TWI309917B - - Google Patents

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1309917 九、發明說明： '【發明所屬之技術領域】 :發明係有關於一種用以產生使用組合2種基本波形 所取得之驅動波而進行驅動之壓電致動器 ' actuator)之驅動波的驅動波產生電路。 - '【先前技術】 習知技術中，提案有一種利用壓電元件 element)的伸縮之壓電致動器，並期待其作為超小型之致 動器（參考非專利文獻υ。該壓電致動器係例如使用於驅 動攝影機的攝像元件而進行防手振（防止手抖動）之機構或 移動透鏡之對焦等。 該1電致動器係藉由將電壓施加於壓電元件（壓電元 件），使其伸縮並來回啟動驅動軸。繼之，藉由使驅動轴之 方向的移動速度和相反方向的移動速度具有差異性（缓 慢伸展並急劇拉引，或其相反狀態），使摩擦接觸於驅動軸 藝之移動體移動。如此，利用壓電元件的伸縮而作為驅動力， 即可進行直線移動且無需線圈等，並能使致動器達成小型 化。 此處，為了改變驅動軸之移動速度，則必須改變施加 於壓電70件之電壓波形。例如，為了緩慢伸展並急劇壓縮， 則必須緩慢地將第1方向的電壓施加於壓電元件，且必須 進行急劇地施加相反方向的電壓之圖案電壓的施加。 [非專利文獻 l]K〇NICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT V〇L 1 (2004), p.23-26 317877 5 1309917 【發明内容】 (發明欲解決之課題）

此處，壓電元件的伸縮量並無法作成某種程度的放 大，且為了進行確實的移動控制，則必須使因壓電元件的 ' 1次伸縮而產生之移動體的移動量作成相當小。例如，J /次的移動量係設定純10nm左右。因此，移動量控制時之 基本波形的數量即形成相當大。例如，啟動透鏡且進行對 焦時’通常自能最接近於攝影機之對焦的巨觀位置至⑺（無 限遠）位置為止，求得數100"以上而料透鏡之移動…、 量。另-方面，關於對焦之資訊係自晝像資訊等取得，且 通常在微電腦（micro-computer)等中取得。因此，雖然以 微電腦而作成壓電致動器之驅動波，但此時微電腦係必須 產生多數波長較短的驅動波，並供應至壓電致動器，因而 具有對微電腦形成較大的負擔之問題。 (解決課題之手段） > 本發明係-種用以產纟使用組合2種基本波形所取得 之驅動波而被驅動之壓電致動器之驅動波的驅動波產生電 路’其特徵在於具有： /基本波形產生電路，根據基本時脈而產生2種基本波 形，該2種基本波形係具有固定的基本週期，且在丨週期 中在特疋位準的比例之工作比（duty rati〇)為互有差異的 同時，在特定位準的時序（t iming)也不同，· 、 單元计數益，計數基本波形之1週期，且在計數值達 到預定之單元數時，則輸出單元檢測脈衝； 317877 6 1309917 2料數n ’將所輸人之驅動脈衝從初期值向一方向 時’亦根據來自前述單元特ϋ之單元檢測脈衝 而將计數值向初期值的方向計數； =向選擇ϋ ’接受來自前述基本波形產生電路之2種 -二且因應於方向控制信號而切換是否自2個輪出 任一個而輸出所接受之2種基本波形；以及 哭^輸出閘極’接受方向性選擇器的輪出，且自驅動計數 :之後至達到前述初期值為止允許前述方向 動^的輸出’藉此輸出由一對之基本波形所組成之驅 ，輸出驅動波，該驅動波係由對所輸人之驅動脈衝的 組:單元之基本週期的數量之數的-對基本波形所 卜田剞述方向控制信號產生變化而方向選擇哭進 =換輸出時，則將前述驅動計數器重設㈤糾）於初二值 理想。 —此外，當前述方向控制信號產生變化且方向選擇器進 ^切換輸出時，則將前述單元計數器重設於初期值較為理 (發明之效果） 如此，根據本發明，即能因應於方向控制信號、 驅動脈衝之2個信號而產生預定數量之驅動波。