JP2019165525A - 圧電駆動装置、制御装置および圧電駆動装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な制御が可能となる圧電駆動装置、制御装置および圧電駆動装置の駆動方法を提供する。【解決手段】圧電駆動装置は、駆動用圧電素子の駆動によって振動する振動体と、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をＤ／Ａ変換して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、前記駆動パルス信号のＤｕｔｙごとに前記駆動信号の振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出された前記測定タイミングに基づいて前記駆動信号の電圧値を測定する電圧値測定部と、前記電圧値測定部が測定した前記電圧値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と、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、圧電駆動装置、制御装置および圧電駆動装置の駆動方法に関するものである。

例えば、特許文献１には、振動型アクチュエーターと、駆動パルス信号を生成する駆動パルス制御手段と、駆動パルス信号から駆動信号を生成するハーフブリッジ回路と、を有し、駆動信号が振動型アクチュエーターに印加されるように構成された圧電駆動装置が記載されている。

特開２００３−９２８９１号公報

このような構成において、駆動信号の最大電圧値を測定する場合、例えば、駆動パルス信号のＨｉｇｈ区間の中央のタイミングにおいて測定した駆動信号の電圧値を最大電圧値として用いる方法が従来から行われている。しかしながら、例えば、駆動パルス信号のＤｕｔｙが５０％から小さくなるに連れて駆動信号の波形が崩れてしまい、最大電圧値となるタイミングがＨｉｇｈ区間の中央からずれてしまう。そのため、従来の方法では、最大電圧値を精度よく測定することができないという課題があった。

本発明の適用例に係る圧電駆動装置は、駆動用圧電素子の駆動によって振動する振動体と、
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をＤ／Ａ変換して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Ａ／Ｄ変換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、
前記駆動パルス信号のＤｕｔｙごとに前記駆動信号の振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出された前記測定タイミングに基づいて前記駆動信号の電圧値を測定する電圧値測定部と、
前記電圧値測定部が測定した前記電圧値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と、を有することを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係る圧電駆動装置の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す圧電アクチュエーターの分解斜視図である。 圧電アクチュエーターに印加する駆動信号および圧電アクチュエーター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ときの圧電アクチュエーターの駆動を示す図である。 圧電アクチュエーターに印加する駆動信号および圧電アクチュエーター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ときの圧電アクチュエーターの駆動を示す図である。 図１に示す圧電駆動装置が有する駆動装置の回路図である。 従来の最大電圧値Ｖｈｄを測定する方法を説明するための図である。 テーブルの一例を示す図である。 測定タイミングを決定する方法を説明するための図である。 測定タイミングを決定する方法を説明するための図である。 テーブルを作成する手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る圧電駆動装置が測定タイミングを決定する手順を示すフローチャートである。 図１３に示す手順の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る圧電駆動装置が有する駆動装置の回路図である。 図１６は、テーブルの一例を示す図である。

以下、本発明の圧電駆動装置、制御装置および圧電駆動装置の駆動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駆動方法および圧電駆動装置について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電駆動装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す圧電アクチュエーターの分解斜視図である。図３は、圧電アクチュエーターに印加する駆動信号および圧電アクチュエーター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ときの圧電アクチュエーターの駆動を示す図である。図５は、圧電アクチュエーターに印加する駆動信号および圧電アクチュエーターから出力される検出信号を示す図である。図６は、図５に示す駆動信号を印加したときの圧電アクチュエーターの駆動を示す図である。図７は、図１に示す圧電駆動装置が有する駆動装置の回路図である。図８は、従来の最大電圧値Ｖｈｄを測定する方法を説明するための図である。図９は、テーブルの一例を示す図である。図１０および図１１は、それぞれ、測定タイミングを決定する方法を説明するための図である。図１２は、テーブルを作成する手順を示すフローチャートである。なお、以下では、説明の便宜上、圧電駆動装置１００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に示す圧電駆動装置１００は、超音波モーターであり、回動軸Ｊまわりに回転可能な被駆動部としてのローター１１０と、ローター１１０の外周面１１１に当接する圧電アクチュエーター１と、圧電アクチュエーター１の駆動を制御する制御装置９と、を有する。このような圧電駆動装置１００では、制御装置９の制御によって圧電アクチュエーター１を屈曲振動させることにより、ローター１１０を回動軸Ｊまわりに回転させることができる。

なお、圧電駆動装置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アクチュエーター１を配置し、複数の圧電アクチュエーター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を回転可能な圧電駆動装置１００となる。また、圧電アクチュエーター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、圧電アクチュエーター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、を有する。

