(57)【要約】【課題】  突入電流を少なくして、消費電力を低く抑えるとともに、固着状態から容易に脱出させることができるように、高い電圧を印加可能な圧電アクチュエータを提供する。【解決手段】  圧電素子２６に一方の電極から駆動電圧を印加して充電する第１スイッチ回路１４１と第２スイッチ回路１４２とを含む第１の駆動回路と、圧電素子にその他方側から駆動電圧を印加して充電する第３スイッチ回路１４３と第４スイッチ回路１４４とを含む第２の駆動回路と、各駆動回路により圧電素子２６に充電された電荷を放電する第２スイッチ回路１４２と第４スイッチ回路１４４とを含む放電回路と、各回路の一部を構成し圧電素子と直列に接続された誘導性素子１４６とを有し、第１の駆動回路と第２の駆動回路を交互に駆動させると共に、その間に放電回路を駆動時間を変更可能に駆動させ、誘導性素子１４６により誘導性電位を発生させる。【選択図】図３
2005237144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向における一方端に固着された駆動部材と、該駆動部材に摩擦係合された係合部材と、前記圧電素子を駆動する駆動回路と、該駆動回路の動作を制御する駆動制御手段とから構成され、前記圧電素子を伸びと縮みが異なる速度となるように伸縮させることで前記駆動部材と前記係合部材とを相対移動させる圧電アクチュエータにおいて、
前記駆動回路は、前記圧電素子に電極の一方側から駆動電圧を印加して充電する第１の駆動回路と、前記圧電素子に電極の他方側から駆動電圧を印加して充電する第２の駆動回路と、各駆動回路により圧電素子に充電された電荷を放電する放電回路と、前記各駆動回路及び前記放電回路の一部を構成し前記圧電素子と直列に接続された誘導性素子とを備え、
前記駆動制御手段は、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路とをそれぞれ交互に駆動させると共に、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路の駆動期間の間に前記放電回路をその駆動時間を変更可能に制御して駆動可能とし、前記各駆動回路同士間の駆動切り替え時及び前記各駆動回路から放電回路への駆動切り替え時において前記圧電素子の容量成分と前記誘導性素子の誘導成分により誘起される電気的な振動を前記圧電素子に印加することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
駆動電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向における一方端に固着された駆動部材と、該駆動部材に摩擦係合された係合部材と、前記圧電素子を駆動する駆動回路と、該駆動回路の動作を制御する駆動制御手段とから構成され、前記圧電素子を伸びと縮みが異なる速度となるように伸縮させることで前記駆動部材と前記係合部材とを相対移動させる圧電アクチュエータにおいて、
前記駆動回路は、前記圧電素子に電極の一方側から駆動電圧を印加して充電する第１の駆動回路と、前記圧電素子に電極の他方側から駆動電圧を印加して充電する第２の駆動回路と、各駆動回路により圧電素子に充電された電荷を放電する放電回路と、前記第１の駆動回路及び前記放電回路の一部を構成し前記圧電素子と直列に接続された第１の誘導性素子と、前記第２の駆動回路及び前記放電回路の一部を構成し前記圧電素子と直列に接続された第２の誘導性素子と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路とをそれぞれ交互に駆動させると共に、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路の駆動期間の間に前記放電回路をその駆動時間を変更可能に制御して駆動可能とし、前記各駆動回路同士間の駆動切り替え時及び前記各駆動回路から放電回路への駆動切り替え時において前記圧電素子の容量成分と前記各誘導性素子の誘導成分により誘起される電気的な振動を前記圧電素子に印加することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の駆動回路は、一方端が電源に接続され他方端が前記圧電素子の一方端に接続された第１スイッチ手段と、一方端が前記圧電素子の他方端に接続され他方端が接地された第２スイッチ手段とを含み、
前記第２の駆動回路は、一方端が前記電源に接続され他方端が前記圧電素子の他方端に接続された第３スイッチ手段と、一方端が前記圧電素子の一方端に接続され他方端が接地された第４スイッチ手段とを含み、
前記放電回路は、前記第２スイッチ手段と第４スイッチ手段とを含み、
前記第１スイッチ手段から第４スイッチ手段は、その制御端子が前記駆動制御手段に接続され、
前記駆動制御手段は、前記第１の駆動回路を駆動させるときは前記第１及び第２スイッチ手段を導通状態とすると共に前記第３及び第４スイッチ手段を切断状態とし、前記第２の駆動回路を駆動させるときは前記第１及び第２スイッチ手段を切断状態とすると共に前記第３及び第４スイッチ手段を導通状態とし、前記放電回路を駆動させるときは前記第２及び第４スイッチ手段を導通状態とすると共に前記第１及び第３スイッチ手段を切断状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータが停止状態から駆動状態に起動するとき、最初の所定の駆動回数における前記放電回路の駆動時間をその後に続く通常時の前記放電回路の駆動時間よりも短くすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記係合部材が動作不能となった場合、前記放電回路の駆動時間を、通常時の駆動時間よりも短くすることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記圧電素子の静電容量をＣ、前記誘導性素子のインダクタンスをＬとした場合、前記通常時の前記放電回路の駆動時間は、π（Ｌ・Ｃ）１/２とすることを特徴とする、請求項４又は５に記載の圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータに関し、特にはＸＹ移動ステージ、カメラの撮影レンズ、オーバヘッドプロジェクタの投影レンズ、双眼鏡のレンズ等の駆動に適した圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影レンズ等が取りつけられた係合部材を棒状の駆動部材に所定の摩擦力で摩擦係合させると共に、その駆動部材の一方端に圧電素子を固着して構成されたインパクト型圧電アクチュエータが知られている。例えば、図１０は、カメラの撮影レンズ位置を調節するための圧電アクチュエータの概略構成を示す図であり、図１１は圧電アクチュエータの駆動部材の変位を示す図である。
【０００３】