特別是能 因應於將基本波形彙整成1個之單元而產生驅動波形。因b 此，自外部所輪入之驅動脈衝係決定單元的數量即可，而 317877 7 130.9917 輸入較低頻率之驅動脈衝亦可。 - 此外，在改變方向控制信號時，即能重設驅動計數器。 因此，即使在輸入多數的驅動脈衝時，亦能重設該移動指 示而切換驅動波。 【實施方式】 ' 以下，根據圖式而說明本發明之實施形態。 第1圖係表示實施形態之驅動波產生電路的整體構成 圖、亥驅動波產生電路係構成為工個半導體積體電路。因 此▲輸入端子係使用基本時脈（basic 、方向控 制七號M/Ι、驅動脈衝DRIVE、以及致能信號腦之4個， 而輸出端子係使用GATE—A、GATE—B、以及BUSY之3個端 子。 基本波形產生電路1 〇係根據自外部所輸入之基本時 脈CLK而輸出2個基本波形（基本波形i、基本波形2)。基 本波形產生電路1〇係例如具有將基本時脈進行基本波形 籲的上週期份計數之計數器，可根據構成計數 器之複數個正 '反器之輸出的邏輯演算而產生H位準以及七位準，並產生 2種之基本波形丨、2。亦可具有2個基本波形卜2的記憶 體，自此處讀取基本波形卜2並予以輸出。 第2圖係表示基本波形卜基本波形2之例。例如， 基本時脈CLK為9. 75MHz時’將基本波形卜週期作 成134時脈（=13.74#sec)，基本波形1係在22時脈之L 位準期間之後，成為Η位準。另一方面，基本波形2係在 26時脈之Η位準期間、46時脈之L位準期間之後，成為η 317877 8 1309917 位準。因此，在基本波形丨之[位準結 ， ’ 2成為L位準為止，具有4個時脈之期間〆至基本波形 產生每1週期’丨週期脈衝係自基本波形 電路10輪出。例如’將計數基本 计數的輸出作成i週期脈衝即可 f數器的134 -1? ^9πη 該1週期脈衝係供應於 單元週期計數器12將1週期脈衝(1 衝）。 十數時，即輸出200週期脈衝（單元檢測脈 該200週期脈衝係輸入至驅動計數器14的減 子。該驅動計數器14之加算輸 力'珣 號D_。 异翰入化子係自外部輸入驅動信 驅動計數器14係在初期值「〇」以外時即 將構成計數H之正反器的全部之輸出進行 驅動脈衝_係相較於2〇〇週期脈衝更作成 =大的頻率，驅動計數器14的輸出係藉由輸入個驅二 =咖，而機人週期脈衝為止之期間η 驅動計數器14的輸出係輸入至及閘閘極16。 閘極16係反轉輸人有來自初期計數器18的 甲 因此，若初期計數器18並非為動作㈣，則及= 即直接輸出驅動計數器14的輸出。及閉閑極Μ的輸出^ 輸入至輸出閘極2 〇的控制端。 :、 此處，在基本波形產生電路1〇中所產生的基本 、2係輸入至選擇器22。該方向選擇器22的控制端係隔 317877 9 1309917 介及閘閘極24、或閘閘極32而供應自外部所輸入之方向 控制信號Μ / I。及閘間極2 4係供應初期計數器丨8的動°作 中信號。因此，若初期計數器18並非為動作中，則方向控 制信號M/Ι即直接供應至方向選擇器22的控制端，若^ 期計數器18 Α動作中’則初期計數器18㈣出之方向控 制信號Μ/ I係供應至方向選擇器22。 方向選擇器22係因應於供應至控制端之方向控制传 :期而將基本波形i和基本波形2切換成2個輸出端而 輸出。該例中，方向控制信號M/I#表示透鏡自外部的微 =郝供應之巨觀〇〇方向的移動或透鏡往⑺⑴方向的移 =號’方向選擇器22係當方向控制信號Μ為^立 ㈣動H讀卜2直接輸出至2個輪出端。此係使透

