュエータ装置１は、圧電アクチュエータ２に備えられている複数の分極部を圧電アクチュエータ駆動回路３により駆動することにより、ローター６が正転、又は反転されるように構成されている。
【００２９】
図１に示すように、圧電アクチュエータ２は、分極部４ａ、４ｂと、摩擦部材５と、ローター６と、を有する。また、圧電アクチュエータ駆動回路３は、駆動素子駆動回路８と、従動素子制御回路１０、正転／反転切替スイッチ１１ａ、１１ｂとを有する。
【００３０】
分極部４ａ、４ｂは単一の圧電特性部材内に形成されており、何れか一方が駆動素子として作用し、他方が従動素子として作用するように構成されている。本実施形態においては、分極部４ａ、４ｂは、直方体状に形成された単一の圧電特性部材４ｃと、その一方の面に取り付けられた接地電極４ｄと、この接地電極４ｄの反対側に取り付けられた４つの電極４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈから構成されている。接地電極４ｄは、圧電特性部材４ｃの１つの面全体を覆うように圧電特性部材４ｃに取り付けられており、アース電位に接続されている。圧電特性部材４ｃの接地電極４ｄとは反対側の面には、４つの電極４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈが並べて取り付けられている。図１において左上に配置された電極４ｅと、右下に配置された電極４ｈは電気的に接続されており、また、右上に配置された電極４ｆと、左下に配置された電極４ｇは電気的に接続されている。これにより、電極４ｆ、４ｇが配置された、図１における圧電特性部材４ｃの右上部分と左下部分は、分極部４ａとして機能し、電極４ｅ、４ｈが配置された左上部分と右下部分は、分極部４ｂとして機能する。なお、本明細書においては、本実施形態のように単一の圧電特性部材内に形成された分極部の一部が駆動素子として作用し、他の一部が従動素子として作用する構成についても「複数」の素子あるいは分極部と呼ぶことにする。
【００３１】
図１に示す状態においては、駆動素子駆動回路８に接続されている分極部４ａ、即ち、圧電特性部材４ｃの図１における右上部分と左下部分が駆動素子として作用し、従動素子制御回路１０に接続されている分極部４ｂ、即ち、圧電特性部材４ｃの左上部分と右下部分が従動素子として作用する。また、各分極部は、駆動素子として作用する場合には、駆動素子駆動回路８から超音波帯域の交番電圧が印加されることにより変形され、超音波振動されるように構成されている。一方、各分極部は、従動素子として作用する場合には、駆動素子の変形と共に変形されるように構成されている。なお、本実施形態においては、圧電アクチュエータ２は、分極部４ａ、４ｂのみを備えているが、本発明の圧電アクチュエータ駆動回路は、多数組の分極部を備えた圧電アクチュエータに適用することもできる。
【００３２】
摩擦部材５はローター６に対して与圧された突起であり、圧電特性部材の振動と共に振動されるように構成されている。摩擦部材５が振動されると、これに押し付けられているローター６が所定の方向に回転するように構成されている。
【００３３】
正転／反転切替スイッチ１１ａは、駆動素子駆動回路８と分極部４ａ、４ｂの間に接続され、駆動素子駆動回路８の出力電圧が、分極部４ａ又は４ｂの何れかに印加されるように切り換えられる。正転／反転切替スイッチ１１ｂは、従動素子制御回路１０と分極部４ａ、４ｂの間に接続され、従動素子制御回路１０の出力電圧が、分極部４ａ又は４ｂの何れかに接続されるように切り換えられる。本実施形態においては、図１に示すように、駆動素子駆動回路８の出力が分極部４ａに印加され、分極部４ｂが従動素子制御回路１０に接続されるように切り換えられるとローター６が正転される。逆に、駆動素子駆動回路８の出力が分極部４ｂに印加され、分極部４ａが従動素子制御回路１０に接続されるように切り換えられるとローター６が反転される。
【００３４】
駆動素子駆動回路８は、スイッチング素子制御回路１２と、電圧源である高圧電源１４と、駆動ハイ側スイッチング素子１６と、駆動ロー側スイッチング素子１８と、駆動コイル２０と、を有する。
【００３５】
スイッチング素子制御回路１２は、超音波帯域の駆動信号と、イネーブル信号に基づいて、駆動ハイ側スイッチング素子１６、及び駆動ロー側スイッチング素子１８を導通状態又は非導通状態に切り換えるように構成されている。具体的には、スイッチング素子制御回路１２は、種々のロジックＩＣ等により構成することができる。
【００３６】
高圧電源１４は、正の高電圧を発生する電圧源であり、駆動ハイ側スイッチング素子１６に接続されている。駆動ハイ側スイッチング素子１６が導通状態に切り換えられると、駆動素子には、駆動コイル２０を介して高電圧が印加されるように構成されている。
【００３７】
駆動ハイ側スイッチング素子１６は、本実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）により構成されており、そのゲート端子がスイッチング素子制御回路１２に接続され、ドレイン端子が高圧電源１４に接続され、ソース端子が駆動コイル２０に接続されている。
【００３８】
駆動ロー側スイッチング素子１８は、本実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、そのゲート端子がスイッチング素子制御回路１２に接続され、ドレイン端子が駆動コイル２０に接続され、ソース端子が接地されている。
【００３９】
