圧電体振動子
【課題】広い範囲で弾性率を変動させることができる圧電体振動子を提供する。
【解決手段】圧電体振動子は、駆動交流電圧ＶＤが印加される駆動電極１７と、調整交流電圧ＶＡが印加される調整電極２１とを備える。駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との振幅比が調整され、調整に基づいて、駆動交流電圧ＶＤの印加によって生じた圧電体振動子の駆動振動による歪みは、調整交流電圧ＶＡの印加によって生じた圧電体振動子の調整振動によって増減せしめられる。
【解決手段】圧電体振動子は、駆動交流電圧ＶＤが印加される駆動電極１７と、調整交流電圧ＶＡが印加される調整電極２１とを備える。駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との振幅比が調整され、調整に基づいて、駆動交流電圧ＶＤの印加によって生じた圧電体振動子の駆動振動による歪みは、調整交流電圧ＶＡの印加によって生じた圧電体振動子の調整振動によって増減せしめられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体振動子に関し、特に圧電体振動子の弾性率を調整する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体振動子の共振周波数の変動を、弾性率を変化させることにより調整する装置が提案されている。特許文献１は、圧電素子の電極館のインピーダンスを変化させること（電極の開放と短絡の間の変化）により、圧電体振動子の弾性率（スチフネス）を変化させる装置を開示する。
【特許文献１】特開平０７−１５９８４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、電極の開放と短絡の間の変化に基づく弾性率の変動は可能であるが、それ以上に広い範囲の弾性率変動は出来ない。
【０００４】
したがって本発明の目的は、広い範囲で弾性率を変動させることができる圧電体振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電体振動子は、駆動交流電圧が印加される駆動電極と、調整交流電圧が印加される調整電極とを備えた圧電体振動子であって、駆動交流電圧の振幅と、調整交流電圧の振幅との振幅比が調整され、調整に基づいて、駆動交流電圧の印加によって生じた圧電体振動子の駆動振動による歪みが、調整交流電圧の印加によって生じた圧電体振動子の調整振動によって増減せしめられる。
【０００６】
好ましくは、駆動振動による歪み量を検出する検出電極をさらに備え、検出電極で検出された歪み量に基づいて、振幅比の調整が行われる。
【０００７】
さらに好ましくは、駆動電極は、検出電極と調整電極の間に配置される。
【０００８】
また、好ましくは、屈曲モードに関する振動を駆動するための屈曲モード駆動交流電圧が印加される第１、第２屈曲モード駆動電極をさらに備え、駆動交流電圧に基づく振動は、伸縮モードに関する振動であり、第１屈曲モード駆動電極、検出電極、駆動電極、前記調整電極、第２屈曲モード駆動電極の順に並べて配置される。
【０００９】
また、好ましくは、検出電極で検出された歪み量に基づく検出交流電圧と、駆動交流電圧とに基づいて、駆動交流電圧と調整交流電圧の位相差が調整される。
【００１０】
さらに好ましくは、伸縮モードに関する振動を駆動するための伸縮モード駆動交流電圧が印加される伸縮モード駆動電極をさらに備え、駆動交流電圧に基づく振動は、屈曲モードに関する振動である。
【００１１】
また、好ましくは、調整交流電圧の振幅は、駆動交流電圧の振幅よりも小さい。
【００１２】
さらに好ましくは、調整交流電圧の振幅は、駆動交流電圧の振幅の１０分の１〜２０分の１である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、広い範囲で弾性率を変動させることができる圧電体振動子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実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、調整電極２１、検出器２３、第２増幅器２７を備える（図１参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、駆動交流電圧ＶＤとして、駆動電極１７に印加される。
【００１５】
圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、及び調整電極２１とで圧電体振動子２が構成される。駆動電極１７、検出電極１９、及び調整電極２１は、圧電素子１５に取り付けられる。駆動電極１７は、検出電極１９と調整電極２１との間に配置される。検出電極１９と調整電極２１とを離れた位置関係に配置するのは、調整電極２１に印加された電圧に基づく振動（後述する調整振動ＯＡ）が、圧電体振動子２の振動（駆動振動ＯＤ）に影響を及ぼす前に、検出電極１９で検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００１６】
検出電極１９は、検出器２３と接続される。検出器２３は、検出電極１９の歪み量から電圧を検出する。検出された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）は、第２増幅器２７で増幅（振幅調整）された後、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡの印加）。
【００１７】
圧電体振動子２は、駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相となるような伸縮モード（縦モード）で振動せしめられる。駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が伸縮モードで振動すると（駆動振動ＯＤ）、駆動振動ＯＤに基づいて、同位相の振動が検出電極１９においても生じ、振動に基づく歪み量が検出器２３で検出される。検出器２３で検出された歪み量が変換された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）が、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡ）。調整交流電圧ＶＡの振幅は駆動交流電圧ＶＤの振幅の１０分の１〜２０分の１程度に設定されており、調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは同位相（駆動交流電圧ＶＤと調整交流電圧ＶＡとは同位相）のため、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率（スチフネス）が上がる（圧電体振動子２が伸縮しにくくなる）。
【００１８】
弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。増幅率は、駆動交流電圧ＶＤによる駆動に悪影響が生じないように、調整交流電圧ＶＡの振幅が駆動交流電圧ＶＤの振幅より小さく（例えば、１０分の１〜２０分の１程度）なるように調整することが望ましい。
【００１９】
弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＡの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、駆動交流電圧ＶＤと逆位相の調整交流電圧ＶＡの印加が行われる。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは逆位相（駆動交流電圧ＶＤと調整交流電圧ＶＡは逆位相）のため、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が下がる（圧電体振動子２が伸縮しやすくなる）。
【００２０】
弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００２１】
圧電体振動子２の弾性率が変わると、圧電体振動子２の共振周波数が変化する。そのため、圧電体振動子２の弾性率を調整することにより、圧電体振動子２の共振周波数を調整することが可能になる。圧電体振動子２は、駆動周波数と共振周波数が一致するときに最大効率で駆動させることが可能であるが、圧電体振動子２の共振周波数は、温度変化などに基づいて変動する。第１実施形態では、共振周波数が、変動した場合であっても、弾性率を調整することにより、共振周波数を駆動周波数と一致するように調整することが可能である。
【００２２】
また、弾性率の調整範囲は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率の調整に基づくので、調整電極の回路のインピーダンスの調整に基づく場合に比べて、広い範囲で調整が可能である。
【００２３】
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態は、縦振動のような伸縮モードの振動で、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相の場合の弾性率調整の形態について説明したが、第２実施形態では、屈曲モード振動のように、圧電体振動子２の歪みが全体で同位相にならない場合の弾性率調整の形態について説明する。
【００２４】
第２実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、調整電極２１、検出器２３、位相比較器２４、移相器２５、第２増幅器２７を備える（図２参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、駆動交流電圧ＶＤとして、駆動電極１７、位相比較器２４、及び移相器２５に印加される。
【００２５】
圧電体振動子２の構成（圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、及び調整電極２１）は、第１実施形態と同様である。
【００２６】
検出電極１９は、検出器２３と接続される。検出器２３は、検出電極の歪み量から電圧を検出する。検出された電圧は、位相比較器２４に印加される（検出交流電圧ＶＤＥ）。位相比較器２４は、交流電源１１からの駆動交流電圧ＶＤと、検出器２３で検出された検出交流電圧ＶＤＥとの位相を比較し、駆動交流電圧ＶＤに対する検出交流電圧ＶＤＥの位相ずれ量θを移相器２５に出力する。移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤの位相を位相ずれ量θだけずらして第２増幅器２７に出力する。第２増幅器２７は、駆動交流電圧ＶＤの位相が位相ずれ量θだけずらされた電圧を増幅（振幅調整）し、調整電極２１に印加する（調整交流電圧ＶＡ）。
【００２７】
圧電体振動子２は、駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が振動せしめられる。振動モードは、全体の歪みが同位相になるような伸縮モードに限らず、駆動電極１７における振動の位相と、検出電極１９における振動の位相とが異なる振動（例えば屈曲モード）であってもよい。駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が振動すると（駆動振動ＯＤ）、駆動振動ＯＤに基づいて、振動が検出電極１９においても生じ、振動に基づく歪み量が検出器２３で検出される。検出器２３で検出された歪み量が変換された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）の位相が、位相比較器２４で、駆動交流電圧ＶＤの位相と比較される（位相ずれ量θ）。位相比較器２４で求められた位相ずれ量θに基づいて、移相器２５で、駆動交流電圧ＶＤがθだけ位相がずらされ、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡ）。
【００２８】
調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が上がる（圧電体振動子２が変形しにくくなる）。
【００２９】
具体的には、駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥに比べてθだけ進んでいる場合は、移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤの位相をθだけ進める。例えば、駆動交流電圧ＶＤが振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を駆動電極１７に印加する場合を説明する。駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥの位相に比べて位相ずれ量θだけ進んでいる場合は、検出電極１９で検出される歪み量に基づく検出交流電圧ＶＤＥがＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。位相比較器２４は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、検出交流電圧ＶＤＥ：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）とを比較して位相ずれ量θを検出する。移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を位相ずれ量θだけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）を出力し、第２増幅器２７で増幅されて、Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）の調整交流電圧ＶＡが調整電極２１に印加される（Ａ３は、第２増幅器２７で増幅された後の振幅）。
【００３０】
弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。増幅率は、駆動交流電圧ＶＤによる駆動に悪影響が生じないように、調整交流電圧ＶＡの振幅が駆動交流電圧ＶＤの振幅の１０分の１〜２０分の１程度となるように調整することが望ましい。
【００３１】
弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＤの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、交流電源１１からの駆動交流電圧ＶＤと位相ずれ量θだけ位相がずれ、且つ位相が反転された調整交流電圧ＶＡの印加が行われる。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整ＯＡ振動とは、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡ印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が下がる（圧電体振動子２が変形しやすくなる）。
【００３２】
弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００３３】
具体的には、駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥに比べてθだけ進んでいる場合は、移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤの位相をθだけ進める。例えば、駆動交流電圧ＶＤが振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を駆動電極１７に印加する場合を説明する。駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥの位相に比べて位相ずれ量θだけ進んでいる場合は、検出電極１９で検出される歪み量に基づく検出交流電圧ＶＤＥがＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。位相比較器２４は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、検出交流電圧ＶＤＥ：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）とを比較して位相ずれ量θを検出する。移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を位相ずれ量θだけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）を出力し、第２増幅器２７で増幅及び位相反転されて、−Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）の調整交流電圧ＶＡが調整電極２１に印加される（Ａ３は、第２増幅器２７で増幅された後の振幅）。
【００３４】
第２実施形態では、圧電体振動子２全体で同位相とならない振動をさせた場合にも、弾性率調整が可能である。
【００３５】
次に、第３実施形態について説明する。第２実施形態は、検出電極１９により歪み量を検出し、これに基づいて調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＡを調整する形態を説明したが、第３実施形態では、検出電極１９による歪み量検出は行われない形態について説明する。
【００３６】
第３実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、駆動電極１７、調整電極２１、移相器２５、第２増幅器２７を備える（図３参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、駆動交流電圧ＶＤとして、駆動電極１７に印加される。また、移相器２５に印加される。
【００３７】
圧電素子１５、駆動電極１７、及び調整電極２１とで圧電体振動子２が構成される。駆動電極１７、及び調整電極２１は、圧電素子１５に取り付けられる。
【００３８】
移相器２５は、交流電源１１で発振された駆動信号の位相を位相ずれ量θだけずらして第２増幅器２７に出力する。第２増幅器２７は、駆動信号の位相が位相ずれ量θだけずらされた信号を増幅（振幅調整）し、調整交流電圧ＶＡとして調整電極２１に印加する。調整交流電圧ＶＡと、駆動交流電圧ＶＤとは、位相ずれ量θだけ位相がずれた関係にある。第３実施形態における位相ずれ量θは、予め測定または計算により求められた駆動交流電圧ＶＤによる振動（駆動振動ＯＤ）の圧電体振動子２における伝達特性に基づいて算出された、駆動電極１７における振動と、調整電極２１における振動の位相ずれである。
【００３９】
圧電体振動子２は、駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が振動せしめられる。振動モードは、全体の歪みが同位相になるような伸縮モードに限らず、駆動電極１７における振動の位相と、検出電極１９における振動の位相とが異なる振動であってもよい。駆動電極１７に印加された駆動交流電圧に基づいて、圧電体振動子２が振動せしめられる（駆動振動ＯＤ）。
【００４０】
移相器２５で、交流電源１１で発振された駆動信号がθだけ位相がずらされ、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡ）。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。
【００４１】
駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＯＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が上がる（圧電体振動子２が伸縮しにくくなる）。
【００４２】
弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００４３】
弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＡの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、交流電源１１からの駆動交流電圧ＶＤと位相ずれ量θだけ位相がずれ、且つ位相が反転された調整交流電圧ＶＡの印加が行われる。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が下がる（圧電体振動子２が伸縮しやすくなる）。
【００４４】
弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００４５】
第３実施形態では、歪み量の検出にかかる部位（検出電極、位相比較器）を省略することが出来るので、これらを有する構成に比べて超音波アクチュエータ１の構成を簡素化することが可能になる。第３実施形態における超音波アクチュエータ１は、位相ずれ量が予め算出可能な超音波アクチュエータで有効な形態である。
【００４６】
次に、第４実施形態について説明する。第１実施形態は、１つの振動モード（伸縮モード）で振動させる形態について説明したが、第４実施形態は、２つの振動モード（例えば伸縮モード、屈曲モード）で振動するリニアモータで、伸縮モードの共振周波数を調整する形態について説明する。
【００４７】
第４実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、検出電極１９、調整電極２１、検出器２３、第２増幅器２７を備える（図４参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤとして、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加される。第４実施形態における第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂへの第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２の印加に関連する回路構成は省略する。
【００４８】
圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、検出電極１９、及び調整電極２１とで圧電体振動子２が構成される。伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、検出電極１９、及び調整電極２１は、圧電素子１５に取り付けられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓは、検出電極１９と調整電極２１との間に配置される。検出電極１９、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、及び調整電極２１は、第１屈曲モード駆動電極１８ａと第２屈曲モード駆動電極１８ｂとの間に配置される。すなわち、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、検出電極１９、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、調整電極２１、第２屈曲モード駆動電極１８ｂの順に並べられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓを、検出電極１９と調整電極２１とを離れた位置関係に配置するのは、調整電極２１に印加された伸縮モード調整電圧ＶＳＡに基づく振動（後述する伸縮モード調整振動ＯＳＡ）が、圧電体振動子２の振動（伸縮モード駆動振動ＯＳＤ）に影響を及ぼす前に、検出電極１９で検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００４９】
検出電極１９は、検出器２３と接続される。検出器２３は、検出電極の歪み量から電圧を検出する。検出された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）は、第２増幅器２７で増幅（振幅調整）された後、調整電極２１に印加される（伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの印加）。
【００５０】
圧電体振動子２は、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づいて、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相となるような伸縮モードで振動せしめられる。また、圧電体振動子２は、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、第２屈曲モード駆動電極１８ｂに印加された交流電圧に基づいて、屈曲モードで振動せしめられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加される伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの駆動周波数周波数ｆと、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加される第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２の駆動周波数とは同じ値に設定される。
【００５１】
伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づいて、圧電体振動子２が伸縮モードで振動すると（伸縮モード駆動振動ＯＳＤ）、伸縮モード駆動振動ＯＳＤに基づいて、同位相の振動が検出電極１９においても生じ、振動に基づく歪み量が検出器２３で検出される。検出器２３で検出された歪み量が変換された電圧が、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡ）。調整電極２１に印加された伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（伸縮モード調整振動ＯＳＡ）。伸縮モード駆動振動ＯＳＤと、伸縮モード調整振動ＯＳＡとは同位相（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤと伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡとは同位相）のため、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の伸縮モードに関する弾性率（スチフネス）が上がる（圧電体振動子２が伸縮しにくくなる）。
【００５２】
伸縮モードに関する弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの振幅と、伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００５３】
伸縮モードに関する弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤと逆位相の伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡ印加が行われる。調整電極２１に印加された伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（伸縮モード調整振動ＯＳＡ）。伸縮モード駆動振動ＯＳＤと、伸縮モード調整振動ＯＳＡとは逆位相（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤと伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡとは逆位相）のため、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の伸縮モードに関する弾性率が下がる（圧電体振動子２が伸縮しやすくなる）。
【００５４】
伸縮モードに関する弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの振幅と、伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００５５】
なお、検出電極１９には、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加された第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２に基づく屈曲モードの振動が生じるが、検出電極１９における伸縮モードの振動検出（歪み量検出）への影響は殆どない。
【００５６】
