JPH10304687A - 振動型アクチュエータの駆動装置および振動型アクチュエータを駆動源とする装置 - Google Patents
振動型アクチュエータの駆動装置および振動型アクチュエータを駆動源とする装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】振動型アクチュエータの駆動装置の構成の改善
を図る。 【解決手段】振動型アクチュエータをその駆動用圧電素
子と振動検出用圧電素子に共通の電位部分を持たない構
造とし、前記振動検出用圧電素子の出力と前記駆動用圧
電素子へ印加される交番信号に基づいて前記駆動用圧電
素子へ印加する交番信号を制御する振動型アクチュエー
タの駆動装置において、前記振動検出用圧電素子Ｓおよ
び前記駆動用圧電素子Ａの出力電圧をある電圧レベル以
下の範囲で検出できる電圧検出手段（Ｒ１〜Ｒ８）を有
する。
を図る。 【解決手段】振動型アクチュエータをその駆動用圧電素
子と振動検出用圧電素子に共通の電位部分を持たない構
造とし、前記振動検出用圧電素子の出力と前記駆動用圧
電素子へ印加される交番信号に基づいて前記駆動用圧電
素子へ印加する交番信号を制御する振動型アクチュエー
タの駆動装置において、前記振動検出用圧電素子Ｓおよ
び前記駆動用圧電素子Ａの出力電圧をある電圧レベル以
下の範囲で検出できる電圧検出手段（Ｒ１〜Ｒ８）を有
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は振動波モータ等の振
動型アクチュエータの駆動装置に係り、特に振動状態を
検出して、駆動用電気−機械エネルギー変換素子部とし
ての圧電素子へ印加する交番信号を制御する駆動装置に
関するものである。
動型アクチュエータの駆動装置に係り、特に振動状態を
検出して、駆動用電気−機械エネルギー変換素子部とし
ての圧電素子へ印加する交番信号を制御する駆動装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、振動波モータ等の振動型アクチュ
エータが開発され、本出願人等によって実用化されてい
る。この振動型アクチュエータは、既によく知られてい
るように、圧電素子もしくは電歪素子などの電気−機械
エネルギー変換素子に交番信号を印加することにより、
該素子に高周波振動を発生させ、その振動エネルギーを
連続的な機械運動として取り出すように構成されてい
る。なお、この動作原理は公知であるため省略する。
エータが開発され、本出願人等によって実用化されてい
る。この振動型アクチュエータは、既によく知られてい
るように、圧電素子もしくは電歪素子などの電気−機械
エネルギー変換素子に交番信号を印加することにより、
該素子に高周波振動を発生させ、その振動エネルギーを
連続的な機械運動として取り出すように構成されてい
る。なお、この動作原理は公知であるため省略する。
【０００３】図９は振動型アクチュエータとしての従来
の棒状振動波モータの側面図およびそこに構成されてい
る圧電素子の電圧供給および出力電圧の取り出しの配線
図である。１０１は該棒状振動波モータを構成する振動
体で、圧電素子もしくは電歪素子と弾性体との結合体か
ら成る。
の棒状振動波モータの側面図およびそこに構成されてい
る圧電素子の電圧供給および出力電圧の取り出しの配線
図である。１０１は該棒状振動波モータを構成する振動
体で、圧電素子もしくは電歪素子と弾性体との結合体か
ら成る。
【０００４】振動子部１０１の圧電素子部は、駆動用の
Ａ相圧電素子ａ１，ａ２およびＢ相圧電素子ｂ１，ｂ２
と振動検出圧電素子Ｓ１から構成されている。このとき
Ａ相圧電素子ａ１，ａ２に挟まれた部分の電極板Ａ−ｄ
にＡ相印加電圧，Ｂ相圧電素子ｂ１，ｂ２に挟まれた部
分の電極板Ｂ−ｄにＢ相印加電圧を加えることで、該圧
電素子が駆動される。
Ａ相圧電素子ａ１，ａ２およびＢ相圧電素子ｂ１，ｂ２
と振動検出圧電素子Ｓ１から構成されている。このとき
Ａ相圧電素子ａ１，ａ２に挟まれた部分の電極板Ａ−ｄ
にＡ相印加電圧，Ｂ相圧電素子ｂ１，ｂ２に挟まれた部
分の電極板Ｂ−ｄにＢ相印加電圧を加えることで、該圧
電素子が駆動される。
【０００５】また、このときＡ相圧電素子ａ１，ａ２お
よびＢ相圧電素子ｂ１，ｂ２の裏側はグランド電極板Ｇ
ＮＤ−ｄが配置されてＧＮＤ電位になっている。
よびＢ相圧電素子ｂ１，ｂ２の裏側はグランド電極板Ｇ
ＮＤ−ｄが配置されてＧＮＤ電位になっている。
【０００６】振動検出圧電素子Ｓ１は、同様に一方（図
９のＢ相側）はＧＮＤ電位になっており、その反対側の
電極板Ｓ−ｄから信号を取り出すように構成されてい
る。またこのとき振動検出圧電素子Ｓの信号取り出し面
側（電極板Ｓ−ｄ側）は、金属ブロックと接している
が、そのブロックは絶縁シートによりＧＮＤ電位から絶
縁されている。よって振動検出圧電素子Ｓからその振動
に応じた出力電圧がそのまま得られる。そして、この電
圧の大きさや駆動電圧との位相差などにより共振周波数
などを求める。
９のＢ相側）はＧＮＤ電位になっており、その反対側の
電極板Ｓ−ｄから信号を取り出すように構成されてい
る。またこのとき振動検出圧電素子Ｓの信号取り出し面
側（電極板Ｓ−ｄ側）は、金属ブロックと接している
が、そのブロックは絶縁シートによりＧＮＤ電位から絶
縁されている。よって振動検出圧電素子Ｓからその振動
に応じた出力電圧がそのまま得られる。そして、この電
圧の大きさや駆動電圧との位相差などにより共振周波数
などを求める。
【０００７】図１０はこのような振動波モータを用いた
ときの駆動回路を示し、２は交番電圧を発生する発振
器、３は９０°移相器、４，５は該発振器２および移相
器３からの交番電圧（信号）を電源電圧でスイッチング
するスイッチング回路、６，７はスイッチング回路４，
５でスイッチングされたパルス電圧を増幅する昇圧コイ
ルである。
ときの駆動回路を示し、２は交番電圧を発生する発振
器、３は９０°移相器、４，５は該発振器２および移相
