(57)【要約】【課題】何らかの要因により、圧電アクチュエータの圧電素子に供給される鋸歯状波形の電圧が変化してしまうことがあっても、圧電アクチュエータの反転位置を確実に認識すること。【解決手段】圧電アクチュエータのベースプレートに圧電素子を有する駆動体が回転自在に配置され、駆動体の圧電素子に接続される電力制御部が、反転指令部からの反転指令信号を受けて圧電素子に駆動電力を供給し、第１支持柱ストッパ部材の間で駆動体を往復駆動させ、反転指令部が第１支持柱及びストッパ部材での駆動体の反転位置を認識する際、たとえば駆動体の駆動開始直後の所定の基準電圧データ取得区間で検出した基準電圧データに基づき基準電圧を設定し、所定の電圧検出タイミングにて検出した圧電素子の駆動電圧が基準電圧に対し一定値以上の差になったことを検出することにより、駆動体の反転位置を認識するようにした。【選択図】図１２
2010193551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有する駆動体を備え第１反転部及び第２反転部を有する本体部に回転自在に配置される圧電アクチュエータと、
前記圧電素子に駆動電力を供給し、前記第１反転部及び第２反転部の間で前記駆動体を往復駆動させる電力制御部と、
所定の電圧検出タイミングにて検出した前記圧電素子の駆動電圧が基準電圧に対し一定値以上の差になったことを検出することで、前記駆動体の反転位置を認識し、前記電力制御部に前記駆動体を反転させるための反転指令信号を供給する反転指令部とを備え、
前記反転指令部は、前記駆動体の駆動開始後の所定の基準電圧データ取得区間で検出した基準電圧データに基づき前記基準電圧を設定するように構成された
ことを特徴とする圧電アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記反転指令部は、
前記基準電圧データ取得区間を与える第１タイマと、
前記電圧検出タイミングを与える第２タイマと、
前記基準電圧データ取得区間で検出した複数の電圧データの平均値である前記基準電圧データを求め、該基準電圧データより所定値だけ小さい電圧を前記基準電圧としてメモリに記憶させる演算処理部と、
前記電圧検出タイミングで検出した電圧と、前記メモリに記憶された前記基準電圧とを比較し、検出された該電圧が前記基準電圧より小さいとき、前記電力制御部に反転信号を出力する比較手段とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項３】
圧電素子を有する駆動体を備え第１反転部及び第２反転部を有する本体部に回転自在に配置される圧電アクチュエータと、
前記圧電素子に駆動電力を供給し、前記第１反転部及び第２反転部の間で前記駆動体を往復駆動させる電力制御部と、
所定の電圧検出タイミングにて検出した前記圧電素子の駆動電圧が基準電圧に対し一定値以上の差になったことを検出することで、前記駆動体の反転位置を認識し、前記電力制御部に前記駆動体を反転させるための反転指令信号を供給する反転指令部とを備え、
前記反転指令部は、前記駆動体の前記第１反転部又は前記第２反転部への到達が予想される時間の前後を反転位置の検出区間とし、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させるように構成された
ことを特徴とする圧電アクチュエータ装置。
【請求項４】
前記反転指令部は、
前記検出区間を与える第３タイマと、
前記電圧検出タイミングを与える第２タイマと、
所定の前記基準電圧を記憶しているメモリと、
前記検出区間における前記電圧検出タイミングで検出した電圧と、前記メモリに記憶されている前記基準電圧とを比較し、検出された該電圧が前記基準電圧より小さいとき、前記電力制御部に反転信号を出力し、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させる比較手段とを有する
ことを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ装置。
【請求項５】
圧電素子を有する駆動体を備え第１反転部及び第２反転部を有する本体部に回転自在に配置される圧電アクチュエータと、
前記圧電素子に駆動電力を供給し、前記第１反転部及び第２反転部の間で前記駆動体を往復駆動させる電力制御部と、
所定の電圧検出タイミングにて検出した前記圧電素子の駆動電圧が基準電圧に対し一定値以上の差になったことを検出することで、前記駆動体の反転位置を認識し、前記電力制御部に前記駆動体を反転させるための反転指令信号を供給する反転指令部とを備え、
前記反転指令部は、前記駆動体の駆動開始後の所定の基準電圧データ取得区間で検出した基準電圧データに基づき前記基準電圧を設定し、さらに前記駆動体の前記第１反転部又は前記第２反転部への到達が予想される時間の前後を反転位置の検出区間とし、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させるように構成された
ことを特徴とする圧電アクチュエータ装置。
【請求項６】
前記反転指令部は、
前記基準電圧データ取得区間及び前記検出区間を与える第４タイマと、
前記電圧検出タイミングを与える第２タイマと、
前記基準電圧データ取得区間で検出した複数の電圧データの平均値である前記基準電圧データを求め、該基準電圧データより所定値だけ小さい電圧を前記基準電圧としてメモリに記憶させる演算処理部と、
前記電圧検出タイミングで検出した電圧と、前記メモリに記憶された前記基準電圧とを比較し、検出された該電圧が前記基準電圧より小さいとき、前記電力制御部に反転信号を出力し、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させる比較手段とを有する
ことを特徴とする請求項５に記載の圧電アクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を使用した圧電アクチュエータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型の回転／揺動型アクチュエータとして、近年、電気−機械変換素子の一種である圧電素子を用いた圧電アクチュエータが開発され、その実用化が進められている。特に、小型の監視カメラやＣＣＤカメラ等に使用されるワイパ装置では、スペースやデザイン上の問題から、電磁モータに代えて、このような圧電素子を利用した圧電アクチュエータの利用が進められている。
【０００３】
ここで、圧電素子は印加された電圧に応じて変位するものであるが、その圧電素子をアクチュエータとして動作させるためには、圧電素子の動作に緩急を生じさせる必要がある。そのため、圧電素子には、図２２に示すような鋸歯状波形の電圧が印加される。この鋸歯状波形の電圧がＶｐから−Ｖｐ又は−ＶｐからＶｐに急激に変化するとき、圧電素子の変位動作が速くなり、電圧が緩やかに変化するとき圧電素子の変位動作が緩慢になる。すなわち、印加される電圧の変化率の違いにより圧電素子の動作に緩急が生じる。そして、回転軸に圧電素子を取り付けた圧電アクチュエータは、圧電素子の動作に緩急が生じることにより、回転軸が回転する。
【０００４】
このような鋸歯状波形の電圧を供給するものとして、特許文献１に示されている圧電アクチュエータ駆動装置が知られている。これは、図２３に示すように、圧電アクチュエータ駆動装置６０が、駆動信号出力手段６１、ブリッジ回路６２及び電流制御回路６３を備えている。ブリッジ回路６２は、キャパシタ（コンデンサ）と等価に動作する圧電素子６４に接続される。駆動信号出力手段６１は、ブリッジ回路６２及び電流制御回路６３に接続される。
【０００５】
そして、駆動信号出力手段６１からの指令により、ブリッジ回路６２のスイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）のオン／オフが制御され、圧電素子６４に印加される電圧の極性が制御されるとともに、電流制御回路６３を流れる電流値が制御される。これにより、圧電素子６４には、図２２に示した正方向駆動及び逆方向駆動の鋸歯状波形の駆動電圧が印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１０７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１での圧電アクチュエータ駆動装置では、圧電アクチュエータ駆動装置６０の駆動信号出力手段６１からの指令により、図２２のように、正方向駆動の鋸歯状波形の駆動電圧と負方向駆動の鋸歯状波形の駆動電圧に切り替えられることで、圧電アクチュエータの正方向駆動と負方向駆動とが切り替えられる。
【０００８】
しかしながら、圧電アクチュエータを所定の駆動回転角にて往復駆動させたい場合には、回転角をセンシングし、正方向駆動の鋸歯状波形の駆動電圧と負方向駆動の鋸歯状波形の駆動電圧とを切り替える必要があり、回転角をセンシングするエンコーダ等の回転センサが別途必要となることから、部品数が多くなってしまう。
【０００９】
この場合、圧電アクチュエータの所定の回転範囲の両端にストッパ部材を設け、圧電アクチュエータがいずれかのストッパ部材に当接したときに、圧電アクチュエータの圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化するという特性があるので、この鋸歯状波形の駆動電圧の変化を検出することで、往復駆動させる際の反転位置を認識する方法が考えられる。
【００１０】
ところが、単に圧電アクチュエータの圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化することを検出するだけでは、何らかの要因により、圧電アクチュエータの圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化してしまうと、反転位置の誤認識や認識不可能といったような事態を生じてしまうことが予測される。
【００１１】
このようなことから、何らかの原因で、閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置の検出が正しく行われないとき、圧電アクチュエータの反転位置を確実に認識することができる装置の開発が望まれていた。
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化することを検出することで往復駆動させる圧電アクチュエータ装置において、何らかの原因で、閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置の検出が正しく行われないとき、圧電アクチュエータを確実に反転させることができる圧電アクチュエータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータ装置は、圧電素子を有する駆動体を備え第１反転部及び第２反転部を有する本体部に回転自在に配置される圧電アクチュエータと、前記圧電素子に駆動電力を供給し、前記第１反転部及び第２反転部の間で前記駆動体を往復駆動させる電力制御部と、所定の電圧検出タイミングにて検出した前記圧電素子の駆動電圧が基準電圧に対し一定値以上の差になったことを検出することで、前記駆動体の反転位置を認識し、前記電力制御部に前記駆動体を反転させるための反転指令信号を供給する反転指令部とを備え、前記反転指令部は、前記駆動体の駆動開始後の所定の基準電圧データ取得区間で検出した基準電圧データに基づき前記基準電圧を設定するように構成されたことを特徴とする。
