(57)【要約】    【課題】  駆動回路を簡素化することができる振動型アクチュエータ駆動システム、を提供する。    【解決手段】  リニア超音波アクチュエータ６の振動体１０は、Ａモードで励振され、Ｂモードで励振されるように構成されている。リニア超音波アクチュエータ６の振動体１０の電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間または電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のいずれか一方に対して、ＡモードまたはＢモードの共振周波数の近傍の周波数を有する交流信号が印加される。上記交流信号が印加される電極は、駆動方向切換器３からの信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて動作するスイッチング素子４，５により選択される。【選択図】      図１
2006314179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、
前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも２つの電極を有する圧電素子および該圧電素子が固着されている弾性体を含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記２つの電極に印加された際には第１の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記２つの電極に印加された際には第２の振動モードで励振されるように構成され、
前記駆動回路は、前記２つの電極のうちのいずれか一方の電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が印加される電極として、前記２つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択する電極選択回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項２】
前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記２つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択することを特徴とする請求項１記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項３】
前記圧電素子は互いに対向する１対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記２つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記２つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択し、該選択された電極を共通電位に接続することを特徴とする請求項１記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項４】
前記振動体は、矩形の平板状に形成されており、前記圧電素子の２つの電極は、前記振動体の長辺方向へ沿って配列されており、前記第１の振動モードは前記振動体の短辺方向１次屈曲モードであり、前記第２の振動モードは前記振動体の長辺方向２次屈曲モードであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項５】
振動体に励振される振動により被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
前記振動体は、少なくとも２つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記２つの電極に印加された際には第１の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記２つの電極に印加された際には第２の振動モードで励振されるように構成され、
前記２つの電極のうちのいずれか一方の電極に交流信号が駆動信号として印加されることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５記載の振動型アクチュエータの駆動回路であって、
前記２つの電極のうちのいずれか一方の電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、
前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が印加される電極として、前記２つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択する電極選択回路と
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回路。
【請求項７】
前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記２つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択することを特徴とする請求項６記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項８】
前記圧電素子は互いに対向する１対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記２つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記２つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択し、該選択された電極を共通電位に接続することを特徴とする請求項６記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項９】
