(57)【要約】【課題】位置検出センサやフィードバック制御回路を不要として、構成の簡略化を図る。【解決手段】Ｔ字型の弾性体１（図１）の上辺部に圧電体２が設けられ、下方突起部に圧電体３，４が設けられる。インダクタンス素子１０，１１が、第１の位相をもつ印加交流電圧ＰＣを発生して、圧電体２に印加する。また、磁気コイル５〜８が、前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、平板９と弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する２つの印加交流電圧ＰＡ，ＰＢを発生する。そして、圧電体３，４に印加して、弾性体を振動させる。【選択図】図３
2008172929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置において、
第１の位相をもつ印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生手段と、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する２つの印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加して、前記弾性体を振動させる第２の電圧発生手段と
を有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記複数の加振手段は圧電体であって前記弾性体にそれぞれ接着され、
前記第２の電圧発生手段によって発生される前記２つの印加交流電圧は、圧電体からなる前記第２の加振手段の両側に設けられた電極にそれぞれ給電され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制御装置。
【請求項３】
前記第２の電圧発生手段は、第１及び第２の交流電圧を受け取り、該第１及び第２の交流電圧の振幅に応じて各振幅が変化するとともに、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて各振幅の増減方向が互いに逆方向に変化する第３及び第４の交流電圧を発生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制御装置。
【請求項４】
前記第２の電圧発生手段は、
第１及び第２の交流電圧を受け取り、該第１及び第２の交流電圧の振幅に応じた第１及び第２の物理量を発生する第１及び第２の物理量発生手段と、
前記第１及び第２の物理量発生手段との相対的位置関係に応じた比で前記第１及び第２の物理量がそれぞれ合成された第３及び第４の物理量をそれぞれ検出して第３及び第４の交流電圧をそれぞれ出力する第１及び第２の物理量検出手段と
を含む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制御装置。
【請求項５】
前記第１乃至第４の物理量は、磁束または電界であることを特徴とする請求項４記載の振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記第１の電圧発生手段は、
前記第２の電圧発生手段によって発生された前記２つの印加交流電圧の各振幅の平均振幅に応じた振幅を有する交流電圧を合成する合成手段と、
前記合成手段によって合成された交流電圧の位相をシフトする位相シフト手段と
を含む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制御装置。
【請求項７】
前記第１の電圧発生手段によって前記第１の印加交流電圧を印加された前記第１の加振手段は、前記接触部材を前記弾性体から離す方向の振動成分を含む振動を該弾性体に発生させ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制御装置。
【請求項８】
前記第２の電圧発生手段は、
所定の周波数をもつ交流電圧を発生する交流電圧発生手段と、
第１及び第２の入力直流電圧または第１及び第２の入力交流電圧に応じて第３及び第４の直流電圧をそれぞれ出力するとともに、該第１及び第２の直流電圧を、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて互いに逆方向に増減させる直流電圧出力手段と、
前記交流電圧発生手段から出力された交流電圧の振幅値に前記直流電圧出力手段から出力された第３及び第４の直流電圧の各値をそれぞれ乗算して前記２つの印加交流電圧をそれぞれ発生する乗算手段と
を含む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制御装置。
【請求項９】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置において、
第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生手段と、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する第２および第３の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２および第３の加振手段にそれぞれ印加して、前記弾性体を逆位相で振動させる第２の電圧発生手段と
を有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項１０】
前記複数の加振手段は圧電体であって前記弾性体にそれぞれ接着され、前記第２および第３の加振手段は、前記接触部材および前記弾性体の相対的移動方向に沿って並び、前記弾性体を挟むように配置され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制御装置。
【請求項１１】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置において、
第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生手段と、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて大きさの増減方向が互いに逆に変化する２つの物理量を発生する位置−物理量変換手段と、
前記位置−物理量変換手段によって発生された２つの物理量の差または和に応じた振幅をもつ第２の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加する第２の電圧発生手段と
を有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項１２】
前記位置−物理量変換手段によって発生される物理量は、磁束、電界、電圧、電流のうちの１つであることを特徴とする請求項１１記載の振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項１３】
前記第２の電圧発生手段は受動素子で構成されることを特徴とする請求項１１記載の振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項１４】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法において、
第１の位相をもつ印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する２つの印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加して、前記弾性体を振動させる第２の電圧発生ステップと
を有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動制御方法。
【請求項１５】
前記第２の電圧発生ステップでは、第１及び第２の交流電圧を受け取り、該第１及び第２の交流電圧の振幅に応じて各振幅が変化するとともに、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて各振幅の増減方向が互いに逆方向に変化する第３及び第４の交流電圧を発生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駆動制御方法。
【請求項１６】
前記振動型アクチュエータが、
第１及び第２の交流電圧を受け取り、該第１及び第２の交流電圧の振幅に応じた第１及び第２の物理量を発生する第１及び第２の物理量発生手段と、
前記第１及び第２の物理量発生手段との相対的位置関係に応じた比で前記第１及び第２の物理量がそれぞれ合成された第３及び第４の物理量をそれぞれ検出して第３及び第４の交流電圧をそれぞれ出力する第１及び第２の物理量検出手段と
を備え、
前記第１及び第２の交流電圧の各振幅を変化させて、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係を変化させるステップをさらに有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駆動制御方法。
【請求項１７】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法において、
第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する第２および第３の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２および第３の加振手段にそれぞれ印加して、前記弾性体を逆位相で振動させる第２の電圧発生ステップと
を有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動制御方法。
【請求項１８】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法において、
第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて大きさの増減方向が互いに逆に変化する２つの物理量を発生する位置−物理量変換ステップと、
前記位置−物理量変換ステップにおいて発生された２つの物理量の差または和に応じた振幅をもつ第２の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加する第２の電圧発生ステップと
を有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動制御方法。
【請求項１９】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
第１の位相をもつ印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する２つの印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加して、前記弾性体を振動させる第２の電圧発生ステップと
を有することを特徴とするプログラム。
【請求項２０】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する第２および第３の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２および第３の加振手段にそれぞれ印加して、前記弾性体を逆位相で振動させる第２の電圧発生ステップと
を有することを特徴とするプログラム。
【請求項２１】
弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、
前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて大きさの増減方向が互いに逆に変化する２つの物理量を発生する位置−物理量変換ステップと、
