ITTO20001066A1 - Dispositivo per proiettare un'immagine su uno schermo, a lama di luce. - Google Patents

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ai dispositivi a proiezione per visualizzare un'immagine su uno schermo.

Lo scopo dell'invenzione è quello di realizzare un dispositivo del tipo sopra indicato che sia estremamente semplice ed efficiente.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un dispositivo del tipo sopra indicato, caratterizzato dal fatto che comprende: mezzi per generare un fascio di luce conformato a lama sostanzialmente piana,

un riflettore girevole, per ricevere i raggi di detta lama di luce e rifletterli su uno schermo effettuando simultaneamente una scansione dello schermo in un piano ortogonale al piano della lama di luce e parallelo alla direzione dei raggi della lama di luce,

un modulatore interposto fra i mezzi generatori della lama di luce ed il riflettore, comprendente almeno una serie di micro-otturatori di tipo elettrostatico allineati in una direzione sostanzialmente contenuta nel piano della lama di luce e perpendicolare alla direzione dei raggi della lama di luce, ciascun micro-otturatore comprendendo un substrato a lamina cui è sovrapposto un microstrato di materiale elettricamente conduttore dello spessore nell'ordine dei [10÷100] nanometri, costituente un primo elettrodo, nonché un secondo elettrodo costituito da un film di materiale elettricamente conduttore, fissato ad un'estremità al substrato, ed avente spessore nell'ordine dei micron, detto film essendo attirabile per effetto elettrostatico completamente contro il substrato a seguito dell'applicazione di una differenza di potenziale fra detti elettrodi, in modo tale per cui detto film è spostabile fra un primo stato di otturazione in cui esso interferisce nel passaggio della suddetta lama di luce ed un secondo stato aperto in cui detto passaggio non è ustruito, e mezzi per comandare la rotazione del riflettore e simultaneamente variare lo stato di ciascun microotturatore elettrostatico in modo tale da visualizzare sullo schermo un'immagine predeterminata .

Il riflettore può essere costituito ad esempio da uno specchio piano che viene fatto oscillare alternativamente fra due posizioni estreme, oppure può essere costituito da un prisma allungato a sezione poligonale, avente più facce riflettenti che viene fatto ruotare in modo continuo in una stessa direzione per effettuare la scansione dello schermo.

In una forma preferita di attuazione, sono previste tre serie parallele di micro-interrutori elettrostatici per intercettare tre lame parallele rispettivamente di luce blu, rossa e verde, in modo tale da visualizzare lo schermo un'immagine a colori .

La frequenza di scansione dello schermo ottenuto con il movimento del riflettore nell'ordine dei 20 Hz. La frequenza di aggiornamento dello stato della serie di micro-otturatori è pari alla frequenza di scansione dello schermo moltiplicata per il numero di colonne dello schermo. Naturalmente, le suddette frequenze sono tali da ingannare il sistema occhiocervello, che non si accorge della procedura di scansione. In pratica, ciascun micro-otturatore viene ad essere responsabile della visualizzazione sui vari pixel dello schermo appartenenti tutti ad una stessa riga.

Grazie alle suddette caratteristiche, l'invenzione consente la visualizzazione di immagini con mezzi estremamente semplici ed efficienti. Naturalmente, lo schermo può essere illuminato frontalmente o da dietro per visualizzare 1 'immagine.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica schematica di una prima forma di attuazione del dispositivo secondo 1'invenzione,

la figura 2 è uno schema in pianta del dispositivo della figura 1,

- la figura 3 è uno schema di una variante del dispositivo della figura 2, e

le figure 4, 5 sono schemi di due ulteriori varianti .

Nella figura 1, il numero di riferimento 1 indica un generatore di luce, illustrato in modo schematico, atto a generare un fascio di luce 2 conformato a lama sostanzialmente piana. Il generatore 1 non è illustrato in dettaglio in quanto può essere realizzato in un qualsiasi modo noto. Ad esempio, è possibile prevedere una sorgente di luce collimata e mezzi di riflessione atta a trasformare il fascio di luce collimata nel fascio piano 2.

