JPH05183209A - Laminated piezoelectric element - Google Patents

Laminated piezoelectric element

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Publication number
JPH05183209A
JPH05183209A JP3346598A JP34659891A JPH05183209A JP H05183209 A JPH05183209 A JP H05183209A JP 3346598 A JP3346598 A JP 3346598A JP 34659891 A JP34659891 A JP 34659891A JP H05183209 A JPH05183209 A JP H05183209A
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JP
Japan
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signal
piezoelectric
piezoelectric body
voltage
displacement
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Withdrawn
Application number
JP3346598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Sato
佐藤  達也
Ayumi Midorikawa
歩 緑川
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP3346598A priority Critical patent/JPH05183209A/en
Publication of JPH05183209A publication Critical patent/JPH05183209A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain prescribed displacement in a short time through simple turning on/off control. CONSTITUTION:The displacement of each piezoelectric body (5-0)-(5-N) of the title element 5 when the same voltage is applied across each piezoelectric body (5-0)-(5-N) is set in advance so that the displacement of the body 5-1 can become 2X and that of the body 50-N can become 2<n>X, with X representing the displacement of the body 5-0. Therefore, when a command from an operation instructing signal outputting means 1 is impressed upon each piezoelectric body through a drive circuit section 4 after A/Dconverting the command at a drive control circuit 2, the displacement of the element 5 can digitally be controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は積層型圧電素子、詳しく
は圧電体を用いたアクチュエータにおける変位量を簡単
に制御することのできる積層型圧電素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated piezoelectric element, and more particularly to a laminated piezoelectric element capable of easily controlling the displacement amount in an actuator using a piezoelectric body.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電体は印加入力に対する応答性が良好
なので、圧電体を用いたアクチュエータによって被駆動
体を駆動する駆動装置は、従来からさまざまな分野の電
子機器の、特に高速動作を要求される被駆動体のアクチ
ュエータとして、広く利用されており、最近カメラの分
野においてもシャッタや絞り機構等の開閉制御に用いる
ことが提案されている。
2. Description of the Related Art Since a piezoelectric body has a good responsiveness to an applied input, a drive device for driving a driven body by an actuator using the piezoelectric body has conventionally been required to operate at high speed especially in electronic devices of various fields. It is widely used as an actuator for a driven body and is recently proposed to be used for opening / closing control of a shutter, a diaphragm mechanism, etc. in the field of cameras.

【0003】しかしながら、圧電体は印加電圧に対する
変形量の変化が図7に示すようにヒステリシスを有する
と共に、圧電体の変形には直線性がないため、圧電体の
微細な変形量及び変形速度の制御が困難であるという問
題点があった。
However, the change of the deformation amount with respect to the applied voltage has a hysteresis as shown in FIG. 7, and since the deformation of the piezoelectric member is not linear, the minute deformation amount and the deformation speed of the piezoelectric member are small. There was a problem that it was difficult to control.

【0004】そこで上述した問題点に鑑み、本出願人は
先に特願平03−147625号等により、圧電体の特
性であるヒステリシスそして非直線性を補正するため、
予め圧電体の電圧−変位の特性カーブをROMテーブル
化してカメラ内に記憶しておき、必要に応じてこのテー
ブルを参照しながら圧電体の発生変位量を制御する技術
手段を提案した。この手段によれば、圧電体の駆動制御
は全てこのROMに記憶されたテーブル表を基に行われ
るため、圧電体が現在どの位置にいるのかといった位置
情報は原理的には不要であり、高分解能の位置検出手段
を必要とせず有意なものである。
In view of the above-mentioned problems, the present applicant has previously proposed Japanese Patent Application No. 03-147625 to correct hysteresis and non-linearity, which are characteristics of a piezoelectric material.
A technical means has been proposed in which the characteristic curve of the voltage-displacement of the piezoelectric body is made into a ROM table in advance and stored in the camera, and the generated displacement amount of the piezoelectric body is controlled by referring to this table as needed. According to this means, since all the drive control of the piezoelectric body is performed based on the table table stored in this ROM, position information such as the current position of the piezoelectric body is not necessary in principle, This is significant because it does not require a position detecting means of resolution.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来例には以下に示すような問題点があった。即ち、
圧電体の電圧−変位の特性カーブをROMテーブル化し
てカメラ内に記憶しておき、必要に応じてこのテーブル
を参照することで制御を行うわけであるが、この方法に
よれば、常にテーブルを参照しながら圧電体の制御を行
うので「データの読み出し」・「演算」・「出力」とい
ったことで処理時間がかかる。
However, the above-mentioned conventional example has the following problems. That is,
The voltage-displacement characteristic curve of the piezoelectric body is stored in the camera as a ROM table, and the control is performed by referring to this table as needed. According to this method, the table is always stored. Since the piezoelectric body is controlled while referring to it, processing time is required for "data reading", "calculation", and "output".

【0006】更に、記憶している特性カーブ上の動きと
は異なる動き、例えば図7における“0”点から出発し
“G”点で折り返してまた“0”点に戻るといったよう
な、つまり途中で折り返すような場合、圧電体の特性カ
ーブは相似形に推移するものと考えて特性カーブの近似
形を求め、このデータを基に圧電体の制御を行ってい
る。しかしながら、このことは前述したものに対し、更
に処理時間を要し、速い応答を要求される動作には不向
きである。
Further, a movement different from the movement on the stored characteristic curve, for example, starting from the "0" point in FIG. 7 and returning to the "G" point and returning to the "0" point, that is, on the way In the case of folding back at, the characteristic curve of the piezoelectric body is considered to shift to a similar shape, an approximate shape of the characteristic curve is obtained, and the piezoelectric body is controlled based on this data. However, this requires more processing time than that described above and is not suitable for an operation requiring a fast response.

【0007】また、特性カーブを記憶しているデータを
縮小するため記憶データを減らし、その間を補間演算し
てデータを求める方法も上記従来例で述べられている。
しかしながら、この場合も補間演算にかかる時間が必要
であるし、また「補間」することにより得られた特性デ
ータの精度が低下するという別の問題が生じる。
Further, a method of reducing the stored data in order to reduce the data storing the characteristic curve, and interpolating between them to obtain the data is also described in the above conventional example.
However, also in this case, another time is required for the interpolation calculation, and another problem occurs that the accuracy of the characteristic data obtained by the "interpolation" is reduced.

【0008】そこで本発明の目的は、上記問題点を解消
し、圧電体を用いたアクチュエータにおいて簡単なオン
・オフ制御で短時間に所定の変位量を得られる積層型圧
電素子を提供するにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide a laminated piezoelectric element which can obtain a predetermined displacement amount in a short time by simple on / off control in an actuator using a piezoelectric body. ..

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の積層型圧電素子
は、個々に同一電圧を印加されることによる寸法変化が
異なる複数の圧電素子を積層し、該複数の圧電素子への
印加電圧のオン・オフを制御することにより、所望の寸
法変化を得ることを特徴とする。
According to the laminated piezoelectric element of the present invention, a plurality of piezoelectric elements having different dimensional changes due to the application of the same voltage are laminated, and the voltage applied to the plurality of piezoelectric elements is changed. It is characterized in that a desired dimensional change is obtained by controlling on / off.