駆動コイル２０は、その第１の端子である駆動端子２０ａを介して駆動素子として機能する分極部４ａ又は４ｂに接続され、第２の端子２０ｂが、前述のように、駆動ハイ側スイッチング素子１６のソース端子、及び駆動ロー側スイッチング素子１８のドレイン端子に接続されている。ここで、駆動コイル２０と接続された分極部４ａまたは４ｂは、LC共振回路として作用し、圧電アクチュエータ２の共振周波数近傍において駆動端子２０ａに適切な高電圧が発生するように、駆動コイル２０のインダクタンス値は選択されている。
【００４０】
従動素子制御回路１０は、電圧源である高圧電源２２と、一方向導通素子であるダイオード２４と、スイッチング素子である従動ロー側スイッチング素子２６と、従動コイル２８と、コンパレータ３０と、位相シフタ３２と、を有する。なお、本実施形態において、コンパレータ３０及び位相シフタ３２は、制御信号生成回路として機能する。
【００４１】
高圧電源２２は、正の高電圧を発生する電圧源であり、ダイオード２４のカソード側に接続されている。なお、図１においては、高圧電源１４と高圧電源２２は別々に図示されているが、これらは、実際には同一の高圧電源から構成されている。即ち、ダイオード２４のカソードと駆動ハイ側スイッチング素子１６のドレイン端子は同一の電圧源に接続されている。
【００４２】
ダイオード２４は、そのカソードが高圧電源２２に接続され、アノードが従動ロー側スイッチング素子２６及び従動コイル２８に接続されている。
従動ロー側スイッチング素子２６は、本実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、そのゲート端子が位相シフタ３２の出力端子に接続され、ドレイン端子がダイオード２４のアノード及び従動コイル２０に接続され、ソース端子が接地されている。
【００４３】
従動コイル２８は、その第１の端子である従動端子２８ａを介して従動素子として機能する分極部４ａ又は４ｂに接続され、第２の端子２８ｂが、前述のように、ダイオード２４のアノード、及び従動ロー側スイッチング素子２６のドレイン端子に接続されている。
【００４４】
コンパレータ３０は、従動端子２８ａから電圧信号が入力され、この電圧信号を所定の電圧値と比較して、ハイレベルの信号又はローレベルの信号を位相シフタ３２に出力するように構成されている。これにより、従動端子２８ａの電圧信号は、ハイレベル又はローレベルに二値化されたデジタル信号に変換される。
【００４５】
位相シフタ３２は、コンパレータ３０から入力されたパルス状のデジタル信号を所定時間遅らせて出力し、入力信号の位相を所定量シフトさせるように構成されている。位相シフタ３２の出力信号は、制御信号として従動ロー側スイッチング素子２６のゲート端子に接続され、従動ロー側スイッチング素子２６の導通状態と、非導通状態を切り替えるように構成されている。位相シフタ３２は、具体的には、ロジックＩＣ、オペアンプ、電気抵抗、コンデンサ等により構成されている。
【００４６】
次に、図２を参照して、圧電アクチュエータ駆動回路３に内蔵されている駆動素子駆動回路８の作用を説明する。図２（ａ）は駆動素子駆動回路８を示し、（ｂ）は駆動素子駆動回路８の作用を示すタイミングチャートである。図２（ｂ）のタイミングチャートは、上段から順に、駆動信号、イネーブル信号、駆動ハイ側スイッチング素子１６の状態、駆動ロー側スイッチング素子１８の状態、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂの電圧を示している。
【００４７】
まず、スイッチング素子制御回路１２には、図２（ｂ）上段に示す矩形波状の駆動信号が入力される。駆動信号は、圧電アクチュエータ２の共振周波数近傍の周波数になるよう選択されており、駆動端子２０ａに適切な高電圧が発生するようになっている。図２（ｂ）２段目のイネーブル信号は、スイッチング素子制御回路１２の作動、非作動を設定する信号であり、圧電アクチュエータ駆動回路３が作動されるときは、常にＨレベルに設定される。また、イネーブル信号がＬレベルにされると、駆動ハイ側スイッチング素子１６及び駆動ロー側スイッチング素子１８は、駆動信号に関わらず、常に非導通状態となる。
【００４８】
図２（ｂ）に示すように、スイッチング素子制御回路１２は、駆動信号がＬレベルにある場合には、駆動ハイ側スイッチング素子１６を非導通状態（オフ）、駆動ロー側スイッチング素子１８を導通状態（オン）にする。具体的には、スイッチング素子制御回路１２は、駆動ハイ側スイッチング素子１６及び駆動ロー側スイッチング素子１８の各ゲート端子に信号を送り、これらのＦＥＴのオン、オフを切り換える。駆動ハイ側スイッチング素子１６がオフ、駆動ロー側スイッチング素子１８がオンにされると、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂは、駆動ロー側スイッチング素子１８を介して接地されるので、０Ｖとなる。
【００４９】
次に、駆動信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がると、駆動ロー側スイッチング素子１８は直ちにオフに切り換えられ、駆動ハイ側スイッチング素子１６は、所定の無駄時間（Dead-Time）Ｔ１が経過した後、オンに切り換えられる。駆動ロー側スイッチング素子１８がオフ、駆動ハイ側スイッチング素子１６がオンに切り換えられると、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂは、駆動ハイ側スイッチング素子１６を介して高圧電源１４に接続され、第２の端子２０ｂの端子電圧は、高圧電源１４の電圧に立ち上がる。
