多自由度駆動装置
【課題】装置に組み込まれた状態で各振動子の出力特性を揃えることができる多自由度駆動装置を提供する。
【解決手段】複数の振動子１１〜１３が、複数のパラメータにそれぞれ設定された値に基づいて生成された駆動電圧ＶＡ，ＶＢで駆動され、移動体１０が移動される。複数のパラメータは、対応する振動子の駆動に応じて可変される値が設定される第１のパラメータと該第１のパラメータと異なる第２のパラメータとを含む。制御部５０は、振動子が駆動された際の振動子のそれぞれに対する第１のパラメータの可変された値に基づいて、振動子のそれぞれの出力特性が一致しているか否かを判別する。振動子の出力特性が一致しないと判別された場合に、制御部５０は、駆動された振動子のそれぞれの出力特性が一致するように、少なくとも１つの振動子に対して第２のパラメータに設定された値を変更する。
【解決手段】複数の振動子１１〜１３が、複数のパラメータにそれぞれ設定された値に基づいて生成された駆動電圧ＶＡ，ＶＢで駆動され、移動体１０が移動される。複数のパラメータは、対応する振動子の駆動に応じて可変される値が設定される第１のパラメータと該第１のパラメータと異なる第２のパラメータとを含む。制御部５０は、振動子が駆動された際の振動子のそれぞれに対する第１のパラメータの可変された値に基づいて、振動子のそれぞれの出力特性が一致しているか否かを判別する。振動子の出力特性が一致しないと判別された場合に、制御部５０は、駆動された振動子のそれぞれの出力特性が一致するように、少なくとも１つの振動子に対して第２のパラメータに設定された値を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の振動子により移動体を多方向へ移動させる多自由度駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多自由度駆動装置として、リニアアクチュエータを用いてＸ，Ｙ，θの３方向への駆動を実現する表面波アクチュエータが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この表面波アクチュエータについて図２０を参照しながら説明する。図２０は従来の表面波アクチュエータを部分的に破断して示す斜視図である。
【０００４】
表面波アクチュエータは、図２０に示すように、上ベース板２および下ベース板３に取り付けられ、互いに対向するように配置されている３組の表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃを備える。各表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃには駆動電圧が印加され、これにより、表面波が発生される。各表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ発生された表面波は、動体板１を移動させるための駆動力として動体板１に作用する。
【０００５】
ここで、各表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃが発生する表面波による動体板１に与える力成分をそれぞれベクトルＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃで表すと、各ベクトルＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃを合成したベクトルが示す方向に動体板１が移動されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平０７−０３４６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記表面波アクチュエータにおいては、表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃ間で出力特性の差があると、表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃが所定の駆動力を発生するように制御することができない場合がある。
【０００８】
そこで、予め出力特性が把握されている複数の表面波発生機構の中から、出力特性がほぼ一致する所定数の表面波発生機構を選択し、選択された所定数の表面波発生機構を組み込む方法が考えられる。しかしながら、出力特性がほぼ一致する所定数の表面波発生機構を装置内に組み込むとしても、それらの取り付け状態例えば各表面波発生機構と動体板１との接触力などが異なる場合がある。このような場合、表面波発生機構のそれぞれの出力特性が揃わず、各表面波発生機構の駆動を安定して制御することができない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、装置に組み込まれた状態で各振動子の出力特性を揃えることができる多自由度駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の多自由度駆動装置は、複数のパラメータに設定された値に基づいて生成された駆動電圧により駆動される複数の振動子と、前記複数の振動子により多方向へ移動可能なように前記振動子のそれぞれと接触される移動体と、を備え、前記複数のパラメータは、対応する振動子の駆動に応じて可変される値が設定される第１のパラメータと該第１のパラメータと異なる第２のパラメータとを含み、前記振動子が駆動された際の前記振動子のそれぞれに対する前記第１のパラメータの可変された値に基づいて、前記振動子のそれぞれの出力特性が一致しているか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記振動子のそれぞれの出力特性が一致していないと判別された場合、前記駆動された振動子のそれぞれの出力特性が一致するように、少なくとも１つの振動子に対して前記第２のパラメータに設定された値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置に組み込まれた状態で各振動子の出力特性を揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多自由度駆動装置を示す平面図である。
【図２】図１の多自由度駆動装置の側面図である。
【図３】（ａ）は振動子１１の構成を示す縦断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）の振動子１１の圧電素子に形成されている電極領域を示す平面図である。
【図４】図３の振動子１１に発生する振動モード（ＡモードおよびＢモード）を示す図である。
【図５】図１の多自由度駆動装置における振動子１１〜１３の駆動を制御するための制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】図５のスイッチング回路の構成を示すブロック図である。
【図７】移動体１０をＸ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。
【図８】移動体１０をＹ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。
【図９】移動体１０をθ方向へ回転させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。
【図１０】移動体１０をＸ方向へ直進移動させる際の各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）と、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）とが一致しない場合を示す図である。
【図１１】図１０に示す駆動力の発生状態における各振動子１２，１３に印加される駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。
【図１２】振動子１２に印加される駆動電圧の電圧値の変更により各振動子１２，１３の出力特性を一致させる場合の駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態において周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢで振動子１１〜１３を駆動して移動体１０をθ方向へ回転させる際に制御される各振動子１１〜１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差を示す図である。
【図１４】各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と速度との関係を示す図である。
【図１５】各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の周波数と速度との関係を示す図である。
【図１６】振動子１１，１２に印加する周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と振動子１３に印加する周波数ｆ４および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差をそれぞれ示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。
【図１８】振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御量を示す図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。
【図２０】従来の表面波アクチュエータを部分的に破断して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る多自由度駆動装置を示す平面図である。図２は図１の多自由度駆動装置の側面図である。
【００１５】
多自由度駆動装置は、図１および図２に示すように、ベース板９を備える。ベース板９には、互いに共働して移動体１０を、予め決められている平面上で、Ｘ，Ｙ，θの３方向へ移動させるための３つの振動子１１，１２，１３が取り付けられている。ここで、Ｘ方向とＹ方向は、上記平面上において互いに直交する方向であり、θ方向は、上記平面と直交する軸周りの回転方向である。各振動子１１，１２，１３は、互いにベース板９上の予め決められているＯ点を中心とする円周方向に沿って２π／３（ｒａｄ）の角度間隔で配置されている。
【００１６】
また、ベース板９には、移動体１０のＸ方向への移動量を検出するための位置センサ２１と、移動体１０のＹ方向への移動量を検出するための２つの位置センサ２２，２３が取り付けられている。位置センサ２１は、Ｏ点から距離ｄ離された位置に配置されている。各位置センサ２２，２３は、それぞれ、互いに対向するように、Ｏ点から距離ｄ離れた位置に配置されている。
【００１７】
移動体１０には、図２に示すように、３つのスケール部３１，３２，３３が取り付けられている。各スケール部３１，３２，３３は、対応する位置センサ２１，２２，２３と対向するように配置されている。位置センサ２１は、スケール部３１のＸ方向への移動量（移動体１０のＸ方向への移動量）を検出し、検出した移動量を示す信号を出力する。また、各位置センサ２２，２３は、対応するスケール部３２，３３のＹ方向への移動量（移動体１０のＹ方向への移動量）を検出し、検出した移動量を示す信号を出力する。
【００１８】
上記振動子１１，１２，１３について図３および図４を参照しながら詳細に説明する。図３（ａ）は振動子１１の構成を示す縦断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の振動子１１の圧電素子に形成されている電極領域を示す平面図である。図４は図３の振動子１１に発生する振動モード（ＡモードおよびＢモード）を示す図である。ここでは、振動子１１，１２，１３は、同様の構成を有するものであるので、振動子１１の構成について説明する。
【００１９】
振動子１１は、図３（ａ）に示すように、ステンレスなどの平板形状の弾性部材からなる振動体１８を有する。振動体１８の一方の面には、突起部１９が設けられ、この突起部１９と移動体１０は、ばね部材などの加圧部材（図示せず）により加圧接触される。振動体１８の他方の面には、圧電素子（電気機械エネルギ変換素子）１７が接着されている。
【００２０】
圧電素子１７には、図３（ｂ）に示すように、長手方向（Ｘ方向）に沿って配列されている２つの電極領域１７ａ，１７ｂが形成されている。各電極領域１７ａ，１７ｂにおける分極方向は、同一方向（＋）とされている。各電極領域１７ａ，１７ｂのうち，電極領域１７ａには駆動電圧ＶＡが印加され、電極領域１７ｂには駆動電圧ＶＢが印加される。
【００２１】
ここで、駆動電圧ＶＡ，ＶＢが、Ａモードの共振周波数近傍の周波数を有し、かつπ（ｒａｄ）位相差を有する交流電圧である。駆動電圧ＶＡ，ＶＢが対応する電極領域１７ａ，１７ｂに印加されると、ある瞬間には、圧電素子１７の電極領域１７ａが縮むとともに、電極領域１７ｂが伸びる。また、他の瞬間には逆の関係となる。その結果、振動子１１（振動体１８）には、図４（ａ）に示すＡモードの振動が発生することになる。
【００２２】
また、駆動電圧ＶＡ，ＶＢが、Ｂモードの共振周波数近傍の周波数を有し、かつ同位相を有する場合、圧電素子１７の全体（２つの電極領域１７ａ，１７ｂ）がある瞬間には伸び、また他の瞬間には縮むことになる。その結果、振動子１１（振動体１８）には、図４（ｂ）に示すＢモードの振動が発生することになる。
【００２３】
上記Ａモードの振動とＢモードの振動は合成され、合成された振動により、移動体１０を駆動する駆動力が発生する。振動子１１の場合、当該振動子１１は、移動体１０をＸ方向へ移動する駆動力を発生する。また、各電極領域１７ａ，１７ｂへ入力する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差を変えることにより、Ａモードの振動とＢモードの振動の発生比を変更することができる。この各モードの振動の発生比を制御することによって、振動子１１が移動体１０を駆動する駆動力（移動体１０のＸ方向への移動速度）を制御することが可能である。また、各振動子１２，１３も、同様に、移動体１０を駆動する駆動力を発生する。
【００２４】
次に、振動子１１〜１３の駆動制御を行うための駆動制御系について図５および図６を参照しながら説明する。図５は図１の多自由度駆動装置における振動子１１〜１３の駆動を制御するための制御系の構成を示すブロック図である。図６は図５のスイッチング回路の構成を示すブロック図である。
【００２５】