図１０に示す圧電アクチュエータ１００は、圧電素子１０１と、圧電素子１０１により駆動される棒状の駆動部材１０２と、駆動部材１０２に所定の摩擦力で摩擦係合された係合部材１０３と、圧電素子１０１に駆動電圧を印加する駆動回路１０４とを備えている。
【０００４】
圧電素子１０１は、駆動回路１０４によって印加される駆動電圧に応じて伸縮するものであり、その伸縮方向における一方端が駆動部材１０２の軸方向における一方端に固着されている。係合部材１０３は、所定箇所に駆動対象物である撮影レンズＬが固着され、駆動部材１０２上を軸方向に沿って移動可能とされている。
【０００５】
この圧電アクチュエータに用いられる駆動回路は、例えば、特開２０００−３５０４８２号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示されている駆動回路は、図１２に示すように、Ｈ型ブリッジ回路で構成され、駆動用Ｐチャンネル型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）７１、７３、駆動用Ｎチャンネル型ＦＥＴ７２、７４を備えている。各ＦＥＴは制御回路１０４ａにその制御端子が接続されており、制御回路１０４ａからの制御信号を受けて各ＦＥＴ７１〜７４の導通状態及び遮断状態の切り替えを行う。
【０００６】
図１３は図１２の圧電アクチュエータの動作シーケンスを表すタイミングチャートであり、各ＦＥＴのゲート対地電池と圧電素子１０１に印加される電圧を示している。Ｐチャンネル型ＦＥＴ（７１、７３）はゲート電圧が０（ｖ）の場合に導通状態となり、ゲート電圧がＥ（ｖ）の場合に遮断状態となる。Ｎチャンネル型ＦＥＴ（７２、７４）はゲート電圧が０（ｖ）の場合に遮断状態となり、ゲート電圧がＥ(ｖ)の場合に導通状態となる。例えば図１３における期間Ａの場合、ＦＥＴ７３のゲート対地電圧がＥ(ｖ)、ＦＥＴ７１のゲート対地電圧が０（ｖ）、ＦＥＴ７４のゲート対地電圧が０（ｖ）、ＦＥＴ７２のゲート対地電圧がＥ（ｖ）なので、ＦＥＴ７１とＦＥＴ７２のみが導通状態になり、圧電素子１０１には＋Ｅ（ｖ）の電圧が印加される。逆に期間Ｂの場合、ＦＥＴ７３と７４のみが導通状態になるので、電圧素子１０１には−Ｅ（ｖ）の電圧が印加される。以上のように、図１３のタイミングチャートから圧電素子１０１の両端には電源電圧Ｅの２倍の交流電圧が印加されることになる。
【０００７】
また、圧電アクチュエータの駆動回路の他の例としては、特開２００１−２１１６６９号公報（特許文献２）に開示されているものがある。この駆動回路は、特許文献１に開示されている駆動回路と同じ図１２に示す回路構成を有している。図１４は、特許文献２に記された圧電アクチュエータの動作シーケンスを表すタイミングチャートである。特許文献１に記載の駆動回路との違いは、圧電素子１０１に充電された電荷を一旦放電してから逆充電することである。図１４における期間Ａと期間Ｂは図１３で示した期間Ａと期間Ｂと同じ動作パターンである。期間Ｃにおいては、ＦＥＴ７１とＦＥＴ７３のゲート対地電圧がＥ（ｖ）、ＦＥＴ７２とＦＥＴ７４のゲート対地電圧がＥ（ｖ）なので、ＦＥＴ７２とＦＥＴ７４のみが導通状態となって、圧電素子２の両端電圧が短絡されることになる。従って、期間Ａにおいて圧電素子１０１に充電された電荷は期間Ｃにおいて一旦放電され、期間Ｂにおいては期間Ａの充電方向とは逆の方向に充電される。
【０００８】
図１３、１４に示すように圧電素子に電圧が印加されると、そのデューティ比に応じて駆動部材に図１１に示すような鋸歯状形状の変位が表れる。図１１（ａ）を例にとって説明すると、図１１（ａ）のＡの初期状態では、ある図１０（ａ）の状態から、（ｂ）に示すように、緩やかな速度で駆動部材１０２と駆動部材１０２に摩擦係合された係合部材１０３が変位する。次に図１１（ａ）のＣでは、図１０（ｃ）に示すように、急峻な速度で駆動部材１０２の変位が元に戻るため、係合部材１０３と駆動部材１０２との摩擦係合部分に滑りが生じ、係合部材１０３は少しだけ戻る。これらの動作を繰り返すことによって係合部材１０３は駆動部材１０２上を圧電素子１０１から離れる方向に移動する。なお、図１１（ｂ）に示すような、駆動部材１０２が急峻な伸びと緩やかな縮みをもって変位すると、係合部材１０３は、圧電素子１０２に近づく方向に移動する。
【特許文献１】特開２０００−３５０４８２号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記の駆動回路は、上記のような構成を有するため、圧電素子１０１への印加電圧切り替え時に、大きな突入電流が流れ、消費電力が高くなるという問題があった。すなわち、特開２０００−３５０４８２号公報（特許文献１）の場合は、圧電素子１０１の両端電圧を＋Ｅ（Ｖ）から−Ｅ（Ｖ）に急激に切り替えるため、突入電力ＩはＩ＝２Ｅ／ｒ  （ｒはＦＥＴのオン抵抗や電源の出力抵抗、線路抵抗などの総合抵抗値）となる。
【００１０】
また、特開２００１−２１１６６９号公報（特許文献２）の場合は圧電素子１０１の電荷を一旦放電してから逆方向に充電するため、突入電流ＩはＩ＝Ｅ／ｒとなり、半減しているものの、突入電流の抑制効果は十分でない。さらに図１０に示した圧電アクチュエータなど、摩擦を介して駆動力を発生するアクチュエータは長期間、特に高湿環境下に放置すると摩擦接触部が固着する現象が発生し、係合部材１０３が駆動部材１０２上を移動しないという問題が生じることがあり、この状態から脱出させるためには駆動部材をより大きく駆動させる必要があり、このために例えば高い電圧を印加できるようにする必要がある。
【００１１】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、突入電流を少なくして、消費電力を低く抑えるとともに、固着状態から容易に脱出させることができるように、高い電圧を印加可能な圧電アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の圧電アクチュエータを提供する。
【００１３】
本発明の第１態様は、駆動電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向における一方端に固着された駆動部材と、該駆動部材に摩擦係合された係合部材と、前記圧電素子を駆動する駆動回路と、該駆動回路の動作を制御する駆動制御手段とから構成され、前記圧電素子を伸びと縮みが異なる速度となるように伸縮させることで前記駆動部材と前記係合部材とを相対移動させる圧電アクチュエータにおいて、
前記駆動回路は、前記圧電素子に電極の一方側から駆動電圧を印加して充電する第１の駆動回路と、前記圧電素子に電極の他方側から駆動電圧を印加して充電する第２の駆動回路と、各駆動回路により圧電素子に充電された電荷を放電する放電回路と、前記各駆動回路及び前記放電回路の一部を構成し前記圧電素子と直列に接続された誘導性素子とを備え、
