JP2002238271A

JP2002238271A - 駆動回路

Info

Publication number: JP2002238271A
Application number: JP2001036876A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Yuasa; 智行湯淺
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2002-08-23

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で速度を切り替えることができる
駆動回路を提供する。【解決手段】駆動回路１０は、第１回路Ｑ１と第４回
路Ｑ４とを駆動させ、容量性負荷Ｍの一方の端子に電源
Ｖｐより電荷を供給する第１期間と、第２回路Ｑ２と第
３回路Ｑ３とを駆動させ、容量性負荷Ｍの他方の端子に
電源Ｖｐより電荷を供給する第２期間とを、交互に行う
第１方法と、上記第１期間と、第２回路Ｑ２と第４回路
Ｑ４とを駆動させ、容量性負荷Ｍの一方の端子側に蓄え
られた電荷を放電する第３期間とを、交互に行う第２方
法とにより、容量性負荷Ｍの端子間の電圧Ｖを２段階に
切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動装置に関し、
詳しくは、圧電素子などの電気機械変換素子を用いた駆
動装置に関し、例えばカメラにおけるレンズ駆動や精密
ステージの駆動に好適な駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧電素子を用いた駆動装置とし
て、例えば図１に示すように、素子固定タイプのものや
自走式タイプのものが提案されている。

【０００３】素子固定タイプのものは、図１（ａ）に示
したように、圧電素子の伸縮方向の一方の端面に固定部
材が固着結合され、他方の端面に駆動摩擦部材が固着結
合され、駆動摩擦部材に移動体が摩擦力で係合する。

【０００４】自走式タイプのものは、図１（ｂ）に示し
たように、圧電素子の伸縮方向の一方の端面に移動体が
固着結合され、他方の端面に駆動摩擦部材が固着結合さ
れ、駆動摩擦部材が固定部材に摩擦力で係合する。移動
体は、固定部材に沿って移動自在である。

【０００５】いずれのタイプの駆動装置も、例えば図１
（ｃ）に示した鋸歯状波形の電圧を圧電素子に印加し
て、圧電素子を伸びと縮みで異なる速度で伸縮させるこ
とにより、駆動を行う。

【０００６】すなわち、素子固定タイプの場合、例えば
図１（ａ）に示したように、圧電素子をゆっくり伸ば
し、移動体を駆動摩擦部材とともに一体的に移動させ
る。次に、圧電素子を急に縮め、駆動摩擦部材を急激に
初期位置に戻す。このとき、駆動摩擦部材と移動体との
間に滑りが生じ、移動体は実質的に移動せず、駆動摩擦
部材だけが初期位置に戻る。その結果、移動体は、駆動
摩擦部材に沿って初期位置から移動する。このサイクル
を繰り返し、移動体を駆動摩擦部材に沿って移動させ
る。

【０００７】一方、自走式タイプの場合、例えば図１
（ｂ）に示すように、圧電素子をゆっくり伸ばすと、駆
動摩擦部材と固定部材との間には大きな摩擦力があるた
め、移動体側が移動する。次に、圧電素子を急に縮め
る。このとき、移動体の方が駆動摩擦部材より十分に質
量が大きいと、固定部材と駆動摩擦部材との間で滑りが
生じ、駆動摩擦部材が移動体側へ移動する。その結果、
移動ユニット、すなわち駆動摩擦部材と圧電素子と移動
体とが、固定部材に沿って初期位置から移動する。この
サイクルを繰り返し、移動ユニットを固定部材に沿って
移動させる。

【０００８】具体的には、素子固定タイプの駆動装置
は、例えば図２（ａ）の分解斜視図および（ｂ）の組立
斜視図に示したように構成される。

【０００９】すなわち、駆動装置１２０は、不図示の機
器の固定部材（例えば、ＸＹ駆動テーブルのベース）に
取り付ける固定部材１２４と、圧電素子１２２と、固定
部材１２４に摺動可能に支持される駆動軸１２６と、不
図示の被駆動部材（例えば、ＸＹ駆動テーブルのステー
ジ）に結合される駆動ユニット１２８とを備える。圧電
素子１２２は、その伸縮方向の一方の端面が固定部材１
２４に固着結合され、その伸縮方向の他方の端面には駆
動軸１２６の一方の軸端面が固着結合されている。駆動
軸１２６には、スライダー１２８ｃ、摩擦部材１２８
ｂ、板ばね１２８ａからなる駆動ユニット１２８が、摩
擦力で係合するようになっている。この駆動装置１２０
は、駆動回路１３０により、圧電素子１２２に例えば鋸
歯状の周期的な電圧を印加し、駆動軸１２６を軸方向に
往復振動させ、駆動ユニット１２８を駆動軸１２６に沿
って所定方向に動かすことができる。

