(57)【要約】【課題】  圧電アクチュエータを振動させる圧電アクチュエータ駆動装置において、触覚フィードバック機能、音声を出力するレシーバ機能、音楽等を発生するスピーカ機能の３機能に対応させるとともに、電力、駆動アンプ特性を最適化できる圧電アクチュエータ駆動装置を提供する。【解決手段】  圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０と圧電アクチュエータ駆動装置電源部１００から構成される圧電アクチュエータ駆動装置６であって、圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０の電源電圧ＶＰＰとアンプバイアス電圧を制御する信号（制御信号１）と圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０の駆動力を制御する信号（制御信号２）とにおいて、制御信号１と制御信号２のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号レベルの組合せをハプティク機能、レシーバ機能、スピーカ機能の各機能に対応させる。【選択図】  図２
2012022537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータを振動させる圧電アクチュエータ駆動装置であって、
入力される第１の制御信号に応じてアンプバイアス電圧を制御するアンプバイアス電圧生成部を有し、シングル入力信号を差動出力に変換して差動出力信号を出力するシングル差動変換部と、
上記差動出力信号を増幅する高圧アンプ部と、
入力される上記第１の制御信号に応じて上記高圧アンプ部の電源電圧を制御する電源部と、
入力される第２の制御信号に応じて上記高圧アンプ部のアンプバイアス電流量を制御する電流源部と、を有し、
上記圧電アクチュエータを振動させる機能として、触覚フィードバック機能、音声を出力するレシーバ機能、音楽を発生するスピーカ機能を有し、
上記触覚フィードバック機能、上記レシーバ機能、及び上記スピーカ機能それぞれに対して、上記第１の制御信号及び上記第２の制御信号それぞれの第１の信号レベル及び第２の信号レベルの組合せを対応させて、上記アンプバイアス電圧、上記高圧アンプ部の電源電圧、及び上記高圧アンプ部のアンプバイアス電流量それぞれを制御する圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記第２の制御信号は、上記高圧アンプ部の駆動力を制御する信号である圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記触覚フィードバック機能においては、上記第１の信号レベルの上記第１の制御信号により、上記アンプバイアス電圧及び上記高圧アンプ部の電源電圧が大きくなるように制御し、上記第１の信号レベルの上記第２の制御信号により、上記高圧アンプ部のアンプバイアス電流量が小さくなるように制御する圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記レシーバ機能においては、上記第２の信号レベルの上記第１の制御信号により、上記アンプバイアス電圧及び上記高圧アンプ部の電源電圧が小さくなるように制御し、上記第２の信号レベルの上記第２の制御信号により、上記高圧アンプ部のアンプバイアス電流量が大きくなるように制御する圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記スピーカ機能においては、上記第１の信号レベルの上記第１の制御信号により、上記アンプバイアス電圧及び上記高圧アンプ部の電源電圧が大きくなるように制御し、上記第２の信号レベルの上記第２の制御信号により、上記高圧アンプ部のアンプバイアス電流量が大きくなるように制御する圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記電源部は、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータで構成され、
上記第１の制御信号の信号レベルに応じて、上記昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング用信号の周波数を制御する発振回路部を有する圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記発振回路部は、上記第１の制御信号が第１の信号レベルから上記第２の信号レベルに切り替わるのに対応して、上記周波数を速くする圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記電源部は、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータで構成され、