器３からの交番電圧（信号）を電源電圧でスイッチング
するスイッチング回路、６，７はスイッチング回路４，
５でスイッチングされたパルス電圧を増幅する昇圧コイ
ルである。
【０００８】８はＡ相駆動電極と振動検出電極Ｓの信号
位相差を検出する位相差検出器である。１０は制御用マ
イコンである。制御用マイコン１０は、振動波モータが
駆動すべきある周波数の交番信号を与えるように発振器
２に指令を与える。このとき駆動電極Ａと振動検出電極
Ｓの信号はきれいな正弦波である。この信号は高圧コン
パレータ１１，１２によって方形波になり、位相差検出
器８はそのときの位相差に相当する信号をマイコン１０
に出力することが可能である。マイコン１０はこの信号
から現在共振周波数に対しどの程度ずれているかを判断
し最適な周波数で駆動するよう制御する。このようにし
て、駆動周波数の制御を行うことができる。
位相差を検出する位相差検出器である。１０は制御用マ
イコンである。制御用マイコン１０は、振動波モータが
駆動すべきある周波数の交番信号を与えるように発振器
２に指令を与える。このとき駆動電極Ａと振動検出電極
Ｓの信号はきれいな正弦波である。この信号は高圧コン
パレータ１１，１２によって方形波になり、位相差検出
器８はそのときの位相差に相当する信号をマイコン１０
に出力することが可能である。マイコン１０はこの信号
から現在共振周波数に対しどの程度ずれているかを判断
し最適な周波数で駆動するよう制御する。このようにし
て、駆動周波数の制御を行うことができる。
【０００９】また、振動波モータは圧電素子を使うため
駆動電圧が高くなるという問題がある。この対策として
図１１のようなフローティング構造にして従来の電圧の
半分で駆動できるという方法が考えられている。この構
成は公知なので簡単に説明すると、圧電素子ａ１と圧電
素子ｂ１とはその両面に電極板Ａ−ｄ，Ａ’−ｄ、Ｂ−
ｄ，Ｂ’−ｄにそれぞれ挟持された状態でこれらの電極
板と接触しているが、隣接する電極板Ａ’−ｄとＢ−ｄ
とは絶縁シートにより絶縁されている。
駆動電圧が高くなるという問題がある。この対策として
図１１のようなフローティング構造にして従来の電圧の
半分で駆動できるという方法が考えられている。この構
成は公知なので簡単に説明すると、圧電素子ａ１と圧電
素子ｂ１とはその両面に電極板Ａ−ｄ，Ａ’−ｄ、Ｂ−
ｄ，Ｂ’−ｄにそれぞれ挟持された状態でこれらの電極
板と接触しているが、隣接する電極板Ａ’−ｄとＢ−ｄ
とは絶縁シートにより絶縁されている。
【００１０】図１２はこのような振動波モータを用いた
ときの駆動回路を示し、Ａ，Ａ’およびＢ，Ｂ’は該圧
電素子もしくは電歪素子に交番電圧を印加するための駆
動電極、２は交番電圧を発生する発振器、３は９０°移
相器、４Ａ，４Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’は、該発振器２およ
び移相器３からの交番電圧を電源電圧でスイッチングす
るスイッチング回路、６，７はスイッチング回路４Ａ，
４Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’でスイッチングされたパルス電圧
を増幅する昇圧コイルである。
ときの駆動回路を示し、Ａ，Ａ’およびＢ，Ｂ’は該圧
電素子もしくは電歪素子に交番電圧を印加するための駆
動電極、２は交番電圧を発生する発振器、３は９０°移
相器、４Ａ，４Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’は、該発振器２およ
び移相器３からの交番電圧を電源電圧でスイッチングす
るスイッチング回路、６，７はスイッチング回路４Ａ，
４Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’でスイッチングされたパルス電圧
を増幅する昇圧コイルである。
【００１１】１０は制御用マイコンで、振動波モータが
駆動すべきである周波数の交番電圧を与えるように発振
器２に指令を与える。このときスイッチング回路４Ａ，
４Ａ’および５Ｂ，５Ｂ’位相の１８０度ずれた信号が
入力されそのタイミングでスイッチングされる。このと
き振動体の駆動電極Ａ，Ａ’およびＢ，Ｂ’には見かけ
上電源電圧の２倍の電圧がコイルを介して印加されてい
るかのようになる。よって、従来の電圧の半分で駆動で
きるようになる。
駆動すべきである周波数の交番電圧を与えるように発振
器２に指令を与える。このときスイッチング回路４Ａ，
４Ａ’および５Ｂ，５Ｂ’位相の１８０度ずれた信号が
入力されそのタイミングでスイッチングされる。このと
き振動体の駆動電極Ａ，Ａ’およびＢ，Ｂ’には見かけ
上電源電圧の２倍の電圧がコイルを介して印加されてい
るかのようになる。よって、従来の電圧の半分で駆動で
きるようになる。
【００１２】また、このような構造のときの振動状態検
出手段として、図１２に示すように駆動用および振動検
出用圧電素子の両端の電圧差から位相情報を得る差動コ
ンパレータを用いて波形を方形波にし、それらの位相差
を検出することで共振周波数からどの程度離れているか
がわかるようになる。
出手段として、図１２に示すように駆動用および振動検
出用圧電素子の両端の電圧差から位相情報を得る差動コ
ンパレータを用いて波形を方形波にし、それらの位相差
を検出することで共振周波数からどの程度離れているか
がわかるようになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このように上記従来例
でフローティング駆動における共振検出法を得ることが
できたが、そのときに処理する電圧が通常のＴＴＬレベ
ルより大きいため、高圧コンパレータのような高電圧を
処理できる手段が必要であった。
でフローティング駆動における共振検出法を得ることが
できたが、そのときに処理する電圧が通常のＴＴＬレベ
ルより大きいため、高圧コンパレータのような高電圧を