また、前記反転指令部は、前記基準電圧データ取得区間を与える第１タイマと、前記電圧検出タイミングを与える第２タイマと、前記基準電圧データ取得区間で検出した複数の電圧データの平均値である前記基準電圧データを求め、該基準電圧データより所定値だけ小さい電圧を前記基準電圧としてメモリに記憶させる演算処理部と、前記電圧検出タイミングで検出した電圧と、前記メモリに記憶された前記基準電圧とを比較し、検出された該電圧が前記基準電圧より小さいとき、前記電力制御部に反転信号を出力する比較手段とを有するようにすることができる。
本発明の圧電アクチュエータ装置は、圧電素子を有する駆動体を備え第１反転部及び第２反転部を有する本体部に回転自在に配置される圧電アクチュエータと、前記圧電素子に駆動電力を供給し、前記第１反転部及び第２反転部の間で前記駆動体を往復駆動させる電力制御部と、所定の電圧検出タイミングにて検出した前記圧電素子の駆動電圧が基準電圧に対し一定値以上の差になったことを検出することで、前記駆動体の反転位置を認識し、前記電力制御部に前記駆動体を反転させるための反転指令信号を供給する反転指令部とを備え、前記反転指令部は、前記駆動体の前記第１反転部又は前記第２反転部への到達が予想される時間の前後を反転位置の検出区間とし、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させるように構成されたことを特徴とする。
また、前記反転指令部は、前記検出区間を与える第３タイマと、前記電圧検出タイミングを与える第２タイマと、所定の前記基準電圧を記憶しているメモリと、前記検出区間における前記電圧検出タイミングで検出した電圧と、前記メモリに記憶されている前記基準電圧とを比較し、検出された該電圧が前記基準電圧より小さいとき、前記電力制御部に反転信号を出力し、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させる比較手段とを有するようにすることができる。
本発明の圧電アクチュエータ装置は、圧電素子を有する駆動体を備え第１反転部及び第２反転部を有する本体部に回転自在に配置される圧電アクチュエータと、前記圧電素子に駆動電力を供給し、前記第１反転部及び第２反転部の間で前記駆動体を往復駆動させる電力制御部と、所定の電圧検出タイミングにて検出した前記圧電素子の駆動電圧が基準電圧に対し一定値以上の差になったことを検出することで、前記駆動体の反転位置を認識し、前記電力制御部に前記駆動体を反転させるための反転指令信号を供給する反転指令部とを備え、前記反転指令部は、前記駆動体の駆動開始後の所定の基準電圧データ取得区間で検出した基準電圧データに基づき前記基準電圧を設定し、さらに前記駆動体の前記第１反転部又は前記第２反転部への到達が予想される時間の前後を反転位置の検出区間とし、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させるように構成されたことを特徴とする。
また、前記反転指令部は、前記基準電圧データ取得区間及び前記検出区間を与える第４タイマと、前記電圧検出タイミングを与える第２タイマと、前記基準電圧データ取得区間で検出した複数の電圧データの平均値である前記基準電圧データを求め、該基準電圧データより所定値だけ小さい電圧を前記基準電圧としてメモリに記憶させる演算処理部と、前記電圧検出タイミングで検出した電圧と、前記メモリに記憶された前記基準電圧とを比較し、検出された該電圧が前記基準電圧より小さいとき、前記電力制御部に反転信号を出力し、該検出区間で前記駆動体の反転位置が認識されないとき、前記駆動体を反転又は停止させる比較手段とを有するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータ装置によれば、圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化することを検出することで往復駆動させる圧電アクチュエータ装置において、何らかの要因により、圧電アクチュエータの圧電素子に供給される鋸歯状波形の電圧が変化してしまうことがあっても、圧電アクチュエータを確実に反転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータ装置が適用されるワイパ装置を示す斜視図である。
【図２】図１のワイパ装置をＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。
【図３】図１のワイパ装置を示す平面図である。
【図４】図１の駆動装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図５】図４の電力制御部の基本動作について説明するための図である。
【図６】図４の電力制御部の基本動作について説明するための図である。
【図７】図１の駆動体の往復駆動を説明するための図である。
【図８】図１の駆動体が第１支持柱に駆動体が当接するときの圧電素子に生ずる電圧の変化を説明するための図である。
【図９】図１の駆動体が第２支持柱に駆動体が当接するときの圧電素子に生ずる電圧の変化を説明するための図である。
【図１０】図１の圧電素子に供給される駆動電圧が雰囲気温度の影響で変化する場合を説明するための図である。
【図１１】図１の圧電素子に供給される駆動電圧が雰囲気温度の影響で変化する場合においての反転位置の検出を説明するための図である。
【図１２】図１の圧電素子に供給される駆動電圧が雰囲気温度の影響で変化する場合においての反転位置の検出を説明するための図である。
【図１３】図１の圧電素子に供給される駆動電圧が雰囲気温度の影響で変化する場合においての反転位置の検出を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータ装置の駆動装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図１５】図１４の駆動装置によって駆動されるワイパ装置を示す平面図である。
【図１６】図１４の駆動装置によって駆動されるワイパ装置を示す平面図である。
【図１７】図１５及び図１６の圧電アクチュエータ装置の動作を説明するための図である。
【図１８】図１５及び図１６の圧電アクチュエータ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータ装置の駆動装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図２０】図１９の第３実施形態に係る圧電アクチュエータ装置の動作を説明するための図である。
【図２１】図１９の第３実施形態に係る圧電アクチュエータ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２２】従来の圧電素子に印加される鋸歯状波形の電圧を示す図である。
【図２３】従来の圧電アクチュエータの駆動装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の詳細について説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータ装置が適用されるワイパ装置を示す斜視図であり、図２は図１のワイパ装置を示すＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
これらの図に示すように、ワイパ装置５１は、たとえば自動車のリヤガラス、サイドバンパー、フロントグリル内等に配置されるＣＣＤカメラ等のレンズカバー（図示せず）に取り付けられるものである。また、ワイパ装置５１に適用される圧電アクチュエータ装置５０は、圧電アクチュエータ１と、圧電アクチュエータ１に駆動電力を入力する駆動装置２０とで構成されている。
【００１９】
ワイパ装置５１は、円弧状のレンズホルダ５３と、この一側に設けられた圧電アクチュエータ１とを備えている。レンズホルダ５３は、ステンレス材（たとえば、ＳＵＳ３０４）で形成されたものであって、内周面５３ａにはレンズホルダ５３に対応するレンズ５４が内嵌固定されている。
【００２０】
圧電アクチュエータ１は、レンズホルダ５３と一体形成されているベースプレート（本体部）５２と、このベースプレート５２に回転自在に支持された円筒形状の回転軸２と、回転軸２に取り付けられた長尺状の駆動体３とを備えている。駆動体３は、回転軸２の外周面２ａから径方向外側に向かって延出し、電気‐機械変換素子の一つである圧電素子５を用いた圧電バイモルフ４が使用されている。
【００２１】
圧電バイモルフ４は、薄い金属板の中心電極（図示せず）の両面に圧電素子５を２枚貼り合わせた構造となっている。圧電バイモルフ４は、略全体がゴム製のブレードラバー６で被覆された状態になっている。駆動体３の下側、つまり、レンズ５４側には駆動体３の長さに対応するゴム製のワイパブレード７が設けられている。このワイパブレード７は、レンズ５４の上面を払拭するためのものであって、ブレードラバー６と一体成形されている。
【００２２】
回転軸２は、コプナ樹脂等の熱硬化性樹脂（たとえば、株式会社大西ライト工業所製「ＳＫレジン（商品名）」等）で形成されたものである。回転軸２の下端部２ｂ（図２における下側）には、段差によって径が小さくなっている縮径部２ｃが一体成型されている。
【００２３】
回転軸２は、内部が中空状になっており、ここに圧電素子５に対して駆動電力を供給するためのリード線５５が配線されている。このリード線５５は、一端が圧電バイモルフ４の２枚の圧電素子５及び中心電極（図示せず）に接続され、他端が駆動装置２０に接続されている。
【００２４】
ベースプレート５２には、縮径部２ｃが回転自在に挿入される凸部５２ａが形成され、凸部５２ａの端面（図２にて上面）には、軸受面５２ｂが設けられている。回転軸２の縮径部２ｃが突設する端面（図２にて下面）には、接触面２ｄが設けられ、軸受面５２ｂに当接している。
【００２５】
ベースプレート５２のベース面５２ｃの回転軸２の近傍には、中空円筒形状の第１支持柱（第１反転部）８と第２支持柱９とが立設されている。第２支持柱９の近傍には、ストッパ部材（第２反転部）９Ａが立設されている。このストッパ部材９Ａは、駆動体３の反転位置に設けられたものであり、駆動体３が逆方向に回転するときストッパ部材９Ａに当接し、駆動体３が正方向に駆動するとき第１支持柱８に当接する。つまり、第１支持柱（第１反転部）８及びストッパ部材（第２反転部）９Ａは、駆動体３の回転に対するストッパの役目を担っている。なお、ストッパ部材９Ａ（第２反転部）は、必須ではないが、図示のように第２支持柱９の近傍に設けることで、駆動体３の逆回転（ＣＣＷ）から正回転（ＣＷ）に反転する際の反転位置を目視確認することが可能となる。
【００２６】
第１支持柱８と第２支持柱９の上面８ａ、９ａには、プレート１０が配置されている。第１固定ネジ１１は、プレート１０の貫通孔１０ａ及び第１支持柱８の貫通孔８ｂに挿通されてベースプレート５２のネジ孔５２ｄに固定される。第２固定ネジ１２は、プレート１０の貫通孔１０ｂ及び第２支持柱９の貫通孔９ｂに挿通されて、ベースプレート５２のネジ孔５２ｅに固定される。これにより、第１支持柱８、第２支持柱９及びプレート１０は、ベースプレート５２に固定される。
【００２７】
