KR100653659B1 - 정전 작동기, 정전 작동기 구동 방법, 전기 기계 변환기,파형 출력 장치, 및 전기 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 정전 작동기는 외부로부터의 동작 요청에 기초하여 구동 시간 및 구동 패턴을 포함하는 파형 데이터를 생성하고 그 파형 데이터를 유지하는 큐 0 내지 3을 구비하는 파형 데이터 생성부와; 구동 시간이 경과한 후에 파형 출력 레지스터의 큐 0에 유지되어 있는 파형 데이터를 삭제하고, 큐 1 내지 3에 유지되어 있는 파형 데이터를 큐 0으로 이동시키는 파형 데이터 관리부와; 파형 출력 레지스터의 큐 0에 유지되어 있는 구동 패턴에 기초하여 대응하는 파형 신호를 생성하는 출력 파형 생성부와; 입력된 구동 패턴을 전극 기판에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로를 포함한다.

Description

정전 작동기, 정전 작동기 구동 방법, 전기 기계 변환기, 파형 출력 장치, 및 전기 소자{ELECTROSTATIC ACTUATOR, ELECTROSTATIC ACTUATOR DRIVING METHOD, ELECTROMECHANICAL TRANSDUCER, WAVEFORM OUTPUT DEVICE, AND ELECTRIC ELEMENT}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전 작동기의 개략 구성을 도시한 도면.
도 2는 정전 작동기에 편입되어 있는 작동기 제어부의 제어 흐름을 도시한 도면.
도 3은 작동기 제어부에서 이동 요소의 유지 상태를 지시하는 파형 데이터의 일례를 도시한 도면.
도 4는 작동기 제어부의 파형 출력 레지스터 내의 파형 데이터와 파형 생성 데이터의 관계를 도시한 설명도.
도 5는 작동기 제어부의 파형 출력 레지스터에 대한 데이터 입력/데이터 출력의 상태를 개략적으로 도시한 설명도.
도 6은 출력 파형 생성부에서 파형 데이터를 유지하는 큐를 도시한 블록도.
도 7은 구동 데이터를 출력하는 시간을 관리하는 카운터를 도시한 블록도.
도 8은 도 1에 도시한 큐를 Verilog-HDL 언어로 기술한 설명도.
도 9는 도 2에 도시한 카운터를 Verilog-HDL 언어로 기술한 설명도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 작동기 제어부를 도시한 블록도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 작동기 제어부를 도시한 블록도.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 작동기 제어부를 도시한 블록도.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 작동기 제어부를 도시한 블록도.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 작동기 제어부를 도시한 블록도.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 작동기 제어부의 동작 원리를 도시한 설명도.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 LED 제어 장치의 주요 부분을 도시한 블록도.
도 17은 본 발명의 제8 실시예에 따른 정전 플레인 작동기의 개략 구성을 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 제8 실시예에 따른 정전 플레인 작동기의 동작 원리를 도시한 설명도.
도 19는 본 발명의 제8 실시예에 따른 정전 플레인 작동기의 전압 인가 타이밍을 도시한 설명도.
도 20은 본 발명의 제9 실시예에 따른 압전기 작동기의 개략 구성을 도시한 도면.
도 21은 압전기 작동기에 편입되어 있는 구동 회로를 제어하는 제어부로부터 출력되어 각 스위칭 회로에 인가되는 제어 신호를 도시한 설명도.
도 22는 압전기 작동기에 편입되어 있는 전기 기계 변환기에 인가되는 구동 전압의 파형을 도시한 설명도.
도 23은 본 발명의 제10 실시예에 따른 파형 출력 장치가 편입되어 있는 정전 작동기의 구성을 도시한 도면.
도 24는 본 발명의 제10 실시예에 따른 파형 출력 장치에서의 신호 흐름을 도시한 블록도.
도 25는 본 발명의 제10 실시예에 따른 파형 출력 장치에 의한 파형 생성의 원리를 도시한 설명도.
도 26은 본 발명의 제11 실시예에 따른 파형 출력 장치가 편입되어 있는 정전 플레인 작동기의 구성을 도시한 도면.
도 27a 내지 도 27d는 정전 플레인 작동기의 동작 원리를 도시한 설명도.
도 28은 정전 플레인 작동기의 전압 인가 타이밍을 도시한 설명도.
도 29는 본 발명의 제12 실시예에 따른 파형 출력 장치가 편입되어 있는 압전기 작동기의 구성을 도시한 도면.
도 30은 압전기 작동기에 편입되어 있는 구동 회로를 제어하는 제어부로부터 출력되어 각 스위칭 회로에 인가되는 제어 신호를 도시한 설명도.
도 31a 및 도 31b는 압전기 작동기에 편입되어 있는 전기 기계 변환기에 인가되는 구동 전압의 파형을 도시한 설명도.
도 32는 본 발명의 제13 실시예에 따른 파형 출력 장치가 편입되어 있는 LED 장치의 구성을 도시한 도면.
도 33은 본 발명의 제13 실시예에 따른 파형 출력 장치에 의한 파형 생성의 원리를 도시한 설명도.
도 34는 본 발명의 제14 실시예에 따른 파형 출력 장치가 편입되어 있는 전기 기계 변환기의 구성을 도시한 도면.
도 35는 본 발명의 제14 실시예에 따른 파형 출력 장치에 의한 파형 생성의 원리를 도시한 설명도.
도 36은 본 발명의 제15 실시예에 따른 파형 출력 장치가 편입되어 있는 전기 기계 변환기의 구성을 도시한 도면.
도 37은 본 발명의 제15 실시예에 따른 파형 출력 장치에 의한 파형 생성의 원리를 도시한 설명도.
도 38은 본 발명의 제16 실시예에 따른 파형 출력 장치가 편입되어 있는 전기 기계 변환기의 구성을 도시한 도면.
도 39는 종래의 정전 작동기의 구성을 도시한 도면.
도 40은 종래의 정전 작동기를 제어하는 방법을 도시한 설명도.
도 41은 종래의 정전 작동기의 파형을 출력하는 시퀀스의 흐름을 도시한 도면.
도 42는 파형 신호를 이용하여 제어를 행하는 제어 장치의 다른 일례를 도시한 설명도.
도 43은 파형 신호를 이용하여 제어를 행하는 제어 장치의 다른 일례를 도시한 설명도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10, 1100, 1500, 1600, 1700 : 정전 작동기
60, 760, 1160, 1260 : 스위칭 회로
61, 1501 : 전압 부스트 소자
62, 1175b : 디지털 전위차계
70, 200, 300, 400, 400A, 500, 770 : 작동기 제어부
71, 210, 310, 410, 510, 1171 : 파형 데이터 생성부
72, 220, 320, 420, 520, 1172 : ROM
73, 230, 330, 430, 530, 1173 : 파형 출력부(파형 출력 레지스터)
74, 240, 340, 440, 540, 1174 : 파형 데이터 관리부
75, 250, 350, 450, 550, 1175 : 출력 파형 생성부
241 : 포인터 제어부
242 : 기록 포인터
243 : 판독 포인터
461, 1175a : 구동 단위 시간 저장 레지스터
462a 내지 462c, 1176a 내지 1176c : 서브 파형 생성부
600 : LED 제어 장치
601 : LED 제어부 602 : D/A 컨버터
603, 1180 : LED 구동기 800, 1300 : 압전기 작동기
본 발명은 정전 작동기, 정전 작동기 구동 방법, 전기 기계 변환기, 파형 출력 장치, 및 파형 출력 장치가 편입되어 있는 전기 소자에 관한 것으로, 구체적으로는 전력 소비를 줄이면서 고정밀도의 제어를 행할 수 있는 것들에 관한 것이다.
작동기를 구성하는 고정자와 이동 요소 사이에 정전력을 발생시켜 정전력의 척력/인력에 의해 이동 요소를 구동시키는 정전 작동기가 잘 알려져 있다(일본 특허 출원 공개 번호 제8-104036호 및 일본 특허 출원 공개 번호 제10-239578호 참조). 도 39에 도시한 바와 같이, 정전 작동기는 MPU(파형 데이터 생성부)(2001), 파형 출력 레지스터(2002), 출력 파형 생성부(2003), 스위칭 회로(2004), 및 작동기(고정자 및 이동 요소)(2005)를 포함한다. 도 40은 프로그램 ROM(2006)에 저장되어 있는 제어 프로그램에 기초하여 파형 출력 레지스터(2002)에 데이터를 입력하는 처리를 보여준다.
정전 작동기에 있어서, 도 41에 도시한 바와 같이, 제어 프로그램과 MPU(2001)의 결합에 의해 작동기의 현재 위치 및 구동 방향(고정자에 대한 이동 요소의 현재 위치 및 구동 방향)을 산출한다(ST1). 제어 프로그램 ROM(2006) 상의 파형 데이터 스트링으로부터 적합한 파형 데이터(구동 시간 및 구동 패턴)를 추출하여, 이 파형 데이터를 파형 출력 레지스터(2002)에 설정한다(ST2). 출력 파형 생성부(2003)는 파형 출력 레지스터(2002)에 설정되어 있는 파형 데이터에 기초하여 파형 데이터를 생성한다. 스위칭 회로(2004)는 파형 데이터를 전압으로 전환시켜, 이 전압을 작동기(이동 요소 및 고정자)에 구비되어 있는 전극에 인가한다.
미리 정해진 구동 시간의 경과 여부를 판정한다(ST3). 미리 정해진 구동 시간이 경과한 경우에는, 작동기의 현재의 위치 및 구동 방향에 따라, 파형 시간 데이터 스트링으로부터 적합한 파형 데이터를 파형 출력 레지스터(2002)에 설정하여, 다음 파형 데이터를 출력한다.
정전 작동기 이외에도, 압전기 작동기와 같은 전기 기계 변환기가 전압을 인가하여 구동력을 발생시키는 장치로서 잘 알려져 있다(일본 특허 출원 공개 번호 제2001-119917호 및 일본 특허 출원 공개 번호 제2002-27767호).
이들 정전 작동기 및 정전 작동기 구동 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 설정된 최소 파형 단위 시간(예컨대, 0.1 ms 내지 1 ms)에 파형 데이터를 정확하게 생성하기 위해서는, 이동 요소의 현재의 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계를 구동 파형의 필수 분해능(0.1 ms)에 비해 충분히 작은 값(1/1000 이하)으로 억제할 필요가 있다. 이러한 요건을 실현하기 위해서는, MPU를 초고속으로 구동시킬 필요가 있다. 예컨대, 이동 요소의 현재의 위치 및 구동 방향을 산출하는 데에 약 3000 클록이 필요한 경우에는, MPU에는 300 MHz의 클록이 요구된다. 이러한 고속 클록을 이용하는 경우에는, MPU의 전력 소비가 증가되어, 전원에 여유가 거의 없는 모바일 애플리케이션에는 적합하지 않다.
파형 신호를 이용하여 작동기, 예컨대 정전 작동기, 압전기 작동기 및 스테핑 모터, 그리고 전자 장치, 예컨대 LED를 제어하는 제어부가 잘 알려져 있다. 도 42는 제어 장치의 일례를 보여준다. 도 42는 병렬 출력 포트를 가진 범용 프로세서의 구성도이다(예컨대, 일본 특허 출원 공개 번호 제H6-277894호 참조). MUP(2010) 는 프로그램 RAM(2011)의 커맨드 세트를 판독하여 처리를 행한다. MPU(2010)는 필요하다면 출력 데이터 레지스터(2012)에 데이터를 기록하고 출력 파형 생성부(2013)에 데이터를 송신한다. 출력 파형 생성부(2013)는 파형 신호를 스위칭 회로(도시 생략)에 전달하여 작동기 등을 구동시킨다. MPU(2010)는 그 내부에 시간 관리를 행하는 타이머를 가지고 있다. 병렬 출력 포트를 가진 MPU를 사용하는 경우에는, MPU(2010)가 자체적으로 시간 관리를 행할 수 있기 때문에 제어 장치를 쉽게 구성할 수 있다.
