(57)【要約】【課題】マイクロミラー等の反射体の傾斜角を柔軟に設定することができる制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様による制御装置は、弾性部材により支持された反射体の傾斜角を制御する制御装置であって、前記反射体との間に静電容量が形成されるように前記反射体の一部と対向配置された電極と、前記電極を通じて前記静電容量を充電することにより前記反射体と前記電極との間にクーロン力を発生させ、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記反射体の所望の傾斜角を与える目標値に到達するタイミングに合わせて、前記静電容量の充放電経路を遮断する充電制御部と、を備える。【選択図】図１
2016186598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性部材により支持された反射体の傾斜角を制御する制御装置であって、
前記反射体との間に静電容量が形成されるように前記反射体の一部と対向配置された電極と、
前記電極を通じて前記静電容量を充電することにより前記反射体と前記電極との間にクーロン力を発生させ、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記反射体の所望の傾斜角を与える目標値に到達するタイミングに合わせて、前記静電容量の充放電経路を遮断する充電制御部と、
を備えた制御装置。
【請求項２】
前記電極を通じて前記静電容量と直列接続されるように、前記充放電経路上に設けられたコンデンサと、
前記反射体と前記電極との間の電圧を検出する電圧検出部と、
を更に備え、
前記充電制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧を参照することにより、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記目標値に到達するタイミングを取得することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記充電制御部は、
前記静電容量の充電時間と前記距離との間の対応関係を示すテーブルを有し、前記テーブルを参照することにより、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記目標値に到達するタイミングを取得することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記充放電経路上に電流制限用素子を設けたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
弾性部材により支持された反射体の傾斜角を制御する制御方法であって、
前記反射体との間に静電容量が形成されるように前記反射体の一部と対向配置された電極を通じて前記静電容量を充電することにより前記反射体と前記電極との間にクーロン力を発生させる段階と、
前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記反射体の所望の傾斜角を与える目標値に到達するタイミングに合わせて、前記静電容量の充放電経路を遮断する段階と、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミラー等の反射体の傾斜角を制御するための制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量型のマイクロミラーが知られている（特許文献１参照）。静電容量型のマイクロミラーの傾斜角は、クーロン力を利用することにより電気的に変更することが可能である。そのため、マイクロミラーは、例えば、通信の分野において光信号の伝送方向を切り替えるための光スイッチ等に利用されている。静電容量型のマイクロミラーを車両の灯火装置内の反射器として利用すれば、簡易な構成でビームの方向を切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０８１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術によれば、静電容量型のマイクロミラーの傾斜角は、マイクロミラーが傾いたときに当接する部材（電極等）の配置位置によって一義的に決定され、マイクロミラーの傾斜角を任意の値に設定することは困難である。このため、マイクロミラーを車両の灯火装置内の反射器として利用する場合、ビームの方向が制限され、ビームの方向を柔軟に設定することが困難である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、マイクロミラー等の反射体の傾斜角を柔軟に設定することができる制御装置および制御方法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】
【０００６】
本発明の一態様に係る制御装置は、弾性部材により支持された反射体の傾斜角を制御する制御装置であって、前記反射体との間に静電容量が形成されるように前記反射体の一部と対向配置された電極と、前記電極を通じて前記静電容量を充電することにより前記反射体と前記電極との間にクーロン力を発生させ、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記反射体の所望の傾斜角を与える目標値に到達するタイミングに合わせて、前記静電容量の充放電経路を遮断する充電制御部と、を備えた制御装置の構成を有する。
【０００７】
