JP2008301563A - 超音波モータ駆動回路及び超音波モータの駆動信号生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストの超音波モータ駆動回路を提供することである。
【解決手段】Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ａの立ち上がりのタイミングで、駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータを第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力する。また、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ａと所望の位相差を有する矩形波Ｂの立ち上がりのタイミングで、駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータを第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。Ｄ／Ａコンバータ１６，１７は、それぞれデジタルデータをアナログ信号に変換して超音波モータの駆動信号として出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、産業用機器、測定器、電子機器等に用いられる超音波モータの駆動回路及びその駆動信号生成方法に関する。

産業用機器、一般の電子機器等の駆動機構として超音波モータが利用されている。また、高精度の位置測定システムと併用することで、従来の送りネジ等を使用した位置決め装置よりはるかに高い位置決め精度を実現することができる。

超音波モータを駆動する信号として一定の位相差（一般的には±９０°）を持った２相の進行波が用いられる。超音波モータを効率良く安定に制御するためにはこの進行波の形状や周波数、振幅、位相差などを適切に制御する必要がある。

特許文献１には、所定の位相差を有する２つのデジタル駆動用源信号をフィルタにより正弦波に変換して超音波アクチュエータに供給することで、駆動信号に含まれる高調波を減らすことが記載されている。

特許文献２には、微分回路を用いて９０°の位相差を持った正弦波電圧を発生させ、その正弦波電圧を超音波モータに供給することが記載されている。
特許文献３には、超音波モータの停止時に、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号の位相差を９０°から０°まで徐々に変化するように制御することで、停止時に発生する騒音を抑制することが記載されている。

超音波モータを効率よく安定に駆動するためには正弦波の信号を供給し、その正弦波の信号の周波数、振幅、位相差が所定の範囲内で任意に変化させることが望ましい。
しかしながら、従来は、超音波モータを駆動する駆動信号の電圧が離散的な値しか設定できなかったり、周波数は可変することができるが駆動信号の波形が矩形波であったり、理想的な駆動信号を得ることが難しかった。

Ｄ／Ａコンバータで正弦波を発生させることも考えられるが、一般的な超音波モータの駆動信号の周波数は数１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ以上であり、仮に１００ｋＨｚ程度の信号を１００Ｈｚのステップで変調すると、Ｄ／Ａコンバータには１００Ｍサンプリング毎秒以上の性能が必要となる。動作速度の速いＤ／Ａコンバータは一般にコストが高くなる。また、１００Ｍサンプリング毎秒以上の速さでＤ／Ａコンバータにデジタルデータを供給できる演算システムやインターフェースもコスト増の要因となる。
特開２０００−７０８５１号公報 特開平９−７０１８７号公報 特開２００２−１９９７４９号公報

本発明の課題は、低コストの超音波モータ駆動回路を実現することである。

本発明の超音波モータ駆動回路は、周期的に変化し所望の位相差を有する第１及び第２の信号を生成する信号生成回路と、第１のＤ／Ａコンバータと、第２のＤ／Ａコンバータと、前記第１の信号と前記第２の信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期したタイミングに、超音波モータを駆動する第１及び第２の駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ出力するＤ／Ａコンバータ制御回路とを備える。

上記の発明の他の態様において、前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路は、前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりにそれぞれ同期したタイミングに、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータに出力する。

上記の発明の他の態様において、前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路は、前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりの一方に同期したタイミングに、前記超音波モータの第１及び第２の駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ出力し、前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりの他方に同期したタイミングに、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値ゼロに対応する前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ出力する。

上記の発明の他の態様は、前記第１のＤ／Ａコンバータから出力される矩形波の信号を擬似的な正弦波に変換する第１のフィルタと、前記第２のＤ／Ａコンバータから出力される矩形波の信号を擬似的な正弦波に変換する第２のフィルタと有する。

上記の発明の他の態様は、前記第１及び第２のフィルタは、カットオフ周波数を超音波モータの共振周波数の１．１８倍以上、１．４倍以下に設定したローパスフィルタである。

上記の発明の他の態様は、前記第１及び第２の信号の周波数または位相差を決める信号またはデータを前記信号生成回路に出力すると共に、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路に出力する制御部を有する。

