JPH04284430A - 圧電アクチュエータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラに使用して極めて
有効な圧電アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より圧電アクチュエータと称して電
気信号を機械的変位に変換する圧電素子が使用されてい
る。この圧電素子は、ピエゾ効果を有する圧電体で形成
された薄いセラミック基板を多層積層した構造の素子で
、２つの電極間に１００ボルト程度の電圧を印加すると
、電圧の極性によって伸縮してその寸法が変化する性質
を有する。この時の変位量は数１０ミクロンと比較的少
ないものの、圧電素子の体積の割には数１０キログラム
という大きな力が得られるのでカメラなどの小型機器内
における電気機械変換素子として注目されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような特徴を有
する圧電アクチュエータは、電圧無印加の状態から定格
電圧を印加したときの圧電アクチュエータの伸びまたは
縮みを利用してその変位力で機械系を動作させるもので
あるが、利用可能な変位量および変位加速度には限度が
あり、広く機械系の駆動に使用するには不十分であった
。また、圧電アクチュエータは電圧を印加してから変位
が終了までにその機械的慣性から所定の時間を要し、応
答性がどうしても遅くなるという問題を有していた。 さらにまた、圧電アクチュエータは等価回路的にはコン
デンサであるために電圧印加時に大電流が流れるが、圧
電アクチュエータの変位量を大きくするために印加電圧
を大きくするとこの電流も増加し、消費電力が増大する
。カメラに圧電アクチュエータを適用する場合、カメラ
には既にストロボ発光用、液晶表示装置のバックライト
光源用等の大容量の電気負荷が内蔵されているため、こ
れ以上に電気負荷を大幅に増加すると、電池の寿命を低
下させることになるので、電力の消費は少なくても変位
量が大きくなるような圧電アクチュエータの出現が望ま
れていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】電圧を印加すると機械的
変位を発生する圧電アクチュエータの変位に応じて動作
を行う機械手段を設け、さらに所定の極性の電圧を発生
する順電圧発生手段と、順電圧発生手段の電圧とは逆極
性の電圧を発生する逆電圧発生手段と、圧電アクチュエ
ータに対し逆電圧発生手段で発生した電圧を印加した後
に順電圧発生手段で発生した電圧を印加する制御手段と
を設けたものである。

【０００５】

【作用】圧電アクチュエータに逆極性電圧を印加して動
作方向と逆方向に圧電アクチュエータを変位させておき
、次いで順極性電圧を印加して圧電アクチュエータを動
作方向へ変位させる。圧電アクチュエータは逆方向から
変位するので加速度が大きくなり、従来よりも大きな変
位量が得られる。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の圧電アクチュエータの駆動装
置を含む電気回路ブロック図、図２は圧電アクチュエー
タをカメラのシャッタ駆動用に使用した場合の機械的構
成を説明する斜視図である。圧電アクチュエータの動作
を理解するために、先ず図２から説明する。図２では圧
電アクチュエータ１、２がそれぞれシャッタ先幕１７、
後幕３７の開放開始を制御するために使用されており、
図は先幕開放前の状態を示す。アクチュエータ１は固定
部材３に固定され、その端面にはレバー４がバネ５によ
って当接している。レバー４は回転軸６の回りをその上
に設けられたピン７とともに回転可能に支持されている
。軸９にて回転可能なレバー８はバネ１０にて付勢され
、レバー８の一端がピン７に当接可能であるとともに、
他端で他のレバー１１の回転を禁止している。レバー１
１は軸１３を中心に回転可能であり、通常はバネ１２に
よって付勢されているがレバー８の他端にてその回転が
規制されている。レバー１１上のピン１４はシャッタ先
幕１７の作動を直接制御する部材で、先幕１７は公知の
方法で不図示のフィルム面を覆っている。ピン１４の中
間部に設けられたレバー１５はスイッチ１６をオンオフ
可能な位置に存在する。この場合にはスイッチ１６はオ
フ状態である。

【０００７】一方、他のアクチュエータ２は固定部材２
３に固定され、その端面にはレバー２４がバネ２５によ
って当接している。レバー２４は回転軸２６の回りをそ
の下に設けられたピン２７とともに回転可能に支持され
ている。軸２９にて回転可能なレバー２８はバネ３０に
て付勢され、レバー２８の一端がピン２７に当接可能で
あるとともに、他端は他のレバー３１の回転を禁止して
いる。レバー３１は軸３３を中心に回転可能であり、通
常はバネ３２によって付勢されているがレバー２８の他
端にてその回転が規制されている。レバー３１上のピン
３４はシャッタ後幕３７の作動を直接制御する部材で、
後幕３７は公知の方法で不図示のフィルム面から待避し
ている。ピン３４の端部に設けられたレバー３５はスイ
ッチ３６をオンオフ可能な位置に存在する。この場合に
はスイッチ３６はオフ状態である。

【０００８】シャッタ後幕１７、先幕３７を制御する露
光動作は下記のようにして行われる。まず、アクチュエ
ータ１が通電され動作するとその長さが長手方向（右上
）に伸び、その変位した力がレバー４に伝達される。 レバー４はバネ５に抗して回転軸６を中心として右旋（
時計方向）し、ピン７によりレバー８をバネ１０に抗し
て回転軸９を中心として左旋（反時計方向）させる。 するとそれまでバネ１２の復元力による回転を、レバー
８の他端により禁止されていたレバー１１が回転軸１３
を中心として左旋し、ピン１４も回転軸１３を中心に回
転し右上方向に移動する。これにて、先幕１７は矢印で
示した右上方向に走行して露光を開始する。この時、先
幕１７開放と同時にスイッチ１６がレバー１５にてオン
される。

