FR2923301A1

FR2923301A1 - Miroir deformable a raideur repartie,outil et procede pour realiser un tel miroir

Info

Publication number: FR2923301A1
Application number: FR0707719A
Authority: FR
Inventors: Frederic Rooms; Sebastien Camet; Jean-Francois Curis
Original assignee: UJF FILIALE SOC PAR ACTIONS SI
Current assignee: UJF FILIALE SOC PAR ACTIONS SI
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-05-08
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: EP2206006A1; US8810891B2; WO2009092901A1; JP2011503641A; FR2923301B1; JP5452497B2; CA2703870A1; US20110019295A1

Abstract

La présente invention concerne un miroir déformable (1) comprenant une membrane déformable (2) avec une face réfléchissante (3) et une face opposée (4), une plaque rigide (5) et une structure d'au moins un actionneur (9) dont au moins une partie est fixée à la plaque rigide (5) et apte à déformer localement la membrane (2), caractérisé en ce que le miroir déformable (1) comporte également une couche adhésive (11) non nécessairement uniforme contre la surface opposée (4) de la membrane (2), et une structure d'au moins un moyen de couplage souple (12) comprenant un moyen de connexion mécanique (21) et des moyens de liaison supérieure (22) et inférieure (23) couplant respectivement les extrémités supérieures (13) et inférieure (14) du moyen de connexion mécanique (12) à la couche adhésive (11) et à la plaque rigide (5).L'invention concerne également un outil et un procédé permettant de réaliser un tel miroir.

Description

MIROIR DEFORMABLE A RAIDEUR REPARTIE, OUTIL ET PROCEDE POUR REALISER UN TEL MIROIR

La présente invention concerne un miroir déformable à raideur répartie, un outil et un procédé pour réaliser un tel miroir.

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des miroirs déformables à actionneurs ou actuateurs.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE 15 On connaît dans l'état de la technique des miroirs à membrane déformable comportant une structure d'actionneurs. Ces miroirs sont caractérisés par une fréquence de résonance qui baisse lorsque le diamètre de la 20 membrane augmente, ce qui rend impossible la réalisation de miroirs déformables de diamètre important ayant des performances significatives en termes de réponse fréquentielle. Les miroirs déformables selon l'état de la technique antérieure se limitent par conséquent à un 25 arbitrage entre le diamètre de la membrane, sa tension et sa fréquence de résonance. Il est en effet nécessaire, pour obtenir une fréquence de résonance suffisante, de diminuer le diamètre ou d'augmenter la tension de la membrane. Cette limitation provient de la trop grande raideur du miroir, qui 30 lors d'une déformation locale de celui-ci ne retranscrit suffisamment pas la vibration de manière localisée.10 On a proposé dans l'état de la technique une solution décrite dans la demande de brevet WO 2005/050283 correspondant à une structure à actionneurs pour la déformation de surface comprenant en outre une membrane déformable, une maille d'actionneurs située en face de la face opposée de la membrane, chaque actionneur ayant une surface actionnante, une maille de connexions actionnantes, chaque connexion actionnante étant couplée à une surface actionnante respectivement d'un des actionneurs de la maille et respectivement un point de la seconde surface opposée à la surface actionnante, chaque connexion actionnante ayant une rigidité anisotropique et transmettant un mouvement perpendiculaire à la seconde surface.

Cette solution, si elle permet d'optimiser la fréquence de résonance de la membrane, s'avère difficile à mettre en oeuvre. Plus particulièrement, l'assemblage des différents éléments est rendue difficile, ce qui implique de fortes tolérances mécaniques. Également, le miroir déformable conforme à cette solution comporte plusieurs blocs d'éléments. Enfin, cette solution nécessite l'utilisation d'une deuxième surface déformable, ce qui engendre un coût supplémentaire non négligeable.

On a également proposé dans l'état de la technique une solution décrite dans le brevet US 5,831,780 correspondant à un système de support pour miroir comprenant une base, un substrat optique fin ayant une première surface collectrice de lumière et une surface arrière opposée, des moyens de couplage souple de la surface arrière du substrat et de la base l'un à l'autre, et au moins un actionneur intercalé dans les moyens de couplage souple, connecté entre la base et le substrat optique pour modifier de manière contrôlée la forme dudit substrat optique, lesdits moyens de couplage souple comprenant une fondation souple qui contient seulement en partie au moins un actionneur.

Le principal inconvénient de cette solution est que son mode de réalisation est très difficile à mettre en oeuvre. Elle ne peut être appliquée que pour des miroirs de diamètre de l'ordre de plusieurs dizaines de centimètres. Le nombre de degrés de correction par les actionneurs est également faible car cette solution ne vise qu'à compenser des déformations qu'aurait subi le miroir lorsqu'il est envoyé dans l'espace.

