JP2003519404A - ２段式可変形ミラー - Google Patents
２段式可変形ミラーInfo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/06—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
Abstract
(57)【要約】
多段可変形ミラー構造(１０)は、支持面を有するバックアップ構造(１２)と、光学面(１８Ａ)を有する単一のミラーフェイスシート(１８)とを含み、支持面と光学面との間に、第１の面において、リニアアクチュエータの第１の組(１６)を介して、支持面に結合され、アクチュエータの第１の組によって変形される少なくとも一つの中間可変形構造(14)が置かれる。少なくとも一つの中間可変形構造は、また、第２の反対面において、光学面を変形するリニアアクチュエータの第２の組(２０)を介して、光学面に結合される。光学面は、リニアアクチュエータの第１の組によって少なくとも一つの中間可変形構造に与えられた変形と、リニアアクチュエータの第２の組によってそれに与えられた変形との組み合わせである形状をとる。リニアアクチュエータの第１の組は、リニアアクチュエータの第２の組より、広いダイナミックレンジを有し、光学面は、絶対値が大きいものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が低いものと高いものの両方の波面誤差に対して、同時に、入射波面を補償するように変形される。リニアアクチュエータの第１の組は、リニアアクチュエータの第２の組より、低い帯域幅で動作し、広い間隔で配置される。
Description
【０００１】
本発明は、一般に、光学システム及び方法に関し、より具体的には、大気やそ
の他の妨害（disturbances）によって引き起こされる誤差（errors）に対して、
波面（wavefront）を補償する適応光学システムで使われる変形可能な鏡の分野
に関する。
の他の妨害（disturbances）によって引き起こされる誤差（errors）に対して、
波面（wavefront）を補償する適応光学システムで使われる変形可能な鏡の分野
に関する。
【０００２】
高エネルギーレーザ応用分野に使われるものを含む複数の光学システムにおい
ては、外乱に対してや、システムによって内部的に引き起こされる波面誤差（wa
vefront errors）に対して、波面を補正するため、ビーム制御システムが必要と
される。波面誤差は、絶対値（magnitude）が大きくなる場合があり、変動する
空間的及び時間的周波数成分を示しうるものである。
ては、外乱に対してや、システムによって内部的に引き起こされる波面誤差（wa
vefront errors）に対して、波面を補正するため、ビーム制御システムが必要と
される。波面誤差は、絶対値（magnitude）が大きくなる場合があり、変動する
空間的及び時間的周波数成分を示しうるものである。
【０００３】
例えば、機上（airborne）レーザ応用分野においては、絶対値が大きく／周波
数が低い誤差（large magnitude／low frequency errors）は、等角ウィンドウ
（conformal window）付近の境界層に起因し、一方、絶対値が小さく／周波数が
高い（空間的及び時間的）誤差は、大気乱流に起因する。 別の例として、広視野（ＷＦＯＶ）応用分野においては、絶対値が大きく／周
波数が低い波面誤差は、視野依存（field-dependent）ＷＦＯＶビーム拡大器に
起因し、一方、絶対値が小さく／周波数が高い波面誤差は、レーザ及びビーム制
御システムに起因する。
数が低い誤差（large magnitude／low frequency errors）は、等角ウィンドウ
（conformal window）付近の境界層に起因し、一方、絶対値が小さく／周波数が
高い（空間的及び時間的）誤差は、大気乱流に起因する。 別の例として、広視野（ＷＦＯＶ）応用分野においては、絶対値が大きく／周
波数が低い波面誤差は、視野依存（field-dependent）ＷＦＯＶビーム拡大器に
