超音波モータ駆動装置
【課題】１つのドライバで複数の超音波モータを同時に駆動できる装置を提供する。
【解決手段】超音波モータ７１、７２の駆動装置１は、タイミングパルスを出力するクロック２１と、第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号及び第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号で駆動可能な第１超音波モータ７１と、第１駆動信号及び第２駆動信号で駆動可能な第２超音波モータ７２とを駆動するために、タイミングパルスのクロック周波数ｆを第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２に分周する分周部４１、４２と、第１、第２超音波モータ７１、７２両方の駆動を、第１駆動信号、第２駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部１１、３１、３２とを備える。
【解決手段】超音波モータ７１、７２の駆動装置１は、タイミングパルスを出力するクロック２１と、第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号及び第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号で駆動可能な第１超音波モータ７１と、第１駆動信号及び第２駆動信号で駆動可能な第２超音波モータ７２とを駆動するために、タイミングパルスのクロック周波数ｆを第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２に分周する分周部４１、４２と、第１、第２超音波モータ７１、７２両方の駆動を、第１駆動信号、第２駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部１１、３１、３２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータの駆動装置に関し、特に共振周波数が異なる複数の超音波モータを駆動する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータによる駆動装置が提案されている。特許文献１は、複数の超音波モータを１つのドライバで駆動する装置を開示する。
【特許文献１】特開２００１−２１１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の装置は、複数の超音波モータのいずれかが駆動される時に他の超音波モータは駆動されない。
【０００４】
したがって本発明の目的は、１つのドライバで複数の超音波モータを同時に駆動できる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る超音波モータの駆動装置は、タイミングパルスを出力するクロックと、第１周波数の第１駆動信号及び第２周波数の第２駆動信号で駆動可能な第１超音波モータと、第１駆動信号及び第２駆動信号で駆動可能な第２超音波モータとを駆動するために、タイミングパルスのクロック周波数を第１、第２周波数に分周する分周部と、第１、第２超音波モータ両方の駆動を、第１駆動信号、第２駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える。
【０００６】
好ましくは、第１周波数は、第１超音波モータの共振周波数と等しく、第２周波数は第２超音波モータの共振周波数と等しい。
【０００７】
さらに好ましくは、第１超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第１検出回路と、第２超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第２検出回路とを更に備え、制御部は、第１、第２検出回路からの共振周波数に関する情報に基づいて、第１、第２超音波モータの共振周波数を算出し、クロック周波数を第１、第２周波数に分周する分周比を制御する。
【０００８】
また、好ましくは、分周部は、クロック周波数を第１周波数に分周する第１分周回路と、クロック周波数を第２周波数に分周する第２分周回路とを有する。
【０００９】
また、好ましくは、分周部は、クロック周波数を第１、第２周波数に分周する分周回路を有し、制御部は、分周回路における分周比を制御する分周比設定回路を有する。
【００１０】
また、好ましくは、分周部から出力されて第１、第２超音波モータを駆動するために選択された第１駆動信号と第２駆動信号のいずれか一方のパルス数をカウントし、パルス数に関する情報を制御部に送るカウント部を更に備え、制御部は、パルス数が一定値になる毎に、第１駆動信号と第２駆動信号のいずれか他方で第１、第２超音波モータを駆動するように切換制御を行う。
【００１１】
さらに好ましくは、第１駆動信号が一定値のパルス数だけ出力される時間、及び第２駆動信号が一定値のパルス数だけ出力される時間は、第１超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間、及び第２超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間に比べて長い。
【００１２】
本発明に係る超音波モータの駆動装置は、タイミングパルスを出力するクロックと、周波数の異なる複数の駆動信号のいずれでも駆動可能な複数の超音波モータを駆動するために、タイミングパルスのクロック周波数を、複数の駆動信号それぞれの周波数に分周する分周部と、複数の超音波モータ総ての駆動を、複数の駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、１つのドライバで複数の超音波モータを同時に駆動できる装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態について、図を用いて説明する。第１実施形態における駆動装置１は、制御部１１、クロック２１、第１、第２スイッチ３１、３２、第１、第２分周回路４１、４２、ドライバ５１、第１、第２整合用インダクタ６１、６２、第１、第２超音波モータ７１、７２、及び第１、第２検出回路８１、８２を備える（図１参照）。
【００１５】
制御部１１は、駆動装置１を構成する各部を制御する。制御部１１は、クロック２１がクロック周波数（クロックレート）ｆのタイミングパルスを出力するように制御する。制御部１１は、第１、第２スイッチ３１、３２のスイッチ切換制御を行う。制御部１１は、第１、第２分周回路４１、４２の駆動制御を行う。制御部１１は、カウンタ５２からのパルス数に関する情報を受ける。制御部１１は、第１、第２検出回路８１、８２からの共振周波数に関する情報を受ける。
【００１６】
制御部１１は、クロック２１、第１、第２スイッチ３１、３２、第１、第２分周回路４１、４２、カウンタ５２、及び第１、第２検出回路８１、８２と接続される。
【００１７】
クロック２１は、クロック周波数ｆのタイミングパルスを出力する。タイミングパルスのクロック周波数ｆは、第１分周回路４１で第１周波数ｆｒ１に分周され、第２分周回路４２で第２周波数ｆｒ２に分周される。
【００１８】
第１周波数ｆｒ１は、第１超音波モータ７１の共振周波数であり、第１超音波モータ７１の温度変化など負荷変動で変動する。第１分周回路４１は、第１周波数ｆｒ１の変動範囲に併せて分周比（第１分周比Ａ）が調整可能な分周回路である。第２周波数ｆｒ２は、第２超音波モータ７２の共振周波数であり、第２超音波モータ７２の温度変化など負荷変動で変動する。第２分周回路４２は、第２周波数ｆｒ２の変動範囲に併せて分周比（第２分周比Ｂ）が調整可能な分周回路である。
【００１９】
超音波モータを駆動する駆動信号の発信源にクロックのタイミングパルスを利用することで、専用の発振回路無しに駆動信号を得ることが可能になり、回路構成を容易にできる。
【００２０】