前記制御装置において、例えば、前記電極を通じて前記静電容量と直列接続されるように、前記充放電経路上に設けられたコンデンサと、前記反射体と前記電極との間の電圧を検出する電圧検出部と、を更に備え、前記充電制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧を参照することにより、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記目標値に到達するタイミングを取得する。
前記制御装置において、例えば、前記充電制御部は、前記静電容量の充電時間と前記距離との間の対応関係を示すテーブルを有し、前記テーブルを参照することにより、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記目標値に到達するタイミングを取得する。
前記制御装置において、例えば、前記充放電経路上に電流制限用素子を設けてもよい。
【０００８】
本発明の一態様に係る制御方法は、弾性部材により支持された反射体の傾斜角を制御する制御方法であって、前記反射体との間に静電容量が形成されるように前記反射体の一部と対向配置された電極を通じて前記静電容量を充電することにより前記反射体と前記電極との間にクーロン力を発生させる段階と、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記反射体の所望の傾斜角を与える目標値に到達するタイミングに合わせて、前記静電容量の充放電経路を遮断する段階と、を含む制御方法の構成を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、マイクロミラー等の反射体の傾斜角を柔軟に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による制御装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態による制御装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は、コンデンサと静電容量とで基準の電源電圧を分圧することにより電極電圧を発生させる原理を説明するための図であり、（Ｂ）は、静電容量に充電された電荷量に応じたクーロン力を用いてマイクロミラーを傾斜させる原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態による制御装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は、マイクロミラーに形成される静電容量の容量値の経時変化を説明するための図であり、（Ｂ）は、マイクロミラーに形成される静電容量の充電電圧（電極電圧）の変化を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態による制御装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は、マイクロミラーの移動距離が小さい場合にマイクロミラーに作用するクーロン力と復元力との関係を説明するための図であり、（Ｂ）は、マイクロミラーの移動距離が大きい場合にマイクロミラーに作用するクーロン力と復元力との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態による制御装置１００の構成の一例を模式的に示す図である。制御装置１００は、反射ユニットＲＵに反射体として備えられたマイクロミラーＭの傾斜角を制御する制御装置であり、電極１０１，１０２、駆動部１１０，１２０、電圧検出部１３０、充電制御部１４０、コンデンサＣ１，Ｃ２を備えている。マイクロミラーＭは、反射ユニットＲＵのフレームＨに取り付けられた弾性部材Ｂ１，Ｂ２により傾動可能に支持されている。
【００１２】
複数の反射ユニットＲＵを二次元マトリックス状に配列することにより、例えば車両の灯火装置の反射器を実現できる。本実施形態では、説明の簡略化のため、上記灯火装置の反射器等に適用された一つの反射ユニットＲＵに備えられたマイクロミラーＭの傾斜角を制御する場合を例として制御装置１００説明する。ただし、本実施形態による制御装置１００は、このような例に限定されず、任意の装置に備えられたマイクロミラーＭの傾斜角を制御することができる。
【００１３】
反射ユニットＲＵのフレームＨは、概略箱状の形態を有し、四つの側壁部と底面部とを有している。図１では、反射ユニットＲＵの断面構造が示されており、そのため、相互に対向する二つの側壁部と底面部のみが示されている。マイクロミラーＭは、反射層が表面に形成された概略四角形の導電性部材を基体として構成され、電気的に接地されている。マイクロミラーＭの四辺のうちの一つの辺は、弾性部材Ｂ１を介して、フレームＨの四つの側壁部のうちの一つの側壁部と連結されている。また、マイクロミラーＭの上記一つの辺と平行関係にある他の辺は、弾性部材Ｂ２を介して、フレームＨの上記一つの側壁部と対向関係にある他方の側壁部と連結されている。
【００１４】
電極１０１は、弾性部材Ｂ１を介して支持されたマイクロミラーＭの上記一辺側の一部と対向するようにしてフレームＨの底面に配置されている。これにより、電極１０１とマイクロミラーＭとの間には静電容量Ｃｄ１が形成され、この静電容量Ｃｄ１は、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離と対向面積とに応じて定まる。電極１０１には、駆動部１１０の出力部がコンデンサＣ１を介して接続されている。コンデンサＣ１は、電極１０１を通じて静電容量Ｃｄ１と直列接続されるように、静電容量Ｃｄ１の充放電経路上に設けられている。
【００１５】
同様に、電極１０２は、弾性部材Ｂ２を介して支持されたマイクロミラーＭの上記他辺側の一部と対向するようにしてフレームＨの底面に配置されている。これにより、電極１０２とマイクロミラーＭとの間には静電容量Ｃｄ２が形成され、この静電容量Ｃｄ２は、マイクロミラーＭと電極１０２との間の距離と対向面積とに応じて定まる。電極１０２には、駆動部１２０の出力部がコンデンサＣ１を介して接続されている。コンデンサＣ２は、電極１０２を通じて静電容量Ｃｄ２と直列接続されるように、静電容量Ｃｄ２の充放電経路上に設けられている。