Ainsi l'inconvénient des solutions antérieures réside dans l'impossibilité, pour un diamètre de miroir donné, d'obtenir des fréquences de résonance significatives tout en conservant un nombre de degrés de correction suffisant et une facilité de réalisation du miroir.

OBJET DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, en proposant une structure souple offrant une répartition de la raideur de la membrane sur l'ensemble de sa surface, tout en permettant un assemblage simple de tous les éléments constitutifs du miroir déformable et en réduisant les exigences de tolérance mécanique au niveau des actionneurs.

À cet effet, la présente invention propose un miroir déformable comprenant une membrane déformable avec une face réfléchissante et une face opposée, une plaque rigide et une structure d'au moins un actionneur dont au moins une partie est fixée à la plaque rigide et apte à déformer localement la membrane, caractérisé en ce que le miroir déformable comporte également une couche adhésive non nécessairement uniforme contre la surface opposée de la membrane, et une structure d'au moins un moyen de couplage souple comprenant un moyen de connexion mécanique et des moyens de liaison supérieure et inférieure couplant respectivement les extrémités supérieure et inférieure du moyen de connexion mécanique à la couche adhésive et à la plaque rigide. Selon un mode particulier de réalisation, tous 10 les moyens de couplage souple sont disposés entre les actionneurs. Selon un autre mode particulier de réalisation, au moins un des moyens de couplage souple (12) est disposé au niveau d'un actionneur (9). 15 Selon un autre mode particulier de réalisation, tous les moyens de couplage souple (12) sont disposés au niveau des actionneurs (9). Avantageusement, le moyen de connexion mécanique d'au moins une partie des moyens de couplage souple est une 20 tige rigide suivant un axe vertical à la surface de la plaque rigide. Avantageusement, une partie des moyens de couplage souple disposés au niveau des actionneurs comprend également un deuxième moyen de liaison séparant au moins une 25 partie de l'actionneur de la couche adhésive, ce deuxième moyen de liaison étant souple. De manière avantageuse, une partie de ces moyens de couplage souple disposés au niveau des actionneurs comprend également un deuxième moyen de connexion mécanique 30 séparant le moyen de liaison de la couche adhésive, ce deuxième moyen de connexion mécanique étant apte à pénétrer dans ladite couche adhésive. Préférentiellement, le deuxième moyen de connexion mécanique d'au moins une partie de ces moyens de couplage souple disposés au niveau des actionneurs est constitué d'une tige rigide suivant un axe vertical à la surface de la plaque rigide. Selon un mode particulier de mise en oeuvre, au moins une partie des moyens de couplage souple est fixée à une seconde plaque rigide située au-dessous de la première plaque rigide, ladite première plaque rigide étant percée au niveau de ces dits moyens de couplage souple. Selon un autre mode particulier de mise en oeuvre, au moins une partie des moyens de couplage souple disposés au niveau des actionneurs est fixée à une seconde plaque rigide située au-dessous de la première plaque rigide, la première plaque rigide et les centres des actionneurs correspondants et fixés à la seconde plaque rigide étant percées au niveau de ces dits moyens de connexion mécanique. Avantageusement, le moyen de liaison inférieur est constitué d'une couche de matériau adhésif appliquée dans un trou percé dans la deuxième plaque rigide jusqu'à une profondeur paramétrable à l'avance. Selon un mode particulier de réalisation, au moins un moyen couplage souple comporte entre le moyen de connexion mécanique et le moyen de liaison inférieure une chambre réglable.

Selon un premier mode de réalisation, chaque moyen de liaison inférieur est un moyen de liaison rigide constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieure à une minute, et chaque moyen de liaison supérieur est un moyen de liaison souple constitué d'un matériau adhésif par élastomère. Selon un deuxième mode de réalisation, chaque moyen de liaison inférieur est un moyen de liaison souple constitué d'un matériau adhésif par élastomère, et chaque moyen de liaison supérieur est un moyen de liaison rigide constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieure à une minute. Selon un troisième mode de réalisation, chacun des moyens de liaison inférieur et supérieur est un moyen de liaison souple constitué d'un matériau adhésif par élastomère. L'invention propose également un outil de réalisation d'un tel miroir déformable, comportant en outre: - un dispositif d'éclairage permettant de 10 réaliser un faisceau de lumière parallèle ; - un senseur de front d'onde ; - un cube séparateur permettant de séparer la direction de la lumière provenant du dispositif d'éclairage entre le miroir déformable et le senseur de front d'onde ; 15 - un dispositif de consigne ; - un calculateur apte à recevoir des données transmises par le senseur de front d'onde et le dispositif de consigne ; - un boîtier de commande en liaison avec ledit 20 calculateur et apte à commander séparément chaque actionneur du miroir déformable afin de commander la déformation locale associée à chaque actionneur du dit miroir déformable. L'invention propose enfin un procédé de pré-formation d'un tel miroir déformable à l'aide d'un outil de 25 réalisation, comportant successivement les étapes suivantes