振動体１１は、屈曲振動する部分であって、圧電アクチュエーター１の厚さ方向からの平面視で、長方形状である。支持部１２は、振動体１１を支持すると共に、圧電アクチュエーター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、圧電アクチュエーター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。

このような圧電アクチュエーター１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、を有する。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、を有する。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（駆動用圧電素子）と、検出用の圧電素子５Ｆ（検出用圧電素子）と、を有する。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により、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、圧電アクチュエーター１に印加する駆動信号のパターンは、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と位相がずれている。制御装置９は、検出信号Ｓｓを用いて圧電アクチュエーター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をＤ／Ａ変換して圧電素子５Ａ〜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Ａ／Ｄ変換（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、駆動信号生成部９２により生成された駆動信号ＳｄをＡ／Ｄ変換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、モニターパルス信号Ｐｍ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、駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する電圧値測定部９７と、位相差θ２や駆動信号Ｓｄの電圧値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、を有する。

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、Ｈｉｇｈ／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（最大電圧値）を変更することができ、Ｄｕｔｙを５０％（Ｈｉｇｈ：Ｌｏｗ＝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、Ｌｏｗの電位となっている第１電極９１Ａと、Ｈｉｇｈ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、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を有する。

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をＤ／Ａ変換して駆動信号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、略正弦波状のアナログ信号である。

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、を有する。

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〜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、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Ａ／Ｄ変換（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の振動周波数および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、例えば、その振幅の中央値を閾値としてＨｉｇｈ／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。

モニターパルス信号生成部９６は、駆動信号生成部９２（第２駆動信号生成部９２２）により生成された駆動信号ＳｄをＡ／Ｄ変換してモニターパルス信号Ｐｍを生成する回路である。図７に示すように、モニターパルス信号生成部９６により生成されるモニターパルス信号Ｐｍは、駆動信号Ｓｄを、例えば、その振幅の中央値を閾値としてＨｉｇｈ／Ｌｏｗに２値化した矩形波（方形波）状の信号である。なお、モニターパルス信号生成部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パルス信号生成部９６は、コンパレータ９６Ａを有する構成となっている。

なお、モニターパルス信号生成部９６は、第１駆動信号生成部９２１で生成された駆動信号Ｓｄからモニターパルス信号Ｐｍを生成してもよいし、第２駆動信号生成部９２２で生成された駆動信号Ｓｄからモニターパルス信号Ｐｍを生成してもよいし、第３駆動信号生成部９２３で生成された駆動信号Ｓｄからモニターパルス信号Ｐｍを生成してもよい。本実施形態では、モニターパルス信号生成部９６は、第２駆動信号生成部９２２で生成された駆動信号Ｓｄからモニターパルス信号Ｐｍを生成している。

位相差取得部９４は、モニターパルス信号Ｐｍ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。

電圧値測定部９７は、駆動信号Ｓｄの電圧値（特に、最大電圧値Ｖｈｄおよび最小電圧値Ｖｌｄ。すなわち、振幅が最大のときの電圧値）を測定する回路である。以下、最大電圧値Ｖｈｄを測定する方法について説明する。例えば、図８に示すように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％のときの駆動信号Ｓｄは、比較的整った正弦波となっているが、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを小さくするにつれて（図示では１０％）、駆動信号Ｓｄの波形が正弦波から崩れてしまう。従来は、モニターパルス信号ＰｍのＨｉｇｈ区間の中央Ｏのタイミングで測定した電圧値を駆動信号Ｓｄの最大電圧値Ｖｈｄとしていた。このような測定方法では、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％の時は、中央Ｏのタイミングで駆動信号Ｓｄの電圧値が最大となるため、精度よく最大電圧値Ｖｈｄを測定するができる。しかしながら、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％からずれるに連れて、最大電圧値Ｖｈｄとなるタイミングが中央Ｏから乖離し、精度よく最大電圧値Ｖｈｄを測定することができなくなる。このように、従来の方法では、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、最大電圧値Ｖｈｄを精度よく測定することができない。

そこで、本実施形態の電圧値測定部９７では、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに応じて、駆動信号Ｓｄの電圧値を測定するタイミングを変更することにより、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく最大電圧値Ｖｈｄを測定できるようになっている。電圧値測定部９７は、例えば、図９に示すようなテーブルＴを有する（図示しないメモリーに保存されている）。テーブルＴには、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと駆動信号Ｓｄの電圧値の測定タイミング（最大電圧値Ｖｈｄを測定できるタイミング）との関係が記録されている。そして、電圧値測定部９７は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに対応した測定タイミングをテーブルＴから取得し、取得したタイミングで駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する。このような方法によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙがどのような値であっても、すなわち、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。