Il numero di riferimento 3 indica nel suo insieme un riflettore costituito, nel caso dell'esempio illustrato, da uno specchio piano che è montato oscillante intorno ad un asse 4 parallelo al piano della lama di luce 2 e perpendicolare alla direzione dei raggi della lama di luce 2. Con 5 è schematicamente illustrato un attuatore per il comando del movimento dello specchio 3. A seguito di tale movimento, lo specchio 3 riflette i raggi della lama di luce 2 su uno schermo visualizzatore 6, effettuando nello stesso tempo una scansione dello schermo 6 in un piano orizzontale (con riferimento alla figura 1), ossia in un piano perpendicolare al piano della lama di luce 2 e parallelo alla direzione dei raggi della lama di luce.

Fra il generatore della lama di luce 2 e il riflettore 3 è interposto un modulatore 7, costituito da una serie allineata di microotturatori elettrostatici 8. Tali micro-otturatori sono realizzati secondo una tecnologia per se nota, che è stata illustrata in svariati documenti di brevetto della stessa Richiedente (vedere ad esempio brevetti europei n. EP-B-0773 401, US-A-5839 807, EP-B-0 786 678, EP-B-0798 586, EP-A-0813 078).

Con riferimento anche alla figura 2, il singolo micro-otturatore 8 è costituito da un substrato 9 e da una parte mobile 10. Il substrato 9 è costituito da una lamina di silicio, di vetro, di metallo o di materia plastica dello spessore di qualche millimetro. Nel caso in cui si voglia ottenere una matrice di micro-otturatori 8 ad alto fattore di riempimento, lo spessore del substrato 9 deve essere molto più basso, ad esempio nell'ordine dei 20-40 micrometri. Sulla superficie del substrato 9 viene realizzato per evaporazione o spin-coating o serigrafia o dipping uno strato di materiale conduttore dello spessore di qualche decina o centinaia di nanometri, costituente un primo elettrodo 9a. Successivamente si isola lo strato conduttore 9a con uno strato di isolante dielettrico o ferroelettrico il cui spessore può variare fra 0.1 micrometri e qualche decina di micrometri. Tale strato può essere ottenuto per serigrafia, deposizione sottovuoto, spin-coating o dipping od ossidazione nel caso del silicio. La parte mobile è costituita da un film metallico 10 di spessore compreso fra qualche frazione micron e qualche micron e costituisce il secondo elettrodo. Anche il silicio o materie plastiche metallizzate possono essere utilizzate per la realizzazione del film mobile. Il film 10 è fissato ad un'estremità alla superficie del substrato 9. Si utilizza avente un certo raggio di curvatura in modo tale che, se non si applica una tensione elettrica fra i due elettrodi, il film rimane rialzato, come illustrato nella figura 2. Le dimensioni del film possono variare a seconda del tipo di otturatore richiesto. Applicando una tensione elettrica fra il film mobile e l'elettrodo del substrato, il film si distende sulla superficie del substrato consentendo il passaggio della luce. Se invece la tensione elettrica fra il film e l'elettrodo fisso è nulla, il film si alza a causa della tensione elastica interna, impedendo il passaggio della luce. La figura 1 mostra una serie di micro-otturatori. In ogni istante, solo alcuni dei micro-otturatori 8 hanno il loro film 10 nella condizione di riposo. Conseguentemente, lo schermo 6 viene illuminato soltanto in corrispondenza di settori 11 che si trovano all'altezza di rispettivi micro-otturatori 8 in condizione di libero passaggio della luce.

Mentre il riflettore 3 esegue la scansione in orizzontale dello schermo 6, lo stato della serie di micro-otturatori 8 viene variato, a seguito dei comandi impartiti da una centralina elettronica di controllo 70, in modo tale per cui ogni pixel di ogni riga dello schermo viene illuminato oppure no, secondo le necessità di visualizzazione. Lo specchio attua una scansione ad una frequenza intorno a n = 20 Hz, mentre la serie 7 di micro-otturatori 8 aggiorna il suo stato ad una frequenza n di scansione moltiplica per il numero delle colonne dello schermo di visualizzazione 6. Per uno schermo dell'ordine di 70 x 50 pixel la frequenza di funzionamento del singolo micro-otturatore è nell'ordine di un KHz.

