(57)【要約】【課題】    駆動対象の駆動量および圧電アクチュエータの電流値を容易に制御することができる圧電アクチュエータの駆動制御装置、電子機器、および圧電アクチュエータの駆動制御方法を提供すること。【解決手段】駆動制御装置において、ＰＷＭ信号源が制御パルス信号Ｂをパルス幅可変に出力することで、駆動信号Ａの周波数として選択される各設定周波数Ｌｏ、Ｈｉが選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈの比率が可変とされるため、これによってロータの回転数を自在に制御でき、また、圧電アクチュエータに流れる電流値も自在に制御できる。このような構成によれば、駆動周波数自体を制御する場合のように周波数を絞込むような困難性がなく、駆動制御を容易にできる。【選択図】  図６
2006353055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に供給されることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動制御装置であって、
前記駆動信号の周波数を予め設定された複数の設定周波数から選択して切替える周波数選択手段を備え、
前記複数の設定周波数には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを第１駆動状態とする第１周波数と、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態とは異なる第２駆動状態とする第２周波数とが含まれ、
前記周波数選択手段により、一定期間における前記第１周波数が選択される第１周波数選択期間と前記第２周波数が選択される第２周波数選択期間との比率が可変とされる
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置において、
前記複数の設定周波数には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態および前記第２駆動状態とは異なる第３駆動状態とする第３周波数が含まれ、
前記周波数選択手段により、一定期間内で前記第１周波数と前記第３周波数とに切替えられるともに、一定期間内で前記第２周波数と前記第３周波数とに切替えられ、
一定期間における前記第１周波数選択期間と前記第３周波数が選択される第３周波数選択期間との比率、および、一定期間における前記第２周波数選択期間と前記第３周波数選択期間との比率が、それぞれ可変とされる
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置において、
前記周波数選択手段に制御信号を入力する制御信号源を備え、
前記制御信号は、複数の電圧で生成され、
前記設定周波数は、前記制御信号の電圧に応じて選択される
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置において、
前記駆動信号および前記振動体の振動状態を表す検出信号の位相差を検出する位相差検出手段を備え、
前記位相差検出手段は、前記検出信号の位相を予め設定された複数の位相差のいずれかだけシフトする位相シフト器と、この位相シフト器の出力と前記駆動信号との位相を比較して位相差を出力する位相比較器とを備えて構成され、
前記複数の位相差には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態とする第１位相差と、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第２駆動状態とする第２位相差とが含まれ、
前記位相シフト器により、一定期間における前記第１位相差が選択される第１位相差選択期間と前記第２位相差が選択される第２位相差選択期間との比率が可変とされ、
前記周波数選択手段は、前記位相比較器から出力された位相差に基いて、前記駆動信号の位相を設定する
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置において、
前記振動体は、略矩形板状に形成され、
前記設定周波数は、前記振動体の長手方向に沿った方向に振動する縦振動の共振周波数と、この縦振動と交差する方向に振動する屈曲振動の共振周波数との間の値である
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項６】
圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータで駆動される駆動対象と、請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置とを備える
ことを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項６に記載の電子機器は、計時部と、前記計時部で計時された計時情報を表示する計時情報表示部とを備えた時計である
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に供給されることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動制御方法であって、
前記駆動信号の周波数を予め設定された複数の設定周波数から選択して切替え、
前記複数の設定周波数には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを第１駆動状態とする第１周波数と、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態とは異なる第２駆動状態とする第２周波数とが含まれ、
一定期間における前記第１周波数が選択される第１周波数選択期間と前記第２周波数が選択される第２周波数選択期間との比率が可変とされる
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの駆動制御装置、電子機器、および圧電アクチュエータの駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、圧電素子の逆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は、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ、電子時計、携帯機器等の各種電子機器の分野に応用されている。
この圧電アクチュエータの電流制御や駆動対象の駆動量の制御（スピードコントロール）には、電圧振幅可変駆動方式（例えば、特許文献１）や、ＰＷＭ（パルス幅変調方式  pulse width modulation）駆動方式（例えば、特許文献２）が使用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２２２４７６号公報（明細書段落「００１１」）
【特許文献２】特開平４−１３３６６７号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような電圧振幅可変駆動方式では、電圧が直接制御されているため、回路効率の低下が問題となる。
また、特許文献２のようなＰＷＭ駆動方式では、圧電アクチュエータの駆動信号のパルス幅を可変とするために、駆動信号よりも十分に高い周波数での基準パルス信号が必要となるため、回路電流の増加を招くとともに、回路構成の難易度が高かった。
すなわち、これらの駆動方式では、上記問題により、電流値や駆動量を自在に制御することが困難であった。
【０００５】
