(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に設けられた第一の電極群と第二の電極群と、他方の面に設けられた共通電極と、を有する圧電素子と、
前記圧電素子を有する振動体と、
前記第一の電極群からの信号を取り出すか前記第二の電極群からの信号を取り出すかを選択可能な選択回路と、
前記選択回路からの出力信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路から得られる出力信号を昇圧し、前記共通電極に信号を出力する昇圧回路と、
を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させる超音波モータであって、
前記第一の電極群と前記選択回路の間に第一のフィルタ回路を構成する素子を配置するとともに前記第二の電極群と前記選択回路の間に第二のフィルタ回路を構成する素子を配置し、前記第一のフィルタ回路並びに前記第二のフィルタ回路は、外部からの指令信号に応じてフィルタ回路として機能するか否かが夫々独立に選択可能であることを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
一方の面に設けられた第一の電極群と第二の電極群と検出電極部と、他方の面に設けられた共通電極と、を有する圧電素子と、
前記圧電素子を有する振動体と、
前記検出電極部から得られる検出信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路から得られる出力信号を昇圧し、前記共通電極に信号を出力する昇圧回路と、
前記第一の電極群とＧＮＤとを短絡するか否かを選択するとともに前記第二の電極群とＧＮＤとを短絡するか否かを選択する選択回路と、
を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させることを特徴とする超音波モータ。
【請求項３】
一方の面に設けられた第一の電極群と第二の電極群と、他方の面に設けられた共通電極と、を有する圧電素子と、
前記圧電素子を有する振動体と、
外部からの信号で能動状態と非能動状態を制御可能であり、能動状態とすることで前記共通電極からの出力信号を増幅する増幅回路と、
前記第一の電極群に信号を出力する第一の昇圧回路と、第二の電極群に信号を出力する第二の昇圧回路と、
外部からの信号で能動状態と非能動状態を制御可能であり、能動状態とすることで前記増幅回路から得られる信号を基にした信号を前記第一の昇圧回路に出力することが可能な第一の昇圧回路選択素子と、外部からの信号で能動状態と非能動状態を制御可能であり、能動状態とすることで前記増幅回路から得られる信号を基にした信号を前記第二の昇圧回路に出力させることが可能な第二の昇圧回路選択素子とで構成される出力信号切り替え手段と、
を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させることを特徴とする超音波モータ。
【請求項４】
前記昇圧回路は、少なくとも１組のコイルもしくはトランスと、トランジスタからなる請求項１乃至３の何れかに記載の超音波モータ。
【請求項５】
前記選択回路は、少なくとも１組の増幅回路を有する請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項６】
前記出力信号切り替え手段は、少なくとも１組の増幅回路を有する請求項３に記載の超音波モータ。
【請求項７】
二つの電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を有する振動体と、
前記圧電素子の一方の電極に信号を出力する昇圧回路と、
外部からの信号によって能動状態と非能動状態が制御可能であり、能動状態であるときに前記圧電素子の他方の電極から得られる信号を増幅する増幅回路と、
外部からの信号によって能動状態と非能動状態が制御可能であり、能動状態であるときに前記増幅回路からの出力信号に基づく信号により前記昇圧回路を構成するトランジスタをスイッチングする選択回路と、
を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させることを特徴とする超音波モータであって、
前記選択回路を能動状態にするタイミングと、前記増幅回路を能動状態にするタイミングを異ならせて前記超音波モータを起動することを特徴とする超音波モータ。
【請求項８】
一方の面に設けられた第一の電極群と第二の電極群と、他方の面に設けられた共通電極と、を有する圧電素子と、
前記圧電素子を有する振動体と、