上記第１の制御信号の信号レベルに応じて、上記昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング用信号のデューティ比を制御するゲート制御部を有する圧電アクチュエータ駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載の圧電アクチュエータ駆動装置において、
上記ゲート制御部は、上記第１の制御信号が第１の信号レベルから上記第２の信号レベルに切り替わるのに対応して、上記デューティ比を小さくする圧電アクチュエータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は触覚フィードバック機能と音声を出力するレシーバ機能と音楽を再生するスピーカ機能を有する圧電アクチュエータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、タッチパネル式入力装置において、操作するユーザの指先に圧電アクチュエータにより、振動を与えて操作の感覚を触覚フィードバックすると共に、圧電アクチュエータまたは圧電アクチュエータが取り付けられたタッチパネルから音響を発生させる用途がある。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、携帯電話装置を含む携帯端末機器において、音響を発生させる用途、機能として、音声を出力するレシーバ機能と音楽等を発生するスピーカ機能がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６９６１２号公報
【特許文献２】特開２００６−５４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のとおり、圧電アクチュエータを振動させる用途、機能として、振動を与えて操作の感覚を触覚としてフィードバックする触覚フィードバック機能（以下、ハプティク機能と称す。）、音声を出力するレシーバ機能、音楽等を発生するスピーカ機能の３機能がある。これら３機能それぞれにおいて、圧電アクチュエータ駆動装置の駆動アンプに求められる周波数帯域、出力電圧振幅、駆動力、歪特性は異なるため、これら３機能に対応する圧電アクチュエータを振動させる圧電アクチュエータ駆動装置を設けなければならない。
【０００６】
しかしながら、特許文献１において、これら３機能に対応した駆動アンプ特性切替は考慮されていない。
【０００７】
また、特許文献２において、圧電アクチュエータを振動させる用途、機能として、ハプティク機能は考慮されておらず、音声を出力するレシーバ機能、音楽等を発生するスピーカ機能に関しても駆動アンプの駆動力切替は考慮されていない。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明の目的はハプティク機能、音声を出力するレシーバ機能、音楽等を発生するスピーカ機能の３機能に対応して圧電アクチュエータ駆動装置の電力、駆動アンプ特性を最適化できる圧電アクチュエータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１０】
圧電アクチュエータを振動させる圧電アクチュエータ駆動装置であって、入力される第１の制御信号に応じてアンプバイアス電圧を制御するアンプバイアス電圧生成部を有し、シングル入力信号を差動出力に変換して差動出力信号を出力するシングル差動変換部と、差動出力信号を増幅する高圧アンプ部と、入力される第１の制御信号に応じて高圧アンプ部の電源電圧を制御する電源部と、入力される第２の制御信号に応じて高圧アンプ部のアンプバイアス電流量を制御する電流源部とを有する。圧電アクチュエータを振動させる機能として、触覚フィードバック機能、音声を出力するレシーバ機能、音楽を発生するスピーカ機能を有し、触覚フィードバック機能、レシーバ機能、及びスピーカ機能それぞれに対して、第１の制御信号及び第２の制御信号それぞれの第１の信号レベル及び第２の信号レベルの組合せを対応させて、アンプバイアス電圧、高圧アンプ部の電源電圧、及び高圧アンプ部のアンプバイアス電流量それぞれを制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ハプティク機能、レシーバ機能、スピーカ機能に対応して、圧電アクチュエータ駆動装置の電力及び駆動アンプ特性の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１におけるシステム構成を概略的に示すブロック図の例である。
