JP2019068587A - 圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法 - Google Patents

圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】振動状態を精度よく検出することのできる圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法を提供する。【解決手段】圧電駆動装置の制御装置は、２値化されている駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、前記駆動パルス信号から駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、検出用圧電素子から出力される検出信号を２値化して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部と、前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得する位相差取得部と、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法に関するものである。
例えば、特許文献１には、圧電駆動装置として、振動体と、振動体に印加する第１のパルス信号を生成するパルス制御手段と、振動体の振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段の出力信号を第２のパルス信号に変換するパルス信号変換手段と、を有する構成が記載されている。このような構成の圧電駆動装置では、第１のパルス信号と第２のパルス信号との位相差を検出し、この位相差を制御することで、振動体の振動を制御することができる。
特開２００３−９２８９１号公報
ここで、振動体の振幅を制御するのに、第１のパルス信号のＤｕｔｙを変化させる方法が知られている。一般的に、Ｄｕｔｙが５０％のときが最も振幅が大きく、Ｄｕｔｙが０に近づくにつれて振幅が小さくなる。このように、Ｄｕｔｙを変化させると、第１のパルス信号と第２のパルス信号との位相差が実際の位相差からずれてしまい、振動体の振動状態を精度よく検出することができなくなるおそれがある。
本発明の目的は、振動状態を精度よく検出することのできる圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法を提供することにある。
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の圧電駆動装置の制御装置は、駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御装置であって、
２値化されている駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、
前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部と、
前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得する位相差取得部と、を有することを特徴とする。
これにより、位相差が駆動パルス信号のＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置の駆動を制御することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御装置では、前記位相差取得部は、前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得することが好ましい。
これにより、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらずより精度よく振動体の振動状態を検出することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御装置は、駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御装置であって、
２値化されている駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、
前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部と、
前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと、前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りと、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得する位相差取得部と、を有することを特徴とする。
これにより、位相差が駆動パルス信号のＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置の駆動を制御することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御装置では、前記位相差取得部は、前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りとに基づいて予測した前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りに基づいて予測した前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得することが好ましい。
これにより、リアルタイムで位相差を取得することができるため、より精度よく、振動体の振動状態を検出することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御装置は、駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御装置であって、
２値化されている駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、
前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を２値化してモニターパルス信号を生成するモニターパルス信号生成部と、
前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部と、
前記モニターパルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得する位相差取得部と、を有することを特徴とする。
これにより、位相差が駆動パルス信号のＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置の駆動を制御することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御装置では、前記位相差取得部が取得した前記位相差に基づいて前記駆動パルス信号生成部の駆動を制御する駆動制御部を有することが好ましい。
これにより、位相差を所定の値に合わせ込むことができ、振動体を効率的に振動させることができる。
本発明の圧電駆動装置の制御方法は、駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御方法であって、
２値化されている駆動パルス信号を生成し、
前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成し、
前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成し、
前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得することを特徴とする。
これにより、位相差が駆動パルス信号のＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置の駆動を制御することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御方法では、前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得することが好ましい。
これにより、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらずより精度よく振動体の振動状態を検出することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御方法は、駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御方法であって、
２値化されている駆動パルス信号を生成し、
前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成し、
前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成し、
前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと、前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りと、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得することを特徴とする。
