JP4265255B2 - Piezoelectric actuator driving device, driving method, timepiece, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を有する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動装置、圧電アクチュエータの駆動方法、時計、および電子機器に関する。
【0002】
【背景技術】
圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率や、応答性に優れている。このため、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発されている。
この圧電アクチュエータとしては、圧電素子を有する振動体を主要構成要素とするものであり、例えば、この振動体を、一端に被駆動体と当接する突起部を有する板状の補強板と、この補強板の両面に貼設された圧電素子と、これら圧電素子の上面に設けられた駆動用電極およびこの駆動用電極と電気的に絶縁する検出用電極とで構成したものがある。そして、振動体の駆動用電極に所定の交流電圧を印加し、振動体をその長手方向に伸縮させる縦振動で励振させるとともに、この縦振動の振動方向と直交する方向に揺動する屈曲振動を誘発させる圧電アクチュエータの駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このような駆動装置による駆動制御により、圧電アクチュエータは、振動体の突起部が楕円軌道を描くように回転し、該突起部と当接する被駆動体を駆動する。ここで、被駆動体を高効率で駆動するためには、圧電アクチュエータの振動体に設計上の最適な駆動周波数を有する交流電圧を印加して所定の縦振動および屈曲振動を生じさせる必要がある。しかしながら、駆動装置の回路特性等により、常時設計上の最適な駆動周波数を印加することは困難である。このため、この駆動装置は、圧電素子に設けられた検出用電極から検出信号を検出し、この検出信号に基づいて駆動用電極に印加する交流電圧の駆動周波数を調整するフィードバック制御を実施している。
【0004】
具体的に、駆動用電極に印加される交流電圧の位相と、検出用電極から検出される検出信号の位相との位相差、または、複数の検出用電極から検出される検出信号間の位相差が、駆動用電極に印加される交流電圧の駆動周波数に依存することが知られている。そこで、この駆動装置では、圧電アクチュエータの設計上の最適な駆動周波数に相当する前述の位相差を、基準位相差として予め設定しておき、検出した位相差が予め設定した基準位相差に近づくように、駆動用電極に印加する交流電圧の駆動周波数を調整する。このようなフィードバック制御を実施することにより、圧電アクチュエータの振動体に最適な駆動周波数を有する交流電圧を印加することが可能となり、圧電アクチュエータを所定の縦振動および屈曲振動で励振させ、被駆動体を高効率で駆動させることを可能としている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−291264号公報(図6)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動用電極に印加される交流電圧の位相と、検出用電極から検出される検出信号の位相との位相差、または、複数の検出用電極から検出される検出信号間の位相差における駆動周波数に対する特性は、個々の圧電アクチュエータ、加圧力、負荷、あるいは温度等の要因によって変化してしまう。したがって、上記のような駆動装置では、検出した位相差が、予め設定した基準位相差に近づくように駆動周波数を調整するので、上記の要因により位相差における周波数特性が変化した場合には、圧電アクチュエータの振動体に最適な駆動周波数を印加することができない、という問題がある。
【0007】
本発明の目的は、このような問題点に鑑みて、種々の要因により位相差の周波数特性が変化した場合であっても、最適な駆動周波数を印加することを可能とする圧電アクチュエータの駆動装置、圧電アクチュエータの駆動方法、時計、および電子機器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、圧電素子を有し、この圧電素子に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより第1の振動モードで振動するとともにこれとは振動方向の異なった第2の振動モードで振動する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動装置であって、前記駆動信号を前記振動体に供給する駆動信号供給手段と、前記振動体から第1の振動モードおよび/または第2の振動モードでの振動を表す検出信号を検出し、前記駆動信号および前記検出信号のうちのいずれか2つの信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、前記駆動信号および前記検出信号のうちのいずれか2つの信号間の基準となる基準位相差を設定する基準位相差設定手段と、前記検出された位相差および前記基準位相差を比較して、前記位相差および前記基準位相差間の差を示す比較情報を算出するとともに、この比較情報を積算して積算情報を算出し、前記積算情報に基づいて前記駆動信号供給手段に駆動信号の駆動周波数を変更させる駆動制御を実施する駆動制御手段とを具備し、前記駆動制御手段は、前記積算情報に基づいて前記駆動制御が成功したか否かを判定し、前記駆動制御が失敗であると判定した場合に、前記基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を変更させ、この変更された基準位相差に基づく前記駆動制御を実施することを特徴とする。
ここで、位相差検出手段にて検出する位相差としては、第1の振動モードおよび第2の振動モードでの振動を表す2つの検出信号間の位相差を採用できる。また、第1の振動モードでの振動を表す検出信号と駆動信号との位相差を採用してもよく、第2の振動モードでの振動を表す検出信号と駆動信号との位相差を採用してもよい。
また、比較情報としては、検出した位相差と基準位相差との大小を示す2値情報、または検出した位相差と基準位相差との差を示す絶対値情報等を採用できる。
さらに、駆動制御手段としては、大小を示す2値情報をカウントするアップダウンカウンタを具備した構成、または比較情報を平滑化するループフィルタを具備した構成等を採用できる。
【0009】
本発明では、駆動制御手段は、検出した位相差および基準位相差を比較して比較情報を算出するとともに、この比較情報を積算して積算情報を算出する。そして、駆動制御手段は、例えば、比較情報である検出した位相差および基準位相差間の差が所定範囲内に収まるように、積算情報に基づいて駆動信号供給手段に駆動信号の駆動周波数を変更させる。ここで、駆動制御手段は、駆動信号の駆動周波数を変更させる駆動制御を実施した結果、駆動制御が成功したか否か、例えば、比較情報である検出した位相差および基準位相差間の差が所定範囲内に収まったか否かを判定する。このことにより、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、該変化を認識できる。そして、駆動制御手段は、駆動制御が失敗であると判定した場合、例えば、比較情報である検出した位相差および基準位相差間の差が所定範囲内に収まらなかった場合に、基準位相差の設定値を変更させ、この変更された基準位相差に基づく駆動制御を実施する。このことにより、適切な基準位相差を用いて、駆動信号の駆動周波数の調整を実施できる。すなわち、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、最適な駆動周波数を有する駆動信号を圧電アクチュエータに印加できる。
ここで、駆動制御が成功したか否かを判定するために、駆動信号供給手段から出力される駆動信号の駆動周波数を検出する周波数カウンタ等を用いる構成が考えられる。本発明では、駆動制御手段が駆動信号供給手段を制御する過程、すなわち、比較情報を積算して積算情報を算出する過程において、駆動制御が成功したか否かを判定することができる。したがって、別途、例えば周波数カウンタ等の部材を不要とし、駆動装置の構成を簡素化できる。
【0010】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記駆動制御手段は、アップダウンカウンタを有し、前記比較情報は、前記検出された位相差の前記基準位相差に対する大小を示す情報であり、前記積算情報は、前記比較情報に応じて前記アップダウンカウンタがカウントアップまたはカウントダウンして算出するカウンタ値であることが好ましい。
本発明では、駆動制御手段は、アップダウンカウンタを具備する構成である。例えば、比較情報を、検出した位相差の基準位相差に対する大小を示す2値情報とし、アップダウンカウンタは、2値情報に応じてカウントアップまたはカウントダウンする。そして、駆動制御手段は、アップダウンカウンタがカウントアップまたはカウントダウンし、カウンタ値が所定値になったことを認識することで、駆動信号の駆動周波数を変更させる駆動制御が成功したか否かを判定する。このような構成では、駆動制御手段は、アップダウンカウンタのカウンタ値に基づいて、位相差における周波数特性の変化を簡単な構成で容易に認識できる。また、駆動制御手段は、アップタウンカウンタのカウンタ値に基づいて、駆動信号の駆動周波数調整を容易に実施できる。
【0011】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記駆動制御手段は、前記アップダウンカウンタが前記カウンタ値を算出した結果、キャリーが発生した場合に、前記駆動制御が失敗であると判定することが好ましい。
本発明では、例えば、駆動制御手段は、駆動制御を実施する際、駆動電圧の駆動周波数を設定上の最小駆動周波数から設定上の最大駆動周波数にかけて変更させる。また、駆動制御手段は、変更された駆動周波数において検出された位相差の基準位相差に対する大小を示す2値情報を算出する。そして、アップダウンカウンタは、2値情報に応じてカウントアップまたはカウントダウンを実施する。ここで、駆動電圧の駆動周波数が設定上の最大駆動周波数を越えるまで変更された場合には、アップダウンカウンタは2値情報に応じてカウントアップを継続して実施し、カウンタ値がMAXの値を超え、キャリーが発生する。すなわち、駆動電圧の駆動周波数が設定上の最大駆動周波数まで変更しても、例えば、比較情報である検出した位相差および基準位相差の差が所定範囲内に収まらず、駆動制御が失敗したと判定する。そして、アップダウンカウンタにおけるキャリーの発生に連動して、アップダウンカウンタが基準位相差設定手段に制御信号を出力する。基準位相差設定手段は、この制御信号を入力することで、基準位相差の設定値を変更する。このような構成では、駆動制御手段は、アップダウンカウンタのカウンタ値を認識せずとも、位相差における周波数特性の変化が自動的に判定され、変更された基準位相差に基づいて駆動制御を迅速に実施できる。
【0012】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記駆動制御手段は、前記アップダウンカウンタが前記カウンタ値を算出した結果、該カウンタ値が0になった場合に、前記駆動制御が失敗であると判定することが好ましい。
本発明では、例えば、駆動制御手段は、駆動制御を実施する際、駆動電圧の駆動周波数を設定上の最大駆動周波数から設定上の最小駆動周波数にかけて変更させる。また、駆動制御手段は、変更された駆動周波数において検出された位相差の基準位相差に対する大小を示す2値情報を算出する。そして、アップダウンカウンタは、2値情報に応じてカウントアップまたはカウントダウンを実施する。ここで、駆動電圧の駆動周波数が設定上の最小駆動周波数を越えるまで変更された場合には、アップダウンカウンタは2値情報に応じてカウントダウンを継続して実施し、カウンタ値が0となる。すなわち、駆動電圧の駆動周波数が設定上の最小駆動周波数まで変更しても、例えば、比較情報である検出した位相差および基準位相差の差が所定範囲内に収まらず、駆動制御が失敗したと判定する。そして、アップダウンカウンタは、カウンタ値が0になると、基準位相差設定手段に制御信号を出力する。基準位相差設定手段は、この制御信号を入力することで、基準位相差の設定値を変更する。このような構成では、駆動制御手段は、アップダウンカウンタのカウンタ値を認識せずとも、位相差における周波数特性の変化が自動的に判定され、変更された基準位相差に基づいて駆動制御を迅速に実施できる。
【0013】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記駆動制御手段は、前記アップダウンカウンタが前記カウンタ値を算出した結果、前記駆動信号供給手段の特性に応じた所定のカウンタ値になった場合に、前記駆動制御が失敗であると判定することが好ましい。
ここで、駆動信号供給手段としては、駆動信号を振動体に印加する駆動回路、所定の周波数制御電圧信号を入力することで該周波数制御電圧信号に応じた周波数で発振し、信号を駆動回路に出力する可変周波数発振回路等で構成できる。
ところで、可変周波数発振回路の発振周波数は、温度等の外乱により、所定の変動幅を有している。
本発明では、例えば、駆動制御手段は、最適な駆動周波数を中心とした所定の範囲内で駆動信号の駆動周波数を変更させる。そして、駆動制御手段は、駆動周波数を変更させても、例えば、位相差および基準位相差間の差が所定範囲内に収まらず、アップダウンカウンタのカウンタ値が駆動信号供給手段を構成する可変周波数発振回路の発振周波数の変動幅に応じたカウンタ値になった場合に、駆動制御が失敗したと判定する。このような構成では、駆動制御手段は、駆動信号供給手段における周波数変動幅に応じた最低限必要とされる範囲内で駆動信号の駆動周波数の調整を実施でき、駆動制御を迅速に実施できる。
【0014】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記基準位相差設定手段は、前記駆動制御手段からの制御指令に応じてカウントアップまたはカウントダウンしてカウンタ値を算出するアップダウンカウンタと、前記カウンタ値に応じた基準位相差を設定するD/Aコンバータとを備えているすることが好ましい。
本発明では、基準位相差設定手段は、アップダウンカウンタおよびD/Aコンバータを具備する構成である。例えば、アップダウンカウンタが駆動制御手段からの制御指令に応じてカウントアップまたはカウントダウンし、D/Aコンバータがアップダウンカウンタのカウンタ値に応じた所定の電圧値に相当する電圧信号を出力する。このことにより、カウンタ値、およびD/Aコンバータにて設定される電圧値を、基準位相差に対応させておくことで、基準位相差の設定および変更を容易に実施できる。また、回路構成が簡素化し、基準位相差設定手段の制御を容易に実施できる。
【0015】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記基準位相差設定手段は、前記駆動制御手段からの制御指令に応じてカウントアップまたはカウントダウンしてカウンタ値を算出するアップダウンカウンタと、前記カウンタ値に応じた基準位相差を設定する複数の定電圧発生回路とを備えていることが好ましい。
本発明では、基準位相差設定手段は、アップダウンカウンタおよび複数の定電圧発生回路を具備する構成である。例えば、アップダウンカウンタが駆動制御手段からの制御指令に応じてカウントアップまたはカウントダウンし、このカウンタ値に応じて複数の定電圧発生回路のうちのいずれかの定電圧発生回路が、それぞれ所定の電圧値に相当する電圧信号を出力する。このことにより、カウンタ値、および駆動する定電圧発生回路の数を、基準位相差に対応させておくことで、基準位相差の設定および変更を容易に実施できる。また、定電圧発生回路を有する構成とすることで、基準位相差の変動を抑制できる。
【0016】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動経過時間を計測するタイマを有し、前記タイマにて計測された時間が所定時間になった場合に、前記基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を変更させ、この変更された基準位相差に基づく前記駆動制御を実施することが好ましい。
例えば、駆動制御手段による駆動制御が成功し、駆動信号供給手段に所定の駆動周波数を有する駆動信号を振動体に供給させている際、再度、位相差における周波数特性が変化した場合には、駆動制御手段は、駆動信号供給手段に最適な駆動周波数とは異なる駆動周波数を有する駆動信号を振動体に供給させることとなる。
本発明では、駆動制御手段は、タイマを有し、このタイマの計測時間が所定時間になった場合に、基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を変更させ、この変更された基準位相差に基づく駆動制御を実施する。このことにより、駆動制御手段による駆動制御が成功した後に、再度、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、駆動信号の駆動周波数を最適な駆動周波数に調整できる。
【0017】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動を開始する際、前記基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を初期値に設定させることが好ましい。
本発明によれば、駆動制御手段は、圧電アクチュエータの駆動開始時に、基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を初期化するので、従前の駆動時に対して、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、駆動信号の駆動周波数を常に最適な駆動周波数に調整できる。
