(57)【要約】    【課題】  振動型アクチュエータを低速回転域から高速回転域まで駆動制御する場合に、各種の不具合の発生を可及的に防止し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法を提供する。    【解決手段】  超音波モータの目標速度が低速で、超音波モータを低速回転させる場合は、デジタル的に駆動パルスを生成するレートマルチプライアー方式による駆動制御、及び間歇駆動制御を行う。一方、超音波モータの目標速度が高速で、超音波モータを高速回転させる場合は、アナログ的に駆動パルスを生成するＶＣＯ方式による駆動制御、及び連続駆動制御を行う。【選択図】      図２
2007074787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することにより、該振動体の振動が伝達される可動体の運動速度を変化させる駆動制御手段を有する振動型アクチュエータの駆動装置において、
前記駆動制御手段は、複数の駆動手段を制御すると共に、前記複数の駆動手段の中から１つ以上の駆動手段を選択する選択手段を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項２】
前記複数の駆動手段は、アナログ的に駆動信号を生成する第１の駆動手段、デジタル的に駆動信号を生成する第２の駆動手段、前記振動体に駆動信号を間歇的に供給する第３の駆動手段、前記振動体に駆動信号を連続的に供給する第４の駆動手段の何れか２つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項３】
前記選択手段は、前記可動体の目標の運動速度に基づいて前記複数の駆動手段の中から１つ以上の駆動手段を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前記目標の運動速度が所定速度以上の場合は、少なくとも前記第１の駆動手段を選択し、前記目標の運動速度が所定速度より低速度の場合は、少なくとも前記第２の駆動手段を選択することを特徴とする請求項３に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項５】
前記選択手段は、前記第１の駆動手段を選択した場合は、同時に前記第４の駆動手段を選択することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記第２の駆動手段を選択した場合は、同時に前記第３の駆動手段を選択することを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項７】
前記選択手段により前記第３の駆動手段が選択された場合に、当該第３の駆動手段における間歇動作を規定するパラメータを変更する変更手段を有することを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項８】
前記選択手段は、前記可動体の目標の運動速度を得るための一連の前記掃引の動作の途中で、前記駆動手段を切替えるように選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
前記複数の駆動手段は、アナログ的に駆動信号を決定する駆動手段であって出力する駆動信号の周波数帯域が異なる複数の駆動手段を有し、前記選択手段は、前記可動体の運動量に基づいて少なくとも該複数の駆動手段の中から１つの駆動手段を選択することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項１０】
振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することにより、該振動体の振動が伝達される可動体の運動速度を変化させる駆動制御工程を有する振動型アクチュエータの駆動方法において、
前記駆動制御工程は、複数の駆動手段を制御すると共に、前記複数の駆動手段の中から１つ以上の駆動手段を選択する選択工程を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータの駆動装置、及び駆動方法に関し、特に、駆動信号の周波数を掃引する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気−機械エネルギ変換素子の機械的振動により生じた進行波を利用して回転力、又はリニアな推進力を得る振動型アクチュエータの１種として、超音波モータが実用化されている。この超音波モータは、低速で高トルクが得られ、ギヤ減速機構を必要とせずにダイレクトドライブが可能であり、応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能である、無通電時に保持トルクを有する等の特徴がある。このため、超音波モータは、カメラの自動合焦用、複写機の用紙搬送用や感光体ドラムの回転用、監視カメラの回動用等として使用されている。
【０００３】
図９は、超音波モータの駆動制御の概要を説明するための模式図である。超音波モータ３０は、振動体３１、ステータ３２、ロータ３３、回転シャフト３４、リブ３９を有している。振動体３１は、電気−機械エネルギ変換素子であり、圧電素子が用いられる。ステータ３２は、振動体３１にて発生した振動波（進行波）を増幅してロータ３３に伝達する部材である。このステータ３２の片面は振動体３１に接着され、他方の面は、ロータ３３の表面に取り付けられた非常に細いリブ３９を介してロータ３３に圧接されている。
【０００４】
このような構成の下で、振動体３１に特定の高周波電圧を与えると、振動体３１は共振して超音波振動を発生する。この超音波振動は、ステータ３２を撓ませながら連続的に一方向に進んでいく進行波となって、リブ３９を介してロータ３３に伝えられる。この際、進行波の頂点部分では、当該進行波と逆方向の軌跡を描く楕円運動が生じる。その結果、ロータ３３（リブ３９）は、進行波の進行方向とは逆の方向に回転することとなる。
【０００５】
図９において、制御回路２７は、超音波モータ３０の目標速度に応じた駆動周波数の駆動信号として、Ａ相信号とＢ相信号を生成する。このＡ相信号とＢ相信号は、周波数が等しく、９０度の位相差を持った同一パルス波形の駆動信号である。これらＡ相信号、Ｂ相信号は、電圧増幅回路２８により電圧増幅され、コイル２９により正弦波に波形整形されて、超音波モータ３０の振動体３１に供給される。
【０００６】
制御回路２７は、下記の方法でＡ相信号、Ｂ相信号に係る駆動信号を生成する。図１０は、超音波モータ３０の駆動周波数と回転速度の関係を表した図である。図１０において、Ｘ軸は上記Ａ相信号、Ｂ相信号の駆動周波数、Ｙ軸は超音波モータの回転速度である。
【０００７】
図１０の例では、７２０°／秒の回転速度を得る駆動周波数は、３５ＫＨｚとなっており、６０°／秒の回転速度を得る駆動周波数は、３８ＫＨｚとなっている。すなわち、駆動周波数が低くなるに従って高速回転になっている。