【図２】実施例１における圧電アクチュエータ駆動装置の構成を示すブロック図の例である。
【図３】実施例１におけるシングル差動変換部の構成を示すブロック図の例である。
【図４】実施例１における高圧アンプ部の構成を示すブロック図の例である。
【図５】実施例１における圧電アクチュエータ駆動装置電源部の構成を示すブロック図の例である。
【図６】実施例１における圧電アクチュエータ駆動装置電源部の動作波形を概略的に示す図の例である。
【図７】実施例１における圧電アクチュエータ駆動装置電源部の動作波形を概略的に示す図の例である。
【図８】実施例２におけるゲート制御部の構成を示すブロック図の例である。
【図９】実施例２における圧電アクチュエータ駆動装置電源部の動作波形を概略的に示す図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の第１の実施の形態を添付図面にもとづいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施の形態１において、１つの圧電アクチュエータを１つの圧電アクチュエータ駆動装置により駆動する場合について、以下説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１におけるシステム構成を概略的に示すブロック図である。また、図２は図１に対応した本発明の実施の形態１における圧電アクチュエータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、タッチパネル１、振動パネル２、液晶パネル３により構成されたパネルに圧電アクチュエータ４が取り付けられており、圧電アクチュエータ駆動装置６を圧電アクチュエータ４  １つにつき、１つ配置する。タッチパネルに配置されたタッチパネルセンサ部５は、タッチパネルからタッチパネル入力信号を生成して制御装置７へ送信する。制御装置７のタッチパネル回路部７０１にてこのタッチパネル入力信号を処理することによって、タッチパネルのパネル面でユーザの指先が接触する位置を検知し、その位置を表す信号を発生して制御回路部７０２へ送信する。
【００１７】
ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）等から成る制御回路部７０２は、接触位置に応じて所定の触覚振動または音声、音響信号を発生させるため、波形生成回路部７０３へ波形生成制御信号または音響信号を出力する。この音響信号としては、例えば上位制御装置から通信インターフェイス７０４を介して制御回路部７０２に入力されたものとする。波形生成回路部７０３は、波形生成制御信号と音響信号をもとにデータ格納装置８の波形データも参照して、圧電アクチュエータ駆動装置６へ触覚／音響信号を出力する。
【００１８】
タッチパネルの接触位置に応じて、ハプティク機能、レシーバ機能、又はスピーカ機能に対応させるため、圧電アクチュエータ駆動装置６へ所定の制御信号を発生させるように制御回路部７０２が動作する。もしくは、制御装置７がタッチパネル入力信号を上位制御装置へ送信し、通信インターフェイス７０４、制御回路部７０２を介して上位制御装置から圧電アクチュエータ駆動装置６への制御信号を受け取るように構成することもできる。
【００１９】
このようなシステム構成において、以下、圧電アクチュエータ駆動装置６の構成について図２を用いて説明する。図２は圧電アクチュエータ駆動装置６の一部分を圧電アクチュエータ駆動用ＩＣ１５として構成した場合を示している。圧電アクチュエータ駆動装置６の全てを圧電アクチュエータ駆動用ＩＣまたはＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）等のモジュールとして構成することも可能である。
【００２０】
圧電アクチュエータ駆動装置６は主に圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０と圧電アクチュエータ駆動装置電源部１００から構成される。
【００２１】
圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０は主にシングル差動変換部Ａ１と高圧アンプ部Ａ２（Ａ２ａ、Ａ２ｂ）から構成される。圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０は、アンプ入力信号である触覚／音響信号を増幅し、圧電アクチュエータ４の両端子に逆位相の信号を印加することにより約２倍の振幅が得られるＢＴＬ出力で、圧電アクチュエータ４を駆動することができる。この圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０の構成と動作を図３、図４を用いて以下説明する。