そもそも、圧電アクチュエータでは通常、共振周波数が用いられており、駆動周波数を共振点ないし、その極近傍という狭小な範囲（例えば１ｋＨｚの範囲）に制御することが非常に難しい。
また、図１４のグラフに、周波数掃引時の位相差、ロータの回転数（駆動量）、電流値の変化を示した。このグラフから、駆動周波数と電流値およびロータ回転数（駆動状態）との関係が線形ではないため、ロータの回転速度の制御や、圧電アクチュエータの電流値を制御することは極めて難しいことがわかる。
【０００６】
このような問題に鑑みて、本発明の目的は、駆動対象の駆動量および圧電アクチュエータの電流値を容易に制御することができる圧電アクチュエータの駆動制御装置、電子機器、および圧電アクチュエータの駆動制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に供給されることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動制御装置であって、前記駆動信号の周波数を予め設定された複数の設定周波数から選択して切替える周波数選択手段を備え、前記複数の設定周波数には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを第１駆動状態とする第１周波数と、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態とは異なる第２駆動状態とする第２周波数とが含まれ、前記周波数選択手段により、一定期間における前記第１周波数が選択される第１周波数選択期間と前記第２周波数が選択される第２周波数選択期間との比率が可変とされることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを第１駆動状態、第２駆動状態とする第１周波数、第２周波数が予め設定されており、これらの第１周波数、第２周波数に係る、一定期間における第１周波数選択期間と第２周波数選択期間との比率（以下、各設定周波数が選択される期間の比率などとも言う）が可変とされることによって、圧電アクチュエータにおける電流値、および駆動対象の駆動量を自在に制御することが可能となる。
【０００９】
加えて、本発明で可変とされるのは、各設定周波数が選択される期間の比率であって、本発明は駆動信号の周波数の値を直接制御するものではないから、駆動に適する周波数を絞込むような困難性がなく、駆動制御を容易にできる。
また、本発明は、Ｄ級増幅器を用いるＰＷＭ駆動方式のようにパルス幅を可変とするために用いられる駆動パルス信号よりも高周波の基準信号は不要である。このため、低電流化できるとともに設計も容易化できる。
さらに、本発明では電圧を直接制御しないので、回路効率も低下しない。
【００１０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置では、前記複数の設定周波数には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態および前記第２駆動状態とは異なる第３駆動状態とする第３周波数が含まれ、前記周波数選択手段により、一定期間内で前記第１周波数と前記第３周波数とに切替えられるともに、一定期間内で前記第２周波数と前記第３周波数とに切替えられ、一定期間における前記第１周波数選択期間と前記第３周波数が選択される第３周波数選択期間との比率、および、一定期間における前記第２周波数選択期間と前記第３周波数選択期間との比率が、それぞれ可変とされることが好ましい。
【００１１】
この発明によれば、駆動信号の周波数が３値化され、第１周波数選択期間および第３周波数選択期間の比率、また、第２周波数選択期間および第３周波数選択期間の比率がそれぞれ可変とされるので、分解能を高くでき、より適切な駆動制御が可能となる。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置では、前記周波数選択手段に制御信号を入力する制御信号源を備え、前記制御信号は、複数の電圧で生成され、前記設定周波数は、前記制御信号の電圧に応じて選択されることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、制御信号を電圧の高低を伴うパルス信号などとし、そのパルス幅を可変とすることで、一定期間における第１周波数選択期間と第２周波数選択期間との比率が可変とされるので、構成が簡略となり、また、低電流化できる。
ここで、複数の電圧として、低電圧、高電圧に加えて、高インピーダンス状態を含んで構成すれば、１の信号出力に３つの状態を持たせることができる。
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置では、前記駆動信号および前記振動体の振動状態を表す検出信号の位相差を検出する位相差検出手段を備え、前記位相差検出手段は、前記検出信号の位相を予め設定された複数の位相差のいずれかだけシフトする位相シフト器と、この位相シフト器の出力と前記駆動信号との位相を比較して位相差を出力する位相比較器とを備えて構成され、前記複数の位相差には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態とする第１位相差と、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第２駆動状態とする第２位相差とが含まれ、前記位相シフト器により、一定期間における前記第１位相差が選択される第１位相差選択期間と前記第２位相差が選択される第２位相差選択期間との比率が可変とされ、前記周波数選択手段は、前記位相比較器から出力された位相差に基いて、前記駆動信号の位相を設定することが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、振動体の振動状態を示す検出信号の位相と、駆動信号の位相との比較において、所定の位相差で駆動する位相差フィードバック制御が実施されるため、圧電アクチュエータの電流値、駆動対象の駆動量を所望の値に制御可能となる。
また、このように、位相差フィードバックを行う構成において、第１駆動状態、第２駆動状態を位相差（第１位相差、第２位相差）によって規定し、この位相差を介して駆動周波数が決まる構成としたことで、位相差フィードバック制御の安定性を確保できる。すなわち、位相差フィードバック制御の後に、周波数が選択される期間の比率制御が行われることで、位相差フィードバック制御が不安定となることを回避できる。
【００１６】
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置では、前記振動体は、略矩形板状に形成され、前記設定周波数は、前記振動体の長手方向に沿った方向に振動する縦振動の共振周波数と、この縦振動と交差する方向に振動する屈曲振動の共振周波数との間の値であることが好ましい。
【００１７】
本発明は、前述のように、駆動周波数を直接制御するのではなく、予め設定された複数の設定周波数を互いに切替える構成であるから、駆動周波数の制御が一般的に非常に困難な、共振を利用して駆動する場合に、その効果を特に大きいものとできる。
また、本発明は、共振を利用する圧電アクチュエータの駆動制御装置として、汎用的に利用できる。
【００１８】
本発明の電子機器は、圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータで駆動される駆動対象と、前述の圧電アクチュエータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、前述の圧電アクチュエータの駆動制御装置を備えたことにより、前述と同様の作用および効果を享受できる。