圧電体振動子２の弾性率が変わると、圧電体振動子２の共振周波数が変化する。そのため、圧電体振動子２の伸縮モードに関する弾性率を調整することにより、圧電体振動子２の伸縮モード関する共振周波数を調整することが可能になる。圧電体振動子２は、駆動周波数と共振周波数が一致するときに最大効率で駆動させることが可能であるが、圧電体振動子２の共振周波数は、温度変化などに基づいて変動する。第４実施形態では、伸縮モードに関する共振周波数が、変動した場合であっても、伸縮モードに関する弾性率を調整することにより、伸縮モードに関する共振周波数を駆動周波数と一致するように調整することが可能である。
【００５７】
また、第４実施形態では、屈曲モードに関する振動も圧電体振動子２に与えられている。上記伸縮モードに関する共振周波数が、弾性率調整によって変動せしめられることにより、伸縮モードに関する共振周波数と屈曲モードに関する共振周波数の差異を調整することも可能になる。
【００５８】
また、伸縮モードに関する弾性率の調整範囲は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率の調整に基づくので、調整電極の回路のインピーダンスの調整に基づく場合に比べて、広い範囲で調整が可能である。
【００５９】
また、第４実施形態にかかる圧電体振動子２の電極配置では、電極が配置された方向（図４上の横方向）の伸縮モードに関する弾性率のバランスはアンバランスになる。そのため、元々伸縮モードに関する弾性率のバランスがとれていない（アンバランスな）圧電体振動子に対して、アンバランスを打ち消すように第４実施形態にかかる圧電体振動子２のような電極配置を行うと、伸縮モードに関する弾性率についてバランスのとれた圧電体振動子を構成することが可能になる。
【００６０】
次に、第５実施形態について説明する。第２実施形態は、１つの振動モード（屈曲モード）で振動させる形態について説明したが、第５実施形態は、２つの振動モード（例えば伸縮モード、屈曲モード）で振動するリニアモータで、屈曲モードの共振周波数を調整する形態について説明する。
【００６１】
第５実施形態における超音波アクチュエータ１は、第１、第２交流電源１１ａ、１１ｂ、第１、第３増幅器１３ａ、１３ｂ、圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂ、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂ、第１、第２検出器２３ａ、２３ｂ、第１、第２位相比較器２４ａ、２４ｂ、第１、第２移相器２５ａ、２５ｂ、第２、第４増幅器２７ａ、２７ｂを備える（図５参照）。
【００６２】
第１交流電源１１ａは、第１増幅器１３ａを介して、周波数ｆの第１駆動信号を発振する。第１駆動信号は、第１増幅器１３ａで増幅され、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１として、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、第１位相比較器２４ａ、及び第１移相器２５ａに印加される。第２交流電源１１ｂは、第３増幅器１３ｂを介して、周波数ｆの第２駆動信号を発振する。第２駆動信号は、第３増幅器１３ｂで増幅され、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２として、第２屈曲モード駆動電極１８ｂ、第２位相比較器２４ｂ、及び第２移相器２５ｂに印加される。第５実施形態における伸縮モード駆動電極１７Ｓへの伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの印加に関連する回路構成は省略する。
【００６３】
圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂ、及び第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂとで圧電体振動子２が構成される。伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂ、及び第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂは、圧電素子１５に取り付けられる。
【００６４】
伸縮モード駆動電極１７Ｓは、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂの間に配置される。第１調整電極２１ａ、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、及び第２調整電極２１ｂは、第１屈曲モード駆動電極１８ａと第２屈曲モード駆動電極１８ｂとの間に配置され、その外側の両端に、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂが配置される。すなわち、第１検出電極１９ａ、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、第１調整電極２１ａ、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第２調整電極２１ｂ、第２屈曲モード駆動電極１８ｂ、第２検出電極１９ｂの順に並べられる。
【００６５】
第１屈曲モード駆動電極１８ａを、第１検出電極１９ａと第１調整電極２１ａとを離れた位置関係に配置するのは、第１調整電極２１ａに印加された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１に基づく振動（後述する第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１）が、第１屈曲モード駆動電極１８ａからの圧電体振動子２の振動（第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１）に影響を及ぼす前に、第１検出電極１９ａで検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００６６】
第２屈曲モード駆動電極１８ｂを、第２検出電極１９ｂと第２調整電極２１ｂとを離れた位置関係に配置するのは、第２調整電極２１ｂに印加された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２に基づく振動（後述する第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２）が、第２屈曲モード駆動電極１８ｂからの圧電体振動子２の振動（第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２）に影響を及ぼす前に、第２検出電極１９ｂで検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００６７】
第１検出電極１９ａは、第１検出器２３ａと接続される。第１検出器２３ａは、第１検出電極１９ａの歪み量から電圧を検出する。検出された電圧は、第１位相比較器２４ａに印加される（第１検出交流電圧ＶＤＥ１）。第１位相比較器２４ａは、第１交流電源１１ａからの第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１と、第１検出器２３ａで検出された第１検出交流電圧ＶＤＥ１との位相を比較し、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１に対する第１検出交流電圧ＶＤＥ１の第１位相ずれ量θ１を第１移相器２５ａに出力する。第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相を第１位相ずれ量θ１だけずらして第２増幅器２７ａに出力する。第２増幅器２７ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が第１位相ずれ量θ１だけずらされた電圧を増幅（振幅調整）し、第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１を第１調整電極２１ａに印加する。
【００６８】
第２検出電極１９ｂは、第２検出器２３ｂと接続される。第２検出器２３ｂは、第２検出電極１９ｂの歪み量から電圧を検出する。検出された電圧は、第２位相比較器２４ｂに印加される（第２検出交流電圧ＶＤＥ２）。第２位相比較器２４ｂは、第２交流電源１１ｂからの第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２と、第２検出器２３ｂで検出された第２検出交流電圧ＶＤＥ２との位相を比較し、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２に対する第２検出交流電圧ＶＤＥ２の第２位相ずれ量θ２を第２移相器２５ｂに出力する。第２移相器２５ｂは、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の位相を第２位相ずれ量θ２だけずらして第４増幅器２７ｂに出力する。第４増幅器２７ｂは、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の位相が第２位相ずれ量θ２だけずらされた電圧を増幅（振幅調整）し、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２を第２調整電極２１ｂに印加する。
【００６９】
圧電体振動子２は、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づいて、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相となるような伸縮モードで振動せしめられる。また、圧電体振動子２は、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加された第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２に基づいて、圧電体振動子２が屈曲モードで振動せしめられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加される伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの駆動周波数周波数と、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加される第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２の駆動周波数ｆとは同じ値に設定される。
【００７０】
第１屈曲モード駆動電極１８ａに印加された第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１に基づいて、圧電体振動子２が振動すると（第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１）、第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１に基づいて、振動が第１検出電極１９ａにおいても生じ、振動に基づく歪み量が第１検出器２３ａで検出される。第１検出器２３ａで検出された歪み量が変換された電圧（第１検出交流電圧ＶＤＥ１）の位相が、第１位相比較器２４ａで、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相と比較される（第１位相ずれ量θ１）。第１位相比較器２４ａで求められた第１位相ずれ量θ１に基づいて、第１移相器２５ａで、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１がθ１だけ位相がずらされ、第２増幅器２７ａで増幅され、第１調整電極２１ａに印加される（第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１）。
【００７１】
第２屈曲モード駆動電極１８ａに印加された第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２に基づいて、圧電体振動子２が振動すると（第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２）、第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２に基づいて、振動が第２検出電極１９ｂにおいても生じ、振動に基づく歪み量が第２検出器２３ｂで検出される。第２検出器２３ｂで検出された歪み量が変換された電圧（第２検出交流電圧ＶＤＥ２）の位相が、第２位相比較器２４ｂで、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の位相と比較される（第２位相ずれ量θ２）。第２位相比較器２４ｂで求められた第２位相ずれ量θ２に基づいて、第２移相器２５ｂで、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２がθ２だけ位相がずらされ、第４増幅器２７ｂで増幅され、第２調整電極２１ｂに印加される（第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２）。
【００７２】
第１調整電極２１ａに印加された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１）。第２調整電極２１ｂに印加された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２）。第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１と、第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１とは、互いに振動を打ち消しあい、第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２と、第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２とは、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量（曲げ量）は少なくなる。そのため、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂへの第１、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１、ＶＢＡ２の印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の屈曲モードに関する弾性率が上がる（圧電体振動子２が曲がりにくくなる）。