【００２２】
シングル差動変換部Ａ１は、図３に示すアンプＡ１０１、Ａ１０２と抵抗素子Ｒ４−Ｒ７で構成された回路により、シングル入力信号である触覚／音響信号を差動出力に変換して、シングル差動変換回路出力ＶＯＴ、ＶＯＢとして差動出力する。このとき、ＶＯＴは入力信号と同相信号、ＶＯＢは反転信号となる。なお、入力信号は抵抗素子Ｒ４、容量素子Ｃ２で構成されたハイパスフィルタを介して、シングル差動変換部に入力される。このハイパスフィルタは、入力信号の直流成分をカットし、また低周波ノイズを除去する役割を果たす。
【００２３】
アンプバイアス電圧生成部Ａ１１により、制御信号１のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号レベルに対応して、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベルの一方とき、ＶＯＴ、ＶＯＢ出力信号はアンプバイアス電圧ＢＩＡＳを大きく、制御信号１がもう片方のレベルのとき、小さく設定する。
【００２４】
図３において、アンプバイアス電圧ＢＩＡＳは低圧電源ＶＤＤから抵抗Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０を用いて分圧して生成しており、制御信号１のＨｉ／Ｌｏｗレベルに対応して、ＮＭＯＳ１４ｂをＯＮ／ＯＦＦすることにより、分圧比を変化させ、アンプバイアス電圧ＢＩＡＳの出力電圧レベルを変える。また、容量Ｃ３はアンプバイアス電圧ＢＩＡＳのバイパスコンデンサとして設けている。
【００２５】
制御信号１がインバータ１６を介して、ＮＭＯＳ１４ｂに入力される場合、制御信号１がＨｉレベルのとき、アンプバイアス電圧ＢＩＡＳはＶＤＤ×（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ８＋Ｒ９＋Ｒ１０）となる。一方、制御信号１がＬｏｗレベルのとき、アンプバイアス電圧ＢＩＡＳはＶＤＤ×Ｒ９／（Ｒ８＋Ｒ９）となる。
【００２６】
例えば、ＶＤＤ＝５Ｖ、Ｒ８＝２００ｋΩ、Ｒ９＝８ｋΩ、Ｒ１０＝１２５ｋΩとすると、制御信号１がＨｉレベルのとき、ＢＩＡＳ＝約２．０Ｖ、Ｌｏｗレベルのとき、ＢＩＡＳ＝約０．２Ｖとなる。
【００２７】
高圧アンプ部Ａ２は図４に示すゲインアンプＡ２１と電圧フォロアＡ２２で構成された回路により、シングル差動変換部Ａ１の出力ＶＯＴ、ＶＯＢをそれぞれ入力信号とし、増幅する。なお、図２で示すＡ２ａ、Ａ２ｂともに、図４で示すＡ２と同構成とする。ゲインアンプＡ２１はアンプＡ１０３と抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２により、（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２倍に電圧振幅を増幅する。高圧電源ＶＰＰを制御信号１のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号レベルに対応して、本実施形態の場合では、後述するとおり、ＨｉｇｈレベルのときＶＰＰ電圧を大きく、ＬｏｗレベルのときＶＰＰ電圧を小さくする。さらに、図３で示したアンプバイアス生成部Ａ１１で生成するアンプバイアス電圧を適切に設定することにより、圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０の最大出力電圧振幅を、制御信号１がＨｉｇｈレベルのとき大きく、Ｌｏｗレベルのとき小さく制御することができる。
【００２８】
例えば、ゲインアンプＡ２１のゲイン設定が５０倍とする。前述のアンプバイアス電圧ＢＩＡＳの制御信号１がＨｉｇｈレベルのとき、高圧アンプ部Ａ２のアンプ出力は約１００Ｖを中心に電圧振幅をとることができる。よって、高圧電源ＶＰＰを２００Ｖ以上に設定することにより、高圧アンプＡ２出力は１００Ｖ中心、±１００Ｖの振幅を得ることができる。図２におけるＢＴＬ出力としては、最大４００Ｖ  ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋの電圧振幅を得ることができる。
【００２９】
一方、制御信号１がＬｏｗレベルのとき、ゲインアンプＡ２１のゲイン設定が５０倍とすると、高圧アンプ部Ａ２のアンプ出力では約１０Ｖを中心に電圧振幅をとることができる。よって、高圧電源ＶＰＰを２０Ｖ以上に設定することにより、高圧アンプＡ２出力は１０Ｖ中心、±１０Ｖの振幅を得ることができる。ＢＴＬ出力としては、最大２０Ｖ  ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋの電圧振幅を得ることができる。