도 43은 제어 장치의 다른 일례를 보여준다. 도 43은 스테핑 모터의 제어 회로의 구성을 보여준다(예컨대, 일본 특허 출원 공개 제2000-94569호 참조). 제어 회로(2020)는 스테퍼의 회전 방향을 판정하기 위한 구동 방향(CW/CCW) 비트를 판정하고, 또한 스테핑 모터(2023)가 하프 스텝으로 동작하고 있는지 아니면 풀 스텝으로 동작하고 있는지를 판정한다. 제어 회로(202)는 하프 스텝 모드(HSM) 비트와 STEP 비트를 출력하는데, 하나의 스텝은 STEP 신호의 각 네거티브 에지에서의 생성 방향을 제공한다. 파형 데이터 생성부(2021)는 그 3개의 비트로부터 특정 시퀀스를 생성하고 그 시퀀스를 포트(PA1 내지 PB2)에 출력한다. 파형 데이터 생성부(2021)는 4 종류의 구동 패턴을 준비하며, 파형 데이터 생성부(2021)는 플래그의 상태에 따라 호출 시퀀스를 제어하는 기능을 갖는다. 스위칭 회로(2022)는 파형 데이터 생성부(2021)의 출력 데이터(TTL 레벨, 예컨대 3.3 V)를 수신하여, 스테핑 모터(2023)의 구동에 필요한 전압 레벨(예컨대, 10 V)을 갖는 전류(예컨대, 500 mA)를출력한다. 스테핑 모터 제어기를 이용하는 디지털 스틸 카메라 렌즈 작동기가 많이 있다.
파형 신호를 출력하는 제어 장치에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 처리 장치(MPU)가 시간 관리와 파형 관리를 동시에 행하는 경우에는, 고정밀도로 시간 관리를 행하기 위해서 MPU를 고속으로 구동시켜야 한다. 구체적으로, 설정된 최소 파형 단위 시간(예컨대, 0.1 ms 내지 1 ms)에 구동 패턴을 정확하게 생성하기 위해서는, 이동 요소의 현재의 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계를 구동 파형의 필수 분해능(0.1 ms)에 비해 충분히 작은 값(1/1000 이하)으로 억제할 필요가 있다.
따라서, 이동 요소의 현재의 위치 및 구동 방향을 산출하는 데에 약 3000 클록이 필요한 경우에는, MPU에는 300 MHz의 클록이 요구된다. 이러한 고속의 클록을 이용하는 경우에는, MPU의 전력 소비이 증가된다. 결과적으로, 고속의 클록은 전원에 여유가 거의 없는 모바일 애플리케이션에는 적합하지 않다. 통상적으로 시스템의 클록은 약 10 MHz이기 때문에, 전술한 구성에 의해 시간 관리를 정확하게 행하는 것은 곤란하다.
복수의 상이한 위상을 갖는 주기적인 ON/OFF 신호가 스테핑 모터 제어기에 이용되기 때문에, 몇몇 종류의 출력 파형 패턴이 이미 결정되어 있다. 한편, 범용 작동기(정전 작동기)의 경우, 작동기의 형태(오토 포커스, 줌, 다른 응용 등)에 따라 수많은 구동 패턴을 생성할 수 있다. 그러므로, 제어기의 구성이 상당 부분은 작동기의 형태에 의존하기 때문에, 모든 구동 시퀀스를 제어기에 미리 설치하는 것은 곤란하다. 범용 작동기는 미리 설치되지 않은 구동 시퀀스에 대해서는 호환성이 없기 때문에, 범용 작동기의 구동 시퀀스는 작동기의 하드웨어의 구성(입력 단자 수)이 칩 개발 후에 변경된 경우에는 호환성이 없어진다는 문제가 있다.
이러한 점을 감안하여, 본 발명은 고정밀도의 구동을 행하는 경우에도 MPU를 고속으로 동작시키지 않으면서 전력 소비를 줄일 수 있는 정전 작동기, 정전 작동기 구동 방법, 전기 기계 변환기, 파형 출력 장치, 및 전기 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 형태로서, 전극 기판을 구비한 고정자와; 하나 이상의 이동 요소를 구비한 이동부로서, 미리 정해진 방향으로 왕복 운동 가능하도록 상기 고정자에 의해 안내되고, 상기 전극 기판에 대향 배치되는 전극을 구비한 이동부와; 외부로부터의 동작 요청에 기초하여 구동 시간 및 구동 패턴을 포함하는 파형 데이터를 생성하는 파형 데이터 생성부와; 출력 영역과 버퍼 영역을 구비하고, 상기 파형 데이터를 유지하는 파형 출력 레지스터와; 상기 파형 데이터 생성부에 의해 생성된 파형 데이터를 상기 버퍼 영역에 기록하고, 상기 구동 시간이 경과한 후에 상기 파형 출력 레지스터의 출력 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 삭제하며, 상기 버퍼 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 상기 출력 영역으로 이동시키는 파형 데이터 관리부와; 상기 파형 출력 레지스터의 출력 영역에 유지되어 있는 구동 패턴에 기초하여 대응하는 파형 신호를 생성하는 출력 파형 생성부와; 상기 파형 신호를 상기 전극 기판에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로를 포함하는 정전 작동기를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전 작동기(10)의 개략 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 작동기 제어부(70)의 제어 흐름을 도시한 도면이다.
정전 작동기(10)는 제1 이동 요소(20) 및 제2 이동 요소(30)와, 고정자(40)와, 후술하는 렌즈(L1 및 L2)에 의해 이미징되는 이미지 픽업 장치(50)와, 제1 이동 요소(20), 제2 이동 요소(30) 및 고정자(40)에 전압을 제공하는 스위칭 회로(60)와, 스위칭 회로(60)를 제어하는 작동기 제어부(70)를 포함한다.
제1 이동 요소(20) 및 제2 이동 요소(30)는 개구부가 있고 실질상 직사각형 고체로 형성된다. 소형 전자 장치 등에 편입되는 카메라 모듈은 정전 작동기(10)에 의해 형성된다.
제1 이동 요소(20)는 렌즈(L1)를 유지하며, 실질상 직사각형 고체의 형태로 형성된 이동 요소 본체(21)를 포함한다. 이동 요소 본체(21)에는 한쌍의 전극면(22, 23)이 형성된다. 한쌍의 전극면(22, 23)은 후술하는 고정자(40)의 전극 기판(42, 43)에 대향 배치되며, 한쌍의 전극면(22, 23)에는 각각 볼록 줄무늬 전극(G)이 형성된다.
제2 이동 요소(30)는 렌즈(L2)를 유지하며, 실질상 직사각형 고체의 형태로 형성된 이동 요소 본체(31)를 포함한다. 이동 요소 본체(31)에는 한쌍의 전극면(32, 33)이 형성된다. 한쌍의 전극면(32, 33)은 후술하는 고정자(40)의 전극 기판(42, 43)에 대향 배치되며, 한쌍의 전극면(32, 33)에는 각각 볼록 줄무늬 전극(H)이 형성된다.
고정자(40)에는 고정자 프레임(41)과 전극 기판(42, 43)이 형성된다. 전극 기판(42, 43)은 전극면(22, 23, 32, 33)에 대향하는 표면에 부착된다. 전극 기판(42, 43)에 있어서, 제1 이동 요소(20)와 제2 이동 요소(30)에 대향하는 전극면에 줄무늬형 전극(A 내지 F)이 형성된다.
스위칭 회로(60)는 입력된 파형 데이터를 전극 기판(21, 22, 42, 43)에 인가되는 전압으로 전환하는 기능을 갖는다. 즉, 파형의 각 비트의 1/0은 전극에 제공되는 전압의 하이/로우에 대응한다.
작동기 제어부(70)는 파형 데이터 생성부(71), 제어 프로그램이 저장되는 ROM(72), 파형 출력 레지스터(73), 파형 데이터 관리부(74), 그리고 출력 파형 생성부(75)를 포함한다. 파형 출력 레지스터(73)에는 큐 0(출력 영역)과 큐 1 내지 3(버퍼 영역)이 있다. 큐 0과 큐 1 내지 3은 각각 TIME 레지스터(73a)와 DATA 레지스터(73b)를 포함한다(도 4 참조). 파형 데이터 생성부(71)와 출력 파형 생성부(75)는 각각 독립된 MPU에 의해 구동된다.
도 2는 작동기 제어부(70)의 제어 흐름을 도시한 도면인데, 도 2a는 파형 데이터 생성부(71)의 제어 흐름이고, 도 2b는 파형 데이터 관리부(74)의 제어 흐름이다.
파형 데이터 생성부(71)는 작동기의 현재의 위치 및 구동 방향을 산출한다(ST10). 다음에, 파형 출력 레지스터(73)의 큐 0 내지 3이 채워져 있는지의 여부를 판정한다(ST11). 큐 0 내지 3이 채워져 있다면, 제어 흐름은 ST10으로 되돌아간다. 큐 0 내지 3이 채워져 있지 않다면, 파형 데이터는 파형 출력 버퍼(73)의 큐 3에 설정되고(ST12), 제어 흐름은 ST10으로 되돌아간다.
파형 데이터 관리부(74)에서는, 파형 출력 레지스터(73)의 큐 0에 파형 데이터가 존재하는지의 여부를 판정한다(ST20). 큐 0에 파형 데이터가 존재하지 않는다면, 제어 흐름은 대기 상태가 된다. 큐 0에 파형 데이터가 존재한다면, 큐 0에 존재하는 파형 데이터를 출력한다(ST21). 다음에, 큐 0의 파형 데이터에 특정된 파형 출력 시간이 경과했는지의 여부를 판정한다(ST22). 파형 출력 시간이 경과하지 않았다면, 제어 흐름은 ST21으로 되돌아간다. 파형 출력 시간이 경과했다면, 파형 출력 레지스터(73)의 큐 3에 존재하는 파형 데이터를 삭제한다(ST23). 다음에, 제어 흐름은 ST20으로 되돌아간다.
전술한 구성의 정전 작동기(10)는 다음과 같이 구동된다. 작동기(10)의 크기 및 구동 속도, 시스템 클록 신호의 주파수 등에 따라 작동기(10)에 대한 최소 파형 단위 시간이 설정된다. 도 3 및 도 4의 실시예에 있어서, 최소 파형 단위 시간은 1 ms로 설정되어 있다. 도 3은 파형 데이터의 일례를 도시한 도면이고, 도 4는 작동기 제어부(70)의 파형 출력 레지스터 내의 파형 데이터와 파형 생성 데이터의 관계를 도시한 설명도이며, 도 5는 시동 이후 8 ms 후에 파형 출력 레지스터(73)에 대한 데이터 입력/데이터 출력의 상태를 개략적으로 도시한 설명도이다.
정전 작동기(10)가 시동될 때, 그 시동 동작은 작동기 제어부(70)에 의해 행해진다. 정전 작동기(10)가 시동될 때에는 파형 출력 레지스터(73)의 큐 0 내지 3에는 파형 데이터가 존재하지 않는다.
시동 직후, 정전 작동기(10)는 이동 요소(20, 30)의 유지 동작을 행하도록 설정되고, 도 3에 도시한 파형 데이터가 파형 출력 레지스터(73)의 큐 3에 입력된 다. 큐 3에 입력된 파형 데이터는 바로 큐 2, 큐 1, 큐 0으로 전달되고, 파형 출력 레지스터(73)의 큐 0 내지 3이 채워질 때까지 데이터 입력(α1 내지 α3)이 행해진다. 2 ms가 경과하면, 큐 0의 초기 파형 데이터가 자동적으로 출력되어(β1), 큐 1의 파형 데이터가 큐 0으로 이동하고, 큐 2의 파형 데이터가 큐 1로 이동하며, 큐 3의 파형 데이터가 큐 2로 이동하여, 큐 3은 비게 된다. 다음에, 파형 데이터 관리부(74)는 파형 데이터 생성부(71)에게 데이터 입력(α4)을 지시하고, 1개의 파형 데이터가 파형 출력 레지스터(73)의 큐 3에 삽입된다. 데이터 출력(β2, β3, β4, β5, ...)이 행해지고, 큐 3이 비게 될 때마다 데이터 입력(α5, α6, α7, α8, ...)이 행해진다.
파형 출력 레지스터(73)로부터 출력되는 구동 패턴의 각 비트의 1/0은 고정자(40)나 이동 요소(20, 30)의 전극의 하이/로우 전압에 대응한다. 1/0이 스위칭 회로(60)에 의해 하이/로우 전압으로 전환되고, 이 하이/로우 전압은 이동 요소(20, 30)와 고정자(40)의 전극(A 내지 H)에 인가된다.
파형 데이터 생성부(71)의 동작과 동시에 행해지는 파형 데이터 관리는 파형 데이터 관리부(74)에 의해 행해지고, 버퍼와 같은 역할을 하는 큐 1 내지 3은 파형 출력 레지스터(73)에 존재한다. 그러므로, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 파형 데이터 생성부(71)의 동작에 여유가 생길 수 있다.