前記駆動制御手段は、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路とをそれぞれ交互に駆動させると共に、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路の駆動期間の間に前記放電回路をその駆動時間を変更可能に制御して駆動可能とし、前記各駆動回路同士間の駆動切り替え時及び前記各駆動回路から放電回路への駆動切り替え時において前記圧電素子の容量成分と前記誘導性素子の誘導成分により誘起される電気的な振動を前記圧電素子に印加することを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１４】
上記構成において、第１及び第２の駆動回路は圧電素子に互いに逆方向から駆動電圧を印加するものであり、駆動制御手段の制御により交互に駆動する。このとき、第１の駆動回路及び第２の駆動回路の切り替え時においては、この第１の駆動回路及び第２の駆動回路の切り替え時に誘導性素子及び圧電素子により、電気的な振動が発生する。したがって、切り替え直後には、切り替え後に駆動する駆動回路により印加される駆動電圧と圧電素子の容量成分と誘導性素子の誘導成分により発生した電気的な振動が圧電素子に印加されるため、圧電素子により大きい電圧が印加されることとなる。
【００１５】
また、駆動制御手段は第１の駆動回路と第２の駆動回路の駆動期間の間に放電回路をその駆動時間を変更可能に制御して駆動することができ、第１の駆動回路の駆動の後に放電回路が駆動する場合は、第１の駆動回路により圧電素子に充電された電荷が第２の駆動回路により圧電素子に逆方向に充電される前に放電回路により放電される。また、第２の駆動回路の駆動の後に放電回路が駆動する場合は、第２の駆動回路により圧電素子に逆方向に充電された電荷が第１の駆動回路により圧電素子に逆方向に充電される前に放電回路により放電される。この放電回路における放電時においても、誘導性素子及び圧電素子により誘導性電位が発生する。但し、逆方向に充電される電荷は、第１の駆動回路と第２の駆動回路の抵抗によって正方向に充電されていた電荷までは到達せず、それよりも低い範囲の値となる。よって、電源からは、放電回路から第１又は第２の駆動回路に移行した瞬間にその不足電荷のみを供給すればよい。従って、一旦充電された電荷の一部を逆方向の充電に使用すると共に突入電流を抑制でき、少ない消費電力で圧電素子に正負の交流電圧を印加することが可能になる。
【００１６】
本発明の第２態様は、駆動電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向における一方端に固着された駆動部材と、該駆動部材に摩擦係合された係合部材と、前記圧電素子を駆動する駆動回路と、該駆動回路の動作を制御する駆動制御手段とから構成され、前記圧電素子を伸びと縮みが異なる速度となるように伸縮させることで前記駆動部材と前記係合部材とを相対移動させる圧電アクチュエータにおいて、
前記駆動回路は、前記圧電素子に電極の一方側から駆動電圧を印加して充電する第１の駆動回路と、前記圧電素子に電極の他方側から駆動電圧を印加して充電する第２の駆動回路と、各駆動回路により圧電素子に充電された電荷を放電する放電回路と、前記第１の駆動回路及び前記放電回路の一部を構成し前記圧電素子と直列に接続された第１の誘導性素子と、前記第２の駆動回路及び前記放電回路の一部を構成し前記圧電素子と直列に接続された第２の誘導性素子と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路とをそれぞれ交互に駆動させると共に、前記第１の駆動回路と第２の駆動回路の駆動期間の間に前記放電回路をその駆動時間を変更可能に制御して駆動可能とし、前記各駆動回路同士間の駆動切り替え時及び前記各駆動回路から放電回路への駆動切り替え時において前記圧電素子の容量成分と前記各誘導性素子の誘導成分により誘起される電気的な振動を前記圧電素子に印加することを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１７】
上記構成において、誘導性素子を２箇所に分け、例えばそのインダクタンスをそれぞれ半分して設けた場合であっても、第１の態様と比較して合計の容量値を同じであるため、消費電力削減効果は同じにすることができ、一方、第１及び第２の誘導素子と圧電素子の容量成分による振動周波数が高くなり、駆動部材の発生加速度を高くすることができる。よって、後述するように駆動部材と係合部材が固着した場合などにおいて、固着状態から脱出しやすくすることができる。
【００１８】
本発明の第３態様は、前記第１の駆動回路は、一方端が電源に接続され他方端が前記圧電素子の一方端に接続された第１スイッチ手段と、一方端が前記圧電素子の他方端に接続され他方端が接地された第２スイッチ手段とで構成され、
前記第２の駆動回路は、一方端が前記電源に接続され他方端が前記圧電素子の他方端に接続された第３スイッチ手段と、一方端が前記圧電素子の一方端に接続され他方端が接地された第４スイッチ手段とで構成され、
前記放電回路は、前記第２スイッチ手段と第４スイッチ手段とで構成され、
前記第１スイッチ手段から第４スイッチ手段は、その制御端子が前記駆動制御手段に接続され、
前記駆動制御手段は、前記第１の駆動回路を駆動させるときは前記第１及び第２スイッチ手段を導通状態とすると共に前記第３及び第４スイッチ手段を切断状態とし、前記第２の駆動回路を駆動させるときは前記第１及び第２スイッチ手段を切断状態とすると共に前記第３及び第４スイッチ手段を導通状態とし、前記放電回路を駆動させるときは前記第２及び第４スイッチ手段を導通状態とすると共に前記第１及び第３スイッチ手段を切断状態とすることを特徴とする第１態様又は第２態様の圧電アクチュエータである。
【００１９】
本発明の第４態様の圧電アクチュエータは、前記駆動制御手段が、前記圧電アクチュエータが停止状態から駆動状態に起動するとき、最初の所定の駆動回数における前記放電回路の駆動時間をその後に続く通常時の前記放電回路の駆動時間よりも短くすることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第５態様の圧電アクチュエータは、前記駆動制御手段は、前記係合部材が動作不能となった場合、前記放電回路の駆動時間を、通常時の駆動時間よりも短くすることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第６態様の圧電アクチュエータは、前記圧電素子の静電容量をＣ、前記誘導性素子のインダクタンスをＬとした場合、通常駆動時間の前記放電回路の駆動時間を、π（Ｌ・Ｃ）１/２とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にかかる圧電アクチュエータによれば、第１及び第２の駆動回路の駆動の間に設けられる放電回路の駆動時間を制御可能とすることで、圧電アクチュエータに駆動の態様を変更することができる。駆動時間を短くすることにより、誘導性素子の作用により圧電素子に印加される駆動電圧を高くすることができる。