(57)【要約】【課題】振動型アクチュエータを駆動する際の加速性能や減速性能を向上させる。【解決手段】振動型駆動装置２０は、振動体６と被駆動体１１７を備える振動型アクチュエータ２３と、振動型アクチュエータの駆動を制御する制御装置２１を有する。制御装置２１は、振動体６を構成する圧電素子２に交流電圧が印加して振動体６に振動を励起し、振動体６と被駆動体１１７とを相対的に移動させる。その際に、制御装置２１は、振動体６の振動状態を検出し、検出された振動状態に対応する振動換算速度を算出し、振動体６と被駆動体１１７との相対速度を検出し、振動換算速度と相対速度に基づいて圧電素子２に印加する交流電圧の周波数を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体及び被駆動体を相対的に移動させる振動型アクチュエータの制御装置であって、
前記振動体の振動状態を、前記振動体の振動に応じて生じる振動電圧又は駆動電流に基づいて検出する振動検出手段と、
前記振動体及び前記被駆動体の相対速度を表す値を検出する相対速度検出手段と、
前記振動検出手段の検出結果及び前記相対速度検出手段の検出結果に基づいて前記振動体の振動状態を制御する振動制御手段と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
振動体及び被駆動体を相対的に移動させる振動型アクチュエータの制御装置であって、
前記振動体の振動状態を検出する振動検出手段と、
前記振動体及び前記被駆動体の相対速度を表す値を検出する相対速度検出手段と、
前記振動検出手段の検出結果及び前記相対速度検出手段の検出結果を比較した比較結果に基づいて前記振動体の振動状態を制御する振動制御手段と、を有し、
前記振動制御手段は、少なくとも前記振動体又は前記被駆動体の加速又は減速時に、前記比較結果を求め、且つ前記比較結果に基づいて前記振動体の振動状態を変更することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
前記振動制御手段は、少なくとも前記振動体又は前記被駆動体の加速又は減速時に、前記振動体の振動状態を変更することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記振動制御手段は、前記振動検出手段の検出結果と前記相対速度検出手段の検出結果から求めた前記振動体及び前記被駆動体の間に生じる滑りを表す値に基づいて、前記振動体の振動状態を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記振動制御手段は、少なくとも前記振動体又は前記被駆動体の加速又は減速時に、前記滑りを表す値を求め、且つ前記滑りを表す値に基づいて前記振動体の振動状態を変更することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記振動制御手段は、前記滑りを表す値が増加した場合に前記振動体の振動を減少させることを特徴とする請求項４又は５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記振動制御手段は、前記滑りを表す値が減少した場合に前記振動体の振動を増加させることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記振動制御手段は、所定のサンプリング周期毎に、前記滑りを表す値を求め、且つ前記滑りを表す値に基づいて前記振動体の振動状態を制御する
ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記振動検出手段の検出した振動状態に対応する速度を表す値を取得する速度取得手段を有することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記振動制御手段は、前記相対速度検出手段が検出した相対速度を表す値を前記速度取得手段が取得した速度を表す値で除算した値を１から減算した値、又は、前記速度取得手段が取得した速度を表す値から前記相対速度検出手段が検出した相対速度を表す値を減算した値を、前記滑りを表す値として求めることを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記振動体は、電気−機械エネルギ変換素子を有し、
前記振動制御手段は、前記電気−機械エネルギ変換素子に印加する複数の交流電圧の周波数、電圧値及び位相差の少なくとも１つを制御することによって、前記振動体の振動状態を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記振動体は、電気−機械エネルギ変換素子を有し、
前記電気−機械エネルギ変換素子は、前記振動電圧を出力するセンサ相を有し、
前記振動検出手段は、前記センサ相から出力された前記振動電圧の大きさを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記駆動電流を出力する電流検出回路をさらに有し、
前記振動検出手段は、前記電流検出回路から出力された前記駆動電流の大きさを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記振動型アクチュエータと、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の制御装置と、を有する
ことを特徴とする振動型駆動装置。
【請求項１５】
前記振動体及び前記被駆動体の相対速度を表す値を出力する位置センサを有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の振動型駆動装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の振動型駆動装置と、
前記振動型駆動装置によって移動される部品と、を有する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
振動体及び被駆動体を相対的に移動させる振動型アクチュエータの制御方法であって、
前記振動体の振動状態を、前記振動体の振動に応じて生じる振動電圧又は駆動電流に基づいて検出するステップと、
前記振動体及び前記被駆動体の相対速度を表す値を検出するステップと、
前記検出された振動体の振動状態及び前記検出された相対速度に基づいて前記振動体の振動状態を制御するステップと、を有する
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１８】
振動体及び被駆動体を相対的に移動させる振動型アクチュエータの制御方法であって、
前記振動体の振動状態を検出するステップと、
前記振動体及び前記被駆動体の相対速度を表す値を検出するステップと、
少なくとも前記振動体又は前記被駆動体の加速又は減速時に、前記振動状態及び前記相対速度を表す値を比較した比較結果を求め、且つ前記比較結果に基づいて前記振動体の振動状態を変更するステップと、を有する
