(57)【要約】【課題】  超音波モータの周波数制御回路２２に要求される周波数可変範囲と周波数分解能をそれぞれ独立かつ任意に設定することを可能とすることを課題とする。【解決手段】  周波数を設定する回路である周波数設定回路と、周波数設定回路が設定した周波数を有するパルス波を出力するパルス発生回路２２ｂとを備える周波数制御回路２２において、周波数設定回路は少なくとも二つ備えられており、周波数設定回路には、複数のビット数を有するデジタル信号が入力され、デジタル信号の上位複数ビットが周波数設定回路の第１の周波数設定回路２２ａに入力され、デジタル信号の下位複数ビットが周波数設定回路の第２の周波数設定回路２２ｃに入力されることを特徴とする。【選択図】  図１
2005253230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数を設定する回路である周波数設定回路と、当該周波数設定回路が設定した周波数を有するパルス波を出力するパルス発生回路とを備える周波数制御回路において、
前記周波数設定回路は少なくとも二つ備えられており、当該周波数設定回路には、複数のビット数を有するデジタル信号が入力され、当該デジタル信号の上位複数ビットが前記周波数設定回路の第１の周波数設定回路に入力され、前記デジタル信号の下位複数ビットが前記周波数設定回路の第２の周波数設定回路に入力されることを特徴とする周波数制御回路。
【請求項２】
前記第１の周波数設定回路によって周波数可変範囲が設定され、前記第２の周波数設定回路によって周波数分解能が設定されることを特徴とする請求項１記載の周波数制御回路。
【請求項３】
前記第１の周波数設定回路及び前記第２の周波数設定回路の少なくとも一方がＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器であることを特徴とする請求項１又は２記載の周波数制御回路。  
【請求項４】
前記パルス発生回路が電圧制御発振器であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の周波数制御回路。
【請求項５】
前記電圧制御発振器は、コンデンサと当該コンデンサを制御する充放電電流制御回路とを有する三角波発生回路を備え、前記コンデンサへの充放電電流を制御することにより出力するパルス波の周波数を制御することを特徴とする請求項４記載の周波数制御回路。
【請求項６】
前記コンデンサの充放電電流は、所定の基準電圧値及び抵抗値から演算される値と、前記Ｄ／Ａ変換器から出力される信号の電圧値及び抵抗値から演算される値と、をもとに演算されることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の周波数制御回路。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の周波数制御回路に接続された振動型駆動装置であって、
前記周波数設定回路は、周波数を指令する周波数指令手段からの指令に従って前記周波数を設定し、当該周波数に従って前記振動型駆動装置の振動体を振動することを特徴とする上記振動型駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数制御回路及び振動型駆動装置に関し、特に、超音波モータ、振動波モータ等と呼ばれる振動型駆動装置に用いられる周波数制御回路及びその振動型駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動型駆動装置は、金属などの弾性体に電気−機械エネルギー変換素子としての圧電素子に交番信号である交流電圧を印加することにより進行波などの駆動振動を形成する振動体を基本的構成としている。
【０００３】
そして、弾性体の駆動部に加圧手段を介して接触体を加圧接触させ、弾性体の駆動部に形成された駆動振動により接触体を摩擦駆動し、振動体と接触体とを相対移動させるようにしている。
【０００４】
このような振動型駆動装置として、振動体をステータ、接触体をロータとして用いたものとして超音波モータがある。
【０００５】
振動体としては、リング状又は円板状の弾性体の一面にリング状の圧電素子板を接着した構成のものがあり、出力軸を介してロータの回転を取り出す方式、あるいはロータの回転を直接取り出す方式などのものがある。