【００１６】
駆動部１１０は、コンデンサＣ１を通じて静電容量Ｃｄ１を充放電するための電圧Ｖｏ１を電極１０１に印加するための要素であり、可変電源ＰＳ１、逆流防止用のダイオードＤ１、電界効果トランジスタ（以下、トランジスタと称す。）Ｑ１１，Ｑ１２、電流制限用の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２（電流制限用素子）、ゲート駆動回路Ｇ１を備えている。可変電源ＰＳ１の負極は接地され、可変電源ＰＳ１の正極はダイオードＤ１のアノードに接続されている。本実施形態では、可変電源ＰＳ１が発生させる電圧は、基準の電源電圧Ｖｏに固定されているものとするが、必要とするマイクロミラーＭの傾斜角や傾斜速度に応じて、可変電源ＰＳ１が発生させる電圧を変化させてもよい。
【００１７】
ダイオードＤ１のカソードはトランジスタＱ１１のドレインに接続されている。トランジスタＱ１１のソースは抵抗Ｒ１１の一端に接続され、抵抗Ｒ１１の他端は、駆動部１１０の出力ノードＮ１に接続されている。即ち、トランジスタＱ１１のソースと出力ノードＮ１との間に抵抗Ｒ１１が接続されている。抵抗Ｒ１２の一端は、出力ノードＮ１に接続され、抵抗Ｒ１２の他端は、トランジスタＱ１２のドレインに接続されている。即ち、出力ノードＮ１とトランジスタＱ１２のドレインとの間に抵抗Ｒ１２が接続されている。トランジスタＱ１２のソースは接地されている。
【００１８】
ここで、トランジスタＱ１１は、静電容量Ｃｄ１を充電する際にオン状態に制御されるトランジスタである。可変電源ＰＳ１の正極、ダイオードＤ１、トランジスタＱ１１、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１、電極１０１は、静電容量Ｃｄ１の充電経路を形成する。従って、電流制限用の抵抗Ｒ１１は、静電容量Ｃｄ１の充電経路上に設けられている。また、トランジスタＱ１２は、静電容量Ｃｄ１を放電させる際にオン状態に制御されるトランジスタである。可変電源ＰＳ１の負極（接地）、トランジスタＱ１１、抵抗Ｒ１２、コンデンサＣ１、電極１０１は、静電容量Ｃｄ１の放電経路を形成する。従って、電流制限用の抵抗Ｒ１２は、静電容量Ｃｄ１の放電経路上に設けられている。
【００１９】
駆動部１２０は、上述の駆動部１１０と同様に構成されている。即ち、駆動部１２０は、コンデンサＣ２を通じて静電容量Ｃｄ１を充放電するための電圧Ｖｏ２を電極１０２に印加するための要素であり、可変電源ＰＳ２、逆流防止用のダイオードＤ２、トランジスタＱ２１，Ｑ２２、電流制限用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２（電流制限用素子）、ゲート駆動回路Ｇ２を備えている。可変電源ＰＳ２の負極は接地され、可変電源ＰＳ２の正極はダイオードＤ２のアノードに接続されている。可変電源ＰＳ１が発生させる電圧は、基準の電源電圧Ｖｏに固定されている。
【００２０】
ダイオードＤ２のカソードはトランジスタＱ２１のドレインに接続されている。トランジスタＱ２１のソースは抵抗Ｒ２１の一端に接続され、抵抗Ｒ２１の他端は、駆動部１２０の出力ノードＮ２に接続されている。抵抗Ｒ２２の一端は、出力ノードＮ２に接続され、抵抗Ｒ２２の他端は、トランジスタＱ２２のドレインに接続され、トランジスタＱ２２のソースは接地されている。
【００２１】
ここで、トランジスタＱ２１は、静電容量Ｃｄ２を充電する際にオン状態に制御されるトランジスタである。可変電源ＰＳ２の正極、ダイオードＤ２、トランジスタＱ２１、抵抗Ｒ２１、コンデンサＣ２、電極１０２は、静電容量Ｃｄ２の充電経路を形成する。従って、電流制限用の抵抗Ｒ２１は、静電容量Ｃｄ１の充電経路上に設けられている。また、トランジスタＱ２２は、静電容量Ｃｄ２を放電させる際にオン状態に制御されるトランジスタであり、可変電源ＰＳ２の負極（接地）、トランジスタＱ２２、抵抗Ｒ２２、コンデンサＣ２、電極１０２は、静電容量Ｃｄ２の放電経路を形成する。従って、電流制限用の抵抗Ｒ２２は、静電容量Ｃｄ１の放電経路上に設けられている。
【００２２】
電圧検出部１３０は、電極１０１，１０２の電圧を検出するための要素であり、厳密には、マイクロミラーＭと電極１０１との間の電圧（電位差）と、マイクロミラーＭと電極１０２との間の電圧（電位差）とを検出するための要素である。電極１０１の電圧は、静電容量Ｃｄ１の充電電圧を指し、電極１０２の電圧は、静電容量Ｃｄ２の充電電圧を指す。電圧検出部１３０は、電極１０１の電圧を示す検出信号Ｓ１０１と、電極１０２の電圧を示す検出信号Ｓ１０２とを充電制御部１４０に出力する。
【００２３】
充電制御部１４０は、マイクロミラーＭと電極１０１との間に形成された静電容量Ｃｄ１の充電と、マイクロミラーＭと電極１０２との間に形成された静電容量Ｃｄ２の充電とを制御するための要素である。充電制御部１４０は、駆動部１１０，１２０により電極１０１，１０２を通じて静電容量Ｃｄ１または静電容量Ｃｄ２を充電することにより、マイクロミラーＭと電極１０１との間、またはマイクロミラーＭと電極１０２との間にクーロン力を発生させる。
【００２４】
また、充電制御部１４０は、上記クーロン力の作用を受けて移動するマイクロミラーＭの一部と電極１０１または電極１０２との間の距離がマイクロミラーＭの所望の傾斜角を与える目標値に到達するタイミングに合わせて、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２の充放電経路を遮断する機能を有している。これにより、充電制御部１４０は、マイクロミラーＭの傾斜角を所望の傾斜角に維持させる。
