弾性表面波アクチュエータ
【課題】弾性表面波アクチュエータにおいて、簡単な構成で大型化を抑制すると共に精度良い位置検出を実現する。
【解決手段】弾性表面波アクチュエータ１は、駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段２を有した圧電基板１０と、圧電基板１０の表面に配置され駆動用の弾性表面波により圧電基板１０に対して相対的に移動される移動体３と、移動体３の圧電基板１０に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４と、検出用励振手段４によって励振された弾性表面波ｗ１が移動体３によって反射されて戻ってくる波ｗ２を検出する表面波検出手段５と、移動体３の圧電基板１０に対する相対移動を制御する制御手段６と、を備える。制御手段６は、弾性表面波ｗ１が前記検出用励振手段４により励振されてから表面波検出手段５によって検出されるまでの時間に基づいて移動体３の相対的位置を検出して移動体３の移動を制御する。
【解決手段】弾性表面波アクチュエータ１は、駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段２を有した圧電基板１０と、圧電基板１０の表面に配置され駆動用の弾性表面波により圧電基板１０に対して相対的に移動される移動体３と、移動体３の圧電基板１０に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４と、検出用励振手段４によって励振された弾性表面波ｗ１が移動体３によって反射されて戻ってくる波ｗ２を検出する表面波検出手段５と、移動体３の圧電基板１０に対する相対移動を制御する制御手段６と、を備える。制御手段６は、弾性表面波ｗ１が前記検出用励振手段４により励振されてから表面波検出手段５によって検出されるまでの時間に基づいて移動体３の相対的位置を検出して移動体３の移動を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度に位置決めを行うことのできる弾性表面波アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性体からなる物体の表面に弾性表面波を伝搬させ、その弾性体と弾性表面波の伝搬面に圧接した物体とが弾性表面波の楕円振動によって互いに相対移動するようした、弾性表面波アクチェータが知られている。このような弾性表面波アクチュエータは、例えば、互いに圧接された２物体が固定体と移動体を構成し、これにより回転モータやリニヤモータが形成される。このような弾性表面波アクチュエータを高精度な位置制御に用いる場合、互いに相対移動する２物体の相対位置を精度良く検出してフィードバック制御することが求められる。
【０００３】
弾性表面波アクチュエータにおける位置制御の例として、移動体の位置を読みとるために移動体の移動方向に沿って固定側の表面に設けた目盛と、その目盛を移動体側から光学的に読みとる手段と、フィードバック制御の手段と、を備えた弾性表面波モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、弾性表面波アクチュエータとは異なるが、指が弾性表面波を遮ることにより、指の位置を検出するタッチパネルを構成した例がある。このタッチパネルでは、例えば矩形のタッチパネル面上の互いに対向する２辺のうち一辺に設けた弾性表面波励振用のいわゆる櫛形電極（ＩＤＴ：インター・ディジタル・トランスジューサ、すだれ電極ともいう）と、前記一辺に対向する他辺に励振用の櫛形電極に対向させると共に所定の角度傾けて設けた弾性表面波受信用の櫛形電極と、を備えている。受信用の櫛形電極を傾けることにより、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向（Ｙ方向とする）における位置の変化を弾性表面波を受信する時刻の変化（位相の変化）に換算している。そして、指の接触位置のＹ座標が受信信号の変化として検出される（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−６９７７２号公報
【特許文献２】特開平１０−２４０４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるような弾性表面波アクチュエータにおいては、目盛を光学的に読みとる手段を構成するための部品点数増加、固定子の大きさの増加、これらに伴う材料コストや組み立て工数の増加などの問題がある。
【０００６】
また、上述した特許文献２に示されるような弾性表面波の伝搬面における接触位置の検出方法を弾性表面波アクチュエータにおける２物体の圧接位置の検出に用いる場合、弾性表面波の伝搬方向の位置検出が必要であり、弾性表面波の励振用と受信用の櫛形電極を、弾性表面波の伝搬方向に沿ってその伝搬領域の両側に設ける必要がある。このため、長い櫛の歯を備えた櫛形電極のための広い面積が必要であり、弾性アクチュエータが大型化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成で大型化を抑制でき、精度良い位置検出を実現できるできる弾性表面波アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段を有した圧電基板と、前記圧電基板の表面に配置され前記駆動用励振手段によって励振された弾性表面波により当該圧電基板に対して相対的に移動される移動体と、を備えた弾性表面波アクチュエータにおいて、前記移動体の当該圧電基板に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段と、前記検出用励振手段によって励振された弾性表面波を検出する表面波検出手段と、前記移動体の相対的な移動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出用の弾性表面波が前記検出用励振手段により励振されてから前記表面波検出手段によって検出されるまでの時間に基づいて前記移動体の前記圧電基板に対する相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、当該移動体の前記圧電基板に対する相対的な移動を制御するものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記検出用励振手段と前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に共に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波が当該圧電基板と移動体の相対距離を規定する反射体によって反射されて戻ってきた波を検出するものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記検出用励振手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のうち前記検出用励振手段を備えていない方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波を直接検出するものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とを共通の手段で構成し、その励振手段の動作を時間的に分割して行わせることにより駆動用及び検出用の弾性表面波を時間的に分離して励振して前記移動体の駆動と当該移動体の位置検出とを行うものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とは、互いに異なる周波数の弾性表面波を励振するものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記検出用励振手段を複数備え、各励振手段による弾性表面波に基づく複数の位置検出値に基づいて前記移動体の位置を算出するものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項４に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記駆動用励振手段の一部を用いて前記検出用励振手段を構成するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、検出用の弾性表面波が励振されてから検出されるまでの時間に基づいて移動体の圧電基板に対する相対的な位置を検出するので、弾性表面波アクチュエータに目盛やその読み取り手段を設ける必要がなく、大型化を抑制できる。また、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）の間を一方から他方に伝搬する弾性表面波や、一方から出て他方によって反射されて一方側に戻ってくる弾性表面波の走行時間に基づいて、２つの物体間の相対距離を求めることができるので、弾性表面波の伝搬方向、従って移動体の移動方向の一端、両端、及び／又は移動体に検出用励振手段や表面波検出手段を構成する櫛形電極を設ければよく、簡単な構成で位置検出できる。また、位置読み取りの精度は、走行時間読み取りの精度を上げることにより、容易に精度良くできる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）のいずれか一方から出て他方によって反射されて一方側に戻ってくる弾性表面波（反射波）の走行時間に基づいて、２つの物体間の距離を求めることができるので、位置検出用の弾性表面波の励振手段と検出手段の両方を一方側に形成できるので、構成がより簡単になる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）の間をいずれか一方から他方に伝搬する弾性表面波（直達波）の走行時間に基づいて、２つの物体間の距離を求めることができるので、位置検出用の弾性表面波の、例えば、反射による減衰が殆どなく、位置検出回路における増幅などが不要となって回路構成が簡単になる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、検出用励振手段を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトな弾性表面波アクチュエータを実現できる。また、励振用の電気回路の簡素化ができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、駆動用と検出用の弾性表面波が互いに干渉することがないので、両弾性表面波を同時に励振させて伝搬させることができ、駆動中にリアルタイムで相対位置を検出できる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）の間の反射波や直達波を移動体の移動方向の一方側または両側で、検出して複数の位置測定データを得ることができ、これらのデータの統計処理によって、弾性表面波の伝搬速度のばらつきなどの影響を解消して、相対位置をより精度良く求めることができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、検出用励振手段を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトな弾性表面波アクチュエータを実現できる。また、励振用の電気回路の簡素化ができる。また、駆動用励振手段を構成する櫛形電極の全部を用いて検出用励振手段を形成する場合に比べて、検出用弾性表面波の波束の長さを短くでき、位置検出の精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る弾性表面波アクチュエータについて、図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１（ａ）（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の全体構成を模式的に示し、図２（ａ）〜（ｃ）は弾性表面波アクチュエータ１における位置検出用の弾性表面波の送波と受波の信号強度と時間計測の様子を示す。弾性表面波アクチュエータ１は、図１（ａ）に示すように、駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段２を有した圧電基板１０と、圧電基板１０の表面に配置され駆動用励振手段２によって励振された弾性表面波により圧電基板１０に対して相対的に移動される移動体３と、を備えている。本図及び以下に示す図において、図の左右方向が移動体３の移動方向であり、この方向を圧電基板１０及び弾性表面波アクチュエータ１の左右方向として引用する。
【００２４】
弾性表面波アクチュエータ１は、さらに、移動体３の圧電基板１０に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４と、検出用励振手段４によって励振された弾性表面波ｗ１が移動体３によって反射されて戻ってくる波ｗ２を検出する表面波検出手段５と、移動体３の圧電基板１０に対する相対的な移動を制御する制御手段６と、を備えている。
【００２５】
制御手段６は、検出用の弾性表面波ｗ１が前記検出用励振手段４により励振されてから表面波検出手段５によって検出されるまでの時間に基づいて移動体３の圧電基板１０に対する相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、移動体３の圧電基板１０に対する相対的な移動を制御する。移動体３の相対位置は、例えば、圧電基板１０に設けられたＸ座標上の座標値で表される。以下、各構成と動作の詳細を説明する。まず、移動体３の駆動について説明し、その後移動体３の位置計測について説明する。
【００２６】