振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、
前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも２つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記２つの電極に印加された際には第１の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記２つの電極に印加された際には第２の振動モードで励振されるように構成され、
前記駆動回路は、前記２つの電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が前記２つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御する制御回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極に流れる電流量と前記他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項９記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項１１】
前記圧電素子は互いに対向する１対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記２つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極と前記共通電極間の電流量と前記他方の電極と前記共通電極間の電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項９記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項１２】
前記振動体は、矩形の平板状に形成されており、前記圧電素子の２つの電極は、前記振動体の長辺方向へ沿って配列されており、前記第１の振動モードは前記振動体の短辺方向１次屈曲モードであり、前記第２の振動モードは前記振動体の長辺方向２次屈曲モードであることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
【請求項１３】
振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
前記振動体は、少なくとも２つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記２つの電極に印加された際には第１の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記２つの電極に印加された際には第２の振動モードで励振されるように構成され、
前記２つの電極には、駆動信号としての交流信号が印加され、
前記駆動信号としての交流信号が前記２つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とがそれぞれ制御されることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３記載の振動型アクチュエータの駆動回路であって、
前記２つの電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、
前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が前記２つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御する制御回路と
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回路。
【請求項１５】
前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極に流れる電流量と前記他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項１４記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【請求項１６】
前記圧電素子は互いに対向する１対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記２つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極と前記共通電極間の電流量と前記他方の電極と前記共通電極間の電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項１４記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システム、振動型アクチュエータおよびその駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
被駆動体を直線運動するように駆動するタイプの振動型アクチュエータとして、様々なものが提案されており、その一つとして、例えば本出願人により提案されているリニア超音波アクチュエータがある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
上記リニア超音波アクチュエータについて図６〜図１０を参照しながら説明する。図６は従来のリニア超音波アクチュエータの構成を模式的に示す斜視図、図７は図６の圧電素子に形成されている電極のパターンを示す平面図、図８は図６の振動体の振動モードであるＡモードとＢモードとをそれぞれ模式的に示す斜視図、図９は図６の振動体の突起部に生じる楕円運動を模式的に示す図、図１０は図６のリニア超音波アクチュエータを駆動するための駆動回路を示すブロック図である。
【０００４】