【０００６】
圧電素子は、共振周波数での波長をλとすると、λ/４の位置的位相を有して２相の駆動部が形成され、各相の駆動部にはλ/２の間隔を有して電極が形成されている。各相の駆動部における複数の電極に同時に交流電圧をそれぞれ印加すると、厚み方向に延びる部分と、厚み方向に縮む部分とが交互に形成されるように分極処理がなされている。そして、これら両駆動相により位相の異なる定在波を形成し、両定在波の合成により駆動振動としての進行波を形成している。
【０００７】
図６は超音波モータの一構成例を示す断面図である。
【０００８】
円環状の弾性体１３ｂに電気−機械エネルギー変換素子としての圧電素子１３ａを接着した振動体１３と、弾性体１３ｂに加圧接触する移動体１５と、モータ中心に配置され、移動体１５に連結されたモータ軸１６と振動体１３を保持する加圧バネ１４とにより構成され、圧電素子１３ａに後記する駆動回路の昇圧回路２４からの位相の異なる２相の交流電圧を印加することにより、弾性体１３ｂに例えば曲げ振動の合成により進行波としての駆動波が形成され、この駆動波が形成される弾性体１３ｂの駆動面に加圧接触する移動体１５が摩擦駆動され、その回転力がモータ軸１６に伝達されるようになっている。
【０００９】
また、モータ軸１６の後端部にはモータの回転速度を検出する手段としてのロータリーエンコーダ１７が設けられている。
【００１０】
図７は、超音波モータに入力される交流電圧の周波数と超音波モータの回転速度の関係を示すグラフである。
【００１１】
図７に示すように、一般に超音波モータでは、交流電圧の周波数に応じて、超音波モータの回転速度が変化し、共振周波数よりも高い周波数領域では、周波数が高くなるにつれて超音波モータの回転速度が徐々に低下していく性質があり、所定値以上の周波数になるとモータ回転速度は零となる。
【００１２】
この性質を利用して、超音波モータの回転・位置制御方法として、超音波モータに入力される交流電圧の周波数制御方法が用いられている。
【００１３】
図８は、超音波モータの駆動回路を示すブロック図である。
【００１４】
周波数指令手段２１から超音波モータの回転速度指令信号が出力され、周波数制御回路２２及び波形形成回路２３において指令速度に応じた周波数の４相信号波形が形成され、昇圧回路２４に出力される。
【００１５】
図９は、昇圧回路２４の構成を示す回路図であり、図１０は、昇圧回路２４に入力される信号のタイミングを示すチャートである。
【００１６】
昇圧回路２４では、その４相信号（ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＢ１、ＹＢ２）が図１０に示すタイミングで４個のＦＥＴ３１のゲートに入力しスイッチングする。Ａ相用のトランス３２ａと、Ｂ相用のトランス３２ｂで位相の異なる２相の交流電圧に昇圧し、振動型駆動装置２５の圧電素子１３ａにそれぞれ印加する。
【００１７】
ロータリーエンコーダなどからなる速度検出手段２６からは回転速度情報としてパルス列が出力され、モータの回転速度が速いとそのパルス列の周波数は高くなり、回転速度が低いと周波数は低くなる。
【００１８】
このパルス列を速度情報変換手段２７によって回転速度情報に変換し、周波数指令手段２１にて、現在の回転速度と目標回転速度とを比較し、目標値となるような回転速度指令信号を出力する。これにより、周波数制御回路２２、波形形成回路２３よりその指令速度に応じた周波数が設定され、昇圧回路２４を介して、振動型駆動装置２５に入力される交流電圧の周波数が設定され、所望の回転速度になるよう制御される。
【特許文献１】特開２０００−２０９８８２号公報
【特許文献２】特開２０００−１８４７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記した超音波モータの周波数制御回路には以下のような問題点がある。
【００２０】
図７に示すように、超音波モータへの印加交流電圧周波数−回転速度特性は非線形特性であり、超音波モータの高精度制御には高精度の周波数制御回路が必要となる。
【００２１】
ここで、超音波モータの周波数制御回路に要求される特性について述べる。
【００２２】