圧電基板１０は、例えば、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）のような圧電体そのものからなる基板である。また、圧電基板１０は、非圧電基板の表面に圧電薄膜、例えば、ＰＺＴ薄膜（鉛、ジルコニューム、チタン合金薄膜）を形成したものでもよい。その表面の圧電体薄膜の表面部分において、弾性表面波が励振される。従って、圧電基板１０は、弾性表面波が励振される圧電体部分を表面に備えた基板であればよく、その表面形状は、平面の他に、円柱面やさらに一般的な曲面からなる面形状でもよい。
【００２７】
駆動用励振手段２は、圧電基板１０の表面に２つの電極を互いに噛み合わせて形成した、いわゆる櫛形電極（ＩＤＴ：インター・ディジタル・トランスジューサ）によって構成される。櫛形電極の互いに隣り合う櫛の歯は互いに異なる電極に属し、励振する弾性表面波の波長λの半分の長さのピッチで配列されている。２つの櫛形電極に高周波電圧印加用の電気回路２１から高周波（ＭＨｚ帯）電圧を印加することにより、櫛形電極によって電気的エネルギが波の機械的エネルギに変換されて、圧電基板１０の表面に弾性表面波が励振される。励振された弾性表面波の振幅は、電極に印加する電圧の大きさで決まる。励振された弾性表面波の波束の長さは、電圧の印加時間の長さに対応する。
【００２８】
移動体３は、例えば、シリコンのような硬い材料でできており、圧電基板１０に接触する面（底面）には複数の突起（不図示）が設けられている。このような突起は、例えば、シリコンのエッチング工法で製作される。移動体３を形成する材料は、シリコンでなくても硬い材料であればよい。移動体３には、図１（ｂ）に示すように、予圧付与手段４によって予圧Ｆが加えられており、圧電基板１０における弾性表面波の伝搬領域の表面に押圧されている。
【００２９】
上述の移動体３が押圧された状態で、駆動用励振手段２によって弾性表面波が励振されると、弾性表面波の楕円振動に伴う駆動力が摩擦力を介して移動体３に伝達される。すると、移動体３は、弾性表面波の伝搬方向とは逆の方向に駆動される。すなわち、図１（ａ）に示す右側の駆動用励振手段２を動作させると、移動体３は右に移動し、左側の駆動用励振手段２を動作させると、移動体３は左に移動する。
【００３０】
移動体３の底面の突起は、弾性表面波の駆動力を効率よく移動体３に伝達するためのものである。また、突起無しで弾性表面波の駆動力を効率良く移動体３に伝達できるならば、底面の突起は不要である。なお、予圧Ｆの大きさによって移動体３の移動の速度、加速度が変化する。移動体３の移動速度は、励信信号の大きさの関数であり、移動距離は、励振信号の大きさと信号継続長の関数である。
【００３１】
なお、圧電基板１０と移動体３は、互いに相対的に移動する関係にある。従って、弾性表面波アクチュエータ１が移動子と固定子とからなるリニアモータや回転モータを形成する場合、圧電基板１０を固定子とすると、移動体３が移動子であり、逆に、移動体３を固定子とすると、圧電基板１０が移動子となる。固定されているか移動するかなどは、相対的なものである。本明細書では、圧電基板１０が固定され、移動体３が移動するとして記述するが、弾性表面波アクチュエータ１の動作がこれに限定されるものではない。なお、以下において、例えば、櫛形電極の形成された圧電基板１０と移動体３とを合わせて、弾性表面波アクチュエータ１の本体部分と称することがある。
【００３２】
位置検出用励振手段４は、上述の駆動用励振手段２と同様に、櫛形電極によって構成され、電気回路４１から所定の信号強度に基づく高周波電圧を櫛形電極に印加することにより、位置検出用の弾性表面波ｗ１（送波）を励振する。また、表面波検出手段５は、位置検出用励振手段４の櫛形電極を用いて構成される。つまり、弾性表面波ｗ２（受波）が位置検出用励振手段４の櫛形電極を通過するときに、波の機械的エネルギが電気的エネルギに変換されて電極間に電圧が発生する。そこで、電極間に発生した電圧に基づいて、電気回路４１において、弾性表面波ｗ２の信号が得られる。
【００３３】
ところで、移動体３の位置を検出すると共にその位置を制御するには、駆動用励振手段２が励振する弾性表面波によって移動体３を移動させ、位置検出用励振手段４が励振する位置検出用の弾性表面波では移動体３を移動させないことが必要である。これは、駆動用の弾性表面波の振幅（エネルギ）を位置検出用の弾性表面波の振幅（エネルギ）よりも十分小さくすることによって達成できる。位置検出用の弾性表面波の振幅は、励振用の電圧を低くすることの他に、櫛形電極の歯の数を減らすことによっても小さくできる。励振時間が同じ場合、櫛形電極の歯の数が少ない方が、伝搬する弾性表面波の波束の長さを短くできる利点がある。すなわち、波束の長さが短いほど、送波ｗ１と、受波ｗ２間の干渉を減らすことができ、受波ｗ２を明瞭に検出できる。
【００３４】
送波ｗ１の信号と、受波ｗ２の信号とが得られると、図２（ａ）に示すように信号のピーク値の時刻、図２（ｂ）に示すように信号の立上り時刻、図２（ｃ）に示すように信号の立下りの時刻などを基準にして、信号の時間間隔Δｔが得られる。この時間間隔Δｔは、位置検出用の弾性表面波の送波から受波までの時間、つまり、移動体３間での往復の時間である。そこで、弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、移動体３の位置ｘが、ｘ＝Ｃ×Δｔ／２、と求められる。
【００３５】
このような本発明の弾性表面波アクチュエータ１においては、圧電基板１０に目盛やその読み取り手段を設ける必要がなく、大型化を抑制できる。また、相対移動する圧電基板１０と移動体３の間を往復する送波ｗ１と受波ｗ２の走行時間に基づいて、２つの物体間の相対距離を求めることができるので、弾性表面波の伝搬方向、従って移動体３の移動方向（Ｘ方向）の一端または両端に検出用励振手段４や表面波検出手段５を構成する櫛形電極を設ければよく、簡単な構成で移動体３の位置検出が可能である。また、位置読み取りの精度は、走行時間読み取りの精度を上げることにより、容易に向上できる。
【００３６】
弾性表面波アクチュエータ１は、このようにして取得した位置データに基づいて、駆動用励振手段２によって励振する弾性表面波の振幅や励振時間を制御することができ、移動体３を高精度に位置決め制御することができる。弾性表面波アクチュエータ１は、例えば、カメラのレンズを移動させるズーム機構や、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤなどのデジタルストレージ機器におけるピックアップの位置制御機構、デジタルカメラにおける手ぶれ位置補正機構、リニヤ振動モータ、産業用精密位置決め機構などに応用できる。また、移動体３の相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、移動体３の移動を制御する方法は、種々の弾性表面波アクチュエータに適用できる。例えば、弾性表面波アクチュエータが、一方向に弾性表面波を励振する一方向ＩＤＴから成る駆動用励振手段２や検出用励振手段４を備えたものや、エネルギ環流型の駆動用励振手段２を備えたものであってもよい。このことは、以下に述べる実施形態においても同様である。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第２実施形態について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の一部主要本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の底面に、位置検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４、及び表面波検出手段５を設けたものである。検出用励振手段４と表面波検出手段５は、同じ櫛形電極を共用して構成される。移動体３は、圧電基板１０と同様に、圧電材料で形成される。圧電基板１０の端部には、弾性表面波反射構造体１１が設けられている。
【００３８】
移動体３の検出用励振手段４によってで励振された弾性表面波ｗ１は、圧電基板１０上を伝搬し、弾性表面波反射構造体１１によって反射されて、逆進する弾性表面波ｗ２となって、移動体３の表面波検出手段５によって検出される。弾性表面波反射構造体１１は、例えば、弾性表面波を全反射する、いわゆる「反射器」と呼ばれる櫛形電極で構成される。弾性表面波反射構造体１１は、他の反射構造体であってもよい。
【００３９】
上述の第１実施形態と、この第２実施形態の弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４と表面波検出手段５が、圧電基板１０と移動体３のいずれか一方に共に備えられ、表面波検出手段５は、検出用励振手段４によって励振され送波された弾性表面波が圧電基板１０と移動体３の相対距離を規定する反射体（移動体３、又は、弾性表面波反射構造体１１）によって反射されて戻ってきた波ｗ２を検出している。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体の一部を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４が、圧電基板１０と移動体３のいずれか一方に備えられ、表面波検出手段５が、圧電基板１０と移動体３のうち検出用励振手段４を備えていない方に備えられたものである。表面波検出手段５は、検出用励振手段４によって励振され送波された弾性表面波を（反射なしに）、直接検出する。
【００４１】
すなわち、この弾性表面波アクチュエータ１は、位置検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４を移動体３に、表面波検出手段５を圧電基板１０に設けたものである。また、第３実施形態の変形例として、逆に、検出用励振手段４を圧電基板１０に、表面波検出手段５を移動体３に設けてもよい。
【００４２】
このような弾性表面波アクチュエータ１によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板１０と移動体３）の間をいずれか一方から他方に伝搬する弾性表面波（直達波）の走行時間に基づいて、２つの物体間の距離を求めるので、位置検出用の弾性表面波の、例えば、反射による減衰が殆どなく、位置検出ようの回路における増幅などが不要となって回路構成が簡単になる。
【００４３】
（第４実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第４実施形態について説明する。図５は本発明の第４実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの本体部分を示し、図６は、弾性表面波アクチュエータ１における駆動波、位置検出用の送波ｗ１と受波ｗ２の各信号強度ｃ，ａ，ｂと相互の時間関係を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図５に示すように、駆動用励振手段２と検出用励振手段４とを共通の櫛形電極で構成し、その励振手段の動作を時間的に分割して行わせることにより駆動用及び検出用の弾性表面波を時間的に分離して励振して移動体３の駆動と移動体３の位置検出とを行うものである。
【００４４】
さらに、上述の共通の櫛形電極を用いて、表面波検出手段５をも構成している。このような、３つの手段を共通の櫛形電極で構成する場合は、図６に示すように、駆動波の電気信号ｃ、位置検出用の送波ｗ１の信号ａ、受波ｗ２の信号ｂの三者が、時間的にずれている必要がある。駆動波信号ｃは、移動体３を駆動して移動させるために信号強度が他の信号の強度より大きく、受波ｗ２の信号ｂは、反射による減衰を受けているので、送波ｗ１の信号ａの強度よりも強度が小さく成っている。信号ａ，ｂと、信号ｃが重ならないためには、励振の時間長さと共に励振のタイミングをも調整している。
【００４５】
このような弾性表面波アクチュエータ１によれば、検出用励振手段４や、表面波検出手段５を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトなものを実現できる。また、励振用の電気回路の共通化と簡素化ができる。
【００４６】
（第５実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第５実施形態について説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの本体部分を示し、図８は、弾性表面波アクチュエータ１における駆動用、及び位置検出用の弾性表面波の周波数分布を示し、図９は、弾性表面波アクチュエータ１における駆動用の弾性表面波（駆動波）、位置検出用の送波ｗ１と受波ｗ２の信号強度ｃ，ａ１，ｂ１等と時間関係を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図７に示すように、駆動用励振手段２と、表面波検出手段５と共用される検出用励振手段４と、を備え、移動体３によって反射された弾性表面波（受波ｗ２）を検出するものであり、駆動用励振手段２と検出用励振手段４とが、互いに異なる周波数ｆ１，ｆ２の弾性表面波を励振するものである。
【００４７】
上述の周波数は、例えば、駆動用励振手段２で発生する弾性表面波はｆ１＝１０ＭＨｚ、位置検出用励振手段４で発生する弾性表面波はｆ２＝３０ＭＨｚとする。このとき、移動体３による弾性表面波の反射率Ｒが、例えば、図８に示すように、ｆ２＝３０ＭＨｚに中心を有する分布であると、周波数ｆ２の波だけを反射することができる。なお、周波数の組合せを逆にする場合、移動体３による弾性表面波の反射率を、ｆ１＝１０ＭＨｚに中心を有する分布にすればよい。
【００４８】
