(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子およびこの圧電素子の一部に固定された移動体とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段が送出する出力信号波形に応じて連続的に所定のパルス波を出力するパルス発生手段と、
当該パルス数をカウントするカウント手段と、
前記駆動手段による駆動をこの駆動手段による前記アクチュエータの移動ストローク分の移動時間より長い所定の時間に制限するために設定された制限値と、前記カウント手段によってカウントされたパルス数とを比較する比較手段と、
当該パルス数が当該制限値を超過した場合に、前記比較手段により発生された出力信号のレベルに応じて前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を停止して通電を止める通電停止手段と、
を具備することを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
前記通電停止手段により通電が止められた後、この通電停止前の駆動方向と反対の方向の駆動を操作指示する入力により、前記駆動手段が前記アクチュエータを所定の位置まで駆動することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
圧電素子およびこの圧電素子の一部に固定された移動体とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段による駆動をこの駆動手段による前記アクチュエータの移動ストローク分の移動時間より長い所定の時間に制限する制限手段と、
前記駆動手段によるアクチュエータの駆動を操作指示する入力信号が前記制限時間を超過した場合に、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を停止して通電を止める通電停止手段と、
を具備することを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
圧電素子およびこの圧電素子の一部に固定された移動体とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段による駆動によって生じる前記圧電素子の発熱量の上限値を設定する上限値設定手段と、
前記上限値を超えると判断することにより、前記圧電素子の異常発熱を警告する警告手段と、
を具備することを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電・電歪素子の伸縮動作を利用して被駆動部を駆動するアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から圧電アクチュエータとして例えば、特公平４−５２０７０号公報に示すように固定部に対して摺動可能に摩擦係合される移動体に圧電素子の一端を固定し、この圧電素子の他端に慣性体を固定した構成のものが知られている。この圧電アクチュエータの動作時には圧電素子を急激に伸縮させて慣性体に加速度を加え、その結果生じる慣性力が移動体に加わることにより、移動体を固定部に対して摺動させて圧電アクチュエータを自走させるような仕組みになっている。
【０００３】
また、例えば、特開平４−６３３０９号公報、特開平４−６９０７１号公報に示すように、アクチュエータを利用してカメラのレンズを駆動するものや、例えば、特開平４−１７７２１４号公報に示すようにアクチュエータを利用して内視鏡の光学系の駆動や、体腔内に挿入する処置具の湾曲、鉗子の開閉等を行なうものが開示されている。
【０００４】
（従来技術その１）：（請求項１および付記2 〜23,46 〜48に対応する従来技術）
また従来においてアクチュエータへの「通電」は、ユーザー自らがスイッチを押すなどの手動操作をすることによってそのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われていた。しかし実際、連続的に長時間押していると、この通電による素子の発熱が生じ、この発熱が長時間におよび加熱によって、素子等が焼損または破壊してしまういう不具合があった。そこで従来はこの不具合を解決するため、アクチュエータの移動空間にリニアエンコーダを搭載したものもあったが、アクチュエータ自体が非常に小さく、実際に搭載するのには空間が狭いために小型化を要求されるものでは困難であった。
【０００５】
（従来技術その２）：（付記24〜30に対応する従来技術）
従来、アクチュエータが何らかの原因でショートしてしまった場合、これを検知する手段がないため、増幅回路上のトランジスタに過電流が流れ、発熱して基板が機能しなくなる等の可能性がある。また、過電流を検出するためアクチュエータの側面に、アクチュエータ自身のクラック音を検出するＡＥセンサを搭載し、アクチュエータへの通電を停止させるものもあるが、装置が大がかりとなり、小型化には不適である。
【０００６】
（従来技術その３）：（付記31〜34に対する従来技術）
また従来、アクチュエータ駆動波形は、１段の増幅回路で作られていたが、これだけではアクチュエータに流す電流が十分とは言えず、圧電素子の急速な変形を利用するアクチュエータの場合は、移動速度の低下を生ずる。
【０００７】
（従来技術その４）：（付記35〜45に対する従来技術）
また従来では、アクチュエータの移動速度を調節するために、駆動パルスの周波数や、振幅を変化させていた。しかし、この方法では、パルスの立ち上がり、立ち下がりの傾きが変化してしまい、パルスの立ち上がり、立ち下がりの速度が高すぎると、素子の耐久性に問題が生じ、逆に低すぎると、アクチュエータの発生力が小さくなり、アクチュエータが全く動かない等の問題が生ずる。また、駆動パルスの周波数・振幅を変えずにパルスの出現率を変えることによってアクチュエータ速度をコントロールしているものもある。
【０００８】
ところで、アクチュエータを静止状態から移動させる段階と、その後、アクチュエータを連続的に移動させる段階とでは、移動体が移動路面より受ける摩擦力は前者の段階の方が大きい、ここで、アクチュエータを超低速で動作させたい場合、単位時間あたりの駆動パルス数が減るので、静止状態から移動させる段階を繰り返す。したがって、アクチュエータの移動がスムーズでなく、精密な位置決めが困難な問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来構成のアクチュエータには次なる不具合があった。例えば、（１）圧電アクチュエータにあっては、それを構成する圧電素子の一端に移動体を固定し、この圧電素子の他端に慣性体を装着する構成であるので、圧電アクチュエータに外部から機械的な衝撃を受けた際には、慣性体に生じる慣性力が圧電素子に加わり、圧電素子が破損してしまう恐れがあった。
【００１０】
また、（２）アクチュエータが何らかの原因でショートした場合、これを検知する手段が無いために増幅回路上のトランジスタに過電流が流れつづけ、限度以上の発熱が原因で基板が機能しなくなるおそれがあった。
【００１１】
また、（３）従来のアクチュエータ駆動波形は、１段の増幅回路でつくられていたが、これだけではアクチュエータに流す電流は不十分であり、特に、素子の急速変化を利用するズーム機能付き内視鏡等の装置においては移動速度が低下することが懸念される。
【００１２】
更に、（４）従来は、圧電素子の急速変形を利用したリニアアクチュエータの速度を、印加するパルス周波数によって制御していたが、そのアクチュエータと、それが摩擦的係合により摺動している円管との形状に起因する共振周波数が影響して、安定した速度制御ができなかった。
【００１３】
（本発明の目的）
そこで本発明は上記の諸事情に鑑がみてなされたものであり、その目的としては、（１）外部から機械的な衝撃を受けた際に圧電素子が破損し難いような圧電素子の耐久性の向上と、（２）圧電素子の発熱の防止が図られ、さらに、（３）アクチュエータの移動速度および発生力の向上と共に、（４）安定した速度制御と精密な位置決めが可能なアクチュエータ駆動装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、圧電素子およびこの圧電素子の一部に固定された移動体とを有するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記駆動手段が送出する出力信号波形に応じて連続的に所定のパルス波を出力するパルス発生手段と、当該パルス数をカウントするカウント手段と、前記駆動手段による駆動をこの駆動手段による前記アクチュエータの移動ストローク分の移動時間より長い所定の時間に制限するために設定された制限値と、前記カウント手段によってカウントされたパルス数とを比較する比較手段と、当該パルス数が当該制限値を超過した場合に、前記比較手段により発生された出力信号のレベルに応じて前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を停止して通電を止める通電停止手段と、を具備する。