本発明の電子機器としては、例えば、携帯電話、パーソナル・コンピュータ、玩具、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カメラ等を例示できる。
【００１９】
本発明の電子機器は、計時手段と、前記計時手段で計時された計時情報を表示する計時情報表示部とを備えた時計であることが好ましい。
この発明によれば、圧電アクチュエータで計時手段や計時情報表示部を構成する歯車等を駆動することが可能となる。本発明の前述した圧電アクチュエータでこの歯車等を介して時、分、秒などを表示すれば、駆動対象の駆動状態を一定に制御でき、正確な運針を図ることができる。
なお、このような時刻に係る構成に限らず、日、月、曜などのカレンダ情報の計時手段および計時情報表示部について、圧電アクチュエータを使用することもできる。
加えて、圧電アクチュエータにおける利点、すなわち、磁気の影響を受けない、応答性が高く微小送りが可能、小型薄型化に有利、高トルクなどを実現できる。
【００２０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御方法は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に供給されることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータの駆動制御方法であって、前記駆動信号の周波数を予め設定された複数の設定周波数から選択して切替え、前記複数の設定周波数には、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを第１駆動状態とする第１周波数と、前記駆動対象および前記圧電アクチュエータのいずれかを前記第１駆動状態とは異なる第２駆動状態とする第２周波数とが含まれ、一定期間における前記第１周波数が選択される第１周波数選択期間と前記第２周波数が選択される第２周波数選択期間との比率が可変とされることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、前述の駆動制御装置と同様、各設定周波数が選択される期間の比率が可変とされているから、駆動対象の駆動量および圧電アクチュエータの電流値を容易かつ自在に制御できる。
そして、前述と同様に、回路の低電流化が図られ、回路設計を容易化でき、かつ、回路効率が低下することもない。
【００２２】
なお、前述した圧電アクチュエータの駆動制御装置は、ハードウェアで実現することもできるが、制御プログラムを用いて実現することもできる。
その制御プログラムでは、前記駆動制御装置に組み込まれたコンピュータを、前記周波数選択手段として機能させればよい。
このように構成すれば、前述の駆動制御装置と同様の作用効果を奏することができる。
ここで、前記制御プログラムは、ネットワークなどを介してコンピュータに組み込んでもよいし、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介して組み込んでもよい。
このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される制御プログラム等を時計や携帯機器に組み込めば、プログラムの変更のみで前記各発明の機能を実現できるため、工場出荷時あるいは利用者が希望する制御プログラムを選択して組み込むこともできる。この場合、プログラムの変更のみで制御形式の異なる各種の時計や携帯機器を製造できるため、部品の共通化等が図れ、バリエーション展開時の製造コストを大幅に低減できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、一定期間における各設定周波数が選択される期間の比率を可変とする簡易な構成により、駆動対象の駆動状態の制御、および圧電アクチュエータにおける電流値の制御を容易に行うことができる。
加えて、回路構成を簡略にでき、また、回路効率が低下せず、低電流化も図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、電子機器の実施形態として、圧電アクチュエータによって駆動されるクロノグラフ秒針を備えた電子時計を例示する。
【００２５】
［１．全体構成］
図１は、本実施形態にかかる電子時計１を示す平面図である。電子時計１は、図示しないムーブメント（計時部）と、通常時刻を表示するための計時情報表示部としての時針２、分針３、秒針４のほか、クロノグラフ時間を示す秒クロノグラフ針（秒ＣＧ針）５、分クロノグラフ針（分ＣＧ針）６を備えている。
【００２６】
［２．秒クロノグラフ針５の駆動機構］
秒クロノグラフ針５を駆動する駆動機構は、圧電アクチュエータ（超音波モータ）２０と、この圧電アクチュエータ２０によって回転駆動される駆動対象としてのロータ３０と、ロータ３０の回転を減速しつつ伝達する減速輪列４０とを備えて構成されている。
減速輪列４０は、ロータ３０と同軸に配置されてロータ３０と一体的に回転する歯車４１と、この歯車４１に噛合し、かつ、秒クロノグラフ針５の回転軸に固定された歯車４２とで構成されている。
なお、圧電アクチュエータ２０と、ロータ３０および歯車４１は、図２，３に示すように、圧電アクチュエータユニット１０としてユニット化されている。
【００２７】
［３．圧電アクチュエータユニットの構成］
圧電アクチュエータユニット１０は、電子時計１の地板などに固定される支持プレート１１と、支持プレート１１に固定された圧電アクチュエータ２０と、支持プレート１１に回転自在に取り付けられたロータ３０および歯車４１とを備えて構成されている。
【００２８】
支持プレート１１は、軽量化のために孔１２が形成されており、かつ、ネジ等の固定部材１３によって地板などに固定されている。また、支持プレート１１には圧電アクチュエータ２０が取り付けられるスペーサ１４が固定されている。
【００２９】
［４．圧電アクチュエータの構成］
圧電アクチュエータ２０は、図２，３に示すように、略矩形板状の補強板２１と、補強板２１の両面に接着された圧電素子２２とからなる振動体２０Ａを備えている。
補強板２１の長手方向略中央には、両側に突出する腕部２３が形成されており、これらの各腕部２３がビス２４によって前記スペーサ１４に固定されている。なお、腕部２３を備える補強板２１は、導電性金属で構成されており、前記腕部２３は圧電素子２２に駆動信号を印加するための電極としても利用されている。
補強板２１の長手方向一方の端部、具体的にはロータ３０に対向する端部には、補強板２１の長手方向に沿って突出する突起２５が形成されている。突起２５は、ロータ３０の側面に当接されており、この突起２５により駆動対象に当接する当接部が構成されている。
【００３０】
圧電素子２２は、略矩形板状に形成され、補強板２１両面の略矩形状部分に接着されている。圧電素子２２の両面には、めっき層によって電極が形成されている。
なお、圧電素子２２の補強板２１側の面には、その全面に１つの電極が形成され、この電極に接触する補強板２１および腕部２３を介して駆動制御装置５０（図４）に電気的に接続されている。
また、圧電素子２２の表面側の面には、図３に示すように、５つに分割された電極が形成されている。すなわち、圧電素子２２の表面側の電極は、圧電素子２２の幅方向にほぼ三等分され、その中央の電極によって駆動電極２２１が形成されている。また、駆動電極２２１の両側の電極は、圧電素子２２の長手方向にぼほ二等分され、圧電素子の対角上でそれぞれ対となる駆動電極２２２および駆動電極２２３が形成されている。
これらの駆動電極２２１，２２２，２２３もそれぞれリード線などによって駆動制御装置５０（図４）に接続されている。
【００３１】