前記位置−物理量変換ステップにおいて発生された２つの物理量の差または和に応じた振幅をもつ第２の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加する第２の電圧発生ステップと
を有することを特徴とするプログラム。
【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駆動制御装置、振動型アクチュエータ駆動制御方法、及びプログラムに関し、特に、弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置、該振動型アクチュエータ駆動制御装置に適用される振動型アクチュエータ駆動制御方法、及び該振動型アクチュエータ駆動制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に振動型アクチュエータは、少なくとも、圧電体からなる振動体と、これに圧接される移動体とで構成され、振動体に励起された振動によって移動体との間に発生する摩擦力によって、振動体と移動体とが相対的に運動するように構成されている。通常、この相対的な運動による位置変化を制御するために、光学センサ等の位置検出用のセンサが別途設けられる。そして、位置検出用センサで検出された位置を目標位置と比較し、この比較結果に基づいて、振動体に励起される振動のオンオフを制御し、これによって位置制御を行っている。
【０００３】
従来、移動体に磁気パターンを設け、この磁気パターンを利用して移動体の回転位置を検出し、検出された回転位置に基づき、移動体が目標位置に回転移動するように、振動型アクチュエータに印加する電圧を制御する制御回路がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６３−１４０６７７号公報
【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、上記従来の制御回路では、移動体の回転位置を検出するための磁気センサが必要であるとともに、移動体の位置が目標位置に到達するようにフィードバック制御するための制御回路の構成が複雑となるという問題があった。
【０００５】
また、この制御回路では、位置検出、制御演算、駆動周波数や駆動電圧の制御等をそれぞれ行う各回路が順に接続され、各回路での処理時間が累積されるために、制御応答時間が長くかかり、制御応答が遅いという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、位置検出センサやフィードバック制御回路を不要として、構成の簡略化を図った振動型アクチュエータ駆動制御装置、振動型アクチュエータ駆動制御方法、及びプログラム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】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置において、第１の位相をもつ印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生手段と、前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する２つの印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加して、前記弾性体を振動させる第２の電圧発生手段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制御装置が提供される。
【０００８】
また、請求項９記載の発明によれば、弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置において、第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生手段と、前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する第２および第３の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２および第３の加振手段にそれぞれ印加して、前記弾性体を逆位相で振動させる第２の電圧発生手段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制御装置が提供される。
【０００９】
また、請求項１１記載の発明によれば、弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置において、第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生手段と、前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて大きさの増減方向が互いに逆に変化する２つの物理量を発生する位置−物理量変換手段と、前記位置−物理量変換手段によって発生された２つの物理量の差または和に応じた振幅をもつ第２の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加する第２の電圧発生手段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制御装置が提供される。
【００１０】
また、請求項１４記載の発明によれば、弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法において、第１の位相をもつ印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する２つの印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加して、前記弾性体を振動させる第２の電圧発生ステップ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制御方法が提供される。
【００１１】
また、請求項１７記載の発明によれば、弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法において、第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて振幅の増減方向が互いに逆に変化する第２および第３の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２および第３の加振手段にそれぞれ印加して、前記弾性体を逆位相で振動させる第２の電圧発生ステップ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制御方法が提供される。
【００１２】
また、請求項１８記載の発明によれば、弾性体と、位相の異なる複数の交流電圧をそれぞれ印加されて前記弾性体を振動させる複数の加振手段と、前記弾性体に加圧接触し、該弾性体に励起される振動によって発生する摩擦力によって該弾性体に対して相対的に移動する接触部材とからなる振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御方法において、第１の位相をもつ第１の印加交流電圧を発生して、前記複数の加振手段のうちの第１の加振手段に印加する第１の電圧発生ステップと、前記第１の位相とは異なる第２の位相をもち、前記接触部材と前記弾性体との間の相対的位置関係の変化に応じて大きさの増減方向が互いに逆に変化する２つの物理量を発生する位置−物理量変換ステップと、前記位置−物理量変換ステップにおいて発生された２つの物理量の差または和に応じた振幅をもつ第２の印加交流電圧を発生し、前記複数の加振手段のうちの第２の加振手段に印加する第２の電圧発生ステップ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制御方法が提供される。
【００１３】
さらに、上記振動型アクチュエータ駆動制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、振動型アクチュエータの振動体上で位置偏差の演算を行うことができ、位置偏差を演算する回路無しで接触部材の位置を制御できる。したがって、振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
〔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制御装置によって駆動制御される振動型アクチュエータの構成を示す図である。この振動型アクチュエータは、移動方向が線型なリニアアクチュエータである。
【００１７】
図１において１は弾性体であり、２、３、４は、弾性体１に振動を励起するための圧電体であり、５、６、７、８は磁気コイルである。磁気コイル７、８は、弾性体１と圧電体２、３、４とからなる振動体と一体となって移動可能に構成されており、これらは磁気コイル５、６に対して相対的に移動可能となっている。
【００１８】
磁気コイル５、６に交流電圧を印加して交流電流をそれぞれに流すことで発生するそれぞれの磁束が、磁気コイル７、８によって、その相対的な位置関係に応じて検知され、磁気コイル７、８は、検知した磁束の量に応じた交流電圧を発生する。磁気コイル７、８から出力された交流電圧は、それぞれ後述する回路によって圧電体１、２、３へ印加され、これによって、振動体に振動が励起される。
【００１９】
９は非磁性材料を用いた平板であり、磁気コイル５、６と一体に構成されている。また弾性体１の下方に延びる突起部が不図示の加圧手段によって平板９に加圧接触しており、弾性体１に励起された振動によってこの接触部に摩擦力が発生し、弾性体１が平板９を、図１の紙面の左右方向に相対移動させるようになっている。
【００２０】
図２は、弾性体１に励起される振動を説明するための模式図である。
【００２１】
弾性体１はＴ字型となっており、その上面に圧電体２（図１）が接着されており、圧電体２は、このＴ字型の上辺に、図２の紙面の上下方向の曲げ振動を発生するように構成されている。また、このＴ字型の下方突起部には圧電体３（図１）と圧電体４（図１）とが対向して接着されており、圧電体３および圧電体４の発生する力の差が、この突起部に曲げ振動を発生させるように構成されている。このように構成することで、弾性体１にはＴ字型上辺と下方突起部とに独立した曲げ振動を形成可能となっている。
【００２２】
図２（Ａ）〜（Ｄ）はこの順に、弾性体１の形状の時間的な変化を表している。図２に示すように、Ｔ字型上辺の振動（縦振動）と下方突起部の振動（横振動）との位相をずらすことで、下方突起部先端に楕円軌跡を描く振動を発生させている。
【００２３】
ここで、平板９（図１）と弾性体１とが、この楕円軌跡の最下点近傍で接触するように、平板９の剛性を適度に硬く設計してあり、これによって、弾性体１と平板９との間で、図２の紙面の左右方向への相対移動が発生する。また、左右方向の振動振幅に応じて相対移動の速度が変化し、さらに、縦振動と横振動との位相関係を１８０度ずらすことで、楕円軌跡の回転方向を逆転することができる。そのため、左右方向の振動振幅を符号（振動方向）も含めて変更することで、移動速度および相対移動向を変えることができる。
【００２４】
図３は、図１に示す振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【００２５】
磁気コイル５、６には、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２が印加される。交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２は、互いに同相または逆相の交流電圧であり、それらの振幅のバランスを、符号も含めて変化させることで、磁気コイル５、６と磁気コイル７、８との間の相対的位置関係を変化させる。
