駆動装置
【課題】ピエゾアクチュエータの動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制する駆動装置。
【解決手段】圧電素子、圧電素子の一端に固定された駆動摩擦部材、圧電素子の他端に固定された固定部材、及び駆動摩擦部材に駆動摩擦部材の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体を有するピエゾアクチュエータ１と、電源Vdrvの両端に直列に接続された複数の駆動素子Q1〜Q4を有し複数の駆動素子のオンオフ動作によりピエゾアクチュエータを駆動する駆動部ＦＢと、ピエゾアクチュエータの特性を用いてピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、矩形波信号を複数の駆動素子に印加する制御回路１０とを有する。
【解決手段】圧電素子、圧電素子の一端に固定された駆動摩擦部材、圧電素子の他端に固定された固定部材、及び駆動摩擦部材に駆動摩擦部材の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体を有するピエゾアクチュエータ１と、電源Vdrvの両端に直列に接続された複数の駆動素子Q1〜Q4を有し複数の駆動素子のオンオフ動作によりピエゾアクチュエータを駆動する駆動部ＦＢと、ピエゾアクチュエータの特性を用いてピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、矩形波信号を複数の駆動素子に印加する制御回路１０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置として、例えば特許文献１、特許文献２が知られている。特許文献１に記載された駆動装置は、ＦＥＴを用いたスイッチ回路のみからなる第１回路〜第４回路で構成されたブリッジ回路からなる駆動回路と駆動回路の駆動を制御する制御回路とで構成される。ブリッジ回路の第１接続点間に電源が接続され、第２接続点間に圧電部材が接続される。圧電部材は極性を交互に反転させて電源電圧が印加され、電圧印加期間を異ならせることにより異なる期間で伸長動作と縮小動作とを繰り返す。抵抗等の電流制限素子を除去し、スイッチ回路のみで駆動回路を構成することにより駆動装置の簡素化、小型化を図っている。また、この駆動装置は、圧電部材を含むピエゾアクチュエータを矩形波で駆動することにより、ドライブ回路を大幅に簡略化できる。
【０００３】
特許文献２に記載された駆動装置では、圧電素子にその一方側から駆動電圧を印加して充電する第１スイッチ及び第４スイッチからなる第１駆動回路と、圧電素子にその他方側から駆動電圧を印加して充電する第２スイッチ及び第３スイッチからなる第２駆動回路と、各駆動回路により圧電素子に充電された電荷を放電する第２スイッチ及び第４スイッチからなる放電回路とを備えている。第１駆動回路と第２駆動回路とを交互に駆動させるとともに、第１駆動回路の駆動期間と第２駆動回路の駆動期間との間に放電回路を駆動させる。即ち、この駆動装置は、第１及び第２駆動回路で電流方向を変えるときに、第２スイッチ及び第４スイッチをオンさせることにより、圧電素子を含むピエゾアクチュエータに蓄積された電荷を放電させ、消費電流を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５０４８２号公報
【特許文献１】特開２００１−２１１６６９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、ピエゾアクチュエータを駆動させると、定常動作状態では（駆動パルスは通常、可聴域以上のため）、音はしないが、ピエゾアクチュエータの動作開始時と動作停止時にはメカニカルノイズが発生する。
【０００６】
近年、携帯電話のカメラ機能やディジタルスティルカメラには、ムービー機能が搭載されることが多くなり、動画撮影中のオートフォーカスやズーム動作によりピエゾアクチュエータから発生するメカニカルノイズが問題となっている。通常、マイクはピエゾアクチュエータと同一筐体内にあるため、ノイズを拾ってしまう。
【０００７】
本発明の課題は、ピエゾアクチュエータの動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制する駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の駆動装置は、圧電素子、該圧電素子の一端に固定された駆動摩擦部材、前記圧電素子の他端に固定された固定部材、及び前記駆動摩擦部材に該駆動摩擦部材の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体を有するピエゾアクチュエータと、電源の両端に直列に接続された複数の駆動素子を有し前記複数の駆動素子のオンオフ動作により前記ピエゾアクチュエータを駆動する駆動部と、前記ピエゾアクチュエータの特性を用いて前記ピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、該矩形波信号を前記複数の駆動素子に印加する制御回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御回路は、ピエゾアクチュエータの特性を用いてピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、矩形波信号を複数の駆動素子に印加してピエゾアクチュエータを駆動する。このため、ピエゾアクチュエータが動作開始時及び停止時に滑らかに動作するようになり、動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る駆動装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係る駆動装置を駆動する矩形波のデューティとピエゾアクチュエータの移動速度との特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る駆動装置のインパクト型ピエゾアクチュエータを示す図である。
【図４】実施例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図５】実施例１に係る駆動装置の動作停止時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図６】図２に示す特性に対する逆関数曲線を示す図である。
【図７】ピエゾアクチュエータの動作開始時の最適な割合でデューティを変化させた時と一定の割合でデューティを変化させた時の速度変化曲線を示す図である。
【図８】実施例１に係る駆動装置内の制御回路の構成ブロック図である。
【図９】０．２５〜０．５のデューティを５０分割するときの各設定値を示す図である。
【図１０】実施例１に係る駆動装置の動作開始時の速度変化を示す図である。