このような圧電アクチュエータ２０では、駆動電極２２２，２２３を使い分けることにより、ロータ３０を両方向に回転駆動することができる。
すなわち、駆動電極２２１と駆動電極２２２とを電圧印加の対象として圧電素子２２に所定の駆動周波数で電圧を印加すると、振動体２０Ａは縦振動および屈曲振動を励振し、振動体２０Ａの突起２５が圧電素子２２の長手方向の中心線に対して傾斜した略楕円軌跡を描く。そして、突起２５の押圧により、ロータ３０は順方向に回転する。一方、駆動電極２２２の代わりに駆動電極２２３を電圧印加の対象とした場合には、駆動電極２２２と駆動電極２２３とは、圧電素子２２の長手方向の中心線を軸として線対称の位置関係にあるから、駆動電極２２３に電圧を印加することにより、縦振動に対する交差方向が駆動電極２２２に電圧印加した場合とは線対称となる屈曲振動が誘発される。したがって、振動体２０Ａの突起２５の軌跡は、駆動電極２２２に電圧印加した場合とは線対称に傾斜する略楕円軌跡となり、ロータ３０は反対方向に回転駆動される。
【００３２】
ロータ３０は、円盤状に形成されている。なお、本実施形態では、ロータ３０の外周面には溝３１（図２）が形成され、この溝３１部分に前記突起２５が配置されている。この溝３１によって、電子時計１を落下した場合のように圧電アクチュエータ２０に衝撃が加わった際に、突起２５がロータ３０の当接面から外れないようにガイドすることができる。
但し、圧電アクチュエータ２０およびロータ３０は共に支持プレート１１に取り付けられており、衝撃が加わった際にも圧電アクチュエータ２０およびロータ３０が相対的にずれてしまうことは殆ど無いため、溝３１を設けずにロータ３０の外周面をフラットに形成し、その外周面に突起２５を当接させてもよい。
【００３３】
この圧電アクチュエータ２０の突起２５は、ロータ３０の外周面に対して所定の力で当接するように、圧電アクチュエータ２０およびロータ３０の相対位置が設定されている。これにより突起２５とロータ３０側面との間に適切な摩擦力が発生し、圧電アクチュエータ２０の駆動力の伝達効率が良好となる。
【００３４】
このような電子時計１では、駆動制御装置５０（図４）が圧電アクチュエータ２０への駆動信号を制御することにより、所定の周波数の駆動信号が圧電素子２２に印加されると、振動体２０Ａは、縦一次振動モードと屈曲二次振動モードとを組み合わせた振動を励振する。突起２５は、これらの振動モードを組み合わせた略楕円軌道を描いて振動し、その振動軌道の一部でロータ３０を押圧することによりロータ３０を回転駆動する。
ロータ３０が回転駆動すると、ロータ３０と一体の歯車４１も回転し、歯車４１の回転に伴い歯車４２が回転し、秒クロノグラフ針５が駆動する。
【００３５】
なお、歯車４１の回転は、歯車４１の上方に配置された回転センサ１５によって検出可能に構成されている。
【００３６】
［５．圧電アクチュエータの駆動装置の構成］
次に、圧電アクチュエータ２０の駆動制御装置５０の構成を図４に基いて説明する。
図４において、駆動制御装置５０は、周波数選択手段としての電圧制御発振器５１、デットタイム生成回路５２、ゲートドライバ５３、電源５４、スイッチ回路５５、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５６、信号増幅器（ＡＭＰ）５７、コンパレータ（ＣＭＰ）５８、制御信号源としてのＰＷＭ信号源５９、位相シフト器６０、位相比較器６１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２を備えて構成されている。
【００３７】
電圧制御発振器５１は、印加される電圧によって出力する信号の周波数を可変できる発振器であり、圧電アクチュエータ２０の駆動パルス信号を生成している。
駆動パルス信号は、予め設定された複数の設定周波数である第１周波数、第２周波数のいずれかに基いて生成される。
【００３８】
ここで、図５に、振動体２０Ａの駆動周波数とインピーダンスとの関係を示した。
図５に示すように、圧電素子２２に印加する電圧の駆動周波数に対してインピーダンスが極小となる点が二点現れる。ここでは、これらのうち周波数の低い方の一点は、縦振動の振幅が最大となる共振点で、この共振点における駆動周波数が、縦共振周波数ｆｒ１となる。周波数の高い方の一点は、屈曲振動の振幅が最大となる共振点で、この共振点における駆動周波数が屈曲共振周波数ｆｒ２となる。
なお、圧電素子２２に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形波、台形波などが採用できる。
【００３９】
前述の第１周波数、第２周波数は、振動体２０Ａの縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２の間の値に設定されている。
さらに、第１周波数、第２周波数は、所定の駆動条件において、ロータ３０をそれぞれ、第１駆動状態、第２駆動状態とするものとなっている。
ロータ３０の第１駆動状態とは、本実施形態では、回転数がほぼ０となる駆動状態であって、前掲の図１４に示されるように、ロータ３０が第１駆動状態ｄ１であるときの駆動周波数に基いて、第１周波数は２４５ｋＨｚに設定されている。
一方、ロータ３０の第２駆動状態は、本実施形態では、ほぼ最大の効率で駆動される状態ｄ２であり、この第２駆動状態ｄ２であるときの駆動周波数に基いて、第２周波数は、極大値近傍である２５０ｋＨｚに設定されている。
なお、本実施形態では、ロータ３０の回転数に基いて、第１、第２周波数を設定したが、圧電アクチュエータ２０の振動状態に係る第１駆動状態ｄ１、第２駆動状態ｄ２を規定し、各駆動状態における電流値を実現する周波数をそれぞれ、第１、第２周波数として設定することもできる。
また、第１駆動状態、第２駆動状態の決め方も、ここで示したものに限らず、例えば、回転数０と最大回転数との間の回転数となる状態をロータ３０の第１状態として、これに基いて第１周波数を設定してもよい。ただし、第１周波数と第２周波数とは互いに離れた値（少なくとも、１ｋＨｚ程度）とすることが好ましい。
【００４０】
デットタイム生成回路５２は、後述するスイッチ回路５５の切替タイミングを制御して貫通電流を抑制するためのデットタイムを生成し、このデットタイムが追加された駆動パルス信号を出力する回路である。
【００４１】
ゲートドライバ５３は、デットタイム生成回路５２から出力された駆動パルス信号に基いてスイッチ回路５５のオンオフを制御するドライブ回路であり、本実施形態では２つの第１ゲートドライバ５３Ａ、第２ゲートドライバ５３Ｂを備えている。
そして、デットタイム生成回路５２からゲートドライバ５３Ｂに入力される駆動パルス信号はインバータ（ＮＯＴゲート）６４を経由するため、第１ゲートドライバ５３Ａに入力される駆動パルス信号が反転した信号とされている。
電源５４は、圧電アクチュエータ２０に対して電圧ＶＤＤおよびＶＳＳ間の電位差の電圧、または電圧ＶＤＤおよびＧＮＤ間の電位差の電源電圧を印加するものである。
【００４２】
スイッチ回路５５は、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴで構成されるスイッチ５５Ａ，５５Ｂと、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴで構成されるスイッチ５５Ｃ，５５Ｄとで構成されている。これらの各スイッチ５５Ａ〜５５Ｄは、第１ゲートドライバ５３Ａ、第２ゲートドライバ５３Ｂによってゲートに加えられる電圧が制御されることで、オンオフ制御されている。
すなわち、スイッチ５５Ａ，５５Ｃを駆動する第１ゲートドライバ５３Ａと、スイッチ５５Ｂ，５５Ｃを駆動する第２ゲートドライバ５３Ｂとは、互いに反転した駆動パルス信号で動作するため、同じＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチ５５Ａ，５５Ｂは、一方のスイッチ５５Ａがオンされている場合には他方のスイッチ５５Ｂはオフされる。
