(57)【要約】【課題】振動アクチュエータの小型化及び簡素化を容易に実現しつつ、精度良く振動体の振動を検出することができる振動アクチュエータを提供する。【解決手段】被駆動体３０Ａの振動状態を振動検出部材７０によって検出することで、振動体１０の振動状態を間接的に検出する。そして、この検出結果に基づいて、振動体１０に与える駆動信号の周波数、及び振幅のうちの少なくとも１つを制御する。これにより、振動体１０に直接振動検出器を付加することなく、駆動信号の制御を行うことが可能となる。【選択図】図１
2007074829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体を駆動させる振動アクチュエータであって、
振動を発生することで、前記被駆動体を駆動させる振動発生手段と、
前記被駆動体に当接して、前記被駆動体の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段による検出結果に基づいて、前記振動発生手段に与える駆動信号の周波数、振幅、及び位相のうちの少なくとも１つを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記制御手段が、
前記振動検出手段において検出される前記被駆動体の振動に応じて生じる起電圧と前記駆動信号との位相差が所定の目標値となるように、前記周波数を制御することを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記制御手段によって前記駆動信号の周波数を所定の値域範囲内で変化させつつ、前記振動検出手段において前記被駆動体の振動に応じて発生する起電圧を検出し、
前記制御手段が、
前記周波数を、前記振動検出手段によって検出された前記起電圧の振幅が最大となる値に制御することを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の振動アクチュエータであって、
前記振動発生手段と前記被駆動体との当接箇所と、前記振動検出手段と前記被駆動体との当接箇所とが、前記被駆動体を挟んで略対向することを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の振動アクチュエータであって、
前記振動発生手段が、
圧電素子を有し、当該圧電素子によって振動を発生し、
前記振動検出手段が、
圧電素子を有し、当該圧電素子によって振動を発生することで前記被駆動体を駆動させることが可能であるとともに、当該圧電素子に発生する起電圧を検出することで、前記被駆動体の振動を検出することを特徴とする振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被駆動体を駆動させる振動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波モータを使用して被駆動体を駆動させる振動アクチュエータが知られている。
【０００３】
この振動アクチュエータでは、振動体（ステータ）に付加された振動検出器によって振動体の振動状態を常時検出し、振動体が最適な共振状態に保たれるように、駆動信号の周波数、又は駆動信号の振動位相等を調整するフィードバック制御を行うことが一般的である。
【０００４】
また、複数の超音波モータを使用して１つの回転軸や回転筒等の被回転体を駆動させるときに、各超音波モータの振動状態を検出して、両超音波モータが駆動可能な範囲で各種制御パラメータを調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３９１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で提案された技術では、振動体である超音波モータに振動検出器を付加する必要性があるため、振動アクチュエータの小型化及び構造の簡素化を図ろうとすれば、振動検出器を設ける場所が限定され、振動検出精度が低下する虞がある。つまり、振動アクチュエータの小型化及び簡素化を図ることが難しい。
【０００７】
また、振動検出器を振動体に直接付加することにより、振動体の振動特性に影響を与えるため、振動設計時に十分考慮する必要性があり、振動体の設計の制約となる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、振動アクチュエータの小型化及び簡素化を容易に実現しつつ、精度良く振動体の振動を検出することができる振動アクチュエータ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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、被駆動体を駆動させる振動アクチュエータであって、振動を発生することで、前記被駆動体を駆動させる振動発生手段と、前記被駆動体に当接して、前記被駆動体の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段による検出結果に基づいて、前記振動発生手段に与える駆動信号の周波数、振幅、及び位相のうちの少なくとも１つを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータであって、前記制御手段が、前記振動検出手段において検出される前記被駆動体の振動に応じて生じる起電圧と前記駆動信号との位相差が所定の目標値となるように、前記周波数を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータであって、前記制御手段によって前記駆動信号の周波数を所定の値域範囲内で変化させつつ、前記振動検出手段において前記被駆動体の振動に応じて発生する起電圧を検出し、前記制御手段が、前記周波数を、前記振動検出手段によって検出された前記起電圧の振幅が最大となる値に制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の振動アクチュエータであって、前記振動発生手段と前記被駆動体との当接箇所と、前記振動検出手段と前記被駆動体との当接箇所とが、前記被駆動体を挟んで略対向することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の振動アクチュエータであって、前記振動発生手段が、圧電素子を有し、当該圧電素子によって振動を発生し、前記振動検出手段が、圧電素子を有し、当該圧電素子によって振動を発生することで前記被駆動体を駆動させることが可能であるとともに、当該圧電素子に発生する起電圧を検出することで、前記被駆動体の振動を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、被駆動体の振動の検出結果に基づいて、振動発生手段に与える駆動信号の周波数、振幅、及び位相のうちの少なくとも１つを制御することで、振動体に直接振動検出器を付加することなく、駆動信号のフィードバック制御を行うことが可能となる。したがって、振動アクチュエータの小型化及び簡素化を容易に実現しつつ、精度良く振動体の振動を検出することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、被駆動体の振動に応じて検出される起電圧と駆動信号との位相差が所定の目標値となるように、駆動信号の周波数を制御することで、容易に振動体を適正な共振状態に設定することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明によれば、駆動信号の周波数を所定の値域範囲内で変化させつつ、被駆動体の振動に応じた起電圧を検出して、駆動信号の周波数を起電圧の振幅が最大となる値に制御することで、確実に振動体を適正な共振状態に設定することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明によれば、振動発生手段と被駆動体との当接箇所と、振動検出手段と被駆動体との当接箇所とを、被駆動体を挟んで略対向させることで、振動の検出精度をより高めることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明によれば、振動発生手段が圧電素子によって振動を発生し、振動検出手段が、圧電素子によって振動を発生することで被駆動体を駆動させることができるとともに、当該圧電素子に発生する起電圧を検出することで被駆動体の振動を検出する構成により、振動を検出するための専用の構成を設けなくても良いため、振動アクチュエータの製造コストの低減、構成の簡素化、及び小型化に資する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
