JPH078153B2

JPH078153B2 - 振動波モーター装置

Info

Publication number: JPH078153B2
Application number: JP61165066A
Authority: JP
Inventors: 信行鈴木; 雅夫清水; 光広桂川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1986-07-14
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPS6323572A; US4749896A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は振動波モーターに関し、特にフエーズロツクド
ループにてモーターの駆動周波数制御を行なう振動波モ
ーター装置に関する。

＜従来技術＞振動波モーターの駆動回路としてフエーズロツクドルー
プを利用したモーターを常に共振周波数で駆動する様な
した駆動回路としては本願出願人が例えば特願昭60−22
6566号として先に提案している。

第１図は上記駆動回路を示す回路図で、まず該従来回路
について説明する。

図において、１は表面上に電歪素子が配される固定子、
１−1,1−2,1−３は電極を示している。該固定子上の電
極構成としては第２図の如く配されており電極１−1,1
−２は固定子の表面に分極処理された２群の電歪素子上
にそれぞれ位置し、互いに90゜位相が異なる周波電圧を
各群の電歪素子に印加する駆動電極である。電極１−３
は上記駆動電極１−1,1−２とは電気的に絶縁された電
歪素子上に配され、該電歪素子出力にて固定子の振動状
態を検知するためのモニター電極である。又、１−４は
電極１−1,1−2,1−３に対する共通電極である。第１図
に戻り、7,8はアンプ、10,11はコイルで前記駆動電極１
−1,1−２に接続されている。

17は電極１−１に接続され、該電極の正弦波を整形して
ロジツクレベルのパルスに変換するコンパレーターであ
る。又２はモニター電極の出力波形（正弦波）をロジツ
クレベルのパルスに変換するコンパレータである。12は
その一方の入力端を前記コンパレーター２の出力と接続
すると共に他方の入力端をインバーター18と接続するフ
エイズコンパレーター（位相比較回路）で例えばUSP4,2
91,274号等にて周知であり、その詳細な説明は省略する
が入力信号の位相差を検知して位相差が存在する場合の
み出力を発生するものである。

該コンパレーター12のブロツク構成及び入力出力特性は
第３図及び第４図に示す通りであり、入力端Ｒへの入力
パルス（立上り信号）が入力端Ｓへの立上り信号より先
に入力された場合には立上り信号差の期間のみ出力はVc
c（ハイレベル信号以下Ｈと称す。）となり、上記入力
端Ｓへの立上り信号の入力にて出力はオープン状態（高
インピーダンス状態）となる。

又入力端Ｓへの入力パルス（立上り信号）が入力端Ｒへ
の立上り信号より先に入力された場合には立上り信号期
間出力はグランドレベル（ロウレベル以下Ｌと称す）と
なる。

又、出力がＨ又はＬを示す場合以外はオープン状態とな
るものである。よって、位相差がゼロの時には出力はオ
ープン状態のまま保持される。

４はローバスフイルターでコンパレーター12の出力を平
滑化している。５はデユテイ比50％の信号を入力電圧に
応じた周波数で出力する電圧制御発振器（VCO）で、そ
の入力はローパスフイルター４の出力に接続されてい
る。該VCO5の入力電圧と出力周波数は１次関数の関係に
あり電圧が高くなる程高周波出力となる。

又、SSMの真の共振周波数以外の共振周波数にロツクさ
れるのを防止するためにVCO5は発振周波数に制限をかけ
られている。例えばSSMの真の共振周波数を40KHzとし、
となりの共振周波数を38KHz及び42KHzだとすると、VCO5
の周波数は38KHzと42KHzを含まない38〜42KHzの範囲で
発振する様制限されている。

19はVCO5の出力を32分周する分周回路で、該分周回路の
出力はアンプ７、コイル10を介して電極１−１に印加さ
れる。又分周回路19の出力は８段のシフトレジスター20
のＤ入力端に接続されている。該レジスター20のクロツ
ク端子には上記VCO5の出力がクロツクパルスとして入力
されている。分周回路19の出力パルスに対するVCO5の周
波数は32倍となっているため、レジスター20に対するＤ
入力とクロックパルスとの関係も32倍となっておりシフ
トレジスター20の出力Q₈はＤ入力信号に対して90゜ずれ
た（遅れた）パルスが出力されることとなる。尚VCO5の
発振周波数はSSMの共振周波数の32倍に設定している。

25は８段のシフトレジスターで、該レジスターのＤ入力
端には上記コンパレーター17の出力が入力され、又クロ
ツク入力には上記VCO5の出力が入力されているため、出
力端Q₈からはＤ入力端への入力信号に対して90゜遅れた
パルスが出力される。即ち、分周回路19の出力パルスと
コンパレーター17の出力パルスは同一の位相関係のパル
スとなるため、該パルスをＤ入力として入力し、VCO5の
出力をクロツクとして入力するシフトレジスター25の８
段目の出力Q₈としてはＤ入力信号、即ち電極１−１の信
号に対して90゜遅れたパルスとなる。

上記シフトレジスター25の出力Q₈はインバーター18を介
してフエーズコンパレーター12のＳ入力に入力されてい
る。尚、電極１−１と電極１−３の配置関係としては90
゜ずれた位置関係にあり、又VCO5の出力周波数をSSMの
真の共振周波数に対する両側の共振周波数の範囲内とな
る様その出力周波数帯が制限されているものとする。