예컨대, 1 ㎲의 정밀도로 파형 패턴을 생성하는 데에 필요한 클록은 1 MHz이다. 2단 이상의 큐가 파형 출력 레지스터(73)에 존재할 경우에, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향은 최소 파형 단위 시간 내에 산출될 수 있다. 최소 파형 단위 시간을 0.1 ms로 설정하고, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 데에 약 3000 클록이 필요하다고 가정하면, 이론적인 값이 결정될 때, 클록의 최소 요건은 0.3 MHz가 된다. 그러므로, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 필요한 클록(0.3 MHz)을 파형 패턴을 생성하는 단계에 필요한 클록(1 MHz)보다 낮게 하여, 파형 출력 레지스터(73)에 버퍼가 없는 경우에 비해서 전력 소비를 줄일 수 있다.
최소 파형 단위 시간이 감소될수록, 클록의 최소 요건도 감소된다. 예컨대, 최소 파형 단위 시간을 0.5 ms로 설정하면, 클록의 최소 요건은 60 KHz 정도 더 감소된다.
전술한 바와 같이, 이 실시예의 정전 작동기(10)에 따라, 파형 데이터 관리부(74)가 제공되고 파형 출력 레지스터(73)에 큐가 버퍼로서 제공되기 때문에, 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(71)가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다.
파형 출력 레지스터(73)에는 버퍼 영역이 다단으로 형성된다. 그러므로, 데이터 입력은 항상 버퍼 영역의 최상단에서 행해지고, 버퍼 영역으로부터 출력 영역으로의 데이터의 이동은 항상 최하단에서 행해진다. 버퍼 영역으로부터 출력 영역으로의 데이터의 이동이 행해진 후에, 모든 파형 데이터가 1단씩 낮아진다. 즉, 데이터 입력 위치와 데이터 출력 위치가 특정됨으로써, 이 실시예는 모듈 형성이 용이하다는 이점이 있다.
정전 작동기(10)에 제어 프로그램의 저장부로서 ROM이 설정되어 있지만, 제어 프로그램의 저장부로서 RAM을 설정하는 것도 가능하다.
큐 0 내지 3의 구성 및 동작에 대해서 상세히 설명한다. 도 6은 파형 출력 레지스터(73)에서 파형 데이터를 유지하는 큐 0 내지 3을 도시한 블록도이다. 큐 0 내지 3에 대한 입력으로는 기록 데이터 WD, 기록 허용 신호 WE, 판독 허용 신호 RE, 및 클록 CLK가 있다. 큐 0 내지 3에 저장되는 데이터의 크기는 감시되며, 큐 0 내지 3의 데이터의 크기가 큐 크기를 초과하지 않는 경우에 큐 0 내지 3에 대한 기록이 허용된다. 이 때, 기록 허용 신호 WE는 1이 되어 큐 0 내지 3에 대한 기록이 행해진다. TIME 레지스터(73a)(구동 시간 레지스터)의 데이터와 DATA 레지스터(73b)(구동 데이터 레지스터)의 데이터는 각각 i_wave_time 데이터와 i_wave_ptn 데이터로서 큐 모듈에 전달된다. 이 경우, i_wave_time 데이터와 i_wave_ptn 데이터는 8 비트로 설정되어 있다.
큐 0 내지 3에 기록이 행해질 때에, i_wave_ptn 데이터는 16 비트로 확장되어 그 상위 8 비트에 i_wave_time 데이터가 유지되는 데이터가 생성된다. 이 데이터는 큐 0 내지 3에 대한 기록 데이터 WD가 된다. 큐 0 내지 3으로부터의 데이터 판독이 허용되면, 즉 판독 허용 신호 RE가 1이 되면, 큐 0 내지 3으로부터의 출력 데이터 RD가 갱신된다. 큐 0 내지 3으로부터의 출력 데이터 RD의 하위 8 비트는 파형 출력 장치로부터 출력된 구동 데이터가 된다. 큐 0 내지 3으로부터의 출력 데이터 RD의 상위 8 비트는 구동 데이터를 출력하는 시간을 관리하는 카운터에 대한 입력 데이터가 된다.
도 7은 구동 데이터를 출력하는 시간을 관리하는 카운터를 도시한 블록도이다. 카운터의 입력으로는 카운트값 MAX, 카운터 개시를 지시하는 리셋 신호 RST 및 클록 CLK가 있다. 카운터의 출력은 인에이블 신호 ENA이다. 카운터 내의 값이 카운트값 MAX에 대응할 경우에만 인에이블 신호 ENA가 1이 되고, 카운터 내의 값이 카운트값 MAX에 대응할 경우를 제외하고는 인에이블 신호 ENA는 0이다. 큐 0 내지 3의 출력 데이터 RD의 상위 8 비트(wave_time)는 카운터의 카운트값 MAX에 입력되고, 카운터로부터의 출력 신호 ENA는 큐 0 내지 3의 데이터 판독 허용 신호(RE)에 접속된다. rst 신호가 카운터의 입력 RST에 입력되면, 미리 정해진 시간(wave_time) 동안 출력 데이터 WAVE_OUT가 출력되고, 다음에 큐 0 내지 3으로부터 새로운 데이터가 판독될 수 있다. 카운터로부터의 출력 신호 ENA의 1 클록 후에 rst 신호가 1이 되고, 그 밖의 경우에 rst 신호는 0이다.
도 8은 도 6에 도시한 큐 0 내지 3을 Verilog-HDL 언어로 기술한 일례를 도시한 도면이다. 모듈 명과 모듈에 대한 입력/출력 변수는 제1 행에 선언된다. 비트 폭과 모듈에 대한 입력/출력 데이터의 변수가 입력 데이터인지 아니면 출력 데이터인지는 제2 행 내지 제6 행에 선언된다. 큐 모듈에 이용되는 레지스터는 제7 행 내지 제10 행에 선언된다. 이 경우, 8 단 및 20 비트를 갖는 큐는 제8 행에 선언된다. 기록 어드레스는 제9 행에 선언되고, 판독 어드레스는 제10 행에 선언된다. 레지스터 데이터와 입력/출력 변수는 제11 행 내지 제14 행에 내부 변수로서 다시 선언된다. 제15 행 내지 제17 행에 있어서, 기록 허용 신호 WE가 유효하게 되면 큐 어레이의 기록 가능 인덱스 w_adr이 갱신된다(인덱스 증분). 인덱스가 7일 때 기록 이 허용되면, 인덱스 w_adr은 단지 데이터 폭이 3 비트이기 때문에, 1 증분되어, 인덱스는 0으로 된다. 제18 행 내지 제20 행에 있어서, 기록이 허용되면(기록 허용 신호 WE가 1이 되면) 큐에 실제 데이터를 유지하는 처리가 기술된다. 제21 행 내지 제23 행에 있어서, 큐로부터 판독이 허용되면 판독 인덱스가 증분된다. 제24 행 내지 제26 행에 있어서, 큐로부터 판독이 허용되면(판독 허용 신호 RE가 1이 되면) 큐 1 내지 3으로부터 실제 데이터를 출력하는 처리가 기술된다.
도 9는 도 7에 도시한 카운터를 Verilog-HDL 언어로 기술한 일례를 도시한 도면이다. 모듈 명과 모듈에 대한 입력/출력 변수는 제1 행에 선언된다. 비트 폭과 모듈에 대한 입력/출력 데이터의 변수가 입력 데이터인지 아니면 출력 데이터인지는 제2 행 내지 제5 행에 선언된다. 큐 모듈에 이용되는 레지스터는 제6 행에 선언된다. 카운터 내에 이용되는 카운터 레지스터는 제6 행에 선언된다. 카운터 내에서 카운트를 실제로 행하는 처리는 제7 행 내지 제10 행에 기술된다. 리셋 신호 RST가 입력되면, 카운터는 0으로 된다(제8 행). 다른 경우에, 클록의 상승 에지마다 카운터가 증분된다. 카운터를 출력하는 처리는 제11 행에 기술된다. 내부 카운터의 카운트값이 카운트값 MAX와 같을 때에만 인에이블 신호 ENA가 1이 된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 작동기 제어부(200)를 도시한 블록도이다. 전술한 작동기 제어부(70)와 마찬가지로, 작동기 제어부(200)는 정전 작동기(10)에 편입되어 있다. 작동기 제어부(200)에 있어서는, 링 버퍼라는 기술이 채용된다.
작동기 제어부(200)는 파형 데이터 생성부(210), 제어 프로그램이 저장되는 ROM(220), 파형 출력 레지스터(230), 파형 데이터 관리부(240), 그리고 출력 파형 생성부(250)를 포함한다. 파형 출력 레지스터(230)에는 출력 영역(231)과 버퍼 영역(232 내지 236)이 있다.
파형 데이터 관리부(240)는 포인터 제어부(241), 기록 포인터(242) 및 판독 포인터(243)를 포함한다. 포인터 제어부(241)는 버퍼 영역(232 내지 237)에 파형 데이터를 기록하는 기능과, 버퍼 영역(232 내지 237)에 기록되어 있는 파형 데이터를 출력 영역(231)으로 이동시키는 기능을 갖는다. 포인터 제어부(241)는 또한 파형 데이터를 기록하거나 이동시킬 때에 기록 포인터(242)와 판독 포인터(243)를 이동시킴으로써 기록 위치와 판독 위치를 제어하는 기능을 갖는다.
기록 포인터(242)는 버퍼 영역(232 내지 237)에의 기록 위치를 제어하는 기능을 갖는다. 기록 포인터(242)가 현재 가리키는 버퍼 영역(232 내지 237) 중 하나에 파형 데이터를 기록하는 경우에, 기록 포인터(242)는 하나씩 나아간다. 판독 포인터(243)는 버퍼 영역(232 내지 237)으로부터의 판독 위치를 제어하는 기능을 갖는다. 판독 포인터(243)가 현재 가리키는 버퍼 영역(232 내지 237) 중 하나로부터 파형 데이터를 판독하여 출력 영역(231)으로 이동시키는 경우에, 판독 포인터(243)는 하나씩 나아간다. 기록 포인터(232)와 판독 포인터(243)는 최종단의 버퍼 영역(237)으로 이동한 후에 최상단의 버퍼 영역(232)으로 이동한다.
전술한 구성의 작동기 제어부(200)는 후술하는 바와 같이 파형 신호를 스위칭 회로(60)에 전달한다. 파형 데이터 생성부(210)에서는, 파형 데이터 생성부(71)와 동일한 방식으로 파형 데이터를 생성한다. 파형 데이터 관리부(240)는 예컨대 버퍼 영역(232 내지 237) 중에서 기록 포인터(242)가 가리키는 버퍼 영역(233)에 파형 데이터를 기록하고, 기록 포인터(242)를 버퍼 영역(234)으로 이동시킨다.
미리 정해진 구동 시간이 경과한 때에, 파형 데이터 관리부(240)는 출력 영역(231)에 있는 파형 데이터를 삭제하고, 버퍼 영역(232 내지 237) 중에서 판독 포인터(243)가 가리키는 버퍼 영역(236)에 있는 파형 데이터를 출력 영역(231)으로 이동시킨다. 출력 파형 생성부(250)는 출력 영역(231)에 저장되어 있는 파형 데이터에 기초하여 파형 신호를 생성하고, 그 파형 데이터를 스위칭 회로(60)에 입력한다.
특정 파형 데이터가 반복 이용되는 경우에는, 판독 포인터(243)가 일정한 버퍼 영역을 가리키게 함으로써 매번 파형 데이터를 생성할 필요가 없게 되어, 파형 데이터 생성부(210)의 동작에 여유가 생길 수 있다.
제2 실시예의 작동기 제어부(200)에 따르면, 작동기 제어부(70)와 마찬가지로, 정전 작동기(10)를 제어할 때에 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 파형 출력 레지스터(230)에 버퍼 영역(232 내지 237)을 제공함으로써, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(210)가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다. 파형 데이터 관리부(240)는 매번 파형 데이터를 기록할 버퍼 영역과 파형 데이터를 판독할 버퍼 영역을 특정함으로써, 버퍼 영역들 사이에서 파형 데이터를 이동시킬 필요가 없어, 동작을 간략화할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 작동기 제어부(300)를 도시한 블록도 이다. 작동기 제어부(70)와 마찬가지로, 작동기 제어부(300)는 정전 작동기(10)에 편입되어 있다. 작동기 제어부(300)에 있어서는, 이중 버퍼라는 기술이 채용된다.
작동기 제어부(300)는 파형 데이터 생성부(310), 제어 프로그램이 저장되는 ROM(320), 파형 출력 레지스터(330), 파형 데이터 관리부(340), 그리고 출력 파형 생성부(350)를 포함한다. 파형 출력 레지스터(330)에는 출력 영역(331)과 버퍼 영역(332)이 있다.