外部からの信号によって能動状態と非能動状態が制御可能な二つの素子からなり、前記二つの素子を夫々前記第一の電極群と前記第二の電極群に接続し、何れか一方の素子を能動状態にすることで前記第一の電極群からの信号を取り出すか前記第二の電極群からの信号を取り出すかを選択可能な選択回路と、
外部からの信号によって能動状態と非能動状態が制御可能であり、能動状態にあるときに前記選択回路からの出力信号を増幅する増幅回路と、
を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させることを特徴とする超音波モータであって、
前記選択回路を能動状態にするタイミングと、前記増幅回路を能動状態にするタイミングを異ならせて前記超音波モータを起動することを特徴とする超音波モータ。
【請求項９】
前記選択回路を能動状態にした後、前記増幅回路を能動状態にして起動することを特徴とする請求項７又は８に記載の超音波モータ。
【請求項１０】
請求記１から請求項９の何れか１つに記載の超音波モータを有し、
移動体と一体に動作する伝達機構と、
前記伝達機構の動作に基づいて動作する出力機構と、
を有する超音波モータ付き電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波モータおよび超音波モータを用いた電子機器に係わり、特に超音波モータの駆動回路に自励発振回路を用いた超音波モータおよび超音波モータを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波モータの駆動回路には部品点数が少なく簡易的な構成で実現可能な自励発振回路が研究、開発され、小型の電子機器の応用がなされている。例えば、特開平９−１６３７６９号公報にこのような自励発振回路が開示されている。
【０００３】
図１６に示すように、従来の駆動回路は、抵抗とＮＡＮＤゲートから成る増幅回路と、コイルとトランジスタから成る昇圧回路と、抵抗とコンデンサから成る位相設定回路と、インバータ、ＮＯＲゲートから成る位相調整回路と、停止信号発生回路より構成される。
【０００４】
増幅回路で増幅された信号は、位相設定回路、位相調整回路を経て昇圧回路に入力される。昇圧回路により昇圧された信号は、圧電素子の電極に印加され、圧電素子が励振駆動される。圧電素子の振動に基づく駆動信号が、増幅回路にフィードバックされることにより、圧電素子は自励発振を行う。その結果、圧電素子に接合された振動体が振動し、この振動体に加圧手段により所定の圧力で接触している移動体が回転する。
【０００５】
停止信号発生回路は、増幅回路の動作を制御するためのもので、停止信号により増幅回路は出力を停止し、圧電素子は自励振動を停止するため、移動体の回転を任意に停止させることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、従来の昇圧回路を利用した自励発振回路では、昇圧回路で発生した信号を圧電素子の表面上に形成された電極群に印加する際、一つの電極群にのみ印加していたので回転方向が一方向に限られていた。従って、シャッタの開閉やディスクの位置決め等、超音波モータの指定位置への制御等で正転、逆転の動作が必要な用途に対応ができなくなる、という課題があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、従来のこれらの課題を解決するために、外部信号に応じて正転と逆転を制御可能な昇圧回路を有する自励発振回路によって駆動される超音波モータおよび超音波モータ付き電子機器を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、一方の面に設けられた第一の電極群と第二の電極群と、他方の面に設けられた共通電極と、を有する圧電素子と、前記圧電素子を有する振動体と、前記第一の電極群からの信号を取り出すか前記第二の電極群からの信号を取り出すかを選択可能な選択回路と、前記選択回路からの出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路から得られる出力信号を昇圧し、前記共通電極に信号を出力する昇圧回路と、を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させることを特徴とする超音波モータとした。