上記の発明の他の態様は、前記超音波モータの弾性体の振動を検出する振動検出器と、前記振動検出器で検出される信号と前記第１または第２の信号との位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差検出器で検出される位相差に基づいて前記第１及び第２の信号の周波数、位相差または前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路に出力する前記デジタルデータの値を制御する制御部とを備える。

上記の発明の他の態様は、前記超音波モータの弾性体と接触する移動体の位置を検出する位置検出器と、前記位置検出器により検出される位置情報と目的とする位置とに基づいて前記第１及び第２の信号の周波数、位相差または前記Ｄ／Ａコンバータに出力する前記デジタルデータを変化させて前記移動体の位置または速度を制御する制御部とを備える。

本発明の超音波モータの駆動信号生成方法は、周期的に変化し所望の位相差を有する第１及び第２の信号を生成し、前記第１の信号と前記第２の信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期したタイミングに、超音波モータを駆動する第１及び第２の駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータを第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ供給して、前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータから超音波モータを駆動するための信号を出力させる。

本発明によれば、動作速度の比較的遅いＤ／Ａコンバータを用いて安価な超音波モータ駆動回路を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、超音波モータ１２を含む第１の実施の形態の超音波モータ駆動回路１１のブロック図である。
超音波モータ１２は、屈曲振動と縦振動を発生させる複数の振動子からなる弾性体と、その弾性体に接触させた移動体とからなる。

制御部（ＣＰＵ）１４は、発振周波数と位相差を指示する信号またはデータを矩形波発生回路１３に出力すると共に、超音波モータ１２を駆動する駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータをＤ／Ａコンバータ制御回路１５に出力する。制御部１４は、矩形波発生回路１３に出力するデータを変更することで矩形波Ａ、Ｂの周波数、位相差を制御することができる。

矩形波発生回路１３（信号生成回路）は、制御部１４からの指示に従って所望の周波数の所望の位相差を持った２種類の矩形波Ａ、Ｂ（第１及び第２の信号）を生成してＤ／Ａコンバータ制御回路１５に出力する。

Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ａ、Ｂの立ち上がりまたは立ち下がりに同期したタイミングに、制御部１４から出力されるデジタルデータを第１及び第２のＤ／Ａコンバータ１６及び１７に出力する。

第１のＤ／Ａコンバータ１６は、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５から出力されるデジタルデータＤＡＴＡ−Ａをアナログ信号ＤＡＣ−Ａに変換してローパスフィルタ１８（第１のフィルタ）に出力する。ローパスフィルタ１８は、第１のＤ／Ａコンバータ１６から出力される矩形波の信号ＤＡＣ−Ａを平滑し擬似的な正弦波に変換して増幅器２０に出力する。増幅器２０は、増幅した正弦波の第１の駆動信号ＯＵＴ−Ａを超音波モータ１２に出力する。

第２のＤ／Ａコンバータ１７は、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５から出力されるデジタルデータＤＡＴＡ−Ｂをアナログ信号ＤＡＣ−Ｂに変換してローパスフィルタ１９（第２のフィルタ）に出力する。ローパスフィルタ１９は、第２のＤ／Ａコンバータ１７から出力される矩形波の信号を平滑し疑似的な正弦波に変換して増幅器２１に出力する。増幅器２１は、増幅した正弦波の第２の駆動信号ＯＵＴ−Ｂを超音波モータ１２に出力する。

図２は、ローパスフィルタ１８、１９の一例を示す図である。この実施の形態では、演算増幅器を用いたフィルタの中で構成が簡素な正帰還型フィルタであるサレン・キー回路を用いた。演算増幅器を用いたアクティブフィルタを用いることで、出力信号の線形性を確保し、安定した超音波モータ１２の制御を可能としている。なお、アクティブフィルタに限らず、抵抗とキャパシタからなるパッシブフィルタを用いても良い。