上述のように、駆動用の弾性表面波の周波数ｆ１と、位置検出用の弾性表面波の周波数ｆ２とをずらすのは、互いの弾性表面波が干渉しないようにするためである。このようにすれば、駆動用と検出用の弾性表面波が互いに干渉することがないので、両弾性表面波を同時に励振させて伝搬させることができ、駆動用弾性表面波を励振しながら移動体３を移動させている最中に、位置検出用の弾性表面波を励振してリアルタイムでその相対位置を検出できる。すなわち、駆動用弾性表面波と位置検出用弾性表面波とは、互いに周波数が異なるので、表面波検出手段５では位置検出用弾性表面波の信号のみが受信される。
【００４９】
ただし、移動体３が移動している最中に移動体３の位置を測定する場合、位置検出用の弾性表面波が移動体３によって反射した後も移動体３が移動しているので、この移動による補正が必要である。また、駆動用電極で発生した弾性表面波では移動体は動き、位置検出用の櫛歯電極で発生した弾性表面波では移動体は動かないことが必要である。ここで、例えば、図７に示す弾性表面波アクチュエータ１の左側の駆動用励振手段２を動作させ、検出用励振手段４と表面波検出手段５とを用いて移動体３の位置を検出する場合を説明する。この場合、移動体３は、左方に移動する。
【００５０】
上述の状況のもとで、図９に示すように、駆動波の信号ｃが存在している間は移動体３が移動し続けており、この間に測定した送波の信号ａ１，ａ２，ａ３と、これに対応する受波の信号ｂ１，ｂ２，ｂ３との時間間隔Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３は、移動体３が近付くことから、次第に短くなる。その後、駆動波の励振が止むことによって、移動体３の相対移動が停止し、移動体３の位置が変化しないので、信号ａ４，ａ５と、これに対応する受波の信号ｂ４，ｂ５との時間間隔Δｔ４，Δｔ５が一定となる。
【００５１】
（第６実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第６実施形態について説明する。図１０は、本発明の第６実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４を複数備え、各励振手段４による弾性表面波に基づく複数の位置検出値に基づいて移動体３の位置を算出するものである。例えば、この弾性表面波アクチュエータ１は、図１０に示すように、検出用励振手段４及びこれと兼用の表面波検出手段５を移動体３の移動領域の左右に備えている。すなわち移動体３の左右の距離が検出される。
【００５２】
上述の構成のもとで、左側の検出用励振手段４から移動体３までの距離をＬ１、右側の検出用励振手段４から移動体３までの距離をＬ２、左右の検出用励振手段４間の距離をＬ０とする。そして、左側の検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波ｗ１を励振してから反射波ｗ２を検出するまでの時間をΔｔ１、右側の検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波ｗ３を励振してから反射波ｗ４を検出するまでの時間をΔｔ２とする。また、弾性表面波の伝搬速度をＣとする。
【００５３】
単独の検出用励振手段４しか設けていない場合、移動体３の距離Ｌ１は、次式で求められる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ／２。
しかしながら、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔｌ×ΔＣ、の誤差が生じる。なお、このような伝搬速度のばらつきは、圧電基板１０の材料ロットの特性ばらつきの他に、例えば、動作環境（温度や湿度）の変化などに起因して発生する。
【００５４】
一方、本実施形態のように、検出用励振手段４が左右に設けられている場合、移動体３の距離Ｌ１は、既知の距離Ｌ０を用いて以下のようにして求められる。
Ｌ１＝Ｌ０×Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）、
＝Ｌ０×（Δｔ１×Ｃ／２）／（Δｔ１×Ｃ／２＋Δｔ２×Ｃ／２）、
＝Ｌ０×Δｔ１／（Δｔ１＋Δｔ２）。
この式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の進行速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化しても、距離Ｌ１の値は変化しないことになる。つまり、検出用励振手段４を複数設け、以下のように計算して移動体の位置を求めることにより、精度良く移動体３の位置を検出することができる。
Ｌ１＝Ｌ０×Δｔ１／（Δｔ１＋Δｔ２）。
【００５５】
このような弾性表面波アクチュエータ１によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板１０板と移動体３の間の反射波や直達波（上記例では、反射波ｗ２，ｗ４のみ）を移動体３の移動方向の一方側または両側で、検出して複数の位置測定データを得ることができ、これらのデータの統計処理によって、弾性表面波の伝搬速度Ｃのばらつきなどの影響を解消して、相対位置をより精度良く求めることができる。
【００５６】
（第７実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第７実施形態について説明する。図１１（ａ）（ｂ）は本発明の第７実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の駆動状態と移動体３の位置測定の状態を示す。また、図１２（ａ０）〜（ａ３）は図５に示した弾性表面波アクチュエータ１における位置検出を示し、図１１（ｂ０）〜（ｂ３）は、図１１（ｂ）に示した弾性表面波アクチュエータ１における位置検出を示す。この第７実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１は、駆動用励振手段２の一部を用いて検出用励振手段４及び表面波検出手段５を構成するものである。
【００５７】
図１１（ａ）において、駆動用励振手段２の櫛形電極は、例えば、電極対（交差指電極対）が全部で２０対あり、そのうちの２対が他の１８対と電気的に分離可能にするスイッチＳＷを介して互いに接続されると共に、電気回路２１に接続されている。２０対の櫛形電極によって、駆動波ｗ０が励振される。また、図１１（ｂ）において、分離可能な２対がスイッチＳＷによって分離されて電気回路２１に接続されている。この２対の櫛形電極によって、位置検出用の弾性表面波ｗ１は励振される。電気回路２１は、駆動用の弾性表面波を励振するための高周波電圧を発生する回路であると共に、位置検出用の弾性表面波の励振、及び表面波検出を行う電気回路４１を兼ねている。
【００５８】
このような第７実施形態の弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の位置を検出する際に、２対の櫛形電極しか用いないので、２０対全体を用いて弾性表面波を励振する場合に比べて、弾性表面波の励振領域を短く（波の伝搬方向の長さを短く）することができるので、励振される弾性表面波の波束を短くしてパルス状にすることができる。波束が短いということは、移動体３が櫛形電極の近傍にある場合でも、移動体３からの反射波を明瞭に検知できることを意味する。
【００５９】
上述の位置検出用の弾性表面波の波束の長さの影響について、図１１（ａ０）〜（ｂ３）により説明する。図１１（ａ０）に示すように、櫛形電極の幅ｘ１が広いと、図１１（ａ１）に示すように、少なくとも幅ｘ１以上の長さの送波ｗ１が生成され、この送波ｗ１は、図１１（ａ１）（ａ２）に示すように、移動体３で反射された後、櫛形電極の存在領域において受波ｗ２と重なってしまう。この櫛形電極は、受波ｗ２を受信する表面波検出手段５を兼ねているので、移動体３が櫛形電極の近くに存在して送波ｗ１と受波ｗ２が重なった状態では、正しく受波の信号を得ることが困難である。
【００６０】
他方、図１１（ｂ０）に示すように、櫛形電極の幅ｘ２が（ｘ１よりも）狭いと、図１１（ｂ１）に示すように、波束の長さが（ｘ１よりも）短い送波ｗ１が生成され、この送波ｗ１は、図１１（ｂ１）（ｂ２）に示すように、移動体３で反射された後、櫛形電極の存在領域において受波ｗ２と重なることがない。従って、移動体３が櫛形電極の近くに存在しても、送波ｗ１と受波ｗ２が重なることがなく、より正しく受波の信号を得ることができる。
【００６１】
実施形態７の弾性波アクチュエータ１によれば、検出用励振手段を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトな弾性表面波アクチュエータを実現できる。また、励振用の電気回路の簡素化ができる。また、駆動用励振手段を構成する櫛形電極の全部を用いて検出用励振手段を形成する場合に比べて、検出用弾性表面波の波束の長さを短くでき、位置検出の精度を上げることができる。
【００６２】
（第８実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第８実施形態について説明する。図１３（ａ）（ｂ）は、弾性表面波アクチュエータ１における移動体３による反射波の減衰とその抑制について示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の圧電基板１０に対向する底面に、配列ピッチｐが、弾性表面波の波長λ、整数ｎを用いて、ｐ＝ｎ×λ／２、となる突起３１を複数備えたものである。
【００６３】
突起の配列ピッチｐが、ｐ＝ｎ×λ／４、の場合、図１３（ａ）に示すように、入射波ｗ１が、各突起によって反射された反射波ｒ１，ｒ２，・・は、位相が１８０゜ずれているので互いに打ち消し合うので、反射波全体の波ｗ２の振幅は減衰してしまう。ところが、ｐ＝ｎ×λ／２、の場合、図１３（ｂ）のように、各反射波ｒ１，ｒ２，ｒ３，・・が互いに強め合うので、全体の反射波ｗ２は減衰が殆どなく、反射波ｗ２の信号の検出が腰囲になる。
【００６４】
（第９実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第９実施形態について説明する。図１４は本発明の第９実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図１４に示すように、圧電基板１０の移動体３が移動する移動領域の左側に検出用励振手段４兼表面波検出手段５を設け、右両に表面波検出手段５を設け、位置検出用の弾性表面波ｗ１が移動体３で反射した波ｗ２と、移動体３によって反射せずに直進した波ｗ０とを検出して移動体３の位置を検出するものである。
【００６５】
このような弾性表面波アクチュエータ１は、弾性表面波の伝搬速度のばらつきを解消して精度よく移動体３の位置を検出することができる。ここで、左側の検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、検出用励振手段４と右側の表面波検出手段５との間隔Ｌ０、検出用励振手段４において位置検出用の弾性表面波ｗ１を励振してから反射波ｗ２を検出するまでの時間Δｔ１、右側の表面波検出手段５が直進波ｗ０を検出するまでの時間Δｔ０を定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、時間Δｔ１のみにより求めた移動体３までの距離Ｌ１は、次式で求められる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ／２。
【００６６】
ところが、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度Ｃが、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１の計測結果は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔ１×ΔＣ、の誤差が生じる。ここで、上述のΔｔ２、Ｌ０を用いると、移動体３までの距離Ｌ１は、以下のように求められる。
Ｌ１＝Ｌ０×（Ｌ１／Ｌ０）、
＝Ｌ０×（Δｔ１×Ｃ／２）／（Δｔ０×Ｃ）、
＝Ｌ０×（Δｔ１／Δｔ０）／２。
【００６７】
上述の最後の式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化したとしても、距離Ｌ１の値は変化しない。従って、高精度に移動体３の位置を検出することができる。
【００６８】
（第１０実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第１０実施形態について説明する。図１５は、本発明の第１０実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図１５に示すように、圧電基板１０の移動体３が移動する移動領域の左側に検出用励振手段４兼表面波検出手段５を設け、そのさらに左側に追加の検出用励振手段４０を設け、位置検出用の弾性表面波ｗ１が移動体３で反射した波ｗ２と、追加の検出用励振手段４０によって励振された波ｗ４と、を表面波検出手段５よって検出して移動体３の位置を検出するものである。
【００６９】
このような弾性表面波アクチュエータ１は、上述の第９実施形態と同様に、弾性表面波の伝搬速度のばらつきを解消して精度よく移動体３の位置を検出することができる。ここで、２つの検出用励振手段４０，４の間の距離Ｌ３、検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、検出用励振手段４０において弾性表面波ｗ４を励振してから表面波検出手段５が検出するまでの時間Δｔ４、検出用励振手段４からの波ｗ１が、移動体３によって反射した波ｗ２を、表面波検出手段５が検出するまでの時間Δｔ１を定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、時間Δｔ１のみにより求めた移動体３までの距離Ｌ１は、次式で求められる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ／２。