起因し、一方、絶対値が小さく／周波数が高い波面誤差は、レーザ及びビーム制
御システムに起因する。
【０００４】
図１に示すように、これらの波面誤差を補償する従来の手法では、２つの変形
可能なミラー１及び２を使用する。ミラー１は、絶対値が大きく／周波数が低い
誤差（低帯域幅）を補償するために使われ、一方、ミラー２は、絶対値が小さく
／周波数が高い誤差（高帯域幅）を補償するために使われる。可変形ミラー１は
、ベースプレート、すなわち、複数の第１アクチュエータ５を支持するバックア
ップ構造３を含み、また、第１アクチュエータ５は、反射面４Ａを有するフェイ
スシート（facesheet）４を支持する。可変形ミラー２も同様に構成され、複数
の第２アクチュエータ８を支持するバックアップ構造６を含み、また、第２アク
チュエータ８は、反射面７Ａを有するフェイスシート７を支持する。
可能なミラー１及び２を使用する。ミラー１は、絶対値が大きく／周波数が低い
誤差（低帯域幅）を補償するために使われ、一方、ミラー２は、絶対値が小さく
／周波数が高い誤差（高帯域幅）を補償するために使われる。可変形ミラー１は
、ベースプレート、すなわち、複数の第１アクチュエータ５を支持するバックア
ップ構造３を含み、また、第１アクチュエータ５は、反射面４Ａを有するフェイ
スシート（facesheet）４を支持する。可変形ミラー２も同様に構成され、複数
の第２アクチュエータ８を支持するバックアップ構造６を含み、また、第２アク
チュエータ８は、反射面７Ａを有するフェイスシート７を支持する。
【０００５】
一般に、第１アクチュエータ５は、第２アクチュエータ８に比べて、広い範囲
の直線運動を行うが（広ダイナミックレンジ）、応答時間は長い（低帯域幅）。
波面補正されるビーム９は、面４Ａ及び７Ａの両方を打つように、向けられなけ
ればならず、絶対値が大きく／周波数が低い波面誤差は、低帯域幅ミラー１によ
って補正され、絶対値が小さく／周波数が高い波面誤差は、高帯域幅ミラー２に
よって補正される。
の直線運動を行うが（広ダイナミックレンジ）、応答時間は長い（低帯域幅）。
波面補正されるビーム９は、面４Ａ及び７Ａの両方を打つように、向けられなけ
ればならず、絶対値が大きく／周波数が低い波面誤差は、低帯域幅ミラー１によ
って補正され、絶対値が小さく／周波数が高い波面誤差は、高帯域幅ミラー２に
よって補正される。
【０００６】
波面補正にこのアプローチを採ると、２つのミラー構造や、２つのミラー構造
の間へビームを向けるための転送光学系（不図示）が必要なため、システムの複
雑さ、質量、容量、及びコストが増大することになる。 本発明の第１の目的及び利点は、前述した問題及び他の問題を克服する改良さ
れた可変形ミラーシステムを提供することにある。 本発明の更なる目的及び利点は、絶対値が大きく／周波数が低い波面誤差と絶
対値が小さく／周波数が高い波面誤差との両方に対して、同時に、目的の波面を
補償するために、ただ一つのバックアップ構造とただ一つの反射面とが必要な２
段式可変形ミラー構造（dual stage deformable mirror structure）を提供する
ことにある。
の間へビームを向けるための転送光学系（不図示）が必要なため、システムの複
雑さ、質量、容量、及びコストが増大することになる。 本発明の第１の目的及び利点は、前述した問題及び他の問題を克服する改良さ
れた可変形ミラーシステムを提供することにある。 本発明の更なる目的及び利点は、絶対値が大きく／周波数が低い波面誤差と絶
対値が小さく／周波数が高い波面誤差との両方に対して、同時に、目的の波面を
補償するために、ただ一つのバックアップ構造とただ一つの反射面とが必要な２
段式可変形ミラー構造（dual stage deformable mirror structure）を提供する
ことにある。
【０００７】
本発明の実施形態に従った方法及び装置によって、前述した問題及び他の問題
が克服され、前述した目的及び利点が実現される。 多段（multistage）可変形ミラー構造は、２段式装置によって、絶対値が大き
いものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が低いものと高いものの両方の波