次に、テーブルＴの作成方法について、その一例を説明する。なお、以下では、説明の便宜上、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％の場合について代表して説明する。図１０に示すように、電圧値測定部９７は、モニターパルス信号Ｐｍの立ち上がりＰｍ’から基準クロックに基づいた規定サイクル毎に駆動信号Ｓｄの電圧値を測定し、それをモニターパルス信号Ｐｍの立ち下がりＰｍ”まで繰り返し行う。そして、立ち上がりＰｍ’からの規定サイクルのサイクル数（以下、単に「サイクル数」と言う）と、そのサイクル数での電圧値とを関係付けて記録し、その中から最も大きい電圧値を抽出して最大電圧値Ｖｈｄとし、最大電圧値Ｖｈｄが測定されたサイクル数を測定タイミングとしてテーブルＴに記録する。本実施形態では、立ち上がりＰｍ’から立ち下がりＰｍ”までのサイクル数が１００であり、最大電圧値Ｖｈｄの測定タイミングが立ち上がりＰｍ’から５０サイクル目である。この作業を駆動パルス信号Ｐｄの設定可能なＤｕｔｙ毎に行うことにより、テーブルＴを作成することができる。なお、規定サイクルとしては、特に限定されず、例えば、基準クロックの１周期としてもよいし、５周期としてもよいし、１０周期としてもよい。規定サイクルは、圧電駆動装置１００に求められる性能、基準クロックの周波数、電圧値測定部９７の測定能力（測定速度）等に基づいて決定することができる。

ここで、電圧値測定部９７の測定性能（測定速度）によっては、規定サイクルに電圧値の測定速度がついていかない場合がある。そのため、駆動信号Ｓｄの１周期から全サイクルの電圧値を測定するのではなくて、駆動信号Ｓｄの複数の周期から全サイクルの電圧値を測定することが好ましい。具体的には、例えば、図１１に示すように、駆動信号Ｓｄのｍ回目の周期では立ち上がりＰｍ’から０サイクル目の電圧値を測定し、ｍ＋１回目の周期では立ち上がりＰｍ’から１サイクル目の電圧値を測定し、ｍ＋２回目の周期では立ち上がりＰｍ’から２サイクル目の電圧値を測定する、といった具合である。これにより、各サイクルでの電圧値をより確実に測定することができる。また、能力が高く測定速度の速い電圧値測定部９７を搭載する必要がなくなるため、圧電駆動装置１００の製造コストを抑えることもできる。

なお、駆動信号Ｓｄのｍ回目の周期では立ち上がりＰｍ’から０サイクル目と５０サイクル目の電圧値を測定し、ｍ＋１回目の周期では立ち上がりＰｍ’から１サイクル目と５１サイクル目の電圧値を測定し、ｍ＋２回目の周期では立ち上がりＰｍ’から２サイクル目と５２サイクル目の電圧値を測定する、といった具合に、駆動信号Ｓｄの１周期の中で複数サイクルの電圧値を測定してもよい。

ここで、テーブルＴは、圧電駆動装置１００の実駆動（使用者の命令に従った駆動）前、すなわち電源を投入してから実駆動を開始する前に予め作成しておくことが好ましい。特に、テーブルＴの作成は、圧電駆動装置１００のキャリブレーション時（調整時）に行うことが好ましい。これにより、確実に、駆動前にテーブルＴを作成することができる。そのため、圧電駆動装置１００をより高精度に制御することができる。また、キャリブレーション時にテーブルＴを作成すれば、直前の測定結果に基づいてテーブルＴが作成されるため、精度よく最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。

また、電圧値測定部９７は、駆動パルス信号Ｐｄの設定可能な全ＤｕｔｙについてテーブルＴを作成する必要はない。前述したように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％またはそれに近い場合は、モニターパルス信号ＰｍのＨｉｇｈ区間の中央Ｏを測定タイミングとしても、精度よく最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。図９のテーブルＴでも、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％と４５％の場合では、Ｈｉｇｈ区間（立ち上がりＰｍ’から立ち下がりＰｍ”までの間）のサイクル数が１００であり、中央Ｏであるサイクル数５０のときに最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。そこで、電圧値測定部９７は、予め、最大電圧値Ｖｈｄが中央Ｏからずれ始めるＤｕｔｙを基準Ｄｕｔｙとして設定しておき、基準Ｄｕｔｙ以下のＤｕｔｙについてのみテーブルＴを作成し、基準Ｄｕｔｙよりも大きなＤｕｔｙについてはテーブルＴを作成せずに中央Ｏを測定タイミングとしてもよい。また、電圧値測定部９７は、例えば、小さいＤｕｔｙから順にテーブルＴを作成し、測定タイミングと中央Ｏとが一致する大きさのＤｕｔｙとなるテーブルＴを作成した後は、それ以上のＤｕｔｙについてテーブルＴを作成せずに中央Ｏを測定タイミングとしてもよい。