【００２６】
磁気コイル７、８の出力電圧である交流電圧ＰＡ及び交流電圧ＰＢは、圧電体３および圧電体４の各一方の端子に印加される。圧電体３および圧電体４の各他方の端子は接地される。また、交流電圧ＰＡ及び交流電圧ＰＢは、インダクタンス素子１０、１１の各一方の端子に印加され、インダクタンス素子１０、１１の各他方の端子は、圧電体２の一方の端子に接続され、圧電体２の他方の端子は接地される。
【００２７】
図４は、磁気コイル５、６にそれぞれ印加される交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅と、磁気コイル５、６および磁気コイル７、８の相対的位置との関係を示す図である。図４に示す破線の折れ線は、交流電圧ＶＡＣ１の振幅を表し、実線の折れ線は、交流電圧ＶＡＣ２の振幅を表し、一点鎖線の折れ線は、交流電圧ＰＡ、ＰＢの平均電圧を表している。図４下部に示す実線の曲線は、磁気コイル７及び磁気コイル８の磁気コイル５及び磁気コイル６に対する位置を表している。以下、図４（Ａ）〜（Ｅ）に示す振動型アクチュエータの各状態について、図３に示す回路を参照しながら説明する。
【００２８】
まず図４（Ｃ）に示す状態では、交流電圧ＶＡＣ１と交流電圧ＶＡＣ２とが同じ振幅である。こうした状態であり、かつ図３に示すように、磁気コイル５、６と磁気コイル７、８とがそれぞれ対向する位置にある場合、磁気コイル７、８の各出力電圧である交流電圧ＰＡ、ＰＢの各振幅も同じとなる。すると圧電体３及び圧電体４に印加される各電圧が同じであるため、弾性体１の下方突起部には、対向面に接着された圧電体３及び圧電体４から、符号の異なる同じ大きさの曲げ加振力が加えられることになる。したがって、弾性体１の下方突起部には曲げ振動が励起されない。
【００２９】
次に、弾性体１の上辺部に設けられた圧電体２による加振について説明する。
【００３０】
図３におけるインダクタンス素子１０、１１は、交流電圧ＰＡ及び交流電圧ＰＢの平均電圧に応じた振幅をもち、位相の遅れた交流電圧ＰＣを生成し、圧電体２に印加する。図４に示すように、交流電圧ＶＡＣ１及び交流電圧ＶＡＣ２の振幅がそれぞれ１Ｖであるので、交流電圧ＰＡ及び交流電圧ＰＢの振幅はそれぞれほぼ１Ｖとなる。したがって、ほぼ振幅１Ｖの交流電圧ＰＣが圧電体２に印加され、これによって、弾性体１の上辺部には縦振動が励振される。しかし、上述のように、弾性体１の下方突起部には曲げ振動（横振動）が励起されないため、磁気コイル５、６と磁気コイル７、８との間には相対移動が発生しない。
【００３１】
ここで、磁気コイル７，８が仮に、図３の紙面の上方へ移動したとする。磁気コイル７が上方に移動すると、磁気コイル５との対向面積が減るので、交流電圧ＰＡの振幅が減少する。それに対し、磁気コイル８は上方に移動しても、磁気コイル６との対向面積が減った分だけ磁気コイル５との対向面積が増えるので、交流電圧ＰＢの振幅はほとんど変化しない。したがって、交流電圧ＰＡの振幅より交流電圧ＰＢの振幅が大きくなる。すると弾性体１の下方突起部の先端で楕円振動が発生し、交流電圧ＰＡの振幅と交流電圧ＰＢの振幅とが等しくなる図３の紙面下方へ磁気コイル７、８が移動して、図４（Ｃ）の状態に復帰する。
【００３２】
また、磁気コイル７、８が、図３の紙面下方に移動した場合も同様である。すなわち、磁気コイル８が下方に移動すると、磁気コイル６との対向面積が減るので、交流電圧ＰＢの振幅が減少する。それに対し、磁気コイル７は下方に移動しても、磁気コイル５との対向面積が減った分だけ磁気コイル６との対向面積が増えるので、交流電圧ＰＡの振幅はほとんど変化しない。したがって、交流電圧ＰＢの振幅より交流電圧ＰＡの振幅が大きくなる。すると弾性体１の下方突起部の先端で楕円振動が発生し、交流電圧ＰＡの振幅と交流電圧ＰＢの振幅とが等しくなる図３の紙面上方へ磁気コイル７、８が移動して図４（Ｃ）の状態に復帰する。
【００３３】
次に、図４（Ｂ）に示す状態について説明する。
【００３４】
交流電圧ＶＡＣ１および交流電圧ＶＡＣ２を、図４（Ｃ）の電圧状態から、交流電圧ＶＡＣ１のみ振幅１Ｖを保持し、交流電圧ＶＡＣ２の振幅を徐々に減少させて０まで変化させるようにする。交流電圧ＶＡＣ２の振幅を減少させると交流電圧ＰＢの振幅が減少する。これにより、交流電圧ＰＢの振幅より交流電圧ＰＡの振幅が大きくなるため、磁気コイル７、８が、図４の紙面上方に移動していく。最終的に交流電圧ＶＡＣ２の振幅が０になると、磁気コイル６の磁束は消滅し、磁気コイル５の磁束のみが発生されている状態となる。そのため、磁気コイル７及び磁気コイル８は、磁気コイル５との対向面積が等しくなる位置、つまり磁気コイル５における図３の紙面上下方向の大きさＰの半分の位置（Ｐ／２）で移動を停止し、ここで交流電圧ＰＡ、ＰＢの振幅が互いに等しくなる。図４に示す一点鎖線の折れ線は、前述のように、交流電圧ＰＡ、ＰＢの平均電圧を表しており、図３（Ｃ）の状態での該平均電圧を振幅１Ｖとした場合、図４（Ｂ）の状態での該平均電圧は半分のＶ／２となる。
【００３５】
次に、図４（Ａ）に示す状態について説明する。
【００３６】
交流電圧ＶＡＣ２の位相を交流電圧ＶＡＣ１の位相に対して逆転させ、これを負の振幅で表し、交流電圧ＶＡＣ２の振幅を−１Ｖに徐々に変化させると、磁気コイル７、８を更に、図４の紙面上方へ移動させることができる。すなわち、図４（Ｂ）の状態から、交流電圧ＶＡＣ１の振幅を１Ｖに保持したまま、交流電圧ＶＡＣ２の振幅を−１Ｖに徐々に近付けていくと、交流電圧ＰＢの振幅が更に減少し、交流電圧ＰＡの振幅が交流電圧ＰＢの振幅より大きくなる。すると磁気コイル７及び磁気コイル８が、図４の紙面上方に更に移動し、最終的に２Ｐ／３の位置まで移動する。また、交流電圧ＰＡ、ＰＢの平均電圧の振幅はＶ／３となる。
【００３７】
図４（Ｄ）、（Ｅ）にそれぞれ示す各状態については、上述の図４（Ｂ）、（Ａ）に示す各状態とそれぞれ同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
このように、交流電圧ＶＡＣ１及び交流電圧ＶＡＣ２の振幅バランスを符号を含んで設定することで、弾性体１と一体となって移動する磁気コイル７、８が、平板９と一体となって移動する磁気コイル５、６に対して相対的な位置を変えることができる。したがって、特別なフィードバック制御無しに、リニアな相対的位置関係を設定可能な振動型アクチュエータを実現できる。
【００３９】
なお、図４に示す交流電圧ＶＡＣ１及び交流電圧ＶＡＣ２の各振幅の設定例では、交流電圧ＰＡ、ＰＢの平均値である交流電圧ＰＣの振幅（図４の一点鎖線の折れ線）が変動してしまい、そのため、振動型アクチュエータの駆動力が変動してしまう。そこで、交流電圧ＰＣの振幅が変化しないように、交流電圧ＶＡＣ１及び交流電圧ＶＡＣ２の各振幅を設定するようにする。これを、図５を参照して説明する。
【００４０】
図５は、図４に示す各振幅とは異なる設定を行われた交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の各振幅と、磁気コイル５、６および磁気コイル７、８の相対的位置との関係を示す図である。
【００４１】
交流電圧ＰＡ、ＰＢの平均値である交流電圧ＰＣを変化させないために、図４に示す交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅を、図４に示す交流電圧ＰＣの振幅（一点鎖線の折れ線）の減少率で割って図５に示す交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅を求める。すなわち、図４（Ｂ）の状態での交流電圧ＰＣの振幅が、図４（Ｃ）の状態の交流電圧ＰＣの振幅１Ｖの半分のＶ／２である。したがって、図５（Ｂ）の状態での交流電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２の各振幅を、図４（Ｂ）の状態での交流電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２の２倍の２Ｖ、０とすればよい。また、図４（Ａ）の状態での交流電圧ＰＣの振幅が、図４（Ｃ）の状態の交流電圧ＰＣの振幅Ｖの半分のＶ／３である。したがって、図５（Ａ）の状態での交流電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２の各振幅を、図４（Ａ）の状態での交流電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２の３倍の３Ｖ、−３Ｖとすればよい。
【００４２】
以上のように交流電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２の各振幅を設定することにより、交流電圧ＰＣの振幅の変動を最小限に押さえることができ、振動型アクチュエータの駆動力を安定させることが可能となる。
【００４３】
なおまた、上記実施の形態では、弾性体１の下方突起部の両面に圧電体３、４を設けて、両圧電体の加振力を相殺することで、下方突起部に発生する曲げ振動の振幅が０になるようにしているが、これでは効率が悪くなる。そこで、下方突起部の片面のみに圧電体を設けるようにしてもよい。これを、図６〜図８を参照して説明する。
【００４４】
図６は、弾性体１の下方突起部の片面のみに圧電体３を設けた振動型アクチュエータの構成を示す図である。図７は、図６に示す振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【００４５】
図３に示す振動型アクチュエータ駆動制御装置では、交流電圧ＰＡを圧電体３の一方側の面に印加し、圧電体３の他方側の面はグランド電位に接続し、交流電圧ＰＢを圧電体４の一方側の面に印加し、圧電体４の他方側の面はグランド電位に接続している。これに対して、図７に示す振動型アクチュエータ駆動制御装置では、交流電圧ＰＡと交流電圧ＰＢとを圧電体３の両側の面にそれぞれ印加する。交流電圧ＰＡ、ＰＢが同電位の際には圧電体３が歪まないため、交流電圧ＰＡ、ＰＢが同電位である場合には、弾性体１の下方突起部において曲げ振動が発生せず、効率を改善することができる。
【００４６】
なお、図７に示す振動型アクチュエータ駆動制御装置において、圧電体３と磁気コイル７及び磁気コイル８との接続を簡単にする構成例を図８に示す。図８は、図７に示す振動型アクチュエータ駆動制御装置において、圧電体３と磁気コイル７及び磁気コイル８との接続を簡略化した構成を示す回路図である。
【００４７】
図８に示す回路では、磁気コイル８の出力電圧である交流電圧ＰＢをグランド電位に短絡するとともに、磁気コイル７と磁気コイル８とを直列接続して、両コイルの出力電圧を加算して交流電圧ＰＡとして圧電体３に印加する。
【００４８】
なお、こうした構成のままでは、図７に示すように、圧電体２へ印加される交流電圧ＰＣが、インダクタンス素子１０を介して遅延された交流電圧ＰＡと同一となるだけである。そのため、交流電圧ＰＣを一定値にすることができず、振動型アクチュエータの駆動力が変動してしまう。また、交流電圧ＰＡの位相が反転しても、交流電圧ＰＡと交流電圧ＰＣとの相互の位相関係が変化しないため、磁気コイル５、６と磁気コイル７、８との間の相対移動の方向を反転することができない。そこで、交流電圧ＰＣを発生するための専用の交流電圧発生部１２を用いる。そして、交流電圧発生部１２から出力される交流電圧ＰＣの位相と、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の位相との関係を、図４を参照した説明した位相関係に設定する。これにより、図４を参照した説明した磁気コイル５、６と磁気コイル７、８との間の相対移動と同様な相対移動を実現できる。
【００４９】