処理できる手段が必要であった。
【００１４】本出願に係る第１の発明の目的は、振動型
アクチュエータの駆動装置の構成の改善を図ろうとする
ものである。
アクチュエータの駆動装置の構成の改善を図ろうとする
ものである。
【００１５】本出願に係る第２の発明の目的は、振動型
アクチュエータを駆動源として被駆動体を駆動する装置
の改善を図ろうとするものである。
アクチュエータを駆動源として被駆動体を駆動する装置
の改善を図ろうとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
の目的を実現する第１の構成は、弾性体に駆動用電気−
機械エネルギー変換素子部と振動検出用電気−機械エネ
ルギー変換素子部とを配置し、前記駆動用電気−機械エ
ネルギー変換素子部と前記振動検出用電気−機械エネル
ギー変換素子部に共通の電位部分を持たない構造の振動
体を有する振動型アクチュエータを駆動対象とし、前記
振動検出用電気−機械エネルギー変換素子部の出力と前
記駆動用電気−機械エネルギー変換素子部へ印加される
交番信号に基づいて前記駆動用電気−機械エネルギー変
換素子部へ印加する交番信号を制御する振動型アクチュ
エータの駆動装置において、前記振動検出用電気−機械
エネルギー変換素子部および前記駆動用電気−機械エネ
ルギー変換素子部の出力電圧をある電圧レベル以下の範
囲で検出できる電圧検出手段を有するものである。本出
願に係る第１の発明の目的を実現する第２の構成は、前
記電圧検出手段は、分圧手段とするものである。
の目的を実現する第１の構成は、弾性体に駆動用電気−
機械エネルギー変換素子部と振動検出用電気−機械エネ
ルギー変換素子部とを配置し、前記駆動用電気−機械エ
ネルギー変換素子部と前記振動検出用電気−機械エネル
ギー変換素子部に共通の電位部分を持たない構造の振動
体を有する振動型アクチュエータを駆動対象とし、前記
振動検出用電気−機械エネルギー変換素子部の出力と前
記駆動用電気−機械エネルギー変換素子部へ印加される
交番信号に基づいて前記駆動用電気−機械エネルギー変
換素子部へ印加する交番信号を制御する振動型アクチュ
エータの駆動装置において、前記振動検出用電気−機械
エネルギー変換素子部および前記駆動用電気−機械エネ
ルギー変換素子部の出力電圧をある電圧レベル以下の範
囲で検出できる電圧検出手段を有するものである。本出
願に係る第１の発明の目的を実現する第２の構成は、前
記電圧検出手段は、分圧手段とするものである。
【００１７】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
第３の構成は、前記駆動用電気−機械エネルギー変換素
子部のための分圧手段と、前記振動検出用電気−機械エ
ネルギー変換素子部の分圧手段の分圧比を等しくしたも
のである。
第３の構成は、前記駆動用電気−機械エネルギー変換素
子部のための分圧手段と、前記振動検出用電気−機械エ
ネルギー変換素子部の分圧手段の分圧比を等しくしたも
のである。
【００１８】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
第４の構成は、前記電圧検出手段は、ある電圧レベルよ
り大きい成分をクリップして削除する手段とするもので
ある。
第４の構成は、前記電圧検出手段は、ある電圧レベルよ
り大きい成分をクリップして削除する手段とするもので
ある。
【００１９】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
第５の構成は、前記駆動用電気−機械エネルギー変換素
子部の両端の電極に対してインピーダンス素子を介して
交番信号を印加し、振動検出用電気−機械エネルギー変
換素子部および、駆動用電気−機械エネルギー変換素子
部の一端の出力電圧を分圧手段により分圧したものであ
る。
第５の構成は、前記駆動用電気−機械エネルギー変換素
子部の両端の電極に対してインピーダンス素子を介して
交番信号を印加し、振動検出用電気−機械エネルギー変
換素子部および、駆動用電気−機械エネルギー変換素子
部の一端の出力電圧を分圧手段により分圧したものであ
る。
【００２０】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
構成は、上記した振動型アクチュエータの駆動装置を制
御装置に有し、前記振動型アクチュエータを駆動源とし
て被駆動体を駆動制御するものである。
構成は、上記した振動型アクチュエータの駆動装置を制
御装置に有し、前記振動型アクチュエータを駆動源とし
て被駆動体を駆動制御するものである。
【００２１】
（第１の実施の形態）図１は第１の実施の形態を示す。
【００２２】図１は本発明による振動型アクチュエータ
の駆動装置を適用した第１の実施の形態の振動波モータ
の駆動装置の概略回路図で、図中、図１２に示す従来の
回路図に示す回路構成部と同じ回路構成部には同じ符号
を付してその説明を省略する。
の駆動装置を適用した第１の実施の形態の振動波モータ
の駆動装置の概略回路図で、図中、図１２に示す従来の
回路図に示す回路構成部と同じ回路構成部には同じ符号
を付してその説明を省略する。
【００２３】従来例では、駆動用圧電素子および振動検
出用圧電素子の出力電圧を直接高圧コンパレータ１１、
１２に繋いでいたが、本実施の形態では、駆動用のＡ相
圧電素子の一端の出力を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により分圧
し、他端の出力を抵抗Ｒ３とＲ４により分圧し、Ａ相圧
電素子の各端の分圧出力をコンパレータ１２’の＋−の
各端子に入力させている。
出用圧電素子の出力電圧を直接高圧コンパレータ１１、
１２に繋いでいたが、本実施の形態では、駆動用のＡ相
圧電素子の一端の出力を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により分圧