各振動子１１〜１３の駆動を制御するための制御系は、図５に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（図示せず）などから構成される制御部５０を備える。制御部５０は、移動体１０（移動体１０に設けられている基準位置）を現在位置から目標位置へ移動させるように制御する。ここで、上記目標位置は、移動体１０の位置または移動体１０の移動に連動して移動される物体の位置（Ｘ−Ｙ座標上での位置）を示し、例えば操作部（図示せず）などから入力される。そして、制御部５０は、移動体１０を上記目標位置へ移動させるための制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３を生成する。各制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３は、それぞれ、対応する振動子１１〜１３の駆動を制御する制御信号であり、駆動部５１の対応する駆動パルス発生器５３〜５５に出力される。各制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３には、パラメータα１１〜α１３，β１１〜β１３が含まれる。各パラメータα１１〜α１３の値は、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を規定する値である。また、各パラメータβ１１〜β１３の値は、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（Ａ，Ｂ相間の位相差）を規定する値である。
【００２６】
また、制御部５０は、駆動部５９の電源回路５９が発生する３つの直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３の電圧値をそれぞれ制御するための３つの制御信号Ｓ１４〜Ｓ１５を生成し、電源回路５９に出力する。各制信号Ｓ１４〜Ｓ１５には、それぞれ対応するパラメータγ１１〜γ１３が含まれる。各パラメータγ１１〜γ１３の値は、電源回路５９が発生する３つの直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３の電圧値を規定する値である。
【００２７】
制御部５０は、各パラメータα１１〜α１３，β１１〜β１３の値を可変することにより、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（Ａ，Ｂ相間の位相差）を制御する。また、制御部５０は、パラメータγ１１〜γ１３の値を可変することにより、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値を制御する。通常時は、各振動子１１〜１３に対してそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数および電圧値がそれぞれ対応する値に保持された状態で、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。そして、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御により、各振動子１１〜１３の駆動力が制御される。
【００２８】
駆動部５１は、電源回路５９、発振器５２、３つの駆動パルス発生器５３〜５５および３つのスイッチング回路５６〜５８を有する。電源回路５９は、入力された電源（図示せず）から、上記制御信号Ｓ１４〜Ｓ１５に含まれる上記パラメータγ１１〜γ１３のそれぞれの値が規定する電圧値を有する直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３をそれぞれ発生する。各直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３は、スイッチング回路５６〜５８に供給される。
【００２９】
発振器５２は、基準クロックを発生する。駆動パルス発生器５３は、制御信号Ｓ１１に基づいてＡ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスを発生し、また各パルスの発生を停止する。ここで、Ａ相パルスと／Ａ相パルスは、位相差がπ（ｒａｄ）で、パルス幅が等しいパルスである。同様に、Ｂ相パルスと／Ｂ相パルスは、位相差がπ（ｒａｄ）で、パルス幅が等しいパルスである。また、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスは、発振器５２の基準クロックを基準にして、パラメータα１１の値およびパラメータβ１１の値に基づいて発生される。
【００３０】
駆動パルス発生器５４，５５は、駆動パルス発生器５３と同様に、制御信号Ｓ１２，Ｓ１３に基づいて、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスの発生およびその停止を行う。駆動パルス発生器５４，５５が発生するＡ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスは、発振器５２の基準クロックを基準にして、パラメータα１２，α１３の値およびパラメータβ１２，β１３の値に基づいて発生される。
【００３１】
各駆動パルス発生器５３〜５５により発生された、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスは、それぞれ対応するスイッチング回路５６〜５８に入力される。
【００３２】
スイッチング回路５６は、図６に示すように、スイッチング素子である複数のＦＥＴ１５１〜１５８を有する。各ＦＥＴ１５１〜１５８には、それぞれ、対応するＡ相パルス、／Ａ相パルス、Ｂ相パルス、／Ｂ相パルスが入力される。例えばＡ相パルスがＨ（Ｈｉｇｈ）になると、ＦＥＴ１５１，１５４がオンし、Ａ相から／Ａ相へ向けて電流が流れる。逆に、／Ａ相パルスがＨになると、ＦＥＴ１５３，１５２がオンし、／Ａ相からＡ相へ向けて電流が流れる。このように、Ａ相に関しては、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルスにより、ＦＥＴ１５１〜１５４のオン動作が制御され、直流電圧Ｖｃ１１が振動子１１に対応する周波数の駆動電圧ＶＡに変換されて印加される。上記直流電圧Ｖｃ１１の電圧値は、上記パラメータγ１１の値により規定された電圧値である。
【００３３】
Ｂ相に関しても、同様に、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスにより、ＦＥＴ１５５〜１５８のオン動作が制御され、直流電圧Ｖｃ１１が、振動子１１に対応する周波数および駆動電圧ＶＡに対して対応する位相差を有する駆動電圧ＶＢに変換されて印加される。
【００３４】
このようにして、振動子１１には、上記各パラメータα１１，β１１，γ１１の値によりそれぞれ規定された周波数、位相差、電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加されることになる。
【００３５】
また、振動子１１とのインピーダンスを整合させるためのインピーダンス素子４１が振動子１１とＦＥＴ１５１，１５２の間に挿入されている。また、インピーダンス素子４２が振動子１１とＦＥＴ１５５，１５６の間に挿入されている。このインピーダンス素子４１，４２は、低電圧でかつ高効率で振動子１１を駆動するためのものである。
【００３６】
同様に、スイッチング回路５７は、Ａ相パルス、／Ａ相パルス、Ｂ相パルス、／Ｂ相パルスに基づいて、上記パラメータα１２，β１２，γ１２の値に応じた周波数、位相差、電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢを、振動子１２に印加する。また、スイッチング回路５８は、Ａ相パルス、／Ａ相パルス、Ｂ相パルス、／Ｂ相パルスに基づいて、振動子１３に対して、上記パラメータα１３，β１３，γ１３の値に応じた周波数、位相差、電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢを印加する。スイッチング回路５７，５８は、上述したスイッチング回路５６と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【００３７】
このように、駆動部５１は、各振動子１１〜１３に対するパラメータα１１〜１３，β１１〜１３，γ１１〜１３の値に基づいて各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢを生成する。
【００３８】
次に、制御部５０により各振動子１１〜１３を駆動するための制御について図７〜図１０を参照しながら説明する。図７は移動体１０をＸ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。図８は移動体１０をＹ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。図９は移動体１０をθ方向へ回転させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。図１０は移動体１０をＹ方向へ直進移動させる際の各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）と、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）とが一致しない場合を示す図である。
【００３９】
移動体１０を現在位置から目標位置へ移動させる際、制御部５０は、移動体１０の基準部位を現在位置から目標位置へ到達させるための移動経路を決定する。この移動経路は、Ｘ方向への直進移動による経路、Ｙ方向への直進移動による経路、θ方向への回転による経路をそれぞれ個別に組み合わせたものからなり、各経路に対しては、移動体１０の移動量（または移動速度）が設定されている。そして、制御部５０は、上記決定された移動経路を成す各経路に沿って移動体１０を移動させるための制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３を生成し、駆動部５１に出力する。また、制御部５０は、電源回路５９が発生する直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３の電圧値を対応する電圧値にするための制御信号Ｓ１４〜Ｓ１６を電源回路５９に出力する。
【００４０】
これにより、対応する振動子１１〜１３には、各パラメータα１１〜α１３，β１１〜β１３，γ１１〜γ１３が規定する周波数、位相差および電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、対応する振動子１１〜１３が駆動される。そして、移動体１０が上記経路に沿って移動される。
【００４１】
移動体１０の移動開始に伴い、制御部５０は、各位置センサ２１〜２３の出力値に基づいて移動体１０の移動方向および移動量（または移動速度）を検出する。移動体１０の移動方向および移動量（または移動速度）の検出は、後述する（１）〜（３）の各式を用いて行われる。そして、制御部５０は、検出された移動体１０の移動方向および移動量（移動速度）と対応する経路の移動方向および移動量（移動速度）との偏差に基づいて、対応する制御信号Ｓ１１〜１３のパラメータβ１１〜１３の値を可変制御する。即ち、対応する振動子１１〜１３に印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。これにより、移動体１０の実際の移動方向および移動量（移動速度）が対応する経路の移動方向および移動量（移動速度）になるように、対応する振動子１１〜１３の駆動力（移動体１０を駆動する駆動力）の大きさが制御される。
【００４２】
ここで、制御部５０により各位置センサ２１〜２３からの出力値に基づいて移動体１０の移動方向およびその移動方向へ移動量の算出方法について簡単に説明する。
【００４３】
位置センサ２１の出力値をＤ２１、位置センサ２２，２３のそれぞれの出力値をＤ２２，Ｄ２３とし、移動体１０のＹ方向への移動量をＤｙとすると、移動量Ｄｙは、以下の（１）式により求められる。
【００４４】
Ｄｙ＝（Ｄ２２＋Ｄ２３）／２ …（１）
また、移動体１０のθ方向へ回転角をθｒとすると、回転角θｒは、以下の（２）式により求められる。
【００４５】
θｒ＝ａｒｃｃｏｓ｛（Ｄ２２−Ｄ２３）／（２ｄ）｝ …（２）
また、移動体１０のＸ方向への移動量をＤｘとすると、移動量Ｄｘは、以下の（３）式により求められる。
【００４６】
Ｄｘ＝Ｄ２１＋ｄ×ｓｉｎθｒ …(３）
これらの（１）〜（３）式を用いて、移動体１０の移動方向（Ｘ，Ｙ，θの方向）、その移動方向への移動量および移動速度を求めることができる。
【００４７】
移動体１０をＸ方向へ直進移動させる場合、各振動子１１〜１３がそれぞれ対応する制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３に基づいて駆動される。ここでは、ベース板９が水平面上に置かれ、移動体１０には、重力が鉛直方向に作用するとする。この場合、図７（ａ）に示すように、各振動子１１〜１３には、駆動力（ベクトルＭ１１〜Ｍ１３）が発生し、それぞれの駆動力により、移動体１０が移動される。このとき、図７（ｂ）に示すように、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）は、合成されて駆動力（ベクトルＭｓ）となる。この合成した駆動力（ベクトルＭｓ）は、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）と一致する必要がある。
【００４８】
そこで、上記駆動力（ベクトルＭｓ）は、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）と一致するように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜１３）が制御される。この制御においては、各位置センサ２１〜２３の出力値に基づいて移動体１０の移動方向および移動量が検出される。そして、検出された移動体１０の移動方向および移動量に基づいて、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する
駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜１３）が制御される。各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧は、それぞれ、予め設定された値（パラメータα１１〜α１３，γ１１〜１３の値）に保持される。
【００４９】
移動体１０をＹ方向へ直進移動させる場合、各振動子１１〜１３がそれぞれ対応する制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３に基づいて駆動される。ここで、振動子１１は移動体１０をＸ方向へ移動させるための振動子であるので、当該振動子１１は、Ｂモード（図４（ｂ）に示すモード）で駆動される。このＢモードの場合、振動子１１には、位相差がほぼない駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、移動体１０をＸ，Ｙ方向のいずれの方向にも移動させる振動が発生せず、上下振動のみが発生する。ただし、この上下振動により、振動子１１の振動体１８の突起部１９と移動体１０との接触面の間の摩擦力は、ほぼ零となり、移動体１０が振動子１１から受ける負荷は無負荷となる。