図２において、入力信号は、直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して、演算増幅器３１の非反転入力端子に入力する。非反転入力端子にはキャパシタＣ１の一端が接続され、キャパシタＣ１の他端は電源電圧に接続されている。演算増幅器３１の出力は反転入力端子に帰還され、その反転入力端子に帰還される信号は、キャパシタＣ２を介して非反転入力端子にも帰還されている。キャパシタＣ２の容量とキャパシタＣ１の容量比は１：２に設定されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値をＲ、キャパシタＣ１の容量値をＣとすると、ローパスフィルタ１８、１９のカットオフ周波数ｆｃは、ｆｃ＝１／（２・２^1/2・πＲＣ）で表せる。カットオフ周波数ｆｃは、超音波モータ１２の共振周波数の１．１８倍以上、１．４倍以下に設定するのが好ましい。

図１に戻り、振動検出器２２は、超音波モータ１２の弾性体の振動を検出し、検出結果の信号を位相差測定器２３に出力する。位相差測定器２３は、振動検出器２２で検出される超音波モータ１２の振動を示す信号と矩形波Ｂとの位相差を測定し、測定結果を制御部１４に出力する。制御部１４は、この位相差の測定結果に基づいて駆動信号の周波数、位相差または振幅の制御を行う。

また、超音波モータ１２の弾性体と接触する移動体の位置を検出する位置検出器（図示せず）を設け、位置検出器の検出情報を制御部１４に出力するようにしても良い。そして、制御部１４が、位置検出器により検出される移動体の位置と目的とする位置との差を算出し、その差が小さくなるように矩形波Ａ、Ｂの周波数、位相差、あるいは駆動信号の振幅値を制御しても良い。

次に、上記の超音波モータ駆動回路１１の動作を、図３のタイミングチャートを参照して説明する。
制御部１４により矩形波の周波数と位相差が指示され、駆動信号の振幅を決めるデジタルデータＸ、ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３・・が順に出力され、矩形波発生回路１３から、例えば、周波数が１００ｋＨｚで、９０°の位相差を持った矩形波Ａ、Ｂが出力されたものとする。

Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、制御部１４から出力されたデジタルデータ「ａ１」をラッチし、ラッチしたデータ「ａ１」を矩形波Ａの立ち上がりのタイミングに、デジタルデータＤＡＴ−Ａとして第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力する。また、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、制御部１４から出力されたデジタルデータ「ｂ１」をラッチし、ラッチしたデータ「ｂ１」を矩形波Ｂの立ち上がりのタイミングに、デジタルデータＤＡＴ−Ｂとして第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。

第１のＤ／Ａコンバータ１６は、図３に示すように、デジタルデータ「ａ１」を振幅値ａ１の矩形波の信号ＤＡＣ−Ａに変換して出力する。また、第２のＤ／Ａコンバータ１７は、デジタルデータ「ｂ１」を振幅値ｂ１の矩形波の信号ＤＡＣ−Ｂに変換して出力する。

次に、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ａの立ち下がりのタイミングに、データ「ａ１」を反転させた「−ａ１」を、デジタルデータＤＡＴ−Ａとして第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力する。また、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ｂの立ち下がりのタイミングに、データ「ｂ１」を反転させた「−ｂ１」をデジタルデータＤＡＴ−Ｂとして第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。

この結果、第１のＤ／Ａコンバータ１６からは、図３に示すように、矩形波Ａの前半の半周期の期間、振幅値ａ１となり、後半の半周期の期間、振幅値−ａ１となる矩形波の信号ＤＡＣ−Ａが出力される。また、第２のＤ／Ａコンバータ１７からは、矩形波Ｂの前半の半周期の期間、振幅値ｂ１となり、後半の半周期の期間、振幅値−ｂ１となる矩形波の信号ＤＡＣ−Ｂが出力される。

次に、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ａの次の立ち上がりのタイミングで、デジタルデータＤＡＴ−Ａとして「ａ２」を第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力すると共に、矩形波Ｂの次の立ち上がりのタイミングに、デジタルデータＤＡＴＡ−Ｂとして「ｂ２」を第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。