同様に、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチ５５Ｃ，５５Ｄは、一方のスイッチ５５Ｃがオンされている場合には他方のスイッチ５５Ｄはオフされる。
また、直列に接続されたスイッチ５５Ａ，５５Ｃでは、一方がオンの場合、他方がオフされる。同様に、直列に接続されたスイッチ５５Ｂ，５５Ｄでも、一方がオンの場合、他方がオフされる。
【００４３】
これらのスイッチ５５Ａ〜５５Ｄは、前記第１ゲートドライバ５３Ａ、第２ゲートドライバ５５Ｂにより、圧電アクチュエータ（超音波モータ）２０に対してブリッジ接続され、ブリッジの対角に位置する一対のスイッチ５５Ａ，５５Ｄで構成されるスイッチ回路と、他の一対のスイッチ５５Ｂ，５５Ｃで構成されるスイッチ回路とは、交互にオンオフ制御される。これにより、電源５４によって印加される所定の電源電圧が交番する矩形波電圧に変換され、圧電アクチュエータ２０に印加される。
【００４４】
なお、各スイッチ５５Ａ〜５５Ｄのオンオフを切り替える際に、直列に接続されたスイッチ５５Ａ，５５Ｃや、スイッチ５５Ｂ，５５Ｄが同時にオンとなってしまうと、各スイッチ５５Ａ，５５Ｃや、スイッチ５５Ｂ，５５Ｄに貫通電流が流れてしまう。この貫通電流は、圧電アクチュエータ２０の駆動動作に利用されないために消費電力の浪費になり、かつ、スイッチ素子の焼き付け等の原因となってしまう。このため、前記デットタイム生成回路５２において、一方のスイッチがオフされてから、所定時間（デットタイム）経過後に他方のスイッチをオンすることで、両スイッチが同時にオンされることを防止するためのデットタイムを設定している。
【００４５】
バンドパスフィルタ（単峰フィルタ）５６は、圧電アクチュエータ２０の振動状態に基いて検出される検出信号を、所定の周波数範囲に含まれる周波数の検出信号だけ通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させるフィルタである。
このバンドパスフィルタ５６を通過した検出信号は、信号増幅器５７で増幅され、コンパレータ５８で所定の閾値と比較されて２値化される。
【００４６】
ＰＷＭ信号源５９は、ロータ３０の駆動状態を制御する制御パルス信号を出力する。
この制御パルス信号は、位相シフト器６０に出力され、この制御パルス信号の電圧の高低に応じて、位相シフト器６０でシフトさせる位相差が選択される。
また、この制御パルス信号は、パルス幅が可変とされている。
【００４７】
位相シフト器６０は、コンパレータ５８で２値化された検出信号を、あらかじめ設定された位相差分、シフトする。
ここで、位相シフト器６０には、制御パルス信号の信号状態に応じてそれぞれ選択される第１位相差、および第２位相差が予め設定されている。
第１位相差は、前述の電圧制御発振器５１における第１周波数とほぼ同様に、ロータ３０の回転数がほぼ０となる駆動状態（第１駆動状態ｄ１）とするように決められ、本実施形態では、約１５０°となっている（図１４参照）。
一方、第２位相差周波数についても、電圧制御発振器５１における第２周波数とほぼ同様に、ロータ３０をほぼ最大の効率での駆動状態（第２駆動状態）とするように決められ、本実施形態では、約１０５°となっている（図１４参照）。
【００４８】
位相比較器６１は、位相シフト器６０から出力された信号の位相と、電圧制御発振器５１から出力された駆動パルス信号の位相とを比較し、その位相差情報を出力する。ここで、前述の通り、位相シフト器６０は、検出信号の位相を、目標とされる位相差分だけシフトしているので、位相比較器６１の出力が零に近づくほど目標位相差に近づいていることになる。
【００４９】
ローパスフィルタ６２は、所定の周波数以下の周波数の信号だけ通過させ、所定の周波数以上の周波数の信号は減衰させるフィルタであり、積分回路として機能する。
本実施形態では、位相シフト器６０、位相比較器６１、ローパスフィルタ６２によって位相差検出手段が構成されている。
【００５０】
［６．圧電アクチュエータの駆動制御］
次に、このような構成の駆動制御装置５０の駆動制御において特徴的な、ＰＷＭ信号源５９、位相シフト器６０、電圧制御発振器５１の作用について説明する。
図６は、図４におけるＡ、Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの各箇所における信号波形をそれぞれ示し、駆動制御装置５０におけるタイミングチャートとして参照できる。
図６中、Ｂは、ＰＷＭ信号源５９から出力される制御パルス信号を示し、同図中、Ｇ、Ｈは、位相シフト器６０にそれぞれ入力、出力される圧電アクチュエータ２０の振動状態を示す検出信号を示し、また、同図中、Ａは、電圧制御発振器５１が生成する駆動パルス信号を示している。
なお、駆動パルス信号Ａと制御パルス信号Ｂとの周波数差は、図６の図示よりも実際は大きく、駆動制御装置５０における低電流化などの点で、制御パルス信号Ｂの周波数は、駆動パルス信号Ａの１／２０〜１／１００程度が好適である。
【００５１】
［６−１．駆動信号の周波数の選択］
まず、図４を参照して、ＰＷＭ信号源５９から電圧制御発振器５１までの制御の流れ、および、駆動信号の周波数がどのように選択されるかを説明する。
ＰＷＭ信号源５９から制御パルス信号Ｂが位相シフト器６０に出力されると、制御パルス信号ＢがＬｏ（電圧が低）であるときは、位相シフト器６０で第１位相差が選択され、この第１位相差分、圧電アクチュエータ２０の振動状態を示す検出信号がシフトされる。また、制御パルス信号ＢがＨｉ（電圧が高）であるときは、位相シフト器６０で第２位相差が選択され、この第２位相差分、圧電アクチュエータ２０の振動状態を示す検出信号がシフトされる（図６中、Ｇ、Ｈを参照）。
【００５２】
そして、位相シフト器６０でシフトされた検出パルス信号は、位相比較器６１に出力され、位相比較器６１で、電圧制御発振器５１から出力された駆動パルス信号Ａの位相と比較され、これらシフトされた検出パルス信号の位相と駆動パルス信号の位相との差分がローパスフィルタ６２を介して電圧制御発振器５１に出力される。つまり、目標位相差（第１位相差、第２位相差のいずれか）との偏差（補正量）が電圧制御発振器５１に出力される。
【００５３】
電圧制御発振器５１では、入力された目標位相差との偏差を解消するように、生成する駆動パルス信号の位相を設定する。
ここで、位相比較器６１を経て出力された位相差は、前述のように、制御パルス信号Ｂの信号状態に応じて、位相シフト器６０で第１位相差、第２位相差のいずれかが選択されて生成されたものであって、電圧制御発振器５１における周波数の選択も、この位相差の補正に倣う。すなわち、制御パルス信号の出力を起点に、位相差制御を介し、電圧制御発振器５１における周波数の選択が実施されることになる。
【００５４】
これにより、図６にも示すように、制御パルス信号ＢがＨｉであるとき、駆動パルス信号Ａは、第２周波数（Ｈｉ）となり、制御パルス信号ＢがＬｏであるとき、駆動パルス信号Ａは、第１周波数（Ｌｏ）となる。このように、制御パルス信号の信号状態に応じて、駆動パルス信号Ａが切り替えられる。
そして、駆動パルス信号Ａが第２周波数（Ｈｉ）のとき、ロータ３０は、ほぼ最大効率で駆動されるとともに、駆動パルス信号Ａが第１周波数（Ｌｏ）のときは、ロータ３０は、振動体２０Ａとの摩擦などにより、回転数がほぼ０となる状態で駆動される。
【００５５】
［６−２．各設定周波数選択期間の比率について］
次に、駆動信号の各設定周波数の選択期間の比率が可変とされることについて、説明する。