超音波モータを高速回転から停止まで制御するためには、周波数制御回路における周波数可変範囲を広く設定することが必要となり、例えば、周波数制御回路の基本周波数が３００ｋＨｚであるとき、この可変範囲は２０ｋＨｚ程度が必要となる。
【００２３】
このとき、超音波モータの高精度な回転制御のためには、特に超音波モータの高速回転領域における周波数領域において、高い周波数分解能が必要となり、この分解能は４Ｈｚ程度が必要となる。
【００２４】
一般的な周波数制御回路において、可変範囲と分解能はトレードオフの関係にあり、可変範囲を広くした場合には分解能は低くなり、分解能を高くした場合には可変範囲は狭くなる。しかしながら、超音波モータの周波数制御回路には、周波数可変範囲を広くとることと、高周波数分解能の両立が求められる。
【００２５】
図１１は従来の超音波モータ駆動用周波数制御回路の一例を示すブロック図である。
【００２６】
この周波数制御回路２２は、周波数設定回路としてのＤ／Ａ（digital/analog）変換器（ＤＡＣ）と、パルス発生回路２２ｂとしての電圧制御発振器（ＶＣＯ；Voltage Controlled Oscillator）により構成されており、周波数指令手段２１としてのマイクロコンピュータからの周波数設定データとしてのデジタル信号をＤ／Ａ変換器に入力し、このＤ／Ａ変換器から出力されるアナログ直流電圧を電圧制御発振器に入力することによって、電圧制御発振器から出力するパルス列の周波数を設定してパルス信号を出力する。
【００２７】
図１２は、周波数制御回路２２のＤＡＣから出力される電圧とＶＣＯから出力される周波数との関係を示すグラフである。
【００２８】
この構成において、Ｄ／Ａ変換器の電圧分解能を１ＬＳＢとあらわすと、次式が成り立つ。
周波数分解能／周波数可変範囲＝（Ｄ／Ａ変換器  １ＬＳＢ）／（Ｄ／Ａ変換器  電圧範囲）
ここで、周波数制御回路を半導体プロセスにて作成した場合、一般的にＤ／Ａ変換器電圧範囲は、Ｄ／Ａ変換器自体の構成と、Ｄ／Ａ変換器後に接続される電圧制御発振器の回路構成上、電源電圧からＭＯＳトランジスタのＶｇｓ電圧分を差し引いた程度の電圧値となる。ここで、Ｖｇｓ電圧はＭＯＳトランジスタのゲート端子とソース端子間に発生する電圧であり、一般的に１Ｖ程度の値となる。
【００２９】
そのため、例えば、一般的なマイクロコンピュータ駆動電源電圧である３．３Ｖを電源電圧としてＤ／Ａ変換器を構成した場合、超音波モータ駆動に要求される周波数分解能と周波数可変範囲を同時に満たすためのＤ／Ａ変換器１ＬＳＢは、以下のようになる。
【００３０】
Ｄ／Ａ変換器１ＬＳＢ＝周波数分解能／周波数可変範囲×Ｄ／Ａ変換器電圧範囲＝４Ｈｚ／２０ｋＨｚ×（３．３−１．０）Ｖ＝０．５ｍＶ
この１ＬＳＢを電源電圧３．３Ｖにて実現するためのＤ／Ａ変換器は１６ｂｉｔ程度となり、非常に高精度で大規模なものが必要となる。そのため、システムが高価になり、低コスト化の妨げとなるという問題点がある。
【００３１】
また、１ＬＳＢが１ｍＶ以下と非常に微小な値となるため、外部ノイズの影響を受けやすくなり、高精度な周波数制御が困難になるという問題点がある。  
【００３２】
さらに、Ｄ／Ａ変換器と電圧制御発振器の電源電圧をマイクロコンピュータ駆動などの電源電圧とは別に設け、非常に高い電源電圧とすれば１ＬＳＢは大きくなるが、それでは、システムが高価になり、低コスト化の妨げとなるという問題点がある。
【００３３】
また、超音波モータの形状及び材質等が異なると、印加交流電圧周波数−回転速度特性はそれぞれ異なるものとなるため、周波数制御回路に要求される周波数可変範囲と周波数分解能はそれぞれの印加交流電圧周波数−回転速度特性により異なり、超音波モータの高精度な回転制御のためには、周波数可変範囲と周波数分解能をそれぞれの特性に対して最適となるように合わせる必要がある。
【００３４】
しかしながら、図１１の従来の超音波モータ駆動用周波数制御回路例においては、周波数分解能と周波数可変範囲は、前記したようにＤ／Ａ変換器の１ＬＳＢとＤ／Ａ変換器の電圧範囲によって決まるため、同一の周波数制御回路構成において、様々な超音波モータを高精度に回転制御するために、印加交流電圧周波数−回転速度特性に合わせて周波数可変範囲と周波数分解能を最適に設定することが困難になるという問題点がある。
【００３５】