【０００８】
そこで、制御回路２７は、駆動周波数を高周波から低周波方向にスイープ（掃引）することにより、超音波モータ３０を所望の回転速度で駆動している。制御回路２７は、例えば、７２０°／秒で駆動する場合は、初期周波数３９ＫＨｚから周波数３５ＫＨｚまで駆動周波数を徐々にスイープして、７２０°／秒の回転速度を得るように制御する。また、６０°／秒で回転する場合は、制御回路２７は、初期周波数４４ＫＨｚから周波数３８ＫＨｚまで駆動周波数を徐々にスイープして、６０°／秒の回転速度を得るように制御する。
【０００９】
ところで、超音波モータ３０を低速回転域で駆動し続けると、高速回転域で駆動する場合と比較して、耐久性に問題が生じてしまう。すなわち、超音波モータの耐久性を決定している大きな要因は、上記のリブ３９と接触しているステータ３２の表面磨耗であり、リブ３９に接触している部分が磨耗により２ミクロン程度削れてしまうと、急激に超音波モータ３０のトルクが減少し、モータとしての寿命が尽きてしまう。
【００１０】
図１１（ａ），（ｂ）は、それぞれ高速回転する場合、低速回転する場合のステータ３２の表面振動を示している。図１１（ａ）に示した４１はステータ３２の表面を示し、機械的な振動波が進行している。４０はロータ３３に取付けられているリブ３９の表面を示している。図１１（ａ）に示したように、高速回転時には、ステータ３２上を進行する進行波の振幅が大きいため、４２に示すようにリブ３９の表面４０との接触面積が小さくなる。このため、高速回転時には、回転量が多くても、ステータ３２の磨耗量は少ない。
【００１１】
図１１（ｂ）に示した４３はステータ３２の表面を示し、機械的な振動波が進行している。４４はロータ３３に取付けられているリブ３９の表面を示している。図１１（ｂ）に示したように、低速回転時には、ステータ３２上を進行する進行波の振幅が小さいため、４５に示すようにリブ３９の表面４０との接触面積が大きくなる。このため、低速回転時には、高速回転時と回転量が同一の場合のステータ３２の磨耗量は、高速回転時よりも多くなり、超音波モータ３０の寿命が短くなる。
【００１２】
また、超音波モータ３０を非常に低速で回転すると、トルクが小さく不安定になっていた。この問題を解決するため、一定の周波数で一定期間駆動した後に一旦駆動を停止し、所定時間後に駆動を再開するという駆動パターンを繰り返す、間歇駆動方法も実現されている（特開平０５−３３６７６２号公報参照）。
【００１３】
また、超音波モータ３０の駆動方式として、スイープする駆動周波数をアナログ的に指示するＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）方式や、スイープする駆動周波数をデジタル的に指示するレートマルチプライアー方式も実現されている（特開平１１−３４１８４１号公報、特開平２０００−１８４７６２参照）。
【特許文献１】特開平０５−３３６７６２号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１８４１号公報
【特許文献３】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】
【００１４】
しかしながら、ＶＣＯ方式は、低速回転域から高速回転域まで駆動制御する場合は、駆動周波数を変化させる範囲が広くなる。そのため、制御分解能が低下してしまい、特に、超音波モータを高速回転させる場合に超音波モータの回転速度が不安定になり、騒音が大きくなっていた。
【００１５】
一方、レートマルチプライアー方式は、駆動周波数を小刻みに変化させるため、ビートによる可聴音を発生していた。なお、高速回転する場合は、騒音防止のためには、アナログ的に駆動周波数を指示するＶＣＯ方式の方が、デジタル的に駆動周波数を指示するレートマルチプライアー方式よりも有利である。
【００１６】
また、間歇駆動方式は、低速回転時にもトルクの安定性を確保することはできるが、上記の特許文献１には、要求される回転速度に応じた間歇駆動制御の具体的な方法が開示されていない。
【００１７】
そこで、本発明は、振動型アクチュエータを低速回転域から高速回転域まで駆動制御する場合に、各種の不具合の発生を可及的に防止し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法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】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明は、振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することにより、該振動体の振動が伝達される可動体の運動速度を変化させる駆動制御手段を有する振動型アクチュエータの駆動装置において、前記駆動制御手段は、複数の駆動手段を制御すると共に、前記複数の駆動手段の中から１つ以上の駆動手段を選択する選択手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば、可動体の目標の運動速度、駆動信号の周波数帯域等に基づいて、複数の駆動手段の中から１つ以上の駆動手段を選択して、振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することができる。
【００２０】
従って、振動型アクチュエータを低速回転域から高速回転域まで駆動制御する場合に、例えば寿命低下、運動動作の不安定化、駆動音発生等の各種の不具合の発生を可及的に防止し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法を提供するが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１〜第３の実施形態における振動型アクチュエータ（超音波モータ）の駆動制御部の概略構成を示すブロック図である。図１に示したモータ制御回路２３０では、フィードバック制御により、超音波モータ３０の駆動周波数を高周波側の初期周波数から低周波方向へスイープし、目標速度で超音波モータ３０を回転するように制御している。
【００２２】
なお、本実施の形態では、超音波モータ３０の構造は、図９に示したものと同様の構造であることを想定しているが、他の構造の超音波モータにも本実施の形態に係るモータ駆動制御を適用することが可能である（第２，第３の実施の形態も同様）。また、本実施の形態における超音波モータ３０は、回転駆動用の振動型アクチュエータとして用いることを想定しているが、直進往復駆動用の振動型アクチュエータとしての超音波モータ等に本実施の形態に係るモータ駆動制御を適用することも可能である（第２，第３の実施の形態も同様）。
【００２３】