【００５０】
なお、駆動ロー側スイッチング素子１８がオフにされた後、駆動ハイ側スイッチング素子１６がオンにされるまでの無駄時間Ｔ１の間は、駆動ロー側スイッチング素子１８、駆動ハイ側スイッチング素子１６共にオフであり、このような無駄時間Ｔ１を設けることにより高圧電源１４とアース電位の間の短絡を防止している。この無駄時間Ｔ１（図２（ｂ）の斜線部分）の間は、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂはハイインピーダンス状態となり、第２の端子２０ｂの電圧は、駆動端子２０ａの電位と駆動コイル２の電流方向と電流値に依存した値となる。
【００５１】
続いて、駆動信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がると、駆動ハイ側スイッチング素子１６は直ちにオフに切り換えられ、駆動ロー側スイッチング素子１８は、所定の無駄時間Ｔ１が経過した後、オンに切り換えられる。駆動ハイ側スイッチング素子１６がオフ、駆動ロー側スイッチング素子１８がオンにされると、駆動コイル２０の第２の端子２０ｂは、駆動ロー側スイッチング素子１８を介して接地されるので、再び０Ｖとなる。
【００５２】
以上の作用を繰り返すことにより、駆動コイル２０には、パルス状の電圧が印加される。このパルス状の電圧が駆動コイル２０のインダクタンス及び駆動素子の容量成分（図１の状態では分極部４ａの容量成分）と共振することにより、駆動素子にパルス状の高電圧が印加され、駆動素子が振動的に変形される。
【００５３】
次に、図３を参照して、圧電アクチュエータ駆動回路３に内蔵されている従動素子制御回路１０の作用を説明する。図３（ａ）は従動素子制御回路１０を示し、（ｂ）は従動素子制御回路１０の作用を示すタイミングチャートである。図３（ｂ）のタイミングチャートは、上段から順に、従動コイル２８の第２の端子２８ｂの電圧ＶＬ、従動ロー側スイッチング素子２６を制御する制御信号、従動コイル２８に流れる電流ＩＬ、従動コイル２８の第１の端子である従動端子２８ａの電圧Ｖｆを示している。
【００５４】
駆動素子（図１の状態では分極部４ａ）が駆動電圧により変形されると、これに伴い従動素子（図１の状態では分極部４ｂ）も変形される。この変形により、従動素子は起電力を発生する。この起電力により従動端子２８ａには振動的な電圧が発生すると共に、従動コイル２８には電流が流れる。
【００５５】
まず、従動コイル２８に流れる電流ＩＬが正方向（従動コイル２８の第２の端子２８ｂから従動端子２８ａへ向かう方向）である場合には、従動コイル２８の第２の端子２８ｂには負の高電圧が発生する。逆に、従動コイル２８に流れる電流ＩＬが負方向（従動コイル２８の従動端子２８ａから第２の端子２８ｂへ向かう方向）である場合には、従動コイル２８の第２の端子２８ｂには正の高電圧が発生する。
【００５６】
図３（ｂ）の時刻ｔ０〜ｔ１においては、電流ＩＬは正であるため、第２の端子２８ｂには負の高電圧が現れ得る。しかしながら、時刻ｔ０〜ｔ１では制御信号がＨレベルであるため、従動ロー側スイッチング素子２６が導通状態（オン）にされており、第２の端子２８ｂは従動ロー側スイッチング素子２６を介して接地されているので、第２の端子２８ｂの電圧ＶＬは０Ｖに維持される。また、時刻ｔ１〜ｔ２においては、電流ＩＬは負であるため、第２の端子２８ｂには正の高電圧が現れ得るが、この期間も従動ロー側スイッチング素子２６がオンであるため、第２の端子２８ｂの電圧ＶＬは０Ｖに維持される。
【００５７】
次いで、時刻ｔ２において、制御信号がＬレベルに変更されると、従動ロー側スイッチング素子２６は非導通状態（オフ）に切り換えられるので、第２の端子２８ｂに現れる正の高電圧は、アースへ流れることなく、ダイオード２４を介して高圧電源２２に回生される（時刻ｔ２〜ｔ３）。
【００５８】
さらに、時刻ｔ３において、電流ＩＬは負から正に変化し、第２の端子２８ｂには負の高電圧が発生し得るようになる。しかしながら、従動ロー側スイッチング素子２６であるＭＯＳＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間には、ソース側をアノード、ドレイン側をカソードとする寄生ダイオード（破線で図示）が形成されている。このため、第２の端子２８ｂ現れた負の電圧は、従動ロー側スイッチング素子２６の寄生ダイオードを介してアースに流れ、第２の端子２８ｂの電圧ＶＬは０Ｖになる（図３（ｂ）の時刻ｔ３）。
【００５９】
即ち、時刻ｔ３においては、制御信号は依然としてＬレベルであり、従動ロー側スイッチング素子２６はオフにされたままであるが、第２の端子２８ｂに発生する負の電圧は、従動ロー側スイッチング素子２６のもつ寄生ダイオードにより接地される。このため、従動ロー側スイッチング素子２６として、寄生ダイオードをもつＦＥＴを使用した場合には、従動コイル２８に流れる電流が負から正に変化するとき（図３（ｂ）の時刻ｔ３）に、制御信号をＨレベルに切り換えることなく、第２の端子２８ｂを接地することができる。
【００６０】
次いで、時刻ｔ４において、制御信号はＨレベルに切り換えられ、従動ロー側スイッチング素子２６がオンにされる。これにより、第２の端子２８ｂが接地される。しかしながら、上記のように、第２の端子２８ｂに発生する負の電圧は、従動ロー側スイッチング素子２６の寄生ダイオードによって既に接地されているので、制御信号をＨレベルに切り換えるタイミングは、電流ＩＬが再び負に変化する時刻ｔ５の前であれば、任意に設定することができる。即ち、本実施形態においては、制御信号をＨレベルに切り換えるタイミングは、時刻ｔ３から時刻ｔ５の間の任意のタイミングに設定することができる。
