ITTO990069A1

ITTO990069A1 - Dispositivo di specchio oscillante a controllo elettrostatico.

Info

Publication number: ITTO990069A1
Authority: IT
Inventors: Vito Lambertini; Marco Pizzi; Daniele Pullini; Valerian Koniachkine
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-02
Also published as: DE69901020T2; IT1307128B1; EP1026536B1; DE69901020D1; EP1026536A1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di specchio oscillante a controllo elettrostatico ''

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di specchio oscillante a controllo elettrostatico.

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'azionamento 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, avente 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'attuatore 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.

Lo scopo della presente invenzione è quello di proporre nuove ed originali applicazioni di petali ad effetto elettrostatico per il comando di uno specchio oscillante.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un dispositivo di specchio oscillante a controllo elettrostatico, comprendente:

- uno specchio,

- una struttura di sopporto,

- un petalo mobile, comprendente un film sottile di materiale elettricamente conduttore, avente almeno una porzione di estremità connessa a detta struttura di sopporto ed una porzione mobile portante il suddetto specchio,

- un primo ed un secondo elettrodo fra loro distanziati portati dalla struttura di sopporto, detto petalo essendo atto ad essere richiamato, per effetto elettrostatico, verso il primo elettrodo o verso il secondo elettrodo, quando viene applicata tensione rispettivamente fra il petalo ed il primo elettrodo, o fra il petalo e il secondo elettrodo, così da far assumere allo specchio differenti posizioni operative.

In una prima forma di attuazione, la suddetta struttura di sopporto comprende una base piana, su cui sono applicati due film sottili di materiale elettricamente conduttore costituenti il primo ed il secondo elettrodo sopra menzionati e detto petalo è costituito da un film sottile avente entrambe le estremità ancorate alla base ed una porzione centrale recante lo specchio e appoggiata sulla base con l'interposizione di un elemento distanziatore, in modo tale per cui le due porzioni del petalo intermedie fra la porzione centrale e le estremità sono in grado di aderire selettivamente ai due elettrodi per effetto elettrostatico, in funzione dell’attivazione dell'uno o dell'altro di essi, così da disporre lo specchio in diverse posizioni operative.

In una seconda forma di attuazione, la struttura di sopporto comprende una base con una superficie superiore presentante una cavità, su cui sono applicati i due film sottili di materiale elettricamente conduttore costituenti il primo ed il secondo elettrodo, e detto petalo è costituito da un film sottile avente entrambe le estremità assicurate alla base ed una porzione centrale affacciata al fondo della suddetta cavità e distanziata da essa, in modo tale per cui detta porzione centrale aderisce parzialmente per effetto elettrostatico su un lato o sull'altro del fondo di detta cavità, in funzione di quale elettrodo è attivato.

In una terza forma di attuazione, la struttura di sopporto comprende una base con superficie convessa, sulla quale è applicato un primo elettrodo e una lastra di materiale trasparente affacciata a detta superficie convessa e provvista di uno strato di materiale trasparente elettricamente conduttore, fungente da secondo elettrodo, detto petalo avendo un'estremità ancorata alla struttura di sopporto ed una porzione mobile nello spazio compreso fra la base e la lastra trasparente, recante lo specchio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno della descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi forniti, a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: le figure 1, 2, 3 illustrano tre diverse posizioni operative di una prima forma di attuazione del dispositivo secondo l'invenzione,

le figure 4, 5, 6 illustrano tre differenti condizioni operative di una seconda forma di attuazione del dispositivo secondo l'invenzione, e la figura 7 è una vista in sezione di una terza forma di attuazione del dispositivo secondo l 'invenzione.

Con riferimento alle figure 1, 2, 3, il dispositivo in esse illustrato comprende una base piana 1 costituita da una lamina di acciaio o dì allumina dello spessore dì quale millimetro. Sulla base 1 vengono realizzati due elettrodi distinti 2, 3 per evaporazione, serigrafia, dipping o spincoating. Successivamente si isola la superficie con uno strato 4 di materiale dielettrico o ferroelettrico dello spessore compreso fra un decimo di micrometro e qualche decina di micrometri. La parte mobile del dispositivo è costituita da una film metallico sottile cinque realizzato per evaporazione, dello spessore di alcuni micrometri (petali). Sulla porzione centrale della superficie superiore del film 5 è applicato per elettro deposizione uno specchio 6. Il petalo 5 presenta due estremità da 5a, 5b fissata alla superficie della base e la sua porzione centrale, indicata con 5c appoggiata sopra la base tramite un elemento distanziatore 7 di forma arrotondata, costituito da materiale resistente all'attrito e con basso coefficiente di attrito.

Se si applica tensione elettrica fra il petalo 5 e l'elettrodo 3, la porzione di petalo 5d intermedia fra la porzione centrale 5c e l'estremità 5b aderisce per effetto elettrostatico alla base 1 (vedere figura 2) e lo specchio 6 si inclina verso destra (con riferimento ai disegni). Applicando invece tensione fra il petalo 5 e l'elettrodo 2, è la porzione intermedia 5e fra l'estremità 5a e la porzione 5c del petalo 5 che aderisce per effetto elettrostatico alla base (figura 3) orientando lo specchio verso sinistra. Alternando tensione alternativamente tra il petalo e l'elettrodo 2 oppure tra petalo e elettrodo 3 si ottiene l'oscillazione dello specchio fra le due posizioni estreme. Dinamicamente è possibile utilizzare tutte le posizioni intermedie.

