WO2004070450A1 - Object orientation device - Google Patents

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WO2004070450A1
WO2004070450A1 PCT/FR2004/050034 FR2004050034W WO2004070450A1 WO 2004070450 A1 WO2004070450 A1 WO 2004070450A1 FR 2004050034 W FR2004050034 W FR 2004050034W WO 2004070450 A1 WO2004070450 A1 WO 2004070450A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
support stud
assembly
mirror
stud
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/050034
Other languages
French (fr)
Inventor
Claire Divoux
Eric Ollier
Stéphane CAPLET
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique filed Critical Commissariat A L'energie Atomique
Publication of WO2004070450A1 publication Critical patent/WO2004070450A1/en

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means

Definitions

  • the present invention relates to a device for orienting an object, comprising an object to be oriented or "deflected" such as a mirror, an optical lens or a series of optical lenses, this object being capable of occupying a plurality of positions relative to a substrate. More particularly, the invention relates to a device for orienting a mirror, for example having a size of less than a few hundred microns, and which can be moved into any one of the plurality of positions relative to the substrate, by means of electrostatic actuation means.
  • the invention finds a very particular application in the field of screens equipping conventional display means or scanners, as a reflection device allowing the realization of a scan.
  • the invention also finds an application in the field of optical telecommunications for the production of optical switches.
  • a first assembly is typically constituted by electrodes distributed on the substrate so as to be opposite a second assembly, usually taking the form of an internal conductive surface of the mirror.
  • This mirror is kept at a distance from the substrate by means of holding means cooperating with an end portion of the mirror, and extend outwardly therefrom.
  • the holding means may take the form of a frame supporting the end portion of the mirror, this frame being provided with a plurality of flexible arms connecting the holding means to a fixed part of the device, such as its substrate.
  • the electrostatic force or forces generated between these elements cause the mirror to tilt in a determined position, authorized by the flexibility of the means of support. Note that this position is also a function of the value of the supply voltage applied between the conductive assemblies of the actuating means.
  • a ray or a light beam can be reflected at a particular angle of inclination of the mirror relative to the substrate of the device.
  • the use of such electrostatic actuation means has certain major drawbacks, which may limit the performance of the device, and / or make its design more complex.
  • the actuation means of the reflection device are electrostatic means such as those which have just been presented, it remains impossible to simultaneously offer a low supply voltage and a high maximum tilt angle, so that when designing this type of device, it is constantly necessary to find a compromise between these two values.
  • the phenomenon of abrupt plating makes it possible to ensure controlled movement of the mirror only over a limited operating range, insofar as this mirror cannot adopt any stable position between the position obtained during the application of the supply voltage limit value, and the position in which it is pressed against the substrate.
  • the electrostatic actuation means are generally similar to those described above, with electrodes arranged on the substrate so as to be distributed around the support stud of the mirror.
  • the mirror of the device is no longer held by a frame at its end portion, but only by a support stud substantially centered on the mirror.
  • This specific arrangement allowing the mirror to tilt substantially relative to its center, in particular makes it possible to present a maximum angle of inclination greater than that which can be obtained under similar operating conditions, with a conventional reflection device such as that described above. above.
  • the problem of sudden plating of the mirror on the substrate remains, so that it is still not possible, after having exceeded the supply voltage limit value, to maintain the mirror in a stable position other than that in which it is in contact with the substrate.
  • the design of a mirror having optical properties necessary for good light reflection and mechanical properties preventing any deformation when it is pressed against the substrate generates costs and / or constraints. significant footprint.
  • the object of the invention is therefore to propose a device for orienting an object such as a mirror, comprising a substrate, an object, as well as at least one support pin for the object interposed between the latter and the device substrate, the device further comprising electrostatic actuating means capable of moving the object in a plurality of positions relative to the substrate, the device at least partially overcoming the drawbacks mentioned above relating to the embodiments of the art prior.
  • the invention relates to a device for orienting an object such as a mirror, comprising a substrate, an object, as well as at least one stud for supporting the object interposed between the latter and the substrate. of the device, the device further comprising electrostatic actuation means capable of moving the object in a plurality of positions relative to the substrate, the electrostatic actuation means comprising a first and a second at least partially electrically conductive assembly intended to cooperate with each other in order to move the object in any one of the positions relative to the substrate, the first assembly being integral with the substrate.
  • the second assembly is arranged between the substrate and the object, and the device further comprises a lower support stud located between the second assembly and the substrate and being integral with this second assembly and this substrate, thus an upper support stud located between the second set and the object and being integral with this second set and the object.
  • the second assembly is able to be pressed against the substrate when the electrostatic actuation means are in an activated state.
  • the second set of electrostatic actuation means is no longer constituted by an internal conductive wall of the mirror, but takes the form of an assembly independent of the mirror, located at a distance from the latter, and attached integrally to the lower and upper support pads of the device.
  • the displacement of the second assembly obtained by the activation of the electrostatic actuation means and authorized by a deformation of the lower support stud, makes it possible to generate a movement of the upper support stud, and consequently causes a displacement of the device mirror.
  • the particular arrangement according to the invention allows a strong inclination of the mirror relative to the substrate, without this state of steep inclination corresponding to a position in which the mirror is pressed against the substrate of the device. Indeed, during a movement of the mirror caused by the displacement of the second assembly, the latter is designed to come into contact with the substrate and stop the movement of the mirror, before the latter comes to bear against this same substrate.
  • the mirror of the device is then able to occupy stable positions of strong inclination in which its lower part is very close to the substrate, without however being in abutment against the latter. It is specified that this type of position was naturally not possible with the devices of the prior art, due to the pull-in phenomenon occurring between the conductive internal wall of the mirror and the electrodes located on the device substrate.
  • the second assembly is advantageously capable of describing a movement close to that of a ball joint, insofar as it is connected to the substrate via the lower support stud.
  • the mirror occupies a position of strong inclination, it is not pressed against another element of the device, but always remains only carried by the upper support stud to which it is secured. In this way, it does not deform and does not cause loss and / or distortion of a signal to be transmitted.
  • it is then possible to decouple the mechanical properties from the properties optics of the device, insofar as these properties are respectively provided by two distinct elements.
  • the specific positioning of the second assembly makes it possible to have a small distance between the latter and the substrate, while ensuring high inclinations of the mirror.
  • the distance between the first and second at least partially electrically conductive assemblies constituting the electrostatic actuation means is also relatively small, and in any case less than the distance between the first assembly and the internal wall of the mirror of the device.
  • the supply voltage required by the actuating means to generate a given inclination of the mirror can therefore be reduced compared to that which would have been necessary with a reflection device of the prior art, using the internal wall of the mirror. as a conductive element belonging to the actuating means.
  • the device according to the invention offers the possibility it is up to this mirror to occupy discrete positions and also to avoid enslavement and / or to limit the enslavement time by pre-positioning.
  • the lower and upper support pads jointly form a single support stud passing through the second set and being integral with the latter, the single support stud having a first end secured to the substrate, as well as a second end secured to the object.
  • the first fully conductive assembly consists of a plurality of electrodes spaced from each other and distributed around the support stud, these electrodes preferably being arranged so as to define a ring surrounding a single support stud.
  • the distribution of the electrodes on the substrate is carried out as a function of the various positions which it is desired to occupy for the object of the device, each of these electrodes being able to cooperate with the second assembly taking the form of a plate.
  • rigid, at least the bottom wall facing the plurality of electrodes is electrically conductive.
  • the activation of an electrode causes an end portion of the rigid plate to be pressed against the substrate of the device, as well as a sharp inclination of the object along a given axis.
  • the plating observed then has the consequence of bringing the plate considerably closer to the electrodes adjacent to that which caused this plating, insofar as the rigid plate also rests in an inclined position, substantially parallel to the object.
  • the voltage the supply to be applied between these two elements is all the smaller the less the distance separating them.
  • the first assembly remains identical to that encountered in the first preferred embodiment, while the second assembly is a flexible membrane having a conductive bottom wall located opposite the plurality electrodes of the first set.
  • the second assembly can therefore be a membrane produced entirely using an electrically conductive material such as monocrystalline silicon or polycrystalline silicon, or a membrane made of any flexible material, having a conductive coating constituting its lower wall.
  • an electrically conductive material such as monocrystalline silicon or polycrystalline silicon
  • a membrane made of any flexible material having a conductive coating constituting its lower wall.
  • Another example could also consist in providing an electrically conductive coating on the upper wall of a support material, then used as an insulator.
  • an alternative solution more complicated to implement could consist in providing a plurality of electrodes mounted on a membrane made of any flexible material, and arranged so as to be able to cooperate with the plurality of electrodes of the first set electrostatic actuation means.
  • the plated portion of the membrane is extended on either side circumferentially by a deformed portion very close to the electrodes directly adjacent to that having been activated.
  • the supply voltage to be applied between these two elements is all the smaller the less the distance separating them.
  • the second set remains identical to that encountered in the second preferred embodiment, while the first set always consists of a plurality of electrodes spaced from each other and distributed around the support pad, but arranged so as to define a plurality of concentric rings surrounding the support pad.
  • this preferred embodiment makes it possible to gradually and very precisely incline this object, by carrying out a plating of variable surface of the flexible membrane against the substrate.
  • a portion of the membrane pressed against the substrate extends not only on either side circumferentially by a deformed portion, but also radially by another deformed portion, also very close to the electrodes directly adjacent to the one having been actuated and belonging to an internally adjacent ring.
  • the variation in the angle of inclination of the object as a function of the voltage applied to the electrostatic actuation means has a certain linearity, insofar as electrodes having the same surface can cause a linear displacement according to the number of activated electrodes.
  • the flexible membrane constituting the second assembly is similar to that provided in the second and third preferred embodiments, but is additionally divided into a plurality of radial tongues each extending from the device's support pad.
  • This configuration advantageously makes it possible to further increase the flexibility of the flexible membrane, and to significantly reduce the response time of the device.
  • the object can then be in a substantially circular shape in the same way as the flexible membrane and the rigid plate, this shape being specially suitable for cooperating with the plurality of electrodes of the first set, arranged so as to define one or more rings surrounding the tilting member.
  • the preferentially flexible support stud is arranged substantially perpendicular to the substrate, to the object and to the flexible membrane or to the rigid plate of the device, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state.
  • this stud located substantially centered or substantially eccentrically on the object and on the flexible membrane or the rigid plate of the device has a height of the order of 20 ⁇ m and a diameter which can vary depending on the nature of the materials, for example less than approximately 5 ⁇ m in the case of silicon.
  • the reflection device is in the form of any of the preferred embodiments mentioned above, and is produced so that at least one of the first and second sets has at least one priming zone.
  • the supply voltage to be applied between electrically conductive elements to cause their plating being the smaller the greater the plating surface, the presence of one or more initiation zones of relatively large surface makes it possible to further lower the power requirements of the device.
  • the device then comprises a lower support stud having a first end secured to the substrate as well as a second end secured to the second assembly, and an upper support stud having a first end secured to the second set as well as a second end secured to the object.
  • the manufacture of the orientation device can be considerably simplified and the maintenance of the object appreciably improved.
  • the upper support stud is located in the extension of the lower support stud from which it is separated by the second set.
  • the upper support stud has a cross section substantially identical to that of the lower support stud, or else a cross section greater than that of this lower support stud.
  • the upper support stud can also be located eccentrically with respect to this same lower support stud.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an object orientation device according to a first preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state
  • FIG. 2 shows a sectional view taken along line II-II of Figure 1
  • Figure 3 shows the device for orienting an object of Figure 1
  • - Figure 4 shows a sectional view of an object orientation device according to a second preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state
  • - FIG. 5 represents the device for orienting an object of FIG. 4, when the electrostatic actuation means are in an activated state
  • FIG. 6 represents a sectional view of a device for orienting an object according to a third preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state
  • FIG. 7 shows a sectional view taken along line VII-VII of Figure 6
  • Figure 8 shows the device for orienting an object of Figure 6, when the electrostatic actuation means are in an activated state
  • - Figure 9 shows the orientation device of an object of Figure 6, when the electrostatic actuating means are in another activated state
  • FIG. 10 partially represents a top view of an object orientation device according to a fourth preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state,
  • FIG. 11 shows a sectional view of an object orientation device according to a fifth preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state, and when the zones d are in an activated state,
  • FIG. 12 represents a sectional view taken along line XII-XII of FIG. 11,
  • FIG. 13 shows a partial top view of an object orientation device according to a sixth preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state, and when the area boot is also in an activated state
  • Figures 14 to 17 show variants of the orientation device according to the first preferred embodiment, shown in Figures 1 to 3, and Figures 18a to 18k schematically represent the different steps of an example of a method for manufacturing an object orientation device according to the invention.
  • the orientation devices of an object according to the invention are all assimilated to light reflection devices, in which the object to be oriented is a mirror.
  • the object to be oriented is a mirror.
  • other types of objects could be used in place of the mirror, such as an optical lens, a series of optical lenses, or a deformable mirror, within the scope of the invention.
  • FIG. 1 With reference jointly to Figures 1 and 2, there is shown a device 1 for orienting an object, according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • the device 1 firstly comprises a substrate 2, for example made of silicon, as well as a mirror 4 kept at a distance from the substrate 2, substantially parallel to the latter.
  • the mirror 4 preferably has a substantially circular shape, but could of course adopt any other suitable shape, without departing from the scope of the invention.
  • the mirror 4 has a diameter of the order of 400 ⁇ m and a thickness of approximately 5 ⁇ m, and is preferably produced conventionally using materials such as aluminum. .
  • the device 1 also includes a single support pad 6 for the mirror 4, interposed between the latter and the device substrate 2.
  • the single support stud 6 constitutes both a lower support stud 6 ′, as well as an upper support stud 6 ".
  • the support stud 6 is made of silicon, and has a height of the order of 20 ⁇ m and a diameter of less than approximately 5 ⁇ m in the case of the use of silicon.
  • the support stud 6 is provided with a first end 6a and with a second end 6b, the first end 6a being integral with the substrate 2 and the second end 6b being integral with the mirror 4 .
  • the orientation device 1 further comprises electrostatic actuation means capable of moving the mirror 4 in a plurality of positions relative to the substrate 2, each of these positions making it possible to reflect a light beam in a distinct direction.
  • the electrostatic actuation means comprise a first assembly 8 and a second assembly 10, each of them being designed to cooperate with the other in order to cause a displacement of the mirror 4 in one of the positions relative to the substrate 2 , and being at least partially electrically conductive.
  • the lower support stud 6 ′ formed by a part of the single stud 6, is located between the substrate 2 and the second assembly 10.
  • this lower support stud 6 '' integral with both the substrate 2 and of the second set 10 carries the first end 6a of the single stud 6.
  • the upper support stud 6 '', formed by another part of the single stud 6, is located between the second set 10 and the object 4.
  • this upper support stud 6 '' integral with both the second assembly 10 and the object 4 carries the second end 6b of the single stud 6.
  • the first assembly 8 is integral with the substrate 2, and is constituted by a plurality of electrodes 12 spaced from one another and distributed around the support stud 6, the distribution being judiciously carried out according to the specific positions which it is desired to have the mirror 4 of the device take 1.
  • the electrodes 12, located on an upper part of the substrate 2 and covered by an insulating film 14, are arranged so as to define a ring 12a surrounding the stud support 6, while remaining circumferentially spaced from each other.
  • the arrangement of the electrodes 12 could be quite different, for example adapted so that these electrodes 12 define a square, without departing from the scope of the invention.
  • the second set 10 of the electrostatic actuation means takes the form of a rigid plate at least partially electrically conductive 16, integral with the support stud 6 and located at a distance substrate 2 and mirror 4.
  • the plate 16 can be made entirely using an electrically conductive material such as silicon, aluminum and gold, or have only one conductive lower or upper wall 16a.
  • the electrostatic actuating means when the electrostatic actuating means are in an inactivated state as shown in FIG. 1, that is to say when the supply voltage applied between the first and second sets 8 and 10 by the electric power source is substantially zero, the plate 16 then rests substantially parallel to the substrate 2 and to the mirror 4 of the device 1.
  • the plate 16 is also of substantially circular shape, and has a diameter slightly smaller than that of the mirror 4, and slightly higher than that of the ring 12a formed by the electrodes 12 of the first set 8.
  • the single support stud 6 can be located either centrally or eccentrically on the mirror 4 and the second assembly 10 of the device 1.
  • the orientation device 1 according to the first preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an activated state, that is to say when a certain supply voltage is applied between the plate 16 and one or more electrodes 12 of the first set 8.
  • the supply voltage applied to the electrostatic actuation means causes the rigid plate 16 to be pressed against the substrate 2, this pressing taking the form of a contact between an end portion of the plate 16, and a part of the substrate 2 located in line with the activated electrode or adjacent electrodes 12.
  • the movement of the rigid plate 16 generates a deformation of the support stud 6, preferably made of a flexible material.
  • the support stud 6 could be rigid and assembled on the substrate 2 using an appropriate mechanical connection allowing pivoting of stud 6 along all of the required axes, without departing from the scope of the invention.
  • the movement of the rigid plate 16 causing the deformation or displacement of the support stud 6 also generates a movement of the mirror 4 relative to the substrate 2, this movement being stopped by the coming into contact of the plate 16 and the substrate 2
  • the mirror 4 can therefore be strongly inclined relative to the substrate 2, without being in abutment against the latter.
  • the device 1 when the device 1 is in an activated state such as that shown in FIG. 3, in which an electrode 12 is activated, it is then possible to modify the positioning of the mirror 4 by activating an adjacent electrode 12.