＜Ａ．装置概要＞
＜全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る駆動装置（振動アクチュエータ）１Ａの構成を示す図であり、図２及び図３は、当該振動アクチュエータ１Ａに用いられる振動体１０を示す正面図及び側面図である。
【００２１】
図１に示すように、振動アクチュエータ１Ａは、駆動源である振動体１０と、振動体１０により駆動される１つの被駆動体（移動体）３０Ａと、振動体ガイド６０と、振動検出部材７０とを備えている。また、振動体１０と振動体ガイド６０との間には、振動体１０を加圧方向（図のＺ方向）において被駆動体３０Ａに向けて押し付けるための加圧部材４０が設けられている。なお、振動体ガイド６０は、振動アクチュエータ１Ａが搭載される各種機器の筐体などに固定される。
【００２２】
＜振動体＞
図２及び図３に示すように、振動体１０は、２つの圧電素子１１，１２を用いたトラス型の振動発生体として構成される。具体的には、振動体１０は、２つの圧電素子（変位素子）１１，１２と、チップ部材１３と、ベース部材１４とを備えている。振動体１０は、高周波電圧（高周波信号）の印加に応じて振動する。
【００２３】
２本の圧電素子１１，１２は直角に交差して配置され、圧電素子１１，１２の交差側端部はチップ部材１３に接合されている。これら圧電素子１１，１２の他端は、ベース部材１４に接合されている。チップ部材１３は、安定して高い摩擦係数を得ることができるとともに高い耐摩耗性を得ることができる材料（例えば超硬合金などの金属材料）で形成されることが好ましい。ベース部材１４は、製造しやすく高い強度を有する材料（例えばステンレスなどの金属材料）で形成されることが好ましい。また、圧電素子１１，１２と各部材１３，１４とは、接着剤を用いて接合されている。接着剤としては、接着強度に優れたエポキシ系樹脂の接着剤を用いることが好ましい。
【００２４】
圧電素子１１は、積層型圧電素子であり、圧電特性を有する複数のセラミック薄板と電極とを交互に積層した構造を有している。圧電素子１１は、印加電圧の変更に応じて積層方向に伸縮する変位素子である。圧電素子１２も圧電素子１１と同様の構成を備えており、印加電圧の変更に応じて積層方向に伸縮する。具体的には、所定の符号の電圧を圧電素子１１に印加すると圧電素子１１は伸び、逆符号の電圧を圧電素子１１に印加すると圧電素子１１は縮む。そして、交流電圧を印加すれば、圧電素子１１は当該交流電圧の周期に応じて伸縮を繰り返すことになる。圧電素子１２についても同様である。このような交流電圧を印加することによって、圧電素子１１および／または圧電素子１２を振動させることができる。
【００２５】
ただし、本実施形態では、後述するように、２つの圧電素子１１，１２のいずれか一方、例えば圧電素子１１のみを駆動し、その振動をベース部材１４およびチップ部材１３を介して他方の圧電素子１２に伝達し、両圧電素子１１，１２を所定の位相差を持って共振させる。そうすると、圧電素子１１，１２の交点に設けられたチップ部材１３は楕円（円を含む）を描くように駆動される。すなわち、振動体１０のチップ部材１３に楕円軌道が励起される。
【００２６】
このチップ部材１３を例えば棒状の被駆動体３０Ａ（図１）の平面部に押しつけることにより、チップ部材１３の楕円運動を被駆動体３０Ａの直線運動に変換することが可能となる。すなわち、楕円運動により発生する駆動力を用いて、被駆動体３０Ａが駆動される。
【００２７】
＜被駆動体＞
図１に示されるように、被駆動体３０Ａは、振動体１０に接触する部材であり、振動体１０からの駆動力が直接的に伝達される部材である。具体的には、被駆動体３０Ａは、振動体１０の振動動作に応じて振動体１０との接触（衝突）および振動体１０からの離反を繰り返しつつ振動体１０との間に生じる摩擦力によって駆動される。換言すれば、振動体１０は、被駆動体３０Ａの表面において摩擦接触を伴う微小移動動作を繰り返すことによって、被駆動体３０Ａを駆動することになる。
【００２８】
被駆動体３０Ａは、例えば、金属（ステンレスあるいはアルミニウム等）で形成される。また、チップ部材１３との接触による摩耗を防ぐため、被駆動体３０Ａの表面には表面硬化処理が施されることが好ましい。たとえば、被駆動体３０Ａとしては、ステンレスなどの鉄系材料に対して焼き入れ処理ないし窒化処理等を施したものが用いられる。あるいは、アルミニウムにアルマイト処理を施したもの、ないし、金属表面にセラミックなどによる耐摩耗性のコーティング処理を施したものを被駆動体３０Ａとして用いるようにしてもよい。また、被駆動体３０Ａは、金属以外の材料、たとえばセラミック（アルミナセラミックあるいはジルコニアセラミック等）で形成されてもよい。セラミックを用いれば、軽量化を図ることができるとともに、高い剛性および高い耐摩耗性を得ることができる。
【００２９】
被駆動体３０Ａは、ガイド部材としても機能する振動検出部材７０によって支持されており、図の左右方向においてスムーズに直線運動することができる。
【００３０】
＜加圧部材＞
振動体１０に対して被駆動体３０Ａとは反対側（＋Ｚ側）に加圧部材４０が設けられている。加圧部材４０は、例えばコイルバネなどの弾性部材で構成されており、その一端は、振動体１０のベース部材１４に固定され、他端は振動体ガイド６０に固定される。加圧部材４０による付勢力によって、振動体１０は被駆動体３０Ａに所定の力量で押しつけられている。なお、振動体１０の振動周期は加圧部材４０の伸縮動作が追従できない程に短い（すなわち非常に高い周波数である）ため、振動体１０のチップ部材１３は、加圧部材４０の付勢力に抗して、被駆動体３０Ａに対して接触と離反とを繰り返すことができる。したがって、次述するような駆動動作を行うことが可能である。
【００３１】
＜振動検出部材＞
図１に示されるように、振動検出部材７０は、被駆動体３０Ａに対して相対的な位置関係を変更可能な状態（ここでは、摺動可能な状態）で当接し、被駆動体３０Ａの振動を検出する部材であるとともに、被駆動体３０Ａを支持するガイド部材としても機能する。
【００３２】
図４に示すように、振動検出部材７０は、摺動部材７１と、振動検出用圧電素子７２と、支持部材７３とを備えている。なお、支持部材７３は、振動アクチュエータ１Ａが搭載される各種機器の筐体などに固定される。
【００３３】
被駆動体３０Ａは、摺動部材７１上を滑りながら移動するが、振動検出部材７０は、振動体１０の押圧力を受けるため、被駆動体３０Ａと摺動部材７１との間には滑り摩擦が働き、駆動の抵抗となる。従って、この摩擦力が十分小さくなるように、摩擦係数を下げておく必要がある。そのため、摺動部材７１は、テフロン（登録商標）などの樹脂で形成されても良いし、摺動部材７１の表面にテフロンコーティングやＤＬＣコーティングなどといった摩擦係数を低減させる表面処理が施された材料で形成されても良い。また、グリスや固体潤滑剤を表面に塗布することで摩擦係数を下げても良い。