【0018】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記基準位相差設定手段にて設定された基準位相差に関する基準位相差情報を記憶する記憶手段を具備し、前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動を開始する際、前記記憶手段に記憶された従前の基準位相差情報に基づいて、前記位相差設定手段に基準位相差を設定させることが好ましい。
本発明では、駆動装置は、記憶手段を具備する構成である。そして、駆動制御手段は、圧電アクチュエータの駆動開始時に、記憶手段に記憶された従前の基準位相差情報に基づいて、位相差設定手段に基準位相差の設定値を、例えば、従前の基準位相差、あるいは、従前の基準位相差よりも大きい値等に設定させる。このことにより、従前の駆動時と略同じ状態で駆動制御を実施でき、迅速に駆動信号の駆動周波数を最適な駆動周波数に調整できる。
【0019】
本発明の圧電アクチュエータの駆動方法は、圧電素子を有し、この圧電素子に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより第1の振動モードで振動するとともにこれとは振動方向の異なった第2の振動モードで振動する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動方法であって、前記駆動信号、および、前記第1の振動モードおよび/または前記第2の振動モードでの振動を表す検出信号のうちのいずれか2つの信号間の位相差の基準となる基準位相差を設定する基準位相差設定工程と、前記駆動信号を前記振動体に供給する駆動信号供給工程と、前記振動体から第1の振動モードおよび/または第2の振動モードでの振動を表す検出信号を検出し、前記駆動信号および前記検出信号のうちのいずれか2つの信号間の位相差を検出する位相差検出工程と、前記検出された位相差および前記基準位相差を比較して、前記位相差および前記基準位相差間の差を示す比較情報を算出する位相差比較工程、前記算出された比較情報を積算して積算情報を算出する積算情報算出工程、および前記積算情報に基づいて前記駆動信号の駆動周波数を変更する周波数調整工程で構成される駆動制御工程と、前記積算情報に基づいて前記駆動制御工程が成功したか否かを判定する駆動制御判定工程とを備え、前記駆動制御判定工程にて失敗であると判定した場合に、前記基準位相差設定工程にて設定された基準位相差の設定値を変更し、この変更した基準位相差に基づいて前記駆動制御工程を実行することを特徴とする。
本発明によれば、圧電アクチュエータの駆動方法は、基準位相差設定工程と、駆動信号供給工程と、位相差検出工程と、位相差比較工程、積算情報算出工程、および周波数調整工程で構成される駆動制御工程と、駆動制御判定工程とを備えているので、前述の駆動装置と同様の作用・効果を享受できる。
【0020】
本発明の時計は、圧電素子を有し、この圧電素子に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより第1の振動モードで振動するとともにこれとは振動方向の異なった第2の振動モードで振動する振動体を備えた圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを具備することを特徴とする。
本発明では、時計は、圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを具備し、前述の駆動装置は、常に最適な駆動周波数を有する駆動信号を圧電アクチュエータに印加する。このことにより、圧電アクチュエータは、所定の縦振動および屈曲振動で励振し、例えば、時計内部のカレンダ表示機構を高効率で駆動させ、日、曜日、月等を表示することができる。
【0021】
本発明の電子機器は、圧電素子を有し、この圧電素子に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより第1の振動モードで振動するとともにこれとは振動方向の異なった第2の振動モードで振動する振動体を備えた圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、電子機器は、圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを具備し、前述の駆動装置は、常に最適な駆動周波数を有する駆動信号を圧電アクチュエータに印加する。このことにより、圧電アクチュエータは、所定の縦振動および屈曲振動で励振し、電子機器の内部または外部の被駆動体を高効率で駆動させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
[1.全体構成]
図1は、本実施形態における圧電アクチュエータAが組み込まれた腕時計のカレンダ表示機構の構成を示す平面図である。
図1に示すように、カレンダ表示機構の主要部は、圧電アクチュエータAと、この圧電アクチュエータAによって回転駆動されるロータ100と、ロータ100の回転を減速しつつ伝達する減速輪列と、減速輪列を介して伝達される駆動力により回転する日車50とから大略構成されている。減速輪列は、日回し中間車40と日回し車60とを備えている。圧電アクチュエータAは、扁平な短冊状の振動体10を有しており、この振動体10は、その先端部がロータ100の外周面と当接するように配置されている。
【0023】
図2は、図1に示す時計の断面図である。
図2において、網目部分に、圧電アクチュエータAを備えたカレンダ表示機構が組み込まれている。このカレンダ表示機構の上方には、円盤状の文字板70が設けられている。この文字板70の外周部の一部には日付を表示するための窓部71が設けられており、窓部71から日車50の日付を覗けるようになっている。また、文字板70の下方には、針72を駆動するムーブメント73および図示しない駆動回路が設けられている。
【0024】
図3は、図1におけるカレンダ表示機構の詳細な構成を示す断面図である。
時計は、図3に示すように、第1の底板である地板103と、この地板103と段違いに配置された第2の底板104とを有している。地板103には、カレンダ表示機構のロータ100を軸支するためのシャフト101が起立している。ロータ100は、その下面に図示しない軸受を有しており、シャフト101の先端部が同軸受内に収容されている。したがって、ロータ100は、このシャフト101を回転軸として回動できる。ロータ100の上部には、ロータ100と同軸をなし、ロータ100とともに回転する歯車100Cが設けられている。
【0025】
底板104には、日回し中間車40を軸支するためのシャフト41が起立している。日回し中間車40の下面には図示しない軸受が設けられており、シャフト41の先端部が同軸受内に収容されている。日回し中間車40は、大径部4Bと小径部4Aとから構成されている。小径部4Aは、大径部4Bよりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部4Cが形成されている。この小径部4Aは、大径部4Bに対し、同心をなすように固着されている。大径部4Bには、ロータ100の上部の歯車100Cが噛合している。したがって、大径部4Bと小径部4Aとからなる日回し中間車40は、ロータ100の回転に連動し、シャフト41を回転軸として回転する。
【0026】
日車50は、図1に示すように、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車5Aが形成されている。日回し車60は、五歯の歯車を有しており、内歯車5Aに噛合している。また、図3に示すように、日回し車60の中心には、シャフト61が設けられており、これは、底板104に形成された貫通孔62に遊挿されている。貫通孔62は、日車50の周回方向に沿って長く形成されている。板バネ63は、その一端が底板104に固定され、他端はシャフト61を図1の右上方向に弾圧している。そして、板バネ63は、シャフト61および日回し車60を付勢する。この板バネ63の付勢作用によって日車50の揺動も防止される。
【0027】
板バネ64は、一端が底板104にねじ止めされており、その他端には略V字状に折り曲げられた先端部64Aが形成されている。また、接触子65は、日回し中間車40が回転し、先端部64Aが切欠部4Cに入り込んだときに板バネ64と接触するように配置されている。板バネ64には、所定の電圧が印加されており、接触子65に接触すると、その電圧が接触子65にも印加される。したがって、接触子65の電圧を検出することによって、日送り状態を検出できる。なお、内歯車5Aに噛合する手動駆動車を設け、ユーザが図示しない竜頭に対して所定の操作を行うと、日車50を駆動するようにしてもよい。
【0028】
以上の構成において、圧電アクチュエータAの振動体10は、駆動回路から駆動電圧が印加されることにより、その板面を含む平面内において振動する。ロータ100は、この振動体10に生じる振動によってその外周面が叩かれ、図1中矢印で示すように、時計回りに回転駆動される。このロータ100の回転は、日回し中間車40を介して日回し車60に伝達され、この日回し車60が日車50を時計回り方向に回転させる。
【0029】
ここで、振動体10からロータ100、ロータ100から減速輪列、減速輪列から日車50への力の伝達は、いずれも振動体10の板面に平行な方向の力の伝達である。このため、従来のステップモータのようにコイルやロータを厚さ方向に積み重ねるのではなく、同一平面内に振動体10およびロータ100を配置し、カレンダ表示機構を薄型化できる。そして、カレンダ表示機構を薄型にできるため、網目部分(図2)の厚さDを薄くして、時計全体を薄型にできる。
また、本実施形態によれば、網目部分(図2)にカレンダ表示機構を収めることができるため、カレンダ表示機構のある時計と、カレンダ表示機構のない時計との間でムーブメント73を共通化でき、生産性を高めることができる。
昨今、発電機能を備えた腕時計が種々提案されているが、このような腕時計においては、発電機構と運針駆動用のモータ機構といった少なくとも2つの大きな構成要素を搭載しなくてはならず、時計全体の小型化が困難である。しかし、モータの代わりに、本実施形態における圧電アクチュエータAを用いれば、運針駆動機構を薄型化でき、時計全体を小型化することもできる。
【0030】
[2.圧電アクチュエータの詳細]
図4は、圧電アクチュエータAの詳細な構成を示す平面図である。また、図5は、圧電アクチュエータAのV-V線断面図である。
振動体10は、図4に示すように、二長辺と二短辺とにより囲まれた長方形状の板である。また、振動体10は、図5に示すように、2枚の長方形かつ板状の圧電素子30,31の間に、これらの圧電素子30,31と略同形状であり、かつ圧電素子30,31よりも肉厚の薄いステンレス鋼等の補強板32を挟んだ積層構造を有している。
このように圧電素子30,31の間に補強板32を配置することにより、振動体10の過振幅や落下等による外部からの衝撃力に起因する振動体10の損傷を低減し、耐久性を向上させることができる。また、補強板32として圧電素子30,31よりも肉厚の薄いものを用いることにより、圧電素子30,31の振動を極力妨げないようにすることができる。
【0031】
圧電素子30,31としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT(商標))、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
振動体10は、図4に示すように、その一長辺と一短辺とが交わる一頂点に当接部36を有している。この当接部36は、図5における補強板32を切断成形する等の方法により得られたものであり、緩やかな曲面を持った先端部分を圧電素子30,31から突出させている。振動体10は、この当接部36の先端をロータ100の外周面に当接させ、その長辺がロータ100の半径と約135度の角度をなすような姿勢を保っている。振動体10にこのような姿勢を維持させるために、支持部材11とバネ部材300とが圧電アクチュエータAに設けられている。
【0032】
好ましい態様において、支持部材11は、補強板32の切断成形等の方法により補強板32と一体形成されたものである。この支持部材11は、図示の通り、L字状の部材であり、振動体10の一長辺の略中央から垂直に突出した垂直部と、この垂直部の先端から長辺に対して平行にロータ100側に向けて延びた水平部とからなる。ここで、水平部の両端のうち、垂直部とは反対側の端部38には、図1および図3における地板103から突出したピン39が貫通している。支持部材11およびこれに固定された振動体10は、このピン39を回転軸として回転可能である。
【0033】
支持部材11の水平部の略中央の部位11Aには、バネ部材300の一端部300Aが係合されている。バネ部材300は、その略中央部分を地板103(図1、図3)から突出したピン300Bが貫通している。バネ部材300は、このピン300Bを回転軸として回動可能である。また、バネ部材300における端部300Aとは反対側の他端部300Cは、地板103に係合している。本実施形態においては、この端部300Cの位置を変えることにより当接部36をロータ100の外周面に押し当てる圧力が調整される。
【0034】
具体的には、端部300Cをピン300Bを中心として、図4中時計回りに変位させれば、バネ部材300の一端部300Aが支持部材11の部位11Aを上方側に押圧する力が増加し、他端部300Cを反時計回りに変位させればその押圧力が減少する。ここで、支持部材11を上方側に押圧する力が増加すると、支持部材11は、ピン39を中心として、図4中反時計回りに回動しようとする力が増大するため、当接部36がロータ100を押圧する力が増大する。一方、支持部材11を上方側に押圧する力が減少すると、支持部材11は時計回りに回動しようとする力が減少するため、当接部36がロータ100を押圧する力が減少する。このように、当接部36がロータ100に付与する押圧力を調整することにより、圧電アクチュエータAの駆動特性の調整等が可能となる。
【0035】
また、本実施形態においては、このようにしてロータ100の外周面に押し当てられる当接部36が曲面形状を有している。このため、ロータ100と振動体10の位置関係が、寸法ばらつき等によりばらついた場合であっても、曲面であるロータ100の外周面と曲面形状の当接部36との接触状態にさほど変化しない。したがって、ロータ100と当接部36との接触を安定した状態に維持できる。また、本実施形態においては、ロータ100と接触する当接部36に対してのみ研磨等の作業を行えばよいので、ロータ100との接触部の管理が容易である。当接部36としては、導体または非導体のものを用いることができるが、非導体から形成するようにすれば、一般的に金属から形成されるロータ100と接触しても圧電素子30,31が短絡しないようにすることができる。
【0036】
[3.振動体に設けられた電極の構成]
図6は、振動体10に設けられた駆動電極と振動検出電極の配置位置の一例を示す図である。
図6に示す例では、長方形状の振動検出電極T1,T2が、長方形をなす圧電素子30の表面の当接部36を含む一長辺に沿った2つの角隅部分に各々配置されている。図6では、図示を略したが、これらと同様な振動検出電極T1,T2が、これらと対向するように、圧電素子31の表面に配置されている。ここで、圧電素子30に配置された振動検出電極T1と圧電素子31に配置された振動検出電極T1とが接続され、この接続点から振動体10の振動を表す検出信号SD1が得られる。同様に、圧電素子30に配置された振動検出電極T2と圧電素子31に配置された振動検出電極T2とが接続され、この接続点から振動体10の振動を表す検出信号SD2が得られる。ここで、駆動電極33と、振動検出電極T1,T2との間には、空隙があり、両者は電気的に絶縁されている。圧電素子31の表面にも同様な駆動電極33が設けられている。
【0037】
図7および図8は、圧電素子30,31の分極状態の一例を示す図である。
圧電素子30,31は、図7および図8に示すように、各々厚さ方向に分極している。本実施形態において、圧電素子30,31は、各々分極方向と一致する方向の電界を受けると長手方向に延び、分極方向と逆の方向の電界を受けると長手方向に縮む性質を有している。したがって、図7および図8に示すように、2枚の圧電素子の分極方向の組み合わせが異なっている場合には、各圧電素子の駆動の方法も異なったものとなる。
【0038】
図7に示す例では、圧電素子30,31は、相互に逆方向に分極している。この場合、図6に示すように、補強板32を接地するとともに、圧電素子30側の駆動電極33と圧電素子31側の駆動電極33とを接続し、この接続点と接地線との間に、電圧+Vと電圧−Vとを交互に繰り返す所定の駆動周波数を有する駆動信号としての駆動電圧信号SDRを印加する。ここで、2枚の駆動電極33の接続点と接地線との間に電圧+Vを印加したときには、圧電素子30,31に対し、各々の分極方向とは逆方向の電界が与えられるので、圧電素子30,31は、長手方向に縮む。これに対し、2枚の接続点と接地線との間に電圧−Vを印加したときには、圧電素子30,31に対し、各々の分極方向と同一方向の電界が与えられるので、圧電素子30,31は、長手方向に延びる。このような次第であるから、所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号SDRが与えられることにより、振動体10は、その長手方向に沿って伸縮運動する。この伸縮運動を縦振動または第1の振動モードでの振動と呼ぶ。
【0039】
図8に示す例では、圧電素子30,31は、同一方向に分極している。この場合、補強板32を接地し、圧電素子30側の駆動電極33と接地線との間に電圧+Vを印加するとともに圧電素子31側の駆動電極33と接地線との間に電圧−Vを印加する第1フェーズと、圧電素子30側の駆動電極33と接地線との間に電圧−Vを印加するとともに圧電素子31側の駆動電極33と接地線との間に電圧+Vを印加する第2フェーズとを、所定周波数で交互に繰り返す。ここで、第1フェーズにおいては、圧電素子30,31に対し、各々の分極方向とは逆方向の電界が与えられるので、圧電素子30,31は、長手方向に縮む。これに対し、第2フェーズにおいては、圧電素子30,31に対し、各々の分極方向と同一方向の電界が与えられるので、圧電素子30,31は、長手方向に延びる。したがって、このような所定周波数の駆動電圧が与えられることにより、振動体10に縦振動が発生する。