: 方面’當方向控制信U 二為Η位準時，則方向選擇器22係切換基本波卜2而 =出：個輸出端。此係使透鏡移動於巨娜向之信 2二:二Γ向選擇器22之2個輸出係藉由輸出閑極 動於m ε—α、叫β予以輸出’藉此使透鏡移 、方向或巨觀（macro)方向。 (往〇〇H ^ 3圖所示’ #方向控制信號M/I為[位準 GATE 時，基本波形1、2係直接作為GATE A、 本=二本波们係作為叫”以輸出-而基 沿2係作為gate_a予以輸出。 卜方向控制信號M/Ι亦供應至變化檢測電路26。 317877 10 1309917 •該變化檢測電路26係檢測出彳向控制信號m/i之上升和 .下降，並輸出變化檢測脈衝。此外，該變化檢測脈衝係經 由或閘閘極2 8而供應至2 〇 〇週期計數㈣的重設端。或 閘閘極28亦供應致能信號ΕΝβ，當致能信號讎為[位準 ，時，亦自或閘閘極28而輸出H位準。 或閘閘極28之輸出係供應至2〇〇週期計數器和驅 計數的重設端。因此，當致能信號膽為L位準時、 以及切換方向控制信號M//I之狀態時，貝4 2〇 12和驅動計數器14即形成重設狀態。 十益

二T㈣ENB係反轉輸人至基本波形產生電路Μ 之重议知子，富致能信號難為L 形產生電路10的輸出。 ” ^止基本波 數期#數器18亦輪人致能錢麵，該初期外 數斋18係自致能信號£ Ν Β 初/月汁 至176為止。^ 上开1度而计數200週期脈衝 m為止。例如，當計數176時 訂 >據該結束脈衝而重生，，、°束脈衝，根 〇 又初期計數器18的同時，亦停止吉u 此Ί吕號ΕΝΒ之下—個上弁Α 直至致 計數於ΕΝβ之上升度。’、 ，即能僅進行一次176 此外，該初期計數器18係 則自_74端子而輪出 ：為7時’ 止輪出）信號而供龐沖山μ 輸出係作為待機（禁 而當計數值為】75至/極。此外’自175至爪端子 數值時，則輪出L位準之二=出Η位準’為另外之計 期計數器18係^向控制信號亦即，自初 手田梢值為0至174時，即選 317877 11 130,9917 〇十數值為175至 信號⑥出選擇巨觀方向之方向控制 應至方向控制信號Μ係經由或間間極32而供 、主万向選擇器22。 、、而刀期計數器18的動作中係藉由及問間極16、 Μ而禁止驅動計數器14的 ••出，並藉由初期士十數考^方向切換信號Μ/Ι的輸 出閘極2。動作V 出而使方向選擇器22和輸 期計信號喝上升之初期設定時，則使初 j· 且控制方向選擇器22和輸出閘極20， =，Π4為止係，，計數值m Γ2 ^ i太 夕。卩所供應之方向控制信號M/Ι係直接供岸 至方向選擇器22。 且莰伢應 驅動= 數器18之動作中信號的反轉信號、供應 • 出之及閘閘極16的輸出、及初期計數器 幹出4亦供應至或閘_ 3G，該或_極30的 ，佔Γ、號騰而輸出至外部。因此，當初期計 . 時、以及驅動計數器14的計數值並非為「〇」 時，則佔線信號BUSY係成為H位準。 、’遒之說明有關於如此之驅動波產生電路的動作。 「初期設定動作」 之勤於使用攝影機而開啟攝影機電源時，攝影機 之動作控制用之微電腦即開始動作，並 定為當初之L位準。當致能信號讎為L位準時= 317877 12 1309917 信號係供應至基本波形產生電路10、200週期計數器12、 驅動計數H 14、以及初期計數器18，且重設内部之計數 器’而該驅動波產生電路係形成停止狀態。此外，自外 電腦）而供應基本時脈CLK。又，在該階段雖不需要方向控 制信號M/I、驅動脈衝聽E，但驅動計數器14係: 重設較為理想。 ' 、繼之，微電腦係將致能信號ENB自L位準變更為H位 準:根據該上升動作而基本波形產生電路ig、⑽週 數盗12、驅動計童f哭1 /f im n ^ u 動十數裔14、以及初期計數器18即開始動作。 *，由於來自初期計數器18的動作中信號係變更為h 二:二Γ信號係在成為H位準的同時，亦停止將控制 攸驅動計數11 14供應至輪出閘極2G。此外，亦根據 2及2=24而停止將方向控制信號… 200、輯刀期叶數器18將來自2〇0週期計數器K的 方二舍二予以往後計數。此時’方向選擇器22係作為 11 I制化號Μ/1而供應指示往⑺方向的 當初期計數器18的計數值成A 171 ± 位準。 至輸出閘極20,並荦止來自此=:，則將待機信猜 料數哭心 處㈣號輸出。