次に、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ａの立ち下がりのタイミングに、デジタルデータＤＡＴ−Ａとして「−ａ２」を第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力すると共に、矩形波Ｂの立ち下がりのタイミングに、デジタルデータＤＡＴ−Ｂとして「−ｂ２」を第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。

この結果、第１のＤ／Ａコンバータ１６からは、図３に示すように、矩形波Ａの２番目の周期の前半の半周期の期間、振幅値ａ２となり、後半の半周期の期間、振幅値−ａ２となる矩形波の信号ＤＡＣ−Ａが出力される。また、第２のＤ／Ａコンバータ１７からは、矩形波Ｂの２番目の周期の前半の半周期の期間、振幅値ｂ２となり、後半の半周期の期間、振幅値−ｂ２となる矩形波の信号ＤＡＣ−Ｂが出力される。

そして、ローパスフィルタ１８において、矩形波の正負の信号ＤＡＣ−Ａが平滑され、増幅器２０で増幅され、図３に示すような擬似的な正弦波の第１の駆動信号ＯＵＴ−Ａが超音波モータ１２に供給される。同時に、ローパスフィルタ１９において、矩形波の正負の信号ＤＡＣ−Ｂが平滑され、擬似的な正弦波の第２の駆動信号ＯＵＴ−Ｂが超音波モータ１２に供給される。

図４は、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５の回路の一例である。図４において、制御部１４から出力されるデジタルデータＸの内の７ビットのデータは、ライト信号ＷＥがイネーブルになったとき、入力レジスタ４１、４２にラッチされる。これらの入力レジスタ４１、４２は、例えば７ビットのレジスタである。

レジスタ４３のクロック端子ＣＫには矩形波Ａが入力しており、矩形波Ａの立ち上がりに同期したタイミングで、入力レジスタ４１にラッチされたデジタルデータＸがレジスタ４３にラッチされる。

レジスタ４４のクロック端子ＣＫには矩形波Ｂが入力しており、矩形波Ｂの立ち上がりに同期したタイミングで、入力レジスタ４２にラッチされたデジタルデータＸがレジスタ４４にラッチされる。

排他的論理和否定回路（ＸＮＯＲ）４５は、矩形波ＡとデジタルデータＸの内の７ビットのデータとの排他的論理和否定演算を行う回路であり、７ビットのＸＮＯＲからなる。例えば、矩形波Ａが「１」で、１ビットのＸＮＯＲに入力するデジタルデータＸの該当するビットが「１」のときには、そのＸＮＯＲからは「１」が出力され、デジタルデータの該当するビットが「０」のときには「０」が出力される。他方、矩形波Ａが「０」で、デジタルデータＸの該当するビットが「１」のときには、そのＸＮＯＲからは「０」が出力され、ビットが「０」のときには「１」が出力される。

すなわち、排他的論理和否定回路４５からは、矩形波Ａが「１」の期間はデジタルデータＸの正の値が出力され、矩形波Ａが「０」の期間はデジタルデータＸの負の値が出力される。

レベル変換回路４８は、信号の電圧レベルを変換する回路であり、排他的論理和否定回路４５の出力信号と矩形波Ａを所望の電圧レベルに変換して第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力する。レベル変換回路４８は、例えば、３．３Ｖの信号を５Ｖの信号に変換する回路である。第１の実施の形態においては、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５の出力信号の電圧レベルと、Ｄ／Ａコンバータ１６の信号の電圧レベルが異なるためにレベル変換回路４８を設けてあるが、両者の電圧レベルが同じ場合には不要である。

排他的論理和回路４７には、矩形波Ｂと超音波モータ１２の回転方向を切り換えるためのＤＩＲ信号が入力している。なお、図４のＤＩＲの上の線は、ＤＩＲ信号が「０」のときアクティブとなる信号であることを示している。

ＤＩＲ信号を「０」から「１」、あるいは「１」から「０」に切り換えることで、排他的論理和回路４７の出力信号の極性を反転させ、排他的論理和否定回路４６から出力されるデータを反転させることができる。これにより、超音波モータ１２の第１の駆動信号（増幅器２０の出力信号）に対する第２の駆動信号（増幅器２１の出力信号）の位相の進み、遅れを切り換えて超音波モータ１２の回転方向を切り換えることができる。