図１において、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を搭載した装置を全体的に制御すると共に、超音波モータ３０を回転駆動する際には、目標速度（目標回転速度：目標運動速度）、基準速度（基準回転速度：基準運動速度）、回転量（目標位置）、駆動パルスの幅や初期周波数（周期）などの情報（以下、パラメータと呼ぶ）を、モータ制御回路２３０に出力する。第１の実施の形態では、モータ制御回路２３０は、ＣＰＵ２３１から与えられた目標速度に応じてレートマルチプライアー方式、或いはＶＣＯ方式を選択して、超音波モータ３０を駆動制御する。
【００２４】
ＣＰＵ２３１は、タイマ２３３を内蔵している。このタイマ２３３は、後述するように、超音波モータ３０をレートマルチプライアー方式で駆動する場合に、駆動パルスの初期周波数を必要に応じて変更するために利用される。ＣＰＧ（Ｃｌｏｃｋ  Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２３２は、クロックパルスを発生してモータ制御回路２３０に供給する。モータ制御回路２３０の各部は、全体として調和の取れたモータ駆動制御を行なうために、クロックパルスに同期して各自の動作を行なう。
【００２５】
次に、モータ制御回路２３０の各部を説明する。パラメータ記憶部２３４は、ＣＰＵ２３１から受け取った上記のパラメータを記憶する。このパラメータのうち、基準速度は速度比較部２２０に伝達され、初期周波数に係る周期は駆動周期設定部２２２に伝達され、目標速度とパルス幅は駆動信号生成回路２２３に伝達される。なお、基準速度は、目標速度に基づいて設定される速度であり、連続駆動制御の場合は基準速度＝目標速度となり、間歇駆動制御の場合は、基準速度＞目標速度となる。これらの詳細は後述する。
【００２６】
速度比較部２２０は、上記の基準速度と、後述の速度算出部２２７から出力される超音波モータ３０の実速度を比較し、その差である速度偏差、すなわち（基準速度―実速度）の値を積分器２２１に出力する。実速度が基準速度よりも非常に小さい場合は、速度偏差はプラスの大きな値となり、駆動周波数が低周波方向に大きくスイープされる。また、実速度が基準速度よりも少しだけ小さい場合は、速度偏差はプラスの小さな値となり、駆動周波数が低周波方向に小さくスイープされる。また、実速度が基準速度よりも大きい場合は、速度偏差はマイナスの値となり、駆動周波数が高周波方向にスイープされる。
【００２７】
積分器２２１は、超音波モータ３０の回転速度を滑らかに加速、或いは減速するため、速度比較部２２０から入力された速度偏差を時間により積分する。積分器２２１が積分を行う時間間隔は、パラメータ記憶部２３４に記憶された積分ゲインにより指定される。この積分ゲインの値が大きい場合は、積分器２２１が積分する頻度が少なくなり、超音波モータ３０の回転速度の加減速が滑らかになる。一方、積分ゲインの値が小さい場合は、積分器２２１が積分する頻度が多くなり、超音波モータ３０の回転速度の加減速が急峻になる。
【００２８】
駆動周期設定部２２２は、初期周波数に係る周期に対して、積分器２２１により積分された速度偏差を加算し、その加算値を新規の駆動周期データＴｘとして駆動信号生成回路２２３に出力する。
【００２９】
なお、本実施の形態では、周期（周期＝１／周波数）を用いて駆動制御を行なっているが、周期の代わりに周波数を用いて駆動制御を行なうことも可能である。また、本実施の形態では、速度比較部２２０からの速度偏差を積分器２２１だけで加工しているが、Ｐ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）、Ｉ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）、Ｄ（Ｄｉｆｆｅｒｒｅｎｔｉａｌ）の３つの成分からなる公知のＰＩＤ制御のように、比例ゲインや、微分ゲインにより速度偏を加工することも可能である（第２，第３の実施の形態も同様）。
【００３０】
駆動信号生成回路２２３は、駆動周期設定部２２２から出力された駆動周期データＴｘ、ＣＰＵ２３１から供給されたパルス幅等に基づいて、超音波モータ３０を駆動するための駆動パルスを生成する。なお、本実施の形態に係る駆動信号生成回路２２３は、後述するように、ＶＣＯ方式とレートマルチプライアー方式の２つの方式で駆動パルスを生成するように構成されている（第２の実施の形態も同様）。
【００３１】
電圧増幅回路２８は、駆動信号生成回路２２３から出力された駆動パルスを電圧増幅する。コイル２９は、電圧増幅回路２８により電圧増幅された駆動パルスを正弦波に変換して、超音波モータ３０の振動体３１に供給する。エンコーダ２２４は、超音波モータ３０の回転速度を検出するためのセンサであり、超音波モータ３０の回転速度に応じた周波数の検出パルスを出力する。
【００３２】
このエンコーダ２２４からの検出パルスは速度算出部２２７に供給される。速度算出部２２７は、検出パルスに基づいて実速度を算出して速度比較部２２０にフィードバックする。モータ制御回路２３０は、このようなフィードバック制御を行なって、基準速度と実速度の速度差に応じた新たな駆動パルスを生成する処理を繰り返す。これにより、超音波モータ３０の駆動周波数を目標速度（基準速度）に係る駆動周波数の方向へスイープしていく。
【００３３】
次に、第１の実施形態に係る駆動信号生成回路２２３の詳細な構成を、図２に基づいて説明する。
【００３４】
駆動方法選択部１３０は、超音波モータ３０を駆動する際に、目標速度をパラメータ記憶部２３４から取得し、この目標速度に応じてＶＣＯ方式で駆動パルスを生成するか、或いはレートマルチプライアー方式で駆動パルスを生成するかを決定する。本実施の形態においては、駆動方法選択部１３０は、１２０°／秒以上の目標速度の場合は、論理「０」の信号を出力する。この論理「０」の信号は、ゲート１３８にはそのまま与えられ、ゲート１３３にはインバータ１３１で反転されて「１」の信号として与えられる。従って、１２０°／秒以上の目標速度の場合は、ゲート１３３がオープンされて、このゲート１３３を介して、駆動周期設定部２２２からの駆動周期データＴｘがＶＣＯ値算出部１３４に送出されることとなる。
【００３５】
一方、１２０°／秒未満の目標速度の場合は、駆動方法選択部１３０は、論理「１」の信号を出力する。この論理「１」の信号は、ゲート１３８にはそのまま与えられ、ゲート１３３にはインバータ１３１で反転されて「０」の信号として与えられる。従って、１２０°／秒以上の目標速度の場合は、ゲート１３８がオープンされ、このゲート１３８を介して、駆動周期設定部２２２からの駆動周期データＴｘがレートマルチプライアー系の１６ビットレジスタ１３９に送出されることとなる。
【００３６】
次に、ＶＣＯ回路ブロックについて説明する。ＶＣＯ値算出部１３４は、入力された駆動周期データＴｘのアナログ電圧レベルに相当するデジタル値を算出する。
この算出式は、
【数１】
2007074787.tif 000003
である。
【００３７】