【００３４】
振動検出用圧電素子７２は、圧電素子などで構成されるとともに、摺動部材７１と支持部材７３で挟み込まれる。そして、振動検出用圧電素子７２は、振動体１０の振動に起因した被駆動体３０Ａの振動によって生じる圧力の変動に応じた起電力（すなわち起電圧）を発生し、振動体１０の振動周期と同じ周波数の交流電圧を生じる。したがって、振動検出用圧電素子７２から発生する起電圧を後述する起電圧検出部８５（図１４）によって検出することで、振動体１０の振動状態を検出することができる。
【００３５】
そして、ここでは、振動検出部材７０は、振動体１０に略対向する位置に設けられている。言い換えれば、振動体１０と被駆動体３０Ａとの当接箇所と、振動検出部材７０と被駆動体３０Ａとの当接箇所とが、被駆動体３０Ａを挟んで略対向している。振動体１０と振動検出部材７０とをこのように配置すると、振動検出部材７０は、振動体１０からの被駆動体３０Ａに対する圧力の変化をほぼ直接的に検出することができるため、被駆動体３０Ａすなわち振動体１０の振動の検出精度が向上する。
【００３６】
なお、ここでは、振動検出部材７０をガイド部材としたが、更に別途ガイド部材を設けても良く、振動体１０と振動検出部材７０とで被駆動体３０Ａを挟持する構成であれば良い。
【００３７】
＜Ｂ．駆動原理＞
次に、振動体１０における駆動原理について説明する。
【００３８】
図５は、振動体１０による駆動動作のモデルを示す図である。図５に示すように、振動体１０の圧電素子１１，１２のうちの一方（ここでは圧電素子１１）に、駆動信号（交流電圧）を付与する。このような駆動信号が付与されると、その向きおよび大きさが変化する駆動力Ｆが振動体１０に作用する。このような駆動力Ｆが振動体１０に作用すると、共振現象によって振幅が数倍から数十倍に増幅され、振動体１０は比較的大きく振動する。なお、一般的には２つの圧電素子１１，１２の両方に駆動信号を付与することも考えられるが、この実施形態では、２つの圧電素子１１，１２のうちの一方にのみ駆動信号を供給する場合、換言すれば単一の圧電素子（変位素子）のみを駆動する「単相駆動」の場合を例示する。
【００３９】
ここで、この駆動信号付与による駆動力Ｆが、図５の方向Ｎ（上述の加圧方向に相当）と当該方向Ｎに直交する方向Ｔとに分離されて作用するものと考え、方向Ｎにおける振動系（第１振動系とも称する）と方向Ｔにおける振動系（第２振動系とも称する）との両振動系における振動状態を考察する。第１振動系および第２振動系は、それぞれ、バネ、マス（重り）、ダンパで構成される１自由度の振動モデルで表現される。なお、ここでは、簡単化のため、ベース部材１４は固定されており変形しないものとする。
【００４０】
また、第１振動系のみによる振動状態は、２つの圧電素子１１，１２が同位相で伸縮する同相モード（図１１参照）に対応付けて表現される。また、第２振動系のみによる振動状態は、２つの圧電素子１１，１２が逆位相で伸縮する逆相モード（図１２参照）に対応付けて表現される。同相モードは、チップ部材１３は方向Ｎにおいて単振動する振動モードであり、逆相モードは方向Ｔにおいて単振動する振動モードである。
【００４１】
図６および図７は、一方の圧電素子に付与される駆動信号の周波数（駆動周波数）と、各振動系（第１振動系および第２振動系）における振動状態との関係を示す図である。図６は振幅の周波数特性を示す図であり、図７は、駆動力Ｆに対する位相遅れの周波数特性を示す図である。図６においては、駆動周波数ｆと第１振動系の振幅との関係を示す曲線ＬＡ１と、駆動周波数ｆと第２振動系の振幅との関係を示す曲線ＬＡ２とが示されている。図７においては、駆動周波数ｆと第１振動系の位相遅れとの関係を示す曲線ＬＰ１と、駆動周波数ｆと第２振動系の位相遅れとの関係を示す曲線ＬＰ２と、駆動周波数ｆと両振動系の位相遅れの差との関係を示す曲線ＬＰ３（端的に言えば、曲線ＬＰ１，ＬＰ２の差を示す曲線）とが示されている。
【００４２】
図６および図７に示すように、第１振動系および第２振動系の振動は、それぞれ、駆動周波数ｆに応じて変化する。具体的には、各振動系の振幅は、駆動周波数ｆが増大していくにつれて、増大していき、特定の周波数（「共振周波数」とも称する）のときに最大となり、その後減少していく。また、各振動系の位相遅れは、駆動周波数ｆが増大していくにつれて増大していく。
【００４３】
ここで、振動体１０においては、第１振動系におけるパラメータ（弾性係数、質量、減衰係数に関するパラメータ）と第２振動系におけるパラメータ（弾性係数、質量、減衰係数に関するパラメータ）とは若干相違するように構成されている。
【００４４】
このため、図６に示すように、第１振動系における共振周波数ｆ１と第２振動系における共振周波数ｆ２とは互いに異なっている。具体的には、駆動周波数ｆが値ｆ１のときに第１振動系の振幅が最大となり、駆動周波数ｆが値ｆ２（＞ｆ１）のときに第２振動系の振幅が最大となる。また、図７に示すように、両振動系における位相遅れの度合いも異なっている。具体的には、各周波数において、第１振動系における位相遅れは第２振動系における位相遅れよりも大きくなっている。なお、ここでは、値ｆ１が値ｆ２よりも小さい場合を例示しているが、逆に値ｆ１を値ｆ２よりも大きく設定しても良い。
【００４５】
振動体１０における振動状態は、上記の第１振動系における振動と第２振動系における振動との合成振動として表現され（図８〜図１０参照）、振動体１０（より詳細にはチップ部材１３）は、楕円運動する。このような楕円状の振動を楕円振動とも称するものとする。また、この楕円振動の軌跡形状は、駆動周波数に応じて変化する。
【００４６】
例えば、周波数ｆ３の駆動信号が付与されたときには、図９のような振動状態が発生する。より詳細には、図６に示すように第１振動系の振幅と第２振動系の振幅とが同じ大きさを有しているため、方向Ｔと方向Ｎとの振幅が同じになるような楕円軌跡（すなわち円軌跡）を描くように振動する。また、図７の曲線ＬＰ１，ＬＰ２に示すように第１振動系よりも第２振動系の方が位相遅れが小さく、図７の曲線ＬＰ３に示すように、両振動系の位相遅れの差は９０度である。そのため、まず方向Ｔ（＋Ｔ）の変位が励起され、それに引き続いて位相が９０度遅れて方向Ｎ（＋Ｎ）の変位が励起されるため、反時計回りの振動が励起される。
【００４７】
また、周波数ｆ３よりも小さな周波数を有する駆動信号が付与されたときには、例えば図８のような楕円軌道に沿った振動が発生する。このときには、図６に示すように第１振動系の振幅が第２振動系の振幅よりも大きいため、方向Ｎの振幅が方向Ｔの振幅よりも大きくなるような楕円軌跡を描くように振動する。
【００４８】
一方、周波数ｆ３よりも大きな周波数を有する駆動信号が付与されたときには、例えば図１０のような楕円軌道に沿った振動が発生する。このときには、図６に示すように第２振動系の振幅が第１振動系の振幅よりも大きいため、方向Ｔの振幅が方向Ｎの振幅よりも大きくなるような楕円軌跡を描くように振動する。
【００４９】
なお、図８〜図１０のいずれの場合も、第１振動系よりも第２振動系の方が位相遅れが小さいため、楕円振動における回転方向は反時計回りである。また、駆動信号を付与する圧電素子を切り替えることで、楕円振動の回転方向を変えることができるため、被駆動体３０Ａを反対方向に駆動させることができる。
【００５０】
＜Ｃ．駆動制御＞
振動体１０の共振周波数は、温度や加圧部材４０による負荷などといった周囲の環境によって変化する。また、振動体１０の製造状態のばらつきなどにより、個体毎に共振周波数が異なることもある。よって、周囲の環境や個体毎のばらつきを考慮して、駆動周波数を適切な値に合わせる必要性がある。そこで、振動アクチュエータ１Ａでは、振動体１０の振動状態を振動検出部材７０などによって検出し、適切な振動状態となるように駆動周波数や駆動電圧を制御する。