該構成に係るSSMの動作について説明する。

一般にSSMにおいてはその共振状態では駆動電極１−１
又は１−２とモニター電極１−３の位置関係に応じて電
極１−１又は１−２の駆動信号の位相とモニター電極１
−３からの信号の位相が特定の関係、即ち電極間の位置
的位相関係と電極における信号の位相関係が同一位相差
関係を示すものであり、SSMを共振駆動するためのには
上記位相関係を保持させれば常に共振駆動することが出
来る。該第１図のSSMにあっては電極１−１と電極１−
３とは90゜ずれて配設されているため電極１−１と電極
１−３の波形も90゜ずれる様制御すれば共振駆動とする
ことが出来、第１図のSSMではコンパレーター12にて電
極１−３と、電極１−１における波形の位相を検知に常
にこの位相が90゜ずれる様制御している。

以下、その動作につき説明する。

VCO5は所定の周波数の50％デユーテイのパルスを送出し
分周回路19にて該パルスが32分周された上アンプ７、コ
イル10、電極１−１を介して固定子１上の第１群の電歪
素子に印加される。尚、この際コイル10、電極１−１、
固定子１から成る共振回路の作用にて電極１−１より印
加される信号は正弦波となり電歪素子には正弦波が印加
される。

一方、分周回路19の出力はシフトレジスター20のＤ入力
に印加されると共に該レジスター20のクロツクパルスと
しては上記VCO5の出力パルスが与えられているので、レ
ジスター20のQ₈出力からは分周回路19の出力パルスに対
して90゜位相のずれたパルスが出力され、アンプ８、コ
イル11、電極１−２を介して正弦波として第２群の電歪
素子に印加される。今、電極１−1,1−２を介して印加
される正弦波がSSMの共振周波数であったとすると、位
相の異なる各群の電歪素子に上述の如く90゜位相差の周
波電圧がそれぞれ印加されるので固定子１の表面には進
行性の振動波が発生し、該固定子に摩擦接触している移
動体が、該進行性振動波にて駆動され回動する。

又、該固定子の振動状態は電極１−３に接続している電
歪素子にて振動を表わす周波電圧に変換されこれがモニ
ター電極で検出されコンパレーター２にてパルスに変換
された上コンパレーター12のＲ入力に伝えられる。一方
電極１−１の波形はコンパレーター17にてパルスに変換
されレジスター25のＤ入力に伝えられる。該レジスター
25のシフトクロツクパルスは上記VCO5からのパルスであ
るため、シフトレジスター25の出力Q₈からは電極１−１
の波形に対して90゜位相の遅れたパルスとなり、該パル
スインバーター18にて反転されフエーズコンパレーター
12のＳ入力に伝わる。

上記の如くレジスター25の出力Q₈のパルスはアンプ７へ
の印加パルスを第５図（ａ）とすると第５図（ｂ）の如
く90゜遅れたパルスとなり、該パルスがインバーター18
にて反転の上コンパレーター12のＳ入力に伝わるので該
コンパレーター12のＳ入力へのパルスは第５図（ｃ）の
如く第５図（ａ）のパルスに対して90゜進んだパルスと
なる。

よって、該コンパレーター12のＳ入力へのパルスとコン
パレーター12のＲ入力へのパルスとの位相が一致すれば
電極１−３と電極１−１間に90゜位相差が生じているこ
ととなり、共振状態であることが検知されることとな
る。又、コンパレーター12はその入力端ＲとＳへの入力
信号位相が一致していればその出力をオープン状態に保
持しているのでVCO5はその発振状態を保持し続けること
となり、共振周波数で駆動され続ける。

又、SSMが共振状態にない場合には電極１−３からの信
号が電極１−１の信号に対して90゜位相ずれ状態から前
後にずれることとなる。よって、この場合にはコンパレ
ーター12のＲ及びＳ入力端へのパルス位相は一致しなく
なり、例えば第４図に示す如くコンパレーター12のＲ入
力端へのパルスの立ち上り信号がＳ入力端へのパルスの
立ち上り信号よりも先に発生している場合は上記立ち上
り信号差分コンパレーター12の出力はＨとなり、又逆に
Ｓ入力端への立ち上り信号がＲ入力端への立ち上り信号
よりも先に発生している場合は立ち上り信号差分コンパ
レーター12の出力はＬとなる。よって、コンパレーター
２のパルス、即ち電極１−３からの波形の位相がインバ
ーター18からのパルスの位相に対して進んだ状態となる
と、即ち、電極１−１と１−３の波形の位相差が90゜以
上となるとその位相差期間分コンパレーター12の出力は
Ｈとなり該Ｈはローパスフイルター４を介してVCO5に入
力され、VCO5への入力電圧増加し、その分VCO5の発振周
波数が高くなる。VCO5の発振周波数が高くなる程、即
ち、電極１−1,1−２への駆動周波数が高くなる程電極
１−１に入力される信号は電極１−３に発生する信号よ
りも位相が進む方向に変化する特性を有しているため、
上記電極１−１と１−３との位相差が90゜方向へ制御さ
れる。