ただし、Ｄｖｃｏは、計算結果のデジタル値としてのＶＣＯ値、Ｔｘは入力された駆動周期データ、ＴｍａｘはＶＣＯ回路１３７で設定可能な最大周期、ＴｍｉｎはＶＣＯ回路１３７で設定可能な最小周期である。また、Ｋ１は、１０ビットレジスタ１３５で指定可能な周期の最大値（１０２３）である。
【００３８】
なお、本実施の形態では、駆動周波数の設定範囲は４０ＫＨｚ（Ｔｍｉｎ＝２５μＳ）から３３ＫＨｚ（Ｔｍａｘ＝３０．３μＳ）となるように調整している。このＴｍｉｎ，Ｔｍａｘの調整方法については、後述する。上記の数式１により、例えば、駆動周期データＴｘが２５．６４μＳ（３９ＫＨｚ）の場合は、Ｄｖｃｏは、（２５．６４−２５）／（３０．３−２５）×１０２３＝１２０と計算される。
【００３９】
なお、Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎは、ＣＰＵ２３１からＶＣＯ測定指示を受け取った際に調整される。すなわち、ＶＣＯ値算出部１３４は、ＣＰＵ２３１からＶＣＯ測定指示を受けると、まず、Ｋ１の値、すなわち、１０ビットレジスタ１３５で指定可能な周期の最大値である「１０２３」をＶＣＯ回路１３７に出力する。そして、ＶＣＯ値算出部１３４は、「１０２３」に対応するパルスの周期をＶＣＯ回路１３７から受け取り、このパルスの周期をデジタル変換した値をＴｍａｘとして記憶する。次に、ＶＣＯ値算出部１３４は、「０」をＶＣＯ回路１３７に出力し、この「０」に対応するパルスの周期をＶＣＯ回路１３７から受け取り、このパルスの周期をデジタル変換した値をＴｍｉｎとして記憶する。
【００４０】
上記のＶＣＯ測定指示は、超音波モータ３０を搭載している装置のリセット時に、ＣＰＵ２３１から与えられるものである。また、「１０２３」、「０」にそれぞれ対応するパルスの周期（Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎ：駆動周波数の範囲）は、後述するように、抵抗器１４７等により設定される。
【００４１】
１０ビットレジスタ１３５は、ＶＣＯ値算出部１３４にて算出されたＶＣＯ値Ｄｖｃｏを記憶する。この１０ビットレジスタ１３５は、上記のように、デジタル値としてのＶＣＯ値Ｄｖｃｏを「０」から「１０２３」まで記憶可能である。本実施の形態では、この１０ビットレジスタ１３５の記憶容量を考慮して、ＶＣＯ値設定部１３４で使用するＫ１の値を「１０２３」と規定している。
【００４２】
ＤＡ変換回路１３６は、１０ビットレジスタ１３５に記憶されたデジタル値としてのＶＣＯ値を、アナログ電圧レベルに変換する。このＶＣＯ値が大きいほどアナログ電圧レベルは高くなり、ＶＣＯ値が小さいほどアナログ電圧レベルは低くなる。例えば、ＶＣＯ値が「１２０」の場合は、ＤＡ変換回路１３６から出力されるアナログ電圧レベルは、１Ｖ＋１２０／１０２３＝約１．１１７Ｖとなる。
【００４３】
ＶＣＯ回路１３７は、抵抗器１４７等により予め設定されたＴｍａｘ，Ｔｍｉｎの周期の範囲で、ＤＡ変換回路１３６からのアナログ電圧レベルに対応した周期の駆動パルスを出力する回路である。ＶＣＯ回路１３７は、例えば、アナログ電圧レベルが上記の１．１１７Ｖの場合は、２５．６４μＳ（３９ＫＨｚ）周期の駆動パルスを出力する。この２５．６４μＳの周期は、駆動周期設定部２２２から出力された駆動周期データＴｘと同じである。換言すれば、ＶＣＯ回路１３７は、駆動周期設定部２２２から出力された駆動周期データＴｘと同じ周期の駆動パルスを出力するのである。
【００４４】
ＶＣＯ回路１３７から出力する駆動パルスの周期（周波数）の範囲は、抵抗器１４７、可変抵抗器１４６、及びコンデンサ１４５により設定される。例えば、抵抗器１４７の抵抗値を大きくすると、駆動パルス信号の周波数の範囲が狭まり、小さくすると駆動パルスの周波数の範囲が広がる。具体的には、例えば、抵抗器１４７の抵抗値を１５ＫΩにすると、ＶＣＯ回路１３７の可変周波数範囲は１２ＫＨｚとなり、ＶＣＯ回路１３７は、３３ＫＨｚから４５ＫＨｚまでの周波数の駆動パルスを出力できるようになる。また、抵抗器１４７の抵抗値を２２ＫΩにすると、ＶＣＯ回路１３７の可変周波数範囲は７ＫＨｚとなり、ＶＣＯ回路１３７は、３３ＫＨｚから４０ＫＨｚまでの周波数の駆動パルスを出力できるようになる。
【００４５】
このようにして抵抗器１４７により設定される可変周波数範囲により、ＶＣＯ回路１３７による超音波モータ３０の駆動制御の分解能が決定される。例えば、駆動制御の分解能は、抵抗器１４７の抵抗値を１５ＫΩにすると、１２ＫＨｚ／１０２４＝１１．７Ｈｚとなる。また、抵抗器１４７の抵抗値を２２ＫＨｚにすると、駆動制御の分解能は、７ＫＨｚ／１０２４＝６．８Ｈｚとなる。すなわち、ＶＣＯ回路１３７による超音波モータ３０の駆動制御の分解能は、抵抗器１４７の抵抗値を小さくすると低くなり、抵抗器１４７の抵抗値を大きくすると高くなる。
【００４６】
そこで、本実施の形態では、超音波モータ３０の駆動制御の分解能を高くするために、抵抗器１４７の抵抗値を２２ＫΩにしている。このように超音波モータ３０の駆動制御の分解能を高くすることにより、高速回転時にも超音波モータ３０を安定的に駆動することが可能となる。
【００４７】
なお、超音波モータ３０の駆動制御の分解能を高くするため、１０ビットレジスタ１３５のビット数を多くし、１２ビットや１６ビットにする方法も考えられるが、この場合には、ＤＡ変換回路１３６から出力されるアナログ電圧の分解能が１ｍＶ以下となるため、超音波モータ３０の駆動制御の分解能を向上する方法としては適切でない。
【００４８】
また、コンデンサ１４５の静電容量を変化させる、或いは可変抵抗器１４６の抵抗値を変化させることによって、ＶＣＯ回路１３７で設定可能な最大周期Ｔｍａｘ，最小周期Ｔｍｉｎ、すなわちＶＣＯ回路１３７の可変周波数範囲、及び上記の分解能を変化させることができる。そこで、本実施の形態では、コンデンサ１４５としては所定の静電容量のものを使用すると共に、上記の理由で抵抗器１４７の抵抗値を２２ＫＨｚに固定した上で、可変抵抗器１４６の抵抗値を変化させることにより、上記のＴｍａｘ，Ｔｍｉｎの周期に相当する周波数が３３ＫＨｚ、４０ＫＨｚとなるように調整している（図３の符号２１０参照）。
【００４９】
なお、コンデンサ１４５として所定の静電容量のものを使用するようにしたのは、上記の調整としては可変抵抗器１４６の抵抗値の調整だけで十分であり、静電容量の異なるコンデンサに一々取り替えるのは面倒だからである。
【００５０】
以上のようにして、ＶＣＯ回路ブロックは、駆動信号生成回路２２３から受け取った駆動周期データＴｘに対応した周期（周波数）の駆動パルスを出力する。
【００５１】
次に、レートマルチプライアー回路ブロックについて説明する。１６ビットレジスタ１３９は、ゲート１３８を介して入力された駆動周期データＴｘを記憶する。レートマルチプライアー回路１４０は、１６ビットレジスタ１３９から駆動周期データＴｘを読み出して、ＣＰＧ２３２からのクロックの周期に対応したレート値に換算して記憶する。
【００５２】