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータの制御装置、振動型アクチュエータの制御方法、振動型駆動装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
非電磁駆動式のアクチュエータとして、振動体と被駆動体とを加圧接触させ、振動体に励起した振動により振動体と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータが知られている。振動体は、例えば、弾性体に圧電素子等の電気−機械エネルギ変換素子が接合された構造を有する。振動型アクチュエータでは、電気−機械エネルギ変換素子に交流の駆動電圧を印加することにより振動体に高周波振動を発生させ、発生させた振動エネルギを振動体と被駆動体との相対移動という機械運動として取り出す。
【０００３】
振動型アクチュエータを用いた機器において、駆動対象物の起動性能を向上させるための技術が、種々、提案されている。例えば、特許文献１には、圧電素子に備えられた電位検知センサが出力する電圧値の振幅が所定値を超えた場合に実速度が基準速度に達したか否かを判別し、判別結果に基づき駆動周波数の変化率を変更する制御方法が提案されている。また、特許文献２には、起動時に圧電素子に備えられた電位検知センサが出力する電圧値が所定値以上になると周波数掃引を規制する制御方法が提案されている。さらに、振動体と被駆動体の間には滑りが生じて振動型アクチュエータが摩耗する可能性があることから、このような摩耗を防ぐ技術が、例えば、特許文献３において提案されている。特許文献３の技術では、予め設定された駆動用指令信号と振動速度との関係に基づいて駆動用指令信号から駆動力伝達部材の振動速度を得る一方、ステージの位置情報（検出速度）を得る。その後、振動速度及び位置情報（検出速度）を基に駆動力伝達部材とステージの滑り量、さらには摩擦仕事を算出する。そして、摩擦仕事が予め設定した規格値を超えたら超音波モータへのフィードバック制御に用いる制御パラメータを変更する。また、例えば、特許文献４では、振動型アクチュエータの駆動制御において、圧電素子の電極の出力電圧が入力される駆動周波数制御回路の出力が、発振器にフィードバックされ、振動型アクチュエータの駆動周波数が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４４７８４０７号公報
【特許文献２】特開平０４−１４００７７号公報
【特許文献３】特開２００３−３２４９７４号公報
【特許文献４】特開２０００−２７８９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、駆動対象物を高速で急加速や急減速させる必要がある場合には、上記従来技術を適用した場合であっても、振動体と被駆動体との摩擦摺動面で生じる滑りに起因して、所望の加速性能や減速性能が得られないことがある。
【０００６】
本発明は、振動型アクチュエータを駆動する際の加速性能や減速性能を向上させることができる技術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】
【０００７】
本発明に係る、振動体及び被駆動体を相対的に移動させる振動型アクチュエータの制御装置は、前記振動体の振動状態を、前記振動体の振動に応じて生じる振動電圧又は駆動電流に基づいて検出する振動検出手段と、前記振動体及び前記被駆動体の相対速度を表す値を検出する相対速度検出手段と、前記振動検出手段の検出結果及び前記相対速度検出手段の検出結果に基づいて前記振動体の振動状態を制御する振動制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振動型アクチュエータを駆動する際に加速性能や減速性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る振動型駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】振動型駆動装置を構成する振動型アクチュエータの概略断面図である。
【図３】デジタル一眼レフカメラの断面図及び本体部の外観斜視図である。
【図４】振動型駆動装置を構成する制御装置が有する駆動部を説明する図である。
【図５】従来の制御方法による振動型アクチュエータの駆動特性を示すグラフである。
【図６】制御装置が有する比較演算部を説明する図である。
【図７】制御装置が有する振動制御部を説明する図である。
【図８】制御装置が有する振動制御部を説明する図である。
【図９】制御装置が有する振動制御部を説明する図である。
【図１０】滑り率に基づいて周波数を制御する場合のタイミングチャートである。
【図１１】滑り率に基づいてパルス幅を調整する場合のタイミングチャートである。
【図１２】滑り率に基づいて位相差を調整する場合のタイミングチャートである。
【図１３】制御装置による振動型アクチュエータの制御方法のフローチャートである。
【図１４】振動型アクチュエータの駆動試験結果を示す比較例及び実施例である。
【図１５】駆動部における振動体の振動状態を検出するための電流検出回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る振動型駆動装置２０の概略構成を示すブロック図である。振動型駆動装置２０は、振動型アクチュエータ２３、制御装置２１及び位置センサ１５０を有する。なお、位置センサ１５０は、制御装置２１の構成要素と考えてもよい。制御装置２１は、指令部１１０、制御量決定部１２０、滑り制御部１３０及び駆動部１４０を有する。指令部１１０は、指令値決定部１０１、目標位置比較部１０２、位置指令生成部１１８及び位置検出部１０９を有する。制御量決定部１２０は、周波数制御部１０３、電圧制御部１０４及び位相差制御部１０５を有する。滑り制御部１３０は、振動制御部１１６、比較演算部１１５、振動検出部１１２及び速度検出部１１３を有する。駆動部１４０は、交流信号生成部１０６及び昇圧回路１０７を有する。振動型アクチュエータ２３は、振動体６、被駆動体１１７及びセンサ相１１１を有する。
【００１１】
制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、電子部品及び電気部品を有し、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開し、制御装置２１を構成する各部の機能が実現されることで振動型アクチュエータ２３の駆動が制御される。なお、制御装置２１は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、各部の処理の全部又は一部を論理回路により実現するＡＳＩＣ等の専用プロセッサと、専用プロセッサにより動作が制御される電気回路によって構成されていてもよい。また、制御装置２１を構成する各部は、ソフトウェア（プログラム）による実装とハードウェアによる実装のいずれも可能であり、ソフトウェアとハードウェアとの組合せによって実装されていてもよい。本実施の形態において、制御装置２１は振動検出手段、相対速度検出手段、振動制御手段及び速度取得手段に該当する。