そのため、同一の周波数制御回路構成において、様々な超音波モータを高精度に回転制御するためには、周波数可変範囲と周波数分解能をそれぞれ任意に最適な設定が可能な周波数制御回路にする必要がある。
【００３６】
また、超音波モータの周波数制御回路において、設定周波数に対して外的要因にて周波数が変動してしまうと、直接超音波モータの回転速度に影響を及ぼすため、外的要因に対して影響を受けない周波数制御回路が要求される。
【００３７】
本発明は上記の従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、超音波モータの周波数制御回路に要求される周波数可変範囲と周波数分解能をそれぞれ独立かつ任意に設定することを可能とすることを課題とする。
【００３８】
それにより、いかなる超音波モータに対しても印加交流電圧周波数−回転速度特性を最適化できるだけでなく、安価なシステム構成で外部ノイズの影響に対しても強く、電源電圧や半導体プロセスのばらつきや温度変動などの外的要因に対して影響を受けないという超音波モータ制御に要求される特性を満たすようにすることも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、周波数を設定する回路である周波数設定回路と、当該周波数設定回路が設定した周波数を有するパルス波を出力するパルス発生回路とを備える周波数制御回路において、前記周波数設定回路は少なくとも二つ備えられており、当該周波数設定回路には、複数のビット数を有するデジタル信号が入力され、当該デジタル信号の上位複数ビットが前記周波数設定回路の第１の周波数設定回路に入力され、前記デジタル信号の下位複数ビットが前記周波数設定回路の第２の周波数設定回路に入力されることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明は、前記第１の周波数設定回路によって周波数可変範囲が設定され、前記第２の周波数設定回路によって周波数分解能が設定されることを特徴とする。
【００４１】
さらに、本発明は、前記第１の周波数設定回路及び前記第２の周波数設定回路の少なくとも一方がＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器であることを特徴とする。  
【００４２】
また、本発明は、前記パルス発生回路が電圧制御発振器であることを特徴とする。
【００４３】
また、本発明は、前記電圧制御発振器は、コンデンサと当該コンデンサを制御する充放電電流制御回路とを有する三角波発生回路を備え、前記コンデンサへの充放電電流を制御することにより出力するパルス波の周波数を制御することを特徴とする。
【００４４】
また、本発明は、前記コンデンサの充放電電流は、所定の基準電圧値及び抵抗値から演算される値と、前記Ｄ／Ａ変換器から出力される信号の電圧値及び抵抗値から演算される値と、をもとに演算されることを特徴とする。
【００４５】
また、本発明によれば、上記周波数制御回路に接続された振動型駆動装置であって、前記周波数設定回路は、周波数を指令する周波数指令手段からの指令に従って前記周波数を設定し、当該周波数に従って前記振動型駆動装置の振動体を振動することを特徴とする上記振動型駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、第１の周波数設定回路にデジタル信号の上位複数ビットを入力し、第２の周波数設定回路にデジタル信号の下位複数ビットを入力する構成なので、超音波モータの駆動制御回路に要求される周波数可変範囲と周波数分解能をそれぞれ独立かつ任意に設定することが可能となる。
【００４７】
そのため、いかなる超音波モータに対しても印加交流電圧周波数−回転速度特性を最適化できるだけでなく、安価なシステム構成で外部ノイズの影響に対しても強く、電源電圧や半導体プロセスのばらつきや温度変動などの外的要因に対して影響を受けなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。なお、添付図面において、従来の技術と同一部材、同一箇所には、同一の符号を付している。また、周波数制御回路２２以外の箇所は、上記従来の技術と同一の構成をとる。