【図１１】実施例１の変形例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図１２】実施例１の変形例２に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図１３】実施例１の変形例３に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る駆動装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態の駆動装置を図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施例１に係る駆動装置の構成図である。図１に示す駆動装置は、ピエゾアクチュエータ１、フルブリッジ回路ＦＢ、制御回路１０を有している。図１において、フルブリッジ回路ＦＢは、ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４で構成される駆動部からなる。ピエゾアクチュエータ１を駆動する電源Ｖｄｒｖとグランドとの間には、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ１（第１スイッチング素子）とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ３（第２スイッチング素子）との直列回路が接続されるとともに、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ２（第３スイッチング素子）とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ４（第４スイッチング素子）との直列回路が接続されている。
【００１３】
Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ１とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ３との接続点Ｐ１とＰ型のＭＯＳＦＥＴＱ２とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ４との接続点Ｐ２との間には、ピエゾアクチュエータ１が接続されている。なお、ＭＯＳＦＥＴに代えて、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁型ゲートトランジスタ）等のスイッチング素子を用いても良い。
【００１４】
ピエゾアクチュエータ１にはトラス型やインパクト型などがあるが、実施例１に係る駆動装置では、インパクト型ピエゾアクチュエータ１を例示して説明する。
【００１５】
図３は本発明の実施例１に係る駆動装置のインパクト型ピエゾアクチュエータを示す図である。図３に示すピエゾアクチュエータは、圧電素子２と、圧電素子２の一端に固定された駆動摩擦部材３と、圧電素子２の他端に固定された固定部材５と、駆動摩擦部材３に駆動摩擦部材３の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体７とを有している。移動体７は、所定の摩擦力以上の力が作用すると、駆動摩擦部材３の軸方向に移動可能となる。移動体７には撮影レンズ等（図示せず）が固着されている。
【００１６】
制御回路１０は、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を駆動するための矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇを生成し、これらの矩形波信号をＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のゲートに印加する。図２は実施例１に係る駆動装置を駆動する矩形波のデューティとピエゾアクチュエータの移動速度との特性を示す図である。矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇは、図２に示す矩形波のデューティとピエゾアクチュエータ１の移動速度との特性を用いて、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時及び動作停止時にピエゾアクチュエータ１が一定の速度で変化するようにデューティを時間毎に変化させた信号である。
【００１７】
制御回路１０は、図２に示すように、ピエゾアクチュエータ１を駆動する矩形波のデューティを動作開始時には概ね０．５から適正値（例えば０．２５）へ徐々に変化させ、動作停止時にはデューティを適正値（例えば０．２５）から概ね０．５に徐々に変化させる矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇを生成する。この矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇにより、ピエゾアクチュエータ１を滑らかに動作させ、動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制することができる。
【００１８】
図４は実施例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形（矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇ）とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形（ＶＰ２１）を示す図である。図４において、時刻Ｔ１において、制御回路１０からの動作開始時の矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ４Ｇにより、ＭＯＳＦＥＴＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ４がオンし、ピエゾアクチュエータ１に印加される電圧は、＋Ｖｄｒｖとなる。
【００１９】
時刻Ｔ２において、制御回路１０からの矩形波信号Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇにより、ＭＯＳＦＥＴＱ２とＭＯＳＦＥＴＱ３がオンし、ピエゾアクチュエータ１に印加される電圧は、−Ｖｄｒｖとなる。時刻Ｔ１，Ｔ２においては、矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇのデューティは０．５となり、繰出方向の速度と戻り方向の速度が同じであるため、ピエゾアクチュエータ１は動作しない。
【００２０】
次に、時刻Ｔ３以降に徐々に矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇのデューティが徐々に小さくなり、これに伴ってピエゾアクチュエータ１も動作を開始する。時刻Ｔ９以降にピエゾアクチュエータ１の動作速度が最大となるデューティとなり、移動速度が最も早くなる。
【００２１】
図５は、実施例１に係る駆動装置の動作停止時の駆動波形（矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇ）とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形（Ｖｐ２１）を示す図である。図５に示す動作停止時の矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇは、図４に示す動作開始時の矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとは逆に小さいデューティを徐々に変化させて、デューティを０．５まで変化させる。これらの動作により、被駆動部材である移動体７は、ゆっくり動作を開始し、または動作を停止する。
【００２２】
ここで、図２に示すデューティとピエゾアクチュエータ１の移動速度との関係を示す曲線の逆関数に沿ってデューティを変化させると、メカニカルノイズを抑制することができる。
【００２３】
図６は、図２に示す特性に対する逆関数曲線を示す図である。図６に示す逆関数曲線に沿って、ピエゾアクチュエータ１の移動速度の変化が一定に増加又は減少させるようにデューティを時間毎に変化させた矩形波信号により、ピエゾアクチュエータ１を駆動すると、ピエゾアクチュエータ１は滑らかに動作を開始又は停止する。このため、動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制することができる。
【００２４】
