JP4826222B2 - 駆動回路及びこれを用いた撮像装置 - Google Patents

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１７（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１７（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１７（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、圧電素子の等価回路を考えた場合の該圧電素子のコンデンサ容量（後述の制止コンデンサ）と、上記昇圧用インダクタのインダクタンスとで並列共振回路が構成されることから、従動素子の端子間はこの並列共振によってハイインピーダンス状態となり電流が流れ難くなるため、従動素子の伸縮度合いが小さくなってしまい、トラスアクチュエータの駆動特性は低下する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、圧電アクチュエータを低電圧駆動させることが可能であるとともに、上記並列共振により従動素子の端子間がハイインピーダンスとなって駆動特性が低下するのを防止することができる高性能且つ簡易な構成（低コスト）の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、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対す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ための駆動回路であって、該駆動回路は、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子の端子間に、当該圧電素子と直列に接続されている前記インダクタを含まないように閉回路を形成可能に構成された開閉可能な閉じ手段とを備え、前記圧電素子が前記従動素子として機能する場合に、前記開閉可能な閉じ手段が閉じることにより、該従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように駆動することを特徴とする。

また、本発明に係る撮像装置は、複数の圧電素子を備え、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対する従動素子として機能する圧電アクチュエータと、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子の端子間に、当該圧電素子と直列に接続されている前記インダクタを含まないように閉回路を形成可能に構成された開閉可能な閉じ手段とを備え、前記圧電素子が前記従動素子として機能する場合に、前記開閉可能な閉じ手段が閉じることにより、該従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように駆動する駆動回路と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、所定の駆動状態で、少なくとも１つの圧電素子を含んで閉回路が形成されて、その圧電素子が他の圧電素子の駆動に対す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ための駆動回路であって、該駆動回路は、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子の端子間に、当該圧電素子と直列に接続されている前記インダクタを含まないように閉回路を形成可能に構成された開閉可能な閉じ手段とを備え、圧電素子が従動素子として機能する場合に、前記開閉可能な閉じ手段が閉じることにより、該従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように駆動される。

また、上記構成において、前記閉じ手段は、前記インダクタと圧電素子との接続点と、前記Ｈ型ブリッジの接地側または駆動電源側とを開閉可能に接続するスイッチを有し、当該スイッチが閉となるときに、当該スイッチと前記Ｈ型ブリッジとにより、前記従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように、前記スイッチとＨ型ブリッジとのスイッチングが制御されることが好ましい。

また、上記構成において、前記閉じ手段は、前記インダクタの端子間を開閉可能に接続するスイッチを有し、当該スイッチが閉となるときに、当該スイッチと前記Ｈ型ブリッジとにより、前記従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように、前記スイッチとＨ型ブリッジとのスイッチングが制御されることが好ましい。

さらにまた、本発明に係る駆動回路は、複数の圧電素子から構成され、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対す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ための駆動回路であって、該駆動回路は、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子に対して並列に該圧電素子の端子間に接続されたコンデンサとを備え、前記圧電素子が前記従動素子として機能する場合に、前記コンデンサにより圧電素子の端子間を短絡させて閉回路とすべく前記Ｈ型ブリッジの全てのスイッチを開状態とすることを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る撮像装置は、複数の圧電素子を備え、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対する従動素子として機能する圧電アクチュエータと、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子に対して並列に該圧電素子の端子間に接続されたコンデンサとを備え、前記圧電素子が従動素子として機能する場合に、前記コンデンサにより圧電素子の端子間を短絡させて閉回路とすべく前記Ｈ型ブリッジの全てのスイッチを開状態とす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、所定の駆動状態で、少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対す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ための駆動回路であって、該駆動回路は、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子に対して並列に該圧電素子の端子間に接続されたコンデンサとを備え、圧電素子が従動素子として機能する場合に、前記コンデンサにより圧電素子の端子間が短絡されて閉回路とすべく、前記Ｈ型ブリッジの全てのスイッチが開状態となるように駆動される。

また、上記構成において、前記コンデンサの容量をＣとすると、容量Ｃは以下の（１）式に示す関係を満たすことが好ましい。

２Ｃｄ≦Ｃ ・・・（１）
但し、Ｃｄ：誘電体としての圧電素子の等価コンデンサ容量。

また、上記構成において、前記圧電素子及び該圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタによる直列共振周波数（ｆｓ）が、前記圧電アクチュエータの機械共振周波数（ｆｍ）と略一致するように駆動することが好ましい。

また、上記構成において、前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧電素子である第１及び第２の圧電素子と、該第１及び第２の圧電素子を支持するベース部材と、該第１及び第２の圧電素子それぞれに結合された結合部材とを備え、前記第１及び第２の圧電素子のいずれか一方の駆動及び他方の従動に伴って前記結合部材が楕円運動又は円運動するトラス型アクチュエータであることが好ましい。