ドライバ５１は、第１分周回路４１から出力される周波数ｆｒ１の第１駆動信号、または第２分周回路４２から出力される周波数ｆｒ２の第２駆動信号に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する。ドライバ５１には、パルス電力増幅を行うためパワーバイポーラトランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴ等を用いたスイッチング増幅回路が用いられる。ドライバ５１は、第１、第２整合用インダクタ６１、６２を介して第１、第２超音波モータ７１、７２と接続される。
【００２１】
カウンタ５２は、第１、第２分周回路４１、４２から出力される第１、第２駆動信号のパルス数をカウントし、パルス数に関する情報として制御部１１に送る。制御部１１は、パルス数が一定値Ｎになる毎に、使用する分周回路を第１、第２分周回路４１、４２との間で切換する（図２参照）。具体的には、第１分周回路４１によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動された後、第２分周回路４２によって一定値Ｎのパルス数だけ第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動され、その後、第１分周回路４１によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動される。以降、第２駆動信号、第１駆動信号、第２駆動信号の順に繰り返し出力される。
【００２２】
第１周波数ｆｒ１で一定値Ｎのパルス数だけ第１駆動信号が出力される時間、及び第２周波数ｆｒ２で一定値Ｎのパルス数だけ第２駆動信号が出力される時間は、いずれも第１超音波モータ７１が起動してから定速回転に至るまでの時間、及び第２超音波モータ７２が起動してから定速回転に至るまでの時間に比べて長く設定される。
【００２３】
第１分周回路４１を使用する場合、すなわち第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、第１スイッチ３１を介してクロック２１と第１分周回路４１とが接続され、第２スイッチ３２を介して第１分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。第２分周回路４２を使用する場合、すなわち第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、第１スイッチ３１を介してクロック２１と第２分周回路４２とが接続され、第２スイッチ３２を介して第２分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。
【００２４】
第１、第２整合用インダクタ６１、６２は、第１、第２インダクタンスＬ１、Ｌ２を有するコイルで、ローパスフィルタの役割を果たす。第１、第２整合用インダクタ６１、６２により、ドライバ５１でスイッチング増幅された出力を直接、第１、第２超音波モータ７１、７２に印加した場合に、モータの容量成分に基づくパルス幅の短いパルス状の信号電流が流れることによるドライバ５１の破損を防止することが可能になる。
【００２５】
第１超音波モータ７１は、第１陽極７１ａ、第１陰極７１ｂ、及び第１圧電素子７１ｃを有する超音波モータである。第１陽極７１ａは、第１整合用インダクタ６１と接続され、第１陰極７１ｂは接地される。第１圧電素子７１ｃは第１陽極７１ａと第１陰極７１ｂによって挟持される。第１超音波モータ７１は、第１容量成分Ｃｄ１を有する。第１超音波モータ７１は、第１検出回路８１と接続される。
【００２６】
第１超音波モータ７１を効率よく駆動するために、第１整合用インダクタ６１の第１インダクタンスＬ１と、第１超音波モータ７１の共振周波数（第１周波数ｆｒ１）、及び第１容量成分Ｃｄ１との関係は、ｆｒ１＝１／｛２π×（Ｌ１×Ｃｄ１）１／２｝であるのが望ましい。
【００２７】
第２超音波モータ７２は、第２陽極７２ａ、第２陰極７２ｂ、及び第２圧電素子７２ｃを有する超音波モータである。第２陽極７２ａは、第２整合用インダクタ６２と接続され、第２陰極７２ｂは接地される。第２圧電素子７２ｃは第２陽極７２ａと第２陰極７２ｂによって挟持される。第２超音波モータ７２は、第２容量成分Ｃｄ２を有する。第２超音波モータ７２は、第２検出回路８２と接続される。
【００２８】
第２超音波モータ７２を効率よく駆動するために、第２整合用インダクタ６２の第２インダクタンスＬ２と、第２超音波モータ７２の共振周波数（第２周波数ｆｒ２）、及び第２容量成分Ｃｄ２との関係は、ｆｒ２＝１／｛２π×（Ｌ２×Ｃｄ２）１／２｝であるのが望ましい。
【００２９】
第１、第２超音波モータ７１、７２は、個体差により共振周波数（第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２）が微少に異なる（最大で５ｋＨｚの差異）。従って、第１超音波モータ７１の共振周波数（第１周波数ｆｒ１）の第１駆動信号で第２超音波モータ７２を駆動した場合、最大の効率は得られないものの動作は可能である。同様に第２超音波モータ７２の共振周波数（第２周波数ｆｒ２）の第２駆動信号で第１超音波モータ７１を駆動した場合、最大の効率は得られないものの動作は可能である。
【００３０】
２つのモータを駆動して動力を得ることにより、１つの大きなモータを使って同じエネルギーの動力を得る場合に比べて、モータを分散して配置するなどのメリットを有する。
【００３１】
第１検出回路８１は、第１検出用陽極８１ａ、及び第１電荷増幅回路８１ｂとを有し、第１超音波モータ７１のアドミタンス特性（第１曲線ｇ１）を検出する（図３、４参照）。
【００３２】
第１検出用陽極８１ａは、第１陽極７１ａのように、第１超音波モータ７１の陽極側の電極として第１圧電素子７１ｃに取り付けられ、第１超音波モータ７１に蓄積された電荷を検出する。検出された電荷は、第１電荷増幅回路８１ｂによって増幅され、増幅された電荷が第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報として制御部１１に送られる。
【００３３】
第２検出回路８２は、第２検出用陽極８２ａ、及び第２電荷増幅回路８２ｂとを有し、第２超音波モータ７２のアドミタンス特性（第２曲線ｇ２）を検出する（図３、４参照）。
【００３４】
第２検出用陽極８２ａは、第２陽極７２ａのように、第２超音波モータ７２の陽極側の電極として第２圧電素子７２ｃに取り付けられ、第２超音波モータ７２に蓄積された電荷を検出する。検出された電荷は、第２電荷増幅回路８２ｂによって増幅され、増幅された電荷が第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報として制御部１１に送られる。
【００３５】
制御部１１は、共振周波数に関する情報に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２の共振周波数（第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２）を算出する。第１分周回路４１で出力された第１駆動信号の第１周波数ｆｒ１の値と、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第１周波数ｆｒ１の値とが異なる場合は、算出された第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が第１分周回路４１から出力されるように、制御部１１は、第１分周回路４１の第１分周比Ａを調整する。同様に、第２分周回路４２で出力された第２駆動信号の第２周波数ｆｒ２の値と、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第２周波数ｆｒ２の値とが異なる場合は、算出された第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が第２分周回路４２から出力されるように、制御部１１は、第２分周回路４２の第２分周比Ｂを調整する。