【００５０】
各振動子１２，１３には、それぞれ、対応する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、図８（ａ）に示すように、各振動子１２，１３は、移動体１０を駆動する駆動力（ベクトルＭ１２，Ｍ１３）を発生する。ここで、図８（ｂ）に示すように、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）は、合成されて移動体１０を駆動する駆動力（ベクトルＭｓ）となる。そして、検出された移動体１０の移動方向および移動量に基づいて、上記駆動力（ベクトルＭｓ）がＹ方向の駆動力となるように、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。ここで、各振動子１２〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧は、それぞれ、予め設定された値に保持される。
【００５１】
移動体１０をθ方向へ回転させる場合、各振動子１１〜１３がそれぞれ対応する制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３に基づいて駆動される。この場合、図９に示すように、各振動子１１〜１３には、駆動力（ベクトルＭ１１〜Ｍ１３）が発生し、それぞれの駆動力により、移動体１０がθ方向へ回転される。そして、検出された移動体１０の移動方向および移動量に基づいて、各振動子１１〜１３の駆動力（ベクトルＭ１１〜１３）の大きさが同じになるように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。ここで、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧は、それぞれ、予め設定された値に保持される。
【００５２】
このように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜１３）の制御により、各振動子１１〜１３が駆動され、移動体１０は、目標方向へ目標移動量分移動させることができる。
【００５３】
しかしながら、例えば図１０に示すように、移動体１０をＹ方向へ直進移動させる際に、各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）がＹ方向への駆動力とならない場合がある。例えば各振動子１２，１３の共振周波数に大きな差異があり、それぞれの出力特性が大きく異なる場合、各振動子１２，１３の駆動力の大きさが異なり、上記合成した駆動力（ベクトルＭｓ）の方向がＹ方向に一致しないことになる。
【００５４】
このような場合、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差を制御（可変）することにより、各振動子１２，１３が発生する駆動力の大きさが同じにするための制御が試みられる。しかし、共振周波数がずれているなどの要因によりモータの個体差が大きくずれていることがある。この場合、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御のみで、各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）をＹ方向への駆動力となるように、各振動子１２，１３が発生する駆動力の大きさを所望の大きさに制御することができない。
【００５５】
そこで、本実施の形態においては、上述したような事態を未然に回避するために、まず、対応する振動子１１〜１３を対応する駆動電圧ＶＡ，ＶＢで駆動して移動体１０が移動される。そして、この移動体１０の移動結果に基づいて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致しているか否かの判別が行われる。ここで、各振動子１１〜１３の出力特性が一致していないと判別された場合、各振動子１１〜１３の出力特性が一致するように、対応する振動子１１〜１３の出力特性が補正される。
【００５６】
上記出力特性の補正においては、各振動子１１〜１３の出力特性がほぼ一致するように、対応する振動子１１〜１３のパラメータα１１〜α１３またはγ１１〜γ１３の値（駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数または電圧値）が変更される。これにより、出力特性が一致した各振動子１１〜１３に対しては、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御のみで、各振動子１１〜１３の駆動力の大きさが所望の大きさとなるように制御することが可能になる。
【００５７】
この出力特性の補正について図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は図１０に示す駆動力の発生状態における各振動子１２，１３に印加される駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。図１２は振動子１２に印加される駆動電圧の電圧値の変更により各振動子１２，１３の出力特性を一致させる場合の駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。
【００５８】
例えば各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際には、まず、移動体１０の目標方向をＹ方向として、各振動子１２，１３により移動体１０をＹ方向へ直進移動させる制御が行われる。この制御においては、上述した通り、振動子１１は、Ｂモードで駆動され、振動子１２，１３のそれぞれには、同じ周波数、同じ振幅、かつ同じ位相差を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加される。即ち、振動子１２に対するパラメータα１２，β１２，γ１２の値は、それぞれ、振動子１３に対するパラメータα１３，β１３，γ１３の値と同じである。
【００５９】
各振動子１２，１３により移動体１０が移動されると、制御部５０は、各位置センサ２２，２３の出力値のそれぞれを用いて移動体１０のＹ方向への移動速度ＶＹ１，ＶＹ２（所定時間当たりのＹ方向へ移動量）を算出する。移動速度ＶＹ１は、位置センサ２２の出力値に基づいて算出された速度であり、移動速度ＶＹ２は、位置センサ２３の出力値に基づいて算出された速度である。
【００６０】
これら位置センサ２１、２２、２３によって移動体１０がＹ方向のみに駆動されていると判断された場合、図８（ｂ）に示すように、振動子１２と振動子１３がそれぞれ発生する駆動力（ベクトルＭ１２，Ｍ１３）を合成した駆動力（合成ベクトルＭｓ）は、移動体１０をＹ方向へ移動させる駆動する駆動力となる。よって、制御部５０は、位置センサ２１、２２，２３の出力値のそれぞれから算出された移動方向がＹ方向と同じであれば、振動子１２と振動子１３のそれぞれの駆動力が同じであると判別する。即ち、制御部５０は、各振動子１２，１３の出力特性が一致していると判別する。
【００６１】
これに対し、位置センサ２１、２２，２３の出力値のそれぞれから算出された移動方向がＹ方向に一致していなければ、振動子１２の駆動力の大きさと振動子１３の駆動力の大きさとは異なることになる。この場合、図１０に示すように、振動子１２と振動子１３のそれぞれの駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）の方向は、移動体１０の目標移動方向であるＹ方向と一致しない。よって、制御部５０は、位置センサ２１，２２，２３の出力値のそれぞれから算出された移動方向が同じでなければ、振動子１２，１３のそれぞれの駆動力が同じではなく、振動子１２，１３のそれぞれの出力特性が一致していないと判別する。
【００６２】
また、演算により得られる移動方向に基づいて、各振動子１２，１３の駆動力の大きさの差を求めることができる。
【００６３】
各振動子１２，１３の出力特性が一致していないと判別された場合、各振動子１２，１３のうち、一方の振動子の出力特性が他方の振動子の出力特性に一致するように、補正される。ここでは、対応する振動子のパラメータα１２〜α１３の値（周波数）を変更することによって、出力特性の補正が行われる。
【００６４】
例えば図１１に示すように、同じ周波数ｆ０、同じ振幅および同じ位相差（Ａ，Ｂ相間の位相差）を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが、各振動子１２，１３にそれぞれ印加されるとする。ここで、印加する駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度（出力特性）の関係が、振動子１２，１３のそれぞれについて、曲線Ｏｕｔ１２，１３で表わされる。
【００６５】
本例の場合、振動子１２，１３（振動体）の共振周波数が異なり、振動子１２の共振周波数は、印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数ｆ０より十分に低い周波数であるとする。この場合、振動子１２の出力による移動速度が位置振動子１３の出力による値移動速度より小さくなる。即ち、振動子１２による移動体１０の駆動力が振動子１３による移動体１０の駆動力より小さくなる。
【００６６】
そこで、制御部５０は、上記移動速度の速度差ΔＶ（ベクトルの傾き）を零にするように即ち振動子１２の駆動力の大きさを増すように、振動子１２に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を規定するパラメータα１２の値を変更する。例えば図１１に示すように、パラメータα１２の値が、振動子１２に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を周波数ｆ１（振動子１２の共振周波数近傍の周波数）とする値に変更される。これにより、振動子１２の出力特性が振動子１３の出力特性にほぼ一致されるように補正されることになる。
【００６７】
振動子１２，１３の出力特性が一致されると、振動子１１の出力特性を振動子１２，１３の出力特性に一致させることが可能になる。この場合、例えば振動子１２の駆動方向に対して直交する方向を移動体１０の目標移動方向として、移動体１０を振動子１１および振動子１３により駆動させればよい。ただし、振動子１２は、Ｂモードで駆動される。
【００６８】
これにより、振動子１１の出力特性が振動子１３の出力特性と一致するか否かの判別が行われ、この判別結果に応じて、振動子１１に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を規定するパラメータα１１の値が変更される。
【００６９】
さらに、振動子１３の駆動方向に対して直交する方向を移動体１０の目標移動方向として、移動体１０を振動子１１および振動子１２により駆動することによって、３つの振動子１１〜１３の出力特性が一致しているかの検証を行うことができる。
【００７０】
このようにして、各振動子１１〜１３の出力特性を一致させるための出力特性の補正は、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３）の変更により行われる。そして、移動体１０を実際に移動させる際には、対応する振動子１１〜１３が、変更された周波数の駆動電圧ＶＡ，ＶＢで駆動される。ただし、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値は、変更されずに、予め設定されている値に保持される。その結果、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御で、各振動子１１〜１３の駆動を安定して制御することができる。
【００７１】
上記例においては、各振動子１１〜１３の出力特性を一致させるために、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３の値）を変えているが、これに代えて、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値（パラメータγ１１〜γ１３の値）を変えるようにしてもよい。
【００７２】
この場合、図１２に示すように、振動子１２に印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を変えずに、その電圧値を変えることにより、振動子１２の出力特性（曲線Ｏｕｔ１２）が補正される。具体的には、振動子１２に印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値が高くなるように、パラメータγ１２の値が変更される。これにより、電圧値が高くされた、周波数ｆ０の駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加された場合の振動子１２の出力特性は曲線Ｏｕｔ１２’で表わされ、振動子１３の出力特性（曲線Ｏｕｔ１３）に一致する。即ち、位置センサ２１，２２，２３により求められた移動方向がＹ方向に一致するようにすることで、各振動子１２，１３の駆動力の大きさを同じにすることができる。
【００７３】
また、Ａ相、／Ａ相、Ｂ相、／Ｂ相の各パルス幅を変えることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図１３〜図１６を参照しながら説明する。図１３は本発明の第２の実施の形態において周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢで振動子１１〜１３を駆動して移動体１０をθ方向へ回転させる際に制御される各振動子１１〜１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差を示す図である。図１４は各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と速度との関係を示す図である。図１５は各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の周波数と速度との関係を示す図である。図１６は振動子１１，１２に印加する周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間のとき、ある動作をさせて制御したときの位相差と振動子１３に印加する周波数ｆ４および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間のとき、ある動作をさせて制御したときの位相差をそれぞれ示す図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成と同じ構成を有し、本実施の形態の説明においては、同じ符号を用いる。
【００７５】
上記第１の実施の形態においては、対応する振動子１１〜１３を駆動して移動体１０をＹ方向などの所定方向へ直進移動させ、その移動結果に基づいて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う場合を説明した。