プレート１０の略中央部にはバネホルダ挿通孔１０ｃが設けられており、このバネホルダ挿通孔１０ｃに有底中空円筒形状のバネホルダ１３が圧入固定されている。バネホルダ１３の中空部１３ａには、有底部１３ｂにコイルバネ１４の一端が当接配設されており、他端にスチールボール１５が配置されている。コイルバネ１４が押し縮められた状態にて、スチールボール１５は、回転軸２の上面２ｅに、押接している。このコイルバネ１４のバネ力により、回転軸２の接触面２ｄは軸受面５２ｂに摩擦接触し、回転軸２とベースプレート５２の間に回転抵抗力が生じている。
【００２８】
次に、図３の平面図を参照し、第１支持柱（第１反転部）８及びストッパ部材（第２反転部）９Ａの配置位置について説明する。第１支持柱８は、駆動体３が正方向に駆動されているときに駆動体３と当接する位置に配置されており、ストッパ部材９Ａは、第１支持柱８から所定の角度だけ離れ、駆動体３が逆方向に駆動されているときに駆動体３と当接する位置に配置されている。
【００２９】
回転軸２の軸心Ｏから駆動体３の先端３ａまでの距離、すなわち駆動体３の先端３ａの回転半径を先端半径Ｒとする。そのとき、回転軸２の軸心Ｏから第１支持柱８及び第２支持柱９の中心Ｏ１及びＯ２までの距離Ｒ１は、先端半径Ｒの約半分以下の距離Ｒ１（Ｒ１＜Ｒ／２）に設定されている。このとき、ストッパ部材９Ａは、回転軸２の軸心Ｏからの距離Ｒ１に係る位置に配置されている。このように設定することで、第１支持柱８及びストッパ部材９Ａは回転軸２の近傍に配置される。そして、駆動体３は、回転軸の軸心Ｏに近い位置で第１支持柱８及びストッパ部材９Ａに当接し、これにより、当接時に後述の圧電素子に生じる電圧の変化が大きくなる。
【００３０】
次に、図４のシステムブロック図を参照し、圧電アクチュエータ１の駆動体３を往復駆動させる上述した駆動装置２０について説明する。駆動装置２０は、駆動指令部２１、電力制御部３０及び反転指令部４０を備えている。駆動指令部２１は、たとえばスイッチ等で構成され、電力制御部３０に対し駆動指令を行う。なお、駆動装置２０は、図示しないマイクロコンピュータやプログラムが記憶されたメモリを備え、このメモリに記憶されたプログラムをマイクロコンピュータが実行することにより駆動装置２０が制御されている。
【００３１】
電力制御部３０は、昇圧回路３１、駆動信号出力手段３２、スイッチング回路３３及び電流制御回路３４から構成される。スイッチング回路３３は、４つのスイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４；特許文献１と同様に、バーポーラトランジスタやＭＯＳトランジスタを使用することができる）から構成されるブリッジ回路である。スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２とは直列に接続され、ダイオードＤ１のアノードがスイッチ素子Ｑ１と接続され、カソードが接続点ｂに接続されている。また、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４とは直列に接続され、ダイオードＤ２のアノードがスイッチ素子Ｑ３と接続され、カソードが接続点ｃに接続されている。さらに、接続点ａにおいて、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ３が、接続点ｄにおいてスイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ４が、それぞれ接続されている。
【００３２】
昇圧回路３１は、スイッチング回路３３の接続点ａに接続され、電流制御回路３４は、スイッチング回路３３の接続点ｄと接地３５の間に接続される。昇圧回路３１には電圧１２Ｖのバッテリ（図示せず）が接続されており、昇圧回路３１にて電圧Ｖｐ（Ｖｐ＝１００Ｖ）に昇圧され、電圧Ｖｐの電圧が接続点ａに印加される。駆動信号出力手段３２は、スイッチング回路３３の４つのスイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）及び電流制御回路３４に接続され、４つのスイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）のオン／オフ動作及び電流制御回路３４を流れる電流値を制御する。電流制御回路３４での電流値の制御の方式は、駆動信号出力手段３２からの指令により、電流制御回路３４の回路内の抵抗値をＨｉ（抵抗値大）とＬｏ（抵抗値小）の２段階に切り替える方式である。これにより、電流制御回路３４を流れる電流の電流値は、上限が高い一定の値に制限されたものと、上限が低い一定の値に制限されたものとなる。なお、電流制御回路３４は、特許文献１に記載された電流制御回路（第２電流制御回路）などを利用することもできる。
【００３３】
駆動体３である圧電バイモルフ４には、２枚の圧電素子５が用いられており、それぞれキャパシタ（コンデンサ）として動作するこの２枚の圧電素子５が、スイッチング回路３３の接続点ｂ及び接続点ｃに並列に接続される。圧電素子５には、電力制御部３０からの電力により電圧Ｖ１が生じる。ここで、電圧Ｖ１は、接地３５に対する接続点ｅの電圧Ｖ２から、接地に対する接続点ｆの電圧Ｖ３を差し引いた値（Ｖ１＝Ｖ２−Ｖ３）である。
【００３４】
反転指令部４０は、電圧モニタ４１、Ａ／Ｄ変換器４２、第１タイマ４３、メモリ４４、比較手段４５、反転制御部４６、第２タイマ４７、演算処理部４８を備えている。電圧モニタ４１は、圧電素子５の接続点ｅ及び接続点ｆに接続され、接地３５に対する圧電素子５の接続点ｅ及び接続点ｆの電位（電圧Ｖ２及び電圧Ｖ３）を検出する。Ａ／Ｄ変換器４２は、電圧モニタ４１に接続され、電圧モニタ４１が検出する圧電素子５の接続点ｅ及び接続点ｆの電位（電圧Ｖ２及び電圧Ｖ３）をデジタル信号に変換し出力する。第２タイマ４７は、駆動信号出力手段３２に接続され、駆動信号出力手段３２から所定の信号が入力されると所定の時間を計測し、かかる所定の時間を計測した場合に、所定の時間を計測したことを知らせる信号（時間経過信号）を出力する。メモリ４４には、所定の閾値電圧Ｖｒ（後述する所定タイミングＴｎで反転位置を検出するための基準電圧）が記憶される。
【００３５】
比較手段４５は、Ａ／Ｄ変換器４２、第２タイマ４７、メモリ４４、第１タイマ４３に接続され、第１タイマ４３又は第２タイマ４７からの時間経過信号が入力されると、メモリ４４に記憶されている閾値電圧Ｖｒと電圧Ｖ２又は電圧Ｖ３のいずれかと比較する。また、比較手段４５は、反転制御部４６にも接続されており、反転制御部４６からの信号から、正方向に駆動していると判断する場合には、電圧Ｖ３と閾値電圧Ｖｒを比較し、逆方向に駆動していると判断する場合には、電圧Ｖ２と閾値電圧Ｖｒを比較する。この結果、電圧Ｖ２又は電圧Ｖ３が閾値電圧Ｖｒを下回る場合には、そのことを示す信号（比較信号）を出力する。
【００３６】
反転制御部４６は、比較手段４５、駆動信号出力手段３２に接続され、直前に正方向に駆動する指令信号（第２反転指令信号）を駆動信号出力手段３２に出力した後に、比較手段４５から比較信号を受信した場合、逆方向に駆動する指令信号（第１反転指令信号）を駆動信号出力手段３２に出力する。逆に、反転制御部４６は、直前に逆方向に駆動する指令信号（第１反転指令信号）を駆動信号出力手段３２に出力した後に、比較手段４５から比較信号を受信した場合、正方向に駆動する指令信号（第２反転指令信号）を駆動信号出力手段に出力する。このように、反転制御部４６は、第１反転指令信号と第２反転指令信号を交互に発生する。
【００３７】
演算処理部４８は、駆動体３が正回転又は逆回転を開始したとき、所定区間内での複数の鋸歯状波形の駆動電圧から得られる所定の電圧データを平均化し基準電圧データを求め、さらに、該基準電圧データより所定電圧だけ小さい上記基準電圧（閾値電圧Ｖｒ）を得るものであるが、その詳細については後述する。
【００３８】
次に、図５及び図６を参照し、上述した電力制御部３０の基本動作について説明する。ここで、図５及び図６は、電力制御部３０に接続された圧電素子５に生じる電圧を示す図である。
【００３９】
まず、図５のように変化する電圧Ｖ１が圧電素子５に生じる場合について説明する。なお、図５において、一番上に示す図は、電流制御回路３４の抵抗値の変化を示す図である。時刻Ｔ０から時刻Ｔ５までの区間が１周期であり、電力制御部３０は、この周期の駆動電圧を圧電素子５に出力する。本実施形態では、１周期がたとえば約０．００２５秒（周波数が約４００Ｈｚ）である。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２（工程Ｓ１ａ）において、駆動信号出力手段３２からの指令により、スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ３とがオンし、スイッチ素子Ｑ１とＱ４とがオフする。時刻Ｔ２から時刻Ｔ５（工程Ｓ２ａ）において、駆動信号出力手段３２からの指令により、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ４とがオンし、スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ３とがオフする。本実施形態では、この工程Ｓ１ａと工程Ｓ２ａとが、約０．００２５秒周期で順次繰り返される。
【００４０】
工程Ｓ１ａから工程Ｓ２ａへの切り替えに先立ち、駆動信号出力手段３２からの指令により、時刻Ｔ１において、電流制御回路３４の抵抗値がＬｏからＨｉに切り替わり、電流制御回路３４を流れる電流値が低い一定の値に制限される（低電流）。同様に、工程Ｓ２ａから工程Ｓ１ａへの切り替えに先立ち、駆動信号出力手段３２からの指令により、時刻Ｔ４において、電流制御回路３４の抵抗値がＨｉからＬｏに切り替わり、電流制御回路３４を流れる電流値が低い一定の値に制限されたものが解除される。この電流制御回路３４の抵抗値の切り替えにより、工程Ｓ１ａと工程Ｓ２ａと同様に工程Ｒ１と工程Ｒ２も、約０．００２５秒周期で順次繰り返される。
【００４１】
時刻Ｔ０（時刻Ｔ５）において、工程Ｓ２ａから工程Ｓ１ａに切り替わると、順に、昇圧回路３１、スイッチ素子Ｑ３、ダイオードＤ２、圧電素子５、スイッチ素子Ｑ２、電流制御回路３４、接地３５となる回路が形成される。このとき、電流制御回路３４は、抵抗値がＬｏの工程Ｒ２となっているため、回路内を流れる電流の値が上限の高い一定値になっており、電流制御回路３４とスイッチ素子Ｑ２を介して、接地３５に接続される圧電素子の接続点ｂの電圧Ｖ２は、急速（ここでの「急速」とは、Ｔ２−Ｔ３における電圧Ｖ３の２Ｖｐから０［Ｖ］の変化に対して変化の割合が大きいという意味であり、図５に示したように有限の変化である。以下において同様の意味で「急速」と記載する）に電圧０［Ｖ］となる。また、ダイオードＤ２とスイッチ素子Ｑ３を介して、電圧Ｖｐの昇圧回路３１に接続される圧電素子５の接続点ｃの電圧Ｖ３は、急速に電圧Ｖｐとなる。
【００４２】
次に、時刻Ｔ２において、工程Ｓ１ａから工程Ｓ２ａに切り替わると、順に、昇圧回路３１、スイッチ素子Ｑ１、ダイオードＤ１、圧電素子５、スイッチ素子Ｑ４、電流制御回路３４、接地３５となる回路が形成される。これにより、電圧０［Ｖ］となっていた接続点ｂの電圧は電圧Ｖｐとレベルがシフトする。このとき、工程Ｓ１ａにおいて、接続点ｂに対する接続点ｃの電位差は電圧Ｖｐであったため、工程Ｓ１ａから工程Ｓ２ａに切り替わると、接地３５に対する接続点ｃの電位差である電圧Ｖ３は、接続点ｂの電圧のレベルがシフトすることにより、電圧２Ｖｐとなる。
【００４３】