  • the distance between the adjacent electrode 12 and the rigid plate 16 is very small due to the initial inclination of the plate 16, and the supply voltage to be applied between the electrode adjacent 12 and the plate 16 to cause a change in the axis of inclination of the mirror 4 is therefore advantageously unimportant.
  • FIG. 4 there is shown a device 100 for orienting an object, according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • the orientation device 100 comprises a substrate 2, a mirror 4, a support pad 6 and. a first set 8, all of these elements being arranged in a similar manner to that encountered in the first preferred embodiment.
  • the first set 8 of the electrostatic actuation means comprises a plurality of electrodes 12 spaced from each other and covered by an insulating film 14, these electrodes 12 being distributed on the substrate 2 around the support stud 6, so defining a ring 12a as shown in FIG. 2.
  • they are each connected to an electrical power source (not shown), and made of a conventional conductive material such as a metal or doped silicon, and isolated from each other using a conventional insulating element such as air or an oxide.
  • the electrostatic actuation means also comprise a second electrically conductive assembly 110, integral with the support stud 6 and located at a distance from the substrate 2 and the mirror 4.
  • the second set 110 of the device 100 takes the form of a flexible membrane 116, having a bottom wall 116a electrically conductive.
  • the flexible membrane 116 is entirely produced using an electrically conductive material such as monocrystalline silicon or polycrystalline silicon.
  • this membrane 116 is also connected to the electrical power source, and is free relative to the mirror 4, insofar as no direct mechanical connection exists between these two elements.
  • the electrostatic actuating means when the electrostatic actuating means are in an inactivated state such as that shown in FIG. 4, that is to say when the supply voltage applied between the first and second sets 8 and 110 by the electric power source is substantially zero, the membrane 116 then rests substantially parallel to the substrate 2 and to the mirror 4 of the device 100.
  • the membrane 116 is also of substantially circular shape, and has a diameter slightly less than that of the mirror 4, and slightly greater than that of the ring 12a formed by the electrodes 12 of the first set 8.
  • the orientation device 100 when the electrostatic actuating means are in an activated state, that is to say when a certain supply voltage is applied between the membrane 116 and one or more electrodes 12 of the first set 8.
  • the supply voltage applied to the electrostatic actuation means causes a plating of the flexible membrane 116 against the substrate 2 of the device 100.
  • This plating takes the form of a flat contact between a portion 118 of the membrane 116 initially located opposite the activated electrode or adjacent electrodes 12, and a part of the substrate 2 situated in line with this activated electrode or electrodes 12.
  • the movement of the flexible membrane 116 generates a deformation of the support stud 6, and consequently causes a movement of the mirror 4 relative to the substrate 2, this movement being stopped by the balance between the force of electrostatic attraction and the restoring force generated by the bending of the stud 6 and the bending of the membrane 116.
  • the mirror 4 can therefore be strongly inclined relative to the substrate 2, without being in abutment against the latter.
  • the distance between the adjacent electrode 12 and the deformed portion 120 is very small, and the supply voltage to be applied between the adjacent electrode 12 and the flexible membrane 116 to cause a change in position of the mirror 4 is therefore advantageously unimportant.
  • FIG. 7 there is shown a device 200 for orienting an object, according to a third preferred embodiment of the present invention.
  • the elements of the device 200 shown in Figures 6 to 9 bearing the same reference numerals as elements of the devices 1 and 100 shown in Figures 1 to 5, correspond to identical or similar elements.
  • the orientation device 200 comprises a substrate 2, a mirror 4, a support pad 6 and a second assembly 110, all of these elements being arranged in a similar manner to that encountered in the first and second preferred embodiments.
  • the second set 110 of the electrostatic actuation means is constituted by a flexible membrane 116, having a bottom wall 116a electrically conductive.
  • the flexible membrane 116 is entirely made using an electrically conductive material such as monocrystalline silicon or polycrystalline silicon.
  • this membrane 116 is connected to an electrical power source (not shown), and is free relative to the mirror 4, insofar as no direct mechanical connection exists between these two elements.
  • the first assembly 208 of the device 200 takes the form of a plurality of electrodes 212 spaced from one another and distributed around the support stud 6, the distribution being judiciously carried out as a function of the specific positions that it is desired to take at the mirror 4 of the device 1.
  • the electrodes 212 located on an upper part of the substrate 2 and covered by an insulating film 14, are arranged so as to define a plurality of concentric rings 212a, 212b, 212c, 212d surrounding the support stud 6, while remaining spaced circumferentially and radially from each other.
  • the membrane 116 When the electrostatic actuation means are in an inactivated state such as that shown in FIG. 6, that is to say when the supply voltage applied between the first and second sets 208 and 110 by the power source is substantially zero, the membrane 116 then rests substantially parallel to substrate 2 and to mirror 4 of device 200.
  • the orientation device 200 when the electrostatic actuating means are in an activated state, that is to say when a certain supply voltage is applied between the membrane 116 and one or more electrodes 212 of the first set 208. Note that in the configuration shown, only one or more electrodes 212 of the ring 212a having the largest diameter have been actuated.
  • the supply voltage applied to the electrostatic actuation means causes the flexible membrane 116 to be pressed against the substrate 2 of the device 200.
  • this pressing takes the form of a plane contact between a portion 118 of the membrane 116 initially located opposite the activated electrode or adjacent electrodes 212 of the same ring 212a, and a part of the substrate 2 located at the right of this electrode or these activated electrodes 212.
  • the plated portion 118 constitutes a peripheral portion of the flexible membrane 116.
  • the movement of the flexible membrane 116 generates a deformation of the support stud 6, and consequently causes a movement of the mirror 4 relative to the substrate 2, this movement being stopped by the coming into contact of the membrane 116 and the substrate. 2.
  • the mirror 4 can therefore be slightly inclined relative to the substrate 2.
  • the device 200 when the device 200 is in an activated state such as that shown in FIG. 8, in which an electrode 12 is activated, it is then possible to modify the positioning of the mirror 4 by activating an adjacent electrode 212 belonging to the ring 212b directly and internally adjacent.
  • the axis of inclination of the mirror 4 remains substantially unchanged, while the angle formed between this mirror 4 and the substrate 2 is then slightly accentuated, due to d 'greater deformation of the flexible membrane 116.
  • the plated portion 118 of the membrane 116 extends over two electrodes 212 belonging to two adjacent rings 212a and 212b, which causes a simultaneous increase on the one hand plating surface between the membrane 116 and the substrate 2, and on the other hand the deformation of the support stud 6.
  • the remaining electrode rings 212c and 212d it is possible to gradually vary the angle of inclination of the mirror 4 relative to the substrate 2, by constantly passing by stable and precise positions, ensured by the abutment of the flexible membrane 116 against the substrate 2.
  • portion 118 of the membrane 116 pressed against the substrate 2 following the activation of 'An electrode 212 is extended radially by another deformed portion 122, also very close to the electrodes 212 directly adjacent to that having been actuated, and belonging to the ring 212b directly and internally adjacent to the ring 212a.
  • the supply voltage to be applied between the adjacent electrode 212 and the flexible membrane 116 to cause a change in the angle of inclination of the mirror 4 is consequently advantageously unimportant.
  • the deformed part 122 progressively moving towards the support stud 6 of the device 200 as the different rings are actuated the supply voltage to be applied to the electrostatic actuation means always remains low, even in the case where the angle of inclination of the mirror 4 is very high.
  • the mirror 4 is able to be inclined at an angle of the order of ⁇ 10 ° relative to the substrate 2, using a voltage d 'food electrostatic actuation means less than about 100 V.
  • FIG. 10 there is partially shown a device 300 for orienting an object, according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
  • the device 300 can take the form of any of the devices 100 and 200 according to the second and third preferred embodiments, with the difference that the flexible membrane 116, constituting the second assembly 110 electrically conductor, is divided into a plurality of radial tabs 116a.
  • the tongues 116a each extend from the support stud 6, and cover a plurality electrodes 212 each belonging to a different ring 212a, 212b, 212c, 212d.
  • each of the radial tongues 116a covers a single electrode 12.
  • the flexibility of the flexible membrane 116 provided by its fragmentation into several ⁇ tabs 116a, has the effect of considerably reducing the response time of the 300 reflection device, so that various changes in positioning of the mirror 4 (not shown) can be operated more quickly.
  • the flexible membrane 116 could be replaced by one or more bars.
  • the elements of the device 400 represented in FIGS. 11 and 12 bearing the same numerical references as elements of the devices 1, 100, 200 and 300 represented in FIGS. 1 to 10, correspond to identical elements. or the like.
  • the orientation device 400 can take the form of any of the devices 1, 100, 200 and 300 according to the first four preferred embodiments described above, with the difference that the first and second at least partially electrically conductive assemblies each further include a zone boot.
  • the first and second assemblies could also each comprise several initiation zones, without departing from the scope of the invention.
  • the second assembly 110 comprises the flexible membrane 116, as well as a priming area 420.
  • the initiation zone 420 is substantially circular, and attached to an end portion of the membrane 116, so as to extend beyond the latter.
  • the first assembly 208 further comprises a priming zone 422 also substantially circular and of the same dimension as the priming zone 420, located in the same plane as the electrodes 212, and arranged outside them.
  • the initiation zones 420 and 422 are placed opposite one another, so that when a supply voltage is applied to them, the initiation zone 420 is pressed against the substrate 2 of the device. 400, as shown in Figure 11.
  • the supply voltage to be applied between these zones to cause their plating is therefore only very low.
  • the main function of the plating observed is to cause a slight deformation of the flexible membrane 116, so that the latter approaches the ring of electrodes 212a having the largest diameter.
  • the initial supply voltage to be applied between the membrane 116 and a first electrode 212 of the ring 212a is also very low.
  • FIG. 13 there is shown a device 500 for orienting an object, according to a sixth preferred embodiment of the present invention, constituting an alternative to the device 400 according to the fifth preferred embodiment.
  • the orientation device 500 can take the form of any one of the devices 1, 100, 200 and 300 according to the first four preferred embodiments described above, with the difference that the first electrically conductive assembly further comprises a priming zone.
  • the first assembly 208 comprises the plurality of electrodes 212, as well as a priming zone 522.
  • the initiation zone 522 partially constitutes the ring 212a having the largest diameter, and therefore takes the form of a surface electrode much greater than the other electrodes 212 of the first set 208, in since it constitutes a real angular portion of the ring 212a.
  • the supply voltage to be applied between this zone 522 and the flexible membrane 116 to cause the plating thereof is not therefore only very small, the plating observed having the main function of causing a deformation of the flexible membrane 116, so that it approaches the electrodes 212 of the rings 212a and 212b.
  • the second assembly 110 is electrically connected by means of holding arms 524 which are electrically conductive.
  • the holding arms 524 are preferably designed so as to be extremely flexible, so that they have almost no resistance to the movement of the assembly 110 caused by the electrostatic actuation.
  • the device 1 comprises a single lower support stud 6 'establishing the junction between the substrate 2 and the second assembly at least partially electrically conductive 10.
  • the lower support stud 6 ' has a first end 6' a secured to the substrate 2, as well as a second end 6'b secured to the second assembly 10.
  • the device 1 also includes a single upper support stud 6 '', located in the extension of stud 6 'and having substantially the same section.
  • the upper support stud 6 '' is fixedly arranged between the second set 10 and the mirror 4, and therefore has a first end 6 '' a secured to the second set 10, thus as a second end 6''b secured to the object 4.
  • FIG. 15 shows another variant in which the single upper support stud 6 '' is arranged eccentrically with respect to the single lower support stud 6 ', the studs 6' and 6 '' preferably having the same section.
  • the device 1 can comprise a single lower support stud 6 ', and a plurality of upper support studs 6' 'integral with the mirror 4 and the second set 10
  • two upper studs 6 ′′ have been shown, of section substantially identical to that of the lower stud 6 ′.
  • these two studs 6 '' for example placed on either side of the lower stud 6 ', allow better sealing between the mirror 4 and the second set at least partially electrically conductive 10.
  • the first step in this manufacturing process is to plan a substrate 601 of the SOI substrate type (from the English “Silicon On Isolant”, the substrate 601 being composed of a lower layer of silicon 602 as well as an upper layer of silicon 604, these two layers being separated by a film 606 made of silicon oxide.
  • the upper layer 604 is etched in order to reveal a support stud 608.
  • the film 606 serving as implantation oxide is then removed by deoxidation, then replaced by an insulating film 612, covering the lower layer 602, the electrodes 610, the support pad 608, as well as the rest of the upper layer 604. Subsequently, as shown in FIG. 18e, a molecular sealing of a thin layer of silicon 614 is carried out, on the insulating film 612, above the support pad 608 and the rest of the upper layer 604 of the substrate 601. As can be seen in the figure
  • the method of manufacturing the device for orienting an object comprises a step consisting in providing another substrate 618, also of the SOI substrate type, the substrate 618 being composed of a lower layer of silicon 620 as well as an upper layer of silicon 622, these two layers being separated by a film 624 of silicon oxide (FIG. 18g).
  • the upper layer 622 is then etched several times to reveal on the one hand a mirror 626, and on the other hand a support stud 628, integral with the mirror 626 and located above of it.
  • the substrate 618 is covered with a sealing oxide, taking the form of a film 630 deposited on the mirror 626, on the support pad 628, on the film 624, as well as on the rest of the upper layer. 622 of substrate 618, as shown in Figure 18i.
  • the substrate 618 can be turned over and sealed by adhesion to the substrate 601, so that the part of the film 630 covering the support pad 628 is in contact with the central part of the thin layer 614 of the substrate 601.
  • a device for orienting an object such as a mirror, comprising a mirror 626, an upper support stud 628, a second electrically conductive assembly 614, a lower support pad 608, as well as a support 602 provided with electrodes 610 constituting the first electrically conductive assembly.

Abstract

The invention relates to a device (200) which is used to orient an object such as a mirror. The inventive device comprises a substrate (2), an object (4) and at least one object support contact block (6, 6', 6'). The device also comprises electrostatic actuation means which can move the object to a plurality of positions and which comprise a first assembly (208) which is solidly connected to the substrate. According to the invention, a second assembly (110) is disposed between the substrate and the object. The device further comprises a contact block (6') which is disposed between the second assembly and the substrate as well as a block (6') which is disposed between the second assembly and the object. The aforementioned second assembly can be pressed against the substrate when the electrostatic actuation means are activated.

Description

DISPOSITIF D'ORIENTATION D'UN OBJET DESCRIPTION OBJECT ORIENTATION DEVICE DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention se rapporte à un dispositif d'orientation d'un objet, comprenant un objet à orienter ou à « défléchir » tel qu'un miroir, une lentille optique ou une série de lentilles optiques, cet objet étant susceptible d'occuper une pluralité de positions par rapport à un substrat. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'orientation d'un miroir, disposant par exemple d'une taille inférieure à quelques centaines de microns, et pouvant être déplacé dans l'une quelconque de la pluralité de positions par rapport au substrat, par l'intermédiaire de moyens d'actionnement électrostatiques .The present invention relates to a device for orienting an object, comprising an object to be oriented or "deflected" such as a mirror, an optical lens or a series of optical lenses, this object being capable of occupying a plurality of positions relative to a substrate. More particularly, the invention relates to a device for orienting a mirror, for example having a size of less than a few hundred microns, and which can be moved into any one of the plurality of positions relative to the substrate, by means of electrostatic actuation means.
L'invention trouve une application toute particulière dans le domaine des écrans équipant des moyens d'affichage classiques ou des scanners, en tant que dispositif de réflexion permettant la réalisation d'un balayage. En outre, l'invention trouve également une application dans le domaine des télécommunications optiques pour la réalisation de commutateurs optiques.The invention finds a very particular application in the field of screens equipping conventional display means or scanners, as a reflection device allowing the realization of a scan. In addition, the invention also finds an application in the field of optical telecommunications for the production of optical switches.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE De l'état de la technique, on connaît l'existence d'un dispositif de réflexion de lumière classique, comportant un miroir apte à être ajusté à l'aide de moyens d'actionnement électrostatiques. Ces moyens comprennent habituellement deux ensembles électriquement conducteurs, qui en fonction de la valeur de la tension d'alimentation qui leur est appliquée, provoquent une inclinaison déterminée du miroir par rapport au substrat du dispositif.STATE OF THE PRIOR ART From the state of the art, the existence of a conventional light reflection device is known, comprising a mirror capable of being adjusted using electrostatic actuation means. These means usually include two electrically conductive assemblies, which depending on the value of the supply voltage applied to them, cause a determined inclination of the mirror relative to the substrate of the device.
En effet, dans un tel dispositif de réflexion, un premier ensemble est typiquement constitué par des électrodes réparties sur le substrat de manière à être en regard d'un second ensemble, prenant habituellement la forme d'une surface interne conductrice du miroir. Ce miroir est maintenu à distance du substrat à l'aide de moyens de maintien coopérant avec une portion d'extrémité du miroir, et s'étendent extérieurement à celui-ci. A titre d'exemple, les moyens de maintien peuvent prendre la forme d'un cadre supportant la portion d'extrémité du miroir, ce cadre étant muni d'une pluralité de bras souples reliant les moyens de maintien à une partie fixe du dispositif, telle que son substrat.In fact, in such a reflection device, a first assembly is typically constituted by electrodes distributed on the substrate so as to be opposite a second assembly, usually taking the form of an internal conductive surface of the mirror. This mirror is kept at a distance from the substrate by means of holding means cooperating with an end portion of the mirror, and extend outwardly therefrom. By way of example, the holding means may take the form of a frame supporting the end portion of the mirror, this frame being provided with a plurality of flexible arms connecting the holding means to a fixed part of the device, such as its substrate.