【００７６】
これに対し、本実施の形態は、各振動子１１〜１３の駆動力を制御するための駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差（β１１〜β１３）の制御量に基づいて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う。そして、上記判別結果に応じて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致するように、各振動子１１〜１３に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３）または電圧値（γ１１〜γ１３）が変更される。
【００７７】
例えば移動体１０をθ方向へ回転させる場合（図９に示す）、各振動子１１〜１３の駆動力が同じ大きさにする必要がある。ここで、各振動子１１〜１３には、それぞれ、同じ周波数ｆ３および同じ電圧値Ｖ３を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加されるとする。また、各振動子１１，１２の共振周波数は、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数ｆ３の近傍の周波数に一致し、振動子１３の共振周波数は、上記周波数ｆ３と大きく異なる周波数であるとする。
【００７８】
このような場合においては、図１３に示すように、各振動子１１〜１３の駆動力を同じ大きさにするように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜β１３の値）が制御される。図１３から分かるように、振動子１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差に関しては、その制御量がπ／２（ｒａｄ）を超える場合がある。
【００７９】
ここで、移動体１０のθ方向への目標回転速度を例えば５０ｍｍ／ｓｅｃとすると、図１４に示すように、各振動子１１，１２に対する周波数ｆ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は、それぞれ、約２８π／１８０（ｒａｄ）に制御される。これに対し、振動子１３に対する周波数ｆ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は、約π／２（ｒａｄ）に制御される。これは、振動子１１，１２と振動子１３の共振周波数が異なり、振動子１１，１２に対する振動子１３の出力特性が異なるからである。
【００８０】
駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差がπ／２（ｒａｄ）の場合、振動子が発生する駆動力の大きさが最大になる（移動体１０の回転速度が最大になる）が、これを超える位相差の場合、逆に駆動力が小さくなる（回転速度が遅くなる）。よって、振動子１３の場合、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差がπ／２（ｒａｄ）近傍の値で制御されるので、当該振動子１３の駆動力を他の振動子１１，１２の駆動力の大きさと同じにする状態を安定的に保持するような制御することは難しい。従って、移動体１０の回転速度を所望の速度に保持するための制御を安定して行うようにするためには、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量を、−π／２からπ／２（ｒａｄ）までの範囲内で可変することが好ましい。
【００８１】
各振動子１１〜１３のそれぞれに対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量間に大きな差がある場合、これは、各振動子１１〜１３の出力特性が大きく異なることを意味する。
【００８２】
図１４に示す位相差の場合、振動子１１，１２のそれぞれに対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量がほぼ同じであるので、各振動子１１，１２の出力特性は一致すると判別される。振動子１３に関しては、その駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量が振動子１１，１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量と大きく異なるので、振動子１３の出力特性は、振動子１１，１２の出力特性と一致していないと判別される。
【００８３】
この場合、例えば図１５に示すように、振動子１３の出力特性が振動子１１，１２の出力特性に一致するように、振動子１３に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値Ｖ３を変えずに、周波数（パラメータα１３の値）が周波数ｆ３から周波数ｆ４に変えられる。これにより、図１６に示すように、振動子１３に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量は、−π／２からπ／２（ｒａｄ）の範囲内に収まり、かつ振動子１１，１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量と大きく異なることがない。
【００８４】
このようにして周波数の変更により振動子１１〜１３の出力特性を一致され、振動子１１〜１３の駆動制御を、−π／２からπ／２（ｒａｄ）の範囲内で、かつほぼ同じである駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量で、安定して行うことが可能になる。
【００８５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３の値）に代えて、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値（パラメータγ１１〜γ１３の値）、またはＡ相、／Ａ相、Ｂ相、／Ｂ相の各パルス幅を変えるようにしてもよい。
【００８６】
また、制御時の制御ゲインを変えると、偏差に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量が変化し、図１４に示すような駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と速度の関係を示す直線の傾きを変えることができる。即ち、制御ゲインを変えることによって、振動子１１〜１３の出力特性を一致するように補正することができる。
【００８７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図１７および図１８を参照しながら説明する。図１７は本発明の第３の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。図１８は振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御量を示す図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成と同じ構成を有し、本実施の形態の説明においては、同じ符号を用いる。
【００８８】
上記第１の実施の形態においては、各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際に、振動子１１がＢモード（上下振動）で駆動された状態で、各振動子１２，１３が駆動される。
【００８９】
これに対し、本実施の形態においては、図１７に示すように、各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際には、振動子１１の駆動が停止された状態で各振動子１２，１３が駆動される。ここで、各振動子１２，１３は、それぞれの駆動力を合成した駆動力が振動子１１の突起部１９と移動体１０の間に生じる摩擦力と釣り合い、移動体１０が静止された状態を保持するように、駆動される。具体的には、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）が、移動体１０に作用する駆動力となる。この駆動力（ベクトルＭｓ）が振動子１１の突起部１９と移動体１０の間に生じる摩擦力（ベクトルＦｓ）と釣り合えば、移動体１０の静止状態が保持される。即ち、移動体１０の静止状態を保持するためには、各振動子１２，１３の駆動力の大きさが同じになるように、それぞれの振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。そして、各振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量に基づいて、各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別が行われる。
【００９０】
例えば図１８に示すように、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御されたとする。各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢは、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧である。振動子１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差はπ／２（ｒａｄ）近傍の値に制御され、振動子１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は−３５π／１８０（ｒａｄ）近傍の値に制御される。これは、例えば振動子１２の共振周波数と振動子１３の共振周波数が大きく異なることにより、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢで各振動子１２，１３を駆動した際の各振動子１２，１３の出力特性が異なることを意味する。
【００９１】
よって、振動子１３の出力特性が振動子１２の出力特性に一致するように、振動子１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１３の値）または電圧値（γ１３の値）が変更される。
【００９２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図１９を参照しながら説明する。図１９は本発明の第４の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成と同じ構成を有し、本実施の形態の説明においては、同じ符号を用いる。
【００９３】
本実施の形態の多自由度駆動装置は、撮像装置に組み込まれ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子をＸ，Ｙ，θの各方向へ移動させるための装置として用いられる。この場合、移動体１０に撮像素子が搭載されることになる。
【００９４】
このような用途の場合、移動体１０には鉛直方向（−Ｙ方向）に重力が作用することがある。よって、移動体１０を静止した状態に保持するためには、振動子１１をＢモード（上下振動のみのモード）で駆動し、各振動子１２，１３を、重力に抗する＋Ｙ方向への駆動力が移動体１０に常時作用するように、駆動する必要がある。即ち、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）が、移動体１０に作用する＋Ｙ方向への駆動力となる。この駆動力（ベクトルＭｓ）が重力と釣り合えば、移動体１０は、静止した状態に保持される。
【００９５】
この場合、各振動子１２，１３の駆動力の大きさが同じになるように、それぞれの振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。この制御において、各振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量間に大きな差があると、各振動子１２，１３の出力特性が一致していないと判別される。ここで、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢは、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧である。
【００９６】
例えば振動子１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差はπ／２（ｒａｄ）近傍の値に制御され、振動子１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は−３５π／１８０（ｒａｄ）近傍の値に制御されたとする。これは、例えば振動子１２の共振周波数と振動子１３の共振周波数が大きく異なることにより、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢで各振動子１２，１３を駆動した際の各振動子１２，１３の出力特性が異なることを意味する。
【００９７】
よって、振動子１３の出力特性が振動子１２の出力特性に一致するように、振動子１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１３の値）または電圧値（γ１３の値）が変更される。これにより、各振動子１２，１３を駆動した際の駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御量が略同じになり、安定した制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 移動体
１１，１２，１３ 振動子
２１，２２，２３ 位置センサ
３１，３２，３３ スケール部
５０ 制御部
５１ 駆動部
５３，５４，５５ 駆動パル発生器
５６，５７，５８ スイッチング回路
５９ 電源回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の振動子により移動体を多方向へ移動させる多自由度駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多自由度駆動装置として、リニアアクチュエータを用いてＸ，Ｙ，θの３方向への駆動を実現する表面波アクチュエータが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この表面波アクチュエータについて図２０を参照しながら説明する。図２０は従来の表面波アクチュエータを部分的に破断して示す斜視図である。
【０００４】
表面波アクチュエータは、図２０に示すように、上ベース板２および下ベース板３に取り付けられ、互いに対向するように配置されている３組の表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃを備える。各表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃには駆動電圧が印加され、これにより、表面波が発生される。各表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ発生された表面波は、動体板１を移動させるための駆動力として動体板１に作用する。