【0040】
ところで、振動体10は、その中心を通り、かつ、長手方向を向いた直線を対称軸として略線対称であるということができるが、当接部36等の非対称要素を含んでいるため、完全な対称形ではない。このため、振動体10に縦振動が発生すると、この縦振動から遅れて、振動体10をその長手方向に直交する方向に振るモーメントが発生する。このモーメントにより、振動体10に屈曲振動が発生する。
【0041】
図9は、振動体10に発生する屈曲振動を示す図である。図10は、振動体10の振動による当接部36の運動状態を示す図である。
この屈曲振動は、図9に示すように、振動体10の板面を含む平面内において、振動体10がその長手方向と直交する方向に振れるような運動である。このようにして、縦振動と屈曲振動とが振動体10に発生すると、振動体10の先端の当接部36は、図10に示すような楕円軌道を描いて運動する。ロータ100は、この楕円軌道を描いて運動する当接部36によって外周面が叩かれ、回転駆動される。
縦振動の振幅と屈曲振動の振幅は、振動体10の板面上の位置により異なる。板面上のある位置においては縦振動が顕著であり、別の位置では屈曲振動が顕著である、という現象が生じる。また、振動体10は、縦振動に対する共振特性と屈曲振動に対する共振特性とを有している。ここで、振動体10の縦振動に対する共振特性と屈曲振動に対する共振特性は、振動体10の形状、材質により決定されるが、後者の共振周波数は前者の共振周波数よりも若干高めである。
【0042】
本実施形態では、振動体10における圧電素子30,31の2箇所に振動検出電極対T1,T2が配置されている。このうち、振動検出電極T1は、振動体10において縦振動が顕著に現れる位置に設けられている。このため、この振動検出電極T1から得られる検出信号の振幅電圧は、振動体10の縦振動に関する共振周波数付近において極大となる。一方、振動検出電極T2は、振動体10において屈曲振動が顕著に現れる位置に設けられている。このため、この振動検出電極T2から得られる検出信号の振幅電圧は、振動体10の屈曲振動に関する共振周波数付近において極大となる。
これら振動検出電極対の配置の仕方は、図6に示されるものの他、各種考えられる。図11および図12は、その例を示すものである。図11に示す例では、4つの振動検出電極対T1〜T4が、長方形をなす圧電素子30,31の各表面の4つの角隅部分に各々配置されている。また、図12に示す例では、2つの振動検出電極対T1,T2が、長方形をなす圧電素子30,31の各表面の当接部36を含む一短辺に沿った2つの角隅部分に各々配置されている。
【0043】
[4.圧電アクチュエータAの駆動装置の構成]
先ず、駆動装置200の構成を説明する前に、振動体10の振動状態と印加される駆動電圧信号SDRの駆動周波数との関係、および、振動体10に発生する縦振動と屈曲振動との位相差における周波数特性について詳述する。
【0044】
図13は、振動体10の当接部36が描く軌道を例示している。同図におけるX軸およびZ軸について説明すると、図10に示されるように、Z軸は振動体10の長手方向の軸であり、X軸は振動体10の板面を含む平面内においてZ軸と直交する軸である。図13において、Raは、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が縦振動の共振周波数と一致しているときの当接部36の軌道、Rdは、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が屈曲振動の共振周波数と一致しているときの当接部36の軌道を表している。そして、Rb,Rcは、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が縦振動および屈曲振動の各共振周波数の中間の周波数であるときの当接部36の軌道を表している。
【0045】
振動体10に発生する屈曲振動は、縦振動によって引き起こされるものであるため、屈曲振動の位相は縦振動の位相よりも遅れる。当接部36の軌道が直線軌道ではなく、図13に示すように膨らみを持った楕円軌道になるのは、縦振動と屈曲振動との間に位相差があるからである。この縦振動と屈曲振動の位相差は、駆動電圧振動SDRの駆動周波数に依存する。そして、駆動周波数に応じて位相差が変化すると、当接部36が描く楕円軌道の形状に変化が生じ、ロータ100に与えられる回転駆動力に変化が生じると考えられる。
また、図13に示すように、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が縦振動の共振周波数から離れて屈曲振動の共振周波数に近づくに従い、楕円軌道の長径の向きは、Z軸から次第に離れ、X軸に平行な向きに傾いてゆく。このように駆動電圧信号SDRの駆動周波数の変化により、当接部36の楕円軌道の向きが変化すると、これに応じて、ロータ100に与えられる回転駆動力の大きさも変化すると考えられる。本実施形態では、圧電アクチュエータAの設計上、当接部36の楕円軌道の形状を最適にしてロータ100に与えられる回転駆動力の大きさを最大にする駆動電圧信号SDRの最適な駆動周波数を300kHzとする。
【0046】
図14は、振動体10における縦振動および屈曲振動の位相差における周波数特性の変化の一例を示す図である。
上述したように、振動体10における縦振動および屈曲振動の位相差は、駆動電圧信号SDRの駆動周波数に依存する。このような縦振動および屈曲振動の位相差における周波数特性は、例えば、個々の圧電アクチュエータ、加圧力、負荷、あるいは温度等の要因によって変化する。
例えば、加圧力の変化による位相差の周波数特性の変化が、図14に示されている。具体的に、図14に示すグラフAは加圧力が3gの場合の位相差の周波数特性であり、グラフBは加圧力が5gの場合の位相差の周波数特性である。縦振動および屈曲振動の位相差は、図14に示すように、加圧力の増減により変化し、加圧力が増加すると位相差が出難くなる傾向がある。
【0047】
図15は、本実施形態における圧電アクチュエータAの駆動装置200の構成を示すブロック図である。
駆動装置200は、上述した振動体10の特性、および該駆動装置200を構成する回路の特性に鑑みて設計されたものである。すなわち、この駆動装置200は、回路特性に応じた駆動電圧信号SDRの周波数変動を抑制するために、振動体10に発生する縦振動と屈曲振動との位相差(振動検出電極T1,T2から検出される検出信号間の位相差)が、駆動電圧信号SDRの最適な駆動周波数f0(300kHz)に相当する基準位相差と等しくなるように、駆動周波数を制御する。また、この駆動装置200は、振動体10に発生する縦振動と屈曲振動との位相差における周波数特性の変化に対応させて、基準位相差をも制御する。この駆動装置200は、図15に示すように、駆動信号供給手段210と、位相差検出手段220と、基準位相差設定手段としての比較電圧設定回路230と、駆動制御手段240とを備えている。
【0048】
駆動信号供給手段210は、駆動制御手段240の制御の下、所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号SDRを振動体10の駆動電極33に印加する。この駆動信号供給手段210は、図15に示すように、駆動回路211と、可変周波数発振回路212とを備えている。
駆動回路211は、振動体10の駆動電極33と電気的に接続され、可変周波数発振回路212から出力される出力信号Sdrを増幅し、駆動電圧信号SDRを振動体10の駆動電極33に印加する回路である。
可変周波数発振回路212は、駆動制御手段240から出力される周波数制御電圧信号SVCに応じた周波数で発振し、信号Sdrを駆動回路211に出力する回路である。本実施形態では、可変周波数発振回路212の発振周波数は、例えば、温度等により所定の周波数変動幅を有するものとする。
【0049】
位相差検出手段220は、駆動信号供給手段210が振動体10の駆動電極33に駆動電圧信号SDRを印加した結果、振動体10の振動により振動検出電極T1,T2から出力される検出信号を検出し、これら検出信号の位相差を検出する。この位相差検出手段220は、図15に示すように、波形整形回路221と、位相差-DC変換回路222とを備えている。
波形整形回路221は、振動体10の振動検出電極T1,T2と電気的に接続され、振動検出電極T1,T2から出力される検出信号SD1,SD2を入力し、これら検出信号SD1,SD2の波形を整形し、整形した検出信号SD1,SD2を位相差-DC変換回路222に出力する回路である。
【0050】
図16は、位相差-DC変換回路222の構成を示すブロック図である。
位相差-DC変換回路222は、波形整形回路221にて整形された検出信号SD1,SD2の位相差に応じた信号を出力する回路である。この位相差-DC変換回路222は、図16に示すように、位相差検出部222Aと、平均電圧変換部222Bとを備えている。
【0051】
図17および図18は、位相差-DC変換回路222において処理する波形を示す図である。
位相差検出部222Aは、図17および図18に示すように、検出信号SD1およびSD2の位相差に相当するパルス幅の位相差信号SDDを生成し、この位相差信号SDDを平均電圧変換部222Bに出力する。
平均電圧変換部222Bは、図17および図18に示すように、位相差検出部222Aから出力される位相差信号SDDを平均化し、検出信号SD1およびSD2の位相差に比例したレベルの位相差信号SPDを駆動制御手段240に出力する。
図17に示す例では、検出信号SD1およびSD2の位相差が小さい。このため、小さなパルス幅Δθ1を有する位相差信号SDDが出力され、小さな電圧値Vav1を有する位相差信号SPDが出力される。一方、図18に示す例では、検出信号SD1およびSD2の位相差が大きい。このため、大きなパルス幅Δθ2を有する位相差信号SDDが出力され、大きな電圧値Vav2を有する位相差信号SPDが出力される。
【0052】
図19は、比較電圧設定回路230および駆動制御手段240の構成を示す図である。
比較電圧設定回路230は、駆動制御手段240による制御の下、所定の基準位相差に相当する比較電圧信号を駆動制御手段240に出力する回路である。この比較電圧設定回路230は、図19に示すように、アップダウンカウンタ231と、D/Aコンバータ232とを備えている。
アップダウンカウンタ231は、駆動制御手段240から適宜出力される信号により、アップカウント入力、または、ダウンカウント入力が実施され、これらの各アップ、ダウンカウント入力があった際にカウンタ値をアップあるいはダウンするように構成されている。また、アップダウンカウンタ231は、圧電アクチュエータAの駆動開始時に駆動制御手段240から出力される制御信号を入力することにより、カウンタ値を所定値に、例えば、MAXのカウンタ値に設定するように構成されている。そして、このアップダウンカウンタ231は、例えば、3ビットのカウンタ等で構成されており、アップカウントまたはダウンカウントによる3ビットのカウンタ値をD/Aコンバータ232に出力する。
【0053】
D/Aコンバータ232は、内部にアップダウンカウンタ231のカウンタ値に応じた比較電圧値が設定されている。そして、このD/Aコンバータ232は、アップダウンカウンタ231から出力されるカウンタ値を入力すると、該カウンタ値に応じた比較電圧値に相当する比較電圧信号SREFを駆動制御手段240に出力する。
なお、D/Aコンバータ232における各カウンタ値および比較電圧値は、所定の基準位相差に相当する。本実施形態において、これらカウンタ値、基準位相差、および比較電圧値は、以下の表1に示す関係を有している。
【0054】
【表1】
【0055】
駆動制御手段240は、位相差検出手段220にて検出される位相差と基準位相差間の差が0近傍の値を示すように、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDRの駆動周波数を設計上の最適な駆動周波数f0近傍にロックする駆動制御を実施する。また、この駆動制御手段240は、駆動制御が成功したか否かを判定し、駆動制御が失敗したと判定した場合に、比較電圧設定回路230に基準位相差の設定値を変更させる。この駆動制御手段240は、図15に示すように、比較回路241と、積分回路242と、制御回路243とを備えている。
比較回路241は、比較電圧設定回路230から出力される比較電圧信号SREFの比較電圧値と、位相差検出手段220から出力される位相差信号SPDの電圧値とを比較して、積分回路242に比較情報を出力する。この比較回路241は、図19に示すように、例えば、コンパレータ等から構成され、位相差信号SPDの電圧値が比較電圧信号SREFの比較電圧値以下である場合に、比較情報としてのハイレベルの信号SCTHを積分回路242に出力する。また、位相差信号SPDの電圧値が比較電圧信号SREFの比較電圧値よりも大きい場合に比較情報としてのローレベルの信号SCTLを積分回路242に出力する。
【0056】
積分回路242は、比較回路241から出力される比較情報を積算し、積算情報を駆動信号供給手段210に出力し、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDRの駆動周波数を変更させる。また、積分回路242は、積算情報を適宜、比較電圧設定回路230に出力し、比較電圧設定回路230にて設定された基準位相差を変更させる。この積分回路242は、図19に示すように、2つのANDゲート242A1,242A2と、アップダウンカウンタ242Bと、D/Aコンバータ242Cとを備えている。
【0057】
ANDゲート242A1,242A2は、比較回路241から出力されるハイレベルの信号SCTHおよびローレベルの信号SCTLと、後述する制御回路243のパルス発生源から出力されるパルス信号とを入力し、該パルス信号の入力タイミングに応じてアップダウンカウンタ242Bに信号を出力する。
具体的に、ANDゲート242A1は、比較回路241から出力されるハイレベルの信号SCTHを入力すると、パルス信号の入力タイミングに応じてアップダウンカウンタ242Bに信号を出力し、アップカウント入力を実施する。また、ANDゲート242A2は、比較回路241から出力されるローレベルの信号SCTHを入力すると、パルス信号の入力タイミングに応じてアップダウンカウンタ242Bに信号を出力し、ダウンカウント入力を実施する。
【0058】
アップダウンカウンタ242Bは、ANDゲート242A1,242A2を介して入力される比較情報を積算する。このアップダウンカウンタ242Bは、例えば、12ビットのカウンタ等から構成されており、ANDゲート242A1,242A2からの信号により、カウンタ値をアップあるいはダウンする。また、このアップダウンカウンタ242Bは、制御回路243からの信号をRESET入力端子に入力することにより、カウンタ値を0に設定するように構成されている。そして、このアップダウンカウンタ242Bは、ANDゲート242A1,242A2からの信号により、カウンタ値をアップあるいはダウンし、12ビットのカウンタ値をD/Aコンバータ242Cを出力する。また、このアップダウンカウンタ242Bは、カウンタ値をアップした結果、カウンタ値がMAXを超え、キャリーが発生した場合、すなわち、駆動制御が失敗した場合に、カウンタ値を0にするとともに、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231にダウンカウント入力となる信号を出力する。
【0059】
D/Aコンバータ242Cは、内部にアップダウンカウンタ242Bのカウンタ値に応じた周波数制御電圧値が設定されている。そして、このD/Aコンバータ242Cは、アップダウンカウンタ242Bから出力されるカウンタ値を入力すると、該カウンタ値に応じた周波数制御電圧値に相当する周波数制御電圧信号SVCを駆動信号供給手段210の可変周波数発振回路212に出力する。
なお、D/Aコンバータ242Cにおける各カウンタ値および周波数制御電圧値は、駆動電圧信号SDRの駆動周波数に相当する。本実施形態において、これらカウンタ値、周波数制御電圧値、および駆動電圧信号SDRの駆動周波数は、以下の表2に示す関係を有している。
【0060】
【表2】
【0061】
制御回路243は、圧電アクチュエータAの駆動開始から駆動終了までの間に、比較電圧設定回路230および積分回路242に適宜、制御指令信号を出力し、これら回路230,242を制御する。この制御回路243は、図19に示すように、パルス発生源243Aと、微分回路243B、計測手段としてのタイマ回路243Cとを備えている。
パルス発生源243Aは、例えば、水晶振動子やセラミック振動子等の基準発振信号から所定の周波数のパルス信号CLKを出力する回路である。例えば、このパルス発生源243Aは、積分回路242の2つのANDゲート242A1,242A2、およびタイマ回路243Cにパルス信号CLKを出力する。
【0062】
微分回路243Bは、午前0時を示し、圧電アクチュエータAの駆動を開始する旨のスタート信号、すなわち、日車50(図1)の回転開始を示すスタート信号を入力すると、このスタート信号の入力タイミングに合わせてパルス信号STAを出力する回路である。この微分回路243Bは、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231、積分回路242のアップダウンカウンタ242B、およびタイマ回路243Cにパルス信号STAを出力する。
タイマ回路243Cは、圧電アクチュエータAの駆動時間を計測する回路である。このタイマ回路243Cは、微分回路243Bから出力されるパルス信号STAをトリガとして、パルス発生源243Aから出力されるパルス信号CLKに基づいて、圧電アクチュエータAの駆動時間を計測する。そして、このタイマ回路243Cは、計測した時間が所定時間経過すると、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231にアップカウント入力する信号TIMを出力する。
【0063】