すなわち、電圧値測定部９７は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙによって、テーブルＴの測定タイミングに基づいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する第１測定方法と、モニターパルス信号ＰｍのＨｉｇｈ区間の中央Ｏにおいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する第２測定方法と、を切り換えるようになっていてもよい。このような測定方法によれば、高いＤｕｔｙの場合にはテーブルＴを作成する必要がなくなるため、テーブルＴの作成時間を短縮することができる。

以上のような動作手順は、図１２のフローチャートの通りである。以下、上述の手順について図１２のフローチャートに従って説明する。まず、キャリブレーションが開始されると、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが５０％に設定される（ＳＴＥＰ１）。次に、駆動信号Ｓｄを圧電素子５Ａ〜５Ｅに印加し、圧電アクチュエーター１の駆動を開始する（ＳＴＥＰ２）。次に、規定サイクルのサイクル数ｎを０に設定する（ＳＴＥＰ３）。これは、サイクル数が０のときに駆動信号Ｓｄの電圧値を測定することを意味する。次に、モニターパルス信号Ｐｍの立ち上がりＰｍ’を検出したかを判断する（ＳＴＥＰ４）。立ち上がりＰｍ’を検出していない場合は、このステップを繰り返し、立ち上がりＰｍ’を検出した場合には、サイクル数がｎであるかを判断する（ＳＴＥＰ５）。サイクル数がｎでない場合は、このステップを繰り返し、サイクル数がｎである場合は、モニターパルス信号Ｐｍの立ち下がりＰｍ”を検出したかを判断する（ＳＴＥＰ６）。立ち下がりＰｍ”を検出していない場合は、サイクル数がｎのときの駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する（ＳＴＥＰ７）。次に、ＳＴＥＰ７で測定した電圧値とサイクル数とを関係付けて記録する（ＳＴＥＰ８）。次に、サイクル数ｎをｎ＋１に変更する（ＳＴＥＰ９）。以上のようなＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ９を、ＳＴＥＰ６で立ち下がりＰｍ”を検出するまで繰り返し行う。そして、ＳＴＥＰ６において、立ち下がりＰｍ”を検出すると、ＳＴＥＰ８で記録した各サイクル数とそのときの電圧値の関係から、電圧値が最大のときのサイクル数を抽出する（ＳＴＥＰ１０）。次に、ＳＴＥＰ１０で抽出したサイクル数と駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙとを関係付けてテーブルＴに記録する（ＳＴＥＰ１１）。次に、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを下げ（ＳＴＥＰ１２）、下げたＤｕｔｙが０％であるかを判断する（ＳＴＥＰ１３）。Ｄｕｔｙが０％でない場合は、ＳＴＥＰ２に戻ってＳＴＥＰ２以降を繰り返し、Ｄｕｔｙが０％である場合は、キャリブレーションを終了する。

以上、最大電圧値Ｖｈｄの測定方法について説明したが、電圧値測定部９７は、最大電圧値Ｖｈｄと同じようにして、最小電圧値Ｖｌｄについてもテーブルを作成し、そのテーブルに基づいて最小電圧値Ｖｌｄを測定する。最小電圧値Ｖｌｄの測定方法は、測定タイミングを立ち下がりＰｍ”からのサイクル数で決定すること以外は、上述した最大電圧値Ｖｈｄの測定方法と同様である。そのため、最小電圧値Ｖｌｄの測定方法については、その説明を省略する。

駆動制御部９５は、位相差取得部９４が取得した位相差θ２、電圧値測定部９７が取得した最大電圧値Ｖｈｄ、最小電圧値Ｖｌｄ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、最大電圧値Ｖｈｄが所定値となるように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変化させる。また、駆動制御部９５は、例えば、最小電圧値Ｖｌｄが所定値となるように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変化させる。また、駆動制御部９５は、例えば、駆動信号Ｓｄの振幅ΔＶｄ、すなわち最大電圧値Ｖｈｄと最小電圧値Ｖｌｄの差（Ｖｈｄ−Ｖｌｄ）が所定値となるように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変化させる。最大電圧値Ｖｈｄや最小電圧値Ｖｌｄや振幅ΔＶｄは、振動体１１の振幅と相関関係を有するため、最大電圧値Ｖｈｄや最小電圧値Ｖｌｄや振幅ΔＶｄを所定値に合わせ込むことで、ローター１１０を所定の電圧値で駆動させることができる。また、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をより高効率で回転させることができる。