これにより、位相差が駆動パルス信号のＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置の駆動を制御することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御方法では、前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りとに基づいて予測した前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りに基づいて予測した前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得することが好ましい。
これにより、リアルタイムで位相差を取得することができるため、より精度よく、振動体の振動状態を検出することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御方法は、駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御方法であって、
２値化されている駆動パルス信号を生成し、
前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成し、
前記駆動信号を２値化してモニターパルス信号を生成し、
前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成し、
前記モニターパルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得することを特徴とする。
これにより、位相差が駆動パルス信号のＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号のＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置の駆動を制御することができる。
本発明の圧電駆動装置の制御方法では、前記位相差に基づいて前記駆動パルス信号を生成することが好ましい。
これにより、位相差を所定の値に合わせ込むことができ、振動体を効率的に振動させることができる。
本発明の第１実施形態に係る圧電モーターの全体構成を示す斜視図である。 図１に示す圧電駆動装置の分解斜視図である。 圧電駆動装置に印加する駆動信号および圧電駆動装置から出力される検出信号を示す図である。 図３に示す駆動信号を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。 圧電駆動装置に印加する駆動信号および圧電駆動装置から出力される検出信号を示す図である。 図５に示す駆動信号を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。 制御装置を示す回路図である。 従来の位相差を取得する方法を説明するための図である。 従来の位相差を取得する方法を説明するための図である。 第１実施形態の位相差を取得する方法を説明するための図である。 第１実施形態の位相差を取得する方法を説明するための図である。 第１実施形態の位相差を取得する方法を説明するための図である。 第２実施形態の位相差を取得する方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る制御装置を示す回路図である。 本発明の第４実施形態に係るロボットを示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る電子部品搬送装置を示す斜視図である。 図１６に示す電子部品搬送装置が有する電子部品保持部を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。 本発明の第７実施形態に係るプロジェクターの全体構成を示す概略図である。
以下、本発明の圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電モーターの全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す圧電駆動装置の分解斜視図である。図３は、圧電駆動装置に印加する駆動信号および圧電駆動装置から出力される検出信号を示す図である。図４は、図３に示す駆動信号を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。図５は、圧電駆動装置に印加する駆動信号および圧電駆動装置から出力される検出信号を示す図である。図６は、図５に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す図である。図７は、制御装置を示す回路図である。図８および図９は、それぞれ、従来の位相差を取得する方法を説明するための図である。図１０ないし図１２は、それぞれ、第１実施形態の位相差を取得する方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、圧電駆動装置１のローター１１０側を「先端側」とも言い、ローター１１０と反対側を「基端側」とも言う。
図１に示す圧電モーター１００（超音波モーター）は、回動軸Ｏまわりに回転可能な被駆動部（従動部）としてのローター１１０と、ローター１１０の外周面１１１に当接する圧電駆動装置１（圧電アクチュエーター）と、圧電駆動装置１の駆動を制御する制御装置９と、を有している。このような圧電モーター１００では、制御装置９の制御によって圧電駆動装置１を屈曲振動させることで、ローター１１０を回動軸Ｏまわりに回転させることができる。
なお、圧電モーター１００の構成としては図１の構成に限定されない。例えば、ローター１１０の周方向に沿って複数の圧電駆動装置１を配置し、複数の圧電駆動装置１の駆動によってローター１１０を回転させてもよい。このような構成によれば、より大きい駆動力（トルク）、より速い回転速度でローター１１０を回転可能な圧電モーター１００となる。また、圧電駆動装置１は、伝達部１４がローター１１０の主面（対向する一対の平坦面）に当接していてもよい。また、被駆動部は、ローター１１０のような回転体に限定されず、例えば、直線移動する移動体であってもよい。
図１に示すように、圧電駆動装置１は、振動体１１と、振動体１１を支持する支持部１２と、振動体１１と支持部１２とを接続する接続部１３と、振動体１１に設けられ、振動体１１の振動をローター１１０に伝達する伝達部１４と、を有している。
振動体１１は、屈曲振動する部分であって、圧電駆動装置１の厚さ方向からの平面視で、長方形状（長手形状）となっている。支持部１２は、振動体１１を支持すると共に、圧電駆動装置１をステージ等に固定する固定部として機能する。また、支持部１２は、圧電駆動装置１の厚さ方向からの平面視で、振動体１１の基端側を囲むＵ字形状となっている。また、接続部１３は、振動体１１の屈曲振動の節となる部分（長手方向の中央部）と支持部１２とを接続している。ただし、振動体１１、支持部１２および接続部１３の形状や配置としては、その機能を発揮することができる限り、それぞれ、特に限定されない。
伝達部１４は、振動体１１の先端側であって幅方向の中央部から突出して設けられている。また、伝達部１４の先端部は、ローター１１０と接触している。そのため、振動体１１の振動が伝達部１４を介してローター１１０に伝達され、これにより、ローター１１０が回転する。伝達部１４の構成材料としては、特に限定されないが、硬質な材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックスが挙げられる。これにより、耐久性の高い伝達部１４となると共に、伝達部１４の変形が抑えられ、振動体１１の振動を効率的にローター１１０に伝達することができる。
ここで、振動体１１、支持部１２および接続部１３は、対向配置された第１基板３および第２基板４と、第１基板３と第２基板４との間に位置している圧電素子５および間座６と、から形成されている。
図２に示すように、第１基板３は、振動部３１と、振動部３１を支持する支持部３２と、振動部３１と支持部３２とを接続する接続部３３と、を有している。同様に、第２基板４は、振動部４１と、振動部４１を支持する支持部４２と、振動部４１と支持部４２とを接続する接続部４３と、を有している。第１基板３および第２基板４は、同じ形状および大きさであり、圧電素子５を挟んで振動部３１、４１が対向配置され、間座６を挟んで支持部３２、４２が対向配置されている。そして、振動部３１、圧電素子５および振動部４１の積層体で振動体１１が構成され、支持部３２、間座６および支持部４２の積層体で支持部１２が構成され、接続部３３、４３で接続部１３が構成されている。
第１基板３および第２基板４としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板を用いることができる。これにより、例えば、エッチング等によって、高い寸法精度で第１基板３および第２基板４を形成することができる。
圧電素子５は、振動部３１、４１の間に位置しており、図示しない接着剤を介して振動部３１、４１のそれぞれと接合されている。また、圧電素子５は、駆動用の５つの圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅと、検出用の圧電素子５Ｆと、を有している。圧電素子５Ｃは、振動体１１の幅方向の中央部において、振動体１１の長手方向に沿って配置されている。この圧電素子５Ｃに対して振動体１１の幅方向の一方側には圧電素子５Ａ、５Ｂが振動体１１の長手方向に並んで配置され、他方側には圧電素子５Ｄ、５Ｅが振動体１１の長手方向に並んで配置されている。また、圧電素子５Ｃの先端側に圧電素子５Ｆが配置されている。
圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆは、圧電体５１を一対の電極５２、５３で挟み込んだ構成となっている。駆動用の圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅは、それぞれ、電極５２、５３間に電圧を印加することで、振動体１１の長手方向に沿った方向に伸縮する。一方、検出用の圧電素子５Ｆは、振動体１１の変形に応じて電荷を発生させる。