【０００９】以上のようにして、先幕１７が開放された
後の所定時間後シャッタ後幕３７を閉じるタイミングが
到来すると、まずアクチュエータ２が通電される。する
と、その長さが長手方向（左上）に伸び、変位による力
がレバー２４に伝達される。レバー２４はバネ２５に抗
して回転軸２６を中心として左旋し、ピン２７によりレ
バー２８をバネ３０に抗して回転軸２９を中心として右
旋させる。すると、それまでバネ３２の復元力による回
転をレバー２８の他端により禁止されていたレバー３１
が、その禁止を解除され回転軸３３を中心として左旋し
てピン３４が右上方向に移動する。これにて、後幕３７
は先幕１７と同様に右上方向に走行して露光を終了する
。この時、後幕３７開放と同時にスイッチ３６がレバー
３５にてオンされる。以上のようにして、シャッタ先幕
１７、後幕３７によるフィルムへの露光動作が完了する
が、先幕１７後幕３７の作動完了はそれぞれスイッチ１
６、３６の状態をモニタすることで可能となる。

【００１０】次に、図１により圧電アクチュエータを駆
動するための電気回路について説明する。電池４０は電
源回路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に電力を供給する。電源回路Ｐ
１は５Ｖ程度の電圧を出力しＣＰＵを含む制御回路用電
圧として使用され、電源回路Ｐ２は１００Ｖ程度の電圧
を出力し通常時のアクチュエータ１、２さらに液晶表示
照明用ランプ４３の駆動に使用され、電源回路Ｐ３は２
００Ｖ程度の電圧を出力し非常時のアクチュエータ１、
２さらにストロボ発光管４４の駆動に使用される。電源
回路Ｐ１の作動はカメラの不図示のシャッタボタンに連
動してオンする半押しスイッチ４１およびＣＰＵで駆動
されるトランジスタＱ１のオンにて制御される。ここで
、スイッチ４１のオンオフ状態はＣＰＵにも伝達されそ
の作動状態が把握される。また、トランジスタＱ１のオ
ン状態とスイッチ４１のオン状態を判別するためその間
にダイオードＤ１が挿入されている。このような構成に
よって、シャッタボタンから手をはなしてスイッチ４１
がオフとなった後も一定時間トランジスタＱ１がオン状
態を保持することでカメラの作動が延長される。以上の
構成は公知である。電源回路Ｐ２，Ｐ３の作動はそれぞ
れＣＰＵの駆動によるトランジスタＱ２，Ｑ３で制御さ
れる。

【００１１】また、ＣＰＵには下記のような入出力機能
を有する回路ブロックが接続されている。測光回路ＬＭ
からは被写体輝度信号がＣＰＵに入力される。表示回路
ＤＳＰはＣＰＵからの信号によって制御予定のシャッタ
タイム情報や各種警告信号を撮影者が判断可能なように
視覚的あるいは聴覚的に出力する。絞り制御回路ＡＰは
ＣＰＵからの信号によって適正絞りとなるようにレンズ
内絞りを制御する。フィルム感度信号読みとり回路ＦＭ
は公知のようにしてフィルムカートリッジ側壁に設けら
れたフィルム感度データを読みとってＣＰＵに出力する
。湿度検知回路ＨＭＤはカメラ内の湿度を検出してその
信号をＣＰＵに伝達する。この場合の湿度センサは、カ
メラ内部に設けられた圧電アクチュエータ自体の湿度が
判断可能な位置であれば良いが、理想的にはアクチュエ
ータに接着されていれば精度の良い湿度が検知可能であ
る。スイッチ群ＳＷはシャッタボタンに連動する露光開
始指令用レリーズスイッチ、フィルムの巻き上げ完了を
検出するスイッチ、前述の後幕先幕走行完了検出スイッ
チ１６、３６などが含まれる。配線を省略してあるが、
以上の各回路ブロックは電源回路Ｐ１からの給電にて作
動する。

【００１２】一方、電源回路Ｐ２からの給電は照明回路
ＥＬに対しても行われ、トランジスタＱ１３をＣＰＵが
オンさせることでバックライトとなるランプ４３が点灯
し前述の液晶表示回路ＤＳＰ中の液晶表示素子を照明す
る。ここではランプ４３をエレクトロルミネッセンスと
したので、電源回路Ｐ２出力電圧は約１００Ｖとなり後
述のように同電圧出力がアクチュエータ１、２にも共用
可能となる。さらに一方、電源回路Ｐ３からの出力電圧
はストロボ回路ＳＢに給電される。ストロボ発光管４４
の発光はＣＰＵがシャッタの開いたタイミングにてトラ
ンジスタＱ１４をオンすることで可能である。この電源
出力は後述のように異常事態が発生した時のアクチュエ
ータの駆動に使用される場合にも共用される。回路ブロ
ック４６、４７はそれぞれアクチュエータ１、２の駆動
用回路であるが、その回路内容は同一であるため以下の
説明はアクチュエータ１に対してのみ行い、アクチュエ
ータ２についての説明は省略する。