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記通電停止手段により通電が止められた後、この通電停止前の駆動方向と反対の方向の駆動を操作指示する入力により、前記駆動手段が前記アクチュエータを所定の位置まで駆動する。
また、本発明の第３の態様は、圧電素子およびこの圧電素子の一部に固定された移動体とを有するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記駆動手段による駆動をこの駆動手段による前記アクチュエータの移動ストローク分の移動時間より長い所定の時間に制限する制限手段と、前記駆動手段によるアクチュエータの駆動を操作指示する入力信号が前記制限時間を超過した場合に、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を停止して通電を止める通電停止手段と、を具備する。
また、本発明の第４の態様は、圧電素子およびこの圧電素子の一部に固定された移動体とを有するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記駆動手段による駆動によって生じる前記圧電素子の発熱量の上限値を設定する上限値設定手段と、前記上限値を超えると判断することにより、前記圧電素子の異常発熱を警告する警告手段と、を具備する。
【００２４】
（作用）
上記した各手段を講じたことにより、本発明のアクチュエータ駆動装置は次のような各作用を奏する。すなわち、
（１）  作動スイッチが押下されている間、実質的に圧電素子に通電されている時間を示すパルス数をカウントし、あるカウンタ値範囲で通電制御されているカウンタ値は、その範囲の上限値と下限値の間の値に常に収まる方向に制御されるため、アクチュエータがその可動ストローク端に突き当たる等のストップ状態から更に同じ方向へ動かそうとする通電を続けても動作しない。よって、圧電素子への連続的通電に起因する圧電素子の発熱が最小限に抑えられ、その結果として圧電素子の耐久性が向上する。
【００２５】
（１’）  実験的に求めた通電時間特性に基づく圧電素子に印加可能な実効電圧の上限値(Ｖmax)よりやや低く設定した閾値電圧(Ｖref)よりも大きい電圧が印加された場合(Ｈレベル)、圧電素子の異常発熱を警告するブザーを鳴らしている。すなわち、圧電素子の発熱量と対応させて通電を制御している制御方法であるので、確実に圧電素子の異常過熱を事前に通知する。
【００２６】
（２）  アクチュエータの移動速度は、駆動波形としての全波整流波形の出現率により制御可能なので、回路を構成する可変抵抗によって、「断続的な方形波」（以下「ＤＵＴＹ信号」と称す）のＤＵＴＹ比を変化させ全波整流回路波形の出現率を変化させアクチュエータの移動速度を調整したり、増幅度の調整で全波整流波等の振幅調整をしたり、ＤＵＴＹ信号の周波数を高めに設定することで滑らかに移動させる等、アクチュエータの本来の発生力を低下させること無く安定な速度調整をする。
【００２７】
（３）  例え圧電素子がショートした場合でも、過電流検出抵抗の両端に接続された過電流保護回路が通電を停止させて圧電素子に対する過電流が流れないよう、外部ノイズに起因する回路の誤動作を防止しながら制御する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（本発明装置の基本概要）
図１には、本発明に係わるアクチュエータ駆動装置の駆動部の構造と駆動原理を示す断面構造図が例示されている。
【００２９】
また図２は、内視鏡の先端部に配置された焦点調整用レンズ系とアクチュエータユニットの構成を示す断面構造図であり、図３はズーム機構付き内視鏡本体の手元部を示し、（ａ）はその外観を示す部分図であり、（ｂ）はズーム機構のためのズームスイッチ入力部を含む回路図を示している。
【００３０】
本発明に係わるアクチュエータ駆動装置には、図１に示す如くの構成のアクチュエータが備えられ、後述する駆動原理によって、そのアクチュエータ端部に取着された移動体付属部材（本例ではズームレンズ）を光軸方向に移動させるためのアクチュエータユニット１０として配備されている。
【００３１】
このズームレンズは、図２が示す内視鏡１００の先端部内に配置された焦点調整用レンズ系を構成しており、アクチュエータユニット１０の駆動力と図３が示す操作スイッチ１が設けられた内視鏡操作端部におけるユーザーが所望するズーミング等の指示操作に従って移動することにより、患部の拡大映像を自在にユーザーに提供してくれる。
【００３２】
詳しくは、図１に示すアクチュエータユニット１０としての圧電アクチュエータ駆動部は、積層圧電素子と移動体１０２とから主に構成されており、その駆動原理としては、印加される例えば「全波整流回路波形」の不連続点においてこの圧電素子が伸縮する際に発生する力（即ち、慣性力とクランプの最大摩擦力との相対的力差）によって、取着された移動体を鏡筒２３のリニア方向に平行移動させるものである。そしてこの圧電アクチュエータ駆動部は、図１に示すように例えば内視鏡の対物レンズ枠２２が移動体の端部に固定されているので、矢印の望遠( ＴＥＬＥ) または広角( ＷＩＤＥ) の両方向へこの対物レンズ枠２２が動かされることにより、所望のズーム動作が可能となる。
【００３３】
また、このようなズーム機構付き内視鏡の場合には、図３（ａ）が示すように内視鏡本体の手元に設けられたＴＥＬＥ方向またはＷＩＤＥ方向に移動させるためのそれぞれ対応する２種類のスイッチボタン１ａ，１ｂの選択的な押下により、コードで接続されている制御部２００の監視の基でズーム動作が操作され、その得られた画像はこのコードを経由して制御部２００に伝達され図示しないモニタ等に表示出力されることとなる。
【００３４】
図３（ｂ）によれば、前述のスイッチボタン１ａ，１ｂを含むズームスイッチ１に関する回路が例示されている。すなわち、ズームスイッチ入力部分１は図示のように、ＷＩＤＥ用ズームスイッチ１ａおよびＴＥＬＥ用ズームスイッチ１ｂのそれぞれの１端は＋５Ｖ電源に接続された抵抗と、インバータＩＣを介してＥＯＲ  ＩＣ１３に接続され、さらにラッチ回路３３に接続されている。
【００３５】
そして、ユーザーが選択的に押すスイッチボタン１ａまたは１ｂに従って、アクチュエータへ送られる所定の通電パターンを切り換えることで相対的に逆な方向にアクチュエータに係止されたレンズを移動させている。
【００３６】
続いて、図４には本発明に係わるアクチュエータ駆動装置の基本構成がブロック図で示されている。特に、圧電アクチュエータ駆動装置は主に、圧電積層素子から形成されたアクチュエータ１１３を駆動対象として接続された図示の如くの各種回路要素から成る圧電アクチュエータ駆動回路１０ａによって主に構成されていることが解る。
【００３７】
まず、パルス発生手段として２種類のパルスを発するパルス発生回路１０１，１０２と、当該パルス発生回路の出力を選択的に後段に供給する波形切換え手段１０３と、択一的に選択された波形を増幅するための電圧・電流増幅回路１０４と、アクチュエータ１１３への通電を所定の指令に従って停止する通電停止手段としての通電停止回路１０５とが順に直列接続されている。
【００３８】
一方、これら回路要素とは別に、アクチュエータ１１３への長時間連続通電によるアクチュエータ１１３の過熱防止のために、このアクチュエータに通電するのと全く同等の周波数のクロック信号を生成するクロック信号発生回路１０６が上述の波形切換え手段１０３を介してそのクロック信号のパルス数をカウントするカウント手段としてのカウンタ１０７に接続されている。
【００３９】
さらに、カウント値の所定の閾値を（例えば上限値として）設定する閾値設定回路１０８の出力レベルと、前記のカウンタ１０７によって計数されたカウント値とを比較して、当該カウント値が予め設定されたその閾値を超過した場合には、通電停止命令を指示する信号を出力する比較手段としての比較回路１０９が図示のように接続され、その停止命令信号は前記通電停止手段１０５に送達されることにより、アクチュエータ１１３への通電が停止される。
【００４０】
上記の回路要素のほかには、アクチュエータ１１３の伸縮するスピードを可変するため、前記波形切換え手段１０３へその切換えのタイミング信号を送る速度調整手段１１０を更に有しており、通電パルスの波形の組合せの比率を適宜に調整できるように構成されている。
【００４１】
またこの他にも、アクチュエータ１１３に過電流が流れ入むことによって生じるアクチュエータの異常な発熱、破断等を未然に防止するために、過電流保護回路１１１や、通電パルス波形を積分することによって当該アクチュエータの発熱量を計算して求める発熱量計算回路１１２を有し、これらの回路１１１，１１２共に所定の閾値を超過したと同時に前記の出力停止手段１０５を作動させるような接続構成になっている。