繼之，當初 作=二值為!75、176時，自初期計數器18 作為方向控制信號M/I而輸“位準，因 :二進行往巨觀方向移動之基本波形卜2之切換此 系自輸出閘極2 〇輸出。 、 數器177個之計數而輸出溢流信號，初期計 8料止其動作’且動作中信號係成為L位準。由此 317877 13 I3Q9917 即能結束初期設定動作。 抑例如，設置藉由致能信號娜的上升而設定之正反 正反器的輸出而能進行初期計數器_ 根據溢流佗號並藉由重設正反器 .計數器18之狀態。 此作成重扠初期 ，在本實施形態中，使用表示是否為將驅動波產 電路作成動作狀態之致能信號簡而進行初期設定動 。因此’無須輸入用以進行初期設定動作之特別的控制 尨號，且能減少驅動波產生電路之端子的數量。 二 此處，在本實施形態中，往方向之2〇〇週期脈衝17〇 個份的移動，其不論透鏡在何處，而均移動至〇〇方向之界 限點’且具有機械性停止移動之移動量。因此，藉由 動而使透鏡保持於超越〇〇位置之位置。繼之，在若干待 之後’藉由往2GG週期脈衝2個份巨觀方向移動， 即確實地保持b位置。又，透鏡之初期位置係位於^ 方向之巨觀位置亦可’且藉由變更待機後的移動量，而 將透鏡初期設定於㈣的位置。因此，無須❹檢測透^ 的位置之感測器等，而能決定透鏡的初期位置。 「通常動作」 通常動作時，基本時脈CLK係如通常般供應，且 #號ENB係Η位準。在該狀態下，微電腦係根據對焦資訊 而決疋透鏡之移動方向和移動量，且將因應於該移動方向 和移動量之方向控制信號M/Ι和驅動脈衝DRIVE#應至驅 動波產生電路。若為往巨觀方向之移動，則將方向^制信 317877 14 1309917 號Μ/ί設定為H位準，若為往的方向之移動，則將方向控 制信號M/Ι設定為l位準。繼之，將因應於透鏡移動量之 數量的驅動脈衝DRIVE供應至驅動計數器14。本實施形熊 之情形係利㈣電元件之移動，且將基本波形卜2移動^ ‘ ·透鏡5"的程度㈣次。因此，若判斷5—之移動為: -要，則傳迗10個驅動脈衝，並於驅動計數器14設定計數 值為10。繼之，藉由200週期計數器12的輸出而使該驅 ❿動計數器14之值成為〇時，則來自驅動計數器14的輸出 係經由及閘閘極16而供應至輸出閘極2()的控制端，並禁 止來自輸出閘極20的驅動波之輸出。 不 如此，本實施形態係將丨個驅動脈衝對應於基本波形 :、2之200週期份。由此，微電腦所產生之驅動脈衝即為 能比基本波形更充分小之頻率’且能減少微電腦之處理負 擔。此外，由於基本波形本身並不需要由微電腦而產生， 故能減輕微電腦之處理負擔。 鲁此外’對焦之資訊係例如自受光之晝像的亮度資訊等 而取得。亦即，在對焦之狀態下，所取得之晝像亮度的總 和變大。因此，在使-方向的透鏡移動之狀態下，檢測亮 度的變化’且能根據其變化狀態而取得對焦資訊。此時， —旦使透鏡過度移動後’返回相反方向而作成最佳位置較 為理想之情形亦多。 本實施形態係在變化檢測電路2 6中，檢測方向控制信 號Μ/ί之狀態變化時，使200週期計數器12和驅動計數 器14重設成〇。因此，微電腦係輪出例如1〇〇個之驅動脈 317877 15 1309917 2且使透㈣-方向移動，⑽狀態下， =使=出對焦位置時，計算對焦位置為止之返回移 里，藉由輸出該數量之驅動脈衝而能 :=當初移動方向為相反時，亦能藉由控 制化唬Μ/ I，而立即使移動方向反轉。