【０００５】
ここで、各表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃが発生する表面波による動体板１に与える力成分をそれぞれベクトルＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃで表すと、各ベクトルＭ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃを合成したベクトルが示す方向に動体板１が移動されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平０７−０３４６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記表面波アクチュエータにおいては、表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃ間で出力特性の差があると、表面波発生機構６ａ，６ｂ，６ｃが所定の駆動力を発生するように制御することができない場合がある。
【０００８】
そこで、予め出力特性が把握されている複数の表面波発生機構の中から、出力特性がほぼ一致する所定数の表面波発生機構を選択し、選択された所定数の表面波発生機構を組み込む方法が考えられる。しかしながら、出力特性がほぼ一致する所定数の表面波発生機構を装置内に組み込むとしても、それらの取り付け状態例えば各表面波発生機構と動体板１との接触力などが異なる場合がある。このような場合、表面波発生機構のそれぞれの出力特性が揃わず、各表面波発生機構の駆動を安定して制御することができない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、装置に組み込まれた状態で各振動子の出力特性を揃えることができる多自由度駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の多自由度駆動装置は、複数のパラメータに設定された値に基づいて生成された駆動電圧により駆動される複数の振動子と、前記複数の振動子により多方向へ移動可能なように前記振動子のそれぞれと接触される移動体と、を備え、前記複数のパラメータは、対応する振動子の駆動に応じて可変される値が設定される第１のパラメータと該第１のパラメータと異なる第２のパラメータとを含み、前記振動子が駆動された際の前記振動子のそれぞれに対する前記第１のパラメータの可変された値に基づいて、前記振動子のそれぞれの出力特性が一致しているか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記振動子のそれぞれの出力特性が一致していないと判別された場合、前記駆動された振動子のそれぞれの出力特性が一致するように、少なくとも１つの振動子に対して前記第２のパラメータに設定された値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置に組み込まれた状態で各振動子の出力特性を揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多自由度駆動装置を示す平面図である。
【図２】図１の多自由度駆動装置の側面図である。
【図３】（ａ）は振動子１１の構成を示す縦断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）の振動子１１の圧電素子に形成されている電極領域を示す平面図である。
【図４】図３の振動子１１に発生する振動モード（ＡモードおよびＢモード）を示す図である。
【図５】図１の多自由度駆動装置における振動子１１〜１３の駆動を制御するための制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】図５のスイッチング回路の構成を示すブロック図である。
【図７】移動体１０をＸ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。
【図８】移動体１０をＹ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。
【図９】移動体１０をθ方向へ回転させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。
【図１０】移動体１０をＸ方向へ直進移動させる際の各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）と、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）とが一致しない場合を示す図である。
【図１１】図１０に示す駆動力の発生状態における各振動子１２，１３に印加される駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。
【図１２】振動子１２に印加される駆動電圧の電圧値の変更により各振動子１２，１３の出力特性を一致させる場合の駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態において周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢで振動子１１〜１３を駆動して移動体１０をθ方向へ回転させる際に制御される各振動子１１〜１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差を示す図である。
【図１４】各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と速度との関係を示す図である。
【図１５】各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の周波数と速度との関係を示す図である。
【図１６】振動子１１，１２に印加する周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と振動子１３に印加する周波数ｆ４および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差をそれぞれ示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。
【図１８】振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御量を示す図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。
【図２０】従来の表面波アクチュエータを部分的に破断して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る多自由度駆動装置を示す平面図である。図２は図１の多自由度駆動装置の側面図である。
【００１５】
多自由度駆動装置は、図１および図２に示すように、ベース板９を備える。ベース板９には、互いに共働して移動体１０を、予め決められている平面上で、Ｘ，Ｙ，θの３方向へ移動させるための３つの振動子１１，１２，１３が取り付けられている。ここで、Ｘ方向とＹ方向は、上記平面上において互いに直交する方向であり、θ方向は、上記平面と直交する軸周りの回転方向である。各振動子１１，１２，１３は、互いにベース板９上の予め決められているＯ点を中心とする円周方向に沿って２π／３（ｒａｄ）の角度間隔で配置されている。
【００１６】
また、ベース板９には、移動体１０のＸ方向への移動量を検出するための位置センサ２１と、移動体１０のＹ方向への移動量を検出するための２つの位置センサ２２，２３が取り付けられている。位置センサ２１は、Ｏ点から距離ｄ離された位置に配置されている。各位置センサ２２，２３は、それぞれ、互いに対向するように、Ｏ点から距離ｄ離れた位置に配置されている。
【００１７】
移動体１０には、図２に示すように、３つのスケール部３１，３２，３３が取り付けられている。各スケール部３１，３２，３３は、対応する位置センサ２１，２２，２３と対向するように配置されている。位置センサ２１は、スケール部３１のＸ方向への移動量（移動体１０のＸ方向への移動量）を検出し、検出した移動量を示す信号を出力する。また、各位置センサ２２，２３は、対応するスケール部３２，３３のＹ方向への移動量（移動体１０のＹ方向への移動量）を検出し、検出した移動量を示す信号を出力する。
【００１８】
上記振動子１１，１２，１３について図３および図４を参照しながら詳細に説明する。図３（ａ）は振動子１１の構成を示す縦断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の振動子１１の圧電素子に形成されている電極領域を示す平面図である。図４は図３の振動子１１に発生する振動モード（ＡモードおよびＢモード）を示す図である。ここでは、振動子１１，１２，１３は、同様の構成を有するものであるので、振動子１１の構成について説明する。
【００１９】
振動子１１は、図３（ａ）に示すように、ステンレスなどの平板形状の弾性部材からなる振動体１８を有する。振動体１８の一方の面には、突起部１９が設けられ、この突起部１９と移動体１０は、ばね部材などの加圧部材（図示せず）により加圧接触される。振動体１８の他方の面には、圧電素子（電気機械エネルギ変換素子）１７が接着されている。
【００２０】
圧電素子１７には、図３（ｂ）に示すように、長手方向（Ｘ方向）に沿って配列されている２つの電極領域１７ａ，１７ｂが形成されている。各電極領域１７ａ，１７ｂにおける分極方向は、同一方向（＋）とされている。各電極領域１７ａ，１７ｂのうち，電極領域１７ａには駆動電圧ＶＡが印加され、電極領域１７ｂには駆動電圧ＶＢが印加される。
【００２１】
ここで、駆動電圧ＶＡ，ＶＢが、Ａモードの共振周波数近傍の周波数を有し、かつπ（ｒａｄ）位相差を有する交流電圧である。駆動電圧ＶＡ，ＶＢが対応する電極領域１７ａ，１７ｂに印加されると、ある瞬間には、圧電素子１７の電極領域１７ａが縮むとともに、電極領域１７ｂが伸びる。また、他の瞬間には逆の関係となる。その結果、振動子１１（振動体１８）には、図４（ａ）に示すＡモードの振動が発生することになる。
【００２２】
また、駆動電圧ＶＡ，ＶＢが、Ｂモードの共振周波数近傍の周波数を有し、かつ同位相を有する場合、圧電素子１７の全体（２つの電極領域１７ａ，１７ｂ）がある瞬間には伸び、また他の瞬間には縮むことになる。その結果、振動子１１（振動体１８）には、図４（ｂ）に示すＢモードの振動が発生することになる。
【００２３】
上記Ａモードの振動とＢモードの振動は合成され、合成された振動により、移動体１０を駆動する駆動力が発生する。振動子１１の場合、当該振動子１１は、移動体１０をＸ方向へ移動する駆動力を発生する。また、各電極領域１７ａ，１７ｂへ入力する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差を変えることにより、Ａモードの振動とＢモードの振動の発生比を変更することができる。この各モードの振動の発生比を制御することによって、振動子１１が移動体１０を駆動する駆動力（移動体１０のＸ方向への移動速度）を制御することが可能である。また、各振動子１２，１３も、同様に、移動体１０を駆動する駆動力を発生する。
【００２４】
次に、振動子１１〜１３の駆動制御を行うための駆動制御系について図５および図６を参照しながら説明する。図５は図１の多自由度駆動装置における振動子１１〜１３の駆動を制御するための制御系の構成を示すブロック図である。図６は図５のスイッチング回路の構成を示すブロック図である。
【００２５】
各振動子１１〜１３の駆動を制御するための制御系は、図５に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（図示せず）などから構成される制御部５０を備える。制御部５０は、移動体１０（移動体１０に設けられている基準位置）を現在位置から目標位置へ移動させるように制御する。ここで、上記目標位置は、移動体１０の位置または移動体１０の移動に連動して移動される物体の位置（Ｘ−Ｙ座標上での位置）を示し、例えば操作部（図示せず）などから入力される。そして、制御部５０は、移動体１０を上記目標位置へ移動させるための制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３を生成する。各制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３は、それぞれ、対応する振動子１１〜１３の駆動を制御する制御信号であり、駆動部５１の対応する駆動パルス発生器５３〜５５に出力される。各制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３には、パラメータα１１〜α１３，β１１〜β１３が含まれる。各パラメータα１１〜α１３の値は、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を規定する値である。また、各パラメータβ１１〜β１３の値は、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（Ａ，Ｂ相間の位相差）を規定する値である。
【００２６】
また、制御部５０は、駆動部５９の電源回路５９が発生する３つの直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３の電圧値をそれぞれ制御するための３つの制御信号Ｓ１４〜Ｓ１５を生成し、電源回路５９に出力する。各制信号Ｓ１４〜Ｓ１５には、それぞれ対応するパラメータγ１１〜γ１３が含まれる。各パラメータγ１１〜γ１３の値は、電源回路５９が発生する３つの直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３の電圧値を規定する値である。
【００２７】
制御部５０は、各パラメータα１１〜α１３，β１１〜β１３の値を可変することにより、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（Ａ，Ｂ相間の位相差）を制御する。また、制御部５０は、パラメータγ１１〜γ１３の値を可変することにより、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値を制御する。通常時は、各振動子１１〜１３に対してそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数および電圧値がそれぞれ対応する値に保持された状態で、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。そして、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御により、各振動子１１〜１３の駆動力が制御される。
【００２８】