前述のように、制御パルス信号Ｂのパルス幅は可変とされているため、パルス幅（Ｈｉの部分）で決まるデューティ比は、図６に「３０％」、「６０％」、「９０％」と示したように、変化する。
そして、この制御パルス信号ＢのＬｏ，Ｈｉの状態は、駆動パルス信号Ａの第１周波数（Ｌｏ）、第２周波数（Ｈｉ）とそれぞれ対応するから、制御パルス信号Ｂのデューティ比の変化に伴って、一定期間ｔにおいて、駆動パルス信号Ａの周波数として第１周波数（Ｌｏ）が選択される期間ｔ−ｌと、第２周波数（Ｈｉ）が選択される期間ｔ−ｈとの比率が変わるのである。
よって、ロータ３０の駆動についても、第１駆動状態ｄ１（回転数がほぼ０）とされる期間と、第２駆動状態ｄ２（最大効率で回転）とされる期間との比率が変化し、ロータ３０は、第１駆動状態ｄ１と第２駆動状態ｄ２とが平準化された状態で駆動される。
【００５６】
ここで、図７は、制御パルス信号Ｂのデューティ比と、ロータ３０の回転数および圧電アクチュエータ２０における電流値との関係を示すグラフである。
このグラフから把握されるように、ロータ３０の回転数および圧電アクチュエータ２０の電流値は、デューティ比に対してほぼ線形に変化しているため、デューティ比は容易に決めることができる。
つまり、ロータ回転数および電流値と周波数との関係が線形ではない、図１４のような場合と比べて、ロータ３０の回転数および圧電アクチュエータ２０の電流値の制御を容易に実施できる。このデューティ比を、０〜１００の間で任意に決めることで、ロータ３０の回転数（および圧電アクチュエータ２０の電流値）を自在にコントロールできる。
【００５７】
［７．本実施形態による効果］
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）圧電アクチュエータ２０を駆動する駆動制御装置５０において、ロータ３０を第１駆動状態ｄ１、第２駆動状態ｄ２とする第１周波数Ｌｏ、第２周波数Ｈｉが予め設定されており、これらの第１周波数Ｌｏ、第２周波数Ｈｉに係る、一定期間ｔにおいて選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈの比率が可変とされることによって、ロータ３０の駆動量を自在に制御することが可能となる。
【００５８】
（２）加えて、駆動制御装置５０では、各設定周波数が選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈの比率が可変とされるだけで、駆動パルス信号Ａの周波数の値を直接制御するものではないから、駆動に適する周波数を絞込むような困難性がなく、駆動制御を容易にできる。
つまり、駆動信号として選択される第１周波数、第２周波数は互いに十分離れた値であって、これらが選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈの比率が可変とされる構成であるから、ノイズなどの影響も出ず、駆動制御を容易に実施できる。
また、本発明は、Ｄ級増幅器を用いるＰＷＭ駆動方式のようにパルス幅を可変とするために用いられる駆動パルス信号Ａよりも高周波の基準信号は不要である。このため、低電流化できるとともに設計も容易化できる。
さらに、本発明では電圧を直接制御しないので、回路効率も低下しない。
【００５９】
（３）また、制御パルス信号Ｂのパルス幅を可変とすることで、一定期間ｔにおける第１周波数Ｌｏが選択される期間ｔ−ｌと第２周波数Ｈｉが選択される期間ｔ−ｈとの比率が可変とされるので、構成が簡略となり、また、低電流化できる。
【００６０】
（４）さらに、駆動制御装置５０では、位相シフト器６０、位相比較器６１などによって位相差フィードバック制御が実施されるため、圧電アクチュエータ２０の電流値、ロータ３０の駆動量を所望の値に制御可能となる。
【００６１】
（５）また、位相差フィードバックを行う構成において、第１駆動状態ｄ１、第２駆動状態ｄ２を位相差（第１位相差、第２位相差）によって規定し、この位相差を介して駆動周波数が決まる構成としたことで、駆動制御装置５０における位相差フィードバック制御の安定性を確保できる。すなわち、位相差フィードバック制御の後に、周波数が選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈの比率制御が行われることで、位相シフト器６０、位相比較器６１などにおける制御が不安定となることを回避できる。
【００６２】
（６）振動体２０Ａの駆動周波数が縦振動の共振周波数と、屈曲振動の共振周波数との間にあることで、縦振動と屈曲振動との振幅を大きくでき、駆動効率を向上させることができる。
そのうえ、このように共振を利用する場合には駆動周波数の範囲が狭く、駆動周波数の制御が困難であるため、圧電アクチュエータ２０を本実施形態の駆動制御装置５０で制御することによって得られる効果は大きい。
また、駆動制御装置５０は、圧電アクチュエータ２０以外にも、共振を利用する圧電アクチュエータの駆動制御装置として、汎用的に利用できる。
【００６３】
（７）そして、通常、電子時計１における時針２、分針３、秒針４などの駆動手段はステッピングモータであるが、このステッピングモータを圧電アクチュエータ２０に置き換えることが可能となり、これによって電子時計１の一層の薄型化が実現できるとともに、圧電アクチュエータ２０はステッピングモータよりも磁性の影響を受けにくいことから、電子時計１の高耐磁化をも図ることができる。
【００６４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略する。
図８は、本実施形態における圧電アクチュエータ２０の駆動制御装置５０Ａの構成を示すブロック図である。
前述の第１実施形態における駆動制御装置５０では、駆動パルス信号の周波数が第１周波数、第２周波数で交互に切り替えられていたが、本実施形態の駆動制御装置５０Ａでは、駆動パルス信号が３値化され、第１周波数、第２周波数、第３周波数から選択される点が第１実施形態とは相違する。
【００６５】
電圧制御発振器５１には、第１周波数、第２周波数、これら第１周波数と第２周波数との間の略中間の値となる第３の周波数、の３つの周波数が設定されており、これらの設定周波数のいずれかで、駆動パルス信号が生成されている。
具体的に、本実施形態では、第１周波数は２４５ｋＨｚ、第３周波数は２４８ｋＨｚ、第２周波数は２５２ｋＨｚに決められている。
ここで、第１周波数は、図１４に示されたように、ロータ３０の状態を回転数がほぼ０となる第１駆動状態ｄ１とするもので、第２周波数は、ロータ３０の回転数が最大となる第２駆動状態ｄ２とするもので、第３周波数は、ロータ３０の回転数を最大回転数の略半分（第３駆動状態ｄ３）とするものとなっている。
【００６６】
一方、位相シフト器６０では、シフトする位相差として、前述の第１位相差、第２位相差に加えて、第３位相差を有する。
本実施形態では、第１、第２、第３位相差はそれぞれ、１５０°、１１５°、１００°とされる。
これらの位相差は、第１、第２、第３周波数とそれぞれ対応しており、図１４に示されたように、第１位相差は、ロータ３０の状態を第１駆動状態ｄ１とするもので、第２位相差は、ロータ３０の状態を第２駆動状態ｄ２とするもので、第３位相差は、ロータ３０の状態を第３駆動状態ｄ３とするものとなっている。
【００６７】
そして、ＰＷＭ信号源５９から出力される制御信号Ｂの電圧に応じて、位相シフト器６０においてシフトされる位相差が第１、第２、第３位相差から選択され、位相比較器６１から出力された位相差で駆動パルス信号Ａが生成されることを通して、駆動パルス信号Ａの周波数が第１、第２、第３周波数から選択される。
【００６８】
図９は、駆動制御装置５０Ａの駆動制御におけるタイミングチャートである。