以上、圧電駆動装置１００について説明した。このような圧電駆動装置１００は、前述したように、圧電素子５Ａ〜５Ｅ（駆動用圧電素子）の駆動によって振動する振動体１１と、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をＤ／Ａ変換して圧電素子５Ａ〜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Ａ／Ｄ変換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、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙごとに駆動信号Ｓｄの振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出された測定タイミングに基づいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する電圧値測定部９７と、電圧値測定部９７が測定した電圧値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、を有する。このような構成によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙがどのような値であっても、すなわち、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく駆動信号Ｓｄの最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。したがって、精度よく制御することが可能な圧電駆動装置１００が得られる。

また、前述したように、前記測定タイミングは、モニターパルス信号生成部９６で生成されるモニターパルス信号Ｐｍの立ち上がり、または立ち下がりからの基準クロックに基づくサイクル数として抽出される。上述した構成では、最大電圧値Ｖｈｄの測定タイミングは、モニターパルス信号Ｐｍの立ち上がりからのサイクル数として抽出され、最小電圧値Ｖｌｄの測定タイミングは、モニターパルス信号Ｐｍの立ち下がりからのサイクル数として抽出される。これにより、測定タイミングの抽出（設定）が容易となる。

また、前述したように、前記測定タイミングの抽出は、圧電駆動装置１００の駆動前のキャリブレーション時に行う。これにより、確実に、駆動前にテーブルＴを作成することができる。そのため、圧電駆動装置１００をより高精度に制御することができる。また、キャリブレーション時にテーブルＴを作成すれば、直前の測定結果に基づいてテーブルＴが作成されるため、精度よく最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。

また、前述したように、圧電駆動装置１００の駆動方法は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと抽出された測定タイミングとの関係を記録したテーブルＴを参照して測定タイミングを取得し、取得した測定タイミングに基づいて、駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する。このように、テーブルＴを作成することで、測定タイミングの取得が容易となる。

また、前述したように、圧電駆動装置１００の駆動方法は、モニターパルス信号Ｐｍの立ち上がりＰｍ’および立ち下がりＰｍ”の中央Ｏにおいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する第２測定方法を備えている。これにより、テーブルＴの作成時間を短縮することができる。

また、前述したように、圧電素子５Ａ〜５Ｅ（駆動用圧電素子）の駆動によって振動する振動体１１の制御装置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をＤ／Ａ変換して圧電素子５Ａ〜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Ａ／Ｄ変換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、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙごとに駆動信号Ｓｓの振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出された測定タイミングに基づいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する電圧値測定部９７と、電圧値測定部９７が測定した電圧値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、を有する。このような構成によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙがどのような値であっても、すなわち、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく駆動信号Ｓｄの最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。したがって、振動体１１を精度よく制御することが可能な制御装置９が得られる。

また、前述したように、圧電駆動装置１００の駆動方法は、圧電素子５Ａ〜５Ｅ（駆動用圧電素子）の駆動によって振動する振動体１１と、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をＤ／Ａ変換して圧電素子５Ａ〜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Ａ／Ｄ変換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、を有し、駆動パルス信号生成部９１が駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変更可能な圧電駆動装置１００の制御方法である。そして、このような駆動方法は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙごとに駆動信号Ｓｄの振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出した測定タイミングに基づいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定し、測定した電圧値に基づいて駆動パルス信号生成部９１の駆動を制御する。このような駆動方法によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙがどのような値であっても、すなわち、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく駆動信号Ｓｄの最大電圧値Ｖｈｄを測定することができる。したがって、このような駆動方法によれば、圧電駆動装置１００を精度よく制御することができる。

なお、より好ましい構成としては、電圧値測定部は、第１駆動信号生成部９２１で生成された駆動信号Ｓｄ（Ｖ１）、第２駆動信号生成部９２２で生成された駆動信号Ｓｄ（Ｖ２）および第３駆動信号生成部９２３で生成された駆動信号Ｓｄ（Ｖ３）について、それぞれ、最大電圧値Ｖｈｄ、最小電圧値Ｖｌｄおよび振幅ΔＶｄを測定する。そして、駆動制御部９５は、駆動信号Ｓｄ（Ｖ１）の最大電圧値Ｖｈｄ、最小電圧値Ｖｌｄおよび振幅ΔＶｄに基づいて、第１駆動パルス信号生成部９１１が生成する駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを制御し、駆動信号Ｓｄ（Ｖ２）の最大電圧値Ｖｈｄ、最小電圧値Ｖｌｄおよび振幅ΔＶｄに基づいて、第２駆動パルス信号生成部９１２が生成する駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを制御し、駆動信号Ｓｄ（Ｖ３）の最大電圧値Ｖｈｄ、最小電圧値Ｖｌｄおよび振幅ΔＶｄに基づいて、第３駆動パルス信号生成部９１３が生成する駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを制御する。このように、３つの駆動パルス信号Ｐｄごとに独立してＤｕｔｙを制御することにより、より精度よく、ローター１１０を所定の電圧値で駆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駆動方法および圧電駆動装置について説明する。