上^此，根據方向控制信號M，I之狀態變化而重設驅動 计數器14，即能提升龍動作之微f腦的處理程序之自由 度，且能達成適當之對焦動作。 又不重π又200週期計數器J2，而僅重設驅動計數器 14亦可。 ° 如此，根據本實施形態，藉由方向控制信號M/I、驅 動脈衝DRIVE之2個信號的組合，即能有效地進行驅動波 產生。 第4圖係表示壓電元件的驅動電路之一例。壓電元件 40因係可電氣性地視為電容，在圖中係記載為電容。 電源係連接有2個p通道電晶體42a、42b之源極，此 等電晶體42a、42b之汲極係分別連接有n通道電晶體 44a、44b之汲極。此外，電晶體44a、之源極係經由 電阻46而連接於接地。此外，電晶體42a、44a之閘極係 輸入彳§號GATE—A，電晶體42b、44b之閘極係輸入信號 GATE—B。此外，在電晶體42a、44a之連接點與電晶體42b、 44b的連接點之間連接有壓電元件4〇。 電晶體42a、44a係形成反相器，壓電元件4〇之一端 係使GATE_A反轉而供應，電晶體42b、44b係形成反相器， 317877 16 1309917 壓電元件40之另一端係使GATE—B反轉而供應。 因此’第2圖之基本波形1、2係分別作為GATE—a、

GATE—B而供應於驅動電路時，則壓電元件4〇之一端4〇A 之電壓OUT—A和另一端40B電壓OUT一B係如第5圖所示之 變化。此處，當電晶體42a、42b為導通時，則壓電元件 .40雖係立即施加電源電壓，但由於電晶體44&、4扑為導 通時係具有電阻46，故壓電元件40的一端4〇A之電壓係 丨以另一端40 A之電壓為基準，且如第5圖所示之變化。由 此，在圖中如虛線所示，對壓電元件4〇急劇地朝一方向施 加電壓，且緩慢地朝相反方向進行使電壓產生變化之鋸刃 狀的電壓施加。因此，壓電元件40係進行徐緩伸展、急劇 縮小（或其相反狀態），根據該伸縮之速度的差異，即能移 動透鏡。 【圖式簡單說明】 第1圖係驅動波產生電路的整體構成圖。 第2圖係基本波的波形之示意圖。 第3圖係驅動波的波形之示意圖。 第4圖係壓電元件的驅動電路之示意圖。 弟5圖係壓電元件的驅動波形之示意圖。 【主要元件符號說明】 10 基本波形產生電路12 200週期計數器 14 驅動計數器 16、24及閘閘極 18 初期計數器 2〇 輸出閘極 2 方向選擇器 26 變化檢測電路 317877 17 1309917 28、30、32或閘閘極 40A 壓電元件之一端 42a、42b p通道電晶體 46 電阻 • ' CLK 基本時脈 ' ENB 致能信號 M/Ι 方向控制信號 40 壓電元件 40B 壓電元件之另一端 44a、44b η通道電晶體 BUSY 佔線信號 DR IVE驅動脈衝（驅動信號） GATE_A、GATE_B 輸入信號 OUT_A、OUT_B 電壓 18 317877

Claims (1)

1. I3Q9917 十、申請專利範圍： 1. 一種驅動波產生電路’係用以產生使用組合2種基本波 形而取得之驅動波而被驅動之壓電致動器之驅動波的 驅動波產生電路，其特徵在於具有： 基本波形產生電路’根據基本時脈而產生2種基本 波形，該2種基本波形係具有固定的基本週期，且在^ 週期中在特定位準的比例之工作比為互有差異的同 叫·，在特疋位準的時序（t im丨叫）也不同； 單凡計數器，計數基本波形之〗週期，且在計數值 到達預定之單元數時，則輸出單元檢測脈衝； 驅動汁數器’將所輸入之驅動脈衝從初期值向一方 向計數之同時’亦根據來自前述單元計數器之單元檢測 脈衝而計數值向初期值的方向計數； 方向選擇器，接受來自前述基本波形產生電路之2 種基本波形，且因應於方向控制信號而切換是否自2 個輸出端之任—個而輸出所接受之2種基本波形；以及 。。輸出閘極，接受方向性選擇器的輸出，且自驅動計 數器向-方向計數後至到達前述初期值為止允許前述 方向性選擇器的輸出，藉此輸出由—對之基本波形所组 成之驅動波； f輸出驅動波，該驅動波係由對所輸入之驅動脈衝 的數量乘以1單元之基本週期的數量之數的一對基 波形所組成。 土 2.如申請專利範圍第1項之驅動波產生電路，其中， 317877 19 ι^9ΐγ 切換輪出二方向控制信號產生變化而方向選擇器進行 值。♦，則將前述驅動計數器重設(reset)於初: 中申π專利|a圍第J項或第2項之驅動波產生電路，其 田剷述方向控制信號產生變化而方向選擇器進疒 切換輪出時，則將前述單元計數器重設於初期值。丁 317877 20