【００２５】
本実施形態では、充電制御部１４０は、電圧検出部１３０により検出された電極１０１，１０２の電圧を参照することにより、マイクロミラーＭの一部と電極１０１，１０２との間の距離が上記目標値に到達するタイミングを取得する。そのため、充電制御部１４０は、例えば、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２の充電時間と上記距離との間の対応関係を示すテーブルを有し、このテーブルを参照することにより、マイクロミラーＭの一部と電極１０１，１０２との間の距離が上記目標値に到達するタイミングを取得する。このような充電制御部１４０による制御動作の詳細については後述する。
【００２６】
次に、本実施形態による制御装置１００の制御動作を詳細に説明する。
初期状態では、充電制御部１４０は、ゲート駆動回路Ｇ１を通じてトランジスタＱ１１をオフ状態に制御すると共にトランジスタＱ１２をオン状態に制御しているものとし、同様に、ゲート駆動回路Ｇ２を通じてトランジスタＱ２１をオフ状態に制御すると共にトランジスタＱ２２をオン状態に制御しているものとする。
【００２７】
上記初期状態では、電極１０１の電圧Ｖｏ１（以下、「電極電圧Ｖｏ１」と称す。）は、接地電圧（例えば、０[Ｖ]）となるため、マイクロミラーＭと電極１０１との間の静電容量Ｃｄ１は放電された状態にあり、静電容量Ｃｄ１の電荷量はゼロである。この場合、マイクロミラーＭと電極１０１との間にクーロン力は発生しない（即ち、クーロン力はゼロである）。同様に、上記初期状態では、電極１０２の電圧Ｖｏ２（以下、「電極電圧Ｖｏ２」と称す。）も接地電圧となるため、マイクロミラーＭと電極１０２との間にもクーロン力は発生しない。本実施形態では、マイクロミラーＭと電極１０１，１０２との間にクーロン力が発生していない場合、マイクロミラーＭは、弾性部材Ｂ１，Ｂ２により水平状に保持され、このときのマイクロミラーＭの傾斜角をゼロとする。
【００２８】
次に、上記初期状態から、図１において時計回りの方向にマイクロミラーＭを傾斜させる場合を考える。
図２は、本発明の実施形態による制御装置１００の制御動作を説明するための図であり、マイクロミラーＭの傾斜角φを制御する原理を説明するための図である。ここで、図２（Ａ）は、図１に示すコンデンサＣ１と静電容量Ｃｄ１とで基準の電源電圧Ｖｏを分圧することにより電極電圧Ｖｏ１を発生させる原理を説明するための図である。また、図２（Ｂ）は、静電容量Ｃｄ１に充電された電荷量Ｑに応じたクーロン力Ｆを用いてマイクロミラーＭを傾斜させる原理を説明するための図である。
【００２９】
上記初期状態から、充電制御部１４０は、ゲート駆動回路Ｇ１を通じて、トランジスタＱ１２をオフ状態に制御すると共に、トランジスタＱ１１をオン状態に制御する。これにより、可変電源ＰＳ１の電源電圧Ｖｏが、ダイオードＤ１、トランジスタＱ１１、抵抗Ｒ１１を通じて出力ノードＮ１から出力され、コンデンサＣ１と静電容量Ｃｄ１とからなる直列回路に印加される。
【００３０】
ここで、図２（Ａ）に示すように、電源電圧ＶｏがコンデンサＣ１と静電容量Ｃｄ１との直列回路に印加されると、コンデンサＣ１と静電容量Ｃｄ１との間の接続点の電圧、即ち電極１０１の電極電圧Ｖｏ１は、次式（１）により表され、電源電圧ＶｏがコンデンサＣ１と静電容量Ｃｄ１とにより分圧される。このとき、電流制限用の抵抗Ｒ１１により、可変電源ＰＳ１からトランジスタＱ１１を通じてコンデンサＣ１と静電容量Ｃｄ１との直列回路に供給される電流が制限されるので、電極電圧Ｖｏ１は、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１、静電容量Ｃｄ１の各値によって定まる時定数に従って徐々に上昇する。
【００３１】
Ｖｏ１＝Ｖｏ×Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃｄ１） …（１）
【００３２】
続いて、上式（１）により表される電極電圧Ｖｏ１が電極１０１に印加されると、静電容量Ｃｄ１が電極電圧Ｖｏ１により充電される。これにより、静電容量Ｃｄ１の正極側には、電極電圧Ｖｏ１に応じた正電荷「＋Ｑ」（＝Ｃｄ１×Ｖｏ１）が誘起され、静電容量Ｃｄ１の負極側には、逆極性の負電荷「−Ｑ」が誘起される。この電荷量Ｑにより、マイクロミラーＭの一辺側と電極１０１との間にクーロン力Ｆ（引力）が発生する。このため、図２（Ｂ）に示すように、マイクロミラーＭの一辺側が、クーロン力Ｆの作用を受けて電極１０１に引き寄せられ、電極１０１に向かって移動を開始する。
【００３３】
ここで、マイクロミラーＭの移動開始直後は、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌが殆ど減少していないので、マイクロミラーＭと電極１０１との間の静電容量Ｃｄ１の容量値も距離Ｌに応じて小さい状態にある。この場合、電源電圧Ｖｏの殆どは、上式（１）に従って電極電圧Ｖｏ１として静電容量Ｃｄ１に印加され、電極電圧Ｖｏ１は、電源電圧Ｖｏに近似した電圧となる。また、コンデンサＣ１と静電容量Ｃｄ１との直列回路からなる合成容量も小さい状態にあり、上記時定数も小さい状態にあるため、抵抗Ｒ１１による電流制限の影響は小さい。このため、静電容量Ｃｄ１の充電が比較的速やかに行われ、クーロン力Ｆは、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌの二乗に反比例して増加する。
【００３４】
一方、充電制御部１４０は、ゲート駆動回路Ｇ２を通じて、トランジスタＱ２１，Ｑ２２を共にオフ状態に制御し、電極１０２をフローティング状態とする。または、充電制御部１４０は、トランジスタＱ２１，Ｑ２２を初期状態（トランジスタＱ２１がオフ状態、トランジスタＱ２２がオン状態）に維持する。これにより、マイクロミラーＭと電極１０２との間の静電容量Ｃｄ２には電圧が印加されないため、静電容量Ｃｄ２には電荷が蓄積されず、マイクロミラーＭの他辺側と電極１０２との間にはクーロン力（引力）が発生しない。