【００３０】
このように、制御信号１のＨｉｇｈレベルに対応してＶＰＰ電圧を大きくかつアンプバイアス電圧を大きくするとともに、Ｌｏｗレベルに対応してＶＰＰ電圧を小さくかつアンプバイアス電圧を小さくする。つまり、制御信号１のＨｉｇｈレベルに対応して駆動アンプ部の最大出力電圧振幅を大きくし、Ｌｏｗレベルに対応して駆動アンプ部の最大出力電圧振幅を小さくする。これにより、ハプティク機能、レシーバ機能、スピーカ機能それぞれに対応して、圧電アクチュエータ駆動装置の電力及び駆動アンプ特性の最適化を図ることが可能になる。
【００３１】
具体的には、ハプティク機能では、パネル上に触れる指先に十分な振動を感知するため、圧電アクチュエータの振幅を大きくする必要がある。そこで、本実施例では、制御信号１のＨｉｇｈ信号レベルをハプティク機能に対応させ、ＶＰＰ電源電圧を上昇させ、同時にアンプバイアス電圧を変えることで、圧電アクチュエータ駆動アンプの最大出力電圧振幅を大きくする制御に対応させる。
【００３２】
また、スピーカ機能においてもパネルからの十分な音圧が必要なため、圧電アクチュエータの振幅を大きくする必要がある。そこで、本実施例では、制御信号１のＨｉｇｈ信号レベルをスピーカ機能に対応させ、ＶＰＰ電源電圧を上昇させ、同時にアンプバイアス電圧を変えることで、圧電アクチュエータ駆動アンプの最大出力電圧振幅を大きくする制御に対応させる。
【００３３】
一方、レシーバ機能では耳をパネルに近づけて音を聞く用途であるため、スピーカ機能に比べ、音圧は不要であり、圧電アクチュエータの振幅は他機能に比べ小さくてよい。そこで、本実施例では、制御信号１のＬｏｗ信号レベルをレシーバ機能に対応させ、ＶＰＰ電源電圧を小さくし、同時にアンプバイアス電圧を変えることで、圧電アクチュエータ駆動アンプの最大出力電圧振幅を小さくする制御に対応させる。駆動アンプの出力電圧振幅を低減することで電力削減でき、圧電アクチュエータ駆動装置の電力最適化が可能になる
なお、本実施例では、制御信号１のＨｉｇｈレベルに対応して最大出力電圧振幅を大きくし、Ｌｏｗレベルに対応して小さくする例について説明したが、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベルを逆にして、最大出力電圧振幅を対応させることもできることは言うまでもない。
【００３４】
電圧フォロアＡ２２に入力されるアンプバイアス電流は電流源部Ａ３で生成され、その電流量は制御信号２のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号レベルに対応して制御される。図４に示すとおり、電流源部Ａ３は２つの電流量ｂが異なる電流源Ｉ１、Ｉ２で構成され、制御信号２のＨｉ／Ｌｏｗレベルに対応してセレクタ１０８により、電流量を変える。
【００３５】
例えば、アンプＡ１０４をＡＢ級アンプとした場合、アンプバイアス電流量が大だと高圧アンプ部Ａ２の駆動力は増加し、カットオフ周波数を高くでき、アンプ歪特性も良くすることが可能となる。一方で消費電流、消費電力が増加する。
【００３６】
ハプティク機能の触覚信号を駆動する場合、アンプ周波数帯域は指先の触覚感覚との兼合いから数百Ｈｚ程度までで十分である。一方、レシーバ機能、スピーカ機能の音響信号を駆動する場合、可聴域が２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚであるため、アンプ周波数帯域は少なくとも数ｋＨｚ以上必要である。
【００３７】
このことから、例えば、制御信号２のＬｏｗ信号レベルをレシーバ機能、スピーカ機能に対応させて、アンプバイアス電流量を大きくし、高圧アンプ部Ａ２の駆動力を増大し、高周波側のカットオフ周波数を拡大することでアンプの歪特性を向上させて音質を向上させる。
【００３８】
一方、制御信号２のＨｉｇｈ信号レベルをハプティク機能に対応させて、アンプバイアス電流量を小さくし、高圧アンプ部Ａ２の駆動力を低減し、高周波側のカットオフ周波数を低減して、電力を削減する。
【００３９】
これにより、３機能に対応した圧電アクチュエータ駆動装置の電力最適化、駆動アンプの帯域、歪特性の最適化が可能になる。
【００４０】
なお、本実施例では、制御信号２のＬｏｗレベルに対応してアンプバイアス電流量を大きくし、Ｈｉｇｈレベルに対応して小さくする例について説明したが、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベルを逆にして、アンプバイアス電流量を対応させることもできることは言うまでもない。
【００４１】