【００５１】
以下、振動アクチュエータ１Ａにおける駆動制御について説明する。
【００５２】
＜駆動制御の理論＞
振動体１０は、共振周波数付近で駆動信号の位相に対する振動の位相が変化する。そして、振動体１０の駆動信号と振動体１０の第１振動系における振動との位相差ΔＰａを所定の目標値ΔＰｔに設定すれば最適な振動状態となることが、振動体１０の設計によって決まる。また、位相差ΔＰａと駆動信号の周波数ｆａとの関係は、図１３に示す曲線Ｃｖのようになるため、例えば、目標値ΔＰｔ＝０度とすると、位相差ΔＰａがマイナスである場合には、位相差ΔＰａを増加させて０度に合わせるために、駆動信号の周波数を増加させれば良い。一方、位相差ΔＰａがプラスである場合には、位相差ΔＰａを減少させて０度に合わせるために、駆動信号の周波数を減少させれば良い。このようにして、位相差ΔＰａが目標値ΔＰｔとなるように駆動信号の周波数を変化させていくようなフィードバック制御を行うことで、最終的に位相差ΔＰａを目標値ΔＰｔに合わせることができ、結果として、常に最適な振動状態を得ることができる。つまり、共振現象によって振幅が数倍から数十倍に増幅され、振動体１０ひいては被駆動体３０Ａを比較的大きく振動させた状態（共振状態）とすることができる。なお、以下では、振動体１０について、最適な振動状態（共振状態）を実現するための駆動信号の周波数を「最適周波数」とも称する。
【００５３】
また、振動体１０の第１振動系における振動に応じた起電圧を振動検出部材７０などを用いることで検出することができる。そして、この起電圧の振幅を検出することで、振動体１０の振動の強さが分かる。上述の如く最適な振動状態となるように、駆動信号の周波数を制御した後に、起電圧の振幅の検出値が所定値となるように駆動信号の電圧を調整することで、振動体１０の振動状態を一定に保ちつつ、出力を安定させたり、必要に応じて出力（速度、駆動力）を制御することができる。
【００５４】
＜具体的回路構成＞
図１４は、振動アクチュエータ１Ａの制御回路８０Ａを示す図である。制御回路８０Ａを用いて上記のような制御を具体的に実現する。
【００５５】
この制御回路８０Ａは、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）８１と発振器８２と増幅器８３と切替スイッチ８４と振動検出部材７０と起電圧検出部８５と位相比較部８６と振幅検出部８７とを有している。
【００５６】
ＭＰＵ８１は、発振器８２の発振周波数と、増幅器８３の増幅率と、切替スイッチ８４の接続状態とを制御する。ＭＰＵ８１は、位相比較部８６から入力される位相差検出信号等に基づいて発振器８２の発振周波数を制御する。
【００５７】
発振器８２は、正弦波状若しくはパルス状の駆動信号を生成するものであり、ＭＰＵ８１からの制御入力に応じて、駆動信号の周波数を任意に設定することができるようになっている。発振器８２からの出力信号（駆動信号）は、増幅器８３に入力される。また、発振器８２からの出力信号（駆動信号）は、位相比較部８６にも入力される。
【００５８】
増幅器８３は、発振器８２で生成された駆動信号のレベルを圧電素子１１あるいは圧電素子１２を駆動し得るレベルに増幅するものであり、増幅された駆動信号は、切替スイッチ８４の接続状態に応じて圧電素子１１あるいは圧電素子１２に選択的に入力される。なお、切替スイッチ８４の接続状態はＭＰＵ８１からの制御信号に応じて切り替えられる。ここでは圧電素子１１に駆動信号を入力する場合について説明するが、他方の圧電素子１２に駆動信号を入力すれば逆転駆動が可能になる。
【００５９】
このように、発振器８２、増幅器８３によって、振動体１０に対して、２つの圧電素子１１，１２のうちの一方の圧電素子にのみ駆動信号が供給される。このような駆動信号の供給によって、振動体１０が振動する。
【００６０】
振動体１０の振動状態は、振動検出部材７０によって被駆動体（移動体）３０Ａの振動を検出することで、間接的に検出される。なお、振動検出部材７０では、内蔵する振動検出用圧電素子７２によって図５で示す第１振動系における振動が検出される。
【００６１】
振動検出部材７０では、振動検出用圧電素子７２において振動検出用圧電素子７２にかかる圧力に応じた起電力を発生し、当該起電力が起電圧検出部８５に入力される。
【００６２】
起電圧検出部８５は、振動検出部材７０から入力される起電力より、振動体１０の振動周期に対応する交流電圧を検出する。起電圧検出部８５で検出された交流電圧は、位相比較部８６と振幅検出部８７に供給される。
【００６３】
位相比較部８６は、起電圧検出部８５から入力された交流電圧と、発振器８２から入力された駆動信号との位相を比較することで、位相差ΔＰａを算出して、ＭＰＵ８１へ出力する。そして、ＭＰＵ８１では、入力された位相差ΔＰａが目標値ΔＰｔとなるように、駆動信号の周波数を制御する。なお、目標値ΔＰｔは、予めＭＰＵ８１に内蔵されるＲＯＭなどに格納されているものとする。
【００６４】
振幅検出部８７は、起電圧検出部８５から入力された交流電圧の振幅を検出し、ＭＰＵ８１に出力する。そして、ＭＰＵ８１では、ＭＰＵ８１に内蔵されたＲＯＭなどに予め記憶されている所定値と比較し、交流電圧の振幅が所定値となるように増幅器８３の増幅率を調整する。
【００６５】
以上のように、上記振動アクチュエータ１Ａにおいては、振動体１０の振動状態を所定の目標状態に近づけるように、駆動信号の周波数および振幅が制御される。具体的には、被駆動体３０Ａの振動の検出結果に基づいて、振動体１０に与える駆動信号の周波数、及び振幅のうちの少なくとも１つを制御する。これにより、振動体１０に直接振動検出器を付加することなく、駆動信号の制御を行うことが可能となる。そのため、振動アクチュエータの小型化及び簡素化を容易に実現しつつ、精度良く振動体の振動を検出することができる。
【００６６】
また、振動体１０に付与する駆動信号と、被駆動体３０Ａの振動に応じて検出される起電圧との位相差ΔＰａが所定の目標値ΔＰｔとなるように、駆動信号の周波数を制御する。その結果、容易に振動体１０を適正な共振状態に設定することができる。
【００６７】
また、振動体１０と被駆動体３０Ａとの当接箇所と、振動検出部材７０と被駆動体３０Ａとの当接箇所とが、被駆動体３０Ａを挟んで略対向する。このため、振動体１０の振動の検出精度をより高めることができる。
【００６８】
なお、上述した振動アクチュエータ１Ａでは、振動体１０と振動検出部材７０とを略対向させて配置した。しかしながら、これに限られず、例えば、図１５に示す振動アクチュエータ１Ａａのように、振動体１０と振動検出部材７０を被駆動体３０Ａの駆動方向に少しずらした位置に配置するとともに、被駆動体３０Ａを振動検出部材７０と、ガイド部材９０とによって支持されるようにしても良い。つまり、ガイド部材９０と振動検出部材７０との組と、振動体１０とで、被駆動体３０Ａを挟持するようにしても良い。そして、このような構成では、被駆動体３０Ａは、振動体１０を振動させることで、ガイド部材９０と振動検出部材７０とに沿って摺動する。なお、ガイド部材９０は、振動アクチュエータ１Ａａが搭載される各種機器の筐体などに固定される。
【００６９】
但し、図１５に示す振動アクチュエータ１Ａａのように、振動体１０と振動検出部材７０との配置がずれている場合には、被駆動体３０Ａの振動によって、振動体１０の振動が精度良く振動検出部材７０によって検出されず、振動の位相が若干ずれて検出される。そこで、このような場合には、配置に合わせて修正された所定の目標値ΔＰｔを設定する必要がある。この修正された所定の目標値ΔＰｔは、実際に振動体１０と振動検出部材７０とのずれ量を変化させつつ、振動検出部材７０によって振動状態を検出することで、位相のずれ量を把握して、決定することができる。