請求項１，４，８，１１記載の発明によれば、圧電素子と直列に昇圧用のインダクタが接続された構成であるので、当該圧電素子とインダクタとによる直列共振（電気共振）を利用することで、圧電アクチュエータを低電圧駆動することが可能となるとともに、圧電素子が従動素子として機能する場合に、従動素子の端子間が閉じ手段またはコンデンサにより前記インダクタを介することなく短絡して閉じた状態（閉回路）となる構成であるので、圧電素子を誘電体として見なした場合のコンデンサ容量（キャパシティ）と、昇圧用インダクタのインダクタンスとの並列共振によって従動素子の端子間がハイインピーダンスとなり駆動特性が低下するのを防止することが可能となり、高性能且つ簡易な構成（低コスト）の駆動回路または撮像装置を実現することができる。

請求項５，１２記載の発明によれば、コンデンサ容量Ｃは２Ｃｄ≦Ｃの関係を満たすものであるので、このように「２Ｃｄ」といった所定値を基準として、例えば圧電素子の端子間が完全短絡状態になる場合と同等の特性を得るといった所望の特性を得るためのコンデンサ容量Ｃを容易に設定することが可能となる。

請求項６，１３記載の発明によれば、圧電素子及び該圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタによる直列共振周波数が圧電アクチュエータの機械共振周波数と略一致するように駆動されるので、圧電アクチュエータを低電圧駆動することができる。

請求項７，１４記載の発明によれば、当該構成の駆動回路を用いて、トラス型アクチュエータの低電圧駆動、及び駆動特性の低下防止が可能となる。

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や調整回路４００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、図２に示す本発明の説明をする前に、図１２〜１６を用いて、従来における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。従来一般的に、例えば上記図１７に示す第１圧電素子９０１及び第２圧電素子９０２は、それぞれ、図１２に示すような駆動素子側の駆動回路８１０、及び従動素子側の駆動回路８２０によって駆動される。駆動回路８１０は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４を備えており、これらスイッチによって、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）回路が構成されている（ＧＮＤは接地を示している。以下同様）。第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、それぞれオン（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型トランジスタからなる。この駆動回路８１０では、Ｈブリッジにおける第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２と、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４とがそれぞれペアとなって（対になって）スイッチング動作が行われる。一方、駆動回路８２０では、Ｈブリッジの第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４のみがオンにされて、従動素子間が短絡（ショート）状態となる。なお、駆動電源８１１は上記駆動電源１３に相当する交流電源である。

上記駆動素子は、駆動回路８１０による例えば図１３に示す矩形波の信号によって駆動される。すなわち、符号Ｔ１で示す位置において第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が「Ｈ（ハイ）」でオンにされ、且つ第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４が「Ｌ（ロー）」でオフにされる。次に、符号Ｔ２で示す位置において第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が「Ｌ」でオフにされ、且つ第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４が「Ｈ」でオンにされる。このオン、オフの切り替えが繰り返されることで上記スイッチング動作が行われて当該駆動素子に対する矩形波が発生する。なお、このとき、駆動素子間には、駆動電源８１１からの交流電圧（±１ＶＭ）により約２ＶＭの電圧が印加される。

図１４は、上記図１２に示す駆動回路８１０、８２０の等価回路を示しており、符号８３０で示す図は駆動回路８１０に対する等価回路（等価回路８３０とする）であり、符号８４０で示す図は駆動回路８２０に対する等価回路（等価回路８４０とする）である。等価回路８３０において、第１圧電素子９０１は、制止コンデンサ８３１（Ｃｄ）と、等価インダクタ８３２（Ｌｍ）、負荷８３３（ｒ０）及び等価静電容量８３４（Ｃｍ）を用いて表すことができる。制止コンデンサ８３１は、第１圧電素子９０１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８３２は、第１圧電素子９０１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８３３は、第１圧電素子９０１の負荷損失を表す抵抗であり、また、等価静電容量８３４は、第１圧電素子９０１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。ただし、符号８３５の領域に示すように、等価インダクタ８３２、負荷８３３及び等価静電容量８３４により第１圧電素子９０１の所謂機械腕（以降、機械腕８３５という）が構成される。

一方、等価回路８４０についても、上記と同様、第２圧電素子９０２は、制止コンデンサ８４１（Ｃｄ；制止コンデンサ８３１に相当）と、等価インダクタ（等価インダクタ８３２に相当）、負荷（負荷８３３に相当）及び等価静電容量（等価静電容量８３４に相当）からなる機械腕８４５とで表される。ただし、駆動回路８１０によって駆動素子（第１圧電素子９０１）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９０２）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、機械腕８４５は交流電源である駆動電源８１１と等価になる。従動素子間は短絡しているので、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なものとなる。

