JPH10256881A - パルス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で部品点数が少なく、且つ消費電力の少
ない電気機械変換素子を駆動するに適したパルス発生装
置を提供する。 【解決手段】 低電圧電源１１からインダクタンスＬを
持つトランス１２の１次側にスイツチング回路１４のチ
ョッピング動作による断続的な電流を流すと、インダク
タンスＬにより発生した逆起電力に基づく誘導電圧ΔＶ
が圧電素子１８に累積充電され、圧電素子１８の電極間
電圧は上昇する。所定のピ−ク値Ｖp に達したとき、ス
イツチング回路１７をオンとして短絡放電させること
で、略台形のパルスを発生させることができる。制御部
１６はスイツチング回路１４のチョッピング動作の制御
のほか、圧電素子１８の電極間電圧を監視し、ピ−ク値
Ｖp に達したときスイツチング回路１７をオンとする制
御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はパルス発生装置、
特に電気機械変換素子を使用した駆動装置の駆動に適し
たパルス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラその他の精密機器を構成する部材
の駆動に、圧電素子に伸縮変位を発生させ、その伸縮変
位を駆動部材に伝達し、駆動部材に摩擦結合した移動部
材を介して被駆動部材を移動させるように構成した直進
型アクチエ−タや、回転型アクチエ−タが知られている
（特開平４−６９０７０号公報、特開昭６３−１１０７
４号公報参照）。

【０００３】図１０は、カメラに装着されたズ−ムレン
ズの駆動に応用された駆動装置の一例であつて、被駆動
部材であるレンズの鏡筒７１を支持する支持体７２の摺
動嵌合部７２ａ、７２ｂが駆動軸７３に摺動自在に摩擦
接触して嵌合している。また、駆動軸７３は、フレ−ム
７７の支持部７５、７６により軸方向に変位自在に支持
されている。厚み方向に変位する圧電素子７８の一端は
駆動軸７３の軸方向端部に固定され、また、圧電素子７
８の他の端部はフレ−ム７７に固定され、圧電素子７８
の厚み方向の変位により駆動軸７３は軸方向に変位す
る。

【０００４】また、７４は板ばねで、図示しない小ねじ
により支持体７２の摺動嵌合部７２ａ、７２ｂに、図１
０で下側から固定されている。板ばね７４の中央部分に
は上向きに屈曲した屈曲部７４ａが形成されているが、
これは屈曲部７４ａが駆動軸７３に圧接し、適当な摩擦
力を接触部に発生させるためのものである。

【０００５】図１０に示す駆動機構において、図１１の
（ａ）に示すような緩やかな立ち上がり部とこれに続く
急速な立ち下がり部からなる波形（台形波形）の駆動パ
ルスを圧電素子７８に印加すると、駆動パルスの立ち上
がり部では圧電素子７８が緩やかに厚み方向に伸び変位
を生じ、駆動軸７３は軸方向に矢印ａ方向に緩やかに移
動する。

【０００６】このとき、駆動軸７３と支持体７２の摺動
嵌合部７２ａ、７２ｂとの摩擦力、及び駆動軸７３と板
ばね７４の屈曲部７４ａとの摩擦力が、圧電素子７８に
より駆動軸７３に加えられた力以下であれば、支持体７
２は駆動軸７３と摩擦結合した状態で駆動軸７３と共に
矢印ａ方向に移動し、レンズ鏡筒７１は矢印ａで示す方
向に移動する。

【０００７】一方、駆動パルスの急速な立ち下がり部で
は、圧電素子７８が急速に厚み方向の縮み変位を生じる
ので駆動軸７３は軸方向に矢印ａと反対方向へ急速に移
動する。このとき、駆動軸７３に摺動嵌合部７２ａ、７
２ｂで支持されている支持体７２は、その慣性力により
駆動軸７３と支持体７２の摺動嵌合部７２ａ、７２ｂと
の摩擦力、及び駆動軸７３と板ばね７４の屈曲部７４ａ
との摩擦力に打ち勝つてその位置に留まるので、レンズ
鏡筒７１は移動しない。

【０００８】上記波形（台形波形）の駆動パルスを連続
して圧電素子７８に印加することにより、レンズ鏡筒７
１を矢印ａで示す方向へ連続して移動させることができ
る。レンズ鏡筒７１を矢印ａと反対方向へ移動させるに
は、図１１の（ｂ）に示すような急速な立ち上がり部と
これに続く緩やかな立ち下がり部からなる波形（台形波
形）の駆動パルスを圧電素子７８に印加することで達成
することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した駆
動パルスを発生させるパルス発生装置は、複雑な回路が
使用されているため、以下のような解決すべき課題が指
摘されていた。