【００３５】
従って、マイクロミラーＭの一辺側のみが、マイクロミラーＭと電極１０１との間に発生するクーロン力Ｆの作用を受けて電極１０１に向かって移動し、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌが減少する。この結果、マイクロミラーＭが傾動する。ここで、マイクロミラーＭの他辺側と電極１０２との間の距離Ｌが減少すると、マイクロミラーＭと電極１０１との間に形成された静電容量Ｃｄ１の容量値が増加する。静電容量Ｃｄ１の容量値が増加すると、静電容量Ｃｄ１とコンデンサＣ１との合成容量値も増加する。
【００３６】
この結果、静電容量Ｃｄ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１１によって与えられる時定数が距離Ｌに逆比例して増加し、抵抗Ｒ１１の影響が顕在化する。この時定数と距離Ｌとの関係を利用して、充電制御部１４０は、マイクロミラーＭに作用するクーロン力Ｆを時間の関数として制御する。換言すれば、充電制御部１４０は、マイクロミラーＭに作用するクーロン力Ｆを、静電容量Ｃｄ１の充放電経路を遮断するタイミングにより制御する。
【００３７】
また、図２（Ａ）および上式（１）から理解されるように、距離Ｌの減少に伴って静電容量Ｃｄ１の容量値が増加すると、電極電圧Ｖｏ１が低下する。このため、静電容量Ｃｄ１の充電が抑制され、クーロン力Ｆの増加率が小さくなり、マイクロミラーＭの移動速度も抑制される。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態による制御装置１００の動作を説明するための図であり、（Ａ）は、マイクロミラーＭと電極１０１との間に形成される静電容量Ｃｄ１の容量値の経時変化を説明するための図であり、（Ｂ）は、マイクロミラーＭと電極１０１との間に形成される静電容量Ｃｄ１の充電電圧Ｖｄ１（電極電圧Ｖｏ１）の変化を説明するための図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、実線により示される特性は、電流制限用の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を設けた場合の特定を示し、点線により示される特性は、電流制限用の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を設けない場合の特性を示している。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、電流制限用の抵抗Ｒ１１を設けた場合（Ｒ１１，Ｒ１２有）、静電容量Ｃｄ１は、時間の経過に従って徐々に上昇する傾向を示す。これに対し、抵抗Ｒ１１を設けない場合（Ｒ１１，Ｒ１２無）、静電容量Ｃｄ１は、時間の経過に従って急激に上昇する傾向を示す。また、図３（Ｂ）に示すように、抵抗Ｒ１１を設けた場合（Ｒ１１有）、充電電圧Ｖｄ１は、時間の経過に従って徐々に低下する傾向を示す。これに対し、抵抗Ｒ１１を設けない場合（Ｒ１１無）、充電電圧Ｖｄ１は、時間の経過に従って急激に低下する傾向を示す。
【００４０】
本実施形態では、電流制限用の抵抗Ｒ１１を設けたことにより、マイクロミラーＭの位置の急激な変化を抑制し、クーロン力Ｆを上記時間の関数とした制御を容易化している。抵抗Ｒ１１の値は、例えばマイクロミラーＭが適用される装置に応じて任意に設定し得る。例えば、マイクロミラーＭが車両の灯火装置の反射器として利用される場合、その灯火装置に要求されるビームの切り替え速度を満たすように抵抗Ｒ１１の値が設定される。
【００４１】
上述したようにマイクロミラーＭの一辺側がクーロン力Ｆの作用を受けて電極１０１に向けて移動する過程で、その移動距離ｄ（マイクロミラーＭの変位量）に応じて弾性部材Ｂ１，Ｂ２により復元力ＦＲ（マイクロミラーＭを初期位置に戻そうとする力）が発生する。即ち、マイクロミラーＭの一辺側が電極１０１に向けて移動する過程で、マイクロミラーＭには、電極電圧Ｖｏ１に応じたクーロン力Ｆと、弾性部材Ｂ１による復元力ＦＲとの２種類の力が作用する。そして、次に説明するように、マイクロミラーＭは、クーロン力Ｆと復元力ＦＲとが釣り合う位置で静止する。
【００４２】
図４は、本発明の実施形態による制御装置１００の動作を説明するための図であり、図３（Ａ）は、マイクロミラーＭの移動距離ｄが小さい場合にマイクロミラーＭに作用するクーロン力Ｆと復元力ＦＲとの関係を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、マイクロミラーＭの移動距離ｄが大きい場合にマイクロミラーＭに作用するクーロン力Ｆと復元力ＦＲとの関係を説明するための図である。
【００４３】
図４（Ａ）に例示するように、マイクロミラーＭの移動距離ｄが小さい領域では、移動距離ｄの増加率に対してクーロン力Ｆの増加率は小さい。これに対し、復元力ＦＲは、移動距離ｄに比例して増加する傾向を示す。このため、マイクロミラーＭの移動距離ｄが小さい領域では、クーロン力Ｆを表す特性線と復元力ＦＲを表す特性線とが交差する点Ｐａが発生する。点Ｐａではクーロン力Ｆが復元力ＦＲと同じになる。
【００４４】
マイクロミラーＭの移動距離ｄが点Ｐａに対応した移動距離ｄｐよりも小さい場合、クーロン力Ｆは復元力ＦＲよりも大きくなり、移動距離ｄが移動距離ｄｐよりも大きい場合、逆に復元力ＦＲがクーロン力Ｆよりも大きくなる。このため、マイクロミラーＭの移動距離ｄが小さい領域では、マイクロミラーＭは、点Ｐａに対応した移動距離ｄｐで安定する傾向を示す。即ち、マイクロミラーＭの位置は、クーロン力Ｆと復元力ＦＲとが合う点Ｐａに対応した移動距離ｄｐで安定する。