図１３は、本発明の第２実施形態に係る圧電駆動装置が測定タイミングを決定する手順を示すフローチャートである。図１４は、図１３に示す手順の変形例を示すフローチャートである。

本実施形態に係る圧電駆動装置１００の駆動方法および圧電駆動装置１００では、主に、測定タイミングを抽出するときが異なること以外は、前述した第１実施形態に係る圧電駆動装置１００の駆動方法および圧電駆動装置１００と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態の圧電駆動装置１００の駆動方法および圧電駆動装置１００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。

前述した第１実施形態の電圧値測定部９７は、圧電駆動装置１００のキャリブレーション時に作成したテーブルＴを参照して測定タイミングを取得するが、本実施形態の電圧値測定部９７は、圧電駆動装置１００の実駆動（使用者の命令に従った駆動）中に測定タイミングを抽出するようになっている。これにより、キャリブレーションにかかる時間を短くすることができ、より迅速に、圧電駆動装置１００の駆動を開始することができる。以下、圧電駆動装置１００の駆動中に測定タイミングを抽出する方法について図１３のフローチャートに基づいて説明する。

まず、圧電駆動装置１００の実駆動が開始されると、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが設定される（ＳＴＥＰ１）。次に、駆動信号Ｓｄを圧電素子５Ａ〜５Ｅに印加し、圧電アクチュエーター１の駆動を開始する（ＳＴＥＰ２）。次に、駆動信号Ｓｄの電圧値の測定タイミングが決定されているかを判断する（ＳＴＥＰ３）。測定タイミングが決定されていない場合は、規定サイクルのサイクル数ｎを０に設定する（ＳＴＥＰ４）。これは、サイクル数が０のときに駆動信号Ｓｄの電圧値を測定することを意味する。次に、モニターパルス信号Ｐｍの立ち上がりＰｍ’を検出したかを判断する（ＳＴＥＰ５）。立ち上がりＰｍ’を検出していない場合は、このステップを繰り返し、立ち上がりＰｍ’を検出した場合には、サイクル数がｎであるかを判断する（ＳＴＥＰ６）。サイクル数がｎでない場合は、このステップを繰り返し、サイクル数がｎである場合は、モニターパルス信号Ｐｍの立ち下がりＰｍ”を検出したかを判断する（ＳＴＥＰ７）。立ち下がりＰｍ”を検出していない場合は、サイクル数がｎのときの駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する（ＳＴＥＰ８）。次に、ＳＴＥＰ８で測定した電圧値とサイクル数とを関係付けて記録する（ＳＴＥＰ９）。次に、サイクル数ｎをｎ＋１に変更する（ＳＴＥＰ１０）。以上のようなＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ１０を、ＳＴＥＰ７で立ち下がりＰｍ”を検出するまで繰り返し行う。そして、ＳＴＥＲＰ７において、立ち下がりＰｍ”を検出すると、ＳＴＥＰ９で記録した各サイクル数とそのときの電圧値の関係から、電圧値が最大のときのサイクル数を抽出する（ＳＴＥＰ１１）。次に、ＳＴＥＰ１１で抽出したサイクル数を測定タイミングとして決定する（ＳＴＥＰ１２）。

ＳＴＥＰ１２において測定タイミングが決定されるとＳＴＥＰ３に戻り、駆動信号Ｓｄの電圧値の測定タイミングが決定されているかを判断する。今度は、測定タイミングが決定されているため、決定した測定タイミングにおいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する（ＳＴＥＰ１３）。次に、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが変更されたかを判断する（ＳＴＥＰ１４）。Ｄｕｔｙが変更されていない場合は、決定された測定タイミングでの駆動信号Ｓｄの電圧値の測定を繰り返し、Ｄｕｔｙが変更された場合には測定タイミングをクリア（リセット）する（ＳＴＥＰ１５）。そして、測定タイミングがクリアされると、ＳＴＥＰ３に戻る。