【００７０】
しかしながら、振動の検出精度を考慮すると、上述した振動アクチュエータ１Ａのように、振動体１０と振動検出部材７０とを略対向させた方が好ましく、更に、振動体１０と振動検出部材７０とを完全に対向させる方がより好ましい。
【００７１】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態に係る振動アクチュエータ１Ａでは、振動体１０を１個だけ用いたが、第２実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｂでは、振動体１０が２個用いられている。以下、第１実施形態に係る振動アクチュエータ１Ａと同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略しつつ、第２実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｂについて説明する。
【００７２】
図１６は、本発明の第２実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｂの構成を示す図である。
【００７３】
図１６に示すように、第１実施形態に係る振動アクチュエータ１Ａとは異なり、第２実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｂは、図中の被駆動体３０Ａの上側に振動体１０と同様な構成を有する第１振動体１０ａと第２振動体１０ｂとを備える。このように、複数の振動体１０ａ，１０ｂによって被駆動体３０Ａを駆動することで、駆動力がその個数倍になる。
【００７４】
ここで、駆動信号の周波数の設定方法について説明する。
【００７５】
ここでは、振動体１０を１つだけ備えた第１実施形態に係る振動アクチュエータ１Ａと同様に、振動検出部材７０の振動検出用圧電素子７２の起電力を検出して、駆動信号の周波数を決定する。但し、振動体が２個備わっているため、一方の振動体１０ａの振動を検出する際には、他方の振動体１０ｂを停止しておき、他方の振動体１０ｂの振動を検出する際には、一方の振動体１０ａを停止しておく。これは、２個の振動体１０ａ，１０ｂを同時に駆動すると、被駆動体３０Ａの振動が２個の振動体１０ａ，１０ｂの振動が混ざったものとなってしまう為、正確に各振動体の振動状態を検出することができないからである。このとき、被駆動体３０Ａは、停止側振動体（振動体１０ａ又は振動対１０ｂ）との間に生じる摩擦により停止した状態で保持される。
【００７６】
このようにして、各振動体について振動状態を検出すると、第１振動体１０ａについて、駆動信号と起電圧との位相差ΔＰａが求まり、第２振動体１０ｂについても、駆動信号と起電圧との位相差ΔＰｂが求まる。このように、２つの位相差ΔＰａ，ΔＰｂが求まるため、第１振動体１０ａと第２振動体１０ｂとについて、それぞれ最適な振動状態を実現するための駆動信号の周波数（最適周波数）を求めることができる。
【００７７】
このとき、例えば、各振動体１０ａ，１０ｂを、それぞれ最適周波数ｆａ，ｆｂの駆動信号を入力させて駆動させても良いし、最適周波数ｆａ，ｆｂの何れか一方の周波数を有する駆動信号を入力させて駆動させても良いし、最適周波数の平均値（ｆａ＋ｆｂ）／２の周波数を有する駆動信号を入力させて駆動させるようにしても良い。但し、複数の振動体１０ａ，１０ｂを同時に振動させる場合には、各振動体の駆動信号の周波数が異なると、その差分の周期の音が発生するため、同じ周波数の駆動信号によって複数の振動体１０ａ，１０ｂを駆動させることが好ましい。
【００７８】
図１７は、振動アクチュエータ１Ｂの制御回路８０Ｂを示す図である。制御回路８０Ｂを用いて上記のような制御を具体的に実現する。図１７では、駆動信号の周波数の決定に関連する構成に着目しており、図１４と比較して、駆動信号の振幅を制御するための振幅検出部８７などの構成が省略されている。
【００７９】
以下、制御回路８０Ａと同様な構成については同じ符号を付して説明を省略しつつ、制御回路８０Ｂについて説明する。
【００８０】
制御回路８０Ｂでは、制御回路８０Ａの構成とは異なり、増幅器８３から出力される駆動信号を第１振動体１０ａに入力するのか、又は第２振動体１０ｂに入力するのかを２つの切替スイッチ８４ａ，８４ｂの接続状態によって切り替える。なお、切替スイッチ８４ａ，８４ｂの接続状態はＭＰＵ８１によって切り替えられる。
【００８１】
ここで、一方の振動体（例えば、第１振動体１０ａ）を基準にして周波数を決定する場合には、第１実施形態と同様に、第１振動体１０ａの圧電素子１１に駆動信号を入力して第１振動体１０ａを振動させつつ、振動検出部材７０から出力される起電圧を起電圧検出部８５で検出する。そして、位相比較部８６で、発振器８２から入力される駆動信号と、起電圧検出部８５から入力される交流電圧との位相差ΔＰａを算出し、ＭＰＵ８１によって当該位相差ΔＰａが所定の目標値ΔＰｔとなるように、駆動信号の周波数を制御する。
【００８２】
一方、２個の振動体１０ａ，１０ｂに対する最適周波数ｆａ，ｆｂの平均値を駆動信号の周波数とする場合には、ＭＰＵ８１の制御により、２つの切替スイッチ８４ａ，８４ｂによって、最適周波数を求める対象となる振動体に駆動信号を入力させる。
【００８３】
例えば、第１振動体１０ａに駆動信号を入力することで、第１実施形態と同様な方法で第１振動体１０ａに対する最適周波数ｆａを求め、次に、第２振動体１０ｂに駆動信号を入力することで、第１実施形態と同様な方法で第２振動体１０ｂに対する最適周波数ｆｂを求める。そして、ＭＰＵ８１において、最適周波数ｆａ，ｆｂの平均値を算出して、その値を駆動信号の周波数として、両振動体１０ａ，１０ｂを駆動させるような制御を行う。
【００８４】
以上のようにして、第２実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｂにおいても、振動体１０に直接振動検出器を付加することなく、駆動信号の制御を行うことが可能となる。このため、振動アクチュエータの小型化及び簡素化を容易に実現しつつ、精度良く振動体の振動を検出することができる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
上述した第１及び第２実施形態に係る振動アクチュエータ１Ａ，１Ｂでは、被駆動体３０Ａの振動を検出する専用の部材である振動検出部材７０を備えたが、第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃでは、振動体が被駆動体３０Ａの振動を検出する役割を果たす。そして、この第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃでは、図１５に示す振動アクチュエータ１Ａａと比較して、振動検出部材７０の代わりに、振動体１０ｄが設けられている。以下、第１実施形態の変形例に係る振動アクチュエータ１Ａａと同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略しつつ、第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃについて説明する。
【００８６】
図１８は、本発明の第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃの構成を示す図である。
【００８７】