【００７０】
ところが、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度Ｃが、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１の計測結果は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔ１×ΔＣ、の誤差が生じる。ここで、上述のΔｔ４、Ｌ４を用いると、移動体３までの距離Ｌ１は、以下のように求められる。なお、以下の式で、距離Ｌ４の一方は、既知の値を用いる。
Ｌ１＝Ｌ４×（Ｌ１／Ｌ４）、
＝Ｌ４×（Δｔ１×Ｃ／２）／（Δｔ３×Ｃ）、
＝Ｌ４×（Δｔ１／Δｔ３）／２。
【００７１】
上述の最後の式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化したとしても、距離Ｌ１の値は変化しない。従って、高精度に移動体３の位置を検出することができる。なお、上記、追加の検出用励振手段４０は、その左側に設けている駆動用励振手段２によって兼用することができる。この場合、検出用励振手段４０は、不要となる。
【００７２】
（第１１実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第１１実施形態について説明する。図１６（ａ）（ｂ）は本発明の第１１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動体３周辺の要部を示し、図１７は移動体３による弾性表面波の偏向の様子を示し、図１８は弾性表面波アクチュエータ１を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３が位置検出用の弾性表面波ｗ１の伝搬方向を偏向して、振れ角が略９０゜の方向に向かう波ｗ２とするものである。
【００７３】
弾性表面波の偏向は、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、移動体３の外形形状を円形にしたり、四角形にしてその辺と弾性表面波の伝搬方向との間に角度を設けたり、図１７に示すように、移動体３の下面に所定の間隔で配列された突起３２を設けることによって行われる。突起３２は、例えば、結晶格子におけるＸ線のブラッグ反射の原理によって構成される。弾性表面波の伝搬方向は、このように、移動体３の形状や、その突起の配置と形状で制御できる。
【００７４】
弾性表面波の伝搬方向を変えることにより、圧電基板１０の長手方向（移動体３の移動方向）の長さを短くして、その方向の省スペース化ができる。偏向された位置検出用の弾性表面波ｗ２は、図１８に示すように、移動体３の移動方向の側方に設けられた表面波検出手段５によって検出され、移動体３の位置が求められる。
【００７５】
図１９は、上述の図１８に示した弾性表面波アクチュエータ１の変形例を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の移動方向の両側に表面波検出手段５を設けたものである。この構成によると、移動体３が、移動方向に対して直交する方向に位置ずれたとしても、精度良く移動体３の位置を検出できる。
【００７６】
ここで、左側に設けた検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、移動体３から両側の表面波検出手段５ａ，５ｂまでの距離Ｌａ，Ｌｂ、検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波ｗ１を励振してから表面波検出手段５ａ，５ｂが弾性表面波を検出するまでの時間Δｔａ，Δｔｂを定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、表面波検出手段５ａ、従って時間Δｔａのみにより求めた移動体３までの距離Ｌ１は、次式となる。
Ｌ１＝Δｔａ×Ｃ−Ｌａ。
【００７７】
ところが、移動体３が移動を繰り返すうちに、移動方向に垂直な方向における位置がずれ、距離Ｌａが変化すると、上式で計算されるＬ１の精度が低下する。ここで、２つの表面波検出手段５ａ，５ｂ、従って、Δｔａ，Δｔｂ，Ｌａ，Ｌｂを用いると、距離Ｌ１は以下の用に求められる。
Ｌ１＝（Δｔａ＋Δｔｂ）×Ｃ−（Ｌａ＋Ｌｂ）。
【００７８】
上式において、（Ｌａ＋Ｌｂ）の値が常に一定なので、移動体３の位置が移動方向に垂直な方向にずれても、距離Ｌ１は影響されない。よって、距離Ｌ１を高い精度で求めることができる。
【００７９】
（第１２実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第１２実施形態について説明する。図２０（ａ）（ｂ）は本発明の第１２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体部分と移動体３を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４を圧電基板１０に設け、弾性表面波を検出する２つの表面波検出手段５ｃ、５ｄを移動体３に設けたものである。なお、表面波検出手段は複数設けることができる。
【００８０】
ここで、左側の検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、移動体３に設けた２つの表面波検出手段５ｃ，５ｄ間の距離Ｌ４、検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波を励振してから表面波検出手段５ｃが弾性表面波を検出するまでの時間Δｔ１、表面波検出手段５ｄが弾性表面波を検出するまでの時間Δｔ４と定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、時間Δｔ１のみにより求めた移動体までの距離Ｌ１は、次式となる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ。
【００８１】
ところが、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度Ｃが、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１の計測結果は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔ１×ΔＣ、の誤差が生じる。ここで、上述のΔｔ４、Ｌ４を用いると、移動体３までの距離Ｌ１は、以下のように求められる。なお、以下の式で、距離Ｌ４の一方は、既知の値を用いる。
Ｌ１＝Ｌ４×（Ｌ１／Ｌ４）、
＝Ｌ４×（Δｔ１×Ｃ）／（Δｔ４×Ｃ−Δｔ１×Ｃ）、
＝Ｌ４×Δｔ１／（Δｔ４−Δｔ１）。
【００８２】
上述の最後の式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化したとしても、距離Ｌ１の値は変化しない。従って、高精度に移動体３の位置を検出することができる。
【００８３】
以上に説明した各実施形において、検出用励振手段４は、駆動用励振手段２よりも移動体３に近い方に配置している。このような配置によると、検出用励振手段４の櫛形電極の設計が容易になる。また、位置検出用弾性表面波の伝搬経路を短くでき、その検出時間を短くすることができる。また、位置検出用の弾性表面波の伝搬経路上に駆動用励振手段２を介在させないことにより、もともと信号強度の小さな位置検出用弾性表面波の信号劣化を防ぐことができ、移動体の位置をより正確に検出できる。
【００８４】
なお、上述した距離Ｌ１の計算等は、例えば、移動体３の大きさや、各櫛形電極の縁の影響等について、説明の簡単化のため単純化したモデルに基づいて示したものがある。適宜修正して距離Ｌ１を求めることができる。また、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの全体構成を示す模式図、（ｂ）は同弾性表面波アクチュエータ本体側面図。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同弾性表面波アクチュエータにおける位置検出用の弾性表面波の送波と受波の信号強度と時間計測の様子を示すグラフ。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同弾性表面波アクチュエータの移動体の底面図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の平面図。
【図５】本発明の第４実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図６】同上弾性表面波アクチュエータにおける駆動波、位置検出用の送波と受波の信号強度と時間関係を示すグラフ。
【図７】本発明の第５実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図８】同上弾性表面波アクチュエータにおける駆動用、及び位置検出用の弾性表面波の周波数分布のグラフ。
【図９】同上弾性表面波アクチュエータにおける駆動波、位置検出用の送波と受波の信号強度と時間関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１１】（ａ）は本発明の第７実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの駆動状態を示す模式図、（ｂ）は同弾性表面波アクチュエータの移動体の位置を測定している状態を示す模式図。
【図１２】（ａ０）は図５に示した弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図、（ａ１）〜（ａ３）は（ａ０）の弾性表面波アクチュエータにおける位置検出に係る送波と受波の位置関係を示すグラフ、（ｂ０）は図１１（ｂ）に示した弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図、（ｂ１）〜（ｂ３）は（ｂ０）の弾性表面波アクチュエータにおける位置検出に係る送波と受波の位置関係を示すグラフ。
【図１３】（ａ）は弾性表面波アクチュエータの移動体による弾性表面波の反射波の減衰を説明する図、（ｂ）は本発明の第８実施形態に係る弾性表面波アクチュエータにおける弾性表面波の減衰を抑制した反射波の図。
【図１４】本発明の第９実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１５】本発明の第１０実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１６】（ａ）（ｂ）は本発明の第１１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動体周辺の要部平面図。
【図１７】同上弾性表面波アクチュエータにおける移動体による弾性表面波の偏向を説明する底面図。
【図１８】同上弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１９】同上弾性表面波アクチュエータ本体の変形例を示す斜視図。
【図２０】（ａ）は本発明の第１２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図、（ｂ）は同弾性表面波アクチュエータの移動体を底面から見た斜視図。
【符号の説明】
【００８６】
１ 弾性表面波アクチュエータ
２ 駆動用励振手段
３ 移動体
４ 検出用励振手段
５ 表面波検出手段
６ 制御手段
１０ 圧電基板
１１ 反射用構造体（反射体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度に位置決めを行うことのできる弾性表面波アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性体からなる物体の表面に弾性表面波を伝搬させ、その弾性体と弾性表面波の伝搬面に圧接した物体とが弾性表面波の楕円振動によって互いに相対移動するようした、弾性表面波アクチェータが知られている。このような弾性表面波アクチュエータは、例えば、互いに圧接された２物体が固定体と移動体を構成し、これにより回転モータやリニヤモータが形成される。このような弾性表面波アクチュエータを高精度な位置制御に用いる場合、互いに相対移動する２物体の相対位置を精度良く検出してフィードバック制御することが求められる。
【０００３】
弾性表面波アクチュエータにおける位置制御の例として、移動体の位置を読みとるために移動体の移動方向に沿って固定側の表面に設けた目盛と、その目盛を移動体側から光学的に読みとる手段と、フィードバック制御の手段と、を備えた弾性表面波モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、弾性表面波アクチュエータとは異なるが、指が弾性表面波を遮ることにより、指の位置を検出するタッチパネルを構成した例がある。このタッチパネルでは、例えば矩形のタッチパネル面上の互いに対向する２辺のうち一辺に設けた弾性表面波励振用のいわゆる櫛形電極（ＩＤＴ：インター・ディジタル・トランスジューサ、すだれ電極ともいう）と、前記一辺に対向する他辺に励振用の櫛形電極に対向させると共に所定の角度傾けて設けた弾性表面波受信用の櫛形電極と、を備えている。受信用の櫛形電極を傾けることにより、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向（Ｙ方向とする）における位置の変化を弾性表面波を受信する時刻の変化（位相の変化）に換算している。そして、指の接触位置のＹ座標が受信信号の変化として検出される（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−６９７７２号公報