【００４２】
（作用効果）
以上の構成によるアクチュエータ駆動装置によれば、次のような作用効果が発揮される。すなわち、（１）外部から機械的な衝撃を受けた際に圧電素子が破損し難いような圧電素子の耐久性の向上と、（２）圧電素子の発熱の防止が図られ、さらに、（３）アクチュエータの移動速度および発生力の向上と共に、（４）安定した速度制御と精密な位置決めが可能なアクチュエータ駆動装置を提供することができる。
【００４３】
次からはさらに、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる複数の実施形態を挙げてそれぞれの具体的な回路構成を例示し詳説する。
【００４４】
（第１実施形態）
まず最初に、本発明の第１実施形態としての一回路構成を図５（ａ）（ｂ）および図６に基づいて説明する。
【００４５】
図５は本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第１実施形態を示し、（ａ）はアクチュエータ駆動回路図、（ｂ）はタイマを含む回路図である。
【００４６】
（構成１）
第１実施形態に係わるアクチュエータ駆動回路は、図５（ａ）によれば、カウント手段としてのｎビットカウンタ１４（最上位カウンタ１４ａ〜最下位カウンタ１４ｄ）と、比較手段としての２つのコンパレータＩＣ１５ａ, １５ｂと、それらに各々接続するディップスイッチ１６と、上記の２つのコンパレータの各々の出力を入力とするＮＯＲ  ＩＣ１７と、この出力を１入力とするＡＮＤ  ＩＣ１８と、によって構成されている。
【００４７】
また、前記のｎビットカウンタ１４を構成する最下位カウンタ１４ｄには次に述べるパルス発生手段としてのタイマＩＣを発振源とする信号Ｓ８が供給されている。
【００４８】
図５（ｂ）が示すようにタイマＩＣＴ１２の出力信号は、ＡＮＤ  ＩＣ１３の一方に入り、他方には後述する第２実施形態の回路で構成されるＤＵＴＹ信号Ｓ４が入る。前記ＡＮＤ  ＩＣ１３の出力信号Ｓ８は前述のｎビットカウンタ１４の最下位カウンタ１４ｄのクロック入力端子(CLK) に入り、このｎビットカウンタ１４はリップルキャリイ出力端子が次段のクロック入力端子に接続することによって、数段縦続に接続されている。また、ＴＥＬＥ方向にズームスイッチが押されたことを検知する信号Ｓ６がＤｏｗｎ／Ｕｐ切換え入力端子に接続されている。このｎビットカウンタ１４には初期値を入力するための端子ＬＯＡＤがあり、＋５Ｖまたは０Ｖ電位が直接接続されている。縦続接続されたｎビットカウンタ１４の最上位カウンタ１４ａの出力は、それぞれの桁の出力線が各々二分され、２つのコンパレータＩＣ１５ａ, １５ｂの入力端子Ａに入る。
【００４９】
２つのコンパレータＩＣ１５ａ, １５ｂのレファレンス端子Ｂは、一方の接点が０Ｖに接続され、他方の接点が＋５Ｖに「プルアップ」された抵抗Ｒ６に接続されたディップスイッチ１６に接続している。これらのうちで第１のコンパレータＩＣ１５ａの比較出力端子( Ａ＞Ｂ) と第２のコンパレータＩＣ１５ｂの比較出力端子( Ａ＜Ｂ) がＮＯＲ  ＩＣ１７の両入力端子に接続されている。更に、ＮＯＲ  ＩＣ１７の出力がＡＮＤ  ＩＣ１８の一方の入力端子に接続され、もう片方の入力端子にはズームスイッチが押下されたことを検知する信号Ｓ７が伝達するように接続されている。
【００５０】
また図６には、フォトカプラとトランジスタから成るスイッチ用の回路図を示している。前述のＡＮＤ  ＩＣ１８の出力信号Ｓ９は、この図６に示すようにフォトカプラ１９のＬＥＤのカソード側に接続されており、アノード側は抵抗Ｒ７を介して＋５Ｖ電源に接続されている。また、このフォトカプラ１９の出力は抵抗Ｒ８を介してトランジスタ２０のベースに接続され、トランジスタ２０のコレクタは抵抗Ｒ９を介してスイッチ用トランジスタ２１のベースに接続され、更にこのトランジスタ２１のエミッタは図示しない高圧電源＋Ｖccに接続されている。このように増幅回路は「エミッタフォロワ回路」を形成している。
【００５１】
なお、このスイッチ用トランジスタ２１のコレクタ（後述する第２実施形態の図１０に示す）は、増幅トランジスタ８の上の抵抗Ｒ４に接続されている。
【００５２】
（作用１）
全波整流波形に等しい周波数の「方形波」を出力するように予め調整されたタイマＩＣＴ１２の出力信号Ｓ１０（即ち、可変なクロック信号）は、図５（ｂ）に示すようにＤＵＴＹ信号Ｓ４とのＡＮＤをとられることにより断続的なクロック信号Ｓ８が作られ、これがｎビットカウンタ１４でカウントアップまたはダウンされる。つまり、ズームスイッチ１をＴＥＬＥ側に押した場合はカウントアップし、ＷＩＤＥ側に押した場合はカウントダウンする。従って、これは実際に通電されている全波整流波形のパルス数をカウントしていることと等価である。
【００５３】
図示のように縦続的に接続されているカウンタ１４ａ〜１４ｄから成るｎビットカウンタ１４は、フル(Full)にカウントされるとリップルキャリイ信号が１パルス出され、この信号が次段のクロック入力端子に入ることによって、次段のカウンタでは、２ｎパルス毎にカウントされ、このカウンタがｍ個従属に接続されている場合、最大２ｍｎパルスをカウントすることが可能である。
【００５４】
第１のレファレンス端子Ｂには、カウンタの上限値Ｐmax をディップスイッチの切換えにより、論理“Ｌ(Low) ”レベルおよび“Ｈ(High)”レベルの配列を作り設定する。一方、第２のコンパレータＩＣ１５ｂのレファレンス端子Ｂにはカウンタの下限値Ｐmin を同様に設定する。
【００５５】
いま、最上位のカウンタ１４ａの出力が上限値Ｐmax を越えると、第１のコンパレータＩＣ１５ａの比較出力端子( Ａ＞Ｂ) が“Ｈ”レベルとなり、出力信号Ｓ９が“Ｌ”レベルとなる。一方、いま最上位のカウンタ１４ａの出力が下限値Ｐmin を下回ると、第２のコンパレータＩＣ１５ｂの比較出力端子( Ａ＜Ｂ) が“Ｈ”レベルとなり、出力信号Ｓ９が“Ｌ”レベルとなる。
【００５６】
また、ズームスイッチ１が押されていない場合も、出力信号Ｓ９が“Ｌ”レベルとなる。信号Ｓ９が“Ｌ”レベルになると、前記フォトカプラ１９のＬＥＤの両端に電位差を生ずるためフォトカプラ１９が「導通状態」となり、抵抗Ｒ８にはほとんど電流が流れなくなるのでトランジスタ２０は「非導通状態」となる。したがって、スイッチ用トランジスタ２１のベース電流も流れなくなるので、スイッチ用トランジスタ２１のベースとエミッタとが同電位となりスイッチ用トランジスタ２１も非導通状態となり、よって、高圧レベルが増幅用トランジスタ８へ達しない故にアクチュエータユニット１０への通電が停止することとなる。
【００５７】
この通電が停止した状態から更に同じ方向への移動のために通電しようとしても、カウンタリミットが掛かっているため、アクチュエータユニット１０は動作しない。一方、逆方向への移動のために通電しようとすると、カウンタは上限値と下限値の間の値に収まる方向にカウントし始めるため、アクチュエータユニット１０は再び通電されて移動する。
【００５８】
ここでは、図１に示すズーム機構の駆動原理において、アクチュエータユニット１０がレンズ枠２２の移動ストローク分だけ移動するのに要する時間よりやや長めの時間からパルス数を換算し、カウンタ１４の上限値を設定している。従って、アクチュエータユニット１０がストローク端２３に突き当たった状態で通電され続けることによる素子の発熱を最小限に抑えることができ、かつアクチュエータユニット１０がストローク端２３の間でこのカウンタリミットにより停止することがない。
【００５９】
また、ＤＵＴＹ信号Ｓ４により，アクチュエータユニット１０の移動速度を変化させた場合でも、カウンタ１４は、全波整流波が出現した時間だけ、パルス数をカウントしているので、このリミットがかかるまでのアクチュエータユニット１０の移動距離や、素子の発熱量は移動速度に関係なく一定である。
【００６０】
なお、上記の上限、下限のパルス数を更に細かく所望により自由に設定したい場合には、コンパレータＩＣ１５ａ, １５ｂを更に増やし、その増やしたコンパレータＩＣのレファレンス端子Ｂに、カウンタの下位ビットの出力を接続すればよい。
【００６１】
また、ズームスイッチ１が押された瞬間からクロック信号Ｓ１０を連続的にカウンタ１４のクロック入力端子に入力し続け、ある一定時間が到来したら自動的にカウンタリミットが掛かり、アクチュエータユニット１０への通電を停止させるように構成してもよい。
【００６２】
（効果１）
以上のように、ズームスイッチが押下されている間、クロック信号に基づき、実質的に通電されている全波整流波形のパルス数をカウントし、択一的に選ばれたカウンタ値範囲（上限値〜下限値）に従って通電制御がなされるが、このカウンタ値は、上限値と下限値の間の値に常に収まる方向に制御されるため、アクチュエータのストップ状態から更に同じ方向へ通電しようとしても動作しない。