【００６１】
本実施形態においては、従動ロー側スイッチング素子２６に入力される制御信号は、従動端子２８ａに発生する電圧に基づいて、コンパレータ３０及び位相シフタ３２により生成される。まず、従動端子２８ａの電圧信号は、コンパレータ３０によって、Ｈレベル又はＬレベルの値をとるパルス状のデジタル信号に変換される。コンパレータ３０から出力されたパルス状の信号を位相シフタ３２により所定時間遅らせて位相を調整することにより、制御信号を生成することができる。
【００６２】
なお、駆動素子駆動回路８に入力される駆動信号、駆動端子２０ａに発生する電圧の信号、及び従動端子２８ａに発生する電圧信号は、回転速度や負荷トルクなどの状態により位相関係がわずかに動くので、位相シフタ３２による遅れ時間を適宜設定することにより、所望のモータ特性が得られるよう、これらの信号から適切なものを選択して、制御信号を生成すればよい。
【００６３】
以上の作用を繰り返すことにより、従動コイル２８の第１の端子である従動端子２８ａの電圧Ｖｆは、図３（ｂ）の最下段に示すように周期的に変化される。このように従動端子２８ａの電圧Ｖｆが変化されることにより、従動素子（図１の状態では分極部４ｂ）が、駆動素子（図１の状態では分極部４ａ）の振動的な変形を妨げることが少なくなり、圧電アクチュエータ２のエネルギー効率が改善される。
【００６４】
従動端子２８ａの電圧Ｖｆの波形は、従動コイル２８に流れる電流ＩＬが負である期間（時刻ｔ１〜ｔ３）のうちのどのタイミングで従動ロー側スイッチング素子２６を非導通状態（オフ）に切り換えるか（図３においては時刻ｔ２）によって変化する。エネルギー効率を向上させるために最適な切り替えのタイミングは駆動する圧電アクチュエータ２の特性により異なるが、適切なタイミングで従動ロー側スイッチング素子２６をオフにすることにより、エネルギー効率を向上させることができる。なお、本実施形態においては、従動コイル２８の電流が負の極大値となる、従動端子２８ａの電圧信号が正から負に変化するのタイミング（図３における時刻ｔ２）で従動ロー側スイッチング素子２６をオフにすることにより、エネルギー効率を高めることに成功している。好ましくは、従動端子２８ａ（従動コイル２８の第１の端子）の電圧が正から負に変化する点（図３における時刻ｔ２）から、従動端子２８ａの電圧が負から正に変化する点近傍（図３における時刻ｔ４）の期間、従動ロー側スイッチング素子をオフにする。
【００６５】
本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、従動コイル２８の第２の端子２８ｂに誘起された電力が所定のタイミングで高圧電源２２に回生され、かつ、その結果、従動素子（図１の状態における分極部４ｂ）の端子電圧すなわち従動素子の変位量が調整され、従動素子が駆動素子（図１の状態における分極部４ａ）の駆動の妨げとなるのを抑制することができ、圧電アクチュエータ２を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００６６】
また、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、ダイオード２４を一方向導通素子として使用して、これを介して電力を高圧電源２２に回生しているので、一方向導通素子を安価に構成することができる。
【００６７】
さらに、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、従動コイル２８の電流が負（第１の端子から第２の端子の方向に電流が流れている状態）の期間に、従動ロー側スイッチング素子２６は非導通状態（オフ）に切り換えられる。これにより、第２の端子２８ｂに電力が誘起され、ダイオード２４を通して確実に高圧電源２２に回生させることができる。
【００６８】
また、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、従動ロー側スイッチング素子２６がＭＯＳＦＥＴにより構成されているので、非導通状態（オフ）においてもドレイン端子、ソース端子間には寄生ダイオードが存在する。このため、第２の端子２８ｂの電圧が高圧電源２２の電圧と逆極性の負電圧になった場合には、第２の端子２８ｂの電圧は寄生ダイオードを介してアース電位に流入する。従って、第２の端子２８ｂの電圧が高圧電源２２の電圧と逆極性の負電圧になるタイミングで従動ロー側スイッチング素子２６を導通状態に切り換える必要がない。そのため、従動コイル２８の第１の端子２８ａの電位の正負により従動ロー側スイッチング素子２６の制御信号を生成する際、コンパレータ３０の遅れ時間を位相シフタで調整するときに、従動ロー側スイッチング素子２６をオフにするタイミングを、従動コイル２８の第１の端子２８ａの電位が正から負に切り替わるタイミングさえ一致させれば、従動ロー側スイッチング素子２６をオンにするタイミングは、該電位が負から正に切り替わるタイミングに必ずしも一致させる必要は無い。これにより、簡単な回路で従動ロー側スイッチング素子２６の制御信号を生成することが可能になる。
【００６９】
