JP2007143269A - 駆動回路及びこれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電アクチュエータの駆動回路における昇圧用インダクタの個数低減及び各圧電素子に対応する回路の削減。
【解決手段】複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’）から構成される圧電アクチュエータを少なくとも１つ駆動する駆動回路２０に、複数の圧電素子と直列に１つ接続された昇圧用のインダクタ２１と、各圧電素子及びインダクタ２１を駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部（第１〜第６スイッチＳＷ１〜ＳＷ６）とを備え、スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、インダクタ２１と、該インダクタ２１により昇圧する上記複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続を切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電アクチュエータを駆動する駆動回路及びこれを用いた撮像装置に関し、特に、複数の圧電素子から構成され、その機械共振を利用した圧電アクチュエータ（トラス型アクチュエータ）を駆動する駆動回路及びこれを用いた撮像装置に関する。

従来、複数の圧電素子から構成され、その機械共振を利用した圧電アクチュエータ、例えばトラス型アクチュエータ（以降、トラスアクチュエータという）が知られている（例えば特許文献１、２参照）。このトラスアクチュエータは、例えば図１１（ａ）、（ｂ）に示すトラスアクチュエータ９００のように、第１及び第２圧電素子９０１、９０２の２つの圧電素子、チップ部材９０３及びベース部材９０４から構成されており、一定の押圧力によってチップ部材９０３が被駆動体９０５に押し付けられた状態となっている。この状態で、被駆動体９０５を図１１（ａ）に示すように右方向に移動させる場合、トラスアクチュエータ９００は、同図中、左側の第１圧電素子９０１を駆動し（この駆動側の圧電素子を駆動素子という）、右側の第２圧電素子９０２の端子間を短絡状態にして第１圧電素子９０１の駆動（主動）に対して従動させる（この従動側の圧電素子を従動素子という）。また、被駆動体９０５を図１１（ｂ）に示すように左方向に移動させる場合、トラスアクチュエータ９００は、右側の第２圧電素子９０２を駆動し（第２圧電素子９０２が駆動素子となる）、左側の第１圧電素子９０１の端子間を短絡状態にする（第１圧電素子９０１が従動素子となる）。このように被駆動体９０５の移動方向に応じて、トラスアクチュエータ９００の各圧電素子における駆動素子側と従動素子側とが入れ替わる構成となっている。なお、以降、圧電素子（駆動素子又は従動素子）の端子間のことを、適宜、圧電素子間（駆動素子間又は従動素子間）と表現するものとする。

ところで、圧電アクチュエータは、高応答で且つ高精度位置決めが可能である。この圧電アクチュエータをカメラ等に搭載することで、ＡＦ（オートフォーカス）や手振れ補正の性能向上が期待される。圧電アクチュエータを例えばバッテリー駆動の小型機器に搭載するためには、圧電アクチュエータを低電圧駆動させることが要求される。すなわち、低電圧駆動を行うことができれば、電池による駆動（電池直駆動）が容易となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を排除又は小型化することができ、これにより、圧電アクチュエータの駆動回路が小型化されて（低コスト化も図れる）、上記バッテリー駆動の小型機器への搭載が容易となる。

そこで、上記トラスアクチュエータにおいてこの低電圧駆動を行うために、圧電素子と直列に昇圧用のインダクタが接続され、これにより得られる直列共振（電気共振）が利用される。圧電素子とインダクタとが直列共振状態にあるとき、圧電素子間には最大電圧が印加される。この直列共振状態での直列共振周波数を、トラスアクチュエータの上記機械共振の周波数（機械共振周波数）とほぼ一致させて駆動することで、低電圧駆動が可能となる。
特開２００１−５４２９１号公報 特開２００１−２５８２７８号公報

しかしながら、上記従来技術では、駆動時、駆動素子側のインダクタは上記直列共振回路（昇圧回路）として機能するものの、従動素子側のインダクタは特に何も機能しない。一般的にコンデンサは小型であるが、昇圧用のインダクタはコンデンサと比べてかなり大型である。したがって、圧電アクチュエータの回路規模を小さくするためには、このインダクタの個数を削減する必要がある。現状では、圧電素子１個に対して１個のインダクタ（上記トラスアクチュエータ１個に対しては２個のインダクタ）が必要である。したがって、複数の圧電素子を備えた圧電アクチュエータを構成する場合、少なくともこの圧電素子の数だけインダクタが必要となる。また、圧電アクチュエータの回路規模を小さくするためには、このインダクタの個数を削減するとともに、各圧電素子に対応する該圧電素子の駆動に必要な回路（現状では、１つの圧電素子に対して後述する１つのＨブリッジ回路が必要）についても削減することが必要となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、インダクタの個数を最小限に抑える（削減する）ことができ、或いは各圧電素子に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化を図ることが可能な駆動回路及びこれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る駆動回路は、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、前記駆動回路は、前記複数の圧電素子と直列に１つ接続されたインダクタと、前記圧電素子及びインダクタを駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部とを備え、前記スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、前記インダクタと、前記複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続を切り替えることを特徴とする。

上記構成によれば、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、複数の圧電素子と直列に１つ接続されたインダクタと、圧電素子及びインダクタを駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部とを備える駆動回路によって、スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、インダクタと、複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続が切り替えられる。

また、上記構成において、前記スイッチング動作部は、Ｈ型ブリッジ回路の半分の構成を有してなるハーフブリッジ回路からなり、前記インダクタの前記圧電素子と接続されていない端子を１つのハーフブリッジ回路に、前記複数の圧電素子それぞれの前記インダクタと接続されていない端子を１つのハーフブリッジ回路に接続することが好ましい。

また、上記構成において、複数の前記圧電アクチュエータユニットを同位相で駆動する場合に、各圧電アクチュエータユニットのそれぞれの対応する圧電素子の少なくとも一端子側を、前記ハーフブリッジ回路における同じスイッチを用いて駆動することが好ましい。

また、本発明に係る駆動回路は、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、複数のスイッチから構成され、前記複数の圧電素子の少なくとも一端子側を同じスイッチを用いて駆動することが可能に構成されたスイッチング動作部を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路における、複数のスイッチから構成されたスイッチング動作部によって、複数の圧電素子の少なくとも一端子側が該スイッチング動作部の同じスイッチを用いて駆動される。

また、上記構成において、前記駆動回路は、複数の前記圧電アクチュエータユニットを同位相で駆動する場合に、各圧電アクチュエータユニットにおける前記同位相の駆動に対応する圧電素子の少なくとも一端子側を、前記スイッチング動作部における同じスイッチを用いて駆動することが好ましい。

また、上記構成において、前記複数の圧電素子それぞれと直列に接続された１つのインダクタをさらに備えることが好ましい。

また、本発明に係る撮像装置は、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、前記複数の圧電素子それぞれと直列に接続された１つのインダクタと、前記圧電素子及びインダクタを駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部とを有し、前記スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、前記インダクタと、該インダクタとの共振により印加電圧を昇圧させる前記複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続を切り替える駆動回路を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、撮像装置における、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、複数の圧電素子それぞれと直列に接続された１つのインダクタと、圧電素子及びインダクタを駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部とを有する駆動回路によって、スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、インダクタと、該インダクタとの共振により印加電圧を昇圧させる複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続が切り替えられる。

また、本発明に係る撮像装置は、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、複数のスイッチから構成され、前記複数の圧電素子の少なくとも一端子側を同じスイッチを用いて駆動することが可能に構成されたスイッチング動作部を有する駆動回路を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、撮像装置における、複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路が有する、複数のスイッチから構成されたスイッチング動作部によって、複数の圧電素子の少なくとも一端子側が該スイッチング動作部の同じスイッチを用いて駆動される。