本実施形態では、圧電体５１は、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆで共通化されている。また、電極５２も、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆで共通化されており、例えば、ＧＮＤ（グランド）に接続されている。一方、電極５３は、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆで個別に形成され、それぞれ、個別の駆動信号が印加される。ただし、圧電素子５の構成は、これに限定されず、例えば、圧電体５１および電極５２の両方または一方が圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆで個別に（別体として）形成されていてもよい。また、駆動用の圧電素子の数や配置は、振動体１１に所望の振動を励振させることができれば、特に限定されず、例えば、圧電素子５Ｃを省略してもよい。また、検出用の圧電素子の数や配置は、振動体１１の振動に応じた電荷を取り出すことができれば、特に限定されない。
圧電体５１の構成材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）、メタニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電セラミックスを用いることができる。圧電セラミックスで構成された圧電体は、例えば、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法やスパッタリング法を用いて形成してもよいが、バルク材料から形成することが好ましい。これにより、圧電素子５の製造が容易となる。なお、圧電体５１の構成材料としては、上述した圧電セラミックスの他にも、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。
間座６は、支持部３２、４２の間に位置しており、図示しない絶縁性接着剤を介して支持部３２、４２のそれぞれと接合されている。間座６の厚さは、圧電素子５の厚さとほぼ等しくなっており、第１基板３および第２基板４の撓みが抑制されている。
間座６としては、特に限定されず、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックス、各種金属材料、シリコン、各種樹脂材料等を用いることができる。これらの中でも、各種セラミックス、各種金属材料、シリコンを用いることが好ましく、これにより、硬質な間座６が得られる。ただし、金属材料を用いる場合には、間座６に絶縁性を付与するために、例えば、その表面に絶縁処理を施す等の加工が必要となる。
例えば、図３中の駆動信号Ｖ１を圧電素子５Ａ、５Ｅに印加し、駆動信号Ｖ２を圧電素子５Ｃに印加し、駆動信号Ｖ３を圧電素子５Ｂ、５Ｄに印加すると、図４に示すように、振動体１１がＳ字状に屈曲振動し、これに伴って、伝達部１４が図中反時計回りに楕円運動する。このような伝達部１４の楕円運動によってローター１１０が送り出され、ローター１１０が時計回りに回転する。駆動信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、互いに同じ波形（同じ周波数および同じ振幅）を有し、位相だけが異なっている。
また、例えば、図５中の駆動信号Ｖ１’を圧電素子５Ａ、５Ｅに印加し、駆動信号Ｖ２’を圧電素子５Ｃに印加し、駆動信号Ｖ３’を圧電素子５Ｂ、５Ｄに印加すると、図６に示すように、振動体１１がＳ字状に屈曲振動し、これに伴って、伝達部１４が図中時計回りに楕円運動する。このような伝達部１４の楕円運動によってローター１１０が送り出され、ローター１１０が反時計回りに回転する。駆動信号Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖ３’は、互いに同じ波形（同じ周波数および同じ振幅）を有し、位相だけが異なっている。
なお、伝達部１４を時計回りまたは反時計回りに楕円運動させることができれば、圧電駆動装置１に印加する駆動信号Ｓｄのパターンは、特に限定されない。以下では、説明の便宜上、駆動信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３（駆動信号Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖ３’）を総称して「駆動信号Ｓｄ」とも言う。
振動体１１が上述のように振動すると、圧電素子５Ｆが撓み、この撓みによって圧電体５１から発生した電荷が圧電素子５Ｆ（電極５２、５３の間）から検出信号Ｓｓとして出力される（図３および図５参照）。なお、検出信号Ｓｓは、駆動信号Ｓｄと実質的に同じ周波数を有し、駆動信号Ｓｄと位相差がずれている。制御装置９は、検出信号Ｓｓを用いて圧電駆動装置１の駆動を制御（フィードバック制御）する。
次に、制御装置９について説明する。図７に示すように、制御装置９は、駆動パルス信号Ｐｄを生成する駆動パルス信号生成部９１と、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加する駆動信号Ｓｄを生成する駆動信号生成部９２と、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成する検出パルス信号生成部９３と、駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する位相差取得部９４と、位相差θ２に基づいて駆動パルス信号生成部９１の駆動を制御する駆動制御部９５と、を有している。
駆動パルス信号生成部９１は、駆動信号Ｓｄを生成するための駆動パルス信号Ｐｄ（デジタル信号）を生成する回路である。図７に示すように、駆動パルス信号生成部９１で生成される駆動パルス信号Ｐｄは、Ｈｉｇｔ／Ｌｏｗに２値化された矩形波（方形波）である。駆動パルス信号生成部９１は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙ（デューティー）を変化させることができる。駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変更することで、駆動信号Ｓｄの振幅を変更することができ、Ｄｕｔｙを５０％（Ｈｉｇｔ：Ｌｏｗを１：１）とすれば、駆動信号Ｓｄの振幅が最大となり、Ｄｕｔｙを０％に近づけるに連れて、駆動信号Ｓｄの振幅が減少する。
なお、駆動パルス信号生成部９１の構成は、上述した駆動パルス信号Ｐｄを生成することができ、かつ、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変更することができれば、特に限定されない。本実施形態の駆動パルス信号生成部９１は、図７に示すように、ＧＮＤの電位となっている第１電極９１Ａと、＋ＶＤＤの電位となっている第２電極９１Ｂと、スイッチング素子９１Ｃと、を有しており、第１電極９１Ａとスイッチング素子９１Ｃとが接続されている状態と、第２電極９１Ｂとスイッチング素子９１Ｃとが接続されている状態と、を交互に切り替えることで駆動パルス信号Ｐｄを生成する構成となっている。また、本実施形態では、駆動パルス信号生成部９１は、異なる３つの駆動信号（駆動信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３や駆動信号Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖ３’）を生成するために、第１駆動パルス信号生成部９１１、第２駆動パルス信号生成部９１２および第３駆動パルス信号生成部９１３を有している。
駆動信号生成部９２は、駆動パルス信号生成部９１で生成された駆動パルス信号Ｐｄから駆動信号Ｓｄ（アナログ信号）を生成する回路である。図７に示すように、駆動信号生成部９２で生成される駆動信号Ｓｄは、略正弦波状の信号である。
なお、駆動信号生成部９２の構成は、上述した駆動信号Ｓｄを生成することができれば、特に限定されない。本実施形態の駆動信号生成部９２は、図７に示すように、主に、バッファ９２Ａとコイル９２Ｂとを備えた構成となっている。また、本実施形態では、駆動信号生成部９２は、異なる３つの駆動信号（駆動信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３や駆動信号Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖ３’）を生成するために、第１駆動パルス信号生成部９１１と接続された第１駆動信号生成部９２１と、第２駆動パルス信号生成部９１２と接続された第２駆動信号生成部９２２と、第３駆動パルス信号生成部９１３と接続された第３駆動信号生成部９２３と、を有している。
駆動信号生成部９２によって生成された３つの駆動信号（例えば、駆動信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３や駆動信号Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖ３’）を圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加することで、前述したように、振動体１１が屈曲振動し、それに伴って、ローター１１０が回転する。
検出パルス信号生成部９３は、振動体１１の屈曲振動に伴って圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓ（アナログ信号）を２値化して検出パルス信号Ｐｓ（デジタル信号）を生成する回路である。図７に示すように、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓは、振動体１１の振幅に対応した略正弦波状の信号であり、検出パルス信号Ｐｓは、検出信号ＳｓをＨｉｇｔ／Ｌｏｗに２値化した矩形波（方形波）状の信号である。なお、検出パルス信号生成部９３の構成は、上述した検出パルス信号Ｐｓを生成することができれば、特に限定されない。本実施形態の検出パルス信号生成部９３は、図７に示すように、コンパレータ９３Ａを有する構成となっている。