【００１０】第１は、圧電素子に印加する駆動パルスの
ピ−ク電圧は比較的高い電圧（数十ボルト）が必要とな
るため、電源として電池などの低電圧電源（数ボルト）
を使用する場合は、高電圧を発生させるための複雑な構
成の昇圧回路を必要とすること。

【００１１】第２は、台形波形の駆動パルスを発生させ
る回路として、定電流回路、スイツチング回路とその制
御タイミングを制御するタイミング回路を組み合わせた
ものでは、装置全体が大きくなり、消費電力も大きくな
ること。

【００１２】この発明は、上記した従来のパルス発生装
置の課題を解決した新たな駆動パルス発生装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明では、インダクタンス要
素と第１のスイツチング手段を直列に電源に接続し、イ
ンダクタンス要素と第１のスイツチング手段との接続点
と第１のスイツチング手段と電源との接続点との間にキ
ヤパシタンス要素を接続し、キヤパシタンス要素に並列
に第２のスイツチング手段を接続したパルス発生回路
と、制御手段を備え、前記制御手段は、第１のスイツチ
ング手段を断続的にオン／オフするチョッピング動作を
行わせて前記インダクタンス要素に発生した逆起電力を
前記キヤパシタンス要素に累積蓄積させ、蓄積された電
荷が所定値に達したとき第２のスイツチング手段をオン
として放電させるように制御することを特徴とする。

【００１４】そして、前記インダクタンス要素はコイル
またはトランスの１次巻線であり、前記キヤパシタンス
要素は、電気機械変換素子、具体的には圧電素子であつ
てもよい。

【００１５】また、前記第１のスイツチング手段及び第
２のスイツチング手段は半導体素子から構成されるスイ
ツチング手段とするとよい。

【００１６】また、前記制御手段はマイクロコンピユ−
タで構成され、所定の時間間隔で第１のスイツチング手
段を断続的にオン／オフするチョッピング動作を行わせ
ると共に、前記キヤパシタンス要素に累積蓄積された電
荷が所定値に達したか否かを監視し、所定値に達したと
き第２のスイツチング手段をオンとするように制御する
ものとする。

【００１７】請求項８の発明では、電気機械変換素子に
パルス電圧を印加した伸縮変位を発生させ、発生した変
位により機構部材を駆動する駆動機構に適したパルス発
生装置において、誘導性の回路要素と第１のスイツチン
グ手段を直列に電源に接続し、誘導性の回路要素と第１
のスイツチング回路要素との接続点と第１のスイツチン
グ手段と電源との接続点との間に容量性の電気機械変換
素子を接続し、該容量性の電気機械変換素子に並列に第
２のスイツチング手段を接続したパルス発生回路と、制
御手段を備え、前記制御手段は、第１のスイツチング手
段を断続的にオン／オフするチョッピング動作を行わせ
て前記誘導性の回路要素に発生した逆起電力を前記容量
性の電気機械変換素子に累積蓄積させ、蓄積された電荷
が所定値に達したとき第２のスイツチング手段をオンと
して放電させるように制御することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】まず、この発明の基本となるパル
ス発生回路を、図１を参照して説明する。図１に示すよ
うに、インダクタンスＬのコイル２とスイツチ３を直列
に低電圧電源１に接続し、スイツチ３をオン／オフする
と、スイツチ３がオフとされた時にコイルのインダクタ
ンスＬによつてコイル２の両端に発生した逆起電力が圧
電素子４に印加され、圧電素子４の電極間に微少電圧Δ
Ｖの電荷が蓄積される。これは圧電素子４がコンデンサ
として機能するからである。

【００１９】スイツチ３を所定の周期Ｔでオン／オフす
るチョッピング動作を継続的に繰り返すと、圧電素子４
にはコイル２の両端に発生した逆起電力による微少電圧
ΔＶが累積して充電され、圧電素子４の電極間の電圧Ｖ
は上昇してゆく。圧電素子４の電極間の電圧Ｖが所定の
ピ−ク電圧Ｖp に達した時、スイツチ３のオン／オフ動
作を停止し、所定時間経過後にスイツチ５をオンとして
圧電素子４の電極を短絡放電すると、圧電素子４の印加
電圧Ｖはピ−ク電圧Ｖp から急速に低下して零となる。
所定の時間経過毎に前記充電／放電動作を繰り返すこと
で、略台形のパルスを発生させることができる。