Ainsi, lorsqu'une tension d'alimentation est appliquée entre la surface interne conductrice du miroir et une ou plusieurs électrodes du substrat, la ou les forces électrostatiques engendrées entre ces éléments provoquent une inclinaison du miroir dans une position déterminée, autorisée par la souplesse des moyens de maintien. Notons que cette position est également fonction de la valeur de la tension d' alimentation appliquée entre les ensembles conducteurs des moyens d'actionnement. Ainsi, suite à l'activation des moyens d'actionnement électrostatiques, un rayon ou un faisceau lumineux peut être réfléchi selon un angle d'inclinaison particulier du miroir par rapport au substrat du dispositif. Néanmoins, l'emploi de tels moyens d'actionnement électrostatiques présente certains inconvénients majeurs, susceptibles de limiter les performances du dispositif, et/ou de complexifier sa conception.Thus, when a supply voltage is applied between the internal conductive surface of the mirror and one or more electrodes of the substrate, the electrostatic force or forces generated between these elements cause the mirror to tilt in a determined position, authorized by the flexibility of the means of support. Note that this position is also a function of the value of the supply voltage applied between the conductive assemblies of the actuating means. Thus, following the activation of the electrostatic actuation means, a ray or a light beam can be reflected at a particular angle of inclination of the mirror relative to the substrate of the device. However, the use of such electrostatic actuation means has certain major drawbacks, which may limit the performance of the device, and / or make its design more complex.
A ce titre, il est précisé que lorsque la distance entre la surface interne du miroir et les électrodes du dispositif est faible, la tension nécessaire à appliquer pour provoquer une inclinaison du miroir est relativement peu importante. Cependant, dans un tel cas, malgré la possibilité d'utiliser une alimentation électrique simple, la géométrie obtenue limite alors inévitablement la valeur maximale que peut prendre l'angle formé entre le miroir et le substrat du dispositif.As such, it is specified that when the distance between the internal surface of the mirror and the electrodes of the device is small, the voltage necessary to apply to cause the mirror to tilt is relatively small. However, in such a case, despite the possibility of using a simple electrical supply, the geometry obtained then inevitably limits the maximum value that the angle formed between the mirror and the substrate of the device can take.
Par ailleurs, pour remédier à ce problème, il reste possible d'augmenter la distance entre la surface interne du miroir et les électrodes, afin d'être en mesure de disposer d'une inclinaison plus importante, et donc de présenter un dispositif de réflexion aux performances accrues. En revanche, cette solution est également contraignante dans le sens où la tension d'alimentation requise pour provoquer une inclinaison du miroir est fortement élevée, ce qui complexifie ainsi largement la conception du dispositif, et plus spécialement celle de son alimentation électrique.Furthermore, to remedy this problem, it remains possible to increase the distance between the internal surface of the mirror and the electrodes, in order to be able to have a greater inclination, and therefore to present a reflection device. with increased performance. On the other hand, this solution is also restrictive in the sense that the supply voltage required to cause the tilting of the mirror is very high, which thus greatly complicates the design of the device, and more particularly that of its electrical supply.
Comme cela vient d'être exposé ci-dessus, lorsque les moyens d'actionnement du dispositif de réflexion sont des moyens électrostatiques tels que ceux qui viennent d'être présentés, il demeure impossible de proposer simultanément une faible tension d'alimentation ainsi qu'un angle maximal d'inclinaison élevé, de sorte que lors de la conception de ce type de dispositif, il est constamment nécessaire de trouver un compromis entre ces deux valeurs .As has just been explained above, when the actuation means of the reflection device are electrostatic means such as those which have just been presented, it remains impossible to simultaneously offer a low supply voltage and a high maximum tilt angle, so that when designing this type of device, it is constantly necessary to find a compromise between these two values.
D'autre part, il est à noter que lorsqu'une tension est appliquée de façon croissante entre l'une des électrodes du substrat et la surface interne du miroir, la force électrostatique créée provoque un mouvement relatif entre ces éléments. Le mouvement relatif entre ces deux éléments est contrôlé jusqu'à l'application d'une valeur limite de tension d'alimentation, au-delà de laquelle la faible distance entre l'électrode activée et la surface interne du miroir engendre une force électrostatique si importante que cela entraîne inévitablement un plaquage brusque de ce miroir contre le substrat.On the other hand, it should be noted that when a voltage is increasingly applied between one of the electrodes of the substrate and the internal surface of the mirror, the electrostatic force created causes a relative movement between these elements. The relative movement between these two elements is controlled until the application of a supply voltage limit value, beyond which the short distance between the activated electrode and the internal surface of the mirror generates an electrostatic force if important that this inevitably leads to an abrupt plating of this mirror against the substrate.
Ainsi, le phénomène de plaquage brusque (de l'anglais « pull-in ») ne permet d'assurer un déplacement contrôlé du miroir que sur une plage de fonctionnement limitée, dans la mesure où ce miroir ne peut adopter aucune position stable entre la position obtenue lors de l'application de la valeur limite de tension d'alimentation, et la position dans laquelle il est plaqué contre le substrat.Thus, the phenomenon of abrupt plating (from the English “pull-in”) makes it possible to ensure controlled movement of the mirror only over a limited operating range, insofar as this mirror cannot adopt any stable position between the position obtained during the application of the supply voltage limit value, and the position in which it is pressed against the substrate.
Par ailleurs, si le phénomène de plaquage brusque restreint considérablement l'angle maximal que peut former le miroir avec le substrat avant que ces deux éléments soient plaqués l'un contre l'autre, cette valeur maximale est également diminuée par la nécessité de prendre une marge de sécurité afin qu'en résonance, le miroir du dispositif ne dépasse pas l'angle limite d' instabilité .Furthermore, if the sudden plating phenomenon considerably restricts the maximum angle that the mirror can form with the substrate before these two elements are pressed against each other, this maximum value is also reduced by the need to take a safety margin so that in resonance, the mirror of the device does not exceed the limit angle of instability.
Pour accroître la valeur maximale de l'angle formé entre le substrat et le miroir, il a été proposé un autre type de dispositif, dans lequel ces deux éléments sont espacés et reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un plot de soutien du miroir.To increase the maximum value of the angle formed between the substrate and the mirror, another type of device has been proposed, in which these two elements are spaced and connected to each other by means of a mirror support stud.
Dans ce type de dispositif, les moyens d'actionnement électrostatiques sont généralement similaires à ceux décrits précédemment, avec des électrodes agencées sur le substrat de façon à être réparties autour du plot de soutien du miroir. Ainsi, le miroir du dispositif n'est plus maintenu par un cadre au niveau de sa portion d'extrémité, mais uniquement par un plot de soutien sensiblement centré sur le miroir.In this type of device, the electrostatic actuation means are generally similar to those described above, with electrodes arranged on the substrate so as to be distributed around the support stud of the mirror. Thus, the mirror of the device is no longer held by a frame at its end portion, but only by a support stud substantially centered on the mirror.
Cet agencement spécifique autorisant le basculement du miroir sensiblement par rapport à son centre, permet notamment de présenter un angle d'inclinaison maximal supérieur à celui pouvant être obtenu dans des conditions de fonctionnement similaires, avec un dispositif de réflexion classique tel que celui décrit ci-dessus.This specific arrangement allowing the mirror to tilt substantially relative to its center, in particular makes it possible to present a maximum angle of inclination greater than that which can be obtained under similar operating conditions, with a conventional reflection device such as that described above. above.
Néanmoins, le problème de plaquage brusque du miroir sur le substrat subsiste, de sorte qu'il n'est toujours pas possible, après avoir dépassé la valeur limite de tension d'alimentation, de maintenir le miroir dans une position stable autre que celle dans laquelle il est en contact avec le substrat. A cet égard, il est précisé que même si la position du miroir en appui contre le substrat peut procurer un angle d'inclinaison important, elle n'est cependant pas souhaitable dans le sens où le miroir peut être amené à se déformer, et provoquer par conséquent une perte et/ou une déformation d'un signal à émettre. Par ailleurs, notons que la conception d'un miroir disposant de propriétés optiques nécessaires à la bonne réflexion de la lumière et de propriétés mécaniques interdisant toute déformation lorsqu'il est en appui contre le substrat, engendre des coûts et/ou des contraintes d'encombrement non négligeables.However, the problem of sudden plating of the mirror on the substrate remains, so that it is still not possible, after having exceeded the supply voltage limit value, to maintain the mirror in a stable position other than that in which it is in contact with the substrate. In this regard, it is specified that even if the position of the mirror resting against the substrate can provide a large angle of inclination, it is however not desirable in the sense that the mirror can be caused to deform, and consequently cause a loss and / or distortion of a signal to be transmitted. Furthermore, it should be noted that the design of a mirror having optical properties necessary for good light reflection and mechanical properties preventing any deformation when it is pressed against the substrate, generates costs and / or constraints. significant footprint.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention a donc pour but de proposer un dispositif d'orientation d'un objet tel qu'un miroir, comprenant un substrat, un objet, ainsi qu'au moins un plot de soutien de l'objet interposé entre ce dernier et le substrat du dispositif, le dispositif comprenant en outre des moyens d'actionnement électrostatiques susceptibles de déplacer l'objet dans une pluralité de positions par rapport au substrat, le dispositif remédiant au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur.The object of the invention is therefore to propose a device for orienting an object such as a mirror, comprising a substrate, an object, as well as at least one support pin for the object interposed between the latter and the device substrate, the device further comprising electrostatic actuating means capable of moving the object in a plurality of positions relative to the substrate, the device at least partially overcoming the drawbacks mentioned above relating to the embodiments of the art prior.
Pour ce faire, l'invention concerne un dispositif d'orientation d'un objet tel qu'un miroir, comprenant un substrat, un objet, ainsi qu'au moins un plot de soutien de l'objet interposé entre ce dernier et le substrat du dispositif, le dispositif comprenant en outre des moyens d' actionnement électrostatiques susceptibles de déplacer l'objet dans une pluralité de positions par rapport au substrat, les moyens d' actionnement électrostatiques comportant un premier et un second ensembles au moins partiellement électriquement conducteurs destinés à coopérer l'un avec l'autre afin de déplacer l'objet dans l'une quelconque des positions par rapport au substrat, le premier ensemble étant solidaire du substrat. Selon l'invention, le second ensemble est agencé entre le substrat et l'objet, et le dispositif comporte en outre un plot de soutien inférieur situé entre le second ensemble et le substrat et étant solidaire de ce second ensemble et de ce substrat, ainsi qu'un plot de soutien supérieur situé entre le second ensemble et l'objet et étant solidaire de ce second ensemble et de l'objet. De plus, le second ensemble est apte à être plaqué contre le substrat lorsque les moyens d' actionnement électrostatiques sont dans un état activé.To do this, the invention relates to a device for orienting an object such as a mirror, comprising a substrate, an object, as well as at least one stud for supporting the object interposed between the latter and the substrate. of the device, the device further comprising electrostatic actuation means capable of moving the object in a plurality of positions relative to the substrate, the electrostatic actuation means comprising a first and a second at least partially electrically conductive assembly intended to cooperate with each other in order to move the object in any one of the positions relative to the substrate, the first assembly being integral with the substrate. According to the invention, the second assembly is arranged between the substrate and the object, and the device further comprises a lower support stud located between the second assembly and the substrate and being integral with this second assembly and this substrate, thus an upper support stud located between the second set and the object and being integral with this second set and the object. In addition, the second assembly is able to be pressed against the substrate when the electrostatic actuation means are in an activated state.
Avantageusement, lorsque l'objet à orienter ou à « défléchir » est du type miroir, le second ensemble des moyens d'actionnement électrostatiques n'est plus constitué par une paroi interne conductrice du miroir, mais prend la forme d'un ensemble indépendant du miroir, situé à distance de ce dernier, et rapporté solidairement sur les plots de soutien inférieur et supérieur du dispositif. De cette façon, le déplacement du second ensemble obtenu par l'activation des moyens d'actionnement électrostatiques et autorisé par une déformation du plot de soutien inférieur, permet d'engendrer un mouvement du plot de soutien supérieur, et provoque par conséquent un déplacement du miroir du dispositif. A ce titre, l'agencement particulier selon l'invention autorise une forte inclinaison du miroir par rapport au substrat, sans que cet état de forte inclinaison corresponde à une position dans laquelle le miroir est plaqué contre le substrat du dispositif. En effet, lors d'un mouvement du miroir provoqué par le déplacement du second ensemble, ce dernier est conçu pour entrer en contact avec le substrat et stopper le mouvement du miroir, avant que celui-ci ne vienne en appui contre ce même substrat.Advantageously, when the object to be oriented or "deflected" is of the mirror type, the second set of electrostatic actuation means is no longer constituted by an internal conductive wall of the mirror, but takes the form of an assembly independent of the mirror, located at a distance from the latter, and attached integrally to the lower and upper support pads of the device. In this way, the displacement of the second assembly obtained by the activation of the electrostatic actuation means and authorized by a deformation of the lower support stud, makes it possible to generate a movement of the upper support stud, and consequently causes a displacement of the device mirror. As such, the particular arrangement according to the invention allows a strong inclination of the mirror relative to the substrate, without this state of steep inclination corresponding to a position in which the mirror is pressed against the substrate of the device. Indeed, during a movement of the mirror caused by the displacement of the second assembly, the latter is designed to come into contact with the substrate and stop the movement of the mirror, before the latter comes to bear against this same substrate.
Ainsi, le miroir du dispositif est alors en mesure d'occuper des positions stables de forte inclinaison dans lesquelles sa partie basse est très rapprochée du substrat, sans pour autant être en appui contre celui-ci. Il est précisé que ce type de position n' était naturellement pas envisageable avec les dispositifs de l'art antérieur, en raison du phénomène de pull-in survenant entre la paroi interne conductrice du miroir et les électrodes situées sur le substrat du dispositif. En outre, il est noté que le second ensemble est avantageusement susceptible de décrire un mouvement proche de celui d'une rotule, dans la mesure où il est relié au substrat par l'intermédiaire du plot de soutien inférieur.Thus, the mirror of the device is then able to occupy stable positions of strong inclination in which its lower part is very close to the substrate, without however being in abutment against the latter. It is specified that this type of position was naturally not possible with the devices of the prior art, due to the pull-in phenomenon occurring between the conductive internal wall of the mirror and the electrodes located on the device substrate. In addition, it is noted that the second assembly is advantageously capable of describing a movement close to that of a ball joint, insofar as it is connected to the substrate via the lower support stud.
Par ailleurs, il est également indiqué que lorsque le miroir occupe une position de forte inclinaison, il n'est pas plaqué contre un autre élément du dispositif, mais reste toujours uniquement porté par le plot de soutien supérieur auquel il est solidarisé. De cette façon, il ne se déforme pas et ne provoque pas de perte et/ou de déformation d'un signal à émettre. A ce propos, notons qu'il est alors possible de découpler les propriétés mécaniques des propriétés optiques du dispositif, dans la mesure où ces propriétés sont respectivement procurées par deux éléments distincts.Furthermore, it is also indicated that when the mirror occupies a position of strong inclination, it is not pressed against another element of the device, but always remains only carried by the upper support stud to which it is secured. In this way, it does not deform and does not cause loss and / or distortion of a signal to be transmitted. In this regard, note that it is then possible to decouple the mechanical properties from the properties optics of the device, insofar as these properties are respectively provided by two distinct elements.
D'autre part, le positionnement spécifique du second ensemble permet de disposer d'une faible distance entre ce dernier et le substrat, tout en assurant des inclinaisons élevées du miroir. Ainsi, la distance entre les premier et second ensembles au moins partiellement électriquement conducteurs constituant les moyens d'actionnement électrostatiques est également relativement peu importante, et de toute façon plus faible que la distance entre le premier ensemble et la paroi interne du miroir du dispositif. Avantageusement, la tension d'alimentation requise par les moyens d'actionnement pour engendrer une inclinaison donnée du miroir peut donc être réduite par rapport à celle qui aurait été nécessaire avec un dispositif de réflexion de l'art antérieur, utilisant la paroi interne du miroir comme élément conducteur appartenant aux moyens d'actionnement.On the other hand, the specific positioning of the second assembly makes it possible to have a small distance between the latter and the substrate, while ensuring high inclinations of the mirror. Thus, the distance between the first and second at least partially electrically conductive assemblies constituting the electrostatic actuation means is also relatively small, and in any case less than the distance between the first assembly and the internal wall of the mirror of the device. Advantageously, the supply voltage required by the actuating means to generate a given inclination of the mirror can therefore be reduced compared to that which would have been necessary with a reflection device of the prior art, using the internal wall of the mirror. as a conductive element belonging to the actuating means.
Enfin, il est indiqué que le second ensemble étant destiné à entrer en contact avec le substrat du dispositif et par conséquent susceptible de stopper le mouvement du miroir avant qu'il ne vienne buter contre ce substrat, le dispositif selon l'invention offre la possibilité à ce miroir d'occuper des positions discrètes et également d'éviter un asservissement et/ou de limiter le temps d'asservissement par le pré-positionnement. De préférence, les plots de soutien inférieur et supérieur forment conjointement un unique plot de soutien traversant le second ensemble et étant solidaire de celui-ci, l'unique plot de soutien disposant d'une première extrémité solidaire du substrat, ainsi que d'une seconde extrémité solidaire de l'objet.Finally, it is indicated that the second assembly being intended to come into contact with the substrate of the device and consequently likely to stop the movement of the mirror before it comes to abut against this substrate, the device according to the invention offers the possibility it is up to this mirror to occupy discrete positions and also to avoid enslavement and / or to limit the enslavement time by pre-positioning. Preferably, the lower and upper support pads jointly form a single support stud passing through the second set and being integral with the latter, the single support stud having a first end secured to the substrate, as well as a second end secured to the object.
Selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention, le premier ensemble entièrement conducteur est constitué d'une pluralité d'électrodes espacées les unes des autres et réparties autour du plot de soutien, ces électrodes étant de préférence disposées de manière à définir un anneau entourant un unique plot de soutien. Bien entendu, la répartition des électrodes sur le substrat est effectuée en fonction des diverses positions que l'on désire faire occuper à l'objet du dispositif, chacune de ces électrodes étant apte à coopérer avec le second ensemble prenant la forme d'un plateau rigide, dont au moins la paroi inférieure en regard de la pluralité d'électrodes est électriquement conductrice. Dans ce premier mode de réalisation préféré, l'activation d'une électrode entraîne un plaquage d'une portion d'extrémité du plateau rigide contre le substrat du dispositif, ainsi qu'une forte inclinaison de l'objet selon un axe donné. Le plaquage observé a alors pour conséquence de rapprocher considérablement le plateau des électrodes adjacentes à celle ayant provoqué ce plaquage, dans le mesure où le plateau rigide repose également dans une position inclinée, sensiblement parallèlement à l'objet. Or pour engendrer un plaquage entre une électrode et le plateau rigide, la tension d' alimentation à appliquer entre ces deux éléments est d'autant plus faible que la distance les séparant est peu importante. Ainsi, il est avantageusement possible de mettre en œuvre des tensions d'alimentation relativement faibles pour plaquer le plateau contre le substrat au niveau des électrodes adjacentes, et donc pour provoquer un changement de positionnement à l'objet.According to a first preferred embodiment of the present invention, the first fully conductive assembly consists of a plurality of electrodes spaced from each other and distributed around the support stud, these electrodes preferably being arranged so as to define a ring surrounding a single support stud. Of course, the distribution of the electrodes on the substrate is carried out as a function of the various positions which it is desired to occupy for the object of the device, each of these electrodes being able to cooperate with the second assembly taking the form of a plate. rigid, at least the bottom wall facing the plurality of electrodes is electrically conductive. In this first preferred embodiment, the activation of an electrode causes an end portion of the rigid plate to be pressed against the substrate of the device, as well as a sharp inclination of the object along a given axis. The plating observed then has the consequence of bringing the plate considerably closer to the electrodes adjacent to that which caused this plating, insofar as the rigid plate also rests in an inclined position, substantially parallel to the object. However, to generate a plating between an electrode and the rigid plate, the voltage the supply to be applied between these two elements is all the smaller the less the distance separating them. Thus, it is advantageously possible to implement relatively low supply voltages to press the plate against the substrate at the level of the adjacent electrodes, and therefore to cause a change of positioning to the object.
Selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, le premier ensemble reste identique à celui rencontré dans le premier mode de réalisation préféré, tandis que le second ensemble est une membrane flexible disposant d'une paroi inférieure conductrice située en regard de la pluralité d'électrodes du premier ensemble. Bien entendu, il peut donc s'agir d'une membrane réalisée entièrement à l'aide d'un matériau électriquement conducteur tel que du silicium monocristallin ou du silicium polycristallin, ou d'une membrane réalisée dans un matériau flexible quelconque, disposant d'un revêtement conducteur constituant sa paroi inférieure. Un autre exemple pourrait également consister à prévoir un revêtement électriquement conducteur sur la paroi supérieure d'un matériau support, utilisé alors comme isolant. D'autre part, une solution alternative plus compliquée à mettre en œuvre pourrait consister à prévoir une pluralité d'électrodes montées sur une membrane réalisée dans un matériau flexible quelconque, et agencées de manière à pouvoir coopérer avec la pluralité d'électrodes du premier ensemble des moyens d'actionnement électrostatiques. De plus, il est indiqué qu'après avoir provoqué un plaquage de la membrane flexible contre une électrode quelconque, la portion plaquée de la membrane se prolonge de part et d'autre circonférentiellement par une portion déformée très rapprochée des électrodes directement adjacentes à celle ayant été actionnée. Or pour engendrer un plaquage entre une électrode et la membrane flexible, comme mentionné précédemment, la tension d'alimentation à appliquer entre ces deux éléments est d'autant plus faible que la distance les séparant est peu importante. Ainsi, il est avantageusement possible de mettre en œuvre des tensions d'alimentation relativement faibles pour plaquer la portion déformée rapprochée des électrodes adjacentes contre le substrat, et donc pour provoquer un changement de positionnement de l'objet.According to a second preferred embodiment of the present invention, the first assembly remains identical to that encountered in the first preferred embodiment, while the second assembly is a flexible membrane having a conductive bottom wall located opposite the plurality electrodes of the first set. Of course, it can therefore be a membrane produced entirely using an electrically conductive material such as monocrystalline silicon or polycrystalline silicon, or a membrane made of any flexible material, having a conductive coating constituting its lower wall. Another example could also consist in providing an electrically conductive coating on the upper wall of a support material, then used as an insulator. On the other hand, an alternative solution more complicated to implement could consist in providing a plurality of electrodes mounted on a membrane made of any flexible material, and arranged so as to be able to cooperate with the plurality of electrodes of the first set electrostatic actuation means. In addition, it is indicated that after having caused the flexible membrane to be pressed against any electrode, the plated portion of the membrane is extended on either side circumferentially by a deformed portion very close to the electrodes directly adjacent to that having been activated. However, to generate a plating between an electrode and the flexible membrane, as mentioned previously, the supply voltage to be applied between these two elements is all the smaller the less the distance separating them. Thus, it is advantageously possible to use relatively low supply voltages to press the deformed portion close to the adjacent electrodes against the substrate, and therefore to cause a change in positioning of the object.
Selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, le second ensemble reste identique à celui rencontré dans le second mode de réalisation préféré, tandis que le premier ensemble est toujours constitué d'une pluralité d'électrodes espacées les unes des autres et réparties autour du plot de soutien, mais disposées de manière à définir une pluralité d' anneaux concentriques entourant le plot de soutien.According to a third preferred embodiment of the present invention, the second set remains identical to that encountered in the second preferred embodiment, while the first set always consists of a plurality of electrodes spaced from each other and distributed around the support pad, but arranged so as to define a plurality of concentric rings surrounding the support pad.
De façon avantageuse, outre la possibilité d'obtenir une grande inclinaison de l'objet par rapport au substrat du dispositif, ce mode de réalisation préféré permet d' incliner progressivement et de façon très précise cet objet, en effectuant un plaquage de surface variable de la membrane flexible contre le substrat.Advantageously, in addition to the possibility of obtaining a large inclination of the object relative to the substrate of the device, this preferred embodiment makes it possible to gradually and very precisely incline this object, by carrying out a plating of variable surface of the flexible membrane against the substrate.
En effet, à titre d'exemple, lorsqu'une électrode d'un anneau est mise sous tension, la membrane flexible est plaquée automatiquement contre le substrat et provoque une certaine inclinaison de l'objet par déformation et/ou déplacement du plot de soutien. Ainsi, à partir de cet instant, il est possible d'actionner une électrode située à proximité sur l'anneau directement et intérieurement adjacent, afin d'augmenter la surface de plaquage de la membrane, et donc d'accroître simultanément l'inclinaison l'objet par rapport au substrat. Par ailleurs, il est noté que chacune des positions de l'objet est obtenue par butée de la membrane flexible sur le substrat du dispositif, ce qui assure naturellement un positionnement exact et précis de cet objet.In fact, for example, when an electrode of a ring is energized, the flexible membrane is automatically pressed against the substrate and causes a certain inclination of the object by deformation and / or displacement of the support stud. . Thus, from this instant, it is possible to actuate an electrode located nearby on the ring directly and internally adjacent, in order to increase the plating surface of the membrane, and therefore simultaneously increase the inclination l object relative to the substrate. Furthermore, it is noted that each of the positions of the object is obtained by abutment of the flexible membrane on the substrate of the device, which naturally ensures exact and precise positioning of this object.
De plus, il est indiqué qu'une portion plaquée de la membrane contre le substrat se prolonge non seulement de part et d'autre circonférentiellement par une portion déformée, mais aussi radialement par une autre portion déformée, également très rapprochée des électrodes directement adjacentes à celle ayant été actionnée et appartenant à un anneau intérieurement adjacent. Ainsi, il est avantageusement possible de mettre en œuvre des tensions d' alimentation relativement faibles pour plaquer la portion déformée rapprochée des électrodes adjacentes contre le substrat, et donc pour accentuer l'inclinaison de l'objet, jusqu'à obtenir une inclinaison très importante de celui-ci. Enfin, dans ce troisième mode de réalisation préféré de l'invention, la variation de l'angle d'inclinaison de l'objet en fonction de la tension appliquée aux moyens d'actionnement électrostatiques présente une certaine linéarité, dans la mesure où des électrodes ayant une même surface peuvent provoquer un déplacement linéaire en fonction du nombre d'électrodes activées.In addition, it is indicated that a portion of the membrane pressed against the substrate extends not only on either side circumferentially by a deformed portion, but also radially by another deformed portion, also very close to the electrodes directly adjacent to the one having been actuated and belonging to an internally adjacent ring. Thus, it is advantageously possible to implement relatively low supply voltages to press the deformed portion close to the adjacent electrodes against the substrate, and therefore to accentuate the inclination of the object, until a very large inclination is obtained. of it. Finally, in this third preferred embodiment of the invention, the variation in the angle of inclination of the object as a function of the voltage applied to the electrostatic actuation means has a certain linearity, insofar as electrodes having the same surface can cause a linear displacement according to the number of activated electrodes.
Selon un quatrième mode de réalisation préféré de la présente invention, la membrane flexible constituant le second ensemble est similaire à celle prévue dans les second et troisième modes de réalisation préférés, mais est en plus morcelée en une pluralité de languettes radiales s' étendant chacune depuis le plot de soutien du dispositif. Cette configuration permet, de façon avantageuse, d'accroître encore davantage la souplesse de la membrane flexible, et de diminuer de manière significative le temps de réponse du dispositif. Dans l'ensemble des modes de réalisation préférés décrits ci-dessus, l'objet peut alors se présenter sous une forme sensiblement circulaire au même titre que la membrane flexible et le plateau rigide, cette forme étant spécialement appropriée pour coopérer avec la pluralité d'électrodes du premier ensemble, disposées de manière à définir un ou plusieurs anneaux entourant l'organe de basculement.According to a fourth preferred embodiment of the present invention, the flexible membrane constituting the second assembly is similar to that provided in the second and third preferred embodiments, but is additionally divided into a plurality of radial tongues each extending from the device's support pad. This configuration advantageously makes it possible to further increase the flexibility of the flexible membrane, and to significantly reduce the response time of the device. In all of the preferred embodiments described above, the object can then be in a substantially circular shape in the same way as the flexible membrane and the rigid plate, this shape being specially suitable for cooperating with the plurality of electrodes of the first set, arranged so as to define one or more rings surrounding the tilting member.
En outre, le plot de soutien préférentiellement flexible est agencé sensiblement perpendiculairement au substrat, à l'objet et à la membrane flexible ou au plateau rigide du dispositif, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé. Par ailleurs, ce plot situé de façon sensiblement centrée ou de façon sensiblement excentrée sur l'objet et sur la membrane flexible ou le plateau rigide du dispositif, présente une hauteur de l'ordre de 20 μm et un diamètre pouvant varier en fonction de la nature des matériaux, par exemple inférieur à environ 5 μm dans le cas du silicium.In addition, the preferentially flexible support stud is arranged substantially perpendicular to the substrate, to the object and to the flexible membrane or to the rigid plate of the device, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state. Furthermore, this stud located substantially centered or substantially eccentrically on the object and on the flexible membrane or the rigid plate of the device, has a height of the order of 20 μm and a diameter which can vary depending on the nature of the materials, for example less than approximately 5 μm in the case of silicon.
Selon un cinquième et un sixième modes de réalisation préférés de la présente invention, le dispositif de réflexion se présente sous la forme de l'un quelconque des modes de réalisation préférés mentionnés ci-dessus, et est réalisé de manière à ce qu'au moins l'un des premier et second ensembles dispose d'au moins une zone d'amorçage. Ainsi, la tension d' alimentation à appliquer entre des éléments électriquement conducteurs pour provoquer leur plaquage étant d' autant plus faible que la surface de plaquage est importante, la présence d'une ou plusieurs zones d'amorçage de surface relativement élevée permet d' abaisser encore davantage les besoins en alimentation du dispositif.According to a fifth and a sixth preferred embodiments of the present invention, the reflection device is in the form of any of the preferred embodiments mentioned above, and is produced so that at least one of the first and second sets has at least one priming zone. Thus, the supply voltage to be applied between electrically conductive elements to cause their plating being the smaller the greater the plating surface, the presence of one or more initiation zones of relatively large surface makes it possible to further lower the power requirements of the device.
La totalité des modes de réalisation préférés décrits succinctement ci-dessus présentent chacun un unique plot de soutien formant à la fois le plot de soutien inférieur et le plot de soutien supérieur, ce plot unique s' étendant donc depuis le substrat jusqu'au miroir du dispositif en traversant le second ensemble. Néanmoins, on peut prévoir que ces plots inférieur et supérieur soient distincts et séparés l'un de l'autre par le second ensemble. Dans une telle configuration, le dispositif comporte alors un plot de soutien inférieur disposant d'une première extrémité solidaire du substrat ainsi que d'une seconde extrémité solidaire du second ensemble, et d'un plot de soutien supérieur disposant d'une première extrémité solidaire du second ensemble ainsi que d'une seconde extrémité solidaire de objet.All of the preferred embodiments briefly described above each have a single support pad forming both the lower support pad and the upper support pad, this single pad therefore extending from the substrate to the mirror of the device crossing the second set. However, provision can be made for these lower and upper studs to be distinct and separated from each other by the second set. In such a configuration, the device then comprises a lower support stud having a first end secured to the substrate as well as a second end secured to the second assembly, and an upper support stud having a first end secured to the second set as well as a second end secured to the object.
De manière avantageuse, lorsque les plots inférieur et supérieur sont prévus de façon à être distincts, la fabrication du dispositif d'orientation peut être considérablement simplifiée et le maintien de l'objet sensiblement amélioré.Advantageously, when the lower and upper studs are provided so as to be distinct, the manufacture of the orientation device can be considerably simplified and the maintenance of the object appreciably improved.
Il est alors possible de prévoir que le plot de soutien supérieur se situe dans le prolongement du plot de soutien inférieur duquel il est séparé par le second ensemble. De préférence, le plot de soutien supérieur dispose d'une section sensiblement identique à celle du plot de soutien inférieur, ou bien d'une section supérieure à celle de ce plot de soutien inférieur.It is then possible to provide that the upper support stud is located in the extension of the lower support stud from which it is separated by the second set. Preferably, the upper support stud has a cross section substantially identical to that of the lower support stud, or else a cross section greater than that of this lower support stud.
Alternativement, le plot de soutien supérieur peut aussi se situer de façon excentrée par rapport à ce même plot de soutien inférieur.Alternatively, the upper support stud can also be located eccentrically with respect to this same lower support stud.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.Other advantages and characteristics of the invention will appear in the detailed non-limiting description below.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif d'orientation d'un objet selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé,This description will be made with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows a sectional view of an object orientation device according to a first preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state,
- la figure 2 représente une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 représente le dispositif d'orientation d'un objet de la figure 1, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état activé, - la figure 4 représente une vue en coupe d'un dispositif d'orientation d'un objet selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé, - la figure 5 représente le dispositif d'orientation d'un objet de la figure 4, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état activé,- Figure 2 shows a sectional view taken along line II-II of Figure 1, Figure 3 shows the device for orienting an object of Figure 1, when the electrostatic actuation means are in an activated state, - Figure 4 shows a sectional view of an object orientation device according to a second preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state, - FIG. 5 represents the device for orienting an object of FIG. 4, when the electrostatic actuation means are in an activated state,
- la figure 6 représente une vue en coupe d'un dispositif d'orientation d'un objet selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé,FIG. 6 represents a sectional view of a device for orienting an object according to a third preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state,
- la figure 7 représente une vue en coupe prise le long de la ligne VII-VII de la figure 6, la figure 8 représente le dispositif d'orientation d'un objet de la figure 6, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état activé, - la figure 9 représente le dispositif d'orientation d'un objet de la figure 6, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un autre état activé,- Figure 7 shows a sectional view taken along line VII-VII of Figure 6, Figure 8 shows the device for orienting an object of Figure 6, when the electrostatic actuation means are in an activated state, - Figure 9 shows the orientation device of an object of Figure 6, when the electrostatic actuating means are in another activated state,
- la figure 10 représente partiellement une vue de dessus d'un dispositif d'orientation d'un objet selon un quatrième mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé,FIG. 10 partially represents a top view of an object orientation device according to a fourth preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state,
- la figure 11 représente une vue en coupe d'un dispositif d'orientation d'un objet selon un cinquième mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé, et lorsque les zones d'amorçage sont dans un état activé,- Figure 11 shows a sectional view of an object orientation device according to a fifth preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state, and when the zones d are in an activated state,
- la figure 12 représente une vue en coupe prise le long de la ligne XII-XII de la figure 11,FIG. 12 represents a sectional view taken along line XII-XII of FIG. 11,
- la figure 13 représente une vue partielle de dessus d'un dispositif d'orientation d'un objet selon un sixième mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé, et lorsque la zone d'amorçage est également dans un état activé, les figures 14 à 17 représentent des variantes du dispositif d'orientation selon le premier mode de réalisation préféré, représenté sur les figures 1 à 3, et les figures 18a à 18k représentent schématiquement les différentes étapes d'un exemple de procédé de fabrication d'un dispositif d'orientation d'un objet selon l'invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PREFERES- Figure 13 shows a partial top view of an object orientation device according to a sixth preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state, and when the area boot is also in an activated state, Figures 14 to 17 show variants of the orientation device according to the first preferred embodiment, shown in Figures 1 to 3, and Figures 18a to 18k schematically represent the different steps of an example of a method for manufacturing an object orientation device according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Il est tout d'abord indiqué que dans les modes de réalisation préférés décrits ci-dessous, les dispositifs d'orientation d'un objet selon l'invention sont tous assimilés à des dispositifs de réflexion de lumière, dans lesquels l'objet à orienter est un miroir. Cependant, bien entendu, d'autres types d'objets pourraient être utilisés à la place du miroir, tels qu'une lentille optique,' une série de lentilles optiques, ou encore un miroir déformable, sans sortir du cadre de l'invention.It is first indicated that in the preferred embodiments described below, the orientation devices of an object according to the invention are all assimilated to light reflection devices, in which the object to be oriented is a mirror. However, of course, other types of objects could be used in place of the mirror, such as an optical lens, a series of optical lenses, or a deformable mirror, within the scope of the invention.