【0010】[0010]

【作用】この積層型圧電素子は、寸法変化が異なる複数
の圧電素子からなり、各素子は符号化された桁に対応し
た信号により変位量が決定される。そして各圧電素子は
動作命令信号出力手段からの信号に基づいてオン・オフ
制御される。従って、圧電体に固有のヒステリシスに左
右されずにその変位量を決定できる。
This laminated piezoelectric element comprises a plurality of piezoelectric elements having different dimensional changes, and the displacement amount of each element is determined by the signal corresponding to the coded digit. Then, each piezoelectric element is on / off controlled based on a signal from the operation command signal output means. Therefore, the displacement amount can be determined without being affected by the hysteresis inherent in the piezoelectric body.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明の基本概念を示す図で、符号
1はカメラ動作を行うための信号を出力する動作命令信
号出力手段であり、例えばカメラ内のシャッタや絞り機
構等を作動させる際の信号出力部がこれに相当する。次
にこの動作命令信号出力手段1からの信号は、駆動制御
回路2に送られる。この駆動制御回路2は後述するアク
チュエータとしての積層型圧電素子5に駆動信号を出力
する部分で、詳しい動作については後述するのでここで
の説明を省略する。
FIG. 1 is a view showing the basic concept of the present invention. Reference numeral 1 is an operation command signal output means for outputting a signal for performing a camera operation, for example, when operating a shutter or a diaphragm mechanism in a camera. The signal output part of is equivalent to this. Next, the signal from the operation command signal output means 1 is sent to the drive control circuit 2. The drive control circuit 2 is a part that outputs a drive signal to the laminated piezoelectric element 5 as an actuator described later. The detailed operation will be described later, and thus the description thereof is omitted here.

【0013】この駆動制御回路2からの出力は圧電体の
各駆動回路4−0から4−Nに送られる。そして各駆動
回路4−0から4−Nにはそれぞれ各圧電体5−0から
5−Nが接続されていて、これら各圧電体は上記駆動回
路部4から電圧が印加されると変位量を発生する。ここ
で、駆動回路部4及び積層型圧電素子5は、少くとも2
個以上N個までで構成されているが、このことについて
次に図2により説明する。
The output from the drive control circuit 2 is sent to each of the piezoelectric drive circuits 4-0 to 4-N. Piezoelectric bodies 5-0 to 5-N are connected to the drive circuits 4-0 to 4-N, respectively, and these piezoelectric bodies change their displacements when a voltage is applied from the drive circuit section 4. Occur. Here, the drive circuit unit 4 and the laminated piezoelectric element 5 have at least 2
Although it is composed of more than N pieces, this will be described next with reference to FIG.

【0014】図2は、本発明の第1実施例を示す積層型
圧電素子を駆動する回路のブロック構成図で、動作命令
信号出力手段1が組込まれたCPU13と、信号変換・
演算手段10、記憶手段11、実行制御部12からなる
駆動制御回路2と、後記図3で説明する駆動回路4−
0,4−1,……,4−Nからなる駆動回路部4と、圧
電体5−0,5−1,……,5−Nからなる積層型圧電
素子5とでその主要部が構成されている。
FIG. 2 is a block diagram of a circuit for driving the laminated piezoelectric element according to the first embodiment of the present invention. The CPU 13 incorporates the operation command signal output means 1 and the signal conversion
A drive control circuit 2 including an arithmetic unit 10, a storage unit 11, and an execution control unit 12, and a drive circuit 4-described later with reference to FIG.
.., 4-N, and a laminated piezoelectric element 5 composed of piezoelectric bodies 5-0, 5-1 ,. Has been done.

【0015】上記駆動制御回路2中の信号変換・演算手
段10は、CPU13からの指令に基づき、動作命令信
号出力手段1からの動作命令信号をA/D変換してディ
ジタル化した後、各種演算処理を行う。また、記憶手段
11は、上記手段10から出力されたn+1ビットのデ
ータを記憶する。これら各手段10,11に対する動作
の実行、停止、データ転送等は、CPU13からの指令
に基づき実行制御部12で行われる。
The signal conversion / calculation means 10 in the drive control circuit 2 performs various calculations after A / D conversion of the operation command signal from the operation command signal output means 1 based on a command from the CPU 13 and digitization. Perform processing. The storage means 11 also stores the (n + 1) -bit data output from the means 10. Execution, stop, data transfer, etc. of the operation for each of these means 10 and 11 are performed by the execution control unit 12 based on a command from the CPU 13.

【0016】このように構成された図2において、まず
動作命令信号出力手段1から信号変換・演算手段10に
対し、例えば絞り機構作動の信号が印加されると、信号
変換・演算手段10では、CPU13から絞り値をどれ
位の値にするかといった情報を得る。この情報を受ける
と、信号変換・演算手段10は、A/D変換して絞り値
情報を(N+1)ビットのディジタル信号にする。そし
て、実行制御部12からの指示により、(N+1)ビッ
トのディジタル信号を記憶手段11に転送する。ここで
の転送方法はシリアル転送でもパラレル転送でもどちら
でもよい。
In FIG. 2 constructed in this way, first, when a signal for operating the diaphragm mechanism is applied from the operation command signal output means 1 to the signal converting / calculating means 10, the signal converting / calculating means 10 Information such as how much the aperture value is set is obtained from the CPU 13. Upon receiving this information, the signal conversion / operation means 10 performs A / D conversion to convert the aperture value information into a (N + 1) -bit digital signal. Then, in response to an instruction from the execution control unit 12, the (N + 1) -bit digital signal is transferred to the storage unit 11. The transfer method here may be serial transfer or parallel transfer.

【0017】この転送により記憶手段11には(N+
1)ビットのディジタル信号のデータがセットされるわ
けだが、この記憶手段11には各ビット毎に駆動回路4
−0〜4−Nと圧電体5−0〜5−Nがそれぞれ接続さ
れている。
By this transfer, (N +
1) Bit digital signal data is set, but the drive circuit 4 is stored in the storage means 11 for each bit.
-0 to 4-N are connected to the piezoelectric bodies 5-0 to 5-N, respectively.

【0018】ここで前述した話に戻ると、記憶手段11
にセットされている(N+1)ビットのディジタル信号
のデータがあるが、この記憶手段11に対し、実行制御
部12からデータの排出信号(OUT)が出力される
と、記憶手段11の(N+1)の各ビットにそれぞれ対
応した駆動回路4−0〜4−Nに記憶手段11の内容が
転送され、駆動回路4−0〜4−Nが動作し、これによ
り圧電体5−0〜5−Nが変位を発生することになる。
Returning to the above description, the storage means 11
Although there is data of the (N + 1) -bit digital signal set in (1), when the execution control unit 12 outputs a data discharge signal (OUT) to the storage unit 11, (N + 1) of the storage unit 11 is output. The contents of the storage means 11 are transferred to the drive circuits 4-0 to 4-N corresponding to the respective bits, and the drive circuits 4-0 to 4-N operate, whereby the piezoelectric bodies 5-0 to 5-N. Will generate displacement.

