JPH0746867A - 超音波振動子の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超音波振動子の機械的共振周波数が、温度ある
いは機械的負荷条件等により変動しても、駆動周波数が
常に該機械的共振周波数の近傍にある超音波振動子の駆
動装置を提供することを目的とする。 【構成】圧電素子６，７を駆動源として超音波振動子５
に振動を励起し、該振動エネルギーにより被駆動部材を
駆動する超音波振動子の駆動装置において、上記超音波
振動子５に伝播させる音波を発生するパルス発生器１
０，音波発生圧電素子８と、上記超音波振動子中を伝播
した音波を受信する音波受信圧電素子９と、上記パルス
発生器１０と同期する基準波と上記音波受信圧電素子９
の出力との位相を比較する位相比較手段と、この位相比
較手段の出力により上記圧電素子６，７に印加する駆動
電圧の周波数を決定する周波数決定手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子の駆動装
置、詳しくは、電気−機械エネルギー変換素子を駆動源
とする超音波振動子の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧電素子等の電気機械エネルギー
変換素子を駆動源とする超音波モータは種々提案されて
おり、たとえば、本出願人は特願平４−３２１０９６号
において、弾性体に固定した２つの圧電素子を駆動源と
し、該弾性体に縦振動および屈曲振動を発生させて、こ
れらの振動を合成し超音波楕円振動を起こす超音波振動
子と、この超音波振動子の一部に押圧され、該超音波振
動子に対して相対的に移動する被駆動部材とを具備する
超音波リニアモータを提案している。

【０００３】この超音波リニアモータは、図１３に示す
ように弾性体１００に２つの積層圧電素子１０１，１０
２を保持部材１０３，１０４，１０５により固定し、ま
た弾性体１００の下面に摺動部材１０６，１０７を接着
して超音波振動子を構成している。この超音波振動子を
図１４に示すようにリニアガイド１０８、ガイドレール
１０９、保持枠１１０、ビス１１１、押圧力調整ネジ１
１２、バネ１１３、振動子保持部材１１４により、左右
方向に直線移動可能なように保持しながら、摺動板１１
５に該超音波振動子の摺動部材１０６，１０７が摩擦接
触するように押圧されて超音波モータが構成されてい
る。

【０００４】上記超音波振動子の寸法を適当に調節し
て、積層圧電素子に交番電圧を印加すると、図１５
（ａ）に示す縦共振振動と図１５（ｂ）に示す屈曲共振
振動が同時に発生する。２つの積層圧電素子に印加する
電圧の位相差を適当に調整すると縦振動と屈曲振動が合
成されて屈曲振動の腹位置に楕円振動が発生する。そし
て、この楕円運動部に固定した摺動部材１０６，１０７
と、摺動板１１５の間に駆動力が発生する。

【０００５】次に、該超音波リニアモータの駆動方法を
説明する。

【０００６】すなわち、積層圧電素子に超音波振動子の
縦振動および屈曲振動の共振周波数と一致する１０Ｖp-
p程度の交番電圧を印加し、この際２つの積層圧電素子
に印加する交番電圧の位相差を、一方の圧電素子に対し
他方を＋９０度と−９０度とすることによりリニアモー
タの移動方向が反転するというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術手段では、上記積層圧電素子に１０Ｖp-p程度の
電圧を印加すると、弾性体の内部摩擦により発熱し、５
０〜６０℃程度に達してしまう。該弾性体の温度が変化
すると超音波振動子の共振周波数が図１１に示すように
変化する。これにより図１２に示すようにアクチュエー
タの速度が最大となる駆動周波数が変化し、アクチュエ
ータの速度むらが発生する虞があった。