駆動部５１は、電源回路５９、発振器５２、３つの駆動パルス発生器５３〜５５および３つのスイッチング回路５６〜５８を有する。電源回路５９は、入力された電源（図示せず）から、上記制御信号Ｓ１４〜Ｓ１５に含まれる上記パラメータγ１１〜γ１３のそれぞれの値が規定する電圧値を有する直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３をそれぞれ発生する。各直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３は、スイッチング回路５６〜５８に供給される。
【００２９】
発振器５２は、基準クロックを発生する。駆動パルス発生器５３は、制御信号Ｓ１１に基づいてＡ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスを発生し、また各パルスの発生を停止する。ここで、Ａ相パルスと／Ａ相パルスは、位相差がπ（ｒａｄ）で、パルス幅が等しいパルスである。同様に、Ｂ相パルスと／Ｂ相パルスは、位相差がπ（ｒａｄ）で、パルス幅が等しいパルスである。また、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスは、発振器５２の基準クロックを基準にして、パラメータα１１の値およびパラメータβ１１の値に基づいて発生される。
【００３０】
駆動パルス発生器５４，５５は、駆動パルス発生器５３と同様に、制御信号Ｓ１２，Ｓ１３に基づいて、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスの発生およびその停止を行う。駆動パルス発生器５４，５５が発生するＡ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスは、発振器５２の基準クロックを基準にして、パラメータα１２，α１３の値およびパラメータβ１２，β１３の値に基づいて発生される。
【００３１】
各駆動パルス発生器５３〜５５により発生された、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルス、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスの各パルスは、それぞれ対応するスイッチング回路５６〜５８に入力される。
【００３２】
スイッチング回路５６は、図６に示すように、スイッチング素子である複数のＦＥＴ１５１〜１５８を有する。各ＦＥＴ１５１〜１５８には、それぞれ、対応するＡ相パルス、／Ａ相パルス、Ｂ相パルス、／Ｂ相パルスが入力される。例えばＡ相パルスがＨ（Ｈｉｇｈ）になると、ＦＥＴ１５１，１５４がオンし、Ａ相から／Ａ相へ向けて電流が流れる。逆に、／Ａ相パルスがＨになると、ＦＥＴ１５３，１５２がオンし、／Ａ相からＡ相へ向けて電流が流れる。このように、Ａ相に関しては、Ａ相パルスおよび／Ａ相パルスにより、ＦＥＴ１５１〜１５４のオン動作が制御され、直流電圧Ｖｃ１１が振動子１１に対応する周波数の駆動電圧ＶＡに変換されて印加される。上記直流電圧Ｖｃ１１の電圧値は、上記パラメータγ１１の値により規定された電圧値である。
【００３３】
Ｂ相に関しても、同様に、Ｂ相パルスおよび／Ｂ相パルスにより、ＦＥＴ１５５〜１５８のオン動作が制御され、直流電圧Ｖｃ１１が、振動子１１に対応する周波数および駆動電圧ＶＡに対して対応する位相差を有する駆動電圧ＶＢに変換されて印加される。
【００３４】
このようにして、振動子１１には、上記各パラメータα１１，β１１，γ１１の値によりそれぞれ規定された周波数、位相差、電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加されることになる。
【００３５】
また、振動子１１とのインピーダンスを整合させるためのインピーダンス素子４１が振動子１１とＦＥＴ１５１，１５２の間に挿入されている。また、インピーダンス素子４２が振動子１１とＦＥＴ１５５，１５６の間に挿入されている。このインピーダンス素子４１，４２は、低電圧でかつ高効率で振動子１１を駆動するためのものである。
【００３６】
同様に、スイッチング回路５７は、Ａ相パルス、／Ａ相パルス、Ｂ相パルス、／Ｂ相パルスに基づいて、上記パラメータα１２，β１２，γ１２の値に応じた周波数、位相差、電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢを、振動子１２に印加する。また、スイッチング回路５８は、Ａ相パルス、／Ａ相パルス、Ｂ相パルス、／Ｂ相パルスに基づいて、振動子１３に対して、上記パラメータα１３，β１３，γ１３の値に応じた周波数、位相差、電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢを印加する。スイッチング回路５７，５８は、上述したスイッチング回路５６と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【００３７】
このように、駆動部５１は、各振動子１１〜１３に対するパラメータα１１〜１３，β１１〜１３，γ１１〜１３の値に基づいて各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢを生成する。
【００３８】
次に、制御部５０により各振動子１１〜１３を駆動するための制御について図７〜図１０を参照しながら説明する。図７は移動体１０をＸ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。図８は移動体１０をＹ方向へ直進移動させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。図９は移動体１０をθ方向へ回転させる場合の各振動子１１〜１３の駆動力を示す図である。図１０は移動体１０をＹ方向へ直進移動させる際の各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）と、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）とが一致しない場合を示す図である。
【００３９】
移動体１０を現在位置から目標位置へ移動させる際、制御部５０は、移動体１０の基準部位を現在位置から目標位置へ到達させるための移動経路を決定する。この移動経路は、Ｘ方向への直進移動による経路、Ｙ方向への直進移動による経路、θ方向への回転による経路をそれぞれ個別に組み合わせたものからなり、各経路に対しては、移動体１０の移動量（または移動速度）が設定されている。そして、制御部５０は、上記決定された移動経路を成す各経路に沿って移動体１０を移動させるための制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３を生成し、駆動部５１に出力する。また、制御部５０は、電源回路５９が発生する直流電圧Ｖｃ１１〜Ｖｃ１３の電圧値を対応する電圧値にするための制御信号Ｓ１４〜Ｓ１６を電源回路５９に出力する。
【００４０】
これにより、対応する振動子１１〜１３には、各パラメータα１１〜α１３，β１１〜β１３，γ１１〜γ１３が規定する周波数、位相差および電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、対応する振動子１１〜１３が駆動される。そして、移動体１０が上記経路に沿って移動される。
【００４１】
移動体１０の移動開始に伴い、制御部５０は、各位置センサ２１〜２３の出力値に基づいて移動体１０の移動方向および移動量（または移動速度）を検出する。移動体１０の移動方向および移動量（または移動速度）の検出は、後述する（１）〜（３）の各式を用いて行われる。そして、制御部５０は、検出された移動体１０の移動方向および移動量（移動速度）と対応する経路の移動方向および移動量（移動速度）との偏差に基づいて、対応する制御信号Ｓ１１〜１３のパラメータβ１１〜１３の値を可変制御する。即ち、対応する振動子１１〜１３に印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。これにより、移動体１０の実際の移動方向および移動量（移動速度）が対応する経路の移動方向および移動量（移動速度）になるように、対応する振動子１１〜１３の駆動力（移動体１０を駆動する駆動力）の大きさが制御される。
【００４２】
ここで、制御部５０により各位置センサ２１〜２３からの出力値に基づいて移動体１０の移動方向およびその移動方向へ移動量の算出方法について簡単に説明する。
【００４３】
位置センサ２１の出力値をＤ２１、位置センサ２２，２３のそれぞれの出力値をＤ２２，Ｄ２３とし、移動体１０のＹ方向への移動量をＤｙとすると、移動量Ｄｙは、以下の（１）式により求められる。
【００４４】
Ｄｙ＝（Ｄ２２＋Ｄ２３）／２ …（１）
また、移動体１０のθ方向へ回転角をθｒとすると、回転角θｒは、以下の（２）式により求められる。
【００４５】
θｒ＝ａｒｃｃｏｓ｛（Ｄ２２−Ｄ２３）／（２ｄ）｝ …（２）
また、移動体１０のＸ方向への移動量をＤｘとすると、移動量Ｄｘは、以下の（３）式により求められる。
【００４６】
Ｄｘ＝Ｄ２１＋ｄ×ｓｉｎθｒ …(３）
これらの（１）〜（３）式を用いて、移動体１０の移動方向（Ｘ，Ｙ，θの方向）、その移動方向への移動量および移動速度を求めることができる。
【００４７】
移動体１０をＸ方向へ直進移動させる場合、各振動子１１〜１３がそれぞれ対応する制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３に基づいて駆動される。ここでは、ベース板９が水平面上に置かれ、移動体１０には、重力が鉛直方向に作用するとする。この場合、図７（ａ）に示すように、各振動子１１〜１３には、駆動力（ベクトルＭ１１〜Ｍ１３）が発生し、それぞれの駆動力により、移動体１０が移動される。このとき、図７（ｂ）に示すように、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）は、合成されて駆動力（ベクトルＭｓ）となる。この合成した駆動力（ベクトルＭｓ）は、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）と一致する必要がある。
【００４８】
そこで、上記駆動力（ベクトルＭｓ）は、振動子１１の駆動力（ベクトルＭ１）と一致するように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜１３）が制御される。この制御においては、各位置センサ２１〜２３の出力値に基づいて移動体１０の移動方向および移動量が検出される。そして、検出された移動体１０の移動方向および移動量に基づいて、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する
駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜１３）が制御される。各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧は、それぞれ、予め設定された値（パラメータα１１〜α１３，γ１１〜１３の値）に保持される。
【００４９】
移動体１０をＹ方向へ直進移動させる場合、各振動子１１〜１３がそれぞれ対応する制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３に基づいて駆動される。ここで、振動子１１は移動体１０をＸ方向へ移動させるための振動子であるので、当該振動子１１は、Ｂモード（図４（ｂ）に示すモード）で駆動される。このＢモードの場合、振動子１１には、位相差がほぼない駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、移動体１０をＸ，Ｙ方向のいずれの方向にも移動させる振動が発生せず、上下振動のみが発生する。ただし、この上下振動により、振動子１１の振動体１８の突起部１９と移動体１０との接触面の間の摩擦力は、ほぼ零となり、移動体１０が振動子１１から受ける負荷は無負荷となる。
【００５０】
各振動子１２，１３には、それぞれ、対応する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加され、図８（ａ）に示すように、各振動子１２，１３は、移動体１０を駆動する駆動力（ベクトルＭ１２，Ｍ１３）を発生する。ここで、図８（ｂ）に示すように、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）は、合成されて移動体１０を駆動する駆動力（ベクトルＭｓ）となる。そして、検出された移動体１０の移動方向および移動量に基づいて、上記駆動力（ベクトルＭｓ）がＹ方向の駆動力となるように、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。ここで、各振動子１２〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧は、それぞれ、予め設定された値に保持される。
【００５１】
移動体１０をθ方向へ回転させる場合、各振動子１１〜１３がそれぞれ対応する制御信号Ｓ１１〜Ｓ１３に基づいて駆動される。この場合、図９に示すように、各振動子１１〜１３には、駆動力（ベクトルＭ１１〜Ｍ１３）が発生し、それぞれの駆動力により、移動体１０がθ方向へ回転される。そして、検出された移動体１０の移動方向および移動量に基づいて、各振動子１１〜１３の駆動力（ベクトルＭ１１〜１３）の大きさが同じになるように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。ここで、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数、駆動電圧は、それぞれ、予め設定された値に保持される。
【００５２】
このように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜１３）の制御により、各振動子１１〜１３が駆動され、移動体１０は、目標方向へ目標移動量分移動させることができる。
【００５３】
しかしながら、例えば図１０に示すように、移動体１０をＹ方向へ直進移動させる際に、各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）がＹ方向への駆動力とならない場合がある。例えば各振動子１２，１３の共振周波数に大きな差異があり、それぞれの出力特性が大きく異なる場合、各振動子１２，１３の駆動力の大きさが異なり、上記合成した駆動力（ベクトルＭｓ）の方向がＹ方向に一致しないことになる。
【００５４】
このような場合、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差を制御（可変）することにより、各振動子１２，１３が発生する駆動力の大きさが同じにするための制御が試みられる。しかし、共振周波数がずれているなどの要因によりモータの個体差が大きくずれていることがある。この場合、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御のみで、各振動子１２，１３の駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）をＹ方向への駆動力となるように、各振動子１２，１３が発生する駆動力の大きさを所望の大きさに制御することができない。