本実施の形態においては、前述したように、クロックの周波数は２０ＭＨｚであり、上記のレート値の最小単位は５０ｎＳである。従って、例えば、ゲート１３８を介して入力された駆動周期データＴｘの周期が２５．６４μＳ（３９ＫＨｚ）の場合、レート値は、２５６４０ｎＳ÷５０ｎＳ＝０５１２、余り４０ｎＳとなる。そこで、レートマルチプライアー回路１４０は、読み出した駆動周期データＴｘの周期が２５．６４μＳ（３９ＫＨｚ）の場合は、この「０５１２」をレート値として記憶する。すなわち、余り４０ｎＳは切り捨てられる。このため、レートマルチプライアー方式で指示される駆動周期（駆動周波数）は、多少の誤差を含んでいる。
【００５３】
次に、レートマルチプライアー回路１４０は、クロックの周波数２０ＭＨｚをカウンタ回路（図示省略）で分周して、５０ｎＳ→１００ｎＳ→２００ｎＳ→４００ｎＳ…→…１２８００ｎＳ→２５６００ｎＳの周期の各パルスを生成する。次に、レートマルチプライアー回路１４０は、分周処理により生成されたパルスに基づいて、合成回路（図示省略）によりレート値に相当する周期のパルスを生成する。そして、レートマルチプライアー回路１４０は、生成したパルスを入力に係る駆動周期データＴｘに対応するパルスとして、駆動信号発生回路１４２に出力する。
【００５４】
例えば、駆動周期データＴｘの周期が２５．６４μＳ（３９ＫＨｚ）の場合、レート値は「５１２」なので、レートマルチプライアー回路１４０は、５１２×５０ｎＳ＝２５６００ｎＳの周期のパルスを、駆動信号発生回路１４２に出力する。また、レート値が「５１１」の場合は、レートマルチプライアー回路１４０は、５１１×５０ｎＳ＝２５５５０ｎＳの周期のパルスを、駆動信号発生回路１４２に出力する。この２５５５０ｎＳの周期のパルスは、分周処理により得られた２５６００ｎＳの周期のパルスと５０ｎＳの周期のパルスを合成することにより得られる。
【００５５】
レート値が「５１２」の場合にレートマルチプライアー回路１４０から駆動信号発生回路１４２に出力されるパルスの周期は、２５６００ｎＳであり、この周期は３９．０６２ＫＨｚの周波数に相当する。また、レート値が「５１１」の場合にレートマルチプライアー回路１４０から駆動信号発生回路１４２に出力されるパルスの周期は、２５５５０ｎＳの周期であり、この周期は３９．１３９ＫＨｚの周波数に相当する。従って、本実施の形態において、レートマルチプライアー方式で超音波モータ３０を駆動制御する場合の分解能は、３９．１３９ＫＨｚ−３９．０６２ＫＨｚ＝０．０７７ＫＨｚ＝７７Ｈｚとなる。
【００５６】
前述のように、本実施の形態において、ＶＣＯ方式で超音波モータ３０を駆動制御する場合の分解能は、６．８Ｈｚであり、レートマルチプライアー方式では７７Ｈｚであるので、レートマルチプライアー方式の方がＶＣＯ方式よりも超音波モータ３０を駆動制御する場合の分解能が低くなる。
【００５７】
このレートマルチプライアー方式での上記分解能を高くするため、ＣＰＧ２３２にて生成するクロックの周波数を高くする方法や、モータ制御回路２３０の内部回路でＰＬＬ方式により高周波のクロックを生成する方法を用いることも考えられる。しかし、これらの方法では、モータ制御回路２３０の回路規模や当該回路２３０で発生するノイズのレベルが大きくなってしまう。このため、本実施の形態では、目標速度が低速の場合に限ってレートマルチプライアー方式で駆動するようにしている。
【００５８】
なお、１６ビットレジスタ１３９の値が「１」から「６５５３５（全ビット１）」までの範囲の値を採るため、本実施の形態のように、クロックの周波数が２０ＭＨｚ（５０ｎＳの周期）の場合には、レートマルチプライアー方式での駆動周波数の可変範囲は、理論的には、２０，０００ＫＨｚから３０５Ｈｚとなる（図３の符号２１１参照）。しかしながら、前述の理由等により、本実施の形態では、レートマルチプライアー方式で使用する駆動周波数帯域は、図３において符号２１１ａで示したように、高周波帯域（低速回転領域）に限っている。
【００５９】
図３に示したレートマルチプライアー方式での駆動周波数の可変範囲２１１は、図１０を用いて説明した超音波モータ３０を低速で回転駆動する場合の初期周波数４４ＫＨｚを含んでおり、さらに低速回転時の目標の回転速度を得るための周波数３８ＫＨｚも含んでいる。この点からも、本実施の形態では、超音波モータ３０を低速回転する場合は、レートマルチプライアー方式で駆動するようにしている。
【００６０】
駆動パルス発生回路１４２は、ＶＣＯ回路１３７、又はレートマルチプライアー回路１４０から出力されたパルスに対して、その周波数（周期）は変更することなく、そのパルス幅をＣＰＵ２３１から指定されたパルス幅に修正する処理を施す。そして、駆動パルス発生回路１４２は、パルス幅の修正処理を施したパルスを超音波モータ駆動用の駆動パルスとしてコイル２９を介して振動体３１に供給する。
【００６１】
なお、本実施の形態では、振動体３１に供給する駆動パルスのパルス幅をＣＰＵ２３１から駆動パルス発生回路１４２に対して指定しているが、駆動パルス発生回路１４２において、入力されたパルスの周波数に応じて自動的にパルス幅を決定するようにしてもよい。
【００６２】
次に、超音波モータ３０の駆動制御例を図４，５のフローチャートに基づいて説明する。
【００６３】
なお、図４，５に示したフローチャートは、図示省略した監視カメラの撮影方向を変化させるためのアクチュエータとして超音波モータ３０を用いた場合の超音波モータ３０の駆動制御例を示すものである。
【００６４】
ＣＰＵ２３１は、まず、監視カメラの目標位置（目標回転角）、目標速度（目標回転速度）を、後述の回転パラメータ決定部から取得する（ステップＳ１）。この目標位置、目標速度は、例えば、当該監視カメラにより不審者を追尾しながら撮像する場合、物音がした方向に素早く当該監視カメラの撮影方向を切替える場合などに対応するパラメータである。本実施の形態では、監視カメラの目標位置、目標速度は、図示省略した赤外線センサ、音センサ等を含むパラメータ決定部により決定している。
【００６５】
ただし、赤外線センサ、音センサ等からの検知信号に基づいて、ＣＰＵ２３１が主体的に監視カメラの目標位置、目標速度を決定することも可能である。なお、監視カメラは超音波モータ３０により回転駆動されているので、監視カメラの目標位置、目標速度は、超音波モータ３０の目標位置、目標速度でもある。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２３１は、取得した目標速度を駆動方法選択部１３０に与え、目標速度が１２０°／秒以上であるか否かを判別させる（ステップＳ２）。駆動方法選択部１３０は、目標速度が１２０°／秒未満であると判別した場合は、超音波モータ３０の駆動制御方式としてレートマルチプライアー方式、及び間歇駆動方式を指定する（ステップＳ３）。
【００６７】
この場合、駆動方法選択部１３０は、前述のように、論理「１」の信号を出力してゲート１３８をオープンさせ、駆動周期データＴｘがゲート１３８を介してレートマルチプライアーの回路ブロックに出力されるようにすることにより、レートマルチプライアー方式で、かつ間歇駆動することを指定する。なお、間歇駆動制御で超音波モータ３０を駆動制御する場合は、超音波モータ３０をステッピングモータとして機能させることができ、例えば高精度な位置決めを行なうことができる。