【００１３】アクチュエータ１の上方の端子は電源回路
Ｐ２からの電圧がトランジスタＱ５、電源回路Ｐ３から
の電圧がトランジスタＱ６を介して印加される。またＣ
ＰＵで直接駆動されるトランジスタＱ１１にて接地され
る。ここで、トランジスタＱ５，Ｑ６はそれぞれＣＰＵ
にて駆動されるトランジスタＱ８，Ｑ１０にて制御され
る。また、アクチュエータ１の下方の端子はＣＰＵで駆
動されるトランジスタＱ９にて接地、あるいはトランジ
スタＱ７を介して電源回路Ｐ２からの電圧が印加される
。ここで、トランジスタＱ７はＣＰＵによって駆動され
るトランジスタＱ１２にて制御される。さらにアクチュ
エータ１の上方の端子は電源回路Ｐ１の電圧がトランジ
スタＱ４，ダイオードＤ２、抵抗Ｒ１を介して印加され
、抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して接地される。また、抵抗Ｒ２
，Ｒ３の中点はコンパレータＣの一方の入力端子に印加
され、電圧源４５と比較されその結果はＣＰＵに伝達さ
れる。一方、アクチュエータ１の両端子間にはサージア
ブソーバ４２が並列接続されている。回路４７中のアク
チュエータ２についても同様の構成による周辺回路が用
意されている。

【００１４】上記回路の駆動は下記のようにして行われ
る。まず電源回路Ｐ１が給電を開始してＣＰＵが作動を
開始すると、測光回路ＬＭとフィルム感度検出回路ＦＭ
の両入力信号を演算して適正露光条件を算出する。その
結果を表示回路ＤＳＰにて表示あるいは条件が不適性で
あるような場合には表示の他警告をも行う。同時に、電
源回路Ｐ２，Ｐ３を作動させて２種類の高電圧を作り出
し、電源回路Ｐ２の接続された表示回路ＤＳＰ中の液晶
表示素子用照明ランプ４３をトランジスタＱ１３をオン
させることで点灯開始する。また電源回路Ｐ３の電圧は
ストロボ回路ＳＢの作動用として不図示のコンデンサ内
に蓄えられる。次に、湿度検出回路ＨＭＤを作動させて
アクチュエータのおかれた環境の湿度を検出する。湿度
が過大で圧電アクチュエータ１の作動が危険であるよう
な場合には、後述のようにして回路ブロック４６、４７
内のトランジスタを適宜駆動し脱湿作動を実行する。脱
湿動作はアクチュエータが変位を行わない程度の周波数
での間欠駆動を行うことで可能である。詳しくはトラン
ジスタＱ５の駆動で電圧を印加し、その後トランジスタ
Ｑ１１の駆動でそれまでに蓄積された電荷を放電する動
作を一定の周波数にて繰り返すことで内部が発熱し蓄積
された湿気を放出されるからである。

【００１５】次に、アクチュエータが正常であるかを判
断する。これはトランジスタＱ４をオンさせて電源回路
Ｐ１の電圧をアクチュエータに印加し、その端子に発生
する電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３にて分圧しコンパレータＣに
て電圧源４５と比較することで可能である。圧電アクチ
ュエータ１が正常であればアクチュエータの絶縁抵抗分
は相当に大きく、トランジスタＱ４を介して印加される
電源回路Ｐ１の電圧がダイオードＤ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３による高めの分圧出力としてコンパレータＣに印
加されるからである。一方、多湿状況での駆動によって
圧電アクチュエータ１が絶縁破壊を起こしている場合に
は、圧電アクチュエータ１の上方の端子は等価的に接地
されてしまうのでトランジスタＱ４がオンすると抵抗Ｒ
１，Ｒ２の中点が接地される状態となるので、コンパレ
ータＣに印加される電圧は正常時に比較するとかなり低
くなることとなる。ここでダイオードＤ２は、後述のよ
うに圧電アクチュエータ１を駆動する場合にトランジス
タＱ５がオンした際の電源回路Ｐ２からの高電圧がトラ
ンジスタＱ４を逆方向に電圧印加して破壊したり、電源
回路Ｐ１に逆流したりして破壊してしまうことを防止す
るためのものである。また、抵抗Ｒ１は正常時には不要
であるが、アクチュエータ１が絶縁破壊していた場合に
トランジスタＱ４とダイオードＤ２が直接接地されてし
まい熱破壊に至ることを防止するために付与されている
。

【００１６】ところで、アクチュエータ１に並列接続さ
れたサージアブソーバ４２は、通常時に圧電アクチュエ
ータ１が自ら発生出力する高電圧が周辺回路に悪影響を
及ぼすのを防止する作用を有する。サージアブソーバ４
２は、端子間に与えられた電圧が数百Ｖまでは無限大の
抵抗分（インピーダンス）として働き、それ以上の電圧
が印加されると抵抗（インピーダンス）が低下して短絡
する作用を有するものである。このようなサージアブソ
ーバ４２は通常時には何等の影響を与えないが、カメラ
に与えられたショックにて圧電アクチュエータ１が数万
Ｖのスパイク電圧を発生すると、その電圧を自ら短絡し
て吸収する。これによって、数万Ｖもの耐圧を期待でき
ないトランジスタＱ４などの各素子が高電圧で破壊され
るのを未然に防止することができる。