【００１２】
まず、制御装置２１による駆動制御対象となる振動型アクチュエータ２３の概略構成と駆動モードについて説明する。図２（ａ）は、振動型アクチュエータ２３の概略構成を示す断面図である。ここで取り上げる振動型アクチュエータ２３は、概略、棒状の振動体の摩擦部に円又は楕円運動を発生させ、摩擦部に圧接した回転体を回転させることにより、回転体と同軸に配置された出力軸を介して回転出力を外部に取り出すことができるものである。
【００１３】
振動型アクチュエータ２３は、支持部材３、摩擦部材４、回転体５、振動体６、ケース側軸受７，９、加圧受け部材８、出力軸１０、加圧バネ１１、フレキシブルプリント基板１２及びケース１３，１４を備える。振動体６は、振幅拡大部材１（弾性体）及び圧電素子２を有する。また、摩擦部材４、回転体５、加圧受け部材８、出力軸１０及び加圧バネ１１は、被駆動体１１７を構成する。
【００１４】
振動体６は、電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子２、フレキシブルプリント基板１２及び支持部材３が２つの振幅拡大部材１によって挟持された棒状（円柱状）の構造を有する。２つの振幅拡大部材１はそれぞれ、振動体摩擦部、くびれ部及び挟持部が一体に形成された構造を有する。フレキシブルプリント基板１２は、圧電素子２への給電を行う。支持部材３は振動型アクチュエータ２３の外装を形成するケース１３，１４に挟持されており、これにより、振動体６は支持部材３によってケース１３，１４内の所定位置に保持される。振動体６の内径側に設けられた孔部には出力軸１０が挿入されている。出力軸１０は、ケース１３，１４のそれぞれに設けられたケース側軸受７，９に圧入されて位置決めされており、振動体６は出力軸１０に対しても位置決めされている。
【００１５】
回転体５は、振動体６の摩擦部に加圧接触している。圧電素子２に複数の交流電圧（後述する２相の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ）を供給すると、振動体６のスラスト方向の両端部には、２つの曲げ振動が合成されることにより首ふり運動が生じる。この首ふり運動により、振動体６の両端部（軸方向の端部）に設けられた摩擦部の摩擦摺動面に円又は楕円運動が発生する。一方、回転体５にはプレス加工により作製されたステンレス鋼製でパイプ状の形状を有する段付きの摩擦部材４が、接着剤、ろう付け或いは溶接により接合されている。摩擦部材４の端面は、加圧バネ１１により振動体６の摩擦摺動面に圧接されており、加圧バネ１１による反力は２つの加圧受け部材８で受けている。よって、摩擦部材４が振動体６の摩擦摺動面に生じた円又は楕円運動により摩擦駆動されて出力軸１０まわりに回転することで回転体５が回転し、回転体５の回転力は、回り止めを介して出力軸１０に伝えられる。このとき、加圧受け部材８、出力軸１０及び回り止めは、接着剤によって接合されているため、回転体５の回転力は確実に出力軸１０に伝達される。なお、加圧受け部材８、出力軸１０及び回り止めの接合には、接着剤を用いる方法に代えて、レーザ等によるスポット溶接やろう付けを用いてもよい。
【００１６】
圧電素子２には、圧電材料が電極で挟まれた構造を有するセンサ相１１１（図１参照）が設けられている。圧電素子２に交流電圧を印加して圧電素子２を駆動する（振動させる）と、センサ相１１１に交流電圧が発生する。よって、センサ相１１１から出力される交流電圧の電圧値（以下「Ｓ相電圧（振動電圧）」という）や位相をモニタリングすることにより、振動体６の振動状態（振動変位）を検出することができる。なお、圧電素子２にセンサ相１１１が設けられていない場合でも、後述する駆動部１４０における電流（駆動電流）を測定することにより、振動体６の振動状態を検出することができる。駆動電流を測定するための回路構成については後述する。
【００１７】
詳細は後述するが、制御装置２１は、センサ相１１１から出力されるＳ相電圧を、振動体６と被駆動体１１７（摩擦部材４）との間に滑りが生じていないときの回転速度（定常状態での回転速度）に換算する。ここで、圧電素子２に生じる機械的な振動変位が大きくなると、Ｓ相電圧は高くなる。したがって、モニタリングされたＳ相電圧が高いときは、圧電素子２の振動変位が大きく、定常状態での回転速度が高い場合に該当する。なお、本実施の形態では、以下、定常状態での回転速度を「振動換算速度（検出結果）」と称する。また、位置センサ１５０は、出力軸１０（又は出力軸１０と駆動対象物との連結部）に取り付けられ、位置センサ１５０からの出力信号は、被駆動体１１７の実際の回転速度（以下「実回転速度（相対速度、検出結果）」という）と現在位置の検出に用いられる。なお、被駆動体１１７の現在位置とは、本実施の形態では振動型アクチュエータ２３は被駆動体１１７を回転駆動させることから、振動体６に対する被駆動体１１７の相対的な回転角度を指す。制御装置２１は、被駆動体１１７の定常状態での回転速度と被駆動体１１７の実回転速度との関係に基づいて、振動体６と被駆動体１１７（摩擦部材４）との間に発生している滑りを検出する。そして、制御装置２１は、この滑りを低減するように、圧電素子２に供給する交流電圧を生成するための制御量を操作する。
【００１８】
本実施の形態に係る制御装置２１による駆動が可能な振動型アクチュエータは、図２（ａ）の構造のものに限られない。図２（ｂ）は、周知の振動型アクチュエータの概略構成を示す断面図であり、例えば、特開平５−２１１７８５公報に開示されている。図２（ｂ）の振動型アクチュエータは、出力軸を有しておらず、外部への出力はギアを介して行われる。
【００１９】
振動型アクチュエータ２３は、例えば、デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置に設けられるミラー、シャッタ、レンズ等の駆動に用いることができる。一例として、振動型アクチュエータ２３を、デジタル一眼レフカメラのクイックリターンミラーの駆動に適用した構成について説明する。
【００２０】
図３（ａ）は、デジタル一眼レフカメラの本体部３０の外観斜視図である。図３（ｂ）は、デジタル一眼レフカメラの概略構成を示す断面図である。本体部３０の正面に設けられたマウントには、交換レンズ３１（レンズ鏡筒）が着脱自在となっている。本体部３０の内部には、交換レンズ３１を通過した撮影光束が導かれるミラーボックス３２が配置されており、ミラーボックス３２の内部にはメインミラー３３（クイックリターンミラー）が配設されている。本体部３０の内部の、交換レンズ３１の撮影光軸上には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子３６が配置されている。交換レンズ３１を通過した撮影光束は撮像素子３６の撮像面に結像する。撮像面に結像した光学像は、撮像素子３６による光電変換により電気信号へ変換された後、不図示の画像処理回路により周知の技術を用いて画像データに変換される。