また、別の例としては一方の面に設けられた第一の電極群と第二の電極群と検出電極部と、他方の面に設けられた共通電極と、を有する圧電素子と、前記圧電素子を有する振動体と、前記検出電極部から得られる検出信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路から得られる出力信号を昇圧し、前記共通電極に信号を出力する昇圧回路と、前記第一の電極群とＧＮＤとを短絡するか否かを選択可能とするとともに前記第二の電極群とＧＮＤとを短絡するか否かを選択可能とする選択回路と、を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させることを特徴とする超音波モータとした。
また、別の例としては一方の面に設けられた第一の電極群と第二の電極群と、他方の面に設けられた共通電極と、を有する圧電素子と、前記圧電素子を有する振動体と、外部からの信号で能動状態と非能動状態を制御可能であり、能動状態とすることで前記共通電極からの出力信号を増幅する増幅回路と、前記第一の電極群に信号を出力する第一の昇圧回路と、第二の電極群に信号を出力する第二の昇圧回路と、外部からの信号で能動状態と非能動状態を制御可能であり、能動状態とすることで前記増幅回路から得られる信号を基にした信号を前記第一の昇圧回路に出力することが可能な第一の昇圧回路選択素子と、外部からの信号で能動状態と非能動状態を制御可能であり、能動状態とすることで前記増幅回路から得られる信号を基にした信号を前記第二の昇圧回路に出力させることが可能な第二の昇圧回路選択素子とで構成される出力信号切り替え手段と、を有し、前記振動体を所定の共振モードで自励発振させることを特徴とする超音波モータとした。
【０００９】
これによれば、昇圧回路を使った正転、逆転可能な自励発振回路を実現することができるとともに、これで駆動される自励発振回路を有する超音波モータおよび超音波モータ付き電子機器を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
まず初めに、本発明に適用可能な超音波モータの原理、構造について説明する。
【００１２】
超音波モータ１は、少なくとも圧電素子２を有する振動体３と振動体３の振動波によって駆動される移動体４と振動体３と移動体４に加圧力を与える加圧手段６で構成される。
【００１３】
図２に本発明の超音波モータ１の断面図を示す。超音波モータ１は、円板状の振動体３の中心を支持板８に固定された中心軸９によって支持され、振動体３の片側には圧電素子２が接合され、もう片側には振動体３の変位拡大を促す突起３ａが設けられている。移動体４の中心には軸受け１０が設けられ、中心軸９で案内されている。移動体４の上面に設けられたピポット５を台座７に固定された押さえバネ６で加圧することで移動体４の摺動面と振動体３の突起３ａとの間に適度な摩擦力を与える。
【００１４】
図３に超音波モータ１の動作原理を説明した図を示す。振動体３に接合される圧電素子２は図３Ａに示すように円周方向に４分の１波長毎に分割され、一つおきに分極方向が反対になるように厚み方向に分極処理されている。各電極パターンは第１電極群（斜線部）１１ａと第２電極群（非斜線部）１１ｂの二つの電極群を形成する。図３Ｂに示すようにこの電極を施した圧電素子２は振動体３の突起３ａが電極パターンの境界に位置するように接合される。振動体３との接合面は全体に渡って共通電極１１ｃが設けられている。第１電極群１１ａに所定の周波数の信号が印加されると振動体３には図３Ｃのような定在波が発生する。具体的には、例えば周方向に三つの波を有し、径方向に一つの節円を有する振動モードが励振される。この時上昇した突起３ａは右に傾くため移動体４は右に移動する。第２電極群１１ｂに信号を印加すると図３Ｄのような定在波が発生し上昇した突起３ａは左に傾き移動体４を左に移動させる。このように定在波の腹と節の中間部に振動体３の突起３ａを配置し、所定の駆動周波数を有する信号を印加する電極群を選択することにより移動体４の正転、逆転の切替を可能としている。
【００１５】
ここでは、本発明に適用できる超音波モータ１として図２に示した様な構造および図３に示した原理について説明したがこれに限るものではない。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１の自励発振回路の回路ブロック図を示したものであり、超音波モータ１と増幅回路１２と位相設定回路１３と昇圧回路１４と選択回路１５から構成される。また、具体的な回路図を図４に示す。
【００１７】
増幅回路１２は、インバータ１６と抵抗１７で構成され、信号の反転増幅を行う。インバータ１６の入力には、振動体３で発生した信号を選択する選択回路１５からの信号が入力される。インバータ１６の出力電圧は、インバータ１６の入力と出力を接続している帰還抵抗１７によりインバータ１６の反転増幅の動作点を決定し、ＶＤＤ／２を中心に交流信号が増幅され、位相設定回路１３に入力される。インバータ１６は、スリーステート構成のＩＣを使用し、制御信号により自励発振回路の起動および停止を行う。