【００５５】
そこで、本実施の形態においては、上述したような事態を未然に回避するために、まず、対応する振動子１１〜１３を対応する駆動電圧ＶＡ，ＶＢで駆動して移動体１０が移動される。そして、この移動体１０の移動結果に基づいて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致しているか否かの判別が行われる。ここで、各振動子１１〜１３の出力特性が一致していないと判別された場合、各振動子１１〜１３の出力特性が一致するように、対応する振動子１１〜１３の出力特性が補正される。
【００５６】
上記出力特性の補正においては、各振動子１１〜１３の出力特性がほぼ一致するように、対応する振動子１１〜１３のパラメータα１１〜α１３またはγ１１〜γ１３の値（駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数または電圧値）が変更される。これにより、出力特性が一致した各振動子１１〜１３に対しては、各振動子１１〜１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御のみで、各振動子１１〜１３の駆動力の大きさが所望の大きさとなるように制御することが可能になる。
【００５７】
この出力特性の補正について図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は図１０に示す駆動力の発生状態における各振動子１２，１３に印加される駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。図１２は振動子１２に印加される駆動電圧の電圧値の変更により各振動子１２，１３の出力特性を一致させる場合の駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度との関係を示す図である。
【００５８】
例えば各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際には、まず、移動体１０の目標方向をＹ方向として、各振動子１２，１３により移動体１０をＹ方向へ直進移動させる制御が行われる。この制御においては、上述した通り、振動子１１は、Ｂモードで駆動され、振動子１２，１３のそれぞれには、同じ周波数、同じ振幅、かつ同じ位相差を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加される。即ち、振動子１２に対するパラメータα１２，β１２，γ１２の値は、それぞれ、振動子１３に対するパラメータα１３，β１３，γ１３の値と同じである。
【００５９】
各振動子１２，１３により移動体１０が移動されると、制御部５０は、各位置センサ２２，２３の出力値のそれぞれを用いて移動体１０のＹ方向への移動速度ＶＹ１，ＶＹ２（所定時間当たりのＹ方向へ移動量）を算出する。移動速度ＶＹ１は、位置センサ２２の出力値に基づいて算出された速度であり、移動速度ＶＹ２は、位置センサ２３の出力値に基づいて算出された速度である。
【００６０】
これら位置センサ２１、２２、２３によって移動体１０がＹ方向のみに駆動されていると判断された場合、図８（ｂ）に示すように、振動子１２と振動子１３がそれぞれ発生する駆動力（ベクトルＭ１２，Ｍ１３）を合成した駆動力（合成ベクトルＭｓ）は、移動体１０をＹ方向へ移動させる駆動する駆動力となる。よって、制御部５０は、位置センサ２１、２２，２３の出力値のそれぞれから算出された移動方向がＹ方向と同じであれば、振動子１２と振動子１３のそれぞれの駆動力が同じであると判別する。即ち、制御部５０は、各振動子１２，１３の出力特性が一致していると判別する。
【００６１】
これに対し、位置センサ２１、２２，２３の出力値のそれぞれから算出された移動方向がＹ方向に一致していなければ、振動子１２の駆動力の大きさと振動子１３の駆動力の大きさとは異なることになる。この場合、図１０に示すように、振動子１２と振動子１３のそれぞれの駆動力を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）の方向は、移動体１０の目標移動方向であるＹ方向と一致しない。よって、制御部５０は、位置センサ２１，２２，２３の出力値のそれぞれから算出された移動方向が同じでなければ、振動子１２，１３のそれぞれの駆動力が同じではなく、振動子１２，１３のそれぞれの出力特性が一致していないと判別する。
【００６２】
また、演算により得られる移動方向に基づいて、各振動子１２，１３の駆動力の大きさの差を求めることができる。
【００６３】
各振動子１２，１３の出力特性が一致していないと判別された場合、各振動子１２，１３のうち、一方の振動子の出力特性が他方の振動子の出力特性に一致するように、補正される。ここでは、対応する振動子のパラメータα１２〜α１３の値（周波数）を変更することによって、出力特性の補正が行われる。
【００６４】
例えば図１１に示すように、同じ周波数ｆ０、同じ振幅および同じ位相差（Ａ，Ｂ相間の位相差）を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが、各振動子１２，１３にそれぞれ印加されるとする。ここで、印加する駆動電圧の周波数と移動体１０の移動速度（出力特性）の関係が、振動子１２，１３のそれぞれについて、曲線Ｏｕｔ１２，１３で表わされる。
【００６５】
本例の場合、振動子１２，１３（振動体）の共振周波数が異なり、振動子１２の共振周波数は、印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数ｆ０より十分に低い周波数であるとする。この場合、振動子１２の出力による移動速度が位置振動子１３の出力による値移動速度より小さくなる。即ち、振動子１２による移動体１０の駆動力が振動子１３による移動体１０の駆動力より小さくなる。
【００６６】
そこで、制御部５０は、上記移動速度の速度差ΔＶ（ベクトルの傾き）を零にするように即ち振動子１２の駆動力の大きさを増すように、振動子１２に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を規定するパラメータα１２の値を変更する。例えば図１１に示すように、パラメータα１２の値が、振動子１２に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を周波数ｆ１（振動子１２の共振周波数近傍の周波数）とする値に変更される。これにより、振動子１２の出力特性が振動子１３の出力特性にほぼ一致されるように補正されることになる。
【００６７】
振動子１２，１３の出力特性が一致されると、振動子１１の出力特性を振動子１２，１３の出力特性に一致させることが可能になる。この場合、例えば振動子１２の駆動方向に対して直交する方向を移動体１０の目標移動方向として、移動体１０を振動子１１および振動子１３により駆動させればよい。ただし、振動子１２は、Ｂモードで駆動される。
【００６８】
これにより、振動子１１の出力特性が振動子１３の出力特性と一致するか否かの判別が行われ、この判別結果に応じて、振動子１１に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を規定するパラメータα１１の値が変更される。
【００６９】
さらに、振動子１３の駆動方向に対して直交する方向を移動体１０の目標移動方向として、移動体１０を振動子１１および振動子１２により駆動することによって、３つの振動子１１〜１３の出力特性が一致しているかの検証を行うことができる。
【００７０】
このようにして、各振動子１１〜１３の出力特性を一致させるための出力特性の補正は、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３）の変更により行われる。そして、移動体１０を実際に移動させる際には、対応する振動子１１〜１３が、変更された周波数の駆動電圧ＶＡ，ＶＢで駆動される。ただし、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値は、変更されずに、予め設定されている値に保持される。その結果、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御で、各振動子１１〜１３の駆動を安定して制御することができる。
【００７１】
上記例においては、各振動子１１〜１３の出力特性を一致させるために、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３の値）を変えているが、これに代えて、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値（パラメータγ１１〜γ１３の値）を変えるようにしてもよい。
【００７２】
この場合、図１２に示すように、振動子１２に印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数を変えずに、その電圧値を変えることにより、振動子１２の出力特性（曲線Ｏｕｔ１２）が補正される。具体的には、振動子１２に印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値が高くなるように、パラメータγ１２の値が変更される。これにより、電圧値が高くされた、周波数ｆ０の駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加された場合の振動子１２の出力特性は曲線Ｏｕｔ１２’で表わされ、振動子１３の出力特性（曲線Ｏｕｔ１３）に一致する。即ち、位置センサ２１，２２，２３により求められた移動方向がＹ方向に一致するようにすることで、各振動子１２，１３の駆動力の大きさを同じにすることができる。
【００７３】
また、Ａ相、／Ａ相、Ｂ相、／Ｂ相の各パルス幅を変えることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図１３〜図１６を参照しながら説明する。図１３は本発明の第２の実施の形態において周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢで振動子１１〜１３を駆動して移動体１０をθ方向へ回転させる際に制御される各振動子１１〜１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差を示す図である。図１４は各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と速度との関係を示す図である。図１５は各振動子１１〜１３にそれぞれ印加される駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の周波数と速度との関係を示す図である。図１６は振動子１１，１２に印加する周波数ｆ３および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間のとき、ある動作をさせて制御したときの位相差と振動子１３に印加する周波数ｆ４および電圧値Ｖ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間のとき、ある動作をさせて制御したときの位相差をそれぞれ示す図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成と同じ構成を有し、本実施の形態の説明においては、同じ符号を用いる。
【００７５】
上記第１の実施の形態においては、対応する振動子１１〜１３を駆動して移動体１０をＹ方向などの所定方向へ直進移動させ、その移動結果に基づいて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う場合を説明した。
【００７６】
これに対し、本実施の形態は、各振動子１１〜１３の駆動力を制御するための駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差（β１１〜β１３）の制御量に基づいて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う。そして、上記判別結果に応じて、各振動子１１〜１３の出力特性が一致するように、各振動子１１〜１３に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３）または電圧値（γ１１〜γ１３）が変更される。
【００７７】
例えば移動体１０をθ方向へ回転させる場合（図９に示す）、各振動子１１〜１３の駆動力が同じ大きさにする必要がある。ここで、各振動子１１〜１３には、それぞれ、同じ周波数ｆ３および同じ電圧値Ｖ３を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢが印加されるとする。また、各振動子１１，１２の共振周波数は、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数ｆ３の近傍の周波数に一致し、振動子１３の共振周波数は、上記周波数ｆ３と大きく異なる周波数であるとする。
【００７８】
このような場合においては、図１３に示すように、各振動子１１〜１３の駆動力を同じ大きさにするように、各振動子１１〜１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差（パラメータβ１１〜β１３の値）が制御される。図１３から分かるように、振動子１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差に関しては、その制御量がπ／２（ｒａｄ）を超える場合がある。
【００７９】
ここで、移動体１０のθ方向への目標回転速度を例えば５０ｍｍ／ｓｅｃとすると、図１４に示すように、各振動子１１，１２に対する周波数ｆ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は、それぞれ、約２８π／１８０（ｒａｄ）に制御される。これに対し、振動子１３に対する周波数ｆ３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は、約π／２（ｒａｄ）に制御される。これは、振動子１１，１２と振動子１３の共振周波数が異なり、振動子１１，１２に対する振動子１３の出力特性が異なるからである。
【００８０】
駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差がπ／２（ｒａｄ）の場合、振動子が発生する駆動力の大きさが最大になる（移動体１０の回転速度が最大になる）が、これを超える位相差の場合、逆に駆動力が小さくなる（回転速度が遅くなる）。よって、振動子１３の場合、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差がπ／２（ｒａｄ）近傍の値で制御されるので、当該振動子１３の駆動力を他の振動子１１，１２の駆動力の大きさと同じにする状態を安定的に保持するような制御することは難しい。従って、移動体１０の回転速度を所望の速度に保持するための制御を安定して行うようにするためには、駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量を、−π／２からπ／２（ｒａｄ）までの範囲内で可変することが好ましい。