し、他端の出力を抵抗Ｒ３とＲ４により分圧し、Ａ相圧
電素子の各端の分圧出力をコンパレータ１２’の＋−の
各端子に入力させている。
【００２４】また、振動検出用圧電素子Ｓについても、
一端の出力を抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６により分圧し、他端の
出力を抵抗Ｒ７とＲ８により分圧し、振動検出用圧電素
子の各分圧出力をコンパレータ１１’の＋−の各端子に
入力させている。
一端の出力を抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６により分圧し、他端の
出力を抵抗Ｒ７とＲ８により分圧し、振動検出用圧電素
子の各分圧出力をコンパレータ１１’の＋−の各端子に
入力させている。
【００２５】これらのコンパレータ１１’，１２’は高
圧用ではなく普通のタイプのものであり、これらのコン
パレータ１１’，１２’の出力は、位相差検出器８に入
力され、駆動制御に供されることになる。
圧用ではなく普通のタイプのものであり、これらのコン
パレータ１１’，１２’の出力は、位相差検出器８に入
力され、駆動制御に供されることになる。
【００２６】図２の（ａ）に本実施の形態における振動
波モータの駆動用圧電素子がフローティング式の構成の
ときの駆動用圧電素子および振動検出用圧電素子の出力
電圧波形、図２の（ｂ）に上記分圧回路の出力電圧波
形、図２の（ｃ）にコンパレータの出力波形を示す。
波モータの駆動用圧電素子がフローティング式の構成の
ときの駆動用圧電素子および振動検出用圧電素子の出力
電圧波形、図２の（ｂ）に上記分圧回路の出力電圧波
形、図２の（ｃ）にコンパレータの出力波形を示す。
【００２７】図２の（ａ）に示すように、駆動用圧電素
子および振動検出用圧電素子の出力電圧波形には、Ａ相
およびＢ相駆動用圧電素子の他端にそれぞれＡ’および
Ｂ’の電圧が印加され、振動検出用圧電素子Ｓの一端に
Ｂ’の電圧が印加されているため、駆動用圧電素子およ
び振動検出用圧電素子の出力電圧波形は上記印加電圧が
重畳された波形になっている。
子および振動検出用圧電素子の出力電圧波形には、Ａ相
およびＢ相駆動用圧電素子の他端にそれぞれＡ’および
Ｂ’の電圧が印加され、振動検出用圧電素子Ｓの一端に
Ｂ’の電圧が印加されているため、駆動用圧電素子およ
び振動検出用圧電素子の出力電圧波形は上記印加電圧が
重畳された波形になっている。
【００２８】しかも、電圧レベルが大きく通常のＴＴＬ
レベルまででしか動作しないコンパレータでは処理が不
可能であることがわかる。ここで、ＴＴＬレベルとはデ
ジタル回路で処理できる信号レベルのことで、本実施の
形態では０Ｖ〜５Ｖのアナログ信号とし、０Ｖと５Ｖの
電圧で０と１のレベルとしている。
レベルまででしか動作しないコンパレータでは処理が不
可能であることがわかる。ここで、ＴＴＬレベルとはデ
ジタル回路で処理できる信号レベルのことで、本実施の
形態では０Ｖ〜５Ｖのアナログ信号とし、０Ｖと５Ｖの
電圧で０と１のレベルとしている。
【００２９】しかし本実施の形態では、Ａ相駆動用圧電
素子と振動検出用圧電素子Ｓの出力を分圧する分圧回路
では、その電圧をＴＴＬレベルより小さい範囲になるよ
うに分圧してコンパレータに入力される。このときＡ，
Ｂ相駆動用の両圧電素子の他端のＡ’およびＢ’の電圧
もコンパレータのプラス入力側とマイナス入力側の両方
とも同じ分圧比になるように分圧されていなければなら
ない。
素子と振動検出用圧電素子Ｓの出力を分圧する分圧回路
では、その電圧をＴＴＬレベルより小さい範囲になるよ
うに分圧してコンパレータに入力される。このときＡ，
Ｂ相駆動用の両圧電素子の他端のＡ’およびＢ’の電圧
もコンパレータのプラス入力側とマイナス入力側の両方
とも同じ分圧比になるように分圧されていなければなら
ない。
【００３０】図２の（ｃ）は駆動用圧電素子および振動
検出用圧電素子の出力電圧を上記のように処理した後、
コンパレータを通した後の出力波形である。ここでは、
実線で示した駆動用圧電素子の出力電圧の波形および破
線で示した振動検出用圧電素子の出力電圧の波形をそれ
ぞれ方形波にしたもので、互いの位相関係が正確に検出
されている。
検出用圧電素子の出力電圧を上記のように処理した後、
コンパレータを通した後の出力波形である。ここでは、
実線で示した駆動用圧電素子の出力電圧の波形および破
線で示した振動検出用圧電素子の出力電圧の波形をそれ
ぞれ方形波にしたもので、互いの位相関係が正確に検出
されている。
【００３１】以上のように、駆動用圧電素子および振動
検出用圧電素子の出力電圧を分圧した後にコンパレート
することで、大きな電圧であっても正確に位相情報を得
ることができる。
検出用圧電素子の出力電圧を分圧した後にコンパレート
することで、大きな電圧であっても正確に位相情報を得
ることができる。
【００３２】（第２の実施の形態）図３は本発明による
振動型アクチュエータの駆動装置を適用した第２の実施
の形態の振動波モータの駆動装置の概略回路図である。
振動型アクチュエータの駆動装置を適用した第２の実施
の形態の振動波モータの駆動装置の概略回路図である。
【００３３】本実施の形態では、駆動用圧電素子および
振動検出用圧電素子の他端を同じ印加電圧になるように
するため、信号を取り出す駆動用の圧電素子をＡ相駆動
用圧電素子からＢ相駆動用圧電素子に変更している。
振動検出用圧電素子の他端を同じ印加電圧になるように
するため、信号を取り出す駆動用の圧電素子をＡ相駆動
用圧電素子からＢ相駆動用圧電素子に変更している。
【００３４】第１の実施の形態のようにＡ相駆動用圧電
素子を振動検出のための比較対象にした場合と、本実施
の形態のようにＢ相駆動用圧電素子振動検出のための比
較対象にした場合では、振動検出用圧電素子の出力電圧
との位相差の関係は変わってしまうが、Ａ相駆動用圧電
素子を検出対象とした場合と同様に共振周波数に対して