排他的論理和否定回路（ＸＮＯＲ）４６は、排他的論理和回路４７の出力信号と、デジタルデータＸの内の７ビットのデータの排他的論理和否定演算を行う回路であり、７ビットのＸＮＯＲからなる。

例えば、矩形波Ｂが「１」で、ＤＩＲ信号が「０」のとき、排他的論理和回路４７の出力信号は「１」となる。このとき、排他的論理和否定回路４６の１ビットのＸＮＯＲに入力する信号（排他的論理和回路４７の出力信号）は「１」となり、デジタルデータＸの該当するビットが「１」のときには、１ビットのＸＮＯＲの出力は「１」となる。また、デジタルデータＸの該当するビットが「０」のときには、ＸＮＯＲの出力は「０」となる。

他方、矩形波Ｂが「０」かつＤＩＲ信号が「０」で、デジタルデータＸの該当するビットが「１」のときには、１ビットのＸＮＯＲの出力は「０」となり、デジタルデータＸの該当するビットが「０」のときには、ＸＮＯＲの出力は「１」となる。

すなわち、排他的論理和否定回路４６からは、ＤＩＲ信号が「０」で、矩形波Ｂが「１」の期間はデジタルデータＸの正の値が出力され、矩形波Ｂが「０」の期間はデジタルデータＸの負の値が出力される。

レベル変換回路４９は、信号の電圧レベルを変換する回路であり、排他的論理和否定回路４６の出力信号と排他的論理和回路４７の出力信号を、所望の電圧レベルに変換して第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。

なお、上記の例では、矩形波信号Ａ、Ｂの立ち上がりに同期したタイミングに、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５から第１及び第２のＤ／Ａコンバータ１６，１７にデジタルデータを出力しているが、矩形波Ａ、Ｂの立ち下がりに同期したタイミングにデジタルデータを出力するようにしても良い。

上述した第１の実施の形態は、矩形波Ａ、Ｂの立ち上がり（または立ち下がり）に同期したタイミングに、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５から第１及び第２のＤ／Ａコンバータ１６及び１７にそれぞれ第１及び第２の駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータＸを出力するようにした。従って、第１及び第２のＤ／Ａコンバータ１６及び１７は、矩形波Ａ、Ｂの周波数（例えば、数１００ｋＨｚ程度）で動作できる程度の動作速度を有すれば良いので、高速（例えば、１００×１００ｋＨｚ以上）で動作するＤ／Ａコンバータを使用する必要が無い。これにより、安価なＤ／Ａコンバータを用いて超音波モータ駆動回路１１を構成することができる。

また、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５に供給するデジタルデータＸの値、矩形波Ａ、Ｂの周波数または位相差を変化させることで、超音波モータ１２に供給する駆動信号の周波数、振幅または位相差を任意に制御することができる。

さらに、Ｄ／Ａコンバータ１６及び１７の出力信号をローパスフィルタ１８、１９で平滑することで擬似的な正弦波の駆動信号を生成することができる。擬似的な正弦波の駆動信号で超音波モータ１２を駆動することで、超音波モータ１２をより安定に、かつ効率的に制御することができる。

また、超音波モータ１２の実際の振動を振動検出器２２で検出し、検出した振動と矩形波Ａまたは矩形波Ｂとの位相差を計測し、例えば、位相差が所望の値となるように駆動信号の周波数、位相差を制御することで超音波モータ１２をより安定に制御することができる。

また、超音波モータ１２の弾性体に接触させた移動体の位置を検出する位置検出器を設け、その位置検出器により検出された移動体の位置と目的とする位置との差を計算し、その差が小さくなるように駆動信号の周波数、位相差または振幅を制御することで、移動体の位置、あるいは速度を適正に制御することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、Ｄ／Ａコンバータ１６、１７を単電源で駆動して、駆動信号として正の信号のみを供給する例を示している。

