ITTO990071A1

ITTO990071A1 - Dispositivo ottico a micro-otturatori o micro-specchi ad effetto magnetico.

Info

Publication number: ITTO990071A1
Application number: IT1999TO000071A
Authority: IT
Inventors: Marco Pizzi; Valerian Koniachkine; Mario Perlo; Vito Lambertin
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-02
Also published as: EP1026535A3; ATE293258T1; EP1026535B1; IT1307130B1; EP1026535A2; DE60019353T2; DE60019353D1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo ottico a micro-otturatori microspecchi ad effetto magnetico"

TO STO DELIA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo ottico a micro-otturatori o micro-specchi.

Sono già stati proposti in passato motori elettrostatici di bassa potenza e piccole dimensioni adatti all'impiego come attuatori in applicazioni di tecnologia microelettronica, per l'azione di dispositivi meccanici e simili in condizioni in cui si verificano vibrazioni, come ad esempio in campo automobilistico. Tali attuatori elettrostatici fanno uso di lamine flessibili, dette anche ciglia, o "petali", elettricamente conduttrici, aventi ciascuna un'estremità associata ad uno statore e l'estremità opposta adiacente ad un traslatore. L'applicazione di impulsi di tensione fra i petali ed un elettrodo associato al traslatore provoca l'adesione per effetto elettrostatico dei petali al traslatore con il conseguente movimento di quest'ultimo rispetto allo statore.

Un attuato re del tipo sopra indicato è ad esempio descritto in Dyatlov V. L., Konyaskin V. V., Potapov B. S. e Pyankov Yu. A., "Prospects of thè Employment of Synchrotron Radiation in film elettrostatic attuator technology", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A359 (1995), pagine 394-395.

La Richiedente ha proposto in domande di brevetto copendenti un'applicazione di petali elettrostatici alla realizzazione di elementi ottici, utilizzabili ad esempio in sistemi di visione ad infrarosso per autoveicoli oppure in sistemi di visualizzazione per strumenti di bordo. Secondo tali proposte, si predispone una matrice di petali, in forma di micro-specchi o micro-otturatori ottici, disposti sopra un substrato, ciascuno con un'estremità connessa al substrato e spostabili per effetto elettrostatico fra una condizione di riposo incurvata, in cui l’estremità libera del petalo è distanziato dal substrato, e una condizione dispiegata aderente al substrato, Lo spostamento di ciascun petalo fra la condizione di riposo e la condizione dispiegata viene ottenuto mediante applicazione di tensione fra il petalo ed un elettrodo ad esso associato portato dal substrato. All'applicazione dell'impulso di tensione il petalo aderisce al substrato per effetto elettrostatico, mentre quando la tensione elettrica viene interrotta il petalo ritorna nella sua condizione di riposo grazie alla sua stessa elasticità.

Lo scopo della presente invenzione è quello di proporre un nuovo tipo di dispositivo ottico a micro-otturatori o micro-specchi basato su un diverso principio di funzionamento.

Secondo la presente invenzione è previsto un dispositivo ottico a micro-otturatori o microspecchi , comprendente:

un substrato,

una matrice di micro-otturatori o micro-specchi, in forma di petali a film sottile, disposti sul substrato ed aventi ciascuno un'estremità connessa al substrato e l'altra estremità libera, e suscettibili ciascuno di spostarsi fra una condizione incurvata di riposo, in cui l'estremità libera è distanziata dal substrato, ed una condizione dispiegata aderente al substrato,

in cui detto substrato è di materiale ferromagnetico o paramagnetico, ed in cui detti petali sono di materiale ferromagnetico e sono previsti mezzi di comando ad effetto magnetico per comandare lo spostamento dei petali dalla condizione di riposo alla condizione aderente al substrato.

In una forma preferita di attuazione, i petali sono costituiti di un materiale scelto fra nichel, ferro, leghe superelastiche e polimeri ferromagnetici. I petali possono funzionare in modo passivo, ossia polarizzarsi e muoversi grazie ad un campo magnetico esterno ottenuto con elettromagneti posizionati in modo da comandare il campo in modo puntuale o uniforme, così da consentire di comandare i petali selettivamente o simultaneamente tutti insieme. In alternativa i petali possono essere utilizzati in modo attivo per generare un campo magnetico facendoli percorrere da una corrente elettrica. In questo caso, l'interazione con il materiale del substrato, che può essere costituito di materiale ferromagnetico, oppure essere un magnete permanente od essere munito di mezzi ad elettromagnete, permette di controllare la posizione dei petali, anche in modo selettivo, per righe e per colonne.

Uno dei vantaggi del dispositivo secondo l'invenzione rispetto ad un dispositivo con petali ad effetto elettrostatico risiede nel fatto che il campo magnetico può essere utilizzato sia per attivare i petali dalla condizione di riposo incurvata alla condizione dispiegata sopra il substrato, sia per spingerli in direzione inversa, in quanto è sufficiente a tal fine controllare di conseguenza il campo magnetico di comando.

L'invenzione verrà ora descritta 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 una vista in sezione del dispositivo della figura 1,

la figura 3 illustra una variante della figura 1, e

la figura 4 illustra una vista in sezione di un ulteriore variante.