【００７３】
具体的には、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１に比べてθ１だけ進んでいる場合は、第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相をθ１だけ進める。例えば、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１が振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を第１屈曲モード駆動電極１８ａに印加する場合を説明する。第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１の位相に比べて第１位相ずれ量θ１だけ進んでいる場合は、第１検出電極１９ａで検出される歪み量に基づく第１検出交流電圧ＶＤＥ１がＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。第１位相比較器２４ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、第１検出交流電圧ＶＤＥ１：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）とを比較して第１位相ずれ量θ１を検出する。第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を第１位相ずれ量θ１だけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）を出力し、第２増幅器２７で増幅されて、Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）の第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１が第１調整電極２１ａに印加される（Ａ３は、第２増幅器２７ａで増幅された後の振幅）。第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の印加についても同様である。
【００７４】
屈曲モードに関する弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３ａ、第２増幅器２７ａ、第３増幅器１３ｂ、及び第４増幅器２７ｂの増幅率を調整する（第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の振幅と、第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の振幅との比を調整する、及び第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の振幅と、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００７５】
屈曲モードに関する弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７ａにおいて、第１調整電極２１ａに印加する第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の位相を反転させる。この場合、第１調整電極２１ａには、第１交流電源１１ａからの第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１と第１位相ずれ量θ１だけ位相がずれ、且つ位相が反転された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の印加が行われる。第１調整電極２１ａに印加された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１）。また、第４増幅器２７ｂにおいて、第２調整電極２１ｂに印加する第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の位相を反転させる。この場合、第２調整電極２１ｂには、第２交流電源１１ｂからの第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２と第２位相ずれ量θ２だけ位相がずれ、且つ位相が反転された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の印加が行われる。第２調整電極２１ｂに印加された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２）。第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１と、第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１とは、互いの振動が足し合わされ、第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２と、第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２とは、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量（曲げ量）は多くなる。そのため、そのため、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂへの第１、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１、ＶＢＡ２の印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の屈曲モードに関する弾性率が下がる（圧電体振動子２が曲がりやすくなる）。
【００７６】
屈曲モードに関する弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３ａ、第２増幅器２７ａ、第３増幅器１３ｂ、及び第４増幅器２７ｂの増幅率を調整する（第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の振幅と、第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の振幅との比を調整する、及び第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の振幅と、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００７７】
具体的には、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１に比べてθ１だけ進んでいる場合は、第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相をθ１だけ進める。例えば、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＡ１が振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を第１屈曲モード駆動電極１８ａに印加する場合を説明する。第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１の位相に比べて第１位相ずれ量θ１だけ進んでいる場合は、第１検出電極１９ａで検出される歪み量に基づく第１検出交流電圧ＶＤＥ１がＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。第１位相比較器２４ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、第１検出交流電圧ＶＤＥ１：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）とを比較して第１位相ずれ量θ１を検出する。第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を第１位相ずれ量θ１だけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）を出力し、第２増幅器２７ａで増幅及び位相反転されて、−Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）の第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１が第１調整電極２１ａに印加される（Ａ３は、第２増幅器２７ａで増幅された後の振幅）。第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の印加についても同様である。
【００７８】
なお、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂには、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づく伸縮モードの振動が生じるが、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂにおける屈曲モードの振動検出（歪み量検出）への影響は殆どない。
【００７９】
圧電体振動子２の弾性率が変わると、圧電体振動子２の共振周波数が変化する。そのため、圧電体振動子２の屈曲モードに関する弾性率を調整することにより、圧電体振動子２の屈曲モード関する共振周波数を調整することが可能になる。圧電体振動子２は、駆動周波数と共振周波数が一致するときに最大効率で駆動させることが可能であるが、圧電体振動子２の共振周波数は、温度変化などに基づいて変動する。第５実施形態では、屈曲モードに関する共振周波数が、変動した場合であっても、屈曲モードに関する弾性率を調整することにより、屈曲モードに関する共振周波数を駆動周波数と一致するように調整することが可能である。
【００８０】
また、第４実施形態では、屈曲モードに関する振動も圧電体振動子２に与えられている。上記伸縮モードに関する共振周波数が、弾性率調整によって変動せしめられることにより、伸縮モードに関する共振周波数と屈曲モードに関する共振周波数の差異を調整することも可能になる。
【００８１】
また、屈曲モードに関する弾性率の調整範囲は、第１増幅器１３ａ、第２増幅器２７ａ、第３増幅器１３ｂ、及び第４増幅器２７ｂの増幅率の調整に基づくので、調整電極の回路のインピーダンスの調整に基づく場合に比べて、広い範囲で調整が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図２】第２実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図３】第３実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図４】第４実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図５】第５実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 超音波アクチュエータ
１１ 交流電源
１１ａ、１１ｂ 第１、第２交流電源
１３、１３ａ 第１増幅器
１３ｂ 第３増幅器
１５ 圧電素子
１７ 駆動電極
１７Ｓ 伸縮モード駆動電極
１８ａ、１８ｂ 第１、第２屈曲モード駆動電極
１９ 検出電極
１９ａ、１９ｂ 第１、第２検出電極
２１ 調整電極
２１ａ、２１ｂ 第１、第２調整電極
２３ 検出器
２３ａ、２３ｂ 第１、第２検出器
２４ 位相比較器
２４ａ、２４ｂ 第１、第２位相比較器
２５ 移相器
２５ａ、２５ｂ 第１、第２移相器
２７、２７ａ 第２増幅器
２７ｂ 第４増幅器
ＶＡ 調整交流電圧
ＶＢＡ１、ＶＢＡ２ 第１、第２屈曲モード調整交流電圧
ＶＢＤ１、ＶＢＤ２ 第１、第２屈曲モード駆動交流電圧
ＶＤ 駆動交流電圧
ＶＤＥ 検出交流電圧
ＶＤＥ１、ＶＤＥ２ 第１、第２検出交流電圧
ＶＳＡ 伸縮モード調整交流電圧
ＶＳＤ 伸縮モード駆動交流電圧
θ 位相ずれ量
θ１、θ２ 第１、第２位相ずれ量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体振動子に関し、特に圧電体振動子の弾性率を調整する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体振動子の共振周波数の変動を、弾性率を変化させることにより調整する装置が提案されている。特許文献１は、圧電素子の電極館のインピーダンスを変化させること（電極の開放と短絡の間の変化）により、圧電体振動子の弾性率（スチフネス）を変化させる装置を開示する。
【特許文献１】特開平０７−１５９８４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、電極の開放と短絡の間の変化に基づく弾性率の変動は可能であるが、それ以上に広い範囲の弾性率変動は出来ない。
【０００４】
したがって本発明の目的は、広い範囲で弾性率を変動させることができる圧電体振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電体振動子は、駆動交流電圧が印加される駆動電極と、調整交流電圧が印加される調整電極とを備えた圧電体振動子であって、駆動交流電圧の振幅と、調整交流電圧の振幅との振幅比が調整され、調整に基づいて、駆動交流電圧の印加によって生じた圧電体振動子の駆動振動による歪みが、調整交流電圧の印加によって生じた圧電体振動子の調整振動によって増減せしめられる。
【０００６】
好ましくは、駆動振動による歪み量を検出する検出電極をさらに備え、検出電極で検出された歪み量に基づいて、振幅比の調整が行われる。
【０００７】
さらに好ましくは、駆動電極は、検出電極と調整電極の間に配置される。
【０００８】
また、好ましくは、屈曲モードに関する振動を駆動するための屈曲モード駆動交流電圧が印加される第１、第２屈曲モード駆動電極をさらに備え、駆動交流電圧に基づく振動は、伸縮モードに関する振動であり、第１屈曲モード駆動電極、検出電極、駆動電極、前記調整電極、第２屈曲モード駆動電極の順に並べて配置される。
【０００９】
また、好ましくは、検出電極で検出された歪み量に基づく検出交流電圧と、駆動交流電圧とに基づいて、駆動交流電圧と調整交流電圧の位相差が調整される。
【００１０】