【0019】ここで駆動回路4−0〜4−Nは、後記図
3で説明する同一の駆動回路が(N+1)個で構成され
ている。また、圧電体5−0〜5−Nは、個々には公知
の圧電体であるが、これら圧電体の所定印加電圧に対す
る発生変位量Xは前述した記憶手段11の(N+1)ビ
ットに対応したものである。
Here, the drive circuits 4-0 to 4-N are composed of (N + 1) identical drive circuits which will be described later with reference to FIG. The piezoelectric bodies 5-0 to 5-N are well-known piezoelectric bodies, but the amount of displacement X generated by the piezoelectric body with respect to a predetermined applied voltage corresponds to the (N + 1) bit of the storage means 11 described above. It is a thing.

【0020】即ち、記憶手段11の0ビット(最小ビッ
ト)目に対応している圧電体5−0の所定印加電圧Eに
対応した発生変位量をXとすると、記憶手段11のNビ
ット目に対応した圧電体5−Nに0ビット目と同じ所定
印加電圧Eに対応した発生変位量は (X・2N ) に
なる。
That is, letting X be the generated displacement amount corresponding to the predetermined applied voltage E of the piezoelectric body 5-0 corresponding to the 0th bit (minimum bit) of the storage means 11, the Nth bit of the storage means 11 is assumed. The generated displacement amount corresponding to the same predetermined applied voltage E as the 0th bit on the corresponding piezoelectric body 5-N is (X · 2 N ).

【0021】ここで前述した圧電体5−0〜5−Nは印
加される所定印加電圧を全て同一として使用することを
考えると、圧電体5−0〜5−Nが積層型の圧電体と考
えた場合、その有効長(つまり、同一所定印加電圧に対
する発生変位量を定義する積層長)は、最小ビットの積
層長をX′とすれば X′・2N になる。つまり記憶
手段11のうち高いビット位置に対応している圧電体ほ
ど積層長が大きいことになる。
Considering that the above-described piezoelectric bodies 5-0 to 5-N use the same predetermined applied voltage, the piezoelectric bodies 5-0 to 5-N are laminated type piezoelectric bodies. When considered, its effective length (that is, the stack length that defines the amount of displacement generated for the same predetermined applied voltage) is X ′ · 2 N, where X ′ is the stack length of the minimum bit. In other words, the piezoelectric body corresponding to a higher bit position in the storage means 11 has a larger stack length.

【0022】以上図2の動作について説明したが、実際
の使用にあたっては圧電体5−0〜5−Nには移動物
(例えばシャッタや絞りの羽根)が接続されている。よ
って、動作命令信号出力手段1からの信号を、所定の形
に信号変換・演算手段10で換算し、この換算したデー
タを記憶手段11にセットする。そして、この記憶デー
タの出力タイミングと信号変換・演算手段10での換算
方法を実行制御部12で制御することで、結果的に移動
物の制御を行う。
Although the operation of FIG. 2 has been described above, in actual use, a moving object (for example, a shutter or a blade of a diaphragm) is connected to the piezoelectric bodies 5-0 to 5-N. Therefore, the signal from the operation command signal output means 1 is converted into a predetermined form by the signal conversion / operation means 10, and the converted data is set in the storage means 11. Then, the execution control unit 12 controls the output timing of the stored data and the conversion method in the signal conversion / calculation unit 10, and as a result, the moving object is controlled.

【0023】図3は、上記図2における圧電体駆動回路
4−0,4−1,……,4−Nのうちの1つの回路図
で、高電圧源3と、定電流注入部24と定電流放出部2
5と、これら注入部24と放出部25をそれぞれ制御す
る定電流注入制御部26と定電流放出制御部27と、か
らその主要部が構成されている。
FIG. 3 is a circuit diagram of one of the piezoelectric body driving circuits 4-0, 4-1, ..., 4-N shown in FIG. 2, in which a high voltage source 3 and a constant current injection unit 24 are provided. Constant current emission unit 2
5, a constant current injection control unit 26 and a constant current emission control unit 27 that control the injection unit 24 and the emission unit 25, respectively, are the main components.

【0024】高電圧源3は、カメラの内蔵ストロボ用電
源であり、この電源は、既知のごとく内蔵された電池の
低電圧を昇圧する昇圧回路21と、メインコンデンサ2
2とを備えている。また、上記回路21は、高電圧、例
えば約330Vを出力する。定電流注入部24と定電流
放出部25は、圧電体5の変形量を制御する回路であ
り、それぞれ上記定電流注入制御部26と、上記定電流
放出制御部27とにより制御されるようになっている。
また圧電体5のCpは、圧電体5の等価キャパシタ成分
を表している。
The high voltage source 3 is a power source for the built-in strobe of the camera, and this power source is a booster circuit 21 for boosting the low voltage of the built-in battery as well known, and the main capacitor 2.
2 and. Further, the circuit 21 outputs a high voltage, for example, about 330V. The constant current injection unit 24 and the constant current emission unit 25 are circuits that control the amount of deformation of the piezoelectric body 5, and are controlled by the constant current injection control unit 26 and the constant current emission control unit 27, respectively. Is becoming
Cp of the piezoelectric body 5 represents the equivalent capacitor component of the piezoelectric body 5.

【0025】定電流注入制御部26は、トランジスタQ
26と、抵抗R26a,R26b,R26cとからなる
スイッチング回路で、信号ライン2iの信号によりスイ
ッチング動作を行い、出力信号ライン2gを介して上記
定電流注入部24を制御するようになっている。
The constant current injection control unit 26 includes a transistor Q
26 and resistors R26a, R26b, R26c, a switching circuit performs a switching operation according to the signal on the signal line 2i, and controls the constant current injection unit 24 via the output signal line 2g.

【0026】定電流放出制御部27は、トランジスタQ
27a,Q27bと、抵抗R27a,R27b,R27
c,R27d,R27eとが図示のように接続されてな
るスイッチング回路で、上記定電流注入制御部26と同
様に、信号ライン2dの信号によりスイッチング動作を
行い、出力信号ライン2hを介して上記定電流放出部2
5を制御するようになっている。
The constant current emission control unit 27 includes a transistor Q
27a, Q27b and resistors R27a, R27b, R27
c, R27d, R27e are connected as shown in the drawing, and like the constant current injection control unit 26, the switching operation is performed by the signal of the signal line 2d, and the constant voltage is supplied via the output signal line 2h. Current emission part 2
5 is controlled.