【００１０】図３に、圧電素子１２２に印加する電圧の
波形と圧電素子１２２の変位との関係を示す。圧電素子
１２２に印加する電圧の周波数、すなわち駆動周波数ｆ
_ｄは、系の共振周波数ｆ_ｒの約０.７倍である。この駆
動周波数ｆ_ｄ≒０.７ｆ_ｒおいては、矩形波の電圧波形
１５０ａ，１５０ｂに対して、圧電素子の変位は、鋸歯
状波形１５２ａ，１５２ｂを示す。図３（ａ）および
（ｂ）に示すように、圧電素子に印加する電圧の波形１
５０ａ，１５０ｂのデューティ比が０．５より小さい
か、大きいかによって、鋸歯状波形１５２ａ，１５２ｂ
の向きが逆になるので、駆動方向を切り替えることがで
きる。

【００１１】図４（ａ）は、系の共振周波数ｆ_ｒで無次
元化した駆動周波数ｆ_ｄ／ｆ_ｒと駆動ユニット１２８、
すなわち移動体の速度との関係を示す。駆動周波数ｆ_ｄ
により係合部材の速度を調整可能であることが分かる。

【００１２】図４（ｂ）は、圧電素子１２２に印加する
電圧のデューティ比と移動体の速度との関係を示す。デ
ューティ比により、駆動方向と駆動速度を切り替えるこ
とができることが分かる。

【００１３】図４（ｃ）は、圧電素子１２２に印加する
電圧（振幅）と、移動体の速度との関係を示す。圧電素
子１２２に印加する電圧が大きくなれば、移動体の速度
も大きくなることが分かる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図５は、移動体の高
速、低速の切り替えを行うための従来の駆動回路１３０
の例である。

【００１５】駆動回路１３０は、スイッチ素子Ｆ１，Ｆ
２，Ｆ３，Ｆ４からなるブリッジ回路１３６を介して、
圧電素子１２２に電圧を印加する。スイッチ素子Ｆ１，
Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、スイッチ回路１３２により選択さ
れる高速駆動用の発振回路１４０又は低速駆動用発振回
路１４２によって、駆動される。

【００１６】すなわち、高速駆動用の発振回路１４０の
出力信号Ｈ又は低速駆動用発振回路１４２の出力信号Ｌ
は、スイッチ素子Ｆ３，Ｆ４にそのまま入力され、ま
た、インバータ１３４によりＬｏ／Ｈｉが反転されてス
イッチ素子Ｆ１，Ｆ２に入力される。これにより、ブリ
ッジ回路１３６は、出力信号Ｈ又は出力信号ＬのＨｉ信
号が入力されたとき、スイッチ素子Ｆ１，Ｆ４がオンに
なり、圧電素子１２２の端子間に印加される電圧Ｖは、
電源電圧Ｖｐになる。一方、出力信号Ｈ又は出力信号Ｌ
のＬｏ信号が入力されたとき、スイッチ素子Ｆ２，Ｆ３
がオンになり、圧電素子１２２の端子間に印加される電
圧Ｖは、電源電圧−Ｖｐになる。

【００１７】速度の切り替えは、図４（ｂ）に示したよ
うに、圧電素子１２２の端子間に印加する電圧Ｖのデュ
ーティ比を替えることにより行うことができる。この場
合、例えば、高速駆動時には、図６（ａ）に示すように
デューティ比が例えば０.３の駆動信号Ａを生成する高
速駆動用の発振回路１４０を用い、低速駆動時には、図
６（ｂ）に示すようにデューティ比が例えば０.１５の
駆動信号Ｂを生成する低速駆動用の発振回路１４２を用
いる。