さらに好ましくは、伸縮モードに関する振動を駆動するための伸縮モード駆動交流電圧が印加される伸縮モード駆動電極をさらに備え、駆動交流電圧に基づく振動は、屈曲モードに関する振動である。
【００１１】
また、好ましくは、調整交流電圧の振幅は、駆動交流電圧の振幅よりも小さい。
【００１２】
さらに好ましくは、調整交流電圧の振幅は、駆動交流電圧の振幅の１０分の１〜２０分の１である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、広い範囲で弾性率を変動させることができる圧電体振動子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実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、調整電極２１、検出器２３、第２増幅器２７を備える（図１参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、駆動交流電圧ＶＤとして、駆動電極１７に印加される。
【００１５】
圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、及び調整電極２１とで圧電体振動子２が構成される。駆動電極１７、検出電極１９、及び調整電極２１は、圧電素子１５に取り付けられる。駆動電極１７は、検出電極１９と調整電極２１との間に配置される。検出電極１９と調整電極２１とを離れた位置関係に配置するのは、調整電極２１に印加された電圧に基づく振動（後述する調整振動ＯＡ）が、圧電体振動子２の振動（駆動振動ＯＤ）に影響を及ぼす前に、検出電極１９で検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００１６】
検出電極１９は、検出器２３と接続される。検出器２３は、検出電極１９の歪み量から電圧を検出する。検出された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）は、第２増幅器２７で増幅（振幅調整）された後、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡの印加）。
【００１７】
圧電体振動子２は、駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相となるような伸縮モード（縦モード）で振動せしめられる。駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が伸縮モードで振動すると（駆動振動ＯＤ）、駆動振動ＯＤに基づいて、同位相の振動が検出電極１９においても生じ、振動に基づく歪み量が検出器２３で検出される。検出器２３で検出された歪み量が変換された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）が、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡ）。調整交流電圧ＶＡの振幅は駆動交流電圧ＶＤの振幅の１０分の１〜２０分の１程度に設定されており、調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは同位相（駆動交流電圧ＶＤと調整交流電圧ＶＡとは同位相）のため、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率（スチフネス）が上がる（圧電体振動子２が伸縮しにくくなる）。
【００１８】
弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。増幅率は、駆動交流電圧ＶＤによる駆動に悪影響が生じないように、調整交流電圧ＶＡの振幅が駆動交流電圧ＶＤの振幅より小さく（例えば、１０分の１〜２０分の１程度）なるように調整することが望ましい。
【００１９】
弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＡの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、駆動交流電圧ＶＤと逆位相の調整交流電圧ＶＡの印加が行われる。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは逆位相（駆動交流電圧ＶＤと調整交流電圧ＶＡは逆位相）のため、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が下がる（圧電体振動子２が伸縮しやすくなる）。
【００２０】
弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００２１】
圧電体振動子２の弾性率が変わると、圧電体振動子２の共振周波数が変化する。そのため、圧電体振動子２の弾性率を調整することにより、圧電体振動子２の共振周波数を調整することが可能になる。圧電体振動子２は、駆動周波数と共振周波数が一致するときに最大効率で駆動させることが可能であるが、圧電体振動子２の共振周波数は、温度変化などに基づいて変動する。第１実施形態では、共振周波数が、変動した場合であっても、弾性率を調整することにより、共振周波数を駆動周波数と一致するように調整することが可能である。
【００２２】
また、弾性率の調整範囲は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率の調整に基づくので、調整電極の回路のインピーダンスの調整に基づく場合に比べて、広い範囲で調整が可能である。
【００２３】
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態は、縦振動のような伸縮モードの振動で、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相の場合の弾性率調整の形態について説明したが、第２実施形態では、屈曲モード振動のように、圧電体振動子２の歪みが全体で同位相にならない場合の弾性率調整の形態について説明する。
【００２４】
第２実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、調整電極２１、検出器２３、位相比較器２４、移相器２５、第２増幅器２７を備える（図２参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、駆動交流電圧ＶＤとして、駆動電極１７、位相比較器２４、及び移相器２５に印加される。
【００２５】
圧電体振動子２の構成（圧電素子１５、駆動電極１７、検出電極１９、及び調整電極２１）は、第１実施形態と同様である。
【００２６】
検出電極１９は、検出器２３と接続される。検出器２３は、検出電極の歪み量から電圧を検出する。検出された電圧は、位相比較器２４に印加される（検出交流電圧ＶＤＥ）。位相比較器２４は、交流電源１１からの駆動交流電圧ＶＤと、検出器２３で検出された検出交流電圧ＶＤＥとの位相を比較し、駆動交流電圧ＶＤに対する検出交流電圧ＶＤＥの位相ずれ量θを移相器２５に出力する。移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤの位相を位相ずれ量θだけずらして第２増幅器２７に出力する。第２増幅器２７は、駆動交流電圧ＶＤの位相が位相ずれ量θだけずらされた電圧を増幅（振幅調整）し、調整電極２１に印加する（調整交流電圧ＶＡ）。
【００２７】
圧電体振動子２は、駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が振動せしめられる。振動モードは、全体の歪みが同位相になるような伸縮モードに限らず、駆動電極１７における振動の位相と、検出電極１９における振動の位相とが異なる振動（例えば屈曲モード）であってもよい。駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が振動すると（駆動振動ＯＤ）、駆動振動ＯＤに基づいて、振動が検出電極１９においても生じ、振動に基づく歪み量が検出器２３で検出される。検出器２３で検出された歪み量が変換された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）の位相が、位相比較器２４で、駆動交流電圧ＶＤの位相と比較される（位相ずれ量θ）。位相比較器２４で求められた位相ずれ量θに基づいて、移相器２５で、駆動交流電圧ＶＤがθだけ位相がずらされ、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡ）。
【００２８】
調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が上がる（圧電体振動子２が変形しにくくなる）。
【００２９】
具体的には、駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥに比べてθだけ進んでいる場合は、移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤの位相をθだけ進める。例えば、駆動交流電圧ＶＤが振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を駆動電極１７に印加する場合を説明する。駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥの位相に比べて位相ずれ量θだけ進んでいる場合は、検出電極１９で検出される歪み量に基づく検出交流電圧ＶＤＥがＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。位相比較器２４は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、検出交流電圧ＶＤＥ：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）とを比較して位相ずれ量θを検出する。移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を位相ずれ量θだけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）を出力し、第２増幅器２７で増幅されて、Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）の調整交流電圧ＶＡが調整電極２１に印加される（Ａ３は、第２増幅器２７で増幅された後の振幅）。
【００３０】
弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。増幅率は、駆動交流電圧ＶＤによる駆動に悪影響が生じないように、調整交流電圧ＶＡの振幅が駆動交流電圧ＶＤの振幅の１０分の１〜２０分の１程度となるように調整することが望ましい。
【００３１】
弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＤの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、交流電源１１からの駆動交流電圧ＶＤと位相ずれ量θだけ位相がずれ、且つ位相が反転された調整交流電圧ＶＡの印加が行われる。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整ＯＡ振動とは、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡ印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が下がる（圧電体振動子２が変形しやすくなる）。
【００３２】
弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００３３】
具体的には、駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥに比べてθだけ進んでいる場合は、移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤの位相をθだけ進める。例えば、駆動交流電圧ＶＤが振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を駆動電極１７に印加する場合を説明する。駆動交流電圧ＶＤの位相が、検出交流電圧ＶＤＥの位相に比べて位相ずれ量θだけ進んでいる場合は、検出電極１９で検出される歪み量に基づく検出交流電圧ＶＤＥがＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。位相比較器２４は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、検出交流電圧ＶＤＥ：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）とを比較して位相ずれ量θを検出する。移相器２５は、駆動交流電圧ＶＤ：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を位相ずれ量θだけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）を出力し、第２増幅器２７で増幅及び位相反転されて、−Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ）の調整交流電圧ＶＡが調整電極２１に印加される（Ａ３は、第２増幅器２７で増幅された後の振幅）。
【００３４】
第２実施形態では、圧電体振動子２全体で同位相とならない振動をさせた場合にも、弾性率調整が可能である。
【００３５】
次に、第３実施形態について説明する。第２実施形態は、検出電極１９により歪み量を検出し、これに基づいて調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＡを調整する形態を説明したが、第３実施形態では、検出電極１９による歪み量検出は行われない形態について説明する。
【００３６】
第３実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、駆動電極１７、調整電極２１、移相器２５、第２増幅器２７を備える（図３参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、駆動交流電圧ＶＤとして、駆動電極１７に印加される。また、移相器２５に印加される。
【００３７】