【００６８】
次に、ＣＰＵ２３１は、目標速度が１０°／秒以上であるか否かを判別する（ステップＳ４）。その結果、目標速度が１０°／秒以上の場合は、ＣＰＵ２３１は、駆動パルスのパルス幅を８μＳに設定し、初期周波数を３７ＫＨｚに設定し、基準速度を２４０°／秒に設定する（ステップＳ５）。
【００６９】
また、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ５では、規定の割込回数として「３」を変数Ｎに設定する。この規定の割込回数Ｎは、超音波モータ３０の回転駆動を開始した後に回転駆動を停止するまでの間に、エンコーダ２２４からの検知パルスによる割り込みを何回とするかを規定するものである。すなわち、規定の割込回数Ｎは、超音波モータ３０を間歇駆動する際の駆動停止タイミングを規定するものである。
【００７０】
一方、目標速度が１０°／秒未満の場合は、ＣＰＵ２３１は、駆動パルスのパルス幅を６μＳに設定し、初期周波数を４４ＫＨｚに設定し、基準速度を６０°／秒に設定すると共に、規定の割込回数Ｎとして「２」を変数Ｎに設定する（ステップＳ６）。
【００７１】
なお、ステップＳ５，Ｓ６の処理は、間歇駆動制御を行なう場合の処理なので、ステップＳ５，Ｓ６にて設定する基準速度は、前述の通り、基準速度＞目標速度となっている。また、ステップＳ５，Ｓ６における設定処理は、ＣＰＵ２３１が上記の各設定値をモータ制御回路２３０に供給し、パラメータ記憶部２３４に格納させることにより行なう。
【００７２】
ステップＳ５又はＳ６の処理が終了すると、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ７〜Ｓ１４の間歇駆動制御を行なう。この間歇駆動制御では、ＣＰＵ２３１は、まず、目標速度に基づいて、エンコーダ２２４からの検知パルスに基づく割り込みの時間の間隔の目標時間を計算し、変数Ｔｃに設定する（ステップＳ７）。例えば、本実施の形態で使用しているエンコーダ２２４では、３６°／秒の目標速度に対応する上記の割込数は、１００割込み／秒となっている。従って、ステップＳ１で取得した目標速度が３６°／秒の場合は、平均１０ｍｓ毎に割込みが発生することとなるので、ＣＰＵ２３１は、この１０ｍｓを目標時間として変数Ｔｃに設定する。
【００７３】
次に、ＣＰＵ２３１は、タイマ２３３に対して計時動作を開始するように指令すると共に、モータ制御回路２３０に対して超音波モータ３０の駆動制御を開始するように指令する（ステップＳ８）。この場合、モータ制御回路２３０は、ステップＳ５又はＳ６でＣＰＵ２３１により設定された駆動パルスのパルス幅、初期周波数、基準速度に基づいて、レートマルチプライアー方式で超音波モータ３０を駆動制御する。
【００７４】
すなわち、モータ制御回路２３０は、エンコーダ２２４からの検出パルスに基づいて算出される実速度が設定された基準速度に達するように、超音波モータ３０の回転速度を制御する。また、モータ制御回路２３０は、このようなモータ制御を行なう際には、駆動パルスの周波数を上記の設定に係る初期周波数を起点として低周波方向にスイープしていくと共に、駆動パルスのパルス幅を設定に係るパルス幅に揃える。
【００７５】
次に、ＣＰＵ２３１は、エンコーダ２２４からの検知パルスによる割り込み回数が、規定の割込回数Ｎに達しているか否かを判別する（ステップＳ９）。その結果、規定の割込回数Ｎに達していない場合は、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ９の判別処理を繰り返す。一方、規定の割込回数Ｎに達している場合は、ＣＰＵ２３１は、間歇駆動を実践すべく、モータ制御回路２３０による超音波モータ３０の駆動制御を停止させる（ステップＳ１０）。
【００７６】
次に、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０の回転位置（回転角）、すなわち監視カメラの回転位置（回転角）が、ステップＳ１にて取得した目標位置に達しているか否かを判別する（ステップＳ１１）。その結果、目標位置に達している場合は、ＣＰＵ２３１は、本超音波モータ３０の駆動制御を終了する。
【００７７】
一方、目標位置に達していない場合は、ＣＰＵ２３１は、（規定の割込回数Ｎ×目標時間Ｔｃ）の値の方がタイマ２３３により計時された値（タイマ値）より大きいか否かを判別する（ステップＳ１２）。例えば、目標速度３６°／秒で動作させたい場合は、規定の割込回数Ｎ＝３、目標時間Ｔｃ＝１０ｍｓとなり、（規定の割込回数Ｎ×目標時間Ｔｃ）＝３０ｍｓとなるので、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ１２では、この「３０ｍｓ」がタイマ値より大きいか否かを判別する。
【００７８】
なお、ステップＳ１２におけるタイマ値は、間歇駆動の１周期の実際の時間を示し、（規定の割込回数Ｎ×目標時間Ｔｃ）は、間歇駆動の１周期の目標周期（目標時間）を示している。従って、ステップＳ１２の処理は、間歇駆動の１周期の実際の周期が目標周期より短いか否かを判別していることを意味する。別の見方をすると、ステップＳ１２の処理は、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の実際の回転速度が、間歇駆動の１周期における目標速度より速いか否かを判別していることを意味する。
【００７９】
ＣＰＵ２３１は、ステップＳ１２にて、タイマ値の方が小さと判別した場合、すなわち間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の実際の回転速度が間歇駆動の１周期における目標速度より速いと判別した場合は、（規定の割込回数Ｎ×目標時間Ｔｃ）の値がタイマ値と同じ値になるまで待って（ステップＳ１３）、ステップＳ７に戻り、間歇駆動制御を継続する。
【００８０】
一方、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ１２にて、タイマ値が（規定の割込回数Ｎ×目標時間Ｔｃ）の値以上であると判別した場合、すなわち、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の実際の回転速度が間歇駆動の１周期における目標速度以下であると判別した場合は、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の回転速度を速くするための処理を行なう（ステップＳ１４）。
【００８１】
本実施の形態では、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の回転速度を速くするための処理として、現時点で超音波モータ３０を駆動している駆動パルスのパルス幅を１μＳ広くし、現時点で設定されている初期周波数を０．５ＫＨｚだけ低周波にしている。その後、ＣＰＵ２３１は、ステップＳ７に戻り、間歇駆動制御を継続する。