図１８に示すように、振動アクチュエータ１Ｃでは、図中上側の振動体（以下「上部振動体」とも称する）１０ｕと図中下側の振動体（以下、「下部振動体」とも称する）１０ｄとが、略対向するのではなく、被駆動体３０Ａが駆動する方向に対して相互に少しずれた位置に配置される。そして、被駆動体３０Ａが下部振動体１０ｄとガイド部材９０とによって支持される。つまり、ガイド部材９０と下部振動体１０ｄとの組と、上部振動体１０ｕとで、被駆動体３０Ａが挟持されている。
【００８８】
上部振動体１０ｕ及び下部振動体１０ｄは、上述した実施形態における振動体１０と同様な構成を有する。
【００８９】
下部振動体１０ｄは、振動アクチュエータ１Ｃが搭載される機器の筐体などに固定されており、上部振動体１０ｕは加圧部材４０からの所定の押圧力により被駆動体３０Ａに押しつけられる。そして、被駆動体３０Ａは、ガイド部材９０と下部振動体１０ｄに沿って移動する。
【００９０】
ここで、振動アクチュエータ１Ｃにおける駆動信号の周波数の設定方法について説明する。
【００９１】
下部振動体１０ｄのみ振動させると、上部振動体１０ｕの圧電素子には、下部振動体１０ｄの振動による圧力変化に応じた起電圧が生じる。この起電圧は、下部振動体１０ｄが発する振動の周波数（振動周波数）と同じ周期の交流電圧となる。このとき、被駆動体３０Ａは、上部振動体１０ｕとの間に生じる摩擦により停止した状態で保持される。逆に、上部振動体１０ｕのみを振動させると、下部振動体１０ｄの圧電素子には、上部振動体１０ｕの振動に応じた起電圧が生じる。このようにして、２つの振動体１０ｕ，１０ｄによって互いの振動状態を検出することができる。
【００９２】
そして、各振動体について振動状態を検出すると、上部振動体１０ｕについて、駆動信号と起電圧との位相差ΔＰｕが求まるとともに、下部振動体１０ｄについて、駆動信号と起電圧との位相差ΔＰｄが求まる。このように、２つの位相差ΔＰｕ，ΔＰｄが求まるため、上述した第１実施形態と同様な手法によって、上部振動体１０ｕと下部振動体１０ｄとについてそれぞれ最適な振動状態を実現するための駆動信号の周波数（最適周波数）ｆｕ，ｆｄをそれぞれ求めることができる。
【００９３】
このとき、例えば、各振動体１０ｕ，１０ｄを、それぞれ最適周波数ｆｕ，ｆｄの駆動信号を入力させて駆動させても良いし、最適周波数ｆｕ，ｆｄの何れか一方の周波数を有する駆動信号を入力させて駆動させても良いし、最適周波数の平均値（ｆｕ＋ｆｄ）／２の周波数を有する駆動信号を入力させて駆動させるようにしても良い。
【００９４】
図１９は、振動アクチュエータ１Ｃの制御回路８０Ｃを示す図である。制御回路８０Ｃを用いて上記のような制御を具体的に実現する。図１９では、駆動信号の周波数の決定に関連する構成に着目しており、駆動信号の振幅を制御するための構成は省略されている。
【００９５】
以下、制御回路８０Ａと同様な構成については同じ符号を付して説明を省略しつつ、制御回路８０Ｃについて説明する。
【００９６】
制御回路８０Ｃでは、制御回路８０Ａの構成とは異なり、増幅器８３から出力される駆動信号を上部振動体１０ｕに入力するのか、又は下部振動体１０ｄに入力するのかを２つの切替スイッチ８４１，８４２の接続状態によって切り替える。なお、切替スイッチ８４１，８４２の接続状態はＭＰＵ８１によって切り替えられる。また、各振動体１０ｕ，１０ｄから出力される起電圧をそれぞれ検出する第１及び第２起電圧検出部８５１，８５２が設けられている。また、第１及び第２起電圧検出部８５１，８５２の何れから出力される起電圧を位相比較部８６に入力するのかを切り替える切替スイッチ８８が設けられている。この切替スイッチ８８の接続状態はＭＰＵ８１によって切り替えられる。
【００９７】
ここで、一方の振動体（例えば、上部振動体１０ｕ）を基準にして周波数を決定する場合には、第１実施形態と同様に、上部振動体１０ｕの圧電素子１１に駆動信号を入力して上部振動体１０ｕを振動させつつ、下部振動体１０ｄから出力される起電圧を第２起電圧検出部８５２で検出する。そして、位相比較部８６で、発振器８２から入力される駆動信号と、第２起電圧検出部８５２から入力される交流電圧との位相差ΔＰｕを算出し、ＭＰＵ８１によって当該位相差ΔＰｕが所定の目標値ΔＰｔとなるように、駆動信号の周波数を制御する。このとき、上部振動体１０ｕに対する最適周波数ｆｕを下部振動体１０ｄに入力する駆動信号にも適用することで、振動アクチュエータ１Ｃを適切な振動状態とすることができる。
【００９８】
一方、２個の振動体１０ｕ，１０ｄに対する最適周波数ｆｕ，ｆｄの平均値を駆動信号の周波数とする場合には、ＭＰＵ８１の制御により、２つの切替スイッチ８４１，８４２によって、最適周波数を求める対象となる振動体に駆動信号を入力させる。
【００９９】
例えば、上部振動体１０ｕに駆動信号を入力することで、第１実施形態と同様な方法で上部振動体１０ｕに対する最適周波数ｆｕを求め、次に、下部振動体１０ｄに駆動信号を入力することで、第１実施形態と同様な方法で下部振動体１０ｄに対する最適周波数ｆｄを求める。そして、ＭＰＵ８１において、最適周波数ｆｕ，ｆｄの平均値を算出して、その値を駆動信号の周波数として、両振動体１０ｕ，１０ｄを駆動させるような制御を行う。
【０１００】
以上のように、第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃでは、上部及び下部振動体１０ｕ．１０ｄが圧電素子によって振動を発生させる。そして、各振動体１０ｕ．１０ｄが、圧電素子によって振動を発生することで被駆動体３０Ａを駆動可能とするとともに、一方の振動体を振動させた際に、他方の振動体の圧電素子に発生する起電圧を検出することで、被駆動体の振動を検出する。したがって、被駆動体３０Ａの振動を検出するための専用の構成を設けなくても良いため、振動アクチュエータ１Ｃの製造コストの低減、構成の簡素化、及び小型化に資する。
【０１０１】
＜第４実施形態＞
上述した第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃでは、２つの振動体１０ｕ，１０ｄが、被駆動体３０Ａが駆動する方向に対して相互に少しずれた位置に配置された。これに対して、第４実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｄでは、２つの振動体１０ｕ，１０ｄが、被駆動体３０Ａを挟んで略対向した位置に配置される。以下、第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃと同様な部分については、同様な符号を付して説明を省略しつつ、第４実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｄについて説明する。
【０１０２】
図２０は、本発明の第４実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｄの構成を示す図である。
【０１０３】
図２０に示すように、振動アクチュエータ１Ｄでは、図中上側の振動体（上部振動体）１０ｕと図中下側の振動体（下部振動体）１０ｄとが、被駆動体３０Ａを挟んで略対向する位置に配置される。別の観点から言えば、上部振動体１０ｕと被駆動体３０Ａとの当接箇所と、下部振動体１０ｄと被駆動体３０Ａとの当接箇所とが、被駆動体３０Ａを挟んで略対向している。
【０１０４】
下部振動体１０ｄは、上部振動体１０ｕと同様に、加圧部材４０からの所定の押圧力によって図中下方から被駆動体３０Ａに押しつけられる。下部振動体１０ｄに対して押圧力を付する加圧部材４０は、振動体ガイド６０に固設され、更に、振動体ガイド６０は、振動アクチュエータ１Ｄが搭載される機器の筐体などに固定される。
【０１０５】