圧電素子１５、駆動電極１７、及び調整電極２１とで圧電体振動子２が構成される。駆動電極１７、及び調整電極２１は、圧電素子１５に取り付けられる。
【００３８】
移相器２５は、交流電源１１で発振された駆動信号の位相を位相ずれ量θだけずらして第２増幅器２７に出力する。第２増幅器２７は、駆動信号の位相が位相ずれ量θだけずらされた信号を増幅（振幅調整）し、調整交流電圧ＶＡとして調整電極２１に印加する。調整交流電圧ＶＡと、駆動交流電圧ＶＤとは、位相ずれ量θだけ位相がずれた関係にある。第３実施形態における位相ずれ量θは、予め測定または計算により求められた駆動交流電圧ＶＤによる振動（駆動振動ＯＤ）の圧電体振動子２における伝達特性に基づいて算出された、駆動電極１７における振動と、調整電極２１における振動の位相ずれである。
【００３９】
圧電体振動子２は、駆動電極１７に印加された駆動交流電圧ＶＤに基づいて、圧電体振動子２が振動せしめられる。振動モードは、全体の歪みが同位相になるような伸縮モードに限らず、駆動電極１７における振動の位相と、検出電極１９における振動の位相とが異なる振動であってもよい。駆動電極１７に印加された駆動交流電圧に基づいて、圧電体振動子２が振動せしめられる（駆動振動ＯＤ）。
【００４０】
移相器２５で、交流電源１１で発振された駆動信号がθだけ位相がずらされ、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（調整交流電圧ＶＡ）。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。
【００４１】
駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＯＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が上がる（圧電体振動子２が伸縮しにくくなる）。
【００４２】
弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００４３】
弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する調整交流電圧ＶＡの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、交流電源１１からの駆動交流電圧ＶＤと位相ずれ量θだけ位相がずれ、且つ位相が反転された調整交流電圧ＶＡの印加が行われる。調整電極２１に印加された調整交流電圧ＶＡに基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（調整振動ＯＡ）。駆動振動ＯＤと、調整振動ＯＡとは、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への調整交流電圧ＶＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の弾性率が下がる（圧電体振動子２が伸縮しやすくなる）。
【００４４】
弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（駆動交流電圧ＶＤの振幅と、調整交流電圧ＶＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００４５】
第３実施形態では、歪み量の検出にかかる部位（検出電極、位相比較器）を省略することが出来るので、これらを有する構成に比べて超音波アクチュエータ１の構成を簡素化することが可能になる。第３実施形態における超音波アクチュエータ１は、位相ずれ量が予め算出可能な超音波アクチュエータで有効な形態である。
【００４６】
次に、第４実施形態について説明する。第１実施形態は、１つの振動モード（伸縮モード）で振動させる形態について説明したが、第４実施形態は、２つの振動モード（例えば伸縮モード、屈曲モード）で振動するリニアモータで、伸縮モードの共振周波数を調整する形態について説明する。
【００４７】
第４実施形態における超音波アクチュエータ１は、交流電源１１、第１増幅器１３、圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、検出電極１９、調整電極２１、検出器２３、第２増幅器２７を備える（図４参照）。交流電源１１は、周波数ｆの駆動信号を発振する。駆動信号は、第１増幅器１３で増幅され、伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤとして、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加される。第４実施形態における第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂへの第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２の印加に関連する回路構成は省略する。
【００４８】
圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、検出電極１９、及び調整電極２１とで圧電体振動子２が構成される。伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、検出電極１９、及び調整電極２１は、圧電素子１５に取り付けられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓは、検出電極１９と調整電極２１との間に配置される。検出電極１９、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、及び調整電極２１は、第１屈曲モード駆動電極１８ａと第２屈曲モード駆動電極１８ｂとの間に配置される。すなわち、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、検出電極１９、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、調整電極２１、第２屈曲モード駆動電極１８ｂの順に並べられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓを、検出電極１９と調整電極２１とを離れた位置関係に配置するのは、調整電極２１に印加された伸縮モード調整電圧ＶＳＡに基づく振動（後述する伸縮モード調整振動ＯＳＡ）が、圧電体振動子２の振動（伸縮モード駆動振動ＯＳＤ）に影響を及ぼす前に、検出電極１９で検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００４９】
検出電極１９は、検出器２３と接続される。検出器２３は、検出電極の歪み量から電圧を検出する。検出された電圧（検出交流電圧ＶＤＥ）は、第２増幅器２７で増幅（振幅調整）された後、調整電極２１に印加される（伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの印加）。
【００５０】
圧電体振動子２は、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づいて、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相となるような伸縮モードで振動せしめられる。また、圧電体振動子２は、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、第２屈曲モード駆動電極１８ｂに印加された交流電圧に基づいて、屈曲モードで振動せしめられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加される伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの駆動周波数周波数ｆと、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加される第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２の駆動周波数とは同じ値に設定される。
【００５１】
伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づいて、圧電体振動子２が伸縮モードで振動すると（伸縮モード駆動振動ＯＳＤ）、伸縮モード駆動振動ＯＳＤに基づいて、同位相の振動が検出電極１９においても生じ、振動に基づく歪み量が検出器２３で検出される。検出器２３で検出された歪み量が変換された電圧が、第２増幅器２７で増幅され、調整電極２１に印加される（伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡ）。調整電極２１に印加された伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（伸縮モード調整振動ＯＳＡ）。伸縮モード駆動振動ＯＳＤと、伸縮モード調整振動ＯＳＡとは同位相（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤと伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡとは同位相）のため、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量は少なくなる。そのため、調整電極２１への伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の伸縮モードに関する弾性率（スチフネス）が上がる（圧電体振動子２が伸縮しにくくなる）。
【００５２】
伸縮モードに関する弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの振幅と、伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００５３】
伸縮モードに関する弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７において、調整電極２１に印加する伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの位相を反転させる。この場合、調整電極２１には、伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤと逆位相の伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡ印加が行われる。調整電極２１に印加された伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡに基づいて、圧電体振動子２は、伸縮モードで振動せしめられる（伸縮モード調整振動ＯＳＡ）。伸縮モード駆動振動ＯＳＤと、伸縮モード調整振動ＯＳＡとは逆位相（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤと伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡとは逆位相）のため、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量は多くなる。そのため、調整電極２１への伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の伸縮モードに関する弾性率が下がる（圧電体振動子２が伸縮しやすくなる）。
【００５４】
伸縮モードに関する弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率を調整する（伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの振幅と、伸縮モード調整交流電圧ＶＳＡの振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００５５】
なお、検出電極１９には、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加された第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２に基づく屈曲モードの振動が生じるが、検出電極１９における伸縮モードの振動検出（歪み量検出）への影響は殆どない。
【００５６】
圧電体振動子２の弾性率が変わると、圧電体振動子２の共振周波数が変化する。そのため、圧電体振動子２の伸縮モードに関する弾性率を調整することにより、圧電体振動子２の伸縮モード関する共振周波数を調整することが可能になる。圧電体振動子２は、駆動周波数と共振周波数が一致するときに最大効率で駆動させることが可能であるが、圧電体振動子２の共振周波数は、温度変化などに基づいて変動する。第４実施形態では、伸縮モードに関する共振周波数が、変動した場合であっても、伸縮モードに関する弾性率を調整することにより、伸縮モードに関する共振周波数を駆動周波数と一致するように調整することが可能である。
【００５７】
また、第４実施形態では、屈曲モードに関する振動も圧電体振動子２に与えられている。上記伸縮モードに関する共振周波数が、弾性率調整によって変動せしめられることにより、伸縮モードに関する共振周波数と屈曲モードに関する共振周波数の差異を調整することも可能になる。
【００５８】
また、伸縮モードに関する弾性率の調整範囲は、第１増幅器１３、及び第２増幅器２７の増幅率の調整に基づくので、調整電極の回路のインピーダンスの調整に基づく場合に比べて、広い範囲で調整が可能である。
【００５９】
また、第４実施形態にかかる圧電体振動子２の電極配置では、電極が配置された方向（図４上の横方向）の伸縮モードに関する弾性率のバランスはアンバランスになる。そのため、元々伸縮モードに関する弾性率のバランスがとれていない（アンバランスな）圧電体振動子に対して、アンバランスを打ち消すように第４実施形態にかかる圧電体振動子２のような電極配置を行うと、伸縮モードに関する弾性率についてバランスのとれた圧電体振動子を構成することが可能になる。
【００６０】
次に、第５実施形態について説明する。第２実施形態は、１つの振動モード（屈曲モード）で振動させる形態について説明したが、第５実施形態は、２つの振動モード（例えば伸縮モード、屈曲モード）で振動するリニアモータで、屈曲モードの共振周波数を調整する形態について説明する。
【００６１】