位相差取得部９４は、駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する回路である。このように、位相差θ２を取得することで、振動体１１の振動状態をモニターすることができる。制御装置９では、特に、位相差取得部９４で位相差θ２を取得する方法が特徴的であるため、以下、位相差θ２を取得する方法について詳細に説明する。
なお、前述したように、駆動パルス信号生成部９１は、第１駆動パルス信号生成部９１１、第２駆動パルス信号生成部９１２および第３駆動パルス信号生成部９１３を有し、これらからそれぞれ駆動パルス信号Ｐｄが生成されている。そのため、第１駆動パルス信号生成部９１１で生成された駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差を位相差θ２として取得してもよいし、第２駆動パルス信号生成部９１２で生成された駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差を位相差θ２として取得してもよいし、第３駆動パルス信号生成部９１３で生成された駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差を位相差θ２として取得してもよい。以下では、説明の便宜上、第２駆動パルス信号生成部９１２で生成された駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差を位相差θ２として取得する場合について説明する。
図８に示すように、駆動信号Ｖ２と検出信号Ｓｓとの位相差θ１を、従来のように駆動パルス信号Ｐｄの立上りＰｄｅ（エッジ）と検出パルス信号Ｐｓの立上りＰｓｅ（エッジ）との位相差θ２として取得する場合、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％のときには、位相差θ２が位相差θ１と一致し、精度よく位相差θ１を取得することができる。しかしながら、図９に示すように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％から離れるに連れて、位相差θ２が位相差θ１から乖離し、精度よく位相差θ１を取得することができなくなる。このように、従来の方法では、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受け、振動体１１の振動状態を精度よく検出することができない。
これに対して、本実施形態の位相差取得部９４は、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りと、に基づいて位相差θ２を取得する。このような方法によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％のときにはもちろんのこと、Ｄｕｔｙが５０％からずれているときにも、実質的に位相差θ２が位相差θ１に一致する。すなわち、本実施形態では、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがなく、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。
具体的には、位相差取得部９４は、図１０および図１１に示すように、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りの中心Ｐｄｃと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心Ｐｓｃと、に基づいて位相差θ２を取得する。これにより、より確実に、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず、位相差θ１と一致した位相差θ２を取得することができる。このことは、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙ＝５０％のときの位相差θ２を示す図１０と、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙ≠５０％のときの位相差θ２を示す図１１と、から明らかである。なお、中心Ｐｄｃとは、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りの中心と一致する場合の他、中心から若干ずれている場合（例えば、技術的に不可避なずれが生じる場合）も含む意味である。同様に、中心Ｐｓｃとは、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心と一致する場合の他、中心から若干ずれている場合（例えば、技術的に不可避なずれが生じる場合）も含む意味である。
ここで、本実施形態では、駆動パルス信号ＰｄのＨｉｇｈ状態の中心を中心Ｐｄｃとし、検出パルス信号ＰｓのＨｉｇｈ状態の中心を中心Ｐｓｃとし、これらの位相差を位相差θ２としているが、これに限定されず、図１２に示すように、駆動パルス信号ＰｄのＬｏｗ状態の中心を中心Ｐｄｃとし、検出パルス信号ＰｓのＬｏｗ状態の中心を中心Ｐｓｃとし、これらの位相差を位相差θ２としてもよい。このような方法によっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
駆動制御部９５は、位相差取得部９４が取得した位相差θ２に基づいて駆動パルス信号生成部９１の駆動を制御する回路である。駆動制御部９５は、例えば、位相差θ２が所定値を追尾するように、各駆動パルス信号Ｐｄの周波数を随時変化させる。振動体１１の振幅と位相差θ２（θ１）とには相関関係があるため、位相差θ２を振動体１１の振幅が最大値となる値に合わせ込むことで、ローター１１０をより高速で回転させることができる。
以上、圧電駆動装置１の制御装置９について説明した。このような制御装置９は、前述したように、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ（駆動用圧電素子）および圧電素子５Ｆ（検出用圧電素子）を備え、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの駆動によって振動し、圧電素子５Ｆから前記振動に応じた検出信号Ｓｓが出力される振動体１１を有する圧電駆動装置１の制御装置である。そして、制御装置９は、２値化されている駆動パルス信号Ｐｄを生成する駆動パルス信号生成部９１と、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加する駆動信号Ｓｄを生成する駆動信号生成部９２と、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成する検出パルス信号生成部９３と、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りと、に基づいて駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する位相差取得部９４と、を有している。このような構成によれば、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置１の駆動を制御することができる。
また、前述したように、位相差取得部９４は、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りの中心Ｐｄｃと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心Ｐｓｃと、に基づいて位相差θ２を取得する。これにより、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらずより精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。
また、前述したように、制御装置９は、位相差取得部９４が取得した位相差θ２に基づいて駆動パルス信号生成部９１の駆動を制御する駆動制御部９５を有している。これにより、位相差θ２を所定の値に合わせ込むことができ、振動体１１を効率的に振動させることができる。
また、圧電駆動装置１の制御方法は、前述したように、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ（駆動用圧電素子）および圧電素子５Ｆ（検出用圧電素子）を備え、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの駆動によって振動し、圧電素子５Ｆから前記振動に応じた検出信号Ｓｓが出力される振動体１１を有する圧電駆動装置１の制御方法である。そして、制御方法は、２値化されている駆動パルス信号Ｐｄを生成し、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加する駆動信号Ｓｄを生成し、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成し、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りと、に基づいて駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する。このような制御方法によれば、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置１の駆動を制御することができる。
また、前述したように、圧電駆動装置１の制御方法は、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りの中心Ｐｄｃと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心Ｐｓｃと、に基づいて位相差θ２を取得する。これにより、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらずより精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。