さらに、本発明の第１実施形態の圧電アクチュエータ装置によれば、制御信号は、従動素子に発生する電圧波形の信号に基づいて生成されるので、この従動端子の電圧波形をコンパレータ３０でデジタル化し、位相シフタ３２で位相差を調整するだけで、簡単に制御信号を生成することができる。
【００７０】
また、上述した本発明の第１実施形態においては、高圧電源１４として正の電圧源を使用し、従動コイル２８の第１の端子から第２の端子に電流が流れているとき、従動ロー側スイッチング素子をオフに切り換え、電力を高圧電源１４に回生させていた。変形例として、高圧電源に負の電圧源を使用し、従動コイル２８の第２の端子から第１の端子に電流が流れているとき、従動ロー側スイッチング素子をオフに切り換え、電力を高圧電源に回生さることもできる。即ち、従動コイル２８の第２の端子から第１の端子に電流が流れているとき、従動ロー側スイッチング素子をオフに切り換えることにより、第２の端子には負の電圧が発生するので、負の電圧源に電力を回生させることができる。
【００７１】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態の圧電アクチュエータ装置を説明する。本実施形態の圧電アクチュエータ装置は、圧電アクチュエータ駆動回路の構成が、上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態による圧電アクチュエータ装置全体を示すブロック図である。図５は、圧電アクチュエータ駆動回路に内蔵されている駆動／制御回路の作用を説明する回路図及びタイミングチャートである。
【００７２】
図４に示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ装置１００に備えられている圧電アクチュエータ駆動回路１０３は、２つの駆動／制御回路１０８、１１０が内蔵されている。上述した第１実施形態においては、駆動素子駆動回路８は常に駆動素子として作用する分極部に接続され、従動素子制御回路１０は、常に従動素子として作用する分極部に接続されていた。これに対して、本実施形態においては、駆動／制御回路１０８は常に分極部４ｂに接続され、駆動／制御回路１１０は常に分極部４ａに接続されている。ここで、駆動／制御回路１１０は、分極部４ａが駆動素子として機能する場合には駆動素子駆動回路として機能し、分極部４ａが従動素子として機能する場合には従動素子制御回路として機能する。同様に、駆動／制御回路１０８は、分極部４ｂが駆動素子として機能する場合には駆動素子駆動回路として機能し、分極部４ｂが従動素子として機能する場合には従動素子制御回路として機能する。
【００７３】
図４に示すように、駆動／制御回路１０８は、スイッチング素子制御回路１１２と、駆動／制御切換スイッチ１１３と、電圧源である高圧電源１１４と、Ｈレベル信号源１１５と、ハイ側スイッチング素子１１６と、ロー側スイッチング素子１１８と、コイル１２０と、コンパレータ１１９と、位相シフタ１２１と、を有する。同様に、駆動／制御回路１１０は、スイッチング素子制御回路１２３と、駆動／制御切換スイッチ１２５と、電圧源である高圧電源１２２と、Ｈレベル信号源１２７と、ハイ側スイッチング素子１２４と、ロー側スイッチング素子１２６と、コイル１２８と、コンパレータ１３０と、位相シフタ１３２と、を有する。駆動／制御回路１０８と駆動／制御回路１１０は同一の構成を備えており、回路の切り換えにより、駆動素子駆動回路又は従動素子制御回路として機能する。
【００７４】
さらに、圧電アクチュエータ駆動回路１０３は、駆動信号の信号源（図示せず）と駆動／制御回路１０８、１１０の間に接続された切換スイッチ１１１を有する。本実施形態においては、この切換スイッチ１１１により駆動信号が入力された方の駆動／制御回路が駆動素子駆動回路として機能し、他方の駆動／制御回路が従動素子制御回路として機能する。図４に示されている状態においては、駆動信号が駆動／制御回路１０８に入力され、Ｈレベル信号源１１５がスイッチング素子制御回路１１２に接続され、位相シフタ１３２がスイッチング素子制御回路１２３に接続されている。この状態においては、駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能し、駆動／制御回路１１０が従動素子制御回路として機能する。また、駆動信号が駆動／制御回路１１０に入力され、Ｈレベル信号源１２７がスイッチング素子制御回路１２３に接続され、位相シフタ１２１がスイッチング素子制御回路１１２に接続された状態においては、駆動／制御回路１０８が従動素子制御回路として機能し、駆動／制御回路１１０が駆動素子駆動回路として機能する。
【００７５】
本実施形態における駆動／制御回路１０８、１１０の構成は、第１実施形態における従動素子制御回路１０とほぼ同一である。第１実施形態の従動素子制御回路１０においては、高圧電源２２と従動ロー側スイッチング素子２６の間にダイオード２４が接続されていたのに対し、本実施形態においては、駆動／制御回路１０８の高圧電源１１４とロー側スイッチング素子１１８の間には、ハイ側スイッチング素子１１６として、ＭＯＳＦＥＴが接続されている。
【００７６】
次に、図５を参照して、圧電アクチュエータ駆動回路１０３に内蔵されている駆動／制御回路１０８の作用を説明する。図５（ａ）は駆動／制御回路１０８を示し、（ｂ）は駆動／制御回路１０８の作用を示すタイミングチャートである。図５（ｂ）のタイミングチャートは、上段から順に、駆動信号、イネーブル信号、駆動ハイ側スイッチング素子１１６の状態、駆動ロー側スイッチング素子１１８の状態、コイル１２０の第２の端子１２０ｂの電圧を示している。また、図５（ｂ）のタイミングチャートの前半部分は駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能する場合の作用を示し、タイミングチャートの後半部分は駆動／制御回路１０８が従動素子制御回路として機能する場合の作用を示している。