【００２１】
ミラーボックス３２の内部に配設されたメインミラー３３は、撮影者がファインダ接眼窓３４から被写体像を観察する際には、撮影光束をファインダ接眼窓３４へ導くために、例えば、撮影光軸に対して４５度の角度となる第１の位置に保持される。一方、撮影者がシャッタボタンを押下して撮影を行う際には、撮影光束を撮像素子３６へ導くために、撮影光束から退避した第２の位置に保持される。撮影時のコマ速を上げるためには、メインミラー３３を第１の位置と第２の位置との間で高速で切り換える必要がある。
【００２２】
メインミラー３３の駆動軸は振動型アクチュエータ２３の出力軸１０と連結されており、振動型アクチュエータ２３の回転駆動力によってメインミラー３３を第１の位置と第２の位置との間で往復駆動させる。その際、メインミラー３３の位置と回転速度の制御は、圧電素子２に印加する交流電圧の周波数、電圧値及び位相差を調整することにより、出力軸１０の回転速度と回転角度を制御することによって行うことができる。制御装置２１は、メインミラー３３が静止状態から所定の速度へ加速し、一定速度で移動した後に目標位置に近付くに従って減速して目標位置で停止するように、振動型アクチュエータ２３の駆動を制御する。なお、メインミラー３３の駆動軸は、ギアやリンク機構等を介して振動型アクチュエータ２３と連結されていてもよい。
【００２３】
次に、制御装置２１の構成と動作について詳細に説明する。以下の説明において「振動型アクチュエータ２３を駆動する」とは、振動体６に励起する２つの曲げ振動を制御することにより、被駆動体１１７の実回転速度と位置（回転角度）の変化を制御することを指す。なお、振動型アクチュエータ２３では、前述の通り、振動体６は固定されており、被駆動体１１７が回転する。よって、被駆動体１１７の実回転速度及び位置（回転角度）はそれぞれ、振動体６に対する相対的な被駆動体１１７の回転速度及び位置（回転角度）と同義である。
【００２４】
振動型駆動装置２０が備える位置センサ１５０は、例えば、光学式のロータリエンコーダであり、出力軸１０に固定された格子円盤に所定のピッチで周方向に形成されたスケールを反射式又は透過式の光センサで読み取るものである。位置センサ１５０からの出力信号は、滑り制御部１３０の速度検出部１１３へ送信される。一方、センサ相１１１から出力されるＳ相電圧は、滑り制御部１３０の振動検出部１１２へ送信される。
【００２５】
滑り制御部１３０において、振動検出部１１２は、センサ相１１１から出力されたＳ相電圧に基づき、振動体６と摩擦部材４との間に滑りが生じていないときの被駆動体１１７の回転速度（定常状態の回転速度）を求める。また、速度検出部１１３は、位置センサ１５０からの出力信号に基づき、被駆動体１１７の実回転速度を検出する。比較演算部１１５は、振動検出部１１２が検出した被駆動体１１７の定常状態の回転速度と速度検出部１１３が検出した被駆動体１１７の実回転速度に基づいて、振動体６と摩擦部材４との間に生じている滑り率（詳細は後述する）を算出する。滑り制御部１３０において、振動制御部１１６は、比較演算部１１５が算出した滑り率に基づいて、圧電素子２に供給する交流電圧の周波数、電圧及び位相差の少なくとも１つを操作し、生成した操作信号を制御量決定部１２０へ送信する。
【００２６】
指令部１１０は、ＣＰＵやＰＬＤ（ＡＳＩＣを含む）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等の各種の電子デバイスや電気部品から構成されており、振動型アクチュエータ２３の駆動を制御するための情報を含む信号を生成する。具体的には、位置指令生成部１１８が、制御サンプリング毎（時間毎）に目標位置を算出する。位置センサ１５０からの出力信号は指令部１１０の位置検出部１０９へも送信され、位置検出部１０９は、位置センサ１５０からの出力信号に基づき、被駆動体１１７の現在位置を検出する。目標位置比較部１０２は、逐次、位置検出部１０９が算出した現在位置と位置指令生成部１１８が生成した目標位置との偏差を算出し、算出した偏差を指令値決定部１０１及び制御量決定部１２０へ出力する。指令値決定部１０１は、目標位置比較部１０２から取得した偏差に基づいて速度、電圧、駆動方向のそれぞれの情報を有する速度指令、電圧指令、駆動方向指令を制御量決定部１２０へ出力する。なお、指令部１１０は、起動初期値を維持して駆動を行い、被駆動体１１７が目標位置に達したときに電源をオフにして振動体６の駆動を停止するオープン駆動を行ってもよいし、偏差を用いてＰＩＤ補償器等によるフィードバック演算を行ってもよい。
【００２７】
指令値決定部１０１が決定した速度指令、電圧指令及び駆動方向指令はそれぞれ、制御量決定部１２０の周波数制御部１０３、電圧制御部１０４及び位相差制御部１０５へ送信される。制御量決定部１２０において周波数制御部１０３、電圧制御部１０４及び位相差制御部１０５はそれぞれ、滑り制御部１３０から取得した操作信号及び指令部１１０から取得した指令信号に基づいて、周波数、電圧及び位相差の制御量を決定する。制御量決定部１２０で決定された周波数、電圧及び位相差の制御量は、駆動部１４０の交流信号生成部１０６へ送信される。
【００２８】
交流信号生成部１０６は、例えば、ＣＰＵや関数発生器、スイッチング回路等から構成されており、振動型アクチュエータ２３に供給する交流電圧を生成するための交流パルス信号の周波数、パルス幅、位相差を調整する。なお、以下の説明では、駆動部１４０から圧電素子２に供給する交流電圧を駆動電圧ＶＡ，ＶＢと称呼する。
【００２９】
交流信号生成部１０６は、制御量決定部１２０から入力された周波数、パルス幅及び位相差の各制御量に基づいて矩形波の２相の交流信号を生成し、生成した２相の交流信号を昇圧回路１０７へ出力する。昇圧回路１０７は、交流信号生成部１０６から取得した２相の交流信号を所定の電圧値に昇圧して駆動電圧ＶＡ，ＶＢを生成し、生成した駆動電圧ＶＡ，ＶＢを振動体６の圧電素子２に印加する。これにより、振動体６に励起される所定の振動モードの振動により被駆動体１１７が摩擦駆動され、被駆動体１１７を所定の方向に所定の速度で回転させることができる。
【００３０】
なお、前述の通り、被駆動体１１７の実回転速度と現在位置は位置センサ１５０からの出力から求めることができるため、位置センサ１５０からの出力信号は、滑り制御部１３０にフィードバックされると共に指令部１１０にフィードバックされる。また、センサ相１１１から出力されるＳ相電圧は、滑り制御部１３０にフィードバックされる。
【００３１】