【００３６】
第１実施形態では、２つの超音波モータを駆動して動力を得ることにより、１つの大きな超音波モータを使って同じエネルギーの動力を得る場合に比べて、モータを分散して配置するなどのメリットを有する。
【００３７】
また、１つのドライバで異なる２つの周波数で２つの超音波モータを駆動できるので、駆動装置の小型化が可能になる。
【００３８】
また、一定値Ｎのパルス数毎に、分周回路を切り換えて超音波モータを駆動する駆動信号の周波数の値を第１周波数ｆｒ１と第２周波数ｆｒ２との間で切り換える。これにより、第１超音波モータ７１に最適な周波数（共振周波数：第１周波数ｆｒ１）の第１駆動信号での第１、第２超音波モータ７１、７２の駆動と、第２超音波モータ７２に最適な周波数（共振周波数：第２周波数ｆｒ２）の第２駆動信号での第１、第２超音波モータ７１、７２の駆動とが、ほぼ同じ時間ずつ交互に行われるので、２つの超音波モータそれぞれで異なる共振周波数を考慮してバランスよく、更に効率よく２つの超音波モータを駆動することが可能になる。
【００３９】
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、共振周波数に関する情報として第１、第２圧電素子７１ｃ、７２ｃの電荷を検出する形態を説明したが、第２実施形態では、共振周波数に関する情報として、第１、第２超音波モータ７１、７２に流れる電流値を検出する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４０】
第１検出回路８１は、第１抵抗８１ｃ、及び第１差動増幅回路８１ｄを有し、第１超音波モータ７１のアドミタンス特性（第１曲線ｇ１）を検出する（図４、５参照）。
【００４１】
第１抵抗８１ｃは、第１超音波モータ７１と直列に接続される。具体的には一方の端子は第１陰極７１ｂと接続され、他方の端子は接地される。第１差動増幅回路８１ｄは、第１抵抗８１ｃの端子間の電位差を検出し、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報として制御部１１に出力される。第１抵抗８１ｃの抵抗値と第１抵抗８１ｃの電位差に基づいて第１抵抗８１ｃに流れる電流値、すなわち第１超音波モータ７１に流れる電流値が求められる。
【００４２】
第２検出回路８２は、第２抵抗８２ｃ、及び第２差動増幅回路８２ｄを有し、第２超音波モータ７２のアドミタンス特性（第２曲線ｇ２）を検出する（図４、５参照）。
【００４３】
第２抵抗８２ｃは、第２超音波モータ７２と直列に接続される。具体的には一方の端子は第２陰極７２ｂと接続され、他方の端子は接地される。第２差動増幅回路８２ｄは、第２抵抗８２ｃの端子間の電位差を検出し、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報として制御部１１に出力される。第２抵抗８２ｃの抵抗値と第２抵抗８２ｃの電位差に基づいて第２抵抗８２ｃに流れる電流値、すなわち第２超音波モータ７２に流れる電流値が求められる。
【００４４】
他の構成、発明の効果については第１の実施形態と同様である。
【００４５】
次に、第３実施形態について説明する。第１実施形態では、第１、第２スイッチ３１、３２、第１、第２分周回路４１、４２によって第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２の切換を行ったのに対して、第３実施形態では、制御部１１の分周比設定回路１２と分周回路４３によって切換を行う。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４６】
第３実施形態における駆動装置１は、制御部１１、クロック２１、分周回路４３、ドライバ５１、カウンタ５２、第１、第２整合用インダクタ６１、６２、第１、第２超音波モータ７１、７２、及び第１、第２検出回路８１、８２を備える（図６参照）。
【００４７】
制御部１１は、駆動装置１を構成する各部を制御する。制御部１１は、クロック２１がクロック周波数ｆのタイミングパルスを出力するように制御する。制御部１１は、分周回路４３の駆動制御を行う。制御部１１は、カウンタ５２からのパルス数に関する情報を受ける。制御部１１は、第１、第２検出回路８１、８２からの共振周波数に関する情報を受ける。
【００４８】
制御部１１は、クロック２１、分周回路４３、カウンタ５２、及び第１、第２検出回路８１、８２と接続される。
【００４９】
制御部１１は、分周比設定回路１２を有する。分周比設定回路１２は、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報から求められた第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号または、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報から求められた第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が分周回路４３から出力されるように、分周回路４３における分周比を制御する。分周比設定回路１２は、分周回路４３と接続される。
【００５０】
クロック２１は、クロック周波数ｆのタイミングパルスを出力する。クロック２１は、分周回路４３と接続される。タイミングパルスのクロック周波数ｆは、分周回路４３で第１超音波モータ７１の第１周波数ｆｒ１または第２周波数ｆｒ２に分周される。第１周波数ｆｒ１は、第１超音波モータ７１の温度変化など負荷変動で変動し、第２周波数ｆｒ２は、第２超音波モータ７２の温度変化など負荷変動で変動する。分周回路４３は、第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２の変動範囲に併せて分周比（第１、第２分周比Ａ、Ｂ）が調整可能である。第１実施形態における第１、第２分周回路４１、４２に比べて、分周回路４３の分周比の変動範囲は大きい。
【００５１】
ドライバ５１は、分周回路４３から出力される第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号、または第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する。
【００５２】
カウンタ５２は、分周回路４３から出力される第１、第２駆動信号のパルス数をカウントし、パルス数に関する情報として制御部１１に送る。制御部１１は、一定値Ｎのパルス数になる毎に、分周回路４３の分周比（第１、第２分周比Ａ、Ｂ）を切換する（図２参照）。具体的には、分周回路４３によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動された後、分周回路４３によって一定値Ｎのパルス数だけ第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動され、その後、分周回路４３によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動される。以降、第２駆動信号、第１駆動信号、第２駆動信号の順に繰り返し出力される。
【００５３】
分周回路４３は、ドライバ５１及びカウンタ５２と接続される。
【００５４】
第１、第２検出回路８１、８２の構成は、第１実施形態の構成であっても、第２実施形態の構成であってもよい。
【００５５】