파형 데이터 관리부(340)는 파형 출력 레지스터(330)의 버퍼 영역(332)에 파형 데이터를 입력한다. 출력 버퍼(331)가 비게 되면, 파형 데이터 관리부(340)는 버퍼 영역(332)에 있는 파형 데이터를 출력 영역(331)으로 이동시킨다. 출력 영역(331)의 파형 데이터가 특정 파형 출력 시간이 경과한 때에는, 파형 데이터 관리부(340)는 그 파형 데이터를 삭제하고, 버퍼 영역(332)에 저장되어 있는 파형 데이터를 출력 영역(331)으로 이동시킨다.
전술한 구성의 작동기 제어부(300)는 후술하는 바와 같이 파형 신호를 스위칭 회로(60)에 전달한다. 즉, 파형 데이터 생성부(310)에서는, 파형 데이터 생성부(71)와 동일한 방식으로 파형 데이터를 생성한다.
파형 데이터 관리부(340)는 파형 데이터 생성부(310)에 의해 생성된 파형 데이터를 버퍼 영역(332)에 기록한다. 이 때, 출력 영역(331)이 비게 되면, 파형 데이터 관리부(340)는 버퍼 영역(332)에 있는 파형 데이터를 출력 영역(331)으로 이동시킨다. 출력 영역(331)에 저장되어 있는 파형 데이터에 기초하여 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 파형 신호가 출력된다.
출력 영역(331)의 파형 데이터가 특정 파형 출력 시간이 경과한 때에는, 파형 데이터 관리부(340)는 그 파형 데이터를 삭제하고, 버퍼 영역(332)에 저장되어 있는 파형 데이터를 출력 영역(331)으로 이동시킨다. 마찬가지로, 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 파형 신호가 출력된다.
제3 실시예의 작동기 제어부(300)에 따르면, 작동기 제어부(70)와 마찬가지로, 정전 작동기(10)를 제어할 때에 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 파형 출력 레지스터(330)에 버퍼 영역(332)을 제공함으로써, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(310)가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다. 버퍼 영역이 작기 때문에, 제3 실시예는 칩 크기의 제한으로 충분한 공간을 확보할 수 없는 경우에 효과적이다. 게다가, 서브 버퍼들 사이에서의 데이터 이동이 일어나지 않기 때문에, 전력 소비를 줄일 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 작동기 제어부(400)를 도시한 블록도이다. 작동기 제어부(70)와 마찬가지로, 작동기 제어부(400)는 정전 작동기(10)에 편입되어 있다. 작동기 제어부(400)에 있어서는, 플래그형 버퍼라는 기술이 채용된다.
작동기 제어부(400)는 파형 데이터 생성부(410), 제어 프로그램이 저장되는 ROM(420), 파형 출력 레지스터(430), 파형 데이터 관리부(440), 그리고 출력 파형 생성부(450)를 포함한다. 파형 출력 레지스터(430)에는 출력 영역(431)과 버퍼 영역(432 내지 437)이 있다.
파형 데이터 생성부(410)는 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하고 파형 데이터를 생성한다. 이 때, 후술하는 플래그에 기초한 정보가 부가된다. 다음에, 그 파형 데이터는 파형 출력 레지스터(430)의 버퍼 영역(432 내지 437)에 순차 입력된다. 파형 데이터는 플래그 데이터, 구동 패턴 데이터 및 구동 시간 데이터를 포함한다.
파형 데이터가 출력 영역(431)에 존재하지 않으면, 파형 데이터 관리부(440)는 파형 데이터에 기초하여 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 파형 신호를 출력한다. 출력 영역(431)이 비게 되면, 파형 데이터 관리부(440)는 최하단의 버퍼 영역(437)에 있는 파형 데이터를 출력 영역(431)으로 이동시킨다. 이 때, 플래그가 파형 데이터 생성부(410)에 전달된다.
전술한 구성의 작동기 제어부(400)는 후술하는 바와 같이 파형 신호를 스위칭 회로(60)에 전달한다. 즉, 파형 데이터 생성부(410)는 파형 데이터 생성부(71)와 동일한 방식으로 파형 데이터를 생성한다.
파형 데이터 관리부(440)는 파형 데이터 생성부(410)에 의해 생성된 파형 데이터를 버퍼 영역(432)에 기록한다. 버퍼 영역(432)에 있는 파형 데이터는 최하단의 버퍼 영역(437)에 순차 전달된다. 출력 영역(431)이 비게 되면, 파형 데이터 관리부(440)는 버퍼 영역(437)에 있는 파형 데이터를 출력 영역(431)으로 이동시킨다. 이 때, 플래그가 파형 데이터 생성부(410)로 전달된다. 출력 영역(431)에 저장되어 있는 파형 데이터에 기초하여 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 파형 신호가 출력된다.
출력 영역(431)의 파형 데이터가 특정 파형 출력 시간이 경과한 때에는, 파형 데이터 관리부(440)는 그 파형 데이터를 삭제하고, 버퍼 영역(437)에 저장되어 있는 파형 데이터를 출력 영역(431)으로 이동시킨다. 마찬가지로, 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 파형 신호가 출력된다.
전술한 바와 같이, 파형 데이터 생성부(410)에 있어서, 파형 데이터의 각 조각이 출력 영역(431)에 입력되는 타이밍은 플래그로부터의 정보에 기초하여 정확하게 파악될 수 있다. 파형 데이터 생성부(410)는 그 타이밍을 정확하게 인지함으로써 현재의 출력 파형을 정확하게 파악하여, 최적의 파형 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 정전 작동기(10)가 파형 데이터의 시퀀스에 의해 구동되는 경우에, 파형 데이터 생성부(410)에 의해 요구되는 이동량을 실현하기 위해서, 버퍼 영역(432 내지 437)에서 데이터를 이동시킬 때에 타임 래그가 생성된다. 그러므로, 파형 데이터 생성부(410)에 의해 관리되는 가상 구동량은 기계적 구동량과는 다르다. 파형 데이터 생성부(410)가 정전 작동기(10)의 구동 위치에 따라 변화되는 센서 정보를 이용하여 구동 시퀀스를 변화시키는 시스템에 있어서, 가상 구동량과 기계적 구동량을 보정하기 위한 파라미터를 준비하는 것이 가능하다.
작동기가 일정 속도로 한 방향으로 구동되는 경우에, 가상 구동량과 기계적 구동량 사이의 차이가 일정하기 때문에, 그 차이를 고려하여 센서 정보를 대조하는 것이 가능하다. 또한 그 차이를 레지스터 정보로서 입력하거나, 구동량의 차이를 산출 공식을 이용하여 판정하는 것도 가능하다.
플래그로부터 정보 조각이 없는 경우에, 최상단의 버퍼 영역(432)에의 데이 터의 입력에서부터 최하단의 버퍼 영역(437)으로부터 출력 영역(431)으로의 파형 데이터의 이동까지의 시간 간격은 각 버퍼 영역(432 내지 437)에 저장되어 있는 파형 데이터에 포함되어 있는 구동 시간에 따라 달라지기 때문에, 목표 파형 데이터가 출력 영역(431)으로 이동될 때의 시간 간격을 정확하게 파악하는 것은 어렵다.
제4 실시예의 작동기 제어부(400)에 따르면, 작동기 제어부(70)와 마찬가지로, 정전 작동기(10)를 제어할 때에 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 파형 출력 레지스터(430)에 버퍼 영역(432 내지 437)을 제공함으로써, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(410)가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다. 게다가, 파형 데이터의 각 조각이 출력 영역(431)에 입력되는 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다. 그러므로, 파형 데이터 생성부(410)는 현재의 출력 파형을 정확하게 파악하여 최적의 파형 데이터를 생성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 작동기 제어부(400A)에 편입되어 있는 출력 파형 생성부(460)를 도시한 블록도이다. 도 13에 있어서, 도 12의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 설명은 생략한다.
출력 파형 생성부(460)는 구동 시간이 저장되는 구동 단위 시간 저장 레지스터(461)와, 서브 파형 생성부(462a 내지 462c)를 포함한다.
파형 출력 레지스터(450)는 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 파형 신호를 출력하고, 그 파형 신호를 출력 파형 생성부(460)에 입력한다.
이 경우에, 구동 패턴은 9 비트로 설정되고, 출력 파형 신호는 3 비트로 설정된다. 즉, 3 비트의 구동 패턴으로 하나의 출력 파형을 생성할 수 있다. 9 비트의 구동 패턴은 3 비트의 구동 패턴으로 분할되고, 3개의 3 비트의 구동 패턴이 각각 서브 파형 생성부(462a 내지 462c)에 입력된다. 서브 파형 생성부(462a 내지 462c)에 있어서, 3 비트의 구동 패턴으로부터 하나의 출력 파형이 생성될 때, 3 비트의 구동 패턴에서 먼저 최상위 비트가 출력되어 스위칭 회로(60)에 입력된다. 단위 시간이 경과한 후에, 최상위 비트의 다음 비트의 데이터가 단위 시간 동안 출력된다. 마지막으로 최하위 비트가 출력된다.
제5 실시예의 작동기 제어부(400A)에 따르면, 제4 실시예의 작동기 제어부(400)와 마찬가지로, 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 전력 소비를 줄일 수 있다. 게다가, 최적의 파형 데이터를 생성할 수 있다.
파형 데이터 생성부(410)는 시간 관리를 행하는 것이 아니라 파형 데이터를 출력한다. 시간 관리는 출력 파형 생성부(460)에 의해 행해진다. 그러므로, 시간 관리는 파형 데이터 생성부(410)의 클록의 영향을 받지 않고 행해질 수 있고, 이론적으로 시간 관리는 시스템 클록의 분해능으로 행해질 수 있기 때문에, 파형 데이터 생성부(410)에 고속 처리 능력이 요구되지 않고, 제5 실시예의 작동기 제어부는 저전력 소비가 요구되는 소형 휴대형 장치에 이용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 작동기 제어부(500)를 도시한 블록도이고, 도 15는 작동기 제어부(500)의 동작의 원리를 도시한 설명도이다. 작동기 제 어부(70)와 마찬가지로, 작동기 제어부(500)는 정전 작동기(10)에 편입되어 있다.
작동기 제어부(500)는 파형 데이터 생성부(510), 제어 프로그램이 저장되는 ROM(520), 파형 출력 레지스터(530), 파형 데이터 관리부(540), 그리고 출력 파형 생성부(550)를 포함한다. 파형 출력 레지스터(530)에는 출력 영역(531)과 버퍼 영역(532 내지 537)이 있다.
출력 파형 생성부(550)의 다음 단에는 스위칭 회로(60) 이외에도, 입력 전압값을 저항값으로 전환하는 기능을 가진 디지털 전위차계(potentiometer)(62)가 접속되어 있다. 디지털 전위차계(62)의 다음 단에는 입력 저항값에 기초하여 출력 전압을 조정하는 전압 부스트 소자(61)가 접속되어 있다. 전압 부스트 소자(61)의 출력에는 스위칭 회로(60)가 접속되어 있다. 디지털 전위차계(62)의 일례로는 Maxim Integrated Products사의 제품인 DS1805를 들 수 있다. 전압 부스트 소자(61)의 일례로는 TDK사의 제품인 CR-0970을 들 수 있다.
파형 데이터 생성부(510)는 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하고 파형 데이터를 생성한다. 이 때, 후술하는 플래그에 기초한 정보가 부가된다. 다음에, 그 파형 데이터는 파형 출력 레지스터(530)의 버퍼 영역(532 내지 537)에 순차 입력된다. 파형 데이터는 구동 패턴 데이터, 구동 시간 데이터 및 출력 전압 데이터를 포함한다.
파형 데이터가 출력 영역(531)에 존재하지 않으면, 파형 데이터 관리부(540)는 파형 데이터에 기초하여 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 파형 신호를 출력한다. 출력 영역(531)이 비게 되면, 파형 데이터 관리부(540)는 최하단의 버퍼 영역(537)에 있는 파형 데이터를 출력 영역(531)으로 이동시킨다.
구동 전압에 대응하는 파형 신호는 전위차계(62)에 입력되어 저항값으로서 출력된다. 출력된 저항값은 전압 부스트 소자(61)에 입력된 후, 스위칭 회로(60)에 전압으로서 입력된다. 즉, 스위칭 회로(60)는 전압의 온/오프 뿐만 아니라 정전 작동기(10)에 대한 출력 전압을 제어한다.
전술한 구성의 작동기 제어부(500)는 후술하는 바와 같이 파형 신호를 스위칭 회로(60)에 전달한다. 즉, 파형 데이터 생성부(510)는 파형 데이터 생성부(71)와 동일한 방식으로 파형 데이터를 생성한다.