【００４５】
一方、図４（Ｂ）に例示するように、マイクロミラーＭの移動距離ｄが大きい領域では、移動距離ｄの増加率よりもクーロン力Ｆの増加率が大きくなる傾向を示す。このため、クーロン力Ｆを表す特性線と復元力ＦＲを表す特性線とが交差する点Ｐｂが発生する。ここで、移動距離ｄが上記点Ｐｂに対応した移動距離ｄｑよりも小さい場合、復元力ＦＲはクーロン力Ｆよりも大きくなり、移動距離ｄが移動距離ｄｑよりも大きい場合、クーロン力Ｆが復元力ＦＲよりも大きくなる。
【００４６】
このため、マイクロミラーＭの移動距離ｄが大きい領域では、マイクロミラーＭは、点Ｐｂに対応した移動距離ｄｑで安定せず、マイクロミラーＭの移動距離ｄは、クーロン力Ｆと復元力ＦＲとの間の大小関係に応じて、移動距離ｄｑよりも小さい値、または移動距離ｄｑよりも大きい値に変化する。通常、クーロン力Ｆを与える電荷量Ｑが一定に保持されれば（即ち、静電容量Ｃｄ１の充放電電流は発生しなければ）、クーロン力Ｆ以外の異常な外力や慣性力等がマイクロミラーＭに作用しない限り、マイクロミラーＭの移動距離ｄは、点Ｐｂに対応した移動距離ｄｑを超えることはない。
【００４７】
従って、マイクロミラーＭの移動距離ｄが点Ｐｂに対応した移動距離ｄｑよりも小さい場合、移動距離ｄは点Ｐａに対応した移動距離ｄｐに安定する。即ち、マイクロミラーＭの一辺側が、初期位置から電極１０１に向かって点Ｐａに対応した移動距離ｄｐだけ移動した時点でクーロン力Ｆと復元力ＦＲとが釣り合い、この時点でマイクロミラーＭの一辺側の移動が停止する。この結果、マイクロミラーＭの傾斜角φが移動距離ｄｐに応じて一義的に定まる。
【００４８】
ここで、図４（Ａ）および図４（Ｂ）から理解されるように、クーロン力Ｆの特性線を変化させれば、復元力ＦＲの特性線に沿って点Ｐａが移動し、点Ｐａに対応した移動距離ｄｐが任意に変化する。このことは、クーロン力Ｆを制御すれば、マイクロミラーＭの移動距離ｄを任意に制御することができことを意味する。ここで、クーロン力Ｆは、静電容量Ｃｄ１の電荷量Ｑによって定まるから、次に説明するように、静電容量Ｃｄ１に保持される電荷量Ｑを制御すれば、マイクロミラーＭの各辺の位置を任意に制御することができ、マイクロミラーＭの傾斜角φを任意に制御することができる。
【００４９】
次に、静電容量Ｃｄ１に保持される電荷量Ｑの制御に着目して、充電制御部１４０の動作を説明する。
充電制御部１４０は、上述したように駆動部１１０により静電容量Ｃｄ１の充電を開始してクーロン力Ｆを発生させた後、次に説明するように、マイクロミラーＭの傾斜角φが所望値になるように、マイクロミラーＭに形成された静電容量Ｃｄ１の電荷量Ｑを制御する。
【００５０】
充電制御部１４０は、マイクロミラーＭの一辺側と電極１０１との間の距離ＬがマイクロミラーＭの所望の傾斜角φを与える目標値（目標距離）に到達するタイミングに合わせて、トランジスタＱ１１をオフ状態に制御することにより、静電容量Ｃｄ１の充放電経路を遮断する。静電容量Ｃｄ１の充放電経路が遮断されれば、静電容量Ｃｄ１に保持される電荷量Ｑは、その後、一定に保持され、クーロン力Ｆは電荷量Ｑに応じた一定値に維持される。クーロン力Ｆが一定値に維持されれば、このクーロン力Ｆと釣り合う復元力ＦＲが発生する位置にマイクロミラーＭが維持される。これにより、マイクロミラーＭがクーロン力Ｆにより電極１０１に引き寄せられても、マイクロミラーＭの位置を、電極１０１と接触しない任意の位置に維持することができる。
【００５１】
本実施形態では、充電制御部１４０は、電極１０１の電極電圧Ｖｏ１を参照することにより、マイクロミラーＭの一辺側と電極１０１との間の距離ＬがマイクロミラーＭの所望の傾斜角φを与える目標値に到達するタイミングを取得する。
ここで、距離Ｌが所望の傾斜角φを与える目標値に到達するタイミングを取得する目的で電極１０１の電極電圧Ｖｏ１を参照することの意味を説明する。
静電容量Ｃｄ１と、静電容量Ｃｄ１の充電電圧Ｖｄ１と、静電容量Ｃｄ１に保持された電荷量Ｑとの間には、次式（２）によって表される関係が存在する。
【００５２】
Ｑ＝Ｃｄ１×Ｖｄ１    …（２）
【００５３】
また、静電容量Ｃｄ１の充電電圧Ｖｄ１は電極電圧Ｖｏ１に等しいから、上式（２）は、次式（２ａ）のように書き替えられる。
【００５４】
Ｑ＝Ｃｄ１×Ｖｏ１    …（２ａ）
【００５５】
式（２ａ）から理解されるように、静電容量Ｃｄ１の電荷量Ｑが一定値に維持された状態（例えば、トランジスタＱ１１，Ｑ１２が共にオフ状態）では、電極電圧Ｖｏ１（充電電圧Ｖｄ１）は、静電容量Ｃｄ１の容量値に依存する。また、静電容量Ｃｄ１の容量値は、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌに依存する。従って、電極電圧Ｖｏ１には、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌが反映される。換言すれば、電極電圧Ｖｏ１は、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌを表す。
【００５６】
本実施形態では、事前に電極１０２をフローティング状態（または、０［Ｖ］）とした状態における電極１０１の電極電圧Ｖｏ１と距離Ｌとの関係を規定したテーブルが準備される。充電制御部１４０は、マイクロミラーＭの一辺側が電極１０１に向けて移動する過程で、電圧検出部１３０により検出される電極電圧Ｖｏ１に基づき上記テーブルを参照することにより、マイクロミラーＭの所望の傾斜角φに対応したマイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌの目標値を上記テーブルから取得する。そして、充電制御部１４０は、電極電圧Ｖｏ１によって示されるマイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌが、上記テーブルから取得した目標値に到達するタイミングで、即ちマイクロミラーＭの傾斜角φが所望値になるタイミングでトランジスタＱ１１をオフ状態に制御して静電容量Ｃｄ１の充放電経路を遮断する。