[5.圧電アクチュエータAの駆動方法]
図20は、圧電アクチュエータAの駆動方法を説明するためのフローチャートである。図21は、圧電アクチュエータAの駆動方法を説明する図である。
以下では、駆動制御手段240が、位相差検出手段220にて検出される位相差と基準位相差間の差が0近傍の値を示すように、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDRの駆動周波数を設計上の最適な駆動周波数f0近傍にロックする駆動制御を、2つに分けて説明する。
【0064】
[5−1.設計上の周波数特性を有している場合の駆動方法]
先ず、位相差における周波数特性が設計上の特性を有している場合、例えば、図21に示すように、加圧力が3gである場合(グラフA)には、以下に示す駆動制御が実施される。
駆動制御手段240の微分回路243Bは、スタート信号を入力すると、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231にパルス信号STAを出力し、アップダウンカウンタ231のカウンタ値がMAX(7)に設定される(ステップS1:基準位相差設定工程)。すなわち、表1に示すように、基準位相差が90°に設定され、比較電圧設定回路230は、位相差90°に相当する比較電圧信号SREFを駆動制御手段240の比較回路241に出力する。
【0065】
また、ステップS1と同時に、微分回路243Bは、積分回路242のアップダウンカウンタ242Bにパルス信号STAを出力し、アップダウンカウンタ231のカウンタ値が0に設定される(ステップS2)。すなわち、表2に示すように、積分回路242から出力される周波数制御電圧値は0に設定され、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDRの駆動周波数が設定上の最小駆動周波数fmin(200kHz)に設定される。
さらに、これらステップS1およびS2と同時に、微分回路243Bは、タイマ回路243Cにパルス信号STAを出力し、タイマ回路243Cが圧電アクチュエータAの駆動時間を計測する。
【0066】
ステップS2の後、駆動信号供給手段210から所定の駆動周波数(ここでは、最小駆動周波数fmin)の駆動周波数を有する駆動電圧信号SDRが圧電アクチュエータAの振動体10に印加され、振動体10が振動する(ステップS3:駆動信号供給工程)。
この振動体10の振動により、振動検出電極T1,T2から検出信号SD1およびSD2が出力される。そして、位相差検出手段220は、これら検出信号SD1およびSD2の位相差φを検出し、平均位相差に相当する電圧値Vφを有する位相差信号SPDを駆動制御手段240の比較回路241に出力する(ステップS4:位相差検出工程)。
【0067】
そして、駆動制御手段240は、比較回路241において、比較電圧設定回路230から出力された比較電圧信号SREFの比較電圧値と、位相差検出手段220から出力された位相差信号SPDの電圧値とを比較する(ステップS5:位相差比較工程)。すなわち、比較回路241では、位相差検出手段220にて検出された位相差φが基準位相差である90°以下であるか否かを判定している。ここで、図21に示すように、fmin(200kHz)の駆動周波数を有する駆動電圧信号SDRを振動体10に印加した場合には、検出される位相差φは略0である。すなわち、ステップS3において、比較回路241は、位相差信号SPDの電圧値が比較電圧信号SREFの比較電圧値以下である(「Yes」)と判定し、駆動制御手段240の積分回路242に信号SCTHを出力する。
【0068】
積分回路242は、信号SCTHを入力すると、ANDゲート242A1を介してアップダウンカウンタ242Bがカウントアップし、カウンタ値を1上げる(ステップS6A:積算情報算出工程)。
そして、ステップS6Aにおいて、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値が1上がることで、積分回路242から出力される周波数制御電圧値が0から所定値に増加し、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDRの駆動周波数がfmin(200kHz)から増加する(ステップS7A:周波数調整工程)。
【0069】
ステップS6Aにおいて、アップダウンカウンタ242Bがカウントアップすると、駆動制御手段240は、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値がMAXの値(4095、表2参照)を超えたか否かを判定する(ステップS8:駆動制御判定工程)。すなわち、ここで、駆動制御手段240は、駆動制御が失敗したか否かを判定している。そして、ステップS8において、「No」と判定した場合には、再度、ステップS3に戻る。このように、ステップS5における判定が「Yes」であり、ステップS8における判定が「No」であれば、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値が増加し続ける。すなわち、駆動制御手段240は、設定上の最小駆動周波数fmin(200kHz)〜アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値のMAXに相当する設定上の最大駆動周波数fmax(400kHz、表2参照)の範囲内で、駆動電圧信号SDRの駆動周波数を増加させる。
【0070】
そして、ステップS3からS5、S6A,S7A,S8を繰り返し実施して、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が増加することで、この駆動電圧信号SDRの駆動周波数が設計上の最適な駆動周波数f0(300kHz)を超える。この際、ステップS5において、比較回路241は、位相差信号SPDの電圧値が比較電圧信号SREFの比較電圧値よりも大きい(「No」)と判定し、駆動制御手段240の積分回路242に信号SCTLを出力する。
積分回路242は、信号SCTLを入力すると、ANDゲート242A2を介してアップダウンカウンタ242Bがカウントダウンし、カウンタ値を1下げる(ステップS6B:積算情報算出工程)。
【0071】
そして、ステップS6Bにおいて、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値が1下がることで、積分回路242から出力される周波数制御電圧値が所定の値だけ減少し、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDRの駆動周波数が所定の値だけ減少する(ステップS7B:周波数調整工程)。
ステップS7Bの後、駆動制御手段240は、タイマ回路243Cにて計測した時間が所定時間経過しているか否かを判定する(ステップS9)。ここで、「No」と判定した場合には、再度、ステップS3に戻る。このように、位相差における周波数特性が設計上の特性を有している場合、例えば、加圧力が3gである場合には、ステップS3からステップS9が順次繰り返し実施されることで、位相差検出手段220にて検出された位相差φが、基準位相差である90°に略等しくなり、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が最適な駆動周波数f0(300kHz)近傍にロックする。
なお、位相差比較工程S5、積算情報算出工程S6A,S6B、周波数調整工程S7A,S7Bが、本発明に係る駆動制御工程に相当する。
【0072】
[5−2.設計上の周波数特性が変化している場合の駆動方法]
次に、位相差における周波数特性が設計上の特性から変化している場合、例えば、図21に示すように、加圧力が通常の3gから5gとなっている場合(グラフB)には、以下に示す駆動制御が実施される。
ここで、図21に示すように、グラフBにおける位相差は、ステップS1において設定された基準位相差(90°)よりも低い位置にある。このため、上述したステップS3からS5、S6A,S7A,S8を繰り返し実施して駆動電圧信号SDRの駆動周波数が設計上の最適な駆動周波数f0(300kHz)を超えても、ステップS5において、比較回路241は、位相差信号SPDの電圧値が比較電圧信号SREFの比較電圧値よりも小さい(「Yes」)と判定する。
【0073】
この結果、ステップS6Aにおいて、アップダウンカウンタ242Bは、カウントアップを続け、カウンタ値がMAX(4095、表2参照)に到達する。すなわち、駆動電圧信号SDRの駆動周波数は、表2に示す設定上の最小駆動周波数fmin(200kHz)から最大駆動周波数fmax(400kHz)まで増加される。
そして、駆動制御手段240は、ステップS8において、アップダウンカウンタ242Bがさらにカウントアップすることで、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値がMAXの値を超えたと判定する(「Yes」)。すなわち、ここで、駆動制御手段240は、駆動制御が失敗したと判定している。
【0074】
ステップS8において、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値がMAXの値を超えると、アップダウンカウンタ242Bにキャリーが発生し、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値が0に切り替えられる(ステップS10)。そして、ステップS2と同様に、積分回路242から出力される周波数制御電圧値は0に設定され、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDRの駆動周波数が設定上の最小駆動周波数fmin(200kHz)に設定される。
また、ステップS10と同時に、アップダウンカウンタ242Bは、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231にダウンカウント入力となる信号を出力し、アップダウンカウンタ231は、カウンタ値をMAXの値から1減少させる(ステップS11)。すなわち、アップダウンカウンタ231は、表1に示すように、カウンタ値をMAX(7)から6にカウントダウンし、基準位相差が90°から10°減少した80°に設定される。そして、比較電圧設定回路230は、位相差80°に相当する比較電圧信号SREFを駆動制御手段240の比較回路241に出力する。
【0075】
ステップS11の後、駆動制御手段240は、前述と略同様に、ステップS3からS5,S6A,S7A,S8を繰り返し実施する。すなわち、駆動制御手段240は、駆動電圧信号SDRの駆動周波数を設定上の最小駆動周波数fminから最大駆動周波数fmaxまでの範囲で増加させ、位相差検出手段220にて検出された位相差φが基準位相差である80°よりも大きくなる位置を見つけることを試みる。しかしながら、図21に示すように、グラフBにおける位相差は、ステップS11において設定された基準位相差(80°)よりも低い位置にある。このため、前述の基準位相差が90°である場合と同様に、駆動電圧信号SDRの駆動周波数は、設定上の最大駆動周波数fmaxまで増加する。
以上のように、駆動制御手段240は、アップダウンカウンタ231のカウンタ値を1減少して基準位相差を10°減らしながら、位相差検出手段220にて検出された位相差φが基準位相差よりも大きくなるまで、ステップS3〜S5,S6A,S7A,S8,S10、S11を順次実施する。本実施形態では、図19に示すように、ステップS9において、アップダウンカウンタ231のカウンタ値が4になり、基準位相差を60°に設定するまで、ステップS3〜S5,S6A,S7A,S8,S10、S11を順次実施する。
【0076】
ステップS11において、基準位相差が60°に設定された後、ステップS3からS5,S6A,S7A,S8が繰り返し実施されることで、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が設計上の最適な駆動周波数f0(300kHz)を超える。そして、ステップS3において、位相差φが基準位相差60°よりも大きい(「No」)と判定される。
この後、ステップS6Bに移行し、ステップS6Bにおいて、アップダウンカウンタ242Bがカウンタ値を1下げ、ステップS7Bにおいて、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が所定の値だけ減少する。そして、駆動制御手段240は、ステップS9において、タイマ回路243Cにて計測した時間が所定時間経過しているか否かを判定し、「No」と判定した場合には、再度、ステップS3に戻り、駆動電圧信号SDRの駆動周波数を調整する。このように、位相差における周波数特性が設計上の特性から変化している場合、例えば、加圧力が3gから5gになっている場合には、ステップS3からステップS11が繰り返し実施されることで、位相差検出手段220にて検出された位相差φが、基準位相差である例えば、60°に略等しくなり、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が最適な駆動周波数f0(300kHz)近傍にロックする。
【0077】
ここで、例えば、上述した基準位相差が60°に設定され、この基準位相差(60°)に基づいて駆動電圧信号SDRの駆動周波数がロックした後、位相差における周波数特性が設計上の特性に戻った場合には、図21に示すf1近傍で駆動電圧信号SDRの駆動周波数がロックしていることになる。すなわち、駆動電圧信号SDRの駆動周波数が、最適な駆動周波数f0(300kHz)とは異なる位置にロックしていることになる。
このため、駆動制御手段240は、ステップS9において、タイマ回路243Cにて計測した時間が所定時間経過しているか否かを判定する。そして、「Yes」と判定した場合には、タイマ回路243Cは、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231にアップカウント入力する信号TIMを出力する。
そして、アップダウンカウンタ231は、信号TIMを入力することにより、カウンタ値を1増加させる(ステップS12)。すなわち、アップダウンカウンタ231は、カウンタ値を4から5にカウントアップし、基準位相差が60°から10°増加した70°に設定される。そして、比較電圧設定回路230は、位相差70°に相当する比較電圧信号SREFを駆動制御手段240の比較回路241に出力する。
【0078】
ステップS12の後、駆動制御手段240は、前述と略同様に、ステップS3からステップS11を繰り返し実施する。この結果、駆動電圧信号SDRの駆動周波数は、位相差検出手段220にて検出された位相差φが基準位相差である70°に略等しくなる駆動周波数f2近傍(図21)にロックする。このように、駆動制御手段240は、ステップS3からステップS11を順次実施し、ステップS9における所定時間毎に、ステップS12において、基準位相差を10°増加させる。そして、駆動電圧信号SDRの駆動周波数は、図21に示す駆動周波数f1、f2、f3の順でロックする位置が変更され、最終的に最適な駆動周波数f0(300kHz)近傍にロックする。
【0079】
上述した駆動装置200による制御にて、圧電アクチュエータAが駆動されることにより、ロータ100が回転し、これに伴って日回し中間車40(図1)が回転する。そして、日回し中間車40が回転する過程において、板バネ64と接触子65とが接触する。この接触状態を検出することで、日車50が1歯分(1日分の日付範囲に相当する)だけ回動したことを検出し、駆動装置200は、圧電アクチュエータAの駆動を停止する。
【0080】
[6.実施形態の効果]
上述した実施形態では、以下のような効果がある。
(1)駆動制御手段240は、比較回路241が比較電圧設定回路230から出力された比較電圧信号SREFの比較電圧値と、位相差検出手段220から出力された位相差信号SPDの電圧値とを比較して比較情報を算出し、積分回路242が比較情報を積算して積算情報を算出する。そして、この駆動制御手段240は、積算情報に基づいて駆動電圧信号SDRの駆動周波数を最小駆動周波数fminから最大駆動周波数fmaxまで、順次増加させ、位相差φと基準位相差との差が0近傍の値を示すように、駆動電圧信号SDRの駆動周波数を最適な駆動周波数f0近傍にロックする駆動制御を実施する。そしてまた、この駆動制御手段240は、積算情報に基づいて駆動制御が成功したか否かを判定する。このことにより、例えば、加圧力の変化により、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、該変化を適切に認識できる。そして、駆動制御手段240は、駆動制御が失敗であると判定した場合に、比較電圧設定回路230に基準位相差の設定値を変更させ、この変更された基準位相差に基づく駆動制御を実施する。このことにより、適切な基準位相差に基づいて、駆動信号の駆動周波数の調整を実施できる。すなわち、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、最適な駆動周波数f0を有する駆動電圧信号SDRを圧電アクチュエータAに印加できる。
【0081】
(2)また、駆動制御手段240は、駆動信号供給手段210を制御する過程、すなわち、比較情報を積算してカウンタ値を算出する過程において、駆動制御が成功したか否かを判定するので、別途、例えば周波数カウンタ等の部材を不要とし、駆動装置200の構成を簡素化できる。
【0082】
(3)積分回路242は、ANDゲート242A1,242A2、アップダウンカウンタ242B、D/Aコンバータ242Cを備えている。比較回路241は、比較電圧設定回路230から出力された比較電圧信号SREFの比較電圧値が位相差検出手段220から出力された位相差信号SPDの電圧値以下であるか否かにより、比較情報であるハイレベルの信号SCTHおよびローレベルの信号SCTLを出力する。そして、アップダウンカウンタ242Bは、信号SCTH,SCTLに応じてカウントアップまたはカウントダウンし、信号SCTHが継続して入力された結果、カウンタ値がMAXの値を超え、キャリーが発生した場合に、比較電圧設定回路230に制御信号を出力する。この後、比較電圧設定回路230は、制御信号を入力することで、基準位相差の設定値を10°減少させる。このことにより、駆動制御手段240は、位相差における周波数特性の変化を簡単な構成で容易に認識できるとともに、位相差における周波数特性の変化が自動的に判定されるので、変更された基準位相差に基づいて駆動制御を迅速に実施できる。