【００１７】また、熱による赤外線などにより圧電アク
チュエータ１の両電極に焦電効果によって電荷が蓄積さ
れることがある。この焦電効果によって発生した電圧を
吸収するための作動は下記の通りである。シャッタボタ
ンに連動して露光開始を指令するレリーズスイッチのオ
ンが検出されると、まずトランジスタＱ９，Ｑ１１を双
方ともにオンする。これにて、圧電アクチュエータ１内
に発生した焦電効果による電荷がトランジスタＱ９，Ｑ
１１内で消滅する。このような焦電電荷吸収ルーチンは
レリーズルーチン中にのみ必要とするものではなく、フ
ィルムの巻き上げ中、電源回路Ｐ１の作動開始直後、同
じく作動終了直前など定期的に実行すれば良い。また、
トランジスタＱ９，Ｑ１１のベース駆動電流が電池４０
の消耗に問題を来さなければ、電源回路Ｐ１の作動中で
しかも圧電アクチュエータ１を駆動しない時間の間常時
短絡し続けておくようにしても良い。ここで、発生電圧
が高い場合にトランジスタＱ９，Ｑ１１による短絡時に
過大電流が両トランジスタ内に流入し熱破壊することが
考えられるが、この防止はたとえばトランジスタＱ１１
のコレクタ側に圧電アクチュエータ１と直列に小抵抗を
接続しておけば良い。通常時のアクチュエータの駆動は
、上記のようなトランジスタＱ９，Ｑ１１による短絡動
作に続いて下記のようにして行われる。トランジスタＱ
８をオンさせトランジスタＱ５によって電源回路Ｐ２か
らの高電圧をアクチュエータの上方の端子に印加する。 ここで、電源回路Ｐ２の出力電圧はアクチュエータの作
動仕様に鑑みても適正な定格電圧であることが必要であ
る。この実施例では、この定格電圧がランプ４３の駆動
電圧と一致していた場合を例とした。また、圧電アクチ
ュエータ１を抵抗Ｒ４を介して駆動するのはトランジス
タＱ５の熱破壊防止用である。機械系は図２のように加
速度を応用しているので以上のようなトランジスタのオ
ン時間は比較的短くて済む。この駆動によって圧電アク
チュエータ１はその長手方向に一瞬伸びて力を発生し図
２で説明したような作動が続くことになる。

【００１８】次に、前述した圧電アクチュエータ１自身
の特性のバラツキ、電源回路Ｐ２出力の個体差、さらに
はカメラの姿勢などの悪条件が重なってしまい、圧電ア
クチュエータ１の作動が図２の機械系に正しく伝達され
なかった場合の回路作動を述べる。電源回路Ｐ２からの
電圧をトランジスタＱ５が印加しても圧電アクチュエー
タ１が不十分にしか作動しなかった場合には、図２で説
明したように先幕が走行せず、従ってスイッチ１６がオ
ンしない。スイッチ１６はスイッチ群ＳＷ中にあるため
、ＣＰＵ自身で電源回路Ｐ２からの電圧印加による駆動
が失敗であったことを知ることができる。このような場
合に圧電アクチュエータ１への印加電圧を少し上げて再
駆動するのである。すなわち、トランジスタＱ１０をオ
ンさせトランジスタＱ６を介して今度は電源回路Ｐ３の
出力電圧を圧電アクチュエータ１に印加するのである。 ここでトランジスタＱ６の熱破壊防止用に抵抗Ｒ５が直
列接続されているのはトランジスタＱ５と同様である。 ここで、再駆動に使用する電圧はアクチュエータの最大
許容電圧あるいはそれより若干低い電圧である。すなわ
ち、それ以上の電圧を印加するとアクチュエータが破壊
してしまう電圧を越えないように印加するのである。こ
のような電圧値で駆動することにより、アクチュエータ
の発生力と変位量に最大量を期待することが可能となる
。この実施例では、この電圧源をストロボ回路ＳＢへの
電源と共用とした例を示したが、別個に用意され電圧源
を用いても良いことは言うまでもない。

【００１９】また、この発明を特徴づける技術である圧
電アクチュエータ１から変位量、加速度を最大限に引き
出す方法は、下記のようにすれば良い。すなわち、本駆
動直前にトランジスタＱ１１，Ｑ１２をオンしてトラン
ジスタＱ７から逆極性に電位を与えることで圧電アクチ
ュエータ１を逆駆動する。これにより、圧電アクチュエ
ータ１は逆方向に変位して収縮する。この状態でも図２
のレバー４は、バネ５の力により圧電アクチュエータ１
の端面に追随して移動するので間が開く事はない。そし
て、この状態の直後に前述したトランジスタＱ５，Ｑ９
による本駆動を行う。これによって等価的にアクチュエ
ータ１の変位量が２倍近くになり、発生する加速度も同
様に大きくなり変位量を増加することが可能となる。こ
の動作状態は、後で図１２でも説明する。ここで、トラ
ンジスタＱ７にも熱破壊防止用抵抗Ｒ６が直列接続され
ている。