【００５７】
静電容量Ｃｄ１の充放電経路が遮断されると、その時点で静電容量Ｃｄ１に保持された電荷量Ｑに応じてクーロン力Ｆが一定に維持され、このクーロン力Ｆと釣り合う復元力ＦＲが発生する位置にマイクロミラーＭの一辺側が維持される。このとき、マイクロミラーＭの傾斜角φは、マイクロミラーＭの一辺側が維持された位置に応じて一義的に定まる。従って、静電容量Ｃｄ１の充放電経路を遮断するタイミングに応じて電荷量Ｑを制御し、電荷量Ｑに応じてマイクロミラーＭの傾斜角φを任意に制御することができる。
【００５８】
参考までに、仮に、静電容量Ｃｄ１の充放電経路を遮断しないものとした場合、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌが目標値に到達しても、電荷量Ｑは一定に保持されず、距離Ｌの減少に伴って電荷量Ｑが増加し、クーロン力Ｆが増加し続ける。この結果、マイクロミラーＭが電極１０１に張り付く現象が発生し、マイクロミラーＭの傾斜角φを任意に制御することができなくなる。
【００５９】
しかしながら、本実施形態によれば、例えば、距離Ｌを示す電極電圧Ｖｏ１が所定電圧以下になったとき（即ち、距離Ｌが目標値または所定距離以下になったとき）に静電容量Ｃｄ１の充放電経路を遮断すれば、静電容量Ｃｄ１に蓄積された電荷量Ｑが一定に保持されるので、クーロン力Ｆが一定になって復元力ＦＲと釣り合う。従って、マイクロミラーＭの傾斜角φを任意の角度に制御することができ、且つ、マイクロミラーＭが電極１０１に張り付く現象を防止することができる。
【００６０】
次に、上述のようにマイクロミラーＭを傾斜させた状態から、マイクロミラーＭを元の初期位置に戻す際の充電制御部１４０の制御動作を説明する。
充電制御部１４０は、上述したようにマイクロミラーＭの傾斜角φを所望値に制御した状態（トランジスタＱ１１、Ｑ１２を共にオフ状態に制御した状態）から、駆動部１１０を通じてトランジスタＱ１２のみをオン状態に制御し、静電容量Ｃｄ１に保持された電荷量Ｑを放電させる。
【００６１】
静電容量Ｃｄ１の電荷量Ｑが放電されると、静電容量Ｃｄ１の充電電圧Ｖｄ１により与えられる電極電圧Ｖｏ１が低下し、マイクロミラーＭと電極１０１との間のクーロン力Ｆが低下する。この結果、弾性部材Ｂ１，Ｂ２による復元力ＦＲがクーロン力Ｆを上回り、マイクロミラーＭが初期位置に向かって移動する。マイクロミラーＭが初期位置に向かって移動する過程で、充電制御部１４０は、電圧検出部１３０により検出される電極電圧Ｖｏ１からマイクロミラーＭの位置（移動距離ｄまたは距離Ｌ）を推定し、この位置からマイクロミラーＭの傾斜角φを算出することにより、マイクロミラーＭの傾動を任意の傾斜角φで停止させることもできる。従って、マイクロミラーＭを初期位置に戻す過程においても、マイクロミラーＭの傾斜角φを柔軟に制御することができる。
【００６２】
また、マイクロミラーＭを初期位置に戻す際に、静電容量Ｃｄ１に保持された電荷を放電させる過程で、放電電流は抵抗Ｒ１２により消費される。このとき、放電電流が抵抗Ｒ１２により制限されるため、静電容量Ｃｄ１に保持された電荷の放電が抑制され、クーロン力Ｆの減少が抑制される。従って、マイクロミラーＭの位置の急激な回復が防止され、マイクロミラーＭの傾斜角φを安定的に元の角度に戻すことができる。
【００６３】
なお、静電容量Ｃｄ１およびコンデンサＣ１からなる直列回路（合成容量）に充電された電荷の放電を促進し、且つ、コンデンサＣ１の逆充電を防止する目的で、コンデンサＣ１と直列に、放電電流の逆流を防止するためのダイオードを設けてもよい。
【００６４】
上述の例では、マイクロミラーＭを時計回り方向に傾斜させる場合を説明したが、マイクロミラーＭを反時計回り方向に傾斜させる場合についても、駆動部１２０を通じて電極１０２に電極電圧Ｖｏ２を印加することにより、同様に説明され、その詳細については説明を省略する。
【００６５】
［変形例］
上述の図１に示す例では、電圧検出部１３０により検出された電極電圧Ｖｏ１を参照してトランジスタＱ１１をオフ状態に制御するタイミングを取得したが、変形例として、例えば、充電制御部１４０は、静電容量Ｃｄ１の充電時間と距離Ｌとの間の対応関係が規定されたテーブルを有し、このテーブルを参照することにより、マイクロミラーＭと電極１０１との間の距離Ｌが目標値に到達するタイミングを取得してもよい。
【００６６】
充電時間と距離Ｌとの間の対応関係が規定された上記テーブルは、事前の実験等により、トランジスタＱ１１をオン状態に制御してからトランジスタＱ１１をオフ状態に制御するまで時間（充電時間）とマイクロミラーＭの移動距離ｄとの間の相関関係を取得することにより作成することができる。
本変形例によれば、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２の充放電経路を遮断するタイミングを取得するために電極電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２を参照する必要がなくなるので、電圧検出部１３０を省略することができる。
【００６７】
上述した実施形態では、本発明を制御装置１００として表現したが、本発明は、制御方法として表現することもできる。この場合、本発明による制御方法は、弾性部材により支持された反射体の傾斜角を制御する制御方法であって、前記反射体との間に静電容量が形成されるように前記反射体の一部と対向配置された電極を通じて前記静電容量を充電することにより前記反射体と前記電極との間にクーロン力を発生させる段階と、前記反射体の一部と前記電極との間の距離が前記反射体の所望の傾斜角を与える目標値に到達するタイミングに合わせて、前記静電容量の充放電経路を遮断する段階と、を含む制御方法として表現することができる。