どの辺の周波数で駆動されているかは判断できる。ま
た、このような構成にし、しかも分圧比を同じくするこ
とで分圧回路を共通化できる。
素子を振動検出のための比較対象にした場合と、本実施
の形態のようにＢ相駆動用圧電素子振動検出のための比
較対象にした場合では、振動検出用圧電素子の出力電圧
との位相差の関係は変わってしまうが、Ａ相駆動用圧電
素子を検出対象とした場合と同様に共振周波数に対して
どの辺の周波数で駆動されているかは判断できる。ま
た、このような構成にし、しかも分圧比を同じくするこ
とで分圧回路を共通化できる。
【００３５】その結果、第１の実施の形態では４つ必要
であった分圧回路を３つに減らすことが可能となり、回
路を削減することができる。
であった分圧回路を３つに減らすことが可能となり、回
路を削減することができる。
【００３６】（第３の実施の形態）図４は本発明の振動
型アクチュエータを適用した第３の実施の形態における
振動波モータの圧電素子部の構造を示す分解斜視図を示
す。
型アクチュエータを適用した第３の実施の形態における
振動波モータの圧電素子部の構造を示す分解斜視図を示
す。
【００３７】本実施の形態は圧電素子を積層構造にした
もので、各層の圧電体の片面側に電極が形成された圧電
素子部における圧電体の上下に対向する電極にそれぞれ
交流電圧を印加することにより、上記したフローティン
グ構造と同様の効果が得られるようにしたものである。
もので、各層の圧電体の片面側に電極が形成された圧電
素子部における圧電体の上下に対向する電極にそれぞれ
交流電圧を印加することにより、上記したフローティン
グ構造と同様の効果が得られるようにしたものである。
【００３８】図４において、１５−１〜１５−ｎは駆動
および振動検出圧電素子部で、スルーホールなどを用い
て積層化したものである。
および振動検出圧電素子部で、スルーホールなどを用い
て積層化したものである。
【００３９】圧電素子部１５−２は、駆動用電極Ａ，
Ａ’、Ｂ，Ｂ’および振動検出用電極Ｓの５つの領域に
分けられている。圧電素子部１５−３〜１５−ｎに対し
ては、貫通穴（スルーホール）を用いて給電が成され
る。また、圧電素子部１５−３〜１５−ｎにおける一方
の面は、略十字の絶縁部を隔ててパターンが描かれ、４
つの領域に分かれている。これらの４つの領域の電極に
おいて、対向している領域がＡ相駆動用およびＢ相駆動
用にそれぞれ用いられる電極である。
Ａ’、Ｂ，Ｂ’および振動検出用電極Ｓの５つの領域に
分けられている。圧電素子部１５−３〜１５−ｎに対し
ては、貫通穴（スルーホール）を用いて給電が成され
る。また、圧電素子部１５−３〜１５−ｎにおける一方
の面は、略十字の絶縁部を隔ててパターンが描かれ、４
つの領域に分かれている。これらの４つの領域の電極に
おいて、対向している領域がＡ相駆動用およびＢ相駆動
用にそれぞれ用いられる電極である。
【００４０】またこれらの圧電素子部の電極が４つの領
域に分けられているのは、モータの駆動力を有効に使う
ためのものであるが詳しい説明は略す。また、向かい合
う電極は互いに逆方向に分極されている。
域に分けられているのは、モータの駆動力を有効に使う
ためのものであるが詳しい説明は略す。また、向かい合
う電極は互いに逆方向に分極されている。
【００４１】これらの積層状態の圧電素子部は、フレキ
シブル基板１６から最上層の圧電素子部１５−１のスル
ーホールを介して、各電極Ａ，Ａ’及びＢ，Ｂ’に位相
の異なる交流電圧が印加される。これにより、振動波モ
ータとしての駆動がなされることとなる。なお、電極Ａ
と電極Ｂは位置的位相が９０°ずれており、また電極
Ａ’および電極Ｂ’に印加される交流電圧は、はそれぞ
れ電極Ａ，Ｂに対して印加される交流電圧に対して位相
が１８０°ずれている。
シブル基板１６から最上層の圧電素子部１５−１のスル
ーホールを介して、各電極Ａ，Ａ’及びＢ，Ｂ’に位相
の異なる交流電圧が印加される。これにより、振動波モ
ータとしての駆動がなされることとなる。なお、電極Ａ
と電極Ｂは位置的位相が９０°ずれており、また電極
Ａ’および電極Ｂ’に印加される交流電圧は、はそれぞ
れ電極Ａ，Ｂに対して印加される交流電圧に対して位相
が１８０°ずれている。
【００４２】このような積層構造において、圧電素子部
１５−１〜１５−ｎまでが一体で焼成されて一つの部品
になるので、圧電素子を電極板を介しながら重ねる必要
がなくなり、しかも振動検出用電極Ｓの大きさや位置を
ある程度調整できるので、出力電圧の大きさもコントロ
ールできる。
１５−１〜１５−ｎまでが一体で焼成されて一つの部品
になるので、圧電素子を電極板を介しながら重ねる必要
がなくなり、しかも振動検出用電極Ｓの大きさや位置を
ある程度調整できるので、出力電圧の大きさもコントロ
ールできる。
【００４３】よって、振動検出用電極Ｓの出力電圧を駆
動電圧と等しい程度にすれば、同じ比率で分圧してもど
ちらかのＳ／Ｎが悪くなると言うことは防げる。
動電圧と等しい程度にすれば、同じ比率で分圧してもど
ちらかのＳ／Ｎが悪くなると言うことは防げる。
【００４４】（第４の実施の形態）図５、図６は第４の
実施の形態を示す。
実施の形態を示す。
【００４５】図５は振動波モータの駆動装置の概略回路
図で、コンパレータ１１’およびコンパレータ１２’の
入力側に例えばダイオードによるクリップ回路が設けら
れている。ここで、クリップ回路とは、ある電圧レベル
以上や電圧レベル以下になったときにそれ以上行かない
ようにする回路で、図６では（ａ）の波形の点線の範囲
より大きかったり小さかったりしている信号成分をその
電圧範囲内になすようにしている。
図で、コンパレータ１１’およびコンパレータ１２’の
入力側に例えばダイオードによるクリップ回路が設けら
れている。ここで、クリップ回路とは、ある電圧レベル
以上や電圧レベル以下になったときにそれ以上行かない
ようにする回路で、図６では（ａ）の波形の点線の範囲