ここで、駆動部１４０の構成について説明する。図４（ａ）は、駆動部１４０の概略構成を示すブロック図である。交流信号生成部１０６は、パルス信号生成部１６５とスイッチング回路１６０を有する。昇圧回路１０７は、コイル１６２とトランス１６３を有するが、コイル１６２のみ或いはトランス１６３のみで構成されていてもよい。なお、駆動電圧ＶＡを生成する部分と駆動電圧ＶＢを生成する部分の構成は同じであるため、駆動電圧ＶＡの生成に用いられるパルス信号生成部及びスイッチング回路についてのみ説明することとする。
【００３２】
パルス信号生成部１６５は、制御量決定部１２０からの周波数、パルス幅、位相差の各制御量に応じた矩形のＡ相パルス信号と、Ａ相パルス信号とは位相が１８０度ずれたＡ相反転パルス信号を生成する。図４（ｂ）は、パルス信号生成部１６５で生成されるパルス信号を示す図である。パルス信号生成部１６５で生成されたＡ相パルス信号及びＡ相反転パルス信号は、スイッチング回路１６０に入力される。スイッチング回路１６０は、電源１６１から供給された直流電圧を入力されたパルス信号のタイミングでスイッチングさせ、矩形波の交流信号を生成する。なお、パルス信号生成部１６５で生成されるパルス信号のパルス幅をデューティ比で表した場合、交流信号生成部１０６で生成される交流信号のパルス幅も同じデューティ比で表される。
【００３３】
交流信号生成部１０６から出力される交流信号は、昇圧回路１０７に入力されて所定の電圧値に昇圧されることで正弦波の駆動電圧ＶＡに変換され、圧電素子２の一方の電極（Ａ相）に印加される。なお、圧電素子２の他方の電極（Ｂ相）に印加される駆動電圧ＶＢの生成に用いられるＢ相パルス信号は、Ａ相パルス信号に対して、制御量決定部１２０から出力された位相差の情報に基づく所定の位相差を有するように生成される。また、Ｂ相反転パルス信号は、Ｂ相パルス信号とは位相が１８０度ずれるように生成される。正弦波の駆動電圧ＶＢは、駆動電圧ＶＡと同様に生成される。
【００３４】
また、上述したように、圧電素子２にセンサ相１１１が設けられない場合、駆動部１４０に駆動電流を検出するための電流検出回路が設けられる。例えば、図１５（ａ）に示す電流検出回路１６４では、電源１６１とスイッチング回路１６０の間に設けられた抵抗１６９に流れる電流の大きさを検出する。圧電素子２に駆動電圧ＶＡ，ＶＢを印加して圧電素子２を駆動すると、圧電素子２に生じる機械的な振動変位の大きさに応じて抵抗１６９を含む電流検出回路１６４に流れる電流が大きくなる。したがって、電源１６１から抵抗１６９に流れる電流値を検出することにより、振動体６の振動状態（振動変位）を間接的に検出することができる。電流値は、差動アンプ１６６等を用いて増幅され、さらにＡＤ変換されて制御回路に出力される。なお、本実施の形態では、電流検出回路１６４において検出される電流値を「駆動電流」と定義する。また、例えば、図１５（ｂ）に示す電流検出回路１６７では、昇圧回路１０７の一端に設けられた抵抗１６８に流れる電流の大きさを検出する。圧電素子２に駆動電圧ＶＡ，ＶＢを印加して圧電素子２を駆動すると、圧電素子２に生じる機械的な振動変位の大きさに応じて昇圧用コイル（トランス１６３）に流れる電流が大きくなる。したがって、トランス１６３に接続された抵抗１６８に流れる電流値（駆動電流）を検出することにより、振動体６の振動状態（振動変位）を間接的に検出することができる。なお、電流検出用の抵抗はトランス１６３の２次側に設けても良い。また、電流検出回路１６７を流れる電流を検出できる形態であれば、抵抗を設ける場所は問わない。検出された駆動電流は、差動アンプ１６６等を用いて増幅され、さらにＡＤ変換されて制御回路に出力される。制御回路において、駆動電流は、Ｓ相電圧と同様に、圧電素子２の振動変位の大きさ、引いては、定常状態での回転速度へ換算される。
【００３５】
次に、制御装置２１による振動型アクチュエータ２３の制御方法について説明する。まず、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面の滑りについて説明する。図５は、振動型アクチュエータ２３を従来の制御方法で駆動したときの被駆動体１１７の回転速度とセンサ相１１１から得られるＳ相電圧との関係を示すグラフである。なお、被駆動体１１７の回転速度とは、位置センサ１５０により測定された被駆動体１１７（出力軸１０）の実際の回転速度である。また、図５のグラフでは、横軸に時間が、縦軸にＳ相電圧（Ｖｐ−ｐ）と回転速度（ｒｐｍ）が取られており、定常状態に至る３０ｍｓ〜４０ｍｓにおけるＳ相電圧と回転速度とが一致するように２つの縦軸のレンジを揃えている。
【００３６】
被駆動体１１７の加速領域と減速領域において、Ｓ相電圧と被駆動体１１７の回転速度に差異があり、この差異は特に加速領域で顕著である。これは、振動体６の振動振幅は十分に大きいにもかかわらず、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面に滑りが生じて、被駆動体１１７の回転速度が上がらないことが原因である。振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面に滑りが生じると、効率低下が生じ、過剰に電力を消費するため、ピーク電力が大きくなるという問題が生じる。そこで、本実施の形態に係る制御装置２１は、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面での滑りを検出し、滑りの発生が抑制されるように振動型アクチュエータ２３の駆動を制御する。
【００３７】
図６（ａ）は、制御装置２１の滑り制御部１３０に含まれる比較演算部１１５の構成を示すブロック図である。比較演算部１１５は、速度検出部１１３と振動検出部１１２のそれぞれからの出力値に基づいて振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面での滑りを表す値としての滑り率を算出する。比較演算部１１５は、除算器２０１を有する。本実施の形態では、除算器２０１は、実回転速度を振動換算速度で除算する。比較演算部１１５は、実回転速度を振動換算速度で除算した値を１から減算して、“滑り率＝１−（実回転速度／振動換算速度）”により滑り率を算出する。振動検出部１１２からの出力信号である振動換算速度とは、振動体６の振動状態を表すＳ相電圧の電圧値に対応する定常状態での回転速度に相当する。つまり、振動換算速度は、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面での滑りを考慮しない被駆動体１１７の回転速度である。位置センサ１５０からの出力信号に基づいて速度検出部１１３によって被駆動体１１７の実回転速度が検出されるため、両者の比を求めることで加減速時の滑り率を検出することができる。例えば、実回転速度と振動換算速度が等しければ、滑り率は０％となり、滑りが発生していない良好な駆動状態となっていると言うことができる。逆に、実回転速度がゼロ（０）であれば、滑り率は１００％となり、振動体６が被駆動体１１７に対して駆動力を伝達することができていない状態と言うことができる。