- la couche adhésive est fixée à la membrane déformable ; - le moyen de liaison supérieur est fixé à la 30 couche adhésive - l'extrémité supérieure de chaque moyen de couplage souple est couplée à la couche adhésive via le moyen de liaison supérieur ; - l'extrémité inférieure de chaque moyen de coulage souple est fixé à l'une au moins des plaques rigides via le moyen de liaison inférieur rigide, ledit moyen de liaison inférieur rigide étant constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieure à une minute ; - lors de la polymérisation du matériau adhésif constituant le moyen de liaison inférieur rigide, une boucle fermée contrôle et optimise les forces de rappel des actionneurs du miroir déformable de sorte à pré-former la membrane du miroir selon une forme prédéterminée, pendant toute la durée de ladite polymérisation.

On entendra qu'une liaison est souple si l'élongation de cette liaison est supérieure ou égale à 5 nanomètres sous l'action d'une force compatible avec celle que peut produire l'actionneur. Ce déplacement correspond à ce qui est observable dans l'état de la technique des senseurs de front d'onde. On entendra également qu'une liaison est rigide si cette élongation est inférieure à 5 nanomètres dans les mêmes conditions. L'invention peut être mise en oeuvre avec des actionneurs ou des actuateurs. Ainsi nous ne parlerons par la suite que d'actionneurs.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, concernant des exemples non limitatifs de réalisation, accompagnés de figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue en trois dimensions d'un miroir déformable conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, avec des moyens de connexion mécanique à une tige autour des actionneurs, - la figure 2, une vue de dessus d'une structure d'actionneurs magnétiques conforme au premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 3, une vue de coupe d'un miroir 5 déformable conforme au premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 4, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, avec des moyens de connexion mécanique à une 10 tige contre les actionneurs, - la figure 5, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, avec des moyens de connexion mécanique comprenant une double couche de colle souple, 15 - la figure 6, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention, avec des moyens de connexion mécanique à deux tiges, - la figure 7, une vue de coupe d'un miroir 20 déformable conforme à un cinquième mode de réalisation de l'invention, avec des actionneurs et les moyens de connexion mécanique correspondants répartis sur deux plaques rigides ; - la figure 8, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un sixième mode de réalisation de 25 l'invention, avec les extrémités inférieures des moyens de connexion mécanique à deux tiges sous les actionneurs, - la figure 9, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un septième mode de réalisation de l'invention, avec les extrémités inférieures des moyens de 30 connexion mécanique à une tige sous les actionneurs, - la figure 10, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un huitième mode de réalisation de l'invention, avec le moyen de liaison supérieur rigide et le moyen de liaison inférieur souple, - la figure 11, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un neuvième mode de réalisation de l'invention, avec les moyens de liaison supérieur et inférieur souples, -la figure 12, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un dixième mode de réalisation de l'invention, avec profondeur de colle souple paramétrée à l'avance, et - la figure 13, un dispositif permettant de 10 réaliser et de contrôler un miroir déformable conforme à l'invention.

EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS

15 Les figures 1, 2 et 3 représentent des vues d'un miroir déformable conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. Ce miroir (1) est constitué d'une membrane déformable (2), d'une plaque rigide (5), d'une structure d'actionneurs magnétiques (9) et d'une structure de moyens 20 de couplage souple (12). La membrane déformable (2) est un substrat optique comportant deux surfaces une surface réfléchissante (3) et une surface opposée (4). Dans le présent mode de réalisation, le substrat est de type 25 silicium et la membrane (2) présente une épaisseur de 20m. Dans un autre mode de réalisation, il est de type Kapton. La plaque rigide (5) est une plaque disposée de manière parallèle à la surface de la membrane (2) initialement non déformée. Elle peut être par exemple 30 réalisée en aluminium ou tout autre matériau. Chaque actionneur magnétique (9) comprend un aimant (7), une bobine (8) et un dispositif (non visible) de commande du champ magnétique créé par la bobine (8). Chaque aimant (7) est solidaire de la membrane (2). Chaque bobine (8) est fixée au moins en partie à la plaque rigide (5) en regard de l'aimant (7) correspondant. Dans ce mode de réalisation, les aimants (7) ont un diamètre de 850!um et une épaisseur de 250p1m, les bobines (8) ont un diamètre externe de 1,7mm. En fonction du champ magnétique créé par la bobine (8) au voisinage de l'aimant (7) et commandé par l'utilisateur du miroir déformable (1), ledit aimant (7) est attiré ou repoussé vis-à-vis de ladite bobine (8). Ce champ magnétique entraîne le déplacement de l'aimant (7) dans l'axe perpendiculaire à la surface de la plaque rigide (5). Ledit aimant (7) étant solidaire de la membrane (2), cette dernière est déformée localement au niveau de la zone couverte par ledit aimant (7).