圧電アクチュエータ駆動装置電源部１００は、図２に示すように、バッテリー９をもとに、インダクタ素子１０、ＭＯＳＦＥＴ素子１１、ダイオード素子１２、容量素子Ｃ１から構成される昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータにより、ＶＰＰ電圧を生成する。そのＶＰＰ電圧は、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を用いて抵抗分圧した電圧をゲート制御部１０１にフィードバックされる。スイッチング用発振回路部２００、ゲート制御部１０１とドライバ１３ａにより、ＭＯＳＦＥＴ素子１１のゲートをスイッチングする。
【００４２】
この圧電アクチュエータ駆動装置電源部１００の構成と動作を図５、図６を用いて以下説明する。まず、制御信号１のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号レベルに対応して、ＶＰＰ電圧を変化させることができることを以下説明する。
【００４３】
昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ制御方式を図５に示す。ここでは後述する昇圧比が大きくても、コンパレータ１０３のみで制御系を構成できるため制御系の安定性に優れる非線形制御方式を用いる。制御信号１がＨｉｇｈレベルのとき、ドライバ１３ｂを介して、ＮＭＯＳ１４ａのゲートはＯＮされる。ゲート制御部１０１ａのコンパレータ１０３に入力される電圧フィードバック信号は、ＶＰＰ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。コンパレータ１０３のもう一方の入力に基準電圧１０４としてＶｒｅｆを設定した場合、ＶＰＰ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｖｒｅｆから、制御信号１がＨｉｇｈのときのＶＰＰ電圧をＶＰＰＨと称すと、ＶＰＰＨ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２×Ｖｒｅｆとなる。
【００４４】
同様に制御信号１がＬｏｗレベルのとき、ＮＭＯＳ１４ａのゲートはＯＦＦとなるので、このときのＶＰＰ電圧をＶＰＰＬと称すと、ＶＰＰＬ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖｒｅｆとなる。
【００４５】
例えば、Ｒ１＝５００ｋΩ、Ｒ２＝５ｋΩ、Ｒ３＝５０ｋΩ、Ｖｒｅｆ＝２Ｖとしたとき、制御信号１がＨｉｇｈレベルのときＶＰＰＨ＝２０２Ｖとなり、ＬｏｗレベルのときＶＰＰＬ＝約２０．２Ｖとすることができる。
【００４６】
このように、制御信号１のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号レベルに対応して、ＶＰＰ電圧を制御しうる。本実施例では、ＨｉｇｈレベルのときＶＰＰ電圧を大きくし、ＬｏｗレベルのときＶＰＰ電圧を小さくなるように制御する。
【００４７】
次に、制御信号１をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り替えたときに、歪特性を改善する手法について説明する。
【００４８】
アンプの出力電圧振幅に対する出力電圧変動の割合は、歪特性に影響する。つまり、アンプの出力電圧振幅に対する出力電圧変動の割合が大きいほど、歪特性は劣化する。前述したように、圧電アクチュエータ駆動装置を、ハプティク機能又はスピーカ機能からレシーバ機能に対応させる場合、制御信号１をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り替える。このとき、制御信号１がＨｉｇｈレベルでもＬｏｗレベルでも出力電圧変動は同じであるため、Ｌｏｗレベルのときには出力電圧振幅が小さい分、歪特性が悪化することが問題となる。
【００４９】
そこで、本実施例では、制御信号１の信号レベルに応じてスイッチング周波数を制御する。具体的には、制御信号１がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り替わるのに対応して、周波数を速くすることを特徴とする。これにより、出力電圧変動が小さくなり、歪特性を改善しうる。以下、図５乃至図７を用いて詳述する。
【００５０】
スイッチング用発振回路部２００において、発振回路部２０１で生成した信号を分周器２０２ｂで分周し、周波数ｆｓｗのスイッチング用信号を生成する。
【００５１】
ＶＰＰ電圧レベルが上記のＶＰＰＨ電圧レベル、もしくはＶＰＰＬ電圧レベルを下回ったとき、コンパレータ１０３出力信号はＨｉｇｈレベルとなり、ＡＮＤ回路１０５ａを介して、ゲートオン時間生成回路部１０２の出力信号がゲート制御部１０１ａから出力される。このとき、ドライバ１３ａを介して、ゲートスイッチング信号はＨｉｇｈレベルとなり、ＭＯＳＦＥＴ素子１１のゲートをＯＮする。