この第２の実施の形態の超音波モータ駆動回路１１とＤ／Ａコンバータ制御回路１５の構成は、基本的には第１の実施の形態と同様である。異なる点は、負のデジタルデータＸを生成する必要が無いので、図４の回路において、排他的論理和否定回路４５と４６等が不要となる点である。

以下、第２の実施の形態の超音波モータ駆動回路の動作を、図５のタイミングチャートを参照して説明する。
第２の実施の形態においては、制御部１４からデジタルデータＸとして、データａ１、ｂ１、０、ａ２、ｂ２、０・・・が順に出力される。

図１のＤ／Ａコンバータ制御回路１５は、制御部１４からデジタルデータ「ａ１」が出力され、ライト信号ＷＥがイネーブルになったときデータ「ａ１」をラッチし、矩形波Ａの立ち上がりに同期したタイミングに、そのデータ「ａ１」をＤＡＴＡ−Ａとして第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力する。

次に、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、制御部１４から出力されるデジタルデータ「ｂ１」をラッチし、矩形波Ｂの立ち上がりに同期したタイミングに、そのデータ「ｂ１」をＤＡＴＡ−Ｂとして第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。

次に、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、制御部１４から出力されるデジタルデータ「０」をラッチし、矩形波Ａの立ち下がりに同期したタイミングに、そのデータ「０」をＤＡＴＡ−Ａとして第１のＤ／Ａコンバータ１６に出力する。

次に、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５は、矩形波Ｂの立ち下がりに同期したタイミングに、データ「０」をＤＡＴＡ−Ｂとして第２のＤ／Ａコンバータ１７に出力する。
その結果、第１のＤ／Ａコンバータ１６からは、図５に示すように、矩形波Ａが「１」となる前半の半周期の期間は、振幅ａ１の矩形波の信号ＤＡＣ−Ａが出力され、矩形波Ａが「０」となる後半の半周期の期間は、振幅０の矩形波の信号ＤＡＣ−Ａが出力される。そして、その矩形波の信号がローパスフィルタ１８（図１）で平滑され擬似的な正の正弦波の信号に変換され、その信号が増幅器で増幅されて第１の駆動信号ＯＵＴ−Ａとして超音波モータ１２に供給される。

同様に、第２のＤ／Ａコンバータ１７からは、図５に示すように、矩形波Ｂが「１」となる前半の半周期の期間は、振幅ｂ１の矩形波の信号ＤＡＣ−Ｂが出力され、矩形波Ｂが「０」となる後半の半周期の期間は、振幅０の矩形波の信号ＤＡＣ−Ｂが出力される。そして、その矩形波の信号ＤＡＣ−Ｂがローパスフィルタ１９で平滑され擬似的な正の正弦波の信号に変換され、その信号が増幅器で増幅されて第２の駆動信号ＯＵＴ−Ｂとして超音波モータ１２に供給される。

この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、Ｄ／Ａコンバータ１６、１７の出力の極性が単極であるので、負の電源電圧をＤ／Ａコンバータ１６、１７に供給する必要が無く電源回路が簡素になる。

本発明は上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
（１）矩形波Ａと矩形波Ｂの位相差は９０°に限らず、９０°未満、あるいは９０°より大きくても良い。
（２）実施の形態は、Ｄ／Ａコンバータ１６、１７の出力信号をローパスフィルタ１８、１９により擬似的な正弦波に変換しているが、矩形波の信号を駆動信号として用いても良い。
（３）上記の実施の形態では、第１の駆動信号と第２の駆動信号の振幅値を異なる値として説明したが同一の振幅値であっても良い。
（４）上記の実施の形態では、Ｄ／Ａコンバータ制御回路１５の内部でデジタルデータＸの反転データを生成しているが、制御部１４からデジタルデータＸの反転データをＤ／Ａコンバータ制御回路１５に出力しても良い。

第１の実施の形態の超音波モータ駆動回路１１のブロック図である。 ローパスフィルタの一例を示す図である。 超音波モータ駆動回路のタイミングチャートである。 Ｄ／Ａコンバータ制御回路の回路図である。 第２の実施の形態の超音波モータ駆動回路のタイミングチャートである。