また、上記の実施の形態では、磁気コイル５、６と磁気コイル７、８との磁気的結合により、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２を入力して交流電圧ＰＡ、ＰＢを出力していたが、これに代わって、静電的結合によって交流電圧を伝達するようにしてもよい。
【００５０】
図９は、静電的結合を用いた振動型アクチュエータに適用される振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【００５１】
図９において２４は誘電体であり、２０、２１、２２、２３はそれぞれ、誘電体２４に設けられた同一面積の電極である。電極２０、２１は誘電体２４に接合しており、電極２２、２３は、誘電体２４と密着しつつ、図９の紙面の上下方向に移動自在であるように構成される。対向する電極間には静電容量が発生するが、電極２２、２３が移動すると、電極２０、２１との各対向面積が変化するので、各電極間の両静電容量のバランスが変化する。したがって、交流電圧ＰＡ、ＰＢの供給先である圧電体３、圧電体４の静電容量との比がそれぞれ変化し、これによって、交流電圧ＰＡ、ＰＢの振幅が変化する。
【００５２】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００５３】
第２の実施の形態の構成は、基本的に第１の実施の形態の構成と同じであるので、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の構成と同一部分には同一の参照符号を付して、第１の実施の形態の説明を流用し、異なる部分だけを説明する。
【００５４】
図１０は、第２の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。この構成は、図８に示す第１の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成と類似する。
【００５５】
図８に示す第１の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置では、磁気コイル７、８を用いて、磁気コイル５、６の出力する磁束をそれぞれ検出し、検出された各電圧を加算して交流電圧ＰＡとして出力している。これに対して、図１０に示す第２の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置では、磁気コイル１３を用いて磁気コイル５、６の出力する磁束を磁束の状態で加算して検出し、検出された電圧を交流電圧ＰＡとして出力する。これにより、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅に応じた振幅をもつ交流電圧ＰＡが出力される。
【００５６】
図１１は、第２の実施の形態における磁気コイル５、６にそれぞれ印加される交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅と、磁気コイル５、６および磁気コイル１３の相対的位置との関係を示す図である。
【００５７】
図１１における破線は、交流電圧ＶＡＣ１の振幅を示しており、交流電圧ＶＡＣ１は、常に正の振幅値を設定される。また、実線は、交流電圧ＶＡＣ２の振幅を示しており、交流電圧ＶＡＣ２は、常に負の振幅値を設定される。すなわち、交流電圧ＶＡＣ１と交流電圧ＶＡＣ２とは、位相が反転している。
【００５８】
なお、本実施の形態でも、交流電圧発生部１２は、図８に示す第１の実施の形態における交流電圧発生部１２と同様の動作を行う。
【００５９】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００６０】
第３の実施の形態の構成は、基本的に第１の実施の形態の構成と同じであるので、第３の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の構成と同一部分には同一の参照符号を付して、第１の実施の形態の説明を流用し、異なる部分だけを説明する。
【００６１】
図１２は、第３の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。この構成は、図７に示す第１の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成と類似する。
【００６２】
第１の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置では、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の周波数が、圧電体２、３、４の加振周波数となっている。これに対して、図１２に示す第３の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置では、後述する交流電圧発生部１５を設けて、圧電体２、３へ印加される交流電圧の周波数が交流電圧発生部１５によって決定される。
【００６３】
１５は２相の交流電圧発生部であって、交流電圧ＰＡ、ＰＢの元になる交流電圧Ｐ０と、これと位相が９０度ずれた交流電圧ＰＣとを発生している。１４は電源電圧発生部であって、磁気コイル７、８の出力する、振幅バランスの変化する交流電圧を入力して、所定の直流電圧を発生し、交流電圧発生部１５へ電源電圧として供給している。１６及び１７はＡＣ−ＤＣ変換部であり、磁気コイル７、８から出力された交流電圧を直流電圧にそれぞれ変換する。１８、１９は乗算部であり、交流電圧発生部１５から出力された交流電圧Ｐ０の振幅値に、ＡＣ−ＤＣ変換部１６、１７から出力された各直流電圧の振幅値をそれぞれ乗算して得られた各振幅値をもつ交流電圧ＰＡ、ＰＢを圧電体３に出力する。
【００６４】
このように構成することにより、交流電圧ＰＡ、ＰＢの各振幅が、磁気コイル７、８の出力する各交流電圧の振幅と対応する。そのため、磁気コイル７、８の出力する各交流電圧の振幅バランスの変化に応じて、弾性体１のＴ字型の下方突起部に曲げ振動が発生し、磁気コイル５、６と磁気コイル７、８との相対的位置関係が変化する。
【００６５】
図１３は、第３の実施の形態における磁気コイル５、６にそれぞれ印加される交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅と、磁気コイル５、６および磁気コイル７、８の相対的位置との関係を示す図である。
【００６６】
第３の実施の形態では、図１１に示す第２の実施の形態における相対的位置のように、２Ｐ／３の相対的位置関係が存在しない。これは、図１２に示すＡＣ−ＤＣ変換部１６、１７が負の振幅を検出できないことにより、交流電圧ＰＡと交流電圧ＰＢとを逆位相にすることができないということが原因である。
【００６７】
また、交流電圧ＰＡ，ＰＢ、ＰＣの周波数や位相関係を、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２とは別に独立して、交流電圧発生部１５において設定できるので、弾性体１の振動状態を検出するなどして、振動状況に応じて駆動周波数を設定することが可能となる。また、交流電圧ＰＡ、ＰＢと交流電圧ＰＣとの間の位相差を、駆動周波数に依存せずに設定可能なので、弾性体１と平板９との間の駆動力を安定して発生させることができる。
【００６８】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００６９】
第４の実施の形態の構成は、基本的に第１の実施の形態の構成と同じであるので、第４の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の構成と同一部分には同一の参照符号を付して、第１の実施の形態の説明を流用し、異なる部分だけを説明する。
【００７０】
図１４は、第４の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。この構成は、図１２に示す第３の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成と類似する。
【００７１】
図１２に示す第３の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置では、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅に応じて交流電圧ＰＡ、ＰＢの振幅をそれぞれ変化させている。しかし、この振動型アクチュエータ駆動制御装置では、ＡＣ−ＤＣ変換部１６、１７を設けて交流電圧を直流電圧に変換することを行っていて、回路が複雑になっている。第４の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置では、こうした点を改善するべく、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の代わりに直流電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２を用いている。
【００７２】
図１４において２５、２６は可変抵抗器であり、可変抵抗器２５、２６の各一方の端子に直流電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２がそれぞれ印加され、各他方の端子は接地される。可変抵抗器２５、２６の各摺動接点は、弾性体１と一体となって図１４の紙面の上下方向に移動するようになっている。可変抵抗器２５、２６の摺動接点でそれぞれ検出された直流電圧は、乗算部１８、１９にそれぞれ送られる。乗算部１８、１９は、交流電圧発生部１５から出力された交流電圧Ｐ０の振幅値と、可変抵抗器２５、２６から出力された各直流電圧の振幅値とをそれぞれ乗算して、得られた各値を振幅とする交流電圧ＰＡ、ＰＢを圧電体３へ出力する。これにより、図１２に示す第３の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置で必要であったＡＣ−ＤＣ変換部１６、１７が必要なくなり、回路構成が簡略化される。
【００７３】
図１５は、第４の実施の形態における可変抵抗器２５、２６にそれぞれ印加される直流電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２の振幅と、可変抵抗器２５、２６の各摺動接点の位置との関係を示す図である。
【００７４】
直流電圧ＶＤＣ２がＶであって直流電圧ＶＤＣ１が０である場合は、交流電圧ＰＢのみが発生するので、図１５（Ａ）に示すように、可変抵抗器２５、２６の各摺動接点が紙面上方へ移動し、最終的に各摺動接点の検出電圧がほぼ０になるまで移動する。
【００７５】
直流電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２を同じ電圧値にすると、図１５（Ｂ）に示す状態となる。この状態では、可変抵抗器２５、２６の出力電圧がそれぞれ、直流電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２の半分の電圧となり、交流電圧ＰＡ、ＰＢの振幅も互いに同じ振幅となるため、振動型アクチュエータに駆動力が発生しない。
【００７６】
可変抵抗器２５、２６の各摺動接点の位置が、図１５（Ｂ）に示す位置からずれた場合、交流電圧ＰＡと交流電圧ＰＢとの振幅のバランスが変化し、図１５（Ｂ）に示す状態へ収束するように動作する。また、交流電圧発生部１５の出力電圧ＰＣ，ＰＯの振幅を大きくするほど、収束する位置は、理想の位置に近付けることができる。これは、僅かなずれでも、振動型アクチュエータの駆動力が大きくなるからである。
【００７７】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００７８】
上記第１〜第４の実施の形態は、１軸の移動（１方向への駆動力発生）に関するものであるが、第５の実施の形態は、２軸以上の移動（同一平面内の２方向以上への駆動力発生）に関する。
【００７９】