又、逆に電極１−１と１−３の位相差が90゜以内となる
とコンパレーター12のＳ入力端の立ち上り信号の方がＲ
入力端への立ち上り信号に比して先に発生するため、そ
の位相差分コンパレーター12の出力はＬとなりVCO5の発
振周波数が低下するため電極１−1,1−２への駆動周波
数も低くなり、電極１−１と１−３の波形の位相が増大
し電極１−１と１−３との位相差が90゜方向へ移行す
る。

この様に電極１−１と１−３の波形の位相差検知がなさ
れ、この位相差が常に90゜となる様SSMの駆動周波数が
制限され、SSMは常に共振状態にて駆動制限されること
となる。

以上の如く構成された第１図のSSMではその共振周波数
が信号の位相比較によるフエーズロツクドループにて常
にSSMの真の共振周波数となる様制御されるのである
が、VCO5の構成上温度変化等環境変化の影響を受け易く
SSMの真の共振周波数以外の他の共振周波数にロツクさ
れるおそれがある。第６図は上記VCO5の具体的構成を示
した回路図で、５−１はオペアンプ、５−2,5−6,5−7,
5−8,5−９はNPN型トランジスター、５−3,5−4,5−５
はPNP型トランジスター、５−10,5−16は抵抗、５−11
はコンデンサ、５−14,5−15はナンドゲート、５−17は
定電流源をそれぞれ示している。VCO5の入力はオペアン
プ５−１の入力であり、該アンプ５−１の入力はト
ランジスター５−２のエミツタと抵抗５−10の一方に接
続され、又該抵抗５−10の他方は、GNDに接続されてい
る。上記オペアンプ５−１、トランジスター５−２、抵
抗５−10にて電圧電流変換回路を構成しアンプ５−１に
入力される電圧に応じた電流をトランジスター５−２の
コレクタに流す。

トランジスター５−２のコレクタはトランジスター５−
３のコレクタとベース、トランジスター５−4,5−５の
ベース、更には定電流源５−17に接続されており、トラ
ンジスター５−3,5−4,5−５はカレントミラー回路を構
成している。

又、トランジスター５−４のコレクタは、トランジスタ
ー５−６および５−７のコレクタ及びトランジスター５
−7,5−8,5−９のベースに接続されている。トランジス
ター５−５のコレクタはトランジスター５−8,5−９の
コレクタ及びコンパレータ５−12の入力と５−13の
入力、更にはコンデンサー５−11と接続されている。コ
ンパレーター５−12の入力には基準電圧V₁が、又５−
13の入力は基準電圧V₂（V₁＞V₂）が印加されコンパレ
ーター５−12の出力はナンドゲート５−14の一方の入力
に、又ゲート５−14の他方の入力にはナンドゲート５−
15の出力が接続されている。コンパレーター５−13の出
力はナンドゲート５−15の一方の入力に、又ゲート５−
15の他方の入力にはゲート５−14の出力につながれてい
る。

該ゲート５−14,5−15にてフリツプフロツプが構成さ
れ、フリツプフロツプのゲート５−15の出力は抵抗５−
16を介してトランジスター５−６のベースに印加されて
いる。

上記構成に係るVCO5の動作について述べる。

上記フイルター４の出力はVCOのアンプ５−１に入力さ
れるため、抵抗５−10にはフイルター４の出力電圧に応
じた電流が流れトランジスター５−２のコレクタ端子に
該電流を形成する。即ちアンプ５−１、抵抗５−10、ト
ランジスター５−２はフイルター出力を電流に変換する
電圧−電流変換回路を構成する。詳述するとフイルター
４の出力がＶであったとすると、抵抗５−10には該電圧
Ｖが印加されるので抵抗５−10の抵抗値をＲとすると、なる電流が流れ、この電流がトランジスター５−２のコ
レクタ端子に形成される。又定電流源５−17の定電流を
i₂とすると、このi₂と上記i₁との合成電流Ｉがトランジ
スター５−３から供給されることとなりカレントミラー
回路を構成するトランジスター５−4,5−５の電流も上
記Ｉとなる。

今トランジスター５−６がオフであり、かつコンデンサ
ー５−11が充電状態にあるものとする。

この状態ではトランジスター５−４に流れる電流が全て
トランジスター５−７に流れるため、トランジスター５
−７とカレントミラー回路を構成するトランジスター５
−8,5−９にもそれぞれトランジスター５−７に流れる
電流値と同一の電流が流れる。この結果、トランジスタ
ー５−５に流れる電流値とトランジスター５−8,5−９
にそれぞれ流れる電流値が同一となるため、コンデンサ
ー５−11からは上記トランジスター５−５に流れる電流
値分の電流が流出しコンデンサー５−11は該トランジス
ター５−５に流れる電流値、即ち上記Ｉにて放電され
る。

これにてコンデンサー５−11の電位は低下し基準レベル
V₂以下となるとコンパレーター５−13の出力がＬとなり
フリツプフロツプを構成するナンドゲート５−15の出力
Ｈとなる。このためトランジスター５−６がオンとな
る。該トランジスター５−６がオンとなることにてトラ
ンジスター５−４に流されていた電流が全てグランドに
流れると共にトランジスター５−7,5−8,5−９がオフと
なる。よって、この場合はトランジスター５−５に流れ
る電流、即ち上記Ｉにてコンデンサー５−11が定電流充
電されコンデンサー５−11の電位が上昇し基準V₁に達す
る。これにてコンパレーター５−ー12が反転し出力をＬ
となすため、ナンドゲート５−15の出力をＬとなしトラ
ンジスター５−６を再びオフとなす。この後再び上記放
電が行なわれ以後上記の充放電が繰り返し実行される。