【００１８】あるいは、図４（ａ）に示したように、圧
電素子１２２端子間に印加する電圧Ｖの周波数ｆ_ｄを変
えることより、速度を切り替えることができる。この場
合、例えば、高速駆動時には、図７（ａ）に示すように
駆動周波数ｆｄが系の共振周波数の０．７倍である駆動
信号Ａを生成する高速駆動用の発振回路１４０を用い、
低速駆動時には、図７（ｂ）に示すように駆動周波数ｆ
ｄが系の共振周波数の０．６倍である駆動信号Ｂを生成
する低速駆動用の発振回路１４２を用いる。

【００１９】いずれの場合も、速度を切り替えるため
に、高速駆動用と低駆動速用の２つの発振回路１４０，
１４２を必要とする。そのため、駆動回路１３０の回路
規模が大きい。

【００２０】したがって、本発明が解決しようとする技
術的課題は、簡単な構成で速度を切り替えることができ
る駆動回路を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の駆
動回路を提供する。

【００２２】駆動回路は、駆動装置を駆動するために該
駆動装置の容量性負荷の端子間に電圧を印加するタイプ
のものである。駆動回路は、ブリッジ回路と、電圧切替
手段とを備える。前記ブリッジ回路は、スイッチ回路か
らなる、第１回路と第２回路と第３回路と第４回路とを
有する。電源と前記第１回路と前記第２回路とグランド
とが、直列に接続される。前記電源と前記第３回路と前
記第４回路と前記グランドとが、直列に接続される。前
記第１回路と前記第２回路との接続点と前記第３回路と
前記第４回路との接続点との間に、前記容量性負荷の前
記各端子がそれぞれ接続される。電圧切替手段は、第１
方法と第２方法とにより、前記容量性負荷の前記端子間
の電圧を２段階に切り替える。前記第１方法は、第１期
間と第２期間を交互に行う。前記第１期間では、前記第
１回路と前記第４回路とを駆動させ、前記容量性負荷の
一方の前記端子に前記電源より電荷を供給する。前記第
２期間では、前記第２回路と前記第３回路とを駆動さ
せ、前記容量性負荷の他方の前記端子に前記電源より電
荷を供給する。前記第２方法は、前記第１期間と第３期
間とを、交互に行う。前記第３期間では、前記第２回路
と前記第４回路とを駆動させ、前記容量性負荷の前記一
方の端子側に蓄えられた電荷を放電する。

【００２３】上記構成において、電圧切替手段が第１方
法を実行したとき、第１期間では、容量性負荷の一方の
端子は第１回路を介して電源と接続され、容量性負荷の
他方の端子は第４回路を介して接地される。これによ
り、容量性負荷の端子間の電圧は、電源の電圧と等しく
なるまで変化しうる。第２期間では、容量性負荷の一方
の端子は第２回路を介して接地され、容量性負荷の他方
の端子は第３回路を介して電源と接続される。これによ
り、容量性負荷の端子間の電圧は、第１期間とは逆向き
で絶対値が電源の電圧に等しくなるまで変化しうる。つ
まり、容量性負荷の端子間の電圧は、電源の電圧の絶対
値の２倍の範囲内で変化しうる。

【００２４】一方、電圧切替手段が第２方法を実行した
とき、第１期間では、上述のように、容量性負荷の端子
間の電圧は、電源の電圧と等しくなるまで変化しうる。
第３期間では、容量性負荷の一方の端子は第２回路を介
して接地され、容量性負荷の他方の端子は第４回路を介
して接地される。これにより、容量性負荷の端子間の電
圧は、０に等しくなるまで変化しうる。つまり、容量性
負荷の端子間の電圧は、電源の電圧の絶対値の範囲内で
変化しうる。

【００２５】上記構成によれば、電圧切替手段が第１方
法で動作するか第２方法で動作するかにより、容量性負
荷の端子間に供給する電圧の変動の大きさを切り替える
ことができる。これによって、駆動装置の速度を切り替
えることができる。