【特許文献２】特開平１０−２４０４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるような弾性表面波アクチュエータにおいては、目盛を光学的に読みとる手段を構成するための部品点数増加、固定子の大きさの増加、これらに伴う材料コストや組み立て工数の増加などの問題がある。
【０００６】
また、上述した特許文献２に示されるような弾性表面波の伝搬面における接触位置の検出方法を弾性表面波アクチュエータにおける２物体の圧接位置の検出に用いる場合、弾性表面波の伝搬方向の位置検出が必要であり、弾性表面波の励振用と受信用の櫛形電極を、弾性表面波の伝搬方向に沿ってその伝搬領域の両側に設ける必要がある。このため、長い櫛の歯を備えた櫛形電極のための広い面積が必要であり、弾性アクチュエータが大型化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成で大型化を抑制でき、精度良い位置検出を実現できるできる弾性表面波アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段を有した圧電基板と、前記圧電基板の表面に配置され前記駆動用励振手段によって励振された弾性表面波により当該圧電基板に対して相対的に移動される移動体と、を備えた弾性表面波アクチュエータにおいて、前記移動体の当該圧電基板に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段と、前記検出用励振手段によって励振された弾性表面波を検出する表面波検出手段と、前記移動体の相対的な移動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出用の弾性表面波が前記検出用励振手段により励振されてから前記表面波検出手段によって検出されるまでの時間に基づいて前記移動体の前記圧電基板に対する相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、当該移動体の前記圧電基板に対する相対的な移動を制御するものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記検出用励振手段と前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に共に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波が当該圧電基板と移動体の相対距離を規定する反射体によって反射されて戻ってきた波を検出するものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記検出用励振手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のうち前記検出用励振手段を備えていない方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波を直接検出するものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とを共通の手段で構成し、その励振手段の動作を時間的に分割して行わせることにより駆動用及び検出用の弾性表面波を時間的に分離して励振して前記移動体の駆動と当該移動体の位置検出とを行うものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とは、互いに異なる周波数の弾性表面波を励振するものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記検出用励振手段を複数備え、各励振手段による弾性表面波に基づく複数の位置検出値に基づいて前記移動体の位置を算出するものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項４に記載の弾性表面波アクチュエータにおいて、前記駆動用励振手段の一部を用いて前記検出用励振手段を構成するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、検出用の弾性表面波が励振されてから検出されるまでの時間に基づいて移動体の圧電基板に対する相対的な位置を検出するので、弾性表面波アクチュエータに目盛やその読み取り手段を設ける必要がなく、大型化を抑制できる。また、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）の間を一方から他方に伝搬する弾性表面波や、一方から出て他方によって反射されて一方側に戻ってくる弾性表面波の走行時間に基づいて、２つの物体間の相対距離を求めることができるので、弾性表面波の伝搬方向、従って移動体の移動方向の一端、両端、及び／又は移動体に検出用励振手段や表面波検出手段を構成する櫛形電極を設ければよく、簡単な構成で位置検出できる。また、位置読み取りの精度は、走行時間読み取りの精度を上げることにより、容易に精度良くできる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）のいずれか一方から出て他方によって反射されて一方側に戻ってくる弾性表面波（反射波）の走行時間に基づいて、２つの物体間の距離を求めることができるので、位置検出用の弾性表面波の励振手段と検出手段の両方を一方側に形成できるので、構成がより簡単になる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）の間をいずれか一方から他方に伝搬する弾性表面波（直達波）の走行時間に基づいて、２つの物体間の距離を求めることができるので、位置検出用の弾性表面波の、例えば、反射による減衰が殆どなく、位置検出回路における増幅などが不要となって回路構成が簡単になる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、検出用励振手段を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトな弾性表面波アクチュエータを実現できる。また、励振用の電気回路の簡素化ができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、駆動用と検出用の弾性表面波が互いに干渉することがないので、両弾性表面波を同時に励振させて伝搬させることができ、駆動中にリアルタイムで相対位置を検出できる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板と移動体）の間の反射波や直達波を移動体の移動方向の一方側または両側で、検出して複数の位置測定データを得ることができ、これらのデータの統計処理によって、弾性表面波の伝搬速度のばらつきなどの影響を解消して、相対位置をより精度良く求めることができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、検出用励振手段を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトな弾性表面波アクチュエータを実現できる。また、励振用の電気回路の簡素化ができる。また、駆動用励振手段を構成する櫛形電極の全部を用いて検出用励振手段を形成する場合に比べて、検出用弾性表面波の波束の長さを短くでき、位置検出の精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る弾性表面波アクチュエータについて、図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１（ａ）（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の全体構成を模式的に示し、図２（ａ）〜（ｃ）は弾性表面波アクチュエータ１における位置検出用の弾性表面波の送波と受波の信号強度と時間計測の様子を示す。弾性表面波アクチュエータ１は、図１（ａ）に示すように、駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段２を有した圧電基板１０と、圧電基板１０の表面に配置され駆動用励振手段２によって励振された弾性表面波により圧電基板１０に対して相対的に移動される移動体３と、を備えている。本図及び以下に示す図において、図の左右方向が移動体３の移動方向であり、この方向を圧電基板１０及び弾性表面波アクチュエータ１の左右方向として引用する。
【００２４】
弾性表面波アクチュエータ１は、さらに、移動体３の圧電基板１０に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４と、検出用励振手段４によって励振された弾性表面波ｗ１が移動体３によって反射されて戻ってくる波ｗ２を検出する表面波検出手段５と、移動体３の圧電基板１０に対する相対的な移動を制御する制御手段６と、を備えている。
【００２５】
制御手段６は、検出用の弾性表面波ｗ１が前記検出用励振手段４により励振されてから表面波検出手段５によって検出されるまでの時間に基づいて移動体３の圧電基板１０に対する相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、移動体３の圧電基板１０に対する相対的な移動を制御する。移動体３の相対位置は、例えば、圧電基板１０に設けられたＸ座標上の座標値で表される。以下、各構成と動作の詳細を説明する。まず、移動体３の駆動について説明し、その後移動体３の位置計測について説明する。
【００２６】
圧電基板１０は、例えば、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）のような圧電体そのものからなる基板である。また、圧電基板１０は、非圧電基板の表面に圧電薄膜、例えば、ＰＺＴ薄膜（鉛、ジルコニューム、チタン合金薄膜）を形成したものでもよい。その表面の圧電体薄膜の表面部分において、弾性表面波が励振される。従って、圧電基板１０は、弾性表面波が励振される圧電体部分を表面に備えた基板であればよく、その表面形状は、平面の他に、円柱面やさらに一般的な曲面からなる面形状でもよい。
【００２７】
駆動用励振手段２は、圧電基板１０の表面に２つの電極を互いに噛み合わせて形成した、いわゆる櫛形電極（ＩＤＴ：インター・ディジタル・トランスジューサ）によって構成される。櫛形電極の互いに隣り合う櫛の歯は互いに異なる電極に属し、励振する弾性表面波の波長λの半分の長さのピッチで配列されている。２つの櫛形電極に高周波電圧印加用の電気回路２１から高周波（ＭＨｚ帯）電圧を印加することにより、櫛形電極によって電気的エネルギが波の機械的エネルギに変換されて、圧電基板１０の表面に弾性表面波が励振される。励振された弾性表面波の振幅は、電極に印加する電圧の大きさで決まる。励振された弾性表面波の波束の長さは、電圧の印加時間の長さに対応する。
【００２８】
移動体３は、例えば、シリコンのような硬い材料でできており、圧電基板１０に接触する面（底面）には複数の突起（不図示）が設けられている。このような突起は、例えば、シリコンのエッチング工法で製作される。移動体３を形成する材料は、シリコンでなくても硬い材料であればよい。移動体３には、図１（ｂ）に示すように、予圧付与手段４によって予圧Ｆが加えられており、圧電基板１０における弾性表面波の伝搬領域の表面に押圧されている。
【００２９】
上述の移動体３が押圧された状態で、駆動用励振手段２によって弾性表面波が励振されると、弾性表面波の楕円振動に伴う駆動力が摩擦力を介して移動体３に伝達される。すると、移動体３は、弾性表面波の伝搬方向とは逆の方向に駆動される。すなわち、図１（ａ）に示す右側の駆動用励振手段２を動作させると、移動体３は右に移動し、左側の駆動用励振手段２を動作させると、移動体３は左に移動する。
【００３０】
移動体３の底面の突起は、弾性表面波の駆動力を効率よく移動体３に伝達するためのものである。また、突起無しで弾性表面波の駆動力を効率良く移動体３に伝達できるならば、底面の突起は不要である。なお、予圧Ｆの大きさによって移動体３の移動の速度、加速度が変化する。移動体３の移動速度は、励信信号の大きさの関数であり、移動距離は、励振信号の大きさと信号継続長の関数である。
【００３１】
なお、圧電基板１０と移動体３は、互いに相対的に移動する関係にある。従って、弾性表面波アクチュエータ１が移動子と固定子とからなるリニアモータや回転モータを形成する場合、圧電基板１０を固定子とすると、移動体３が移動子であり、逆に、移動体３を固定子とすると、圧電基板１０が移動子となる。固定されているか移動するかなどは、相対的なものである。本明細書では、圧電基板１０が固定され、移動体３が移動するとして記述するが、弾性表面波アクチュエータ１の動作がこれに限定されるものではない。なお、以下において、例えば、櫛形電極の形成された圧電基板１０と移動体３とを合わせて、弾性表面波アクチュエータ１の本体部分と称することがある。
【００３２】
位置検出用励振手段４は、上述の駆動用励振手段２と同様に、櫛形電極によって構成され、電気回路４１から所定の信号強度に基づく高周波電圧を櫛形電極に印加することにより、位置検出用の弾性表面波ｗ１（送波）を励振する。また、表面波検出手段５は、位置検出用励振手段４の櫛形電極を用いて構成される。つまり、弾性表面波ｗ２（受波）が位置検出用励振手段４の櫛形電極を通過するときに、波の機械的エネルギが電気的エネルギに変換されて電極間に電圧が発生する。そこで、電極間に発生した電圧に基づいて、電気回路４１において、弾性表面波ｗ２の信号が得られる。
【００３３】