請求項１記載の発明によれば、インダクタが複数の圧電素子と直列に１つ接続され、また、スイッチング動作部によって、インダクタと複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続が切り替えられる構成であるので、圧電アクチュエータユニットの駆動において複数の圧電素子に対して１つのインダクタを共用することが可能となり、したがって、占有面積の大きいインダクタの使用個数を最小限に抑える（削減する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、スイッチング動作部が、インダクタの圧電素子と接続されていない端子が１つのハーフブリッジ回路に、複数の圧電素子それぞれのインダクタと接続されていない端子が１つのハーフブリッジ回路に接続される構成であるので、１つの圧電素子に対して１つのＨブリッジ回路を使用することなく、すなわち、この場合、例えば２個の圧電素子に対してハーフブリッジ回路４つ相当の回路規模となるところ、該２個の圧電素子に対して３つのハーフブリッジ回路で済むことになり、Ｈブリッジ回路の使用個数を少なくして回路規模を縮小することができる。これにより、上記インダクタの削減と合わせて、より駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、複数の圧電アクチュエータユニットを同位相で駆動する場合に、各圧電アクチュエータユニットのそれぞれの対応する圧電素子の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部におけるハーフブリッジ回路の同じスイッチを用いて駆動される（或るスイッチが共用される）構成であるので、例えば４個の圧電アクチュエータユニット（各圧電アクチュエータユニットは例えば２個の圧電素子を備えている）に対してＨブリッジ回路を８つ備える回路規模となるところ、該４個の圧電アクチュエータユニットに対して３つのハーフブリッジ回路或いは２つのＨブリッジ回路で済むことになり、ハーフブリッジ回路或いはＨブリッジ回路の使用個数を少なくして回路規模を縮小することができる。これにより、上記インダクタの削減と合わせて、より駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、圧電アクチュエータユニットにおける複数の圧電素子の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部の同じスイッチを用いて駆動される構成であるので、圧電アクチュエータユニットの駆動において複数の圧電素子に対してスイッチング動作部のスイッチを共用することが可能となり、したがって、各圧電素子に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、同位相で駆動される各圧電アクチュエータユニットの圧電素子の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部における同じスイッチを用いて駆動される構成であるので、複数の圧電アクチュエータユニットの駆動において、各圧電アクチュエータユニットの圧電素子に対してスイッチング動作部のスイッチを共用することが可能となり、したがって、各圧電アクチュエータユニット（圧電素子）に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項６記載の発明によれば、１つのインダクタが複数の圧電素子それぞれと直列に接続される構成であるので、圧電アクチュエータユニットの駆動において複数の圧電素子に対して１つのインダクタを共用することが可能となり、したがって、占有面積の大きいインダクタの使用個数を最小限に抑える（削減する）ことができる。これにより、上記回路規模の削減と合わせて、より駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項７記載の発明によれば、１つのインダクタが複数の圧電素子それぞれと直列に接続され、また、スイッチング動作部によって、インダクタと該インダクタとの共振により印加電圧を昇圧させる複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続が切り替えられる構成であるので、撮像装置における圧電アクチュエータユニットの駆動において、複数の圧電素子に対して１つのインダクタを共用することが可能となり、したがって、占有面積の大きいインダクタの使用個数を最小限に抑える（削減する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化が図られた撮像装置を得ることができる。

請求項８記載の発明によれば、圧電アクチュエータユニットにおける複数の圧電素子の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部の同じスイッチを用いて駆動される構成であるので、撮像装置における圧電アクチュエータユニットの駆動において、複数の圧電素子に対してスイッチング動作部のスイッチを共用することが可能となり、したがって、各圧電素子に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化が図られた撮像装置を得ることができる。

図１は、本発明に係る駆動回路の一適用例である圧電駆動装置の概略構成図である。図１に示すように、圧電駆動装置１は、トラスアクチュエータである圧電アクチュエータ１００を構成する、第１圧電素子１０、第２圧電素子１０’、チップ部材１１及びベース部材１２と、圧電アクチュエータ１００を駆動するための駆動電源１３及び駆動制御部１４とを備えている。第１及び第２圧電素子１０、１０’は、それぞれ印加される電圧に応じて伸縮する変位素子であり、この伸縮に応じて振動を発生させるものである。第１及び第２圧電素子１０、１０’は、それぞれＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電特性を示すセラミック薄板１０１と電極１０２（１０３）とが交互に積層されてなり、各セラミック薄板１０１と各電極１０２（１０３）とは互いに固着されている。この１つおきに配置された電極１０２、１０３（電極群）は、それぞれ信号線Ｌ１、Ｌ２（信号線Ｌ１’、Ｌ２’）を介して駆動電源１３に接続されている。信号線Ｌ１、Ｌ２（信号線Ｌ１’、Ｌ２’）間に所定の電圧を印加すると、電極１０２、１０３に挟まれたセラミック薄板１０１には、その積層方向に電界が発生し、１つおきに分極（電界）の向きが同じになる（隣接するセラミック薄板１０１同士は分極が逆になる）。なお、第１及び第２圧電素子１０、１０’は、同図に示すように略直角（「Ｌ」字状）に交差して配置されている。

チップ部材１１は、第１圧電素子１０又は第２圧電素子１０’の伸縮により振動され、この振動によって、チップ部材１１と圧接された被駆動体であるロータ１１１を回転運動させるものである。チップ部材１１は、例えば安定して高い摩擦係数が得られ且つ耐摩耗性に優れたタングステン等の材質からなり、第１及び第２圧電素子１０、１０’の交差側端部に固着されるなどして結合されている。換言すれば、第１及び第２圧電素子１０、１０’はチップ部材１１を介して一体的に接合されている。

ベース部材１２は、第１及び第２圧電素子１０、１０’並びにチップ部材１１を支持するものであり、第１及び第２圧電素子１０、１０’の上記交差側端部と反対側の端部がベース部材１２に固定されている。なお、ベース部材１２は、例えば製造が容易で且つ強度に優れたステンレス鋼等からなる。

駆動電源１３は、交流の駆動電圧を各電極１０２、１０３に供給する電力供給源（交流電源）である。ここでは、上記駆動電圧は例えば±１ＶＭの大きさである（１ＶＭ＝７［Ｖ］程度の電圧）。駆動制御部１４は、第１及び第２圧電素子１０、１０’の駆動を制御するものである。駆動制御部１４は、後述する駆動回路２０、３０や駆動回路４０、４０’及び５０を備えており、第１及び第２圧電素子１０、１０’に対する駆動電源１３からの電力供給を制御する、具体的には第１及び第２圧電素子１０、１０’のいずれか一方を選択して駆動電源１３からの電力供給を行う。

このように、駆動制御部１４によって圧電アクチュエータ１００の第１及び第２圧電素子１０、１０’のいずれか一方のみに電力供給を行い、例えば第１圧電素子１０を駆動させると、この第１圧電素子１０の振動がベース部材１２を介して第２圧電素子１０’に伝達され、第２圧電素子１０’が所定の位相差をもって共振する。これにより、チップ部材１１が同図中に示すような楕円（又は円）を描くように駆動する。このチップ部材１１を例えば所定の軸周りに回転可能なロータ１１１の円筒面に押し付けることで、ロータ１１１を回転運動させることができる、すなわちチップ部材１１の楕円運動（円運動を含む）をロータ１１１の回転運動に変換することができる。なお、チップ部材１１を例えば棒状（直線状）の部材に押し付けた場合には、このチップ部材１１の楕円運動を該棒状部材の直線運動に変換することができる。

ここで、続いて図２に示す本発明の説明をする前に、図１０を用いて、圧電アクチュエータ（トラスアクチュエータ）の各圧電素子の駆動原理について説明する。同図に示す回路は、従来において圧電アクチュエータの圧電素子それぞれに対して設けられる２つの駆動回路を示しており、駆動回路８００は、駆動素子として機能している例えば上記第２圧電素子１０に対して設けられたものであり、駆動回路８２０は、従動素子として機能している上記第２圧電素子１０’に対して設けられたものである。これら駆動回路８００、８２０は同じ回路構成を有しており、ここでは、駆動回路８００が駆動素子側、駆動回路８２０が従動素子側となる場合を示している。