図１６は、第５の実施の形態における振動型アクチュエータを構成する磁気コイルの一部を示す図である。この図１６は、２軸以上の移動Ｘ−Ｙ平面（２方向以上への駆動力発生Ｘ−Ｙ平面）における磁気コイルの配置を示す。
【００８０】
実線で示した２７、２８、２９、３０は、交流電圧入力側の磁気コイル（以下「入力側磁気コイル」と呼ぶ）であり、破線で示した３１、３２、３３、３４は、交流電圧出力側の磁気コイル（以下「出力側磁気コイル」と呼ぶ）である。磁気コイル２７〜３４は各々、円を４分割して得られた９０度の扇型形状となっている。入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とは、Ｚ方向において重なるとともに、Ｘ−Ｙ平面において４５度の角度差を持ってずれている。また、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とは、不図示の非磁性体の平板（図１７の５７）で隔てられている。
【００８１】
入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０は、上記の非磁性体の平板と一体となって移動し、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４は、後述する弾性体（図１７の５５、５６）、圧電体（図１７の３５、３６、３７）からなる振動体と一体となって移動する。これらの移動は、Ｘ−Ｙ平面において相対的に行われる。
【００８２】
図１７は、上記振動体及び該振動体と接触する非磁性体の平板を示す図である。
【００８３】
５５、５６はＴ字型の弾性体であり、３５ａ、３５ｂ、３６、３７は圧電体である。圧電体３５ａ、３５ｂは、Ｔ字型の弾性体５５、５６の各上辺にそれぞれ設けられ、圧電体３６、３７は、Ｔ字型の弾性体５５、５６の各下方突起部にそれぞれ設けられる。圧電体３６は、弾性体５５の下方突起部のＸ軸方向の一方側に設けられ、圧電体３７は、弾性体５６の下方突起部のＹ軸方向の一方側に設けられる。
【００８４】
第５の実施の形態では、弾性体５５、５６のように、Ｔ字型の弾性体を２つ用いて、Ｘ軸方向用、Ｙ軸方向用の駆動源としている。なお、前述したように、弾性体５５、５６は不図示の出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４と一体となって移動するように構成されている。５７は非磁性体の平板であり、不図示の入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と一体となって移動するように構成されている。
【００８５】
図１８は、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に入力される交流電圧を示す図である。
【００８６】
上記第１〜第４の実施の形態では、１軸の駆動であったため、入力する交流電圧が２つであったが、本実施の形態では、２軸の駆動であるため、入力する交流電圧が４つになっている。すなわち、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４がそれぞれ入力される。
【００８７】
図１９は、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４から出力される交流電圧に基づいて、圧電体３５（３５ａ、３５ｂ）、３６、３７を駆動する駆動回路を示す回路図である。
【００８８】
磁気コイル３２の出力する交流電圧ＰＢと、対向する磁気コイル３４の出力する交流電圧ＰＤとは、圧電体３６の両電極に印加され、交流電圧ＰＢと交流電圧ＰＤとの振幅バランスに応じて、図１７のＸ軸方向の相対位置が変化するように構成される。また、磁気コイル３１の出力する交流電圧ＰＡと、対向する磁気コイル３３の出力する交流電圧ＰＣとは、圧電体３７の両電極に印加され、交流電圧ＰＡと交流電圧ＰＣとの振幅バランスに応じて、図１７のＹ軸方向の相対位置が変化するように構成される。
【００８９】
また、交流電圧ＰＡ、ＰＢ、ＰＤ、ＰＣは、インダクタンス素子３９、４０、４１、４２の各一方端にそれぞれ印加され、インダクタンス素子３９、４０、４１、４２の各他方端は、圧電体３５の一方の電極に接続される。圧電体３５の他方の電極は接地される。インダクタンス素子３９、４０、４１、４２は、交流電圧ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤの平均電圧を遅延させた交流電圧ＰＥを生成して、圧電体３５に印加する。
【００９０】
以下に、図１９に示す駆動回路の動作を説明する。
【００９１】
この駆動回路の駆動の基本原理は、第１の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の駆動原理と同じである。すなわち、図１９に示す出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のうち、対角線上に配置された２つの磁気コイルから出力される交流電圧が、第１の実施の形態における２つの交流電圧ＰＡ、ＰＢになっている。
【００９２】
図１８における交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２と交流電圧ＶＡＣ３、ＶＡＣ４との振幅バランスを変えることで、図１９における入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とがＸ軸方向（図１７）に相対移動する。また、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ４と交流電圧ＶＡＣ２、ＶＡＣ３との振幅バランスを変えることで、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４がＹ軸方向（図１７）に相対移動する。
【００９３】
図２０は、入力する交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の各振幅と、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０および出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４の相互間の相対位置との関係を示す図である。なお、図２０の下部における曲線ＰＩは、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のＸ軸方向の位置を表し、曲線ＰＯは、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のＹ軸方向の位置を表す。また、図２０の上部に、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０（実線）に対する出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４（破線）の相対位置を示す。黒丸は、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４の中心を示す。
【００９４】
図２０（Ａ）の状態では、交流電圧ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の各振幅が２Ｖであり、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の各振幅は０であるから、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０のＸ軸方向の磁束のバランスが変化する。すると、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のうち、Ｘ軸方向に対向して設けられた磁気コイル３２と磁気コイル３４とに投射される磁束のバランスが変化する。それによって、交流電圧ＰＢと交流電圧ＰＤとの間の振幅のバランスが変化し、圧電体３６に加振力が発生し、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４が入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に対してＸ軸方向に相対移動する。そして、交流電圧ＰＢの振幅と交流電圧ＰＤの振幅とがほぼ一致するＰ点までＸ軸方向に相対移動する。
【００９５】
圧電体３５には、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の平均振幅１Ｖに比例した振幅をもち、交流電圧ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤと位相のずれた交流電圧ＰＥが印加される。なお、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の平均振幅が常に１Ｖとなるように設定することで、交流電圧ＰＥの振幅を常に安定させることができ、振動型アクチュエータの駆動力を比較的安定させることができる。
【００９６】
次に、図２０（Ｂ）の状態を説明する。
【００９７】
図２０（Ｂ）の状態では、交流電圧ＶＡＣ２、ＶＡＣ３の振幅が２Ｖであって、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ４の振幅が０であるから、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０のＹ軸方向の磁束のバランスが変化する。すると、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のうち、Ｙ軸方向に対向して設けられた磁気コイル３１と磁気コイル３３とに投射される磁束のバランスが変化する。それによって、交流電圧ＰＡと交流電圧ＰＣとの間の振幅のバランスが変化し、圧電体３７に加振力が発生し、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４が入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に対してＹ軸方向に相対移動する。そして、交流電圧ＰＡの振幅と交流電圧ＰＣの振幅とがほぼ一致する−Ｐ点までＹ軸方向に移動する。
【００９８】
次に、図２０（Ｃ）の状態を説明する。
【００９９】
図２０（Ｃ）の状態では、交流電圧ＶＡＣ２の振幅が４Ｖであって、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の振幅は０であるから、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０のＸ軸方向から４５度傾いた方向の磁束のバランスが変化する。すると、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のうち、Ｘ軸方向に対向して設けられた磁気コイル３２と磁気コイル３４及びＹ軸方向に対向して設けられた磁気コイル３１と磁気コイル３３に投射される磁束のバランスが双方とも変化する。それによって、交流電圧ＰＢと交流電圧ＰＤとの間の振幅のバランス、及び交流電圧ＰＡと交流電圧ＰＣとの間の振幅のバランスが変化する。そのため、圧電体３６及び圧電体３７に加振力が発生し、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４が入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動する。そして、交流電圧ＰＢの振幅と交流電圧ＰＤの振幅とが、及び交流電圧ＰＡの振幅と交流電圧ＰＣの振幅とがそれぞれほぼ一致する−Ｐ点までＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。