【００６８】
次に、本実施形態の主要な効果をまとめる。
（１）本実施形態によれば、マイクロミラー（反射体）Ｍと電極１０１，１０２との間に形成される静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２に対する充放電経路を遮断し、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２に蓄積された電荷量Ｑを一定に保持する機能を備えたので、その電荷量Ｑに応じてクーロン力Ｆ（または距離Ｌ）を任意に設定することができる。このため、マイクロミラーＭの一辺側の位置（移動距離ｄ）を、クーロン力Ｆと復元力ＦＲとが釣り合う任意の位置に設定することができ、マイクロミラーＭの一辺側の位置に応じてマイクロミラーＭの傾斜角φを制御範囲内で柔軟に設定することができる。従って、例えばマイクロミラーＭを車両の灯火装置の反射器に適用した場合、灯火装置のビームの方向を柔軟に制御することが可能になる。
【００６９】
（２）本実施形態によれば、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２に蓄積された電荷量を一定に保持する上記機能を備えたので、例えば、電極電圧Ｖｏ１が所定電圧以下になったとき（即ち、距離Ｌが所定距離以下になったとき）にトランジスタＱ１１をオフ状態に制御すれば、クーロン力Ｆの作用を受けてマイクロミラーＭが傾動した際にマイクロミラーＭが電極１０１，１０２に張り付く現象を防止することができる。
【００７０】
（３）本実施形態によれば、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２の充放電経路上にコンデンサＣ１，Ｃ２を設けたので、マイクロミラーＭが電極１０１に向かって移動する過程で、距離Ｌの減少に伴って静電容量Ｃｄ１が増加する結果、直列接続された静電容量Ｃｄ１とコンデンサＣ１とにより電源電圧Ｖｏを分圧して得られる電極電圧Ｖｏ１が低下する。これにより、静電容量Ｃｄ１に蓄積される電荷量Ｑの増加が抑制され、この電荷量Ｑによるクーロン力Ｆの増加が抑制される。このため、マイクロミラーＭが傾動する際に、例えばマイクロミラーＭの慣性力等による傾斜角φのオーバーシュートを抑制することができる。従って、例えば、マイクロミラーＭを高速に傾動させるために、可変電源ＰＳ１，ＰＳ２から電源電圧Ｖｏとして高電圧を発生させた状況においても、マイクロミラーＭの傾斜角φを安定的に制御することができる。
【００７１】
（４）本実施形態によれば、電圧検出部１３０が、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２の充電電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２である電極１０１，１０２の電極電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を検出し、充電制御部１４０が、電極電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を参照してマイクロミラーＭの傾斜角φをフィードバック制御するので、マイクロミラーＭの傾斜角φを精度よく制御することができる。
【００７２】
（５）本実施形態によれば、充電制御部１４０が、静電容量Ｃｄ１，Ｃｄ２の充電時間と距離Ｌとの間の対応関係が規定されたテーブルを参照してマイクロミラーの傾斜角φを制御するので、傾斜角φの制御処理の負荷を軽減し、制御時間を短縮することができる。
（６）本実施形態によれば、電流制限用の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２を設けたので、マイクロミラーＭの傾動速度が抑制され、マイクロミラーＭの傾動動作を安定化させることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態では、図１においてマイクロミラーＭを時計回り方向または反時計回り方向に傾斜させる場合を例としたが、電極１０１，１０２に相当する１または２以上の電極を任意の位置に配置することにより、マイクロミラーＭの傾斜方向を任意に設定することができる。
また、上述の実施形態では、マイクロミラーＭの各辺が弾性部材を介してフレームＨの側壁部と連結されているものとしたが、マイクロミラーＭの各コーナー部が弾性部材を介してフレームＨと連結されてもよく、所望の傾斜角が得られることを限度として、マイクロミラーＭに対する弾性部材の取り付け位置および個数等は任意である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…制御装置、１０１，１０２…電極、１１０，１２０…駆動部、１３０…電圧検出部、１４０…充電制御部、ＰＳ１，ＰＳ２…可変電源、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２…電界効果トランジスタ、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２…抵抗、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、ＲＵ…反射ユニット、Ｍ…マイクロミラー、Ｂ１，Ｂ２…弾性部材、Ｃｄ１，Ｃｄ２…静電容量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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