例えば、圧電アクチュエータが前記圧電素子に伸びと縮みの速度が異なる急峻な伸縮変位を発生させることで前記駆動部材と前記係合部材とを相対移動させるインパクト駆動型である場合は、圧電アクチュエータの長期間放置時などに発生する固着現象から容易に脱出させることができる。一方、駆動時間を長くすることにより消費電力を抑えることができ、圧電素子の静電容量をＣ、前記誘導性素子のインダクタンスをＬとした場合、放電回路の駆動時間を、π（Ｌ・Ｃ）１/２とすることにより、消費電力を最小にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の各実施形態に係る圧電アクチュエータについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るインパクト型圧電アクチュエータの基本構成を示す概略図である。図１において、圧電アクチュエータ１０は、駆動部１２と、駆動部１２を駆動する駆動回路１４と、駆動部１２に取り付けられている係合部材であるスライダの位置を検出する部材センサ１６と、駆動部１２の基端に配設された基端センサ１８と、駆動部１２の先端に配設された先端センサ２０と、全体の動作を制御する制御部２２とを備えている。
【００２４】
図２は、駆動部１２の構成例を示す斜視図である。この図において、駆動部１２は、素子固定式構造のものであり、支持部材２４、圧電素子２６、棒状の駆動軸２８及びスライダ３０から構成されている。
【００２５】
支持部材２４は、圧電素子２６及び駆動軸２８を保持するものであり、円柱体の軸方向両端部２４１，２４２及び略中央の仕切壁２４３を残して内部を刳り貫くことにより形成された第１の収容空間２４４及び第２の収容空間２４５を有している。この第１の収容空間２４４には、圧電素子２６がその分極方向である伸縮方向を支持部材２４の軸方向と一致させて収容されている。また、第２の収容空間２４５には、駆動軸２８とスライダ３０の一部とが収容されている。
【００２６】
圧電素子２６は、例えば、所要の厚みを有する複数枚の圧電基板を各圧電基板間に図示しない電極を介して積層することにより構成したものであり、電極に駆動電圧を印加することにより、圧電素子は変形する。その伸縮方向（積層方向）である長手方向の一方端面が第１の収容空間２４４の一方端部２４１側端面に固着されている。これらの支持部材２４の他方端部２４２及び仕切壁２４３には中心位置に貫通孔が設けられ、これらの貫通孔を貫通して断面丸形状の棒状の駆動軸２８が第２収容空間２４５に軸方向に沿って移動可能に収容されている。
【００２７】
駆動軸２８の第１の収容空間２４４内に突出した端部は圧電素子２６の他方端面に固着され、駆動軸２８の第２の収容空間２４５の外部に突出した端部は板ばね３２により所定のばね圧で圧電素子２６側に付勢されている。この板ばね３２による駆動軸２８への付勢は、圧電素子２６の伸縮動作に基づく駆動軸２８の軸方向変位を安定化させるためである。
【００２８】
スライダ３０は、駆動軸２８の軸方向の両側に取付部３０１を有する基部３０２と、両取付部３０１の間に装着される挟み込み部材３０３とを備えており、基部３０２が駆動軸２８に遊嵌されると共に、挟み込み部材３０３が板ばね３０４により押圧されることにより駆動軸２８に接触することでスライダ３０が所定の摩擦力で駆動軸２８に結合され、スライダ３０に対してその摩擦力よりも大きな駆動力が作用したときに駆動軸２８の軸方向に沿って移動可能とされている。なお、スライダ３０には駆動対象物であるレンズＬ（図１参照）が取り付けられている。
【００２９】
部材センサ１６は、スライダ３０の移動可能範囲内に配設されており、ＭＲ（Magneto Resistive Effect）素子やＰＳＤ（Position Sensitive Device）素子等のセンサにより構成されている。また、基端センサ１８及び先端センサ２０は、フォトインタラプタ等のセンサにより構成されている。これにより、スライダ３０の位置が部材センサ１６により検出されることでスライダ３０の所定位置への移動制御が可能となる一方、スライダ３０の位置が基端センサ１８及び先端センサ２０で検出されることでスライダ３０がそれ以上移動することが禁止される。
【００３０】
図３は、駆動回路１４の構成例を示す図である。図３に示すように、駆動回路１４は、駆動電源から駆動電圧＋Ｅが供給される接続点ａと、接地される接続点ｂとの間に、ＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ１からなる第１スイッチ回路１４１及びＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ４からなる第４スイッチ回路１４４の直列回路が接続されると共に、ＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ３からなる第３スイッチ回路１４３及びＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ２からなる第２スイッチ回路１４２の直列回路が接続され、各スイッチ回路１４１〜１４４に駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４を供給する制御信号供給手段としての制御回路１４５が接続されて構成されている。
【００３１】
第１スイッチ回路１４１を構成するスイッチ素子Ｑ１及び第３スイッチ回路１４３を構成するスイッチ素子Ｑ３はＰチャネルＦＥＴであり、第２スイッチ回路１４２を構成するスイッチ素子Ｑ２及び第４スイッチ回路１４４を構成するスイッチ素子Ｑ４はＮチャネルＦＥＴである。ＰチャネルＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は駆動制御信号がローレベルのときにオンになり、ＮチャネルＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４は駆動制御信号がハイレベルのときにオンになる。なお、第１スイッチ回路１４１及び第４スイッチ回路１４４の接続点ｃと、第３スイッチ回路１４３及び第２スイッチ回路１４２の接続点ｄとの間に圧電素子２６が接続されてブリッジ回路１４７が構成されている。当該ブリッジ回路には、接続点ｃと接続点ｄとの間に、圧電素子２６と直列に誘導性素子１４６が設けられている。
【００３２】
このように構成された駆動回路１４において、第１スイッチ回路１４１及び第２スイッチ回路１４２は圧電素子２６に対し、その一方側から駆動電圧＋Ｅを印加して端子間電圧Ｖｓが＋Ｅとなるまで充電する第１の駆動回路を構成し、第４スイッチ回路１４４及び第３スイッチ回路１４３は圧電素子２６に対し、その他方側から（すなわち、逆方向から）駆動電圧＋Ｅを印加して端子間電圧Ｖｓが−Ｅとなるまで充電する第２の駆動回路を構成する。
【００３３】