【０００８】また温度以外にも、超音波振動子に与える
機械的負荷により共振周波数が変化し、最適な駆動周波
数が得られない虞があった。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、超音波振動子の機械的共振周波数が、温度あ
るいは機械的負荷条件等により変動しても、駆動周波数
が常に該機械的共振周波数の近傍にある超音波振動子の
駆動装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による超音波振動子の駆動装置は、電気−機
械エネルギー変換素子を駆動源として超音波振動子に振
動を励起し、該振動エネルギーにより被駆動部材を駆動
する超音波振動子の駆動装置において、上記超音波振動
子に伝播させる伝播波を発生する音波発生手段と、上記
超音波振動子中を伝播した伝播波を受信する音波受信手
段と、上記音波発生手段と同期する基準波と上記音波受
信手段の出力との位相を比較する位相比較手段と、この
位相比較手段の出力により上記電気−機械エネルギー変
換素子に印加する駆動電圧の周波数を決定する周波数決
定手段とを具備する。

【００１１】

【作用】本発明による超音波振動子の駆動装置は、音波
発生手段で上記超音波振動子に伝播させる伝播波を発生
し、該超音波振動子中を伝播した伝播波を音波受信手段
で受信する。そして、位相比較手段で、上記音波発生手
段と同期する基準波と上記音波受信手段の出力との位相
を比較し、周波数決定手段で、該位相比較手段の出力に
より上記電気−機械エネルギー変換素子に印加する駆動
電圧の周波数を決定する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図１は、本発明の第１実施例の超音波振動
子の駆動装置の構成を示すブロック図である。

【００１４】この第１実施例の超音波振動子の駆動装置
は、電圧制御発振器１（図中、ＶＣＯと示す）と、該電
圧制御発振器１の出力に対し±９０度の位相差をもたせ
る移相器２（Ｐ／Ｓ）とで超音波振動子駆動用の交番電
圧を発生させるようになっており、上記電圧制御発振器
１，移相器２の出力がそれぞれが電力増幅器３，４で電
力増幅され、超音波振動子５の所定位置に配設された２
個の圧電素子６，７に接続されている。この超音波振動
子５および該超音波振動子を使用した超音波アクチュエ
ータは公知の技術手段であり、ここでの詳細な説明は省
略する。

【００１５】上記超音波振動子５の一側面には、後述す
る音波発生用の音波発生圧電素子８が接着固定されて配
設されている。また、該圧電素子８には高周波パルスを
発生・出力するパルス発生器１０（Ｐ／Ｇ）の出力端が
接続されている。該パルス発生器１０には、図示しない
手段で生成された開始信号ＳＴＡＲＴが入力するように
なっており、該ＳＴＡＲＴ信号により、該パルス発生器
１０は高周波パルスを発生し、圧電素子８に印加するよ
うになっている。この圧電素子８は、上記高周波パルス
信号が印加されると変位し音波を発生するようになって
おり、該音波は超音波振動子５を伝播するようになって
いる。

【００１６】一方、上記超音波振動子５の他側面には、
上記音波を受信する音波受信圧電素子９が接着固定され
て配設されていて、上記音波発生圧電素子８の変位によ
り発生し、超音波振動子５を伝播する音波を受けるよう
になっている。該圧電素子９には、インダクタ１１とコ
ンパレータ１２が接続されている。該圧電素子９とイン
ダクタ１１とは、上記圧電素子６，７により励起される
振動と上記圧電素子８の変位によって発生する音波とを
分別するバンドパスフィルタを構成する。図３は、上記
圧電素子９とインダクタ１１とで構成されるバンドパス
フィルタを示した電気回路図である。

【００１７】この図に示すように、上記圧電素子９にか
かる機械振動を定電圧源２０とすると、該圧電素子９
は、該機械振動を電気信号に変換するトランス２１と、
内部損失である抵抗２２と、該圧電素子９の構造に由来
するキャパシタ２３とで等価的に表現される。そこで、
該圧電素子９におけるキャパシタ２３に並列にインダク
タ１１を接続すれば、この並列共振周波数近傍のみを透
過するフィルタとなる。