【００２０】図３以降はＣＰＵの作動プログラム例を示
す。図３において、電源回路Ｐ１が作動している間ＣＰ
Ｕは本ルーチンを繰り返し実行する。ステップ５０にて
、測光回路ＬＭの出力とフィルム感度検出回路ＦＭの出
力とを演算し、適正制御条件を算出する。ステップ５１
にて、電源回路Ｐ２の作動を開始し、同時にトランジス
タＱ１３をオンさせてランプ４３を点灯させる。ステッ
プ５２にて、ステップ５０による適正制御条件を表示回
路ＤＳＰにて表示させる。ステップ５３にて、圧電アク
チュエータ１、２の絶縁状態のチェックルーチンを実行
する。この詳細な動作は図４にて説明する。次いでステ
ップ５４にて、ステップ５３の結果アクチュエータ１、
２のいずれかに絶縁不良が発生しているかを判定する。 絶縁不良が発生している場合は、ステップ５５にて、圧
電アクチュエータ１、２のいずれかが異常である事を警
告する。表示回路ＤＳＰによる視覚的方法や聴覚的警告
方法が行われる。ステップ５６にて、シャッターボタン
が押されてもレリーズルーチンに入らないよう禁止状態
を設定する。このルーチンの後はステップ５０に戻って
演算結果の表示とアクチュエータ１、２の異常状態の警
告を続行する。また、絶縁状態が良ければ、ステップ５
７にて、湿度検出回路ＨＭＤによってカメラ内の湿度状
態を検出する。湿度状態が良ければ、ステップ５８にて
、レリーズを許可する。ここで許可を行うのは以前にス
テップ５５にて禁止された状態が解除された場合に、禁
止状態をリセットして露光作動を行えるようにする必要
があるからである。ステップ５９にて、電源回路Ｐ３の
作動を開始する。これにてストロボ回路ＳＢの発光準備
が行われる。ステップ６０にて、シャッターボタンにて
レリーズスイッチがオンされたかを判断し、オンされて
いない場合にはステップ５０に復帰し、レリーズスイッ
チがオンされていれば、ステップ６１にて、図６で詳述
するレリーズシーケンスを実行する。ステップ５７にて
湿度状態が良くなければ、ステップ６２にて、カメラ内
の湿度が高すぎてアクチュエータ１、２の作動を行うの
が危険であるので表示回路ＤＳＰにて警告を行う。ステ
ップ６３にて、レリーズ禁止状態をセットする。ステッ
プ６４にて、脱湿ルーチンを実行する。この詳細は図５
にて説明する。本ルーチンの実行後はステップ５０に戻
って上記を繰り返す。そして脱湿が完了したらば絶縁状
態が悪くない限りステップ６１のレリーズルーチンに移
行する。

【００２１】図４は図３のステップ５３の絶縁状態検出
ルーチンの詳細を示す。ステップ７０にて、トランジス
タＱ９をオンし、ステップ７１にて、トランジスタＱ４
をオンする。これにて圧電アクチュエータ１に電源回路
Ｐ１の電圧がダイオードＤ２と抵抗Ｒ１を介して印加さ
れる。ステップ７２にて、コンパレータＣ出力を判断し
、ステップ７３にて、コンパレータＣ出力の判断が確実
になされたかの判断を行う。これは、一度だけの読みと
りで判断するのではなく複数回繰り返して確実とあなる
結果を得るためのものである。次いで、ステップ７４に
て、読み取り結果をメモリに格納する。図３のステップ
５４は、このステップ７４で格納されたメモリの内容を
確認することになる。ステップ７５にて、トランジスタ
Ｑ４をオフし、ステップ７６にて、トランジスタＱ９を
オフする。これにて電源回路Ｐ１出力のアクチュエータ
１への印加ルーチンが完了する。圧電アクチュエータ２
に対しても同様のルーチンが必要であるが、その詳細は
省略する。

【００２２】図５は図３のステップ６４の脱湿ルーチン
の詳細例を示す。ステップ８０にて、まず繰り返し回数
ｎを０にセットする。ステップ８１にて、繰り返し回数
ｎがあらかじめ定められている数値Ｎを超えたか否かの
判断を行う。最初は数値Ｎに達していないから、ステッ
プ８２に進み、トランジスタＱ９をオンし、ステップ８
３にて、トランジスタＱ８をオンする。トランジスタＱ
８のオンによってトランジスタＱ５もオンし、アクチュ
エータ１に電源回路Ｐ２からの出力電圧が印加される。 ステップ８４にて一定の遅延時間を設け、アクチュエー
タ１への電圧印加を所定時間保持する。この間にアクチ
ュエータ１には電荷が充電される。この所定時間は、ア
クチュエータ１が十分な変位をして負荷を動作してしま
わない範囲に設定される。所定時間経過後、ステップ８
５にてトランジスタＱ８をオフし、トランジスタＱ５も
オフして電源回路Ｐ２からの出力電圧印加が終了する。 ステップ８６にて、トランジスタＱ１１をオンし、これ
にてアクチュエータ１に蓄えられた電荷が放電される。 ステップ８７にて、放電を確実にするため一定の遅延時
間を設ける。この時間は、次の充電がなされるのに十分
な放電が行われる時間に設定される。ステップ８８にて
、１サイクルの充放電が完了したので繰り返し回数ｎに
１を加算する。次いで、ステップ８９にて、トランジス
タＱ１１をオフした後にステップ８１に戻る。以後、こ
の動作を繰り返す。

【００２３】以上の充放電サイクルの動作は、繰り返し
回数ｎが数値Ｎに達するまで実行される。数値Ｎに達す
るとステップ８１のあとはステップ９０にジャンプし、
このでステップ９０でトランジスタＱ９をオフする。こ
の後は図３のステップ５０に復帰し前述の処理を繰り返
す。上記したように、充電時間についてはアクチュエー
タ１が負荷を駆動する変位を起こさない程度の時間に設
定する事が重要である。さもないと脱湿ルーチンである
にもかかわらず図２の機械系の作動を行ってしまうから
である。また、繰り返し周波数並びに繰り返し回数Ｎに
ついては、使用するアクチュエータの耐湿度特性に基づ
く実験値から厳密に求める必要があるが、一般的には数
ｋＨｚで数十ｍＳの間駆動する事で十分であろう。なお
、数値Ｎは雰囲気の湿度によって可変にしてもよい。