【００３８】
図６（ｂ）は、振動検出部１１２からの出力を説明する図である。振動換算速度は、センサ相１１１から入力されたＳ相電圧に基づいて近似式を用いて算出され、例えば、「Ｓ相電圧Ｖｓのときに振動換算速度Ｎ１」のように算出される。上述したように、Ｓ相電圧が高いときは、圧電素子２の振動変位が大きく、振動換算速度が高い場合に該当する。すなわち、Ｓ相電圧と振動換算速度とは、一般的に比例関係にあるため、図６（ｂ）に示すような一次関数を近似式として用いることができる。なお、Ｓ相電圧と振動換算速度との関係式には、非線形の近似式やルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いてもよく、これらの関係式は予め取得された測定データより算出される。ここで、振動換算速度を算出する方法としては、振動体を駆動するための駆動電圧の周波数や電圧値等のパラメータ（駆動用指令信号）と振動換算速度の関係を予め設定し、該関係に基づいて振動換算速度を算出する方法も考えられる。しかしながら、駆動電圧のパラメータと振動換算速度の関係は、被駆動体が加減速されない安定的な定常状態と、被駆動体が加減速されて摩擦状態が急激に変換する過渡状態とでは異なる。したがって、駆動電圧のパラメータに基づいて振動換算速度を算出する場合、摩擦状態によっては正確な振動換算速度を得られない場合がある。これに対して、本実施の形態では、駆動電圧とは異なる、振動体６の振動に応じて生じるＳ相電圧（振動電圧）に基づいて振動換算速度を算出する。Ｓ相電圧は振動体６の振動のみによって定まるため、本実施の形態では、摩擦状態にかかわらず、正確な振動換算速度を得られるという優位性がある。また、図１５に示す電流検出回路１６４，１６７を用いて駆動電流を検出する場合も、駆動電流が圧電素子２の振動変位のみによって定まるため、摩擦状態にかかわらず、正確な振動換算速度を得られるという優位性がある。なお、本実施の形態では、上述したように、Ｓ相電圧を回転速度に換算して実回転速度と比較したが、実回転速度をＳ相電圧に対応する電圧値に換算してＳ相電圧と比較してもよい。
【００３９】
続いて、比較演算部１１５で算出された滑り率に基づいて振動制御部１１６が生成する制御量について説明する。図７、図８及び図９はそれぞれ、振動制御部１１６の構成を説明する図である。振動制御部１１６は、比較演算部１１５から取得した滑り率を入力として演算を行うことにより、振動型アクチュエータ２３を駆動するための駆動電圧ＶＡ，ＶＢを生成するための周波数、パルス幅及び位相差の制御量を制御量決定部１２０へ出力する。振動制御部１１６は、これらの制御量を演算するために、周波数演算部３１０、パルス幅演算部４１０及び位相差演算部５１０を有する。図７は周波数演算部３１０を説明する図であり、図８はパルス幅演算部４１０を説明する図であり、図９は位相差演算部５１０を説明する図であり、以下、各図について説明する。
【００４０】
図７（ａ）は、周波数演算部３１０の構成を示すブロック図である。周波数演算部３１０は、滑り率に基づいて周波数を制御する。比較演算部１１５が算出した滑り率はリミッタ３０１に入力され、リミッタ３０１から０〜１の範囲の値で出力される。乗算器３０２において、リミッタ３０１からの出力値と周波数変化量Δｆ（＝ｆ１−ｆ０）とが乗算される。周波数変化量Δｆは予め設定された値であり、初期周波数ｆ０〜周波数ｆ１の範囲で周波数を操作することにより、被駆動体１１７の回転速度を滑りに応じて制御することができる。図７（ｂ）は、滑り率に対して出力される周波数変化量Δｆを示す図である。滑り率と周波数変化量Δｆとの関係は、例１に示す線形特性であってもよいし、例２に示す非線形特性であってもよい。加算器３０４は、初期周波数ｆ０に周波数変化量Δｆを加算する。すなわち、周波数の制御量は、初期周波数ｆ０から周波数ｆ１の範囲に納まり、周波数制御部１０３に出力される。ここで、駆動電圧ＶＡ，ＶＢを生成するための周波数が高くなると、振動体６の振動（回転速度）が減少する。
【００４１】
ところで、例えば、凍結した路面において車両のタイヤがスリップし始めた場合、タイヤの回転速度を低減することにより、スリップを解消させる。本実施の形態では、この原理を用い、図７（ｂ）に示すように、滑り率が増加した場合には周波数変化量Δｆを大きくして周波数を上昇させることにより、振動体６の振動（回転速度）を減少させる。これにより、滑り率を低下させて伝達効率を向上させる。また、滑り率が減少した場合には周波数変化量Δｆを小さくして周波数の上昇を抑制、すなわち、減少させるにより、振動体６の振動（回転速度）を増加させ、仕事率を向上させる。また、Ｓ相電圧は振動体６や被駆動体１１７の加速時又は減速時のいずれにおいても検出可能である。すなわち、振動体６や被駆動体１１７が過渡状態であっても、Ｓ相電圧を検出することができる。このとき、Ｓ相電圧を逐次検出し、該Ｓ相電圧に基づいて滑り率を算出して、上述したように、駆動電圧ＶＡ，ＶＢを生成するための周波数を制御することにより、過渡的なモータ性能の効率を改善することができる。この場合、被駆動体１１７の駆動中の所定のサンプリング周期毎又はこれに準じた周期毎に、Ｓ相電圧を検出して滑り率を算出し、滑り率に基づいて駆動電圧ＶＡ，ＶＢのパラメータを操作してもよい。これにより、適切にモータ性能の効率を改善することができる。
【００４２】
通常の振動型アクチュエータの制御では、加速・定常速・減速動作から成る駆動シーケンス毎にフィードバック制御のＰＩＤゲインを調整し、又は駆動中の滑り率を平均化して閾値と比較することにより、ＰＩＤゲインを変更するか否かを定める。すなわち、駆動電圧の制御単位が駆動シーケンス単位となるのに対し、本実施の形態は、振動体６や被駆動体１１７の加速時又は減速時であっても、逐次、駆動電圧ＶＡ，ＶＢのパラメータを操作することができる。したがって、本実施の形態では、従来に比較して、より効率のよい駆動を実現することができる。
【００４３】
図８（ａ）は、パルス幅演算部４１０の構成を示すブロック図である。パルス幅演算部４１０は、滑り率に基づいてパルス幅を操作することにより電圧を制御する。比較演算部１１５が算出した滑り率は、リミッタ４０１に入力され、リミッタ４０１から０〜１の範囲の値で出力される。ＬＵＴ４０２は、リミッタ４０１からの出力値に基づいてパルス幅を求め、電圧制御部１０４へ出力する。図８（ｂ）は、滑り率に対するパルス幅の出力値を示す図である。基本的に、パルス幅は、滑り率が大きくなるに従って小さくなるように出力されるが、例えば、滑り率が０．５以下ではパルス幅を５０％とし、滑り率が１．０ではパルス幅を１０％に設定することが望ましい。これは、振動型アクチュエータ２３の起動に必要な最低電圧を得るためのパルス幅が１０％であり、パルス幅を更に下げてしまうと、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面での動摩擦から静止摩擦状態へ摩擦状態が大きく変化してしまうことによる。