【００８２】
なお、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の回転速度を速くするための処理としては、初期周波数を低周波に変更する代わりに、駆動周波数のスイープ速度を速くしてもよい。このスイープ速度は、駆動周波数を初期周波数から低周波数に徐々に切替えていく場合の切替え速度であり、例えば、初期周波数を３７ＫＨｚにしておき、１００Ｈｚ／ｍｓのスイープ速度を設定すると、１０ｍｓ後に駆動周波数が３６ＫＨｚになる。このスイープ速度を２００Ｈｚ／ｍｓに変更すると、５ｍｓ後に駆動周波数が３６ＫＨｚになる。従って、駆動周波数のスイープ速度を速くすることにより、迅速に目標の回転速度に達するように制御することができる。
【００８３】
また、積分器２２１の積分ゲインを小さくして積分器２２１が積分を行う時間間隔を短くすることにより、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の回転速度を速くすることも可能である。
【００８４】
駆動方法選択部１３０は、ステップＳ２において、目標回転速度が１２０°／秒以上であると判別した場合は、超音波モータ３０の駆動制御方式としてＶＣＯ方式、及び連続駆動方式を指定する（ステップＳ１５）。次に、ＣＰＵ２３１は、駆動パルスのパルス幅を１０μＳに設定し、初期周波数を３９ＫＨｚに設定し、基準速度としては目標速度を設定する（ステップＳ１６）。
【００８５】
次に、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０の駆動を開始させ、モータ回転位置が目標回転位置に達した時点で超音波モータ３０の駆動を停止させるように、モータ制御回路２３０を制御する（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。この場合、モータ制御回路２３０は、ＶＣＯ方式、及び連続駆動方式で超音波モータ３０を駆動制御することは言うまでもない。
【００８６】
以上説明したように、第１の実施の形態では、超音波モータ３０の目標速度が低速で、超音波モータ３０を低速回転させる場合は、デジタル的に駆動パルスを決定するレートマルチプライアー方式による駆動制御、及び間歇駆動制御を行っている。従って、超音波モータ３０を低速回転させる場合でも、トルクが不安定になることは無く、モータ回転時にビート音が発生することも無く、さらに寿命低下を招くことも無い。
【００８７】
また、第１の実施の形態では、超音波モータ３０の目標速度が高速で、超音波モータ３０を高速回転させる場合は、アナログ的に駆動パルスを決定するＶＣＯ方式による駆動制御、及び連続駆動制御を行なっている。従って、超音波モータ３０を高速回転させる場合でも、モータ駆動制御の分解能が低下することは無く、回転動作が不安定になることも無い。
【００８８】
なお、第１の実施の形態では、レートマルチプライアー方式による駆動制御、及び間歇駆動制御と、ＶＣＯ方式による駆動制御、及び連続駆動制御との何れを選択するかを決定するための目標速度を、１２０°／秒としているが、これ以外の目標速度により、上記の選択・決定を行なうことも可能である。
【００８９】
また、ステップＳ４において、目標速度が１０°／秒以上であるか否かにより、初期周波数、基準速度等のパラメータを異なる値に設定しているが、さらに２０°／秒、３０°／秒、…、１１０°／秒と小刻みに判別していき、上記のパラメータの値を小刻みに変更・設定していくことも可能である。
【００９０】
さらに、ステップＳ１２→Ｓ１４のように、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の実際の回転速度が間歇駆動の１周期における目標速度以下の場合に、超音波モータ３０の回転速度を速くするだけでなく、間歇駆動の１周期における超音波モータ３０の実際の回転速度が間歇駆動の１周期における目標速度よりも非常に速い場合に、超音波モータ３０の回転速度を遅くするようにしてもよい。
【００９１】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。この第２の実施の形態に係る駆動信号生成回路と図２に示した第１の実施の形態に係る駆動信号生成回路との相違点は、第２の実施の形態に係る駆動信号生成回路では、第１の実施の形態で用いた駆動方法選択部１３０の代わりに、カウンタ１５１を用いる点である。
【００９２】
このカウンタ１５１は、超音波モータ３０の１回の回転（回動）動作中に、どのタイミングで駆動方式を切替えるかを決定するために設けられている。すなわち、カウンタ１５１は、エンコーダ２２４の規定の検出パルス数（以下、エンコーダ設定値という）をＣＰＵ２３１から受け取り、初期のカウンタ値として設定する。そして、カウンタ１５１は、エンコーダ２２４から検出パルス（以下、エンコーダ信号という）が入力される毎に、エンコーダ設定値を「１」だけデクリメントしていく。
【００９３】
この際、カウンタ１５１は、カウンタ値が「１」になるまでの間は論理「１」の信号を出力し、カウンタ値が「０」になった時点で論理「０」の信号を出力する。なお、カウンタ１５１は、カウンタ値が「０」になるとカウント動作を中止する。
【００９４】
カウンタ１５１の出力が「１」のときは、ゲート１３８を介して駆動周期データＴｘが１６ビットレジスタ１３９に送出され、レートマルチプライアー方式による駆動制御、及び間歇駆動制御が実行される。また、カウンタ１５１の出力が「０」のときは、ゲート１３３を介して駆動周期データＴｘがＶＣＯ値算出部１３４に送出され、ＶＣＯ方式による駆動制御、及び連続駆動制御が実行される。
【００９５】
すなわち、第２の実施の形態では、目標速度を得るために駆動パルスの周波数を掃引していく一連の掃引動作の過程で、駆動方法を選択している。具体的には、第２の実施の形態では、超音波モータ３０が回転し始める初期の段階（回転速度が遅い段階）では、レートマルチプライアー方式、及び間歇駆動方式で超音波モータ３０を駆動制御し、超音波モータ３０が或る程度の回転速度になった段階で、ＶＣＯ方式、及び連続駆動方式に切替えて超音波モータ３０を駆動制御している。
【００９６】
従って、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。また、第２の実施の形態では、カウンタ１５１に設定するエンコーダ値を変更したり、ＶＣＯ回路１３７の抵抗器１４７の抵抗値を変更したりすることにより、第１の実施の形態よりもＶＣＯ駆動制御時の可変周波数範囲をさらに狭くして制御分解能を高くし、高速回転時の回転速度をより一層安定させることが可能となる。