【００６３】
よって、アクチュエータがストローク端に突き当たった状態でもなお通電され続ける等の場合のような圧電素子への連続的通電に起因する圧電素子の発熱が最小限に抑えられ、その結果としてアクチュエータの圧電素子の耐久性が向上する。
【００６４】
（本第１実施形態の変形例その１）
本変形例の構成を図７，図８および図９に基づいて説明する。
【００６５】
図７は、最大波高値を所定レベルに減圧された信号Ｓ１３の時間平均を求めるため、波形の面積を斜線で示した図である。
【００６６】
図８は、圧電素子に印加する実効電圧の発熱温度特性を示すグラフ、
図９は、本発明に係わるアクチュエータ( 圧電素子) の発熱量を計算し異常発熱を警告するための構成要素を含むアクチュエータ駆動装置を示す構成図がそれぞれ示されている。
【００６７】
図７の波形グラフは、圧電素子に通電する高電圧の信号Ｓ１２を減圧回路により５Ｖレベルに減圧した信号Ｓ１３の波形である。
【００６８】
この信号Ｓ１３の実効電圧を求めたいが、これは図中に示す斜線部分の面積の時間平均を求めることと等価であるので、次式（１）に基づいて図９に示された積分回路３６により積分処理計算を行う。
【００６９】
【数１】
0003798832.tif 000002
【００７０】
なお、ここで計算され求められた値に基づく直流電圧Ｓ１４は、閾値電圧発生回路３８の出力信号Ｓ１５の電圧レベルと比較器３７によって比較される。
【００７１】
ここで図８には、アクチュエータとしての圧電素子に印加可能な実効電圧の上限値と連続通電時間の関係を示すグラフ曲線が実験値として例示されている。
【００７２】
また、このグラフ曲線が示す関係式は前記の（２）式によって表わせられる。よって、図８中の閾値電圧Ｖref は、曲線グラフが示す実効電圧の上限値Ｖmax よりやや低めに設定されていることが解る。
【００７３】
また図９に示すように、アクチュエータの駆動回路１０ａの出力信号線はアクチュエータとしての圧電素子９の＋側の電極に接続されているとともに、減圧回路３５の入力端子に接続されている。この減圧回路３５の出力は積分回路３６に入力され、この積分回路の出力Ｓ１４は比較器３７の一端の入力端子に入力されるように接続されている。
【００７４】
一方、閾値電圧発生回路３８は、この比較器３７の他端の入力端子に接続されており、この比較器３７の出力Ｓ１６はアラーム音発生用のブザー３９に入力されるように接続されている。
【００７５】
（作用１’）
圧電素子９に通電する信号Ｓ１２は高電圧であるため、減圧回路３５により、波形を保持したまま、図７に示すような最大波高値５Ｖレベルの信号Ｓ１３に減圧した後、前記（１）式に示される信号Ｓ１３の実効電圧を求める。これは図中に示される斜線部分の面積の時間平均を求めることと等価であるため、積分回路３６により算出される。ここで計算された値の直流電圧Ｓ１４は、閾値電圧発生回路３８の出力Ｓ１５の電圧レベルと比較器３７によって比較されるが、図８が示す圧電素子に印加可能な実効電圧の上限値Ｖmax−通電時間特性によれば、この特性関係式は前記（２）式によって表され、図中の曲線の如き減少傾向を示し、この減少傾向は時間経過にともなってある一定レベルに推移するが、このレベルよりやや低めに閾値電圧Ｖrefは設定される。そこで、直流電圧Ｓ１４が閾値電圧よりも大きい場合には出力Ｓ１６が“Ｈ”レベルとなり、ブザーが鳴らされることになる。
【００７６】
このように、圧電素子９に駆動パルスを高頻度で印加している場合は、経過時間と共に圧電素子の発熱量が増大する。このとき、前記の閾値電圧Ｖrefを超過すると、圧電素子の異常発熱を警告するアラーム音をブザー３９によって発生させ、当該アクチュエータ駆動装置の操作者へ警告として事前に呈示する。
【００７７】
また同様にして、信号Ｓ１６が“Ｈ”となった時には、アクチュエータへの通電パルスを停止させるように制御してもよい。
【００７８】
（効果１’）
前説の第１実施形態では、短時間の通電を正逆方向へ交互に高頻度で繰り返す場合に限り通電を停止することができず、圧電素子が過熱する恐れも無いとは言えないが、本実施形態の変形例は上記の場合にも良好に対応できる。つまり、実験的に求めた上限値Ｖmax−通電時間特性に基づき、圧電素子に印加する実効電圧の上限値Ｖmaxよりやや低く設定した閾値電圧Ｖrefよりも大きい電圧が印加された場合（Ｈレベル）、圧電素子の異常発熱を警告するブザーを鳴らしている。すなわち、圧電素子の発熱量と対応させて通電を制御している制御方法であるので、確実に圧電素子の異常過熱を事前に通知し回避することができる。
【００７９】
（本第１実施形態の変形例その２）
続いて、本変形例の構成を示す図１５に基づいて説明する。
【００８０】
図１５は、図５，図６と同様に、通電パルスの量をカウントして所定の制御値を越えたら通電を停止する回路を示した図であるが、本変形例においては、前説の図５で得られた通電停止信号Ｓ９が、スイッチを押した時に、カウンタ１４の計測パルス数の状態と、スイッチの投入状態に応じて出力波形が変化するＤフリップフロップ２０１のトリガ入力端子に接続されており、そのＤフリップフロップ２０１の出力信号Ｓ１６は、ＯＲ  ＩＣ２０２の一方の端子に入力され、その出力は、連続的な通電パルス量をカウントする第２のカウンタ２０３のクリア入力に接続されている。この第２のカウンタ２０３は例えば、ダウンカウンタを使用する。
【００８１】
ここで、この第２のカウンタ２０３は、カウント値の初期値を設定するための初期値設定手段２０４を有している。この第２のカウンタ２０３のカウント出力はそのカウント値がすべて０となった場合に、" Ｌ" レベルを出力するようなゲート２０５を設けて、その出力は、スイッチが押されたときに１発のパルスを出力するワンショットマルチバイブレータ２０６と共に、ＯＲ  ＩＣ２０７に入力される。そしてその出力は、第２のカウンタ２０３のカウント状態に応じたレベルをラッチし、出力するＤフリップフロップ２０８のトリガ入力に接続され、このＤフリップフロップ２０８の出力は、前記ＯＲ  ＩＣ２０２の他方の入力に接続されている。ここで、通電を制御する信号Ｓ１７は前記ゲート２０５の出力より取り出される。
【００８２】
（作用１”）
スイッチを連続して長時間押した場合、第１のカウンタ１４の制限カウント値を越えると、Ｄフリップフロップ２０１の出力Ｓ１６が、" Ｌ" レベルから" Ｈ" レベルへと変化するので、第２のカウンタ２０３のＣＬＲ端子が" Ｈ" レベルとなり、第２のカウンタ２０３はカウント値がクリアされてカウンタの出力は、”０”となり、通電を制御する信号Ｓ１７は" Ｌ" レベルとなる。従って、アクチュエータへの通電は停止される。
【００８３】
ここで、再度同方向にスイッチを押しても、第１のカウンタ１４は前記制御値を越えたままである故に、第２のカウンタ２０３はカウント値がクリアされたままで、出力が”０”であり、アクチュエータへの通電は再開されない。しかし、次に今までとは逆方向のスイッチを一瞬押すと、第１のカウンタ１４が前記制御値の範囲内に収まるので、再度、今までと同方向にスイッチを押すと、前記信号Ｓ１６が" Ｌ" レベルとなり、第２のカウンタ２０３のクリアが解除される。
【００８４】
一方、スイッチが押された時には前記のワンショットマルチバイブレータ２０６が１パルスを出力するので、Ｄフリップフロップの出力信号Ｓ１６が" Ｈ" レベルから" Ｌ" レベルに変化するため、第２のカウンタ２０３のカウント値のクリアが解除され、通電制御信号Ｓ１７が" Ｈ" レベルとなり、第２のカウンタ２０３の出力が”０”となるまで通電され続ける。
【００８５】
本アクチュエータは、その前進および後退のスピードがまったく等しくないと、往復動作させているうちに往復動作の中心位置がずれてくる。このとき、上記した構成によれば、アクチュエータがストローク範囲の途中で、パルス数制限のために停止しても、一瞬、逆方向のスイッチを押すことにより、再度、同方向へのアクチュエータの移動が可能となる。
【００８６】
（効果１”）
このように本実施形態変形例では、アクチュエータへの連続的な通電による圧電素子の発熱を防止すると共に、ストロークの途中でアクチュエータが停止したとしても、必ず所望の位置へアクチュエータを移動させることができる。
【００８７】
（第２実施形態）
本実施形態の構成を図１０に基づいて説明する。
【００８８】
図１０には、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第２実施形態を示す回路図が示されている。
【００８９】
（構成２）
本実施形態に係わるアクチュエータ駆動回路は、図示の如く、ズームスイッチ１と、ＡＮＤ  ＩＣ２と、第１および第２のワンショットマルチバイブレータ３，４と、第１および第２のアナログスイッチ５，６と、インバータＩＣ７と、増幅用トランジスタ８と、アクチュエータ( 積層圧電素子) ９と、アクチュエータ駆動回路１０ａと、正弦波発生回路１１と、全波整流回路( 正波形) １２ａと、全波整流回路( 逆波形) １２ｂとから構成されている。