【0083】
(4)比較電圧設定回路230は、アップダウンカウンタ231、およびD/Aコンバータ232を備えている。そして、D/Aコンバータ232には、アップダウンカウンタ231のカウンタ値に応じた比較電圧値が設定され、該比較電圧値が基準位相差に相当する。このことにより、駆動制御手段240から制御信号を入力することで、アップダウンカウンタ231はカウンタ値を切り換えることができ、基準位相差の設定および変更を容易に実施できる。また、回路構成が簡素化し、比較電圧設定回路230の制御を容易に実施できる。
【0084】
(5)駆動制御手段240は、タイマ回路243Cを有し、このタイマ回路243Cは、圧電アクチュエータAの駆動時間を計測する。そして、駆動制御手段240は、タイマ回路243Cの計測時間が所定時間経過した場合に、比較電圧設定回路230に基準位相差の設定値を10°増加させ、この変更された基準位相差に基づく駆動制御を実施する。このことにより、駆動制御手段240による駆動制御が成功した後に、例えば、加圧力が5gから3gに戻る変化が生じ、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、駆動電圧信号SDRの駆動周波数を最適な駆動周波数f0近傍にロックできる。
【0085】
(6)駆動制御手段240の微分回路243Bは、圧電アクチュエータAの駆動開始を示すスタート信号を入力すると、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231にパルス信号STAを出力する。そして、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231は、カウンタ値を0に設定し、基準位相差が初期値である90°に設定される。このことにより、従前の駆動時に対して、位相差における周波数特性が変化した場合であっても、駆動電圧信号SDRの駆動周波数を常に最適な駆動周波数f0に調整できる。
【0086】
(7)時計は、圧電アクチュエータAと、駆動装置200とを具備し、駆動装置200は、常に最適な駆動周波数f0を有する駆動電圧信号SDRを圧電アクチュエータAに印加する。このことにより、圧電アクチュエータAは、所定の縦振動および屈曲振動で励振し、カレンダ表示機構を高効率で駆動させることができる。
【0087】
[7.実施形態の変形]
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
例えば、前記実施形態では、駆動制御手段240は、比較回路241を有し、該比較回路241は、比較電圧設定回路230から出力された比較電圧信号SREFの比較電圧値と、位相差検出手段220から出力された位相差信号SPDの電圧値との間で大小を示す2値情報を出力していたが、これに限らない。例えば、比較電圧信号SREFの比較電圧値と位相差信号SPDの電圧値とを減算して絶対値情報を出力する構成であってもよい。ここで、駆動制御手段240は、絶対値情報を積算し、積算情報に基づいて駆動電圧信号SDRの駆動周波数を変更させる駆動制御を実施する。このような構成では、駆動制御手段240が、駆動電圧信号SDRの駆動周波数を、最小駆動周波数fminから最大駆動周波数fmaxまで変更させる際に、例えば、比較電圧値に対して検出された位相差の電圧値との間で大幅な差がある場合に、駆動周波数を大きく変更することができ、駆動周波数を最適な駆動周波数f0近傍に迅速にロックできる。
また、この際、駆動制御手段240の積分回路242としては、絶対値情報を平滑化するループフィルタを採用できる。
【0088】
前記実施形態では、駆動制御手段240は、駆動制御を実施する際に、最小駆動周波数fminから最大駆動周波数fmaxにかけて駆動電圧信号SDRの駆動周波数を増加させていたが、これに限らない。例えば、最大駆動周波数fmaxから最小駆動周波数fminにかけて駆動電圧信号SDRの駆動周波数を減少させて駆動制御を実施する構成を採用してもよい。この際、駆動制御手段240のアップダウンカウンタ242Bは、継続してカウントダウンを実施し、カウンタ値が0になった場合に、制御信号を比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231に出力する。すなわち、カウンタ値が0になった場合に、駆動制御が失敗であると判定する。そして、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231のカウンタ値が切り換えられ、基準位相差が変更される。
【0089】
前記実施形態では、駆動制御手段240は、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値がMAXを超え、キャリーが発生した場合に、制御信号を比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231に出力する。すなわち、駆動制御手段240は、アップダウンカウンタ242Bにキャリーが発生した場合に、駆動制御が失敗したと判定し、基準位相差の設定値を10°下げる。このような構成に限らず、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値が駆動信号供給手段210の可変周波数発振回路212の回路特性に応じた値になった場合に、駆動制御が失敗したと判定し、基準位相差の設定値を変更させる構成を採用してもよい。例えば、可変周波数発振回路212の発振周波数の温度特性として、±50kHzの周波数変動幅を有する場合、駆動制御手段240は、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値が最適な駆動周波数f0に対して+50kHz(350kHz)に相当する3072になったら、駆動制御が失敗したと判定する。そして、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値を最適な駆動周波数f0に対して−50kHz(250kHz)に相当する1024にセットするとともに、比較電圧設定回路230のアップダウンカウンタ231に制御信号を出力し、アップダウンカウンタ231のカウンタ値を1つ下げ、基準位相差の設定値を10°下げる。このような構成では、駆動制御手段240は、最低限必要とされる範囲内(駆動周波数250kHz〜350kHz)で駆動電圧信号SDRの駆動周波数の調整を実施でき、駆動制御を迅速に実施できる。
【0090】
前記実施形態では、駆動制御手段240は、圧電アクチュエータAの駆動開始時に、比較電圧設定回路230に基準位相差の設定値を初期値(90°)に変更させていたが、これに限らず、以下のような構成を採用してもよい。
例えば、駆動装置200は、比較電圧設定回路230にて設定された基準位相差に関する基準位相差情報を記憶する記憶手段を具備する。そして、駆動制御手段240は、圧電アクチュエータAの駆動を開始する際、記憶手段に記憶された従前の基準位相差情報に基づいて、比較電圧設定回路230に基準位相差の設定値を、例えば、従前の基準位相差、あるいは、従前の基準位相差よりも大きい値等に設定させる。このような構成では、従前の駆動時と略同じ状態で駆動制御を実施でき、従前の駆動時に対して位相差における周波数特性が変化していない場合に、迅速に駆動電圧信号SDRの駆動周波数を最適な駆動周波数f0近傍にロックできる。
【0091】
前記実施形態では、位相差検出手段220は、振動検出電極T1,T2から出力される検出信号SD1,SD2間の位相差を検出していたが、これに限らない。すなわち、位相差検出手段220は、駆動信号供給手段210から出力される駆動電圧信号SDR、振動検出電極T1,T2から出力される検出信号SD1,SD2のいずれか2つの信号間の位相差を検出する構成としてもよい。
前記実施形態において、最適な駆動周波数を300kHzとして説明したが、この値は、圧電アクチュエータAの設計により適宜変更される。また、アップダウンカウンタ242Bのカウンタ値に応じた駆動周波数の調整幅、アップダウンカウンタ231のカウンタ値に応じた基準位相差の調整幅(10°)は、その他の値に設定してもよい。
【0092】
前記実施形態では、比較電圧設定回路230は、アップダウンカウンタ231と、D/Aコンバータ232とを備えて構成されていたが、これに限らない。例えば、比較電圧設定回路230を、アップダウンカウンタ231と、複数の定電圧発生回路とで構成してもよい。例えば、アップダウンカウンタ231が、駆動制御手段240からの制御指令に応じてカウントアップまたはカウントダウンし、このカウンタ値に応じて複数の定電圧発生回路のうちのいずれかの定電圧発生回路が、それぞれ所定の電圧値に相当する比較電圧信号SREFを比較回路241に出力する。このことにより、カウンタ値、および駆動する定電圧発生回路の数を、基準位相差に対応させておくことで、基準位相差の設定および変更を容易に実施できる。また、定電圧発生回路を有する構成とすることで、基準位相差の変動を抑制できる。
【0093】
前記実施形態では、圧電アクチュエータA、およびこの圧電アクチュエータAを駆動する駆動装置200を時計に具備した構成を説明したが、これに限らず、例えば、以下に示す非接触型ICカードに具備した構成、その他の電子機器に具備した構成を採用してもよい。
図22は、非接触型ICカードの外観を示す斜視図である。図23は、非接触型ICカードの内部構成を示す図である。
非接触型ICカード400の表面側には、図22に示すように、残金表示を実施する残金表示カウンタ401が設けられている。残金表示カウンタ401は、4桁の残金を表示するものであり、図23に示すように、上位2桁を表示する表示部402と、下位2桁を表示する表示部403とを備えている。
【0094】
図24は、上位桁表示部402の構成を示す側面図である。
上位桁表示部402は、ロータ100Aを介して圧電アクチュエータA1に連結されており、ロータ100Aの駆動力によって駆動される。上位桁表示部402の主要部は、送り爪402Aを有し、ロータ100Aが1/n回転すると1回転する駆動ギア402Aと、駆動ギア402Aの1回転で1目盛分回転する第1上位桁表示車402Bと、第1上位桁表示車402Bの1回転で1目盛分回転する第2上位桁表示車402Cと、第1上位桁表示車402Bの非回転時に第1上位桁表示車402Bを固定する固定部材402Dとを備えている。なお、第2上位桁表示車402Bについても、第2上位桁表示車402Cを固定する図示しない固定部材が設けられている。
【0095】
駆動ギア402Aは、ロータ100Aが1/n回転すると1回転する。そして、送り爪402Aは、第1上位桁表示車402Bの送りギア部402B3に噛合しており、第1上位桁表示車402Bは1目盛分回転する。
なお、ロータ100Aを1/n回転させるのは、動作の一例であり、これに限定するものではない。また、駆動ギア402Aが1回転して、第1上位桁表示車402Bを1目盛分回転させるのも、動作の一例であり、これに限定するものではない。
【0096】
さらに、第1上位桁表示車402Bが回転し、1回転すると、第1上位桁表示車402Bに設けられている送りピン402Bが送りギア402B2を回転させ、送りギア402Bが噛合している第2上位桁表示車402Cの送りギア402Cを回転させ、第2上位桁表示車402Cを1目盛分回転させる。
下位桁表示部403は、ロータ100Bを介して圧電アクチュエータA2に連結されており、ロータ100Bの駆動力によって駆動される。下位桁表示部403の主要部は、送り爪403A1を有し、ロータ100Bが1/n回転すると1回転する駆動ギア403Aと、駆動ギア403Aの1回転で1目盛分回転する第1下位桁表示車403Bと、第1下位桁表示車403Bの1回転で1目盛分回転する第2下位表示車403Cとを備えている。
【0097】
図25は、下位桁表示部403の正面図である。図26は、下位桁表示部403の側面図である。
第1下位桁表示車403Bは、駆動ギア403Aの送り爪403A1に噛合する送りギア部403B1を有しており、駆動ギア403Aの1回転で1目盛分回転する。
そして、第1下位桁表示車403Bには、送りピン403B2が設けられており、第1下位桁表示車403Bが1回転する毎に、送りギア403B3を回転させ、第2下位桁表示車403Cを1目盛分回転させる。
この場合において、第1下位桁表示部403Bの固定部材403Dは、非回転時に送りギア部403B1に噛合して第1下位桁表示車403Bを固定する。また、第2下位桁表示車403Cの固定部材403Eは、第2下位桁表示車403Cの非回転時に送りギア部403Fに噛合して第2下位桁表示車403Cを固定する。
この場合において、アクチュエータA1およびアクチュエータA2は、駆動装置200により同期して駆動されるように設定されており、駆動装置200は、図示しないICカードチップにより決済金額に相当する駆動制御信号が入力されることにより駆動されている。
【0098】
前記実施形態において、図20に示すフローを実施させる駆動制御手段240は、ロジック回路で構成する他、CPU(Control Processing Unit)、メモリ等を配置してコンピュータとして機能できるように構成してもよい。この場合、このコンピュータに所定のプログラムを組み込んで、駆動制御手段240の機能を実現させるように構成する。
例えば、上記メモリに所定の制御プログラムをインターネット等の通信手段や、CD−ROM、メモリカード等の記録媒体を介してインストールし、このインストールされたプログラムでCPU等を動作させて、駆動制御手段240の機能を実現させる。
なお、時計等の電子機器内に所定のプログラムをインストールするには、電子機器にメモリカードやCD−ROM等の記憶媒体を読み取る機器を外付けで電子機器に接続してもよい。さらには、LANケーブル、電話線等を電子機器に接続して通信によってプログラムを供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
また、時計等の電子機器に構成されたメモリの中に予め、制御プログラムを組み込んでおき、CPUにより駆動制御手段240の機能を実現させるように構成してもよい。この場合、上記メモリに制御プログラムを、後からインストールしてもよく、そのインストールの仕方として、インターネットにより、又はCD−ROM、メモリカード等の記録媒体によって行ってもよい。
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、種々の要因により位相差の周波数特性が変化した場合であっても、最適な駆動周波数を印加することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態における圧電アクチュエータが組み込まれた腕時計のカレンダ表示機構の構成を示す平面図。
【図2】前記実施形態における時計の断面図。
【図3】前記実施形態におけるカレンダ表示機構の詳細な構成を示す断面図。
【図4】前記実施形態における圧電アクチュエータの詳細な構成を示す平面図。
【図5】図4における圧電アクチュエータのV-V線断面図。
【図6】前記実施形態における振動体に設けられた駆動電極と振動検出電極の配置位置の一例を示す図。
【図7】前記実施形態における圧電素子の分極状態の一例を示す図。
【図8】前記実施形態における圧電素子の分極状態の一例を示す図。
【図9】前記実施形態における振動体に発生する屈曲振動を示す図。
【図10】前記実施形態における振動体の振動による当接部の運動状態を示す図。
【図11】前記実施形態における振動検出電極対の配置の変形例を示す図。
【図12】前記実施形態における振動検出電極対の配置の変形例を示す図。
【図13】前記実施形態における振動体の当接部が描く軌道を示した図。
【図14】前記実施形態における振動体の縦振動および屈曲振動の位相差における周波数特性の変化の一例を示す図。
【図15】前記実施形態における圧電アクチュエータの駆動装置の構成を示すブロック図。
【図16】前記実施形態における位相差-DC変換回路の構成を示すブロック図。
【図17】前記実施形態における位相差-DC変換回路において処理する波形を示す図。
【図18】前記実施形態における位相差-DC変換回路において処理する波形を示す図。
【図19】前記実施形態における比較電圧設定回路および駆動制御手段の構成を示す図。
【図20】前記実施形態における圧電アクチュエータの駆動方法を説明するためのフローチャート。
【図21】前記実施形態における圧電アクチュエータの駆動方法を説明する図。
【図22】前記実施形態の変形例を示す図。
【図23】前記実施形態の変形例を示す図。
【図24】前記実施形態の変形例を示す図。
【図25】前記実施形態の変形例を示す図。
【図26】前記実施形態の変形例を示す図。
【符号の説明】
10・・・振動体、30,31・・・圧電素子、210・・・駆動信号供給手段、220・・・位相差検出手段、230・・・比較電圧設定回路(基準位相差設定手段)、231・・・アップダウンカウンタ、240・・・駆動制御手段、242B・・・アップダウンカウンタ、243C・・・タイマ回路、A・・・圧電アクチュエータ、S1・・・基準位相差設定工程、S3・・・駆動信号供給工程、S4・・・位相差検出工程、S5・・・位相差比較工程、S6A,S6B・・・積算情報算出工程、S7A,S7B・・・周波数調整工程、S8・・・駆動制御判定工程。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device for a piezoelectric actuator including a vibrating body having a piezoelectric element, a driving method for a piezoelectric actuator, a timepiece, and an electronic device.