このように構成される駆動回路８１０、８２０（等価回路８３０、８４０）を基に、圧電アクチュエータの低電圧駆動が可能となる構成を考える。図１５は、上記背景技術で説明したように直列共振（電気共振）を利用して低電圧駆動が行えるように構成した駆動回路８１０’、８２０’を示している。駆動回路８１０’は、駆動回路８１０に対して、第１圧電素子９０１と直列に昇圧用のインダクタ８５１を接続したものであり、駆動回路８２０’は、駆動回路８２０に対して、第２圧電素子９０２と直列に昇圧用のインダクタ８５２を接続したものである。このように圧電素子と直列に昇圧用インダクタを接続することで、圧電素子と昇圧用インダクタとによる直列共振が発生するようになる。圧電素子と昇圧用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（以下の（1-1）式参照）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（以下の（1-2）式参照）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。

このように、直列共振を利用して低電圧駆動が可能となるものの、従動素子側の駆動回路８２０’を、上記図１２に示す駆動回路８２０と同じく、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４をオンにすると、以下のハイインピーダンスとなる不具合が発生する。

駆動回路８１０’、８２０’は、図１６に示す等価回路８３０’、８４０’で表わされる。この等価回路８４０’においても、図１４に示す等価回路８４０と同様、従動素子の機械腕８４５（等価回路８３０’の機械腕８３５に相当する）は、駆動電源８１１と等価となる。このとき、制止コンデンサ８４１とインダクタ８５２とは閉回路となっており、駆動電源８１１に対して、制止コンデンサ８４１とインダクタ８５２とが並列共振回路を構成する。この並列共振における並列共振周波数ｆｐは、以下の（1-3）式で表される。

ここで、ｆｓ＝ｆｐ≒ｆｍであるので、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、以下で説明するように、本発明に係る駆動回路では、上記回路構成に加えて、さらに各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（駆動方法）を用いる。

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、３０は、それぞれ第１及び第２圧電素子１０、１０’を駆動するものである。これら駆動回路２０、３０は、スイッチング素子としての上記Ｈブリッジから構成されている。駆動回路２０、３０は、駆動制御部１４に内蔵されており、該駆動制御部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させる。ただし、上記駆動制御部１４による駆動指示信号は、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く、また、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。駆動回路２０、３０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、他方は従動素子として機能させる。図２では、駆動回路２０が駆動素子側であり、駆動回路３０が従動素子側となる場合を示している。なお、駆動回路２０、３０は同じ回路構成を有しており、ここでは主に駆動回路２０の回路構成について説明する。

駆動回路２０は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、インダクタ２１（Ｌ）及びコンデンサ２２（Ｃ）を備えている。第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、上記と同様、それぞれオン、オフ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ＦＥＴ又はＰチャンネルＦＥＴからなる。インダクタ２１は、第１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の一端（一端子部）と直列に接続されている。コンデンサ２２は、上記制止コンデンサとインダクタとによる並列共振に起因するハイインピーダンスを防止するべく設けられたコンデンサであり、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いる（第２圧電素子１０’には、これと並列に該端子間にコンデンサ３２が接続されている）。以降、圧電素子間に並列に接続されたこのコンデンサのことを「並列コンデンサ」と表現する。

駆動回路２０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、つまり上記図１３に示すような矩形波（ただし、ここでは駆動素子間は２ＶＭ以上に昇圧される）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ＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４がそれぞれペアでスイッチングされる。

一方、駆動回路３０は、駆動回路２０による第１圧電素子１０の駆動時に、Ｈブリッジにおける第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４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）。なお、駆動回路３０のインダクタ３１（Ｌ）及びコンデンサ３２（Ｃ）はインダクタ２１及びコンデンサ２２に相当する。

図３は、上記図２に示す駆動回路２０、３０の等価回路を示しており、符号２００で示す図は駆動回路２０に対する等価回路（等価回路２００とする）であり、符号３００で示す図は駆動回路３０に対する等価回路（等価回路３００とする）である。等価回路２００において、第１圧電素子１０は、上記図１４に示す各圧電素子と同様、第１圧電素子１０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）である制止コンデンサ２３（Ｃｄ）と、第１圧電素子１０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る等価インダクタ２４（Ｌｍ）と、第１圧電素子１０の負荷損失を表す抵抗である負荷２５（ｒ０）と、第１圧電素子１０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等価静電容量２６（Ｃｍ）とを用いて表される。また、等価インダクタ２４、負荷２５及び等価静電容量２６により第１圧電素子１０の機械腕２７が構成されている。

一方、等価回路３００についても、上記と同様、第２圧電素子１０’は、制止コンデンサ３３（Ｃｄ；制止コンデンサ２３に相当）と、等価インダクタ（等価インダクタ２４に相当）、負荷（負荷２５に相当）及び等価静電容量（等価静電容量２６に相当）からなる機械腕３７とで表される。この場合も上記と同様、駆動回路２０によって駆動素子（第１圧電素子１０）が駆動されて当該駆動周波数で伸縮運動が行われると、この駆動素子の伸縮運動が従動素子（第２圧電素子１０’）に伝達されて従動素子も駆動周波数と同じ周波数で伸縮運動し、この伸縮の周期で起電力を発生する。