【００１８】
位相設定回路１３は、抵抗１８、二つのコンデンサ１９、２０で構成され、振動体３で発生する不要な周波数成分をカットし、振動体３を駆動する所定の周波数成分を取り出し、同信号の位相を設定する。インバータ２１も同様に、自励発振回路の位相を調整するとともに、位相設定回路１３で低下した信号を増幅し、位相設定回路１３を経た信号の反転増幅を行い、トランジスタ２２のベースに出力する。
【００１９】
トランジスタ２２と昇圧コイル２３は、昇圧回路１４を構成し、インバータ２１で増幅された信号を反転昇圧する。トランジスタ２２のエミッタは、接地されており、コレクタは昇圧コイル２３と振動体３、即ち圧電素子２の共通電極１１ｃと電気的に接続される。
【００２０】
圧電素子２の一方の面には、図３Ａに示すように複数の電極からなる１組の電極群１１ａ、１１ｂが形成されており、他方の面には、全面にわたり共通電極１１ｃが形成されている。振動体３は、電極としての役割も兼ねており、昇圧回路１４で昇圧された信号は振動体３を介し共通電極１１ｃに導通され、複数の電極からなる電極群１１ａ、１１ｂから選択回路１５に信号が入力される。
【００２１】
昇圧された電圧値は、昇圧コイル２３を適切に選択することで、電源電圧の数倍の電圧で圧電素子２を励振駆動させることができる。このため、電源が１．５Ｖの低電圧であっても、安定してまた、超音波モータ１を高出力で駆動することができる。
【００２２】
選択回路１５は、例えば１組のバッファ２４ａ、２４ｂで構成される。バッファ２４ａ、２４ｂは、スリーステート構成となっており、外部信号によって能動状態となるか非能動状態となるかが決定される。バッファ２４ａ、２４ｂの入力には、圧電素子２の第１電極群１１ａと第２電極群１１ｂがそれぞれ独立に接続される。外部からの信号で能動状態となるバッファを選択することにより駆動信号を印加する電極群を選択し、移動体４の正転、逆転を切替る。
【００２３】
増幅されたバッファの出力信号は、位相設定用のコンデンサ２０を経て、増幅回路１２にフィードバックされる。
【００２４】
自励発振回路では、電源投入時、様々な周波数成分のノイズが発生するが、超音波モータ１と抵抗１８、コンデンサ１９、２０からなる共振回路で不要な周波数成分がカットされ、特定周波数の信号が選択される。増幅回路１２と位相設定回路１３と昇圧回路１４により、振動体３に発生する特定周波数を主成分とする信号はフィードバックされ、反転昇圧された駆動信号は、継続して自励発振を行う。また、自励発振回路は、圧電素子２が持つ温度や外部の負荷による共振点の移動に自ずと対応し発振するので、他励式のような周波数自動追尾回路が不要となり、駆動回路の簡素化が実現される。
【００２５】
本発明では、選択回路１５を昇圧回路１４と接続された電極面と反対の面の電極に接続することにより、昇圧電圧を選択回路１５で低下させることなく、効率良く圧電素子２に供給することを特徴としている。また、この様なことさえ考慮すれば図１において、増幅回路１２、位相設定回路１３の位置は任意であり、どこに設けても構わない。また、構成も本実施例に限るものではなく任意である。
【００２６】
本発明では、昇圧回路１４をトランジスタ２２と昇圧コイル２３で構成しているが、昇圧コイル２３の代わりにトランス２５を用いても効果は同じである。
【００２７】
図５にトランス２５を用いた回路構成を示す。図４との差異は、トランス２５を接続する位置がトランジスタ２２のエミッタ側になっていること、およびトランス２５を用いたことによる１次側と２次側の電気的な絶縁である。
【００２８】
トランジスタ２２のコレクタは電源電圧と接続され、ベースに入力された信号により、トランジスタ２２が導通状態となり、エミッタよりトランス２５の１次側に電源電圧が印加される。同信号は、トランス２５を経てＧＮＤに入力される。トランジスタ２２のベースに入力される信号をＯＦＦとすることで電源電圧の数倍の逆起電圧が二次側に発生し、圧電素子２の共通電極１１ｃに昇圧信号が印加される。
【００２９】
このように、昇圧回路１４は、トランス２５を用いても同様また、より大きな昇圧効果があり、トランス２５の巻数により任意に電圧を昇圧することが可能である。
【００３０】
また、他の具体的な回路構成としては、図６、図７、図８でもよい。図６は、選択回路１５にトランスミッションゲートを用いた実施例である。
【００３１】