【００９０】
詳しくは、ズームスイッチ１が接続され、一端が＋５Ｖ電源に接続されている抵抗Ｒ１の他端は、ＡＮＤ  ＩＣ２の一方の入力端子に接続されている。このＡＮＤ  ＩＣ２の出力は第１のワンショットマルチバイブレータ３に接続されており、基本周期設定用の抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１が図示のように接続されている。
【００９１】
また、前記の第１のワンショットマルチバイブレータ３の反転出力が第２のワンショットマルチバイブレータ４のトリガ入力端子に接続されている。さらにこの第２のワンショットマルチバイブレータ４もまた、前記第１のワンショットマルチバイブレータ３と同様に、「方形波」の「ＤＵＴＹ比」を調整する可変抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２が図示のように接続されている。
【００９２】
ここで、第１のワンショットマルチバイブレータ３の出力端子は、前記ＡＮＤＩＣ２のもう一方の入力端子に接続されている。また、第２のワンショットマルチバイブレータ４の出力端子は、さらに２つの経路に分岐し、まずその１つめの出力は、第１のアナログスイッチ５に直接接続され、もう一方の出力は第２のアナログスイッチ６の制御端子にインバータＩＣ７を介して接続されている。
【００９３】
この第１のアナログスイッチ５の入力には、正弦波発生回路１１を発生源とする全波整流回路１２の出力が接続されており、その出力は、増幅用トランジスタ８のベース端子に入力するように接続されている。一方、第２のアナログスイッチ６の入力は＋５Ｖの電源に一方を接続されたプルアップ抵抗Ｒ４の他端に接続され、その出力は、前記第１のアナログスイッチ５の出力と導通している。
【００９４】
前述の増幅用トランジスタ８は、そのコレクタ端子が高圧電源＋Ｖccに一端を接続された抵抗Ｒ４の他端に接続され、エミッタ端子は一端を０Ｖ電位に接続された可変抵抗Ｒ５の他端に接続されている。また、アクチュエータとしての積層圧電素子９は、その＋側電極が前記トランジスタのコレクタ端子に、−側端子が０Ｖ電位になるように接続されている。
【００９５】
（作用２）
図１１は制御に係わる各種の信号の波形を示し、（ａ）はＡＮＤ  ＩＣの入力信号Ｓ１の波形、（ｂ）はスイッチ投入と同時に発振する信号Ｓ３の波形、（ｃ）は断続的な方形波（即ち「ＤＵＴＹ信号」）の波形、（ｄ）は全波整流波形部分と" Ｈ" レベル信号部分を含む信号Ｓ５の波形、（ｅ）は全波整流反転波形と０Ｖレベルの波形を交互に繰り返す波形、（ｆ）は全波整流波形の正波形と逆波形がＤＵＴＹ信号の" Ｌ"," Ｈ" と各々同期し交互に出現する増幅用トランジスタの出力波形である。
【００９６】
ズームスイッチ１を倒し、ズーム動作をＯＮ状態にすると、図１１（ａ）が示す波形のように、ＡＮＤ ＩＣ２の入力信号Ｓ１が“Ｈ”レベルになるため、第１のワンショットマルチバイブレータ３へのトリガ入力信号Ｓ２も“Ｈ”レベルへと「立ち上がる」ため、第１のワンショットマルチバイブレータは発振を始める。
【００９７】
このときの出力波形Ｓ３のタイムチャートが図１１（ｂ）に示されている。信号Ｓ３はスイッチ投入と同時に発振し、外付けの抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１によって決まる時間が経過すると、ＡＮＤ  ＩＣ２への入力信号もそれにともなって、“Ｌ”レベルに立ち下がるので、トリガ入力信号Ｓ２が再び“Ｌ”レベルへと立ち下がることによって、第１のワンショットマルチバイブレータ３が発振を再び開始するため、その出力信号Ｓ３は、上述の立下がりの後すぐ「立ち上がる」波形となる。
【００９８】
上述のような波形が第２のワンショットマルチバイブレータ４のトリガ入力に入ると、外付けの可変抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２によって一義的に決まる時間だけ通電を行い、その繰返し周波数が前記第１のワンショットマルチバイブレータ３に外付けされた抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１によって一義的に決まる「断続的な方形波」（以下「ＤＵＴＹ信号」と称す）を図１１（ｃ）のように出力する。
【００９９】
このＤＵＴＹ信号Ｓ４を第１のアナログスイッチの制御端子に入力すると、Ｓ４が“Ｈ”レベルの間は、第１のアナログスイッチ５がＯＮとなり、全波整流回路で生成された全波整流波が第１のアナログスイッチ５の出力端子に出現する。一方、信号Ｓ４が“Ｌ”レベルの間は、第１のアナログスイッチ５がＯＦＦとなるが、このときは、信号Ｓ４をインバータ７を介することで“Ｈ”レベルにし、第２のアナログスイッチ６の制御端子に入れることにより、第２のアナログスイッチ６をＯＮとする。この場合、第２のアナログスイッチ６の出力には“Ｈ”レベルの信号が現れる。従って、増幅用トランジスタ８のベース端子には、図１１（ｄ）に示すように、全波整流波と“Ｈ”レベルの信号とが、いわゆるＤＵＴＹ信号の“Ｈ”と“Ｌ”に同期して交互に出現する。
【０１００】
上述の信号波形Ｓ５を増幅用トランジスタ８に入力することにより、全波整流波形部分と、“Ｈ”レベル信号の部分は、図１１（ｅ）に示すようにそれぞれ７０〜８０Ｖ程度をピークする全波整流反転波形と、０Ｖレベルの波形を交互に繰り返す。断続的な全波整流波形に増幅され、この波形が積層圧電素子９に加わる。また、可変抵抗Ｒ５によって、増幅度の調整を行い、全波整流波の振幅を調整することができる。
【０１０１】
圧電素子９に図１１（ｅ）に示す電圧波形が印加されると、この圧電素子に係止されている移動体（即ち、レンズ枠）は、全波整流回路波形の不連続点において素子が発生する衝撃的発生力によってリニア方向に所定の速度でのズーム動作が行われる。
【０１０２】
ここで、第２のワンショットマルチバイブレータ４に外付けされている可変抵抗Ｒ３を調整することにより、ＤＵＴＹ信号のＤＵＴＹ比を変化させ、全波整流回路波形の「出現率」を変化させることにより、アクチュエータユニット１０の移動速度を所望により調整することができる。また、第１のワンショットマルチバイブレータ３に外付けされている可変抵抗Ｒ２の値を調整することにより、ＤＵＴＹ信号の周波数を高めに設定することによってより滑らかに移動させることもできる。
【０１０３】
なお、ズームスイッチ入力部分は図３（ｂ）が示すように、ＥＯＲ  ＩＣ１３を介して構成されているが、例えば、誤って両方のズームスイッチ１を同時に押してしまった場合には、アクチュエータへの通電を停止する。
【０１０４】
（効果２）
以上のように、アクチュエータの移動速度は、駆動波形としての全波整流波形の出現率によって制御できるので、駆動回路を構成する可変抵抗によって、ＤＵＴＹ信号のＤＵＴＹ比を変化させ全波整流回路波形の出現率を変化させてアクチュエータの移動速度を調整したり、増幅度の調整で全波整流波の振幅調整をしたり、また、ＤＵＴＹ信号の周波数を高めに設定することで滑らかに移動させる等、アクチュエータの本来の発生力を低下させること無く、安定した速度調整が可能になる。
【０１０５】
また、断続的な波形を、トランジスタで、増幅する以前に形成しているため、回路規模が小さく、且つ低ノイズで高速応答が可能である。
【０１０６】
（本第２実施形態の変形例）
次に、本変形例の構成を図１２に基づいて説明する。
【０１０７】
図１２には、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第２実施形態の変形例を示す回路図が例示されている。
【０１０８】
図示の如く、正弦波発生回路の出力を２つに分け、一方は、全波整流波形（正波形）生成回路の、他方は全波整流波形（逆波形）生成回路の入力へとそれぞれ接続されている。正逆全波整流回路の出力はそれぞれ第１と第２のアナログスイッチ５，６の入力へと接続されており、その出力は増幅用トランジスタ８のベース端子へと接続されている。前記の第１、第２のアナログスイッチ５，６の制御端子にはそれぞれ第１実施形態で述べたようなＤＵＴＹ信号の“Ｈ”と“Ｌ”が入力されている。なお、そのほかの回路構成は前説の第１実施形態とほぼ同様である。
【０１０９】
（作用２’）
前説の第１実施形態と同様にして生成されたＤＵＴＹ信号が第１、第２のアナログスイッチ５，６のＯＮ−ＯＦＦを制御する。すなわち、このＤＵＴＹ信号が“Ｈ”レベルの時は、第１のアナログスイッチ５がＯＮとなり、全波整流波形の「正波形」が増幅用トランジスタ８のベース端子に現れ、一方、ＤＵＴＹ信号が“Ｌ”レベルの時は、第２のアナログスイッチ６がＯＮとなり、全波整流波形の「逆波形」が増幅用トランジスタ８のベース端子に現れる。したがって、増幅用トランジスタ８の出力は、全波整流波形の正波形と逆波形がＤＵＴＹ信号の“Ｌ”，“Ｈ”とそれぞれ同期して交互に出現する図１１（ｆ）が示すような波形となる。