制御部１１は、共振周波数に関する情報に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２の共振周波数（第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２）を算出する。分周回路４３で出力された第１駆動信号の第１周波数ｆｒ１の値と、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第１周波数ｆｒ１の値とが異なる場合は、算出された第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が第１分周回路４１から出力されるように、制御部１１の分周比設定回路１２は、分周回路４３の第１分周比Ａを調整する。同様に、分周回路４３で出力された第２駆動信号の第２周波数ｆｒ２の値と、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第２周波数ｆｒ２の値とが異なる場合は、算出された第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が分周回路４３から出力されるように、制御部１１の分周比設定回路１２は、分周回路４３の第２分周比Ｂを調整する。
【００５６】
他の構成、及び発明の効果は第１実施形態と同様である。また第３実施形態では、制御部１１内の切換制御により分周回路４３からの出力される駆動信号の周波数を切換できるので、第１スイッチ３１などが不要になり回路が簡素化されるメリットを有する。
【００５７】
次に、第４実施形態について、図を用いて説明する。第１実施形態では、２つのスイッチ（第１、第２スイッチ３１、３２）を使って、使用する分周回路（第１、第２分周回路４１、４２）を切り換える形態を説明したが、第４実施形態は、１つのスイッチ３３で切り換えを行う。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５８】
第４実施形態における駆動装置１は、制御部１１、クロック２１、スイッチ３３、第１、第２分周回路４１、４２、ドライバ５１、第１、第２整合用インダクタ６１、６２、第１、第２超音波モータ７１、７２、及び第１、第２検出回路８１、８２を備える（図７参照）。
【００５９】
制御部１１は、スイッチ３３のスイッチ切換制御を行う。制御部１１は、クロック２１、スイッチ３３、第１、第２分周回路４１、４２、カウンタ５２、及び第１、第２検出回路８１、８２と接続される。クロック２１は、第１、第２文集回路４１、４２と接続される。
【００６０】
第１分周回路４１を使用する場合、すなわち第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、スイッチ３３を介して第１分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。第２分周回路４２を使用する場合、すなわち第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、第２スイッチ３２を介して第２分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。
【００６１】
その他の構成は、第１実施形態と同様である。第１実施形態に比べて、スイッチの数を減らして回路構成を簡略化できるメリットを有する。
【００６２】
なお、第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２は、第１、第２超音波モータ７１、７２の共振周波数であるとして説明したが、第１、第２超音波モータ７１、７２の両方を駆動できる周波数であれば共振周波数に限られない。
【００６３】
また、２つの超音波モータの駆動で実施形態を説明したが、３つ以上の超音波モータを駆動する形態であってもよい。この場合は、複数の超音波モータそれぞれの共振周波数に対応する分周比でクロック周波数を分周し、それぞれの共振周波数で順に複数の超音波モータを駆動することによって、２つの超音波モータの駆動の場合と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１、第２実施形態における駆動装置の構成図である。
【図２】第１、第２駆動信号の出力波形例を示す図である。
【図３】第１実施形態における第１、第２超音波モータ、第１、第２検出回路の構成図である。
【図４】第１、第２超音波モータのアドミタンス特性を示すグラフである。
【図５】第２実施形態における第１、第２超音波モータ、第１、第２検出回路の構成図である。
【図６】第３実施形態における駆動装置の構成図である。
【図７】第４実施形態における駆動装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 駆動装置
１１ 制御部
１２ 分周比設定回路
２１ クロック
３１、３２ 第１、第２スイッチ
３３ スイッチ
４１、４２ 第１、第２分周回路
４３ 分周回路
５１ ドライバ
５２ カウンタ
６１、６２ 第１、第２整合用インダクタ
７１、７２ 第１、第２超音波モータ
７１ａ、７２ａ 第１、第２陽極
７１ｂ、７２ｂ 第１、第２陰極
７１ｃ、７２ｃ 第１、第２圧電素子
８１、８２ 第１、第２検出回路
８１ａ、８２ａ 第１、第２検出用陽極
８１ｂ、８２ｂ 第１、第２電荷増幅回路
８１ｃ、８２ｃ 第１、第２抵抗
８１ｄ、８２ｄ 第１、第２差動増幅回路
Ａ、Ｂ 第１、第２分周比
ｆｒ１、ｆｒ２ 第１、第２周波数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータの駆動装置に関し、特に共振周波数が異なる複数の超音波モータを駆動する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータによる駆動装置が提案されている。特許文献１は、複数の超音波モータを１つのドライバで駆動する装置を開示する。
【特許文献１】特開２００１−２１１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の装置は、複数の超音波モータのいずれかが駆動される時に他の超音波モータは駆動されない。
【０００４】
したがって本発明の目的は、１つのドライバで複数の超音波モータを同時に駆動できる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る超音波モータの駆動装置は、タイミングパルスを出力するクロックと、第１周波数の第１駆動信号及び第２周波数の第２駆動信号で駆動可能な第１超音波モータと、第１駆動信号及び第２駆動信号で駆動可能な第２超音波モータとを駆動するために、タイミングパルスのクロック周波数を第１、第２周波数に分周する分周部と、第１、第２超音波モータ両方の駆動を、第１駆動信号、第２駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える。
【０００６】
好ましくは、第１周波数は、第１超音波モータの共振周波数と等しく、第２周波数は第２超音波モータの共振周波数と等しい。
【０００７】
さらに好ましくは、第１超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第１検出回路と、第２超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第２検出回路とを更に備え、制御部は、第１、第２検出回路からの共振周波数に関する情報に基づいて、第１、第２超音波モータの共振周波数を算出し、クロック周波数を第１、第２周波数に分周する分周比を制御する。
【０００８】
また、好ましくは、分周部は、クロック周波数を第１周波数に分周する第１分周回路と、クロック周波数を第２周波数に分周する第２分周回路とを有する。
【０００９】
また、好ましくは、分周部は、クロック周波数を第１、第２周波数に分周する分周回路を有し、制御部は、分周回路における分周比を制御する分周比設定回路を有する。
【００１０】
また、好ましくは、分周部から出力されて第１、第２超音波モータを駆動するために選択された第１駆動信号と第２駆動信号のいずれか一方のパルス数をカウントし、パルス数に関する情報を制御部に送るカウント部を更に備え、制御部は、パルス数が一定値になる毎に、第１駆動信号と第２駆動信号のいずれか他方で第１、第２超音波モータを駆動するように切換制御を行う。