駆動回路８００、８２０は、それぞれ第１〜第４スイッチＳＷ１０〜ＳＷ４０を備えた、スイッチング素子である所謂Ｈ型ブリッジ（以降、Ｈブリッジという）回路、インダクタ８０１、８２１（Ｌ）及びコンデンサ８０２、８２２（Ｃ）を備えている。インダクタ８０１、８２１は、昇圧用のインダクタであり、それぞれ第１及び第２圧電素子１０、１０’の一端子側に直列に接続されている。コンデンサ８０２、８２２は、それぞれ第１及び第２圧電素子１０、１０’の端子間に該圧電素子と並列に接続されている。

駆動回路８００は、駆動素子（第１圧電素子１０）を充電させるための正の駆動電圧、及び駆動素子を放電（逆方向充電）させるための負の駆動電圧を交互に発生させ、これら正負の駆動電圧からなる駆動信号（矩形波）を出力し、駆動素子を圧電アクチュエータ１００の機械共振周波数付近の周波数で駆動させる。この駆動素子の駆動時には、Ｈブリッジにおける第１スイッチＳＷ１０及び第２スイッチＳＷ２０と、第３スイッチＳＷ３０及び第４スイッチＳＷ４０とがそれぞれペアとなって（対になって）スイッチング動作、すなわちオン、オフの切り替えが行われる。次に、このスイッチングによる駆動時には、駆動素子の端子間（上記電極１０２、１０３間、或いは信号線Ｌ１、Ｌ２間）には、駆動電源１３からの交流電圧（例えば±１ＶＭ）により例えば約２ＶＭ以上の電圧が印加される（昇圧用インダクタ８０１により２ＶＭ以上に昇圧される）。ただし、１ＶＭ＝７［Ｖ］程度の電圧である。なお、駆動回路８００に対する上記正負の駆動電圧を発生させるための駆動指示信号は、駆動制御部１４内の例えばインバータ（反転回路）（図示省略）によって発生されてもよい。このインバータによる駆動指示信号の発生は、駆動制御部１４内の水晶発振子等の発振素子（図示省略）による所定周波数のクロック信号に基づいて行われてもよい。

一方、駆動回路８２０は、駆動回路８００による第１圧電素子１０の駆動時、Ｈブリッジにおける第１〜第４スイッチＳＷ１０〜ＳＷ４０を全てオフ（開状態）にして、従動素子（第２圧電素子１０’）の端子間を短絡（ショート）状態とする（正確には、後述するようにインピーダンスを下げる）。

ところで、駆動回路８００、８２０は、上述したように各圧電素子と直列に昇圧用のインダクタ８０１、８２１が接続された構成となっているが、これにより、圧電素子とインダクタとで直列共振を起こすようになる。圧電素子とインダクタとが直列共振状態にあるとき、すなわち直列共振周波数で共振しているとき、圧電素子間には最大電圧が印加される。この直列共振周波数ｆｓを圧電アクチュエータ（トラスアクチュエータ）の機械共振周波数ｆｍと略一致させて（ｆｓ≒ｆｍ）駆動することで、低電圧駆動が可能となる。

また、駆動回路８００、８２０は、上述したように各圧電素子と並列にコンデンサ８０２、８２２が接続された構成となっているが、このような回路構成を備えて、上記従動素子側において全てのスイッチＳＷ１０〜ＳＷ４０がオフにされることにより、該従動素子間がハイインピーダンス状態となるのを防止することが可能となる。このことについて説明する。一般的に、各圧電素子はその等価回路を考えた場合、制止コンデンサ（Ｃｄ）、等価インダクタ（Ｌｍ）、負荷（ｒ０）及び等価静電容量（Ｃｍ）を用いて表すことができる。制止コンデンサとは、圧電素子を通常の誘電体（コンデンサ）として見なした場合のコンデンサ容量（キャパシティ）（等価コンデンサ容量と表現する）であり、等価インダクタとは、圧電素子の質量の作用をこれと等価のインダクタのインダクタンスに置き換えたものであり、負荷とは、圧電素子の負荷損失を表す抵抗であり、等価静電容量とは、圧電素子のばね作用をこれと等価の静電容量に置き換えたものである。また、これら等価インダクタ、負荷及び等価静電容量の３つによって圧電素子の所謂機械腕が構成される。

駆動回路８００によって駆動素子（第１圧電素子１０）が駆動されると、駆動素子は駆動周波数で伸縮運動を行い、この駆動素子の伸縮運動は従動素子（第２圧電素子１０’）に伝達され、従動素子も駆動周波数と同じ周波数で伸縮運動を行う。従動素子は、外力により伸縮すると、その伸縮する周期で起電力を発生する。このとき、従動素子の上記機械腕は交流電源である駆動電源１３と等価になる。ここで、仮に、各駆動回路８００、８２０にコンデンサ８０２、８２２を備えていないとした場合、すなわちＨブリッジ回路でインダクタ及び圧電素子のみを駆動する回路構成の場合（ただし、この場合、駆動素子側では、上述と同様、Ｈブリッジにおける第１スイッチＳＷ１０及び第２スイッチＳＷ２０、第３スイッチＳＷ３０及び第４スイッチＳＷ４０がそれぞれペアで駆動周波数に応じてスイッチングされ、一方、従動素子側では、該従動素子間を短絡させる（閉回路にする）べく第２及び第４スイッチＳＷ２０、ＳＷ４０がオンとされている（第１及び第３スイッチＳＷ１０、ＳＷ３０はオフにされている））、上記機械腕と等価となった駆動電源１３に対して、第２圧電素子１０’の上記制止コンデンサと、インダクタ８２１とが並列共振回路を構成することになる。この並列共振における並列共振周波数ｆｐは、以下の（1-1）式で表される。

ここで、ｆｓ＝ｆｐ≒ｆｍであることから、従動素子間は、この並列共振によってハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）となる。ハイインピーダンスとなることにより、従動素子間に電流が流れにくくなるため、従動素子の伸縮が小さくなり、圧電アクチュエータの駆動特性は低下する。

このように、低電圧駆動を行うべく圧電素子と直列にインダクタを設けると、従動素子側において、このインダクタと制止コンデンサとによって並列共振が生じてハイインピーダンス状態となり、駆動特性の低下を招いてしまう。そこで、この問題を解決するべく、図１０に示すように、各圧電素子と並列にコンデンサ８０２、８２２を接続する（以降、この並列接続されるコンデンサのことを、適宜、「並列コンデンサ」と表現する）とともに、従動素子側の駆動回路８２０の全てのスイッチＳＷ１０〜ＳＷ４０をオフにする。この構成により、従動素子側において、上記機械腕と等価となった駆動電源１３に対して、制止コンデンサとコンデンサ８２２とが並列に接続された状態（第２圧電素子１０’とコンデンサ８２２とで閉回路が形成された状態）となる。換言すれば、制止コンデンサとインダクタ８２１とが開回路を形成した状態となる。従動素子間はコンデンサ８２２により交流的に短絡状態となっているので、該従動素子間には電流が流れる。従動素子間に電流が流れることで、従動素子の伸縮は大きくなる。

なお、図１０に示す従動素子側の第２圧電素子１０’の端子間は、上記並列コンデンサを備えることで、Ｚ＝１／２πｆＣ（但し、ｆ：圧電素子の駆動周波数、Ｃ：並列コンデンサの容量）の関係を有するインピーダンスＺで結線されたことになり、駆動周波数ｆ及び／又はコンデンサ容量Ｃをより大きな値に設定することにより、容易にインピーダンスＺを小さくする、すなわちインピーダンスＺを小さくして圧電アクチュエータ１００の駆動特性低下を防止することが可能となる。