上述の如くVCO5はコンデンサー５−11に対する入力電圧
に対応した電流値Ｉによる充放電を絞り返し、その出力
として上記入力電圧に対応した周波数で、かつ50％デユ
ーテイのパルスを送出する。

上記第１図にあっては第６図構成のVCO5の上記パルスを
分周回路19にて分周し、周波数を1/32とした上電極１−
１に駆動信号を印加しているので、SSMの共振周波数を
例えば40KHzとした場合VCO5の周波数は40KHz×32＝1.28
MHzと非常に高い周波数を形成している。該VCO5の出力
パルスの周波数は上述の如くVCO5のコンデンサー５−11
に対する一回の充放電時間で決定されるので、上記1.28
MHzを形成するためにはコンデンサー５−11の１回当り
の充電又は放電時間は1/1.28MHz×1/2＝390nsecとな
る。ここでVCO5の充放電に際してトランジスター５−６
〜５−９、コンパレーター５−12,5−13、ナンドゲート
５−14,5−15が反転して充放電の切換えを行なっている
ので、その切換えに必要な時間として通常状態下で50ns
ec必要とするとコンデンサー５−11の実際の充電又は放
電時間としては390−50＝340nsecとなる。

一方上記素子５−６〜５−9,5−12〜５−15の切換え時
の反転動作は環境あるいはVCO5への電源電圧Vccの変化
により影響され、その切換え時間が環境等の変化にて通
常状態下での50nsecから変化する。

今、この切換時間を50nsecから590nsecに環境変化で変
化した場合を考えて見る。

この場合には切換え時間を含むコンデンサー５−11の１
回当りの充又は放電時間は340＋90＝430nsecとなり、VC
O5の周波数は1/430×2nsec＝1.1627MHzとなり、このVCO
5の出力を分周回路19にて32分周した周波数は37.2KHzと
なる。

上述の様にして通常状態において40KHzでSSMを駆動して
いても環境変化により上述の如く37.2KHzに変化してし
まう。このためSSMの真の共振周波数以外の共振周波数
に移行しない様VCO5の周波数範囲を38〜42KHzに制限し
ているにもかかわらずVCO5の自走周波数が37.2KHzと上
記範囲を脱してしまいコンパレーター12、VCO5、等によ
るSSMの共振周波数制御が真の共振周波数にロツクされ
る恐れがある。

上記VCO5の自走周波数の変化は第６図のものに限って起
きるものでなく他の構成によるVCOにあっても同様であ
り、VCO5の周波数変化によるSSMの真の共振周波数から
の逸脱がSSMの動作に対して不都合を生じさせるもので
ある。

＜発明の目的＞本発明は上述の事項に鑑みなされたもので、振動体の振
動状態を検知して、例えばフェーズロックドループ等に
より該検知結果に応じて共振点からのずれを求め、該ず
れ情報にて駆動周波数調定を行なわせる型式の振動波モ
ーター装置において、モーターにより駆動される移動体
の移動状態を検知し、該移動体の移動状態が所定の状態
となって振動波モーターが共振点近くとなるまでは、上
記共振点からのずれ情報に基づく周波数調定を禁止し、
真の共振周波数以外の共振点に応じた周波数調定を防止
した振動波モーターを提供せんとするものである。

＜実施例＞第７図は本発明に係る振動波モーターの駆動回路の一実
施例を示す回路図で、第１図示の従来回路と同一構成部
には同一記号を附してある。図において６は入力ポート
PB0及び出力ポートPA0〜PA3、PC0を有するマイクロコン
ピユーターであり、該コンピユーター６の出力ポートPA
0〜PA3はVCO5に入力している。VCO5はコンピユーター６
の出力ポートPA0〜PA3の出力に応じて発振周波数を決定
する。

26は一方の入力26−２をコンパレーター12の出力に入力
し、他方の入力26−３をVCO5の出力に入力するマルチプ
レクサーで、該プレクサーはコンピユーター６の出力ポ
ートPC0に接続し、該ポートPC0からＨが送出された際に
入力26−２を選択して該入力26−２への入力信号を出力
26−４に送出し、又ポートPC0からＬが送出された際に
入力26−３を選択し、該入力26−３への入力信号を出力
26−４から送出させる。

９はSSMの回転を検知してSSMが回転している時にパルス
等を発生し出力を変化させる駆動検知回路で、該回路の
出力はコンピユーター６の入力ポートPB0に入力してい
る。コンピユータ６は一定時間内に入力ポートPB0への
入力信号の変化があるか否かを検知して一定時間内に変
化が検知されない時には出力ポートPA0〜PA3からの出力
（バイトリーコード）を変化させる。尚、出力ポートPA
0〜PA3の出力は初期状態では全て“0"となっており、上
記検知にて一定時間内に入力ポートPB0への入力信号変
化が認められない時には出力ポートをバイナリーコード
で変化させる。又、VCO5は出力ポートPA0〜PA3のバイナ
リーコードが大となる程出力周波数を増大させる様構成
されていると共に出力ポートPA0〜PA3の出力変化による
VCO5の周波数の変化量はコンパレーター12、フイルター
４、VCO5にて構成されるフエーズドロツクループにおけ
るロツクレンジよりも小さく、かつロツクレンジ内には
SSMの真の共振周波数以外の共振点は含まない様ロツク
レンジが設定されている。