【００２０】この方法によれば、コイルのインダクタン
スＬによりコイルの両端に発生する逆起電力とコンデン
サとして機能する圧電素子を利用して高電圧を発生させ
ることができ、定電流回路等を使用することなしに、ス
イツチング回路とその制御回路のみで略台形のパルスを
発生させることができる。

【００２１】この発明の第１の実施の形態を、図２及び
図３を参照して説明する。図２は台形波形のパルスを発
生させるパルス発生回路の構成を示し、図３の（ａ）は
出力されるパルス波形を示し、図３の（ｂ）（ｃ）はス
イツチング回路の動作タイミングを示す図である。

【００２２】図２に示すように、パルス発生回路はトラ
ンス１２の１次巻線１２ｐとスイツチング回路１４が直
列に低電圧電源１１に接続されている。トランス１２の
２次巻線１２ｓには圧電素子１８が直列に接続されてお
り、圧電素子１８の両電極端には並列にスイツチング回
路１７が接続されている。スイツチング回路１４、１７
は半導体スイツチング素子により構成され、マイクロコ
ンピユ−タで構成された制御部１６により、図３の
（ｂ）（ｃ）に示す動作タイミングでオン／オフ制御さ
れる。

【００２３】スイツチング回路１４がオンとなると、ト
ランス１２の１次巻線１２p に電流が流れ、１次巻線１
２ｐにエネルギが蓄積される。このとき、トランス１２
の２次巻線１２ｓに誘起する誘導電圧はダイオ−ド１５
に逆バイアスを与える方向に発生するので、２次巻線１
２ｓに誘起する誘導電圧はダイオ−ド１５で遮断され、
圧電素子１８に印加されない。

【００２４】スイツチング回路１４がオフとなると、ト
ランス１２の１次巻線１２ｐのインダクタンスによる逆
起電力が２次巻線１２ｓに誘導電圧を発生させる。２次
巻線１２ｓに発生した電圧はダイオ−ド１５を経て圧電
素子１８に印加され、圧電素子１８の電極間に微少電圧
ΔＶ1 の電荷が蓄積される。このとき、スイツチング回
路１７はオフとされている。圧電素子１８に蓄積された
電荷はダイオ−ド１５に逆バイアスを与えるので、電荷
は放電することなく保存される。トランス１２の１次巻
線１２ｐと２次巻線１２ｓの巻線比を高めることで、２
次巻線１２ｓに誘起する電圧を高めることができる。

【００２５】以上説明したスイツチング回路１４のオン
／オフ動作（チョッピング動作）を期間ｔ0 だけ繰り返
すと、図３の（ａ）に示すように、圧電素子１８に電圧
ΔＶ1 、電圧ΔＶ2 ・・が順次印加されて電荷が蓄積さ
れ、圧電素子１８の印加電圧Ｖは次第に上昇してゆく。
圧電素子１８の印加電圧Ｖは制御部１６においてモニタ
−され、所定のピ−ク電圧Ｖp に達した時、制御部１６
はスイツチング回路１４のオン／オフ動作（チョッピン
グ動作）を停止させる。圧電素子１８に蓄積された電荷
は放電することなく保存される。

【００２６】所定時間ｔ1 経過後、制御部１６はスイツ
チング回路１７をオンとして圧電素子１８の電極を短絡
放電すると、圧電素子１８に印加されていた電圧Ｖはピ
−ク電圧Ｖp から急速に低下して零となる。

【００２７】所定時間ｔ2 経過の直前に、制御部１６は
再びスイツチング回路１４のオン／オフ動作（チョッピ
ング動作）を開始する。前記した充電／放電動作を繰り
返すことで、図３の（ａ）に示すような略台形の駆動パ
ルスを発生させることができる。所定時間ｔ1 及びｔ2
を経過させるのは、略台形のパルスを発生させるためで
ある。

【００２８】圧電素子１８に印加される電圧Ｖが増加す
る割合は、スイツチング回路１４のオン／オフのデユ−
テイ比を変化させることで調整でき、オンの期間が長い
程電圧Ｖの増加割合は大きくなる。また、電圧Ｖの変化
率を滑らかにするには、スイツチング回路１４のオン／
オフの周期を短くすると変化率を小さくでき、変化率を
滑らかにすることができる。