파형 데이터 관리부(540)는 파형 데이터 생성부(510)에 의해 생성된 파형 데이터를 버퍼 영역(532)에 기록한다. 버퍼 영역(532)에 있는 파형 데이터는 최하단의 버퍼 영역(537)에 순차 전달된다. 출력 영역(531)이 비게 되면, 파형 데이터 관리부(540)는 버퍼 영역(537)에 있는 파형 데이터를 출력 영역(531)으로 이동시킨다. 출력 영역(531)에 저장되어 있는 파형 데이터에 기초하여 미리 정해진 구동 시간 동안 미리 정해진 구동 패턴으로 스위칭 회로(60)에 파형 신호가 출력된다.
도 15에 도시한 바와 같이, 출력 전압 데이터가 출력 파형 생성부(550)에 의해 파형 신호로 전환된 후에, 파형 신호는 디지털 전위차계(62)에 입력되어 저항값으로서 출력된다. 출력된 저항값은 전압 부스트 소자(61)에 입력된 된 후, 스위칭 회로(60)에 전압으로서 입력된다. 그러므로, 스위칭 회로(60)는 미리 정해진 파형 패턴과 미리 정해진 출력 전압 패턴으로 정전 작동기(10)를 구동시킨다.
출력 영역(531)의 파형 데이터가 특정 파형 출력 시간이 경과한 때에는, 파 형 데이터 관리부(540)는 그 파형 데이터를 삭제하고, 버퍼 영역(537)에 저장되어 있는 파형 데이터를 출력 영역(531)으로 이동시킨다. 마찬가지로, 정전 작동기(10)가 구동된다.
그러므로, 미리 정해진 구동 패턴을 각 구동 시간마다 임의의 출력 전압으로 출력할 수 있다. 게다가, 유지 동작과 같이 구동 동작에 비해서 출력 전압이 필요없는 동작 모드의 경우에, 전압을 감소시킴으로써 유지 동작에서 전력 소비를 줄일 수 있다.
제6 실시예의 작동기 제어부(500)에 따르면, 작동기 제어부(70)와 마찬가지로, 정전 작동기(10)를 제어할 때에 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 파형 출력 레지스터(530)에 버퍼 영역(532 내지 537)을 제공함으로써, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(510)가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다. 게다가, 정전 작동기(10)를 구동시키는 전압을 변경할 수 있고, 유지 동작에서 전력 소비를 줄일 수 있다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 LED 제어 장치(600)의 주요 부분을 도시한 블록도이다. LED 제어 장치(600)는 LED의 휘도를 제어한다.
LED 제어 장치(600)는 파형 신호를 생성하는 LED 제어부(601)와, 파형 신호의 D/A 전환을 행하는 D/A 컨버터(602)와, 입력 전압에 의해 LED에 인가되는 정전류를 생성하는 LED 구동기(603)를 포함한다.
작동기 제어부(70, 100, 200, 300, 400, 500)와 마찬가지로, LED 제어부 (601)는 파형 데이터 생성부의 부하를 줄이기 위해서 파형 출력 레지스터의 출력 영역의 이전 단에 버퍼 영역을 포함한다. LED 구동기(603)는 출력 전류값을 조정하여 LED의 휘도를 제어한다. LED 구동기(603)의 일례로는 National Semiconductor사의 제품인 LM2792를 들 수 있다.
LED 제어부(601)에서 이용되는 파형 데이터는 LED의 구동 전압 데이터 및 구동 시간 데이터를 포함한다.
전술한 구성의 LED 제어 장치(600)에 있어서, 파형 데이터가 파형 신호로 전환된 후에, 파형 신호는 D/A 컨버터(602)에 의해 전압으로 D/A 전환된다. 이 전압은 LED 구동기(603)에 의해 전류로 전환되어 LED에 인가된다. LED는 인가된 전류값에 따른 휘도로 발광한다.
제7 실시예의 LED 제어 장치(600)에 따르면, 작동기 제어부(70) 등과 마찬가지로, LED의 휘도를 제어할 때에 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 파형 출력 레지스터에 버퍼 영역을 제공함으로써, 파형 데이터를 생성하기 위해서 파형 데이터 생성부(410)가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다.
도 17은 본 발명의 제8 실시예에 따른 정전 플레인 작동기(전기 기계 변환기)(700)의 개략 구성을 도시한 도면이고, 도 18은 정전 플레인 작동기(700)의 동작 원리를 도시한 설명도이며, 도 19는 정전 플레인 작동기(700)의 전압 인가 타이밍을 도시한 설명도이다.
정전 플레인 작동기(700)는 고정자(710)와, 이동체인 평행 이동판(750)과, 전극 기판(715a, 715b, 725a, 725b, 735a, 735b)에 전압을 인가하는 스위칭 회로(760)와, 스위칭 회로(760)를 제어하는 작동기 제어부(770)를 포함한다.
고정자(710)는 금속으로 이루어진 상면판(upper surface plate)(711)과, 세라믹 등으로 이루어진 하면판(bottom surface plate)(712)을 포함한다. 상면판(711)과 하면판(712)은 얇은 평판이며, 상면판(711)과 하면판(712)은 서로 미리 정해진 간격으로 분리되어 평행하게 배치되어 있다. 상면판(711)과 하면판(712)의 사이에는 상면판(711)과 하면판(712)을 고정하기 위한 복수의 지지 기둥(714)이 배치되어 있다. 상면판(711)에는 복수의 진동 요소(rocking element)(713, 723, 733)가 형성되어 있다. 진동 요소(713, 723, 733)에 있어서, 2개의 전극이 힌지에 의해 지지된다. 진동 요소(713, 723, 733)는 페이퍼 플레인과 직각을 이루는 방향으로 진동축을 중심으로 진동한다.
진동 요소(713, 723, 733)에 있어서, 고정 전극에 특정 전압 패턴이 인가되면, 고정 전극과 진동 요소(713, 723, 733) 사이에 전위차가 발생된다. 이 때, 진동 요소(713, 723, 733)의 한 전극이 고정 전극에 이끌리고, 진동 요소(713, 723, 733)의 다른 전극은 평행 이동판(750)과 접촉하게 된다. 이로써 마찰력이 발생되어 평행 이동판(750)을 이동시킨다. 도 18에 있어서, 참조 번호 715a, 715b, 725a, 725b, 735a, 735b는 전극 기판을 나타낸다.
스위칭 회로(760)는 스위칭 회로(60)와 동일한 방식으로 형성되고, 작동기 제어부(770)도 작동기 제어부(70)와 동일한 방식으로 형성되므로, 이에 대한 상세는 생략한다.
전술한 구성의 정전 플레인 작동기(700)는 다음과 같이 구동된다. 작동기 제어부(770)가 전압 Vh가 TTL 레벨인 파형 패턴을 출력하면, 이 전압은 스위칭 회로(760)에 의해 Vh로 전환되어 전극 기판(715a, 715b, 725a, 725b, 735a, 735b)에 입력된다.
도 19에 도시한 바와 같이, 특정 전압 패턴이 순차 인가되면, 진동 요소(712, 723, 733)가 평행 이동판(750)과 접촉하게 되고, 이 때 마찰력이 발생되어 평행 이동판(750)을 이동시킨다.
작동기 제어부(770)에 있어서, 파형 데이터 생성부(71)의 동작과 동시에 행해지는 파형 데이터 관리는 파형 데이터 관리부(74)에 의해 행해지고, 파형 출력 레지스터(73)에 버퍼 영역으로서의 역할을 하는 큐 1 내지 3이 제공된다. 그러므로, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 파형 데이터 생성부(71)의 동작에 여유가 생길 수 있다.
제8 실시예의 정전 플레인 작동기(700)에 따르면, 정전 작동기(10)와 마찬가지로, 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(71)가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다.
도 20은 본 발명의 제9 실시예에 따른 임팩트형 압전기 작동기(800)의 개략 구성을 도시한 도면이다. 압전기 작동기(800)는 구동부(812)와, 구동부(812)를 구동시키는 구동 회로(814)와, 구동부(812)에 부착된 결합 부재(830)의 위치를 검출하는 부재 센서(816)와, 구동부(812)의 베이스 엔드에 배치된 베이스 엔드 센서 (818)와, 구동부(812)의 프론트 엔드에 배치된 프론트 엔드 센서(820)와, 전체 동작을 제어하는 제어부(822)를 포함한다.
구동부(812)는 요소 고정형 구조를 갖는다. 구동부(812)는 지지 부재(824)와, 전기 기계 변환기(826)와, 구동 부재(828)와, 결합 부재(830)를 포함한다. 지지 부재(824)는 전기 기계 변환기(826)와 구동 부재(828)를 지지한다. 전기 기계 변환기(826)는 미리 정해진 두께를 갖는 복수의 압전기 기판을 라미네이트하고 압전기 기판 사이에 전극(도시 생략)을 개재하여 형성한다. 결합 부재(830)에는 구동 대상인 렌즈(L)가 부착된다.
제어 회로(814)는 스위칭 회로(60)와 동일한 방식으로 형성되고, 제어부(822)도 작동기 제어부(70)와 동일한 방식으로 형성되므로, 그에 대한 상세는 생략한다.
전술한 구성의 압전기 작동기(800)에 있어서, 도 21에 도시한 파형 데이터가 제어부(822)로부터 구동 회로(814)에 입력되면, 구동 회로(814)는 전기 기계 변환기(826)에 필요한 전압 패턴을 생성한다. 구동 회로(814)는 도 22a 또는 도 22b에 도시한 톱니 구동 파형을 생성하여, 이 톱니 구동 파형을 전기 기계 변환기(826)에 입력한다. 도 22a에 도시한 구동 전압이 전기 기계 변환기(826)에 인가되면, 결합 부재(830)가 도 20에 도시한 화살표 a1의 방향으로 간헐적으로 이동한다. 도 22b에 도시한 구동 전압이 전기 기계 변환기(826)에 인가되면, 결합 부재(830)가 도 20에 도시한 화살표 a2의 방향으로 간헐적으로 이동한다.
제어부(822)에 있어서, 파형 데이터 생성부(71)의 동작과 동시에 행해지는 파형 데이터 관리는 파형 데이터 관리부(74)에 의해 행해지고, 파형 출력 레지스터(73)에 버퍼 영역으로서의 역할을 하는 큐 1 내지 3이 제공된다. 그러므로, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 파형 데이터 생성부(71)의 동작에 여유가 생길 수 있다.
제9 실시예의 정전 플레인 작동기(800)에 따르면, 정전 작동기(10)와 마찬가지로, 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부가 고속으로 동작할 필요가 없어, 전력 소비를 줄일 수 있다.
이들 실시예에서 정전 작동기, 정전 플레인 작동기 및 압전기 작동기는 전기 기계 변환기로서 이용되었지만, 본 발명은 전압을 인가하여 기계 구동력을 발생시키는 요소가 전기 기계 변환기로서 이용되는 한은 전술한 작동기에 한정되지 않는다. 기계 구동력을 발생시키는 요소 이외에도, 본 발명은 LED 제어와 각종 시스템 제어에 적용될 수 있다.
도 23은 본 발명의 제10 실시예에 따른 파형 출력 장치(1170)가 편입되어 있는 정전 작동기(1100)의 구성을 도시한 도면이고, 도 24는 그 신호 흐름을 도시한 블록도이며, 도 25는 그 파형 생성의 원리를 도시한 설명도이다.
정전 작동기(1100)는 작동기(1110)와, 작동기(1110)를 구동시키는 스위칭 회로(1160)와, 스위칭 회로(1160)를 제어하는 파형 출력 장치(1170)를 포함한다. 소형 전자 장치 등에 편입되는 카메라 모듈은 정전 작동기(1100)에 의해 형성된다.
작동기(1110)는 제1 이동 요소(1120) 및 제2 이동 요소(1130)와, 고정자 (1140)와, 후술하는 렌즈(L1 및 L2)에 의해 이미징되는 이미지 픽업 장치(1150)를 포함한다.
제1 이동 요소(1120)는 렌즈(L1)를 유지하며, 실질상 직사각형 고체의 형태로 형성된 이동 요소 본체(1121)를 포함한다. 이동 요소 본체(1121)에는 한쌍의 전극면(1122, 1123)이 형성된다. 한쌍의 전극면(1122, 1123)은 후술하는 고정자(1140)의 전극 기판(1142, 1143)에 대향 배치되며, 한쌍의 전극면(1122, 1123)에는 각각 볼록 줄무늬 전극이 형성된다.