13は、12と同一のコンパレーター、14は４と同一のフイ
ルター、15は５と同様のVCOで、該VCO15の出力は32分周
回路19に入力し、その出力はコンパレーター13の入力に
接続されている。

25は８段のシフトレジスターでＤ入力はコンパレーター
17の出力と接続し、クロツク入力端は上記VCO15の出力
と接続され、又８段目の出力Q₈はインバーター18を介し
てコンパレーター12のＳ入力に接続されている。16はレ
ジスター25と同一の８段のシフトレジスターで、そのＤ
入力はVCO5の出力に接続し、クロツク端子をVCO15の出
力に接続し、更に８段目の出力Q₈をアンプ８に入力して
いる。

次いで、該第７図示の本発明に係る駆動回路の動作につ
いて説明する。

不図示の電源スイツチをオンすることてに回路の給電が
なされる。これにてコンピユーター６が作動を開始す
る。第８図はコンピユーター６の作動プログラムを示す
フローチヤートで、コンピユーター６は電波スイツチの
オンにて出力ポートPC0からＬを送出すると共に出力ポ
ートPA0〜PA3の出力を全てＬとなす。

この状態にあってはマルチプレクサー26の入力26−３が
選択され入力26−２が非選択状態となるので、VCO5はコ
ンパレーター12の出力に基づく発振周波数決定動作が禁
止され、代ってコンピユーター６の出力ポートPA0〜PA3
の出力に基づく周波数決定動作がなされる。

今、出力ポートPA0〜PA3の出力は全てＬであるので、VC
O5はその発振周波数の下限で発振する。尚、この時VCO5
の出力がマルチプレクサー26を介してフイルター４に入
力するが、VCO5の出力パルスのデユーテイは50％になっ
ているため、VCO5の出力周波数とは無関係にVCO5の出力
パルスの振巾の1/2の電位がフイルター４に入力し、こ
れがVCO5の入力電位となるため、VCO5はコンピユーター
６の出力ポートPA0〜PA3の出力に基づいてその出力周波
数が決定される。

この様にしてVCO5が作動を開始した後コンピユーター６
は駆動検知回路９の出力状態を入力ポートPB0に入力
し、これをコンピユーターに内蔵されるＡレジスターに
入力する。

次いでコンピユーターに内蔵されるＢレジスターに定数
ｎを設定し、再度入力ポートPB0の入力データーを検知
し、この検知データーとＡレジスターの内容が一致して
いればＢレジスターの内容から１を引く。SSMが駆動状
態にない時には駆動検知回路９の出力に変化がないの
で、上記Ａレジスターとの一致検知動作では一致が検知
され上述のＢレジスターのデーターｎに対して１を引く
演算ｎ−１がなされ、これがＢレジスターに入力する。

次いでＢレジスターの内容が上記演算にてゼロとなった
か否か判別されゼロとなっていない時には再度入力ポー
トPB0の入力データが検知され、これとＡレジスターの
内容との一致検知動作がなされる。以後SSMが駆動状態
にない時には上記動作がＢレジスターの内容が上記−１
演算にてゼロとなるまで、即ちｎ回繰り返し実行され
る。

これらの一連の動作はSSMが駆動されたか否かを一定時
間検知する動作であり、この一連の動作結果としてSSM
が駆動されていない時にはコンピユーター６の出力ポー
トPA0〜PA3の出力バイナリーコードを１増加させる。こ
れによりVCO5の周波数が増大し、以後上述の一連の動作
が繰り返し実行される。即ちコンピユーター６は駆動検
知回路９の出力状態が一定時間変化しない時には一定時
間ごとにVCO5の周波数を順次増大させ、VCO5の発振周波
数をSSMの共振周波数に近づけて行く。上記の動作にて
駆動検知回路９の出力状態が初期にＡレジスターに入力
されたデーターに対して変化した際、即ち、VCO5の発振
周波数がSSMの真の共振周波数に近づいてコンパレータ
ー12、フイルター４、VCO5から成るフエーズドロツクル
ープのロツクレンジ内に入ってSSMが非駆動状態が駆動
状態へ移行すると、以後内力ポートPA0〜PA3の出力状態
の更新を禁止し出力ポートPA0〜PA3の出力をその状態に
保持すると共にコンピユーター６は出力ポートPC0から
Ｈを送出する。