このように駆動回路８００、８２０は、圧電素子に対して直列にインダクタが接続されるとともに、該圧電素子に対して並列にコンデンサが接続された回路構成とされ、上述のように動作する、つまり駆動素子側はＨブリッジの第１及び第２スイッチＳＷ１０、ＳＷ２０、第３及び第４スイッチＳＷ３０、ＳＷ４０がそれぞれペアでスイッチングし、従動素子側はＨブリッジの全てのスイッチがオフとなることで、駆動素子側において第１圧電素子１０とインダクタ８０１とによる直列共振（電気共振）を利用した低電圧駆動が可能であるとともに、従動素子側において、制止コンデンサとインダクタ８２１との並列共振に起因するハイインピーダンスを解消することが可能となる。

図２は、本発明に係る第１及び第２圧電素子１０、１０’の駆動回路の一例を示す図であり、駆動回路２０は、第１及び第２圧電素子１０、１０’を駆動するものである。駆動回路２０は、駆動制御部１４に内蔵されており、この駆動制御部１４による駆動指示信号に基づいてそれぞれ第１及び第２圧電素子１０、１０’に対する駆動信号つまり駆動電圧を発生させて各圧電素子を駆動する。駆動回路２０は、第１及び第２圧電素子１０、１０’における何れか一方を駆動素子として機能させるとともに、他方は従動素子として機能させて、駆動方向すなわち上記ロータ１１１の回転方向（時計回り又は反時計回り）に応じて、これら第１及び第２圧電素子１０、１０’における駆動素子側及び従動素子側を入れ替えて（反転させて）駆動する。

駆動回路２０は、第１〜第６スイッチＳＷ１〜ＳＷ６、インダクタ２１（Ｌ）及びコンデンサ２２、２３（Ｃ）を備えている（ＧＮＤは接地を示している。以下同様）。第１〜第６スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、それぞれ「開（オープン）」及び「閉（クローズ）」の 切り替え、すなわちオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）の切り替えを行うスイッチ（スイッチング素子）であり、例えばｎｐｎ型又はｐｎｐ型トランジスタ、具体的にはＮチャンネル又はＰチャンネルＦＥＴからなる。これらスイッチは、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４、第２スイッチＳＷ２及び第５スイッチＳＷ５、第３スイッチＳＷ３及び第６スイッチＳＷ６をそれぞれペアとして、Ｈ型ブリッジ回路における右又は左半分の回路、換言すれば、Ｈ型に配置された４つのスイッチからなるＨブリッジ回路を圧電素子の両端子側の２つの部分に分けてなる、２つのスイッチを備えた回路を構成している。以降、このＨブリッジ回路の半分の回路構成のことを「ハーフブリッジ回路（ハーフブリッジ）」と表現するものとする。したがって、駆動回路２０は、インダクタ２１に対して１つのハーフブリッジを、複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’）それぞれに対して１つのハーフブリッジを備え、合計３つのハーフブリッジを備えていると言える。

インダクタ２１は、第１圧電素子１０又は第２圧電素子１０’に対する昇圧用のインダクタであり、第１圧電素子１０又は第２圧電素子１０’と直列に接続されている。コンデンサ２２、２３は、後述の並列共振によるハイインピーダンス状態となる問題を解消するべく設けられたコンデンサであり、コンデンサ２２は第１圧電素子１０と並列に該第１圧電素子１０の端子間に接続されており、コンデンサ２３は第２圧電素子１０’と並列に該第２圧電素子１０’の端子間に接続されている。

ところで、上述で説明した駆動回路２０の構成は、謂わば図１０に示す駆動回路８００、８２０が合体してなるものであると言える。具体的には、例えば、駆動回路８００における第１及び第４スイッチＳＷ１０、ＳＷ４０（これら２つのスイッチによるハーフブリッジ）並びにインダクタ８０１を、駆動回路８２０における第１及び第４スイッチＳＷ１０、ＳＷ４０（これら２つのスイッチによるハーフブリッジ）並びにインダクタ８２１と共用して或いは１つに纏めて（駆動回路８２０における第１及び第４スイッチＳＷ１０、ＳＷ４０並びにインダクタ８２１を削除して）、駆動回路８２０のａ１点及びａ２点に示す箇所（信号線）を、駆動回路８００のｂ１点及びｂ２点に示す箇所と接続し、さらに、駆動回路８２０のａ３点に示す箇所を駆動回路８００のｂ３点に示す箇所に接続したような構成となる。ただし、駆動電源１３及びＧＮＤはそれぞれ１つとなり、コンデンサ８０２、８２２がそれぞれコンデンサ２２、２３となり、インダクタ８０１がインダクタ２１となり、駆動回路８００の第１〜第４スイッチＳＷ１０〜ＳＷ４０がそれぞれ駆動回路２０の第１スイッチＳＷ１、第５スイッチＳＷ５、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４となり、また、駆動回路８２０の第２及び第３スイッチＳＷ２０、ＳＷ３０がそれぞれ駆動回路２０の第６スイッチＳＷ６及び第３スイッチＳＷ３となる。

この駆動回路２０では、図２に示すように第１スイッチＳＷ１及び第５スイッチＳＷ５と、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４とがそれぞれペアで駆動周波数に応じてスイッチングするとともに、第３スイッチＳＷ３及び第６スイッチＳＷ６がオフになる場合、同図中、左側の圧電素子つまり第１圧電素子１０が駆動素子となり、右側の圧電素子つまり第２圧電素子１０’が従動素子となる。この場合、インダクタ２１によって駆動素子側の第１圧電素子１０に対する昇圧が行われる。

一方、第１スイッチＳＷ１及び第６スイッチＳＷ６と、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４とがそれぞれペアで駆動周波数に応じてスイッチングするとともに、第２スイッチＳＷ２及び第５スイッチＳＷ５がオフになる場合、右側の圧電素子が駆動素子となり、左側の圧電素子が従動素子となる。この場合、インダクタ２１によって駆動素子側の第２圧電素子１０’に対する昇圧が行われる。

このように、１つのインダクタが複数の圧電素子によって共用され、圧電アクチュエータ１００の駆動方向に応じて、すなわち各スイッチによるスイッチング動作に応じて、圧電アクチュエータ１００の複数の圧電素子のうちの、インダクタ２１によって昇圧される圧電素子が切り替えられる（選択される）構成とすることで、昇圧用のインダクタを有効に使うことができる。すなわち、図１０に示したように、従来では圧電アクチュエータ１個に対して２個の昇圧用インダクタが必要であったが、本発明では圧電アクチュエータ１個に対して１個の昇圧用インダクタで十分となる。

また、上記回路構成により、圧電アクチュエータ１００の複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’）の少なくとも一端子側が、同じスイッチ（ここでは第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４）を用いて駆動することが可能であるので、すなわち第１圧電素子１０及び第２圧電素子１０’それぞれの駆動において第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４が共用される回路構成であるので、従来では図１０に示すように例えば２個の圧電素子に対して４個のハーフブリッジ（２個のＨブリッジ）が必要であったが、本発明では３個のハーフブリッジで十分となる。このように駆動回路２０に示す回路構成とすることで、昇圧用のインダクタの個数を最小限に抑える（削減する）ことができるとともに、各圧電素子（或いはインダクタ）の駆動に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができる。

ところで、上述では図１に示すように、１つの圧電アクチュエータ１００を用いて被駆動体（ロータ１１１）を駆動させているが、この圧電アクチュエータ１００の個数を増やすことで、被駆動体に対する出力をより大きくすることができる。本実施形態における駆動回路２０（圧電駆動装置１）の構成による効果は、このように圧電アクチュエータの個数が増えた場合に、より顕著となる。複数の圧電アクチュエータを備えた圧電駆動装置としては、例えば図３に示すように、直線状の被駆動体３０１に沿って直線状に配置された、ここでは被駆動体３０１を挟んで対向配置された二対の圧電アクチュエータ、すなわち圧電アクチュエータ３１０、３２０、及び圧電アクチュエータ３３０、３４０からなるものがある。