【０１００】
図２０（Ｄ）〜（Ｇ）の各状態での駆動回路の動作も、図２０（Ａ）〜（Ｃ）と同様であるので、説明を省略する。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０および出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４をそれぞれＸ−Ｙ平面上に配置している。これに代わって、これらの磁気コイルを円筒面または球面上に配置するようにしてもよい。これによって、振動型アクチュエータを回転と並進、回転２軸等の形態で駆動することができる。
【０１０２】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。
【０１０３】
第６の実施の形態の構成は、第５の実施の形態の構成と類似するので、第６の実施の形態の説明においては、第５の実施の形態の構成と同一部分には同一の参照符号を付して、第５の実施の形態の説明を流用し、異なる部分だけを説明する。
【０１０４】
第５の実施の形態では、図１７に示すように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ駆動を行う弾性体５５、５６が個別の形態をとっている。これに対して、第６の実施の形態では、２つの弾性体５５、５６を１つの弾性体で実現し、更に、振動体が回転運動を発生することを可能とした構成となっている。そして、第６の実施の形態では、第５の実施の形態の図２０（Ｃ）に示すように、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４が入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動することを防止するようにする。
【０１０５】
図２１は、第６の実施の形態における振動型アクチュエータを構成する弾性体および圧電体を示す図である。図２１（Ａ）は、該弾性体および圧電体の構成を示す斜視図、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）に示す弾性体および圧電体を下方（下方突起部側）から見た平面図である。
【０１０６】
５８は弾性体であり、３５、３６、３７、３８（３８ａ〜３８ｄ）は圧電体である。弾性体５８は、十字状の上部構造部（十字部）と、十字の中心から下方へ伸びる下方突起部とで構成される。すなわち、図１７に示す第５の実施の形態における２つのＴ字型弾性体５５、５６の下方突起部を共用して、Ｔ字型の２つの上辺部を互いに直交するように重ねた形状になっている。圧電体３５は、弾性体５８の十字部の上辺に設けられ、圧電体３８ａ〜３８ｄは、弾性体５８の十字部における４つの腕部の各一方の側面にそれぞれ設けられる。圧電体３６、３７は、弾性体５８の下方突起部の隣り合った２つの側面にそれぞれ設けられる。
【０１０７】
Ｔ字型弾性体５５、５６の振動と同様に、圧電体３５が弾性体５８の十字部を加振することで、弾性体５８の十字部の中心が上下するように十字部各辺に曲げ振動が発生する。また、弾性体５８の下方突起部が接触する不図示の非磁性体の平板を垂直にたたくように振動する。さらにまた、圧電体３６、３７が弾性体５８の下方突起部を加振することで、該下方突起部と不図示の非磁性体の平板との間で、Ｘ軸及びＹ軸方向の駆動力をそれぞれ発生させるように構成している。
【０１０８】
圧電体３８ａ〜３８ｄは、弾性体５８の十字部における各腕部を、Ｘ−Ｙ平面上で同じ回転方向に曲げることで、弾性体５８を、十字部中心を軸にして回転振動させるように構成している。弾性体５８の十字部が回転することで下方突起部も回転するため、弾性体５８と不図示の非磁性体の平板との間で、回転方向の駆動力を発生させることが可能となる。
【０１０９】
第６の実施の形態における振動型アクチュエータでも、第５の実施の形態における振動型アクチュエータと同様に、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０および出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４を設ける。入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０は、非磁性体の平板と一体となって移動し、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４は、弾性体５８、圧電体３５、３６、３７、３８からなる振動体と一体となって移動する。
【０１１０】
図２２は、第６の実施の形態における入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に入力される交流電圧を示す図である。
【０１１１】
第５の実施の形態と同様に、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０に交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４がそれぞれ入力される。
【０１１２】
図２３は、第６の実施の形態における出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４から出力される交流電圧に基づいて、圧電体３５、３６、３７、３８を駆動する駆動回路を示す回路図である。この駆動回路は、図１９に示す第５の実施の形態における駆動回路と基本的に同じであるので、同一部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１１３】
第６の実施の形態では、交流電圧ＰＡを、インダクタンス素子４３を介して圧電体３８の一方の電極に印加するとともに、交流電圧ＰＣを、インダクタンス素子４４を介して圧電体３８の上記一方の電極に印加する。また、交流電圧ＰＤを、インダクタンス素子４５を介して圧電体３８の他方の電極に印加するとともに、交流電圧ＰＢを、インダクタンス素子４６を介して圧電体３８の上記他方の電極に印加する。インダクタンス素子４３、４４は、交流電圧ＰＡ、ＰＣの平均電圧ＰＦを発生させ、また、インダクタンス素子４５、４６は、交流電圧ＰＤ、ＰＢの平均電圧ＰＧを発生させる。
【０１１４】
図２４は、第６の実施の形態において、入力する交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の各振幅と、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０および出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４の相互間の相対位置との関係を示す図である。なお、図２４の下部における曲線ＰＩは、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のＸ軸方向の位置を表し、曲線ＰＯは、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のＹ軸方向の位置を表す。また、図２４の上部に、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０（実線）に対する出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４（破線）の相対位置を示す。黒丸は、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４の中心を示す。
【０１１５】
第６の実施の形態では、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とが相対的に回転しないように規制する。すなわち、第５の実施の形態の図２０（Ｃ）に示すように、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０が出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動することを防止する。これを以下に説明する。
【０１１６】
まずＸ軸方向およびＹ軸方向の移動と独立して回転を規制するには、独立した操作量が必要である。そこで本実施の形態では、Ｘ軸駆動、Ｙ軸駆動に影響を与えない交流電圧ＰＡ、ＰＣの平均電圧ＰＦと、交流電圧ＰＢ、ＰＤの平均電圧ＰＧとを利用する。すなわち、Ｘ軸方向の移動は、交流電圧ＰＢの振幅と交流電圧ＰＤの振幅とのバランスを変化させることで可能であるため、交流電圧ＰＢ、ＰＤの振幅のオフセット値（平均値）を、バランスと独立して変化させることができることを利用する。実際には、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ３の振幅の平均と交流電圧ＶＡＣ２、ＶＡＣ４の振幅の平均とを所定量離しておく。これにより、交流電圧ＰＡ、ＰＣの振幅の平均電圧ＰＦと交流電圧ＰＢ、ＰＤの平均電圧ＰＧとが、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４との回転によって変化するようにする。
【０１１７】
図２４では、交流電圧ＶＡＣ２、ＶＡＣ４の各振幅が、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ３の各振幅の半分となるようにそれぞれ設定している。振幅の小さい交流電圧ＶＡＣ２、ＶＡＣ４は、磁気コイル２８、３０にそれぞれ入力され、振幅の大きい交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ３は、磁気コイル２７、２９にそれぞれ入力される。
【０１１８】
ところで、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とが、Ｘ−Ｙ平面上で４５度の角度のずれをもってＺ軸方向に重なっているとする。その場合、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４は、入力される振幅の小さい交流電圧側の入力側磁気コイルとも、大きい交流電圧側の入力側磁気コイルとも、半分ずつ対向する。そのため、交流電圧ＰＡ、ＰＣの平均電圧ＰＦと交流電圧ＰＢ、ＰＤの平均電圧ＰＧとは同じ値となり、圧電体３８は加振されない。しかし、上記のＺ軸方向の重なりがＸ−Ｙ平面上で４５度からずれると、このバランスが変化して圧電体３８が弾性体５８を回転方向に加振する。その結果、平均電圧ＰＦの振幅と平均電圧ＰＧの振幅とが等しくなるように、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とが、ずれ角度４５度となるまでＸ−Ｙ平面上で相対的に回転する。
【０１１９】
図２５は、入力側磁気コイルの分割数を４分割から８分割に変更した入力側磁気コイルを示すＸ−Ｙ平面図である。
【０１２０】
出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４は、図１６に示す出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４と同じである。これに対して、８つの入力側磁気コイル４７〜５４を設ける。すなわち、４つの入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０をそれぞれ半分に分割して８つの入力側磁気コイル４７〜５４を作成する。入力側磁気コイル４７〜５４の各扇型形状の中心角は４５度となっている。
【０１２１】
このように構成することにより、入力側磁気コイル２７、２８、２９、３０と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４との間の相対的な回転位置を変化させることができる。
【０１２２】
図２６は、図２５に示す８つの入力側磁気コイル４７〜５４に入力される交流電圧を示す図である。