【0027】前記定電流注入部24は、記憶手段11の
対応ビットから信号ライン2gを介して送られてくる信
号により、トランジスタQ24をオン・オフするように
なっている。上記信号はローアクティブで上記トランジ
スタQ24をオンさせるが、この場合、このトランジス
タQ24のエミッタ側の抵抗R24aの両端に加えられ
る電位差VR24aは、ダイオードD24a,D24bから
なる直列回路の両端での電位差と、トランジスタQ24
のベース・エミッタ間に生じる電位差との差分となる。
そこで、上記抵抗R24aに流れる電流値は、(VR24a
/R24a)として定まり、この電流値と、信号ライン
2gを流れる電流値と、抵抗R24bを流れる電流値と
で、定電流注入部24の出力ライン24aに流れる電流
値が決まる。
The constant current injection section 24 is adapted to turn on / off the transistor Q24 by a signal sent from the corresponding bit of the storage means 11 via the signal line 2g. The signal is low active and turns on the transistor Q24. In this case, the potential difference V R24a applied across the resistor R24a on the emitter side of the transistor Q24 is equal to the potential difference across the series circuit including the diodes D24a and D24b. , Transistor Q24
It becomes the difference from the potential difference generated between the base and the emitter.
Therefore, the value of the current flowing through the resistor R24a is (V R24a
/ R24a), the current value flowing through the signal line 2g, and the current value flowing through the resistor R24b determine the current value flowing through the output line 24a of the constant current injection unit 24.

【0028】この場合、上記抵抗R24aの電流値を、
上記抵抗R24bや、信号ライン2gの電流値よりも充
分に大きくなるように回路定数を定めれば、トランジス
タQ24と、ダイオードD24a,D24bと、抵抗R
24aの特性のみで定電流化することができる。なお、
上記信号ライン2gからの信号が“H”レベルのとき
は、上記トランジスタQ24はオフして回路が遮断さ
れ、上記出力ライン24aへの電流注入は行われない。
In this case, the current value of the resistor R24a is
If the circuit constant is determined to be sufficiently larger than the current value of the resistor R24b and the signal line 2g, the transistor Q24, the diodes D24a and D24b, and the resistor R24.
A constant current can be obtained only by the characteristics of 24a. In addition,
When the signal from the signal line 2g is at "H" level, the transistor Q24 is turned off and the circuit is cut off, so that current is not injected into the output line 24a.

【0029】前記定電流放出部25は、記憶手段11の
対応ビットから信号ライン2hを介して送られてくる信
号によりトランジスタQ25をオン・オフするようにな
っている。上記信号はハイアクティブで上記トランジス
タQ25をオンさせるが、この場合、上記定電流注入部
24のときと同様に、トランジスタQ25のエミッタ側
の抵抗R25aの両端に加えられる電位差VR25aは、ダ
イオードD25a,D25bからなる直列回路の両端で
の電位差と、トランジスタQ25のベース・エミッタ間
に生じる電位差との差分となる。また、上記抵抗R25
aに流れる電流値は、(VR25a/R25a)として定ま
り、この電流値と、信号ライン2hを流れる電流値と、
抵抗R25bを流れる電流値とで、定電流放出部25の
入力ライン25aに流れる電流値が決まる。
The constant current emitting section 25 is adapted to turn on / off the transistor Q25 in response to a signal sent from the corresponding bit of the storage means 11 via the signal line 2h. The signal is high active and turns on the transistor Q25. In this case, as in the case of the constant current injection unit 24, the potential difference V R25a applied across the resistor R25a on the emitter side of the transistor Q25 is equal to the diode D25a, It is the difference between the potential difference across the series circuit of D25b and the potential difference between the base and emitter of the transistor Q25. In addition, the resistor R25
The current value flowing through a is determined as ( VR25a / R25a), and this current value and the current value flowing through the signal line 2h are:
The value of the current flowing through the resistor R25b determines the value of the current flowing through the input line 25a of the constant current emission unit 25.

【0030】この場合、上記抵抗R25aの電流値を、
上記抵抗R25bや、信号ライン2hの電流値よりも充
分に大きくなるように回路定数を定めれば、トランジス
タQ25と、ダイオードD25a,D25bと、抵抗R
25aの特性のみで定電流化することができる。なお、
上記信号ライン2hからの信号が“L”レベルのとき
は、上記トランジスタQ25はオフして回路が遮断さ
れ、上記入力ライン25aからの電流放出は行われな
い。
In this case, the current value of the resistor R25a is
If the circuit constant is determined to be sufficiently larger than the current value of the resistor R25b and the signal line 2h, the transistor Q25, the diodes D25a and D25b, and the resistor R25.
A constant current can be obtained only by the characteristics of 25a. In addition,
When the signal from the signal line 2h is at "L" level, the transistor Q25 is turned off and the circuit is cut off, so that the current is not discharged from the input line 25a.

【0031】ここで、積層型圧電素子5中のある圧電体
に対しての印加電圧を上昇させる場合の動作を説明す
る。まず記憶手段11の設定データは“0”か“1”ど
ちらかになるわけであるが、ここで“1”つまり“H”
レベルの場合、信号ライン2iは“H”レベルとなる。
これにより、定電流注入制御部26のトランジスタQ2
6の入力が、“L”レベルから“H”レベルになるた
め、このトランジスタQ26がオンして、信号ライン2
gの信号が“L”レベルとなる。よって定電流注入部2
4の入力が“L”レベルとなるため、上述の通り、出力
ライン24aから電流(VR24a/R24a)が圧電体5
に流れる。
Here, the operation in the case of increasing the applied voltage to a certain piezoelectric body in the laminated piezoelectric element 5 will be described. First, the setting data of the storage means 11 is either "0" or "1". Here, "1", that is, "H".
In the case of the level, the signal line 2i becomes the "H" level.
As a result, the transistor Q2 of the constant current injection control unit 26
Since the input of 6 changes from "L" level to "H" level, this transistor Q26 turns on and the signal line 2
The signal of g becomes "L" level. Therefore, the constant current injection unit 2
As described above, the current (V R24a / R24a) is applied from the output line 24a to the piezoelectric body 5 because the input of 4 is at "L" level.
Flow to.

【0032】ここで、信号ライン5aを流れる電流をi
24a(=VR24a/R24a)、信号ライン5b,5c
を流れる電流をそれぞれib,ic、圧電体5の両端に
かかる仮想抵抗をR5、圧電体5の等価キャパシタンス
成分Cpに蓄積されている電荷をQ、圧電体5の印加電
圧をVpとすると、上記電圧Vpは、
Here, the current flowing through the signal line 5a is i
24a (= VR24a / R24a), signal lines 5b and 5c
Where ib and ic are currents, virtual resistances applied to both ends of the piezoelectric body 5 are R5, electric charge accumulated in the equivalent capacitance component Cp of the piezoelectric body 5 is Q, and an applied voltage of the piezoelectric body 5 is Vp. The voltage Vp is

【数1】 より、時間t=0のときの電圧をV0とすると、 Vp=i24a・R5+(V0−i5a・R5)× EXP(−t/Cp・R5) Vp=i24a・R5+K・EXP(−t/Cp・R5) となる。ここでKは定数で K=V0−i24a・R5 になり、 Vp=i24a・R5+(V0−i5a・R5)× EXP(−t/Cp・R5) になる。[Equation 1] Therefore, if the voltage at time t = 0 is V0, then Vp = i24a.R5 + (V0-i5a.R5) * EXP (-t / Cp.R5) Vp = i24a.R5 + K.EXP (-t / Cp. R5). Here, K is a constant and K = V0-i24a.R5 and Vp = i24a.R5 + (V0-i5a.R5) .times.EXP (-t / Cp.R5).