【００４９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００５０】
図１は、本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００５１】
図１に示すように、本実施の形態の周波数制御回路２２は、複数ビットを有するデジタル信号が入力され、デジタル信号の上位複数ビットが第１の周波数設定回路２２ａに入力され、デジタル信号の下位複数ビットが第２の周波数設定回路２２ｃに入力され、パルス発生回路２２ｂの制御信号として与え、出力するパルス列の周波数を制御し、超音波モータの回転速度を制御する。
【００５２】
図２は本実施の形態の回路構成の具体例を示すブロック図である。
【００５３】
本実施の形態は、図１の第１の周波数設定回路２２ａを第１のＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ１）２２ａで、第２の周波数設定回路２２ｃを第２のＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ２）２２ｃで、パルス発生回路２２ｂを電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２２ｂでそれぞれ構成している。
【００５４】
まず、周波数設定信号としてのデジタル信号を、周波数指令手段２１としてのマイクロコンピュータから周波数可変範囲設定用の第１のＤ／Ａ変換器２２ａに入力し、第１のＤ／Ａ変換器２２ａから出力されるアナログ直流電圧ＶＤＡＣ１を電圧制御発振器２２ｂに入力することによって、電圧制御発振器２２ｂにて出力するパルス列の周波数を制御し、超音波モータの周波数制御回路２２に要求される基本周波数f0に対する周波数可変範囲ｆ1を設定する。
【００５５】
そして、この周波数分解能が超音波モータの周波数制御回路に要求される周波数分解能を満たすことができないとき、新たにマイクロコンピュータからの周波数設定信号としてのデジタル信号を周波数分解能設定用の第２のＤ／Ａ変換器２２ｃに入力し、この第２のＤ／Ａ変換器２２ｃから出力されるアナログ直流電圧ＶＤＡＣ２を電圧制御発振器２２ｂに入力することによって、電圧制御発振器にて出力するパルス列の周波数f2を微調整して設定することにより、超音波モータの周波数制御回路に要求される周波数分解能を設定するというものである。
【００５６】
図３は、本実施の形態の第１のＤ／Ａ変換器２２ａに入力される電圧と電圧制御発振器２２ｂから出力されるパルス波の周波数の関係を示したグラフである。
【００５７】
この回路構成は、基本周波数f0に対して周波数設定信号としてのデジタル信号を第１の周波数設定回路２２ａに入力し、パルス発生回路２２ｂにて出力するパルス列の周波数を制御し、超音波モータの周波数制御回路に要求される基本周波数f0に対する周波数可変範囲f1を設定する。
【００５８】
そして、この周波数分解能が超音波モータの周波数制御回路に要求される周波数分解能を満たすことができない場合、新たな周波数設定信号をとしてのデジタル信号を第２の周波数設定回路２２ｃに入力し、パルス発生回路２２ｂにて出力するパルス列の周波数f2を微調整して設定することにより、超音波モータの周波数制御回路に要求される周波数分解能を設定するというものである。
【００５９】
この回路構成による周波数制御回路では、可変範囲、分解能を任意かつ独立に設定することが可能であるため、様々な形状、材質からなる超音波モータのいかなる印加交流電圧周波数−回転速度特性に対しても最適とすることが可能になる。
【００６０】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６１】
図４は本実施の形態のパルス発生回路２２ｂの構成を示す回路図である。本実施の形態は第１の実施の形態をさらに具体的に示したものである。
【００６２】
図４に示したパルス発生回路２２ｂは三角波発生回路を備えており、コンデンサＣ0への充放電電流を制御することにより、この三角波の周波数を制御することにより出力する周波数信号を制御するという回路である。
【００６３】