【００２９】上記パルス発生回路では、図３の（ａ）に
示すように、緩やかな立上り部と急速な立下り部からな
る略台形の波形のパルスを発生させるから、圧電素子を
使用した駆動装置の駆動方向の変更をパルスの波形の変
更により達成するには、急速な立上り部と緩やかな立下
り部からなる略台形の波形のパルスを発生させる必要が
ある。このためには、スイツチング回路１４のオン／オ
フのデユ−テイ比を調整してオンの期間を長くして急速
な立上り部を持たせると共に、スイツチング回路１７に
よる放電の際に抵抗を介して緩やかな放電特性を与える
ことで、急速な立上り部と緩やかな立下り部からなる略
台形の波形のパルスを発生させることができる。

【００３０】図２に示すダイオ−ド１５は、これと同等
の機能をもつスイツチング素子により置換することもで
きる。

【００３１】また、図２に示すパルス発生回路では、ス
イツチング回路１４がオフとなるときに、トランス１２
の１次巻線１２ｐのインダクタンスによる逆起電力によ
り２次巻線１２ｓに誘起する誘導電圧を使用している
が、これに代えてスイツチング回路１４がオンのときト
ランス１２の１次巻線１２ｐに流れる電流により２次巻
線１２ｓに誘起する誘導電圧を使用してもよい。この場
合は、２次巻線１２ｓに誘起する誘導電圧の極性は逆と
なる。

【００３２】次にこの発明の第２の実施の形態を説明す
る。第２の実施の形態は図２に示す第１の実施の形態の
パルス発生回路のトランス１２に代えてコイルとし、ま
た、ダイオ−ド１５に代えてスイツチング回路を採用し
たものである。

【００３３】図４は、第２の実施の形態のパルス発生回
路の構成を示し、図５の（ａ）は出力されるパルス波形
を、図５の（ｂ）（ｃ）（ｄ）はスイツチング回路の動
作タイミングを示す図である。

【００３４】このパルス発生回路は、コイル１３とスイ
ツチング回路１４が直列に低電圧電源１１に接続され、
コイル１３とスイツチング回路１４との接続点Ｐとスイ
ツチング回路１４と低電圧電源１１の負極側との接続点
Ｑとの間にスイツチング回路１９と圧電素子１８が直列
に接続されている。また、圧電素子１８の両電極端には
並列にスイツチング回路１７が接続されている。

【００３５】スイツチング回路１４、１７、１９は半導
体スイツチング素子により構成され、マイクロコンピユ
−タで構成された制御部１６により図５の（ｂ）（ｃ）
（ｄ）に示したタイミングでオン／オフ制御される。

【００３６】オン／オフ動作するスイツチング回路１４
がオンからオフに変化すると、コイル１３に流れていた
電流が遮断され、コイル１３の端子Ｐには、そのインダ
クタンスにより逆起電力が発生する。このとき、スイツ
チング回路１４のオン／オフ動作に同期して逆にオフ／
オン動作するスイツチング回路１９がオフからオンに変
化するので、発生した逆起電力はスイツチング回路１９
を経て圧電素子１８に印加され、圧電素子１８の電極間
に微少電圧ΔＶ1 の電荷が蓄積される。このとき、スイ
ツチング回路１７はオフとされているので電荷は放電す
ることなく保存される。

【００３７】スイツチング回路１４のオン／オフ動作
（チョッピング動作）を期間ｔ0 だけ繰り返すと、図５
の（ａ）に示すように、圧電素子１８には電圧ΔＶ1 、
ΔＶ2・・が順次印加されて電荷が蓄積され、圧電素子
１８の印加電圧Ｖは次第に上昇してゆく。圧電素子１８
の印加電圧Ｖは制御部１６においてモニタ−され、所定
のピ−ク電圧Ｖp に達した時、制御部１６はスイツチン
グ回路１４のオン／オフ動作（チョッピング動作）、及
びスイツチング回路１９のオフ／オン動作を停止させ
る。圧電素子１８に蓄積された電荷は放電することなく
保存される。

【００３８】所定時間ｔ1 経過後、制御部１６はスイツ
チング回路１７をオンとして圧電素子２８の電極を短絡
放電すると、圧電素子１８に印加される電圧Ｖはピ−ク
電圧Ｖp から急速に低下して零となる。

【００３９】所定時間ｔ2 経過の直前に、制御部１６は
再びスイツチング回路１４のオン／オフ動作、およびス
イツチング回路１９のオフ／オン動作を開始する。前記
充電／放電動作を繰り返すことで、図５の（ａ）に示す
ような略台形の駆動パルスを発生させることができる。