本実施形態において、ＰＷＭ信号源５９が出力する制御信号Ｂは、Ｈｉ（電圧が高）、Ｌｏ（電圧が低）に加えて、高インピーダンス（Ｈｉｚ）の３状態を有する。この制御信号ＢがＬｏのときは駆動パルス信号Ａの周波数は第１周波数Ｌｏが選択され、制御信号ＢがＨｉｚのときは第３周波数Ｍｉｄが選択され、制御信号ＢがＨｉのときは、第２周波数Ｈｉが選択される。そして、制御パルス信号Ｂは、ＬｏとＨｉｚ、ＨｉｚとＨｉ、の間でそれぞれ切替可能に構成される。
ＰＷＭ信号源５９は、制御信号Ｂの信号状態をＬｏとＨｉｚとに切り替える第１モードＭ１と、ＨｉｚとＨｉとを切り替える第２モードＭ２との２つのモードを有し、これらのモードＭ１、Ｍ２が適宜選択されるようになっている。
【００６９】
本実施形態の駆動制御装置５０Ａの動作について説明する。
図９において、当初、ＰＷＭ信号源５９は、第１モードＭ１であり、制御信号ＢはＬｏとＨｉｚとの間でスイッチングされる。制御信号Ｂにおいて、一定期間ｔ（Ｌｏ＋Ｈｉｚ）におけるＨｉｚである期間の比率が５０％以上となると（図９中、３０％、６０％と変化した後）、ＰＷＭ信号源５９は第２モードに移行し、制御信号Ｂは、ＨｉｚとＨｉとの間でスイッチングされる。なお、第２モードＭ２において、３０％と図示したのは、一定期間ｔ（Ｈｉｚ＋Ｈｉ）におけるＨｉである期間の比率である。
【００７０】
このような制御信号Ｂのスイッチング制御により、制御信号Ｂのモードが第１モードＭ１のときは、駆動パルス信号Ａの周波数として第１周波数Ｌｏと第３周波数Ｍｉｄとがそれぞれ選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｍの比率が可変とされる。
また、制御信号Ｂのモードが第２モードＭ２のときは、駆動パルス信号Ａの周波数として第３周波数Ｍｉｄと第２周波数Ｈｉとがそれぞれ選択される期間ｔ−ｍ、ｔ−ｈの比率が可変とされる。
【００７１】
なお、本実施形態における制御信号Ｂの各モードＭ１，Ｍ２それぞれにおける一定期間ｔでのＨｉｚ期間の比率、および一定期間ｔでのＨｉ期間の比率（ここではデューティ比と言う）、ロータ３０の回転数、圧電素子２２に流れる電流値との関係については、前掲の図７に示されている。前述したように、ロータ３０の回転数および圧電アクチュエータ２０に流れる電流値は、デューティ比に対してほぼ線形に変化する。
【００７２】
本実施形態によれば、前述の効果に加えて、次のような効果を奏する。
（８）駆動パルス信号Ａの周波数が第１、第２、第３周波数に３値化され、制御信号Ｂのスイッチングにより、第１周波数選択期間ｔ−ｌおよび第３周波数選択期間ｔ−ｍの比率、また、第３周波数選択期間ｔ−ｍおよび第２周波数選択期間ｔ−ｈの比率がそれぞれ可変とされるので、分解能を高くでき、より適切な駆動制御が可能となる。
【００７３】
（９）また、制御信号Ｂの信号状態として、低電圧、高電圧、高インピーダンス状態の３状態を採用したため、１の信号出力に３つの状態を持たせることができる。
【００７４】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図１０を参照して説明する。
第１実施形態および第２実施形態では、圧電アクチュエータ２０を最大効率で駆動するための駆動制御を行っていたが、本実施形態は、圧電アクチュエータ２０で駆動される駆動対象の駆動量を調整可能に駆動制御する点で前記各実施形態とは相違する。
図１０は、本実施形態の駆動制御装置５０Ｂを示す。
駆動制御装置５０Ｂは、前述の駆動制御装置５０（図４）の構成に加えて、圧電アクチュエータ２０部分を流れる電流を検出する電流検出器７１と、電流指令値を出力する電流指令値源７２と、電流検出器７１で検出された電流値と、電流指令値源７２から出力された電流指令値とに基いて、ＰＷＭ信号源５９に対して制御信号を出力する電流制御器７３とを備える。
【００７５】
そして、電流制御器７３からの出力信号を基に、ＰＷＭ信号源５９において制御パルス信号のパルス幅が決められる。つまり、本実施形態では、圧電アクチュエータ２０の電流値によるフィードバック制御が行われる。
【００７６】
このような本実施形態では、前述の効果に加えて、次のような効果も得られる。
（１０）ＰＷＭ信号源５９が出力する制御パルス信号のパルス幅が圧電アクチュエータ２０における電流値を基に調整可能となるので、これらパルス幅の調整によって圧電アクチュエータ２０における振動状態を制御可能となり、これによって駆動対象の駆動量（ロータの場合は回転数）などを制御することができる。このため、速度調整（スピードコントロール）が必要な駆動対象の駆動源としても圧電アクチュエータ２０を利用できる。また、このような電流値のフィードバックにより、圧電アクチュエータ２０を安定して駆動制御することができる。
【００７７】
〔第４実施形態〕
次に本発明の第４実施形態について、図１１を参照して説明する。
本実施形態では、第３実施形態とは異なる手段により、第３実施形態と略同様に、圧電アクチュエータ２０の駆動対象であるロータの回転数が調整可能に駆動制御される。
【００７８】
図１１は、本実施形態の駆動制御装置５０Ｃを示す。
駆動制御装置５０Ｃは、前述の駆動制御装置５０（図４）の構成に加えて、ロータの回転数を検出する回転数検出器８１と、回転数指令値を出力する回転数指令値源８２と、回転数検出器８１で検出された回転数と、回転数指令値源８２から出力された回転数指令値とに基いて、ＰＷＭ信号源５９に対して制御信号を出力する回転数制御器８３とを備える。
回転数検出器８１は、例えば、第１実施形態においてロータ３０と一体の歯車４１（図２）の回転数を検出する回転センサ１５を含んで構成される。
【００７９】
このような本実施形態では、前記第１，２実施形態で得られる効果に加えて、次のような効果も得られる。
（１１）前記第３実施形態では、圧電アクチュエータ２０を流れる電流値に基づいてＰＷＭ信号源５９が制御を行っていたが、圧電アクチュエータ２０は摩擦によってロータ３０を回転駆動するため、すべり等が生じる可能性もあり、電流値の制御だけでは多少の誤差が生じる虞があった。これに対して本実施形態の構成によれば、直接ロータ３０ないし歯車４１の回転数を検出しているので、より正確な駆動制御を行うことができる。
【００８０】
〔第５実施形態〕
次に本発明の第５実施形態について、図１２を参照して説明する。
本実施形態の駆動制御装置５０Ｄは、第３実施形態の電流値に基づく駆動制御と、第４実施形態の回転数に基づく駆動制御とを組み合わせたものである。
すなわち、駆動制御装置５０Ｄは、電流検出器７１、電流制御器７３、回転数検出器８１、回転数指令値源８２、回転数制御器８３を備えている。
【００８１】
回転数制御器８３は、回転数指令値源８２からの回転数指令値と、回転数検出器８１で検出される回転数とに基いて電流制御器７３に電流指令値を出力する。
電流制御器７３は、回転数制御器８３からの電流指令値と、電流検出器７１で検出された電流値とに基づいてＰＷＭ信号源５９に制御信号を出力する。
従って、本実施形態におけるフィードバック制御では、ロータ回転数に基づく制御ループがメジャーループとされ、電流値に基づく制御ループがマイナーループとされている。
【００８２】
このような本実施形態では、前記第１〜４の各実施形態で得られる効果に加えて、次のような効果も得られる。
（１２）圧電アクチュエータ２０によって回転駆動されるロータ３０の回転数と、圧電アクチュエータ２０を流れる電流値との２つのパラメータに基づいて圧電アクチュエータ２０における振動状態を制御しているので、ロータの回転数（回転速度）をより正確に制御することができる。
【００８３】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１３は、本実施形態における駆動制御装置５０Ｅを示している。