【００２６】上記構成によれば、切り替える速度ごとに
発振回路を設ける必要がない。

【００２７】したがって、簡単な構成で速度の切り替え
ができる。

【００２８】具体的には、以下のように構成する。

【００２９】前記容量性負荷は電気機械変換素子であ
り、前記第１方法と前記第２方法とにより、前記電気機
械変換素子の歪量を２段階に切り替える。

【００３０】上記構成において、電気機械変換素子は、
それに印加する電圧の大きさによりその歪量が異なるの
で、駆動回路により電気機械変換素子に印加する電圧を
２段階に切り替えることにより、電気機械変換素子の歪
量を２段階に切り替えることができる。これにより、電
気機械変換素子の伸縮、ねじれ、曲げ等の歪みを利用し
て駆動する駆動装置において、駆動速度の切り替えが可
能となる。

【００３１】また、本発明は、上記構成の駆動回路を用
いる、以下の構成の駆動装置を提供する。

【００３２】すなわち、駆動装置は、上記構成の前記駆
動回路と、前記電気機械変換素子と、前記電気機械変換
素子の一端に固定された駆動摩擦部材と、前記駆動摩擦
部材に摩擦力で係合される係合部材とを備える。前記駆
動回路は、前記駆動摩擦部材と前記係合部材とを相対移
動させるように前記電気機械変換素子に電圧を印加す
る。前記駆動回路は、前記第１方法と前記第２方法とに
より、前記駆動摩擦部材と前記係合部材との相対移動の
速度を２段階に切り替えることができる。

【００３３】上記構成において、電気機械変換素子に適
宜な電圧を印加することにより、電気機械変換素子の伸
縮、ねじれ、曲げ等の歪みを利用して、駆動摩擦部材と
係合部材とを相対移動させることができる。例えば、圧
電素子の他端（駆動摩擦部材とは反対側）を固定する場
合、駆動摩擦部材に沿って係合部材が移動し、係合部材
を固定する場合、駆動摩擦部材と圧電素子とが係合部材
に対して移動するようにすることが可能である。

【００３４】上記構成によれば、駆動回路が前記電気機
械変換素子に第１方法により電圧を印加するか、第２方
法により電圧を印加するかにより、電気機械変換素子の
歪量を切り替え、これにより、駆動摩擦部材と係合部材
との移動速度を２段階に切り替えることができる。

【００３５】上記構成によれば、簡単な構成の駆動回路
を用いて、駆動装置の駆動速度を切り替えることができ
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
駆動回路および駆動回路を用いた駆動装置について、図
面を参照しながら説明する。

【００３７】まず、本発明の第１実施形態に係る駆動回
路１０について、図８および図９を参照しながら説明す
る。

【００３８】駆動回路１０は、図１に示した素子固定タ
イプや自走式タイプの駆動装置の圧電素子に、駆動用の
電圧を印加するためのものである。

【００３９】図８の電気回路図に示したように、駆動回
路１０は、ブリッジ回路１８を介して、駆動装置の圧電
素子Ｍに電圧を印加する。

【００４０】ブリッジ回路１８は、ＭＯＳ型ＦＥＴから
なる４個のスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４で構成
される。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３はＮチャンネルＦＥＴ
であり、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４はＰチャンネルＦＥＴ
である。

【００４１】詳しくは、スイッチ素子Ｑ１のソースとス
イッチ素子Ｑ３のソースとは、それぞれ、電源Ｖｐに接
続されている。スイッチ素子Ｑ１のドレインは、スイッ
チ素子Ｑ２のドレインと、圧電素子Ｍの一方の端子とに
接続されている。スイッチ素子Ｑ３のドレインは、スイ
ッチ素子Ｑ４のドレインと、圧電素子Ｍの他方の端子と
に接続されている。スイッチ素子Ｑ２のソースとスイッ
チ素子Ｑ４のソースとは、それぞれ、接地されている。

【００４２】スイッチ素子Ｑ１のゲートとスイッチ素子
Ｑ２のゲートとには、信号のＬｏ／Ｈｉを反転するイン
バータ１６を介して、発振回路１２の出力端子に接続さ
れている。スイッチ素子Ｑ３のゲートとスイッチ素子Ｑ
４のゲートとは、プルアップ抵抗Ｒを介して電源Ｖｐに
接続され、また、スイッチ回路１４の出力端子に接続さ
れている。スイッチ回路１４の入力端子は、発振回路１
２の出力端子に接続されている。発振回路１２の出力端
子には、矩形波の駆動信号Ａが出力される。