上記リニア超音波アクチュエータ１７は、図６に示すように、振動体１０を備える。振動体１０は、金属材料からなる平板状の弾性体１０１と、該弾性体１０１の一方の面に固着されている圧電素子１０２とを含む。弾性体１０１の他方の面には、垂直に立ち上がる一対の突起部１０１ａが形成され、各突起部１０１ａは所定の間隔をおいて弾性体１０１の長手方向に沿って配列されている。各突起部１０１ａには、磁石からなる移動体１２が、その磁力により加圧接触されている。
【０００５】
圧電素子１０２の露出面（弾性体１０１に固着されている面と対向する面）には、図７に示すように、長手方向に沿って配列されている２つの電極Ｖａ，Ｖｂが形成されている。圧電素子１０２の弾性体１０１との固着面には、圧電素子１０２全面に亘って共通電極Ｖｃ（図示せず）が形成されており、この共通電極Ｖｃは、グランド（共通電位）に接続されている。圧電素子１０２には、極性が厚み方向へ同極になるように、予め分極処理が施されている。
【０００６】
圧電素子１０２の電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間、および電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間にそれぞれ同一周波数でかつ同一位相の交流電圧が印加されると、振動体１０には、図８（ｂ）に示すようなＢモードでの振動が励振される。このＢモードでの振動は、振動体１０の短辺方向における１次の屈曲振動（曲げ振動）である。また、電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間、および電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間に互いに逆位相である交流信号が印加されると、振動体１０には、図８（ａ）に示すようなＡモードでの振動が励振される。このＡモードでの振動は、振動体１０の長辺方向における２次の屈曲振動（曲げ振動）である。
【０００７】
ここで、振動体１０は、上記Ａモードでの励振時とＢモードでの励振時とのそれぞれにおける共振周波数が略一致するように構成されている。各電極Ｖａ，Ｖｂに対して、上記共振周波数近傍の周波数で、かつ位相差が同位相以外、および逆位相以外である交流信号が印加されると、振動体１０には、ＡモードおよびＢモードでの振動が、それぞれ、π／２（ｒａｄ）または−π／２（ｒａｄ）の位相差を有して発生する。この際、振動体１０の突起部１０１ａは、Ａモードでの振動の節部とＢモードでの振動の腹部が一致する位置に形成されているので、振動体１０の各突起部１０１ａ上には、図９に示すような楕円運動が発生する。この楕円運動により、移動体１２は、その長手方向へ向けて直線運動する。
【０００８】
上記リニア超音波アクチュエータ１７を駆動する駆動回路は、図１０に示すように、交流信号発生器１３、位相シフタ１４、および２つの昇圧回路１５，１６を有する。交流信号発生器１３は、同一周波数で同一位相の２つの交流信号を発生する。位相シフタ１４は、交流信号発生器１３から出力される一方の交流信号（Ｂモードに対応する交流信号）を所定の位相分ずらして出力する。ここで、位相のシフト量φは、０＜φ＜πの関係を満たす範囲にある。昇圧回路１６は、位相シフタ１４から出力される交流信号の電圧をリニア超音波アクチュエータ１７が動作可能な電圧まで昇圧する。昇圧回路１５は、交流信号発生器１３から出力される他方の交流信号（Ａモードに対応する交流信号）の電圧をリニア超音波アクチュエータ１７が動作可能な電圧まで昇圧する。昇圧回路１５で電圧が昇圧された交流信号は、圧電素子１０２の電極Ｖａへ、昇圧回路１６で電圧が昇圧された交流信号は、電極Ｖｂへ、それぞれ印加される。また、上記駆動回路は、圧電素子１０２の共通電極Ｖｃと同じに、グランドに接続される。
【０００９】
このように構成された駆動回路において、位相シフタ１４での位相のシフト量を調整することにより、振動体１０の２つの振動モードの振幅比率すなわち図９に示す楕円運動の楕円比を変化させることが可能になる。その結果、リニア超音波アクチュエータ１７の移動体１２に対する駆動速度および駆動方向を制御することが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−３２０８４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来のリニア超音波アクチュエータを駆動するためには、上述した２相の交流信号を生成するための回路、各交流信号の電圧をそれぞれ昇圧するための回路が必要であるので、駆動回路の回路規模が大きくなり、駆動回路を安価に構成することは難しい。
【００１１】
本発明の目的は、駆動回路を簡素化することができる振動型アクチュエータ駆動システム、振動型アクチュエータおよびその駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも２つの電極を有する圧電素子および該圧電素子が固着されている弾性体を含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記２つの電極に印加された際には第１の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記２つの電極に印加された際には第２の振動モードで励振されるように構成され、前記駆動回路は、前記２つの電極のうちのいずれか一方の電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が印加される電極として、前記２つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択する電極選択回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システムを提供する。
【００１３】
また、本発明は、上記振動型アクチュエータ駆動システムを構成する振動型アクチュエータおよびその駆動回路を提供する。
【００１４】