面誤差に対して、入射波面を同時に補償するように、構成され、動作する。本発
明によると、近接して置かれた一組の高帯域幅アクチュエータによって支持され
、変形されるミラーフェイスシートが設けられる。一組の近接配置された高帯域
幅アクチュエータは、中間可変形構造によって支持され、この中間可変形構造は
、ダイナミックレンジが大きな一組のアクチュエータによって支持され、変形さ
れる。ダイナミックレンジが大きな一組のアクチュエータは、一組の高帯域幅ア
クチュエータより、低帯域幅で動作し、広い間隔で配置される。中間構造が変形
されると、変形された形状が、近接配置された高帯域幅アクチュエータを介して
伝達され、ミラーフェイスシートを変形し、絶対値が大きく／周波数が低い波面
誤差を補正する。同時に、一組の近接配置された高帯域幅アクチュエータは、選
択的に動作し、絶対値が小さく／周波数が高い波面誤差に対して、入射波面を補
償する。このように、単一のミラーフェイスシートは、同時に変形され、波面誤
差で絶対値が大きいものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が低いものと高
いものに対して、入射波面を補償するのに適した形状が与えられる。
が克服され、前述した目的及び利点が実現される。 多段（multistage）可変形ミラー構造は、２段式装置によって、絶対値が大き
いものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が低いものと高いものの両方の波
面誤差に対して、入射波面を同時に補償するように、構成され、動作する。本発
明によると、近接して置かれた一組の高帯域幅アクチュエータによって支持され
、変形されるミラーフェイスシートが設けられる。一組の近接配置された高帯域
幅アクチュエータは、中間可変形構造によって支持され、この中間可変形構造は
、ダイナミックレンジが大きな一組のアクチュエータによって支持され、変形さ
れる。ダイナミックレンジが大きな一組のアクチュエータは、一組の高帯域幅ア
クチュエータより、低帯域幅で動作し、広い間隔で配置される。中間構造が変形
されると、変形された形状が、近接配置された高帯域幅アクチュエータを介して
伝達され、ミラーフェイスシートを変形し、絶対値が大きく／周波数が低い波面
誤差を補正する。同時に、一組の近接配置された高帯域幅アクチュエータは、選
択的に動作し、絶対値が小さく／周波数が高い波面誤差に対して、入射波面を補
償する。このように、単一のミラーフェイスシートは、同時に変形され、波面誤
差で絶対値が大きいものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が低いものと高
いものに対して、入射波面を補償するのに適した形状が与えられる。
【０００８】
多段可変形ミラー構造は、本発明の教示によると、支持面を有するバックアッ
プ構造と、光学面を有するミラーフェイスシートとを含み、支持面と光学面との
間に、第１の面において、リニアアクチュエータの第１の組を介して、支持面へ
結合され、アクチュエータの第１の組によって変形される少なくとも一つの中間
可変形構造が置かれる。少なくとも一つの中間可変形構造は、また、反対の第２
の面において、光学面を変形するリニアアクチュエータの第２の組を介して、光
学面へ結合される。光学面は、リニアアクチュエータの第１の組によって少なく
とも一つの中間可変形構造に与えられた変形と、リニアアクチュエータの第２の
組によってそれに与えられた変形との組み合わせである形状をとる。
プ構造と、光学面を有するミラーフェイスシートとを含み、支持面と光学面との
間に、第１の面において、リニアアクチュエータの第１の組を介して、支持面へ
結合され、アクチュエータの第１の組によって変形される少なくとも一つの中間
可変形構造が置かれる。少なくとも一つの中間可変形構造は、また、反対の第２
の面において、光学面を変形するリニアアクチュエータの第２の組を介して、光
学面へ結合される。光学面は、リニアアクチュエータの第１の組によって少なく