【００４３】次に、駆動回路１０の動作について説明す
る。

【００４４】スイッチ回路１４がオフ（開）のとき、発
振回路１２の出力端子からの駆動信号ＡがＨｉであれ
ば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートはＬｏ、スイッチ
素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＨｉとなる。これにより、ス
イッチ素子Ｑ１，Ｑ４がオン、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３
がオフとなり、圧電素子Ｍの一方の端子が電源Ｖｐに接
続され、他方の端子が接地され、圧電素子Ｍの端子間の
電圧ＶはＶｐとなる。

【００４５】スイッチ回路１４がオフ（開）のとき、駆
動信号ＡがＬｏであれば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲ
ートはＨｉ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＨｉと
なる。これにより、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４がオン、ス
イッチ素子Ｑ１，Ｑ３がオフとなり、圧電素子Ｍの両方
の端子が接地され、圧電素子Ｍの端子間の電圧Ｖは０と
なる。

【００４６】スイッチ回路１４がオン（閉）のとき、発
振回路１２の出力端子からの駆動信号ＡがＨｉであれ
ば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートはＬｏ、スイッチ
素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＨｉとなる。これにより、ス
イッチ素子Ｑ１，Ｑ４がオン、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３
がオフとなり、圧電素子Ｍの一方の端子が電源Ｖｐに接
続され、他方の端子が接地され、圧電素子Ｍの端子間の
電圧ＶはＶｐとなる。

【００４７】スイッチ回路１４がオン（閉）のとき、駆
動信号ＡがＬｏであれば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲ
ートはＨｉ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＬｏと
なる。これにより、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオン、ス
イッチ素子Ｑ１，Ｑ４がオフとなり、圧電素子Ｍの一方
の端子が接地され、他方の端子が電源Ｖｐに接続され、
圧電素子Ｍの端子間の電圧Ｖは−Ｖｐとなる。

【００４８】スイッチ回路１４がオン（閉）のとき、図
９（ａ）に示すように、発振回路１２から駆動信号Ａに
より、圧電素子Ｍの端子間の電圧Ｖは−ＶｐとＶｐとの
間で変動する。スイッチ回路１４がオフ（開）のとき、
図９（ｂ）に示すように、発振回路１２から駆動信号Ａ
により、圧電素子Ｍの端子間の電圧Ｖは０とＶｐとの間
で変動する。

【００４９】圧電素子Ｍの端子間電圧と移動体との間に
は、図４（ｃ）に示したように、電圧が大きいほど移動
体の変位も大きくなるので、Ｖｐ相当の変位になるスイ
ッチ回路１４がオフのときには、相対的に低速駆動とな
り、２Ｖｐ相当の変位となるスイッチ回路１４がオフの
ときには、相対的に高速駆動となる。

【００５０】したがって、一つの発振回路１２とスイッ
チ回路１４とインバータ１６とを用いた電圧切替手段を
設けることにより、簡単な構成で駆動速度の切り替えが
可能になる。

【００５１】次に、本発明の第２実施形態に係る駆動回
路２０を用いた駆動装置５０について、図１０〜図１２
を参照しながら説明する。

【００５２】駆動装置５０は、図１０に示したように、
図１（ａ）と同様の素子駆動タイプの駆動装置であり、
圧電素子５４と、駆動摩擦部材５６と、係合部材５８
と、駆動回路２０とを備え、例えばズームレンズの光学
系の一部を構成するレンズ４２を駆動する。

【００５３】すなわち、圧電素子５４の伸縮方向一端
は、固定部材４０に固定されている。圧電素子５４の伸
縮方向他端は、その軸方向が圧電素子５４の伸縮方向と
平行となるように配置された軸状の駆動摩擦部材５６の
端面に固定されている。係合部材５８は、駆動摩擦部材
５６に摩擦力により係合するようになっている。係合部
材５８にはレンズ４２が固定されている。駆動回路２０
は、圧電素子５４の端子間に電圧を印加する。駆動回路
２０は、駆動部２２と操作部３０とを含む。