このとき、機械腕３７は交流電源である駆動電源１３と等価になる。そして、駆動電源１３に対して、上記制止コンデンサ２３に相当する制止コンデンサ３３（Ｃｄ）とコンデンサ３２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３２とで閉回路が形成された状態）となる。換言すれば、符号３８で示すように制止コンデンサ３３とインダクタ３１とで開回路が形成された状態となる。なお、従動素子（第２圧電素子１０’）間はコンデンサ３２により謂わば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なものとなる。このとき、従動素子間はインピーダンスで結線されたことになり、インピーダンスを「Ｚ」で表すと、インピーダンスＺは以下の（1-4）式で与えられる。

但し、記号「ｆ」及び「Ｃ」はそれぞれ従動素子（又は駆動素子）の駆動周波数及びコンデンサ３２の容量（コンデンサ容量）を示す。

上記（1-4）式から、駆動周波数ｆ及び／又はコンデンサ容量Ｃを大きくすることで、インピーダンスＺは小さくなる。これにより、従動素子間はインピーダンスＺ分の損失により若干の駆動特性低下はあるものの、煩雑なスイッチング素子等を回路に追加することなく、圧電アクチュエータ１００（圧電駆動装置１）の駆動特性を確保することが可能となる。

なお、この場合も圧電素子とインダクタとによる直列共振を利用し、直列共振周波数ｆｓｃ（以下の（1-5）式参照）を圧電アクチュエータ１００の機械共振周波数ｆｍと略一致させて（ｆｓｃ≒ｆｍ）駆動することにより、低電圧駆動が可能である。

このように、駆動回路２０、３０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ＳＷ１、ＳＷ２、第３及び第４スイッチＳＷ３、ＳＷ４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２１とによる直列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３３とインダクタ３１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。

ちなみに、本実施形態における従動素子では、駆動回路３０に示すように第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は全てオフとされるが、仮に、この駆動回路３０における第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４が、駆動回路８２０’（図１５参照）と同様、図４に示す駆動回路３０’のようにオンされたとすると（図３における等価回路３００の符号３８に示す開回路の状態が、当該駆動回路３０’に対する等価回路３００’の符号３８’に示す閉回路の状態にされたとすると）、上記と同様に従動素子間がハイインピーダンスとなり不具合が発生する。すなわち、従動素子の機械腕３７と等価の駆動電源１３に対して、制止コンデンサ３３と、コンデンサ３２と、インダクタ３１との３つが並列に接続された状態となり、このとき、並列共振周波数ｆｐｃ（以下の（1-6）式参照）で並列共振することになり、従動素子間はハイインピーダンスとなる。したがって、上述したように従動素子側の駆動回路の全てのスイッチがオフにされる。

ところで、圧電素子（第１圧電素子１０又は第２圧電素子１０’）は、上述したように機械的な伸縮により起電力を発生する。このとき、圧電素子（制止コンデンサ２３又は３３）に蓄えられる電荷をＱとすると、図３の等価回路３００に示すように、圧電素子には並列コンデンサ（コンデンサ２２又は３２）が接続されているので、この電荷Ｑは、制止コンデンサ（Ｃｄ）と並列コンデンサ（Ｃ）とで分割される。当該分割による制止コンデンサの電荷をＱ１、並列コンデンサの電荷をＱ２とし、また、駆動電源１３により制止コンデンサ及び並列コンデンサに印加される電圧をそれぞれＶ１、Ｖ２とすると、Ｑ１＝Ｃｄ＊Ｖ１、Ｑ２＝Ｃ＊Ｖ２（但し、これら式中の記号「Ｃｄ」、「Ｃ」はそれぞれ制止コンデンサ及び並列コンデンサの容量を示す。また、記号「＊」は乗算を示す）と表される。制止コンデンサ及び並列コンデンサは駆動電源１３と並列に接続されていることから、Ｖ１＝Ｖ２となるので、上記電荷Ｑの制止コンデンサ及び並列コンデンサによる分割比は各コンデンサの容量の比となる、すなわちＱ１：Ｑ２＝Ｃｄ：Ｃとなる。

従動素子間を短絡状態に近づけるには、並列コンデンサのインピーダンスを可能な限り小さくすればよい。この場合、上記（1-4）式の関係から、駆動周波数ｆと並列コンデンサの容量Ｃを大きくすればよいのであるが、実際には、駆動周波数ｆは決まっている（各圧電素子に応じた固定値として設定されている）ので、並列コンデンサの容量Ｃの方を大きくすることになる。