【００７７】
まず、スイッチング素子制御回路１１２には、図５（ｂ）上段に示す矩形波状の駆動信号が入力される。図５（ｂ）２段目のイネーブル信号は、スイッチング素子制御回路１１２の作動状態を設定する信号であり、駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能する場合には、常にＨレベルに設定される。また、後述するように、駆動／制御回路１０８が従動素子制御回路として機能する場合には、位相シフタ１２１の出力信号が、イネーブル信号としてスイッチング素子制御回路１１２に入力される。
【００７８】
図５（ｂ）の前半部分に示すように、駆動／制御回路１０８を、駆動素子駆動回路として機能させる場合には、スイッチング素子制御回路１１２に駆動信号が入力されると共に、Ｈレベル信号源１１５からイネーブル信号として常にＨレベルの信号が入力される。これにより、ハイ側スイッチング素子１１６及びロー側スイッチング素子１１８は、第１実施形態における駆動ハイ側スイッチング素子１６及び駆動ロー側スイッチング素子１８と同様に制御され、コイル１２０を介して駆動素子が駆動される。
【００７９】
また、図５（ｂ）の後半部分に示すように、駆動／制御回路１０８を従動素子制御回路として機能させる場合には、スイッチング素子制御回路１１２には、駆動信号は入力されず（Ｌレベルに維持される）、また、位相シフタ１２１の出力信号がイネーブル信号として入力される。
【００８０】
まず、ハイ側スイッチング素子１１６は、駆動信号がＬレベルに維持されることにより、非導通状態（オフ）に維持される。一方、ロー側スイッチング素子１１８は、イネーブル信号がＨレベルの間は導通状態（オン）に切り換えられ、イネーブル信号がＬレベルにされると非導通状態（オフ）に切り換えられる。ハイ側スイッチング素子１１６及びロー側スイッチング素子１１８が共に非導通状態に切り換えられている間は、コイル１２０の第２の端子１２０ｂはハイインピーダンス状態となり、第２の端子１２０ｂの電圧は、第１の端子１２０ａの電位とコイル１２０の電流方向と電流値に依存した値となる。
なお、イネーブル信号がＬレベルにされている間は、駆動信号に関わらずハイ側スイッチング素子１１６及びロー側スイッチング素子１１８は常に非導通状態とされる。従って、図５（ｂ）の後半部分に破線で示すような駆動信号が加えられたとしても、ハイ側スイッチング素子１１６は非導通状態に維持される。
【００８１】
ここで、ハイ側スイッチング素子１１６を構成するＭＯＳＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間には、ソース側をアノード、ドレイン側をカソードとする寄生ダイオード（破線で図示）が形成されている。このため、ＭＯＳＦＥＴであるハイ側スイッチング素子１１６をオフの状態に維持することにより、ハイ側スイッチング素子１１６は、第１実施形態におけるダイオード２４と同様に機能する。従って、駆動／制御回路１０８を、従動素子制御回路として機能させる場合には、ハイ側スイッチング素子１１６は、上記のように常にオフにされている。また、上記のように、スイッチング素子制御回路１１２には、コンパレータ１１９及び位相シフタ１２１を介してイネーブル信号が、制御信号として入力される。これにより、ロー側スイッチング素子１１８がオン、オフされ、ロー側スイッチング素子１１８がオフにされている期間の一部で、コイル１２０の第２の端子１２０ｂに現れる正の高電圧が高圧電源１１４に回生される。このように、駆動／制御回路１０８を第１実施形態における従動素子制御回路１０と同様に機能させることができる。
【００８２】
同様に、駆動／制御回路１１０においては、高圧電源１２２とロー側スイッチング素子１２６の間には、ハイ側スイッチング素子１２４として、ＭＯＳＦＥＴが接続されている。駆動／制御回路１１０を従動素子制御回路として機能させる場合には、ハイ側スイッチング素子１２４は常にオフに維持されると共に、スイッチング素子制御回路１２３には、コンパレータ１３０及び位相シフタ１３２を介して制御信号が入力される。また、駆動／制御回路１１０を駆動素子駆動回路として機能させる場合には、スイッチング素子制御回路１２３に駆動信号が入力されると共に、Ｈレベル信号源１２７からイネーブル信号として常にＨレベルの信号が入力される。
【００８３】
なお、本実施形態においては、制御信号は、従動端子の電圧波形（駆動／制御回路１０８又は１１０が従動素子制御回路として機能しているときのコイルの第１の端子１２０ａ、１２８ａにおける電圧波形）に基づいて生成される。上述したように、制御信号は所望のモータ特性が得られるよう、位相シフタにおける遅れ時間を適宜設定することにより、駆動信号、又は、駆動端子の電圧波形（駆動／制御回路１０８が駆動素子駆動回路として機能しているときは第１の端子１２０ａ、駆動／制御回路１１０が駆動素子駆動回路として機能しているときは第１の端子１２８ａにおける電圧波形）の電圧波形から生成すればよい。
【００８４】