各圧電アクチュエータ３１０〜３４０は、それぞれ圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２、圧電素子Ｐ２１、Ｐ２２、圧電素子Ｐ３１、Ｐ３２、及び圧電素子Ｐ４１、Ｐ４２から構成されており、同位相で駆動される。なお、ここでは合計４つの圧電アクチュエータを備える構成としているが、複数個であるのならばこの個数に限定されない。また、各圧電アクチュエータは、上記対向配置されてなくともよく、互いにズレて配置されていてもよいし、被駆動体３０１の片側に４つが配列された構成でもよい。この図３に示す構成において、各圧電アクチュエータの例えば圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１を駆動すると、被駆動体３０１は同図中、右側にスライド移動する。一方、圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２を駆動すると、被駆動体３０１は同図中、左側にスライド移動する。

また、複数の圧電アクチュエータを備えた圧電駆動装置として、例えば図４に示すように、円環状（円形状）の被駆動体３０２の外周に沿って円状に例えば上記４個の圧電アクチュエータ３１０、３２０、３３０及び３４０が配置されてなるものがある。この場合も上記と同様、各圧電アクチュエータの例えば圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１を同位相で駆動すると、被駆動体３０２は同図中、時計回り（ＣＷ方向）に回転移動する。一方、圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２を駆動すると、被駆動体３０２は反時計回り（ＣＣＷ方向）に回転移動する。なお、図３、４における圧電アクチュエータ３１０〜３４０は、圧電アクチュエータ１００と同様に図略の駆動制御部（図１の駆動制御部１４参照）を備えており、この駆動制御部内に、圧電アクチュエータの各種駆動回路が内蔵されている。

上記図３、４のシステム（圧電駆動装置）に、本発明の駆動回路２０を適用すると、図５に示す駆動回路４０となる。この駆動回路４０は、全体的には、駆動回路２０の３つのハーフブリッジ回路部分に対して、４つの圧電アクチュエータ３１０〜３４０の各圧電素子に対するインダクタ及びコンデンサからなる回路部分が並列に接続されている。そして、各部においては、上記直列共振を利用して低電圧駆動を可能とするべく、圧電アクチュエータ３１０の複数の圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２と直列に１つの昇圧用のインダクタＬ１が接続されている。すなわち、インダクタＬ１に対して圧電素子Ｐ１１が直列に接続されており、且つ、このインダクタＬ１に対して圧電素子Ｐ１２が直列に接続されている。これと同じく、各圧電アクチュエータ３２０、３３０及び３４０の各圧電素子Ｐ２１及びＰ２２、Ｐ３１及びＰ３２、Ｐ４１及びＰ４２に、それぞれインダクタＬ２〜Ｌ４が１つ直列に接続されている。また、各圧電素子の端子間には、上記並列共振によるハイインピーダンスを防止するべく圧電素子と並列に各コンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ４１、Ｃ４２が接続されている。

また、駆動回路４０は、各インダクタＬ１〜Ｌ４に対して第１及び第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４からなる１つのハーフブリッジ４０１を、また、各圧電アクチュエータ３１０〜３４０における各圧電素子それぞれに対して１つのハーフブリッジ、すなわち、圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１に対する第２及び第５スイッチＳＷ２、ＳＷ５からなる１つのハーフブリッジ４０２、圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２に対する第３及び第６スイッチＳＷ３、ＳＷ６からなる１つのハーフブリッジ４０３を備えている。なお、ハーフブリッジ４０１〜４０３は、信号線４０４〜４０６によって、それぞれインダクタＬ１〜Ｌ４、圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１、圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２の一端子側と並列に接続されている。

そして、図５に示すように、第１スイッチＳＷ１及び第５スイッチＳＷ５、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４がそれぞれペアで駆動周波数に応じてスイッチングするとともに、第３スイッチＳＷ３及び第６スイッチＳＷ６がオフになる場合、同図中、左側の圧電素子（圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１）が駆動素子となり、右側の圧電素子（圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２）が従動素子となる。この場合、各インダクタＬ１〜Ｌ４によって駆動素子側の圧電素子に対する昇圧が行われる。

一方、第１スイッチＳＷ１及び第６スイッチＳＷ６、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４がそれぞれペアで駆動周波数に応じてスイッチングするとともに、第２スイッチＳＷ２及び第５スイッチＳＷ５がオフになる場合、上記右側の圧電素子が駆動素子となり、上記左側の圧電素子が従動素子となる。この場合、各インダクタＬ１〜Ｌ４によって駆動素子側の圧電素子に対する昇圧が行われる。

このように、駆動回路４０は、駆動回路２０と同様、各スイッチによるスイッチング動作に応じて、インダクタＬ１（インダクタＬ２〜Ｌ４も同じ）と、該インダクタＬ１によって昇圧させる、複数の圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２（圧電素子Ｐ２１及びＰ２２、Ｐ３１及びＰ３２、Ｐ４１及びＰ４２も同じ）における少なくとも１つの圧電素子との接続を切り替える。また、複数の圧電素子の少なくとも一端子側を同じスイッチを用いて駆動する。すなわち図５の場合、例えば、圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１の一端子側が、第２及び第５スイッチＳＷ２、ＳＷ５からなるスイッチ（ハーフブリッジ４０２）を用いて駆動され、圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２の一端子側が、第３及び第６スイッチＳＷ３、ＳＷ６からなるスイッチ（ハーフブリッジ４０３）を用いて駆動される。また例えば、圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１、並びに圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２の上記一端子側に対する他端子側が、第１及び第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４からなるスイッチ（ハーフブリッジ４０１）を用いて駆動される。

図３、４に示すように４個の圧電アクチュエータを使用する場合、従来の駆動回路では昇圧用のインダクタは８個必要であるが、駆動回路４０では、各圧電アクチュエータの複数の圧電素子が１つのインダクタを共用しており、４個のインダクタで済むようになる。また、従来ではＨブリッジが８個必要であるが、各圧電アクチュエータの圧電素子が同じスイッチ（ハーフブリッジ）を共用しており、３個のハーフブリッジで済むようになる。このように、駆動回路４０に示す回路構成とすることで、昇圧用のインダクタの個数を最小限に抑える（削減する）ことができるとともに、各圧電素子（或いはインダクタ）の駆動に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができる。なお、当該回路規模縮小の効果は、圧電アクチュエータ（圧電素子）の個数が増えるほど大きくなる。ただし、この駆動回路に対する圧電アクチュエータの設置個数（並列接続数）は、ドライバ（スイッチング素子）の駆動能力が許す限り、任意の個数が可能である。

図６は、上記図５における駆動回路４０に対し、スイッチング素子として上記ハーフブリッジの代わりに汎用のＨブリッジを適用した一例である駆動回路５０を示している。なお、Ｈブリッジの汎用品は、ハーフブリッジの汎用品よりも普及しており、小型パッケージのものもある。同図に示すように、駆動回路５０は、Ｈブリッジ５０１、５０２の２つのＨブリッジを備えている。Ｈブリッジ５０１の第１及び第５スイッチＳＷ１’、ＳＷ５’間の端子部（信号線）は、信号線５０３、５０４を介して各インダクタＬ１〜Ｌ４と接続されている。Ｈブリッジ５０２の第３及び第７スイッチＳＷ３’、ＳＷ７’間の端子部は、信号線５０５、５０４を介して各インダクタＬ１〜Ｌ４と接続されている。また、Ｈブリッジ５０１の第２及び第６スイッチＳＷ２’、ＳＷ６’間の端子部は、信号線５０６を介して、ここでの駆動素子である圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１の一端子側と接続され、Ｈブリッジ５０２の第４及び第８スイッチＳＷ４’、ＳＷ８’間の端子部は、信号線５０７を介して、ここでの従動素子である圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２の一端子側と接続されている。