また、前述したように、圧電駆動装置１の制御方法は、位相差θ２に基づいて駆動パルス信号Ｐｄを生成する。これにより、位相差θ２を所定の値に合わせ込むことができ、振動体１１を効率的に振動させることができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法について説明する。
図１３は、第２実施形態の位相差を取得する方法を説明するための図である。
本実施形態に係る圧電駆動装置１の制御装置９（制御方法）では、主に、位相差取得部９４の構成（位相差θ２の取得方法）が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る制御装置９と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の制御装置９に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１３では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態の位相差取得部９４は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと、駆動パルス信号Ｐｄの立上りまたは立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りまたは立下りと、に基づいて駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する。このような方法によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％のときにはもちろんのこと、Ｄｕｔｙが５０％からずれているときにも、実質的に位相差θ２が位相差θ１に一致する。すなわち、本実施形態では、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがなく、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。
位相差取得部９４は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと駆動パルス信号Ｐｄの立上りまたは立下りとに基づいて、駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りの中心Ｐｄｃを予測し、検出パルス信号Ｐｓの立上りまたは立下りに基づいて、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心Ｐｓｃを予測し、予測した中心Ｐｄｃ、Ｐｓｃに基づいて位相差θ２を取得する。
具体的には、位相差取得部９４は、駆動パルス信号Ｐｄの周波数および駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを駆動制御部９５から取得することで、図１３に示すように、駆動パルス信号Ｐｄの立ち上がりが分かれば、立下がりを予測でき（ＳＴＥＰ１）、立下がりを予測できれば、中心Ｐｄｃを予測することができる（ＳＴＥＰ２）。一方、検出パルス信号Ｐｓは、Ｄｕｔｙが５０％であり、駆動パルス信号Ｐｄと同じ周波数を有しているため、検出パルス信号Ｐｓの立ち上がりが分かれば、立下がりを予測でき（ＳＴＥＰ１’）、立下がりを予測できれば、中心Ｐｓｃを予測することができる（ＳＴＥＰ２’）。位相差取得部９４は、このようにして予測した中心Ｐｄｃ、Ｐｓｃに基づいて位相差θ２を取得する。このような方法によれば、リアルタイムで位相差θ２を取得することができ、より精度よく、振動体１１の振動状態を検出することができる。
なお、前述した第１実施形態では、駆動パルス信号Ｐｄが立ち上ってから立ち下がるまで（または、立ち下がってから立ち上がるまで）は、中心Ｐｄｃが分からず、同様に、検出パルス信号Ｐｓが立ち上ってから立ち下がるまで（または、立ち下がってから立ち上がるまで）は、中心Ｐｓｃが分からない。そのため、リアルタイムで位相差θ２を取得することができない。これに対して、本実施形態によれば、駆動パルス信号Ｐｄ、検出パルス信号Ｐｓが立ち上がれば、中心Ｐｄｃ、Ｐｓｃを予測することができるため、リアルタイムで位相差θ２を取得することができる。そのため、より精度よく、振動体１１の振動状態を検出することができる。
なお、前述したように、位相差取得部９４は、駆動パルス信号Ｐｄの立ち上がりに基づいて中心Ｐｄｃを予測し、検出パルス信号Ｐｓの立ち上がりに基づいて中心Ｐｓｃを予測し、予測した中心Ｐｄｃ、Ｐｓｃに基づいて位相差θ２を取得しているが、これに限定されず、駆動パルス信号Ｐｄの立下がりに基づいて中心Ｐｄｃを予測し、検出パルス信号Ｐｓの立下がりに基づいて中心Ｐｓｃを予測し、予測した中心Ｐｄｃ、Ｐｓｃに基づいて位相差θ２を取得してもよい。このような方法によっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
以上、本実施形態の圧電駆動装置１の制御装置９について説明した。このような制御装置９は、前述したように、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ（駆動用圧電素子）および圧電素子５Ｆ（検出用圧電素子）を備え、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの駆動によって振動し、圧電素子５Ｆから前記振動に応じた検出信号Ｓｓが出力される振動体１１を有する圧電駆動装置１の制御装置である。そして、制御装置９は、２値化されている駆動パルス信号Ｐｄを生成する駆動パルス信号生成部９１と、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加する駆動信号Ｓｄを生成する駆動信号生成部９２と、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成する検出パルス信号生成部９３と、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと、駆動パルス信号Ｐｄの立上りまたは立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りまたは立下りと、に基づいて駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する位相差取得部９４と、を有している。このような構成によれば、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置１の駆動を制御することができる。
また、前述したように、位相差取得部９４は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと駆動パルス信号Ｐｄの立上りまたは立下りとに基づいて予測した駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りの中心Ｐｄｃと、検出パルス信号Ｐｓの立上りまたは立下りに基づいて予測した検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心Ｐｓｃと、に基づいて位相差θ２を取得する。これにより、リアルタイムで位相差θ２を取得することができるため、より精度よく、振動体１１の振動状態を検出することができる。
また、本実施形態の圧電駆動装置１の制御方法は、前述したように、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ（駆動用圧電素子）および圧電素子５Ｆ（検出用圧電素子）を備え、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの駆動によって振動し、圧電素子５Ｆから前記振動に応じた検出信号Ｓｓが出力される振動体１１を有する圧電駆動装置１の制御方法である。そして、制御方法は、２値化されている駆動パルス信号Ｐｄを生成し、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加する駆動信号Ｓｄを生成し、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成し、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと、駆動パルス信号Ｐｄの立上りまたは立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りまたは立下りと、に基づいて駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する。このような構成によれば、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置１の駆動を制御することができる。
また、前述したように、制御方法は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと駆動パルス信号Ｐｄの立上りまたは立下りとに基づいて予測した駆動パルス信号Ｐｄの立上りおよび立下りの中心Ｐｄｃと、検出パルス信号Ｐｓの立上りまたは立下りに基づいて予測した検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心Ｐｓｃと、に基づいて位相差θ２を取得する。これにより、リアルタイムで位相差θ２を取得することができるため、より精度よく、振動体１１の振動状態を検出することができる。
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法について説明する。
図１４は、本発明の第３実施形態に係る制御装置を示す回路図である。