駆動制御装置５０Ｅは、前述の位相シフト器、位相比較器、ローパスフィルタなどを備えていないが、その他の構成は、第１実施形態における駆動制御装置５０と同様に構成されている。
そして、駆動制御装置５０Ｅでは、ＰＷＭ信号源５９から直接、制御パルス信号が電圧制御発振器５１に出力される。
すなわち、制御パルス信号の電圧が低のとき、電圧制御発振器５１では、第１周波数（Ｌｏ）が選択され、制御パルス信号の電圧が高のときは、電圧制御発振器５１で第２周波数（Ｈｉ）が選択される。
【００８４】
本実施形態では、駆動信号の位相制御が行われないが、ＰＷＭ信号源５９からの制御パルス信号の入力により、各設定周波数が選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈなどの比率が可変とされて、圧電アクチュエータの電流値、およびロータの駆動状態を任意の状態とすることができる点では、前記各実施形態と相違しない。
本実施形態によれば、第１、第２実施形態で述べた効果と同様の効果が得られる。
また、駆動制御装置の構成を一層簡略化できる。
【００８５】
〔本発明の変形例〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００８６】
例えば、駆動信号の周波数として選択される設定周波数を決める際に参照される駆動対象の駆動量、圧電アクチュエータの振動状態を規定する電流値などは、前記各実施形態で示したものに限定されない。よって、第１周波数、第２周波数、第３周波数の具体的な数値も前記各実施形態に限定されない。
駆動対象の駆動量として、前記各実施形態では、ロータ３０の回転数がほぼ最大となる駆動状態（第２駆動状態ｄ２）、回転数がほぼ０となる駆動状態（第１駆動状態ｄ１）が選択されていたが、これに限らず、例えば、第１駆動状態として、回転数が最大回転数の１／２や１／３などになる状態を選択し、これを実現する周波数を第１周波数として選択してもよい。
【００８７】
また、前記各実施形態では、一定期間ｔにおける駆動信号の各設定周波数が選択される期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈなどの比率が可変とされることにより、ロータ３０の回転数が自在に調整されていたが（スピードコントロール）、このような駆動信号の各設定周波数選択期間ｔ−ｌ、ｔ−ｈ等の比率により、温度や負荷などの駆動条件が変化して駆動に適する周波数が変動した際などでも、圧電アクチュエータを所定の振動状態に保ち、また、駆動対象を所定の駆動状態に保つことが可能となる。
【００８８】
さらに、設定周波数の数に関して、前記各実施形態では、２値または３値であったが、必要に応じて、４値、５値などとすることも検討できる。
また、圧電アクチュエータの駆動対象としては、回転駆動するロータに限らず、直線駆動するスライダなどであってもよい。
【００８９】
また、本発明は、前記実施形態の電子時計に適用されるものに限らない。すなわち、本発明の圧電アクチュエータの駆動方法や、駆動装置を採用した電子機器としては、腕時計、置時計、柱時計等の電子時計に限らず、各種の電子機器に本発明が適用可能であり、特に小型化が要求される携帯用の電子機器に好適である。
ここで、各種の電子機器としては、時計機能を備えた電話、携帯電話、非接触ＩＣカード、パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カメラ等が例示できる。
また、時計機能を備えないカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話等の電子機器にも適用可能である。これらカメラ機能を備えた電子機器に適用する場合には、レンズの合焦機構や、ズーム機構、絞り調整機構等の駆動に本発明の駆動手段を用いることができる。
さらに、計測機器のメータ指針の駆動機構や、可動玩具の駆動機構、自動車等のインパネ（instrumental panel）のメータ指針の駆動機構、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、プリンタの紙送り機構、乗り物並びに人形などの玩具類の駆動機構、超音波モータ等に本発明の駆動手段を用いてもよい。
【００９０】
また、前記各実施形態では、圧電アクチュエータを電子時計１の時刻表示針（指針）の駆動に用いていたが、これに限らず、電子時計１の日付表示機構の駆動に用いてもよい。
また、時計の種類は腕時計に限定されず、懐中時計、壁掛け時計、置時計などに本発明を適用できる。
【００９１】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施形態における時計の外観図。
【図２】前記実施形態における圧電アクチュエータユニットの斜視図。
【図３】前記実施形態における圧電アクチュエータユニットの平面図。
【図４】前記実施形態における圧電アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図。
【図５】前記実施形態における振動体について、駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフ。
【図６】前記実施形態における駆動制御装置のタイミングチャート。
【図７】前記実施形態において、駆動パルス信号のデューティ比と、ロータ回転数および圧電素子に流れる電流値との関係を示すグラフ。
【図８】本発明の第２実施形態における圧電アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図。
【図９】前記実施形態における駆動制御装置のタイミングチャート。
【図１０】本発明の第３実施形態における駆動制御装置の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第４実施形態における駆動制御装置の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第５実施形態における駆動制御装置の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第６実施形態における駆動制御装置の構成を示すブロック図。
【図１４】周波数掃引時の位相差、ロータの回転数（駆動量）、電流値の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００９３】
１・・・電子時計（時計）、２０・・・圧電アクチュエータ、２０Ａ・・・振動体、２２・・・圧電素子、２５・・・突起（当接部）、３０・・・ロータ（駆動対象）、５０・・・駆動制御装置、５０Ａ・・・駆動制御装置、５０Ｂ・・・駆動制御装置、５０Ｃ・・・駆動制御装置、５０Ｄ・・・駆動制御装置、５０Ｅ・・・駆動制御装置、５１・・・電圧制御発振器（周波数選択手段）、５９・・・ＰＷＭ信号源（制御信号源）、６０・・・位相シフト器、６１・・・位相比較器、Ａ・・・駆動パルス信号（駆動信号）、Ｂ・・・制御パルス信号（制御信号）、ｄ１・・・第１駆動状態、ｄ２・・・第２駆動状態、ｄ３・・・第３駆動状態、ｆｒ１・・・縦共振周波数（縦振動の共振周波数）、ｆｒ２・・・屈曲共振周波数（屈曲振動の共振周波数）、Ｈｉ・・・第２周波数、Ｌｏ・・・第１周波数、Ｍｉｄ・・・第３周波数、ｔ・・・一定期間、ｔ−ｌ・・・第１周波数選択期間、ｔ−ｈ・・・第２周波数選択期間、ｔ−ｍ・・・第３周波数選択期間。
【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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