そして、第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｃと同様に、一方の振動体の振動状態を他方の振動体によって検出することができる。そして、上部振動体１０ｕと下部振動体１０ｄとを略対向させて配置すると、一方の振動体は、他方の振動体による被駆動体３０Ａに対する圧力の変化をほぼ直接的に検出することができるため、振動の検出感度、すなわち検出精度が向上する。
【０１０６】
また、被駆動体３０Ａは、上部振動体１０ｕと下部振動体１０ｄとによって挟持されることで保持され、上部及び下部振動体１０ｕ，１０ｄを同時に振動することで、被駆動体３０Ａを移動させることができる。なお、振動アクチュエータ１Ｄが最適な駆動状態となるように、上部及び下部振動体１０ｕ，１０ｄに入力される駆動信号の制御方法は、第３実施形態におけるものと同様な方法を適用することができる。
【０１０７】
但し、上部振動体１０ｕと下部振動体１０ｄとが対向している場合には次のような問題点がある。
【０１０８】
上述した実施形態で既述したように、上部及び下部振動体１０ｕ，１０ｄは、共振周波数付近で、駆動信号に対する振動の位相遅れが大きく生じるため、２つの振動体１０ｕ，１０ｄの共振周波数にずれがある場合、同一の駆動信号に対する２つの振動体１０ｕ，１０ｄの振動の位相に差が生じる。そして、もしも、２つの振動体１０ｕ，１０ｄの振動の位相がずれていると、例えば、一方の振動体１０ｕが被駆動体３０Ａを押すと、他方の振動体１０ｄが被駆動体３０Ａから離れて被駆動体３０Ａを移動させようとする。このとき、他方の振動体１０ｄが離れようとするが、一方の振動体１０ｕの押圧により、被駆動体３０Ａから振動体１０ｄが離れにくくなり、振動体１０ｄの駆動が被駆動体３０Ａの移動に対してブレーキをかけてしまう。したがって、振動アクチュエータ１Ｄでは、高効率で被駆動体３０Ａを移動させるために、２つの振動体１０ｕ，１０ｄの振動を同期させて駆動させることが好ましい。
【０１０９】
ここで、２つの振動体１０ｕ，１０ｄの振動を同期させる方法について説明する。
【０１１０】
第３実施形態と同様に、下部振動体１０ｄのみ振動させると、上部振動体１０ｕの圧電素子には下部振動体１０ｄの振動による圧力変化に応じた交流電圧が生じ、逆に、上部振動体１０ｕのみを振動させると、下部振動体１０ｄの圧電素子には上部振動体１０ｕの振動に応じた交流電圧が生じる。そして、第３実施形態と同様な手法で、例えば、上部及び下部振動体１０ｕ，１０ｄの両方、又は何れか一方について、駆動信号の最適周波数を求め、振動アクチュエータ１Ｄの適正な振動状態が得られる駆動信号の周波数（以下「適正駆動周波数」とも称する）を設定することができる。例えば、上部及び下部振動体１０ｕ，１０ｄの両方について、駆動信号の最適周波数ｆｕ，ｆｄを求め、駆動信号の適正駆動周波数を平均値（ｆｕ＋ｆｄ）／２に設定することができる。
【０１１１】
上述のようにして駆動信号が適正駆動周波数に設定された状態で、上部振動体１０ｕについて、駆動信号と下部振動体１０ｄから発せられる起電圧との位相差ΔＰｕを求めるとともに、下部振動体１０ｄについても、駆動信号と上部振動体１０ｕから発せられる起電圧との位相差ΔＰｄを求める。このとき、位相差の差分値（＝ΔＰｕ−ΔＰｄ）が、上部振動体１０ｕと下部振動体１０ｄとの振動の位相差（以下「振動位相差」とも称する）に相当する。そこで、この振動位相差だけ上部振動体１０ｕと下部振動体１０ｄとに入力される駆動信号の位相をずらすことで、上部振動体１０ｕと下部振動体１０ｄとの振動を同期させることができる。
【０１１２】
図２１は、振動アクチュエータ１Ｄの制御回路８０Ｄを示す図である。制御回路８０Ｄを用いて上記のような位相の制御を具体的に実現する。図２１では、駆動信号の位相の制御に関連する構成に着目しており、駆動信号の振幅などを制御するための構成は省略されている。
【０１１３】
以下、制御回路８０Ｃ（図１９）と同様な構成については同じ符号を付して説明を省略しつつ、制御回路８０Ｄについて説明する。
【０１１４】
制御回路８０Ｄでは、制御回路８０Ｃの構成と比較して、増幅器８３と下部振動体１０ｄとの間に駆動信号の位相をずらす位相器８９が追加されている点が異なっている。
【０１１５】
ここでは、２つの切替スイッチ８４ａ，８４ｂの接続状態を適宜切り替えることで、上部振動体１０ｕにのみ適正駆動周波数に設定された駆動信号を入力させて、上部振動体１０ｕを振動させる。このとき、下部振動体１０ｄの圧電素子から出力される起電圧を第２起電圧検出部８５２で検出し、位相比較部８６で、第２起電圧検出部８５２で検出される起電圧（交流電圧）と、発振器８２から入力される駆動信号との位相差ΔＰｕを算出して、ＭＰＵ８１に入力する。
【０１１６】
一方、下部振動体１０ｄにのみ適正駆動周波数に設定された駆動信号を入力させて、下部振動体１０ｄを振動させる。このとき、上部振動体１０ａの圧電素子から出力される起電圧を第１起電圧検出部８５１で検出し、位相比較部８６で、第１起電圧検出部８５１で検出される起電圧（交流電圧）と、発振器８２から入力される駆動信号との位相差ΔＰｄを算出して、ＭＰＵ８１に入力する。
【０１１７】
そして、ＭＰＵ８１では、２つの位相差ΔＰｕ，ΔＰｄとの差分値（＝ΔＰｕ−ΔＰｄ）を算出する。この値が上部振動体１０ａと下部振動体１０ｄとの振動位相差に相当するため、差分値（＝ΔＰｕ−ΔＰｄ）を位相器８９に入力することで、下部振動体１０ｄに入力される駆動信号の位相を、上部振動体１０ａに入力される駆動信号の位相に対して、差分値（＝ΔＰｕ−ΔＰｄ）の分だけずらすことで、上部振動体１０ａと下部振動体１０ｄとの振動の位相（振動位相）を合致させて、同期させることができる。
【０１１８】
例えば、ΔＰｕが−２０度でΔＰｄが２０度と求められた場合、差分値（＝ΔＰｕ−ΔＰｄ）＝−４０度と算出される。差分値＝−４０度である場合には、上部振動体１０ｕの振動位相に対して下部振動体１０ｄの振動位相が４０度だけ遅れていることになる。そこで、位相器８９によって、下部振動体１０ｄに入力される駆動信号の位相を４０度だけ早める方向にずらすことで、上部振動体１０ａと下部振動体１０ｄとの振動の位相を同期させることができる。
【０１１９】
以上のように、第４実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｄでは、上部振動体１０ａと下部振動体１０ｄとを被駆動体３０Ａを挟持するように対向して配置する。そして、上部振動体１０ａと下部振動体１０ｄとの振動の位相を同期させるように駆動信号を制御する。換言すれば、被駆動体３０Ａの振動の検出結果に基づいて、２つの振動体１０ｕ，１０ｄに与える駆動信号の位相を制御する。このような構成により、高効率で被駆動体３０Ａを移動させることができる。
【０１２０】
そして、第４実施形態に係る振動アクチュエータ１Ｄでは、第１から第３実施形態に係る振動アクチュエータ１Ａ〜１Ｃと同様に、被駆動体３０Ａの振動の検出結果に基づいて、振動体１０に与える駆動信号の周波数、及び振幅も制御して、振動アクチュエータ１Ｄをより適切に駆動させることができる。つまり、振動アクチュエータ１Ｄでは、状況に応じて、被駆動体３０Ａの振動の検出結果に基づいて、下部振動体１０ｄに与える駆動信号の周波数、振幅、及び位相のうちの少なくとも１つを制御することで、振動アクチュエータ１Ｄを適正に駆動させることができる。そして、このような制御を、振動体に直接振動検出器を付加することなく実行することができる。すなわち、振動アクチュエータの小型化及び簡素化を容易に実現しつつ、精度良く振動体の振動を検出することができる。
【０１２１】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１２２】
◎例えば、上述した実施形態では、位相比較部８６から入力される位相差（例えば、位相差ΔＰａ）に応じてＭＰＵ８１が駆動信号の周波数を制御したが、ＭＰＵ８１を介さずに、電気回路で位相差がΔＰｔとなるように発振器８２から発生される駆動信号の周波数を制御しても良い。