[0002]
[Background]
The piezoelectric element is excellent in conversion efficiency from electric energy to mechanical energy and responsiveness. For this reason, in recent years, various piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed.
This piezoelectric actuator has a vibrating body having a piezoelectric element as a main constituent element. For example, the vibrating body includes a plate-like reinforcing plate having a protruding portion that comes into contact with a driven body at one end, and the reinforcing member. There is a piezoelectric element attached to both surfaces of a plate, a driving electrode provided on the upper surface of the piezoelectric element, and a detection electrode that is electrically insulated from the driving electrode. Then, a predetermined alternating voltage is applied to the driving electrode of the vibrating body to excite the vibrating body by longitudinal vibration that expands and contracts in the longitudinal direction, and bending vibration that swings in a direction orthogonal to the longitudinal vibration direction is applied. A driving device for a piezoelectric actuator to be induced is known (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
By such drive control by the driving device, the piezoelectric actuator rotates so that the protrusion of the vibrating body forms an elliptical orbit, and drives the driven body that comes into contact with the protrusion. Here, in order to drive the driven body with high efficiency, it is necessary to apply a predetermined longitudinal vibration and bending vibration by applying an AC voltage having an optimum driving frequency in design to the vibrating body of the piezoelectric actuator. . However, it is difficult to always apply an optimum driving frequency in design due to circuit characteristics of the driving device. For this reason, this driving device detects a detection signal from the detection electrode provided on the piezoelectric element, and performs feedback control for adjusting the driving frequency of the AC voltage applied to the driving electrode based on the detection signal. Yes.
[0004]
Specifically, the phase difference between the phase of the alternating voltage applied to the drive electrode and the phase of the detection signal detected from the detection electrode, or the phase difference between detection signals detected from the plurality of detection electrodes Is known to depend on the driving frequency of the AC voltage applied to the driving electrode. Therefore, in this drive device, the aforementioned phase difference corresponding to the optimum drive frequency in the design of the piezoelectric actuator is set in advance as a reference phase difference so that the detected phase difference approaches the preset reference phase difference. In addition, the drive frequency of the AC voltage applied to the drive electrode is adjusted. By performing such feedback control, it becomes possible to apply an AC voltage having an optimum driving frequency to the vibrating body of the piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is excited by a predetermined longitudinal vibration and bending vibration, so that the driven body is driven. Can be driven with high efficiency.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-291264 (FIG. 6)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the driving is performed based on the phase difference between the phase of the AC voltage applied to the driving electrode and the phase of the detection signal detected from the detection electrode, or the phase difference between the detection signals detected from the plurality of detection electrodes. The characteristic with respect to the frequency changes depending on factors such as individual piezoelectric actuators, applied pressure, load, or temperature. Therefore, in the drive device as described above, the drive frequency is adjusted so that the detected phase difference approaches the preset reference phase difference. Therefore, if the frequency characteristics in the phase difference change due to the above factors, the piezoelectricity There is a problem that an optimum drive frequency cannot be applied to the vibration body of the actuator.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator drive device that can apply an optimum drive frequency even when the frequency characteristics of the phase difference change due to various factors. Another object is to provide a piezoelectric actuator driving method, a timepiece, and an electronic device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The drive device for a piezoelectric actuator of the present invention has a piezoelectric element, which vibrates in the first vibration mode when a drive signal having a predetermined drive frequency is given to the piezoelectric element and has a different vibration direction. A drive device for a piezoelectric actuator comprising a vibrating body that vibrates in a second vibration mode, the driving signal supplying means for supplying the driving signal to the vibrating body, the first vibration mode from the vibrating body, and / or Phase difference detecting means for detecting a detection signal representing vibration in the second vibration mode and detecting a phase difference between any two of the drive signal and the detection signal; and the drive signal and the detection A reference phase difference setting means for setting a reference phase difference as a reference between any two of the signals, and comparing the detected phase difference and the reference phase difference; The comparison information indicating the difference between the phase difference and the reference phase difference is calculated, and the comparison information is integrated to calculate integration information. Based on the integration information, the drive signal supply means is supplied with the drive frequency of the drive signal. Drive control means for performing drive control for changing the drive control means, wherein the drive control means determines whether the drive control is successful based on the integrated information, and determines that the drive control is unsuccessful. In this case, the reference phase difference setting unit is caused to change the set value of the reference phase difference, and the drive control based on the changed reference phase difference is performed.
Here, as the phase difference detected by the phase difference detection means, a phase difference between two detection signals representing vibrations in the first vibration mode and the second vibration mode can be employed. Further, the phase difference between the detection signal representing the vibration in the first vibration mode and the drive signal may be adopted, and the phase difference between the detection signal representing the vibration in the second vibration mode and the drive signal is adopted. May be.
Further, as the comparison information, binary information indicating the magnitude of the detected phase difference and the reference phase difference, absolute value information indicating the difference between the detected phase difference and the reference phase difference, or the like can be employed.
Furthermore, as the drive control means, a configuration including an up / down counter that counts binary information indicating magnitude, a configuration including a loop filter that smoothes comparison information, and the like can be employed.
[0009]
In the present invention, the drive control means calculates the comparison information by comparing the detected phase difference and the reference phase difference, and calculates the integration information by integrating the comparison information. Then, for example, the drive control unit changes the drive frequency of the drive signal to the drive signal supply unit based on the integration information so that the difference between the detected phase difference and the reference phase difference as the comparison information is within a predetermined range. Let Here, as a result of performing the drive control for changing the drive frequency of the drive signal, the drive control means determines whether or not the drive control is successful, for example, the difference between the detected phase difference and the reference phase difference as comparison information. It is determined whether it is within a predetermined range. Thereby, even if the frequency characteristic in the phase difference is changed, the change can be recognized. When the drive control unit determines that the drive control is unsuccessful, for example, when the difference between the detected phase difference and the reference phase difference, which is comparison information, does not fall within a predetermined range, The set value is changed, and drive control based on the changed reference phase difference is performed. Thus, the drive frequency of the drive signal can be adjusted using an appropriate reference phase difference. That is, even when the frequency characteristic in the phase difference changes, a drive signal having an optimum drive frequency can be applied to the piezoelectric actuator.
Here, in order to determine whether or not the drive control is successful, a configuration using a frequency counter or the like that detects the drive frequency of the drive signal output from the drive signal supply means is conceivable. In the present invention, it is possible to determine whether or not the drive control is successful in the process in which the drive control unit controls the drive signal supply unit, that is, in the process of calculating the integration information by integrating the comparison information. Therefore, a member such as a frequency counter is not required separately, and the configuration of the driving device can be simplified.
[0010]
In the piezoelectric actuator driving apparatus of the present invention, the drive control means includes an up / down counter, and the comparison information is information indicating a magnitude of the detected phase difference with respect to the reference phase difference, and the integration information Is a counter value calculated by the up / down counter counting up or down according to the comparison information.
In the present invention, the drive control means includes an up / down counter. For example, the comparison information is binary information indicating the magnitude of the detected phase difference with respect to the reference phase difference, and the up / down counter counts up or down according to the binary information. Then, the drive control means determines whether or not the drive control for changing the drive frequency of the drive signal is successful by recognizing that the up / down counter counts up or down and the counter value reaches a predetermined value. To do. In such a configuration, the drive control means can easily recognize a change in the frequency characteristic due to the phase difference with a simple configuration based on the counter value of the up / down counter. The drive control means can easily adjust the drive frequency of the drive signal based on the counter value of the uptown counter.
[0011]
In the piezoelectric actuator drive device of the present invention, it is preferable that the drive control means determines that the drive control has failed when a carry occurs as a result of the up / down counter calculating the counter value.
In the present invention, for example, when the drive control is performed, the drive control unit changes the drive frequency of the drive voltage from the set minimum drive frequency to the set maximum drive frequency. The drive control unit calculates binary information indicating the magnitude of the phase difference detected at the changed drive frequency with respect to the reference phase difference. The up / down counter counts up or down according to the binary information. Here, when the drive frequency of the drive voltage is changed until it exceeds the set maximum drive frequency, the up / down counter continues to count up according to the binary information, and the counter value is the value of MAX. And carry occurs. That is, even if the drive frequency of the drive voltage is changed to the maximum drive frequency on the setting, for example, the difference between the detected phase difference and the reference phase difference as comparison information does not fall within a predetermined range, and drive control has failed. judge. In conjunction with the occurrence of carry in the up / down counter, the up / down counter outputs a control signal to the reference phase difference setting means. The reference phase difference setting means changes the set value of the reference phase difference by inputting this control signal. In such a configuration, the drive control means automatically determines the change in the frequency characteristic in the phase difference without recognizing the counter value of the up / down counter, and quickly performs the drive control based on the changed reference phase difference. Can be implemented.
[0012]
In the piezoelectric actuator driving apparatus according to the present invention, the drive control means determines that the drive control is unsuccessful when the up / down counter calculates the counter value and the counter value becomes 0. It is preferable.
In the present invention, for example, when the drive control is performed, the drive control means changes the drive frequency of the drive voltage from the set maximum drive frequency to the set minimum drive frequency. The drive control unit calculates binary information indicating the magnitude of the phase difference detected at the changed drive frequency with respect to the reference phase difference. The up / down counter counts up or down according to the binary information. Here, when the drive frequency of the drive voltage is changed until it exceeds the set minimum drive frequency, the up / down counter continues to count down according to the binary information, and the counter value becomes zero. That is, even if the drive frequency of the drive voltage is changed to the minimum drive frequency on the setting, for example, the difference between the detected phase difference and the reference phase difference that are comparison information does not fall within a predetermined range, and drive control has failed. judge. When the counter value reaches 0, the up / down counter outputs a control signal to the reference phase difference setting means. The reference phase difference setting means changes the set value of the reference phase difference by inputting this control signal. In such a configuration, the drive control means automatically determines the change in the frequency characteristic in the phase difference without recognizing the counter value of the up / down counter, and quickly performs the drive control based on the changed reference phase difference. Can be implemented.
[0013]
In the piezoelectric actuator drive device of the present invention, the drive control means is configured such that when the up / down counter calculates the counter value, the drive control means has a predetermined counter value according to the characteristics of the drive signal supply means. It is preferable to determine that the drive control has failed.
Here, as the drive signal supply means, a drive circuit that applies the drive signal to the vibrating body, a predetermined frequency control voltage signal that is input to oscillate at a frequency according to the frequency control voltage signal, and the signal is sent to the drive circuit. It can be composed of a variable frequency oscillation circuit for outputting.
Incidentally, the oscillation frequency of the variable frequency oscillation circuit has a predetermined fluctuation range due to a disturbance such as temperature.
In the present invention, for example, the drive control means changes the drive frequency of the drive signal within a predetermined range centered on the optimum drive frequency. Even if the drive control unit changes the drive frequency, for example, the difference between the phase difference and the reference phase difference does not fall within a predetermined range, and the counter value of the up / down counter is a variable frequency that constitutes the drive signal supply unit. When the counter value corresponds to the fluctuation range of the oscillation frequency of the oscillation circuit, it is determined that the drive control has failed. In such a configuration, the drive control unit can adjust the drive frequency of the drive signal within the minimum required range corresponding to the frequency fluctuation range in the drive signal supply unit, and can quickly perform the drive control.
[0014]
In the piezoelectric actuator driving apparatus of the present invention, the reference phase difference setting means counts up or down in accordance with a control command from the drive control means to calculate a counter value, and according to the counter value And a D / A converter for setting the reference phase difference.