【００４４】
図９（ａ）は、位相差演算部５１０の構成を示すブロック図である。位相差演算部５１０は、滑り率に基づいて位相差を制御する。比較演算部１１５が算出した滑り率は、リミッタ５０１に入力され、リミッタ５０１から０〜１の範囲の値で出力される。ＬＵＴ５０２は、リミッタ５０１からの出力値に基づいて位相差を求め、位相差制御部１０５へ出力する。図９（ｂ）は、滑り率に対する位相差の出力値を示す図である。基本的に、位相差は、滑り率が大きくなるに従って小さくなるように出力される。しかし、位相差に対するＳ相電圧の非線形特性を考慮して、例えば、滑り率が１．０で位相差を２０度に設定することが望ましい。
【００４５】
続いて、制御装置２１による振動型アクチュエータ２３の駆動制御に関するタイミングチャートについて説明する。図１０は、滑り率に基づいて周波数を制御する場合のタイミングチャートである。図１０（ａ）は、被駆動体１１７の現在位置、実回転速度、滑り率、駆動周波数（駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数）の経時変化を示している。振動型アクチュエータ２３は、時間ｔ０で駆動が開始され、時間ｔ１で目標速度に達し、時間ｔ２で減速し、時間ｔ３で目標位置（目標回転角度）に到達するように制御される。時間ｔ０〜ｔ１の加速期間と時間ｔ２〜ｔ３の減速期間に注目すると、破線の振動換算速度と実線の実回転速度には、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面の滑りによって差異が生じる。その結果、上述したように、比較演算部１１５で滑り率が算出され、振動制御部１１６の周波数演算部３１０で滑り率が小さくなるように駆動周波数が操作される。図１０（ｂ）は、センサ相１１１から出力されるＳ相電圧と操作される周波数との関係を示している。駆動周波数を周波数ｆ１側に操作する（駆動周波数を高くする）と振動体６の振動が減少して振動換算速度も小さくなり、Ｓ相電圧が小さくなる。ここで、上述した滑り率の算出式より、滑り率が大きい状態とは振動換算速度が過大な状態に他ならない。そこで、本実施の形態では、滑り率が大きいときに駆動周波数を周波数ｆ１側に操作することにより、振動換算速度を低減（振動体６の振動を減少）させて滑り率を低減させる。すなわち、本実施の形態では、滑り率が大きいときには、周波数を上昇させることによって振動体６の振動（回転速度）を減少させる一方、滑り率が小さいときには、周波数を減少させることによって振動体６の振動（回転速度）を増加させる。また、振動体６や被駆動体１１７の加速時又は減速時であっても、Ｓ相電圧を逐次検出して滑り率を算出し、該滑り率に基づいて駆動電圧ＶＡ，ＶＢを生成するための周波数を変化させる。これにより、過渡的なモータ性能の効率を改善することができる。さらに、被駆動体１１７の駆動中の所定のサンプリング周期毎又はこれに準じた周期毎に、Ｓ相電圧を検出して滑り率を算出し、滑り率に基づいて駆動電圧ＶＡ，ＶＢのパラメータを操作する。これにより、滑りを低減した効率の良い駆動を実現することができる。
【００４６】
図１１は、滑り率に基づいてパルス幅を調整することにより駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値を制御する場合のタイミングチャートである。図１１（ａ）は、被駆動体１１７の現在位置、実回転速度、滑り率、パルス幅の経時変化を示している。図１１（ａ）に示される被駆動体１１７の現在位置、実回転速度、滑り率の経時変化は図１０（ａ）と同じであるため、説明を省略する。比較演算部１１５で滑り率が算出されると、振動制御部１１６のパルス幅演算部４１０によって、滑り率が小さくなるようにパルス幅が操作される。図１１（ｂ）は、センサ相１１１から出力されるＳ相電圧と操作されるパルス幅との関係を示している。パルス幅を０％側に操作すると振動体６の振動が減少して振動換算速度も小さくなり、また、Ｓ相電圧が小さくなる。よって、振動換算速度が過大となって滑り率が大きいときには、パルス幅を０％側に操作することにより、振動換算速度を低減（Ｓ相電圧を低減）させて滑り率を低減させることができる。但し、前述の通り、パルス幅を１０％未満にしないことが望ましい。
【００４７】
図１２は、滑り率に基づいて位相差を制御する場合のタイミングチャートである。図１２（ａ）は、被駆動体１１７の現在位置、実回転速度、滑り率、位相差の経時変化を示している。図１２（ａ）に示される被駆動体１１７の現在位置、実回転速度、滑り率の経時変化は図１０（ａ）と同じであるため、説明を省略する。比較演算部１１５で滑り率が算出されると、振動制御部１１６の位相差演算部５１０によって、滑り率が小さくなるように位相差が操作される。なお、振動型アクチュエータ２３の起動時の位相差は９０度に限定されるものではなく、８０度や１００度であっても構わない。図１２（ｂ）は、センサ相１１１から出力されるＳ相電圧と操作される位相差との関係を示している。位相差を０度側に操作すると、被駆動体１１７を駆動方向の順方向に移動させる振動が小さくなり、振動換算速度も小さくなる。このとき、当該振動を示すＳ相電圧が小さくなる。よって、振動換算速度が過大となって滑り率が大きいときには、位相差を０度側に操作することにより、振動換算速度を低減（Ｓ相電圧を低減）させて滑り率を低減させることができる。
【００４８】
なお、振動制御部１１６は、周波数演算部３１０、パルス幅演算部４１０及び位相差演算部５１０のすべての演算部を用いるものであってもよいし、少なくとも１つの演算部を用いるものであってもよい。つまり、滑り制御部１３０は、滑り率に基づいて周波数、パルス幅、位相差のいずれか１つを制御するものであってもよいし、これらを組み合わせて制御するものであってもよい。
【００４９】
図１３は、制御装置２１による振動型アクチュエータ２３の制御方法を説明するフローチャートである。前述の通り、制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有しており、図１３のフローチャートの各処理は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開し、制御装置２１の各部の動作を制御することにより実現される。
【００５０】