【００５４】駆動回路２０は、図１１の回路図に示すよ
うに構成される。

【００５５】駆動部２２は、発振回路２４と、インバー
タ２６，２７と、ブリッジ回路２８と、抵抗Ｒ１，Ｒ２
を含む。ブリッジ回路２８は、第１実施形態と同様に、
４つのスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４により構成
され、圧電素子５４の端子間に電圧Ｖを印加する。

【００５６】操作部３０は、第１および第２の入力端子
３２ａ，３２ｂを有する方向切替スイッチ３２と、速度
切替スイッチ３４とを含む。

【００５７】方向切替スイッチ３２の第１の入力端子３
２ａは、発振回路２４の出力端子と接続される。方向切
替スイッチ３２の第２の入力端子３２ｂは、インバータ
２６を介して、発振回路２４の出力端子と接続される。
方向切替スイッチ３２の出力端子３２ｃは、速度切替ス
イッチ３４の入力端子３４ａと接続され、また、インバ
ータ２７を介して、ブリッジ回路２８のスイッチ素子Ｑ
１，Ｑ２のゲートと接続され、さらに、プルダウン抵抗
Ｒ２と接続されている。

【００５８】速度切替スイッチ３４の出力端子３４ｂ
は、ブリッジ回路２８のスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４のゲー
トと接続され、また、プルアップ抵抗Ｒ１を介して、電
源Ｖｐと接続される。

【００５９】次に、駆動回路２０の動作について説明す
る。

【００６０】図１１に示したように、方向切替スイッチ
３２が停止位置、すなわち、第１および第２入力端子３
２ａ，３２ｂの中間位置にあり、どちらの入力端子３２
ａ，３２ｂも出力端子３２ｃと接続されていないときに
は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートはＨｉ、スイッチ
素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＨｉとなる。これにより、ス
イッチ素子Ｑ２，Ｑ４がオン、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３
がオフとなり、圧電素子５４の端子間の電圧Ｖは０とな
る。

【００６１】方向切替スイッチ３２が操出位置、すなわ
ち、第１入力端子３２ａと出力端子３２ｃとが接続され
ている場合、速度切替スイッチ３４が低速位置、すなわ
ち入力端子３４ａと出力端子３４ｂとが接続されていな
いとき、駆動信号ＡがＨｉであれば、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ２のゲートはＬｏ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４のゲ
ートはＨｉとなる。これにより、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ
４がオン、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオフとなり、圧電
素子５４の端子間の電圧ＶはＶｐとなる。駆動信号Ａが
Ｌｏであれば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の
ゲートはＨｉとなる。これにより、スイッチ素子Ｑ２，
Ｑ４がオン、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３がオフとなり、圧
電素子５４の端子間の電圧Ｖは０となる。つまり、圧電
素子５４の端子間の電圧Ｖは、駆動信号Ａと同じ位相
で、０とＶｐの間で変動する。

【００６２】方向切替スイッチ３２が操出位置の場合、
速度切替スイッチ３４が高速位置、すなわち入力端子３
４ａと出力端子３４ｂとが接続されるとき、駆動信号Ａ
がＨｉであれば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートはＬ
ｏ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＨｉとなる。こ
れにより、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４がオン、スイッチ素
子Ｑ２，Ｑ３がオフとなり、圧電素子５４の端子間の電
圧ＶはＶｐとなる。駆動信号ＡがＬｏであれば、スイッ
チ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートはＨｉ、スイッチ素子Ｑ３，
Ｑ４のゲートはＬｏとなる。これにより、スイッチ素子
Ｑ２，Ｑ３がオン、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４がオフとな
り、圧電素子５４の端子間の電圧Ｖは−Ｖｐとなる。つ
まり、圧電素子５４の端子間の電圧Ｖは、駆動信号Ａと
同じ位相で、−ＶｐとＶｐの間で変動する。