【００２４】以上の実施例では、アクチュエータ１を順
方向に駆動したが、逆方向に駆動してもよい。この場合
、図５の動作と異なる点は、ステップ８２にて、トラン
ジスタＱ１１をオンにし、ステップ８３にて、トランジ
スタＱ１２をオンにしてトランジスタＱ７をオンにし、
アクチュエータ１に逆方向の電圧を印加する。ステップ
８４にて一定時間の遅延を行った後、ステップ８５にて
、トランジスタＱ１２をオフにしてトランジスタＱ７を
オフにし、ステップ８６にて、トランジスタＱ９をオン
にしアクチュエータ１に蓄えられた電荷を放電する。ス
テップ８７にて、一定の遅延時間を設け、ステップ８８
にて、繰り返し回数ｎに１を加算し、ステップ８９にて
、トランジスタＱ９をオフした後にステップ８１に戻る
。以上の充放電サイクルの動作は、繰り返し回数ｎが数
値Ｎに達するまで実行される。数値Ｎに達するとステッ
プ８１のあとはステップ９０にジャンプし、このでステ
ップ９０でトランジスタＱ１１をオフし、この後は図３
のステップ５０に復帰し前述の処理を繰り返す。 この逆方向電圧印加の例では、アクチュエータ１は負荷
を駆動する方向と逆の方向に変位するので、変位し過ぎ
て負荷を駆動してしまうようなことは絶対起きないので
、ステップ８４の遅延時間を長くすることができる。 この時間が長ければ加熱が十分になされるので繰り返し
回数であるＮを小さくできる。

【００２５】図６、７は図３のステップ６１で示したレ
リーズルーチンの詳細である。ステップ９５にて、トラ
ンジスタＱ１３をオフする。これによって照明用ランプ
４３が消灯し、今後の電源回路Ｐ２の出力電圧はアクチ
ュエータ１、２用にのみ使用されることになる。ステッ
プ９６にて、カメラの反射ミラーを上昇させ、ステップ
９７にて、絞り制御回路ＡＰを駆動して絞りを所定値に
セットする。ステップ９８にて、トランジスタＱ８をオ
ンし、これによってトランジスタＱ５がオンされる。ス
テップ９９にて、トランジスタＱ９をオンする。以上の
動作によってアクチュエータ１が電源回路Ｐ２にて駆動
される。ステップ１００にて、所定のシャッタタイムを
計時する作動を開始し、ステップ１０１にて、スイッチ
１６がオンされたか否かを確認する。これはアクチュエ
ータ１が正しく機械系を駆動できたかの結果を検知する
ためのものである。スイッチ１６がオンしないすなわち
先幕機械系が作動しなかった場合にはステップ１０６に
移行する。スイッチ１６がオンすると、ステップ１０２
にて、ステップ１００で開始した計時が終了したか否か
を判断する。

【００２６】計時が終了した場合は、ステップ１０３以
降、計時時間が設定値に達したので後幕を制御するため
の処理を実行する。まず、ステップ１０３にて、後幕制
御用の回路ブロック４７内の先幕用アクチュエータ２の
トランジスタＱ８相当品をオンする。これにて、トラン
ジスタＱ５相当品もオンする。ステップ１０４にて、ト
ランジスタＱ９相当品をオンし、これによってアクチュ
エータ２に通電が行われる。ステップ１０５にて、スイ
ッチ３６のオンを確認する。スイッチ３６がオンしない
すなわち後幕機械系が正しく作動しなかった場合には、
ステップ１１１に進み、スイッチ３６がオンした場合に
は図７のステップ１２５に進む。ステップ１２５にて、
アクチュエータ１、２駆動に関与するすべてのトランジ
スタをオフし、ステップ１２６にて、絞りを復帰し、ス
テップ１２７にて、ミラーを下降させ、ステップ１２８
にて、トランジスタＱ１３をオンさせランプ４３による
照明を再開する。ステップ１２９にて、以上のルーチン
でフィルムへの露光が完了したので巻き上げルーチンを
実行する。フィルム給送関係については以上のフィルム
給送ルーチンのみを説明した。巻き戻しルーチンについ
ては公知の方法で可能であるので説明を省略する。

【００２７】ステップ１０１でスイッチ１６がオンしな
いすなわち先幕機械系が正しく作動しなかった場合につ
いての動作は、ステップ１０６以降でなされる。ステッ
プ１０６にて、トランジスタＱ８をオフし、これによっ
てトランジスタＱ５もオフし、電源回路Ｐ２からの電圧
印加を停止する。ステップ１０７にて、トランジスタＱ
１０をオンし、これによってトランジスタＱ６がオンし
て電源回路Ｐ３からの出力電圧がアクチュエータ１に印
加される。前述のように、電源回路Ｐ３の電圧印加はア
クチュエータ１の変位量を最大に求めるようにするもの
である。印加電圧が許容最大定格に近接しているので常
に使用するにはアクチュエータの耐久性に悪影響を与え
る可能性があるのでこのような非常時にのみ使用するの
である。ステップ１０８にて、シャッタタイムの計時を
再び始める。ステップ１０９にて、スイッチ１６がオン
したかを確認する。以上の非常動作で先幕機械系が正し
く作動した場合にはスイッチ１６がオンするので再びス
テップ１０２に戻って前述の処理を続行する。この場合
には特に警告動作を行う必要はない。カメラの姿勢や外
から加えられた衝撃にて偶然作動しにくかった場合が考
えられ、警告することでかえって撮影者が混乱してしま
うのを避けるためである。一方、以上の動作でも先幕機
械系が作動しない場合にはスイッチ１６がオンしないの
でステップ１１０に移行し、先幕機械系が作動しない旨
警告を表示回路ＤＳＰにて行ない、しかる後、図７のス
テップ１２０に進む。