En référence conjointement aux figures 1 et 2, il est représenté un dispositif 1 d'orientation d'un objet, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention.With reference jointly to Figures 1 and 2, there is shown a device 1 for orienting an object, according to a first preferred embodiment of the present invention.
Le dispositif 1 comprend tout d'abord un substrat 2, par exemple réalisé en silicium, ainsi qu'un miroir 4 maintenu à distance du substrat 2, sensiblement parallèlement à celui-ci. Le miroir 4 dispose préférentiellement d'une forme sensiblement circulaire, mais pourrait bien entendu adopter toute autre forme appropriée, sans sortir du cadre de l'invention. De plus, il est précisé que le miroir 4 dispose d'un diamètre de l'ordre de 400 μm et d'une épaisseur d'environ 5 μm, et est réalisé de préférence classiquement à l'aide de matériaux tels que 1' aluminium.The device 1 firstly comprises a substrate 2, for example made of silicon, as well as a mirror 4 kept at a distance from the substrate 2, substantially parallel to the latter. The mirror 4 preferably has a substantially circular shape, but could of course adopt any other suitable shape, without departing from the scope of the invention. In addition, it is specified that the mirror 4 has a diameter of the order of 400 μm and a thickness of approximately 5 μm, and is preferably produced conventionally using materials such as aluminum. .
Afin de maintenir le miroir 4 à distance du substrat 2, le dispositif 1 comporte également un unique plot de soutien 6 du miroir 4, interposé entre ce dernier et le substrat 2 du dispositif. Comme cela sera exposé plus clairement ci-dessous, l'unique plot de soutien 6 constitue à la fois un plot de soutien inférieur 6', ainsi qu'un plot de soutien supérieur 6" . Préférentiellement, le plot de soutien 6 est réalisé en silicium, et dispose d'une hauteur de l'ordre de 20 μm et d'un diamètre inférieur à environ 5 μm dans le cas de l'utilisation du silicium.In order to keep the mirror 4 away from the substrate 2, the device 1 also includes a single support pad 6 for the mirror 4, interposed between the latter and the device substrate 2. Like this will be explained more clearly below, the single support stud 6 constitutes both a lower support stud 6 ′, as well as an upper support stud 6 ". Preferably, the support stud 6 is made of silicon, and has a height of the order of 20 μm and a diameter of less than approximately 5 μm in the case of the use of silicon.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le plot de soutien 6 est muni d'une première extrémité 6a et d'une seconde extrémité 6b, la première extrémité 6a étant solidaire du substrat 2 et la seconde extrémité 6b étant solidaire du miroir 4.As can be seen in FIG. 1, the support stud 6 is provided with a first end 6a and with a second end 6b, the first end 6a being integral with the substrate 2 and the second end 6b being integral with the mirror 4 .
Le dispositif 1 d'orientation comprend en outre des moyens d'actionnement électrostatiques susceptibles de déplacer le miroir 4 dans une pluralité de positions par rapport au substrat 2, chacune de ces positions permettant de réfléchir un faisceau lumineux selon une direction distincte. Les moyens d'actionnement électrostatiques comprennent un premier ensemble 8 et un second ensemble 10, chacun d'entre eux étant conçus pour coopérer avec l'autre afin d'entraîner un déplacement du miroir 4 dans l'une des positions par rapport au substrat 2, et étant au moins partiellement électriquement conducteurs .The orientation device 1 further comprises electrostatic actuation means capable of moving the mirror 4 in a plurality of positions relative to the substrate 2, each of these positions making it possible to reflect a light beam in a distinct direction. The electrostatic actuation means comprise a first assembly 8 and a second assembly 10, each of them being designed to cooperate with the other in order to cause a displacement of the mirror 4 in one of the positions relative to the substrate 2 , and being at least partially electrically conductive.
Toujours en référence aux figures 1 et 2, on voit que le plot de soutien inférieur 6' , formé par une partie du plot unique 6, est situé entre le substrat 2 et le second ensemble 10. De plus, ce plot de soutien inférieur 6' solidaire à la fois du substrat 2 et du second ensemble 10 porte la première extrémité 6a de l'unique plot 6. De la même manière, le plot de soutien supérieur 6'', formé par une autre partie du plot unique 6, est situé entre le second ensemble 10 et l'objet 4. En outre, ce plot de soutien supérieur 6'' solidaire à la fois du second ensemble 10 et de l'objet 4 porte la seconde extrémité 6b de l'unique plot 6.Still with reference to FIGS. 1 and 2, it can be seen that the lower support stud 6 ′, formed by a part of the single stud 6, is located between the substrate 2 and the second assembly 10. In addition, this lower support stud 6 '' integral with both the substrate 2 and of the second set 10 carries the first end 6a of the single stud 6. In the same way, the upper support stud 6 '', formed by another part of the single stud 6, is located between the second set 10 and the object 4. In addition, this upper support stud 6 '' integral with both the second assembly 10 and the object 4 carries the second end 6b of the single stud 6.
Par conséquent, on peut s'apercevoir que les plots de soutien inférieur 6' et supérieur 6'' sont en fait réunis sous la forme d'un unique plot de soutien 6 traversant le second ensemble 10 et étant solidarisé à ce dernier, et s' étendant depuis le substrat 2 jusqu'à l'objet 4.Consequently, it can be seen that the lower 6 'and upper 6' 'support studs are in fact joined in the form of a single support stud 6 passing through the second assembly 10 and being secured to the latter, and s extending from the substrate 2 to the object 4.
Dans ce premier mode de réalisation préféré, le premier ensemble 8 est solidaire du substrat 2, et est constitué par une pluralité d'électrodes 12 espacées les unes des autres et réparties autour du plot de soutien 6, la répartition étant judicieusement effectuée en fonction des positions spécifiques que l'on désire faire prendre au miroir 4 du dispositif 1. Préférentiellement, les électrodes 12, situées sur une partie supérieure du substrat 2 et recouvertes par un film isolant 14, sont disposées de manière à définir un anneau 12a entourant le plot de soutien 6, tout en restant espacées circonférentiellement les unes des autres. Bien entendu, la disposition des électrodes 12 pourrait être tout autre, par exemple adaptée de manière à ce que ces électrodes 12 définissent un carré, sans sortir du cadre de l'invention. De plus, elles sont chacune reliée à une source d'alimentation électrique (non représentée) , et réalisées dans un matériau conducteur classique tel qu'un métal ou du silicium dopé, et isolées les unes des autres à l'aide d'un élément isolant classique tel que l'air ou un oxyde. Par ailleurs, dans ce premier mode de réalisation préféré de la présente invention, le second ensemble 10 des moyens d'actionnement électrostatiques prend la forme d'un plateau rigide au moins partiellement électriquement conducteur 16, solidaire du plot de soutien 6 et situé à distance du substrat 2 et du miroir 4. A ce titre, notons que le plateau 16 peut être entièrement réalisé à l'aide d'un matériau électriquement conducteur tel que le silicium, l'aluminium et l'or, ou disposer seulement d'une paroi inférieure ou supérieure conductrice 16a.In this first preferred embodiment, the first assembly 8 is integral with the substrate 2, and is constituted by a plurality of electrodes 12 spaced from one another and distributed around the support stud 6, the distribution being judiciously carried out according to the specific positions which it is desired to have the mirror 4 of the device take 1. Preferably, the electrodes 12, located on an upper part of the substrate 2 and covered by an insulating film 14, are arranged so as to define a ring 12a surrounding the stud support 6, while remaining circumferentially spaced from each other. Of course, the arrangement of the electrodes 12 could be quite different, for example adapted so that these electrodes 12 define a square, without departing from the scope of the invention. In addition, they are each connected to an electrical power source (not shown), and made of a conventional conductive material such as a metal or doped silicon, and isolated from each other using a conventional insulating element such as air or an oxide. Furthermore, in this first preferred embodiment of the present invention, the second set 10 of the electrostatic actuation means takes the form of a rigid plate at least partially electrically conductive 16, integral with the support stud 6 and located at a distance substrate 2 and mirror 4. As such, note that the plate 16 can be made entirely using an electrically conductive material such as silicon, aluminum and gold, or have only one conductive lower or upper wall 16a.
Par conséquent, le plateau 16, également relié à la source d'alimentation électrique, est libre par rapport au miroir 4, dans la mesure où aucune liaison mécanique directe n'existe entre ces deux éléments.Consequently, the plate 16, also connected to the electric power source, is free relative to the mirror 4, insofar as no direct mechanical connection exists between these two elements.
D'autre part, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé tel que représenté sur la figure 1, c'est-à- dire lorsque la tension d'alimentation appliquée entre les premier et second ensembles 8 et 10 par la source d'alimentation électrique est sensiblement nulle, le plateau 16 repose alors sensiblement parallèlement au substrat 2 et au miroir 4 du dispositif 1.On the other hand, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state as shown in FIG. 1, that is to say when the supply voltage applied between the first and second sets 8 and 10 by the electric power source is substantially zero, the plate 16 then rests substantially parallel to the substrate 2 and to the mirror 4 of the device 1.
Préférentiellement, le plateau 16 est également de forme sensiblement circulaire, et dispose d'un diamètre légèrement inférieur à celui du miroir 4, et légèrement supérieur à celui de l'anneau 12a formé par les électrodes 12 du premier ensemble 8.Preferably, the plate 16 is also of substantially circular shape, and has a diameter slightly smaller than that of the mirror 4, and slightly higher than that of the ring 12a formed by the electrodes 12 of the first set 8.
Il est en outre noté que dans ce premier mode de réalisation préféré ainsi que dans tous les autres modes de réalisation préférés décrits ci- dessous, l'unique plot de soutien 6 peut être situé indifféremment de façon centrée ou de façon excentrée sur le miroir 4 et le second ensemble 10 du dispositif 1. En référence à la figure 3, on peut apercevoir le dispositif 1 d'orientation selon le premier mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état activé, c'est-à-dire lorsqu'une certaine tension d'alimentation est appliquée entre le plateau 16 et une ou plusieurs électrodes 12 du premier ensemble 8.It is further noted that in this first preferred embodiment as well as in all the other preferred embodiments described below, the single support stud 6 can be located either centrally or eccentrically on the mirror 4 and the second assembly 10 of the device 1. With reference to FIG. 3, one can see the orientation device 1 according to the first preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuation means are in an activated state, that is to say when a certain supply voltage is applied between the plate 16 and one or more electrodes 12 of the first set 8.
Comme on peut le voir sur cette figure 3, la tension d'alimentation appliquée aux moyens d'actionnement électrostatiques provoque un plaquage du plateau rigide 16 contre le substrat 2, ce plaquage prenant la forme d'un contact entre une portion d'extrémité du plateau 16, et une partie du substrat 2 située au droit de l'électrode ou des électrodes adjacentes 12 activées. Ainsi, le mouvement du plateau rigide 16 génère une déformation du plot de soutien 6, réalisé préférentiellement dans un matériau flexible. Naturellement, le plot de soutien 6 pourrait être rigide et assemblé sur le substrat 2 à l'aide d'une liaison mécanique appropriée autorisant un pivotement du plot 6 selon l'ensemble des axes requis, sans sortir du cadre de l'invention.As can be seen in this FIG. 3, the supply voltage applied to the electrostatic actuation means causes the rigid plate 16 to be pressed against the substrate 2, this pressing taking the form of a contact between an end portion of the plate 16, and a part of the substrate 2 located in line with the activated electrode or adjacent electrodes 12. Thus, the movement of the rigid plate 16 generates a deformation of the support stud 6, preferably made of a flexible material. Naturally, the support stud 6 could be rigid and assembled on the substrate 2 using an appropriate mechanical connection allowing pivoting of stud 6 along all of the required axes, without departing from the scope of the invention.
Par conséquent, le mouvement du plateau rigide 16 provoquant la déformation ou le déplacement du plot de soutien 6 engendre également un mouvement du miroir 4 par rapport au substrat 2, ce mouvement étant stoppé par l'entrée en contact du plateau 16 et du substrat 2. Dans une telle configuration, le miroir 4 peut donc être fortement incliné par rapport au substrat 2, sans être en butée contre ce dernier.Consequently, the movement of the rigid plate 16 causing the deformation or displacement of the support stud 6 also generates a movement of the mirror 4 relative to the substrate 2, this movement being stopped by the coming into contact of the plate 16 and the substrate 2 In such a configuration, the mirror 4 can therefore be strongly inclined relative to the substrate 2, without being in abutment against the latter.
Par ailleurs, il est précisé à titre d'exemple que lorsque le dispositif 1 se trouve dans un état activé tel que celui représenté sur la figure 3, dans lequel une électrode 12 est activée, il est alors possible de modifier le positionnement du miroir 4 en activant une électrode adjacente 12. Dans ce cas, la distance entre l'électrode adjacente 12 et le plateau rigide 16 est très faible en raison de l'inclinaison initiale du plateau 16, et la tension d'alimentation à appliquer entre l'électrode adjacente 12 et le plateau 16 pour provoquer un changement d'axe d'inclinaison du miroir 4 est par conséquent avantageusement peu importante .Furthermore, it is specified by way of example that when the device 1 is in an activated state such as that shown in FIG. 3, in which an electrode 12 is activated, it is then possible to modify the positioning of the mirror 4 by activating an adjacent electrode 12. In this case, the distance between the adjacent electrode 12 and the rigid plate 16 is very small due to the initial inclination of the plate 16, and the supply voltage to be applied between the electrode adjacent 12 and the plate 16 to cause a change in the axis of inclination of the mirror 4 is therefore advantageously unimportant.
En référence aux figures 4 et 5, il est représenté un dispositif 100 d'orientation d'un objet, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention.Referring to Figures 4 and 5, there is shown a device 100 for orienting an object, according to a second preferred embodiment of the present invention.
Il est tout d'abord indiqué que les éléments du dispositif 100 représentés sur les figures 4 et 5 portant les mêmes références numériques que des éléments du dispositif 1 représentés sur les figures 1 à 3, correspondent à des éléments identiques ou similaires .It is first indicated that the elements of the device 100 shown in Figures 4 and 5 bearing the same reference numerals as elements of the device 1 shown in Figures 1 to 3, correspond to identical or similar elements.
A ce titre, on s'aperçoit que le dispositif d'orientation 100 comporte un substrat 2, un miroir 4, un plot de soutien 6 et . un premier ensemble 8, l'ensemble de ces éléments étant agencés de manière similaire à celle rencontrée dans le premier mode de réalisation préféré.As such, we see that the orientation device 100 comprises a substrate 2, a mirror 4, a support pad 6 and. a first set 8, all of these elements being arranged in a similar manner to that encountered in the first preferred embodiment.
Ainsi, le premier ensemble 8 des moyens d'actionnement électrostatiques comporte une pluralité d'électrodes 12 espacées les unes des autres et recouvertes par un film isolant 14, ces électrodes 12 étant réparties sur le substrat 2 autour du plot de soutien 6, de manière à définir un anneau 12a tel que représenté sur la figure 2. De plus, elles sont chacune reliée à une source d'alimentation électrique (non représentée) , et réalisées dans un matériau conducteur classique tel qu'un métal ou du silicium dopé, et isolées les unes des autres à l'aide d'un élément isolant classique tel que l'air ou un oxyde.Thus, the first set 8 of the electrostatic actuation means comprises a plurality of electrodes 12 spaced from each other and covered by an insulating film 14, these electrodes 12 being distributed on the substrate 2 around the support stud 6, so defining a ring 12a as shown in FIG. 2. In addition, they are each connected to an electrical power source (not shown), and made of a conventional conductive material such as a metal or doped silicon, and isolated from each other using a conventional insulating element such as air or an oxide.
Dans ce second mode de réalisation préféré de la présente invention, les moyens d' actionnement électrostatiques comprennent également un second ensemble 110 électriquement conducteur, solidaire du plot de soutien 6 et situé à distance du substrat 2 et du miroir 4.In this second preferred embodiment of the present invention, the electrostatic actuation means also comprise a second electrically conductive assembly 110, integral with the support stud 6 and located at a distance from the substrate 2 and the mirror 4.