また、簡易なデューティ変化方法として、一定の割合でデューティを増減する方法がある。この場合、メカニカルノイズを抑制する効果を十分に発揮するためには、前記最適なデューティ変化と同等とするため、変化させる時間を長く取る必要がある。図７に、ピエゾアクチュエータの動作開始時の最適な割合でデューティを変化させた時の速度変化曲線ＣＶ１と一定の割合でデューティを変化させた時の速度変化曲線ＣＶ２とを示す。
【００２５】
図８は実施例１に係る駆動装置内の制御回路の構成ブロック図である。制御回路１０は、矩形波信号をディジタル信号により生成するもので、メモリ１１、コントローラ１３、パルス発生器１５を有している。メモリ１１は、不揮発性メモリ等、例えばＥＥＰＲＯＭ等である。ピエゾアクチュエータ１のデューティと移動速度との関係を示す特性曲線の逆関数から、速度変化が等間隔となるように、予めデューティを計算し、メモリ１１の下位アドレスから順番に格納させておく。このデューティの間隔により立ち上がり速度が変わる。
【００２６】
コントローラ１３は、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時にメモリ１１の下位アドレスから順に読出し、読み出された下位アドレスに応じて設定されたデューティ情報をパルス発生器１５に出力する。パルス発生器１５は、コントローラ１３からのデューティ情報に応じたデューティを持つパルス信号を生成し、このパルス信号を矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとして各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力する。
【００２７】
なお、メモリ１１の最上位アドレスに達したら、そのデューティを維持し、パルス信号の発生を続ける。
【００２８】
コントローラ１３は、動作停止時には、動作開始時とは逆にメモリ１１の上位アドレスから下位アドレスまで順に読出し、デューティを生成させることにより、所望の動作を得ることができる。また、逆方向に動作させるときには、同様な動作でデューティを反転させれば良い。
【００２９】
なお、ディジタル信号で制御する場合には、設定可能なデューティは離散的になる。しかし、ピエゾアクチュエータ１のパルス１個分の移動量は、非常に小さいため、最も近い設定可能なデューティで問題はない。具体的な例として、現在、ピエゾアクチュエータドライバで良く用いられているマスタークロックが１０ＭＨｚ、駆動周波数が５０ｋＨｚの場合を考察する。マスタークロックが１０ＭＨｚであるので、波形制御は、１００ｎｓの分解能となる。
【００３０】
従って、駆動周波数が５０ｋＨｚでの設定可能なデューティは、０．００５ステップの２０１パターンとなる。図９は０．２５〜０．５のデューティを５０分割するときの各設定値を示す図である。図９において、左から１列目は、５０分割した時間を示す。２列目は、デューティと移動速度との特性曲線の逆関数から速度変化が等間隔となるデューティを示す。３列目は、２列目のデューティ値に最も近い設定可能なデューティ値を示す。４列目は、メモリ値を示す。図９に示す例では、３列目の設定可能なデューティをメモリアドレスに変換すると、０．５は０、０．４５は１０、（中略）、０．２５は５０となる。
【００３１】
５列目は、メモリアドレスを示す。メモリ１１に予め４列目の値を５列目のメモリアドレスに従って、書き込んでおく。コントローラ１３は、動作開始時には、メモリ１１の下位アドレスから順にメモリ値を読み出す。メモリアドレスが０では、メモリ値が０であるので、コントローラ１３は、Ｈレベル出力がマスタークロック１００パルスでＬレベル出力がマスタークロック１００パルスの幅を持つ矩形波信号を生成するようにパルス発生器１５に指示を出力する。
【００３２】
次に、メモリアドレスが１では、メモリ値が１０であるので、コントローラ１３は、Ｈレベル出力がマスタークロック９０パルス、Ｌレベル出力がマスタークロック１１０パルスの幅を持つ矩形波信号を生成するようにパルス発生器１５に指示を出力する。
【００３３】
以下、同様な処理を繰り返し、最上位メモリアドレスまで達したら、そのデューティを維持し、パルスの発生を続ける。動作停止時には、メモリ１１の上位アドレスから下位アドレスまで順に読出し、所望の矩形波信号を生成することができる。図１０に、実施例１に係る駆動装置の動作開始時の速度変化を示す。この例では、デューティを５０分割したが、分割数を増やせばピエゾアクチュエータ１の立ち上がり速度が遅くなり、分割数を減らせば、ピエゾアクチュエータ１の立ち上がり速度が速くなる。ノイズの発生は、負荷や筐体の大きさ等で変化するので、適切な立ち上がり速度に設定する。
【００３４】
次に、制御回路１０により一定の割合でデューティを増減させるディジタル制御を説明する。この場合には、図８に示すメモリ１１が不要となる。コントローラ１３は、動作開始時には、デューティを０．５から順に減算させ、減算されたデューティ情報に応じたデューティを持つパルス信号を生成し、このパルス信号を矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとして各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力する。所望のデューティに達したら、そのデューティを維持し、パルス信号の発生を続ける。
【００３５】
ピエゾアクチュエータ１の動作停止時には、動作開始時とは逆にデューティ０．２５から順に加算させ、加算されたデューティ情報に応じたデューティを持つパルス信号を生成し、パルス信号を矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとして各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力する。また、逆方向にピエゾアクチュエータ１を動作させるときには、同様な動作でデューティを反転させれば良い。
【００３６】
（変形例１）
実施例１の変形例１として、制御回路１０が、図２に示すように、ピエゾアクチュエータ１を駆動する矩形波のデューティを動作開始時には概ね０から適正値へ、または概ね１から適正値へ、停止時には適正値から概ね０へ、または適正値から概ね１へ徐々に変化させる矩形波信号を生成して、矩形波信号を各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力しても良い。この変形例１の場合にも実施例１の効果と同様の効果が得られる。図１１に、実施例１の変形例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す。図１１では、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時には概ね０から適正値へ変化させている状態を示している。
【００３７】
（変形例２）
実施例１の変形例２として、制御回路１０が、図１に示すフルブリッジ回路のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ４とＭＯＳＦＥＴＱ２，Ｑ３とを交互にオンオフさせることによりピエゾアクチュエータ１に流れる電流の方向を変えるときに、ローサイドのＭＯＳＦＥＴＱ３，Ｑ４とを同時にオンさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成して、矩形波信号を各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力しても良い。
【００３８】
図１２に、実施例１の変形例２に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形（矩形波信号）とその時のピエゾアクチュエータ１の両端にかかる電圧波形を示す。図１２において、時刻Ｔ１５を含む時刻Ｔ１５〜Ｔ１６において、ＭＯＳＦＥＴＱ３，Ｑ４がオンされ、ピエゾアクチュエータ１に印加される電圧は０Ｖとなる。