In the present invention, the reference phase difference setting means includes an up / down counter and a D / A converter. For example, the up / down counter counts up or down according to a control command from the drive control means, and the D / A converter outputs a voltage signal corresponding to a predetermined voltage value corresponding to the counter value of the up / down counter. Thus, setting and changing the reference phase difference can be easily performed by making the counter value and the voltage value set by the D / A converter correspond to the reference phase difference. Further, the circuit configuration is simplified and the control of the reference phase difference setting means can be easily performed.
[0015]
In the piezoelectric actuator driving apparatus of the present invention, the reference phase difference setting means counts up or down in accordance with a control command from the drive control means to calculate a counter value, and according to the counter value And a plurality of constant voltage generation circuits for setting the reference phase difference.
In the present invention, the reference phase difference setting means includes an up / down counter and a plurality of constant voltage generation circuits. For example, an up / down counter counts up or down in accordance with a control command from the drive control means, and one of the constant voltage generation circuits among the plurality of constant voltage generation circuits has a predetermined voltage according to the counter value. A voltage signal corresponding to the value is output. Thus, setting and changing the reference phase difference can be easily performed by making the counter value and the number of constant voltage generation circuits to be driven correspond to the reference phase difference. In addition, the configuration having the constant voltage generation circuit can suppress fluctuations in the reference phase difference.
[0016]
In the piezoelectric actuator driving apparatus of the present invention, the drive control means has a timer for measuring the elapsed driving time of the piezoelectric actuator, and when the time measured by the timer reaches a predetermined time, the reference It is preferable to cause the phase difference setting means to change the set value of the reference phase difference, and to perform the drive control based on the changed reference phase difference.
For example, when the drive control by the drive control means is successful and the drive signal supply means supplies a drive signal having a predetermined drive frequency to the vibrating body, the frequency characteristic in the phase difference changes again. The control means supplies the vibration body with a drive signal having a drive frequency different from the optimum drive frequency for the drive signal supply means.
In the present invention, the drive control means has a timer, and when the measured time of the timer reaches a predetermined time, the reference phase difference setting means changes the set value of the reference phase difference, and the changed reference position Drive control based on the phase difference is performed. As a result, after the drive control by the drive control means is successful, the drive frequency of the drive signal can be adjusted to the optimum drive frequency even when the frequency characteristic in the phase difference changes again.
[0017]
In the piezoelectric actuator driving apparatus of the present invention, it is preferable that the drive control means causes the reference phase difference setting means to set a reference phase difference setting value to an initial value when driving of the piezoelectric actuator is started.
According to the present invention, since the drive control means initializes the reference phase difference setting value to the reference phase difference setting means at the start of driving of the piezoelectric actuator, the frequency characteristic in the phase difference changes compared to the previous drive. Even in this case, the drive frequency of the drive signal can always be adjusted to the optimum drive frequency.
[0018]
The piezoelectric actuator driving apparatus of the present invention comprises storage means for storing reference phase difference information relating to the reference phase difference set by the reference phase difference setting means, and the drive control means drives the piezoelectric actuator. When starting, it is preferable that the phase difference setting unit sets the reference phase difference based on the previous reference phase difference information stored in the storage unit.
In the present invention, the drive device is configured to include storage means. Then, the drive control means sets the reference phase difference setting value to the phase difference setting means based on the previous reference phase difference information stored in the storage means at the start of driving of the piezoelectric actuator, for example, the previous reference phase difference. Or, it is set to a value larger than the previous reference phase difference. As a result, drive control can be performed in substantially the same state as in the previous drive, and the drive frequency of the drive signal can be quickly adjusted to the optimum drive frequency.
[0019]
The piezoelectric actuator driving method of the present invention includes a piezoelectric element, and when the piezoelectric element is given a drive signal having a predetermined driving frequency, the piezoelectric actuator vibrates in the first vibration mode and has a different vibration direction. A method for driving a piezoelectric actuator including a vibrating body that vibrates in a second vibration mode, the drive signal and a detection signal representing vibration in the first vibration mode and / or the second vibration mode. A reference phase difference setting step for setting a reference phase difference serving as a reference for a phase difference between any two of the signals, a drive signal supply step for supplying the drive signal to the vibrator, and a first step from the vibrator A detection signal representing vibration in one vibration mode and / or the second vibration mode is detected, and a phase difference between any two of the drive signal and the detection signal is detected. Comparing the detected phase difference and the reference phase difference to calculate comparison information indicating a difference between the phase difference and the reference phase difference, the calculated phase difference detection step A drive control step comprised of an integration information calculation step of integrating the comparison information to calculate integration information, a frequency adjustment step of changing the drive frequency of the drive signal based on the integration information, and based on the integration information A drive control determination step for determining whether or not the drive control step is successful, and a reference position set in the reference phase difference setting step when it is determined that the drive control determination step is unsuccessful The set value of the phase difference is changed, and the drive control process is executed based on the changed reference phase difference.
According to the present invention, the piezoelectric actuator driving method includes a reference phase difference setting step, a drive signal supply step, a phase difference detection step, a phase difference comparison step, an integrated information calculation step, and a frequency adjustment step. Since the drive control step and the drive control determination step are provided, the same operations and effects as those of the drive device described above can be enjoyed.
[0020]
The timepiece of the present invention has a piezoelectric element, and vibrates in the first vibration mode when a drive signal having a predetermined drive frequency is given to the piezoelectric element, and the second vibration having a different vibration direction from the first vibration mode. A piezoelectric actuator including a vibrating body that vibrates in a mode and the above-described driving device are provided.
In the present invention, the timepiece includes the piezoelectric actuator and the above-described driving device, and the above-described driving device always applies a driving signal having an optimal driving frequency to the piezoelectric actuator. As a result, the piezoelectric actuator is excited by predetermined longitudinal vibration and bending vibration, and for example, the calendar display mechanism in the timepiece can be driven with high efficiency to display the day, day of the week, month and the like.
[0021]
The electronic device of the present invention has a piezoelectric element, and when a drive signal having a predetermined drive frequency is given to the piezoelectric element, the electronic apparatus vibrates in the first vibration mode and has a second vibration direction different from that. A piezoelectric actuator including a vibrating body that vibrates in a vibration mode and the above-described driving device are provided.
According to the present invention, the electronic apparatus includes the piezoelectric actuator and the above-described driving device, and the above-described driving device always applies a driving signal having an optimal driving frequency to the piezoelectric actuator. As a result, the piezoelectric actuator can be excited by predetermined longitudinal vibration and bending vibration, and the driven body inside or outside the electronic apparatus can be driven with high efficiency.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1. overall structure]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch in which the piezoelectric actuator A according to the present embodiment is incorporated.
As shown in FIG. 1, the main part of the calendar display mechanism includes a piezoelectric actuator A, a
[0023]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the timepiece shown in FIG.
In FIG. 2, a calendar display mechanism having a piezoelectric actuator A is incorporated in the mesh portion. A disk-shaped
[0024]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the calendar display mechanism in FIG.
As shown in FIG. 3, the timepiece includes a
[0025]
A
[0026]
As shown in FIG. 1, the
[0027]
One end of the
[0028]
In the above configuration, the vibrating
[0029]
Here, transmission of force from the vibrating
Further, according to the present embodiment, since the calendar display mechanism can be accommodated in the mesh portion (FIG. 2), the
In recent years, various wristwatches having a power generation function have been proposed. In such wristwatches, at least two large components such as a power generation mechanism and a motor mechanism for driving a hand must be mounted. It is difficult to reduce the size. However, if the piezoelectric actuator A in the present embodiment is used instead of the motor, the hand movement driving mechanism can be made thinner and the entire timepiece can be made smaller.
[0030]
[2. Details of piezoelectric actuator]
FIG. 4 is a plan view showing a detailed configuration of the piezoelectric actuator A. FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the piezoelectric actuator A taken along line VV.
As shown in FIG. 4, the vibrating
By disposing the reinforcing
[0031]
As shown in FIG. 4, the vibrating
[0032]
In a preferred embodiment, the
[0033]
One
[0034]
Specifically, if the
[0035]
In the present embodiment, the
[0036]
[3. Configuration of electrodes provided on vibrating body]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the arrangement positions of the drive electrodes and the vibration detection electrodes provided on the vibrating
In the example shown in FIG. 6, the rectangular vibration detection electrodes T <b> 1 and T <b> 2 are respectively disposed at two corner portions along one long side including the
[0037]
7 and 8 are diagrams showing examples of the polarization states of the
The
[0038]
In the example shown in FIG. 7, the
[0039]
In the example shown in FIG. 8, the
[0040]
By the way, it can be said that the vibrating
[0041]
FIG. 9 is a diagram illustrating bending vibration generated in the vibrating
As shown in FIG. 9, the bending vibration is a motion in which the vibrating
The amplitude of the longitudinal vibration and the amplitude of the bending vibration differ depending on the position on the plate surface of the vibrating
[0042]
In the present embodiment, vibration detection electrode pairs T <b> 1 and T <b> 2 are disposed at two locations of the
Various arrangements of these vibration detection electrode pairs are possible in addition to those shown in FIG. FIG. 11 and FIG. 12 show such an example. In the example shown in FIG. 11, four vibration detection electrode pairs T <b> 1 to T <b> 4 are arranged at four corners of each surface of the
[0043]
[4. Configuration of Drive Device for Piezoelectric Actuator A]
First, before describing the configuration of the
[0044]
FIG. 13 illustrates the trajectory drawn by the
[0045]
Since the bending vibration generated in the vibrating
Further, as shown in FIG. 13, as the drive frequency of the drive voltage signal SDR moves away from the resonance frequency of the longitudinal vibration and approaches the resonance frequency of the bending vibration, the major axis direction of the elliptical orbit gradually moves away from the Z axis, Tilt in a direction parallel to Thus, when the direction of the elliptical orbit of the
[0046]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a change in frequency characteristics in the phase difference between the longitudinal vibration and the bending vibration in the vibrating
As described above, the phase difference between the longitudinal vibration and the bending vibration in the vibrating
For example, the change of the frequency characteristic of the phase difference due to the change of the applied pressure is shown in FIG. Specifically, the graph A shown in FIG. 14 shows the frequency characteristics of the phase difference when the applied pressure is 3 g, and the graph B shows the frequency characteristics of the phase difference when the applied pressure is 5 g. As shown in FIG. 14, the phase difference between the longitudinal vibration and the bending vibration changes due to increase / decrease in the applied pressure, and when the applied pressure increases, the phase difference tends to hardly occur.
[0047]
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the
The
[0048]
The drive
The
The variable
[0049]
The phase
The
[0050]
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of the phase difference-
The phase difference-
[0051]
17 and 18 are diagrams showing waveforms processed in the phase difference-
As shown in FIGS. 17 and 18, the phase difference detector 222A generates a phase difference signal SDD having a pulse width corresponding to the phase difference between the detection signals SD1 and SD2, and the phase difference signal SDD is converted into an average voltage converter 222B. Output to.
As shown in FIGS. 17 and 18, the average voltage converter 222B averages the phase difference signal SDD output from the phase difference detector 222A, and a phase difference signal having a level proportional to the phase difference between the detection signals SD1 and SD2. The SPD is output to the drive control means 240.
In the example shown in FIG. 17, the phase difference between the detection signals SD1 and SD2 is small. Therefore, a phase difference signal SDD having a small pulse width Δθ1 is output, and a phase difference signal SPD having a small voltage value Vav1 is output. On the other hand, in the example shown in FIG. 18, the phase difference between the detection signals SD1 and SD2 is large. Therefore, a phase difference signal SDD having a large pulse width Δθ2 is output, and a phase difference signal SPD having a large voltage value Vav2 is output.
[0052]
FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the comparison
The comparison
The up / down
[0053]
The D /
Note that each counter value and comparison voltage value in the D /
[0054]
[Table 1]
[0055]
The
The
[0056]
The
[0057]
The AND gates 242A1 and 242A2 receive the high-level signal SCTH and the low-level signal SCTL output from the
Specifically, when the high level signal SCTH output from the
[0058]
The up / down
[0059]
In the D /
Each counter value and frequency control voltage value in the D /
[0060]
[Table 2]
[0061]
The
The
[0062]
When the differentiating
The
[0063]
[5. Driving method of piezoelectric actuator A]
FIG. 20 is a flowchart for explaining a method of driving the piezoelectric actuator A. FIG. 21 is a diagram illustrating a method for driving the piezoelectric actuator A.
In the following, the drive voltage signal output from the drive
[0064]
[5-1. Driving method with design frequency characteristics]
First, when the frequency characteristic in the phase difference has a design characteristic, for example, as shown in FIG. 21, when the applied pressure is 3 g (graph A), the following drive control is performed. The
When the
[0065]
Simultaneously with step S1, the
Further, simultaneously with these steps S1 and S2, the
[0066]
After step S2, a drive voltage signal SDR having a predetermined drive frequency (here, the minimum drive frequency fmin) is applied from the drive signal supply means 210 to the
Due to the vibration of the vibrating
[0067]
Then, in the
[0068]
When the
In step S6A, when the count value of the up / down
[0069]
In step S6A, when the up / down
[0070]
Steps S3 to S5, S6A, S7A, and S8 are repeatedly performed to increase the drive frequency of the drive voltage signal SDR, so that the drive frequency of the drive voltage signal SDR is the optimum drive frequency f0 (300 kHz in design). ). At this time, in step S5, the
When the
[0071]
In step S6B, when the count value of the up / down
After step S7B, the drive control means 240 determines whether or not the time measured by the
The phase difference comparison step S5, the integration information calculation steps S6A and S6B, and the frequency adjustment steps S7A and S7B correspond to the drive control step according to the present invention.
[0072]
[5-2. Driving method when design frequency characteristics are changing]
Next, when the frequency characteristic in the phase difference is changed from the design characteristic, for example, as shown in FIG. 21, when the applied pressure is from 3 g to 5 g (graph B), The drive control shown in FIG.
Here, as shown in FIG. 21, the phase difference in the graph B is at a position lower than the reference phase difference (90 °) set in step S1. For this reason, even if the above-described steps S3 to S5, S6A, S7A, and S8 are repeatedly performed and the drive frequency of the drive voltage signal SDR exceeds the optimum drive frequency f0 (300 kHz) in design, the comparison circuit in step S5. 241 determines that the voltage value of the phase difference signal SPD is smaller than the comparison voltage value of the comparison voltage signal SREF (“Yes”).
[0073]
As a result, in step S6A, the up / down
Then, in step S8, the drive control means 240 further determines that the count value of the up / down
[0074]
In step S8, when the counter value of up / down
At the same time as step S10, the up / down
[0075]
After step S11, the drive control means 240 repeatedly performs steps S3 to S5, S6A, S7A, and S8 in substantially the same manner as described above. That is, the drive control means 240 increases the drive frequency of the drive voltage signal SDR in the range from the set minimum drive frequency fmin to the maximum drive frequency fmax, and the phase difference φ detected by the phase difference detection means 220 is the reference. An attempt is made to find a position where the phase difference is larger than 80 °. However, as shown in FIG. 21, the phase difference in the graph B is at a position lower than the reference phase difference (80 °) set in step S11. For this reason, as in the case where the reference phase difference is 90 °, the drive frequency of the drive voltage signal SDR increases up to the set maximum drive frequency fmax.