より大きかったり小さかったりしている信号成分をその
電圧範囲内になすようにしている。
【００４６】また片電源のコンパレータでも使用できる
ようにオフセット回路が設けられている。コンパレータ
は上述したように、０〜５Ｖのアナログ信号を「０」，
「１」（５Ｖ）にする回路であり、このコンパレータを
使用する場合、ある電圧より高いか低いかで「０」，
「１」（５Ｖ）にするかを決める。これをスレッショル
ド電圧といい、電圧範囲が０〜５Ｖのアナログ信号であ
れば、通常２．５Ｖにする。本実施の形態で用いている
信号はゼロを中心にプラスマイナスになるサイン状の波
形である。それをデジタル信号にするためにはスレッシ
ョルド電圧を０Ｖにしたい。そのためには、両電源（プ
ラスマイナスの範囲の電圧範囲で動作する）のコンパレ
ータが必要になる。それを片電源（０Ｖ以上の電圧範囲
で動作する）のコンパレータでできるようにするため
に、入力信号をプラス側に動かせば良く、本実施の形態
ではオフセット回路（抵抗Ｒ１１，１２，１３、抵抗Ｒ
１９，２０，２１、抵抗Ｒ１５，１６，１７）により行
っている。
ようにオフセット回路が設けられている。コンパレータ
は上述したように、０〜５Ｖのアナログ信号を「０」，
「１」（５Ｖ）にする回路であり、このコンパレータを
使用する場合、ある電圧より高いか低いかで「０」，
「１」（５Ｖ）にするかを決める。これをスレッショル
ド電圧といい、電圧範囲が０〜５Ｖのアナログ信号であ
れば、通常２．５Ｖにする。本実施の形態で用いている
信号はゼロを中心にプラスマイナスになるサイン状の波
形である。それをデジタル信号にするためにはスレッシ
ョルド電圧を０Ｖにしたい。そのためには、両電源（プ
ラスマイナスの範囲の電圧範囲で動作する）のコンパレ
ータが必要になる。それを片電源（０Ｖ以上の電圧範囲
で動作する）のコンパレータでできるようにするため
に、入力信号をプラス側に動かせば良く、本実施の形態
ではオフセット回路（抵抗Ｒ１１，１２，１３、抵抗Ｒ
１９，２０，２１、抵抗Ｒ１５，１６，１７）により行
っている。
【００４７】図６の（ａ）に図５におけるＡ相駆動用圧
電素子および振動検出用圧電素子Ｓの出力電圧波形、図
６の（ｂ）に上記クリップ回路の出力電圧波形、図６の
（ｃ）にコンパレータの出力波形を示す。
電素子および振動検出用圧電素子Ｓの出力電圧波形、図
６の（ｂ）に上記クリップ回路の出力電圧波形、図６の
（ｃ）にコンパレータの出力波形を示す。
【００４８】Ａ相駆動用圧電素子および振動検出用圧電
素子Ｓの出力電圧波形は、図６の（ａ）のようになる。
クリップ回路ではその電圧をＴＴＬレベルより大きい成
分をクリップさせて小さい範囲になるようにして、コン
パレータに入力される。このとき圧電素子の他端のＡ’
およびＢ’の電圧も同様にクリップさせている。ただ
し、通常はＡ’，Ｂ’の電圧はＴＴＬレベルより小さい
場合が多いので、クリップ回路を省略する事が可能にで
きる。
素子Ｓの出力電圧波形は、図６の（ａ）のようになる。
クリップ回路ではその電圧をＴＴＬレベルより大きい成
分をクリップさせて小さい範囲になるようにして、コン
パレータに入力される。このとき圧電素子の他端のＡ’
およびＢ’の電圧も同様にクリップさせている。ただ
し、通常はＡ’，Ｂ’の電圧はＴＴＬレベルより小さい
場合が多いので、クリップ回路を省略する事が可能にで
きる。
【００４９】図６の（ｃ）は駆動用圧電素子および振動
検出用圧電素子Ｓの出力電圧を以上のように処理した後
にコンパレータを通した後の出力波形である。ここで
は、駆動用圧電素子および振動検出用圧電素子Ｓの出力
電圧の波形を方形波にし、互いの位相関係が正確に検出
されている。
検出用圧電素子Ｓの出力電圧を以上のように処理した後
にコンパレータを通した後の出力波形である。ここで
は、駆動用圧電素子および振動検出用圧電素子Ｓの出力
電圧の波形を方形波にし、互いの位相関係が正確に検出
されている。
【００５０】以上のように駆動用圧電素子および振動検
出用圧電素子の出力電圧をクリップさせた後にコンパレ
ートすることで大きな電圧であっても正確に位相情報を
得ることができる。
出用圧電素子の出力電圧をクリップさせた後にコンパレ
ートすることで大きな電圧であっても正確に位相情報を
得ることができる。
【００５１】（第５の実施の形態）図７は第５の実施の
形態を示す。
形態を示す。
【００５２】図７は振動波モータの駆動装置の概略回路
図で、Ａ相圧電素子の一端の出力を抵抗Ｒ１とＲ２によ
り分圧し、振動検出用圧電素子Ｓの他端の出力を抵抗Ｒ
５とＲ６で分圧しており、Ａ相圧電素子の分圧出力をコ
ンパレータ１２’の＋入力側へ、また振動検出用圧電素
子Ｓの分圧出力をコンパレータ１１’の＋入力側へそれ
ぞれ入力させている。
図で、Ａ相圧電素子の一端の出力を抵抗Ｒ１とＲ２によ
り分圧し、振動検出用圧電素子Ｓの他端の出力を抵抗Ｒ
５とＲ６で分圧しており、Ａ相圧電素子の分圧出力をコ
ンパレータ１２’の＋入力側へ、また振動検出用圧電素
子Ｓの分圧出力をコンパレータ１１’の＋入力側へそれ
ぞれ入力させている。
【００５３】また、図１０に示す従来の駆動回路では、
インダクタンス素子（コイル）をＡ相及びＢ相の駆動用
圧電素子の一端にそれぞれ接続していたが、本実施の形
態ではＡ相駆動用圧電素子の両端にインダクタンス素子
６，６’、Ｂ相駆動用圧電素子の両端にインダクタンス
素子７，７’をそれぞれ接続している。
インダクタンス素子（コイル）をＡ相及びＢ相の駆動用
圧電素子の一端にそれぞれ接続していたが、本実施の形
態ではＡ相駆動用圧電素子の両端にインダクタンス素子
６，６’、Ｂ相駆動用圧電素子の両端にインダクタンス
素子７，７’をそれぞれ接続している。
【００５４】このときのインダクタンスの値は従来の一
端だったときの値のほぼ半分にしている。このようにす
ると駆動用圧電素子の一端Ａに印加している電圧の波形
はきれいなＳｉｎ波になり、他端の電圧を差し引かなく