しかしながら、コンデンサ容量Ｃを大きくしていくと、これに伴って並列コンデンサのサイズが大きくなり、省スペース化或いは低コスト化の面で不利となる。そこで、並列コンデンサの容量Ｃを、以下の（１）、（２）のように規定する（ここでは実験則に基づいて規定している）。
（１）完全短絡状態と略同等の特性が得られるようにしたい場合には、容量Ｃの値を、２Ｃｄ≦Ｃとする。これは、少なくとも容量Ｃの値が２Ｃｄ以上であれば、完全短絡状態と略同等の特性が得られるので、この条件（２Ｃｄ≦Ｃ）を満たすように、且つ、コンデンサのサイズやコストを考慮しつつ、好適な容量Ｃを設定すればよい。
（２）上記（１）の場合よりも特性は劣るが圧電アクチュエータとして機能させたい場合には、容量Ｃの値を、Ｃｄ≦Ｃ≦２Ｃｄとする。
但し、容量Ｃの値はこれら（１）、（２）の規定に限定されず、例えばＣ＜Ｃｄと規定した場合でも、出力レベルは低いが圧電アクチュエータとしての出力は得ることができる。

これにより、例えば、制止コンデンサ（圧電素子）の容量Ｃｄ＝９ｎＦ（ナノファラッド）、駆動周波数ｆ＝１８０ｋＨｚの圧電素子（圧電アクチュエータ１００）を駆動する場合、昇圧用インダクタのインダクタンスＬ＝２７μＨ、並列コンデンサの容量Ｃ＝２０ｎＦ（これは上記（１）の規定による２Ｃｄ≦Ｃを満たす値）などと設定される。

図５は、上記圧電駆動装置１（駆動回路２０、３０及び圧電アクチュエータ１００）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、図５の符号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６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（符号６４０に示す図のＡ−Ａ断面）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５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と従動素子側と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内における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に対して一方向につまり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、上記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。

以上のように、本実施形態の駆動回路（駆動回路２０、３０或いは後述の駆動回路７００、７００’、７２０）によれば、複数の圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’）から構成されて、所定の駆動状態において該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が実質的に閉回路として構成されて他の圧電素子の駆動に対する従動素子として機能する圧電アクチュエータ１００における各圧電素子に対して該駆動回路が設けられており、この駆動回路は、圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’）と直列に接続された昇圧用のインダクタ２１、３１と、これら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Ｈ型ブリッジと、圧電素子の端子間を実質的に閉状態とすることが可能に構成された閉じ手段（コンデンサ２２、３２或いは後述の駆動回路７００、７００’、７２０におけるスイッチ７０１〜７０３）とを備えて、圧電素子が従動素子として機能する場合に、該従動素子の端子間が閉じ手段により実質的に閉状態となるように駆動される。

このように、圧電素子と直列に昇圧用のインダクタが接続された構成であるので、当該圧電素子とインダクタとによる直列共振（電気共振）を利用することで、圧電アクチュエータ１００を低電圧駆動することが可能となるとともに、圧電素子が従動素子として機能する場合に、従動素子の端子間が閉じ手段により実質的に閉状態となる、すなわち従動素子の端子間が例えば短絡して閉じた状態（閉回路）となる構成であるので、圧電素子の制止コンデンサＣｄ（コンデンサ容量）と昇圧用のインダクタＬのインダクタンスとの並列共振によって従動素子の端子間がハイインピーダンスとなり駆動特性が低下するのを防止することが可能となり、高性能且つ簡易な構成（低コスト）の駆動回路を実現することができる。

また、上記閉じ手段は、圧電素子に対して並列に該圧電素子の端子間に接続されたコンデンサ２２、３２であり、圧電素子が従動素子として機能する場合に、コンデンサ（コンデンサ３２）により圧電素子の端子間を短絡させる（交流的に短絡させる）べくＨ型ブリッジの全てのスイッチ（スイッチング動作部；第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４）を開状態（オフ）とするので、より簡易な構成及び動作によって、低電圧駆動を可能とし且つ駆動特性の低下防止が可能な圧電アクチュエータ１００の駆動回路を容易に得ることができる。

また、コンデンサ容量Ｃは上記（１）の規定に示す２Ｃｄ≦Ｃの関係を満たすものであるので、このように「２Ｃｄ」といった所定値を基準として、例えば圧電素子の端子間が完全短絡状態になる場合と同等の特性を得るといった所望の特性を得るためのコンデンサ容量Ｃを容易に設定することが可能となる。

また、圧電素子及び該圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタによる直列共振周波数（上記（1-1）式に示すｆｓ）が圧電アクチュエータ１００の機械共振周波数（上記（1-2）式に示すｆｍ）と略一致するように駆動されるので、圧電アクチュエータ１００を低電圧駆動することができる。

また、圧電アクチュエータ１００は、複数の圧電素子である第１及び第２の圧電素子１０、１０’と、該第１及び第２の圧電素子１０、１０’を支持するベース部材１２と、該第１及び第２の圧電素子１０、１０’それぞれに結合されたチップ部材１１（結合部材）とを備え、第１及び第２の圧電素子１０、１０’のいずれか一方の駆動及び他方の従動に伴ってチップ部材１１が楕円運動又は円運動するトラスアクチュエータであるので、上記構成の駆動回路２０、３０を用いて、このトラスアクチュエータの低電圧駆動、及び駆動特性の低下防止が可能となる。