【００６３】方向切替スイッチ３２が戻り位置、すなわ
ち、第２入力端子３２ｂと出力端子３２ｃとが接続され
ている場合、速度切替スイッチ３４が低速位置のとき、
駆動信号ＡがＨｉであれば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，
Ｑ３，Ｑ４のゲートはＨｉとなる。これにより、スイッ
チ素子Ｑ２，Ｑ４がオン、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３がオ
フとなり、圧電素子５４の端子間の電圧Ｖは０となる。
駆動信号ＡがＬｏであれば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の
ゲートはＬｏ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＨｉ
となる。これにより、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４がオン、
スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオフとなり、圧電素子５４の
端子間の電圧ＶはＶｐとなる。つまり、圧電素子５４の
端子間の電圧Ｖは、駆動信号Ａとは位相が反転し、０と
Ｖｐの間で変動する。

【００６４】方向切替スイッチ３２が操出位置の場合、
速度切替スイッチ３４が高速位置のとき、駆動信号Ａが
Ｈｉであれば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートはＨ
ｉ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４のゲートはＬｏとなる。こ
れにより、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオン、スイッチ素
子Ｑ１，Ｑ４がオフとなり、圧電素子５４の端子間の電
圧Ｖは−Ｖｐとなる。駆動信号ＡがＬｏであれば、スイ
ッチ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートはＬｏ、スイッチ素子Ｑ
３，Ｑ４のゲートはＨｉとなる。これにより、スイッチ
素子Ｑ１，Ｑ４がオン、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオフ
となり、圧電素子５４の端子間の電圧ＶはＶｐとなる。
つまり、圧電素子５４の端子間の電圧Ｖは、駆動信号Ａ
とは反転した位相で、−ＶｐとＶｐの間で変動する。

【００６５】したがって、駆動装置５０は、方向切替ス
イッチが操出位置か戻り位置では駆動し、停止位置では
停止する。そして、操出位置か戻り位置かによって、駆
動方向が逆になる。さらに、速度切替スイッチが低速位
置では低速で駆動し、高速位置では高速で駆動する。

【００６６】操作部３０は、例えば図１２に示すよう
に、一つのスイッチ部６０として構成することができ
る。

【００６７】詳しくは、支持軸６２を中心に左右に揺動
するスイッチ部材６４の裏面に、方向切替スイッチ３２
の出力端子３２ｃおよび速度切替スイッチ３４の入力端
子３４ａとして機能する接触片６５が固定されている。
接触片６５は、その中間部６５ｂがスイッチ部材６４に
固定され、左右の端部６５ａ，６５ｃは自由端となって
いる。接触片６５に対向して、中央には中央接触部６８
が配置され、その両側に、接触片６５の各端部６５ａ，
６５ｂに対向して、それぞれ左接触部６６と右接触部６
７が配置されている。中央接触部６８は、速度切替スイ
ッチ３４の出力端子３４ｂとして機能する。左接触部６
６および右接触部６７は、それぞれ、方向切替スイッチ
３２の第１入力端子３２ａおよび第２入力端子３２ｂと
して機能する。

【００６８】次に、スイッチ部６０の動作について説明
する。

【００６９】図１２（ａ）に示すように、スイッチ部材
６４が中立位置にあるとき、接触片６５は対向するいず
れの接触部６６，６７，６８からも離れ、図１２（ｂ）
に示すように、方向切替スイッチ３２は停止位置、速度
切替スイッチ３４は低速位置となる。

【００７０】図１２（ｃ）に示すように、スイッチ部材
６４が左側に傾くと、接触片６５の先端部６５ａが左接
触部６６に電気的に接続する。これにより、図１２
（ｄ）に示すように、方向切替スイッチ３２は操出位置
となる。このとき、速度切替スイッチ３４は低速位置の
ままである。

【００７１】図１２（ｅ）に示すように、さらにスイッ
チ部材６４が左側に傾くと、接触片６５は、その先端部
６５ａが折れ曲がり、左接触部６６のみならず中央接触
部６８にも電気的に接続する。これにより、図１２
（ｆ）に示すように、速度切替スイッチ３４は高速位置
となる。このとき、方向切替スイッチ３２は操出位置の
ままである。

【００７２】逆に、スイッチ部材６４が右側に傾く場合
には、まず、速度切替スイッチ３４が低速位置のまま方
向切替スイッチ３２が停止位置から戻り位置になる。さ
らにスイッチ部材６４が傾くと、方向切替スイッチ３２
が戻り位置のままで、速度切替スイッチ３４が低速位置
から高速位置になる。