【０１１０】
いま、上述のような波形を圧電素子９に印加すると、第２のワンショットマルチバイブレータ４に外付けされている可変抵抗Ｒ３を調整することにより、全波整流波形の正逆波形の「出現率」を変化させることができ、よってアクチュエータユニット１０の移動速度を調整することができる。
【０１１１】
ＤＵＴＹ信号のＤＵＴＹ比が５０％以上の場合は、そのトータルとしてアクチュエータユニット１０は「前進」し、５０％未満の時はそのトータルとしてアクチュエータユニット１０は「後退」することとなる。
【０１１２】
また、第１のワンショットマルチバイブレータ３の外付け抵抗Ｒ２の値を調整することによって、ＤＵＴＹ信号Ｓ４の周波数を高くすれば、アクチュエータの移動体はより「滑らかに」移動する。
【０１１３】
なお、本例では使用する波形を全波整流波形としたが、その他にも「三角波」、または「台形波」等の波形を利用してもよい。
【０１１４】
（効果２’）
よって本変形例の場合は、前説の第１実施形態の場合と比べて、アクチュエータを連続的に駆動している時間が増加し、動作中にこの移動体が移動路面から受ける摩擦力が減少するので、アクチュエータ自体の動作がスムーズとなる故に、より微細な位置決めが可能となる。
【０１１５】
（第３実施形態）
続いて本発明に係わる第３実施形態としてのアクチュエータ駆動装置の構成について図１３、図１４を参照しながら説明する。
【０１１６】
図１３は、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第３実施形態を示す回路図を示し、図１４は、図１３中の検出抵抗Ｒ１０両端に接続された過電流保護回路の詳細図を示している。
【０１１７】
（構成３）
本第３実施形態のアクチュエータ駆動回路１０ａは、図１３が例示する如く、増幅用トランジスタ８と、全波整流回路１２と、電流増幅用トランジスタ２４と、電流引込用トランジスタ２５と、スイッチ２６と、後述する過電流保護回路２７と、から構成され、アクチュエータ９を制御可能に接続されている。
【０１１８】
図１３が示すアクチュエータ駆動装置の駆動回路１０ａによれば、増幅用トランジスタ８のコレクタ出力は２つに分けられ、その１つは電流増幅用トランジスタ２４のベースに接続され、もう１つは電流引込用トランジスタ２５のベースに接続されていることが解る。
【０１１９】
これら上記２つのトランジスタ２４，２５はエミッタ端子がお互いに過電流検出抵抗Ｒ１０を介して接続されている。また、増幅用トランジスタ８のコレクタは、抵抗Ｒ４を介してスイッチ２６の片端子に接続され、このスイッチの他端子は高圧電源＋Ｖccに接続されている。
【０１２０】
また、過電流検出抵抗Ｒ１０の両端は、図１４に示されるような後述する過電流保護回路２７に接続されており、その出力は上記スイッチ２６の制御端子に接続されている。また、電流引込用ＰＮＰトランジスタ２５のエミッタは圧電素子９の＋側電極に接続され、これと並列に抵抗Ｒ１１が挿入されている。
【０１２１】
次に、前述の過電流保護回路２７の回路構成を詳細に示す図１４によれば、この過電流保護回路２７は、図示の如く、フォトカプラ２８と、コンパレータ２９と、２つのワンショットマルチバイブレータ３０, ３１と、ＮＡＮＤ  ＩＣ３２と、ラッチ回路３３と、ＰＮＰトランジスタ３４とから構成されている。
【０１２２】
詳しくは、前記の過電流検出抵抗Ｒ１０の両端はフォトカプラ２８に接続され、その出力はコンパレータ２９の＋端子へ接続されている。一方、コンパレータ２９の−端子には、抵抗Ｒ１２，１３の値で一義的に決まる閾値電圧が入力する。
【０１２３】
上記のコンパレータ２９の出力は直列に並んだワンショットマルチバイブレータ３０，３１に入力され、その出力は、入力信号を反転した信号と共に、ＮＡＮＤ  ＩＣ３２に入る。このＮＡＮＤ  ＩＣ３２の出力はラッチ回路３３に入り、その出力が、ＰＮＰトランジスタ３４のベースに接続され、エミッタ出力Ｓ１０が前記スイッチ２６の制御端子に入力される。
【０１２４】
（作用３）
圧電素子９の短絡（以下「ショート」とも称す）によって、検出抵抗Ｒ１０に過電流が流れると、フォトカプラ２８のＬＥＤに電流が流れ、フォトカプラ２８が導通するため、コンパレータ２９の＋側には“Ｌ”レベルの信号が入力される。したがって、一方の−端子に入力した基準電圧より低電圧となるので、コンパレータ２９の出力は“Ｌ”レベルとなる。
【０１２５】
ここで、この出力が“Ｌ”となった瞬間、ワンショットマルチバイブレータ３０が発振し、この発振が終わった処でこれをトリガ信号として次のワンショットマルチバイブレータ３１が発振する。この発振波形と、過電流検出信号Ｓ１１とのいわゆる”ＮＡＮＤ”をとることにより、過電流が検出されている場合の出力は“Ｌ”レベルとなり、この出力が図１３に示したスイッチ２６の制御端子に入力される。
【０１２６】
過電流検出信号Ｓ１１をそのままラッチ回路３３に入力してもよいが、外部よりノイズが混入したときの誤動作を防止するため、本例ではワンショットマルチバイブレータ３０，３１を介している。
【０１２７】
なお、前記のスイッチ２６としては、例えばスイッチ用トランジスタであっても、又はリレーを採用してもよい。
【０１２８】
また、過電流検出抵抗Ｒ１０の位置を変え、電流増幅用トランジスタ２４のコレクタと、スイッチ２６の片端との間に挿入して接続してもよい。
【０１２９】
（効果３）
以上により、例え圧電素子が「ショート」した場合でも、過電流検出抵抗の両端に接続された過電流保護回路が通電を停止させて圧電素子に対する過電流が流れないよう、外部ノイズに起因する回路の誤動作を防止しながら制御している。
【０１３０】
その結果、本実施形態によれば、圧電素子の耐久性の向上と、駆動装置の素子の発熱の防止が図られたアクチュエータ駆動装置を提供することができる。
【０１３１】
（その他の変形例）
なお、以上に説明した以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形実施も可能であることは言うまでもない。
【０１３２】
以上、本発明に係わる複数の実施形態に基づいて説明してきたが、本明細書中には以下に列挙する発明が含まれている。
【０１３３】
（1 ）  圧電素子と、前記圧電素子の一部に固定された移動体とから成る変形可能なアクチュエータを駆動するための駆動手段を有するアクチュエータ駆動装置において、
前記駆動手段が送出する出力信号波形に応じて連続的に所定のパルス波を出力するパルス発生手段と、
当該パルス数をカウントするカウント手段と、
当該パルス数に関する所定の制限値を設定し、前記カウント手段によってカウントされたパルス数と前記制限値とを比較する比較手段と、
当該パルス数が当該制限値を超過した場合に、前記比較手段より発生された出力信号のレベルに応じて前記アクチュエータを駆動するための駆動信号を停止して通電を止める通電停止手段と、
を具備することを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【０１３４】
（2 ）  前記パルス発生手段から出力される信号は、前記アクチュエータへの通電波形と同等のクロック信号であることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１３５】
（3 ）  前記クロック信号は、タイマＩＣの出力信号であることを特徴とする（2 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１３６】
（4 ）  前記タイマＩＣの出力信号の周波数は、可変であることを特徴とする（3 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１３７】
（5 ）  前記パルス発生手段から出力されるパルスは、前記クロック信号の「断続的な」パルス群であることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１３８】
（6 ）  前記パルス発生手段から出力されるパルスは、前記クロック信号の「連続的な」パルス群であることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１３９】
（7 ）  前記比較手段は、前記上限値を設定する制限値設定手段と、前記制限値設定手段によって設定された所定の制限値と前記カウント手段によってカウントされたパルス数との大小関係に応じたレベルの信号を発生する停止信号発生手段とから成ることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４０】