各圧電アクチュエータを或る方向に駆動する場合、駆動素子側では、Ｈブリッジ５０１における第１スイッチＳＷ１’及び第６スイッチＳＷ６’と、第２スイッチＳＷ２’及び第５スイッチＳＷ５’とが、それぞれペアで駆動周波数に応じてスイッチングされ、一方、従動素子側では、Ｈブリッジ５０２における第３、第４、第７及び第８スイッチＳＷ３’、ＳＷ４’、ＳＷ７’及びＳＷ８’の全てのスイッチがオフにされる。この場合、各インダクタＬ１〜Ｌ４によって駆動素子側の圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１に対する昇圧が行われる。

また、各圧電アクチュエータを他方向に駆動する場合、駆動素子側では、Ｈブリッジ５０２における第３スイッチＳＷ３’及び第８スイッチＳＷ８’と、第４スイッチＳＷ４’及び第７スイッチＳＷ７’とが、それぞれペアで駆動周波数に応じてスイッチングされ、一方、従動素子側では、Ｈブリッジ５０１における第１、第２、第５及び第６スイッチＳＷ１’、ＳＷ２’、ＳＷ５’及びＳＷ６’の全てのスイッチがオフにされる。この場合、各インダクタＬ１〜Ｌ４によって駆動素子側の圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２に対する昇圧が行われる。

このように、駆動回路５０は、上記駆動回路２０と同様、各スイッチによるスイッチング動作に応じて、インダクタＬ１（インダクタＬ２〜Ｌ４も同じ）と、該インダクタＬ１によって昇圧させる、複数の圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２（圧電素子Ｐ２１及びＰ２２、Ｐ３１及びＰ３２、Ｐ４１及びＰ４２も同じ）における少なくとも１つの圧電素子との接続を切り替える。また、複数の圧電素子の少なくとも一端子側を同じスイッチを用いて駆動する。すなわち図６の場合、例えば、圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１の一端子側が、Ｈブリッジ５０１における第２及び第６スイッチＳＷ２’、ＳＷ６’からなるスイッチを用いて駆動され、圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２の一端子側が、Ｈブリッジ５０２における第４及び第８スイッチＳＷ４’、ＳＷ８’からなるスイッチを用いて駆動される。また例えば、圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１、並びに圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２の上記一端子側に対する他端子側が、Ｈブリッジ５０１における第１及び第５スイッチＳＷ１’、ＳＷ５’からなるスイッチ、或いはＨブリッジ５０２における第３及び第７スイッチＳＷ３’、ＳＷ７’からなるスイッチを用いて駆動される。

この駆動回路５０の場合も、従来の駆動回路では昇圧用のインダクタは８個必要であるが、各圧電アクチュエータの複数の圧電素子が１つのインダクタを共用しており、４個のインダクタで済むようになる。また、従来ではＨブリッジが８個必要であるが、各圧電アクチュエータの圧電素子が同じスイッチを共用しており、２個で済むようになる。このように、駆動回路５０に示す回路構成とすることで、昇圧用のインダクタの個数を最小限に抑える（削減する）ことができるとともに、各圧電素子（或いはインダクタ）の駆動に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができる。なお、当該回路規模縮小の効果は、圧電アクチュエータ（圧電素子）の個数が増えるほど大きくなる。

使用する複数の圧電素子の特性が略一致している場合は、図７に示すような駆動方法も可能である。すなわち、図７の駆動回路４０’に示すように、上記図５に示す駆動回路４０のインダクタＬ１〜Ｌ４を１つのインダクタＬ５で置き換えて、より少ない（１個の）インダクタで駆動する構成としてもよい。これにより、さらに回路規模を縮小することができる。このインダクタＬ５の一端子側は、全ての圧電素子（駆動素子及び従動素子）の一端子側と接続されている。この場合も、圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２に対してインダクタＬ５、圧電素子Ｐ２１、Ｐ２２に対してインダクタＬ５（以降、圧電素子Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ４１、Ｐ４２についても同じ）というように、複数の圧電素子と直列に１つの昇圧用のインダクタが接続された構成となっており、各スイッチによるスイッチング動作に応じて、各圧電アクチュエータにおける、インダクタＬ５によって昇圧される圧電素子が切り替えられる（ここでは圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１と、圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２とが切り替えられる）。また、駆動回路４０と同様、複数の圧電素子の少なくとも一端子側が同じスイッチ（ハーフブリッジ）を用いて駆動される。

この駆動方法における各圧電アクチュエータ３１０〜３４０の機械共振周波数をｆｍ１、ｆｍ２、ｆｍ３及びｆｍ４とし（これらは以下の（1-2）〜（1-5）式で表される）、

また、圧電素子とインダクタとが直列共振状態にある場合の直列共振周波数（電気直列共振周波数）をｆｓとすると（これは以下の（1-6）式で表される）、

ここでは、直列共振周波数ｆｓを、機械共振周波数ｆｍ１、ｆｍ２、ｆｍ３及びｆｍ４と略一致させて（ｆｓ≒ｆｍ１≒ｆｍ２≒ｆｍ３≒ｆｍ４）駆動することになる。この場合、圧電アクチュエータの個数によらず、昇圧用のインダクタは上述したように１個で十分である。

なお、駆動回路４０’では、これまで圧電素子毎に設けられていたハイインピーダンス防止用の並列コンデンサも各圧電素子で共用することが可能となり、コンデンサＣ５１、Ｃ５２に示すように設置個数を削減することができ、より一層、回路規模を縮小することができる。因みに、コンデンサ５１は圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１で共用され、コンデンサＣ５２は圧電素子Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２で共用される。また、当該回路規模縮小の効果は、圧電アクチュエータ（圧電素子）の個数が増えるほど大きくなる。

図８は、圧電駆動装置１（駆動回路２０）の一適用例である撮像装置６０を示す斜視図である。撮像装置６０は、例えば監視カメラとして機能するものであり、撮像ユニット６１、第１駆動ユニット６２及び第２駆動ユニット６３からなる。撮像ユニット６１は、ビデオカメラ或いはデジタルカメラ等からなり、被写体を撮像するものである。

第１駆動ユニット６２は、撮像ユニット６１を、チルト方向、すなわち例えば地面に対して水平なＴ軸回りに回転駆動（回動）させるものであり、チルトロータ６２１及びチルトステータ６２２からなる。チルトロータ６２１は、後述するトラスアクチュエータ６７０の駆動によってチルトステータ６２２に対して相対的に回転するものである。チルトステータ６２２は、チルトロータ６２１を回転自在に支持するものである。チルトステータ６２２は、同図に示すように例えば「Ｌ」字状に構成されて、チルトロータ６２１と反対側の端部が後述のパンロータ６３１に対して固定されている。

第２駆動ユニット６３は、撮像ユニット６１を、パン方向、すなわち上記地面に対して垂直な（Ｔ軸に対して垂直方向の）Ｐ軸回りに回転駆動（回動）させるものであり、パンロータ６３１及びパンステータ６３２からなる。パンロータ６３１は、後述するトラスアクチュエータ６７０の駆動によってパンステータ６３２に対して相対的に回転するものである。パンステータ６３２は、パンロータ６３１を回転自在に支持するものである。

撮像装置６０は、このように回転駆動する２つの第１駆動ユニット６２及び第２駆動ユニット６３によって所謂首振り機構を実現している。なお、撮像装置６０は、撮像ユニット６１並びに第１及び第２駆動ユニット６２、６３が内包される所定のハウジング部（図示省略）を備えていてもよく、このハウジング部にパンステータ６３２が固定された構成であってもよい。また、符号６１１で示すものは撮像ユニット６１の撮影レンズ（撮影レンズ６１１）であり、符号６１２で示すものは撮像ユニット６１と第１駆動ユニット６２とを連結する連結体（連結体６１２；撮像ユニット６１に含む）である。