【００１８】一方、該圧電素子９の出力電圧はコンパレ
ータ１２により、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの論理信号に変換さ
れ、ＡＮＤ（アンド）素子１３とＥＯＲ（エクスクルー
シブ・オア）素子１４とを介して積分器１５（ＩＮＴ
Ｇ）に接続されている。上記ＡＮＤ素子１３の他方の入
力端には図示しない手段で発生するＧＡＴＥ信号が入力
するようになっており、また上記ＥＯＲ素子１４の他方
の入力端には図示しない手段により発生し、上記ＳＴＡ
ＲＴ信号と同期する基準波形信号ＳＴＤが入力するよう
になっている。

【００１９】また、上記積分器１５の出力信号は、サン
プルホールド回路１６（Ｓ／Ｈ）に入力され、図示しな
い手段により発生するサンプルホールド信号Ｓ／Ｈによ
りサンプルホールドされるようになっている。さらに、
該サンプルホールド回路１６でホールドされた電圧値は
上記電圧制御発振器１に入力され発振周波数を制御する
ようになっている。

【００２０】図２は、上記ＳＴＡＲＴ、ＧＡＴＥ，ＳＴ
Ｄ，Ｓ／Ｈの各信号の発生状態を示したタイミングチャ
ートである。

【００２１】この図に示す時間ｔはＳＴＡＲＴ信号から
ＧＡＴＥ信号，ＳＴＤ信号の発生するまでの一定の時間
を示し、後述するように超音波振動子５を伝播する音波
の伝播時間により決定される。

【００２２】次に、本第１実施例の超音波振動子の駆動
装置の動作を説明する。

【００２３】まず、上記ＳＴＡＲＴ信号によりパルス発
生器１０において高周波パルスが発生し、該高周波パル
ス信号が圧電素子８に印加される。これにより、圧電素
子８が変位して音波が発生し、該音波は超音波振動子５
中を伝播する。該音波は圧電素子９に到達すると該圧電
素子９において電気信号に変換される。さらに、上述し
たように該圧電素子９とインダクタ１１とで構成される
バンドパスフィルタにより、並列共振周波数近傍のみの
成分がコンパレータ１２に入力される。

【００２４】図４は、上記音波発生圧電素子８に所定電
圧のパルス波を入力した際に、上記音波受信圧電素子９
にインダクタ１１を接続したときの出力電圧の波形を示
した線図である。

【００２５】圧電素子８にパルス波３２を有する電圧３
０を印加すると、該パルス波３２によって該圧電素子８
が変位し、これに伴う音波が超音波振動子５中を縦波と
して伝播する。そして、一定時間経過後、圧電素子９に
直接波３３が到達する。

【００２６】上記圧電素子９に到達した直接波３３は、
該圧電素子９によって電圧３１に変換され、さらに、該
出力信号はコンパレータ１２により論理信号に変換され
る。そして、上記図２に示す所定時間ｔを上記直接波３
３が到達する時間に合うよう調整され、ＡＮＤ素子１３
とＧＡＴＥ信号により該直接波３３の成分のみが抽出さ
れる。その後、ＥＯＲ素子１４に入力され、その出力は
積分器１５に入力される。

【００２７】この一連の動作状況を図５を参照して説明
する。

【００２８】図５（ａ），（ｆ）はＳＴＤ信号波形、
（ｂ），（ｇ）は圧電素子９における受波波形、
（ｃ），（ｈ）はコンパレータ１２を通過後の波形、
（ｄ），（ｉ）はＥＯＲ素子１４の出力波形、（ｅ），
（ｊ）は積分器１５の出力波形をそれぞれ示している。

【００２９】このようにＳＴＡＲＴ信号に対し一定時間
ｔだけ遅れて発生するＳＴＤ信号と受波波形との位相ず
れが抽出された後、積分され、電圧制御発振器１の制御
電圧に変換され、さらに、図５（ａ）〜（ｅ）と（ｆ）
〜（ｊ）とを比較してわかるように、ＳＴＤ信号に対し
受波波形の位相差がかわると制御電圧も変化する。