ても正確な位相情報が得られる。上記した第１の実施の
形態のように、圧電素子の片側にインダクタンス素子を
付けるのと、本実施の形態のように圧電素子の両側に半
分の値のインダクタンス素子を付けるのとは、インピー
ダンスのマッチングという意味において等価である。た
だ、そのときに圧電素子の両端にインダクタンス素子を
付けた場合は圧電素子の容量値とインダクタンスによる
フィルタ効果で矩形波の高調波成分が除去されてきれい
なサイン波となる。
端だったときの値のほぼ半分にしている。このようにす
ると駆動用圧電素子の一端Ａに印加している電圧の波形
はきれいなＳｉｎ波になり、他端の電圧を差し引かなく
ても正確な位相情報が得られる。上記した第１の実施の
形態のように、圧電素子の片側にインダクタンス素子を
付けるのと、本実施の形態のように圧電素子の両側に半
分の値のインダクタンス素子を付けるのとは、インピー
ダンスのマッチングという意味において等価である。た
だ、そのときに圧電素子の両端にインダクタンス素子を
付けた場合は圧電素子の容量値とインダクタンスによる
フィルタ効果で矩形波の高調波成分が除去されてきれい
なサイン波となる。
【００５５】よって、コンパレータ１１’，１２’のマ
イナス入力に入れる電圧もＧＮＤレベルのＤＣ電圧で良
く、分圧回路を減らすことが可能となる。
イナス入力に入れる電圧もＧＮＤレベルのＤＣ電圧で良
く、分圧回路を減らすことが可能となる。
【００５６】（第６の実施の形態）図８は第６の実施の
形態を示す。
形態を示す。
【００５７】図８は上記した実施の形態における駆動装
置あるいは振動波モータにより駆動される振動波モータ
を駆動源として用いたレンズ駆動装置を示す。
置あるいは振動波モータにより駆動される振動波モータ
を駆動源として用いたレンズ駆動装置を示す。
【００５８】振動波モータと一体的に組みつけられてい
るギアｆは、ギア伝達機構Ｇの入力ギアＧＩに噛合し、
その出力ギアＧＯはレンズＬ１を保持するレンズ保持部
材Ｈに形成されたギアＨＩに噛合している。このレンズ
保持部材Ｈは固定筒Ｋにヘリコイド結合し、振動波モー
タの駆動力によりギア伝達機構Ｇを介して回転駆動され
て合焦動作が行われる。
るギアｆは、ギア伝達機構Ｇの入力ギアＧＩに噛合し、
その出力ギアＧＯはレンズＬ１を保持するレンズ保持部
材Ｈに形成されたギアＨＩに噛合している。このレンズ
保持部材Ｈは固定筒Ｋにヘリコイド結合し、振動波モー
タの駆動力によりギア伝達機構Ｇを介して回転駆動され
て合焦動作が行われる。
【００５９】上記した各実施の形態は、振動型アクチュ
エータとして棒状振動波モータについて述べてきたが、
他の円環などの形状のものでもフローティング構造で検
出用圧電素子部を持つものであれば、どのような振動型
アクチュエータであってもよい。
エータとして棒状振動波モータについて述べてきたが、
他の円環などの形状のものでもフローティング構造で検
出用圧電素子部を持つものであれば、どのような振動型
アクチュエータであってもよい。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、振動を検出するときに、高価で複雑な高圧コンパレ
ータを不要とし、安価な汎用コンパレータを使用するこ
とができるようになり、しかも回路構成が簡単にできる
ようになり、駆動装置に関する大きなコストダウンを達
成することができる。
ば、振動を検出するときに、高価で複雑な高圧コンパレ
ータを不要とし、安価な汎用コンパレータを使用するこ
とができるようになり、しかも回路構成が簡単にできる
ようになり、駆動装置に関する大きなコストダウンを達
成することができる。
【００６１】また、第２の発明によれば、被駆動体を駆
動する装置を安価に提供することが可能となる。
動する装置を安価に提供することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す振動波モータ
の駆動装置の概略回路図。
の駆動装置の概略回路図。
【図２】図１の回路における波形図で、（ａ）は分圧回
路の入力側の電圧波形図、（ｂ）は分圧後の電圧波形
図、（ｃ）はコンパレータの出力波形図。
路の入力側の電圧波形図、（ｂ）は分圧後の電圧波形
図、（ｃ）はコンパレータの出力波形図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す振動波モータ
の駆動装置の概略回路図。
の駆動装置の概略回路図。
【図４】本発明の第３の実施の形態における振動波モー
タの圧電素子の分解斜視図。
タの圧電素子の分解斜視図。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す振動波モータ
の駆動装置の概略回路図。
の駆動装置の概略回路図。
【図６】図５の回路図における波形図で、（ａ）はクリ
ップ回路の入力側の電圧波形図、（ｂ）はクリップ回路
の出力側の電圧波形図、（ｃ）はコンパレータの出力波
形図。
ップ回路の入力側の電圧波形図、（ｂ）はクリップ回路
の出力側の電圧波形図、（ｃ）はコンパレータの出力波
形図。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示す振動波モータ
の駆動装置の概略回路図。
の駆動装置の概略回路図。
【図８】本発明の第６の実施の形態を示すレンズ駆動装
置の断面図。
置の断面図。
【図９】従来例の振動波モータの概略構成図。
【図１０】図９の振動波モータの駆動装置の概略回路
図。
図。
【図１１】従来の他の棒状振動波モータの概略構成図。
【図１２】図１１の振動波モータの駆動装置の概略回路
図。
図。
１…弾性体 ２…発振器 ３…移相器 ４，５，４Ａ，４Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’…スイッチング回