As described above, the
[0076]
In step S11, after the reference phase difference is set to 60 °, steps S3 to S5, S6A, S7A, and S8 are repeatedly performed, so that the drive frequency of the drive voltage signal SDR is the optimum drive frequency f0 in design. (300 kHz) is exceeded. In step S3, it is determined that the phase difference φ is larger than the
Thereafter, the process proceeds to step S6B. In step S6B, the up / down
[0077]
Here, for example, after the reference phase difference is set to 60 ° and the drive frequency of the drive voltage signal SDR is locked based on the reference phase difference (60 °), the frequency characteristic in the phase difference is a design characteristic. In the case of returning to, the drive frequency of the drive voltage signal SDR is locked in the vicinity of f1 shown in FIG. That is, the drive frequency of the drive voltage signal SDR is locked at a position different from the optimum drive frequency f0 (300 kHz).
For this reason, the drive control means 240 determines in step S9 whether or not the time measured by the
Then, the up / down
[0078]
After step S12, the drive control means 240 repeatedly performs step S3 to step S11 in substantially the same manner as described above. As a result, the drive frequency of the drive voltage signal SDR is locked in the vicinity of the drive frequency f2 (FIG. 21) at which the phase difference φ detected by the phase difference detecting means 220 is approximately equal to 70 ° which is the reference phase difference. As described above, the
[0079]
When the piezoelectric actuator A is driven by the control by the driving
[0080]
[6. Effects of the embodiment]
The embodiment described above has the following effects.
(1) The
[0081]
(2) Further, the drive control means 240 determines whether or not the drive control is successful in the process of controlling the drive signal supply means 210, that is, in the process of calculating the counter value by adding the comparison information. Separately, for example, a member such as a frequency counter is not required, and the configuration of the
[0082]
(3) The
[0083]
(4) The comparison
[0084]
(5) The drive control means 240 has a
[0085]
(6) When the
[0086]
(7) The timepiece includes the piezoelectric actuator A and the
[0087]
[7. Variation of Embodiment]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The deformation | transformation as shown below is also included.
For example, in the embodiment, the
At this time, a loop filter that smoothes the absolute value information can be employed as the
[0088]
In the embodiment, the
[0089]
In the embodiment, the
[0090]
In the embodiment, the
For example, the driving
[0091]
In the embodiment, the phase
In the above-described embodiment, the optimum driving frequency has been described as 300 kHz, but this value is appropriately changed depending on the design of the piezoelectric actuator A. Further, the adjustment width of the driving frequency according to the counter value of the up / down
[0092]
In the above-described embodiment, the comparison
[0093]
In the above-described embodiment, the configuration in which the timepiece includes the piezoelectric actuator A and the
FIG. 22 is a perspective view showing the appearance of a non-contact type IC card. FIG. 23 is a diagram showing an internal configuration of the non-contact type IC card.
On the surface side of the non-contact
[0094]
FIG. 24 is a side view showing the configuration of the upper
The upper
[0095]
The
Note that rotating the
[0096]
Further, when the first upper
The lower
[0097]
FIG. 25 is a front view of the lower
The first lower
The first lower
In this case, the fixing
In this case, the actuator A1 and the actuator A2 are set to be driven synchronously by the
[0098]
In the above-described embodiment, the drive control means 240 that executes the flow shown in FIG. 20 may be configured to function as a computer by arranging a CPU (Control Processing Unit), a memory, and the like in addition to a logic circuit. . In this case, a predetermined program is incorporated in the computer so that the function of the drive control means 240 is realized.
For example, a predetermined control program is installed in the memory via a communication unit such as the Internet or a recording medium such as a CD-ROM or a memory card, and the CPU or the like is operated by the installed program to drive
In order to install a predetermined program in an electronic device such as a watch, a device that reads a storage medium such as a memory card or a CD-ROM may be externally connected to the electronic device. Further, a LAN cable, a telephone line, or the like may be connected to an electronic device and the program may be supplied and installed by communication, or the program may be supplied and installed wirelessly.
In addition, a control program may be incorporated in advance in a memory configured in an electronic device such as a clock, and the function of the
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an effect that an optimum driving frequency can be applied even when the frequency characteristic of the phase difference changes due to various factors.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch incorporating a piezoelectric actuator according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the timepiece according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a calendar display mechanism in the embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a detailed configuration of the piezoelectric actuator in the embodiment.
5 is a cross-sectional view taken along line VV of the piezoelectric actuator in FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an arrangement position of a drive electrode and a vibration detection electrode provided on the vibrating body in the embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a polarization state of the piezoelectric element in the embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a polarization state of the piezoelectric element in the embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing bending vibration generated in the vibrating body in the embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a movement state of the contact portion due to vibration of the vibrating body in the embodiment.
FIG. 11 is a view showing a modification of the arrangement of the vibration detection electrode pairs in the embodiment.
FIG. 12 is a view showing a modification of the arrangement of vibration detection electrode pairs in the embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a trajectory drawn by the contact portion of the vibrating body in the embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a change in frequency characteristics in a phase difference between longitudinal vibration and bending vibration of the vibrating body in the embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a drive device for a piezoelectric actuator in the embodiment.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a phase difference-DC conversion circuit in the embodiment.
FIG. 17 is a view showing waveforms processed in the phase difference-DC conversion circuit in the embodiment.
FIG. 18 is a view showing waveforms processed in the phase difference-DC conversion circuit in the embodiment.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a comparison voltage setting circuit and drive control means in the embodiment.
FIG. 20 is a flowchart for explaining a driving method of the piezoelectric actuator in the embodiment.
FIG. 21 is a diagram for explaining a driving method of the piezoelectric actuator in the embodiment.
FIG. 22 is a view showing a modification of the embodiment.
FIG. 23 is a view showing a modification of the embodiment.
FIG. 24 is a view showing a modification of the embodiment.
FIG. 25 is a view showing a modification of the embodiment.
FIG. 26 is a view showing a modification of the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記駆動信号を前記振動体に供給する駆動信号供給手段と、
前記振動体から第1の振動モードおよび/または第2の振動モードでの振動を表す検出信号を検出し、前記駆動信号および前記検出信号のうちのいずれか2つの信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、
前記駆動信号および前記検出信号のうちのいずれか2つの信号間の位相差の基準となる基準位相差を設定する基準位相差設定手段と、
前記検出された位相差および前記基準位相差を比較して、前記位相差および前記基準位相差間の差を示す比較情報を算出するとともに、この比較情報を積算して積算情報を算出し、前記積算情報に基づいて前記駆動信号供給手段に駆動信号の駆動周波数を変更させる駆動制御を実施する駆動制御手段とを具備し、
前記駆動制御手段は、前記積算情報に基づいて前記駆動制御が成功したか否かを判定し、前記駆動制御が失敗であると判定した場合に、前記基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を変更させ、この変更された基準位相差に基づく前記駆動制御を実施することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。A vibrating body that has a piezoelectric element and vibrates in a first vibration mode when a drive signal having a predetermined driving frequency is given to the piezoelectric element and vibrates in a second vibration mode having a different vibration direction. A drive device for a piezoelectric actuator comprising:
Drive signal supply means for supplying the drive signal to the vibrator;
A detection signal representing vibration in the first vibration mode and / or the second vibration mode is detected from the vibrating body, and a phase difference between any two of the drive signal and the detection signal is detected. Phase difference detection means;
A reference phase difference setting means for setting a reference phase difference serving as a reference for a phase difference between any two signals of the drive signal and the detection signal;
Comparing the detected phase difference and the reference phase difference to calculate comparison information indicating a difference between the phase difference and the reference phase difference, and calculating the integration information by integrating the comparison information, Drive control means for performing drive control for causing the drive signal supply means to change the drive frequency of the drive signal based on integration information; and
The drive control means determines whether or not the drive control has succeeded based on the integration information, and when it is determined that the drive control has failed, the reference phase difference setting means sets a reference phase difference. A drive device for a piezoelectric actuator, wherein a value is changed and the drive control based on the changed reference phase difference is performed.
前記駆動制御手段は、アップダウンカウンタを有し、
前記比較情報は、前記検出された位相差の前記基準位相差に対する大小を示す情報であり、
前記積算情報は、前記比較情報に応じて前記アップダウンカウンタがカウントアップまたはカウントダウンして算出するカウンタ値であることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。In the drive device of the piezoelectric actuator according to claim 1,
The drive control means has an up / down counter,
The comparison information is information indicating the magnitude of the detected phase difference with respect to the reference phase difference,
The piezoelectric actuator driving apparatus according to claim 1, wherein the integrated information is a counter value calculated by the up / down counter counting up or down according to the comparison information.
前記駆動制御手段は、前記アップダウンカウンタが前記カウンタ値を算出した結果、キャリーが発生した場合に、前記駆動制御が失敗であると判定することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。The drive device for a piezoelectric actuator according to claim 2,
The drive control means determines that the drive control is unsuccessful when a carry occurs as a result of the up / down counter calculating the counter value.
前記駆動制御手段は、前記アップダウンカウンタが前記カウンタ値を算出した結果、該カウンタ値が0になった場合に、前記駆動制御が失敗であると判定することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。The drive device for a piezoelectric actuator according to claim 2,
The drive control means determines that the drive control is unsuccessful when the counter value becomes 0 as a result of the counter value being calculated by the up / down counter. .
前記駆動制御手段は、前記アップダウンカウンタが前記カウンタ値を算出した結果、前記駆動信号供給手段の特性に応じた所定のカウンタ値になった場合に、前記駆動制御が失敗であると判定することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。The drive device for a piezoelectric actuator according to claim 2,
The drive control means determines that the drive control is unsuccessful when the up / down counter reaches a predetermined counter value according to the characteristics of the drive signal supply means as a result of calculating the counter value. A drive device for a piezoelectric actuator characterized by the above.
前記基準位相差設定手段は、前記駆動制御手段からの制御指令に応じてカウントアップまたはカウントダウンしてカウンタ値を算出するアップダウンカウンタと、前記カウンタ値に応じた基準位相差を設定するD/Aコンバータとを備えていることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。In the drive device of the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 5,
The reference phase difference setting means sets an up / down counter that counts up or down according to a control command from the drive control means to calculate a counter value, and sets a reference phase difference according to the counter value. A drive device for a piezoelectric actuator, comprising: a converter.
前記基準位相差設定手段は、前記駆動制御手段からの制御指令に応じてカウントアップまたはカウントダウンしてカウンタ値を算出するアップダウンカウンタと、前記カウンタ値に応じた基準位相差を設定する複数の定電圧発生回路とを備えていることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。In the drive device of the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 5,
The reference phase difference setting means includes an up / down counter that counts up or down according to a control command from the drive control means to calculate a counter value, and a plurality of constants that set a reference phase difference according to the counter value. A piezoelectric actuator driving apparatus comprising: a voltage generating circuit.
前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動経過時間を計測するタイマを有し、前記タイマにて計測された時間が所定時間になった場合に、前記基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を変更させ、この変更された基準位相差に基づく前記駆動制御を実施することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。In the drive device of the piezoelectric actuator in any one of Claims 1-7,
The drive control means has a timer for measuring the elapsed driving time of the piezoelectric actuator, and sets the reference phase difference in the reference phase difference setting means when the time measured by the timer reaches a predetermined time. A drive device for a piezoelectric actuator, wherein a value is changed and the drive control based on the changed reference phase difference is performed.
前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動を開始する際、前記基準位相差設定手段に基準位相差の設定値を初期値に設定させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。In the drive device of the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 8,
The drive control unit causes the reference phase difference setting unit to set a reference phase difference setting value to an initial value when starting to drive the piezoelectric actuator.
前記基準位相差設定手段にて設定された基準位相差に関する基準位相差情報を記憶する記憶手段を具備し、
前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動を開始する際、前記記憶手段に記憶された従前の基準位相差情報に基づいて、前記基準位相差設定手段に基準位相差を設定させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。In the drive device of the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 8,
Comprising storage means for storing reference phase difference information relating to the reference phase difference set by the reference phase difference setting means;
The drive control unit causes the reference phase difference setting unit to set a reference phase difference based on previous reference phase difference information stored in the storage unit when starting the driving of the piezoelectric actuator. A driving device for a piezoelectric actuator.
前記駆動信号、および、前記第1の振動モードおよび/または前記第2の振動モードでの振動を表す検出信号のうちのいずれか2つの信号間の位相差の基準となる基準位相差を設定する基準位相差設定工程と、
前記駆動信号を前記振動体に供給する駆動信号供給工程と、
前記振動体から第1の振動モードおよび/または第2の振動モードでの振動を表す検出信号を検出し、前記駆動信号および前記検出信号のうちのいずれか2つの信号間の位相差を検出する位相差検出工程と、
前記検出された位相差および前記基準位相差を比較して、前記位相差および前記基準位相差間の差を示す比較情報を算出する位相差比較工程、前記算出された比較情報を積算して積算情報を算出する積算情報算出工程、および前記積算情報に基づいて前記駆動信号の駆動周波数を変更する周波数調整工程で構成される駆動制御工程と、
前記積算情報に基づいて前記駆動制御工程が成功したか否かを判定する駆動制御判定工程とを備え、
前記駆動制御判定工程にて失敗であると判定した場合に、前記基準位相差設定工程にて設定された基準位相差の設定値を変更し、この変更した基準位相差に基づいて前記駆動制御工程を実行することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。A vibrating body that has a piezoelectric element and vibrates in a first vibration mode when a drive signal having a predetermined driving frequency is given to the piezoelectric element and vibrates in a second vibration mode having a different vibration direction. A method for driving a piezoelectric actuator comprising:
A reference phase difference serving as a reference for a phase difference between any one of the drive signal and a detection signal representing vibration in the first vibration mode and / or the second vibration mode is set. A reference phase difference setting step;
A drive signal supplying step of supplying the drive signal to the vibrating body;
A detection signal representing vibration in the first vibration mode and / or the second vibration mode is detected from the vibrating body, and a phase difference between any two of the drive signal and the detection signal is detected. A phase difference detection step;
A phase difference comparison step of comparing the detected phase difference and the reference phase difference to calculate comparison information indicating a difference between the phase difference and the reference phase difference; and integrating and calculating the calculated comparison information A drive control step configured by an integration information calculation step of calculating information, and a frequency adjustment step of changing the drive frequency of the drive signal based on the integration information;
A drive control determination step for determining whether or not the drive control step is successful based on the integration information,
When it is determined that the drive control determination step is unsuccessful, the reference phase difference set value set in the reference phase difference setting step is changed, and the drive control step is performed based on the changed reference phase difference. A method of driving a piezoelectric actuator, characterized in that
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