【0033】さて、記憶手段11の設定データが“1”
つまり“H”レベルであるときに定電流が注入され続け
るので、電圧Vpが上昇し、この電圧に対する圧電体の
発生変位量Xが決定される。従って、所望の発生変位量
に達する電圧Vpになるまで定電流を注入し続ければよ
く、この時間制御は前記図2中の実行制御部12、もし
くは信号変換・演算手段10のディジタルデータの切り
換えによって行われる。
Now, the setting data of the storage means 11 is "1".
That is, since the constant current is continuously injected at the “H” level, the voltage Vp rises, and the generated displacement amount X of the piezoelectric body with respect to this voltage is determined. Therefore, it is sufficient to continue injecting the constant current until the voltage Vp reaches the desired generated displacement amount, and this time control is performed by the execution control unit 12 in FIG. 2 or by switching the digital data of the signal conversion / calculation means 10. Done.

【0034】次に、積層型圧電素子5中のある圧電体の
電圧を降下させる場合を説明する。この場合、記憶手段
11の設定データは“0”つまり“L”レベルに、つま
りライン2iが“L”レベルなので前述した定電流注入
制御部26のトランジスタQ26はオンしない。従っ
て、前述した圧電体5への定電流注入は行われないた
め、圧電体5の両端の電圧Vpは上昇しない。一方、ラ
イン2iが“L”レベルなので、インバータ28を介し
たライン2dが“H”レベルになる。従って、定電流放
出制御部27のトランジスタQ27a,Q27bが共に
オンして、上記定電流放出制御部27の出力ライン2h
の信号レベルが“H”レベルになる。これにより、定電
流放出部25のトランジスタQ25がオンして、信号ラ
イン25aは、グランド側に定電流を流すこととなる。
Next, the case where the voltage of a certain piezoelectric material in the laminated piezoelectric element 5 is dropped will be described. In this case, since the setting data of the storage means 11 is "0", that is, "L" level, that is, the line 2i is "L" level, the transistor Q26 of the constant current injection control unit 26 described above is not turned on. Therefore, since the constant current injection into the piezoelectric body 5 is not performed, the voltage Vp across the piezoelectric body 5 does not rise. On the other hand, since the line 2i is at "L" level, the line 2d via the inverter 28 becomes "H" level. Therefore, the transistors Q27a and Q27b of the constant current emission control unit 27 are both turned on, and the output line 2h of the constant current emission control unit 27 is turned on.
Signal level becomes "H" level. As a result, the transistor Q25 of the constant current emitting unit 25 is turned on, and the signal line 25a causes a constant current to flow to the ground side.

【0035】さて、前述した圧電体5に電圧を印加させ
る場合と同様に印加電圧Vpを求めてみる。図3におい
て、信号ライン5aを流れる電流をi25a(=VR25a
/R25a)、信号ライン5b,5cを流れる電流をそ
れぞれib,ic、圧電体5の両端にかかる仮想抵抗を
R5、圧電体5のキャパシタンス成分Cpに蓄積されて
いる電荷をQ、圧電体5への印加電圧をVpとすると、
上記電圧Vpは、
Now, the applied voltage Vp will be calculated in the same manner as in the case of applying a voltage to the piezoelectric body 5 described above. In FIG. 3, the current flowing through the signal line 5a is represented by i25a (= V R25a
/ R25a), the currents flowing through the signal lines 5b and 5c are ib and ic, respectively, the virtual resistance applied to both ends of the piezoelectric body 5 is R5, the charge accumulated in the capacitance component Cp of the piezoelectric body 5 is Q, and the piezoelectric body 5 is If the applied voltage of Vp is
The voltage Vp is

【数2】 より、下式が得られる。[Equation 2] From this, the following formula is obtained.

【0036】 Vp=i25a・R5+(V0−i25a・R5)× EXP(−t/Cp・R5) ここで記憶手段11の設定データが“0”つまり“L”
レベルであるときに定電流が放出され続けるので、電圧
Vpが下降し、この電圧に対する圧電体の発生変位量X
が決定される。従って、所望の発生変位量に達する電圧
Vpになるまで定電流を排出し続ければよく、この時間
制御は前記図2中の実行制御部12、もしくは信号変換
・演算手段10のディジタルデータの切り換えによって
行われる。また、実行制御部12から記憶手段11に対
しRESET信号を出力することで記憶手段11の全ビ
ットが“0”つまり“L”レベルになり、全ての圧電体
5−0〜5−Nに対し定電流の放出を行うことも可能で
ある。
Vp = i25a.R5 + (V0-i25a.R5) .times.EXP (-t / Cp.R5) Here, the setting data of the storage means 11 is "0", that is, "L".
Since the constant current is continuously emitted when the voltage is at the level, the voltage Vp drops, and the generated displacement amount X of the piezoelectric body with respect to this voltage.
Is determined. Therefore, it is sufficient to continue discharging the constant current until the voltage Vp that reaches the desired generated displacement amount is reached, and this time control is performed by the execution control unit 12 in FIG. 2 or by switching the digital data of the signal conversion / calculation means 10. Done. Further, by outputting the RESET signal from the execution control unit 12 to the storage unit 11, all the bits of the storage unit 11 become “0”, that is, “L” level, and all the piezoelectric bodies 5-0 to 5-N are output. It is also possible to emit a constant current.

【0037】次に、これまで説明してきた各圧電体5−
0〜5−Nの発生変位量の関係と実質的に得られる発生
変位量の総和について、図4により説明する。まず使用
する圧電体を4個とした場合、その積層長の関係は前述
した通りになり、例えば図6に示す圧電体5−N,5−
N−1,5−N−2,5−N−3のようになる。なお、
図6の動作の説明は後述するのでここでの説明を省略す
る。
Next, each of the piezoelectric bodies 5 described above will be described.
The relationship between the generated displacement amounts of 0 to 5-N and the sum of the generated displacement amounts substantially obtained will be described with reference to FIG. First, when the number of piezoelectric bodies to be used is four, the relationship of the laminated length is as described above. For example, the piezoelectric bodies 5-N and 5- shown in FIG.
It becomes like N-1,5-N-2,5-N-3. In addition,
Since the operation of FIG. 6 will be described later, the description thereof will be omitted here.