제2 이동 요소(1130)는 렌즈(L2)를 유지하며, 실질상 직사각형 고체의 형태로 형성된 이동 요소 본체(1131)를 포함한다. 이동 요소 본체(1131)에는 한쌍의 전극면(1132, 1133)이 형성된다. 한쌍의 전극면(1132, 1133)은 후술하는 고정자(1140)의 전극 기판(1142, 1143)에 대향 배치되며, 한쌍의 전극면(1132, 1133)에는 각각 볼록 줄무늬 전극이 형성된다.
고정자(1140)에는 고정자 프레임(1141)과 전극 기판(1142, 1143)이 형성된다. 전극 기판(1142, 1143)은 전극면(1122, 1123, 1132, 1133)에 대향하는 표면에 부착된다. 전극 기판(1142, 1143)에 있어서, 제1 이동 요소(1120)와 제2 이동 요소(1130)에 대향하는 전극면에 줄무늬형 전극이 형성된다.
스위칭 회로(1160)는 입력된 파형 데이터를 전압으로 전환하고 이 전압을 제1 이동 요소(1120), 제2 이동 요소(1130) 및 전극 기판(1142, 1143)에 인가하는 기증을 갖는다. 즉, 구동 패턴의 각 비트의 1/0은 전극에 제공되는 전압의 하이/로우에 대응한다.
파형 출력 장치(1170)는 MPU를 포함하는 파형 데이터 생성부(1171), 제어 프로그램이 저장되는 ROM(1172), 파형 출력 레지스터(1173), 파형 데이터 관리부(1174), 그리고 출력 파형 생성부(1175)를 포함한다.
파형 출력 레지스터(1173)는 구동 패턴이 저장되는 데이터 저장 영역(1173a)을 갖는다. 출력 파형 생성부(1175)는 구동 단위 시간이 저장되는 구동 단위 시간 저장 레지스터(1175a)와, 서브 파형 생성부(1176a 내지 1176c)를 갖는다.
전술한 구성의 정전 작동기(1100)에 있어서, 도 25에 도시한 바와 같이, 파형 신호가 출력되어 작동기의 제어를 행한다. 단위 시간 데이터는 파형 데이터 생성부(1171)로부터 출력 파형 생성부(1175)에 미리 전달되고, 단위 시간 데이터는 출력 파형 생성부(1175)의 구동 단위 시간 저장 레지스터(1175a)에 저장된다.
파형 데이터 생성부(1171)는 외부로부터 입력된 신호나 프리셋 프로그램에 기초하여 구동 패턴을 생성한다. 이 경우에, 구동 패턴은 9 비트로 설정되고, 출력 파형 신호는 3 비트로 설정된다. 즉, 3 비트의 구동 패턴으로 하나의 출력 파형을 생성할 수 있다.
구동 패턴은 데이터 저장 영역(1173a)에 저장된다. 9 비트의 구동 패턴은 3 비트의 구동 패턴으로 분할되고, 3개의 3 비트의 구동 패턴이 각각 서브 파형 생성부(1176a 내지 1176c)에 입력된다. 서브 파형 생성부(1176a 내지 1176c)에 있어서, 3 비트의 구동 패턴으로부터 하나의 출력 파형이 생성될 때, 3 비트의 구동 패턴에서 먼저 최상위 비트가 출력되어 스위칭 회로(1160)에 입력된다. 단위 시간이 경과한 후에, 최상위 비트의 다음 비트의 데이터가 단위 시간 동안 출력된다. 마지막으 로 최하위 비트가 출력된다.
구동 시간에 관한 정보가 파형 데이터에 없더라도, 전술한 방법을 채용하여 파형을 생성할 수 있다. 이러한 구성은 구동 패턴에 동기시킴으로써 구동 시간을 미세하게 제어할 필요가 없는 경우에 효과적이다. 예컨대, 이러한 구성은 이동 요소(1120, 1130)의 유지 동작이 출력될 때 효과적이다.
또한, 복수의 구동 단위 시간 저장 레지스터(1175a)를 준비하여 단위 시간을 자동적으로 반복적으로 이용하는 것도 가능하다. 예컨대, 정전 작동기의 구동은 2개의 단위 시간을 반복하여 실현될 수 있다.
스위칭 회로(1160)에 입력된 파형 신호는 전압으로 전환되어 전극 기판(1142, 1143, 1122, 1123, 1132, 1133)에 인가된다. 제1 이동 요소(1120)와 제2 이동 요소(1130) 사이에는 반복적으로 인력이 작용되고 4개의 정전력에 의해 유지된다. 제1 이동 요소(1120)와 제2 이동 요소(1130)는 물체 방향으로 구동되거나 물체 방향과 반대 방향으로 구동되어 줌 또는 포커스를 행한다. 제1 이동 요소(1120)의 전극 기판(1142, 1122) 사이에는 제1 정전력이 발생된다. 제1 이동 요소(1120)의 전극 기판(1143, 1123) 사이에는 제2 정전력이 발생된다. 제2 이동 요소(1130)의 전극 기판(1142, 1132) 사이에는 제3 정전력이 발생된다. 제2 이동 요소(1130)의 전극 기판(1143, 1133) 사이에는 제3 정전력이 발생된다.
전술한 바와 같이, 파형 출력 장치(1170)에 있어서, 파형 데이터 생성부(1171)는 시간 관리를 행하는 것이 아니라 파형 데이터를 출력한다. 시간 관리는 출력 파형 생성부(1175)에 의해 행해진다. 그러므로, 시간 관리는 파형 데이터 생 성부(1171)의 클록의 영향을 받지 않고 행해질 수 있고, 이론적으로 시간 관리는 시스템 클록의 분해능으로 행해질 수 있기 때문에, 파형 데이터 생성부(1171)에 고속 처리 능력이 요구되지 않고, 제10 실시예의 파형 출력 장치는 저전력 소비가 요구되는 소형 휴대형 장치에 이용될 수 있다.
도 26은 본 발명의 제11 실시예에 따른 정전 플레인 작동기(전기 기계 변환기)(1200)의 개략 구성을 도시한 도면이고, 도 27a 내지 도 27d는 정전 플레인 작동기(1200)의 동작 원리를 도시한 설명도이며, 도 28은 정전 플레인 작동기(1200)의 전압 인가 타이밍을 도시한 설명도이다.
정전 플레인 작동기(1200)는 고정자(1210)와, 이동체인 평행 이동판(1250)과, 전극 기판(1215a, 1215b, 1225a, 1225b, 1235a, 1235b)에 전압을 인가하는 스위칭 회로(1260)와, 스위칭 회로(1260)를 제어하는 파형 출력 장치(1270)를 포함한다.
고정자(1210)는 금속으로 이루어진 상면판(upper surface plate)(1211)과, 세라믹 등으로 이루어진 하면판(bottom surface plate)(1212)을 포함한다. 상면판(1211)과 하면판(1212)은 얇은 평판이며, 상면판(1211)과 하면판(1212)은 서로 미리 정해진 간격으로 분리되어 평행하게 배치되어 있다. 상면판(1211)과 하면판(1212)의 사이에는 상면판(1211)과 하면판(1212)을 고정하기 위한 복수의 지지 기둥(1214)이 배치되어 있다. 상면판(1211)에는 복수의 진동 요소(rocking element)(1213, 1223, 1233)가 형성되어 있다. 진동 요소(1213, 1223, 1233)에 있어서, 2개의 전극이 힌지에 의해 지지된다. 진동 요소(1213, 1223, 1233)는 페이퍼 플레인과 직각을 이루는 방향으로 진동축을 중심으로 진동한다.
진동 요소(1213, 1223, 1233)에 있어서, 고정 전극에 특정 전압 패턴이 인가되면, 고정 전극과 진동 요소(1213, 1223, 1233) 사이에 전위차가 발생된다. 이 때, 진동 요소(1213, 1223, 1233)의 한 전극이 고정 전극에 이끌리고, 진동 요소(1213, 1223, 1233)의 다른 전극은 평행 이동판(1250)과 접촉하게 된다. 이로써 마찰력이 발생되어 평행 이동판(1250)을 이동시킨다. 도 26에 있어서, 참조 번호 1215a, 1215b, 1225a, 1225b, 1235a, 1235b는 전극 기판을 나타낸다.
스위칭 회로(1260)는 스위칭 회로(1160)와 동일한 방식으로 형성되고, 파형 출력 장치(1270)도 파형 출력 장치(1170)와 동일한 방식으로 형성되므로, 이에 대한 상세는 생략한다.
전술한 구성의 정전 플레인 작동기(1200)는 다음과 같이 구동된다. 파형 출력 장치(1270)가 전압 Vh가 TTL 레벨인 파형 패턴을 출력하면, 이 전압은 스위칭 회로(1260)에 의해 Vh로 전환되어 전극 기판(1215a, 1215b, 1225a, 1225b, 1235a, 1235b)에 입력된다.
도 28에 도시한 바와 같이, 특정 전압 패턴이 순차 인가되면, 진동 요소(1212, 1223, 1233)가 평행 이동판(1250)과 접촉하게 되고, 이 때 마찰력이 발생되어 평행 이동판(1250)을 이동시킨다.
전술한 바와 같이, 파형 출력 장치(1270)에 있어서, 파형 데이터 생성부(1171)는 시간 관리를 행하는 것이 아니라 파형 데이터를 출력한다. 시간 관리는 출력 파형 생성부(1175)에 의해 행해진다. 그러므로, 시간 관리는 파형 데이터 생 성부(1171)의 클록의 영향을 받지 않고 행해질 수 있고, 이론적으로 시간 관리는 시스템 클록의 분해능으로 행해질 수 있다. 그러므로, 정전 작동기(1100)와 마찬가지로, 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(1171)에 고속 처리 능력이 요구되지 않고, 정전 플레인 작동기(1200)를 저전력 소비가 요구되는 소형 휴대형 장치에 이용할 수 있다.
도 29는 본 발명의 제12 실시예에 따른 임팩트형 압전기 작동기(1300)의 개략 구성을 도시한 도면이다. 압전기 작동기(1300)는 구동부(1312)와, 구동부(1312)를 구동시키는 구동 회로(1314)와, 구동부(1312)에 부착된 결합 부재(1330)의 위치를 검출하는 부재 센서(1316)와, 구동부(1312)의 베이스 엔드에 배치된 베이스 엔드 센서(1318)와, 구동부(1312)의 프론트 엔드에 배치된 프론트 엔드 센서(1320)와, 전체 동작을 제어하는 제어부(파형 출력 장치)(1322)를 포함한다.
구동부(1312)는 요소 고정형 구조를 갖는다. 구동부(1312)는 지지 부재(1324)와, 전기 기계 변환기(1326)와, 구동 부재(1328)와, 결합 부재(1330)를 포함한다. 지지 부재(1324)는 전기 기계 변환기(1326)와 구동 부재(1328)를 지지한다. 전기 기계 변환기(1326)는 미리 정해진 두께를 갖는 복수의 압전기 기판을 라미네이트하고 압전기 기판 사이에 전극(도시 생략)을 개재하여 형성한다. 결합 부재(1330)에는 구동 대상인 렌즈(L)가 부착된다.
제어 회로(1314)는 스위칭 회로(1160)와 동일한 방식으로 형성되고, 제어부(1322)도 파형 출력 장치(1170)와 동일한 방식으로 형성되므로, 그에 대한 상세는 생략한다.
전술한 구성의 압전기 작동기(1300)에 있어서, 도 30에 도시한 구동 패턴이 제어부(1322)로부터 구동 회로(1314)에 입력되면, 구동 회로(1314)는 전기 기계 변환기(1326)에 필요한 전압 패턴을 생성한다. 구동 회로(1314)는 도 31a 또는 도 31b에 도시한 톱니 구동 파형을 생성하여, 이 톱니 구동 파형을 전기 기계 변환기(1326)에 입력한다. 도 31a에 도시한 구동 전압이 전기 기계 변환기(1326)에 인가되면, 결합 부재(1330)가 도 29에 도시한 화살표 a1의 방향으로 간헐적으로 이동한다. 도 31b에 도시한 구동 전압이 전기 기계 변환기(1326)에 인가되면, 결합 부재(1330)가 도 29에 도시한 화살표 a2의 방향으로 간헐적으로 이동한다.