Le dispositif de commande des actionneurs magnétiques fonctionne en boucle fermée sur une consigne permettant de donner une forme particulière à la membrane (2). De manière avantageuse, les actionneurs magnétiques (9) sont disposés sur l'ensemble de la surface couvrant la membrane déformable (2) selon une matrice uniformément répartie. L'influence de chacun des actionneurs sur la déformation de chacune des zones de la membrane (2) correspondantes est ainsi identique. Les fonctions d'influence des actionneurs présentent ainsi des extensions spatiales identiques. La distance inter-actionneurs est de 2,5mm dans ce mode de réalisation. La couche adhésive (11) est appliquée contre la surface opposée (4) de la membrane (2). Elle permet à la fois de solidifier la membrane (2) et de fixer chaque aimant (7) afin de réaliser facilement l'assemblage des différents éléments du miroir. Elle n'est pas nécessairement uniforme et peut en effet ne pas être homogène en fonction de la pression qui lui est exercée dessus. Son épaisseur est de 100 m dans ce mode de réalisation. Cette couche adhésive (11) est constituée d'un matériau adhésif souple. Ce matériau adhésif est une colle par élastomère, dont la famille des colles silicone ou polyuréthane correspond aux besoins grâce à leur forte élasticité. Ainsi constituée, la couche adhésive (11) est susceptible de ne pas être homogène en fonction des forces qui sont appliquées contre celle-ci. Chaque moyen de couplage souple (12) permet, lors d'une déformation locale de la membrane (2) par un actionneur magnétique, de répartir la raideur de la membrane de façon à améliorer sa réponse fréquentielle. Chaque moyen de couplage souple (12) permet de réaliser une liaison souple entre la plaque rigide (5) et la membrane (2). Ce moyen de couplage souple (12) présente à cet effet deux extrémités : une extrémité supérieure (13) couplée à la membrane (2) et une extrémité inférieure (14) couplée à la plaque rigide (5). Chaque moyen de couplage souple (12) est disposé entre les actionneurs magnétiques.

Plus précisément, chaque moyen de couplage souple (12) comprend un moyen de connexion mécanique (21), qui est une tige rigide disposée selon l'axe vertical à la surface de la plaque rigide (5). Chaque tige rigide présente un diamètre compris entre 100 et 200 m dans ce mode de réalisation. Chaque moyen de couplage souple (12) comprend également deux moyens de liaison supérieur (22) et inférieur (23) disposés respectivement à ses extrémités supérieure (13) et inférieure (14). Le moyen de liaison inférieur (23) est rigide afin de bloquer l'extrémité inférieure (14) de ladite tige rigide (21). Chaque moyen de liaison rigide (23) est encastré dans un perçage de la plaque rigide (5) de façon à libérer les tolérances sur la longueur de la tige. Ce moyen de liaison rigide (23) est constitué d'une colle dans laquelle est plongée ladite tige rigide (21). Dans un autre mode de réalisation, le moyen de liaison rigide (23) est un plot de colle fixé à la plaque rigide (5).

Cette colle présente une faible dilatation thermique de façon à se protéger de la dissipation thermique dans la bobine (8) du à l'effet Joule provoquant un déplacement de la tige (21) et donc une déformation incontrôlable de la membrane (2). Elle présente également une durée de polymérisation élevée, ce qui permet de donner une forme à la membrane (2) avant que ladite colle ne durcisse. Cela rend possible le relâchement de contraintes sur les tolérances géométriques. Cette colle appartient à la famille des colles epoxy , connues pour leur faible dilatation thermique. Plus particulièrement, elle présente une durée de polymérisation supérieure à une minute, afin de permettre de réaliser l'assemblage des. éléments et de donner une forme initiale particulière au miroir. La colle est initialement posée dans le trou de la plaque rigide (5), puis une polymérisation s'effectue lorsque la tige rigide est plongée dans la colle. Le moyen de liaison inférieur (22) est souple afin de réaliser une fonction de rappel mécanique. A cet effet, ledit moyen de liaison souple (22) est un plot de matériau adhésif. Ce matériau adhésif est une colle souple dont la famille des colles silicone ou polyuréthanes correspond aux besoins grâce à leur forte élasticité. La force de rappel mécanique du ressort constitué par la colle est facilement paramétrée par l'intermédiaire du diamètre de la tige. En effet, la force de rappel est proportionnelle à la surface de contact : plus la surface de contact est faible et plus le déplacement de la membrane (2) est important, à autres paramètres de colles constants (épaisseurs, force de l'actionneur, etc.). Également, cette force de rappel mécanique est paramétrée par la quantité de colle, à autres paramètres constants. En effet, la course augmente lorsque la quantité de colle augmente, puisque le matériau est souple et que par conséquent plus le plot de colle est épais et plus la déformation est grande pour un même allongement relatif (la raideur du ressort diminue également). Les moyens de connexion mécanique constituant la structure de couplage souple du miroir présentent l'avantage d'être facilement reproductibles et de permettre des déformations plus localisées. Le présent mode de réalisation rend également possible l'augmentation de la course inter-actionneur en 15 réduisant le couplage mécanique. Il permet de plus d'augmenter la fréquence de résonance de la membrane de façon significative tout en conservant la linéarité du miroir, la fréquence de résonance (à matériau constant) ne dépendant que de la distance entre 20 les tiges, et non plus des dimensions du miroir.