工程Ｓ１ａから工程Ｓ２ａに切り替わるとき、電流制御回路３４は、抵抗値がＨｉの工程Ｒ１となるため、回路内を流れる電流値が一定の低い値に制限される（低電流）。この場合、圧電素子５から、スイッチ素子Ｑ４、電流制御回路３４を介して、接地３５へと流れ出す電流は低い値の一定値に制限される。これにより、接地３５へと接続される圧電素子５の接続点ｃの電圧Ｖ３は緩やかに減少し、時刻Ｔ３にて電圧０［Ｖ］となる。なお、このとき接続点ｃと昇圧回路３１の間には、ダイオードＤ２が電流の流れを制限する向き（逆向き）に接続されているため、圧電素子５から昇圧回路３１に向けて電流が流れることはない。
【００４４】
圧電素子５に生じる駆動電圧である電圧Ｖ１は、上述のように、電圧Ｖ２から電圧Ｖ３を減じた値となる（Ｖ１＝Ｖ２−Ｖ３）。図５のように、電圧Ｖ２及び電圧Ｖ３が変化したときの、圧電素子に生じる電圧Ｖ１は、工程Ｓ２ａにおける時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけての工程（１）において、負の電圧−Ｖｐから正の電圧Ｖｐに緩やかに増加する。逆に、工程Ｓ１ａにおける時刻Ｔ０直後の時刻Ｔ０から僅かな時間の工程（２）において、正の電圧Ｖｐから負の電圧−Ｖｐに急速に変化する。この電圧Ｖ１が急速に変化するときに、ベースプレート５２の軸受面５２ｂに摩擦接触する回転軸２の接触面２ｄは、一定の方向（正方向）に微小角度スリップする。この運動を、周期的に繰り返すことにより、回転軸２に固定された駆動体３は一定の方向（正方向）に回転駆動する。
【００４５】
次に、図６のように変化する電圧Ｖ１が圧電素子５に生じる場合について説明する。なお、図６において、一番上に示す図は、上記同様に、電流制御回路３４の抵抗値の変化を示す図である。図５と同様に、時刻Ｔ０から時刻Ｔ５まで区間が１周期であり、電力制御部３０は、この周期の駆動電圧を圧電素子５に出力する。本実施の形態では、上記同様に、１周期がたとえば約０．００２５秒（周波数が約４００Ｈｚ）である。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２（工程Ｓ３ａ）において、駆動信号出力手段３２からの指令により、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ４とがオンし、スイッチ素子Ｑ２とＱ３とがオフする。時刻Ｔ２から時刻Ｔ５（工程Ｓ４ａ）において、駆動信号出力手段３２からの指令により、スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ３とがオンし、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ４とがオフする。この工程Ｓ３ａと工程Ｓ４ａが、本実施形態では、上記同様に、約０．００２５秒周期で順次繰り返される。
【００４６】
工程Ｓ３ａから工程Ｓ４ａへの切り替えに先立ち、駆動信号出力手段３２からの指令により、時刻Ｔ１において、電流制御回路３４の抵抗値がＬｏからＨｉに切り替わり、電流制御回路３４を流れる電流値が一定の低い値に制限される（低電流）。同様に、工程Ｓ４ａから工程Ｓ３ａへの切り替えに先立ち、駆動信号出力手段３２からの指令により、時刻Ｔ４において、電流制御回路の抵抗値がＨｉからＬｏに切り替わり、電流制御回路を流れる電流値の制限が解除される。この電流制御回路３４の抵抗値の切り替えにより、工程Ｓ３ａと工程Ｓ４ａと同様に工程Ｒ３と工程Ｒ４が、約０．００２５秒周期で順次繰り返される。
【００４７】
時刻Ｔ０（時刻Ｔ５）において、工程Ｒ４から工程Ｒ３に切り替わると、順に、昇圧回路３１、スイッチ素子Ｑ１、ダイオードＤ１、圧電素子５、スイッチ素子Ｑ４、電流制御回路３４、接地３５となる回路が形成される。このとき、電流制御回路３４は、抵抗値がＬｏの工程Ｒ４となっているため、回路内を流れる電流の値が上限の高い一定の値になっており、電流制御回路３４とスイッチ素子Ｑ４を介して、接地３５に接続される圧電素子５の接続点ｃの電圧Ｖ３は、急速に電圧０［Ｖ］となる。また、ダイオードＤ１とスイッチ素子Ｑ１を介して、電圧Ｖｐの昇圧回路３１に接続される圧電素子５の接続点ｂの電圧Ｖ２は、急速に電圧Ｖｐとなる。
【００４８】
時刻Ｔ２において、工程Ｓ３ａから工程Ｓ４ａに切り替わると、順に、昇圧回路３１、スイッチ素子Ｑ３、ダイオードＤ２、圧電素子５、スイッチ素子Ｑ２、電流制御回路３４、接地３５となる回路が形成される。これにより、電圧０［Ｖ］となっていた接続点ｃの電圧Ｖ３は電圧Ｖｐとレベルがシフトする。このとき、工程（３）において、接続点ｃに対する接続点ｂの電位差は電圧Ｖｐであったため、工程Ｓ３ａから工程Ｓ４ａに切り替わると、接地３５に対する接続点ｂの電位差である電圧Ｖ２は、接続点ｃの電圧のレベルがシフトすることにより、電圧２Ｖｐとなる。
【００４９】
工程Ｓ３ａから工程Ｓ４ａに切り替わるとき、電流制御回路３４は、抵抗値がＨｉの工程Ｒ１となっているため、回路内を流れる電流値が一定の低い値に制限されている。この場合、圧電素子５から、スイッチ素子Ｑ２、電流制御回路３４を介して、接地３５へと流れ出す電流は低い一定値に制限される。これにより、接地３５へと接続される圧電素子５の接続点ｂの電圧Ｖ２は、緩やかに減少し、時刻Ｔ３にて電圧０［Ｖ］となる。なお、このとき接続点ｂと昇圧回路３１の間には、ダイオードＤ１が電流の流れを制限する向き（逆向き）に接続されているため、圧電素子５から昇圧回路３１に向けて電流が流れることはない。
【００５０】
圧電素子に生じる電圧Ｖ１は、上述のように、電圧Ｖ２から電圧Ｖ３を減じた値となる（Ｖ１＝Ｖ２−Ｖ３）。図６のように、電圧Ｖ２及び電圧Ｖ３が変化したときの、圧電素子に生じる電圧Ｖ１は、工程Ｓ４ａにおける時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけての工程（３）において、正の電圧Ｖｐから負の電圧−Ｖｐに緩やかに減少する。逆に、工程Ｓ３ａにおける時刻Ｔ０直後の時刻Ｔ０から僅かの時間の工程（４）において、負の電圧−Ｖｐから正の電圧Ｖｐに急速に変化する。この電圧Ｖ１が急速に変化するときに、ベースプレート５２の軸受面５２ｂに摩擦接触する回転軸２の接触面２ｄは、図５の場合と反対の一定の方向（逆方向）に微小角度スリップする。この運動を周期的に繰り返すことにより、回転軸に固定された駆動体３は図５の場合と反対の一定の方向（逆方向）に回転駆動する。
【００５１】
上述のように、駆動信号出力手段３２からのスイッチング回路３３及び電流制御回路３４への指令信号を制御することで、圧電素子５に一定の駆動電圧を生じさせ、駆動体３を正方向又は逆方向に回転駆動させることができる。
【００５２】
ここで、本実施形態の圧電アクチュエータ１は、ＣＣＤカメラ等のレンズ５４を払拭するワイピング動作として、所定の回転角度で正方向又は逆方向の回転方向を切り替え、往復駆動することが求められる。以下、本実施形態での駆動装置２０による基本的な往復駆動について説明する。
【００５３】
すなわち、図７に示すように、圧電アクチュエータ１の駆動体３は、第１支持柱８とストッパ部材９Ａとの間の所定の回転角度θで往復駆動させる必要がある。正方向に回転駆動する場合、駆動体３は反転位置に配置された第１支持柱８と当接し、逆方向に回転駆動する場合、駆動体３は反転位置に配置されたストッパ部材９Ａと当接する。このように第１支持柱８及びストッパ部材９Ａと駆動体３とが当接するときにおいて、圧電素子５からの何らかの信号を駆動装置２０が検出することができれば、回転センサを用いずに反転動作を自動で行うことができる。
【００５４】
一方、駆動体３が第１支持柱８又はストッパ部材９Ａに当接した場合、駆動体３を構成する圧電素子５に生ずる電圧（駆動電圧）に変化が生ずることが確認されている。この変化を、駆動体３が第１支持柱８又はストッパ部材９Ａに当接した信号として検出し、この信号をトリガー信号として利用することで、正方向及び逆方向の回転方向を切り替えることができれば、回転センサを用いずに圧電アクチュエータ１を回転角度θで往復駆動することができる。
【００５５】
ここで、図８に示すように、駆動体３が正方向に駆動し、駆動体３が第１支持柱８に当接すると、駆動装置２０の反転指令部４０の電圧モニタ４１により、圧電素子５に生ずる電圧（駆動電圧）の変化がモニタされる。つまり、反転制御部４６からの信号により、正方向に駆動していると判断される場合、比較手段４５は電圧Ｖ３とメモリ４４に記憶された閾値電圧Ｖｒとの比較を行う。
【００５６】
この比較するタイミングは、第２タイマ４７からの時間経過信号によりなされる。本実施形態では、時刻Ｔ２において、駆動信号出力手段３２から、工程Ｓ１ａから工程Ｓ２ａに切り替える信号が入力されると、第２タイマ４７が所定の時間（計測時間ΔＴ）を計測し、計測時間ΔＴが計測されると時間経過信号を出力する。これにより、比較手段４５は、時刻Ｔ２から計測時間ΔＴを経過した時刻Ｔｎにおいて、電圧Ｖ３と閾値電圧Ｖｒを比較する。
【００５７】
圧電素子５に生ずる電圧Ｖ３は、駆動体３が正方向に駆動し、第１支持柱８と当接したときは、工程Ｓ２ａでの電圧変化が大きくなる。すなわち、工程Ｓ２ａにおいて、正の電圧Ｖｐから負の電圧−Ｖｐへの変化が速くなり、電圧Ｖ３の変化の途中である所定の時間（たとえば、時刻Ｔｎ）において、第１支持柱８と当接したときの電圧Ｖ３は小さくなる。この性質を利用し、閾値電圧Ｖｒは、時刻Ｔｎにおいて、駆動体３が第１支持柱８に当接していない場合の電圧Ｖ３の電圧Ｖｆよりも十分に小さく、駆動体３が第１支持柱８に当接する場合の電圧Ｖ３の電圧Ｖｃよりも十分に大きな値に設定されている。
【００５８】
時刻Ｔｎにおいて、比較手段４５は、電圧Ｖ３と閾値電圧Ｖｒとを比較し、電圧Ｖ３が閾値電圧Ｖｒよりも大きい（電圧Ｖｆ）ときは比較信号を出力せず、電圧Ｖ３が閾値電圧Ｖｒよりも小さく（電圧Ｖｃ）なった場合に、駆動体３と第１支持柱８とが当接したと判断し（反転位置の認識）、比較信号を出力する。この比較信号を受けた反転制御部４６は、逆方向に駆動する指令信号（反転指令信号）を駆動信号出力手段３２に出力する。
【００５９】
また、図９に示すように、駆動体３が逆方向に駆動し、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接すると、駆動装置２０の反転指令部４０の電圧モニタ４１により、圧電素子５に生ずる電圧（駆動電圧）の変化がモニタされる。反転制御部４６からの信号により、逆方向に駆動していると判断される場合には、比較手段４５は電圧Ｖ２とメモリ４４に記憶された閾値電圧Ｖｒとの比較を行う。
【００６０】
この比較するタイミングは、第２タイマ４７からの時間経過信号によりなされる。本実施形態では、時刻Ｔ２において、駆動信号出力手段３２から、工程Ｓ３ａから工程Ｓ４ａに切り替える信号が入力されると、第２タイマ４７は、所定の時間（計測時間ΔＴ）を計測し、計測時間ΔＴが計測されると時間経過信号を出力する。これにより、比較手段４５は、時刻Ｔ２から計測時間ΔＴを経過した時刻Ｔｎにおいて、電圧Ｖ３と閾値電圧Ｖｒを比較する。
【００６１】
圧電素子５に生ずる電圧Ｖ２は、駆動体３が、逆方向に駆動し、ストッパ部材９Ａと当接したときは、工程Ｓ４ａでの電圧変化が大きくなる。すなわち、工程Ｓ４ａにおいて、正の電圧Ｖｐから負の電圧−Ｖｐへの変化が速くなり、電圧Ｖ２の変化の途中である所定の時間（たとえば、時刻Ｔｎ）において、ストッパ部材９Ａと当接したときの電圧Ｖ２は小さくなる。この性質を利用し、閾値電圧Ｖｒは、時刻Ｔｎにおいて、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接していない場合の電圧Ｖ２の電圧Ｖｆよりも十分に小さく、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する場合の電圧Ｖ２の電圧Ｖｃよりも十分に大きな値に設定されている。