【００４０】図６は図２に示したパルス発生回路におい
て、スイツチング回路１４と１７の回路を具体的に示し
たものである。スイツチング回路１４はトランジスタＴ
Ｒ1、抵抗Ｒ1 、Ｒ2 から構成され、スイツチング回路
１７はトランジスタＴＲ2 、抵抗Ｒ3 、Ｒ4 から構成さ
れる。抵抗Ｒ5 は圧電素子１８に蓄積された電荷を放電
するときの放電特性を設定するためのものである。ダイ
オ−ド１５はトランジスタＴＲ1 がオンの期間トランス
１２の２次側に発生する誘導電圧が、トランジスタＴＲ
2 のエミツタに逆電圧として作用し、トランジスタＴＲ
2 の性能劣化や破壊が生じるので、これを保護する保護
用ダイオ−ドを兼ねている。

【００４１】スイツチング回路１４は、制御部１６から
トランジスタＴＲ1 のベ−スに出力される信号Ｖａが
“Ｈ”でオン、信号Ｖａが“Ｌ”でオフとなる。スイツ
チング回路１７は、制御部１６からトランジスタＴＲ2
のベ−スに出力される信号Ｖｂが“Ｈ”でオン、信号Ｖ
ｂが“Ｌ”でオフとなる。このパルス発生回路から出力
されるパルス波形と動作タイミングは、先に図３の
（ａ）及び図３の（ｂ）（ｃ）により説明したパルス波
形と動作タイミングと同じであるから説明を省く。

【００４２】図７は図６に示したパルス発生回路におい
て、圧電素子１８の電極に印加する電圧の極性を逆にし
て印加電圧に対する伸縮特性を反転させ、駆動装置の移
動方向を反転切り換えできるようにしたパルス発生回路
である。

【００４３】通常、圧電素子１８は分極処理を施してあ
るので、印加電圧対変位特性は、周知のバタフライ曲線
に従う。よつて、圧電素子１８に印加する逆極性電圧
は、縮み変位特性が得られる範囲の電圧として用いるこ
とにより、印加電圧の極性の反転によつて伸縮特性も反
転することができる。

【００４４】図８の（ａ）は図７に示したパルス発生回
路から出力されるパルス波形を、図８の（ｂ）（ｃ）
（ｄ）はスイツチング回路の動作タイミングを示す図で
ある。このパルス発生回路において、スイツチング回路
１４がトランジスタＴＲ1 、抵抗Ｒ1 、Ｒ2 から構成さ
れる点、及び制御部１６からトランジスタＴＲ1 のベ−
スに出力される信号Ｖａが“Ｈ”でオン、信号Ｖａが
“Ｌ”でオフとなる点は図６に示したパルス発生回路と
変わらない。

【００４５】圧電素子１８の電極ａはダイオ−ド１５、
トランジスタＴＲ4 を経てトランス１２の２次側に接続
されると共に、トランジスタＴＲ2 、抵抗Ｒ3 、Ｒ4 か
ら構成されるスイツチング回路１７ａが接続される。ま
た、圧電素子１８の電極ｂはダイオ−ド１５、トランジ
スタＴＲ5 を経てトランス１２の２次側に接続されると
共に、トランジスタＴＲ3 、抵抗Ｒ6 、Ｒ7 から構成さ
れるスイツチング回路１７ｂが接続される。また、圧電
素子１８の電極ａ、ｂにはそれぞれダイオ−ド１１、１
２が逆方向に接続されている。抵抗Ｒ5 、Ｒ8 は圧電素
子１８の電荷の放電特性を設定する抵抗で、無くともよ
い場合もある。

【００４６】以上の構成において、図８の（ｄ）に示す
ように、期間Ｔ1 では、始めは制御部１６からトランジ
スタＴＲ3 のベ−スに信号Ｖｂ′の“Ｈ”が与えられ、
トランジスタＴＲ3 、ＴＲ4 はオンとなりスイツチング
回路１７ｂが導通し、圧電素子１８の電極ａにはダイオ
−ド１５、トランジスタＴＲ4 を経て電圧が印加され、
圧電素子１８の電極ｂは抵抗Ｒ8 及びダイオ−ド１１を
経て接地されている。

【００４７】制御部１６からは期間ｔ0 の間スイツチン
グ回路１４のトランジスタＴＲ1 のベ−スに信号Ｖａが
与えられ、スイツチング回路１４のオン／オフ動作（チ
ョッピング動作）によりトランス１２の１次側に逆起電
力が発生し、その２次側に誘導電圧が発生する。

【００４８】期間ｔ0 及びｔ1 では、制御部１６から信
号Ｖｂの“Ｌ”がスイツチング回路１７ａのトランジス
タＴＲ2 のベ−スに与えられ、トランジスタＴＲ2 、Ｔ
Ｒ5がオフとなるので、圧電素子１８の電極ａにはトラ
ンジスタＴＲ4 を経て誘導電圧が印加され、電荷が蓄積
される。