【００３０】上述したように、積分器１５の出力信号は
サンプルホールド回路１６でホールドされ、電圧制御発
振器１の周波数を変化させる。このときの電圧制御発振
器１の制御電圧に対する発振周波数は超音波振動子５の
駆動時の共振周波数と一致するように調整するようにな
っている。

【００３１】次に、上記超音波振動子５の共振周波数の
決定方法について説明する。

【００３２】図６（ａ）は音波伝播時間を２０℃を基準
にした際の、超音波振動子温度による伝播時間の変化の
１例を示した線図であり、図６（ｂ）は上記圧電素子
６，７の電気端子を並列接続したときの電気的アドミッ
タンスより求めた共振周波数の温度変化の１例を示した
線図である。また、図６（ｃ）は該図６（ａ），（ｂ）
より横軸を共振周波数、縦軸を音波伝播時間の変動とし
てプロットした線図である。

【００３３】上記各線図からも明らかなように、共振周
波数と音波伝播時間には相関があり、音波伝播時間によ
り共振周波数を求めることができる。なお、図６と上記
図１１，図１２とは別個体の測定値であり、データは一
致しない。

【００３４】このように音波の伝播が遅れると、図２に
示す時間ｔを一定にすれば、ＳＴＤ信号との位相差が変
化し、上述したように電圧制御発振器１の発振周波数を
変化させることができる。

【００３５】上記したサンプルホールド回路１６で電圧
が保持されている間に、上記過程が繰り返されることに
より次々と電圧制御発振器１の周波数が更新され、常に
振動子５が共振周波数で駆動される。

【００３６】本実施例により、超音波振動子の共振周波
数変動を自動的に追尾でき、超音波アクチュエータを最
適かつ安定に駆動できる。

【００３７】次に、本発明の第２実施例の超音波振動子
の駆動装置について説明する。

【００３８】図７は、上記第２実施例の超音波振動子の
駆動装置の構成を示したブロック図である。

【００３９】この第２実施例の超音波振動子の駆動装置
は、上記第１実施例と同様に、電圧制御発振器４１（Ｖ
ＣＯ）と、該電圧制御発振器４１の出力に対し±９０度
の位相差をもたせる移相器４２（Ｐ／Ｓ）とで超音波振
動子駆動用の交番電圧を発生させるようになっており、
上記電圧制御発振器４１，移相器４２の出力がそれぞれ
が電力増幅器４３，４４で電力増幅され、超音波振動子
４５の所定位置に配設された２個の圧電素子４６，４７
に接続されている。この超音波振動子４５および該超音
波振動子を使用した超音波アクチュエータは公知の技術
手段であり、ここでの詳細な説明は省略する。

【００４０】上記超音波振動子４５の一側面には、音波
発生用の音波発生圧電素子４８が接着固定されて配設さ
れている。また、該圧電素子４８には高周波パルスを発
生・出力するパルス発生器５０（Ｐ／Ｇ）の出力端が接
続されている。該パルス発生器５０には、ＣＰＵ５７よ
り開始信号ＳＴＡＲＴが入力するようになっており、該
ＳＴＡＲＴ信号により、該パルス発生器５０は高周波パ
ルスを発生し、圧電素子４８に印加するようになってい
る。この圧電素子４８は、上記高周波パルス信号が印加
されると変位し音波を発生するようになっており、該音
波は超音波振動子４５を伝播するようになっている。

【００４１】一方、上記超音波振動子４５の他側面に
は、上記音波受信用の音波受信圧電素子４９が接着固定
されて配設されていて、上記圧電素子４８の変位により
発生し、超音波振動子４５を伝播する音波を受けるよう
になっている。また、該圧電素子４９の出力端は、イン
ダクタ５１とコンパレータ５２とに接続されている。