【００３９】
実施例１の変形例２の駆動装置によれば、実施例１の駆動装置の効果が得られるとともに、さらに、ピエゾアクチュエータ１に蓄積された電荷を放電させることができ、消費電流を削減することができる。
【００４０】
（変形例３）
実施例１の変形例３として、制御回路１０が図１に示すフルブリッジ回路のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ４とＭＯＳＦＥＴＱ２，Ｑ３とを交互にオンオフさせることによりピエゾアクチュエータ１に流れる電流の方向を変えるときに、全てのＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４とを同時にオフさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成して、矩形波信号を各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力しても良い。
【００４１】
図１３に、実施例１の変形例３に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す。図１３において、時刻Ｔ１８を含む時刻Ｔ１７〜Ｔ１９において、ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４がオフされ、ピエゾアクチュエータ１はハイインピーダンス状態となる。実施例１の変形例３の駆動装置によれば、実施例１の駆動装置の効果が得られる。
【実施例２】
【００４２】
図１４は本発明の実施例２に係る駆動装置の構成図である。図１４に示す駆動装置は、ピエゾアクチュエータ１、ハーフブリッジ回路ＨＢ、制御回路１０ａを有している。図１４において、ハーフブリッジ回路ＨＢは、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２で構成される駆動部からなる。電源Ｖｄｒｖとグランドとの間には、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ１とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ２との直列回路が接続されている。Ｎ型のＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインとソースとの間には、ピエゾアクチュエータ１が接続されている。電源Ｖｄｒｖは、図１に示す実施例１と同等の速度を得るためには電源Ｖｄｒｖの電圧に比較して、約２倍の電圧が必要である。
【００４３】
なお、ＭＯＳＦＥＴに代えて、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁型ゲートトランジスタ）等のスイッチング素子でも良い。
【００４４】
制御回路１０ａは、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２を駆動するための矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇを生成し、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲートに印加して、ＭＯＳＦＥＴＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ２とを交互にオンオフさせる。
【００４５】
矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇは、図２に示す矩形波のデューティとピエゾアクチュエータ１の移動速度との特性を用いて、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時及び動作停止時にピエゾアクチュエータ１が一定の速度で変化するようにデューティを時間毎に変化させた信号である。
【００４６】
このように構成された実施例２の駆動装置によれば、実施例１の駆動装置の動作と同様に動作し、同様な効果が得られる。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施例に係る駆動装置に限定されるものではない。実施例１，２の駆動装置では、ピエゾアクチュエータ１のデューティと移動速度との関係を示す特性が図２に示すような曲線であったが、本発明は、図２に示すようなピエゾアクチュエータ１の特性に限定されることなく、ピエゾアクチュエータ１の特性は、その他の特性であっても良い。この場合にも、制御回路１０は、ピエゾアクチュエータ１の特性曲線の逆関数に沿って、ピエゾアクチュエータ１を一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形信号を生成して、各ＭＯＳＦＥＴのゲートに印加すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、携帯電話のカメラやディジタルスティルカメラなどの撮影装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ピエゾアクチュエータ
２ 圧電素子
３ 駆動摩擦部材
５ 固定部材
７ 移動体
１０，１０ａ 制御回路
１１ メモリ
１３ コントローラ
１５ パルス発生器
Ｑ１〜Ｑ４ ＭＯＳＦＥＴ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置として、例えば特許文献１、特許文献２が知られている。特許文献１に記載された駆動装置は、ＦＥＴを用いたスイッチ回路のみからなる第１回路〜第４回路で構成されたブリッジ回路からなる駆動回路と駆動回路の駆動を制御する制御回路とで構成される。ブリッジ回路の第１接続点間に電源が接続され、第２接続点間に圧電部材が接続される。圧電部材は極性を交互に反転させて電源電圧が印加され、電圧印加期間を異ならせることにより異なる期間で伸長動作と縮小動作とを繰り返す。抵抗等の電流制限素子を除去し、スイッチ回路のみで駆動回路を構成することにより駆動装置の簡素化、小型化を図っている。また、この駆動装置は、圧電部材を含むピエゾアクチュエータを矩形波で駆動することにより、ドライブ回路を大幅に簡略化できる。
【０００３】
特許文献２に記載された駆動装置では、圧電素子にその一方側から駆動電圧を印加して充電する第１スイッチ及び第４スイッチからなる第１駆動回路と、圧電素子にその他方側から駆動電圧を印加して充電する第２スイッチ及び第３スイッチからなる第２駆動回路と、各駆動回路により圧電素子に充電された電荷を放電する第２スイッチ及び第４スイッチからなる放電回路とを備えている。第１駆動回路と第２駆動回路とを交互に駆動させるとともに、第１駆動回路の駆動期間と第２駆動回路の駆動期間との間に放電回路を駆動させる。即ち、この駆動装置は、第１及び第２駆動回路で電流方向を変えるときに、第２スイッチ及び第４スイッチをオンさせることにより、圧電素子を含むピエゾアクチュエータに蓄積された電荷を放電させ、消費電流を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５０４８２号公報
【特許文献１】特開２００１−２１１６６９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、ピエゾアクチュエータを駆動させると、定常動作状態では（駆動パルスは通常、可聴域以上のため）、音はしないが、ピエゾアクチュエータの動作開始時と動作停止時にはメカニカルノイズが発生する。
【０００６】