【００４９】期間ｔ0 及びｔ1 経過後、信号Ｖｂは
“Ｈ”となりトランジスタＴＲ2 、ＴＲ5 がオンとなる
ので、圧電素子１８の電極ａは抵抗Ｒ5 及びダイオ−ド
１２を介して接地され、電荷は急速の放電される。

【００５０】これにより、圧電素子１８の電極ａにはト
ランス１２の２次側から、図８の（ａ）のプラス（＋）
側の略台形のパルスが供給されるから、所定の第１の方
向への駆動を行うことができる。

【００５１】次に、図８の（ｄ）に示すように、期間Ｔ
2 では、制御部１６から信号Ｖｂの“Ｈ”がトランジス
タＴＲ2 のベ−スに与えられ、トランジスタＴＲ2 、Ｔ
Ｒ5はオンとなつている。期間ｔ3 に入ると、制御部１
６からは期間ｔ3 の間スイツチング回路１４のトランジ
スタＴＲ1 のベ−スに信号Ｖａが与えられ、スイツチン
グ回路１４のオン／オフ動作（チョッピング動作）によ
りトランス１２の１次側に逆起電力が発生し、その２次
側に誘導電圧が発生する。

【００５２】制御部１６から信号Ｖｂ′の“Ｌ”がトラ
ンジスタＴＲ3 のベ−スに与えられ、トランジスタＴＲ
3 、ＴＲ4 がオフとなるので、圧電素子１８の電極ｂに
はトランジスタＴＲ5 を経て電圧が印加され、電荷が蓄
積される。

【００５３】期間ｔ4 が経過すると、信号Ｖｂ′が
“Ｈ”となりトランジスタＴＲ3 、ＴＲ4 がオンとな
り、圧電素子１８の電極ｂの電荷は抵抗Ｒ8 及びダイオ
−ド１１を介して放電される。

【００５４】これにより、圧電素子１８の電極ｂにはト
ランス１２の２次側から、図８の（ａ）のマイナス
（−）側の略台形のパルスが供給されるから、先と反対
の方向（第２の方向）への駆動を行うことができる。

【００５５】以上の回路においてはトランジスタＴＲ4
、ＴＲ5 はそれぞれトランジスタＴＲ3 、ＴＲ2 によ
りオン／オフ制御されるが、制御部１６から制御するよ
うに構成してもよい。

【００５６】図９は図６に示したパルス発生回路におい
て、トランス１２をコイル１３に置き換え、また圧電素
子１８の電極に印加する電圧の極性を逆にして印加電圧
に対する伸縮特性を反転させ、駆動装置の移動方向を反
転切り換えできるようにしたパルス発生回路である。こ
のパルス発生回路から出力されるパルス波形は図８の
（ａ）に示した波形と同じであり、また、スイツチング
回路の動作タイミングは、図８の（ｂ）（ｃ）（ｄ）に
示した動作タイミングと同じであるから、以下の説明で
は図８の（ａ）及び図８の（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照し
て説明する。

【００５７】このパルス発生回路において、スイツチン
グ回路１４がトランジスタＴＲ1 、抵抗Ｒ1 、Ｒ2 から
構成される点、及び制御部１６からトランジスタＴＲ1
のベ−スに出力される信号Ｖａが“Ｈ”でオン、信号Ｖ
ａが“Ｌ”でオフとなる点は図６に示したパルス発生回
路と変わらない。

【００５８】圧電素子１８の電極ａはトランジスタＴＲ
6 、ダイオ−ド１５を経てコイル１３に接続されると共
に、トランジスタＴＲ2 、抵抗Ｒ3 、Ｒ4 から構成され
るスイツチング回路１７ａが接続される。また、圧電素
子１８の電極ｂはトランジスタＴＲ7 、ダイオ−ド１５
を経てコイル１３に接続されると共に、トランジスタＴ
Ｒ3 、抵抗Ｒ6 、Ｒ7 から構成されるスイツチング回路
１７ｂが接続される。トランジスタＴＲ2 とＴＲ6 、ト
ランジスタＴＲ3 とＴＲ7 とはそれぞれ相互に一方がオ
ンのとき他方がオフ、一方がオフのとき他方がオンとな
る。