A la différence du second ensemble 10 du dispositif 1 selon le premier mode de réalisation préféré, le second ensemble 110 du dispositif 100 prend la forme d'une membrane flexible 116, disposant d'une paroi inférieure 116a électriquement conductrice. Préférentiellement, la membrane flexible 116 est entièrement réalisée à l'aide d'un matériau électriquement conducteur tel que du silicium monocristallin ou du silicium polycristallin. Bien entendu, cette membrane 116 est également reliée à la source d'alimentation électrique, et est libre par rapport au miroir 4, dans la mesure où aucune liaison mécanique directe n'existe entre ces deux éléments.Unlike the second set 10 of the device 1 according to the first preferred embodiment, the second set 110 of the device 100 takes the form of a flexible membrane 116, having a bottom wall 116a electrically conductive. Preferably, the flexible membrane 116 is entirely produced using an electrically conductive material such as monocrystalline silicon or polycrystalline silicon. Of course, this membrane 116 is also connected to the electrical power source, and is free relative to the mirror 4, insofar as no direct mechanical connection exists between these two elements.
D'autre part, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé tel que celui représenté sur la figure 4, c'est-à-dire lorsque la tension d'alimentation appliquée entre les premier et second ensembles 8 et 110 par la source d'alimentation électrique est sensiblement nulle, la membrane 116 repose alors sensiblement parallèlement au substrat 2 et au miroir 4 du dispositif 100.On the other hand, when the electrostatic actuating means are in an inactivated state such as that shown in FIG. 4, that is to say when the supply voltage applied between the first and second sets 8 and 110 by the electric power source is substantially zero, the membrane 116 then rests substantially parallel to the substrate 2 and to the mirror 4 of the device 100.
Préférentiellement, la membrane 116 est également de forme sensiblement circulaire, et dispose d'un diamètre légèrement inférieur à celui du miroir 4, et légèrement supérieur à celui de l'anneau 12a formé par les électrodes 12 du premier ensemble 8.Preferably, the membrane 116 is also of substantially circular shape, and has a diameter slightly less than that of the mirror 4, and slightly greater than that of the ring 12a formed by the electrodes 12 of the first set 8.
En référence à la figure 5, on peut apercevoir le dispositif 100 d'orientation selon le second mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état activé, c'est-à-dire lorsqu'une certaine tension d'alimentation est appliquée entre la membrane 116 et une ou plusieurs électrodes 12 du premier ensemble 8. Comme on peut le voir sur cette figure 5, la tension d'alimentation appliquée aux moyens d' actionnement électrostatiques provoque un plaquage de la membrane flexible 116 contre le substrat 2 du dispositif 100. Ce plaquage prend la forme d'un contact plan entre une portion 118 de la membrane 116 initialement située en regard de l'électrode ou des électrodes adjacentes 12 activées, et une partie du substrat 2 située au droit de cette électrode ou des ces électrodes 12 activées. Ainsi, le mouvement de la membrane flexible 116 génère une déformation du plot de soutien 6, et provoque par conséquent un mouvement du miroir 4 par rapport au substrat 2, ce mouvement étant stoppé par l'équilibre entre la force d'attraction électrostatique et la force de rappel générée par la flexion du plot 6 et la flexion de la membrane 116. Dans une telle configuration, le miroir 4 peut donc être fortement incliné par rapport au substrat 2, sans être en butée contre ce dernier. Par ailleurs, il est précisé à titre d'exemple que lorsque le dispositif 100 se trouve dans un état activé tel que celui représenté sur la figure 5, dans lequel une électrode 12 est activée, il est alors possible de modifier l'axe d'inclinaison du miroir 4 en activant une électrode adjacente 12, et en réitérant cette action autant de fois que nécessaire, afin d'obtenir une inclinaison du miroir 4 selon l'axe souhaité. A ce titre, il est à noter que la portion 118 de la membrane 116 plaquée contre le substrat 2 suite à l'activation d'une électrode 12 se prolonge circonférentiellement de part et d'autre par une portion déformée 120 (une seule d'entre elles étant représentée) , très rapprochée des électrodes 12 directement adjacentes à celle ayant été actionnée.Referring to Figure 5, we can see the orientation device 100 according to the second preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuating means are in an activated state, that is to say when a certain supply voltage is applied between the membrane 116 and one or more electrodes 12 of the first set 8. As can be seen in this FIG. 5, the supply voltage applied to the electrostatic actuation means causes a plating of the flexible membrane 116 against the substrate 2 of the device 100. This plating takes the form of a flat contact between a portion 118 of the membrane 116 initially located opposite the activated electrode or adjacent electrodes 12, and a part of the substrate 2 situated in line with this activated electrode or electrodes 12. Thus, the movement of the flexible membrane 116 generates a deformation of the support stud 6, and consequently causes a movement of the mirror 4 relative to the substrate 2, this movement being stopped by the balance between the force of electrostatic attraction and the restoring force generated by the bending of the stud 6 and the bending of the membrane 116. In such a configuration, the mirror 4 can therefore be strongly inclined relative to the substrate 2, without being in abutment against the latter. Furthermore, it is specified by way of example that when the device 100 is in an activated state such as that shown in FIG. 5, in which an electrode 12 is activated, it is then possible to modify the axis of inclination of the mirror 4 by activating an adjacent electrode 12, and repeating this action as many times as necessary, in order to obtain an inclination of the mirror 4 along the desired axis. As such, it should be noted that the portion 118 of the membrane 116 pressed against the substrate 2 following the activation of an electrode 12 is extended circumferentially on either side by a deformed portion 120 (only one of them being shown), very close to the electrodes 12 directly adjacent to that which has been actuated.
Ainsi, la distance entre l'électrode adjacente 12 et la portion déformée 120 est très faible, et la tension d'alimentation à appliquer entre l'électrode adjacente 12 et la membrane flexible 116 pour provoquer un changement de position du miroir 4 est par conséquent avantageusement peu importante. En référence conjointement aux figures 6 etThus, the distance between the adjacent electrode 12 and the deformed portion 120 is very small, and the supply voltage to be applied between the adjacent electrode 12 and the flexible membrane 116 to cause a change in position of the mirror 4 is therefore advantageously unimportant. With reference to Figures 6 and
7, il est représenté un dispositif 200 d'orientation d'un objet, selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention.7, there is shown a device 200 for orienting an object, according to a third preferred embodiment of the present invention.
Il est tout d'abord indiqué que les éléments du dispositif 200 représentés sur les figures 6 à 9 portant les mêmes références numériques que des éléments des dispositifs 1 et 100 représentés sur les figures 1 à 5, correspondent à des éléments identiques ou similaires. A ce titre, on s'aperçoit que le dispositif d'orientation 200 comporte un substrat 2, un miroir 4, un plot de soutien 6 et un second ensemble 110, l'ensemble de ces éléments étant agencés de manière similaire à celle rencontrée dans les premier et second modes de réalisation préférés.It is first indicated that the elements of the device 200 shown in Figures 6 to 9 bearing the same reference numerals as elements of the devices 1 and 100 shown in Figures 1 to 5, correspond to identical or similar elements. As such, we can see that the orientation device 200 comprises a substrate 2, a mirror 4, a support pad 6 and a second assembly 110, all of these elements being arranged in a similar manner to that encountered in the first and second preferred embodiments.
Ainsi, le second ensemble 110 des moyens d'actionnement électrostatiques est constitué par une membrane flexible 116, disposant d'une paroi inférieure 116a électriquement conductrice. Préférentiellement, la membrane flexible 116 est entièrement réalisée à l'aide d'un matériau électriquement conducteur tel que du silicium monocristallin ou du silicium polycristallin. De plus, cette membrane 116 est reliée à une source d'alimentation électrique (non représentée), et est libre par rapport au miroir 4, dans la mesure où aucune liaison mécanique directe n'existe entre ces deux éléments .Thus, the second set 110 of the electrostatic actuation means is constituted by a flexible membrane 116, having a bottom wall 116a electrically conductive. Preferably, the flexible membrane 116 is entirely made using an electrically conductive material such as monocrystalline silicon or polycrystalline silicon. In addition, this membrane 116 is connected to an electrical power source (not shown), and is free relative to the mirror 4, insofar as no direct mechanical connection exists between these two elements.
Le premier ensemble 208 du dispositif 200 prend la forme d'une pluralité d'électrodes 212 espacées les unes des autres et réparties autour du plot de soutien 6, la répartition étant judicieusement effectuée en fonction des positions spécifiques que l'on désire faire prendre au miroir 4 du dispositif 1. Les électrodes 212, situées sur une partie supérieure du substrat 2 et recouvertes par un film isolant 14, sont disposées de manière à définir une pluralité d'anneaux concentriques 212a, 212b, 212c, 212d entourant le plot de soutien 6, tout en restant espacées circonférentiellement et radialement les unes des autres. De plus, elles sont chacune reliées à la source d'alimentation électrique, et réalisées dans un matériau conducteur classique tel qu'un métal ou du silicium dopé, et isolées les unes des autres à l'aide d'un élément isolant classique tel que l'air ou un oxyde . Lorsque les moyens d' actionnement électrostatiques sont dans un état inactivé tel que celui représenté sur la figure 6, c'est-à-dire lorsque la tension d'alimentation appliquée entre les premier et second ensembles 208 et 110 par la source d'alimentation électrique est sensiblement nulle, la membrane 116 repose alors sensiblement parallèlement au substrat 2 et au miroir 4 du dispositif 200.The first assembly 208 of the device 200 takes the form of a plurality of electrodes 212 spaced from one another and distributed around the support stud 6, the distribution being judiciously carried out as a function of the specific positions that it is desired to take at the mirror 4 of the device 1. The electrodes 212, located on an upper part of the substrate 2 and covered by an insulating film 14, are arranged so as to define a plurality of concentric rings 212a, 212b, 212c, 212d surrounding the support stud 6, while remaining spaced circumferentially and radially from each other. In addition, they are each connected to the electrical power source, and made of a conventional conductive material such as a metal or doped silicon, and isolated from each other using a conventional insulating element such as air or an oxide. When the electrostatic actuation means are in an inactivated state such as that shown in FIG. 6, that is to say when the supply voltage applied between the first and second sets 208 and 110 by the power source is substantially zero, the membrane 116 then rests substantially parallel to substrate 2 and to mirror 4 of device 200.
En référence à la figure 8, on peut apercevoir le dispositif 200 d'orientation selon le troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les moyens d'actionnement électrostatiques sont dans un état activé, c'est-à-dire lorsqu'une certaine tension d'alimentation est appliquée entre la membrane 116 et une ou plusieurs électrodes 212 du premier ensemble 208. Notons que dans la configuration représentée, seules une ou plusieurs électrodes 212 de l'anneau 212a disposant du plus grand diamètre ont été actionnées.With reference to FIG. 8, one can see the orientation device 200 according to the third preferred embodiment of the present invention, when the electrostatic actuating means are in an activated state, that is to say when a certain supply voltage is applied between the membrane 116 and one or more electrodes 212 of the first set 208. Note that in the configuration shown, only one or more electrodes 212 of the ring 212a having the largest diameter have been actuated.
La tension d'alimentation appliquée aux moyens d'actionnement électrostatiques provoque un plaquage de la membrane flexible 116 contre le substrat 2 du dispositif 200. Comme indiqué dans le second mode de réalisation préféré, ce plaquage prend la forme d'un contact plan entre une portion 118 de la membrane 116 initialement située en regard de l'électrode ou des électrodes adjacentes 212 activées du même anneau 212a, et une partie du substrat 2 située au droit de cette électrode ou des ces électrodes 212 activées. Notons comme cela est visible sur la figure 8 que la portion plaquée 118 constitue une portion périphérique de la membrane flexible 116.The supply voltage applied to the electrostatic actuation means causes the flexible membrane 116 to be pressed against the substrate 2 of the device 200. As indicated in the second preferred embodiment, this pressing takes the form of a plane contact between a portion 118 of the membrane 116 initially located opposite the activated electrode or adjacent electrodes 212 of the same ring 212a, and a part of the substrate 2 located at the right of this electrode or these activated electrodes 212. Note that as can be seen in FIG. 8 that the plated portion 118 constitutes a peripheral portion of the flexible membrane 116.
Ainsi, le mouvement de la membrane flexible 116 génère une déformation du plot de soutien 6, et provoque par conséquent un mouvement du miroir 4 par rapport au substrat 2, ce mouvement étant stoppé par l'entrée en contact de la membrane 116 et du substrat 2. Dans une telle configuration, le miroir 4 peut donc être légèrement incliné par rapport au substrat 2.Thus, the movement of the flexible membrane 116 generates a deformation of the support stud 6, and consequently causes a movement of the mirror 4 relative to the substrate 2, this movement being stopped by the coming into contact of the membrane 116 and the substrate. 2. In such a configuration, the mirror 4 can therefore be slightly inclined relative to the substrate 2.
Comme cela a été indiqué ci-dessus dans le second mode de réalisation préféré, il est facilement possible de changer l'axe d'inclinaison du miroir 4 en actionnant une électrode adjacente 212 du même anneau 212a, à l'aide d'une tension d'alimentation relativement faible autorisée par la petite distance existante entre cette électrode adjacente 212 et la portion déformée 120 prolongeant circonférentiellement la portion plaquée 118 de la membrane 116.As indicated above in the second preferred embodiment, it is easily possible to change the tilt axis of the mirror 4 by actuating an adjacent electrode 212 of the same ring 212a, using a voltage relatively low power supply allowed by the small distance existing between this adjacent electrode 212 and the deformed portion 120 circumferentially extending the plated portion 118 of the membrane 116.
Par ailleurs, notons que lorsque le dispositif 200 se trouve dans un état activé tel que celui représenté sur la figure 8, dans lequel une électrode 12 est activée, il est alors possible de modifier le positionnement du miroir 4 en activant une électrode adjacente 212 appartenant à l'anneau 212b directement et intérieurement adjacent. Dans ce cas, comme on peut l'apercevoir sur la figure 9, l'axe d'inclinaison du miroir 4 reste sensiblement inchangé, tandis que l'angle formé entre ce miroir 4 et le substrat 2 est alors légèrement accentué, en raison d'une déformation plus importante de la membrane flexible 116. En effet, la portion plaquée 118 de la membrane 116 s'étend sur deux électrodes 212 appartenant à deux anneaux adjacents 212a et 212b, ce qui provoque une augmentation simultanée d'une part de la surface de plaquage entre la membrane 116 et le substrat 2, et d'autre part de la déformation du plot de soutien 6. De cette manière, en répétant l'action décrite ci-dessus pour chacun des anneaux d'électrodes restants 212c et 212d, il est possible de faire varier progressivement l'angle d'inclinaison du miroir 4 par rapport au substrat 2, en passant constamment par des positions stables et précises, assurées par la mise en butée de la membrane flexible 116 contre le substrat 2. A ce titre, il est à noter que la portion 118 de la membrane 116 plaquée contre le substrat 2 suite à l'activation d'une électrode 212 se prolonge radialement par une autre portion déformée 122, également très rapprochée des électrodes 212 directement adjacentes à celle ayant été actionnée, et appartenant à l'anneau 212b directement et intérieurement adjacent à l'anneau 212a.Furthermore, note that when the device 200 is in an activated state such as that shown in FIG. 8, in which an electrode 12 is activated, it is then possible to modify the positioning of the mirror 4 by activating an adjacent electrode 212 belonging to the ring 212b directly and internally adjacent. In this case, as can be seen in FIG. 9, the axis of inclination of the mirror 4 remains substantially unchanged, while the angle formed between this mirror 4 and the substrate 2 is then slightly accentuated, due to d 'greater deformation of the flexible membrane 116. In fact, the plated portion 118 of the membrane 116 extends over two electrodes 212 belonging to two adjacent rings 212a and 212b, which causes a simultaneous increase on the one hand plating surface between the membrane 116 and the substrate 2, and on the other hand the deformation of the support stud 6. In this way, by repeating the action described above for each of the remaining electrode rings 212c and 212d, it is possible to gradually vary the angle of inclination of the mirror 4 relative to the substrate 2, by constantly passing by stable and precise positions, ensured by the abutment of the flexible membrane 116 against the substrate 2. As such, it should be noted that the portion 118 of the membrane 116 pressed against the substrate 2 following the activation of 'An electrode 212 is extended radially by another deformed portion 122, also very close to the electrodes 212 directly adjacent to that having been actuated, and belonging to the ring 212b directly and internally adjacent to the ring 212a.
Ainsi, ici encore, la tension d'alimentation à appliquer entre l'électrode adjacente 212 et la membrane flexible 116 pour provoquer un changement de l'angle d'inclinaison du miroir 4 est par conséquent avantageusement peu importante. De plus, la partie déformée 122 se déplaçant progressivement vers le plot de soutien 6 du dispositif 200 au fur et à mesure que l'on actionne les différents anneaux, la tension d' alimentation à appliquer aux moyens d'actionnement électrostatiques reste toujours faible, même dans le cas où l'angle d'inclinaison du miroir 4 est très élevé.Thus, here again, the supply voltage to be applied between the adjacent electrode 212 and the flexible membrane 116 to cause a change in the angle of inclination of the mirror 4 is consequently advantageously unimportant. In addition, the deformed part 122 progressively moving towards the support stud 6 of the device 200 as the different rings are actuated, the supply voltage to be applied to the electrostatic actuation means always remains low, even in the case where the angle of inclination of the mirror 4 is very high.
Enfin, il est indiqué qu'avec un tel dispositif de réflexion 200, le miroir 4 est apte à être incliné d'un angle de l'ordre de ±10° par rapport au substrat 2, à l'aide d'une tension d'alimentation des moyens d'actionnement électrostatiques inférieure à environ 100 V.Finally, it is indicated that with such a reflection device 200, the mirror 4 is able to be inclined at an angle of the order of ± 10 ° relative to the substrate 2, using a voltage d 'food electrostatic actuation means less than about 100 V.