近年、携帯電話のカメラ機能やディジタルスティルカメラには、ムービー機能が搭載されることが多くなり、動画撮影中のオートフォーカスやズーム動作によりピエゾアクチュエータから発生するメカニカルノイズが問題となっている。通常、マイクはピエゾアクチュエータと同一筐体内にあるため、ノイズを拾ってしまう。
【０００７】
本発明の課題は、ピエゾアクチュエータの動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制する駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の駆動装置は、圧電素子、該圧電素子の一端に固定された駆動摩擦部材、前記圧電素子の他端に固定された固定部材、及び前記駆動摩擦部材に該駆動摩擦部材の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体を有するピエゾアクチュエータと、電源の両端に直列に接続された複数の駆動素子を有し前記複数の駆動素子のオンオフ動作により前記ピエゾアクチュエータを駆動する駆動部と、前記ピエゾアクチュエータの特性を用いて前記ピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、該矩形波信号を前記複数の駆動素子に印加する制御回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御回路は、ピエゾアクチュエータの特性を用いてピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、矩形波信号を複数の駆動素子に印加してピエゾアクチュエータを駆動する。このため、ピエゾアクチュエータが動作開始時及び停止時に滑らかに動作するようになり、動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る駆動装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係る駆動装置を駆動する矩形波のデューティとピエゾアクチュエータの移動速度との特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る駆動装置のインパクト型ピエゾアクチュエータを示す図である。
【図４】実施例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図５】実施例１に係る駆動装置の動作停止時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図６】図２に示す特性に対する逆関数曲線を示す図である。
【図７】ピエゾアクチュエータの動作開始時の最適な割合でデューティを変化させた時と一定の割合でデューティを変化させた時の速度変化曲線を示す図である。
【図８】実施例１に係る駆動装置内の制御回路の構成ブロック図である。
【図９】０．２５〜０．５のデューティを５０分割するときの各設定値を示す図である。
【図１０】実施例１に係る駆動装置の動作開始時の速度変化を示す図である。
【図１１】実施例１の変形例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図１２】実施例１の変形例２に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図１３】実施例１の変形例３に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る駆動装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態の駆動装置を図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施例１に係る駆動装置の構成図である。図１に示す駆動装置は、ピエゾアクチュエータ１、フルブリッジ回路ＦＢ、制御回路１０を有している。図１において、フルブリッジ回路ＦＢは、ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４で構成される駆動部からなる。ピエゾアクチュエータ１を駆動する電源Ｖｄｒｖとグランドとの間には、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ１（第１スイッチング素子）とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ３（第２スイッチング素子）との直列回路が接続されるとともに、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ２（第３スイッチング素子）とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ４（第４スイッチング素子）との直列回路が接続されている。
【００１３】
Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ１とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ３との接続点Ｐ１とＰ型のＭＯＳＦＥＴＱ２とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ４との接続点Ｐ２との間には、ピエゾアクチュエータ１が接続されている。なお、ＭＯＳＦＥＴに代えて、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁型ゲートトランジスタ）等のスイッチング素子を用いても良い。
【００１４】
ピエゾアクチュエータ１にはトラス型やインパクト型などがあるが、実施例１に係る駆動装置では、インパクト型ピエゾアクチュエータ１を例示して説明する。
【００１５】
図３は本発明の実施例１に係る駆動装置のインパクト型ピエゾアクチュエータを示す図である。図３に示すピエゾアクチュエータは、圧電素子２と、圧電素子２の一端に固定された駆動摩擦部材３と、圧電素子２の他端に固定された固定部材５と、駆動摩擦部材３に駆動摩擦部材３の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体７とを有している。移動体７は、所定の摩擦力以上の力が作用すると、駆動摩擦部材３の軸方向に移動可能となる。移動体７には撮影レンズ等（図示せず）が固着されている。
【００１６】
制御回路１０は、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を駆動するための矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇを生成し、これらの矩形波信号をＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のゲートに印加する。図２は実施例１に係る駆動装置を駆動する矩形波のデューティとピエゾアクチュエータの移動速度との特性を示す図である。矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇは、図２に示す矩形波のデューティとピエゾアクチュエータ１の移動速度との特性を用いて、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時及び動作停止時にピエゾアクチュエータ１が一定の速度で変化するようにデューティを時間毎に変化させた信号である。
【００１７】
制御回路１０は、図２に示すように、ピエゾアクチュエータ１を駆動する矩形波のデューティを動作開始時には概ね０．５から適正値（例えば０．２５）へ徐々に変化させ、動作停止時にはデューティを適正値（例えば０．２５）から概ね０．５に徐々に変化させる矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇを生成する。この矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇにより、ピエゾアクチュエータ１を滑らかに動作させ、動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制することができる。