制御信号をトランスミッションゲート２６ａ、２６ｂの制御端子に入力することにより、トランスミッションゲート２６ａ、２６ｂを能動状態、非能動状態とすることができ、移動体４の移動方向を制御できる。能動状態にあるトランスミッションゲート２３は、インバータやバッファのように信号が増幅されることなく、振動体３で励振駆動した電圧がコンデンサ２０に印加される。
【００３２】
図７は、選択回路１５をトランジスタで構成した実施例である。トランジスタ２７ａ、２７ｂのベースに回転方向を選択する制御信号を入力することにより、超音波モータ１の回転方向を選択することができる。トランジスタの適用により、トランスミッションゲート２６同様に、振動体３で励振駆動した電圧がスルーされる。また、トランジスタは、インバータやバッファ等のＩＣと比較して素子の耐圧が非常に高いので、昇圧回路１４で昇圧する信号を高く設定することが可能となる。
【００３３】
図８は、選択回路１５をインバータ２８ａ、２８ｂで構成した実施例である。インバータの採用により、選択回路１５で位相が反転する為、これまで必要であった位相調整用のインバータ２１を削除することが可能となった。部品点数の削減に加え、増幅回路を全てインバータで構成することができるため、部品の種類を少なくすることにも寄与している。このような回路構成とすることにより、駆動回路の小型化が実現できる。
【００３４】
以上のように、昇圧回路１４で昇圧した信号を圧電素子の一方の面に形成されている共通電極に入力し、圧電素子２のもう他方の複数電極群から信号の切替を選択する選択回路１５に出力し、これを選択することにより、昇圧回路１４を用いた自励発振回路で正転、逆転を行うことが可能となった。
【００３５】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２の具体的な回路構成を示したものであり、前記実施の形態１の回路構成との相違点のみを説明する。
【００３６】
これまで、回転方向の信号の切替を行う選択回路１５は、圧電素子２の複数の電極群１１ａ、１１ｂから直接、接続されていたが、本実施例では、これらの間に、位相設定回路を構成するコンデンサ２０ａ、２０ｂを挿入した。また、選択回路１５を１組のインバータ１６と抵抗１７の増幅回路１２で構成した。帰還抵抗１７は、インバータ１６ではなくインバータ２１に設けても構わない。
【００３７】
圧電素子２の一方の面にある複数の電極群１１ａ、１１ｂ側にコンデンサ２０ａ、２０ｂを挿入することにより、振動体で発生した不要な周波数成分をカットし、発振信号ならびに発振波形を整流することができ、圧電素子２の両端に印可される信号は、目的外の周波数成分が極めて少ない理想的な駆動信号となり、超音波モータ１の効率は向上する。また、駆動に用いていない未使用電極群から発生する電圧を緩和し、非能動状態にある増幅回路１６に対する悪影響を抑える。
【００３８】
本実施例では、圧電素子２とでフィルタ回路を構成するコンデンサ２０ａ、２０ｂを挿入したが、高周波成分を抑えるフィルタを構成すれば良くコイルを用いても構わない。コイルの場合は、増幅回路１６と直列に接続される。
【００３９】
図には示していないが、抵抗１８をインバータ１６とコンデンサ２０の間に設けることにより更にこの効果は高まる。
【００４０】
この様な回路構成とすることにより、異常発振に強い自励発振回路が得られ、また、増幅回路１２構成するインバータ１６を選択回路１５に用いることにより、部品の種類を少なくすることが可能である。
【００４１】
図１０は図９に示した自励発振回路の変形例である。コンデンサ２0ａ、２0ｂとGNＤの間にトランジスタ３２ａ、３２ｂを設けている。トランジスタ３２ａ、３２ｂのベースに電流を流すことによりコンデンサ２0ａ、２0ｂは接地されフィルタとして機能する。従って、自励発振回路を構成する側のコンデンサを接地させることができるため電極１１ａ、１１ｂのうち駆動に用いない電極から圧電効果により出力される信号に対してコンデンサが悪影響を及ぼさない。すなわち圧電素子２の振動に悪影響を及ぼさない。ここでは図示しないが、接地された一つのコンデンサの他端をリレー等のスイッチング手段を介して電極１１ａ、１１ｂのいずれかに選択的に接続する方式をとってもよい。
【００４２】
更に、インバータ１６ａ、１６ｂの入力段には抵抗３３ａ、３３ｂが設けてある。上記同様電極１１ａ、１１ｂのうち駆動に用いていない電極から出力される信号が非能動状態にあるインバータに影響を及ぼすのを防止することができる。非駆動状態に有るインバータは通常ハイインピーダンス状態とみなすことができるが、駆動に用いられていない電極から出力される信号の電圧レベルが高いときにはこの状態が崩れるため、発振信号に悪影響を及ぼすとともに、圧電素子２の振動にも悪影響を及ぼし、発振の安定性やモータ特性を低下させる可能性が有るからである。