符号の説明

１１ 超音波モータ駆動回路
１２ 超音波モータ
１３ 矩形波生成回路
１４ 制御部
１５ Ｄ／Ａコンバータ制御回路
１６、１７ Ｄ／Ａコンバータ
１８、１９ ローパスフィルタ
２０、２１ 増幅器
２２ 振動検出器
２３ 位相差検出器

Claims (12)

1. 周期的に変化し所望の位相差を有する第１及び第２の信号を生成する信号生成回路と、
   第１のＤ／Ａコンバータと、
   第２のＤ／Ａコンバータと、
   前記第１の信号と前記第２の信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期したタイミングに、超音波モータを駆動する第１及び第２の駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ出力するＤ／Ａコンバータ制御回路とを備える超音波モータ駆動回路。
2. 前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路は、前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりにそれぞれ同期したタイミングに、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータに出力する請求項１記載の超音波モータ駆動回路。
3. 前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路は、前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりの一方に同期したタイミングに、前記超音波モータの第１及び第２の駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ出力し、前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりの他方に同期したタイミングに、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値ゼロに対応する前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ出力する請求項１記載の超音波モータ駆動回路。
4. 前記第１のＤ／Ａコンバータから出力される矩形波の信号を擬似的な正弦波に変換する第１のフィルタと、前記第２のＤ／Ａコンバータから出力される矩形波の信号を擬似的な正弦波に変換する第２のフィルタとを有する請求項１または２記載の超音波モータ駆動回路。
5. 前記第１及び第２のフィルタは、カットオフ周波数を超音波モータの共振周波数の１．１８倍以上、１．４倍以下に設定したローパスフィルタである請求項４記載の超音波モータ駆動回路。
6. 前記第１及び第２の信号の周波数または位相差を決める信号またはデータを前記信号生成回路に出力すると共に、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路に出力する制御部を有する請求項１または２記載の超音波モータ駆動回路。
7. 前記超音波モータの弾性体の振動を検出する振動検出器と、前記振動検出器で検出される信号と前記第１または第２の信号との位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差検出器で検出される位相差に基づいて前記第１及び第２の信号の周波数、位相差または前記Ｄ／Ａコンバータ制御回路に出力する前記デジタルデータの値を制御する制御部とを備える請求項１または２記載の超音波モータ駆動回路。
8. 前記超音波モータの弾性体と接触する移動体の位置を検出する位置検出器と、前記位置検出器により検出される位置情報と目的とする位置とに基づいて前記第１及び第２の信号の周波数、位相差または前記Ｄ／Ａコンバータに出力する前記デジタルデータを変化させて前記移動体の位置または速度を制御する制御部とを備える請求項１または２記載の超音波モータ駆動回路。
9. 周期的に変化し所望の位相差を有する第１及び第２の信号を生成し、
   前記第１の信号と前記第２の信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期したタイミングに、超音波モータを駆動する第１及び第２の駆動信号の振幅値を決めるデジタルデータを第１及び第２のＤ／Ａコンバータにそれぞれ供給して、前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータから超音波モータを駆動する信号を出力させる超音波モータの駆動信号生成方法。
10. 前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりにそれぞれ同期したタイミングに、前記第１及び第２駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータに出力する請求項９記載の超音波モータの駆動信号生成方法。
11. 前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりの一方に同期したタイミングに、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値を決める前記デジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータに出力し、前記第１及び第２の信号の立ち上がりと立ち下がりの他方に同期したタイミングに、前記第１及び第２の駆動信号の振幅値ゼロに対応するデジタルデータを前記第１及び第２のＤ／Ａコンバータに出力する請求項９記載の超音波モータの駆動信号生成方法。
12. 前記第１のＤ／Ａコンバータから出力される矩形波の信号を第１のフィルタにより擬似的な正弦波に変換し、前記第２のＤ／Ａコンバータから出力される矩形波の信号を第２のフィルタにより擬似的な正弦波に変換する請求項９記載の超音波モータの駆動信号生成方法。