本実施形態に係る圧電駆動装置１の制御装置９では、主に、位相差取得部９４の構成（位相差θ２の取得方法）が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る制御装置９と同様である。
なお、以下の説明では、第３実施形態の圧電駆動装置１の制御装置９に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図１４に示すように、本実施形態の制御装置９は、第２駆動信号生成部９２２により生成された駆動信号Ｓｄからモニターパルス信号Ｐｍを生成する回路であるモニター信号生成部９６を有している。図１４に示すように、モニターパルス信号Ｐｍは、駆動信号ＳｄをＨｉｇｔ／Ｌｏｗに２値化した矩形波（方形波）状の信号である。なお、モニター信号生成部９６の構成は、上述したモニターパルス信号Ｐｍを生成することができれば、特に限定されない。本実施形態のモニター信号生成部９６は、コンパレータ９６Ａを有する構成となっている。このような構成によれば、モニターパルス信号Ｐｍに基づいて、駆動パルス信号Ｐｄから所望の駆動信号Ｓｄが生成されているか否かを判断することができる。
位相差取得部９４は、モニターパルス信号Ｐｍの立上りおよび立下りの中心Ｐｍｃと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りの中心Ｐｓｃと、に基づいて位相差θ２を取得する。前述したように、モニターパルス信号Ｐｍの元は駆動パルス信号Ｐｄであるため、これらには、相関関係がある。そのため、駆動パルス信号Ｐｄの代わりにモニターパルス信号Ｐｍを用いて位相差θ２を取得しても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本実施形態の圧電駆動装置１の制御装置９について説明した。このような制御装置９は、前述したように、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ（駆動用圧電素子）および圧電素子５Ｆ（検出用圧電素子）を備え、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの駆動によって振動し、圧電素子５Ｆから前記振動に応じた検出信号Ｓｓが出力される振動体１１を有する圧電駆動装置１の制御装置である。そして、制御装置９は、２値化されている駆動パルス信号Ｐｄを生成する駆動パルス信号生成部９１と、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加する駆動信号Ｓｄを生成する駆動信号生成部９２と、駆動信号Ｓｄを２値化してモニターパルス信号Ｐｍを生成するモニターパルス信号生成部９６と、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成する検出パルス信号生成部９３と、モニターパルス信号Ｐｍの立上りおよび立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りと、に基づいて駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する位相差取得部９４と、を有している。このような構成によれば、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置１の駆動を制御することができる。
また、圧電駆動装置１の制御方法は、前述したように、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ（駆動用圧電素子）および圧電素子５Ｆ（検出用圧電素子）を備え、圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅの駆動によって振動し、圧電素子５Ｆから前記振動に応じた検出信号Ｓｓが出力される振動体１１を有する圧電駆動装置１の制御方法である。そして、制御方法は、２値化されている駆動パルス信号Ｐｄを生成し、駆動パルス信号Ｐｄから圧電素子５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅに印加する駆動信号Ｓｄを生成し、駆動信号Ｓｄを２値化してモニターパルス信号Ｐｍを生成し、圧電素子５Ｆから出力される検出信号Ｓｓを２値化して検出パルス信号Ｐｓを生成し、モニターパルス信号Ｐｍの立上りおよび立下りと、検出パルス信号Ｐｓの立上りおよび立下りと、に基づいて駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θ２を取得する。このような制御方法によれば、位相差θ２が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響を受けることがないため、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに関わらず精度よく振動体１１の振動状態を検出することができる。そのため、精度よく、圧電駆動装置１の駆動を制御することができる。
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、本実施形態では、位相差取得部９４は、駆動パルス信号Ｐｄの代わりにモニターパルス信号Ｐｍを用いる以外は、前述した第１実施形態と同様の方法で位相差θ２を取得しているが、これに限定されず、前述した第２実施形態と同様の方法で位相差θ２を取得してもよい。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るロボットについて説明する。
図１５は、本発明の第４実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
図１５に示すロボット１０００は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。ロボット１０００は、６軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース１０１０と、ベース１０１０に回動自在に連結されたアーム１０２０と、アーム１０２０に回動自在に連結されたアーム１０３０と、アーム１０３０に回動自在に連結されたアーム１０４０と、アーム１０４０に回動自在に連結されたアーム１０５０と、アーム１０５０に回動自在に連結されたアーム１０６０と、アーム１０６０に回動自在に連結されたアーム１０７０と、これらアーム１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０の駆動を制御するロボット制御装置１０８０と、を有している。
また、アーム１０７０にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット１０００に実行させる作業に応じたエンドエフェクター１０９０が装着される。また、各関節部のうちの全部または一部には圧電駆動装置１および制御装置９が搭載され、圧電駆動装置１の駆動によって各アーム１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０が回動する。なお、圧電駆動装置１および制御装置９は、エンドエフェクター１０９０に搭載され、エンドエフェクター１０９０の駆動に用いられてもよい。
ロボット制御装置１０８０は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサー１０８１（ＣＰＵ）、メモリー１０８２、Ｉ／Ｆ１０８３（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサー１０８１が、メモリー１０８２に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、ロボット１０００の各部（特に、制御装置９）の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ１０８３を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、ロボット制御装置１０８０の構成の全部または一部は、ロボット１０００の外部に設けられ、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このようなロボット１０００は、制御装置９を備えている。そのため、上述した制御装置９の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る電子部品搬送装置について説明する。
図１６は、本発明の第５実施形態に係る電子部品搬送装置を示す斜視図である。図１７は、図１６に示す電子部品搬送装置が有する電子部品保持部を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。
図１６に示す電子部品搬送装置２０００は、電子部品検査装置に適用され、基台２１００と、基台２１００の側方に配置された支持台２２００と、各部の駆動を制御するハンドラー制御装置２３００と、を有している。また、基台２１００には、検査対象の電子部品Ｑが載置されてＹ軸方向に搬送される上流側ステージ２１１０と、検査済みの電子部品Ｑが載置されてＹ軸方向に搬送される下流側ステージ２１２０と、上流側ステージ２１１０と下流側ステージ２１２０との間に位置し、電子部品Ｑの電気的特性を検査する検査台２１３０と、が設けられている。なお、電子部品Ｑの例として、例えば、半導体、半導体ウェハー、ＣＬＤやＯＬＥＤ等の表示デバイス、水晶デバイス、各種センサー、インクジェットヘッド、各種ＭＥＭＳデバイス等が挙げられる。
また、支持台２２００には、支持台２２００に対してＹ軸方向に移動可能なＹステージ２２１０が設けられており、Ｙステージ２２１０には、Ｙステージ２２１０に対してＸ軸方向に移動可能なＸステージ２２２０が設けられており、Ｘステージ２２２０には、Ｘステージ２２２０に対してＺ軸方向に移動可能な電子部品保持部２２３０が設けられている。