【0038】まず、4個の各圧電体に対応する記憶手段
11であるが、0ビット(最小ビット)目が圧電体5−
N−3、1ビット目が5−N−2、2ビット目が5−N
−1、そして3ビット目が5−Nとする。また、各圧電
体は、図6に示すように、有効長がそれぞれ異っている
ので、断面積Sが等しいものとすると、等価容量Cpは
当然ながら異ってくる。従って所定印加電圧に対し、所
望の発生変位量が得られるように、図3における注入、
放出を行う定電流値i24a,i25aを規定する抵抗
R24a,R25aをそれぞれ決定する。これにより、
ある所定時間において4つの圧電体が同時に所望の変位
を発生することが可能になる。
First, regarding the memory means 11 corresponding to each of the four piezoelectric bodies, the 0th bit (minimum bit) is the piezoelectric body 5-.
N-3, 1st bit is 5-N-2, 2nd bit is 5-N
-1, and the third bit is 5-N. Further, since the respective piezoelectric bodies have different effective lengths, as shown in FIG. 6, if the sectional areas S are the same, the equivalent capacitance Cp is naturally different. Therefore, in order to obtain a desired amount of generated displacement for a given applied voltage, the injection in FIG.
The resistors R24a and R25a that define the constant current values i24a and i25a for discharging are respectively determined. This allows
It becomes possible for four piezoelectric bodies to simultaneously generate desired displacements within a predetermined time.

【0039】ここで、圧電体5−Nの所望の発生変位量
n は、圧電体5−N−1の所望の発生変位量Xn-1
2倍、圧電体5−N−1の所望の発生変位量Xn-1 は、
圧電体5−N−2の所望の発生変位量Xn-2 の2倍、圧
電体5−N−2の所望の発生変位量Xn-2 は、圧電体5
−N−3の所望の発生変位量Xn-3 の2倍とする。
Here, the desired generated displacement amount X n of the piezoelectric body 5-N is twice the desired generated displacement amount X n-1 of the piezoelectric body 5-N-1, and the desired generated displacement amount X n of the piezoelectric body 5-N-1. The desired amount of generated displacement X n-1 is
Twice the piezoelectric element 5-N-2 of the desired generation displacement X n-2, the desired occurrence displacement X n-2 of the piezoelectric element 5-N-2, the piezoelectric element 5
It is set to twice the desired generated displacement amount Xn-3 of -N-3.

【0040】次に、実際の動作例を図2により、説明す
る。まず動作制御を4ビット信号により行うものとし、
動作命令信号出力手段1から、圧電体の動作命令信号を
信号変換・演算手段10に出力する。また、CPU13
からどれだけの量を動作させるかといった内容の信号も
信号変換・演算手段10に出力する。仮に、「フルスト
ロークで動作させる」といった内容であれば、信号変換
・演算手段10には“1111”といった2進データ
(右はじがLSB)が作られる。なお、ここでCPU1
3以外のところからアナログ信号で動作量指示の信号が
信号変換・演算手段10に送られてきたときには、ここ
でA/D変換すればよい。
Next, an actual operation example will be described with reference to FIG. First, it is assumed that operation control is performed by a 4-bit signal,
The operation command signal output means 1 outputs a piezoelectric body operation command signal to the signal converting / calculating means 10. In addition, the CPU 13
Also, a signal indicating how much amount to operate is output to the signal converting / calculating means 10. If the content is “to operate with a full stroke”, binary data (right edge is LSB) such as “1111” is created in the signal conversion / calculation unit 10. In addition, here, CPU1
When a signal indicating an operation amount is sent as an analog signal from a place other than 3 to the signal converting / calculating means 10, A / D conversion may be performed here.

【0041】次に“1111”といった2進データがつ
くられると、実行制御部12はこのデータを記憶手段1
1にセットする。そして実行制御部12が駆動回路4へ
の出力命令信号を出力すると、記憶手段11の各ビット
に対応して接続されている駆動回路4−N,4−N−
1,4−N−2,4−N−3に各ビットの信号がそれぞ
れ送られる。
Next, when binary data such as "1111" is created, the execution control unit 12 stores this data in the storage means 1.
Set to 1. When the execution control unit 12 outputs the output command signal to the drive circuit 4, the drive circuits 4-N and 4-N- connected corresponding to each bit of the storage unit 11 are connected.
Signals of each bit are sent to 1,4-N-2 and 4-N-3, respectively.

【0042】ここでビット信号が“1”なら図3中のラ
イン2iが“H”レベルとなり、圧電体5に定電流を注
入して電圧Vpを上昇させ、“0”であればライン2i
は“L”レベルとなり圧電体5から定電流を放出して電
圧Vpを下降させる。
If the bit signal is "1", the line 2i in FIG. 3 becomes "H" level, a constant current is injected into the piezoelectric body 5 to increase the voltage Vp, and if it is "0", the line 2i.
Becomes "L" level and a constant current is emitted from the piezoelectric body 5 to decrease the voltage Vp.

【0043】さて、今の場合“1111”という2進デ
ータなので、4つの圧電体は全て電圧Vpが上昇し、所
望の発生変位量が得られる。これを表したのが図4のA
の特性カーブで立ち上がる。前述したように4つの圧電
体は、断面積Sが同一で図6のように配置されている。
よって、発生変位量の総和X0
Now, in the present case, since the binary data of "1111", the voltage Vp of all four piezoelectric bodies is increased, and a desired amount of generated displacement can be obtained. This is shown in Figure 4A.
It rises with the characteristic curve of. As described above, the four piezoelectric bodies have the same sectional area S and are arranged as shown in FIG.
Therefore, the sum X 0 of the generated displacement is

【数3】 となり、 X0 =Xn +Xn-1 +Xn-2 +Xn-3 になる。また、圧電体はその特性上、応答性は良好であ
り、図4のように所定時間t1 により一気に立ち上げる
ような使用法が可能である。なおt1 は数十[nSEC]程
度であり、カメラでの使用においては充分な速さであ
る。そして前述したように実行制御部12から記憶手段
11に対して“RESET”信号を出力すると、記憶手
段11のデータ“1111”は“0000”となり、4
つの圧電体全てに対し定電流放出の動作となって電圧V
pが降下し、時間t2 において発生変位量はゼロとな
る。
[Equation 3] And X 0 = X n + X n-1 + X n-2 + X n-3 . Further, the piezoelectric body has a good responsiveness due to its characteristics, and it can be used in such a manner that it is activated all at once in a predetermined time t 1 as shown in FIG. Note that t 1 is about several tens of [nSEC], which is a sufficient speed for use in a camera. When the execution control unit 12 outputs the "RESET" signal to the storage unit 11 as described above, the data "1111" in the storage unit 11 becomes "0000".
A constant current is emitted to all the two piezoelectric elements, and the voltage V
As p falls, the amount of displacement generated becomes zero at time t 2 .

【0044】また信号変換・演算手段10はデータ“1
111”ではなく“0111”をセットすると、上記と
同様の動作により、図4の折線Bで示される特性カーブ
のような軌跡になる。
Further, the signal converting / calculating means 10 uses the data "1".
When "0111" is set instead of 111 ", a locus like the characteristic curve shown by the broken line B in FIG. 4 is obtained by the same operation as above.