【００４２】上記圧電素子４９の出力電圧はコンパレー
タ５２により、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの論理信号に変換さ
れ、ＡＮＤ素子５３，ＥＯＲ素子５４を介して積分器５
５（ＩＮＴＧ）に入力される。ＡＮＤ素子５３の他方の
入力端には図示しない手段で発生するＧＡＴＥ信号が入
力されるようになっており、また、ＥＯＲ素子５４の他
方の入力端には図示しない手段により発生し、上記ＳＴ
ＡＲＴ信号と同期する基準波形信号ＳＴＤが入力される
ようになっている。

【００４３】上記積分器５５の出力信号は、Ａ／Ｄ変換
器５６（Ａ／Ｄ）に入力された後ＣＰＵ５７に取り込ま
れ、該ＣＰＵ５７の出力は発振器４１の発振周波数制御
入力端子に入力するようになっている。また、同ＣＰＵ
５７には、図示しない手段で発生し、Ａ／Ｄ変換のタイ
ミングを決定するための信号ＡＤＣが入力されるように
なている。

【００４４】図８は、上記ＳＴＡＲＴ、ＧＡＴＥ，ＳＴ
Ｄ，ＡＤＣの各信号の発生状態を示したタイミングチャ
ートである。

【００４５】なお、図中、時間ｔは上記第１実施例と同
様に、ＳＴＡＲＴ信号からＧＡＴＥ信号，ＳＴＤ信号の
発生するまでの一定の時間を示し、超音波振動子４５を
伝播する音波の伝播時間により決定される。

【００４６】次に、本第２実施例の超音波振動子の駆動
装置の動作を説明する。なお、該第２実施例は、上記第
１実施例とほぼ同様な動作を行うため、重複する部分の
説明は省略する。

【００４７】第１実施例と同様に決定された積分器５５
の出力電圧は、ＣＰＵ５７にＡ／Ｄ変換器５６によりＡ
／Ｄ変換され、入力値から振動子４５の共振周波数を演
算し、発振器４１の周波数を変化させる。

【００４８】上記周波数変化過程の繰り返し周期は、Ｃ
ＰＵ５７のプログラムにより任意に決定でき、比較的周
波数変動が少ない場合には時間間隔を長くしてパルス発
生器５０の電力消費を少なくするようになっている。

【００４９】本実施例においても、超音波振動子の共振
周波数変動を自動的に追尾でき、超音波アクチュエータ
を最適かつ安定に駆動できるうえ、さらに周波数変化の
実行をＣＰＵにより任意に実施できる。

【００５０】次に、本発明の第３実施例の超音波振動子
の駆動装置について説明する。

【００５１】図９は、上記第３実施例の超音波振動子の
駆動装置の構成を示したブロック図である。

【００５２】この第３実施例の超音波振動子の駆動装置
は、上記第１実施例と同様に、電圧制御発振器６１（Ｖ
ＣＯ）と、該電圧制御発振器６１の出力に対し±９０度
の位相差をもたせる移相器６２（Ｐ／Ｓ）とで超音波振
動子駆動用の交番電圧を発生させるようになっており、
上記電圧制御発振器６１，移相器６２の出力がそれぞれ
が電力増幅器６３，６４で電力増幅され、超音波振動子
６５の所定位置に配設された２個の圧電素子６６，６７
に接続されている。この超音波振動子６５および該超音
波振動子を使用した超音波アクチュエータは公知の技術
手段であり、ここでの詳細な説明は省略する。

【００５３】上記超音波振動子６５の一側面には、音波
発生用の音波発生圧電素子６８が接着固定されて配設さ
れている。また、該圧電素子６８には高周波パルスを発
生・出力するパルス発生器７０（Ｐ／Ｇ）の出力端が接
続されている。該パルス発生器７０には、図示しない手
段により発生する開始信号ＳＴＡＲＴが入力するように
なっており、該ＳＴＡＲＴ信号により、該パルス発生器
７０は高周波パルスを発生し、圧電素子６８に印加する
ようになっている。この圧電素子６８は、上記高周波パ
ルス信号が印加されると変位し音波を発生するようにな
っており、該音波は超音波振動子６５を伝播するように
なっている。