【０１２３】
入力側磁気コイル４７〜５４には、交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ８がそれぞれ入力される。交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ８は同相であって、振幅が互いに異なっている。
【０１２４】
図２７は、図２６に示すような交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ８の入力により交流電圧出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４から出力される交流電圧に基づいて、圧電体３５、３６、３７、３８を駆動する駆動回路を示す回路図である。この駆動回路は、図２３に示す駆動回路と基本的に同じであるので、同一部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１２５】
入力側磁気コイル４７〜５４と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とを相対的に回転させる原理は、図２１〜図２４を参照して説明した回転の原理と同じである。ただし、図２１〜図２４に示す振動型アクチュエータでは、対向する２つの入力側磁気コイル（２７と２９、または２８と３０）をペアとした２つのペアの回転位置を変更することはできなかった。そのため、入力側磁気コイル４７〜５４と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４との相対的回転位置関係を変更することができなかった。
【０１２６】
これに対して、図２５〜図２７に示す振動型アクチュエータでは、対向する入力側磁気コイルをペアとして、入力交流電圧の振幅値をペアごとに切り替えることによって、ペアの回転位置を４５度ずつ回転する。また、ペアごとの入力交流電圧値の切り替えを順次行うことで、連続的に回転位置をずらすことを可能にしている。
【０１２７】
図２８は、図２５〜図２７に示す振動型アクチュエータにおいて、入力する交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ８の各振幅と、入力側磁気コイル４７〜５４および出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４の相互間の相対位置との関係を示す図である。なお、図２８の下部における曲線ＰＩは、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のＸ軸方向の位置を表し、曲線ＰＯは、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４のＹ軸方向の位置を表す。また、図２８の上部に、入力側磁気コイル４７〜５４（実線）に対する出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４（破線）の相対位置を示す。黒丸は、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４の中心を示す。
【０１２８】
図２８（Ａ）〜図２８（Ｅ）の各状態では、交流電圧ＶＡＣ１と交流電圧ＶＡＣ２、交流電圧ＶＡＣ３と交流電圧ＶＡＣ４、交流電圧ＶＡＣ５と交流電圧ＶＡＣ６、交流電圧ＶＡＣ７と交流電圧ＶＡＣ８をそれぞれ同振幅とする。これにより、入力側磁気コイル４７〜５４と出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４とが、図２４を参照した説明と同じように相対移動している。また、図２８（Ａ）〜図２８（Ｅ）の各状態では、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ５、ＶＡＣ６の各振幅が２Ｖであって、振幅の大きい方の組を構成している。これに対して、交流電圧ＶＡＣ３，ＶＡＣ４、ＶＡＣ７、ＶＡＣ８の各振幅が１Ｖであって、振幅の小さい方の組を構成している。したがって、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４は、上記小さい方の組と大きい方の組との両方に半分ずつ重なる位置に移動し、図２７に示す角度θが４５度となる回転位置を保ちつつ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に相対的に移動する。角度θは、出力側磁気コイル３１と出力側磁気コイル３４との境界がＸ軸に対してなす角度である。
【０１２９】
次に、図２８（Ｅ）〜図２８（Ｆ）の各状態について説明する。
【０１３０】
図２８（Ｅ）〜図２８（Ｆ）の各状態では、交流電圧の振幅の大きい方の組と小さい方の組とに変化が生じている。すなわち、交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ５が、振幅の大きいほうの組から小さい方の組へ移動し、交流電圧ＶＡＣ３、ＶＡＣ７が、振幅の小さい方の組から大きい方の組へ移動している。これによって、振幅の大きい方の組と小さい方の組との境界が４５度回転し、出力側磁気コイル３１、３２、３３、３４が、図２７に示す角度θが９０度となる回転位置に回転している。
【０１３１】
〔第７の実施の形態〕
第１〜第６の実施の形態における振動型アクチュエータでは、２つの直交する方向の振動を合成した楕円振動をＴ字型の弾性体の下方突起部に発生させる方式を用いている。これに対して、第７の実施の形態における振動型アクチュエータでは、円環状の弾性体上に、位置的に９０度ずれた面外曲げ振動を時間的に９０度ずらして発生させ、これによって、弾性体上に進行性の振動波を形成するようにする。
【０１３２】
図２９は、進行性振動波を用いた第７の実施の形態における振動型アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【０１３３】
６０は筒状の弾性体であり、軸方向の一方端には複数の突起が円周に沿って形成されており、また他方端は、平板状になっていて円環状の圧電体５９が接着される。６１は円盤状の回転体であり、弾性体６０の複数の突起に対して、不図示の加圧手段によって加圧されて接触している。６２は、回転体６１の回転中心に設けられた回転軸である。
【０１３４】
図３０は、第７の実施の形態における円環状の圧電体５９の一方の平面に設けられる電極パターンを示す図である。
【０１３５】
圧電体５９の一方の平面には電極パターンが設けられ、圧電体５９の他方の平面には弾性体６０が接着される。電極パターンは、円周に沿って配置された複数の電極５９ａ〜５９ｃからなる。
【０１３６】
複数の電極５９ａ〜５９ｃに交流電圧を印加すると、圧電体５９の円環上に、２つの位置的にずれた面外曲げ振動が発生する。第１の面外曲げ振動は、電極５９ａに交流電圧を印加することによって発生し、第２の面外曲げ振動は、電極５９ｂ及び電極５９ｃに交流電圧を印加することによって発生する。なお、電極５９ｂと電極５９ｃとは、同じ電圧を印加したときに振動を打ち消し合うように構成されている。
【０１３７】
図３１は、第７の実施の形態における入力側磁気コイルと出力側磁気コイルとの構成を示す図である。
【０１３８】
入力側磁気コイルを実線で示し、入力側磁気コイルは、円周に沿って配置された４つの磁気コイル６３、６４、６５、６６からなる。また、出力側磁気コイルを破線で示し、出力側磁気コイルは、２つの磁気コイル６７、６８からなる。
【０１３９】
図３２は、第７の実施の形態における入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６に入力される交流電圧を示す図である。
【０１４０】
入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６には、交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４がそれぞれ入力される。
【０１４１】
図３３は、第７の実施の形態における出力側磁気コイル６７、６８から出力される交流電圧に基づいて、圧電体５９ａ、５９ｂ、５９ｃを駆動する駆動回路を示す回路図である。
【０１４２】
出力側磁気コイル６７、６８は、交流電圧ＰＡ、ＰＢをそれぞれ出力する。交流電圧ＰＡは、圧電体５９の電極５９ｂに印加され、交流電圧ＰＢは、圧電体５９の電極５９ｃに印加される。また、交流電圧ＰＡ、ＰＢは、インダクタンス素子７０、６９にそれぞれ印加されて、交流電圧ＰＡ、ＰＢの各振幅の平均振幅をもつとともに、交流電圧ＰＡ、ＰＢの各位相よりも遅れた位相を持つ交流電圧ＰＣが作成される。そして、この交流電圧ＰＣが圧電体５９の電極５９ａに印加される。
【０１４３】
交流電圧ＰＣを圧電体５９の電極５９ａに印加することにより、上述の第１の面外曲げ振動が弾性体６０に発生される。
【０１４４】
なお、上述の第２の面外曲げ振動の振幅は、交流電圧ＰＡの振幅と交流電圧ＰＢの振幅とがほぼ等しくなると０となって、入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６と出力側磁気コイル６７、６８との間の相対回転運動が停止するように構成される。
【０１４５】
なおまた、図３３に示す角度θは、出力側磁気コイル６７と出力側磁気コイル６８との境界がＸ軸方向（図３３の紙面左右方向）に対してなす角度である。
【０１４６】
図３４は、第７の実施の形態における入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６にそれぞれ入力される交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の振幅と、図３３に示す角度θとの関係を示す図である。角度θは、入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６と出力側磁気コイル６７、６８との間に発生する相対的回転の回転角度でもある。
【０１４７】
図３４では、入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６にそれぞれ入力される交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の振幅が、入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６のうちの対向する磁気コイルのペアの交流電圧のバランスが変化するように変化する。そして、２つの交流電圧のペアが、入力側磁気コイルと出力側磁気コイルとの間の相対的回転に応じて回転するように切り替わる。
【０１４８】
図３４（Ａ）の状態では、交流電圧ＶＡＣ３のみが振幅２Ｖであって、その他の交流電圧が全て０である。これにより入力側磁気コイル６５のみが磁束を発生するので、出力側磁気コイル６７、６８への該磁束の投影面積が５０％ずつとなるように、入力側磁気コイルと出力側磁気コイルとが相対的に回転して、安定した状態（θ＝−４５度）となる。
【０１４９】
次に、徐々に交流電圧ＶＡＣ３の振幅を下げつつ、交流電圧ＶＡＣ４の電圧を大きくすると、出力側磁気コイルが、図３２の紙面において反時計回り方向に徐々に回転する。そして、交流電圧ＶＡＣ４のみが振幅２Ｖとなって、その他の交流電圧が全て０となると、角度θが４５度となる（図３４（Ｂ）の状態）。
【０１５０】
なお、図３４（Ｃ）〜図３４（Ｈ）においても、入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６にそれぞれ入力される交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４のうちの１つの振幅だけが２Ｖとし、他を０とすることで、相対的回転角度θを決めることができる。また、交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の各振幅を、上記のような値に徐々に変化させる途中過程で、相対的回転角度θを連続的に変化させることができる。