【０１２３】
◎また、上述した第１実施形態では、駆動信号の位相と、振動検出部材７０を用いて検出された起電圧の位相との差、すなわち位相差ΔＰａを所定の目標値ΔＰｔに合わせるように制御することで、振動体の振動状態を最適化したが、これに限られず、例えば、駆動信号の周波数を所定の値域範囲内で変化させつつ、振動検出部材７０および起電圧検出部８５を用いて被駆動体３０Ａの振動に応じた起電圧を検出し、駆動信号の周波数を、検出された起電圧の振幅が最大となる値に制御するようにしても良い。ここでは、振動体１０の振動が最大となる駆動信号の周波数において、振動検出部材７０の起電圧も最大となることを利用している。つまり、駆動信号の周波数と起電圧の振幅とは、図２２に示すように、ある周波数ｆmaxにおいて、起電圧の振幅が最大となるような関係（曲線Ｃｖ１）となることを利用している。
【０１２４】
なお、駆動信号の周波数を変化させる所定の値域範囲は、例えば、予め設計された振動体１０の共振周波数付近の所定の値域範囲とすれば良い。
【０１２５】
図２３は、上記のような制御を具体的に実現するための制御回路８０Ｅの一例を示す図である。この制御回路８０Ｅは、第１実施形態の振動アクチュエータ１Ａと同様な構成を有する場合に適用可能な制御回路を示している。
【０１２６】
この制御回路８０Ｅは、第１実施形態に係る制御回路８０Ａと比較して、位相比較部８６が存在していないだけで、その他の構成は同様なものとなるため、同様な構成については同様な符号を付して説明を省略する。
【０１２７】
この制御回路８０Ｅでは、ＭＰＵ８１の制御下で振動体１０に入力される駆動信号の周波数を所定の値域範囲内で変化させつつ、振動検出部材７０から出力される起電圧（交流電圧）を起電圧検出部８５で検出する。そして、起電圧検出部８５から入力される起電圧の振幅を振幅検出部８７で検出する。そして、ＭＰＵ８１で、起電圧の振幅が最大となる駆動信号の周波数を検出し、駆動信号の周波数を検出された起電圧の振幅が最大となる値に制御する。
【０１２８】
このような制御により、確実に振動体１０を最適な共振状態に設定することができる。そして、このような制御は、他の実施形態の構成に対しても適用することができる。但し、このような制御では、振動体１０の振動開始時点において、駆動信号をより確実に最適な周波数に設定することができるが、ある程度の値範囲で周波数を変化させつつ起電圧の振幅を検出しなければ、駆動信号の周波数を増加させるべきなのか、減少させるべきなのかを判定することができない。これに対して、上述した第１実施形態では、位相差ΔＰａが目標値ΔＰｔからプラスにずれたのかマイナスにずれたのかによって、駆動信号の周波数を増加せせるのか、減少させるのかを容易に判定することができる。よって、振動体１０の振動中に、適時フィードバック制御を行うことを考えれば、位相差ΔＰａを目標値ΔＰｔに合わせる手法を用いる方が好ましい。
【０１２９】
◎また、上述した第３実施形態では、被駆動体３０Ａを挟み込むように、２つの振動体１０ｕ，１０ｄを配置したが、これに限られず、例えば、図２４に示す振動アクチュエータ１Ｃａのように、２つの振動体１０ａ，１０ｂを図中上側から被駆動体３０Ａを押さえつけるように配置し、被駆動体３０Ａを図中下側から２つのガイド部材９０，９１によって支持するようにしても良い。このような構成としても、第３実施形態と同様な手法で振動アクチュエータ１Ｃａの駆動を制御することができる。
【０１３０】
◎また、上述した第１実施形態では、振動検出部材７０と被駆動体３０Ａとの間で滑り摩擦が生じるため、駆動に対する抵抗となり、効率の低下を招く。従って、例えば、振動検出部材７０の摺動部材７１をローラなどの回転体とすることで、抵抗の小さな転がり摩擦としても良い。この場合、ローラの回転軸などに振動検出用圧電素子を設けるようにしても良い。
【０１３１】
◎また、上述した第４実施形態の変形例としては、例えば、図２５及び図２６に示すような構成を有するものが挙げられる。図２５に示す構成は、２つの振動体１０ｕ，１０ｄが対向して被駆動体である回転体３０Ｂを挟持し、２つの振動体１０ｕ，１０ｄを振動させることによって、回転体３０Ｂを回動させることができる。また、図２６に示す構成は、リング状の被駆動体３０Ｃの内側から相互に逆方向に押圧力を付与することで、２つの振動体１０ｕ，１０ｄによって被駆動体３０Ｃを保持し、２つの振動体１０ｕ，１０ｄを振動させることによって、回転体３０Ｃを回動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】第１実施形態に係る振動アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】振動アクチュエータに用いられる振動体を示す正面図である。
【図３】振動アクチュエータに用いられる振動体を示す側面図である。
【図４】振動検出部材の構成を示す図である。
【図５】振動体による駆動動作のモデルを示す図である。
【図６】圧電素子に付与される駆動周波数と振動状態との関係を示す図である。
【図７】圧電素子に付与される駆動周波数と振動状態との関係を示す図である。
【図８】楕円振動の軌跡形状を例示する図である。
【図９】楕円振動の軌跡形状を例示する図である。
【図１０】楕円振動の軌跡形状を例示する図である。
【図１１】振動体の同相モードの駆動を例示する図である。
【図１２】振動体の逆相モードの駆動を例示する図である。
【図１３】駆動制御の理論を説明するための図である。
【図１４】第１実施形態に係る振動アクチュエータの制御回路を示す図である。
【図１５】振動アクチュエータの構成の変形例を示す図である。
【図１６】第２実施形態に係る振動アクチュエータの構成を示す図である。
【図１７】第２実施形態に係る振動アクチュエータの制御回路を示す図である。
【図１８】第３実施形態に係る振動アクチュエータの構成を示す図である。
【図１９】第３実施形態に係る振動アクチュエータの制御回路を示す図である。
【図２０】第４実施形態に係る振動アクチュエータの構成を示す図である。
【図２１】第４実施形態に係る振動アクチュエータの制御回路を示す図である。
【図２２】駆動信号の周波数と起電圧の振幅との関係を示す図である。
【図２３】変形例に係る振動アクチュエータの制御回路を示す図である。
【図２４】変形例に係る振動アクチュエータの構成を示す図である。
【図２５】変形例に係る振動アクチュエータの構成を示す図である。
【図２６】変形例に係る振動アクチュエータの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１Ａ〜１Ｅ  振動アクチュエータ（駆動装置）
１０  振動体
１０ａ  第１振動体
１０ｂ  第２振動体
１０ｕ  上部振動体
１０ｄ  下部振動体
３０Ａ〜３０Ｂ  被駆動体
７０  振動検出部材
８０Ａ〜８０Ｅ  制御回路
８１  ＭＰＵ
８２  発振器
８３  増幅器
８４，８４ａ，８４ｂ，８８，８４１，８４２  切替スイッチ
８５  起電圧検出部
８６  位相比較部
８７  振幅検出部
９０，９１  ガイド部材
８５１  第１起電圧検出部
８５２  第２起電圧検出部
【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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【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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