【0045】次にこれまで説明してきた一連の動作を、
図5のフローチャートによって説明する。まずステップ
#1においてイニシャライズ(初期化)を行い、次にス
テップ#2において動作命令信号出力手段1及びCPU
13から命令を受け移動体の初期位置を判断し、実行制
御部12からの“PRESET”信号によりこのデータ
を信号変換・演算手段10にセットする。次にステップ
#3において記憶手段11にこのデータを実行制御部1
2の指示により取り込ませ、ステップ#4において駆動
回路4及び圧電体5を電圧Vpが上昇の方向で動作させ
る。
Next, the series of operations described so far are
This will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step # 1, initialization is performed, and then in step # 2, the operation command signal output means 1 and the CPU
The initial position of the moving body is judged by receiving a command from the control unit 13, and this data is set in the signal converting / calculating means 10 by the "PRESET" signal from the execution control unit 12. Next, in step # 3, the execution control unit 1 stores this data in the storage unit 11.
2, and the drive circuit 4 and the piezoelectric body 5 are operated in a direction in which the voltage Vp increases in step # 4.

【0046】ステップ#5において動作命令信号出力手
段1及びCPU13から動作終了信号があるか否かを判
断する。ここで動作終了信号が無い場合はステップ#6
に進み、新たな動作命令信号が動作命令信号出力手段1
及びCPU13から出力されているか否かを判断する。
ここで新たな動作命令信号がない場合は上記ステップ#
5に戻る。
At step # 5, it is judged whether or not there is an operation end signal from the operation command signal output means 1 and the CPU 13. If there is no operation end signal here, step # 6.
And a new operation command signal is sent to the operation command signal output means 1
Also, it is determined whether or not the data is output from the CPU 13.
If there is no new operation command signal here, the above step #
Return to 5.

【0047】一方、新たな動作命令信号が有る場合はス
テップ#7に進み、信号変換・演算手段10において換
算を行う。そしてステップ#8に進み、上記ステップ#
7で換算されたデータを記憶手段11に転送し、同記憶
手段11が排出して良いか否かの判断を行う。ここでO
Kの場合、ステップ#9に進み、駆動回路4、及び圧電
体5が電圧Vpに上昇もしくは下降の方向で動作する。
その後ステップ#5に戻り、上述した一連のループを繰
り返す。
On the other hand, if there is a new operation command signal, the process proceeds to step # 7 and the signal conversion / calculation means 10 performs conversion. Then, the process proceeds to step # 8 and the above step #
The data converted in step 7 is transferred to the storage means 11, and it is determined whether or not the storage means 11 can be discharged. O here
In the case of K, the process proceeds to step # 9, and the drive circuit 4 and the piezoelectric body 5 operate in the direction of increasing or decreasing to the voltage Vp.
After that, the process returns to step # 5 to repeat the series of loops described above.

【0048】上記ステップ#5に戻って動作終了信号が
有る場合、ステップ#10に進み、実行制御部12は記
憶手段11に対し“RESET”信号を出力する。これ
により前述したように記憶手段11にセットされていた
データは全てゼロになり、ステップ#11において駆動
回路4及び圧電体5の電圧Vpが下降の方向で動作し、
リターンする。
If there is an operation end signal after returning to the step # 5, the execution control section 12 outputs a "RESET" signal to the storage means 11 in step # 10. As a result, all the data set in the storage means 11 becomes zero as described above, and the voltage Vp of the drive circuit 4 and the piezoelectric body 5 operates in the decreasing direction in step # 11,
To return.

【0049】図6は、この第1実施例に係る積層型圧電
素子をカメラの絞り駆動部に応用した例の正面図であ
る。固定部61は、カメラ等の機器内部にある不動部材
であり、この固定部61の一側方上に積層型圧電素子5
が載設されていて、この圧電素子5が載設されている近
傍に、レバー62の支点62cを支える支持部61aが
突設されている。そして、この支持部61aの上部先端
でレバー62の支点62cを揺動自在に支持している。
このレバー62は、図中矢印Mの方向に揺動自在であっ
て、その一腕端は、上記圧電体5の上面に、また、他腕
端は後述する被駆動体60に、その端部が嵌入されてい
る。
FIG. 6 is a front view of an example in which the laminated piezoelectric element according to the first embodiment is applied to a diaphragm driving unit of a camera. The fixed portion 61 is an immovable member inside a device such as a camera, and the laminated piezoelectric element 5 is provided on one side of the fixed portion 61.
Is mounted, and a supporting portion 61a that supports the fulcrum 62c of the lever 62 is provided in the vicinity of the position where the piezoelectric element 5 is mounted. The fulcrum 62c of the lever 62 is swingably supported by the top end of the support portion 61a.
The lever 62 is swingable in the direction of arrow M in the figure, one arm end of which is on the upper surface of the piezoelectric body 5, the other arm end is on a driven body 60 which will be described later, and its end portion. Has been inserted.

【0050】上記支点62cは、上記レバー62におけ
る長手方向の中央より上記圧電素子5側に設けられてい
て、この支点62cより、圧電体5側に延びだした一腕
の端部までの距離を距離62a、被駆動体60までの距
離を距離62bとする。このレバー62と、圧電体5
と、被駆動体60と、支持部61aとからなる拡大変位
機構は、上記距離62a,62bの比である変位拡大率
A=62b/62aを有する。
The fulcrum 62c is provided on the piezoelectric element 5 side with respect to the longitudinal center of the lever 62, and the distance from the fulcrum 62c to the end of one arm extending toward the piezoelectric body 5 side. The distance 62a and the distance to the driven body 60 are distance 62b. This lever 62 and the piezoelectric body 5
The enlarged displacement mechanism including the driven body 60 and the support portion 61a has a displacement enlargement ratio A = 62b / 62a which is the ratio of the distances 62a and 62b.

【0051】一方、上記固定部61の他側方にはシリン
ダ部61bが形成されており、その内部には、上記被駆
動体60が図中矢印Nの方向に摺動可能に配設されてい
る。そして上記被駆動体60の上部には、例えばカメラ
の絞り機構等が上記被駆動体60と連動するように連結
されている。
On the other hand, a cylinder portion 61b is formed on the other side of the fixed portion 61, and the driven body 60 is slidably arranged in the direction of arrow N in the drawing inside the cylinder portion 61b. There is. A diaphragm mechanism of a camera, for example, is connected to the upper portion of the driven body 60 so as to interlock with the driven body 60.

【0052】更に、上記被駆動体60は、その底面と上
記シリンダ部61bとの間に配設された付勢ばね63に
より、力Fs(V)(以下、(V)はベクトルを表す)
で、平生は圧電体5側にレバー62の一腕端を押しつけ
ており、このレバー62の一腕端は圧電体5に圧接して
いる。
Further, the driven body 60 has a force Fs (V) (hereinafter (V) represents a vector) due to the biasing spring 63 disposed between the bottom surface of the driven body 60 and the cylinder portion 61b.
Then, Hirao presses the one arm end of the lever 62 toward the piezoelectric body 5, and the one arm end of the lever 62 is in pressure contact with the piezoelectric body 5.