また、本発明は、上記目的を達成するため、振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも２つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記２つの電極に印加された際には第１の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記２つの電極に印加された際には第２の振動モードで励振されるように構成され、前記駆動回路は、前記２つの電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が前記２つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御する制御回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システムを提供する。
【００１５】
また、本発明は、上記振動型アクチュエータ駆動システムを構成する振動型アクチュエータおよびその駆動回路を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２つの電極のうちのいずれか一方の電極に、駆動信号として、第１または第２の振動モードの共振周波数の近傍の周波数を有する第３の交流信号を印加することによって、被駆動体を所望の方向へ駆動することが可能になり、駆動回路を簡素化することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、２つの電極に、駆動信号として、第１または第２の振動モードの共振周波数の近傍の周波数を有する第３の交流信号が印加された際に、一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御することによって、駆動回路を簡素化することができるとともに、被駆動体を、停止状態から低速駆動状態へまたはその逆の状態へ、さらには低速駆動状態から高速駆動状態へまたはその逆の状態へと円滑にかつ連続的に移行するように駆動することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る振動型アクチュエータ駆動システムの構成を示すブロック図、図２は図１の振動型アクチュエータの電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の振動方向を模式的に示す図、図３は図１の振動型アクチュエータの電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の運動方向（振動方向）を模式的に示す図である。
【００２０】
本実施の形態の振動型アクチュエータ駆動システムは、図１に示すように、振動型アクチュエータであるリニア超音波アクチュエータ６と、それを駆動する駆動回路とを備える。ここで、リニア超音波アクチュエータ６は、図６に示すリニア超音波アクチュエータ１７と同じ構成を有する。また、本実施の形態におけるリニア超音波アクチュエータ６の圧電素子１０には、図７に示すパターンと同じパターンの電極Ｖａ，Ｖｂおよび共通電極Ｖｃが設けられている。よって、ここでは、リニア超音波アクチュエータ６の構成の説明は省略し、リニア超音波アクチュエータ６を駆動する駆動回路について説明する。但し、リニア超音波アクチュエータ６を構成する図示されていない部材に関して、図６に示すリニア超音波アクチュエータ１７と同一の部材には同一の符号を付して説明を行うものとする。
【００２１】
本実施の形態は、電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間、電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のいずれか一方に交流信号（第３の交流信号）を印加することによって、図８に示すＡモード、Ｂモードの各振動モードで同時に振動体１０を励振させることが可能である。ここで、上記交流信号は、リニア超音波アクチュエータ６のＡモードおよびＢモードの共振周波数近傍の周波数を有する信号である。
【００２２】
電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間のみに上記交流信号を印加する場合は、図８に示すＡモードでの電極Ｖａに対向する突起部１０１ａ側において振動振幅が最大になる瞬間と、Ｂモードでの突起部１０１ａ側において振動振幅が最大になる瞬間とが一致する。この場合の動作としては、図２に示すように、Ａモードにより振動体１０の各突起部１０１ａが図中左方向へ傾いたときに、Ｂモードにより各突起部１０１ａ全体が上方へ持ち上げられる動作である。その結果、振動体１０は、各突起部１０１ａが、図２中の矢印で示す方向すなわち斜め左へ傾いた方向へ運動するような振動を発生することになる。このような振動が発生している状態において、各突起部１０１ａと加圧接触されている移動体１２（図６に示す）は、左方向へ駆動される。
【００２３】
これに対し、電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のみに上記交流信号を印加すると、図８に示すＡモードでの電極Ｖｂに対向する突起部１０１ａ側において振動振幅が最大になる瞬間と、Ｂモードでの突起部１０１ａの振動振幅が最大になる瞬間とが一致する。その結果、図３に示すように、振動体１０は、各突起部１０１ａが、図３中の矢印で示す方向すなわち斜め右に傾いた方向へ運動するような振動を発生することになる。このような振動が発生している状態において、各突起部１０１ａと加圧接触されている移動体１２（図６に示す）は、右方向へ駆動される。
【００２４】
このように、圧電素子１０２上の電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間または電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のいずれか一方のみに上記交流信号を印加することにより、移動体１２を駆動させることが可能となる。また、移動体１２の駆動方向は、交流信号を電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間に印加するかまたは電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間に印加するかを選択することによって切り換えることができる。