図４に示したパルス発生回路２２ｂは、コンデンサＣ0と、三角波の上限電圧設定用コンパレータ４１ａと下限電圧設定用コンパレータ４１ｂと、上下限電圧設定用抵抗４７と、充放電電流切り替え制御用フリップフロップ４２と、フリップフロップ４２からの信号によりオン／オフするＮＭＯＳトランジスタ４３と、フリップフロップ４２からの信号を元にした周波数信号出力用バッファ回路４６と、充放電電流設定のための複数の電圧値設定バッファ４４と、それぞれのバッファ４４に対応した複数の充放電電流値設定用抵抗４５と、充放電電流設定用のカレントミラー回路４８と、を有している。
【００６４】
図５は、図４の三角波発生回路により得られる三角波波形、周波数信号ｆＶＣＯ及び充放電電流Ｉｃの関係を示すグラフである。
【００６５】
この三角波発生回路は、コンデンサＣ０への充放電電流を制御することにより、三角波の周波数を制御し、この周波数と同期した周波数信号ｆＶＣＯを出力する回路である。
【００６６】
この三角波の上限電圧値と下限電圧値を設定し、この電圧値を超えたときに電圧設定用のコンパレータ４１が動作し、この出力により充放電電流切り替え制御用フリップフロップ４２を動作させ、この出力信号を基にしてＮＭＯＳトランジスタ４３をオン／オフして、コンデンサＣｏの充電／放電を切り替える。
【００６７】
ここで、コンデンサＣｏへの充電電流設定用定電流をＩｃ、放電電流設定用定電流を−２Ｉｃと設定すると、ＮＭＯＳトランジスタをオン／オフさせるとコンデンサＣｏの充電電流＝Ｉｃ、放電電流＝−Ｉｃとなり、フリップフロップからの信号を元にした周波数信号ｆＶＣＯは、ｄｕｔｙ比＝５０％となる。
【００６８】
図５に示すように電源電圧＝ＶＤＤとしたとき、三角波の上限電圧値＝２／３×ＶＤＤ、下限電圧値＝１／３×ＶＤＤと設定すれば、周波数信号ｆＶＣＯは次式で設定され、ｆＶＣＯ周波数を充放電電流Ｉｃにより制御できる。
ｆＶＣＯ＝Ｉｃ／（２×Ｃｏ×（２／３×ＶＤＤ−１／３×ＶＤＤ））
ここで、充放電電流Ｉｃ設定のために複数の電圧値設定バッファ４４と、それぞれのバッファ４４に対応した複数の充放電電流値設定用抵抗４５を設けており、充放電電流Ｉｃは各バッファ電圧と電流値設定用抵抗で設定された電流の総和となる。例えば、基本周波数設定電流Ｉ１＝１／２ＶＤＤ／基本周波数設定抵抗Ｒ１、可変範囲設定電流Ｉ２＝ＶＤＡＣ１／可変範囲設定抵抗Ｒ２、分解能設定電流Ｉ３＝ＶＤＡＣ２／分解能設定抵抗Ｒ３と設定することにより、充放電電流Ｉｃは次式となり、基本周波数に対して可変範囲と分解能を独立して任意に設定可能となる。
Ｉｃ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝１／２×ＶＤＤ／Ｒ１＋ＶＤＡＣ１／Ｒ２+ＶＤＡＣ２／Ｒ３
ここで、この周波数制御回路に要求されるＤ／Ａ変換器は可変範囲と分解能を独立して設定できるため、それぞれに要求される１ＬＳＢは微小値である必要はなく、８ｂｉｔ程度の小規模で安価なＤ／Ａ変換器で十分実現できる。
【００６９】
また、各抵抗値の設定によりＤ／Ａ変換器の電圧値に対する周波数変化量に重み付けすることができるため、例えば、高分解能が要求される場合には分解能設定抵抗Ｒ３を大きくして、ＶＤＡＣ２の変化量に対する分解能設定電流Ｉ３の変化量を小さくすることで実現でき、広い可変範囲が要求される場合には可変範囲設定抵抗Ｒ２を小さくして、ＶＤＡＣ１の変化量に対する可変範囲設定電流Ｉ２の変化量を大きくすることで実現できる。
【００７０】
また、基本周波数も基本周波数設定抵抗Ｒ１を変えることで、任意に設定可能である。そのため、この回路構成による周波数制御回路では、様々な形状、材質からなる超音波モータのいかなる印加交流電圧周波数−回転速度特性に対しても、各充放電電流設定用抵抗値を調整することにより、最適となるように基本周波数、可変範囲、分解能を任意かつ独立に設定することが可能になる。
【００７１】
また、図４の周波数制御回路において、上記した回路では電源電圧＝ＶＤＤとしたとき、三角波の上限電圧値＝２／３×ＶＤＤ、下限電圧値＝１／３×ＶＤＤと設定している。
【００７２】
また、基本周波数設定電流Ｉ1＝１／２×ＶＤＤ／基本周波数設定抵抗Ｒ１、可変範囲設定電流Ｉ２＝（Ｄ／Ａ変換器１から出力されるアナログ直流電圧ＶＤＡＣ１）／可変範囲設定抵抗Ｒ２、分解能設定電流Ｉ３＝（Ｄ／Ａ変換２から出力されるアナログ直流電圧ＶＤＡＣ２）／分解能設定抵抗Ｒ３と設定している。
【００７３】