また、図１７に示すように、電子部品保持部２２３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な微調整プレート２２３１と、微調整プレート２２３１に対してＺ軸まわりに回動可能な回動部２２３２と、回動部２２３２に設けられ、電子部品Ｑを保持する保持部２２３３と、を有している。また、電子部品保持部２２３０には、微調整プレート２２３１をＸ軸方向に移動させるための圧電駆動装置１（１ｘ）および制御装置９と、微調整プレート２２３１をＹ軸方向に移動させるための圧電駆動装置１（１ｙ）および制御装置９と、回動部２２３２をＺ軸まわりに回動させるための圧電駆動装置１（１θ）および制御装置９と、が内蔵されている。
ハンドラー制御装置２３００は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサー２３１０（ＣＰＵ）、メモリー２３２０、Ｉ／Ｆ２３３０（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサー２３１０が、メモリー２３２０に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、電子部品搬送装置２０００の各部（特に、制御装置９）の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ２３３０を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、ハンドラー制御装置２３００の構成の全部または一部は、電子部品搬送装置２０００の外部に設けられ、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このような電子部品搬送装置２０００は、制御装置９を備えている。そのため、上述した制御装置９の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係るプリンターについて説明する。
図１８は、本発明の第６実施形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。
図１８に示すプリンター３０００は、装置本体３０１０と、装置本体３０１０の内部に設けられている印刷機構３０２０、給紙機構３０３０およびプリンター制御装置３０４０と、を備えている。また、装置本体３０１０には、記録用紙Ｐを設置するトレイ３０１１と、記録用紙Ｐを排出する排紙口３０１２と、液晶ディスプレイ等の操作パネル３０１３とが設けられている。
印刷機構３０２０は、ヘッドユニット３０２１と、キャリッジモーター３０２２と、キャリッジモーター３０２２の駆動力によりヘッドユニット３０２１を往復動させる往復動機構３０２３と、を備えている。また、ヘッドユニット３０２１は、インクジェット式記録ヘッドであるヘッド３０２１ａと、ヘッド３０２１ａにインクを供給するインクカートリッジ３０２１ｂと、ヘッド３０２１ａおよびインクカートリッジ３０２１ｂを搭載したキャリッジ３０２１ｃと、を有している。
往復動機構３０２３は、キャリッジ３０２１ｃを往復移動可能に支持しているキャリッジガイド軸３０２３ａと、キャリッジモーター３０２２の駆動力によりキャリッジ３０２１ｃをキャリッジガイド軸３０２３ａ上で移動させるタイミングベルト３０２３ｂと、を有している。また、給紙機構３０３０は、互いに圧接している従動ローラー３０３１および駆動ローラー３０３２と、駆動ローラー３０３２を駆動する圧電駆動装置１および制御装置９と、を有している。
このようなプリンター３０００では、給紙機構３０３０が記録用紙Ｐを一枚ずつヘッドユニット３０２１の下部近傍へ間欠送りする。このとき、ヘッドユニット３０２１が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。
プリンター制御装置３０４０は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサー３０４１（ＣＰＵ）、メモリー３０４２、Ｉ／Ｆ３０４３（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサー３０４１が、メモリー３０４２に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、プリンター３０００の各部（特に、制御装置９）の駆動を制御する。このような制御は、例えば、Ｉ／Ｆ３０４３を介してパーソナルコンピューター等のホストコンピューターから入力された印刷データに基づいて実行される。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ３０４３を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、プリンター制御装置３０４０の構成の全部または一部は、プリンター３０００の外部に設けられ、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このようなプリンター３０００は、制御装置９を備えている。そのため、上述した制御装置９の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。なお、本実施系形態では、圧電駆動装置１および制御装置９が給紙用の駆動ローラー３０３２を駆動しているが、この他にも、例えば、キャリッジ３０２１ｃを駆動してもよい。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
図１９は、本発明の第７実施形態に係るプロジェクターの全体構成を示す概略図である。
図１９に示すプロジェクター４０００は、ＬＣＤ方式のプロジェクターであり、光源４０１０と、ミラー４０２１、４０２２、４０２３と、ダイクロイックミラー４０３１、４０３２と、液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂと、ダイクロイックプリズム４０５０と、投射レンズ系４０６０と、プロジェクター制御装置４０７０と、を備えている。
光源４０１０としては、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。また、この光源４０１０としては、白色光が出射するものが用いられる。そして、光源４０１０から出射された光は、まず、ダイクロイックミラー４０３１によって赤色光（Ｒ）とその他の光とに分離される。赤色光は、ミラー４０２１で反射された後、液晶表示素子４０４０Ｒに入射し、その他の光は、ダイクロイックミラー４０３２によってさらに緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とに分離される。そして、緑色光は、液晶表示素子４０４０Ｇに入射し、青色光は、ミラー４０２２、４０２３で反射された後、液晶表示素子４０４０Ｂに入射する。
液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂは、それぞれ、空間光変調器として用いられる。これらの液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの原色に対応する透過型の空間光変調器であり、例えば縦１０８０行、横１９２０列のマトリクス状に配列した画素を備えている。各画素では、入射光に対する透過光の光量が調整され、各液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂにおいて全画素の光量分布が協調制御される。このような液晶表示素子４０４０Ｒ、４０４０Ｇ、４０４０Ｂによってそれぞれ空間的に変調された光は、ダイクロイックプリズム４０５０で合成され、ダイクロイックプリズム４０５０からフルカラーの映像光ＬＬが出射される。そして、出射された映像光ＬＬは、投射レンズ系４０６０によって拡大されて、例えばスクリーン等に投射される。なお、プロジェクター４０００では、投射レンズ系４０６０に含まれる少なくとも１つのレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変更するのに圧電駆動装置１が用いられている。
プロジェクター制御装置４０７０は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサー４０７１（ＣＰＵ）、メモリー４０７２、Ｉ／Ｆ４０７３（インターフェース）等を有している。そして、プロセッサー４０７１が、メモリー４０７２に格納されている所定のプログラム（コード列）を実行することで、プロジェクター４０００の各部（特に、制御装置９）の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、Ｉ／Ｆ４０７３を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、プロジェクター制御装置４０７０の構成の全部または一部は、プロジェクター４０００の外部に設けられ、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このようなプロジェクター４０００は、制御装置９を備えている。そのため、上述した制御装置９の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
以上、本発明の圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、本発明の制御装置（制御方法）を圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターに適用した構成について説明したが、これら以外の各種電子デバイスにも適用することができる。