とも一つの中間可変形構造に与えられた変形と、リニアアクチュエータの第２の
組によってそれに与えられた変形との組み合わせである形状をとる。
【０００９】
リニアアクチュエータの第１の組は、リニアアクチュエータの第２の組より、
広いダイナミックレンジを持ち、光学面は、絶対値が大きいものと小さいもの、
時間的及び空間的周波数が低いものと高いものの両方の波面誤差に対して、同時
に入射波面を補償するように変形される。リニアアクチュエータの第１の組は、
リニアアクチュエータの第２の組より、低い帯域幅で作動し、広い間隔で配置さ
れる。
広いダイナミックレンジを持ち、光学面は、絶対値が大きいものと小さいもの、
時間的及び空間的周波数が低いものと高いものの両方の波面誤差に対して、同時
に入射波面を補償するように変形される。リニアアクチュエータの第１の組は、
リニアアクチュエータの第２の組より、低い帯域幅で作動し、広い間隔で配置さ
れる。
【００１０】
また、絶対値が大きく／周波数が低い誤差と、絶対値が小さく／周波数が高い
誤差とに対して、同時に、波面を補償する方法が開示される。この方法は、（ａ
）波面を可変形ミラー構造のフェイスシートの光学面へ向けるステップと、（ｂ
）中間可変形構造を介して適用されるアクチュエータの第１の組と、中間可変形
構造に固定されるアクチュエータの第２の組とによって、光学面を同時に変形す
るステップとを含む。
誤差とに対して、同時に、波面を補償する方法が開示される。この方法は、（ａ
）波面を可変形ミラー構造のフェイスシートの光学面へ向けるステップと、（ｂ
）中間可変形構造を介して適用されるアクチュエータの第１の組と、中間可変形
構造に固定されるアクチュエータの第２の組とによって、光学面を同時に変形す
るステップとを含む。
【００１１】
同時に変形するステップは、アクチュエータの第２の組の各アクチュエータの
直線伸長量（linear extension）を、アクチュエータの第１の組の直線伸長量が
変更されるより、高速に変更するステップを含む。このようにして、アクチュエ
ータの第２の組は、絶対値が小さく／周波数が高い誤差を補正するため、光学面
を変形するように作動し、一方、アクチュエータの第１の組は、同時に、絶対値
が大きく／周波数が低い誤差を補正するため、光学面を変形するように作動する
。 本発明の前述の特徴及び他の特徴は、添付図面と共に読むことにより、続きの
本発明の詳細な説明においてより明確になる。
直線伸長量（linear extension）を、アクチュエータの第１の組の直線伸長量が
変更されるより、高速に変更するステップを含む。このようにして、アクチュエ
ータの第２の組は、絶対値が小さく／周波数が高い誤差を補正するため、光学面
を変形するように作動し、一方、アクチュエータの第１の組は、同時に、絶対値
が大きく／周波数が低い誤差を補正するため、光学面を変形するように作動する
。 本発明の前述の特徴及び他の特徴は、添付図面と共に読むことにより、続きの
本発明の詳細な説明においてより明確になる。
【００１２】
図２には、絶対値が大きいものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が低い
ものと高いものの両方の波面誤差に対して、同時に、ビーム１１の入射波面を補
償するように、構成され動作する２段式可変形ミラー構造１０が図示されている
。ビーム１１は、高エネルギーレーザビームや、補正することが望まれる波面誤
差に影響されやすい波面を持つ任意のビームでよい。
ものと高いものの両方の波面誤差に対して、同時に、ビーム１１の入射波面を補
償するように、構成され動作する２段式可変形ミラー構造１０が図示されている
。ビーム１１は、高エネルギーレーザビームや、補正することが望まれる波面誤
差に影響されやすい波面を持つ任意のビームでよい。
【００１３】
２段式可変形ミラー構造１０は、適当な硬質材（rigid material）で形成され
た単一のバックアップ構造１２を含む。一組のダイナミックレンジが大きいリニ
アアクチュエータ１６（例えば、親ねじ（lead screw）、リニアステッパーモー
ター、鉛／マグネシウム／ニオブ酸塩（ＰＭＮ）アクチュエータ、ＰＺＴアクチ