La figure 4 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le 25 premier mode de réalisation en ce que les moyens de couplage souple (12) sont disposés non plus autour des actionneurs magnétiques (9) mais à leurs niveaux. Le moyen de liaison supérieur (22) est appliqué directement sous l'aimant (7), et l'extrémité supérieure de 30 la tige rigide (21) se fixe sur elle de façon à réaliser une fonction de rappel mécanique. Le moyen de liaison inférieur (23) est encastré dans la bobine (8). En effet, les bobines (8) n'ont pas de fil de cuivre en leur centre. Ainsi un trou est percé dans le centre de ladite bobine (8), la colle est initialement posée dans le trou de la bobine (8), puis une polymérisation s'effectue lorsque la tige rigide est plongée dans ladite colle.

Un miroir déformable (1) conforme à ce mode de réalisation présente des performances améliorées au niveau de l'extension spatiale des fonctions d'influence. Cette amélioration est due au fait que la force de retrait est située au même endroit que la force d'application. Il est donc plus facile d'éviter une déformation locale de la membrane au niveau de la tige par rapport au miroir conforme au premier mode de réalisation de l'invention.

La figure 5 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le deuxième mode de réalisation en ce qu'un deuxième moyen de liaison souple (22') est placé entre l'aimant (7) et la couche adhésive (11).

Ce mode de réalisation met en oeuvre une double couche de colle souple (22,22') entourant l'aimant (7), ce qui permet d'accentuer la déformation de la membrane (2) en gardant les autres paramètres du miroir (1) constants.

La figure 6 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le troisième mode de réalisation en ce qu'une deuxième tige rigide (21') est placée entre le deuxième moyen de liaison souple (22') et la couche adhésive (11). De manière avantageuse, les première et deuxième tiges rigides (21,21') sont de longueurs égales. La présente invention selon ce mode de réalisation se distingue en ce que les tiges rigides (21') pénètrent directement dans ladite couche adhésive (11). Ainsi ce mode de réalisation permet de diminuer l'effet d'empreinte sur la membrane (2), puisque l'empreinte de la deuxième tige rigide (21') est inférieure à celle de l'aimant (7). Également, la double liaison souple de colle réalisée permet d'augmenter la déformation de ladite membrane (2).

La figure 7 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un cinquième mode de réalisation de l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le quatrième mode de réalisation en ce qu'une deuxième plaque rigide (6) est disposée sous la première plaque rigide (5). Cette deuxième plaque rigide (6) contient également des bobines (8) de la structure d'actionneurs magnétiques, auxquelles sont fixées des tiges rigides (21). La première plaque rigide (5) dispose à cet effet de trous de perçage au niveau de chaque moyen de couplage souple (12) relié à la deuxième plaque rigide (6).

Ce mode de réalisation permet de répartir les bobines (8) sur deux étages et donc de réduire la distance inter-actionneurs. De manière avantageuse, les actionneurs peuvent être disposés sur un nombre de plaques supérieur à deux, de façon à rapprocher encore plus lesdits actionneurs.

Une limitation apparaît toutefois au niveau du nombre de plaques rigides, puisqu'alors la longueur des tiges rigides devient importante et il apparaît un éventuel risque de flambage. Enfin, de manière également avantageuse, les aimants (7) sont disposés à des hauteurs différentes par rapport à la membrane (2), ce qui permet de réduire l'encombrement et donc de pouvoir diminuer la distance entre les actionneurs.

La figure 8 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un sixième mode de réalisation de l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le quatrième mode de réalisation en ce que l'extrémité inférieure (14) du moyen de couplage souple (12) est fixée non pas à la première plaque (5) mais à la deuxième plaque (6) située au-dessous de ladite première plaque (5). A cet effet, la bobine (8) est percée le long de l'axe perpendiculaire à la surface de la première plaque rigide (5), et ladite première plaque rigide (5) est également percée dans le prolongement du perçage de ladite bobine (8). La première tige rigide (21) traverse ainsi la première plaque (5) et la bobine (8). Le couplage à la deuxième plaque (6) de l'extrémité inférieure (14) du moyen de couplage souple (12) est effectué par un moyen de liaison rigide (23) conforme aux précédents modes de réalisation. Un miroir (1) conforme à ce mode de mise en oeuvre présente l'avantage d'éloigner les points de liaison (23) des moyens de connexions mécaniques (21) par rapport à la zone de dissipation thermique autour de la bobine (8). Les phénomènes de dilatation thermique sont ainsi diminués de façon significative.