１、１ｘ、１ｙ、１θ…圧電駆動装置、１１…振動体、１２…支持部、１３…接続部、１４…伝達部、３…第１基板、３１…振動部、３２…支持部、３３…接続部、４…第２基板、４１…振動部、４２…支持部、４３…接続部、５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ…圧電素子、５１…圧電体、５２、５３…電極、６…間座、９…制御装置、９１…駆動パルス信号生成部、９１Ａ…第１電極、９１Ｂ…第２電極、９１Ｃ…スイッチング素子、９１１…第１駆動パルス信号生成部、９１２…第２駆動パルス信号生成部、９１３…第３駆動パルス信号生成部、９２…駆動信号生成部、９２Ａ…バッファ、９２Ｂ…コイル、９２１…第１駆動信号生成部、９２２…第２駆動信号生成部、９２３…第３駆動信号生成部、９３…検出パルス信号生成部、９３Ａ…コンパレータ、９４…位相差取得部、９５…駆動制御部、９６…モニター信号生成部、９６Ａ…コンパレータ、１００…圧電モーター、１１０…ローター、１１１…外周面、１０００…ロボット、１０１０…ベース、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０…アーム、１０８０…ロボット制御装置、１０８１…プロセッサー、１０８２…メモリー、１０８３…Ｉ／Ｆ、１０９０…エンドエフェクター、２０００…電子部品搬送装置、２１００…基台、２１１０…上流側ステージ、２１２０…下流側ステージ、２１３０…検査台、２２００…支持台、２２１０…Ｙステージ、２２２０…Ｘステージ、２２３０…電子部品保持部、２２３１…微調整プレート、２２３２…回動部、２２３３…保持部、２３００…ハンドラー制御装置、２３１０…プロセッサー、２３２０…メモリー、２３３０…Ｉ／Ｆ、３０００…プリンター、３０１０…装置本体、３０１１…トレイ、３０１２…排紙口、３０１３…操作パネル、３０２０…印刷機構、３０２１…ヘッドユニット、３０２１ａ…ヘッド、３０２１ｂ…インクカートリッジ、３０２１ｃ…キャリッジ、３０２２…キャリッジモーター、３０２３…往復動機構、３０２３ａ…キャリッジガイド軸、３０２３ｂ…タイミングベルト、３０３０…給紙機構、３０３１…従動ローラー、３０３２…駆動ローラー、３０４０…プリンター制御装置、３０４１…プロセッサー、３０４２…メモリー、３０４３…Ｉ／Ｆ、４０００…プロジェクター、４０１０…光源、４０２１、４０２２、４０２３…ミラー、４０３１、４０３２…ダイクロイックミラー、４０４０Ｂ…液晶表示素子、４０４０Ｇ…液晶表示素子、４０４０Ｒ…液晶表示素子、４０５０…ダイクロイックプリズム、４０６０…投射レンズ系、４０７０…プロジェクター制御装置、４０７１…プロセッサー、４０７２…メモリー、４０７３…Ｉ／Ｆ、ＬＬ…映像光、Ｏ…回動軸、Ｐ…記録用紙、Ｐｄ…駆動パルス信号、Ｐｄｃ…中心、Ｐｍ…モニターパルス信号、Ｐｓ…検出パルス信号、Ｐｓｃ…中心、Ｑ…電子部品、Ｓｄ…駆動信号、Ｓｓ…検出信号、Ｖ１、Ｖ１’、Ｖ２、Ｖ２’、Ｖ３、Ｖ３’…駆動信号、θ１、θ２…位相差

Claims (12)

  1. 駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御装置であって、
    ２値化されている駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、
    前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
    前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部と、
    前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得する位相差取得部と、を有することを特徴とする圧電駆動装置の制御装置。
  2. 前記位相差取得部は、前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得する請求項１に記載の圧電駆動装置の制御装置。
  3. 駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御装置であって、
    ２値化されている駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、
    前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
    前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部と、
    前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと、前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りと、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得する位相差取得部と、を有することを特徴とする圧電駆動装置の制御装置。
  4. 前記位相差取得部は、前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りとに基づいて予測した前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りに基づいて予測した前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得する請求項３に記載の圧電駆動装置の制御装置。
  5. 駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御装置であって、
    ２値化されている駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、
    前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
    前記駆動信号を２値化してモニターパルス信号を生成するモニターパルス信号生成部と、
    前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部と、
    前記モニターパルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得する位相差取得部と、を有することを特徴とする圧電駆動装置の制御装置。
  6. 前記位相差取得部が取得した前記位相差に基づいて前記駆動パルス信号生成部の駆動を制御する駆動制御部を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電駆動装置の制御装置。
  7. 駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御方法であって、
    ２値化されている駆動パルス信号を生成し、
    前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成し、
    前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成し、
    前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得することを特徴とする圧電駆動装置の制御方法。
  8. 前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得する請求項７に記載の圧電駆動装置の制御方法。
  9. 駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御方法であって、
    ２値化されている駆動パルス信号を生成し、
    前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成し、
    前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成し、
    前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと、前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りと、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得することを特徴とする圧電駆動装置の制御方法。
  10. 前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと前記駆動パルス信号の立上りまたは立下りとに基づいて予測した前記駆動パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、前記検出パルス信号の立上りまたは立下りに基づいて予測した前記検出パルス信号の立上りおよび立下りの中心と、に基づいて前記位相差を取得する請求項９に記載の圧電駆動装置の制御方法。
  11. 駆動用圧電素子および検出用圧電素子を備え、前記駆動用圧電素子の駆動によって振動し、前記検出用圧電素子から前記振動に応じた検出信号が出力される振動体を有する圧電駆動装置の制御方法であって、
    ２値化されている駆動パルス信号を生成し、
    前記駆動パルス信号から前記駆動用圧電素子に印加する駆動信号を生成し、
    前記駆動信号を２値化してモニターパルス信号を生成し、
    前記検出用圧電素子から出力される前記検出信号を２値化して検出パルス信号を生成し、
    前記モニターパルス信号の立上りおよび立下りと、前記検出パルス信号の立上りおよび立下りと、に基づいて前記駆動パルス信号と前記検出パルス信号との位相差を取得することを特徴とする圧電駆動装置の制御方法。
  12. 前記位相差に基づいて前記駆動パルス信号を生成する請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の圧電駆動装置の制御方法。
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