【００１１】
さらに好ましくは、第１駆動信号が一定値のパルス数だけ出力される時間、及び第２駆動信号が一定値のパルス数だけ出力される時間は、第１超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間、及び第２超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間に比べて長い。
【００１２】
本発明に係る超音波モータの駆動装置は、タイミングパルスを出力するクロックと、周波数の異なる複数の駆動信号のいずれでも駆動可能な複数の超音波モータを駆動するために、タイミングパルスのクロック周波数を、複数の駆動信号それぞれの周波数に分周する分周部と、複数の超音波モータ総ての駆動を、複数の駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、１つのドライバで複数の超音波モータを同時に駆動できる装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態について、図を用いて説明する。第１実施形態における駆動装置１は、制御部１１、クロック２１、第１、第２スイッチ３１、３２、第１、第２分周回路４１、４２、ドライバ５１、第１、第２整合用インダクタ６１、６２、第１、第２超音波モータ７１、７２、及び第１、第２検出回路８１、８２を備える（図１参照）。
【００１５】
制御部１１は、駆動装置１を構成する各部を制御する。制御部１１は、クロック２１がクロック周波数（クロックレート）ｆのタイミングパルスを出力するように制御する。制御部１１は、第１、第２スイッチ３１、３２のスイッチ切換制御を行う。制御部１１は、第１、第２分周回路４１、４２の駆動制御を行う。制御部１１は、カウンタ５２からのパルス数に関する情報を受ける。制御部１１は、第１、第２検出回路８１、８２からの共振周波数に関する情報を受ける。
【００１６】
制御部１１は、クロック２１、第１、第２スイッチ３１、３２、第１、第２分周回路４１、４２、カウンタ５２、及び第１、第２検出回路８１、８２と接続される。
【００１７】
クロック２１は、クロック周波数ｆのタイミングパルスを出力する。タイミングパルスのクロック周波数ｆは、第１分周回路４１で第１周波数ｆｒ１に分周され、第２分周回路４２で第２周波数ｆｒ２に分周される。
【００１８】
第１周波数ｆｒ１は、第１超音波モータ７１の共振周波数であり、第１超音波モータ７１の温度変化など負荷変動で変動する。第１分周回路４１は、第１周波数ｆｒ１の変動範囲に併せて分周比（第１分周比Ａ）が調整可能な分周回路である。第２周波数ｆｒ２は、第２超音波モータ７２の共振周波数であり、第２超音波モータ７２の温度変化など負荷変動で変動する。第２分周回路４２は、第２周波数ｆｒ２の変動範囲に併せて分周比（第２分周比Ｂ）が調整可能な分周回路である。
【００１９】
超音波モータを駆動する駆動信号の発信源にクロックのタイミングパルスを利用することで、専用の発振回路無しに駆動信号を得ることが可能になり、回路構成を容易にできる。
【００２０】
ドライバ５１は、第１分周回路４１から出力される周波数ｆｒ１の第１駆動信号、または第２分周回路４２から出力される周波数ｆｒ２の第２駆動信号に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する。ドライバ５１には、パルス電力増幅を行うためパワーバイポーラトランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴ等を用いたスイッチング増幅回路が用いられる。ドライバ５１は、第１、第２整合用インダクタ６１、６２を介して第１、第２超音波モータ７１、７２と接続される。
【００２１】
カウンタ５２は、第１、第２分周回路４１、４２から出力される第１、第２駆動信号のパルス数をカウントし、パルス数に関する情報として制御部１１に送る。制御部１１は、パルス数が一定値Ｎになる毎に、使用する分周回路を第１、第２分周回路４１、４２との間で切換する（図２参照）。具体的には、第１分周回路４１によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動された後、第２分周回路４２によって一定値Ｎのパルス数だけ第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動され、その後、第１分周回路４１によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動される。以降、第２駆動信号、第１駆動信号、第２駆動信号の順に繰り返し出力される。
【００２２】
第１周波数ｆｒ１で一定値Ｎのパルス数だけ第１駆動信号が出力される時間、及び第２周波数ｆｒ２で一定値Ｎのパルス数だけ第２駆動信号が出力される時間は、いずれも第１超音波モータ７１が起動してから定速回転に至るまでの時間、及び第２超音波モータ７２が起動してから定速回転に至るまでの時間に比べて長く設定される。
【００２３】
第１分周回路４１を使用する場合、すなわち第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、第１スイッチ３１を介してクロック２１と第１分周回路４１とが接続され、第２スイッチ３２を介して第１分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。第２分周回路４２を使用する場合、すなわち第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、第１スイッチ３１を介してクロック２１と第２分周回路４２とが接続され、第２スイッチ３２を介して第２分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。
【００２４】
第１、第２整合用インダクタ６１、６２は、第１、第２インダクタンスＬ１、Ｌ２を有するコイルで、ローパスフィルタの役割を果たす。第１、第２整合用インダクタ６１、６２により、ドライバ５１でスイッチング増幅された出力を直接、第１、第２超音波モータ７１、７２に印加した場合に、モータの容量成分に基づくパルス幅の短いパルス状の信号電流が流れることによるドライバ５１の破損を防止することが可能になる。
【００２５】
第１超音波モータ７１は、第１陽極７１ａ、第１陰極７１ｂ、及び第１圧電素子７１ｃを有する超音波モータである。第１陽極７１ａは、第１整合用インダクタ６１と接続され、第１陰極７１ｂは接地される。第１圧電素子７１ｃは第１陽極７１ａと第１陰極７１ｂによって挟持される。第１超音波モータ７１は、第１容量成分Ｃｄ１を有する。第１超音波モータ７１は、第１検出回路８１と接続される。
【００２６】
第１超音波モータ７１を効率よく駆動するために、第１整合用インダクタ６１の第１インダクタンスＬ１と、第１超音波モータ７１の共振周波数（第１周波数ｆｒ１）、及び第１容量成分Ｃｄ１との関係は、ｆｒ１＝１／｛２π×（Ｌ１×Ｃｄ１）１／２｝であるのが望ましい。
【００２７】
第２超音波モータ７２は、第２陽極７２ａ、第２陰極７２ｂ、及び第２圧電素子７２ｃを有する超音波モータである。第２陽極７２ａは、第２整合用インダクタ６２と接続され、第２陰極７２ｂは接地される。第２圧電素子７２ｃは第２陽極７２ａと第２陰極７２ｂによって挟持される。第２超音波モータ７２は、第２容量成分Ｃｄ２を有する。第２超音波モータ７２は、第２検出回路８２と接続される。
【００２８】
第２超音波モータ７２を効率よく駆動するために、第２整合用インダクタ６２の第２インダクタンスＬ２と、第２超音波モータ７２の共振周波数（第２周波数ｆｒ２）、及び第２容量成分Ｃｄ２との関係は、ｆｒ２＝１／｛２π×（Ｌ２×Ｃｄ２）１／２｝であるのが望ましい。
【００２９】