また、本発明に係る撮像装置（撮像装置６０）によれば、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、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が実質的に閉回路として構成されて他の圧電素子の駆動に対する従動素子として機能する圧電アクチュエータ１００の当該各圧電素子に対して設けられ、圧電素子（第１及び第２圧電素子１０、１０’）と直列に接続された昇圧用のインダクタ２１、３１と、これら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Ｈ型ブリッジと、圧電素子の端子間を実質的に閉状態とすることが可能に構成された閉じ手段（コンデンサ２２、３２或いは後述の駆動回路７００、７００’、７２０におけるスイッチ７０１〜７０３）とを備えた駆動回路（駆動回路２０、３０或いは後述の駆動回路７００、７００’、７２０）によって、圧電素子が従動素子として機能する場合に、該従動素子の端子間が閉じ手段により実質的に閉状態となるように駆動される。

このように、圧電素子と直列に昇圧用のインダクタが接続された構成であるので、当該圧電素子とインダクタとによる直列共振（電気共振）を利用することで、圧電アクチュエータ１００を低電圧駆動することが可能となるとともに、圧電素子が従動素子として機能する場合に、従動素子の端子間が閉じ手段により実質的に閉状態となる、すなわち従動素子の端子間が例えば短絡して閉じた状態（閉回路）となる構成であるので、圧電素子の制止コンデンサＣｄ（コンデンサ容量）と昇圧用のインダクタＬのインダクタンスとの並列共振によって従動素子の端子間がハイインピーダンスとなり駆動特性が低下するのを防止することが可能な、高性能且つ簡易な構成（低コスト）の駆動回路を備えた撮像装置を実現することができる。

なお、本発明は以下の変形態様をとることができる。

（Ａ）上記実施形態では、図２に示すように圧電素子と並列にコンデンサを接続し、従動素子側においては、Ｈブリッジ回路の全てのスイッチをオフ（開状態）にして該従動素子の端子間を閉状態とする（交流的に短絡させる）構成としているが、これに限定されず、例えば図７に示す駆動回路７００のように、各圧電素子の駆動回路において、上記コンデンサを設ける代わりに、圧電素子及びインダクタ間と、Ｈブリッジ回路のＧＮＤ側との間に所定のスイッチ７０１を備え、従動素子側においては、該従動素子（ここでは、第２圧電素子１０’）の両端部のスイッチ７０１と第２スイッチＳＷ２とを共にオンにすることで（これ以外のスイッチはオフにする）、従動素子の端子間を閉状態とする構成としてもよい。ただし、この場合、駆動素子側では、図２に示す駆動回路２０と同様、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷがそれぞれペアでスイッチングされる。なお、この駆動回路７００は同図中に示す等価回路７１０で表される（図３に示す等価回路３００のコンデンサ３２が削除されたものが等価回路７１０に相当する）。

（Ｂ）上記変形態様（Ａ）における駆動回路７００のスイッチ７０１は、具体的には、以下に示す回路構成であってもよい。すなわち図８に示すように、スイッチ７０１（ここではスイッチ回路７０１と表現する）は、例えば抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、ｐｎｐ型のトランジスタＴｒ１と、ｎｐｎ型のトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３とを備えて構成され、トランジスタＴｒ２のコレクタ側が後述の信号線７１１に接続されている。なお、モータドライバ７１０は、駆動回路７００における第２圧電素子１０’（第１圧電素子１０）を駆動するドライバであり、上記Ｈブリッジ回路（第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４）及び該Ｈブリッジ回路のスイッチング駆動を行う回路等に相当する。

圧電アクチュエータ１００の駆動時、上述したように従動素子に起電力が生じる。この生じた起電力により、符号７１１で示す位置（信号線７１１；図７参照）にはＡＣ電圧（ＡＣ（交流）的な正負の電位）が掛かる。このような起電力によってトラス（圧電アクチュエータ１００）の共振が阻害され、効率が低下する。そのために、駆動素子側ではハイインピーダンスとなり、受動素子側では当該発生したＡＣ電圧（起電力）をＧＮＤへ短絡させることが可能な回路構成を有するスイッチ回路７０１が各圧電素子に対して必要となる。このスイッチ回路７０１の動作シーケンスは、以下（ａ）、（ｂ）の場合に大別される。

（ａ）駆動素子側において、スイッチ回路７０１をインダクタ２１及び第１圧電素子１０と切り離す場合。すなわち、スイッチ回路７０１のＡ点をオープンにする場合。この場合、入力信号ＳｉｇＡとしてＨＩＧＨ（ハイ）の信号を入力すると、トランジスタＴｒ１がオフとなり、Ｂ点の電位が不定となってトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３が共にオフとなる。トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３がオフとなることにより、トランジスタＴｒ２のコレクタ側はハイインピーダンスとなり、スイッチ回路７０１が本回路（駆動素子側の駆動回路７００）から切り離される。なお、このとき、Ａ点には例えば図９（ａ）に示すような、駆動時の波形、すなわちモータドライバ７１０の電力による波形が現れる。