ュエータ）が、バックアップ構造１２の主要面で支持される。アクチュエータ１
６の例示的な移動範囲は、±１０マイクロメートルから±５０マイクロメートル
であり、また、アクチュエータ１６は、約５Ｈｚから約２０Ｈｚの範囲の帯域幅
を示す。一組のダイナミックレンジが大きいアクチュエータ１６は、中間構造１
４を支持する。中間構造１４は、例えば、金属、ガラス、超低膨張（ＵＬＥ）材
質によって形成することができる。一般に、中間構造の厚さは、約２.５ミリメ
ートルから約２０ミリメートルの範囲内でよく、また、選択される厚さは、一般
に、アクチュエータ１６の数の関数である（すなわち、アクチュエータが少なく
使われると、構造１４は薄くされ、アクチュエータが多く使われると、構造１４
は厚くされる）。
た単一のバックアップ構造１２を含む。一組のダイナミックレンジが大きいリニ
アアクチュエータ１６（例えば、親ねじ（lead screw）、リニアステッパーモー
ター、鉛／マグネシウム／ニオブ酸塩（ＰＭＮ）アクチュエータ、ＰＺＴアクチ
ュエータ）が、バックアップ構造１２の主要面で支持される。アクチュエータ１
６の例示的な移動範囲は、±１０マイクロメートルから±５０マイクロメートル
であり、また、アクチュエータ１６は、約５Ｈｚから約２０Ｈｚの範囲の帯域幅
を示す。一組のダイナミックレンジが大きいアクチュエータ１６は、中間構造１
４を支持する。中間構造１４は、例えば、金属、ガラス、超低膨張（ＵＬＥ）材
質によって形成することができる。一般に、中間構造の厚さは、約２.５ミリメ
ートルから約２０ミリメートルの範囲内でよく、また、選択される厚さは、一般
に、アクチュエータ１６の数の関数である（すなわち、アクチュエータが少なく
使われると、構造１４は薄くされ、アクチュエータが多く使われると、構造１４
は厚くされる）。
【００１４】
更に、本発明によると、ミラーフェイスシート１８は、アクチュエータ１６よ
り近接して配置される一組の高帯域幅アクチュエータ２０によって支持され、変
形される。一組の近接配置される高帯域幅アクチュエータ２０は、前述したよう
に一組のダイナミックレンジが大きいアクチュエータ１６によって支持され、変
形される中間可変形構造１４によって支持される。一組のダイナミックレンジが
大きいアクチュエータ１６は、一組の高帯域幅アクチュエータ２０より、低帯域
幅で動作し、広い間隔で配置される。中間構造１４が変形されると、変形された
形状は、近接配置された高帯域幅アクチュエータ２０を介して伝達され、絶対値
が大きく／周波数が低い波面誤差に対して、ビーム１１の入射波面を補正するよ
うに、ミラーフェイスシート１８を変形する。同時に、一組の近接配置された高
帯域幅アクチュエータは、選択的に動作し、絶対値が小さく／周波数が高い波面
誤差に対して、ビーム１１の入射波面を補償する。このようにして、単一のミラ
ーフェイスシート１８は、波面誤差で絶対値が大きなものと小さなもの、時間的
及び空間的周波数が低いものと高いものに対して、同時に、変形され、入射波面
を補償するのに適した形状が与えられる。
り近接して配置される一組の高帯域幅アクチュエータ２０によって支持され、変
形される。一組の近接配置される高帯域幅アクチュエータ２０は、前述したよう
に一組のダイナミックレンジが大きいアクチュエータ１６によって支持され、変
形される中間可変形構造１４によって支持される。一組のダイナミックレンジが
大きいアクチュエータ１６は、一組の高帯域幅アクチュエータ２０より、低帯域
幅で動作し、広い間隔で配置される。中間構造１４が変形されると、変形された
形状は、近接配置された高帯域幅アクチュエータ２０を介して伝達され、絶対値
が大きく／周波数が低い波面誤差に対して、ビーム１１の入射波面を補正するよ
うに、ミラーフェイスシート１８を変形する。同時に、一組の近接配置された高
帯域幅アクチュエータは、選択的に動作し、絶対値が小さく／周波数が高い波面
誤差に対して、ビーム１１の入射波面を補償する。このようにして、単一のミラ
ーフェイスシート１８は、波面誤差で絶対値が大きなものと小さなもの、時間的
及び空間的周波数が低いものと高いものに対して、同時に、変形され、入射波面