In una variante (vedere figure 3, 4, 5) la base 1 presenta una superficie superiore con una cavità 8 avente una superficie di fondo 8a. Il petalo 5 ha la sua porzione centrale 5c distanziata dalla parte di fondo 8a. L'attivazione alternata dei due elettrodi 2, 3 provoca l'adesione per effetto elettrostatico del petalo 5 contro un lato o l'altro della parete di fondo 8a, così da orientare lo specchio 6 (vedere figure 5, 6).

In un'ulteriore variante, la base 1 è costituita di acciaio fungente da primo elettrodo e presenta una superficie convessa la ricoperta da uno strato di materiale isolante 4. La parte fissa include inoltre una lastra di materiale trasparente, ad esempio vetro, 9 avente una superficie affacciata alla superficie convessa la e rivestita con uno strato di materiale trasparente elettricamente conduttore (ad esempio ossido di indio e titanio (ito)) con eventualmente un ulteriore strato dielettrico (non illustrato).

Il petalo 5 presenta un'estremità ancorata alla parte fissa ed una parte mobile sporgente a sbalzo nello spazio compreso fra le superfici affacciate della base 1 e della lastra di vetro 9 e recante lo specchio 6. L'attivazione alternata dell'elettrodo 10 associato alla lastra di vetro 9 e dell'elettrodo costituito dall'elemento 1 provoca l'oscillazione della parte mobile del petalo 5 e la conseguente variazione di inclinazione dello specchio 6, che riceve e riflette raggi luminosi attraverso la lastra 9.

Dalla descrizione che precede, risulta evidente che il dispositivo secondo l'invenzione è in grado di comandare in modo semplice ed efficiente l'oscillazione di uno specchio, utilizzando come elemento attuatore un petalo ad effetto elettrostatico .

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

RIVENDICAZIQNI 1. Dispositivo di specchio oscillante a controllo elettrostatico, comprendente: - uno specchio (6), - una struttura di sopporto (1), - un petalo mobile (5), comprendente un film sottile di materiale elettricamente conduttore, avente almeno una porzione d'estremità <5a) connessa a detta struttura di sopporto (1) ed una porzione mobile portante il suddetto specchio (6), - un primo elettrodo (2) ed un secondo elettrodo (3) fra loro distanziati, portati dalla struttura di sopporto (1), detto petalo (5) essendo atto ad essere richiamato, per effetto elettrostatico, verso il primo elettrodo (2) o verso il secondo elettrodo (3), quando viene applicata tensione rispettivamente fra il petalo (5) ed il primo elettrodo (2), o fra il petalo (5) e il secondo elettrodo (3), così da far assumere allo specchio differenti posizioni operative .
2. Dispositivo di specchio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la struttura di sopporto comprende una base piana (1) su cui sono applicati due film sottili (2, 3) di materiale elettricamente conduttore costituenti il primo ed il secondo elettrodo, detto petalo (5) essendo costituito da un film sottile avente entrambe le estremità (5, 5b) ancorate alla base (1) ed una porzione centrale (5c) recante lo specchio (6) ed appoggiata sulla base (1) con l'interposizione di un elemento distanziatore (7), in modo tale per cui le due porzioni di petalo (5d, 5e) intermedie fra la porzione centrale (5c) e le porzioni di estremità (5a, 5b) sono in grado di aderire selettivamente alla base (1) in funzione dell'attivazione del primo elettrodo (2) o del secondo elettrodo (3), cosi da disporre lo specchio (6) in differenti posizioni operative.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la base recante i due elettrodi (2, 3) è rivestita con uno strato di materiale dielettrico (4).
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la struttura di sopporto comprende una base (1) con una superficie superiore presentante una cavità (8), su cui sono applicati due film sottili di materiale elettricamente conduttore (2, 3) costituenti il primo ed il secondo elettrodo, detto petalo (5) essendo costituito da un film sottile avente entrambe le estremità ancorate alla base (1) ed una porzione centrale (5c) affacciata alla parete di fondo (8a) della suddetta cavità e distanziata da essa, in modo tale per cui detta porzione centrale (5c) del petalo (5) aderisce parzialmente per effetto elettrostatico su un lato o sull'altro del fondo (8a) della suddetta cavità, in funzione dell'attivazione del primo elettrodo (2) o del secondo elettrodo (3).
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la suddetta base (1) è rivestita con uno strato di materiale dielettrico (4).
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la struttura di sopporto comprende una base (1) di materiale elettricamente conduttore, costituente il primo elettrodo ed avente una superficie convessa (la) ed una lastra di materiale trasparente (9) affacciata a detta superficie convessa (la) e provvista di uno strato di materiale trasparente elettricamente conduttore (10) fungente da secondo elettrodo, detto petalo (5) essendo ancorato ad un'estremità alla struttura di sopporto ed avendo una porzione mobile sporgente a sbalzo nello spazio compreso fra la superficie convessa (la) e detta lastra trasparente (9), su cui è disposto lo specchio (6), in modo tale per cui detta parte mobile del petalo (5) è richiamata verso la base (1) o verso la lastra trasparente (9) in funzione dell'attivazione del primo elettrodo o del secondo elettrodo.
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la suddetta base è provvista di uno strato di materiale dielettrico (4). Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.