【００６２】
時刻Ｔｎにおいて、比較手段４５は、電圧Ｖ２と閾値電圧Ｖｒとを比較し、電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｒよりも大きい（電圧Ｖｆ）ときは、比較信号を出力せず、電圧Ｖ２が閾値電圧Ｖｒよりも小さく（電圧Ｖｃ）なった場合には、駆動体３とストッパ部材９Ａに当接したと判断し（反転位置の認識）、比較信号を出力する。この比較信号を受けた反転制御部４６は、正方向に駆動する指令信号（反転指令信号）を駆動信号出力手段３２に出力する。
【００６３】
このように、圧電アクチュエータ装置５０による基本的な動作により、駆動体３が第１支持柱８又はストッパ部材９Ａに当接したときの、圧電素子５に生ずる電圧（駆動電圧）の変化から反転位置（反転タイミング）を検出できるため、エンコーダ等の回転センサを用いずに所定の駆動回転角にて圧電アクチュエータを往復駆動させることができる。
【００６４】
なお、上述した図８及び図９においては、反転位置の認識を行うに際して、電圧Ｖ２又は電圧Ｖ３の変化に基づき反転位置の認識が行われる場合として説明しているが、これに限らず、正回転での反転位置の認識は図８の電圧Ｖ１の変化に基づいてもよく、逆回転での反転位置の認識は図９の電圧Ｖ１の変化に基づいてもよいことは勿論である。
【００６５】
ところで、上述した圧電アクチュエータ装置５０では、雰囲気温度の変化により圧電素子５の特性が変化して、圧電素子５に供給される駆動電圧が変化してしまい、上述の閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置（反転タイミング）が誤検出されたり、検出不可能となったりする場合がある。
【００６６】
このような、閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置（反転タイミング）の誤検出や検出不可能が生じる場合について、図１０を参照しながら説明する。なお、図１０は、圧電アクチュエータ装置５０を恒温槽に入れ、温度を５℃から５０℃まで変化させるとともに、駆動体３を逆回転（ＣＣＷ）させたときの圧電素子５の電圧波形を示すものであり、図１０（ａ）は５℃の場合、図１０（ｂ）は２５℃の場合、図１０（ｃ）は５０℃の場合をそれぞれ示している。また、反転検出のために用いられる閾値電圧Ｖｒは−３０Ｖに固定されている。また、反転位置の認識は、上述したＶ２−Ｖ３である電圧Ｖ１の変化に基づいて行われるものとしている。
【００６７】
ここで、まず図１０（ａ）の恒温槽が５℃の場合について説明する。同図において、正の電圧Ｖｐのときの時刻Ｔ２から負の電圧−Ｖｐのときの時刻Ｔ３の範囲内において、時刻Ｔ２からの計測時間ΔＴ（たとえば６００μｓ）を経過した時刻Ｔｎを電圧検出タイミングとする。この電圧検出タイミングでは、時刻Ｔｎでの駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前の電圧が電圧Ｖｆ＝−３７Ｖとして検出される。また、圧電素子５のストッパ部材９Ａへの当接後の電圧が電圧Ｖｃ−４７Ｖとして検出される。つまり、ストッパ部材９Ａへの当接前と後とでは、圧電素子５に１０Ｖ程度の電圧変化が生じていることになる。
【００６８】
この場合、閾値電圧Ｖｒ（−３０Ｖ）は電圧Ｖｆ（−３７Ｖ）と電圧Ｖｃ（−４７Ｖ）との間より上にあるため、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前に、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接したものとして検出されてしまう（誤検出）。これにより、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前に、反転駆動されてしまうことになる。
【００６９】
また、恒温槽が５０℃の場合の図１０（ｃ）では、上述した電圧検出タイミングである時刻Ｔｎでの駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前の電圧が電圧Ｖｆ−１４Ｖとして検出され、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接した後の電圧が電圧Ｖｃ＝−２４Ｖとして検出される。そのため、閾値電圧Ｖｒ（−３０Ｖ）は電圧Ｖｆ（−３７Ｖ）と電圧Ｖｃ（−４７Ｖ）との間より下にあるため、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接しても閾値電圧Ｖｒ（−３０Ｖ）を下回ったことが検出されない（反転検出不可）。これにより、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接しても反転駆動されないことになる。
【００７０】
なお、恒温槽が２５℃の場合の図１０（ｂ）では、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前の電圧が電圧Ｖｆ−２５Ｖとして検出され、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接した後の電圧が電圧Ｖｃ＝−３５Ｖとして検出される。この場合、閾値電圧Ｖｒ（−３０Ｖ）は電圧Ｖｆ（−２５Ｖ）と電圧Ｖｃ（−３５Ｖ）との間にあり、しかも閾値電圧Ｖｒ（−３０Ｖ）を下回っているため、ストッパ部材９Ａに当接したことが検出され、駆動体３の反転が可能となる。
【００７１】
このように、雰囲気温度の変化により、電圧Ｖｆと電圧Ｖｃとが変化してしまい、閾値電圧Ｖｒ（−３０Ｖ）が固定されていると反転位置（反転タイミング）の誤検出や検出不可能となる事態が生じる場合がある。
【００７２】
そこで、本実施形態では、雰囲気温度の変化による電圧Ｖｆと電圧Ｖｃとの変化に応じて閾値電圧Ｖｒを変化させることにより、反転位置の誤検出や検出不可能となる事態を無くし、確実に反転位置の検出が行われるようにしている。
【００７３】
以下、図１１及び図１２を参照し、雰囲気温度が変化しても、反転位置の誤検出や検出不可能となる事態を無くし、確実に反転位置の検出が行われる場合について説明する。なお、図１１において、ステップＳ１からＳ８までが駆動体３の逆回転（ＣＣＷ）での反転検出を示し、ステップＳ９からＳ１７までが駆動体３の正回転（ＣＷ）での反転位置検出を示している。
【００７４】
まず、図１１に示すように、上述した駆動指令部２１からの指令と、駆動信号出力手段３２からの指示とにより、反転指令部４０の第１タイマ４３と第２タイマ４７とによるカウントが開始される（ステップＳ１）。ここで、第１タイマ４３のカウントによる時刻は、図１２に示すように、上述したＶ２−Ｖ３である電圧Ｖ１の複数の鋸歯状波形が発生するｔ０からｔ２と、ｔ０’からｔ２’とで示されるものである。また、第２タイマ４７のカウントによる時刻は、図８及び図９で説明した１周期がたとえば約０．００２５秒（周波数が約４００Ｈｚ）の電圧Ｖ１の個々の鋸歯状波形でのＴ２からＴｎで示されるものである。
【００７５】
つまり、第１タイマ４３のカウントによる時刻は、図１０で説明した時刻Ｔｎにおける、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前の電圧Ｖｆの平均値から得られる基準電圧データ（メモリ４４に格納する閾値電圧Ｖｒの基となる電圧データ）を取得するための区間（図１２に示すｔ１からｔ２で示す基準電圧データ取得区間）を与えるものである。また、第２タイマ４７のカウントによる時刻は、図８〜図１０で説明した閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置を認識するための電圧検出タイミングＴｎを与えるものである。
【００７６】
そして、演算処理部４８により、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ１からｔ２の範囲内であるかどうかが判断される（ステップＳ２）。つまり、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ１に到達すると、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ１からｔ２の範囲内であるとき（ステップＳ２：ＹＥＳ）、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎにおける複数の電圧Ｖｆが電圧データとして演算処理部４８により取得される（ステップＳ３）。
【００７７】
次いで、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ２を経過すると（ステップＳ２：ＮＯ）、演算処理部４８によりステップＳ３で得られた電圧データが平均化され、この平均化された基準電圧データから反転位置を検出するための基準電圧（メモリ４４に記憶されるＣＣＷ用閾値電圧Ｖｒ）が得られる（ステップＳ４）。ここでは、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接した後の電圧Ｖｃの検出は行われないが、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前の電圧Ｖｆに対する電圧Ｖｃの変化が上述したように１０Ｖ程度であると既に分かっている場合、その平均化された電圧Ｖｆ（ＣＣＷ用）からたとえば５Ｖ下回った値を基準電圧である閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）として設定し、その閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）を示す閾値電圧データをメモリ４４に記憶させる（ステップＳ５）。
【００７８】
なお、ここでは、閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）を、平均化された電圧Ｖｆ（ＣＣＷ用）から５Ｖ下回った値としているが、これに限らず、誤検出防止の観点から電圧Ｖｆと電圧Ｖｃとの中間程度の値に設定すると良い。
【００７９】
閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）の設定が終了した後、第１タイマ４３のカウントを停止（クリア）させる（ステップＳ６）。なお、第２タイマ４７については、ｔ２からｔ３の検出区間において、上述した時刻Ｔｎでの予め設定されてメモリ４４に記憶されている閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）に基づいた反転位置を認識するための電圧検出タイミングを与える必要があるため、Ｔ２からＴｎのカウントを継続して行う。
【００８０】
そして、ｔ２からｔ３の検出区間において、比較手段４５により、時刻Ｔｎで検出された電圧と、メモリ４４に記憶されている予め設定された閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）とが比較され（ステップＳ７）、反転位置の認識が行われる（ステップＳ８）。つまり、ｔ２からｔ３の検出区間において検出された電圧が予め設定された閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）を下回っていない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、比較手段４５による電圧比較が継続されるが、電圧Ｖ１の個々の鋸歯状波形での時刻Ｔｎで検出された電圧が予め設定された閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）を下回った場合、反転位置であることが認識される（ステップＳ８：ＹＥＳ）。