ところで、移動体３の位置を検出すると共にその位置を制御するには、駆動用励振手段２が励振する弾性表面波によって移動体３を移動させ、位置検出用励振手段４が励振する位置検出用の弾性表面波では移動体３を移動させないことが必要である。これは、駆動用の弾性表面波の振幅（エネルギ）を位置検出用の弾性表面波の振幅（エネルギ）よりも十分小さくすることによって達成できる。位置検出用の弾性表面波の振幅は、励振用の電圧を低くすることの他に、櫛形電極の歯の数を減らすことによっても小さくできる。励振時間が同じ場合、櫛形電極の歯の数が少ない方が、伝搬する弾性表面波の波束の長さを短くできる利点がある。すなわち、波束の長さが短いほど、送波ｗ１と、受波ｗ２間の干渉を減らすことができ、受波ｗ２を明瞭に検出できる。
【００３４】
送波ｗ１の信号と、受波ｗ２の信号とが得られると、図２（ａ）に示すように信号のピーク値の時刻、図２（ｂ）に示すように信号の立上り時刻、図２（ｃ）に示すように信号の立下りの時刻などを基準にして、信号の時間間隔Δｔが得られる。この時間間隔Δｔは、位置検出用の弾性表面波の送波から受波までの時間、つまり、移動体３間での往復の時間である。そこで、弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、移動体３の位置ｘが、ｘ＝Ｃ×Δｔ／２、と求められる。
【００３５】
このような本発明の弾性表面波アクチュエータ１においては、圧電基板１０に目盛やその読み取り手段を設ける必要がなく、大型化を抑制できる。また、相対移動する圧電基板１０と移動体３の間を往復する送波ｗ１と受波ｗ２の走行時間に基づいて、２つの物体間の相対距離を求めることができるので、弾性表面波の伝搬方向、従って移動体３の移動方向（Ｘ方向）の一端または両端に検出用励振手段４や表面波検出手段５を構成する櫛形電極を設ければよく、簡単な構成で移動体３の位置検出が可能である。また、位置読み取りの精度は、走行時間読み取りの精度を上げることにより、容易に向上できる。
【００３６】
弾性表面波アクチュエータ１は、このようにして取得した位置データに基づいて、駆動用励振手段２によって励振する弾性表面波の振幅や励振時間を制御することができ、移動体３を高精度に位置決め制御することができる。弾性表面波アクチュエータ１は、例えば、カメラのレンズを移動させるズーム機構や、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤなどのデジタルストレージ機器におけるピックアップの位置制御機構、デジタルカメラにおける手ぶれ位置補正機構、リニヤ振動モータ、産業用精密位置決め機構などに応用できる。また、移動体３の相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、移動体３の移動を制御する方法は、種々の弾性表面波アクチュエータに適用できる。例えば、弾性表面波アクチュエータが、一方向に弾性表面波を励振する一方向ＩＤＴから成る駆動用励振手段２や検出用励振手段４を備えたものや、エネルギ環流型の駆動用励振手段２を備えたものであってもよい。このことは、以下に述べる実施形態においても同様である。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第２実施形態について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の一部主要本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の底面に、位置検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４、及び表面波検出手段５を設けたものである。検出用励振手段４と表面波検出手段５は、同じ櫛形電極を共用して構成される。移動体３は、圧電基板１０と同様に、圧電材料で形成される。圧電基板１０の端部には、弾性表面波反射構造体１１が設けられている。
【００３８】
移動体３の検出用励振手段４によってで励振された弾性表面波ｗ１は、圧電基板１０上を伝搬し、弾性表面波反射構造体１１によって反射されて、逆進する弾性表面波ｗ２となって、移動体３の表面波検出手段５によって検出される。弾性表面波反射構造体１１は、例えば、弾性表面波を全反射する、いわゆる「反射器」と呼ばれる櫛形電極で構成される。弾性表面波反射構造体１１は、他の反射構造体であってもよい。
【００３９】
上述の第１実施形態と、この第２実施形態の弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４と表面波検出手段５が、圧電基板１０と移動体３のいずれか一方に共に備えられ、表面波検出手段５は、検出用励振手段４によって励振され送波された弾性表面波が圧電基板１０と移動体３の相対距離を規定する反射体（移動体３、又は、弾性表面波反射構造体１１）によって反射されて戻ってきた波ｗ２を検出している。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体の一部を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４が、圧電基板１０と移動体３のいずれか一方に備えられ、表面波検出手段５が、圧電基板１０と移動体３のうち検出用励振手段４を備えていない方に備えられたものである。表面波検出手段５は、検出用励振手段４によって励振され送波された弾性表面波を（反射なしに）、直接検出する。
【００４１】
すなわち、この弾性表面波アクチュエータ１は、位置検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段４を移動体３に、表面波検出手段５を圧電基板１０に設けたものである。また、第３実施形態の変形例として、逆に、検出用励振手段４を圧電基板１０に、表面波検出手段５を移動体３に設けてもよい。
【００４２】
このような弾性表面波アクチュエータ１によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板１０と移動体３）の間をいずれか一方から他方に伝搬する弾性表面波（直達波）の走行時間に基づいて、２つの物体間の距離を求めるので、位置検出用の弾性表面波の、例えば、反射による減衰が殆どなく、位置検出ようの回路における増幅などが不要となって回路構成が簡単になる。
【００４３】
（第４実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第４実施形態について説明する。図５は本発明の第４実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの本体部分を示し、図６は、弾性表面波アクチュエータ１における駆動波、位置検出用の送波ｗ１と受波ｗ２の各信号強度ｃ，ａ，ｂと相互の時間関係を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図５に示すように、駆動用励振手段２と検出用励振手段４とを共通の櫛形電極で構成し、その励振手段の動作を時間的に分割して行わせることにより駆動用及び検出用の弾性表面波を時間的に分離して励振して移動体３の駆動と移動体３の位置検出とを行うものである。
【００４４】
さらに、上述の共通の櫛形電極を用いて、表面波検出手段５をも構成している。このような、３つの手段を共通の櫛形電極で構成する場合は、図６に示すように、駆動波の電気信号ｃ、位置検出用の送波ｗ１の信号ａ、受波ｗ２の信号ｂの三者が、時間的にずれている必要がある。駆動波信号ｃは、移動体３を駆動して移動させるために信号強度が他の信号の強度より大きく、受波ｗ２の信号ｂは、反射による減衰を受けているので、送波ｗ１の信号ａの強度よりも強度が小さく成っている。信号ａ，ｂと、信号ｃが重ならないためには、励振の時間長さと共に励振のタイミングをも調整している。
【００４５】
このような弾性表面波アクチュエータ１によれば、検出用励振手段４や、表面波検出手段５を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトなものを実現できる。また、励振用の電気回路の共通化と簡素化ができる。
【００４６】
（第５実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第５実施形態について説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの本体部分を示し、図８は、弾性表面波アクチュエータ１における駆動用、及び位置検出用の弾性表面波の周波数分布を示し、図９は、弾性表面波アクチュエータ１における駆動用の弾性表面波（駆動波）、位置検出用の送波ｗ１と受波ｗ２の信号強度ｃ，ａ１，ｂ１等と時間関係を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図７に示すように、駆動用励振手段２と、表面波検出手段５と共用される検出用励振手段４と、を備え、移動体３によって反射された弾性表面波（受波ｗ２）を検出するものであり、駆動用励振手段２と検出用励振手段４とが、互いに異なる周波数ｆ１，ｆ２の弾性表面波を励振するものである。
【００４７】
上述の周波数は、例えば、駆動用励振手段２で発生する弾性表面波はｆ１＝１０ＭＨｚ、位置検出用励振手段４で発生する弾性表面波はｆ２＝３０ＭＨｚとする。このとき、移動体３による弾性表面波の反射率Ｒが、例えば、図８に示すように、ｆ２＝３０ＭＨｚに中心を有する分布であると、周波数ｆ２の波だけを反射することができる。なお、周波数の組合せを逆にする場合、移動体３による弾性表面波の反射率を、ｆ１＝１０ＭＨｚに中心を有する分布にすればよい。
【００４８】
上述のように、駆動用の弾性表面波の周波数ｆ１と、位置検出用の弾性表面波の周波数ｆ２とをずらすのは、互いの弾性表面波が干渉しないようにするためである。このようにすれば、駆動用と検出用の弾性表面波が互いに干渉することがないので、両弾性表面波を同時に励振させて伝搬させることができ、駆動用弾性表面波を励振しながら移動体３を移動させている最中に、位置検出用の弾性表面波を励振してリアルタイムでその相対位置を検出できる。すなわち、駆動用弾性表面波と位置検出用弾性表面波とは、互いに周波数が異なるので、表面波検出手段５では位置検出用弾性表面波の信号のみが受信される。
【００４９】
ただし、移動体３が移動している最中に移動体３の位置を測定する場合、位置検出用の弾性表面波が移動体３によって反射した後も移動体３が移動しているので、この移動による補正が必要である。また、駆動用電極で発生した弾性表面波では移動体は動き、位置検出用の櫛歯電極で発生した弾性表面波では移動体は動かないことが必要である。ここで、例えば、図７に示す弾性表面波アクチュエータ１の左側の駆動用励振手段２を動作させ、検出用励振手段４と表面波検出手段５とを用いて移動体３の位置を検出する場合を説明する。この場合、移動体３は、左方に移動する。
【００５０】
上述の状況のもとで、図９に示すように、駆動波の信号ｃが存在している間は移動体３が移動し続けており、この間に測定した送波の信号ａ１，ａ２，ａ３と、これに対応する受波の信号ｂ１，ｂ２，ｂ３との時間間隔Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３は、移動体３が近付くことから、次第に短くなる。その後、駆動波の励振が止むことによって、移動体３の相対移動が停止し、移動体３の位置が変化しないので、信号ａ４，ａ５と、これに対応する受波の信号ｂ４，ｂ５との時間間隔Δｔ４，Δｔ５が一定となる。
【００５１】
（第６実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第６実施形態について説明する。図１０は、本発明の第６実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４を複数備え、各励振手段４による弾性表面波に基づく複数の位置検出値に基づいて移動体３の位置を算出するものである。例えば、この弾性表面波アクチュエータ１は、図１０に示すように、検出用励振手段４及びこれと兼用の表面波検出手段５を移動体３の移動領域の左右に備えている。すなわち移動体３の左右の距離が検出される。
【００５２】
上述の構成のもとで、左側の検出用励振手段４から移動体３までの距離をＬ１、右側の検出用励振手段４から移動体３までの距離をＬ２、左右の検出用励振手段４間の距離をＬ０とする。そして、左側の検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波ｗ１を励振してから反射波ｗ２を検出するまでの時間をΔｔ１、右側の検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波ｗ３を励振してから反射波ｗ４を検出するまでの時間をΔｔ２とする。また、弾性表面波の伝搬速度をＣとする。
【００５３】
単独の検出用励振手段４しか設けていない場合、移動体３の距離Ｌ１は、次式で求められる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ／２。
しかしながら、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔｌ×ΔＣ、の誤差が生じる。なお、このような伝搬速度のばらつきは、圧電基板１０の材料ロットの特性ばらつきの他に、例えば、動作環境（温度や湿度）の変化などに起因して発生する。
【００５４】
一方、本実施形態のように、検出用励振手段４が左右に設けられている場合、移動体３の距離Ｌ１は、既知の距離Ｌ０を用いて以下のようにして求められる。
Ｌ１＝Ｌ０×Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）、
＝Ｌ０×（Δｔ１×Ｃ／２）／（Δｔ１×Ｃ／２＋Δｔ２×Ｃ／２）、
＝Ｌ０×Δｔ１／（Δｔ１＋Δｔ２）。