このような方法によれば、簡単かつ確実に、実駆動中に測定タイミングを抽出することができる。

ここで、前述した第１実施形態でも説明したように、電圧値測定部９７は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙによって、テーブルＴの測定タイミングに基づいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する第１測定方法と、モニターパルス信号ＰｍのＨｉｇｈ区間の中央Ｏにおいて駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する第２測定方法と、を切り換えてもよい。次に、この場合での測定タイミングを抽出する方法について図１４のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１４のフローチャートは、ＳＴＥＰ１６、１７、１８が追加されていること以外は、図１３のフローチャートと同様である。したがって、図１３と同様のＳＴＥＰについては、その説明を省略する。

ＳＴＥＰ２において、圧電アクチュエーター１の駆動が開始されると、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが基準Ｄｕｔｙ（最大電圧値Ｖｈｄが中央Ｏからずれ始めるＤｕｔｙ）以下であるかを判断する（ＳＴＥＰ１６）。駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが基準Ｄｕｔｙ以下であれば、ＳＴＥＰ３に進み、この後は、前述した図１３のフローチャートと同様である。一方、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが基準Ｄｕｔｙよりも大きければ、モニターパルス信号ＰｍのＨｉｇｈ区間の中央Ｏで駆動信号Ｓｄの電圧値を測定する（ＳＴＥＰ１７）。次に、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙが変更されたかを判断する（ＳＴＥＰ１８）。Ｄｕｔｙが変更されていない場合は、中央Ｏでの駆動信号Ｓｄの電圧値の測定を繰り返し、Ｄｕｔｙが変更された場合にはＳＴＥＰ１６に戻る。

以上のように、本実施形態では、測定タイミングの抽出は、圧電駆動装置１００の駆動中に行う。これにより、キャリブレーションにかかる時間を短くすることができ、より迅速に、圧電駆動装置１００の実駆動を開始することができる。

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駆動装置および圧電駆動装置について説明する。

図１５は、本発明の第３実施形態に係る圧電駆動装置が有する駆動装置の回路図である。図１６は、テーブルの一例を示す図である。

本実施形態に係る圧電駆動装置１００の駆動方法および圧電駆動装置１００では、主に、制御装置９の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る圧電駆動装置１００の駆動方法および圧電駆動装置１００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１００の駆動方法および圧電駆動装置１００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１５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１５に示す電圧値測定部９７は、駆動信号Ｓｄの最大電圧値Ｖｈｄと、検出信号Ｓｓの最大電圧値Ｖｈｓとを測定する回路である。なお、最大電圧値Ｖｈｓの測定方法は、前述した第１、第２実施形態で説明した最大電圧値Ｖｈｄの測定方法と同様である。すなわち、電圧値測定部９７では、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに応じて、検出信号Ｓｓの電圧値を測定するタイミングを変更することにより、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく最大電圧値Ｖｈｓを測定できるようになっている。電圧値測定部９７は、例えば、図１６に示すようなテーブルＴ’を有する（図示しないメモリーに保存されている）。テーブルＴ’には、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙと検出信号Ｓｓの電圧値の測定タイミング（最大電圧値Ｖｈｓを測定できるタイミング（検出パルス信号Ｐｓの立ち上がりからのサイクル数））との関係が記録されている。そして、電圧値測定部９７は、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに対応した測定タイミングをテーブルＴ’から取得し、取得したタイミングで検出信号Ｓｓの電圧値を測定する。このような方法によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙがどのような値であっても、すなわち、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく検出信号Ｓｓの最大電圧値Ｖｈｓを測定することができる。

なお、電圧値測定部９７は、最大電圧値Ｖｈｓと同じようにして、最小電圧値Ｖｌｓについてもテーブルを作成し、そのテーブルに基づいて最小電圧値Ｖｌｓを測定する。最小電圧値Ｖｌｓの測定方法は、上述した最大電圧値Ｖｈｓの測定方法と同様であるため、その説明を省略する。

駆動制御部９５は、位相差取得部９４が取得した位相差θ２、電圧値測定部９７が取得した最大電圧値Ｖｈｄ、最小電圧値Ｖｌｄ、最大電圧値Ｖｈｓ、最小電圧値Ｖｌｓ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は、例えば、最大電圧値Ｖｈｓが所定値となるように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変化させる。また、駆動制御部９５は、例えば、最大電圧値Ｖｈｓと最小電圧値Ｖｌｓの差ΔＶｓ（Ｖｈｓ−Ｖｌｓ）が所定値となるように、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙを変化させる。最大電圧値Ｖｈｓや差ΔＶｓは、振動体１１の振幅と相関関係を有するため、最大電圧値Ｖｈｓや差ΔＶｓを所定値に合わせ込むことで、ローター１１０を所定の電圧値で駆動させることができる。