La figura 4 illustra una variante in cui lo specchio piano 3 della figura 1 è sostituito da un elemento prismatico allungato a sezione poligonale (ottagonale nell'esempio illustrato) avente facce riflettenti e comandato in rotazione in modo continuo in una stessa direzione. In tal modo, il riflettore (indicato con il numero di riferimento 30 nella figura 4) esegue la scansione dello schermo 6 facendo muovere i raggi di luce sempre nella stessa direzione .

Le figure 1, 2, 4 si riferiscono ad esempi in cui micro-otturatori 8 sono disposti con il loro piano parallelo al piano della lama di luce 2. La figura 5 illustra una variante in cui il singolo miero-otturatore 8 ha il suo substrato 9 ed è provvisto di uno strato metallico pure trasparente (ad esempio ITO - Indium Tin Oxide) ha il suo piano perpendicolare al piano della lama di luce 2.

La figura 3 si riferisce infine al caso in cui sono previste tre serie di otturatori 8 fra loro allineate che intercettano tre rispettive lame di luce rossa, verde e blu {R, G, B) così da visualizzare sullo schermo 6 un'immagine a colori.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per proiettare un'immagine su uno schermo (6) comprendente: mezzi (1) per generare un fascio di luce (2) conformato a lama sostanzialmente piana, un riflettore (3) girevole, per ricevere i raggi di detta lama di luce (2) e rifletterli su uno schermo (6) effettuando simultaneamente una scansione dello schermo in un piano ortogonale al piano della lama di luce (2) e parallelo alla direzione dei raggi della lama di luce (2), un modulatore (7) interposto fra i mezzi generatori (1) della lama di luce (2) ed il riflettore (3), comprendente almeno una serie di micro-otturatori (B) di tipo elettrostatico allineati in una direzione parallela al piano della lama di luce (2) e perpendicolare alla direzione dei raggi della lama di luce, ciascun micro-otturatore (8) comprendendo un substrato a lamina (9) cui è sovrapposto un micro-strato di materiale elettricamente conduttore (9a), dello spessore nell'ordine dei 10-100 nanometri, costituente un primo elettrodo, nonché un secondo elettrodo (10) costituito da un film di materiale elettricamente conduttore, fissato ad un'estremità al substrato (9), ed avente spessore nell'ordine dei micron, detto film (10) essendo attirabile per effetto elettrostatico completamente contro il substrato (9) a seguito dell'applicazione di una differenza di potenziale fra detti elettrodi (9a, 10), in modo tale per cui il film (10) è spostabile fra un primo stato di otturazione in cui esso interferisce nel passaggio della suddetta lama di luce (2) ed un secondo stato aperto in cui detto passaggio non è ustruito, mezzi (5, 70) per comandare il movimento di rotazione del riflettore (3) e simultaneamente variare lo stato di ciascun micro-otturatore elettrostatico (8) in modo tale da visualizzare sullo schermo (6) un'immagine predeterminata.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono previste tre serie parallele di micro-otturatori elettrostatici (8) per intercettare tre lame parallele rispettivamente di luce blu, rossa e verde, in modo da visualizzare un'immagine a colori sullo schermo.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la frequenza di scansione dello schermo (6) ottenuta con il movimento di rotazione del riflettore (3) è nell'ordine dei 20 Hz.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la frequenza di aggiornamento dello stato della serie (7) di microotturatori (8) è pari alla frequenza di scansione dello schermo moltiplicata per il numero di microotturatori della serie (7), ossia per il numero delle righe di visualizzazione sullo schermo (6).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo schermo è illuminato frontalmente da detto riflettore (3).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo schermo è illuminato da dietro da detto riflettore (3).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il riflettore è un corpo allungato rotante intorno al suo asse (4), con sezione poligonale nel piano perpendicolare al suo asse, avente una pluralità di facce riflettenti.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascun microotturatore (8) ha il substrato (9) disposto parallelamente alla lama di luce (2).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascun microotturatore (8) ha il substrato (9) disposto perpendicolarmente alla lama di luce, il materiale costituente il substrato essendo trasparente ed il materiale costituente il primo elettrodo essendo pure trasparente, preferibilmente ITO.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che fra il modulatore (7) e il riflettore (3) è disposta un'ottica, ad esempio una lente asferica. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.