【００５９】また、圧電素子１８の電極ａ、ｂにはそれ
ぞれダイオ−ド１２、１１が逆方向に接続されている。
抵抗Ｒ5 、Ｒ8 は圧電素子１８の電荷の放電特性を設定
する抵抗で、無くともよい場合もある。ダイオ−ド１３
はＴＲ7 のオン動作の際に抵抗Ｒ8 が影響しないように
するもの、ダイオ−ド１４はＴＲ6 のオン動作の際に抵
抗Ｒ5 が影響しないようにするものである。

【００６０】以上の構成において、図８の（ｄ）に示す
ように、期間Ｔ１では、始めは制御部１６から信号Ｖ
ｂ′の“Ｈ”がトランジスタＴＲ3 のベ−スに与えら
れ、トランジスタＴＲ3 はオン、ＴＲ7 はオフとなつて
スイツチング回路１７ｂが導通し、圧電素子１８の電極
ｂは抵抗Ｒ8 とダイオ−ド１３、及びダイオ−ド１１を
介して接地される。

【００６１】制御部１６からは期間ｔ0 の間スイツチン
グ回路１４のトランジスタＴＲ1 のベ−スに信号Ｖａが
与えられ、スイツチング回路１４のオン／オフ動作（チ
ョッピング動作）によりコイル１３に逆起電力が発生す
る。

【００６２】期間ｔ0 及びｔ1 では、制御部１６から信
号Ｖｂの“Ｌ”がスイツチング回路１７ａのトランジス
タＴＲ2 のベ−スに与えられ、トランジスタＴＲ2 がオ
フ、ＴＲ6 がオンとなるので、圧電素子１８の電極ａに
逆起電力が印加され蓄積される。

【００６３】期間ｔ0 及びｔ1 経過後、信号Ｖｂは
“Ｈ”となりトランジスタＴＲ2 がオン、ＴＲ6 がオフ
となるので、圧電素子１８の電極ａはダイオ−ド１４、
抵抗Ｒ5及びダイオ−ド１２を介して接地され電荷は急
速に放電される。ＴＲ6 がオフとなるのでコイル１３に
意図しない電流が流れることはない。

【００６４】これにより、圧電素子１８の電極ａにはト
ランス１２の２次側から、図８の（ａ）のプラス（＋）
側の略台形のパルスが供給されるから、所定の第１の方
向への駆動を行うことができる。

【００６５】次に、期間Ｔ２では、始め制御部１６から
信号Ｖｂ′の“Ｈ”がトランジスタＴＲ3 のベ−スに与
えられ、トランジスタＴＲ3 はオン、ＴＲ7 はオフとな
つてスイツチング回路１７ｂが導通し、圧電素子１８の
電極ｂは抵抗Ｒ8 とダイオ−ド１３、及びダイオ−ド１
１を介して接地されている。スイツチング回路１７ａの
トランジスタＴＲ2 のベ−スには信号Ｖｂの“Ｈ”が与
えられトランジスタＴＲ2 がオン、ＴＲ6 がオフとされ
ている。

【００６６】期間ｔ2 が経過し期間ｔ3 に入ると、制御
部１６からは期間ｔ3 の間スイツチング回路１４のトラ
ンジスタＴＲ1 のベ−スに信号Ｖａが与えられ、スイツ
チング回路１４のオン／オフ動作（チョッピング動作）
によりコイル１３に逆起電力が発生する。制御部１６か
ら信号Ｖｂ′の“Ｌ”がトランジスタＴＲ3 のベ−スに
与えられ、トランジスタＴＲ3 がオフ、ＴＲ7 がオンと
なるので、圧電素子１８の電極ｂにはトランジスタＴＲ
7 を経て逆起電力が印加され蓄積される。

【００６７】期間ｔ4 が経過すると、信号Ｖｂ′が
“Ｈ”となりトランジスタＴＲ3 がオン、ＴＲ7 がオフ
となり、圧電素子１８の電極ｂの電荷はダイオ−ド１
３、抵抗Ｒ8 及びダイオ−ド１１を介して急速に放電さ
れる。

【００６８】即ち、期間Ｔ１では、圧電素子１８には図
８の（ａ）のプラス（＋）側の略台形のパルスが供給さ
れるから、所定の第１の方向への駆動を行うことがで
き、また、期間Ｔ２では、圧電素子１８には図８の
（ａ）のマイナス（−）側の略台形のパルスが供給され
るから、先と反対の方向（第２の方向）への駆動を行う
ことができる。