【００８１】
各振動子１１〜１３のそれぞれに対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量間に大きな差がある場合、これは、各振動子１１〜１３の出力特性が大きく異なることを意味する。
【００８２】
図１４に示す位相差の場合、振動子１１，１２のそれぞれに対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量がほぼ同じであるので、各振動子１１，１２の出力特性は一致すると判別される。振動子１３に関しては、その駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量が振動子１１，１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量と大きく異なるので、振動子１３の出力特性は、振動子１１，１２の出力特性と一致していないと判別される。
【００８３】
この場合、例えば図１５に示すように、振動子１３の出力特性が振動子１１，１２の出力特性に一致するように、振動子１３に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値Ｖ３を変えずに、周波数（パラメータα１３の値）が周波数ｆ３から周波数ｆ４に変えられる。これにより、図１６に示すように、振動子１３に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量は、−π／２からπ／２（ｒａｄ）の範囲内に収まり、かつ振動子１１，１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量と大きく異なることがない。
【００８４】
このようにして周波数の変更により振動子１１〜１３の出力特性を一致され、振動子１１〜１３の駆動制御を、−π／２からπ／２（ｒａｄ）の範囲内で、かつほぼ同じである駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量で、安定して行うことが可能になる。
【００８５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１１〜α１３の値）に代えて、駆動電圧ＶＡ，ＶＢの電圧値（パラメータγ１１〜γ１３の値）、またはＡ相、／Ａ相、Ｂ相、／Ｂ相の各パルス幅を変えるようにしてもよい。
【００８６】
また、制御時の制御ゲインを変えると、偏差に対する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量が変化し、図１４に示すような駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差と速度の関係を示す直線の傾きを変えることができる。即ち、制御ゲインを変えることによって、振動子１１〜１３の出力特性を一致するように補正することができる。
【００８７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図１７および図１８を参照しながら説明する。図１７は本発明の第３の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。図１８は振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御量を示す図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成と同じ構成を有し、本実施の形態の説明においては、同じ符号を用いる。
【００８８】
上記第１の実施の形態においては、各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際に、振動子１１がＢモード（上下振動）で駆動された状態で、各振動子１２，１３が駆動される。
【００８９】
これに対し、本実施の形態においては、図１７に示すように、各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際には、振動子１１の駆動が停止された状態で各振動子１２，１３が駆動される。ここで、各振動子１２，１３は、それぞれの駆動力を合成した駆動力が振動子１１の突起部１９と移動体１０の間に生じる摩擦力と釣り合い、移動体１０が静止された状態を保持するように、駆動される。具体的には、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）が、移動体１０に作用する駆動力となる。この駆動力（ベクトルＭｓ）が振動子１１の突起部１９と移動体１０の間に生じる摩擦力（ベクトルＦｓ）と釣り合えば、移動体１０の静止状態が保持される。即ち、移動体１０の静止状態を保持するためには、各振動子１２，１３の駆動力の大きさが同じになるように、それぞれの振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。そして、各振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量に基づいて、各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別が行われる。
【００９０】
例えば図１８に示すように、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御されたとする。各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢは、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧である。振動子１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差はπ／２（ｒａｄ）近傍の値に制御され、振動子１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は−３５π／１８０（ｒａｄ）近傍の値に制御される。これは、例えば振動子１２の共振周波数と振動子１３の共振周波数が大きく異なることにより、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢで各振動子１２，１３を駆動した際の各振動子１２，１３の出力特性が異なることを意味する。
【００９１】
よって、振動子１３の出力特性が振動子１２の出力特性に一致するように、振動子１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１３の値）または電圧値（γ１３の値）が変更される。
【００９２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図１９を参照しながら説明する。図１９は本発明の第４の実施の形態に係る多自由度駆動装置において各振動子１２，１３の出力特性が一致しているか否かの判別を行う際の各振動子１１〜１３の駆動状態を示す図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成と同じ構成を有し、本実施の形態の説明においては、同じ符号を用いる。
【００９３】
本実施の形態の多自由度駆動装置は、撮像装置に組み込まれ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子をＸ，Ｙ，θの各方向へ移動させるための装置として用いられる。この場合、移動体１０に撮像素子が搭載されることになる。
【００９４】
このような用途の場合、移動体１０には鉛直方向（−Ｙ方向）に重力が作用することがある。よって、移動体１０を静止した状態に保持するためには、振動子１１をＢモード（上下振動のみのモード）で駆動し、各振動子１２，１３を、重力に抗する＋Ｙ方向への駆動力が移動体１０に常時作用するように、駆動する必要がある。即ち、振動子１２の駆動力（ベクトルＭ１２）と振動子１３の駆動力（ベクトルＭ１３）を合成した駆動力（ベクトルＭｓ）が、移動体１０に作用する＋Ｙ方向への駆動力となる。この駆動力（ベクトルＭｓ）が重力と釣り合えば、移動体１０は、静止した状態に保持される。
【００９５】
この場合、各振動子１２，１３の駆動力の大きさが同じになるように、それぞれの振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差が制御される。この制御において、各振動子１２，１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差の制御量間に大きな差があると、各振動子１２，１３の出力特性が一致していないと判別される。ここで、各振動子１２，１３にそれぞれ印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢは、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧である。
【００９６】
例えば振動子１２の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差はπ／２（ｒａｄ）近傍の値に制御され、振動子１３の駆動電圧ＶＡ，ＶＢ間の位相差は−３５π／１８０（ｒａｄ）近傍の値に制御されたとする。これは、例えば振動子１２の共振周波数と振動子１３の共振周波数が大きく異なることにより、同じ周波数および同じ電圧値を有する駆動電圧ＶＡ，ＶＢで各振動子１２，１３を駆動した際の各振動子１２，１３の出力特性が異なることを意味する。
【００９７】
よって、振動子１３の出力特性が振動子１２の出力特性に一致するように、振動子１３に印加する駆動電圧ＶＡ，ＶＢの周波数（パラメータα１３の値）または電圧値（γ１３の値）が変更される。これにより、各振動子１２，１３を駆動した際の駆動電圧ＶＡ，ＶＢの位相差の制御量が略同じになり、安定した制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 移動体
１１，１２，１３ 振動子
２１，２２，２３ 位置センサ
３１，３２，３３ スケール部
５０ 制御部
５１ 駆動部
５３，５４，５５ 駆動パル発生器
５６，５７，５８ スイッチング回路
５９ 電源回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパラメータに設定された値に基づいて生成された駆動電圧により駆動される複数の振動子と、前記複数の振動子により多方向へ移動可能なように前記振動子のそれぞれと接触される移動体と、を備え、
前記複数のパラメータは、対応する振動子の駆動に応じて可変される値が設定される第１のパラメータと該第１のパラメータと異なる第２のパラメータとを含み、
前記振動子が駆動された際の前記振動子のそれぞれに対する前記第１のパラメータの可変された値に基づいて、前記振動子のそれぞれの出力特性が一致しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記振動子のそれぞれの出力特性が一致していないと判別された場合、前記駆動された振動子のそれぞれの出力特性が一致するように、少なくとも１つの振動子に対して前記第２のパラメータに設定された値を変更する変更手段と
を備えることを特徴とする多自由度駆動装置。
【請求項２】
前記第１のパラメータは、前記駆動電圧のＡ相およびＢ相間の位相差を規定するための値が設定されるパラメータであることを特徴とする請求項１に記載の多自由度駆動装置。
【請求項３】
前記第２のパラメータは、前記駆動電圧の周波数を規定するための値が設定されるパラメータであることを特徴とする請求項１または２に記載の多自由度駆動装置。
【請求項４】
前記第２のパラメータは、前記駆動電圧の電圧値を規定するための値が設定されるパラメータであることを特徴とする請求項１または２に記載の多自由度駆動装置。
【請求項５】
前記複数の振動子は、それぞれ、２つのモードの振動が合成された振動により駆動力を発生するように構成されている、請求項１又は２に記載の多自由度駆動装置。
【請求項１】
複数のパラメータに設定された値に基づいて生成された駆動電圧により駆動される複数の振動子と、前記複数の振動子により多方向へ移動可能なように前記振動子のそれぞれと接触される移動体と、を備え、
前記複数のパラメータは、対応する振動子の駆動に応じて可変される値が設定される第１のパラメータと該第１のパラメータと異なる第２のパラメータとを含み、
前記振動子が駆動された際の前記振動子のそれぞれに対する前記第１のパラメータの可変された値に基づいて、前記振動子のそれぞれの出力特性が一致しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記振動子のそれぞれの出力特性が一致していないと判別された場合、前記駆動された振動子のそれぞれの出力特性が一致するように、少なくとも１つの振動子に対して前記第２のパラメータに設定された値を変更する変更手段と
を備えることを特徴とする多自由度駆動装置。
【請求項２】
前記第１のパラメータは、前記駆動電圧のＡ相およびＢ相間の位相差を規定するための値が設定されるパラメータであることを特徴とする請求項１に記載の多自由度駆動装置。
【請求項３】
前記第２のパラメータは、前記駆動電圧の周波数を規定するための値が設定されるパラメータであることを特徴とする請求項１または２に記載の多自由度駆動装置。
【請求項４】
前記第２のパラメータは、前記駆動電圧の電圧値を規定するための値が設定されるパラメータであることを特徴とする請求項１または２に記載の多自由度駆動装置。
【請求項５】
前記複数の振動子は、それぞれ、２つのモードの振動が合成された振動により駆動力を発生するように構成されている、請求項１又は２に記載の多自由度駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−９５９６（Ｐ２０１３−９５９６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２４０４６（Ｐ２０１２−２２４０４６）
【出願日】平成２４年１０月９日（２０１２．１０．９）
【分割の表示】特願２００８−６４５７６（Ｐ２００８−６４５７６）の分割
【原出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月９日（２０１２．１０．９）
【分割の表示】特願２００８−６４５７６（Ｐ２００８−６４５７６）の分割
【原出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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