第５実施形態における超音波アクチュエータ１は、第１、第２交流電源１１ａ、１１ｂ、第１、第３増幅器１３ａ、１３ｂ、圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂ、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂ、第１、第２検出器２３ａ、２３ｂ、第１、第２位相比較器２４ａ、２４ｂ、第１、第２移相器２５ａ、２５ｂ、第２、第４増幅器２７ａ、２７ｂを備える（図５参照）。
【００６２】
第１交流電源１１ａは、第１増幅器１３ａを介して、周波数ｆの第１駆動信号を発振する。第１駆動信号は、第１増幅器１３ａで増幅され、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１として、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、第１位相比較器２４ａ、及び第１移相器２５ａに印加される。第２交流電源１１ｂは、第３増幅器１３ｂを介して、周波数ｆの第２駆動信号を発振する。第２駆動信号は、第３増幅器１３ｂで増幅され、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２として、第２屈曲モード駆動電極１８ｂ、第２位相比較器２４ｂ、及び第２移相器２５ｂに印加される。第５実施形態における伸縮モード駆動電極１７Ｓへの伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの印加に関連する回路構成は省略する。
【００６３】
圧電素子１５、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂ、及び第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂとで圧電体振動子２が構成される。伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂ、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂ、及び第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂは、圧電素子１５に取り付けられる。
【００６４】
伸縮モード駆動電極１７Ｓは、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂの間に配置される。第１調整電極２１ａ、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、及び第２調整電極２１ｂは、第１屈曲モード駆動電極１８ａと第２屈曲モード駆動電極１８ｂとの間に配置され、その外側の両端に、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂが配置される。すなわち、第１検出電極１９ａ、第１屈曲モード駆動電極１８ａ、第１調整電極２１ａ、伸縮モード駆動電極１７Ｓ、第２調整電極２１ｂ、第２屈曲モード駆動電極１８ｂ、第２検出電極１９ｂの順に並べられる。
【００６５】
第１屈曲モード駆動電極１８ａを、第１検出電極１９ａと第１調整電極２１ａとを離れた位置関係に配置するのは、第１調整電極２１ａに印加された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１に基づく振動（後述する第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１）が、第１屈曲モード駆動電極１８ａからの圧電体振動子２の振動（第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１）に影響を及ぼす前に、第１検出電極１９ａで検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００６６】
第２屈曲モード駆動電極１８ｂを、第２検出電極１９ｂと第２調整電極２１ｂとを離れた位置関係に配置するのは、第２調整電極２１ｂに印加された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２に基づく振動（後述する第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２）が、第２屈曲モード駆動電極１８ｂからの圧電体振動子２の振動（第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２）に影響を及ぼす前に、第２検出電極１９ｂで検出される振動に影響を及ぼすのを防ぐためである。
【００６７】
第１検出電極１９ａは、第１検出器２３ａと接続される。第１検出器２３ａは、第１検出電極１９ａの歪み量から電圧を検出する。検出された電圧は、第１位相比較器２４ａに印加される（第１検出交流電圧ＶＤＥ１）。第１位相比較器２４ａは、第１交流電源１１ａからの第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１と、第１検出器２３ａで検出された第１検出交流電圧ＶＤＥ１との位相を比較し、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１に対する第１検出交流電圧ＶＤＥ１の第１位相ずれ量θ１を第１移相器２５ａに出力する。第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相を第１位相ずれ量θ１だけずらして第２増幅器２７ａに出力する。第２増幅器２７ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が第１位相ずれ量θ１だけずらされた電圧を増幅（振幅調整）し、第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１を第１調整電極２１ａに印加する。
【００６８】
第２検出電極１９ｂは、第２検出器２３ｂと接続される。第２検出器２３ｂは、第２検出電極１９ｂの歪み量から電圧を検出する。検出された電圧は、第２位相比較器２４ｂに印加される（第２検出交流電圧ＶＤＥ２）。第２位相比較器２４ｂは、第２交流電源１１ｂからの第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２と、第２検出器２３ｂで検出された第２検出交流電圧ＶＤＥ２との位相を比較し、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２に対する第２検出交流電圧ＶＤＥ２の第２位相ずれ量θ２を第２移相器２５ｂに出力する。第２移相器２５ｂは、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の位相を第２位相ずれ量θ２だけずらして第４増幅器２７ｂに出力する。第４増幅器２７ｂは、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の位相が第２位相ずれ量θ２だけずらされた電圧を増幅（振幅調整）し、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２を第２調整電極２１ｂに印加する。
【００６９】
圧電体振動子２は、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づいて、圧電体振動子２の全体の歪みが同位相となるような伸縮モードで振動せしめられる。また、圧電体振動子２は、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加された第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２に基づいて、圧電体振動子２が屈曲モードで振動せしめられる。伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加される伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤの駆動周波数周波数と、第１、第２屈曲モード駆動電極１８ａ、１８ｂに印加される第１、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１、ＶＢＤ２の駆動周波数ｆとは同じ値に設定される。
【００７０】
第１屈曲モード駆動電極１８ａに印加された第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１に基づいて、圧電体振動子２が振動すると（第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１）、第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１に基づいて、振動が第１検出電極１９ａにおいても生じ、振動に基づく歪み量が第１検出器２３ａで検出される。第１検出器２３ａで検出された歪み量が変換された電圧（第１検出交流電圧ＶＤＥ１）の位相が、第１位相比較器２４ａで、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相と比較される（第１位相ずれ量θ１）。第１位相比較器２４ａで求められた第１位相ずれ量θ１に基づいて、第１移相器２５ａで、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１がθ１だけ位相がずらされ、第２増幅器２７ａで増幅され、第１調整電極２１ａに印加される（第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１）。
【００７１】
第２屈曲モード駆動電極１８ａに印加された第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２に基づいて、圧電体振動子２が振動すると（第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２）、第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２に基づいて、振動が第２検出電極１９ｂにおいても生じ、振動に基づく歪み量が第２検出器２３ｂで検出される。第２検出器２３ｂで検出された歪み量が変換された電圧（第２検出交流電圧ＶＤＥ２）の位相が、第２位相比較器２４ｂで、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の位相と比較される（第２位相ずれ量θ２）。第２位相比較器２４ｂで求められた第２位相ずれ量θ２に基づいて、第２移相器２５ｂで、第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２がθ２だけ位相がずらされ、第４増幅器２７ｂで増幅され、第２調整電極２１ｂに印加される（第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２）。
【００７２】
第１調整電極２１ａに印加された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１）。第２調整電極２１ｂに印加された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２）。第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１と、第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１とは、互いに振動を打ち消しあい、第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２と、第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２とは、互いに振動を打ち消しあい、圧電体振動子２の歪み量（曲げ量）は少なくなる。そのため、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂへの第１、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１、ＶＢＡ２の印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の屈曲モードに関する弾性率が上がる（圧電体振動子２が曲がりにくくなる）。
【００７３】
具体的には、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１に比べてθ１だけ進んでいる場合は、第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相をθ１だけ進める。例えば、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１が振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を第１屈曲モード駆動電極１８ａに印加する場合を説明する。第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１の位相に比べて第１位相ずれ量θ１だけ進んでいる場合は、第１検出電極１９ａで検出される歪み量に基づく第１検出交流電圧ＶＤＥ１がＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。第１位相比較器２４ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、第１検出交流電圧ＶＤＥ１：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）とを比較して第１位相ずれ量θ１を検出する。第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を第１位相ずれ量θ１だけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）を出力し、第２増幅器２７で増幅されて、Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）の第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１が第１調整電極２１ａに印加される（Ａ３は、第２増幅器２７ａで増幅された後の振幅）。第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の印加についても同様である。