【００５４】一方、上記超音波振動子６５の他側面に
は、音波受信用の音波受信圧電素子６９が接着固定され
て配設されていて、上記圧電素子６８の変位により発生
し、超音波振動子６５を伝播する音波を受けるようにな
っている。また、該圧電素子６９の出力端は、インダク
タ７１とコンパレータ７２とに接続されている。

【００５５】上記圧電素子６９の出力電圧はコンパレー
タ７２により、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの論理信号に変換さ
れ、ＡＮＤ素子７３とＥＯＲ素子７４と介してもうひと
つＡＮＤ素子７５をとおり、アップダウンカウンタ７６
（Ｕ／Ｄ）のカウント端子に接続される。またＡＮＤ素
子７３の出力はアップダウンカウンタ７６のカウント方
向を決定する端子にも接続される。

【００５６】上記ＡＮＤ素子７３の他方の入力端には図
示しない手段で発生するＧＡＴＥ信号ＧＡＴＥが入力さ
れるようになっており、ＥＯＲ素子７４の他方の入力端
には図示しない手段により発生し、上記ＳＴＡＲＴ信号
と同期する基準波形信号ＳＴＤが入力され、さらにＡＮ
Ｄ素子７５には図示しない手段により発生し、上記ＳＴ
Ｄ信号より周波数の高いクロック信号ＣＬＫが入力され
るようになっている。

【００５７】上記アップダウンカウンタ７６の出力はＲ
ＯＭ７７のアドレス端子に接続され、該ＲＯＭ７７のデ
ータ端子はラッチ素子７８に接続され、図示しない手段
により発生するラッチ信号ＬＡＴＣＨによりラッチさ
れ、発振器６１の発振周波数指示端子に入力されるよう
になっている。

【００５８】図１０は、上記ＳＴＡＲＴ、ＧＡＴＥ，Ｓ
ＴＤ，ＬＡＴＣＨの各信号の発生状態を示したタイミン
グチャートである。

【００５９】なお、図中、時間ｔは上記第１実施例と同
様に、ＳＴＡＲＴ信号からＧＡＴＥ信号，ＳＴＤ信号の
発生するまでの一定の時間を示し、超音波振動子４５を
伝播する音波の伝播時間により決定される。

【００６０】次に、本第３実施例の動作について説明す
る。

【００６１】本実施例の動作は、上記第１実施例とほぼ
同様であり、ここでは、異なる部分のみを説明する。

【００６２】上記第１実施例と同様にして検出された超
音波振動子６５を伝播した音波とＳＴＤ信号との位相差
はＥＯＲ素子により抽出され、これがＨｉｇｈのときに
アップダウンカウンタ７６でカウントする。カウントの
アップまたはダウンの方向は上記位相差が進み位相か遅
れ位相かにより変化する。このようにして位相差を数値
データに変換したのち、ＲＯＭ７７に予め書き込まれた
位相差から発振器６１の周波数指令値を決定するデータ
を読みだし、ラッチ素子７８でラッチされ、発振器６１
の周波数をかえる。

【００６３】そして、上記ラッチ素子７８に周波数指令
データがラッチしている間に、上記過程を繰り返し実行
することにより発振器６１の周波数を次々と更新でき
る。

【００６４】なお、上記ＲＯＭ７７には複数のデータパ
ターンの周波数指令データを記録し、カウンタ７６のデ
ータを入力するのと別の未使用のアドレス端子で各々の
データを切り換え、例えば、超音波振動子６５の共振周
波数からわずかに異なる周波数指令値を発生させてアク
チュエータの速度を変化させたり、超音波振動子の音波
伝播時間に対する共振周波数の個体差を調整する調整手
段として使用してもよい。