【０１５１】
図３５は、図３４に示す角度θの変化が直線的になるようにした場合の交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の振幅と相対的回転角度θとの関係を示す図である。
【０１５２】
ここでは、交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の各振幅の変化を所定のカーブに沿って変化させることで、相対的回転角度θを直線的に変化させるようにしている。すなわち、交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の各振幅の変化と相対的回転角度θとの関係を予め測定し、これによって上記所定のカーブを決定し、このカーブのデータに基づいて交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の各振幅を変化させるようにする。
【０１５３】
図３６は、図３４に示す相対的回転角度θを、ステッピングモータのようにステップ的に変化させた場合の交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の振幅と相対的回転角度θとの関係を示す図である。
【０１５４】
相対的回転角度θをステップ的に変化させることは、入力交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４をオンオフするだけで簡単に実現でき、駆動回路の簡略化が図れる。
【０１５５】
なお、振動型アクチュエータの駆動周波数を、入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６への入力電流の大きさや位相に応じて制御するようにしてもよい。これにより、駆動効率の改善を行うことも可能である。
【０１５６】
また、図３２に示すように４つの入力側磁気コイル６３、６４、６５、６６を、円周に沿って９０度毎に設けたが、これに代わって、４つより多い数の入力側磁気コイルを、例えば６０度、４５度ごとに設けるようにしてもよい。
【０１５７】
また、光学式エンコーダ等の位置検出手段を使って回転位置の検出精度を補うことで、高速で高精度な回転制御を行うようにしてもよい。
【０１５８】
〔他の実施の形態〕
上記各実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置または駆動回路を、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ、入出力装置等からなる情報処理装置によって構成するようにしてもよい。この場合、該ＣＰＵが制御プログラムを実行することによって、上記振動型アクチュエータ駆動制御装置または駆動回路が持つ各種機能を実現するようにする。
【０１５９】
また、本発明の目的は、以下の処理を実行することによって達成される。即ち、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。
【０１６０】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１６１】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、次のものを用いることができる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等である。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【０１６２】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１６３】
更に、前述した各実施の形態の機能が以下の処理によって実現される場合も本発明に含まれる。即ち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う場合である。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【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制御装置によって駆動制御される振動型アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における弾性体に励起される振動を説明するための模式図である。
【図３】図１に示す振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【図４】入力側磁気コイルにそれぞれ印加される交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅と、入力側磁気コイルおよび出力側磁気コイルの相対的位置との関係を示す図である。
【図５】図４に示す各振幅とは異なる設定を行われた交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の各振幅と、入力側磁気コイルおよび出力側磁気コイルの相対的位置との関係を示す図である。
【図６】弾性体の下方突起部の片面のみに圧電体を設けた振動型アクチュエータの構成を示す図である。
【図７】図６に示す振動型アクチュエータを駆動するための振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【図８】図７に示す振動型アクチュエータ駆動制御装置において、圧電体と磁気コイルとの接続を簡略化した構成を示す回路図である。
【図９】静電的結合を用いた振動型アクチュエータに適用される振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【図１０】第２の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【図１１】第２の実施の形態における入力側磁気コイルにそれぞれ印加される交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅と、入力側磁気コイルおよび出力側磁気コイル間の相対的位置との関係を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【図１３】第３の実施の形態における入力側磁気コイルにそれぞれ印加される交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２の振幅と、入力側磁気コイルおよび出力側磁気コイル間の相対的位置との関係を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態における振動型アクチュエータ駆動制御装置の構成を示す回路図である。
【図１５】第４の実施の形態における可変抵抗器にそれぞれ印加される直流電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２の振幅と、可変抵抗器の各摺動接点の位置との関係を示す図である。
【図１６】第５の実施の形態における振動型アクチュエータを構成する磁気コイルの一部を示す図である。
【図１７】振動体及び該振動体と接触する非磁性体の平板を示す図である。
【図１８】入力側磁気コイルにそれぞれ入力される交流電圧を示す図である。
【図１９】出力側磁気コイルから出力される交流電圧に基づいて圧電体を駆動する駆動回路を示す回路図である。
【図２０】入力する交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の各振幅と、入力側磁気コイルおよび出力側磁気コイルの相互間の相対位置との関係を示す図である。
【図２１】第６の実施の形態における振動型アクチュエータを構成する弾性体および圧電体を示す図である。
【図２２】第６の実施の形態における入力側磁気コイルに入力される交流電圧を示す図である。
【図２３】第６の実施の形態における出力側磁気コイルから出力される交流電圧に基づいて圧電体を駆動する駆動回路を示す回路図である。
【図２４】第６の実施の形態において、入力する交流電圧ＶＡＣ１、ＶＡＣ２、ＶＡＣ３、ＶＡＣ４の各振幅と、入力側磁気コイルおよび出力側磁気コイルの相互間の相対位置との関係を示す図である。
【図２５】入力側磁気コイルの分割数を４分割から８分割に変更した入力側磁気コイルを示すＸ−Ｙ平面図である。
【図２６】図２５に示す８つの入力側磁気コイルにそれぞれ入力される交流電圧を示す図である。
【図２７】図２６に示すような交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ８の入力により交流電圧出力側磁気コイルから出力される交流電圧に基づいて、圧電体を駆動する駆動回路を示す回路図である。
【図２８】図２５〜図２７に示す振動型アクチュエータにおいて、入力する交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ８の各振幅と、入力側磁気コイルおよび出力側磁気コイルの相互間の相対位置との関係を示す図である。
【図２９】進行性振動波を用いた第７の実施の形態における振動型アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図３０】第７の実施の形態における円環状の圧電体の一方の平面に設けられる電極パターンを示す図である。
【図３１】第７の実施の形態における入力側磁気コイルと出力側磁気コイルとの構成を示す図である。
【図３２】第７の実施の形態における入力側磁気コイルにそれぞれ入力される交流電圧を示す図である。
【図３３】第７の実施の形態における出力側磁気コイルから出力される交流電圧に基づいて、圧電体を駆動する駆動回路を示す回路図である。
【図３４】第７の実施の形態における入力側磁気コイルにそれぞれ入力される交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の振幅と、図３３に示す角度θとの関係を示す図である。
【図３５】図３４に示す角度θの変化が直線的になるようにした場合の交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の振幅と相対的回転角度θとの関係を示す図である。
【図３６】図３４に示す相対的回転角度θを、ステッピングモータのようにステップ的に変化させた場合の交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ４の振幅と相対的回転角度θとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１、５５、５６、５８、６０  弾性体
２、３、４、３５、３６、３７、３８、５９  圧電体（加振手段）
５、６、７、８、１３、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、６３、６４、６５、６６、６７、６８  磁気コイル（第２の電圧発生手段）
９、５７  平板（接触部材）
１０、１１、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、６９、７０  インダクタンス素子（第１の電圧発生手段）
１２、１５  交流電圧発生部
２０、２１、２２、２３  電極
１４  電源電圧発生部
１６、１７  ＡＣ−ＤＣ変換部
１８、１９  乗算部
２５、２６  可変抵抗器
６１  回転体
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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