このように駆動回路１４と圧電素子２６とでブリッジ回路１４７を構成した場合、圧電素子２６の両電極間には−Ｅ〜＋Ｅの電圧が印加されるので、圧電素子２６の駆動電圧振幅が２Ｅとなる結果、駆動電源は低電圧であっても変位量の大きい圧電アクチュエータ１０を得ることができる。
【００３４】
圧電アクチュエータの制御部２２（図１参照）は、演算処理を行うＣＰＵ、処理プログラム及びデータが記憶されたＲＯＭ及びデータを一時的に記憶するＲＡＭ等を備え、部材センサ１６等から入力される信号に基づいて制御回路１４５から所定のデューティ比の駆動パルスを出力させ、この駆動パルスにより第１の駆動回路及び第２の駆動回路を交互に駆動する。すなわち、制御部２２及び制御回路１４５は、第１スイッチ回路１４１、第２スイッチ回路１４２及び誘導性素子１４６からなる第１の駆動回路と、第４スイッチ回路１４４、第３スイッチ回路１４３及び誘導性素子１４６からなる第２の駆動回路とを交互に駆動する一方、後述する第２スイッチ回路１４２、第４スイッチ回路１４４及び誘導性素子１４６からなる放電回路を駆動する駆動制御手段を構成する。誘導性素子１４６は、第１の駆動回路、第２の駆動回路及び放電回路のすべての回路についてその一部を構成する。
【００３５】
次に、駆動回路１４の動作原理について説明する。図４は、駆動回路１４の駆動電圧のパルス波形を示す図であり、（ａ）はデューティ比Ｄ（Ｄ＝Ｎ／Ｍ）が０．３になるように設定されたもの、（ｂ）はデューティ比Ｄ（Ｄ＝Ｎ／Ｍ）が０．７になるように設定されたものである。後述するように、図４（ａ）に示す矩形波からなる駆動電圧が圧電素子２６に印加された場合はスライダ３０が駆動軸２８に沿って繰出方向（圧電素子２６から離反する方向）に移動し、図４（ｂ）に示す矩形波からなる駆動電圧が圧電素子２６に印加された場合はスライダ３０が駆動軸２８に沿って戻り方向に移動する。
【００３６】
なお、矩形波からなる駆動電圧のデューティ比とスライダ３０の移動方向との関係を確認した結果、図５に示すような関係を有している。すなわち、デューティ比Ｄが０．０５〜０．４５の範囲内（０．０５＜Ｄ＜０．４５）にあるときには、スライダ３０は繰出方向に移動し、デューティ比Ｄが０．５５〜０．９５の範囲内（０．５５＜Ｄ＜０．９５）にあるときには、スライダ３０は戻り方向に移動する。従って、デューティ比Ｄは、必要に応じて０．０５＜Ｄ＜０．４５又は０．５５＜Ｄ＜０．９５の範囲内で適宜設定することができる。
【００３７】
図６は、圧電素子に印加される駆動回路からの駆動電圧のパルス波形と、圧電素子の伸縮による変位との対応関係を示す図で、（ａ）は図４（ａ）に示す駆動電圧が印加された場合であり、（ｂ）は図４（ｂ）に示す駆動電圧が印加された場合をそれぞれ示している。このように、圧電素子２６に図４（ａ）に示すデューティ比０．３の駆動電圧が印加された場合は圧電素子２６の変位波形が緩慢な立ち上がり部と急峻な立ち下がり部とを有する鋸歯形状となり、圧電素子２６に図４（ｂ）に示すデューティ比０．７の駆動電圧が印加された場合は圧電素子２６の変位波形が急峻な立ち上がり部と緩慢な立ち下がり部とを有する鋸歯形状となる。
【００３８】
圧電素子２６の変位が図６（ａ）に示すような緩やかな立ち上がり部を有し、緩やかに伸長するときは、スライダ３０が駆動軸２８と共に繰出方向に移動する。一方、圧電素子２６の変位が図６（ａ）に示すような急峻な立下り部を有し、圧電素子２６が急激に縮小するときは、駆動軸２８が戻り方向に移動してもスライダ３０は駆動軸２８との摩擦力に打ち勝って略同じ位置に留まり移動しない。このため、図６（ａ）に示す駆動電圧が圧電素子２６に繰り返し印加されることで、スライダ３０は繰出方向に間欠的に移動することになる。
【００３９】
また、逆に圧電素子２６の変位が図６（ｂ）に示すような急峻な立ち上がりと緩やかな立下り部を有するときは、図６（ｂ）に示す駆動電圧が圧電素子２６に繰り返し印加されることで、スライダ３０は戻り方向に間欠的に移動する。
【００４０】
図７及び図８は、本実施形態に係る圧電アクチュエータ１０に適用される駆動回路１４の動作説明を行うための図で、図３に示す駆動回路１４を制御する制御回路１４５から出力されて各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に印加される駆動パルスと、圧電素子２６に印加される駆動電圧の波形とを示している。上述したように圧電素子２６に印加される駆動電圧は、矩形波からなるものであり、繰出方向における波形についてはデューティ比Ｄが０．３に設定され、戻り方向の波形についてはデューティ比Ｄが０．７に設定される。
【００４１】
次に本発明の圧電アクチュエータ１０に適用される駆動回路１４の駆動動作について説明する。図７は、本発明の実施形態である圧電アクチュエータの通常時の動作シーケンスを示すタイミングチャートである。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオンになる期間（このとき、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４は共にオフ）を期間Ａ、この期間Ａの後に形成されるスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４が共にオンになる期間（このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は共にオフ）を期間Ｃ、この期間Ｃの後に形成されるスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４が共にオンになる期間（このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は共にオフ）を期間Ｂ、この期間Ｂの後に形成されるスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４が共にオンになる期間（このとき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は共にオフ）を期間Ｄとする。
【００４２】
図７に示すように、期間Ａでは、制御回路１４５からハイレベルの駆動制御信号Ｓｃ２，Ｓｃ３がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に入力され、ローレベルの駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に入力される。また、期間Ｂでは、ローレベルの駆動制御信号Ｓｃ３，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４に入力され、ハイレベルの駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に入力される。制御回路１４５から上記のような駆動制御信号が繰り返し出力されることにより、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２及びスイッチ素子Ｑ４，Ｑ３が所定の周期で交互にオン、オフを繰り返すことになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がオンのとき（期間Ａ）には圧電素子２６は＋Ｅに充電され、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ３がオンのとき（期間Ｂ）には圧電素子２６は−Ｅに充電される。