を補償するのに適した形状が与えられる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、ミラーフェイスシートは、ＵＬＥ、ＺＥＲＯ
ＤＵＲ（商標）、シリコン、ガラス、その他の適当な材料によって形成される。
適当な厚さは、約０.７ミリメートルから約２ミリメートルの範囲内である。ア
クチュエータ２０は、本発明の好ましい実施形態では、例示的な直線運動の範囲
として、±２マイクロメートルを示すＰＭＮアクチュエータであり、これらは、
約５００Ｈｚから約１０００Ｈｚの範囲内の帯域幅を示す。なお、他のタイプの
アクチュエータも使用しうる。
ＤＵＲ（商標）、シリコン、ガラス、その他の適当な材料によって形成される。
適当な厚さは、約０.７ミリメートルから約２ミリメートルの範囲内である。ア
クチュエータ２０は、本発明の好ましい実施形態では、例示的な直線運動の範囲
として、±２マイクロメートルを示すＰＭＮアクチュエータであり、これらは、
約５００Ｈｚから約１０００Ｈｚの範囲内の帯域幅を示す。なお、他のタイプの
アクチュエータも使用しうる。
【００１６】
フェイスシート１８は、反射面１８Ａを有する。反射面は、アルミニウム、銀
、金、その他の適当な材料の薄膜を含んでいる。フェイスシート１８の面１８Ａ
を（干渉フィルタと類似の）多層スタックとして試し、ある程度の波長の選択を
可能にすることも本発明の範囲内である。一般に、面１８Ａは、ここでは、光学
面と呼ぶ。
、金、その他の適当な材料の薄膜を含んでいる。フェイスシート１８の面１８Ａ
を（干渉フィルタと類似の）多層スタックとして試し、ある程度の波長の選択を
可能にすることも本発明の範囲内である。一般に、面１８Ａは、ここでは、光学
面と呼ぶ。
【００１７】
制御部（controller）２２は、波面誤差の指示（これは、ビームの波面を監視
するなどの従来のやり方で生成しうる）に応答し、低帯域幅コントロール（ＬＢ
Ｃ）信号２２Ａを生成し、アクチュエータ１６のそれぞれを制御し、また、高帯
域幅コントロール（ＨＢＣ）信号２２Ｂを生成し、アクチュエータ２０のそれぞ
れを制御する。
するなどの従来のやり方で生成しうる）に応答し、低帯域幅コントロール（ＬＢ
Ｃ）信号２２Ａを生成し、アクチュエータ１６のそれぞれを制御し、また、高帯
域幅コントロール（ＨＢＣ）信号２２Ｂを生成し、アクチュエータ２０のそれぞ
れを制御する。
【００１８】
動作中、制御部２２は、必要なミラーの形状を決定し、アクチュエータ１６を
駆動し、フェイスシート１８を変形し、絶対値が大きい妨害に対して補償する。
そして、アクチュエータ２０を駆動し、フェイスシート１８を更に変形し、絶対
値が小さい妨害に対する補償をする。制御部２２は、妨害を監視、追跡して、そ
れに応じて、アクチュエータの駆動信号を適応的に変更する。この際、アクチュ
エータ２０は、低帯域幅アクチュエータ１６より、非常に高速で駆動・更新され
る。
駆動し、フェイスシート１８を変形し、絶対値が大きい妨害に対して補償する。
そして、アクチュエータ２０を駆動し、フェイスシート１８を更に変形し、絶対
値が小さい妨害に対する補償をする。制御部２２は、妨害を監視、追跡して、そ
れに応じて、アクチュエータの駆動信号を適応的に変更する。この際、アクチュ
エータ２０は、低帯域幅アクチュエータ１６より、非常に高速で駆動・更新され
る。
【００１９】
図３（Ａ）は、フェイスシート１８の例示的な円形形状を図示し、また、アク
チュエータ２０の配列の第１の六辺形（hexagonal）配置パターンも示している
。実際は、アクチュエータ２０の多重同心六辺形パターン（multiple concentri
c hexagonal patterns）を使用してもよい。図３（Ｂ）は、アクチュエータ２０
の別の、一般に正方形である格子配置パターンを示す。フェイスシート１８の直
径が約１０センチメートルから約３０センチメートルの範囲内にある例示的なケ
ースの場合、アクチュエータ２０間の距離（ｄ）は、約０.７センチメートルか
ら約１.５センチメートルの範囲内になり得る。低帯域幅アクチュエータ１６は