路 ６，７…昇圧コイル ８…位相比較器 １０…制御用マイコン １１，１２…高圧コンパレータ １１’，１２’…コンパレータ １５…積層型圧電素子 １６…フレキシブル基板 １７，１８…昇圧コイル Ｒ１〜Ｒ２２…抵抗素子 Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’…駆動用電極 Ｓ…振動検出用電極
路 ６，７…昇圧コイル ８…位相比較器 １０…制御用マイコン １１，１２…高圧コンパレータ １１’，１２’…コンパレータ １５…積層型圧電素子 １６…フレキシブル基板 １７，１８…昇圧コイル Ｒ１〜Ｒ２２…抵抗素子 Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’…駆動用電極 Ｓ…振動検出用電極
Claims (6)
- 【請求項１】 弾性体に駆動用電気−機械エネルギー変
換素子部と振動検出用電気−機械エネルギー変換素子部
とを配置し、前記駆動用電気−機械エネルギー変換素子
部と前記振動検出用電気−機械エネルギー変換素子部に
共通の電位部分を持たない構造の振動体を有する振動型
アクチュエータを駆動対象とし、前記振動検出用電気−
機械エネルギー変換素子部の出力と前記駆動用電気−機
械エネルギー変換素子部へ印加される交番信号に基づい
て前記駆動用電気−機械エネルギー変換素子部へ印加す
る交番信号を制御する振動型アクチュエータの駆動装置
において、 前記振動検出用電気−機械エネルギー変換素子部および
前記駆動用電気−機械エネルギー変換素子部の出力電圧
をある電圧レベル以下の範囲で検出できる電圧検出手段
を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動
装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記電圧検出手段
は、分圧手段であることを特徴とする振動型アクチュエ
ータの駆動装置。 - 【請求項３】 請求項２において、前記駆動用電気−機
械エネルギー変換素子部のための分圧手段と、前記振動
検出用電気−機械エネルギー変換素子部の分圧手段の分
圧比を等しくしたことを特徴とする振動型アクチュエー
タの駆動装置。 - 【請求項４】 請求項１において、前記電圧検出手段
は、ある電圧レベルより大きい成分をクリップして削除
する手段であることを特徴とする振動型アクチュエータ
の駆動装置。 - 【請求項５】 請求項１または２において、前記駆動用
電気−機械エネルギー変換素子部の両端の電極に対して
インピーダンス素子を介して交番信号を印加し、振動検
出用電気−機械エネルギー変換素子部および、駆動用電
気−機械エネルギー変換素子部の一端の出力電圧を分圧
手段により分圧したことを特徴とする振動型アクチュエ
ータの駆動装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一つに記載
の振動型アクチュエータの駆動装置を制御装置に有し、
前記振動型アクチュエータを駆動源として被駆動体を駆
動制御することを特徴とする振動型アクチュエータを駆
動源とする装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10338797A JP3839898B2 (ja) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | 振動型アクチュエータの駆動装置および振動型アクチュエータを駆動源とする装置 |
| US09/062,670 US6133671A (en) | 1997-04-21 | 1998-04-20 | Vibration type motor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10338797A JP3839898B2 (ja) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | 振動型アクチュエータの駆動装置および振動型アクチュエータを駆動源とする装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10304687A true JPH10304687A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3839898B2 JP3839898B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=14352676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10338797A Expired - Fee Related JP3839898B2 (ja) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | 振動型アクチュエータの駆動装置および振動型アクチュエータを駆動源とする装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6133671A (ja) |
| JP (1) | JP3839898B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009065763A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Canon Inc | 超音波モータ |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3804312B2 (ja) * | 1998-12-17 | 2006-08-02 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータ駆動装置 |
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