これにより、マルチプレクサー26は入力26−２への入力
端を出力26−４から送出する。

該VCO5の出力パルスはアンプ７、コイル10を介して電極
１−１に印加される共にコンパレーター13のＲ入力に印
加される。

コンパレーター13、フイルター14、VCO15は第１図のコ
ンパレーター12、フイルター４、VCO5と同様に作動し、
コンパレーター13のＲ及びＳ入力へのパルスの位相を一
致させる様制御するため、コンパレーター13のＲ及びＳ
入力のパルスは同パルスとなる。又分周回路19はVCO15
のパルスを32分周しているので、VCO15の出力パルスの
周波数はVCO15の出力パルス、即ちVCO5の出力パルスの3
2倍の周波数の信号となり、該VCO15のパルスはシフトレ
ジスターのクロツク端子に入力する。該レジスター16の
Ｄ入力には上記VCO5の出力パルスが入力しているので、
シフトレジスター16の８段目の出力Q₈はVCO5の出力パル
スに対して90゜遅れたパルスとなり、これがアンプ８、
コイル11を介して電極１−２に印加される。上述の如く
VCO5の出力は電極１−１に印加されているので、電極１
−２には電極１−１への印加信号に対して90゜位相差を
有する周波信号が印加され、かつVCO5の出力は上述の如
くSSMの真の共振周波数に近づいた信号であるため、SSM
は回動駆動状態を保持する。

この様にSSMへの回動駆動がなされている状態にあって
は上述の如くコンパレーター12の出力がフイルター４に
入力し、VCO5の周波数がコンパレーター12の出力によっ
て制御される。

即ち、コンパレーター12のＲ入力には電極１−３からの
SSMの駆動状態を表わす周波信号パルスが入力し、Ｓ入
力にはシフトレジスター25のQ₈出力からのパルスが入力
している。該レジスター25のＤ入力はコンパレーター17
を介して電極１−１の信号、即ちVCO5からのパルスと同
一周波数及び位相のパルスが印加されており、かつシフ
トレジスタ25のクロツク入力としては上記VCO15の出力
が入力しており、かつVCO15の出力は上述の如くVCO5の3
2倍の周波数の信号であるので、該レジスタ25の８段目
の出力Q₈からのパルスもVCO5のパルスを90゜遅らせたパ
ルスとなる。該レジスタ25の出力Q₈のパルスはインバー
ター18を介してコンパレーター12のＳ入力に入力されう
ため、上述の第１図と同様にコンパレーター12のＲ入力
には電極１−３からの周波信号が又、コンパレーター12
のＳ入力には電極１−１への周波信号に対して90゜位相
進んだパルスが入力する。コンパレーター12、フイルタ
ー４、VCO5は第１図にて述べた動作にてコンパレーター
12のＲとＳ入力への入力パルスを同位相となす様即ち、
電極１−１と１−３間の周波電圧を90゜の位相差を保つ
ようにVCO5の出力周波数を制御し、VCO5の出力周波数を
常に真の共振周波数となる様制御する。該第７図の本発
明の実施例にあっては、VCO5の出力信号が直接SSMの駆
動信号として使用されているので、VCO5の充放電の切換
時間が環境変化にて影響されても、この変化によるVCO5
の出力周波数の変化は無視し得る程度のものであり、SS
Mを常に真の共振周波数にて駆動することが出来る。

具体的に述べると、VCO5の発振周波数が通常40KHzで、
充放電の切換時間が50nsecであった場合、環境変化にて
充放電の切換時間が第１図と同様に50nsecから90nsecへ
変化してもVCO5の周波数は39.87KHzとなり、VCO5の周波
数、即ちSSMの駆動周波数はコンパレーター12、フイル
ター4,VCO5のフエーズドロツクループのロツクレンジ内
の変動に抑えられるので、常にSSMを真の共振周波数駆
動することが出来る。

第９図は第７図示のSSMの具体的構成を示す回路図７第
４図と同一ブロツク部には同一記号を附してある。図中
のフエーイズコンパレーター12において12−1,12−2,12
−13,12−14,12−15,12−16はインバーター、12−3,12
−８はアンドゲート、12−4,12−5,12−6,12−７はオア
ゲート、12−9,12−12はノアゲート、12−10,12−11は
ナンドゲート12−17はＰチヤンネルMOSPET、12−18はＮ
チヤンネルMOS FETである。

ローパスフイルター４は抵抗４−１と４−２及びコンデ
ンサー４−３で構成され、抵抗４−１はローパスフイル
ター４の入出力間に、又抵抗４−２とコンデンサー４−
３は出力とグランド（GND）間に直列に接続されてい
る。

５−A,5−ＢはVCO5を構成する各パートで、５−Ａパー
トは第６図示の構成と同一であるのでその説明は省略す
る。

５−Ｂパートにおいて、５−25はそのエミツターに定電
圧Vcが印加されるトランジスターで、該トランジスター
のベースとコレクターはトランジスター５−18のコレク
タ及びトランジスター５−26のベースに接続されてい
る。