【００６９】以上説明したパルス発生回路は、目的に合
わせてその回路を構成する回路要素を適宜組み合わせて
使用できることはいうまでもない。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明のパルス
発生装置によれば、電池などの低電圧電源によつても電
気機械変換素子を駆動するに十分な高電圧を得ることが
でき、複雑な構成の昇圧回路を必要としない。また、電
気機械変換素子を駆動するに適した台形波形のパルスを
発生させる回路を、トランス或いはコイルとスイツチン
グ回路、及び制御タイミングを制御する制御部で構成で
き、従来のパルス発生装置よりも小型で部品点数が少な
く、且つ消費電力の少ないパルス発生装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本となるパルス発生回路を説明す
る図。

【図２】この発明の第１の実施の形態のパルス発生回路
図。

【図３】図２のパルス発生回路の出力パルス波形と動作
タイミングを説明する図。

【図４】この発明の第２の実施の形態のパルス発生回路
図。

【図５】図４のパルス発生回路の出力パルス波形と動作
タイミングを説明する図。

【図６】図２のパルス発生回路の構成を具体的に示した
回路図。

【図７】パルス発生回路の出力極性を反転可能にしたパ
ルス発生回路（その１）。

【図８】図７のパルス発生回路の出力パルス波形と動作
タイミングを説明する図。

【図９】パルス発生回路の出力極性を反転可能にしたパ
ルス発生回路（その２）。

【図１０】圧電素子を使用した駆動装置の構成を説明す
る斜視図。

【図１１】圧電素子に印加する駆動パルスの波形を説明
する図。

【符号の説明】

１ 電源 ２ コイル ３、５ スイツチ ４ 圧電素子 １１ 電源 １２ トランス １３ コイル １４、１７、１７ａ、１７ｂ、１９ スイツチング回路 １５ ダイオ−ド １６ 制御部 １８ 圧電素子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インダクタンス要素と第１のスイツチン
   グ手段を直列に電源に接続し、インダクタンス要素と第
   １のスイツチング手段との接続点と第１のスイツチング
   手段と電源との接続点との間にキヤパシタンス要素を接
   続し、キヤパシタンス要素に並列に第２のスイツチング
   手段を接続したパルス発生回路と、 制御手段を備え、 前記制御手段は、第１のスイツチング手段を断続的にオ
   ン／オフするチョッピング動作を行わせて前記インダク
   タンス要素に発生した逆起電力を前記キヤパシタンス要
   素に累積蓄積させ、蓄積された電荷が所定値に達したと
   き第２のスイツチング手段をオンとして放電させるよう
   に制御することを特徴とするパルス発生装置。
2. 【請求項２】 前記インダクタンス要素はコイルである
   ことを特徴とする請求項１記載のパルス発生装置。
3. 【請求項３】 前記インダクタンス要素はトランスの１
   次巻線であることを特徴とする請求項１記載のパルス発
   生装置。
4. 【請求項４】 前記キヤパシタンス要素は電気機械変換
   素子であることを特徴とする請求項１記載のパルス発生
   装置。
5. 【請求項５】 前記キヤパシタンス要素は圧電素子であ
   ることを特徴とする請求項１記載のパルス発生装置。
6. 【請求項６】 前記第１のスイツチング手段及び第２の
   スイツチング手段は半導体素子から構成されるスイツチ
   ング手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項６
   のいずれかに記載のパルス発生装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段はマイクロコンピユ−タで
   構成され、所定の時間間隔で第１のスイツチング手段を
   断続的にオン／オフするチョッピング動作を行わせると
   共に、前記キヤパシタンス要素に累積蓄積された電荷が
   所定値に達したか否かを監視し、所定値に達したとき第
   ２のスイツチング手段をオンとするように制御すること
   を特徴とする請求項１記載のパルス発生装置。
8. 【請求項８】 電気機械変換素子にパルス電圧を印加し
   た伸縮変位を発生させ、発生した変位により機構部材を
   駆動する駆動機構に適したパルス発生装置において、 誘導性の回路要素と第１のスイツチング手段を直列に電
   源に接続し、誘導性の回路要素と第１のスイツチング回
   路要素との接続点と第１のスイツチング手段と電源との
   接続点との間に容量性の電気機械変換素子を接続し、該
   容量性の電気機械変換素子に並列に第２のスイツチング
   手段を接続したパルス発生回路と、 制御手段を備え、 前記制御手段は、第１のスイツチング手段を断続的にオ
   ン／オフするチョッピング動作を行わせて前記誘導性の
   回路要素に発生した逆起電力を前記容量性の電気機械変
   換素子に累積蓄積させ、蓄積された電荷が所定値に達し
   たとき第２のスイツチング手段をオンとして放電させる
   ように制御することを特徴とするパルス発生装置。