전술한 바와 같이, 제어부(1322)에 있어서, 파형 데이터 생성부(1171)는 시간 관리를 행하는 것이 아니라 파형 데이터를 출력하고, 시간 관리는 출력 파형 생성부(1175)에 의해 행해지기 때문에, 시간 관리는 파형 데이터 생성부(1171)의 클록의 영향을 받지 않고 행해질 수 있고, 이론적으로 시간 관리는 시스템 클록의 분해능으로 행해질 수 있다. 그러므로, 정전 작동기(1100)와 마찬가지로, 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(1171)에 고속 처리 능력이 요구되지 않고, 압전기 작동기(1300)를 저전력 소비가 요구되는 소형 휴대형 장치에 이용할 수 있다.
도 32는 본 발명의 제13 실시예에 따른 휘도를 제어할 수 있는 LED 장치(전기 소자)(1400)에서의 신호 흐름을 도시한 블록도이고, 도 33은 그 파형 생성의 원 리를 도시한 설명도이다. 도 32 및 도 33에 있어서, 도 23 내지 도 25의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 설명은 생략한다.
LED 장치(1400)는 파형 출력 장치(1170)와, 입력 전압에 의해 정전류를 생성하는 LED 구동기(1180)와, LED 구동기(1180)로부터의 전류값에 따라 휘도를 변화시키는 LED(1181)를 포함한다.
도 33에 도시한 바와 같이, 전술한 구성의 LED 장치(1400)에 있어서, 파형 신호가 출력되어 LED(1181)의 휘도를 제어한다. 단위 시간 데이터는 파형 데이터 생성부(1171)로부터 출력 파형 생성부(1175)에 미리 전달되고, 단위 시간 데이터는 출력 파형 생성부(1175)의 구동 단위 시간 저장 레지스터(1175a)에 저장된다.
파형 데이터 생성부(1171)는 외부로부터 입력된 신호나 프리셋 프로그램에 기초하여 LED(1181)의 구동 전압에 대응하는 구동 패턴을 생성한다. 구동 패턴은 데이터 저장 영역(1173a)에 저장된다. 출력 파형 생성부(1175)는 데이터 저장 영역(1173a)에 저장되어 있는 구동 패턴에 기초하여 D/A 전환을 행하고, 구동 단위 시간 저장 레지스터(1175a)에 저장되어 있는 단위 시간 동안 파형 신호를 출력한다.
파형 신호는 전압값으로서 LED 구동기(1180)에 입력된다. LED 구동기(1180)에 입력된 파형 신호는 전류로 전환되어 LED(1181)에 공급된다. 예컨대, LED 구동기의 입력 전압과 출력 전류가 선형 관계를 갖는 경우에, 입력 전압을 증가시켜 출력 전류를 증가시킬 수 있고, 결과적으로 LED(1181)의 휘도도 증가된다. LED(1181)는 제공된 전류값에 따른 휘도로 발광한다.
전술한 바와 같이, 파형 출력 장치(1170)에 있어서, 파형 데이터 생성부(1171)는 시간 관리를 행하는 것이 아니라 파형 데이터를 출력하고, 시간 관리는 출력 파형 생성부(1175)에 의해 행해지기 때문에, 시간 관리는 파형 데이터 생성부(1171)의 클록의 영향을 받지 않고 행해질 수 있고, 이론적으로 시간 관리는 시스템 클록의 분해능으로 행해질 수 있다. 그러므로, 파형 데이터 생성부(1171)에 고속 처리 능력이 요구되지 않고, LED 장치(1400)를 저전력 소비가 요구되는 소형 휴대형 장치에 이용할 수 있다. 예컨대, LED 장치(1400)는 LED(1181)의 휘도의 제어가 요구되는 셀룰러폰의 백라이트 제어 회로에 적용될 수 있다.
도 34는 본 발명의 제14 실시예에 따른 정전 작동기(1500)에서의 신호 흐름을 도시한 블록도이고, 도 35는 그 파형 생성의 원리를 도시한 설명도이다. 도 34 및 도 35에 있어서, 도 23 내지 도 25의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 설명은 생략한다.
정전 작동기(1500)는 입력된 저항값에 대응하는 전압을 스위칭 회로(1160)에 인가하는 전압 부스트 소자(1501)를 포함한다. 파형 데이터 생성부(1171)는 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터를 생성하고, 그 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터를 파형 출력 레지스터(1173)를 통해 출력 파형 생성부(1175)에 입력한다. 도 35에 있어서, 참조 번호 1175b는 디지털 전위차계를 나타내며, 디지털 전위차계(1175b)는 입력된 파형 신호에 따라 저항값을 출력하는 기능을 갖는다.
전술한 구성의 정전 작동기(1500)에 있어서, 파형 데이터 생성부(1171)는 외부로부터 입력된 신호나 프리셋 프로그램에 기초하여 작동기(1110)의 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터를 생성한다. 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터는 데이터 저장 영역(1173a)에 저장된다. 도 35에 도시한 바와 같이, 출력 파형 생성부(1175)는 데이터 저장 영역(1173a)에 저장되어 있는 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터에 기초하여 D/A 전환을 행하고, 구동 시간 데이터에 대응하는 단위 시간 동안 파형 신호를 출력한다.
파형 신호는 디지털 전위차계(1175b)에 입력되어 저항값으로서 전압 부스트 소자(1501)에 입력된다. 전압 부스트 소자(1501)는 입력된 저항값에 대응하는 전압을 스위칭 회로(1160)에 인가한다. 스위칭 회로(1160)는 구동 패턴의 각 포트가 하이 상태에 있을 경우에 부스트 전압을 출력하고, 다른 경우에는 0 V를 작동기(1110)에 출력한다. 작동기(1110)는 파형 신호의 시퀀스에 의해 기계 이동을 행한다.
전술한 바와 같이, 파형 출력 장치(1170)에 있어서, 파형 데이터 생성부(1171)는 시간 관리를 행하는 것이 아니라 파형 데이터를 출력하고, 시간 관리는 출력 파형 생성부(1175)에 의해 행해지기 때문에, 시간 관리는 파형 데이터 생성부(1171)의 클록의 영향을 받지 않고 행해질 수 있고, 이론적으로 시간 관리는 시스템 클록의 분해능으로 행해질 수 있다. 그러므로, 정전 작동기(1100)와 마찬가지로, 고정밀도의 구동을 위해서 파형 데이터의 분해능을 증가시키더라도, 작동기의 현재 위치 및 구동 방향을 산출하는 단계에 있어서 파형 데이터 생성부(1171)에 고속 처리 능력이 요구되지 않고, 정전 작동기(1500)를 저전력 소비가 요구되는 소형 휴대형 장치에 이용할 수 있다.
정전 작동기(1500)에 있어서, 일반적으로 구동 전압은 일정하기 때문에, 전압 부스트 소자(1501)의 출력 전압은 고정될 수 있고, 구동 전압 데이터는 출력 파형 생성부(1175)에 의해 관리되지 않을 수 있다. 그러나, 파형 전압이 관리되는 경우에는, 구동 전압은 대기 상태에서 감소될 수 있어, 결과적으로 전력 소비가 줄어든다.
도 36은 본 발명의 제15 실시예에 따른 정전 작동기(1600)에서의 신호 흐름을 도시한 블록도이고, 도 37은 그 파형 생성의 원리를 도시한 설명도이다. 도 36 및 도 37에 있어서, 도 23 내지 도 25의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 설명은 생략한다.
정전 작동기(1600)는 입력된 저항값에 대응하는 전압을 스위칭 회로(1160)에 인가하는 전압 부스트 소자(1501)를 포함한다. 파형 데이터 생성부(1171)는 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터를 생성하고, 그 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터를 파형 출력 레지스터(1173)를 통해 출력 파형 생성부(1175)에 입력한다.
전술한 구성의 정전 작동기(1600)에 있어서, 파형 데이터 생성부(1171)는 외부로부터 입력된 신호나 프리셋 프로그램에 기초하여 작동기(1110)의 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터를 생성한다. 구동 시간, 구동 패턴 및 구동 전압 데이터는 데이터 저장 영역(1173a)에 저장된다. 게다가, 구동 시간 데이터는 파형 시간 관리 레지스터(1175c)에 저장된다.
8 비트의 구동 패턴은 2 비트의 구동 패턴으로 분할되고, 각각의 2 비트의 구동 패턴이 각각 서브 파형 생성부(1176a 내지 1176d)에 입력된다. 서브 파형 생성부(1176a 내지 1176d)에 있어서, 2 비트의 구동 패턴으로부터 하나의 출력 파형이 생성될 때, 2 비트의 구동 패턴에서 먼저 상위 비트가 출력되어 스위칭 회로(1160)에 입력된다. 단위 시간이 경과한 후에, 하위 비트가 단위 시간 동안 출력된다. 즉, 상위 비트의 데이터가 하위 비트의 데이터와 같은 경우에, 파형 시간 동안 데이터가 출력된다. 상위 비트의 데이터가 하위 비트의 데이터와 다른 경우에는, 구동 시간의 1/2 동안 데이터가 변경된다.
전술한 방법을 채용함으로써, 구동 시간 데이터에 의해 결정되는 구동 시간보다 더 정교한 타이밍에서 파형 신호를 생성할 수 있다.
정전 작동기(1600)에 따르면, 정전 작동기(1100)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 38은 본 발명의 제16 실시예에 따른 정전 작동기(1700)에서의 신호 흐름을 도시한 블록도이다. 도 38에 있어서, 도 34와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 설명은 생략한다.
정전 작동기(1700)에 있어서, 구동 전압 데이터의 시간 관리는 행해지지 않고, 구동 전압 데이터가 직접 전압 부스트 소자에 출력된다. 이 경우, 시간 관리를 구동 패턴에 동기시켜 정확하게 행하는 것은 불가능하다. 그러나, 구동 전압 데이터가 파형 데이터 생성부(1171)의 시간 관리 기능에 의해 제어될 수 있기 때문에, 정전 작동기(1700)는 구동 상태 및 대기 상태와 같은 시퀀스가 크게 변화되는 경우에만 구동 전압을 제어하는 시스템의 경우에 있어서 효과적이다.
전술한 실시예에서 전기 기계 변환기의 일례로서 정전 작동기 및 압전기 작동기를 이용하였지만, 본 발명은 다른 전기 기계 변환기에 적용될 수 있다. 파형 데이터로서 구동 시간 데이터, 구동 패턴 데이터 및 구동 전압 데이터를 들었지만, 본 발명은 다른 작동기를 제어하는 각종 데이터를 이용할 수 있다.
당업자라면 추가의 이점 및 변형예를 쉽게 생각할 수 있을 것이다. 그러므로, 폭넓은 형태의 본 발명은 전술한 특정한 상세한 설명 및 대표적인 실시예로 한정되지 않는다. 따라서, 이하의 청구 범위 및 그 균등 범위에 의해 규정되는 일반적인 발명 개념의 범위 내에서 다양하게 변형될 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 정전 작동기, 정전 작동기 구동 방법, 전기 기계 변환기, 파형 출력 장치, 및 파형 출력 장치가 편입되어 있는 전기 소자에 의하면, 전력 소비를 줄이면서 고정밀도의 제어를 행할 수 있다.

Claims (34)

  1. 전극 기판(42, 43)을 구비한 고정자(40)와;
    하나 이상의 이동 요소(20, 30)를 구비한 이동부로서, 미리 정해진 방향으로 왕복 운동 가능하도록 상기 고정자(40)에 의해 안내되고, 상기 전극 기판(42, 43)에 대향 배치되는 전극을 구비한 이동부와;
    외부로부터의 동작 요청에 기초하여 구동 시간 및 구동 패턴을 포함하는 파형 데이터를 생성하는 파형 데이터 생성부(71)와;
    출력 영역과 버퍼 영역을 구비하고, 상기 파형 데이터를 유지하는 파형 출력 레지스터(73)와;
    상기 파형 데이터 생성부(71)에 의해 생성된 파형 데이터를 상기 버퍼 영역에 기록하고, 상기 구동 시간이 경과한 후에 상기 파형 출력 레지스터(73)의 출력 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 삭제하며, 상기 버퍼 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 상기 출력 영역으로 이동시키는 파형 데이터 관리부(74)와;
    상기 파형 출력 레지스터(73)의 출력 영역에 유지되어 있는 구동 패턴에 기초하여 대응하는 파형 신호를 생성하는 출력 파형 생성부(75)와;
    상기 파형 신호를 상기 전극 기판(42, 43)에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로(60)
    를 포함하는 정전 작동기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 영역은 복수의 서브 버퍼를 포함하고, 상기 파형 데이터 관리부(74)는 상기 파형 데이터 생성부(71)로부터의 파형 데이터를 최상단의 서브 버퍼에 입력하고, 최하단의 서브 버퍼로부터 상기 출력 영역으로 이동되는 파형 데이터를 출력하며, 상기 복수의 서브 버퍼 사이에서 최상단으로부터 최하단으로 파형 데이터를 순차적으로 이동시키는 것인 정전 작동기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파형 데이터 관리부(74)는 상기 파형 데이터 생성부(71)에 의해 생성된 파형 패턴이 상기 버퍼 영역으로 이동될 때 상기 파형 패턴을 특정하는 플래그를 제공하고, 상기 파형 패턴이 상기 버퍼 영역으로부터 상기 출력 영역으로 이동될 때 상기 플래그를 상기 파형 데이터 생성부(71)에 전달하는 것인 정전 작동기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 영역은 복수의 서브 버퍼를 포함하고, 상기 파형 데이터 관리부(74)는 상기 파형 데이터 생성부(71)로부터의 파형 데이터를 기록 포인터가 가리키는 서브 버퍼에 입력하고, 판독 포인터가 가리키는 서브 버퍼로부터 상기 출력 영역으로 이동되는 파형 데이터를 출력하며, 상기 기록 포인터와 판독 포인터를 미리 정해진 순위로 이동시키는 것인 정전 작동기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 파형 데이터는 상기 전극 기판(42, 43)에 인가되는 출력 전압의 데이터를 포함하는 것인 정전 작동기.