（ｂ）従動素子側において、スイッチ回路７０１をインダクタ３１及び第２圧電素子１０’と接続する場合。すなわち、スイッチ回路７０１のＡ点をクローズにする場合。この場合、入力信号ＳｉｇＡとしてＬＯＷ（ロー）の信号を入力すると、トランジスタＴｒ１がオンとなり、また、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３が共にオンとなる。トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３がオンとなることにより、本回路（従動素子側の駆動回路７００）に発生した上記信号線４０１に掛かるＡＣ電圧は、ＧＮＤレベルへ誘導される。なお、この信号線４０１に掛かるＡＣ電圧、すなわち信号線４０１と接続されたスイッチ回路７０１のＡ点（トランジスタＴｒ２のコレクタ側）に掛かるＡＣ電圧の波形（仮に入力信号ＳｉｇＡがＨＩＧＨの信号のままとなっている場合、或いはＳｉｇＡがＬＯＷ信号になっていない場合の従動素子の起電力による波形）は、例えば図９（ｂ）に示すような波形（従動時の波形）となるが、入力信号ＳｉｇＡがＬＯＷ信号とされる時には、このＡＣ電圧波形は、ＧＮＤレベルへ誘導されることで、図９（ｃ）に示すように波形が無いものとなる、すなわち、従動素子に発生したＡＣ電圧はＧＮＤへ短絡（アース）されて消滅する。

（Ｃ）上記変形態様（Ａ）の駆動回路７００（各駆動回路）は、図１０に示すように圧電素子（インダクタ）を挟んでスイッチ７０１の位置と反対側の位置に、すなわち圧電素子及びインダクタ間と、Ｈブリッジ回路の駆動電源側との間にスイッチ７０２を設けた駆動回路７００’としてもよい。この場合も、上述と同様、従動素子側において、該従動素子（第２圧電素子１０’）の両端部のスイッチ７０２と第３スイッチＳＷ３とを共にオンにすることで（これ以外のスイッチはオフにする）、従動素子の端子間が閉状態となる。また、このスイッチ７０２は、上記スイッチ回路７０１と同様の構成を備えた回路であってもよい。

（Ｄ）図１１に示す駆動回路７２０のように、各圧電素子の駆動回路において、インダクタ（図１１ではインダクタ３１）と並列に該インダクタの端子間にスイッチ７０３を設ける構成としてもよい。この場合、従動素子側において、スイッチ７０３と共に、第２及び第４スイッチＳＷ２、ＳＷ４、或いは第１及び第３スイッチＳＷ１、ＳＷ３をオンにすることで、該従動素子の端子間が閉状態となる。

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。 本実施形態に係る第１及び第２圧電素子の駆動回路の一例を示す図である。 上記図２に示す各駆動回路の等価回路を示す図である。 上記駆動回路の従動素子間がハイインピーダンスとなり不具合が発生する場合を説明するための図である。 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図である。 上記図２に示す駆動回路の一変形例を示す図である。 上記図７に示す駆動回路におけるスイッチ回路の一例を示す図である。 上記図８に示すスイッチ回路のＡ点における波形図であり、（ａ）は駆動時のＡ点の波形、（ｂ）は従動時のＡ点の波形、（ｃ）は入力信号ＳｉｇＡがＬＯＷ時のＡ点の波形を示す図である。 上記図７に示す駆動回路の一変形例を示す図である。 上記図２に示す駆動回路の一変形例を示す図である。 従来の駆動回路を示す図である。 上記図１２に示す駆動回路の駆動信号の一例を示す波形図である。 上記図１２に示す駆動回路の等価回路を示す図である。 従来の駆動回路を示す図である。 上記図１５に示す駆動回路の等価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。

１ 圧電駆動装置
１０ 第１圧電素子（圧電素子、第１の圧電素子）
１０’ 第２圧電素子（圧電素子、第２の圧電素子）
１１ チップ部材（結合部材）
１２ ベース部材
１３ 駆動電源
１４ 駆動制御部
２０、３０、７００、７００’、７２０ 駆動回路
２１、３１ インダクタ
２２、３２ コンデンサ（閉じ手段）
２３ 制止コンデンサ
２４ 等価インダクタ
２５ 負荷
２６ 等価静電容量
２７ 機械腕
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 圧電アクチュエータ
２００、３００、７１０ 等価回路
６７０ トラスアクチュエータ
６８０ 圧接機構
７０１ スイッチ又はスイッチ回路（閉じ手段）
７０２、７０３ スイッチ（閉じ手段）

Claims (14)