【００７３】つまり、操作スイッチ６０のどちら側を押
すかによりレンズ４２の駆動方向を選択し、深く押すか
浅く押すかによって、高速駆動と低速駆動とを選択する
ことができる。ズーム操作を行うとき、大きく倍率を変
更したいときはレンズ４２を高速で動かし、微妙なズー
ム倍率の変更時にはレンズ４２を低速で駆動することが
できるので、使い易い。

【００７４】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。

【００７５】例えば、スイッチ素子としてＦＥＴを用い
ているが、バイポーラトランジスタ、接合型ＦＥＴなど
他のスイッチ素子を用いてもよい。

【００７６】また、圧電素子のねじり歪を利用して駆動
する駆動装置にも、本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電素子を用いた駆動装置の説明図である。

【図２】素子固定タイプの駆動装置の分解斜視図およ
び組立斜視図である。

【図３】電圧の波形と圧電素子の変位の関係を示すグ
ラフである。

【図４】圧電素子を用いた駆動装置の特性を示すグラ
フである。

【図５】従来の駆動回路の電気回路図である。

【図６】図５の駆動回路の動作の説明図である。

【図７】図５の駆動回路の動作の説明図である。

【図８】本発明の第１実施形態に係る駆動回路の電気
回路図である。

【図９】図８の駆動回路の動作の説明図である。

【図１０】本発明の第２実施形態に係る駆動回路を用
いた駆動装置の概略構成図である。

【図１１】図１０の駆動装置の駆動回路の電気回路図
である。

【図１２】図１１の回路の構成および動作の説明図で
ある。

【符号の説明】

１０駆動回路１２発振回路（電圧切替手段）１４スイッチ（電圧切替手段）１６インバータ（電圧切替手段）１８ブリッジ回路２０駆動回路２４発振回路（電圧切替手段）２７インバータ（電圧切替手段）２８ブリッジ回路３４速度切替スイッチ（電圧切替手段）５０駆動装置５４圧電素子（容量性負荷、電気機械変換素子）Ｍ圧電素子（容量性負荷、電気機械変換素子）Ｑ１スイッチ素子（第１回路）Ｑ２スイッチ素子（第２回路）Ｑ３スイッチ素子（第３回路）Ｑ４スイッチ素子（第４回路）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動装置を駆動するために該駆動装置の
容量性負荷の端子間に電圧を印加する駆動回路であっ
て、スイッチ回路からなる、第１回路と第２回路と第３回路
と第４回路とを有し、電源と前記第１回路と前記第２回
路とグランドとが直列に接続され、前記電源と前記第３
回路と前記第４回路と前記グランドとが直列に接続さ
れ、前記第１回路と前記第２回路との接続点と前記第３
回路と前記第４回路との接続点との間に前記容量性負荷
の前記各端子がそれぞれ接続される、ブリッジ回路と、前記第１回路と前記第４回路とを駆動させ、前記容量性
負荷の一方の前記端子に前記電源より電荷を供給する第
１期間と、前記第２回路と前記第３回路とを駆動させ、
前記容量性負荷の他方の前記端子に前記電源より電荷を
供給する第２期間とを、交互に行う第１方法と、前記第
１期間と、前記第２回路と前記第４回路とを駆動させ、
前記容量性負荷の前記一方の端子側に蓄えられた電荷を
放電する第３期間とを、交互に行う第２方法とにより、
前記容量性負荷の前記端子間の電圧を２段階に切り替え
る電圧切替手段とを備えたことを特徴とする、駆動回
路。
【請求項２】前記容量性負荷は電気機械変換素子であ
り、前記第１方法と前記第２方法とにより、前記電気機
械変換素子の歪量を２段階に切り替えることを特徴とす
る、請求項１記載の駆動回路。
【請求項３】請求項２記載の駆動回路と、前記電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動摩擦部材
と、前記駆動摩擦部材に摩擦力で係合される係合部材とを備
え、前記駆動回路は、前記駆動摩擦部材と前記係合部材とを
相対移動させるように前記電気機械変換素子に電圧を印
加し、前記第１方法と前記第２方法とにより、前記駆動
摩擦部材と前記係合部材との相対移動の速度を２段階に
切り替えることができることを特徴とする、駆動装置。