５−18,5−19,5−20,5−21,5−22,5−23,5−24はトラン
ジスターで該トランジスターのベースは共通でトランジ
スター５−19と５−26と５−27のコレクタに接続されて
いる。又、トランジスター５−26と５−27のエミツタは
抵抗５−35を経てグランド（GND）に接続されている。
トランジスター５−27と５−28のベースはともにトラン
ジスター５−28のコレクタと抵抗５−36の一方につなが
れ、抵抗５−36の他方にはVccが印加されている。また
トランジスター５−28のエミツタはGNDにつながってい
る。トランジスター５−20のコレクタはダイオード５−
31のカソードとアナログスイツチ５−37の入力に又トラ
ンジスター５−21のコレクタはダイオード５−32のカソ
ードとアナログスイツチ５−38の入力に、トランジスタ
ー５−22のコレクタはダイオード５−33のカソードとア
ナログスイツチ５−39の入力に、更にトランジスター５
−23:5−24はともにダイオード５−34のカソードとアナ
ログスイツチ５−40の入力にそれぞれつながれており、
アナログスイツチ５−37,5−38,5−39,5−40の出力はと
もにグランド（GND）に接続されている。ダイオード５
−31,5−32,5−33,5−34のそれぞれのアノードはトラン
ジスター５−29と５−30のベースとトランジスター５−
29のコレクタにつながれている。またトランジスター５
−29,5−30のエミツタはグランド（GND）に接続され、
又ランジスタ５−18〜５−24のエミツタにはVccが印加
されている。アナログスイツチ５−37,5−38,5−39,5−
40の制御端子はそれぞれコンピユーター６の出力ポート
PA0,PA1,PA2,PA3につながれている。

９は駆動検知回路で、該回路において９−１は波形整形
のためのバツフアーゲート、９−2,9−３はともに抵
抗、９−４はフオトトランジスター、９−５はLED、９
−６は不図示のモーターα移動体（回転子）の側面にと
りつられたパルス板である。抵抗９−２と９−３の一方
はともにVccが印加され、抵抗９−２の他方はバツフア
ゲート９−１の入力とフオトトランジスター９−４のコ
レクタに抵抗９−３の他方はLED9−５のカソードに接続
され、トランジスター９−４のエミツタとLED9−５のア
ノードはともにグランド（GND）に接続され、パルス板
９−６の白のパターンにLED9−５より発生する光が当っ
た時その反射光をフオトトランジスター９−４にて受光
し抵抗９−２に受光電流が流れ、ゲート９−１の出力は
Ｌとなる。又、パルス板９−６の黒のパターンにLEDか
らの光が照射されている時にはフオトトランジスターに
は受光電流が流れずゲート９−１の出力がＨとなる。

分周回路19において、19−１〜19−５はＤ型フリツプフ
ロツプで、これらにてVCO15からの入力パルスに対する3
2分周回路を構成する。アンプ７において、７−1,7−1
0,7−2,7−4,7−５はNPN型トランジスター、７−３はPN
P型トランジスター、７−7,7−８はダイオードを示して
いる。又、アンプ８はアンプ７と同一構成となってい
る。

シフトレジスター16,25において、16−１〜16−８及び2
5−１〜25−８はクロツク端子を前記VCO15の出力と接続
すると共に前段の出力端子を後段のＤ入力端子と接続す
るＤ型フリツプフロツプである。

コンパレーター13及びフイルター14は上記コンパレータ
ー12及びフイルター４と同一構成であり、又VCO15はVCO
5の５−Ａパートと同一構成となっている。該第９図の
動作は第７図実施例と同一であるので、その詳細な説明
は省略するが、該第９図のVCO5の５−Ｂパート及び駆動
検知回路９の動作について補足的に説明する。

VCO5の給電ラインには電圧Vccが印加されると５−36,5
−28の抵抗、ダイオード直流回路に電流が流れ、トラン
ジスター５−28のベース及びコレクタの電位は１ダイオ
ード電圧降下分（おおよそ、0.7volt）となる。それに
よりトランジスター５−27のバース電位も同一となる結
果、トランジスター５−27のコレクタには抵抗５−35の
値に応じてトランジスター５−28のコレクタ電流より小
さい電流が流れ始める。トランジスター５−27の負荷は
ダイオード接続されたトランジスター５−19である故、
該トランジスター５−19にもトランジスター５−27のコ
レクタ電流と同一の電流が流れ、その値によりトランジ
スター５−19のベースエミツタ間電圧が決定される。ト
ランジスター５−18と５−19のバースは共通接続されて
いるためトランジスター５−19の電流はトランジスター
５−18に移し換えられダイオード接続されたトランジス
ター５−25に流れ込む。該トランジスター５−25のエミ
ツタにはVc（約1.2volt）が印加されているため、トラ
ンジスター５−25のベース及びコレクタ電位はVcより１
ダイオード電圧上昇した値（約1.9volt）となり、その
電圧がトランジスター５−26のベースに印加される。ト
ランジスター５−26と５−27の各ベース電位を比較する
と前述の如くトランジスター５−26のベース電圧は約1.
9volt、一方、トランジスター５−27のベース電圧は約
0.7voltとなり、トランジスター５−26のベース電圧の
方が明らかに大きいためトランジスター５−27は遮断状
態に切り換りトランジスター５−26のエミツタ電位はト
ランジスター５−26のベースエミツタ間電圧（約0.7vol
t）分下った値となり、その値を抵抗５−35の抵抗値で
割った値がトランジスター５−26のコレクタに流れる。
（各トランジスターのエミツタ接地電流増幅率hfeは十
分大きいものとする。）ここでトランジスター５−26の
エミツタ電位をより詳しく説明すると、前述の様にトラ
ンジスター５−18と５−19のコレクタ電流は等しいため
トランジスター５−25と５−26のコレクタ電流も等しく
なる。従ってトランジスター５−25と５−26のベースエ
ミツタ間電圧は等しくなりトランジスター５−26のエミ
ツタ電圧は定電圧Vc（約1.2volt）の電圧となる。従っ
て、トランジスター５−26のコレクタ電流はVcを５−35
の抵抗値で割った値となり、Vc及び抵抗５−35の抵抗値
が温度等の環境に影響されないものであればトランジス
ター５−26のコレクタ電流及びそれと等しいトランジス
ター５−19,5−18のコレクタ電流値は安定した定電流値
に決定される。又、トランジスター５−20〜５−24のベ
ース・エミツタ間電圧はトランジスター５−19のそれと
同一であるためトランジスター５−19のコレクタ電流値
をi₀（i₀＝Vc/R Ｒは５−35の抵抗値。）とすれば、ト
ランジスター５−20のコレクタ電流もi₀となる。又トラ
ンジスター５−21のコレクタ電流はトランジスター５−
20と同一特性のトランジスターが２つ並列と接続されて
いるのと同一である故2i₀となる。同様にしてトランジ
スター５−22〜５−24のコレクタ電流は4i₀となる。従
ってアナログスイツチ５−37〜５−40がオフ状態にある
場合、ダイオード５−31〜５−34に流れる電流値は各々
i₀,2i₀,4i₀,8iとなり、トランジスター５−29のコレク
タにはその合計値15i₀が流れ、トランジスター５−29と
ベースコレクタ共通接続のトランジスター５−30のコレ
クタにも同一の電流値15i₀が流れることによる。この様
に構成されているので例えば、アナログスイツチ５−37
がオン状態の場合にはトランジスター５−20のコレクタ
電流はスイツチ５−37を介して、グランドに流れるた
め、トランジスター５−29のコレクタ電流は14i₀とな
る。又、同様にしてアナログスイツチ５−37〜５−40の
オン・オフ状態によりトランジスター５−29のコレクタ
電流即ちトランジスター５−30のコレクタ電流は０〜15
i₀の間をi₀間隔で自由に設定できることになる。