La figure 9 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un septième mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation comporte les caractéristiques du précédent mode de réalisation, appliquées à un miroir déformable (1) dont le moyen de couplage souple (12) comporte une seule tige rigide (21) conformément par exemple au deuxième mode de réalisation.

La figure 10 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un huitième mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation est analogue au précédent mode de mise en oeuvre de la présente invention. La différence se situe au niveau des moyens de liaison (22,23).

En effet, les moyens de liaison inférieur (23) et supérieur (22) sont respectivement rigide et souple. Les caractéristiques des moyens de liaison (22,23) sont ainsi inversées par rapport aux précédents modes de réalisation. Dans d'autres modes particuliers de réalisation, les caractéristiques des moyens de liaison (22,23) sont inversées sur chacun des autres modes de réalisation décrits.

La figure 11 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un neuvième mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation est analogue au précédent mode de mise en oeuvre de la présente invention. La différence se situe au niveau des moyens de liaison (22,23).

En effet, les moyens de liaison inférieur (23) et supérieur (22) sont respectivement souples. Dans d'autres modes particuliers de réalisation, les moyens de liaison (22,23) sont souples sur chacun des autres modes de réalisation décrits.

La figure 12 représente une vue de coupe d'un miroir déformable conforme à un dixième mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation est analogue au huitième mode de mise en oeuvre de la présente invention. La différence se situe au niveau du moyen de liaison souple (22). Ledit moyen de liaison souple (22) est constitué d'un trou de perçage dans la deuxième plaque rigide (6). Le trou n'est pas entièrement rempli de matériau adhésif souple, celle-ci étant disposée à une certaine profondeur paramétrée à l'avance. Contrairement aux modes de mise en oeuvre précédents où le travail est en traction/compression, la colle étant posée sur la tige, ce mode de réalisation permet un travail en cisaillement. La force de rappel est alors proportionnelle à la surface de contact, donc le diamètre de la tige et la hauteur du plot de colle. Ce mode de mise en oeuvre rend ainsi la force de 10 rappel de l'actionneur paramétrable en maîtrisant l'épaisseur de matériau adhésif. Il est donc possible en outre de modifier les courses de chacun des actionneurs. En effet, dans une membrane circulaire, les courses sont toujours plus faibles 15 près des bords à cause des liaisons mécaniques. Ainsi l'application de fixations plus faibles sur les bords qu'au centre permet d'augmenter l'homogénéité des courses de chacun des actionneurs.

20 Dans un autre mode de réalisation, au moins une partie des tiges rigides est fixée à une chambre hydraulique ou gazeuse, située en-dessous de la tige correspondante et permettant de contraindre la forme de la membrane déformable. 25 Dans un mode de mise en oeuvre avantageux de la présente invention, la matrice d'actionneurs magnétiques est séparée de la plaque rigide (5) de manière à ce que seule la membrane déformable (2) soit fixée à ladite plaque rigide 30 (5). Ce mode de réalisation présente l'avantage de permettre la fabrication sur mesure de la forme du miroir déformable correspondant à un cahier des charges précis.

La figure 13 illustre un outil de réalisation d'un miroir déformable conforme à l'un quelconque des modes de mise en oeuvre ci-dessus. Cet outil de réalisation comporte : - un dispositif d'éclairage (30) permettant de 5 réaliser un faisceau de lumière parallèle ; - un senseur de front d'onde (31) ; - un cube séparateur (32) permettant de séparer la direction de la lumière provenant du dispositif d'éclairage (30) entre le miroir déformable (1) et le 10 senseur de front d'onde (31) ; - un dispositif de consigne (33) ; - un calculateur (34) apte à recevoir des données transmises par le senseur de front d'onde (32) et le dispositif de consigne (33) ; 15 - un boîtier de commande (35) en liaison avec ledit calculateur et apte à commander séparément chaque actionneur du miroir déformable (1) afin de commander la déformation locale associée à chaque actionneur du dit miroir déformable (1). 20 Un procédé permettant de pré-former un miroir déformable (1) conforme à l'un quelconque des modes de mise en oeuvre ci-dessus, utilise un outil de réalisation conforme à celui également décrit ci-dessus. Il nécessite 25 l'emploi d'un moyen de liaison inférieur (23) rigide et constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieur à une minute. Il comporte successivement les étapes suivantes : - la couche adhésive (11) est fixée à la 30 membrane déformable (2) ; - le moyen de liaison supérieur (22) est fixé à la couche adhésive - l'extrémité supérieure (13) de chaque moyen de couplage souple (12) est couplée à la couche adhésive (11) via le moyen de liaison supérieur (22) ; - l'extrémité inférieure (14) de chaque moyen de couplage souple (12) est fixé à l'une au moins des plaques rigides (5,6) via le moyen de liaison inférieur rigide (23), ledit moyen de liaison inférieur rigide (23) étant constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieure à une minute ; - lors de la polymérisation du matériau adhésif constituant le moyen de liaison inférieur rigide, une boucle fermée contrôle et optimise les forces de rappel des actionneurs du miroir déformable de sorte à pré-former la membrane du miroir selon une forme prédéterminée, pendant toute la durée de ladite polymérisation.