【００２５】
次に、上述した駆動方法を実現するための駆動回路について説明する。
【００２６】
超音波アクチュエータ６を駆動する駆動回路は、図１に示すように、交流信号発生器１、昇圧回路２、駆動方向切換器３、および２つのスイッチング素子４，５を有する。交流信号発生器１は、リニア超音波アクチュエータ６に印加される単相の交流信号を生成し、出力する。この交流信号は、リニア超音波アクチュエータ６のＡモードまたはＢモードの共振周波数近傍の周波数を有する信号である。昇圧回路２は、交流信号発生器１から出力された交流信号の電圧をリニア超音波アクチュエータ６が動作可能な電圧まで昇圧する。この昇圧回路２としては、トランスを用いるもの、コイルやコンデンサが用いられた共振回路によって昇圧するものなど、周知の回路を使用することができる。
【００２７】
昇圧回路２で電圧が昇圧された交流信号は、リニア超音波アクチュエータ６の圧電素子１０２の共通電極Ｖｃに印加される。これに対し、圧電素子１０２の各電極Ｖａ，Ｖｂは、それぞれ、対応するスイッチング素子４，５を介してグランドに接続される。
【００２８】
各スイッチング素子４，５の動作は、駆動方向切換器３から出力される信号Ｓ１，Ｓ２により制御される。具体的には、駆動方向切換器３は、外部から指示されたリニア超音波アクチュエータ６の駆動方向に応じて、信号Ｓ１，Ｓ２のいずれかの一方の信号の電圧を排他的にハイレベルにする。例えば、交流信号を電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間のみに印加する場合、信号Ｓ１がハイレベルにされる。これにより、スイッチング素子４はオン（短絡）し、交流信号が電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間のみに印加される。この場合、上述したように、リニア超音波アクチュエータ６（移動体１２）の駆動方向は、左方向となる（図２を参照）。逆に、交流信号を電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間のみに印加する場合、信号Ｓ２がハイレベルにされる。これにより、スイッチング素子５はオン（短絡）し、交流信号が電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のみに印加される。この場合、上述したように、リニア超音波アクチュエータ６（移動体１２）の駆動方向は、右方向となる（図３を参照）。
【００２９】
このように、駆動方向切換器３によりスイッチグ素子４，５の動作を制御することにより、交流信号を、電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間、電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のいずれか一方のみに印加することができる。その結果、１相の交流信号のみでリニア超音波アクチュエータ６の駆動方向を制御することが可能となる。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、従来２相の交流信号を駆動信号として必要するタイプのリニア超音波アクチュエータを、１相の交流信号のみで駆動することが可能となり、その駆動回路の回路構成を簡素化することができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、２つの屈曲モードの組み合わせを用いたリニア超音波アクチュエータを駆動する場合を説明したが、このようなタイプのリニア超音波アクチュエータに限定されることはなく、伸縮モードやねじりモードなどを用いたリニア超音波アクチュエータを駆動する場合にも本発明の原理を適用することができる。
【００３２】
また、電極と振動モードの関係が本実施の形態と同一の関係であれば、リニアタイプのもののみに限定されることはなく、回転タイプの超音波アクチュエータにも応用することが可能である。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図４および図５を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る振動型アクチュエータの駆動回路の構成を示すブロック図、図５は図４の振動型アクチュエータの各突起部の運動方向（振動方向）の変化状態を模式的に示す図である。
【００３４】
上記第１の実施の形態は、リニア超音波アクチュエータの駆動方向を制御するために、圧電素子１０２上の電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間および電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のいずれか一方に選択的に交流信号を印加するように構成されている。しかしながら、上記第１の実施の形態の構成の場合、微小駆動や低速駆動を実現するには限界がある。すなわち、電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間に交流信号を印加した状態と電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間に交流信号を印加した状態とのそれぞれにおいては、移動体１２に対していずれかの方向に比較的強い駆動力が働くため、移動体１２の停止直前などにおいて移動体１２を低速度で駆動することは難しい。
【００３５】
そこで、本実施の形態は、移動体１２の停止直前などにおいて移動体１２を低速度で駆動することを可能にするために、共通電極Ｖｃに１相の交流信号を印加し、電極Ｖａおよび電極Ｖｂからグランド（共通電位）に流れる電流量を制御するように構成されている。
【００３６】
本実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同じ構成を有する超音波アクチュエータ６を駆動する場合を説明する。ここでは、リニア超音波アクチュエータ６の構成の説明は省略し、リニア超音波アクチュエータ６を駆動する駆動回路について説明する。