第１、第２超音波モータ７１、７２は、個体差により共振周波数（第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２）が微少に異なる（最大で５ｋＨｚの差異）。従って、第１超音波モータ７１の共振周波数（第１周波数ｆｒ１）の第１駆動信号で第２超音波モータ７２を駆動した場合、最大の効率は得られないものの動作は可能である。同様に第２超音波モータ７２の共振周波数（第２周波数ｆｒ２）の第２駆動信号で第１超音波モータ７１を駆動した場合、最大の効率は得られないものの動作は可能である。
【００３０】
２つのモータを駆動して動力を得ることにより、１つの大きなモータを使って同じエネルギーの動力を得る場合に比べて、モータを分散して配置するなどのメリットを有する。
【００３１】
第１検出回路８１は、第１検出用陽極８１ａ、及び第１電荷増幅回路８１ｂとを有し、第１超音波モータ７１のアドミタンス特性（第１曲線ｇ１）を検出する（図３、４参照）。
【００３２】
第１検出用陽極８１ａは、第１陽極７１ａのように、第１超音波モータ７１の陽極側の電極として第１圧電素子７１ｃに取り付けられ、第１超音波モータ７１に蓄積された電荷を検出する。検出された電荷は、第１電荷増幅回路８１ｂによって増幅され、増幅された電荷が第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報として制御部１１に送られる。
【００３３】
第２検出回路８２は、第２検出用陽極８２ａ、及び第２電荷増幅回路８２ｂとを有し、第２超音波モータ７２のアドミタンス特性（第２曲線ｇ２）を検出する（図３、４参照）。
【００３４】
第２検出用陽極８２ａは、第２陽極７２ａのように、第２超音波モータ７２の陽極側の電極として第２圧電素子７２ｃに取り付けられ、第２超音波モータ７２に蓄積された電荷を検出する。検出された電荷は、第２電荷増幅回路８２ｂによって増幅され、増幅された電荷が第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報として制御部１１に送られる。
【００３５】
制御部１１は、共振周波数に関する情報に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２の共振周波数（第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２）を算出する。第１分周回路４１で出力された第１駆動信号の第１周波数ｆｒ１の値と、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第１周波数ｆｒ１の値とが異なる場合は、算出された第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が第１分周回路４１から出力されるように、制御部１１は、第１分周回路４１の第１分周比Ａを調整する。同様に、第２分周回路４２で出力された第２駆動信号の第２周波数ｆｒ２の値と、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第２周波数ｆｒ２の値とが異なる場合は、算出された第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が第２分周回路４２から出力されるように、制御部１１は、第２分周回路４２の第２分周比Ｂを調整する。
【００３６】
第１実施形態では、２つの超音波モータを駆動して動力を得ることにより、１つの大きな超音波モータを使って同じエネルギーの動力を得る場合に比べて、モータを分散して配置するなどのメリットを有する。
【００３７】
また、１つのドライバで異なる２つの周波数で２つの超音波モータを駆動できるので、駆動装置の小型化が可能になる。
【００３８】
また、一定値Ｎのパルス数毎に、分周回路を切り換えて超音波モータを駆動する駆動信号の周波数の値を第１周波数ｆｒ１と第２周波数ｆｒ２との間で切り換える。これにより、第１超音波モータ７１に最適な周波数（共振周波数：第１周波数ｆｒ１）の第１駆動信号での第１、第２超音波モータ７１、７２の駆動と、第２超音波モータ７２に最適な周波数（共振周波数：第２周波数ｆｒ２）の第２駆動信号での第１、第２超音波モータ７１、７２の駆動とが、ほぼ同じ時間ずつ交互に行われるので、２つの超音波モータそれぞれで異なる共振周波数を考慮してバランスよく、更に効率よく２つの超音波モータを駆動することが可能になる。
【００３９】
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、共振周波数に関する情報として第１、第２圧電素子７１ｃ、７２ｃの電荷を検出する形態を説明したが、第２実施形態では、共振周波数に関する情報として、第１、第２超音波モータ７１、７２に流れる電流値を検出する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４０】
第１検出回路８１は、第１抵抗８１ｃ、及び第１差動増幅回路８１ｄを有し、第１超音波モータ７１のアドミタンス特性（第１曲線ｇ１）を検出する（図４、５参照）。
【００４１】
第１抵抗８１ｃは、第１超音波モータ７１と直列に接続される。具体的には一方の端子は第１陰極７１ｂと接続され、他方の端子は接地される。第１差動増幅回路８１ｄは、第１抵抗８１ｃの端子間の電位差を検出し、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報として制御部１１に出力される。第１抵抗８１ｃの抵抗値と第１抵抗８１ｃの電位差に基づいて第１抵抗８１ｃに流れる電流値、すなわち第１超音波モータ７１に流れる電流値が求められる。
【００４２】
第２検出回路８２は、第２抵抗８２ｃ、及び第２差動増幅回路８２ｄを有し、第２超音波モータ７２のアドミタンス特性（第２曲線ｇ２）を検出する（図４、５参照）。
【００４３】
第２抵抗８２ｃは、第２超音波モータ７２と直列に接続される。具体的には一方の端子は第２陰極７２ｂと接続され、他方の端子は接地される。第２差動増幅回路８２ｄは、第２抵抗８２ｃの端子間の電位差を検出し、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報として制御部１１に出力される。第２抵抗８２ｃの抵抗値と第２抵抗８２ｃの電位差に基づいて第２抵抗８２ｃに流れる電流値、すなわち第２超音波モータ７２に流れる電流値が求められる。
【００４４】
他の構成、発明の効果については第１の実施形態と同様である。
【００４５】
次に、第３実施形態について説明する。第１実施形態では、第１、第２スイッチ３１、３２、第１、第２分周回路４１、４２によって第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２の切換を行ったのに対して、第３実施形態では、制御部１１の分周比設定回路１２と分周回路４３によって切換を行う。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４６】
第３実施形態における駆動装置１は、制御部１１、クロック２１、分周回路４３、ドライバ５１、カウンタ５２、第１、第２整合用インダクタ６１、６２、第１、第２超音波モータ７１、７２、及び第１、第２検出回路８１、８２を備える（図６参照）。
【００４７】
制御部１１は、駆動装置１を構成する各部を制御する。制御部１１は、クロック２１がクロック周波数ｆのタイミングパルスを出力するように制御する。制御部１１は、分周回路４３の駆動制御を行う。制御部１１は、カウンタ５２からのパルス数に関する情報を受ける。制御部１１は、第１、第２検出回路８１、８２からの共振周波数に関する情報を受ける。
【００４８】
制御部１１は、クロック２１、分周回路４３、カウンタ５２、及び第１、第２検出回路８１、８２と接続される。
【００４９】