【００４３】
次に図１１を例にして実際の駆動方法を説明する。図１１はインバータ１６ａ、１６ｂの制御端子およびトランジスタ３２ａ、３２ｂのベースへの制御信号の印加の様子を示したものである。先ず始めにインバータ１６ａおよびトランジスタ３２ａにＨｉｇｈレベル信号を入力し、電極１１ａ、１１ｂのいずれで自励発振回路を構成するか、すなわちどちらの方向に移動体を回転させるかを決定する。その後、インバータ２１の制御端子にＨｉｇｈレベル信号を入力することで発振を開始させる。その後、例えばインバータ２１の制御端子に短い周期でＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルの信号を交互に入力することで、ステップ動作が可能となる。
【００４４】
この様に自励発振回路を駆動状態とするか非駆動状態とするか選択可能な複数のスイッチング手段（ここではインバータ１６ａ、１６ｂ、トランジスタ３２ａ、３２ｂ）を同時に駆動状態としないことで所定の共振モードで発振を開始するまでの時間が速くなるとともに、安定な発振が可能となる。例えば、インバータ２１、１６ａトランジスタ３２ａを同時に駆動状態とすると、大きなノイズを発生し所定の共振モードの周波数で発振を開始するまでに長い時間を要したり、場合によっては異常発振を起こし駆動できない場合もあるからである。
【００４５】
特に、インバータ１６ａを駆動状態とし、インバータ１６ａの入力段の電位が動作点であるＶＤＤ／２に達した後でインバータ２１を駆動状態とすることで発振を開始するまでの時間を速くできる。
【００４６】
この様な制御信号の与え方は本実施励に示した自励発振回路に限るものではなく、もちろん昇圧回路を有さない自励発振回路に適用しても同様の効果が得られる。
【００４７】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３の具体的な回路構成を示したものであり、前記実施例の回路構成との相違点のみを説明する。
【００４８】
昇圧回路で反転昇圧された信号は、圧電素子２の一方の面に形成されている共通電極１１ｃに入力され、振動体により励振駆動された信号は、圧電素子２の他方の面の設けられた駆動信号を検出する検出電極部１１ｄから出力される。検出電極部１１ｄから出力される信号は、増幅回路１２にフィードバックされる。
【００４９】
超音波モータ１の回転方向を選択する選択回路１５にトランジスタ２９ａ、２９ｂを用い、回転方向を選択する制御信号をトランジスタ２９ａ、２９ｂのベースに入力することにより、振動体で発生した信号が各トランジスタを流れ、同信号はGNＤに流入される。検出電極部から出力する信号は、回転方向に係わらず常に増幅回路にフィードバックされ、自励発振が行われる。
【００５０】
検出電極部１１ｄを図１３に示す。検出電極部１１ｄは、第１電極群１１ａ、第２電極群１１ｂと同一面に設けてある。例えば、径方向に二次の振動モードを利用した場合、図の用に検出電極部１１ｄを圧電素子２の変位が最も大きくなる振幅の腹の位置に設けることにより、不要周波数成分の少ない主周波数成分の駆動信号を検出することができる。
【００５１】
（実施の形態４）
図１４は、本発明の実施の形態４の具体的な回路構成を示したものである。トランジスタ２２ａ、２２ｂおよびコイル２３ａ、２３ｂからなる二つの昇圧回路の出力を電極１１ａ、１１ｂに供給できるような構成としている。この出力信号はスリーステート・インバータ２１ａ、２１ｂからなる出力信号切り替え手段によりどの昇圧回路を能動状態とするか、非能動状態とするか選択可能となる。すなわちインバータ２１ａ、２１ｂのうち能動状態となったインバータから信号が出力されると、これと接続された昇圧回路から電極に信号が出力されるようになっている。この場合、トランジスタの絶縁強度はインバータ等の部品と比べて高いため、駆動に用いていない電極からの出力信号の影響を受けにくく超音波モータを高電力で駆動できる。
【００５２】
ここでは複数の昇圧回路のどれを出力可能にするか選択可能な出力信号切り替え手段を有する構成としたが、一つの昇圧回路とこの出力をどの電極に供給するか選択可能な出力信号切り替え手段を有する構成としても良い。例えばリレー等が出力信号切り替え手段となり、二つの電極夫々と一つの昇圧回路の出力の間に二つのリレーを設け、昇圧信号の出力電極を選択する方式をとっても構わない。この場合、リレーの絶縁強度は極めて高いため駆動に用いていない電極からの出力信号の影響を受けにくく超音波モータを高電力で駆動できる。
【００５３】
（実施の形態５）