【００３７】
リニア超音波アクチュエータ６を駆動する駆動回路は、図４に示すように、交流信号発生器１と、昇圧回路２、電流バランス指令信号発生器２０、および２つの電流制御回路２１，２２を有する。交流信号発生器１は、リニア超音波アクチュエータ６のＡモードまたはＢモードの共振周波数近傍の交流信号を発生する。昇圧回路２は、交流信号発生器１から出力された交流信号の電圧をリニア超音波アクチュエータ６が動作可能な電圧まで昇圧する。
【００３８】
昇圧回路２で電圧が昇圧された交流信号は、リニア超音波アクチュエータ６の圧電素子１０２の共通電極Ｖｃに印加される。これに対し、圧電素子１０２の各電極Ｖａ，Ｖｂは、それぞれ、対応する電流制御回路２１，２２を介してグランドに接続される。電極Ｖａからグランドに流れる電流Ｉａの大きさおよび電極Ｖｂからグランドに流れる電流Ｉｂの大きさは、電流制御回路２１，２２により制御される。電流制御回路２１，２２は、それぞれ、電流バランス指令信号発生器２０からの電流バランス指令信号Ｉ１，Ｉ２に基づいて電極Ｖａからグランドへ流れる電流Ｉａ、電極Ｖｂからグランドに流れる電流Ｉｂのそれぞれの大きさを規制する。ここで、電流バランス指令信号発生器２０から出力される電流バランス指令信号Ｉ１，Ｉ２は、外部から指示された超音波アクチュエータ６の駆動方向および駆動速度に応じて、電極Ｖａからグランドへ流れる電流Ｉａ、電極Ｖｂからグランドに流れる電流Ｉｂのそれぞれの間の大きさの関係を制御するための信号である。これにより、電極Ｖａおよび電極Ｖｂからグランドに流れる電流Ｉａ，Ｉｂ間の大きさの関係が制御される。
【００３９】
第１の実施の形態において述べたように、電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間のみに上記交流信号が印加される場合、振動体１０の各突起部１０１ａは、図２に示すような斜め左に傾いた方向に沿って運動する。また、電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のみに交流信号が印加される場合、振動体１０の突起部１０１ａは、図３に示すような斜め右に傾いた方向に沿って運動する。
【００４０】
電極Ｖａおよび電極Ｖｂからグランドに流れる電流Ｉａ，Ｉｂ間の大きさの関係を制御しながら、同一周波数で同一位相の交流信号を共通電極Ｖｃに印加すると、各突起部１０１ａが図２に示す方向と図３に示す方向との間の方向へ運動するように、振動体１０を励振させることができる。具体的には、電極Ｖａからグランドに流れる電流Ｉａと電極Ｖｂからグランドに流れる電流Ｉｂとの間の大小関係を変化させると、振動体１０の突起部１０１ａを、図５に示すような軌跡に沿って運動させることが可能となる。例えば、電流Ｉａが電流Ｉｂに対して漸次大きくなるように電流Ｉａ，Ｉｂ間の大きさの関係を制御すると、各突起部１０１ａの運動方向は、漸次左側に向けて傾くことになる。逆に、電流Ｉａが電流Ｉｂに対して漸次小さくなるように電流Ｉａ，Ｉｂ間の大きさの関係を制御すると、各突起部１０１ａの運動方向は、漸次右側に向けて傾くことになる。また、電流Ｉａの大きさと電流Ｉｂの大きさとを等しくすると、各突起部１０１ａの運動方向は、振動体１０に対して垂直な方向となり、この場合、各突起部１０１ａと加圧接触された移動体１２は、ほぼ停止した状態になる。
【００４１】
以上より、本実施の形態によれば、共通電極Ｖｃに１相の交流電圧を印加し、電極Ｖａ，Ｖｂからグランドに流れる電流Ｉａ，Ｉｂ間の大小関係を制御することにより、振動体１０の各突起部１０１ａの運動方向が可変される。その結果、移動体１２を停止状態から低速駆動状態へまたはその逆の状態へ、さらには低速駆動状態から高速駆動状態へまたは逆の状態へ円滑にかつ連続的に移行するように駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動型アクチュエータ駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の振動型アクチュエータの電極Ｖａと共通電極Ｖｃ間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の振動方向を模式的に示す図である。
【図３】図１の振動型アクチュエータの電極Ｖｂと共通電極Ｖｃ間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の振動方向を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る振動型アクチュエータシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】図５は図４の振動型アクチュエータの各突起部の運動方向（振動方向）の変化状態を模式的に示す図である。
【図６】従来のリニア超音波アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図７】図６の圧電素子に形成されている電極のパターンを示す平面図である。
【図８】図６の振動体の振動モードであるＡモードとＢモードとを模式的に示す斜視図である。
【図９】図６の振動体の突起部に生じる楕円運動を模式的に示す図である。
【図１０】図６のリニア超音波アクチュエータを駆動するための駆動回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  交流信号発生器
２  昇圧回路
３  駆動方向切換器
４，５  スイッチング素子
６  超音波アクチュエータ
１０  振動体
１２  移動体
１４  位相シフタ
２０  電流バランス指令信号発生器
２１，２２  電流制御回路
１０２  圧電素子
Ｖａ，Ｖｂ  電極
Ｖｃ  共通電極
【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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