【００７４】
屈曲モードに関する弾性率の上がり具合は、第１増幅器１３ａ、第２増幅器２７ａ、第３増幅器１３ｂ、及び第４増幅器２７ｂの増幅率を調整する（第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の振幅と、第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の振幅との比を調整する、及び第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の振幅と、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００７５】
屈曲モードに関する弾性率を下げる場合には、第２増幅器２７ａにおいて、第１調整電極２１ａに印加する第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の位相を反転させる。この場合、第１調整電極２１ａには、第１交流電源１１ａからの第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１と第１位相ずれ量θ１だけ位相がずれ、且つ位相が反転された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の印加が行われる。第１調整電極２１ａに印加された第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１）。また、第４増幅器２７ｂにおいて、第２調整電極２１ｂに印加する第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の位相を反転させる。この場合、第２調整電極２１ｂには、第２交流電源１１ｂからの第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２と第２位相ずれ量θ２だけ位相がずれ、且つ位相が反転された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の印加が行われる。第２調整電極２１ｂに印加された第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２に基づいて、圧電体振動子２は、振動せしめられる（第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２）。第１屈曲モード駆動振動ＯＢＤ１と、第１屈曲モード調整振動ＯＢＡ１とは、互いの振動が足し合わされ、第２屈曲モード駆動振動ＯＢＤ２と、第２屈曲モード調整振動ＯＢＡ２とは、互いの振動が足し合わされ、圧電体振動子２の歪み量（曲げ量）は多くなる。そのため、そのため、第１、第２調整電極２１ａ、２１ｂへの第１、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１、ＶＢＡ２の印加が無い場合に比べて、圧電体振動子２の屈曲モードに関する弾性率が下がる（圧電体振動子２が曲がりやすくなる）。
【００７６】
屈曲モードに関する弾性率の下がり具合は、第１増幅器１３ａ、第２増幅器２７ａ、第３増幅器１３ｂ、及び第４増幅器２７ｂの増幅率を調整する（第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の振幅と、第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１の振幅との比を調整する、及び第２屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ２の振幅と、第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の振幅との比を調整する）ことにより調整可能である。
【００７７】
具体的には、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１に比べてθ１だけ進んでいる場合は、第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相をθ１だけ進める。例えば、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＡ１が振幅Ａ１、駆動周波数ｆの正弦波：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）を第１屈曲モード駆動電極１８ａに印加する場合を説明する。第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１の位相が、第１検出交流電圧ＶＤＥ１の位相に比べて第１位相ずれ量θ１だけ進んでいる場合は、第１検出電極１９ａで検出される歪み量に基づく第１検出交流電圧ＶＤＥ１がＡ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）となる（Ａ２はＡ１より小さい振幅量）。第１位相比較器２４ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）と、第１検出交流電圧ＶＤＥ１：Ａ２ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ１）とを比較して第１位相ずれ量θ１を検出する。第１移相器２５ａは、第１屈曲モード駆動交流電圧ＶＢＤ１：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ）の位相を第１位相ずれ量θ１だけ進めた信号：Ａ１ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）を出力し、第２増幅器２７ａで増幅及び位相反転されて、−Ａ３ｓｉｎ（２πｆｔ−θ１）の第１屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ１が第１調整電極２１ａに印加される（Ａ３は、第２増幅器２７ａで増幅された後の振幅）。第２屈曲モード調整交流電圧ＶＢＡ２の印加についても同様である。
【００７８】
なお、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂには、伸縮モード駆動電極１７Ｓに印加された伸縮モード駆動交流電圧ＶＳＤに基づく伸縮モードの振動が生じるが、第１、第２検出電極１９ａ、１９ｂにおける屈曲モードの振動検出（歪み量検出）への影響は殆どない。
【００７９】
圧電体振動子２の弾性率が変わると、圧電体振動子２の共振周波数が変化する。そのため、圧電体振動子２の屈曲モードに関する弾性率を調整することにより、圧電体振動子２の屈曲モード関する共振周波数を調整することが可能になる。圧電体振動子２は、駆動周波数と共振周波数が一致するときに最大効率で駆動させることが可能であるが、圧電体振動子２の共振周波数は、温度変化などに基づいて変動する。第５実施形態では、屈曲モードに関する共振周波数が、変動した場合であっても、屈曲モードに関する弾性率を調整することにより、屈曲モードに関する共振周波数を駆動周波数と一致するように調整することが可能である。
【００８０】
また、第４実施形態では、屈曲モードに関する振動も圧電体振動子２に与えられている。上記伸縮モードに関する共振周波数が、弾性率調整によって変動せしめられることにより、伸縮モードに関する共振周波数と屈曲モードに関する共振周波数の差異を調整することも可能になる。
【００８１】
また、屈曲モードに関する弾性率の調整範囲は、第１増幅器１３ａ、第２増幅器２７ａ、第３増幅器１３ｂ、及び第４増幅器２７ｂの増幅率の調整に基づくので、調整電極の回路のインピーダンスの調整に基づく場合に比べて、広い範囲で調整が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図２】第２実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図３】第３実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図４】第４実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【図５】第５実施形態における超音波アクチュエータの構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 超音波アクチュエータ
１１ 交流電源
１１ａ、１１ｂ 第１、第２交流電源
１３、１３ａ 第１増幅器
１３ｂ 第３増幅器
１５ 圧電素子
１７ 駆動電極
１７Ｓ 伸縮モード駆動電極
１８ａ、１８ｂ 第１、第２屈曲モード駆動電極
１９ 検出電極
１９ａ、１９ｂ 第１、第２検出電極
２１ 調整電極
２１ａ、２１ｂ 第１、第２調整電極
２３ 検出器
２３ａ、２３ｂ 第１、第２検出器
２４ 位相比較器
２４ａ、２４ｂ 第１、第２位相比較器
２５ 移相器
２５ａ、２５ｂ 第１、第２移相器
２７、２７ａ 第２増幅器
２７ｂ 第４増幅器
ＶＡ 調整交流電圧
ＶＢＡ１、ＶＢＡ２ 第１、第２屈曲モード調整交流電圧
ＶＢＤ１、ＶＢＤ２ 第１、第２屈曲モード駆動交流電圧
ＶＤ 駆動交流電圧
ＶＤＥ 検出交流電圧
ＶＤＥ１、ＶＤＥ２ 第１、第２検出交流電圧
ＶＳＡ 伸縮モード調整交流電圧
ＶＳＤ 伸縮モード駆動交流電圧
θ 位相ずれ量
θ１、θ２ 第１、第２位相ずれ量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動交流電圧が印加される駆動電極と、
調整交流電圧が印加される調整電極とを備えた圧電体振動子であって、
前記駆動交流電圧の振幅と、前記調整交流電圧の振幅との振幅比が調整され、前記調整に基づいて、前記駆動交流電圧の印加によって生じた前記圧電体振動子の駆動振動による歪みが、前記調整交流電圧の印加によって生じた前記圧電体振動子の調整振動によって増減せしめられることを特徴とする圧電体振動子。
【請求項２】
前記駆動振動による歪み量を検出する検出電極をさらに備え、
前記検出電極で検出された歪み量に基づいて、前記振幅比の調整が行われることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項３】
前記駆動電極は、前記検出電極と前記調整電極の間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の圧電体振動子。
【請求項４】
屈曲モードに関する振動を駆動するための屈曲モード駆動交流電圧が印加される第１、第２屈曲モード駆動電極をさらに備え、
前記駆動交流電圧に基づく振動は、伸縮モードに関する振動であり、
前記第１屈曲モード駆動電極、前記検出電極、前記駆動電極、前記調整電極、前記第２屈曲モード駆動電極の順に並べて配置されることを特徴とする請求項２に記載の圧電体振動子。
【請求項５】
前記検出電極で検出された歪み量に基づく検出交流電圧と、前記駆動交流電圧とに基づいて、前記駆動交流電圧と前記調整交流電圧の位相差が調整されることを特徴とする請求項２に記載の圧電体振動子。
【請求項６】
伸縮モードに関する振動を駆動するための伸縮モード駆動交流電圧が印加される伸縮モード駆動電極をさらに備え、
前記駆動交流電圧に基づく振動は、屈曲モードに関する振動であることを特徴とする請求項５に記載の圧電体振動子。
【請求項７】
前記調整交流電圧の振幅は、前記駆動交流電圧の振幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項８】
前記調整交流電圧の振幅は、前記駆動交流電圧の振幅の１０分の１〜２０分の１であることを特徴とする請求項７に記載の圧電体振動子。
【請求項１】
駆動交流電圧が印加される駆動電極と、
調整交流電圧が印加される調整電極とを備えた圧電体振動子であって、
前記駆動交流電圧の振幅と、前記調整交流電圧の振幅との振幅比が調整され、前記調整に基づいて、前記駆動交流電圧の印加によって生じた前記圧電体振動子の駆動振動による歪みが、前記調整交流電圧の印加によって生じた前記圧電体振動子の調整振動によって増減せしめられることを特徴とする圧電体振動子。
【請求項２】
前記駆動振動による歪み量を検出する検出電極をさらに備え、
前記検出電極で検出された歪み量に基づいて、前記振幅比の調整が行われることを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項３】
前記駆動電極は、前記検出電極と前記調整電極の間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の圧電体振動子。
【請求項４】
屈曲モードに関する振動を駆動するための屈曲モード駆動交流電圧が印加される第１、第２屈曲モード駆動電極をさらに備え、
前記駆動交流電圧に基づく振動は、伸縮モードに関する振動であり、
前記第１屈曲モード駆動電極、前記検出電極、前記駆動電極、前記調整電極、前記第２屈曲モード駆動電極の順に並べて配置されることを特徴とする請求項２に記載の圧電体振動子。
【請求項５】
前記検出電極で検出された歪み量に基づく検出交流電圧と、前記駆動交流電圧とに基づいて、前記駆動交流電圧と前記調整交流電圧の位相差が調整されることを特徴とする請求項２に記載の圧電体振動子。
【請求項６】
伸縮モードに関する振動を駆動するための伸縮モード駆動交流電圧が印加される伸縮モード駆動電極をさらに備え、
前記駆動交流電圧に基づく振動は、屈曲モードに関する振動であることを特徴とする請求項５に記載の圧電体振動子。
【請求項７】
前記調整交流電圧の振幅は、前記駆動交流電圧の振幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧電体振動子。
【請求項８】
前記調整交流電圧の振幅は、前記駆動交流電圧の振幅の１０分の１〜２０分の１であることを特徴とする請求項７に記載の圧電体振動子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１４８４３５（Ｐ２００８−１４８４３５Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３２２４８（Ｐ２００６−３３２２４８）
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【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２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]