【００２８】ステップ１２０にて、アクチュエータ１、
２駆動に関与するすべてのトランジスタをオフにし、ス
テップ１２１にて絞りを復元し、ステップ１２２にてミ
ラーを下降させ、ステップ１２３にて、トランジスタＱ
１３をオンして照明ランプ４３を点灯させ、ステップ１
２４にて、以上の動作では先幕が作動していないため露
光動作が行われず、フィルム給送を行う必要がないので
まず給送を禁止する。そして、図３のステップ５０に復
帰し警告動作を行うようにする。

【００２９】ステップ１０５にて後幕機械系が正しく作
動しなかった場合には、次の処理に移る。ステップ１１
１にて、後幕制御用の回路ブロック４７内のトランジス
タＱ８相当品をオフし、これによってトランジスタＱ５
相当品もオフして電源回路Ｐ２による駆動が停止する。 ステップ１１２にて、トランジスタＱ１０相当品をオン
し、これによってトランジスタＱ６相当品がオンし電源
回路Ｐ３からの出力電圧が印加される。この理由は先幕
系と同様である。ステップ１１３にて、スイッチ３６が
動作したかの確認を行い、ステップ１１４にて、スイッ
チ３６がオンした、すなわち後幕機械系が動作をして露
光は行われたものの、ステップ１１１、１１２、１１３
によって露光完了タイミングが遅れたため、シャッター
タイムが長くなって適正露光が得られなかった旨の警告
を行う動作を開始する。勿論、シャッタータイムに比較
してステップ１１１、１１２、１１３の処理が比較的短
ければ、このような警告は不要である。高速秒時が設定
されていた場合のみ警告すれば良い。この後は、図７の
ステップ１２５に移行し、前述の処理を実行する。ステ
ップ１１３にて再び後幕機械系の作動が行われなかった
、すなわち後幕が閉じない非常事態である場合には、ス
テップ１１５にて、シャッタ幕が開放状態である旨の警
告を行ない、図７のステップ１２０に続く前述のルーチ
ンを実行する。

【００３０】図８は、この発明を特徴づける動作の説明
である。すなわち、アクチュエータ１、２からより大き
な変位量、加速度を得る方法の説明である。図６のステ
ップ９７に続いてステップ９８までの間で実行する。ス
テップ１３０にてトランジスタＱ１１をオンし、これに
よってアクチュエータ１の上方の端子が接地される。ス
テップ１３１にてトランジスタＱ１２をオンして、トラ
ンジスタＱ７をオンし、電源回路Ｐ２の出力電圧をアク
チュエータ１の下方端子に印加する。これでアクチュエ
ータ１は、逆方向の電圧を印加されて収縮し、逆方向に
変位する。ステップ１３２にて一定時間遅延させこの逆
電圧印加状態を保つ。ステップ１３３にてトランジスタ
Ｑ１２をオフし、これによって逆電圧の印加が終了する
。ステップ１３４にてトランジスタＱ１１をオフする。 以上のルーチンにてアクチュエータ１はいったん収縮し
、続くステップ９８からの伸張との相乗効果によって変
位量、加速度がより多く得られることとなる。アクチュ
エータ２に関しても同様の逆電圧印加ルーチンを実行す
ることで変位量、加速度が多く得られるがそのルーチン
の詳細は省略する。

【００３１】図９は、アクチュエータの作動応答を改善
するルーチン例の説明である。アクチュエータをその機
械的共振点付近の周波数にて微振動させておき、続く本
駆動による変位動作を早く行わせるものである。本ルー
チンは図５の脱湿ルーチンと同様であるが、その周波数
と作動時間が異なる。また本ルーチンもステップ９７に
続いてステップ９８の間に挿入されて実行される。ステ
ップ１４０にて、まず繰り返し回数ｎを０にセットし、
ステップ１４１にて、繰り返し回数ｎがあらかじめ定め
られている数値Ｎを超えたかの判断する。繰り返し回数
ｎが数値Ｎに達していないときは、ステップ１４２にて
トランジスタＱ９をオンし、ステップ１４３にてトラン
ジスタＱ８をオンしてトランジスタＱ５をオンし、これ
によって、アクチュエータ１に電源回路Ｐ２からの出力
電圧が印加される。ステップ１４４にて、一定の遅延時
間を設けアクチュエータ１への電圧印加時間を設ける。 この間にアクチュエータ１には電荷が充電される。ステ
ップ１４５にてトランジスタＱ８をオフし、トランジス
タＱ５もオフして電源回路Ｐ２からの出力電圧印加が終
了する。ステップ１４６にてトランジスタＱ１１がオン
すると、アクチュエータ１に蓄えられた電荷が放電され
る。ステップ１４７にて、放電を確実にするため一定の
遅延時間を設ける。ステップ１４８にて、１サイクルの
充放電が完了したので繰り返し回数ｎに１を加算する。 ステップ１４９にて、トランジスタＱ１１をオフして、
ステップ１４１に戻る。