ステップＳ１では、目標位置（目標とする回転角度）が設定され、指令部１１０から速度、駆動電圧、駆動方向の情報を有する指令値が出力される。ステップＳ２では、指令値に基づいて周波数制御部１０３、電圧制御部１０４、位相差制御部１０５に起動初期値が設定される。ステップＳ３では、駆動部１４０から駆動電圧ＶＡ，ＶＢが振動型アクチュエータ２３（の圧電素子２）に印加され、被駆動体１１７の駆動が開始される。ステップＳ４では、振動型アクチュエータ２３に設けられたセンサ相１１１から出力されるＳ相電圧が検出され、また、位置センサ１５０からの出力信号に基づいて被駆動体１１７の実回転速度と現在位置が検出される。ステップＳ５では、ステップＳ４で取得した情報に基づいて算出された振動換算速度と実回転速度から滑り率が滑り制御部１３０によって算出され、算出された滑り率に基づいて制御量が調整される。ステップＳ６では、指令部１１０において目標位置と現在位置とが比較され、目標位置への到達の有無が判定される。現在位置が目標位置に到達していないと判定された場合（Ｓ６でＮＯ）、処理はステップＳ４に戻され、現在位置が目標位置に到達したと判定された場合（Ｓ６でＹＥＳ）、処理はステップＳ７へ進められる。ステップＳ７では、駆動部１４０からの駆動電圧ＶＡ，ＶＢの出力が停止され、被駆動体１１７が停止する。
【００５１】
図１４は、制御装置２１と従来の制御装置のそれぞれで振動型アクチュエータ２３を駆動したときの試験結果を示す図である。振動型アクチュエータ２３の駆動条件は、電源１６１を１８Ｖ、初期周波数ｆ０を３７．４ｋＨｚ、パルス幅を５０％、位相差を９０度としている。なお、図１４に示す試験結果を得る際には、Ｓ相電圧を検出して振動換算速度を算出したが、駆動電流を検出して振動換算速度を算出し、図１４に示すような試験結果を得てもよい。
【００５２】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、比較例に係る試験結果を示す図であり、従来の制御装置を用いた場合の実回転速度、滑り率、消費電力の経時変化を示している。従来の制御装置を用いた駆動制御では、周波数、パルス幅、位相差を初期値で固定している。従来の制御方法では、加速期間において、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面で滑りが発生しているために、破線で示した振動換算速度と実線で示した実回転速度との差が大きくなっていることがわかる。このとき、比較演算部１１５で算出された滑り率は最大で５６％となっており、その結果、消費電力のピーク値は８．３Ｗに達している。
【００５３】
一方、図１４（ｄ）〜（ｆ）は、実施例に係る試験結果を示す図であり、制御装置２１を用いた場合の実回転速度、滑り率、消費電力の経時変化を示している。制御装置２１による駆動制御では、滑り制御部１３０により周波数演算部３１０で滑り率に基づいて周波数を制御しているが、パルス幅と位相差は初期値で固定している。また、滑り率に基づく周波数変化量Δｆを４００Ｈｚとし、３７．４ｋＨｚ〜３７．８ｋＨｚの範囲で線形に変化するように周波数を調整した。その結果、比較演算部１１５で算出された滑り率は最大で１７％に低減され、消費電力のピーク値も５Ｗに低減されることが確認された。
【００５４】
以上の説明の通り、本実施の形態では、制御装置２１は、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面での滑り率が低減されるように振動型アクチュエータ２３の駆動を制御する。これにより、振動体６と摩擦部材４との摩擦摺動面での過渡的な滑りを低減し、駆動効率を向上させ、消費電力を低減させることができる。一方、省電力よりも加速性能が重視される場合には、従来の制御で必要とされた電力を供給することによって、より急峻な加速や減速が可能となり、起動性能を高めることができる。つまり、振動型アクチュエータ２３の用途に応じて加速性能及び減速性能と消費電力とのバランスを取った制御が可能となる。
【００５５】
以上、本発明をその好適な実施の形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、振動体６と摩擦部材４との滑りを表す値（比較結果）としての滑り率を“滑り率＝１−（実回転速度／振動換算速度）”により算出したが、振動換算速度から実回転速度を減じた差分で振動体６と摩擦部材４との滑りを表す値（比較結果）としてもよい。この場合、差分値がゼロであれば滑りは生じていないことになり、差分値の絶対値が大きくなるに従って滑りの度合いが大きくなっていることになる。この場合、周波数演算部３１０、パルス幅演算部４１０及び位相差演算部５１０のそれぞれが備えるリミッタ３０１，４０１，５０１には、実験的に得られる差分値の最大値に基づいて上限値を設定すればよい。
【００５６】
また、制御装置２１による駆動の制御が可能な振動型アクチュエータは、図２（ａ），（ｂ）に示した構造のものに限定されない。例えば、板状の振動体に設けた突起部の先端に楕円運動を生じさせることにより、突起部の先端と加圧接触する被駆動体に対して摩擦駆動力を与えるリニア駆動型の振動型アクチュエータにも、本発明の適用が可能である。また、円環状の振動体に円環状の被駆動体を加圧接触させ、振動体に円周方向に進む進行波を励起することにより被駆動体を回転させる円環型の振動型アクチュエータにも、本発明の適用は可能である。制御装置２１をリニア駆動型の振動型アクチュエータに適用した場合には、位置センサとしてリニアエンコーダ等を用いて、振動体と被駆動体とが所定の方向に直線的に移動する際の相対速度及び相対位置を検出する構成とすればよい。
【００５７】
振動型駆動装置２０の適用例は、図３を参照して説明したデジタル一眼レフカメラのミラー駆動に限定されるものではない。例えば、振動型アクチュエータ２３の出力軸１０の回転をギア等を介して直線的な動きに変換することにより、デジタル一眼レフカメラのズームレンズやフォーカスレンズを撮影光軸方向に移動させる機構を構築することができる。また、振動型駆動装置２０は、例えば、多関節ロボットの節部に設けられるモータとしての使用が可能であり、その他にも、振動型アクチュエータの駆動による位置決めが必要とされる部品を備える電子機器に広く適用が可能である。
【００５８】
本発明は、上記実施の形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークや記憶媒体を介してシステムや装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータの１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５９】
２    圧電素子
４    摩擦部材
６    振動体
２０    振動型駆動装置
２１    制御装置
２３    振動型アクチュエータ
１１０    指令部
１１１    センサ相
１１６    振動制御部
１１７    被駆動体
１２０    制御量決定部
１３０    滑り制御部
１４０    駆動部
１５０    位置センサ
３１０    周波数演算部
４１０    パルス幅演算部
５１０    位相差演算部 
【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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