【００８１】
反転位置であることが認識されると、反転制御部４６からの反転指令に基づき、駆動信号出力手段３２によってスイッチング回路３３の接続が切り替えられ、駆動体３を逆回転（ＣＣＷ）から正回転（ＣＷ）させるように駆動方向を反転させる（ステップＳ９）。これに合わせて、上述した第１タイマ４３によるカウントが開始される（ステップＳ１０）。この場合、第２タイマ４７も再度、カウントを開始させる。
【００８２】
そして、演算処理部４８により、第１タイマ４３のカウントによる時刻が基準電圧データ取得区間であるｔ１’からｔ２’の範囲内であるかどうかが判断される（ステップＳ１１）。つまり、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ１’に到達すると、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ１’からｔ２’の範囲内であるとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎにおける複数の電圧Ｖｆが電圧データとして演算処理部４８により取得される（ステップＳ１２）。
【００８３】
次いで、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ２’を経過すると（ステップＳ１１：ＮＯ）、演算処理部４８によりステップＳ１２で得られた電圧データが平均化され、この平均化された基準電圧データから基準電圧（メモリ４４に記憶されるＣＷ用閾値電圧Ｖｒ）が得られる（ステップＳ１３）。ここでは、駆動体３が第１支持柱８に当接した後の電圧Ｖｃの検出は行われないが、駆動体３が第１支持柱８に当接する前の電圧Ｖｆに対する電圧Ｖｃの変化が上述したように１０Ｖ程度であると既に分かっている場合、その平均化された電圧Ｖｆ（ＣＷ用）からたとえば５Ｖ下回った値を基準電圧である閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）として設定し、その閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）をメモリ４４に記憶させる（ステップＳ１４）。
【００８４】
なお、ここでは、閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）を、平均化された電圧Ｖｆ（ＣＷ用）から５Ｖ下回った値としているが、これに限らず、誤検出防止の観点から電圧Ｖｆと電圧Ｖｃの中間程度の値に設定すると良い。
【００８５】
閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）の設定が終了した後、第１タイマ４３のカウントを停止（クリア）させる（ステップＳ１５）。なお、第２タイマ４７については、ｔ２’からｔ３’の検出区間において、上述した時刻Ｔｎでの予め設定されてメモリ４４に記憶されている閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置を認識するための電圧検出タイミングを与える必要があるため、Ｔ２からＴｎのカウントを継続して行う。
【００８６】
そして、ｔ２’からｔ３’の検出区間において、比較手段４５により、時刻Ｔｎで検出された電圧と、メモリ４４に記憶されている予め設定された閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）とが比較され（ステップＳ１６）、反転位置の認識が行われる（ステップＳ１７）。つまり、ｔ２’からｔ３’の検出区間において、時刻Ｔｎの電圧検出タイミングで検出された電圧がメモリ４４に記憶されている閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）を下回っていない場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、比較手段４５による電圧比較が継続されるが、電圧Ｖ１の個々の鋸歯状波形での時刻Ｔｎで検出された電圧が閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）を下回った場合、反転位置であることが認識される（ステップＳ１７：ＹＥＳ）。
【００８７】
反転位置であることが認識されると、反転制御部４６からの反転指令に基づき、駆動信号出力手段３２によってスイッチング回路３３の接続が切り替えられ、駆動体３を正回転（ＣＷ）から逆回転（ＣＣＷ）させるように駆動方向を反転させる駆動電圧が出力される。
【００８８】
以降、駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）及び正回転（ＣＷ）を繰り返す毎に、ｔ２からｔ３の検出区間と、ｔ２’からｔ３’の検出区間とにおいて、電圧Ｖ１の個々の鋸歯状波形での時刻Ｔｎの電圧検出タイミングで検出された電圧が、メモリ４４に記憶された閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）又は閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）と比較されることで、反転位置が正確に検出される。なお、基準電圧データ取得区間（ｔ１からｔ２、ｔ１’からｔ２’）は、反転する度に設けてもよいが、雰囲気温度の変化がゆっくりしていることが想定される場合は、所定時間をおいて間歇的に設けるようにしてもよい。
【００８９】
以上のように、駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）及び正回転（ＣＷ）されるとき、電圧Ｖｆ及び電圧Ｖｃを平均化した基準電圧データに基づいて閾値電圧Ｖｒを変化させることにより、雰囲気温度が変化しても反転位置の誤検出や検出不可能となる事態が無くなり、反転位置を確実に認識することが可能となる。
【００９０】
ここで、図１３を参照し、雰囲気温度が変化しても反転位置の誤検出や検出不可能となる事態が無くなり、反転位置を確実に認識することが可能となる事例について説明する。
【００９１】
すなわち、まず図１３（ａ）の恒温槽が５℃の場合について説明する。同図において、正の電圧Ｖｐのときの時刻Ｔ２から負の電圧−Ｖｐのときの時刻Ｔ３の範囲内において、時刻Ｔ２からの計測時間ΔＴ（たとえば６００μｓ）を経過した時刻Ｔｎを電圧検出タイミングとする。この電圧検出タイミングでは、時刻Ｔｎでの駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）するときにストッパ部材９Ａに当接する前の電圧が電圧Ｖｆ＝−３７Ｖとして検出され、駆動体３のストッパ部材９Ａへの当接後の電圧が電圧Ｖｃ＝−４７Ｖとして検出される。つまり、ストッパ部材９Ａへの当接前と後とでは、上述したように、圧電素子５に１０Ｖ程度の電圧変化が生じていることになる。
【００９２】
この場合、閾値電圧Ｖｒは、電圧Ｖｆ（−３７Ｖ）よりたとえば５Ｖ下回った値、つまり−４２Ｖとして設定されるため、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接した後の電圧Ｖｃが−４７Ｖとして検出されると、その電圧Ｖｃ（−４７Ｖ）は閾値電圧Ｖｒ（−４２Ｖ）より下回っているため、ストッパ部材９Ａに当接したことが検出され、駆動体３の反転が可能となる。
【００９３】
また、恒温槽が２５℃の場合の図１３（ｂ）では、時刻Ｔｎでの駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）するときにストッパ部材９Ａに当接する前の電圧が電圧Ｖｆ＝−２５Ｖとして検出され、駆動体３のストッパ部材９Ａへの当接後の電圧が電圧Ｖｃ＝−３５Ｖとして検出される。
【００９４】
この場合、閾値電圧Ｖｒは、電圧Ｖｆ（−２５Ｖ）よりたとえば５Ｖ下回った値、つまり−３０Ｖとして設定されるため、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接した後の電圧が電圧Ｖｃ＝−３５Ｖとして検出されると、その電圧Ｖｃ（−３５Ｖ）は閾値電圧Ｖｒ（−３０Ｖ）より下回っているため、ストッパ部材９Ａに当接したことが検出され、駆動体３の反転が可能となる。
【００９５】
また、恒温槽が５０℃の場合の図１３（ｃ）では、時刻Ｔｎでの駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）するときにストッパ部材９Ａに当接する前の電圧が電圧Ｖｆ＝−１４Ｖとして検出され、駆動体３のストッパ部材９Ａへの当接後の電圧が電圧Ｖｃ＝−２４Ｖとして検出される。
【００９６】
この場合、閾値電圧Ｖｒは、電圧Ｖｆ（−１４Ｖ）よりたとえば５Ｖ下回った値、つまり−１９Ｖとして設定されるため、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接した後の電圧が電圧Ｖｃ＝−２４Ｖとして検出されると、その電圧Ｖｃ（−２４Ｖ）は閾値電圧Ｖｒ（−１９Ｖ）より下回っているため、ストッパ部材９Ａに当接したことが検出され、駆動体３の反転が可能となる。
【００９７】
第１実施形態では、圧電アクチュエータ１の第１支持柱８（第１反転部）及びストッパ部材９Ａ（第２反転部）を有するベースプレート（本体部）５２に圧電素子５を有する長尺状の駆動体３が回転自在に配置され、駆動体３の圧電素子５に接続される電力制御部３０が、反転指令部４０からの反転指令信号を受けて圧電素子５に駆動電力を供給し、第１支持柱８（第１反転部）及びストッパ部材９Ａ（第２反転部）の間で駆動体３を往復駆動させ、反転指令部４０が第１支持柱８（第１反転部）及びストッパ部材９Ａ（第２反転部）での駆動体３の反転位置を認識する際、たとえば駆動体３の駆動開始直後の所定の基準電圧データ取得区間区間で検出した基準電圧データに基づき基準電圧（閾値電圧Ｖｒ）を設定し、所定の電圧検出タイミングＴｎにて検出した圧電素子５の駆動電圧が基準電圧（閾値電圧Ｖｒ）に対し一定値以上の差になったことを検出することにより、駆動体の反転位置を認識するようにした。
【００９８】
このように、第１実施形態では、圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化することを検出することで往復駆動させる圧電アクチュエータ装置において、駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）及び正回転（ＣＷ）されるとき、平均化された電圧Ｖｆを示す基準電圧データに基づいて閾値電圧Ｖｒを変化させるようにしているため、反転位置の検出精度が高められ、雰囲気温度が変化しても反転位置の誤検出や検出不可能となる事態が無くなることから、圧電アクチュエータ１の反転位置を精度良く検出することができる。
【００９９】
（第２実施形態）