本発明の第２実施形態の圧電アクチュエータ装置１００によれば、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを一方向導通素子として利用しているので、このＭＯＳＦＥＴをハイ側スイッチング素子１１６、１２４として使用することにより、同一の駆動／制御回路１０８、１１０を従動素子制御回路と駆動素子駆動回路に切り換えて使用することができる。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、圧電アクチュエータ駆動回路は、ローターを駆動する圧電アクチュエータの駆動に使用されていたが、本発明の圧電アクチュエータ駆動回路は、リニア型のアクチュエータ等、任意の圧電アクチュエータの駆動に適用することができる。
【００８６】
また、上述した実施形態においては、圧電アクチュエータ駆動回路は、正転及び反転駆動が可能に構成されていたが、本発明を、一方向の駆動のみ可能な圧電アクチュエータ駆動回路に適用することもできる。
また、図１あるいは図４に示した圧電アクチュエータのほかに、複数の分極部を備えるものであれば、任意の積層方式、任意の分極方式、任意の配線方式の圧電アクチュエータの駆動に適用することができる。
【００８７】
さらに、上述した実施形態においては、正の高圧電源を使用して駆動素子を駆動していたが、高圧電源として、負の高圧電源を使用することもできる。また、上述した実施形態においては、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として使用していたが、高圧電源の極性等を考慮して、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として使用することもできる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 圧電アクチュエータ装置
２ 圧電アクチュエータ
３ 圧電アクチュエータ駆動回路
４ａ、４ｂ 分極部（駆動素子、従動素子）
５ 摩擦部材
６ ローター
８ 駆動素子駆動回路
１０ 従動素子制御回路
１１ａ、１１ｂ 正転／反転切替スイッチ
１２ スイッチング素子制御回路
１４ 高圧電源（電圧源）
１６ 駆動ハイ側スイッチング素子
１８ 駆動ロー側スイッチング素子
２０ 駆動コイル
２０ａ 駆動端子
２０ｂ 第２の端子
２２ 高圧電源（電圧源）
２４ ダイオード（一方向導通素子）
２６ 従動ロー側スイッチング素子
２８ 従動コイル（コイル）
２８ａ 従動端子（第１の端子）
２８ｂ 第２の端子
３０ コンパレータ（制御信号生成回路）
３２ 位相シフタ（制御信号生成回路）
１００ 本発明の第２実施形態の圧電アクチュエータ装置
１０３ 圧電アクチュエータ駆動回路
１０８ 駆動／制御回路
１１０ 駆動／制御回路
１１１ 切換スイッチ
１１２ スイッチング素子制御回路
１１３ 駆動／制御切換スイッチ
１１４ 高圧電源（電圧源）
１１５ Ｈレベル信号源
１１６ ハイ側スイッチング素子（一方向導通素子）
１１８ ロー側スイッチング素子
１１９ コンパレータ（制御信号生成回路）
１２０ コイル（コイル）
１２０ａ 第１の端子
１２１ 位相シフタ（制御信号生成回路）
１２３ スイッチング素子制御回路
１２２ 高圧電源（電圧源）
１２４ ハイ側スイッチング素子（一方向導通素子）
１２５ 駆動／制御切換スイッチ
１２６ ロー側スイッチング素子
１２７ Ｈレベル信号源
１２８ コイル（コイル）
１２８ａ 第１の端子
１３０ コンパレータ（制御信号生成回路）
１３２ 位相シフタ（制御信号生成回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分極部を備え、所定の駆動状態において、上記複数の分極部のうちの一部が駆動素子として機能し、他の一部は上記駆動素子が駆動されることにより変形される従動素子として機能する圧電アクチュエータを駆動する圧電アクチュエータ駆動回路であって、
上記駆動素子に接続され、入力された駆動信号に基づいて上記駆動素子に駆動電圧を印加して、上記駆動素子を周期的に変形させる駆動素子駆動回路と、
上記従動素子に接続された従動素子制御回路と、を有し、
上記従動素子制御回路は、
電圧源と、
第１の端子が上記従動素子に接続されたコイルと、
このコイルの第２の端子と上記電圧源との間に接続され、上記コイルの第２の端子から上記電圧源の方向にのみ電流を流す一方向導通素子と、
上記コイルの第２の端子とアース電位との間に接続され、制御信号により導通状態と非導通状態に切り換えられるスイッチング素子と、
このスイッチング素子を所定のタイミングで非導通状態とすることにより、上記コイルの第２の端子から上記電圧源に電力を回生させる制御信号を発生する制御信号生成回路と、
を有することを特徴とする圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項２】
上記一方向導通素子は、ダイオードである請求項１記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項３】
上記一方向導通素子はＦＥＴにより構成され、このＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の寄生ダイオードが上記一方向導通素子として機能する請求項１記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項４】
上記電圧源は正の電圧源であり、上記スイッチング素子は、上記コイルの第１の端子から第２の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項５】