Conformément aux modes de mise en oeuvre ci-dessus du miroir, la colle réalisant la liaison rigide (23) présente une durée de polymérisation de quelques minutes. Cette durée peut être de une minute à trois heures, en fonction du temps nécessaire à l'installation et à la calibration du miroir déformable, et plus particulièrement des durées des mesures des matrices de commande et d'interaction mises en jeu.

Ce procédé, et le dispositif qu'il met en oeuvre, permettent par exemple de mettre le miroir sous forme plane sans devoir le contrôler. Cela permet de remédier à un inconvénient des miroirs déformables magnétiques à membrane de l'état de la technique, qui sont connus pour induire des aberrations au repos, rendant difficile les alignements optiques. De plus, une fois que la polymérisation est terminée, cette forme est obtenue de manière passive, c'est-à-dire sans consommation d'énergie et sans calculateur. Ils permettent également de donner une forme quelconque au miroir. Cette forme peut être par exemple une parabole ou une portion de sphère.

Un tel procédé de réalisation peut judicieusement être mis en oeuvre pour réaliser des miroirs de forme fixe quelconque. Les aimants sont collés sur la membrane et la forme du miroir est imposée par les forces appliquées lors de la polymérisation. Les bobines sont également fixées à la plaque rigide, néanmoins une fois la forme fixe du miroir obtenue, elles ne sont plus utiles. Ainsi, de manière avantageuse, les bobines de la structure d'actionneurs peuvent être disposés sur un élément en forme de peigne, l'élément étant apte à être introduit puis retiré de la plaque rigide. Cela permet d'économiser le coût des bobines.

Les modes de réalisation précédemment décrits de la présente invention sont donnés à titre d'exemples et ne sont nullement limitatifs. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes ainsi que différentes combinaisons de ces modes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Ainsi, les modes de réalisation précédemment décrits s'appliquent de manière identique à des actuateurs non magnétiques, par exemple mécaniques et piézo-électriques, de même qu'à toute combinaison d'actuateurs de types différents. Dans le cas par exemple d'actuateurs piézo- électriques, la membrane est appliquée directement contre les piézo-électriques. Avantageusement, les moyens de couplage souple ne comportent pas de tiges ni de liaison souple, mais seulement une liaison rigide constituée à l'aide d'une colle dont la durée de polymérisation est grande. L'invention permet alors de réduire significativement les tolérances mécaniques.

Enfin, l'invention peut être mise en oeuvre pour donner une forme initiale au miroir lors de l'étape de polymérisation des liaisons rigides, cette forme pouvant être modifiée par la suite ou fixée une fois pour toute.