【００５２】
制御信号１がＨｉｇｈレベルのとき、図６に示すとおり、ゲートスイッチング信号がＨｉｇｈレベルとなる時間Ｔｏｎは、ゲートオン時間生成回路部１０２にて周波数ｆｓｗのスイッチング用信号をもとに生成され、定数Ｄｕを用いてＴｏｎ＝Ｄｕ／ｆｓｗとなる。以下、Ｄｕをスイッチング用信号のデューティ比と称す。
【００５３】
このとき、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータを構成するバッテリー９の電圧をＶＤＤ、インダクタ素子１０のインダクタンスをＬとすると、インダクタ素子を流れる最大電流（以下、Ｉｐと称す）は、Ｉｐ＝ＶＤＤ／Ｌ×Ｔｏｎ＝（ＶＤＤ×Ｄｕ）／（Ｌ×ｆｓｗ）となる。
【００５４】
本実施形態では、前述のとおり、制御信号１がＨｉｇｈレベルのとき、ＶＰＰ電圧はＶＰＰＨである。また、携帯電話装置を含む携帯端末機器において、バッテリー電圧ＶＤＤとしてはＬｉイオン電池が用いられることが一般的であることを考慮すると、ＶＤＤ＝３．５Ｖ程度である。そのため、例えば、ＶＰＰＨ＝２０２Ｖとしたとき、昇圧比は２０２Ｖ／３．５Ｖ＝５８と大きく、昇圧するためにはＩｐを大きな値とする必要がある。
【００５５】
一方、制御信号１をＬｏｗレベルとしたとき、ＶＰＰ電圧は約ＶＰＰＬである。例えば、ＶＰＰＬ＝２０．２Ｖとしたとき、昇圧比は２０．２Ｖ／３．５Ｖ＝５．８である。ＶＰＰ電圧のリップルΔＶＰＰは昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータの出力平滑容量として用いている図１、Ｃ１の等価直列抵抗ＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）をαとすると、ΔＶＰＰ＝Ｉｐ×αと表すことができる。つまり、制御信号１がＨｉｇｈからＬｏｗレベルに切り替えてもＩｐ値はかわらず、ＶＰＰ電圧のリップルも同じとなる。
【００５６】
また、アンプの高圧電源ＶＰＰに対する電源電圧変動除去比ＰＳＲＲ（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ．  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ）をβとしたとき、ΔＶＰＰ×βのアンプ出力電圧変動を伴う。制御信号１をＬｏｗレベルとするとＨｉｇｈレベルよりもアンプ出力電圧振幅を小さくした分、出力電圧振幅に対する出力電圧変動の割合が大きくなり、圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０のアンプ出力の歪特性に影響、悪化する。
【００５７】
以上を回避するため、図５に示すとおり、制御信号１がＨｉｇｈレベルのときは分周器２０２ｂを介したスイッチング用信号をセレクタ２０３で選択することとし、このとき周波数をｆｓｗとする。
【００５８】
一方、制御信号１のＬｏｗレベルに対応して、分周器２０２ｂを介さないスイッチング用信号をセレクタ２０３により選択することで、例えば、図５の例ではスイッチング用信号は２ｆｓｗとなる。上記のＩｐの関係式のとおり、Ｉｐは制御信号１がＨｉｇｈレベルのときに比べて半減し、図７に示すように、ＶＰＰ電圧のリップルも半減し、出力電圧変動も半減するため、アンプ出力の歪特性を改善させることができる。このように、制御信号１のＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへの切り替えに対応して、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング用信号の周波数ｆｓｗを速くすることにより、ＶＰＰ電圧のリップルを低減し、アンプ出力の歪特性を改善させることができる。
【実施例２】
【００５９】
本発明の実施の形態２においては、ＶＰＰ電圧のリップルを低減し、アンプ出力の歪特性を改善させる別の方法について、図８及び図９を用いて説明する。
【００６０】
本実施例では、図８に示すように、遅延回路１０５ｂ、ＡＮＤ回路１０６、セレクタ１０７を備え、制御信号１の信号レベルに応じてデューティ比を制御する。具体的には、制御信号１がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り替わるのに対応して、デューティ比を小さくすることを特徴とする。これにより、ゲートスイッチング信号のオン時間を短くし、ＶＰＰ電圧のリップルを低減することで、アンプ出力の歪特性を改善することができる。
【００６１】