制御部１１は、分周比設定回路１２を有する。分周比設定回路１２は、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報から求められた第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号または、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報から求められた第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が分周回路４３から出力されるように、分周回路４３における分周比を制御する。分周比設定回路１２は、分周回路４３と接続される。
【００５０】
クロック２１は、クロック周波数ｆのタイミングパルスを出力する。クロック２１は、分周回路４３と接続される。タイミングパルスのクロック周波数ｆは、分周回路４３で第１超音波モータ７１の第１周波数ｆｒ１または第２周波数ｆｒ２に分周される。第１周波数ｆｒ１は、第１超音波モータ７１の温度変化など負荷変動で変動し、第２周波数ｆｒ２は、第２超音波モータ７２の温度変化など負荷変動で変動する。分周回路４３は、第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２の変動範囲に併せて分周比（第１、第２分周比Ａ、Ｂ）が調整可能である。第１実施形態における第１、第２分周回路４１、４２に比べて、分周回路４３の分周比の変動範囲は大きい。
【００５１】
ドライバ５１は、分周回路４３から出力される第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号、または第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する。
【００５２】
カウンタ５２は、分周回路４３から出力される第１、第２駆動信号のパルス数をカウントし、パルス数に関する情報として制御部１１に送る。制御部１１は、一定値Ｎのパルス数になる毎に、分周回路４３の分周比（第１、第２分周比Ａ、Ｂ）を切換する（図２参照）。具体的には、分周回路４３によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動された後、分周回路４３によって一定値Ｎのパルス数だけ第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動され、その後、分周回路４３によって一定値Ｎのパルス数だけ第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が出力されて、第１、第２超音波モータ７１、７２が駆動される。以降、第２駆動信号、第１駆動信号、第２駆動信号の順に繰り返し出力される。
【００５３】
分周回路４３は、ドライバ５１及びカウンタ５２と接続される。
【００５４】
第１、第２検出回路８１、８２の構成は、第１実施形態の構成であっても、第２実施形態の構成であってもよい。
【００５５】
制御部１１は、共振周波数に関する情報に基づいて、第１、第２超音波モータ７１、７２の共振周波数（第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２）を算出する。分周回路４３で出力された第１駆動信号の第１周波数ｆｒ１の値と、第１検出回路８１からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第１周波数ｆｒ１の値とが異なる場合は、算出された第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号が第１分周回路４１から出力されるように、制御部１１の分周比設定回路１２は、分周回路４３の第１分周比Ａを調整する。同様に、分周回路４３で出力された第２駆動信号の第２周波数ｆｒ２の値と、第２検出回路８２からの共振周波数に関する情報に基づいて制御部１１で算出された第２周波数ｆｒ２の値とが異なる場合は、算出された第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号が分周回路４３から出力されるように、制御部１１の分周比設定回路１２は、分周回路４３の第２分周比Ｂを調整する。
【００５６】
他の構成、及び発明の効果は第１実施形態と同様である。また第３実施形態では、制御部１１内の切換制御により分周回路４３からの出力される駆動信号の周波数を切換できるので、第１スイッチ３１などが不要になり回路が簡素化されるメリットを有する。
【００５７】
次に、第４実施形態について、図を用いて説明する。第１実施形態では、２つのスイッチ（第１、第２スイッチ３１、３２）を使って、使用する分周回路（第１、第２分周回路４１、４２）を切り換える形態を説明したが、第４実施形態は、１つのスイッチ３３で切り換えを行う。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５８】
第４実施形態における駆動装置１は、制御部１１、クロック２１、スイッチ３３、第１、第２分周回路４１、４２、ドライバ５１、第１、第２整合用インダクタ６１、６２、第１、第２超音波モータ７１、７２、及び第１、第２検出回路８１、８２を備える（図７参照）。
【００５９】
制御部１１は、スイッチ３３のスイッチ切換制御を行う。制御部１１は、クロック２１、スイッチ３３、第１、第２分周回路４１、４２、カウンタ５２、及び第１、第２検出回路８１、８２と接続される。クロック２１は、第１、第２文集回路４１、４２と接続される。
【００６０】
第１分周回路４１を使用する場合、すなわち第１周波数ｆｒ１の第１駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、スイッチ３３を介して第１分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。第２分周回路４２を使用する場合、すなわち第２周波数ｆｒ２の第２駆動信号で第１、第２超音波モータ７１、７２を駆動する場合は、第２スイッチ３２を介して第２分周回路４２とドライバ５１及びカウンタ５２とが接続されるようにスイッチ切換が行われる。
【００６１】
その他の構成は、第１実施形態と同様である。第１実施形態に比べて、スイッチの数を減らして回路構成を簡略化できるメリットを有する。
【００６２】
なお、第１、第２周波数ｆｒ１、ｆｒ２は、第１、第２超音波モータ７１、７２の共振周波数であるとして説明したが、第１、第２超音波モータ７１、７２の両方を駆動できる周波数であれば共振周波数に限られない。
【００６３】
また、２つの超音波モータの駆動で実施形態を説明したが、３つ以上の超音波モータを駆動する形態であってもよい。この場合は、複数の超音波モータそれぞれの共振周波数に対応する分周比でクロック周波数を分周し、それぞれの共振周波数で順に複数の超音波モータを駆動することによって、２つの超音波モータの駆動の場合と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１、第２実施形態における駆動装置の構成図である。
【図２】第１、第２駆動信号の出力波形例を示す図である。
【図３】第１実施形態における第１、第２超音波モータ、第１、第２検出回路の構成図である。
【図４】第１、第２超音波モータのアドミタンス特性を示すグラフである。
【図５】第２実施形態における第１、第２超音波モータ、第１、第２検出回路の構成図である。
【図６】第３実施形態における駆動装置の構成図である。
【図７】第４実施形態における駆動装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 駆動装置
１１ 制御部
１２ 分周比設定回路
２１ クロック
３１、３２ 第１、第２スイッチ
３３ スイッチ
４１、４２ 第１、第２分周回路
４３ 分周回路
５１ ドライバ
５２ カウンタ
６１、６２ 第１、第２整合用インダクタ
７１、７２ 第１、第２超音波モータ
７１ａ、７２ａ 第１、第２陽極
７１ｂ、７２ｂ 第１、第２陰極
７１ｃ、７２ｃ 第１、第２圧電素子
８１、８２ 第１、第２検出回路
８１ａ、８２ａ 第１、第２検出用陽極
８１ｂ、８２ｂ 第１、第２電荷増幅回路
８１ｃ、８２ｃ 第１、第２抵抗
８１ｄ、８２ｄ 第１、第２差動増幅回路