図１４は、本発明を超音波モータ１を駆動源とする電子機器に適用したブロック図を示したものであり、圧電素子２と振動体３と加圧手段６と移動体４と伝達機構３０と出力機構３１で構成される超音波モータ付き電子機器である。本実施の形態は、圧電素子２と圧電素子２に接着される振動体３と振動体３に周期的に圧接される移動体３と移動体３と一体に動作する伝達機構３０の動作に基づいて可動される出力機構３１と振動体３と移動体４を加圧する加圧機構６から構成される。
【００５４】
ここで、伝達機構３０は例えば歯車列、摩擦車等の伝達車を用いる。出力機構３１としては、プリンタにおいて紙送り機構、カメラにおいてはシャッタ駆動機構、レンズ駆動機構、フィルム巻き上げ機構等を、また電子時計や計測器においては指針等を、ロボットにおいてはアーム機構、工作機械においては、歯具送り機構や加工部材送り機構等を用いる。
【００５５】
なお、本実施の形態における電子機器としては、電子時計、計測器、カメラ、プリンタ、印刷機、ロボット、工作機、ゲーム機、移動装置等を実現できる。さらに移動体に出力軸を設け、出力軸からのトルクを伝達するための動力伝達機構を有する構成とすれば、超音波モータ駆動装置を実現できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明では、圧電素子を有する振動体と、増幅回路とからなり、振動体を所定の共振モードで自励発振させる発振回路を構成し、振動体に発生する振動波で移動体を駆動する超音波モータにおいて、増幅回路で発生した電圧を昇圧し、前記圧電素子の一方の面に形成された共通電極に信号を出力する昇圧回路と、前記圧電素子を他方の面に形成されている複数の電極群から出力される昇圧信号の信号経路を切替る選択回路とを有する構成とした。昇圧回路で発生した信号を前記圧電素子の一方の面に形成された共通電極に信号を出力し、前記共通電極に入力された昇圧信号を他方の面に形成されている複数の電極群から、信号経路を切替る選択回路に出力したことにより、１組の昇圧回路で正転、逆転の回転方向を制御することが可能となった。これより、部品点数の増加を抑えて、昇圧回路を使った正転、逆転可能な自励振駆動回路を実現することができるとともに、これを用いた超音波モータ付き電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波モータの実施の形態１の回路ブロック図を示したものである。
【図２】本発明の超音波モータの断面図を示したものである。
【図３】本発明の超音波モータの動作原理を示した図である。
【図４】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的な回路構成を示したものである。
【図５】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的な回路構成を示したものである。
【図６】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的な回路構成を示したものである。
【図７】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的な回路構成を示したものである。
【図８】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的な回路構成を示したものである。
【図９】本発明の超音波モータの実施の形態２の具体的な回路構成を示したものである。
【図１０】本発明の超音波モータの実施の形態２の具体的な回路構成を示したものである。
【図１１】本発明の超音波モータの駆動回路への制御信号の印加の様子を示したものである。
【図１２】本発明の超音波モータの実施の形態３の具体的な回路構成を示したものである。
【図１３】本発明の超音波モータに使用する圧電素子の電極パターン図を示したものである。
【図１４】本発明の超音波モータの実施の形態４の具体的な回路構成を示したものである。
【図１５】本発明に係わる超音波モータを電子機器に適用した例を示したブロック図である。
【図１６】従来の超音波モータの自励発振回路の例を示したものである。
【符号の説明】
２    圧電素子
３    振動体
４    移動体
１２  増幅回路
１４  昇圧回路
１５ａ、１５ｂ  選択回路
２０  コンデンサ
２２  トランジスタ
２３  昇圧コイル
３０  伝達機構
３１  出力機構
【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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