【００４３】
制御回路１４５は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の駆動期間である圧電素子２６に対する充電期間（期間Ａ）と、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ３の駆動期間である圧電素子２６に対する充電期間（期間Ｂ）との間には、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４の駆動により圧電素子２６に充電されている電荷を放電させる放電期間（期間Ｃ、期間Ｄ）が形成されるように制御信号を発信することができる。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４が同時にオンとなっているときは、圧電素子２６の両極を短絡させるような回路構成となり、圧電素子２６に充電されている電荷を放電させる放電回路を構成する。
【００４４】
具体的には、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオンになって圧電素子２６に駆動電圧Ｖｐが印加されて充電が行われた後（期間Ａ）、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４が共にオンになる（期間Ｂ）前にスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４が共にオンになる期間（期間Ｃ）が形成される。このとき、圧電素子２６に充電されていた＋Ｅの電荷がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４を介して放電される。
【００４５】
また、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ３が共にオンになって圧電素子２６に逆方向から駆動電圧Ｅが印加されて充電が行われた後（期間Ｂ）、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオンになる（期間Ａ）前にスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４が共にオンになる期間（期間Ｄ）が形成される。このとき、圧電素子２６に充電されていた−Ｅの電荷がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４を介して放電される。
【００４６】
期間Ｃ、期間Ｄでは、誘導性素子１４６の誘導成分と圧電素子２６の容量成分による電気的振動が発生し、圧電素子２６の両端電圧は逆転する。圧電素子２６の容量をＣ、誘導性素子１４６のインダクタンスをＬとし、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４の抵抗を無視すると、期間Ｃ、期間Ｄにおける圧電素子の両端電圧Ｅｃの挙動は以下の式で表すことができる。
【００４７】
【数１】
2005237144.tif 000003
【００４８】
すなわち、期間Ａの直後、時刻ｔ＝０においてＥｃ＝Ｅだったものが、時刻ｔ＝π（ＬＣ）1/2においてはＥｃ＝−Ｅとなり、例えば、正方向に充電されていた電荷が逆転し、負方向に電荷が充電される。実際にはそれぞれのスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４のオン抵抗によってＥｃは−Ｅまで到達せず、０から−Ｅｃの範囲の値となり、期間Ｂに移行した瞬間にその不足電荷のみが電源電圧から供給される。したがって、一旦充電された電荷の一部は逆方向の充電に使用されるため、少ない消費電力で圧電素子２６に正負の交流電圧を印加することが可能になる。なお、期間Ｃ、期間Ｄの時間は上記式（１）より、π（ＬＣ）1/2、もしくはその近傍値であることが好ましい。
【００４９】
誘導性素子１４６のインダクタンスＬの値は適正な値を選択する必要がある。Ｌ値が大きすぎると、圧電素子２６に印加される電圧の波形が緩やかとなり、期間Ａの間に電源電圧Ｅまで達せず、圧電アクチュエータの所定の性能を出すことができない。一方、Ｌ値が小さすぎると、上述の電荷反転による消費電力低減効果が少なくなる。例えば圧電素子２６の容量が１００ｎF、駆動周波数が１００ｋHz、（期間Ａ＋Ｃ（Ｄ））：（期間Ｂ＋Ｃ（Ｄ））＝１：２の駆動条件の場合、期間Ａ＋Ｃは約３．３μｓｅｃとなる。期間Ｃを期間Ａの半分とすれば期間Ａの間に十分に圧電素子２の両端電圧は電源電圧Ｅに達するため、期間Ｃを１．１μｓｅｃとする。ｔ＝π（ＬＣ）1/2の条件式より、Ｌ値は約１．２μＨとする。
【００５０】
このように、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の駆動期間とスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４の駆動期間との間に、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４の駆動による放電期間が形成されることから、圧電素子２６を＋Ｅに充電するときも−Ｅに充電するときにも充電に必要な電荷を供給するだけでよいことから不要な電力消費を削減することができる。
【００５１】
これに対し、このようなスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４の駆動による放電期間を形成しないときには、例えば、圧電アクチュエータのスライダを固着状態から脱出させる固着回避動作シーケンスとすることができる。図８は、本発明の第１実施形態である圧電アクチュエータの別の動作シーケンスを示すタイミングチャートである。
【００５２】
図８に示すタイミングチャートでは、図７で説明したタイミングチャートに比べて期間Ｃ及び期間Ｄ（両端短絡時間）が存在しない。そのため、期間Ａから期間Ｂもしくは期間Ｂから期間Ａへの切替時における圧電素子２６への印加電圧は図示したように振動的となる。このとき、圧電素子２６への印加電圧は電源電圧Ｅを越えるため、圧電素子２６の挙動は通常駆動時に比べて大きくなり、スライダ３０が固着状態から容易に脱出しやすくなる。この動作シーケンスは、駆動回路への電源Ｅが供給されて最初に駆動する場合や、固着のために移動体が移動しない場合に好適に使用することができる。通常動作と本動作との切替えは制御回路２２で行う。図８の動作では期間Ｃ及び期間Ｄがゼロであり、これらの期間をまったく持たない場合について説明したが、期間Ｃ及びＤの時間がゼロよりも大きく、π（ＬＣ）1/2よりも小さい場合でも、圧電素子に印加される電圧を高くすることができ、固着回避の効果が認められる。期間Ｃ及びＤの時間がゼロに近づけば近くほど、圧電素子に印加される電圧の振動振幅は大きくなるので固着回避効果は高くなる。一方、その反面消費電力が大きくなる。