次に、図１４〜図１７を参照し、反転位置の検出区間が所定の箇所に設定されている場合の第２実施形態について説明する。ここで、図１４は第２実施形態に係る圧電アクチュエータ装置の駆動装置の構成を示すシステムブロック図であり、図１５及び図１６は図１４の駆動装置によって駆動されるワイパ装置５１を示す平面図であり、図１７及び図１８は図１４の駆動装置によって駆動される圧電アクチュエータ装置５０の動作を説明するための図である。
【０１００】
まず、図１４に示すように、第２実施形態では、図４に示した演算処理部４８が省力されている点で第１実施形態での駆動装置２０とは構成が異なっている。すなわち、第２実施形態では、反転位置の検出区間を、駆動体３の第１支持柱８及びストッパ部材９Ａへの到達が予想される時間の前後とし、該検出区間で駆動体３の反転位置が認識されないとき、駆動体３を反転又は停止させるようにしているものであり、以下にその詳細について説明する。
【０１０１】
まず、図１５に示すように、逆回転（ＣＣＷ）では、駆動体３によるストッパ部材９Ａへの当接予想範囲に駆動体３の反転位置を検出する検出区間が設けられている。この検出区間は、図１４の第３タイマ１４３のカウントによって得られるものであり、図１７に示すように、たとえば０．５ｓｅｃのｔ１１〜ｔ１２とされている。ここで、ｔ１１〜ｔ１２は、駆動体３のストッパ部材９Ａへの到達が予想される時間の前後であり、ｔ１１はｔ１０からたとえば０．５ｓｅｃ後であり、ｔ１２はｔ１０からたとえば１．０ｓｅｃ後である。よって、駆動体３のストッパ部材９Ａへの到達が予想される時間は、ｔ１１〜ｔ１２の間にあることになる。
【０１０２】
また、図１６に示すように、正回転（ＣＷ）では、駆動体３による第１支持柱８への当接予想範囲に駆動体３の反転位置を検出する検出区間が設けられている。この検出区間は、上記同様に、図１４の第３タイマ１４３のカウントによって得られるものであり、図１７に示すように、たとえば０．５ｓｅｃのｔ１１’〜ｔ１２’とされている。ここで、ｔ１１’〜ｔ１２’は、駆動体３の第１支持柱８への到達が予想される時間の前後であり、ｔ１１’はｔ１０’からたとえば０．５ｓｅｃ後であり、ｔ１２’はｔ１０’からたとえば１．０ｓｅｃ後である。よって、駆動体３の第１支持柱８への到達が予想される時間は、ｔ１１’〜ｔ１２’の間にあることになる。
【０１０３】
次に、図１８のフローチャートを参照し、駆動体３の反転位置検出について説明する。なお、図１８において、ステップＳ２０〜Ｓ２４までが駆動体３の逆回転（ＣＣＷ）での反転検出を示し、ステップＳ２５〜Ｓ３０までが駆動体３の正回転（ＣＷ）での反転位置検出を示している。また、以下の説明において、反転位置の検出に用いられる閾値電圧Ｖｒは固定であり、上述したメモリ４４に記憶されている。
【０１０４】
まず、図１４の駆動指令部２１からの指令と、駆動信号出力手段３２からの指示とにより、反転指令部４０の第３タイマ１４３と第２タイマ４７とによるカウントが開始される（ステップＳ２０）。ここで、第３タイマ１４３のカウントによる時刻は、図１７のように、上述したＶ２−Ｖ３である電圧Ｖ１の複数の鋸歯状波形が発生するｔ１０からｔ１２と、ｔ１０’からｔ１２’とで示されるものである。また、第２タイマ４７のカウントによる時刻は、図８及び図９で説明した１周期がたとえば約０．００２５秒（周波数が約４００Ｈｚ）の電圧Ｖ１の個々の鋸歯状波形でのＴ２からＴｎで示されるものである。
【０１０５】
そして、第３タイマ１４３のカウントによる時刻がｔ１１からｔ１２の範囲内であるかどうかが判断される（ステップＳ２１）。つまり、第３タイマ１４３のカウントによる時刻がｔ１１に到達すると、第３タイマ１４３のカウントによる時刻がｔ１１からｔ１２の範囲内（例えば時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの０．５ｓｅｃの間）であるとき（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、メモリ４４に記憶されている閾値電圧Ｖｒと、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎにおける電圧検出タイミングでの電圧Ｖｆとが比較手段４５により比較される（ステップＳ２２）。
【０１０６】
次いで、反転位置が認識されたかどうかが判断される（ステップＳ２３）。ここでは、その電圧Ｖｆが閾値電圧Ｖｒを下回ったかどうか、つまり上述したように、その閾値電圧Ｖｒより低い電圧Ｖｃとなった場合、反転位置（正常検出時）が認識される（ステップＳ２３：ＹＥＳ）。これに対し、何らかの原因で反転位置が認識されない場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、すなわち時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの０．５ｓｅｃの間に、閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置の検出が行われないとき、反転位置が認識されたものとみなされる（ステップＳ２１：ＮＯ）。
【０１０７】
そして、ステップＳ２３で反転位置が認識された場合、あるいは反転位置検出区間終了時刻ｔ１２を経過した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、第３タイマ１４３及び第２タイマ４７のカウントが停止（クリア）される（ステップＳ２４）。
【０１０８】
反転位置であることが認識された場合や反転位置であるとみなされた場合、反転制御部４６からの反転指令に基づき、駆動信号出力手段３２によってスイッチング回路３３の接続が切り替えられ、駆動体３を逆回転（ＣＣＷ）から正回転（ＣＷ）させるように駆動方向を反転させる駆動電圧が出力される（ステップＳ２５）。これに合わせて、上述した第３タイマ１４３及び第２タイマ４７によるカウントが開始される（ステップＳ２６）。
【０１０９】
次いで、第３タイマ１４３のカウントによる時刻がｔ１１’からｔ１２’の範囲内であるかどうかが判断される（ステップＳ２７）。つまり、第３タイマ１４３のカウントによる時刻がｔ１１’に到達すると、第３タイマ１４３のカウントによる時刻がｔ１１’からｔ１２’の範囲内であるとき（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、その時刻ｔ１１’から時刻ｔ１２’までの０．５ｓｅｃの間に、メモリ４４に記憶されている閾値電圧Ｖｒと、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎにおける電圧検出タイミングでの電圧Ｖｆとが比較手段４５により比較される（ステップＳ２８）。
【０１１０】
次いで、反転位置が認識されたかどうかが判断される（ステップＳ２９）。ここでは、その電圧Ｖｆが閾値電圧Ｖｒを下回ったかどうか、つまり上述したように、その閾値電圧Ｖｒより低い電圧Ｖｃとなった場合、反転位置（正常検出時）が認識される（ステップＳ２９：ＹＥＳ）。これに対し、何らかの原因で反転位置が認識されない場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、すなわち時刻ｔ１１’から時刻ｔ１２’までの０．５ｓｅｃの間に、閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置の検出が行われないとき、反転位置が認識されたものとみなされる（ステップＳ２７：ＮＯ）。
【０１１１】
そして、ステップＳ２９で反転位置が認識された場合、あるいは反転位置検出区間終了時刻ｔ１２’を経過して反転位置が認識されたものとみなされた場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、第３タイマ１４３及び第２タイマ４７のカウントが停止（クリア）される（ステップＳ３０）。
【０１１２】
以降、上述したステップＳ２０〜Ｓ３０までの手順が繰り返されることで、駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）と正回転（ＣＷ）とを繰り返すことになる。
【０１１３】
このように、第２実施形態では、圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化することを検出することで往復駆動させる圧電アクチュエータ装置において、駆動体３の第１支持柱８及びストッパ部材９Ａへの到達が予想される時間の前後に、反転位置を検出する検出区間（たとえば０．５ｓｅｃ）が設けられるようにしたので、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前と、あるいは第１支持柱８に当接する前までに何らかの障害が発生し、閾値電圧Ｖｒに基づいた反転位置の検出が行われないとき、反転位置が認識されたものとみなすようにしたので、強制的に駆動体３を反転駆動させるか、あるいは停止させることができる。
【０１１４】
（第３実施形態）
次に、図１９〜図２１を参照し、雰囲気温度の変化に応じて閾値電圧Ｖｒが変えられ、しかも反転位置を認識するための検出区間が所定の箇所に設定されている場合の第３実施形態について説明する。ここで、図１９は第３実施形態に係る圧電アクチュエータ装置の駆動装置の構成を示すシステムブロック図であり、図２０及び図２１は図１の圧電アクチュエータ装置５０の動作を説明するための図である。
【０１１５】
ここで、圧電アクチュエータ１に駆動電力を入力する駆動装置２０の構成については、図４とほぼ同じであるが、第３実施形態では、図１９に示すように、第１タイマ４３を第４タイマ２４３に変えている点で、図４とは構成が異なる。また、この第４タイマ２４３は、第１タイマ４３及び第３タイマ１４３を兼用するようにしたものである。
【０１１６】
そして、図２０に示すように、逆回転（ＣＣＷ）では第４タイマ２４３のカウントによる時刻ｔ１からｔ２までに基準電圧データ取得区間（平均値を求める演算処理を含む）が設けられ、正回転（ＣＷ）では第４タイマ２４３のカウントによる時刻ｔ１’からｔ２’までに基準電圧データ取得区間（平均値を求める演算処理を含む）が設けられている。なお、基準電圧データ取得区間（ｔ１からｔ２、ｔ１’からｔ２’）は、反転する度に毎回設けてもよいが、雰囲気温度の変化がゆっくりしていることが想定される場合は、所定時間をおいて間歇的に設けてもよい。
【０１１７】
また、逆回転（ＣＣＷ）では駆動体３によるストッパ部材９Ａへの当接予想範囲に駆動体３の反転位置を検出する検出区間が設けられ、正回転（ＣＷ）では駆動体３による第１支持柱８への当接予想範囲に駆動体３の反転位置を検出する検出区間が設けられている。これらの検出区間は、第４タイマ２４３のカウントによって得られるものであり、所定時間たとえば０．５ｓｅｃのｔ３〜ｔ４、ｔ３’〜ｔ４’とされている。ここで、ｔ３〜ｔ４、ｔ３’〜ｔ４’は、上記同様に、駆動体３のストッパ部材９Ａ及び第１支持柱８への到達が予想される時間の前後であり、ｔ３〜ｔ４、ｔ３’〜ｔ４’はｔ０、ｔ０’からたとえば０．５ｓｅｃ後であり、ｔ４、ｔ４’はｔ０、ｔ０’からたとえば１．０ｓｅｃ後である。よって、駆動体３のストッパ部材９Ａ及び第１支持柱８への到達が予想される時間は、ｔ３〜ｔ４、ｔ３’〜ｔ４’の間にあることになる。
【０１１８】
次に、図２１のフローチャートを参照し、駆動体３の反転位置検出について説明する。なお、図２１において、ステップＳ４０〜Ｓ４９までが駆動体３の逆回転（ＣＣＷ）での反転検出を示し、ステップＳ５０〜Ｓ６０までが駆動体３の正回転（ＣＷ）での反転位置検出を示している。
【０１１９】