以上の構成にてSSMが駆動されるまで一定時間ごとにコ
ンピユーター６の出力ポートPA3〜PA0の出力状態のバイ
ナリー変化に応じてスイツチ５−37〜５−40が切換えら
れトランジスター５−30のコレクタ電流がi₀づつ増加し
VCO5の出力周波数が増大して行く。又、駆動検知回路９
はSSMが駆動状態にない時にはパルス板９−６が変位し
ないので、ゲート９−１の出力状態はHlはＬに保持され
るが、SSMが上述のVCO5の動作にてその駆動周波数が増
大して来、SSMの真の共振周波数に近づき駆動状態に移
行するとパルス板９−６が変位、これにてゲート９−１
の出力としてはHLを繰り返すこととなりコンピユーター
６は、この信号変化に応答して出力ポートPA0〜PA3の以
後の変化を禁止し、VCO5の電源投入時における周波数を
決定する。

＜効果＞以上の如く本発明にあっては、モーターにより移動体の
駆動が行なわれ、移動体の駆動状態が所定の状態となる
までは、フェーズドロックループ等の共振点からのずれ
を検知して、このずれ情報に基づく周波数の設定を禁止
したので、上記ずれ情報に基づく周波数の設定動作は真
の共振点に近づいた状態で行なわれ、真の共振点以外の
共振点からのずれ情報に基づく周波数の設定動作が行な
われることを防止出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動波モーターの駆動回路の一例を示す
回路図、第２図は振動波モーターにおける電極構成を示
す構成図、第３図は第１図示のコンパレーター12の構成
を示すブロツク図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、該コ
ンパレーター12の動作を説明するための波形図、第５図
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は第１図の動作を説明するた
めの波形図、第６図は第１図示のVCO5の構成を示す回路
図、第７図は本発明に係る振動波モーターの駆動回路の
一実施例を示す回路図、第８図は第７図示のコンピユー
ター６の動作フローを示す説明図、第９図は第７図示の
駆動回路を具体的な構成を示す回路図である。６……コンピユーター 5,15……VCO 12,13……コンパレーター 19……分周器 25,16……シフトレジスター

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−251490（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−178981（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−18208（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動体に配された電気−機械エネルギー変
換素子に位相の異なる周波信号を印加して振動体を励振
させ振動波を形成し、該振動波にて移動体を駆動する振
動波モーター装置において、前記振動体の振動状態を検
知して振動状態を表わす信号を形成する検知手段と、該
検知手段からの信号に基づいて共振状態に対するずれ状
態に応じた出力を発生する信号発生回路と、前記エネル
ギー変換素子に印加される周波信号を所定の周波数にて
形成する発振回路と、前記移動体の駆動状態を検知し駆
動状態を表わす信号を形成する駆動状態検知回路と、前
記信号発生回路の出力に応じて前記発振回路にて形成さ
れる周波信号の周波数の設定動作を行なう周波数設定回
路と、前記駆動状態検知回路からの信号に基づき移動体
が所定の駆動状態となるまで前記信号発生回路の出力に
応じた前記周波数設定回路による周波数設定動作を禁止
する禁止回路を設けたことを特徴とする振動波モーター
装置。