【００５３】
図９は、駆動回路の別の構成例を示す図である。この図において、駆動回路１４’は、駆動電源から駆動電圧＋Ｅが供給される接続点ａと、接地される接続点ｂとの間に、ＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ１からなる第１スイッチ回路１４１ａ及びＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ４からなる第４スイッチ回路１４４ａの直列回路が接続されると共に、ＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ３からなる第３スイッチ回路１４３ａ及びＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ素子Ｑ２からなる第２スイッチ回路１４２ａの直列回路が接続されて構成されている。
【００５４】
各スイッチ回路１４１ａから１４４ａに駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４を供給する制御信号供給手段としての制御回路１４５ａが接続されて構成されている。なお、この制御回路１４５ａは、駆動回路１４の場合と同様に制御部２２により制御されて各スイッチ回路を制御する。また、第４スイッチ回路１４４ａと接続点ｂとの間に第２の誘導性素子１４６ｂが接続されると共に、第２スイッチ回路１４２ａと接続点ｂとの間に第１の誘導性素子１４６ａが接続されている。
【００５５】
第１スイッチ回路１４１ａを構成するスイッチ素子Ｑ１及び第３スイッチ回路１４３ａを構成するスイッチ素子Ｑ３はＰチャネルＦＥＴであり、第２スイッチ回路１４２ａを構成するスイッチ素子Ｑ２、第４スイッチ回路１４４ａを構成するスイッチ素子Ｑ４はＮチャネルＦＥＴである。なお、第１スイッチ回路１４１ａ及び第２スイッチ回路１４２ａの接続点ｃと、第３スイッチ回路１４３ａ及び第４スイッチ回路１４４ａの接続点ｄとの間に圧電素子２６が接続されてブリッジ回路１４７ａが構成されている。
【００５６】
このように構成された駆動回路１４’において、スライダ３０を移動させる場合には、第１スイッチ回路１４１ａ及び第２スイッチ回路１４２ａは圧電素子２６に対し、その一方側から駆動電圧＋Ｅを印加して端子間電圧Ｖｓが＋Ｅとなるまで充電する第１の駆動回路（第１の駆動手段）を構成し、第３スイッチ回路１４３ａ及び第４スイッチ回路１４４ａは圧電素子２６に対し、その他方側から（すなわち、逆方向から）駆動電圧＋Ｅを印加して端子間電圧Ｖｓが−Ｅとなるまで充電する第２の駆動回路（第２の駆動手段）を構成する。
【００５７】
このように駆動回路１４’と圧電素子２６とでブリッジ回路１４７ａを構成した場合、駆動回路１４の場合と同様に圧電素子２６には−Ｅ〜＋Ｅの電圧が印加されるので、圧電素子２６の駆動電圧が等価的に２Ｅとなる結果、駆動電源は低電圧であっても変位量の大きい圧電アクチュエータ１０を得ることができる。
【００５８】
圧電アクチュエータの制御部２２（図１参照）は、上述した制御部と同様の構成を有し、部材センサ１６等から入力される信号に基づいて制御回路１４５から所定のデューティ比の駆動パルスを出力させ、この駆動パルスにより第１の駆動回路及び第２の駆動回路を交互に駆動する。すなわち、制御部２２は、第１スイッチ回路１４１、第２スイッチ回路１４２及び第１の誘導性素子１４６ａからなる第１の駆動回路と、第４スイッチ回路１４４ａ、第３スイッチ回路１４３ａ及び第２の誘導性素子１４６ｂからなる第２の駆動回路とを交互に駆動する一方、後述する第２スイッチ回路１４２ａ、第４スイッチ回路１４４ａ及び第１及び第２の誘導性素子１４６ａ，１４６ｂからなる放電回路を駆動する駆動制御手段を構成する。すなわち、第１及び第２の誘導性素子１４６ａ，１４６ｂは、第１の駆動回路と放電回路、第２の駆動回路及び放電回路にそれぞれ含まれ後述するように機能する。
【００５９】
この駆動回路１４’は、図７及び図８に示された動作シーケンスにより作動する。上述の駆動回路と同様に、期間Ａでは、制御回路１４５からハイレベルの駆動制御信号Ｓｃ２，Ｓｃ３がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に入力され、ローレベルの駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に入力される。また、期間Ｂでは、ローレベルの駆動制御信号Ｓｃ３，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４に入力され、ハイレベルの駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４がスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に入力される。制御回路１４５ａから上記のような駆動制御信号が繰り返し出力されることにより、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２及びスイッチ素子Ｑ４，Ｑ３が所定の周期で交互にオン、オフを繰り返すことになる。すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がオンのとき（期間Ａ）には圧電素子２６は＋Ｅに充電され、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ３がオンのとき（期間Ｂ）には圧電素子２６は−Ｅに充電される。
【００６０】
制御回路１４５は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の駆動期間である圧電素子２６に対する充電期間（期間Ａ）と、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ３の駆動期間である圧電素子２６に対する充電期間（期間Ｂ）との間には、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４の駆動により圧電素子２６に充電されている電荷を放電させる放電期間（期間Ｃ、期間Ｄ）が形成されるように制御信号を発信する。したがって、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４は、それらが同時に駆動されるときには圧電素子２６に充電されている電荷を放電させる放電回路を構成する。
【００６１】