En référence à la figure 10, il est partiellement représenté un dispositif 300 d'orientation d'un objet, selon un quatrième mode de réalisation préféré de la présente invention.Referring to Figure 10, there is partially shown a device 300 for orienting an object, according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
Il est tout d'abord indiqué que les éléments du dispositif 300 représentés sur la figure 10 portant les mêmes références numériques que des éléments des dispositifs 100 et 200 représentés sur les figures 4 à 9, correspondent à des éléments identiques ou similaires.It is first indicated that the elements of the device 300 shown in Figure 10 bearing the same reference numerals as elements of the devices 100 and 200 shown in Figures 4 to 9, correspond to identical or similar elements.
A ce titre, Il est précisé que le dispositif 300 peut prendre la forme de l'un quelconque des dispositifs 100 et 200 selon les second et troisième modes de réalisation préférés, à la différence que la membrane flexible 116, constituant le second ensemble 110 électriquement conducteur, est morcelée en une pluralité de languettes radiales 116a. Dans la configuration représentée sur la figure 10 où le dispositif 300 est similaire au dispositif d'orientation 200 selon le troisième mode de réalisation préféré de l'invention, les languettes 116a s'étendent chacune depuis le plot de soutien 6, et recouvrent une pluralité d'électrodes 212 appartenant chacune à un anneau 212a, 212b, 212c, 212d différent. Bien entendu, dans le cas non représenté où le dispositif 300 dispose d'un premier ensemble 8 comportant des électrodes 12 définissant un seul anneau 12a tel que celui représenté sur la figure 2, chacune des languettes radiales 116a recouvre une seule électrode 12.As such, It is specified that the device 300 can take the form of any of the devices 100 and 200 according to the second and third preferred embodiments, with the difference that the flexible membrane 116, constituting the second assembly 110 electrically conductor, is divided into a plurality of radial tabs 116a. In the configuration shown in FIG. 10 where the device 300 is similar to the orientation device 200 according to the third preferred embodiment of the invention, the tongues 116a each extend from the support stud 6, and cover a plurality electrodes 212 each belonging to a different ring 212a, 212b, 212c, 212d. Of course, in the case not shown where the device 300 has a first assembly 8 comprising electrodes 12 defining a single ring 12a such as that shown in FIG. 2, each of the radial tongues 116a covers a single electrode 12.
De cette façon, la grande souplesse de la membrane flexible 116, procurée par son morcellement en plusieurs^ languettes 116a, a pour conséquence de diminuer considérablement le temps de réponse du dispositif de réflexion 300, de sorte que les divers changements de positionnement du miroir 4 (non représenté) peuvent être opérés plus rapidement. Notons à titre indicatif qu'afin de se prévaloir des mêmes avantages, la membrane flexible 116 pourrait être remplacée par une ou plusieurs barrettesIn this way, the flexibility of the flexible membrane 116, provided by its fragmentation into several ^ tabs 116a, has the effect of considerably reducing the response time of the 300 reflection device, so that various changes in positioning of the mirror 4 (not shown) can be operated more quickly. As an indication, in order to take advantage of the same advantages, the flexible membrane 116 could be replaced by one or more bars.
(non représentées), chacune assemblée sur l'unique plot de soutien 6. En référence conjointement aux figures 11 et 12, il est représenté un dispositif 400 d'orientation d'un objet, selon un cinquième mode de réalisation préféré de la présente invention.(not shown), each assembled on the single support pad 6. With reference jointly to Figures 11 and 12, there is shown a device 400 for orienting an object, according to a fifth preferred embodiment of the present invention .
Il est tout d' abord indiqué que les éléments du dispositif 400 représentés sur les figures 11 et 12 portant les mêmes références numériques que des éléments des dispositifs 1, 100, 200 et 300 représentés sur les figures 1 à 10, correspondent à des éléments identiques ou similaires. A ce titre, il est précisé que le dispositif d'orientation 400 peut prendre la forme de l'un quelconque des dispositifs 1, 100, 200 et 300 selon les quatre premiers modes de réalisation préférés décrits ci-dessus, à la différence que les premier et second ensembles au moins partiellement électriquement conducteurs comportent de plus chacun une zone d'amorçage. Bien entendu, les premier et second ensembles pourraient également chacun comprendre plusieurs zones d'amorçage, sans sortir du cadre de l'invention. Dans la configuration représentée sur la figure 10 où le dispositif d'orientation 400 est similaire au dispositif d'orientation 200 selon le troisième mode de réalisation préféré de l'invention, on s'aperçoit que le second ensemble 110 comprend la membrane flexible 116, ainsi qu'une zone d'amorçage 420.It is firstly indicated that the elements of the device 400 represented in FIGS. 11 and 12 bearing the same numerical references as elements of the devices 1, 100, 200 and 300 represented in FIGS. 1 to 10, correspond to identical elements. or the like. As such, it is specified that the orientation device 400 can take the form of any of the devices 1, 100, 200 and 300 according to the first four preferred embodiments described above, with the difference that the first and second at least partially electrically conductive assemblies each further include a zone boot. Of course, the first and second assemblies could also each comprise several initiation zones, without departing from the scope of the invention. In the configuration shown in FIG. 10 where the orientation device 400 is similar to the orientation device 200 according to the third preferred embodiment of the invention, it can be seen that the second assembly 110 comprises the flexible membrane 116, as well as a priming area 420.
La zone d'amorçage 420 est sensiblement circulaire, et attachée à une portion d'extrémité de la membrane 116, de manière à s'étendre au-delà de cette dernière.The initiation zone 420 is substantially circular, and attached to an end portion of the membrane 116, so as to extend beyond the latter.
Par ailleurs, le premier ensemble 208 comprend en outre une zone d'amorçage 422 également sensiblement circulaire et de même dimension que la zone d'amorçage 420, située dans le même plan que les électrodes 212, et agencée extérieurement à celles-ci. De plus, les zones d'amorçage 420 et 422 sont placées en regard l'une de l'autre, afin que lorsqu'une tension d'alimentation leur est appliquée, la zone d'amorçage 420 soit plaquée contre le substrat 2 du dispositif 400, comme cela est représenté sur la figure 11.Furthermore, the first assembly 208 further comprises a priming zone 422 also substantially circular and of the same dimension as the priming zone 420, located in the same plane as the electrodes 212, and arranged outside them. In addition, the initiation zones 420 and 422 are placed opposite one another, so that when a supply voltage is applied to them, the initiation zone 420 is pressed against the substrate 2 of the device. 400, as shown in Figure 11.
Ainsi, en ayant recours à de telles zones d'amorçage 420 et 422 dont les surfaces sont largement supérieures à celle des électrodes 212 du premier ensemble 208, la tension d'alimentation à appliquer entre ces zones pour provoquer leur plaquage n'est donc que très peu élevée. Par ailleurs, notons que le plaquage observé a pour principale fonction de provoquer une légère déformation de la membrane flexible 116, afin que celle-ci se rapproche de l'anneau d'électrodes 212a disposant du plus grand diamètre. De cette façon, contrairement aux divers cas rencontrés dans les modes de réalisation préférés précédents, la tension d'alimentation initiale à appliquer entre la membrane 116 et une première électrode 212 de l'anneau 212a est également très faible.Thus, by using such priming zones 420 and 422 whose surfaces are much greater than that of the electrodes 212 of the first set 208, the supply voltage to be applied between these zones to cause their plating is therefore only very low. Furthermore, it should be noted that the main function of the plating observed is to cause a slight deformation of the flexible membrane 116, so that the latter approaches the ring of electrodes 212a having the largest diameter. In this way, unlike the various cases encountered in the previous preferred embodiments, the initial supply voltage to be applied between the membrane 116 and a first electrode 212 of the ring 212a is also very low.
Ainsi, avec un tel dispositif de réflexion 400, que ce soit pour plaquer les zones d'amorçage 420 et 422, plaquer la membrane flexible 116 contre une première électrode 212 de l'anneau 212a disposant du plus grand diamètre, accentuer l'inclinaison du miroir 4 en plaquant la membrane 116 contre une électrode 212 d'un anneau intérieur 212b, 212c ou 212d, changer d'axe d'inclinaison du miroir 4 en plaquant la membrane 116 contre une électrode adjacente 212 du même anneau 212a, la tension d'alimentation requise est toujours relativement faible, et la source d'alimentation électrique considérablement simplifiée.Thus, with such a reflection device 400, whether it is to press the initiation zones 420 and 422, press the flexible membrane 116 against a first electrode 212 of the ring 212a having the largest diameter, accentuate the inclination of the mirror 4 by pressing the membrane 116 against an electrode 212 of an inner ring 212b, 212c or 212d, change the axis of inclination of the mirror 4 by pressing the membrane 116 against an adjacent electrode 212 of the same ring 212a, the voltage d The required power is always relatively low, and the source of electrical power considerably simplified.
En référence à la figure 13, il est représenté un dispositif 500 d'orientation d'un objet, selon un sixième mode de réalisation préféré de la présente invention, constituant une alternative au dispositif 400 selon le cinquième mode de réalisation préféré.Referring to Figure 13, there is shown a device 500 for orienting an object, according to a sixth preferred embodiment of the present invention, constituting an alternative to the device 400 according to the fifth preferred embodiment.
Ainsi, de la même façon que précédemment, les éléments du dispositif 500 représentés sur la figure 13 portant les mêmes références numériques que des éléments des dispositifs 1, 100, 200 et 300 représentés sur les figures 1 à 10, correspondent à des éléments identiques ou similaires.Thus, in the same way as previously, the elements of the device 500 shown in FIG. 13 bearing the same numerical references as elements of the devices 1, 100, 200 and 300 shown in FIGS. 1 to 10, correspond to identical or similar elements.
A ce titre, il est précisé que le dispositif d'orientation 500 peut prendre la forme de l'un quelconque des dispositifs 1, 100, 200 et 300 selon les quatre premiers modes de réalisation préférés décrits ci-dessus, à la différence que le premier ensemble électriquement conducteur comporte de plus une zone d'amorçage.As such, it is specified that the orientation device 500 can take the form of any one of the devices 1, 100, 200 and 300 according to the first four preferred embodiments described above, with the difference that the first electrically conductive assembly further comprises a priming zone.
Dans la configuration représentée sur la figure 13 où le dispositif d'orientation 500 est similaire au dispositif d'orientation 200 selon le troisième mode de réalisation préféré de l'invention, on s'aperçoit que le premier ensemble 208 comprend la pluralité d'électrodes 212, ainsi qu'une zone d'amorçage 522.In the configuration shown in FIG. 13 where the orientation device 500 is similar to the orientation device 200 according to the third preferred embodiment of the invention, it can be seen that the first assembly 208 comprises the plurality of electrodes 212, as well as a priming zone 522.
Au même titre que certaines électrodes 212, la zone d'amorçage 522 constitue partiellement l'anneau 212a disposant du diamètre le plus important, et prend donc la forme d'une électrode de surface largement supérieure aux autres électrodes 212 du premier ensemble 208, dans la mesure où elle constitue une véritable portion angulaire de l'anneau 212a. Ainsi, comme dans le cinquième mode de réalisation préféré, en ayant recours à une telle zone d'amorçage 522, la tension d'alimentation à appliquer entre cette zone 522 et la membrane flexible 116 pour provoquer le plaquage de celle-ci n'est donc que très peu importante, le plaquage observé ayant pour principale fonction de provoquer une déformation de la membrane flexible 116, afin que celle-ci se rapproche des électrodes 212 des anneaux 212a et 212b.In the same way as certain electrodes 212, the initiation zone 522 partially constitutes the ring 212a having the largest diameter, and therefore takes the form of a surface electrode much greater than the other electrodes 212 of the first set 208, in since it constitutes a real angular portion of the ring 212a. Thus, as in the fifth preferred embodiment, by using such a priming zone 522, the supply voltage to be applied between this zone 522 and the flexible membrane 116 to cause the plating thereof is not therefore only very small, the plating observed having the main function of causing a deformation of the flexible membrane 116, so that it approaches the electrodes 212 of the rings 212a and 212b.
Par ailleurs, il est indiqué que le second ensemble 110 est raccordé électriquement par l'intermédiaire de bras de maintien 524 qui sont électriquement conducteurs. Les bras de maintien 524 sont de préférence conçus de façon à être extrêmement souples, de sorte qu'ils ne présentent quasiment aucune résistance au mouvement de l'ensemble 110 provoqué par 1' actionnement électrostatique.Furthermore, it is indicated that the second assembly 110 is electrically connected by means of holding arms 524 which are electrically conductive. The holding arms 524 are preferably designed so as to be extremely flexible, so that they have almost no resistance to the movement of the assembly 110 caused by the electrostatic actuation.
En référence aux figures 14 à 17, il est représenté des variantes du premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Il est précisé que ces variantes dans lesquelles le dispositif d'orientation 1 présente des plots de soutien inférieur et supérieur (s) distincts et séparés les uns des autres sont uniquement décrites dans le cas du premier mode de réalisation préféré de la présente invention, mais pourraient bien entendu s'appliquer à tout autre mode de réalisation préféré décrit ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention.Referring to Figures 14 to 17, there are shown variants of the first preferred embodiment of the present invention. It is specified that these variants in which the orientation device 1 has lower and upper support studs distinct and separate from each other are only described in the case of the first preferred embodiment of the present invention, but could of course apply to any other preferred embodiment described above, without departing from the scope of the invention.
Ainsi, tout d'abord en référence à la figure 14, on voit une première variante dans laquelle le dispositif 1 comporte un seul plot de soutien inférieur 6' établissant la jonction entre le substrat 2 et le second ensemble au moins partiellement électriquement conducteur 10. En effet, le plot de soutien inférieur 6' dispose d'une première extrémité 6' a solidaire du substrat 2, ainsi que d'une seconde extrémité 6'b solidaire du second ensemble 10. Par ailleurs, le dispositif 1 comporte également un seul plot de soutien supérieur 6' ' , se situant dans le prolongement du plot 6' et ayant sensiblement la même section. Comme on peut le voir sur cette figure 14, le plot de soutien supérieur 6' ' est agencé fixement entre le second ensemble 10 et le miroir 4, et dispose donc d'une première extrémité 6' 'a solidaire du second ensemble 10, ainsi que d'une seconde extrémité 6''b solidaire de l'objet 4.Thus, firstly with reference to FIG. 14, we see a first variant in which the device 1 comprises a single lower support stud 6 'establishing the junction between the substrate 2 and the second assembly at least partially electrically conductive 10. Indeed, the lower support stud 6 'has a first end 6' a secured to the substrate 2, as well as a second end 6'b secured to the second assembly 10. Furthermore, the device 1 also includes a single upper support stud 6 '', located in the extension of stud 6 'and having substantially the same section. As can be seen in this figure 14, the upper support stud 6 '' is fixedly arranged between the second set 10 and the mirror 4, and therefore has a first end 6 '' a secured to the second set 10, thus as a second end 6''b secured to the object 4.
Avec un tel assemblage dans lequel les deux plots superposés 6' et 6' ' sont distincts et séparés par le second ensemble électriquement conducteur 10, la fabrication du dispositif d'orientation 1 est simplifiée de manière significative par rapport à la fabrication d'un dispositif similaire dont le plot de soutien unique 6 s'étend d'un seul tenant entre le substrat et le miroir en formant conjointement les plots de soutien inférieur et supérieur, et autour duquel il est nécessaire de solidariser le second ensemble conducteur (figure 1) . La figure 15 montre une autre variante dans laquelle l'unique plot de soutien supérieur 6'' est agencé de façon excentrée par rapport à l'unique plot de soutien inférieur 6', les plots 6' et 6'' disposant préférentiellement de la même section. Ainsi, il est possible d'obtenir à la fois une rotation du miroir 4 par l'intermédiaire du plot de soutien inférieur 6', et/ou une translation de ce miroir 4 selon un axe longitudinal (non représenté) du plot de soutien supérieur 6'', par exemple par l'intermédiaire d'un dispositif de mise en mouvement (non représenté) monté sur ce même plot de soutien 6' ' . Toujours dans le cas où le dispositif d'orientation 1 ne comporte qu'un unique plot de soutien inférieur 6' ainsi qu'un unique plot de soutien supérieur 6'', en référence à la figure 16, on peut prévoir que le plot 6' dispose d'une section inférieure à celle du plot 6' ' , ces deux plots 6' et 6' ' étant agencés de manière à être sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre. De cette façon, il est possible d'assurer un bon maintien du miroir 4 sur la plot 6' ' grâce à la section relativement grande de ce dernier, tout en autorisant une bonne flexion du plot inférieur 6' en lui prévoyant une section moins importante .With such an assembly in which the two superimposed pads 6 'and 6''are distinct and separated by the second electrically conductive assembly 10, the manufacture of the orientation device 1 is significantly simplified compared to the manufacture of a device similar whose single support stud 6 extends integrally between the substrate and the mirror by jointly forming the lower and upper support studs, and around which it is necessary to secure the second conductive assembly (Figure 1). FIG. 15 shows another variant in which the single upper support stud 6 '' is arranged eccentrically with respect to the single lower support stud 6 ', the studs 6' and 6 '' preferably having the same section. Thus, it is possible to obtain both a rotation of the mirror 4 via the lower support stud 6 ', and / or a translation of this mirror 4 along a longitudinal axis (not shown) of the upper support stud 6 '', for example by means of a movement device (not shown) mounted on this same support stud 6 ''. Still in the case where the orientation device 1 only has a single lower support stud 6 'and a single upper support stud 6'', with reference to FIG. 16, provision can be made for the stud 6 'has a section smaller than that of the stud 6'', these two studs 6' and 6 '' being arranged so as to be substantially in the extension of one another. In this way, it is possible to ensure good retention of the mirror 4 on the stud 6 '' thanks to the relatively large section of the latter, while allowing good bending of the lower stud 6 'by providing it with a smaller section. .