以上のように、圧電駆動装置１００は、検出信号ＳｓをＡ／Ｄ変換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を有する。そして、駆動パルス信号のＤｕｔｙごとに検出信号Ｓｓの振幅が最大値となるタイミングを抽出し、抽出したタイミングに基づいて検出信号Ｓｓの電圧値を測定し、測定した電圧値に基づいて駆動パルス信号生成部９１の駆動を制御する。このような駆動方法によれば、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙがどのような値であっても、すなわち、駆動パルス信号ＰｄのＤｕｔｙに影響されることなく、精度よく検出信号Ｓｓの最大電圧値Ｖｈｓを測定することができる。したがって、このような駆動方法によれば、圧電駆動装置１００を精度よく制御することができる。

以上、本発明の圧電駆動装置、制御装置および圧電駆動装置の駆動方法を、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。なお、前述した圧電駆動装置は、例えば、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等の各種電子デバイスの駆動源として搭載することができる。

１…圧電アクチュエーター、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〜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…モニターパルス信号生成部、９６Ａ…コンパレータ、９７…電圧値測定部、１００…圧電駆動装置、１１０…ローター、１１１…外周面、Ｊ…回動軸、Ｏ…中央、Ｐｄ…駆動パルス信号、Ｐｍ…モニターパルス信号、Ｐｍ’…立ち上がり、Ｐｍ”…立ち下がり、Ｐｓ…検出パルス信号、Ｓｄ…駆動信号、Ｓｓ…検出信号、Ｔ、Ｔ’…テーブル、Ｖ１〜Ｖ３、Ｖ１’〜Ｖ３’…駆動信号、Ｖｈｄ…最大電圧値、ｎ…サイクル数

Claims (9)

1. 駆動用圧電素子の駆動によって振動する振動体と、
   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をＤ／Ａ変換して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Ａ／Ｄ変換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、
   前記駆動パルス信号のＤｕｔｙごとに前記駆動信号の振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出された前記測定タイミングに基づいて前記駆動信号の電圧値を測定する電圧値測定部と、
   前記電圧値測定部が測定した前記電圧値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と、を有することを特徴とする圧電駆動装置。
2. 前記測定タイミングは、前記モニターパルス信号生成部で生成されるモニターパルス信号の立ち上がり、または立ち下がりからの基準クロックに基づくサイクル数として抽出される請求項１に記載の圧電駆動装置。
3. 前記測定タイミングの抽出は、前記圧電駆動装置の駆動前のキャリブレーション時に行う請求項１または２に記載の圧電駆動装置。
4. 前記駆動パルス信号のＤｕｔｙと抽出された前記測定タイミングとの関係を記録したテーブルを参照して前記測定タイミングを取得し、取得した前記測定タイミングに基づいて、前記駆動信号の電圧値を測定する請求項３に記載の圧電駆動装置。
5. 前記測定タイミングの抽出は、前記圧電駆動装置の駆動中に行う請求項１または２に記載の圧電駆動装置。
6. 前記モニターパルス信号の立ち上がりおよび立ち下がりの中央において前記駆動信号の電圧値を測定する測定方法を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電駆動装置。
7. 前記検出信号をＡ／Ｄ変換して検出パルス信号を生成する検出パルス信号生成部を有し、
   前記駆動パルス信号のＤｕｔｙごとに前記検出信号の振幅が最大値となるタイミングを抽出し、前記抽出したタイミングに基づいて前記検出信号の電圧値を測定し、測定した前記電圧値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請求項１ないし６のいずれか１項に記載の圧電駆動装置。
8. 駆動用圧電素子の駆動によって振動する振動体の制御装置であって、
   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をＤ／Ａ変換して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Ａ／Ｄ変換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、
   前記駆動パルス信号のＤｕｔｙごとに前記駆動信号の振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出された前記測定タイミングに基づいて前記駆動信号の電圧値を測定する電圧値測定部と、
   前記電圧値測定部が測定した前記電圧値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と、を有することを特徴とする制御装置。
9. 駆動用圧電素子の駆動によって振動する振動体と、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をＤ／Ａ変換して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Ａ／Ｄ変換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、を有し、前記駆動パルス信号生成部が前記駆動パルス信号のＤｕｔｙを変更可能な圧電駆動装置の制御方法であって、
   前記駆動パルス信号のＤｕｔｙごとに前記駆動信号の振幅が最大値となる測定タイミングを抽出し、抽出した前記測定タイミングに基づいて前記駆動信号の電圧値を測定し、測定した前記電圧値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ことを特徴とする圧電駆動装置の駆動方法。

Images