この式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の進行速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化しても、距離Ｌ１の値は変化しないことになる。つまり、検出用励振手段４を複数設け、以下のように計算して移動体の位置を求めることにより、精度良く移動体３の位置を検出することができる。
Ｌ１＝Ｌ０×Δｔ１／（Δｔ１＋Δｔ２）。
【００５５】
このような弾性表面波アクチュエータ１によれば、相対移動する２つの物体（圧電基板１０板と移動体３の間の反射波や直達波（上記例では、反射波ｗ２，ｗ４のみ）を移動体３の移動方向の一方側または両側で、検出して複数の位置測定データを得ることができ、これらのデータの統計処理によって、弾性表面波の伝搬速度Ｃのばらつきなどの影響を解消して、相対位置をより精度良く求めることができる。
【００５６】
（第７実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第７実施形態について説明する。図１１（ａ）（ｂ）は本発明の第７実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の駆動状態と移動体３の位置測定の状態を示す。また、図１２（ａ０）〜（ａ３）は図５に示した弾性表面波アクチュエータ１における位置検出を示し、図１１（ｂ０）〜（ｂ３）は、図１１（ｂ）に示した弾性表面波アクチュエータ１における位置検出を示す。この第７実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１は、駆動用励振手段２の一部を用いて検出用励振手段４及び表面波検出手段５を構成するものである。
【００５７】
図１１（ａ）において、駆動用励振手段２の櫛形電極は、例えば、電極対（交差指電極対）が全部で２０対あり、そのうちの２対が他の１８対と電気的に分離可能にするスイッチＳＷを介して互いに接続されると共に、電気回路２１に接続されている。２０対の櫛形電極によって、駆動波ｗ０が励振される。また、図１１（ｂ）において、分離可能な２対がスイッチＳＷによって分離されて電気回路２１に接続されている。この２対の櫛形電極によって、位置検出用の弾性表面波ｗ１は励振される。電気回路２１は、駆動用の弾性表面波を励振するための高周波電圧を発生する回路であると共に、位置検出用の弾性表面波の励振、及び表面波検出を行う電気回路４１を兼ねている。
【００５８】
このような第７実施形態の弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の位置を検出する際に、２対の櫛形電極しか用いないので、２０対全体を用いて弾性表面波を励振する場合に比べて、弾性表面波の励振領域を短く（波の伝搬方向の長さを短く）することができるので、励振される弾性表面波の波束を短くしてパルス状にすることができる。波束が短いということは、移動体３が櫛形電極の近傍にある場合でも、移動体３からの反射波を明瞭に検知できることを意味する。
【００５９】
上述の位置検出用の弾性表面波の波束の長さの影響について、図１１（ａ０）〜（ｂ３）により説明する。図１１（ａ０）に示すように、櫛形電極の幅ｘ１が広いと、図１１（ａ１）に示すように、少なくとも幅ｘ１以上の長さの送波ｗ１が生成され、この送波ｗ１は、図１１（ａ１）（ａ２）に示すように、移動体３で反射された後、櫛形電極の存在領域において受波ｗ２と重なってしまう。この櫛形電極は、受波ｗ２を受信する表面波検出手段５を兼ねているので、移動体３が櫛形電極の近くに存在して送波ｗ１と受波ｗ２が重なった状態では、正しく受波の信号を得ることが困難である。
【００６０】
他方、図１１（ｂ０）に示すように、櫛形電極の幅ｘ２が（ｘ１よりも）狭いと、図１１（ｂ１）に示すように、波束の長さが（ｘ１よりも）短い送波ｗ１が生成され、この送波ｗ１は、図１１（ｂ１）（ｂ２）に示すように、移動体３で反射された後、櫛形電極の存在領域において受波ｗ２と重なることがない。従って、移動体３が櫛形電極の近くに存在しても、送波ｗ１と受波ｗ２が重なることがなく、より正しく受波の信号を得ることができる。
【００６１】
実施形態７の弾性波アクチュエータ１によれば、検出用励振手段を構成する櫛形電極を専用に設ける必要がなく、大型化を抑制したコンパクトな弾性表面波アクチュエータを実現できる。また、励振用の電気回路の簡素化ができる。また、駆動用励振手段を構成する櫛形電極の全部を用いて検出用励振手段を形成する場合に比べて、検出用弾性表面波の波束の長さを短くでき、位置検出の精度を上げることができる。
【００６２】
（第８実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第８実施形態について説明する。図１３（ａ）（ｂ）は、弾性表面波アクチュエータ１における移動体３による反射波の減衰とその抑制について示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の圧電基板１０に対向する底面に、配列ピッチｐが、弾性表面波の波長λ、整数ｎを用いて、ｐ＝ｎ×λ／２、となる突起３１を複数備えたものである。
【００６３】
突起の配列ピッチｐが、ｐ＝ｎ×λ／４、の場合、図１３（ａ）に示すように、入射波ｗ１が、各突起によって反射された反射波ｒ１，ｒ２，・・は、位相が１８０゜ずれているので互いに打ち消し合うので、反射波全体の波ｗ２の振幅は減衰してしまう。ところが、ｐ＝ｎ×λ／２、の場合、図１３（ｂ）のように、各反射波ｒ１，ｒ２，ｒ３，・・が互いに強め合うので、全体の反射波ｗ２は減衰が殆どなく、反射波ｗ２の信号の検出が腰囲になる。
【００６４】
（第９実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第９実施形態について説明する。図１４は本発明の第９実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図１４に示すように、圧電基板１０の移動体３が移動する移動領域の左側に検出用励振手段４兼表面波検出手段５を設け、右両に表面波検出手段５を設け、位置検出用の弾性表面波ｗ１が移動体３で反射した波ｗ２と、移動体３によって反射せずに直進した波ｗ０とを検出して移動体３の位置を検出するものである。
【００６５】
このような弾性表面波アクチュエータ１は、弾性表面波の伝搬速度のばらつきを解消して精度よく移動体３の位置を検出することができる。ここで、左側の検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、検出用励振手段４と右側の表面波検出手段５との間隔Ｌ０、検出用励振手段４において位置検出用の弾性表面波ｗ１を励振してから反射波ｗ２を検出するまでの時間Δｔ１、右側の表面波検出手段５が直進波ｗ０を検出するまでの時間Δｔ０を定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、時間Δｔ１のみにより求めた移動体３までの距離Ｌ１は、次式で求められる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ／２。
【００６６】
ところが、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度Ｃが、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１の計測結果は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔ１×ΔＣ、の誤差が生じる。ここで、上述のΔｔ２、Ｌ０を用いると、移動体３までの距離Ｌ１は、以下のように求められる。
Ｌ１＝Ｌ０×（Ｌ１／Ｌ０）、
＝Ｌ０×（Δｔ１×Ｃ／２）／（Δｔ０×Ｃ）、
＝Ｌ０×（Δｔ１／Δｔ０）／２。
【００６７】
上述の最後の式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化したとしても、距離Ｌ１の値は変化しない。従って、高精度に移動体３の位置を検出することができる。
【００６８】
（第１０実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第１０実施形態について説明する。図１５は、本発明の第１０実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体部分を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、図１５に示すように、圧電基板１０の移動体３が移動する移動領域の左側に検出用励振手段４兼表面波検出手段５を設け、そのさらに左側に追加の検出用励振手段４０を設け、位置検出用の弾性表面波ｗ１が移動体３で反射した波ｗ２と、追加の検出用励振手段４０によって励振された波ｗ４と、を表面波検出手段５よって検出して移動体３の位置を検出するものである。
【００６９】
このような弾性表面波アクチュエータ１は、上述の第９実施形態と同様に、弾性表面波の伝搬速度のばらつきを解消して精度よく移動体３の位置を検出することができる。ここで、２つの検出用励振手段４０，４の間の距離Ｌ３、検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、検出用励振手段４０において弾性表面波ｗ４を励振してから表面波検出手段５が検出するまでの時間Δｔ４、検出用励振手段４からの波ｗ１が、移動体３によって反射した波ｗ２を、表面波検出手段５が検出するまでの時間Δｔ１を定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、時間Δｔ１のみにより求めた移動体３までの距離Ｌ１は、次式で求められる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ／２。
【００７０】
ところが、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度Ｃが、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１の計測結果は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔ１×ΔＣ、の誤差が生じる。ここで、上述のΔｔ４、Ｌ４を用いると、移動体３までの距離Ｌ１は、以下のように求められる。なお、以下の式で、距離Ｌ４の一方は、既知の値を用いる。
Ｌ１＝Ｌ４×（Ｌ１／Ｌ４）、
＝Ｌ４×（Δｔ１×Ｃ／２）／（Δｔ３×Ｃ）、
＝Ｌ４×（Δｔ１／Δｔ３）／２。
【００７１】
上述の最後の式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化したとしても、距離Ｌ１の値は変化しない。従って、高精度に移動体３の位置を検出することができる。なお、上記、追加の検出用励振手段４０は、その左側に設けている駆動用励振手段２によって兼用することができる。この場合、検出用励振手段４０は、不要となる。
【００７２】
（第１１実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第１１実施形態について説明する。図１６（ａ）（ｂ）は本発明の第１１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動体３周辺の要部を示し、図１７は移動体３による弾性表面波の偏向の様子を示し、図１８は弾性表面波アクチュエータ１を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３が位置検出用の弾性表面波ｗ１の伝搬方向を偏向して、振れ角が略９０゜の方向に向かう波ｗ２とするものである。
【００７３】
弾性表面波の偏向は、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、移動体３の外形形状を円形にしたり、四角形にしてその辺と弾性表面波の伝搬方向との間に角度を設けたり、図１７に示すように、移動体３の下面に所定の間隔で配列された突起３２を設けることによって行われる。突起３２は、例えば、結晶格子におけるＸ線のブラッグ反射の原理によって構成される。弾性表面波の伝搬方向は、このように、移動体３の形状や、その突起の配置と形状で制御できる。
【００７４】
弾性表面波の伝搬方向を変えることにより、圧電基板１０の長手方向（移動体３の移動方向）の長さを短くして、その方向の省スペース化ができる。偏向された位置検出用の弾性表面波ｗ２は、図１８に示すように、移動体３の移動方向の側方に設けられた表面波検出手段５によって検出され、移動体３の位置が求められる。
【００７５】
図１９は、上述の図１８に示した弾性表面波アクチュエータ１の変形例を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、移動体３の移動方向の両側に表面波検出手段５を設けたものである。この構成によると、移動体３が、移動方向に対して直交する方向に位置ずれたとしても、精度良く移動体３の位置を検出できる。
【００７６】
ここで、左側に設けた検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、移動体３から両側の表面波検出手段５ａ，５ｂまでの距離Ｌａ，Ｌｂ、検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波ｗ１を励振してから表面波検出手段５ａ，５ｂが弾性表面波を検出するまでの時間Δｔａ，Δｔｂを定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、表面波検出手段５ａ、従って時間Δｔａのみにより求めた移動体３までの距離Ｌ１は、次式となる。
Ｌ１＝Δｔａ×Ｃ−Ｌａ。
【００７７】