すなわち、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオンになって圧電素子２６に駆動電圧Ｅが印加されて充電が行われた後（期間Ａ）、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４が共にオンになる（期間Ｂ）前にスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４が共にオンになる期間（期間Ｃ）が形成される。このとき、圧電素子２６に充電されていた＋Ｅの電荷がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４を介して放電される。
【００６２】
また、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ３が共にオンになって圧電素子２６に逆方向から駆動電圧Ｅが印加されて充電が行われた後（期間Ｂ）、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が共にオンになる（期間Ａ）前にスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４が共にオンになる期間（期間Ｄ）が形成される。このとき、圧電素子２６に充電されていた−Ｅの電荷がスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４を介して放電される。
【００６３】
期間Ｃでは、２つの誘導性素子１４６ａ，１４６ｂの誘導成分と圧電素子２６の容量成分による振動により、期間Ｄでは、２つの誘導性素子１４６ａ，１４６ｂの誘導成分と圧電素子２６の容量成分による振動により、圧電素子２６の両端電圧は逆転する。また、このとき、期間Ｃ及び期間Ｄの電荷反転の場合のみ第１及び第２の誘導素子１４６ａ，１４６ｂの両方を経由することとなるため、期間Ｃ及び期間Ｄを長くすることができ、電荷反転による消費電力削減効果が第１の実施例よりも大きくなる。
【００６４】
また逆に第１及び第２の誘導性素子１４６ａ，１４６ｂのそれぞれのインダクタンス値を、上述の駆動回路においてで示した誘導性素子１４６のインダクタンス値の半分の値に設定すると、消費電力削減効果は図３に示した駆動回路と同じで、第１の誘導性素子１４６ａまたは第２の誘導性素子１４６ｂと圧電素子２６の容量成分による振動周波数が高くなり、駆動軸２８の発生加速度が高くなるため、固着脱出しやすくなる。
【００６５】
なお、図９にはＮチャンネル型ＦＥＴのソースに誘導性素子１４６ａ，１４６ｂを直列接続したが、ドレイン側に接続されていてもよい。さらにＰチャンネル型ＦＥＴのソース側、ドレイン側のどちらへ誘導性素子１４６ａ，１４６ｂを接続してもよく、これらの場合であっても同様の効果を奏する。
【００６６】
以上説明したように、上記実施形態にかかる圧電アクチュエータによれば、第１及び第２の駆動回路の駆動時に圧電素子に充電された電荷を放電回路により放電する場合に、充電されていた電荷が逆転し、逆方向への充電が行われ消費電力を小さくすることができる。また、これらの各回路に共通して設けられた誘導性素子により、回路に大きな突入電流が流れ、消費電力が高くなるという問題を解消することができる。
【００６７】
さらに、放電回路が駆動する時間を制御することにより、スライダの駆動推進力を高くすることができ、例えば、固着状態からの脱出を容易にすることができる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、上記実施形態では圧電アクチュエータは係合部材であるスライダが移動し、圧電素子が固定式に構成されているがこの構成のアクチュエータのほかに、係合部材が固定され圧電素子が支持部材と共に移動可能に構成されているものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係るインパクト型圧電アクチュエータの基本構成を示す概略図である。
【図２】図１の圧電アクチュエータの駆動部の構成例を示す斜視図である。
【図３】図１の圧電アクチュエータの駆動回路の構成例を示す図である。
【図４】図１の圧電アクチュエータの駆動回路の駆動電圧のパルス波形を示す図である。
【図５】矩形波からなる駆動電圧のデューティ比とスライダの移動速度との関係を示すグラフである。
【図６】圧電素子に印加される駆動回路からの駆動電圧のパルス波形と、圧電素子の伸縮による変位との対応関係を示す図であり、（ａ）は図４（ａ）に示す駆動電圧が印加された場合であり、（ｂ）は図４（ｂ）に示す駆動電圧が印加された場合をそれぞれ示している。
【図７】図１の圧電アクチュエータの通常時の動作シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図８】図１の圧電アクチュエータの別の動作シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図９】図１の圧電アクチュエータの駆動回路の別の構成例を示す図である。
【図１０】カメラの撮影レンズ位置を調節するための圧電素子を用いた圧電アクチュエータの概略構成を示す図である。
【図１１】図１０の圧電アクチュエータの駆動部材の変位を示す図である。
【図１２】図１０の圧電アクチュエータの駆動回路を示す図である。
【図１３】図１２の圧電アクチュエータの動作シーケンスを表すタイミングチャートである。
【図１４】図１２の圧電アクチュエータの別の動作シーケンスを表すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０  圧電アクチュエータ
１２  駆動部
１４、１４’  駆動回路
２２  制御部
２４  支持部材
２６  圧電素子
２８  駆動軸（駆動部材）
３０  スライダ（係合部材）
１４１，１４１ａ  第１スイッチ回路
１４２，１４２ａ  第２スイッチ回路
１４３，１４３ａ  第３スイッチ回路
１４４，１４４ａ  第４スイッチ回路
１４６，１４６ａ，１４６ｂ  誘導性素子
Ｑ１〜Ｑ４  スイッチ素子
【図１】
2005237144.tif 000004
【図２】
2005237144.tif 000005
【図３】
2005237144.tif 000006
【図４】
2005237144.tif 000007
【図５】
2005237144.tif 000008
【図６】
2005237144.tif 000009
【図７】
2005237144.tif 000010
【図８】
2005237144.tif 000011
【図９】
2005237144.tif 000012
【図１０】
2005237144.tif 000013
【図１１】
2005237144.tif 000014
【図１２】
2005237144.tif 000015
【図１３】
2005237144.tif 000016
【図１４】
2005237144.tif 000017