【００６５】本実施例においても、超音波振動子の共振
周波数変動を自動的に追尾でき、超音波アクチュエータ
を最適かつ安定に駆動できる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
音波振動子の機械的共振周波数が、温度あるいは機械的
負荷条件等により変動しても、駆動周波数が常に該機械
的共振周波数の近傍にある超音波振動子の駆動装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である超音波振動子の駆動
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】上記第１実施例における、ＳＴＡＲＴ、ＧＡＴ
Ｅ，ＳＴＤ，Ｓ／Ｈの各信号の発生状態を示したタイミ
ングチャートである。

【図３】上記第１実施例における、音波受信圧電素子と
インダクタとで構成されるバンドパスフィルタを示した
電気回路図である。

【図４】上記第１実施例における音波発生圧電素子に所
定電圧のパルス波を入力した際に、上記音波受信圧電素
子にインダクタを接続したときの出力電圧の波形を示し
た線図である。

【図５】（ａ），（ｆ）は上記第１実施例におけるＳＴ
Ｄ信号波形、（ｂ），（ｇ）は音波受信圧電素子におけ
る受波波形、（ｃ），（ｈ）はコンパレータを通過後の
波形、（ｄ），（ｉ）はＥＯＲ素子の出力波形、
（ｅ），（ｊ）は積分器の出力波形をそれぞれ示した線
図である。

【図６】（ａ）は上記第１実施例における、音波伝播時
間を２０℃を基準にした際の、超音波振動子温度による
伝播時間の変化の１例を示した線図であり、（ｂ）は圧
電素子の電気端子を並列接続したときの電気的アドミッ
タンスより求めた共振周波数の温度変化の１例を示した
線図であり、（ｃ）は、該図６（ａ），（ｂ）より横軸
を共振周波数、縦軸を音波伝播時間の変動としてプロッ
トした線図である。

【図７】本発明の第２実施例である超音波振動子の駆動
装置の構成を示すブロック図である。

【図８】上記第２実施例における、ＳＴＡＲＴ、ＧＡＴ
Ｅ，ＳＴＤ，ＡＤＣの各信号の発生状態を示したタイミ
ングチャートである。

【図９】本発明の第３実施例である超音波振動子の駆動
装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】上記第３実施例における、ＳＴＡＲＴ、ＧＡ
ＴＥ，ＳＴＤ，ＬＡＴＣＨの各信号の発生状態を示した
タイミングチャートである。

【図１１】従来の超音波振動子において、振動子温度と
共振周波数との関係を示した線図である。

【図１２】従来の超音波振動子において、駆動周波数と
アクチュエータ速度との関係を示した線図である。

【図１３】従来の超音波モータにおける超音波振動子の
１例を示した斜視図である。

【図１４】従来の超音波モータの１例を示した側面図で
ある。

【図１５】従来の超音波振動子の寸法を適当に調節し
て、積層圧電素子に交番電圧を印加した際の、（ａ）縦
共振振動、（ｂ）屈曲共振振動をそれぞれ示した説明図
である。

【符号の説明】

１…電圧制御発振器 ２…移相器 ３…電力増幅器 ４…電力増幅器 ５…超音波振動子 ６…圧電素子 ７…圧電素子 ８…音波発生圧電素子 ９…音波受信圧電素子 １０…パルス発生器 １１…インダクタ １２…コンパレータ １３…ＡＮＤ素子 １４…ＥＯＲ素子 １５…積分器 １６…サンプルホールド回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気−機械エネルギー変換素子を駆動源と
   して超音波振動子に振動を励起し、該振動のエネルギー
   により被駆動部材を駆動する超音波振動子の駆動装置に
   おいて、 上記超音波振動子に伝播させる伝播波を発生する音波発
   生手段と、 上記超音波振動子中を伝播した伝播波を受信する音波受
   信手段と、 上記音波発生手段と同期する基準波と上記音波受信手段
   の出力との位相を比較する位相比較手段と、 この位相比較手段の出力により上記電気−機械エネルギ
   ー変換素子に印加する駆動電圧の周波数を決定する周波
   数決定手段と、 を具備していることを特徴とする超音波振動子の駆動装
   置。