Enfin, comme on peut l'apercevoir sur la figure 17, on peut prévoir que la dispositif 1 comprend un unique plot de soutien inférieur 6' , et une pluralité de plots de soutien supérieurs 6' ' solidaires du miroir 4 et du second ensemble 10. Sur cette figure 17, à titre d'exemple illustratif, il a été représenté deux plots supérieurs 6' ' , de section sensiblement identique à celle du plot inférieur 6' . Avantageusement, ces deux plots 6' ' , par exemple placés de part et d'autre du plot inférieur 6', permettent de réaliser un meilleur scellement entre le miroir 4 et le second ensemble au moins partiellement électriquement conducteur 10.Finally, as can be seen in FIG. 17, provision can be made for the device 1 to comprise a single lower support stud 6 ', and a plurality of upper support studs 6' 'integral with the mirror 4 and the second set 10 In this FIG. 17, by way of illustrative example, two upper studs 6 ″ have been shown, of section substantially identical to that of the lower stud 6 ′. Advantageously, these two studs 6 '', for example placed on either side of the lower stud 6 ', allow better sealing between the mirror 4 and the second set at least partially electrically conductive 10.
Il va à présent être décrit un exemple de procédé de fabrication d'un dispositif d' orientention d'un objet selon l'invention. En référence à la figure 18a, la première étape de ce procédé de fabrication consiste à prévoir un substrat 601 du type substrat SOI (de l'anglais « Silicium On Isolant », le substrat 601 étant composé d'une couche inférieure en silicium 602 ainsi que d'une couche supérieure en silicium 604, ces deux couches étant séparées par un film 606 en oxyde de silicium.An example of a method for manufacturing an object orientation device according to the invention will now be described. Referring to Figure 18a, the first step in this manufacturing process is to plan a substrate 601 of the SOI substrate type (from the English “Silicon On Isolant”, the substrate 601 being composed of a lower layer of silicon 602 as well as an upper layer of silicon 604, these two layers being separated by a film 606 made of silicon oxide.
Comme on peut le voir sur la figure 18b, la couche supérieure 604 est gravée afin de faire apparaître un plot de soutien 608.As can be seen in FIG. 18b, the upper layer 604 is etched in order to reveal a support stud 608.
Ensuite, il est implanté des électrodes 610 dans la couche inférieure 602, ainsi que des pistes destinées à relier les électrodes aux pôles électriques situés à l'extérieur du dispositif, cette opération étant réalisée notamment en prévoyant une couche de résine 611 déposée sur le film 606, sur le plot de soutien 608, ainsi que sur le reste de la couche supérieure 604 (figure 18c) . A titre indicatif, il est précisé que la couche de résine 611 a pour but de protéger les zones non-destinées à être implantées.Then, there are implanted electrodes 610 in the lower layer 602, as well as tracks intended to connect the electrodes to the electric poles situated outside the device, this operation being carried out in particular by providing a layer of resin 611 deposited on the film. 606, on the support pad 608, as well as on the rest of the upper layer 604 (FIG. 18c). As an indication, it is specified that the purpose of the resin layer 611 is to protect the areas not intended to be implanted.
En référence à la figure 18d, le film 606 servant d'oxyde d'implantation est alors retiré par désoxydation, puis remplacé par un film isolant 612, recouvrant la couche inférieure 602, les électrodes 610, le plot de soutien 608, ainsi que le reste de la couche supérieure 604. Par la suite, comme représenté sur la figure 18e, il est procédé au scellement moléculaire d'une couche mince de silicium 614, sur le film isolant 612, au-dessus du plot de soutien 608 et du reste de la couche supérieure 604 du substrat 601. Comme on peut l'apercevoir sur la figureWith reference to FIG. 18d, the film 606 serving as implantation oxide is then removed by deoxidation, then replaced by an insulating film 612, covering the lower layer 602, the electrodes 610, the support pad 608, as well as the rest of the upper layer 604. Subsequently, as shown in FIG. 18e, a molecular sealing of a thin layer of silicon 614 is carried out, on the insulating film 612, above the support pad 608 and the rest of the upper layer 604 of the substrate 601. As can be seen in the figure
18f, il est alors possible de graver cette couche mince 614 en silicium, afin d'obtenir des bras de maintien 616, ainsi que des électrodes (non représentées) , agencées en regard des électrodes 610 solidaires de la couche inférieure 602 du substrat 601. Notons également à titre indicatif que les bras de maintien 616 peuvent être utilisés pour alimenter les électrodes gravées sur la couche mince de silicium 614.18f, it is then possible to engrave this thin layer 614 made of silicon, in order to obtain holding arms 616, as well as electrodes (not shown), arranged opposite the electrodes 610 secured to the lower layer 602 of the substrate 601. It should also be noted that the holding arms 616 can be used to power the electrodes etched on the thin layer of silicon 614.
Simultanément aux opérations précédentes représentées sur les figures 18a à 18f, le procédé de fabrication du dispositif d'orientation d'un objet comporte une étape consistant à prévoir un autre substrat 618, également du type substrat SOI, le substrat 618 étant composé d'une couche inférieure en silicium 620 ainsi que d'une couche supérieure en silicium 622, ces deux couches étant séparées par un film 624 en oxyde de silicium (figure 18g) .Simultaneously with the preceding operations represented in FIGS. 18a to 18f, the method of manufacturing the device for orienting an object comprises a step consisting in providing another substrate 618, also of the SOI substrate type, the substrate 618 being composed of a lower layer of silicon 620 as well as an upper layer of silicon 622, these two layers being separated by a film 624 of silicon oxide (FIG. 18g).
Comme on peut le voir sur la figure 18h, la couche supérieure 622 est ensuite gravée plusieurs fois pour faire apparaître d'une part un miroir 626, et d'autre part un plot de soutien 628, solidaire du miroir 626 et situé au-dessus de celui-ci.As can be seen in FIG. 18h, the upper layer 622 is then etched several times to reveal on the one hand a mirror 626, and on the other hand a support stud 628, integral with the mirror 626 and located above of it.
Par la suite, le substrat 618 est recouvert d'un oxyde scellement, prenant la forme d'un film 630 déposé sur le miroir 626, sur le plot de soutien 628, sur le film 624, ainsi que sur le reste de la couche supérieure 622 du substrat 618, comme cela est représenté sur la figure 18i.Subsequently, the substrate 618 is covered with a sealing oxide, taking the form of a film 630 deposited on the mirror 626, on the support pad 628, on the film 624, as well as on the rest of the upper layer. 622 of substrate 618, as shown in Figure 18i.
Une fois ces deux séries d'opérations réalisées, le substrat 618 peut être retourné et scellé par adhésion au substrat 601, de sorte que la partie du film 630 recouvrant le plot de soutien 628 soit en contact avec la partie centrale de la couche mince 614 du substrat 601.Once these two series of operations have been carried out, the substrate 618 can be turned over and sealed by adhesion to the substrate 601, so that the part of the film 630 covering the support pad 628 is in contact with the central part of the thin layer 614 of the substrate 601.
Enfin, on peut alors procéder à l'élimination de la couche inférieure 620 du substrat 618, ainsi qu'à celle des films 624 et 630 de ce même substrat, par exemple à l'aide d'une technique de gravure RIE .Finally, we can then proceed with the elimination of the lower layer 620 from the substrate 618, as well as that of the films 624 and 630 of this same substrate, for example using an RIE etching technique.
De cette façon, en référence à la figure 18k, on peut alors obtenir un dispositif d'orientation d'un objet tel qu'un miroir, comprenant un miroir 626, un plot de soutien supérieur 628, un second ensemble électriquement conducteur 614, un plot de soutien inférieur 608, ainsi qu'un support 602 muni d'électrodes 610 constituant le premier ensemble électriquement conducteur.In this way, with reference to FIG. 18k, it is then possible to obtain a device for orienting an object such as a mirror, comprising a mirror 626, an upper support stud 628, a second electrically conductive assembly 614, a lower support pad 608, as well as a support 602 provided with electrodes 610 constituting the first electrically conductive assembly.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier aux dispositifs d'orientation d'un objet 1, 100, 200, 300, 400, 500 qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the orientation devices of an object 1, 100, 200, 300, 400, 500 which have just been described, only by way of nonlimiting examples.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1,100,200,300,400,500) d'orientation d'un objet comprenant un substrat (2), un objet (4), ainsi qu'au moins un plot de soutien (6, 6', 6'') de l'objet (4) interposé entre ce dernier et le substrat (2) du dispositif, ledit dispositif comprenant en outre des moyens d'actionnement électrostatiques susceptibles de déplacer l'objet (4) dans une pluralité de positions par rapport audit substrat (2), les moyens d'actionnement électrostatiques comportant un premier (8,208) et un second ensembles (10,110) au moins partiellement électriquement conducteurs destinés à coopérer l'un avec l'autre afin de déplacer l'objet (4) dans l'une quelconque desdites positions par rapport au substrat (2), le premier ensemble (8,208) étant solidaire dudit substrat (2) , caractérisé en ce que le second ensemble (10,110) est agencé entre le substrat (2) et l'objet (4) , ledit dispositif comportant en outre un plot de soutien inférieur (6') situé entre ledit second ensemble (10,110) et le substrat (2) et étant solidaire dudit second ensemble (10,110) et du substrat (2), ainsi qu'un plot de soutien supérieur (6'') situé entre ledit second ensemble (10,110) et l'objet (4) et étant solidaire dudit second ensemble (10,110) et de l'objet (4), ledit second ensemble (10,110) étant apte à être plaqué contre le substrat (2) lorsque les moyens d' actionnement électrostatiques sont dans un état activé. 1. Device (1,100,200,300,400,500) for orienting an object comprising a substrate (2), an object (4), as well as at least one support stud (6, 6 ', 6'') for the object ( 4) interposed between the latter and the substrate (2) of the device, said device further comprising electrostatic actuation means capable of moving the object (4) in a plurality of positions relative to said substrate (2), the means actuation actuator comprising a first (8,208) and a second assembly (10,110) at least partially electrically conductive intended to cooperate with each other in order to move the object (4) in any one of said positions relative to to the substrate (2), the first assembly (8,208) being integral with said substrate (2), characterized in that the second assembly (10,110) is arranged between the substrate (2) and the object (4), said device comprising at in addition to a lower support stud (6 ') located between said second assembly (10,110) e t the substrate (2) and being integral with said second assembly (10,110) and the substrate (2), as well as an upper support stud (6 '') located between said second assembly (10,110) and the object (4) and being integral with said second assembly (10,110) and with the object (4), said second assembly (10,110) being able to be pressed against the substrate (2) when the electrostatic actuation means are in an activated state.
2. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits plots de soutien inférieur et supérieur (6', 6'') forment conjointement un unique plot de soutien (6) traversant le second ensemble (10,110) et étant solidaire de celui-ci, ledit unique plot de soutien (6) disposant d'une première extrémité (6a) solidaire du substrat (2), ainsi que d'une seconde extrémité (6b) solidaire de l'objet (4) .2. Device (1,100,200,300,400,500) according to claim 1, characterized in that said lower and upper support pads (6 ', 6' ') jointly form a single support pad (6) passing through the second set (10,110) and being integral thereof, said single support stud (6) having a first end (6a) secured to the substrate (2), as well as a second end (6b) secured to the object (4).
3. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier ensemble (8,208) est constitué d'une pluralité d'électrodes (12,212) espacées les unes des autres et réparties autour de l'unique plot de soutien (6) .3. Device (1,100,200,300,400,500) according to claim 2, characterized in that the first assembly (8,208) consists of a plurality of electrodes (12,212) spaced from each other and distributed around the single support pad (6 ).
4. Dispositif (100,200,300,400,500) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second ensemble (110) est constitué d'une membrane flexible (116) disposant d'une paroi inférieure conductrice (116a) située en regard de ladite pluralité d'électrodes (12,212) constituant le premier ensemble (8,208) .4. Device (100,200,300,400,500) according to claim 3, characterized in that the second assembly (110) consists of a flexible membrane (116) having a conductive bottom wall (116a) located opposite said plurality of electrodes (12,212) constituting the first set (8,208).
5. Dispositif (100,200,300,400,500) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le plot de soutien (6) est flexible.5. Device (100,200,300,400,500) according to claim 4, characterized in that the support pad (6) is flexible.
6. Dispositif (100,300,400,500) selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pluralité d'électrodes (12) constituant le premier ensemble (8) électriquement conducteur et solidaires du substrat (2) sont disposées de manière à définir un anneau (212a) entourant le plot de soutien (6).6. Device (100,300,400,500) according to claim 4 or claim 5, characterized in that said plurality of electrodes (12) constituting the first set (8) electrically conductive and integral with the substrate (2) are arranged so as to define a ring (212a) surrounding the support stud (6).
7. Dispositif (200,300,400,500) selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pluralité d'électrodes (212) constituant le premier ensemble (208) électriquement conducteur et solidaires du substrat (2) sont disposées de manière à définir une pluralité d'anneaux concentriques (212a, 212b, 212c, 212d) entourant le plot de soutien (6).7. Device (200,300,400,500) according to claim 4 or claim 5, characterized in that said plurality of electrodes (212) constituting the first assembly (208) electrically conductive and integral with the substrate (2) are arranged so as to define a plurality of concentric rings (212a, 212b, 212c, 212d) surrounding the support stud (6).
8. Dispositif (100,200,300,400,500) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la membrane flexible (116) est morcelée en une pluralité de languettes radiales (116a) s' étendant chacune depuis le plot de soutien (6) du dispositif.8. Device (100,200,300,400,500) according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the flexible membrane (116) is divided into a plurality of radial tongues (116a) each extending from the support stud (6) of the device.
9. Dispositif (100,200,300,400,500) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le plot de soutien (6) est situé de façon sensiblement centrée sur l'objet (4) et sur la membrane flexible (116) du dispositif.9. Device (100,200,300,400,500) according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the support stud (6) is located substantially centered on the object (4) and on the flexible membrane (116) of the device.
10. Dispositif (100,200,300,400,500) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le plot de soutien (6) est situé de façon sensiblement excentrée sur l'objet (4) et sur la membrane flexible (116) du dispositif. 10. Device (100,200,300,400,500) according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the support stud (6) is located substantially eccentrically on the object (4) and on the flexible membrane (116) of the device.
11. Dispositif (100,200,300,400,500) selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que l'objet (4) et la membrane flexible (116) disposent chacun d'une forme sensiblement circulaire.11. Device (100,200,300,400,500) according to any one of claims 4 to 10, characterized in that the object (4) and the flexible membrane (116) each have a substantially circular shape.
12. Dispositif (100,200,300,400,500) selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que le plot de soutien (6) de l'objet (4) est agencé sensiblement perpendiculairement au substrat (2), à l'objet (4) et à la membrane flexible (116) du dispositif, lorsque les moyens d'actionnement électrostatique sont dans un état inactivé.12. Device (100,200,300,400,500) according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the support stud (6) of the object (4) is arranged substantially perpendicular to the substrate (2), to the object ( 4) and to the flexible membrane (116) of the device, when the electrostatic actuation means are in an inactivated state.
13. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que le plot de soutien (6) dispose d'une hauteur de l'ordre de 20 μm et d'un diamètre inférieur à environ 5 μm.13. Device (1,100,200,300,400,500) according to any one of claims 3 to 12, characterized in that the support stud (6) has a height of the order of 20 μm and a diameter less than about 5 μm .
14. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des premier et second ensembles (8,208,10,110) dispose d'au moins une zone d'amorçage (420,422,522).14. Device (1,100,200,300,400,500) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the first and second sets (8,208,10,110) has at least one priming zone (420,422,522).
15. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit plot de soutien inférieur (6') dispose d'une première extrémité (6'a) solidaire du substrat (2), ainsi que d'une seconde extrémité (6'b) solidaire du second ensemble (10,110), et en ce que ledit plot de soutien supérieur (6'') dispose d'une première extrémité (6' 'a) solidaire du second ensemble (10,110), ainsi que d'une seconde extrémité (6''b) solidaire dudit objet (4).15. Device (1,100,200,300,400,500) according to claim 1, characterized in that said lower support stud (6 ') has a first end (6'a) integral with the substrate (2), as well as a second end ( 6'b) integral with the second assembly (10,110), and in that said support stud upper (6 '') has a first end (6 '' a) secured to the second assembly (10,110), as well as a second end (6''b) secured to said object (4).
16. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon la revendication 16, caractérisé en ce que le plot de soutien supérieur (6'') se situe dans le prolongement du plot de soutien inférieur (6') duquel il est séparé par le second ensemble (10,110), et dispose d'une section sensiblement identique à celle de ce plot de soutien inférieur (6').16. Device (1,100,200,300,400,500) according to claim 16, characterized in that the upper support stud (6 '') is located in the extension of the lower support stud (6 ') from which it is separated by the second set (10,110) , and has a section substantially identical to that of this lower support stud (6 ').
17. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le plot de soutien supérieur (6'') se situe dans le prolongement du plot de soutien inférieur (6') duquel il est séparé par le second ensemble (10,110), et dispose d'une section supérieure à celle de ce plot de soutien inférieur (6').17. Device (1,100,200,300,400,500) according to claim 15, characterized in that the upper support stud (6 '') is located in the extension of the lower support stud (6 ') from which it is separated by the second set (10,110) , and has a section higher than that of this lower support stud (6 ').
18. Dispositif (1,100,200,300,400,500) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le plot de soutien supérieur (6'') se situe de façon excentrée par rapport au plot de soutien inférieur (6'). 18. Device (1,100,200,300,400,500) according to claim 15, characterized in that the upper support stud (6 '') is located eccentrically with respect to the lower support stud (6 ').
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