ところが、移動体３が移動を繰り返すうちに、移動方向に垂直な方向における位置がずれ、距離Ｌａが変化すると、上式で計算されるＬ１の精度が低下する。ここで、２つの表面波検出手段５ａ，５ｂ、従って、Δｔａ，Δｔｂ，Ｌａ，Ｌｂを用いると、距離Ｌ１は以下の用に求められる。
Ｌ１＝（Δｔａ＋Δｔｂ）×Ｃ−（Ｌａ＋Ｌｂ）。
【００７８】
上式において、（Ｌａ＋Ｌｂ）の値が常に一定なので、移動体３の位置が移動方向に垂直な方向にずれても、距離Ｌ１は影響されない。よって、距離Ｌ１を高い精度で求めることができる。
【００７９】
（第１２実施形態）
次に、弾性表面波アクチュエータ１の第１２実施形態について説明する。図２０（ａ）（ｂ）は本発明の第１２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ１の本体部分と移動体３を示す。この弾性表面波アクチュエータ１は、検出用励振手段４を圧電基板１０に設け、弾性表面波を検出する２つの表面波検出手段５ｃ、５ｄを移動体３に設けたものである。なお、表面波検出手段は複数設けることができる。
【００８０】
ここで、左側の検出用励振手段４から移動体３までの距離Ｌ１、移動体３に設けた２つの表面波検出手段５ｃ，５ｄ間の距離Ｌ４、検出用励振手段４において位置検出用弾性表面波を励振してから表面波検出手段５ｃが弾性表面波を検出するまでの時間Δｔ１、表面波検出手段５ｄが弾性表面波を検出するまでの時間Δｔ４と定義する。弾性表面波の伝搬速度Ｃを用いて、時間Δｔ１のみにより求めた移動体までの距離Ｌ１は、次式となる。
Ｌ１＝Δｔ１×Ｃ。
【００８１】
ところが、圧電基板１０の材料ロットのばらつきなどにより、弾性表面波の伝搬速度Ｃが、Ｃ＋ΔＣ、に変化すると、距離Ｌ１の計測結果は、Ｌ１＝Δｔ１×（Ｃ＋ΔＣ）、となり、Δｔ１×ΔＣ、の誤差が生じる。ここで、上述のΔｔ４、Ｌ４を用いると、移動体３までの距離Ｌ１は、以下のように求められる。なお、以下の式で、距離Ｌ４の一方は、既知の値を用いる。
Ｌ１＝Ｌ４×（Ｌ１／Ｌ４）、
＝Ｌ４×（Δｔ１×Ｃ）／（Δｔ４×Ｃ−Δｔ１×Ｃ）、
＝Ｌ４×Δｔ１／（Δｔ４−Δｔ１）。
【００８２】
上述の最後の式にはＣが含まれていないので、たとえ、弾性表面波の伝搬速度が、Ｃ＋ΔＣ、に変化したとしても、距離Ｌ１の値は変化しない。従って、高精度に移動体３の位置を検出することができる。
【００８３】
以上に説明した各実施形において、検出用励振手段４は、駆動用励振手段２よりも移動体３に近い方に配置している。このような配置によると、検出用励振手段４の櫛形電極の設計が容易になる。また、位置検出用弾性表面波の伝搬経路を短くでき、その検出時間を短くすることができる。また、位置検出用の弾性表面波の伝搬経路上に駆動用励振手段２を介在させないことにより、もともと信号強度の小さな位置検出用弾性表面波の信号劣化を防ぐことができ、移動体の位置をより正確に検出できる。
【００８４】
なお、上述した距離Ｌ１の計算等は、例えば、移動体３の大きさや、各櫛形電極の縁の影響等について、説明の簡単化のため単純化したモデルに基づいて示したものがある。適宜修正して距離Ｌ１を求めることができる。また、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの全体構成を示す模式図、（ｂ）は同弾性表面波アクチュエータ本体側面図。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同弾性表面波アクチュエータにおける位置検出用の弾性表面波の送波と受波の信号強度と時間計測の様子を示すグラフ。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の平面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同弾性表面波アクチュエータの移動体の底面図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の平面図。
【図５】本発明の第４実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図６】同上弾性表面波アクチュエータにおける駆動波、位置検出用の送波と受波の信号強度と時間関係を示すグラフ。
【図７】本発明の第５実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図８】同上弾性表面波アクチュエータにおける駆動用、及び位置検出用の弾性表面波の周波数分布のグラフ。
【図９】同上弾性表面波アクチュエータにおける駆動波、位置検出用の送波と受波の信号強度と時間関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１１】（ａ）は本発明の第７実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの駆動状態を示す模式図、（ｂ）は同弾性表面波アクチュエータの移動体の位置を測定している状態を示す模式図。
【図１２】（ａ０）は図５に示した弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図、（ａ１）〜（ａ３）は（ａ０）の弾性表面波アクチュエータにおける位置検出に係る送波と受波の位置関係を示すグラフ、（ｂ０）は図１１（ｂ）に示した弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図、（ｂ１）〜（ｂ３）は（ｂ０）の弾性表面波アクチュエータにおける位置検出に係る送波と受波の位置関係を示すグラフ。
【図１３】（ａ）は弾性表面波アクチュエータの移動体による弾性表面波の反射波の減衰を説明する図、（ｂ）は本発明の第８実施形態に係る弾性表面波アクチュエータにおける弾性表面波の減衰を抑制した反射波の図。
【図１４】本発明の第９実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１５】本発明の第１０実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１６】（ａ）（ｂ）は本発明の第１１実施形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動体周辺の要部平面図。
【図１７】同上弾性表面波アクチュエータにおける移動体による弾性表面波の偏向を説明する底面図。
【図１８】同上弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図。
【図１９】同上弾性表面波アクチュエータ本体の変形例を示す斜視図。
【図２０】（ａ）は本発明の第１２実施形態に係る弾性表面波アクチュエータ本体の斜視図、（ｂ）は同弾性表面波アクチュエータの移動体を底面から見た斜視図。
【符号の説明】
【００８６】
１ 弾性表面波アクチュエータ
２ 駆動用励振手段
３ 移動体
４ 検出用励振手段
５ 表面波検出手段
６ 制御手段
１０ 圧電基板
１１ 反射用構造体（反射体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段を有した圧電基板と、前記圧電基板の表面に配置され前記駆動用励振手段によって励振された弾性表面波により当該圧電基板に対して相対的に移動される移動体と、を備えた弾性表面波アクチュエータにおいて、
前記移動体の当該圧電基板に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段と、
前記検出用励振手段によって励振された弾性表面波を検出する表面波検出手段と、
前記移動体の相対的な移動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出用の弾性表面波が前記検出用励振手段により励振されてから前記表面波検出手段によって検出されるまでの時間に基づいて前記移動体の前記圧電基板に対する相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、当該移動体の前記圧電基板に対する相対的な移動を制御することを特徴とする弾性表面波アクチュエータ。
【請求項２】
前記検出用励振手段と前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に共に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波が当該圧電基板と移動体の相対距離を規定する反射体によって反射されて戻ってきた波を検出することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項３】
前記検出用励振手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のうち前記検出用励振手段を備えていない方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波を直接検出することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とを共通の手段で構成し、その励振手段の動作を時間的に分割して行わせることにより駆動用及び検出用の弾性表面波を時間的に分離して励振して前記移動体の駆動と当該移動体の位置検出とを行うことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とは、互いに異なる周波数の弾性表面波を励振することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項６】
前記検出用励振手段を複数備え、各励振手段による弾性表面波に基づく複数の位置検出値に基づいて前記移動体の位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動用励振手段の一部を用いて前記検出用励振手段を構成することを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項１】
駆動用の弾性表面波を励振する駆動用励振手段を有した圧電基板と、前記圧電基板の表面に配置され前記駆動用励振手段によって励振された弾性表面波により当該圧電基板に対して相対的に移動される移動体と、を備えた弾性表面波アクチュエータにおいて、
前記移動体の当該圧電基板に対する相対位置の検出に用いる検出用の弾性表面波を励振する検出用励振手段と、
前記検出用励振手段によって励振された弾性表面波を検出する表面波検出手段と、
前記移動体の相対的な移動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出用の弾性表面波が前記検出用励振手段により励振されてから前記表面波検出手段によって検出されるまでの時間に基づいて前記移動体の前記圧電基板に対する相対的な位置を検出し、その位置データを用いて、当該移動体の前記圧電基板に対する相対的な移動を制御することを特徴とする弾性表面波アクチュエータ。
【請求項２】
前記検出用励振手段と前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に共に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波が当該圧電基板と移動体の相対距離を規定する反射体によって反射されて戻ってきた波を検出することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項３】
前記検出用励振手段は、前記圧電基板と移動体のいずれか一方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記圧電基板と移動体のうち前記検出用励振手段を備えていない方に備えられ、前記表面波検出手段は、前記検出用励振手段によって励振され送波された弾性表面波を直接検出することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とを共通の手段で構成し、その励振手段の動作を時間的に分割して行わせることにより駆動用及び検出用の弾性表面波を時間的に分離して励振して前記移動体の駆動と当該移動体の位置検出とを行うことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動用励振手段と前記検出用励振手段とは、互いに異なる周波数の弾性表面波を励振することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項６】
前記検出用励振手段を複数備え、各励振手段による弾性表面波に基づく複数の位置検出値に基づいて前記移動体の位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動用励振手段の一部を用いて前記検出用励振手段を構成することを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波アクチュエータ。
【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】
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【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２００７−２５９６７０（Ｐ２００７−２５９６７０Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８４３７９（Ｐ２００６−８４３７９）
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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