ここで、Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナログ直流電圧を電源電圧ＶＤＤを基準電圧とするように設定すると、Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナログ直流電圧は電源電圧ＶＤＤに依存した電圧となる。このとき、周波数信号ｆＶＣＯは次式となる。
【００７４】
ｆＶＣＯ＝Iｃ／（２×Ｃ0×(２／３×ＶＤＤ−１／３×ＶＤＤ)） ＝（I1＋I2＋I3）／(２×Ｃ0×(２／３×ＶＤＤ−１／３×ＶＤＤ)) ＝（１／２×ＶＤＤ／Ｒ１＋ ＶＤＡＣ１／Ｒ２＋ＶＤＡＣ２／Ｒ３）／(２×Ｃ0×（２／３×ＶＤＤ−１／３×ＶＤＤ）)
ここで、ＶＤＡＣ１、ＶＤＡＣ２は電源電圧ＶＤＤに依存した電圧であるから、ｆＶＣＯは電源電圧ＶＤＤに関する項がキャンセルされて電源電圧依存性がなくなり、コンデンサＣ0と各周波数設定抵抗によってのみ設定され、電源電圧変動に対して非常に強い構成となっている。
【００７５】
また、この回路構成を半導体プロセスにて作製した場合、半導体プロセスのばらつきや温度変動に対して変動量の少ない周波数制御回路となっている。
【００７６】
超音波モータの周波数制御回路において、設定周波数に対して外的要因にて周波数が変動してしまうと、直接超音波モータの回転速度に影響を及ぼすため、外的要因に対して影響を受けない周波数制御回路が要求される。上記の周波数制御回路はこの条件も満たしている。
【００７７】
ここで、図１の周波数制御回路２２において、周波数設定信号としてのデジタル信号は周波数設定回路にどのような形式で入力してもよい。
【００７８】
また、図１の周波数制御回路２２において、周波数設定回路を上記の可変範囲、分解能の二つのみでなく、さらに分割して周波数設定回路を設けてもよい。
【００７９】
また、超音波モータの位置制御に対してこの周波数制御回路を適用してもよい。また、三角波発生回路において、周波数制御が可能であれば必ずしも三角波である必要はない。
【００８０】
また、三角波発生回路において、コンデンサへの充放電電流を設定する各電流値の電流演算は上記した加算以外の演算であってもよい。
【００８１】
また、図３に示す周波数特性は線形特性であるが、非線形特性であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の回路構成の具体例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の第１のＤ／Ａ変換器に入力される電圧と電圧制御発振器から出力される周波数の関係を示したグラフである。
【図４】本実施の形態のパルス発生回路２２ｂの構成を示す回路図である。
【図５】図４の三角波発生回路により得られる三角波波形、周波数信号ｆＶＣＯ及び充放電電流Ｉｃの関係を示すグラフである。
【図６】超音波モータの一構成例を示す断面図である。
【図７】超音波モータに入力される交流電圧の周波数と超音波モータの回転速度の関係を示すグラフである。
【図８】超音波モータの駆動回路を示すブロック図である。
【図９】昇圧回路２４の構成を示す回路図である。
【図１０】昇圧回路２４に入力される信号のタイミングを示すチャートである。
【図１１】従来の超音波モータ駆動用周波数制御回路２２の一例を示すブロック図である。
【図１２】周波数制御回路２２のＤＡＣから出力される電圧とＶＣＯから出力される周波数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８３】
１３  振動体
１３ａ  圧電素子
１３ｂ  弾性体
１４  加圧バネ
１５  移動体
１６  モータ軸
１７  ロータリーエンコーダ
２１  周波数指令手段
２２  周波数制御回路
２２ａ  第１の周波数設定回路（ＤＡＣ１）
２２ｂ  パルス発生回路（ＶＣＯ）
２２ｃ  第２の周波数設定回路（ＤＡＣ２）
２３  波形形成回路
２４  昇圧回路
２５  振動型駆動装置
２６  速度検出手段
２７  速度情報変換手段
【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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