  6. 전극 기판(42, 43)을 구비한 고정자(40)와, 하나 이상의 이동 요소(20, 30)를 구비한 이동부로서, 미리 정해진 방향으로 왕복 운동 가능하도록 상기 고정자(40)에 의해 안내되고, 상기 전극 기판(42, 43)에 대향 배치되는 전극을 구비한 이동부를 포함하는 정전 작동기를 구동시키는 방법에 있어서,
    외부로부터의 동작 요청에 기초하여 구동 시간 및 구동 패턴을 포함하는 파형 데이터를 생성하는 단계와;
    상기 파형 데이터를 출력 영역과 버퍼 영역에 순차적으로 유지하는 단계와;
    상기 구동 시간이 경과한 후에 상기 출력 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 삭제하고, 상기 버퍼 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 상기 출력 영역으로 이동시키는 파형 데이터 관리 단계와;
    파형 출력 레지스터(73)의 출력 영역에 유지되어 있는 구동 패턴에 기초하여 대응하는 파형 신호를 생성하는 단계와;
    입력된 구동 패턴을 상기 전극 기판(42, 43)에 대한 전압으로 전환하는 단계
    를 포함하는 정전 작동기 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 버퍼 영역은 복수의 서브 버퍼를 포함하고,
    상기 파형 데이터 관리 단계는,
    상기 파형 데이터 생성 단계에서 생성된 파형 데이터를 최상단의 서브 버퍼에 입력하는 단계와;
    최하단의 서브 버퍼로부터 상기 출력 영역으로 이동되는 파형 데이터를 출력하는 단계와;
    상기 복수의 서브 버퍼 사이에서 최상단으로부터 최하단으로 파형 데이터를 순차적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 정전 작동기 구동 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 파형 데이터 관리 단계는,
    상기 파형 데이터 생성 단계에서 생성된 파형 데이터가 상기 버퍼 영역으로 이동될 때 파형 패턴을 특정하는 플래그를 제공하는 단계와;
    상기 파형 데이터가 상기 버퍼 영역으로부터 상기 출력 영역으로 이동될 때 상기 플래그를 전달하는 단계와;
    상기 전달 단계에서 전달된 플래그에 기초하여 상기 파형 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것인 정전 작동기 구동 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 버퍼 영역은 복수의 서브 버퍼를 포함하고,
    상기 파형 데이터 관리 단계는,
    상기 파형 데이터 생성 단계에서 생성된 파형 데이터를 기록 포인터가 가리키는 서브 버퍼에 입력하는 단계와;
    판독 포인터가 가리키는 서브 버퍼로부터 상기 출력 영역으로 이동되는 파형 데이터를 출력하는 단계와;
    상기 기록 포인터와 판독 포인터를 미리 정해진 순위로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 정전 작동기 구동 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 파형 데이터는 상기 전극 기판(42, 43)에 인가되는 출력 전압의 데이터를 포함하는 것인 정전 작동기 구동 방법.
  11. 전압을 인가하여 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    외부로부터의 동작 요청에 기초하여 구동 시간 및 구동 패턴을 포함하는 파형 데이터를 생성하는 파형 데이터 생성부(71)와;
    출력 영역과 버퍼 영역을 구비하고, 상기 파형 데이터를 유지하는 파형 출력 레지스터(73)와;
    상기 파형 데이터 생성부(71)에 의해 생성된 파형 데이터를 상기 버퍼 영역에 기록하고, 상기 구동 시간이 경과한 후에 상기 파형 출력 레지스터(73)의 출력 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 삭제하며, 상기 버퍼 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 상기 출력 영역으로 이동시키는 파형 데이터 관리부(74)와;
    상기 파형 출력 레지스터(73)의 출력 영역에 유지되어 있는 구동 패턴에 기초하여 대응하는 파형 신호를 생성하는 출력 파형 생성부(75)와;
    상기 파형 신호를 상기 전기 기계 변환기에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로(60)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  12. 전압을 인가하여 고정자(1140)와 하나 이상의 이동 요소(1120, 1130)를 구비한 이동부 사이에 정전력을 발생시킴으로써, 상기 이동부에 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    외부로부터의 동작 요청에 기초하여 구동 시간 및 구동 패턴을 포함하는 파형 데이터를 생성하는 파형 데이터 생성부(1171)와;
    출력 영역과 버퍼 영역을 구비하고, 상기 파형 데이터를 유지하는 파형 출력 레지스터(1173)와;
    상기 파형 데이터 생성부(1171)에 의해 생성된 파형 데이터를 상기 버퍼 영역에 기록하고, 상기 구동 시간이 경과한 후에 상기 파형 출력 레지스터(1173)의 출력 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 삭제하며, 상기 버퍼 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 상기 출력 영역으로 이동시키는 파형 데이터 관리부(1174)와;
    상기 파형 출력 레지스터(1173)의 출력 영역에 유지되어 있는 구동 패턴에 기초하여 대응하는 파형 신호를 생성하는 출력 파형 생성부(1175)와;
    상기 파형 신호를 전극 기판에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  13. 전압을 인가하여 팽창 압축되는 전기 기계 변환기에 있어서,
    외부로부터의 동작 요청에 기초하여 구동 시간 및 구동 패턴을 포함하는 파형 데이터를 생성하는 파형 데이터 생성부(1171)와;
    출력 영역과 버퍼 영역을 구비하고, 상기 파형 데이터를 유지하는 파형 출력 레지스터(1173)와;
    상기 파형 데이터 생성부(1171)에 의해 생성된 파형 데이터를 상기 버퍼 영역에 기록하고, 상기 구동 시간이 경과한 후에 상기 파형 출력 레지스터(1173)의 출력 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 삭제하며, 상기 버퍼 영역에 유지되어 있는 파형 데이터를 상기 출력 영역으로 이동시키는 파형 데이터 관리부(1174)와;
    상기 파형 출력 레지스터(1173)의 출력 영역에 유지되어 있는 구동 패턴에 기초하여 대응하는 파형 신호를 생성하는 출력 파형 생성부(1175)와;
    상기 파형 신호를 상기 전기 기계 변환기에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  14. 파형 신호에 의해 구동되는 전자 장치를 제어하는 파형 출력 장치(1170)에 있어서,
    구동 패턴을 생성하는 파형 데이터 생성부(1171)와;
    상기 구동 패턴이 저장되는 파형 출력 레지스터(1173)와;
    상기 파형 출력 레지스터(1173)에 저장되어 있는 구동 패턴에 기초하여 파형 신호를 생성하고, 상기 파형 신호를 미리 정해진 단위 구동 시간 동안 출력하는 파형 생성부
    를 포함하며,
    상기 파형 데이터 생성부(1171)와 상기 파형 생성부는 독립적으로 구동되는 것인 파형 출력 장치.
  15. 전압을 인가하여 고정자와 하나 이상의 이동 요소를 구비한 이동부 사이에 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제14항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 파형 신호를 전압으로 전환하고 이 전압을 상기 스위칭 회로(1160)에 입력하고, 상기 스위칭 회로(1160)로부터의 출력 전압을 제어하는 전압 부스트 소자를 더 포함하는 전기 기계 변환기.
  17. 전극에 전압을 인가하여 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제14항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 상기 전극에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  18. 전압을 인가하여 고정자와 하나 이상의 이동 요소를 구비한 이동부 사이에 정전력을 발생시킴으로써, 상기 이동부에 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제14항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  19. 전압을 인가하여 팽창 압축되는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제14항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  20. 전류를 인가하여 휘도를 변경하는 전기 소자에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제14항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전류로 전환하여 이 전류를 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 소자.
  21. 파형 신호에 의해 구동되는 전자 장치를 제어하는 파형 출력 장치(1170)에 있어서,
    구동 패턴 및 구동 시간 데이터를 생성하는 파형 데이터 생성부(1171)와;
    상기 구동 패턴 및 구동 시간 데이터가 저장되는 파형 출력 레지스터(1173)와;
    상기 파형 출력 레지스터(1173)에 저장되어 있는 구동 패턴에 기초하여 파형 신호를 생성하고, 상기 파형 출력 레지스터(1173)에 저장되어 있는 구동 시간 데이터에 대응하는 구동 시간 동안 상기 파형 신호만을 출력하는 파형 생성부
    를 포함하며,
    상기 파형 데이터 생성부(1171)와 상기 파형 생성부는 독립적으로 구동되는 것인 파형 출력 장치.
  22. 전압을 인가하여 고정자와 하나 이상의 이동 요소를 구비한 이동부 사이에 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제21항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 파형 신호를 전압으로 전환하고 이 전압을 상기 스위칭 회로(1160)에 입력하고, 상기 스위칭 회로(1160)로부터의 출력 전압을 제어하는 전압 부스트 소자를 더 포함하는 전기 기계 변환기.
  24. 전극에 전압을 인가하여 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제21항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 상기 전극에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  25. 전압을 인가하여 고정자와 하나 이상의 이동 요소를 구비한 이동부 사이에 정전력을 발생시킴으로써, 상기 이동부에 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제21항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  26. 전압을 인가하여 팽창 압축되는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제21항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  27. 전류를 인가하여 휘도를 변경하는 전기 소자에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제21항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전류로 전환하여 이 전류를 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 소자.
  28. 파형 신호에 의해 구동되는 전자 장치를 제어하는 파형 출력 장치(1170)에 있어서,
    구동 패턴, 구동 시간 데이터 및 구동 전압 데이터를 생성하는 파형 데이터 생성부(1171)와;
    상기 구동 패턴, 구동 시간 데이터 및 구동 전압 데이터가 저장되는 파형 출력 레지스터(1173)와;
    상기 파형 출력 레지스터(1173)에 저장되어 있는 구동 패턴에 기초하여 파형 신호를 생성하고, 상기 파형 출력 레지스터(1173)에 저장되어 있는 구동 전압 데이터에 기초하여 구동 전압 제어 신호를 생성하며, 상기 파형 출력 레지스터(1173)에 저장되어 있는 구동 시간 데이터에 대응하는 구동 시간 동안 상기 파형 신호를 출력하는 파형 생성부
    를 포함하며,
    상기 파형 데이터 생성부(1171)와 상기 파형 생성부는 독립적으로 구동되는 것인 파형 출력 장치.
  29. 전압을 인가하여 고정자와 하나 이상의 이동 요소를 구비한 이동부 사이에 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제28항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  30. 제29항에 있어서, 상기 파형 신호를 전압으로 전환하고 이 전압을 상기 스위칭 회로(1160)에 입력하고, 상기 스위칭 회로(1160)로부터의 출력 전압을 제어하는 전압 부스트 소자를 더 포함하는 전기 기계 변환기.
  31. 전극에 전압을 인가하여 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제28항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 상기 전극에 대한 전압으로 전환하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  32. 전압을 인가하여 고정자와 하나 이상의 이동 요소를 구비한 이동부 사이에 정전력을 발생시킴으로써, 상기 이동부에 기계 구동력을 발생시키는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제28항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  33. 전압을 인가하여 팽창 압축되는 전기 기계 변환기에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제28항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전압으로 전환하여 이 전압을 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 기계 변환기.
  34. 전류를 인가하여 휘도를 변경하는 전기 소자에 있어서,
    파형 신호를 출력하는 청구항 제28항에 따른 파형 출력 장치(1170)와;
    상기 파형 신호를 전류로 전환하여 이 전류를 출력하는 스위칭 회로(1160)
    를 포함하는 전기 소자.
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