（8 ）  前記制限値は、所定の上限値と、所定の下限値とから成ることを特徴とする（7 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４１】
（9 ）  前記カウント手段は、アップ・ダウンカウンタであることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４２】
（10）  前記カウント手段は、前記アクチュエータの動作に応じて、アップカウントまたはダウンカウントを選択的に切り換え可能であることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４３】
（11）  前記カウント手段によってカウントされたカウント値は、常に前記上限値と、前記下限値との間の値であることを特徴とする（8 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４４】
（12）  前記上限値と、前記下限値との差の値は、前記アクチュエータの所定のストローク移動に要する前記パルス数よりも僅かに大きく設定された値であることを特徴とする（8 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４５】
（13）  前記制限値設定手段は、前記制限値を自在に設定かつ変更できる
ことを特徴とする（7 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４６】
（14）  前記停止信号発生手段は、コンパレータＩＣであることを特徴とする（7 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４７】
（15）  前記通電停止手段は、スイッチ用トランジスタであることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４８】
（16）  前記通電停止手段は、リレーであることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１４９】
（17）  圧電素子と、前記圧電素子の一部に固定された移動体とから成る変形可能なアクチュエータを駆動するための駆動手段を有するアクチュエータ駆動装置において、
前記駆動手段が送出する出力信号波形より前記圧電素子の発熱量を計算する発熱量計算手段と、
当該発熱量の上限値を設定し、前記発熱量計算手段で算出された発熱量と前記上限値とを比較する比較手段とを有し、
当該発熱量が前記上限値を超過した場合に、前記比較手段より発生された出力信号のレベルに応じて前記アクチュエータへの通電を停止させる通電停止手段または当該発熱量が前記上限値を超過したことを呈示する呈示手段のうちの少なくとも１つを具備することを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【０１５０】
（18）  前記計算手段は、積分回路を有し、当該出力波形を該波形に基づく積分処理計算を行うことを特徴とする（17）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５１】
（19）  前記比較手段は、当該発熱量の上限値を設定する上限値設定手段を有することを特徴とする（17）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５２】
（20）  前記上限値設定手段は、閾値電圧発生回路を有することを特徴とする（17）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５３】
（21）  前記通電停止手段は、スイッチ用トランジスタであることを特徴とする（17）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５４】
（22）  前記通電停止手段は、リレーであることを特徴とする（17）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５５】
（23）  前記呈示手段は、ブザーであることを特徴とする（17）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５６】
（24）  圧電素子と、前記圧電素子の一部に固定された移動体とから成る変形可能なアクチュエータを駆動するための駆動手段を有するアクチュエータ駆動装置において、
前記駆動手段の出力部に過電流保護手段を設けたことを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【０１５７】
（25）  前記過電流保護手段は、前記アクチュエータに過電流が流れたことを検知する過電流検出手段と、前記過電流検出手段の出力信号が入力され、前記アクチュエータへの出力を停止する出力停止手段と、から構成されることを特徴とする（24）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５８】
（26）  前記過電流検出手段は、過電流を電圧に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段の出力電圧と所定の閾値電圧とを比較する比較手段とから構成されることを特徴とする（25）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１５９】
（27）  前記電圧変換手段は、抵抗とフォトカプラとから構成されていることを特徴とする（26）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６０】
（28）  前記比較手段は、コンパレータＩＣであることを特徴とする（26）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６１】
（29）  前記出力停止手段は、スイッチ用トランジスタを具備していることを特徴とする（25）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６２】
（30）  前記出力停止手段は、リレーを具備していることを特徴とする（25）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６３】
（31）  圧電素子と、その一部に固定された移動体とから成るアクチュエータ駆動装置において、
電圧増幅部と電流増幅部とに分けて出力部を構成していることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【０１６４】
（32）  前記電流増幅部は、電流増幅回路と電流引込み回路とで構成されていることを特徴とする（31）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６５】
（33）  前記電流増幅回路は、エミッタフォロワ回路であることを特徴とする（32）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６６】
（34）  前記電流引き込み回路には、ＰＮＰトランジスタを用いたことを特徴とする（32）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６７】
（35）  圧電素子と、前記圧電素子の一部に固定された移動体とから成る変形可能なアクチュエータを駆動するための駆動手段を有するアクチュエータ駆動装置において、
複数種類の波形を生成するパルス発生手段と、
前記パルス発生手段の出力波形を切り換える波形切換え手段と、
前記波形切換え手段に接続され、当該切換えタイミングをコントロールすることにより前記アクチュエータのスピードをコントロールする速度調整手段と、
前記波形切換え手段の出力電圧波形を増幅する電圧増幅手段と、
を具備し、
前記電圧増幅手段の出力波形が前記アクチュエータに通電させることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【０１６８】
（36）  前記パルス発生手段より生成される波形の基本波形は、全波整流波であることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１６９】
（37）  前記パルス発生手段より生成される複数種類の波形は、当該波形の電圧が互いに反転の関係にある２種類の波形であることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７０】
（38）  前記複数種類の波形は、全波整流波と所定( “Ｈ”) レベルの信号との２種類の波形であることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７１】