【0053】今、各ポイントでのロスが無く効率を10
0%として、圧電体5が力Fp(V)で伸びるとする。
このとき、被駆動体60には上記変位拡大機構により、 F(V)=Fp(V)×1/A の力が加わり、これにより上記被駆動体60は図中下方
に移動する。さて、この場合、被駆動体60は、慣性に
よる負荷Fi(V)、摩擦による負荷Ff(V)、付勢
ばね63による負荷Fs(V)を受ける。従って、実際
に被駆動体60が移動するには、 F(V)+Fi(V)+Ff(V)+Fs(V)≠0 という条件が満たされるときである。
Now, there is no loss at each point and the efficiency is 10
It is assumed that the piezoelectric body 5 is extended by the force Fp (V) with 0%.
At this time, a force of F (V) = Fp (V) × 1 / A is applied to the driven body 60 by the displacement magnifying mechanism, whereby the driven body 60 moves downward in the figure. In this case, the driven body 60 receives the load Fi (V) due to inertia, the load Ff (V) due to friction, and the load Fs (V) due to the biasing spring 63. Therefore, in order for the driven body 60 to actually move, the condition of F (V) + Fi (V) + Ff (V) + Fs (V) ≠ 0 is satisfied.

【0054】ここで、被駆動体60の移動により、負荷
Fs(V)が変動しないように付勢ばね63の定数を定
めてあるとする。この場合、圧電体5の伸縮時には慣性
負荷Fi(V)と摩擦負荷Ff(V)の符号は変化する
が、ばね負荷Fs(V)の符号は変化しない。それぞれ
の負荷の絶対値を、Fi,Ff,Fsとすると、Fi
(V)+Ff(V)+Fs(V)は、圧電体5が伸びる
とき(この伸び方向時の力F(V)の方向をプラス方向
とする)は、 −(Fi+Ff+Fs) 圧電体5が縮むときは、 −(−Fi−Ff+Fs) となる。
Here, it is assumed that the constant of the biasing spring 63 is set so that the load Fs (V) does not change due to the movement of the driven body 60. In this case, the signs of the inertial load Fi (V) and the frictional load Ff (V) change when the piezoelectric body 5 expands and contracts, but the signs of the spring load Fs (V) do not change. If the absolute value of each load is Fi, Ff, and Fs, Fi
(V) + Ff (V) + Fs (V) means that when the piezoelectric body 5 extends (the direction of the force F (V) in this extension direction is the plus direction),-(Fi + Ff + Fs) when the piezoelectric body 5 contracts. Is-(-Fi-Ff + Fs).

【0055】以上が本発明を利用したカメラの絞り駆動
機構部の要部の説明である。
The above is the description of the essential parts of the diaphragm drive mechanism of the camera utilizing the present invention.

【0056】上記第1実施例では、使用する積層型圧電
素子5の構成を、上記図6に示したように、圧電体5−
N,5−N−1,5−N−2,5−N−3のそれぞれに
同一の所定電圧を印加したときの発生変位量が2の倍数
の関係になるように、各圧電体の長さを決定していた
が、これに対し、上記図6に示す積層型圧電素子5をN
個の全く同一形状(つまり、有効長及び所定電圧に対す
る発生変位量がほぼ同一)のものを使用し、前述した定
電流値の設定を記憶手段11の各ビットに対応するよう
にしてもよく、これを本発明の第2実施例としてここに
記載する。この第2実施例によっても先に説明した第1
実施例と同様の効果を得ることが可能で、更にそればか
りか同一形状のものを複数個使用するので、バラツキを
小さくすることが可能になる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 6, the laminated piezoelectric element 5 to be used has the structure shown in FIG.
The lengths of the respective piezoelectric bodies are set so that the generated displacement amounts when applying the same predetermined voltage to each of N, 5-N-1, 5-N-2, and 5-N-3 are in a multiple of 2. However, in contrast to this, the laminated piezoelectric element 5 shown in FIG.
The same shape (that is, the effective length and the amount of displacement generated with respect to a predetermined voltage are substantially the same) may be used, and the setting of the constant current value described above may correspond to each bit of the storage means 11. This is described here as a second embodiment of the invention. Also in the second embodiment, the first described above
The same effect as that of the embodiment can be obtained, and moreover, since a plurality of products having the same shape are used, the variation can be reduced.

【0057】上記実施例によれば、圧電体を直列に配置
し、必要に応じて単純にオン・オフ動作を行わせている
ため、所定の変位量を短時間で再現性よく得ることがで
きる。従って従来行われてきた複雑で時間のかかる計算
がいらず、膨大な特性カーブデータを記憶しておく必要
がなくなる。
According to the above-mentioned embodiment, since the piezoelectric bodies are arranged in series and the ON / OFF operation is simply performed as necessary, a predetermined displacement amount can be obtained in a short time with good reproducibility. .. Therefore, there is no need for complicated and time-consuming calculations that have been performed conventionally, and it becomes unnecessary to store a huge amount of characteristic curve data.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、個々
に同一電圧を印加されることによる寸法変化が異なる複
数の圧電素子を積層し、該複数の圧電素子への印加電圧
のオン・オフを制御することにより、所望の寸法変化を
得るようにしたので、短時間に所定の変位量を得られる
という顕著な効果が発揮される。
As described above, according to the present invention, a plurality of piezoelectric elements having different dimensional changes due to the application of the same voltage are laminated, and the voltage applied to the plurality of piezoelectric elements is turned on. Since the desired dimensional change is obtained by controlling the off state, a remarkable effect that a predetermined displacement amount can be obtained in a short time is exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本概念を説明するブロック図。FIG. 1 is a block diagram illustrating the basic concept of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例を示す積層型圧電素子を駆
動する回路のブロック構成図。
FIG. 2 is a block configuration diagram of a circuit for driving the laminated piezoelectric element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】上記図2における圧電体駆動回路の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of the piezoelectric body drive circuit in FIG.

【図4】上記第1実施例における変位特性を示す線図。FIG. 4 is a diagram showing a displacement characteristic in the first embodiment.

【図5】上記第1実施例の動作のフローチャート。FIG. 5 is a flowchart of the operation of the first embodiment.

【図6】上記第1実施例のカメラの絞り駆動部に応用し
た場合の正面図。
FIG. 6 is a front view when applied to the diaphragm drive unit of the camera of the first embodiment.

【図7】圧電体のヒステリシス特性を示す線図。FIG. 7 is a diagram showing a hysteresis characteristic of a piezoelectric body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…積層型圧電素子 5 ... Multilayer piezoelectric element

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 個々に同一電圧を印加されることによる
寸法変化が異なる複数の圧電素子を積層し、該複数の圧
電素子への印加電圧のオン・オフを制御することによ
り、所望の寸法変化を得ることを特徴とする積層型圧電
素子。
1. A desired dimensional change is obtained by stacking a plurality of piezoelectric elements having different dimensional changes caused by applying the same voltage to each other and controlling ON / OFF of a voltage applied to the plurality of piezoelectric elements. A multi-layer piezoelectric element, which is obtained.
JP3346598A 1991-12-27 1991-12-27 Laminated piezoelectric element Withdrawn JPH05183209A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013229985A (en) * 2012-04-25 2013-11-07 Advantest Corp Actuator device, testing apparatus and testing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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