【００９７】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。この第２の実施の形態に係る駆動信号生成回路と図２に示した第１の実施の形態、図６に示した第２の実施の形態に係る駆動信号生成回路との主な相違点は、第３の実施の形態に係る駆動信号生成回路では、第１，第２の実施の形態のように駆動方法選択部１３０、カウンタ１５１により駆動方法を選択するのではなく、ＣＰＵ２３１からの信号により駆動方法を選択するようにした点である。
【００９８】
また、第１，第２の実施の形態では、ＶＣＯ方式とレートマルチプライアー方式を用いていたが、第３の実施の形態では、ＶＣＯ方式は用いているがレートマルチプライアー方式は用いていない点も特徴としている。
【００９９】
すなわち、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を低速で駆動する場合は、Ｐ０信号の論理を「０」にする。この「０」のＰ０信号は、インバータ１５５により反転されて「１」の信号としてゲート１３８に入力され、ゲート１３８がオープンされる。この結果、駆動周期データＴｘは、ゲート１３８を介して低速用ＶＣＯ値算出部１５７に出力される。
【０１００】
また、ＣＰＵ２３１は、超音波モータ３０を高速で駆動する場合は、Ｐ０信号の論理を「１」にする。この「１」のＰ０信号は、ゲート１３３に入力されてゲート１３３がオープンされる。この結果、駆動周期データＴｘは、ゲート１３３を介して高速用ＶＣＯ値算出部１５６に出力される。
【０１０１】
低速用ＶＣＯ値算出部１５７で用いるＴｍａｘとＴｍｉｎは、図８に示した駆動周波数帯２１３に対応する値となっており、低速用ＶＣＯ値算出部１５７は、低速回転時の駆動制御を行うためのＶＣＯ値を算出する。また、高速用ＶＣＯ値算出部１５６で用いるＴｍａｘとＴｍｉｎは、図８に示した駆動周波数帯２１２に対応する値となっており、高速用ＶＣＯ値算出部１５６は、高速回転時の駆動制御を行うためのＶＣＯ値を算出する。上記のＴｍａｘとＴｍｉｎの設定方法については後述する。
【０１０２】
低速用ＶＣＯ値算出部１５７、又は高速用ＶＣＯ値算出部１５６で算出されたＶＣＯ値は、１０ビットレジスタ１３５に格納された後、ＤＡ変換回路１３６でアナログ電圧に変換されてＶＣＯ回路１３７に出力される。
【０１０３】
ＶＣＯ回路１３７は、ＶＣＯ値に相当するアナログ電圧が入力されると、第１の実施の形態で説明したように、当該アナログ電圧に対応した周期のパルスを出力する。また、出力する周期（周波数）は可変抵抗器１４６、及びコンデンサ１４５で調整することができる。なお、第１，第２の実施の形態と同様に、第３の実施の形態においても、ＶＣＯ方式で超音波モータ３０を駆動する際に、連続駆動を行なっている。
【０１０４】
第３の実施の形態では、ＣＰＵ２３１と可変抵抗器１４６の間に直列に固定抵抗器１５８を接続している。この固定抵抗器１５８にはＣＰＵ２３１からのＰ１信号が入力される。この固定抵抗器１５８と可変抵抗器１４６の中点はＣＰＵ２３１に接続され、この中点にはＣＰＵ２３１からのＰ２信号が入力される。
【０１０５】
Ｐ１信号がＧＮＤレベルでＰ２信号がオープン状態のとき、可変抵抗器１４６と固定抵抗器１５３の抵抗値により、図８に示した低周波側の駆動周波数帯２１３の範囲が決定される。
【０１０６】
また、Ｐ１信号がオープン状態でＰ２信号がＧＮＤレベルのとき、可変抵抗器１４６のみの抵抗値により、図８に示した高周波側の駆動周波数帯２１２の範囲が決定される。
【０１０７】
このため、ＶＣＯ回路１３７が同じ電圧レベルの信号をＤＡ変換回路１３６から受取っても、ＶＣＯ回路１３７から出力されるパルスの周波数は、Ｐ１、Ｐ２信号の状態により変化する。
【０１０８】
なお、ＣＰＵ２３１は、Ｐ０信号が論理「１」のとき、Ｐ１信号がＧＮＤレベル、Ｐ２信号がオープン状態となり、Ｐ０信号が論理「０」のとき、Ｐ１信号がオープン状態、Ｐ２信号がＧＮＤレベルとなるように制御している。
【０１０９】
このように、第３の実施の形態では、ＣＰＵ２３１からの制御信号Ｐ０、Ｐ１，Ｐ２により高速用ＶＣＯ値算出部１５６、低速用ＶＣＯ値算出部１５７の何れか一方を選択することにより、低周波側と高周波側の２つの周波数帯域の駆動周波数の駆動パルスを個別に生成するようにしている。
【０１１０】
従って、モータ制御回路２３０がレートマルチプライアー方式で駆動パルスを生成する回路を含んでいない場合に、たとえＶＣＯ方式で低速回転から高速回転まで駆動制御したとしても、ＶＣＯ方式での制御の分解能が低下することはなく、高速回転時に回転速度が不安定になり、騒音が大きくなることを回避することが可能となる。
【０１１１】
なお、本発明は、上記の第１〜第３の実施の形態に限定されることなく、例えば、レートマルチプライアー方式で超音波モータを駆動制御する場合に、必ずしも間歇駆動制御を行なう必要はなく、連続駆動制御を行なってもよい。また、監視カメラの回動用だけでなく、カメラの自動合焦用、ロボット用等の他の用途に使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１〜第３の実施形態における振動型アクチュエータ（超音波モータ）の駆動制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の駆動制御部中の第１の実施の形態に係る駆動信号生成回路のブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における駆動周波数と回転速度の関係を示す図である
【図４】第１の実施の形態におけるモータ駆動制御例を示すフローチャートである。
【図５】図４の続きのフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係る駆動信号生成回路のブロック図である。
【図７】第３の実施の形態に係る駆動信号生成回路のブロック図である。
【図８】第３の実施の形態における駆動周波数と回転速度の関係を示す図である。
【図９】超音波モータの駆動制御の概要を説明するための模式図である。
【図１０】駆動周波数と回転速度の関係を説明するための図である。
【図１１】高速回転時と低速回転時のステータ表面の振動波を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１３】
３０…超音波モータ
１３０…駆動方法選択部
１３７…ＶＣＯ回路
１４０…レートマルチプライアー回路
１５１…カウンタ
１４６…可変抵抗器
１５６…高速用ＶＣＯ値算出部
１５７…低周波用ＶＣＯ値算出部
１５８…固定抵抗器
２３０…モータ制御回路
２２３…駆動信号生成回路
２２４…エンコーダ
２３１…ＣＰＵ
２３３…タイマ
【図１】
2007074787.tif 000004
【図２】
2007074787.tif 000005
【図３】
2007074787.tif 000006
【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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