【００１８】
図４は実施例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形（矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇ）とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形（ＶＰ２１）を示す図である。図４において、時刻Ｔ１において、制御回路１０からの動作開始時の矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ４Ｇにより、ＭＯＳＦＥＴＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ４がオンし、ピエゾアクチュエータ１に印加される電圧は、＋Ｖｄｒｖとなる。
【００１９】
時刻Ｔ２において、制御回路１０からの矩形波信号Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇにより、ＭＯＳＦＥＴＱ２とＭＯＳＦＥＴＱ３がオンし、ピエゾアクチュエータ１に印加される電圧は、−Ｖｄｒｖとなる。時刻Ｔ１，Ｔ２においては、矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇのデューティは０．５となり、繰出方向の速度と戻り方向の速度が同じであるため、ピエゾアクチュエータ１は動作しない。
【００２０】
次に、時刻Ｔ３以降に徐々に矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇのデューティが徐々に小さくなり、これに伴ってピエゾアクチュエータ１も動作を開始する。時刻Ｔ９以降にピエゾアクチュエータ１の動作速度が最大となるデューティとなり、移動速度が最も早くなる。
【００２１】
図５は、実施例１に係る駆動装置の動作停止時の駆動波形（矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇ，Ｑ３Ｇ，Ｑ４Ｇ）とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形（Ｖｐ２１）を示す図である。図５に示す動作停止時の矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇは、図４に示す動作開始時の矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとは逆に小さいデューティを徐々に変化させて、デューティを０．５まで変化させる。これらの動作により、被駆動部材である移動体７は、ゆっくり動作を開始し、または動作を停止する。
【００２２】
ここで、図２に示すデューティとピエゾアクチュエータ１の移動速度との関係を示す曲線の逆関数に沿ってデューティを変化させると、メカニカルノイズを抑制することができる。
【００２３】
図６は、図２に示す特性に対する逆関数曲線を示す図である。図６に示す逆関数曲線に沿って、ピエゾアクチュエータ１の移動速度の変化が一定に増加又は減少させるようにデューティを時間毎に変化させた矩形波信号により、ピエゾアクチュエータ１を駆動すると、ピエゾアクチュエータ１は滑らかに動作を開始又は停止する。このため、動作開始時及び停止時に発生するメカニカルノイズを抑制することができる。
【００２４】
また、簡易なデューティ変化方法として、一定の割合でデューティを増減する方法がある。この場合、メカニカルノイズを抑制する効果を十分に発揮するためには、前記最適なデューティ変化と同等とするため、変化させる時間を長く取る必要がある。図７に、ピエゾアクチュエータの動作開始時の最適な割合でデューティを変化させた時の速度変化曲線ＣＶ１と一定の割合でデューティを変化させた時の速度変化曲線ＣＶ２とを示す。
【００２５】
図８は実施例１に係る駆動装置内の制御回路の構成ブロック図である。制御回路１０は、矩形波信号をディジタル信号により生成するもので、メモリ１１、コントローラ１３、パルス発生器１５を有している。メモリ１１は、不揮発性メモリ等、例えばＥＥＰＲＯＭ等である。ピエゾアクチュエータ１のデューティと移動速度との関係を示す特性曲線の逆関数から、速度変化が等間隔となるように、予めデューティを計算し、メモリ１１の下位アドレスから順番に格納させておく。このデューティの間隔により立ち上がり速度が変わる。
【００２６】
コントローラ１３は、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時にメモリ１１の下位アドレスから順に読出し、読み出された下位アドレスに応じて設定されたデューティ情報をパルス発生器１５に出力する。パルス発生器１５は、コントローラ１３からのデューティ情報に応じたデューティを持つパルス信号を生成し、このパルス信号を矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとして各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力する。
【００２７】
なお、メモリ１１の最上位アドレスに達したら、そのデューティを維持し、パルス信号の発生を続ける。
【００２８】
コントローラ１３は、動作停止時には、動作開始時とは逆にメモリ１１の上位アドレスから下位アドレスまで順に読出し、デューティを生成させることにより、所望の動作を得ることができる。また、逆方向に動作させるときには、同様な動作でデューティを反転させれば良い。
【００２９】
なお、ディジタル信号で制御する場合には、設定可能なデューティは離散的になる。しかし、ピエゾアクチュエータ１のパルス１個分の移動量は、非常に小さいため、最も近い設定可能なデューティで問題はない。具体的な例として、現在、ピエゾアクチュエータドライバで良く用いられているマスタークロックが１０ＭＨｚ、駆動周波数が５０ｋＨｚの場合を考察する。マスタークロックが１０ＭＨｚであるので、波形制御は、１００ｎｓの分解能となる。
【００３０】
従って、駆動周波数が５０ｋＨｚでの設定可能なデューティは、０．００５ステップの２０１パターンとなる。図９は０．２５〜０．５のデューティを５０分割するときの各設定値を示す図である。図９において、左から１列目は、５０分割した時間を示す。２列目は、デューティと移動速度との特性曲線の逆関数から速度変化が等間隔となるデューティを示す。３列目は、２列目のデューティ値に最も近い設定可能なデューティ値を示す。４列目は、メモリ値を示す。図９に示す例では、３列目の設定可能なデューティをメモリアドレスに変換すると、０．５は０、０．４５は１０、（中略）、０．２５は５０となる。
【００３１】
５列目は、メモリアドレスを示す。メモリ１１に予め４列目の値を５列目のメモリアドレスに従って、書き込んでおく。コントローラ１３は、動作開始時には、メモリ１１の下位アドレスから順にメモリ値を読み出す。メモリアドレスが０では、メモリ値が０であるので、コントローラ１３は、Ｈレベル出力がマスタークロック１００パルスでＬレベル出力がマスタークロック１００パルスの幅を持つ矩形波信号を生成するようにパルス発生器１５に指示を出力する。
【００３２】
次に、メモリアドレスが１では、メモリ値が１０であるので、コントローラ１３は、Ｈレベル出力がマスタークロック９０パルス、Ｌレベル出力がマスタークロック１１０パルスの幅を持つ矩形波信号を生成するようにパルス発生器１５に指示を出力する。
【００３３】