図８に示すように、ゲート制御部１０１ｂにおいて、ゲートオン時間生成回路部１０２の出力を、セレクタ１０７を用いて、制御信号１のＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへの切り替えに対応し、遅延回路１０６とＡＮＤ回路１０５ｂを介した信号がＡＮＤ回路１０５ａに入力されるように制御する。
【００６２】
このとき、図９に示すように、ゲートスイッチング信号のオン時間Ｔｏｎ’はゲートオン時間生成回路部１０２で生成したＴｏｎ＝Ｄｕ／ｆｓｗとなる信号とこれを遅延させた信号とのＡＮＤ信号となるので、ゲートオン時間を短くすることができる。本実施例におけるデューティ比をＤｕ’とすると、Ｔｏｎ’＝Ｄｕ’／ｆｓｗ＜Ｔｏｎ＝Ｄｕ／ｆｓｗとなる。つまり、実施例１では周波数ｆｓｗを制御するのに対して、本実施例２ではスイッチング用信号のデューティ比Ｄｕを小さくする制御を行うことに相当する。これにより、ＶＰＰ電圧のリップルを低減し、アンプ出力の歪特性を改善させることができる。
【００６３】
以上のように、圧電アクチュエータ駆動アンプ部Ａ０と圧電アクチュエータ駆動装置電源部１００から構成される圧電アクチュエータ駆動装置６では、圧電アクチュエータ駆動アンプＡ０の電源電圧ＶＰＰとアンプバイアス電圧を制御する信号（制御信号１）と圧電アクチュエータ駆動アンプＡ０の駆動力を制御する信号（制御信号２）において、制御信号１と制御信号２のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号レベルの組合せをハプティク機能、レシーバ機能、スピーカ機能の各機能に対応させることにより、これら３機能に対応して電力、駆動アンプ特性を最適化できる圧電アクチュエータ駆動装置を実現することが可能となる。
【００６４】
また、上述した実施例では、低圧電源ＶＤＤの供給源をバッテリー９として説明しているが、ＶＤＤをバッテリー９からレギュレータ等を介して、供給することも可能である。
【００６５】
また、図１では、圧電アクチュエータ駆動装置６、制御装置７、データ格納装置８はそれぞれ別装置としているが、圧電アクチュエータ駆動装置６、制御装置７を１つの装置とすること、または、圧電アクチュエータ駆動装置６、制御装置７、データ格納装置８、全てを１つの装置とすることもシステム構成として可能である。このとき、圧電アクチュエータ駆動装置６の入力信号として、制御信号１、制御信号２それぞれを設ける必要はなく、制御装置７からシリアル通信等を用いて、制御信号１、制御信号２に相当する制御信号を受けることができればよい。これにより、実装スペース削減が可能となる。
【００６６】
また、発明の実施の形態１において、１つの圧電アクチュエータを１つの圧電アクチュエータ駆動装置により駆動する場合について説明したが、複数の圧電アクチュエータを１つの圧電アクチュエータ駆動装置により駆動する場合、または、１つの圧電アクチュエータを複数の圧電アクチュエータ駆動装置により駆動する場合もシステム構成として可能である。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形実施可能であり、上述した各実施形態を適宜組み合わせることが可能であることは当業者に理解されよう。
【符号の説明】
【００６８】
１…タッチパネル
２…振動パネル
３…液晶パネル
４…圧電アクチュエータ
５…タッチパネルセンサ部
６…圧電アクチュエータ駆動装置
７…制御装置
７０１…タッチパネル回路部
７０２…制御回路部
７０３…波形生成回路部
７０４…通信インターフェイス
８…データ格納装置
９…バッテリー
１０…インダクタ素子
１１…ＭＯＳＦＥＴ素子
１２…ダイオード素子
１３…ドライバ
１４ａ…ＮＭＯＳ
１５…圧電アクチュエータ駆動用ＩＣ
１６…インバータ
１００…圧電アクチュエータ駆動装置電源部
１０１ａ、１０１ｂ…ゲート制御部
１０２…ゲートオン時間生成回路部
１０３…コンパレータ
１０４…基準電源
１０５ａ、１０５ｂ…ＡＮＤ回路
１０６…遅延回路
２００…スイッチング用発振回路部
２０１…発振回路部
２０２…分周器
１０７、１０８、２０３…セレクタ
Ｒ１−Ｒ１０…抵抗素子
Ｃ１−Ｃ３…容量素子
Ａ０…圧電アクチュエータ駆動アンプ部
Ａ１…シングル差動変換部
Ａ１１…アンプバイアス電圧生成部
Ａ２ａ、Ａ２ｂ…高圧アンプ部
Ａ２１…ゲインアンプ
Ａ２２…電圧フォロア
Ａ３…電流源部
Ａ１０１−Ａ１０４…アンプ
ＶＰＰ…高圧電源端子
ＶＤＤ…低圧電源端子
ＶＯＴ、ＶＯＢ…シングル差動変換回路出力
ＢＩＡＳ…アンプバイアス電圧
Ｉ１、Ｉ２…電流源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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