図９は、上記第１駆動ユニット６２及び第２駆動ユニット６３の構成について説明する図である。ただし、これら駆動ユニットは同様の構成を有しているため、ここでは第１駆動ユニット６２を例に挙げて説明する。同図中における符号６４０に示す図は、第１駆動ユニット６２の回転平面方向、つまり上記Ｔ軸と垂直な平面方向の断面図であり、符号６６０に示す図は、第１駆動ユニット６２のＴ軸方向の断面図である。

第１駆動ユニット６２は、第１及び第２圧電素子６４１、６４２、チップ部材６４３、ベース部材６４４、ロータ６４５（図１のロータ１１１、図８のチルトロータ６２１に相当する）、加圧バネ６４６、剛球６４７、圧接バネ６４８、基台６４９、蓋部材６５０及び規制部材６５１〜６５３を備えている。ただし、第１及び第２圧電素子６４１、６４２、チップ部材６４３及びベース部材６４４によりトラスアクチュエータ６７０（上記圧電アクチュエータ１００に相当する）を構成し、剛球６４７及び圧接バネ６４８により圧接機構６８０を構成している。

トラスアクチュエータ６７０は、チップ部材６４３が加圧バネ６４６による付勢力によってロータ６４５の内周壁面に圧接しており、第１及び第２圧電素子６４１、６４２の駆動による該チップ部材６４３の振動によってロータ６４５を回転させる。この場合も上述と同様、第１及び第２圧電素子６４１、６４２における駆動素子側及び従動素子側を切り替えて駆動することで、時計又は反時計回りにロータ６４５を回転させることができる。上記加圧バネ６４６は、その一端が規制部材６５１（規制部材６５１は基台６４９に固定されている）によって固定されており、規制部材６５２にその一端が固定されたベース部材６４４の他端側に上記付勢力を与えている。ロータ６４５は、該ロータ６４５の回転軸６４５１が基台６４９の軸受部６４９１に嵌合され、基台６４９に対して回転自在に設けられている。なお、トラスアクチュエータ６７０を駆動するための上記駆動制御部１４や駆動電源１３に相当する駆動部（図示省略）は、例えば上記ハウジング部内の適所に設けられている。

圧接機構６８０は、第１駆動ユニット６２内の、トラスアクチュエータ６７０と回転軸６４５１を挟んだ反対位置に、具体的には、剛球６４７とロータ６４５との当接部が、チップ部材６４３とロータ６４５との当接部の回転軸６４５１に対する略軸対称の位置となるような位置に配置されている。この圧接機構６８０では、例えば摩擦係数が小さく且つ回転自在な剛球６４７が、圧接バネ６４８によって径方向外向きに付勢されてロータ６４５の内周壁面に圧接されるとともに、剛球６４７が基台６４９に対して上記径方向に移動可能となるよう基台６４９及び蓋部材６５０によって保持（挟持）されている。剛球６４７及び圧接バネ６４８は、その周囲に設けられた規制部材６５３によってロータ６４５に圧接する方向が規制されている（ロータ６４５に対して一方向に荷重が掛かるように構成されている）。

このような構成により、チップ部材６４３がロータ６４５を圧接する力と、剛球６４７がロータ６４５を圧接する力とが略均衡し、回転軸６４５１及び軸受部６４９１に対して一方向に（偏って）荷重が加わらないようになっている。なお、上述したように回転可能な剛球６４７がロータ６４５に圧接される構成であるため、ロータ６４５の回転運動を妨げることなく剛球６４７をロータ６４５に圧接させることができ（剛球６４７とロータ６４５との間に発生する摩擦力を小さくすることができ）、回転軸６４５１や軸受部６４９１に対する負荷を軽減することができる。

なお、圧電駆動装置１は、上述の首振り機構に限らず、例えばレンズ駆動（ズーム、フォーカス）或いは手ぶれ補正駆動等、種々の駆動機構に適用可能である。また、撮像装置６０に、上記駆動回路４０、４０’、５０及びこれにより駆動される複数の圧電アクチュエータからなる圧電駆動装置を備える構成としてもよい。すなわち、例えば図９においてロータ６４５に対して複数個、例えば上記４つの圧電アクチュエータ（トラスアクチュエータ６７０を４個備える）を備える構成としてもよい。

以上のように本実施形態の駆動回路２０（４０、４０’、５０）によれば、複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’、又は圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２、圧電素子Ｐ２１、Ｐ２２、圧電素子Ｐ３１、Ｐ３２、圧電素子Ｐ４１、Ｐ４２）から構成される圧電アクチュエータ１００（３１０〜３４０）を少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、複数の圧電素子と直列に１つ接続されたインダクタ２１（インダクタＬ１〜Ｌ４又はＬ５）と、圧電素子及びインダクタを駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部（第１〜第６スイッチＳＷ１〜ＳＷ６又は第１〜第８スイッチＳＷ１’〜ＳＷ８’）とを備える当該駆動回路によって、スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、インダクタ２１と、該インダクタ２１により昇圧する複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続が切り替えられる。

このように、インダクタが複数の圧電素子と直列に１つ接続され、また、スイッチング動作部によって、インダクタと、複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続が切り替えられる構成であるので、圧電アクチュエータの駆動において複数の圧電素子に対して１つのインダクタを共用することが可能となり、したがって、占有面積の大きいインダクタの使用個数を最小限に抑える（削減する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、図２に示すように、スイッチング動作部が、インダクタ２１における圧電素子（第１圧電素子１０或いは第２圧電素子１０’）と接続されていない端子が１つのハーフブリッジ回路（第１及び第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４からなるハーフブリッジ）に、複数の圧電素子それぞれにおけるインダクタ２１と接続されていない端子が１つのハーフブリッジ回路（第２及び第５スイッチＳＷ２、ＳＷ５からなるハーフブリッジ、第３及び第６スイッチＳＷ３、ＳＷ６からなるハーフブリッジ）に接続される構成であるので、１つの圧電素子に対して１つのＨブリッジ回路を使用することなく、すなわち、この場合、例えば２個の圧電素子に対してハーフブリッジ回路４つ相当の回路規模となるところ、該２個の圧電素子に対して３つのハーフブリッジ回路で済むことになり、Ｈブリッジ回路の使用個数を少なくして回路規模を縮小することができる。これにより、上記インダクタの削減と合わせて、より駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、図５、６に示すように、複数の圧電アクチュエータ３１０〜３４０を同位相で駆動する場合に、各圧電アクチュエータそれぞれの対応する圧電素子（圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１、或いはＰ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２）の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部のハーフブリッジ回路（図６では各Ｈブリッジ５０１、５０２の半分の回路部分）における同じスイッチを用いて駆動される（或るスイッチが共用される）構成であるので、例えば４個の圧電アクチュエータ（各圧電アクチュエータは例えば２個の圧電素子を備えている）に対してＨブリッジ回路を８つ備える回路規模となるところ、該４個の圧電アクチュエータに対して３つのハーフブリッジ回路或いは２つのＨブリッジ回路で済むことになり、ハーフブリッジ回路或いはＨブリッジ回路の使用個数を少なくして回路規模を縮小することができる。これにより、上記インダクタの削減と合わせて、より駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、本発明に係る駆動回路２０（４０、４０’、５０）は、複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’、又は圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２、圧電素子Ｐ２１、Ｐ２２、圧電素子Ｐ３１、Ｐ３２、圧電素子Ｐ４１、Ｐ４２）から構成される圧電アクチュエータ１００（３１０〜３４０）を少なくとも１つ駆動する該駆動回路における、複数のスイッチ（第１〜第６スイッチＳＷ１〜ＳＷ６又は第１〜第８スイッチＳＷ１’〜ＳＷ８’）から構成されたスイッチング動作部によって、複数の圧電素子の少なくとも一端子側が該スイッチング動作部の同じスイッチを用いて駆動される。