1. 複数の圧電素子から構成され、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対す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ための駆動回路であって、
   該駆動回路は、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、
   前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、
   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Ｈ型ブリッジと、
   前記圧電素子の端子間に、当該圧電素子と直列に接続されている前記インダクタを含まないように閉回路を形成可能に構成された開閉可能な閉じ手段とを備え、
   前記圧電素子が前記従動素子として機能する場合に、前記開閉可能な閉じ手段が閉じることにより、該従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように駆動することを特徴とする駆動回路。
2. 前記閉じ手段は、前記インダクタと圧電素子との接続点と、前記Ｈ型ブリッジの接地側または駆動電源側とを開閉可能に接続するスイッチを有し、当該スイッチが閉となるときに、当該スイッチと前記Ｈ型ブリッジとにより、前記従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように、前記スイッチとＨ型ブリッジとのスイッチングが制御されることを特徴とする請求項１記載の駆動回路。
3. 前記閉じ手段は、前記インダクタの端子間を開閉可能に接続するスイッチを有し、当該スイッチが閉となるときに、当該スイッチと前記Ｈ型ブリッジとにより、前記従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように、前記スイッチとＨ型ブリッジとのスイッチングが制御されることを特徴とする請求項１記載の駆動回路。
4. 複数の圧電素子から構成され、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対す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ための駆動回路であって、
   該駆動回路は、前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、
   前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、
   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Ｈ型ブリッジと、
   前記圧電素子に対して並列に該圧電素子の端子間に接続されたコンデンサとを備え、
   前記圧電素子が前記従動素子として機能する場合に、前記コンデンサにより圧電素子の端子間を短絡させて閉回路とすべく前記Ｈ型ブリッジの全てのスイッチを開状態とすることを特徴とする駆動回路。
5. 前記コンデンサの容量をＣとすると、容量Ｃは以下の（１）式に示す関係を満たすことを特徴とする請求項４記載の駆動回路。
   ２Ｃｄ≦Ｃ ・・・（１）
   但し、Ｃｄ：誘電体としての圧電素子の等価コンデンサ容量。
6. 前記圧電素子及び該圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタによる直列共振周波数が、前記圧電アクチュエータの機械共振周波数と略一致するように駆動することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の駆動回路。
7. 前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧電素子である第１及び第２の圧電素子と、該第１及び第２の圧電素子を支持するベース部材と、該第１及び第２の圧電素子それぞれに結合された結合部材とを備え、
   前記第１及び第２の圧電素子のいずれか一方の駆動及び他方の従動に伴って前記結合部材が楕円運動又は円運動するトラス型アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の駆動回路。
8. 複数の圧電素子を備え、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対する従動素子として機能する圧電アクチュエータと、
   前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子の端子間に、当該圧電素子と直列に接続されている前記インダクタを含まないように閉回路を形成可能に構成された開閉可能な閉じ手段とを備え、前記圧電素子が前記従動素子として機能する場合に、前記開閉可能な閉じ手段が閉じることにより、該従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように駆動する駆動回路とを備えることを特徴とする撮像装置。
9. 前記閉じ手段は、前記インダクタと圧電素子との接続点と、前記Ｈ型ブリッジの接地側または駆動電源側とを開閉可能に接続するスイッチを有し、当該スイッチが閉となるときに、当該スイッチと前記Ｈ型ブリッジとにより、前記従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように、前記スイッチとＨ型ブリッジとのスイッチングが制御されることを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
10. 前記閉じ手段は、前記インダクタの端子間を開閉可能に接続するスイッチを有し、当該スイッチが閉となるときに、当該スイッチと前記Ｈ型ブリッジとにより、前記従動素子の端子間が、前記インダクタを介することなく閉状態となるように、前記スイッチとＨ型ブリッジとのスイッチングが制御されることを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
11. 複数の圧電素子を備え、所定の駆動状態において、該複数の圧電素子のうちの少なくとも１つの圧電素子が他の圧電素子の駆動に対する従動素子として機能する圧電アクチュエータと、
    前記複数の圧電素子それぞれに対して設けられ、前記圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタと、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Ｈ型ブリッジと、前記圧電素子に対して並列に該圧電素子の端子間に接続されたコンデンサとを備え、前記圧電素子が従動素子として機能する場合に、前記コンデンサにより圧電素子の端子間を短絡させて閉回路とすべく前記Ｈ型ブリッジの全てのスイッチを開状態とすることを特徴とする撮像装置。
12. 前記コンデンサの容量をＣとすると、容量Ｃは以下の（１）式に示す関係を満たすことを特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
    ２Ｃｄ≦Ｃ ・・・（１）
    但し、Ｃｄ：誘電体としての圧電素子の等価コンデンサ容量。
13. 前記圧電素子及び該圧電素子と直列に接続された昇圧用のインダクタによる直列共振周波数が、前記圧電アクチュエータの機械共振周波数と略一致するように駆動することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の撮像装置。
14. 前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧電素子である第１及び第２の圧電素子と、該第１及び第２の圧電素子を支持するベース部材と、該第１及び第２の圧電素子それぞれに結合された結合部材とを備え、
    前記第１及び第２の圧電素子のいずれか一方の駆動及び他方の従動に伴って前記結合部材が楕円運動又は円運動するトラス型アクチュエータであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の撮像装置。

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