（39）  前記波形切換え手段は、アナログスイッチであることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７２】
（40）  前記波形切換え手段は、スイッチ用トランジスタであることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７３】
（41）  前記波形切換え手段は、電圧が互いに反転の関係にある増幅される前の２種類の波形を切り換えることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７４】
（42）  前記波形切換え手段は、増幅前の前記基本波形と所定( “Ｈ”) レベルの信号を切り換えることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７５】
（43）  前記速度調整手段の出力波形は、「方形波」であることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７６】
（44）  前記速度調整手段は、前記方形波の「ＤＵＴＹ比」を調整自在であることを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７７】
（45）  前記電圧増幅手段は、前記パルス発生手段より出力される波形を反転増幅することを特徴とする（35）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７８】
（46）  前記カウント手段は、前記通電パルス数をカウントする第１のカウント手段と、連続的な通電的パルス数をカウントする第２のカウント手段とから成り、
前記第１のカウント手段によってカウントされた前記パルス数と、前記制限値を比較する前記比較手段より発生する信号レベルに応じて前記第２のカウント手段のカウント動作を制御するカウント制御手段とから成ることを特徴とする（1 ）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１７９】
（47）  前記カウント制御手段は、前記カウント手段のカウント値をクリアするものであることを特徴とする（46）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１８０】
（48）  前記通電停止手段は、前記第２のカウント手段によりカウントされたカウント値のレベルに応じて動作することを特徴とする（46）に記載のアクチュエータ駆動装置。
【０１８１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば次のような効果が得られる。
【０１８２】
連続的に駆動スイッチを長時間押し通電し続けると圧電素子に発熱が蓄積し破壊または焼損してしまう従来の不具合は、前説の本発明に係わる第１実施形態およびその変形例により解消され、その目的：圧電素子の耐久性の向上が達成される。（請求項（1 ）, （2 ）〜（23）および（46）〜（48）の効果）。
【０１８３】
また、アクチュエータがショートした場合、トランジスタが発熱して回路が機能しなくなる等の従来の不具合は、前説の本発明に係わる第３実施形態により解消され、その目的：圧電素子の耐久性の向上と、駆動回路の発熱の防止が達成される。（（24）〜（30）の効果）。
【０１８４】
また、従来のアクチュエータの駆動力不足による速度の低下する不具合、および、安定したスピードコントロールができない不具合は、前説の本発明に係わる第２実施形態により解消され、その目的：アクチュエータの移動速度および発生力の向上が達成される。（（31）〜（34）／（35）〜（45）の効果）。
【０１８５】
つまり、アクチュエータ駆動装置を構成する圧電素子の耐久性が向上し、その圧電素子の発熱異常を未然に防止でき、また、アクチュエータの移動速度や発生力が向上する。さらに、圧電アクチュエータの安定した移動速度の調整と、より正確な位置決めを可能とするアクチュエータ駆動装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係わるアクチュエータ駆動装置の駆動部の構造と駆動原理を示す断面構造図。
【図２】図２は、内視鏡の先端部に配置された焦点調整用レンズ系とアクチュエータユニットの構成を示す断面構造図。
【図３】  図３はズーム機構付き内視鏡本体の手元部を示し、
（ａ）は、その外観を示す部分図、
（ｂ）は、ズーム機構のためのズームスイッチ入力部を含む回路図。
【図４】図４は、本発明に係わるアクチュエータ駆動装置の基本構成を示すブロック構成図。
【図５】  図５は本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第１実施形態を示し、
（ａ）は、アクチュエータ駆動回路図、
（ｂ）は、タイマを含む回路図。
【図６】図６は、フォトカプラとトランジスタから成るスイッチ用の回路図。
【図７】図７は、信号Ｓ１３の最大波高値を所定レベルに減圧した時の時間平均の面積を斜線で示す波形グラフ。
【図８】図８は、圧電素子に印加可能な実効電圧の上限値Ｖmax−通電時間特性を示すグラフ。
【図９】本発明に係わるアクチュエータ( 圧電素子) の発熱量を計算し異常発熱を警告するための構成要素を含むアクチュエータ駆動装置を示す構成図。
【図１０】図１０は、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第２実施形態を示す回路図。
【図１１】  図１１は制御に係わる各種の信号の波形を示し、
（ａ）は、ＡＮＤ  ＩＣの入力信号Ｓ１の波形、
（ｂ）は、スイッチ投入と同時に発振する信号Ｓ３の波形、
（ｃ）は、断続的な方形波（即ち「ＤＵＴＹ信号」）の波形、
（ｄ）は、全波整流波形部分と" Ｈ" レベル信号部分を含む信号Ｓ５の波形、
（ｅ）は、全波整流反転波形と０Ｖレベルの波形を交互に繰り返す波形、
（ｆ）は、全波整流波形の正波形と逆波形がＤＵＴＹ信号の" Ｌ"," Ｈ" と各々同期し交互に出現する増幅用トランジスタの出力波形。
【図１２】図１２は、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第２実施形態の変形例を示す回路図。
【図１３】図１３は、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第３実施形態を示す回路図。
【図１４】図１４は、図１３中の検出抵抗Ｒ１０両端に接続された過電流保護回路の詳細図。
【図１５】図１５は、本発明のアクチュエータ駆動装置に係わる第１実施形態の変形例を示す回路図。
【符号の説明】
１…ズームスイッチ、        ２…ＡＮＤ  ＩＣ、
３…第１のワンショットマルチバイブレータ、
４…第２のワンショットマルチバイブレータ、
５…第１のアナログスイッチ、６…第２のアナログスイッチ、
７…インバータＩＣ、        ８…増幅用トランジスタ、
９…アクチュエータ（積層圧電素子）、
１０…アクチュエータユニット、
１０ａ…アクチュエータ駆動回路、
１１…正弦波発生回路、
１２ａ…全波整流回路( 正波形) 、１２ｂ…全波整流回路( 逆波形) 、
１２Ｔ…タイマＩＣ、          １３…ＡＮＤ  ＩＣ，
１４…ｎビットカウンタ（カウント手段）、
( １４ａ…最上位カウンタ〜１４ｄ…最下位カウンタ) 、
１５ａ, １５ｂ…コンパレータＩＣ（比較手段）、
１６…ディップスイッチ、
１７…ＮＯＲ  ＩＣ、            １８…ＡＮＤ  ＩＣ、
２４…電流増幅用トランジスタ、２５…電流引込用トランジスタ、
２６…スイッチ、              ２７…過電流保護回路、
２８…フォトカプラ、          ２９…コンパレータ、
３０，３１…ワンショットマルチバイブレータ、
３２…ＮＡＮＤ  ＩＣ、
３３…ラッチ回路、            ３４…ＰＮＰトランジスタ。
【図１】
0003798832.tif 000003
【図２】
0003798832.tif 000004
【図３】
0003798832.tif 000005
【図４】
0003798832.tif 000006
【図５】
0003798832.tif 000007
【図６】
0003798832.tif 000008
【図７】
0003798832.tif 000009
【図８】
0003798832.tif 000010
【図９】
0003798832.tif 000011
【図１０】
0003798832.tif 000012
【図１１】
0003798832.tif 000013
【図１２】
0003798832.tif 000014
【図１３】
0003798832.tif 000015
【図１４】
0003798832.tif 000016
【図１５】
0003798832.tif 000017