まず、図１９の駆動指令部２１からの指令と、駆動信号出力手段３２からの指示とにより、反転指令部４０の第４タイマ２４３と第２タイマ４７とによるカウントが開始される（ステップＳ４０）。次いで、演算処理部４８により、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ１からｔ２の範囲内であるかどうかが判断される（ステップＳ４１）。つまり、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ１に到達し、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ１からｔ２の範囲内であるとき（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎにおける複数の電圧Ｖｆを示す電圧データが演算処理部４８により取得される（ステップＳ４２）。
【０１２０】
次いで、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ２を経過すると（ステップＳ４１：ＮＯ）、演算処理部４８によりステップＳ４２で得られた電圧データが平均化され、この平均化された基準電圧データから基準電圧（メモリ４４に記憶されるＣＣＷ用閾値電圧Ｖｒ）が得られる（ステップＳ４３）。ここでは、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接した後の電圧Ｖｃの検出は行われないが、駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する前の電圧Ｖｆに対する電圧Ｖｃの変化が上述したように１０Ｖ程度であると既に分かっている場合、その平均化された電圧Ｖｆ（ＣＣＷ用）からたとえば５Ｖ下回った値を基準電圧である閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）として設定し、その閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）がメモリ４４に記憶される（ステップＳ４４）。
【０１２１】
なお、ここでは、閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）を、平均化された電圧Ｖｆ（ＣＣＷ用）から５Ｖ下回った値としているが、上記同様に、誤検出防止の観点から電圧Ｖｆと電圧Ｖｃの中間程度の値に設定すると良い。
【０１２２】
次いで、比較手段４５により時刻ｔ２からｔ３であるかどうかが判断され（ステップＳ４５）、時刻ｔ２からｔ３である場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、反転位置の検出は行われず、時刻ｔ２からｔ３をすぎた後（ステップＳ４５：ＮＯ）、時刻ｔ３からｔ４であるかどうかが判断される（ステップＳ４６）。
【０１２３】
すなわち、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ３に到達すると、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ３からｔ４の範囲内であるとき（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、比較手段４５により、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎの電圧検出タイミングで検出された電圧と、メモリ４４に記憶されている予め設定された閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）とが比較される（ステップＳ４７）。
【０１２４】
ここで、反転位置の認識が行われたかどうかが判断され（ステップＳ４８）、反転位置の認識が行われなかった場合（ステップＳ４８：ＮＯ）、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ４に到達するまで、反転位置の認識が行われたかどうかが判断される。反転位置（正常検出時）の認識が行われた場合（ステップＳ４８：ＹＥＳ）、あるいは何らかの原因で反転位置の認識が行われない場合（ステップＳ４６：ＮＯの場合）、反転位置が認識されたものとみなされて第４タイマ２４３及び第２タイマ４７のカウントが停止（クリア）される（ステップＳ４９）。
【０１２５】
そして、反転位置であることが認識されるか、あるいは反転位置検出区間終了時刻ｔ４を経過して反転位置が認識されたものとみなされると、反転制御部４６からの反転指令に基づき、駆動信号出力手段３２によってスイッチング回路３３の接続が切り替えられ、駆動体３を逆回転（ＣＣＷ）から正回転（ＣＷ）させるように駆動方向を反転させる駆動電圧が出力される（ステップＳ５０）。これに合わせて、上述した第４タイマ２４３及び第２タイマ４７によるカウントが開始される（ステップＳ５１）。
【０１２６】
次いで、演算処理部４８により、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ１’からｔ２’の範囲内であるかどうかが判断される（ステップＳ５２）。つまり、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ１’に到達すると、第１タイマ４３のカウントによる時刻がｔ１’からｔ２’の範囲内であるとき（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎにおける複数の電圧Ｖｆが電圧データとして演算処理部４８により取得される（ステップＳ５３）。
【０１２７】
次いで、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ２’を経過すると（ステップＳ５２：ＮＯ）、演算処理部４８によりステップＳ４２で得られた電圧データが平均化され、この平均化された基準電圧データから基準電圧（メモリ４４に記憶されるＣＷ用閾値電圧Ｖｒ）が得られる（ステップＳ５４）。ここでは、駆動体３が第１支持柱８に当接した後の電圧Ｖｃの検出は行われないが、駆動体３が第１支持柱８に当接する前の電圧Ｖｆに対する電圧Ｖｃの変化が上述したように１０Ｖ程度であると既に分かっている場合、その平均化された電圧Ｖｆ（ＣＷ用）からたとえば５Ｖ下回った値を基準電圧である閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）として設定し、その閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）がメモリ４４に記憶される（ステップＳ５５）。
【０１２８】
なお、ここでは、閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）を、平均化された電圧Ｖｆ（ＣＷ用）から５Ｖ下回った値としているが、上記同様に、誤検出防止の観点から電圧Ｖｆと電圧Ｖｃの中間程度の値に設定すると良い。
【０１２９】
次いで、比較手段４５により時刻ｔ２’からｔ３’であるかどうかが判断され（ステップＳ５６）、時刻ｔ２’からｔ３’であるか場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、反転位置の検出は行われず、時刻ｔ２’からｔ３’をすぎた後（ステップＳ５６：ＮＯ）、時刻ｔ３’からｔ４’であるかどうかが判断される（ステップＳ５７）。
【０１３０】
すなわち、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ３’に到達すると、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ３’からｔ４’の範囲内であるとき（ステップＳ５７：ＹＥＳ）、比較手段４５により、第２タイマ４７のカウントによって得られる時刻Ｔｎにおける電圧と、メモリ４４に記憶されている予め設定された閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）とが比較される（ステップＳ５８）。
【０１３１】
ここで、反転位置の認識が行われたかどうかが判断され（ステップＳ５９）、反転位置の認識が行われなかった場合（ステップＳ５９：ＮＯ）、第４タイマ２４３のカウントによる時刻がｔ４’に到達するまで、反転位置の認識が行われたかどうかが判断される。反転位置（正常検出時）の認識が行われた場合（ステップＳ５９：ＹＥＳ）、あるいは何らかの原因で反転位置の認識が行われない場合（ステップＳ５７：ＮＯの場合）、反転位置が認識されたものとみなされて第４タイマ２４３及び第２タイマ４７のカウントが停止（クリア）される（ステップＳ６０）。
【０１３２】
以降、駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）及び正回転（ＣＷ）を繰り返す毎に、ｔ３からｔ４の検出区間（０．５ｓｅｃ）と、ｔ３’からｔ４’の検出区間（０．５ｓｅｃ）とにおいて、電圧Ｖ１の個々の鋸歯状波形での時刻Ｔｎの電圧検出タイミングで検出された電圧が、基準電圧データ取得区間で取得された電圧Ｖｆの平均値に基づいて設定された閾値電圧Ｖｒ（ＣＷ用）又は閾値電圧Ｖｒ（ＣＣＷ用）と比較されることで、反転位置が正確に検出される。
【０１３３】
また、ｔ３からｔ４の検出区間（０．５ｓｅｃ）と、ｔ３’からｔ４’の検出区間（０．５ｓｅｃ）とにおいて、何らかの原因で反転位置が認識されない場合、反転位置が認識されたものとみなされて強制的に反転される。
【０１３４】
第３実施形態では、駆動体３が逆回転（ＣＣＷ）及び正回転（ＣＷ）されるとき、平均化された電圧Ｖｆを示す基準電圧データに基づいて閾値電圧Ｖｒを変化させるようにし、駆動体３の第１支持柱８及びストッパ部材９Ａへの到達が予想される時間の前後に、反転位置を検出する検出区間（たとえば０．５ｓｅｃ）が設けられるようにした。
【０１３５】
このように、第３実施形態では、圧電素子に供給される鋸歯状波形の駆動電圧が変化することを検出することで往復駆動させる圧電アクチュエータ装置において、雰囲気温度が変化しても反転位置の誤検出や検出不可能となる事態が無くなり、しかも駆動体３がストッパ部材９Ａに当接する、あるいは第１支持柱８に当接する前までに何らかの障害が発生したとしても、反転位置検出区間終了時刻ｔ４、ｔ４’になったら反転位置が認識されたものとみなされることから、強制的に駆動体３を反転駆動させるか、あるいは停止させることができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１  圧電アクチュエータ
３  駆動体
４  圧電バイモルフ
５  圧電素子
７  ワイパブレード
８  第１支持柱
９  第２支持柱
９Ａ  ストッパ部材
１０  プレート
２０  駆動装置
２１  駆動指令部
３０  電力制御部
３１  昇圧回路
３２  駆動信号出力手段
３３  スイッチング回路
３４  電流制御回路
４０  反転指令部
４１  電圧モニタ
４２  Ａ／Ｄ変換器
４３  第１タイマ
４４  メモリ
４５  比較手段
４６  反転制御部
４７  第２タイマ
４８  演算処理部
５０  圧電アクチュエータ装置
５１  ワイパ装置
５２  ベースプレート
１４３  第３タイマ
２４３  第４タイマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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