【００３２】以上の充放電サイクルは繰り返し回数ｎが
数値Ｎに達するまで実行される。数値Ｎに達するとステ
ップ１４１のあとはステップ９８にジャンプして、続き
のルーチンを実行し先幕走行の制御を行う。以上の処理
のうち充電時間については、アクチュエータ１が変位を
起こさない程度の時間に設定することが重要である。さ
もないと、予備動作ルーチンであるにもかかわらず図１
の機械系を作動を行ってしまうからである。また、繰り
返し周波数並びに繰り返し回数Ｎについては使用するア
クチュエータの共振特性に基づく応答特性から厳密に求
める必要があるが、一般的には数ｋＨｚで数ｍＳの間駆
動すれば良い。以上の処理はアクチュエータ２について
も同様であるので詳述を省略する。

【００３３】図１０、１１、１２は上記各ルーチン中に
おけるアクチュエータ１の伸縮状況を示した図である。 図１０は、図６の通常駆動方法による動作状況を示す図
である。ステップ９８以前の静止状態でのアクチュエー
タ１は図１０（ａ）のような長さである。そして、ステ
ップ９９によって電源回路Ｐ２の出力電圧が印加される
と、図１０（ｂ）に示すような順方向のＡ１の変位が得
られる。また、前述のように偶発的に変位量Ａ１では不
足だった場合には、図１０（ｃ）のように、電源回路Ｐ
３の出力電圧が印加されステップ１０７のようにより大
きな変位量Ａ２を利用する。この長さの変化とその加速
度を用いるのが本発明による機械系の特徴であるのは前
述の通りである。

【００３４】図１１は、図５の脱湿ルーチン中の変位量
を示したものである。ステップ８２以前の静止状態での
アクチュエータ１は図１１（ａ）のような長さである。 そして、ステップ８３によって電源回路Ｐ２の出力電圧
が印加されると、図１１（ｂ）に示すような変位Ａ３が
得られる。ここでは、間欠駆動するので変位が完全に飽
和する前に駆動電圧を除去するため、ステップ８２以前
の長さからのステップ８３の時点における変位量Ａ３に
なるが、この長さがＡ１に近づく前にステップ８５に移
行して図１１（ｃ）のように、元の長さに復帰するよう
になる。図１２は、図８で説明した本発明を特徴づける
動作を説明するもので、いったん収縮させた後の伸張量
を利用した場合の説明である。図１２（ａ）のようにス
テップ１３０以前は従来の長さであるが、ステップ１３
１にて逆電圧が印加されて、図１２（ｂ）のようにＢ１
の変位量だけ収縮する。そして、ステップ９９での電圧
印加によって、図１２（ｃ）のように元の長さから変位
量Ａ１だけ伸張する。この結果、機械系はＢ１とＡ１の
加算分の変位量を利用することになり、より大きな変位
量、加速度が得られるのは前述の通りである。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、電圧印加によっ
て機械的変位を生ずる圧電アクチュエータと、その変位
を利用して作動を行う機械手段とを備えたものにおいて
、圧電アクチュエータに逆方向の電圧を印加した後に、
順方向の電圧を印加することにより、変位量をより大き
くとることができ、機械手段を駆動する力が増加して、
動作の確実性が向上するという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の圧電アクチュエータを駆動
するための電気回路である。

【図２】図１の圧電アクチュエータによって駆動される
カメラのシャッタ駆動用の機械構成図である。

【図３】図２のＣＰＵの動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図４】図３のステップ５３の絶縁状態検出ルーチンの
フローチャートである。

【図５】図３のステップ６４の脱湿ルーチンのフローチ
ャートである。

【図６】図３のステップ６１のレリーズルーチンのフロ
ーチャートである。

【図７】同じく図３のステップ６１のレリーズルーチン
のフローチャートである。

【図８】圧電アクチュエータから大きな変位量、加速度
を得るための動作ルーチンのフローチャートである。

【図９】圧電アクチュエータの応答性をよくするための
動作ルーチンのフローチャートである。

【図１０】圧電アクチュエータの通常動作時の変位量の
説明図である。

【図１１】圧電アクチュエータの脱湿ルーチン時の変位
量の説明図である。

【図１２】圧電アクチュエータの大きな変位量、加速度
を得るための動作ルーチン時の変位量の説明図である。

【符号の説明】

１、２　　　　　　　　　　　　圧電アクチュエータ１
７　　　　　　　　　　　　　　シャッタ先幕３７　　
　　　　　　　　　　　　シャッタ後幕４６、４７　　
　　　　　　回路ブロックＰ１、Ｐ２，Ｐ３　　電源回
路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電圧を印加すると機械的変位を発生す
   る圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの変
   位に応じて動作を行う機械手段と、所定の極性の電圧を
   発生する順電圧発生手段と、前記順電圧発生手段の電圧
   とは逆極性の電圧を発生する逆電圧発生手段と、前記圧
   電アクチュエータに対し、前記逆電圧発生手段で発生し
   た電圧を印加した後に前記順電圧発生手段で発生した電
   圧を印加する制御手段とを有する圧電アクチュエータの
   駆動装置。