以下、同様な処理を繰り返し、最上位メモリアドレスまで達したら、そのデューティを維持し、パルスの発生を続ける。動作停止時には、メモリ１１の上位アドレスから下位アドレスまで順に読出し、所望の矩形波信号を生成することができる。図１０に、実施例１に係る駆動装置の動作開始時の速度変化を示す。この例では、デューティを５０分割したが、分割数を増やせばピエゾアクチュエータ１の立ち上がり速度が遅くなり、分割数を減らせば、ピエゾアクチュエータ１の立ち上がり速度が速くなる。ノイズの発生は、負荷や筐体の大きさ等で変化するので、適切な立ち上がり速度に設定する。
【００３４】
次に、制御回路１０により一定の割合でデューティを増減させるディジタル制御を説明する。この場合には、図８に示すメモリ１１が不要となる。コントローラ１３は、動作開始時には、デューティを０．５から順に減算させ、減算されたデューティ情報に応じたデューティを持つパルス信号を生成し、このパルス信号を矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとして各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力する。所望のデューティに達したら、そのデューティを維持し、パルス信号の発生を続ける。
【００３５】
ピエゾアクチュエータ１の動作停止時には、動作開始時とは逆にデューティ０．２５から順に加算させ、加算されたデューティ情報に応じたデューティを持つパルス信号を生成し、パルス信号を矩形波信号Ｑ１Ｇ〜Ｑ４Ｇとして各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力する。また、逆方向にピエゾアクチュエータ１を動作させるときには、同様な動作でデューティを反転させれば良い。
【００３６】
（変形例１）
実施例１の変形例１として、制御回路１０が、図２に示すように、ピエゾアクチュエータ１を駆動する矩形波のデューティを動作開始時には概ね０から適正値へ、または概ね１から適正値へ、停止時には適正値から概ね０へ、または適正値から概ね１へ徐々に変化させる矩形波信号を生成して、矩形波信号を各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力しても良い。この変形例１の場合にも実施例１の効果と同様の効果が得られる。図１１に、実施例１の変形例１に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す。図１１では、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時には概ね０から適正値へ変化させている状態を示している。
【００３７】
（変形例２）
実施例１の変形例２として、制御回路１０が、図１に示すフルブリッジ回路のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ４とＭＯＳＦＥＴＱ２，Ｑ３とを交互にオンオフさせることによりピエゾアクチュエータ１に流れる電流の方向を変えるときに、ローサイドのＭＯＳＦＥＴＱ３，Ｑ４とを同時にオンさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成して、矩形波信号を各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力しても良い。
【００３８】
図１２に、実施例１の変形例２に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形（矩形波信号）とその時のピエゾアクチュエータ１の両端にかかる電圧波形を示す。図１２において、時刻Ｔ１５を含む時刻Ｔ１５〜Ｔ１６において、ＭＯＳＦＥＴＱ３，Ｑ４がオンされ、ピエゾアクチュエータ１に印加される電圧は０Ｖとなる。
【００３９】
実施例１の変形例２の駆動装置によれば、実施例１の駆動装置の効果が得られるとともに、さらに、ピエゾアクチュエータ１に蓄積された電荷を放電させることができ、消費電流を削減することができる。
【００４０】
（変形例３）
実施例１の変形例３として、制御回路１０が図１に示すフルブリッジ回路のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ４とＭＯＳＦＥＴＱ２，Ｑ３とを交互にオンオフさせることによりピエゾアクチュエータ１に流れる電流の方向を変えるときに、全てのＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４とを同時にオフさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成して、矩形波信号を各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４のゲートに出力しても良い。
【００４１】
図１３に、実施例１の変形例３に係る駆動装置の動作開始時の駆動波形とその時のピエゾアクチュエータの両端にかかる電圧波形を示す。図１３において、時刻Ｔ１８を含む時刻Ｔ１７〜Ｔ１９において、ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ４がオフされ、ピエゾアクチュエータ１はハイインピーダンス状態となる。実施例１の変形例３の駆動装置によれば、実施例１の駆動装置の効果が得られる。
【実施例２】
【００４２】
図１４は本発明の実施例２に係る駆動装置の構成図である。図１４に示す駆動装置は、ピエゾアクチュエータ１、ハーフブリッジ回路ＨＢ、制御回路１０ａを有している。図１４において、ハーフブリッジ回路ＨＢは、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２で構成される駆動部からなる。電源Ｖｄｒｖとグランドとの間には、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴＱ１とＮ型のＭＯＳＦＥＴＱ２との直列回路が接続されている。Ｎ型のＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインとソースとの間には、ピエゾアクチュエータ１が接続されている。電源Ｖｄｒｖは、図１に示す実施例１と同等の速度を得るためには電源Ｖｄｒｖの電圧に比較して、約２倍の電圧が必要である。
【００４３】
なお、ＭＯＳＦＥＴに代えて、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁型ゲートトランジスタ）等のスイッチング素子でも良い。
【００４４】
制御回路１０ａは、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２を駆動するための矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇを生成し、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲートに印加して、ＭＯＳＦＥＴＱ１とＭＯＳＦＥＴＱ２とを交互にオンオフさせる。
【００４５】
矩形波信号Ｑ１Ｇ，Ｑ２Ｇは、図２に示す矩形波のデューティとピエゾアクチュエータ１の移動速度との特性を用いて、ピエゾアクチュエータ１の動作開始時及び動作停止時にピエゾアクチュエータ１が一定の速度で変化するようにデューティを時間毎に変化させた信号である。
【００４６】