Nella figura 1, il numero 1 indica nel suo insieme una matrice di micro-otturatori ferromagnetici secondo l'invenzione. Con riferimento anche alla figura 2, il dispositivo 1 comprende un substrato 2 che, nel caso illustrato è costituito da una lamina 3 di vetro o di plastica trasparente alla luce, nella banda di lunghezze d'onda desiderate, di qualche millimetro o centimetro di spessore. Sulla superficie inferiore del substrato 3 viene applicato uno strato 4 di materiale paramagnetico. Sopra il substrato 2 vengono applicati una pluralità di petali di materiale ferromagnetico, scelto fra materiali come il nichel, il ferro, leghe superelastiche e polimeri ferromagnetici, in forma di film di spessore compreso tra qualche frazione di micron e qualche micron. Ciascun petalo, indicato con il numero di riferimento 5 è fissato ad un'estremità alla superficie del substrato 2. Si utilizza un film avente un certo raggio di curvatura in modo tale che, in condizioni di riposo, il film costituente ciascun petalo 5 rimane avvolto su se stesso o comunque rialzato, con l'estremità libera distanziata dal substrato 2. In tale condizione, raggi di luce L possono passare liberamente attraverso la matrice di micro-otturatori 5 ed attraverso il substrato 2.

I petali 5 possono essere portati in una condizione dispiegata, in cui aderiscono completamente al substrato 2 (come visibile nella parte di destra della figura 2) per effetto magnetico. Più precisamente, nella forma di attuazione che è illustrata nella figura 1, 2 i petali vengono utilizzati in modo attivo facendoli percorrere da una corrente elettrica in modo da generare un campo magnetico che provoca l'adesione dei petali 5 al substrato 2. Nella figura 1, il numero di riferimento 6 indica nel suo insieme mezzi elettronici di controllo dell'alimentazione elettrica ai petali 5. Naturalmente si può prevedere un’applicazione in cui tutti i petali 5 sono alimentati contemporaneamente con una corrente elettrica, in modo tale per cui tutti i petali della matrice sono simultaneamente in grado di spostarsi fra la condizione di riposo e la condizione aderente al substrato. In una variante, si può prevedere la possibilità di alimentare corrente elettrica selettivamente ai vari micro-otturatori 5, in modo tale per cui di volta in volta solo una parte dei micro-otturatori 5 rimane aperta, consentendo il passaggio del flusso luminoso L, mentre un'altra parte (la parte di destra nella figura 2) rimane chiusa. Un dispositivo ottico del tipo sopra indicato può essere vantaggiosamente utilizzato ad esempio in sistemi di visione ad infrarosso del tipo formante oggetto di una copendente domanda di brevetto dello richiedente, oppure in sistemi visualizzatori per pannelli di bordo di autoveicoli o per ottiche adattative o altre applicazioni simili.

In alternativa, si possono prevedere i petali 5 in modo da costituire micro-specchi che sono in grado di essere operativi nella condizione aderente al substrato.

La figura 3 illustra una variante in cui i petali 5 vengono fatti funzionare in modo passivo, ossia vengono polarizzati con un campo magnetico esterno ottenuto mediante spire 7 circondanti il dispositivo 1, o con spire 8 figura 4 associate alla base 4. Quando le spire 8 vengono percorse da corrente elettrica esse creano un campo magnetico che polarizza i petali 5. Le spire possono essere disposte in modo da essere in grado di mandare selettivamente i petali 5, oppure tutti simultaneamente. Nel caso ad esempio illustrata nella figura 4, le varie spire 8 possono essere alimentate selettivamente con corrente elettrica in modo da poter controllare i petali 5 per righe e per colonne. Anche le porzioni intermedie dei petali sono utilizzabili sia dinamicamente che staticamente, calibrando opportunamente il campo magnetico in modo da ottenere posizioni intermedie stabili.

Naturalmente, fermo restando al 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

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo ottico a micro-otturatori o micro-specchi, comprendente: un substrato (2), una matrice di micro-otturatori o micro-specchi (5), in forma di petali a film sottile, disposti sul substrato (2) ed avanti ciascuno un'estremità connessa al substrato (2) e l'altra estremità libera, e suscettibili ciascuno di spostarsi fra una condizione incurvata di riposo, in cui l'estremità libera e distanziata dal substrato (2), ed una condizione dispiegata aderente al substrato (2), in cui detto substrato (2) include uno strato di materiale ferromagnetico o paramagnetico, e detti petali (5) sono di materiale ferromagnetico, ed in cui sono previsti mezzi di comando ad effetto magnetico (6; 7; 8) per comandare lo spostamento dei petali (5) fra la condizione di riposo e la condizione aderente al substrato.
2. Dispositivo ottico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando includono mezzi ad elettromagnete (7; 8) per generare un campo magnetico atto a polarizzare i petali e ad attivarli sul substrato (2).
3. Dispositivo ottico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando ( 6 ) sono atti ad alimentare corrente elettrica detti petali (5) in modo tale da magnetizzarli .
4. Dispositivo ottico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando (6; 7; 8) sono atti a controllare detti petali (5) selettivamente, e che sono previsti mezzi elettronici (6) di controllo dei mezzi di comando. il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.