このように、圧電アクチュエータにおける複数の圧電素子の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部の同じスイッチを用いて駆動される構成であるので、圧電アクチュエータの駆動において複数の圧電素子に対してスイッチング動作部のスイッチを共用することが可能となり、したがって、各圧電素子に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、図５〜７に示すように、同位相で駆動される各圧電アクチュエータ３１０〜３４０の圧電素子（圧電素子Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１及びＰ４１、或いはＰ１２、Ｐ２２、Ｐ３２及びＰ４２）の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部（第１〜第６スイッチＳＷ１〜ＳＷ６又は第１〜第８スイッチＳＷ１’〜ＳＷ８’）における同じスイッチを用いて駆動される構成であるので、複数の圧電アクチュエータの駆動において、各圧電アクチュエータの圧電素子に対してスイッチング動作部のスイッチを共用することが可能となり、したがって、各圧電アクチュエータ（圧電素子）に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、図７に示すように、１つのインダクタＬ５が複数の圧電素子（圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２、圧電素子Ｐ２１、Ｐ２２、圧電素子Ｐ３１、Ｐ３２、圧電素子Ｐ４１、Ｐ４２）それぞれと直列に接続される構成であるので、圧電アクチュエータの駆動において複数の圧電素子に対して１つのインダクタを共用することが可能となり、したがって、占有面積の大きいインダクタの使用個数を最小限に抑える（削減する）ことができる。これにより、上記回路規模の削減と合わせて、より駆動回路の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、本発明に係る撮像装置６０は、複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’、又は圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２、圧電素子Ｐ２１、Ｐ２２、圧電素子Ｐ３１、Ｐ３２、圧電素子Ｐ４１、Ｐ４２）から構成される圧電アクチュエータ１００（３１０〜３４０）を少なくとも１つ駆動する駆動回路２０（４０、４０’、５０）を備え、当該駆動回路において、インダクタ２１（インダクタＬ１〜Ｌ４又はＬ５）が上記複数の圧電素子と直列に１つ接続され、また、スイッチング動作部によって、インダクタと該インダクタとの共振により印加電圧を昇圧させる上記複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続が切り替えられる構成であるので、撮像装置６０における圧電アクチュエータの駆動において、複数の圧電素子に対して１つのインダクタを共用することが可能となり、したがって、占有面積の大きいインダクタの使用個数を最小限に抑える（削減する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化が図られた撮像装置を得ることができる。

また、本発明に係る撮像装置６０は、複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’、又は圧電素子Ｐ１１、Ｐ１２、圧電素子Ｐ２１、Ｐ２２、圧電素子Ｐ３１、Ｐ３２、圧電素子Ｐ４１、Ｐ４２）から構成される圧電アクチュエータ１００（３１０〜３４０）を少なくとも１つ駆動する駆動回路２０（４０、４０’、５０）を備え、当該駆動回路において、圧電アクチュエータにおける複数の圧電素子の少なくとも一端子側が、スイッチング動作部の同じスイッチを用いて駆動される構成であるので、撮像装置における圧電アクチュエータの駆動において、複数の圧電素子に対してスイッチング動作部のスイッチを共用することが可能となり、したがって、各圧電素子に対応する回路を削減する（回路規模を縮小する）ことができ、ひいては駆動回路の小型化、低コスト化が図られた撮像装置を得ることができる。

本発明に係る駆動回路の一適用例である圧電駆動装置の概略構成図である。 本実施形態における第１及び第２圧電素子の駆動回路の一例を示す図である。 複数の圧電アクチュエータからなる圧電駆動装置を説明するための模式図である。 複数の圧電アクチュエータからなる圧電駆動装置を説明するための模式図である。 上記図３、４のシステムに上記図２に示す駆動回路構成を適用した場合の一例を示す図である。 上記図３、４のシステムに上記図２に示す駆動回路構成を適用した場合の一例を示す図である。 上記図３、４のシステムに上記図２に示す駆動回路構成を適用した場合の一例を示す図である。 上記圧電駆動装置（駆動回路及び圧電アクチュエータ）の一適用例である撮像装置を示す斜視図である。 上記撮像装置の第１駆動ユニット及び第２駆動ユニットの構成について説明するための図である。 従来の駆動回路を示す図である。 従来の圧電駆動装置（圧電アクチュエータ）を示す図であり、（ａ）は被駆動体を右方向に移動させる場合、（ｂ）は被駆動体を左方向に移動させる場合を示す図である。

符号の説明

１ 圧電駆動装置
１０ 第１圧電素子
１０’ 第２圧電素子
１１ チップ部材
１２ ベース部材
１３ 駆動電源
１４ 駆動制御部
２０、４０、４０’５０ 駆動回路
２１、Ｌ１〜Ｌ５ インダクタ
２２、２３、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ５１、Ｃ５２ コンデンサ
６０ 撮像装置
６１ 撮像ユニット
６２ 第１駆動ユニット
６３ 第２駆動ユニット
１００、３１０、３２０、３３０、３４０ 圧電アクチュエータ（圧電アクチュエータユニット）
３０１、３０２ 被駆動体
４０１〜４０３ ハーフブリッジ（ハーフブリッジ回路、スイッチング動作部）
５０１、５０２ Ｈブリッジ（Ｈ型ブリッジ回路、スイッチング動作部）
６７０ トラスアクチュエータ
６８０ 圧接機構
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ４１、Ｐ４２ 圧電素子
ＳＷ１〜ＳＷ６ 第１〜第６スイッチ（スイッチング動作部）
ＳＷ１’〜ＳＷ８’ 第１〜第８スイッチ（スイッチング動作部）

Claims (8)

1. 複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、
   前記駆動回路は、
   前記複数の圧電素子と直列に１つ接続されたインダクタと、
   前記圧電素子及びインダクタを駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部とを備え、
   前記スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、前記インダクタと、前記複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続を切り替えることを特徴とする駆動回路。
2. 前記スイッチング動作部は、
   Ｈ型ブリッジ回路の半分の構成を有してなるハーフブリッジ回路からなり、
   前記インダクタの前記圧電素子と接続されていない端子を１つのハーフブリッジ回路に、前記複数の圧電素子それぞれの前記インダクタと接続されていない端子を１つのハーフブリッジ回路に接続することを特徴とする請求項１記載の駆動回路。
3. 複数の前記圧電アクチュエータユニットを同位相で駆動する場合に、
   各圧電アクチュエータユニットのそれぞれの対応する圧電素子の少なくとも一端子側を、前記ハーフブリッジ回路における同じスイッチを用いて駆動することを特徴とする請求項２記載の駆動回路。
4. 複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、
   複数のスイッチから構成され、前記複数の圧電素子の少なくとも一端子側を同じスイッチを用いて駆動することが可能に構成されたスイッチング動作部を備えることを特徴とする駆動回路。
5. 前記駆動回路は、
   複数の前記圧電アクチュエータユニットを同位相で駆動する場合に、各圧電アクチュエータユニットにおける前記同位相の駆動に対応する圧電素子の少なくとも一端子側を、前記スイッチング動作部における同じスイッチを用いて駆動することを特徴とする請求項４記載の駆動回路。
6. 前記複数の圧電素子それぞれと直列に接続された１つのインダクタをさらに備えることを特徴とする請求項４記載の駆動回路。
7. 複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、
   前記複数の圧電素子それぞれと直列に接続された１つのインダクタと、
   前記圧電素子及びインダクタを駆動するべく所定のスイッチング動作を行うスイッチング動作部とを有し、
   前記スイッチング動作部によるスイッチング動作に応じて、前記インダクタと、該インダクタとの共振により印加電圧を昇圧させる前記複数の圧電素子における少なくとも１つの圧電素子との接続を切り替える駆動回路を備えることを特徴とする撮像装置。
8. 複数の圧電素子から構成される圧電アクチュエータユニットを少なくとも１つ駆動する駆動回路であって、
   複数のスイッチから構成され、前記複数の圧電素子の少なくとも一端子側を同じスイッチを用いて駆動することが可能に構成されたスイッチング動作部を有する駆動回路を備えることを特徴とする撮像装置。

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