このように構成された実施例２の駆動装置によれば、実施例１の駆動装置の動作と同様に動作し、同様な効果が得られる。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施例に係る駆動装置に限定されるものではない。実施例１，２の駆動装置では、ピエゾアクチュエータ１のデューティと移動速度との関係を示す特性が図２に示すような曲線であったが、本発明は、図２に示すようなピエゾアクチュエータ１の特性に限定されることなく、ピエゾアクチュエータ１の特性は、その他の特性であっても良い。この場合にも、制御回路１０は、ピエゾアクチュエータ１の特性曲線の逆関数に沿って、ピエゾアクチュエータ１を一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形信号を生成して、各ＭＯＳＦＥＴのゲートに印加すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、携帯電話のカメラやディジタルスティルカメラなどの撮影装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ピエゾアクチュエータ
２ 圧電素子
３ 駆動摩擦部材
５ 固定部材
７ 移動体
１０，１０ａ 制御回路
１１ メモリ
１３ コントローラ
１５ パルス発生器
Ｑ１〜Ｑ４ ＭＯＳＦＥＴ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子、該圧電素子の一端に固定された駆動摩擦部材、前記圧電素子の他端に固定された固定部材、及び前記駆動摩擦部材に該駆動摩擦部材の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体を有するピエゾアクチュエータと、
電源の両端に直列に接続された複数の駆動素子を有し前記複数の駆動素子のオンオフ動作により前記ピエゾアクチュエータを駆動する駆動部と、
前記ピエゾアクチュエータの特性を用いて前記ピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、該矩形波信号を前記複数の駆動素子に印加する制御回路と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記デューティと前記ピエゾアクチュエータの移動速度の関係を示す特性の逆関数に沿って、前記ピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記電源の両端にハイサイドの第１スイッチング素子とローサイドの第２スイッチング素子と直列に接続された第１直列回路と、前記電源の両端にハイサイドの第３スイッチング素子とローサイドの第４スイッチング素子と直列に接続された第２直列回路とを有するブリッジ回路からなり、
前記ピエゾアクチュエータは、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続点との間に接続され、
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子と前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とを交互にオンオフさせることにより前記ピエゾアクチュエータに流れる電流の方向を変えるときに、前記第２スイッチング素子と前記第４スイッチング素子とを同時にオンさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記電源の両端にハイサイドの第１スイッチング素子とローサイドの第２スイッチング素子と直列に接続された第１直列回路と、前記電源の両端にハイサイドの第３スイッチング素子とローサイドの第４スイッチング素子と直列に接続された第２直列回路とを有するブリッジ回路からなり、
前記ピエゾアクチュエータは、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続点との間に接続され、
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子と前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とを交互にオンオフさせることにより前記ピエゾアクチュエータに流れる電流の方向を変えるときに、前記第１スイッチング素子乃至前記第４スイッチング素子とを同時にオフさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の駆動装置。
【請求項１】
圧電素子、該圧電素子の一端に固定された駆動摩擦部材、前記圧電素子の他端に固定された固定部材、及び前記駆動摩擦部材に該駆動摩擦部材の移動方向に相対的に移動可能に所定の摩擦力で係合された移動体を有するピエゾアクチュエータと、
電源の両端に直列に接続された複数の駆動素子を有し前記複数の駆動素子のオンオフ動作により前記ピエゾアクチュエータを駆動する駆動部と、
前記ピエゾアクチュエータの特性を用いて前記ピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成し、該矩形波信号を前記複数の駆動素子に印加する制御回路と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記デューティと前記ピエゾアクチュエータの移動速度の関係を示す特性の逆関数に沿って、前記ピエゾアクチュエータを一定の移動速度で変化させるようにデューティを時間的に変化させる矩形波信号を生成することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記電源の両端にハイサイドの第１スイッチング素子とローサイドの第２スイッチング素子と直列に接続された第１直列回路と、前記電源の両端にハイサイドの第３スイッチング素子とローサイドの第４スイッチング素子と直列に接続された第２直列回路とを有するブリッジ回路からなり、
前記ピエゾアクチュエータは、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続点との間に接続され、
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子と前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とを交互にオンオフさせることにより前記ピエゾアクチュエータに流れる電流の方向を変えるときに、前記第２スイッチング素子と前記第４スイッチング素子とを同時にオンさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記電源の両端にハイサイドの第１スイッチング素子とローサイドの第２スイッチング素子と直列に接続された第１直列回路と、前記電源の両端にハイサイドの第３スイッチング素子とローサイドの第４スイッチング素子と直列に接続された第２直列回路とを有するブリッジ回路からなり、
前記ピエゾアクチュエータは、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続点との間に接続され、
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子と前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とを交互にオンオフさせることにより前記ピエゾアクチュエータに流れる電流の方向を変えるときに、前記第１スイッチング素子乃至前記第４スイッチング素子とを同時にオフさせるタイミングを設けた矩形波信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−８５４８０（Ｐ２０１２−８５４８０Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１２７８（Ｐ２０１０−２３１２７８）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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