Ａ、Ｂ 第１、第２分周比
ｆｒ１、ｆｒ２ 第１、第２周波数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイミングパルスを出力するクロックと、
第１周波数の第１駆動信号及び第２周波数の第２駆動信号で駆動可能な第１超音波モータと、前記第１駆動信号及び前記第２駆動信号で駆動可能な第２超音波モータとを駆動するために、前記タイミングパルスのクロック周波数を前記第１、第２周波数に分周する分周部と、
前記第１、第２超音波モータ両方の駆動を、前記第１駆動信号、前記第２駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える超音波モータの駆動装置。
【請求項２】
前記第１周波数は、前記第１超音波モータの共振周波数と等しく、前記第２周波数は前記第２超音波モータの共振周波数と等しいことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第１検出回路と、前記第２超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第２検出回路とを更に備え、
前記制御部は、前記第１、第２検出回路からの共振周波数に関する情報に基づいて、前記第１、第２超音波モータの共振周波数を算出し、前記クロック周波数を前記第１、第２周波数に分周する分周比を制御することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記分周部は、前記クロック周波数を前記第１周波数に分周する第１分周回路と、前記クロック周波数を前記第２周波数に分周する第２分周回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記分周部は、前記クロック周波数を前記第１、第２周波数に分周する分周回路を有し、前記制御部は、前記分周回路における分周比を制御する分周比設定回路を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記分周部から出力されて前記第１、第２超音波モータを駆動するために選択された前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のいずれか一方のパルス数をカウントし、前記パルス数に関する情報を前記制御部に送るカウント部を更に備え、
前記制御部は、前記パルス数が一定値になる毎に、前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のいずれか他方で前記第１、第２超音波モータを駆動するように切換制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記第１駆動信号が前記一定値のパルス数だけ出力される時間、及び前記第２駆動信号が前記一定値のパルス数だけ出力される時間は、前記第１超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間、及び前記第２超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間に比べて長いことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
タイミングパルスを出力するクロックと、
周波数の異なる複数の駆動信号のいずれでも駆動可能な複数の超音波モータを駆動するために、前記タイミングパルスのクロック周波数を、前記複数の駆動信号それぞれの周波数に分周する分周部と、
前記複数の超音波モータ総ての駆動を、前記複数の駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える超音波モータの駆動装置。
【請求項１】
タイミングパルスを出力するクロックと、
第１周波数の第１駆動信号及び第２周波数の第２駆動信号で駆動可能な第１超音波モータと、前記第１駆動信号及び前記第２駆動信号で駆動可能な第２超音波モータとを駆動するために、前記タイミングパルスのクロック周波数を前記第１、第２周波数に分周する分周部と、
前記第１、第２超音波モータ両方の駆動を、前記第１駆動信号、前記第２駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える超音波モータの駆動装置。
【請求項２】
前記第１周波数は、前記第１超音波モータの共振周波数と等しく、前記第２周波数は前記第２超音波モータの共振周波数と等しいことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第１検出回路と、前記第２超音波モータの共振周波数に関する情報を検出する第２検出回路とを更に備え、
前記制御部は、前記第１、第２検出回路からの共振周波数に関する情報に基づいて、前記第１、第２超音波モータの共振周波数を算出し、前記クロック周波数を前記第１、第２周波数に分周する分周比を制御することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記分周部は、前記クロック周波数を前記第１周波数に分周する第１分周回路と、前記クロック周波数を前記第２周波数に分周する第２分周回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記分周部は、前記クロック周波数を前記第１、第２周波数に分周する分周回路を有し、前記制御部は、前記分周回路における分周比を制御する分周比設定回路を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記分周部から出力されて前記第１、第２超音波モータを駆動するために選択された前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のいずれか一方のパルス数をカウントし、前記パルス数に関する情報を前記制御部に送るカウント部を更に備え、
前記制御部は、前記パルス数が一定値になる毎に、前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のいずれか他方で前記第１、第２超音波モータを駆動するように切換制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記第１駆動信号が前記一定値のパルス数だけ出力される時間、及び前記第２駆動信号が前記一定値のパルス数だけ出力される時間は、前記第１超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間、及び前記第２超音波モータが起動してから定速回転するまでの時間に比べて長いことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
タイミングパルスを出力するクロックと、
周波数の異なる複数の駆動信号のいずれでも駆動可能な複数の超音波モータを駆動するために、前記タイミングパルスのクロック周波数を、前記複数の駆動信号それぞれの周波数に分周する分周部と、
前記複数の超音波モータ総ての駆動を、前記複数の駆動信号のいずれで行うかを切換制御する制御部とを備える超音波モータの駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−４３８９４（Ｐ２００７−４３８９４Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８４１４７（Ｐ２００６−１８４１４７）
【出願日】平成１８年７月４日（２００６．７．４）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月４日（２００６．７．４）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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