Claims

REVENDICATIONS

1 û Miroir déformable (1) comprenant une membrane déformable (2) avec une face réfléchissante (3) et une face opposée (4), une plaque rigide (5) et une structure d'au moins un actionneur (9) dont au moins une partie est fixée à la plaque rigide (5) et apte à déformer localement la membrane (2), caractérisé en ce que le miroir déformable (1) comporte également une couche adhésive (11) non nécessairement uniforme contre la surface opposée (4) de la membrane (2), et une structure d'au moins un moyen de couplage souple (12) comprenant un moyen de connexion mécanique (21) et des moyens de liaison supérieure (22) et inférieure (23) couplant respectivement les extrémités supérieure (13) et inférieure (14) du moyen de connexion mécanique (12) à la couche adhésive (11) et à la plaque rigide (5).
2 - Miroir déformable (1) selon la revendication 20 précédente, caractérisé en ce que tous les moyens de couplage souple (12) sont disposés entre les actionneurs (9).
3 - Miroir déformable (1) selon la revendication 25 1, caractérisé en ce qu'au moins un des moyens de couplage souple (12) est disposé au niveau d'un actionneur (9).
4 - Miroir déformable (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que tous les moyens de 30 couplage souple (12) sont disposés au niveau des actionneurs (9).
5 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que lemoyen de connexion mécanique (21) d'au moins une partie des moyens de couplage souple (12) est une tige rigide suivant un axe vertical à la surface de la plaque rigide (5).
6 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une partie des moyens de couplage souple (12) disposés au niveau des actionneurs (9) comprend également un deuxième moyen de liaison (22') séparant au moins une partie de l'actionneur (9) de la couche adhésive (11), ce deuxième moyen de liaison (22') étant souple.
7 - Miroir déformable (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une partie de ces moyens de couplage souple (12) disposés au niveau des actionneurs (9) comprend également un deuxième moyen de connexion mécanique (21') séparant le moyen de liaison (22') de la couche adhésive (11), l'extrémité supérieure du moyen de couplage souple (12) étant ainsi apte à pénétrer dans ladite couche adhésive (11).
8 - Miroir déformable (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième moyen de connexion mécanique (21') d'au moins un partie de ces moyens de couplage souple (12) disposés au niveau des actionneurs (9) est constitué d'une tige rigide suivant un axe vertical à la surface de la plaque rigide (5).
9 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une partie des moyens de couplage souple (12) est fixée à une seconde plaque rigide (6) située au-dessous de la première plaque rigide (5), ladite première plaque rigide (5) étant percée au niveau de ces dits moyens de couplage souple (12).
10 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une partie des moyens de couplage souple (12) disposés au niveau des actionneurs (9) est fixée à une seconde plaque rigide (6) située au-dessous de la première plaque rigide (5), la première plaque rigide (5) et les centres des actionneurs (9) correspondants et fixés à la seconde plaque rigide (6) étant percées au niveau de ces dits moyens de connexion mécanique (12).
11 - Miroir déformable (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de liaison inférieur (23) est constitué d'une couche de matériau adhésif appliquée dans un trou percé dans la deuxième plaque rigide (6) jusqu'à une profondeur paramétrable à l'avance.
12 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications 3 à 11, caractérisé en ce qu'au moins un moyen couplage souple (12) comporte entre le moyen de connexion mécanique (21) et le moyen de liaison inférieure (23) une chambre réglable.
13 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque moyen de liaison inférieur (23) est un moyen de liaison rigide constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieure à une minute, et chaque moyen de liaison supérieur (22) est un moyen de liaison souple constitué d'un matériau adhésif par élastomère.
14 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que chaquemoyen de liaison inférieur (23) est un moyen de liaison souple constitué d'un matériau adhésif par élastomère, et chaque moyen de liaison supérieur (22) est un moyen de liaison rigide constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieure à une minute.
15 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que chaque moyen de liaison inférieur (23) est un moyen de liaison souple constitué d'un matériau adhésif par élastomère, et chaque moyen de liaison supérieur (22) est constitué par la couche adhésive (11) dans laquelle au moins un des moyens de connexion mécanique (21,21') est apte à pénétrer.
16 - Miroir déformable (1) selon l'une au moins des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que chacun des moyens de liaison inférieur (23) et supérieur (22) est un moyen de liaison souple constitué d'un matériau adhésif par élastomère.
17 û Outil de réalisation d'un miroir déformable (1) conforme à l'une au moins des revendications précédentes, comportant en outre : - un dispositif d'éclairage (30) permettant de 25 réaliser un faisceau de lumière parallèle ; - un senseur de front d'onde (31) ; - un cube séparateur (32) permettant de séparer la direction de la lumière provenant du dispositif d'éclairage (30) entre le miroir déformable (1) et le 30 senseur de front d'onde (31) ; - un dispositif de consigne (33) ; -un calculateur (34) apte à recevoir des données transmises par le senseur de front d'onde (32) et le dispositif de consigne (33) ;- un boîtier de commande (35) en liaison avec ledit calculateur et apte à commander séparément chaque actionneur du miroir déformable (1) afin de commander la déformation locale associée à chaque actionneur du dit miroir déformable (1).
18 - Procédé de pré-formation d'un miroir déformable (1) conforme à l'une au moins des revendications 1 à 14, à l'aide d'un outil de réalisation conforme à la revendication précédente, comportant successivement les étapes suivantes : - la couche adhésive (11) est fixée à la membrane déformable (2) ; - le moyen de liaison supérieur (22) est fixé à 15 la couche adhésive - l'extrémité supérieure (13) de chaque moyen de couplage souple (12) est couplée à la couche adhésive (11) via le moyen de liaison supérieur (22) ; - l'extrémité inférieure (14) de chaque moyen de 20 coulage souple (12) est fixé à l'une au moins des plaques rigides (5,6) via le moyen de liaison inférieur rigide (23), ledit moyen de liaison inférieur rigide (23) étant constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation supérieure à une minute ; 25 - lors de la polymérisation du matériau adhésif constituant le moyen de liaison inférieur rigide, une boucle fermée contrôle et optimise les forces de rappel des actionneurs du miroir déformable de sorte à pré-former la membrane du miroir selon une forme prédéterminée, pendant 30 toute la durée de ladite polymérisation.