上記電圧源は負の電圧源であり、上記スイッチング素子は、上記コイルの第２の端子から第１の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項６】
上記スイッチング素子はＦＥＴにより構成され、上記制御信号は、ＦＥＴのゲート端子に入力され、ＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間の導通状態、非導通状態が切り換えられる請求項１乃至４の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項７】
上記制御信号生成回路は、上記駆動素子駆動回路に入力された上記駆動信号、上記駆動素子に印加される上記駆動電圧の信号、又は上記コイルの第１の端子電圧の信号に基づいて上記制御信号を生成する請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項８】
ローターと、
このローターを駆動する複数の分極部を備えたステーターと、
上記複数の分極部のうちの一部の駆動素子を駆動する請求項１乃至６の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路と、
を有することを特徴とする圧電アクチュエータ装置。
【請求項１】
複数の分極部を備え、所定の駆動状態において、上記複数の分極部のうちの一部が駆動素子として機能し、他の一部は上記駆動素子が駆動されることにより変形される従動素子として機能する圧電アクチュエータを駆動する圧電アクチュエータ駆動回路であって、
上記駆動素子に接続され、入力された駆動信号に基づいて上記駆動素子に駆動電圧を印加して、上記駆動素子を周期的に変形させる駆動素子駆動回路と、
上記従動素子に接続された従動素子制御回路と、を有し、
上記従動素子制御回路は、
電圧源と、
第１の端子が上記従動素子に接続されたコイルと、
このコイルの第２の端子と上記電圧源との間に接続され、上記コイルの第２の端子から上記電圧源の方向にのみ電流を流す一方向導通素子と、
上記コイルの第２の端子とアース電位との間に接続され、制御信号により導通状態と非導通状態に切り換えられるスイッチング素子と、
このスイッチング素子を所定のタイミングで非導通状態とすることにより、上記コイルの第２の端子から上記電圧源に電力を回生させる制御信号を発生する制御信号生成回路と、
を有することを特徴とする圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項２】
上記一方向導通素子は、ダイオードである請求項１記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項３】
上記一方向導通素子はＦＥＴにより構成され、このＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の寄生ダイオードが上記一方向導通素子として機能する請求項１記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項４】
上記電圧源は正の電圧源であり、上記スイッチング素子は、上記コイルの第１の端子から第２の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項５】
上記電圧源は負の電圧源であり、上記スイッチング素子は、上記コイルの第２の端子から第１の端子に電流が流れる期間内の所定のタイミングで、導通状態から非導通状態に切り換えられる請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項６】
上記スイッチング素子はＦＥＴにより構成され、上記制御信号は、ＦＥＴのゲート端子に入力され、ＦＥＴのドレイン端子、ソース端子間の導通状態、非導通状態が切り換えられる請求項１乃至４の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項７】
上記制御信号生成回路は、上記駆動素子駆動回路に入力された上記駆動信号、上記駆動素子に印加される上記駆動電圧の信号、又は上記コイルの第１の端子電圧の信号に基づいて上記制御信号を生成する請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路。
【請求項８】
ローターと、
このローターを駆動する複数の分極部を備えたステーターと、
上記複数の分極部のうちの一部の駆動素子を駆動する請求項１乃至６の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ駆動回路と、
を有することを特徴とする圧電アクチュエータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３９２４（Ｐ２０１２−２３９２４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６１７８６（Ｐ２０１０−１６１７８６）
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００１３３２２７）株式会社タムロン (355)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００１３３２２７）株式会社タムロン (355)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]