、高帯域幅アクチュエータ２０と同じパターンで配置してもよいが、アクチュエ
ータ１６間の距離は、典型的な例では、アクチュエータ２０間の距離の約３倍か
ら約５倍にされる。例えば、図３（Ｂ）の正方格子パターンにおいて、アクチュ
エータ２０が１センチメートル離されて配置されたとすると、アクチュエータ１
６は、３センチメートルから５センチメートル離されて配置される。アクチュエ
ータ１６の数と間隔は、中間構造１４の厚さを決める際、考慮される。
チュエータ２０の配列の第１の六辺形（hexagonal）配置パターンも示している
。実際は、アクチュエータ２０の多重同心六辺形パターン（multiple concentri
c hexagonal patterns）を使用してもよい。図３（Ｂ）は、アクチュエータ２０
の別の、一般に正方形である格子配置パターンを示す。フェイスシート１８の直
径が約１０センチメートルから約３０センチメートルの範囲内にある例示的なケ
ースの場合、アクチュエータ２０間の距離（ｄ）は、約０.７センチメートルか
ら約１.５センチメートルの範囲内になり得る。低帯域幅アクチュエータ１６は
、高帯域幅アクチュエータ２０と同じパターンで配置してもよいが、アクチュエ
ータ１６間の距離は、典型的な例では、アクチュエータ２０間の距離の約３倍か
ら約５倍にされる。例えば、図３（Ｂ）の正方格子パターンにおいて、アクチュ
エータ２０が１センチメートル離されて配置されたとすると、アクチュエータ１
６は、３センチメートルから５センチメートル離されて配置される。アクチュエ
ータ１６の数と間隔は、中間構造１４の厚さを決める際、考慮される。
【００２０】
これらの実施形態のいずれにおいても、アクチュエータ１６及び２０を、その
支持する面及び支持される面に接合するための好ましい手法は、粘着性（エポキ
シ樹脂）接着剤（adhesive (epoxy) bond）を使用するが、他の適当な固定方法
を使用することもできる。
支持する面及び支持される面に接合するための好ましい手法は、粘着性（エポキ
シ樹脂）接着剤（adhesive (epoxy) bond）を使用するが、他の適当な固定方法
を使用することもできる。
【００２１】
以上では２段式可変形ミラー構造を例に説明したが、当業者であれば、これら
の教示は、３段以上の可変形ミラー構造を含むように拡張可能であることがわか
るはずである。これらの高次ミラー構造は、複数の中間構造を使用し、少なくと
も一つは、下にあるアクチュエータの組によって支持され、変形される一方で、
上にある中間構造を変形し、支持する別の一組のアクチュエータを支持する。ま
た、本発明の教示は、例示として挙げた寸法、材料、アクチュエータのタイプ、
ミラーの形状、アクチュエータの配置パターン、その他の上述した特定の実施形
態によって、その範囲を限定することは意図されていない。
の教示は、３段以上の可変形ミラー構造を含むように拡張可能であることがわか
るはずである。これらの高次ミラー構造は、複数の中間構造を使用し、少なくと
も一つは、下にあるアクチュエータの組によって支持され、変形される一方で、
上にある中間構造を変形し、支持する別の一組のアクチュエータを支持する。ま
た、本発明の教示は、例示として挙げた寸法、材料、アクチュエータのタイプ、
ミラーの形状、アクチュエータの配置パターン、その他の上述した特定の実施形
態によって、その範囲を限定することは意図されていない。
【００２２】
すなわち、本発明は、その好ましい実施形態に関して、具体的に示され、説明
されたが、当業者には、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び
詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。
されたが、当業者には、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び
詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。
【図１】
絶対値が大きく／周波数が低い波面誤差と、絶対値が小さく／周波数が高い波
面誤差との両方に対して、入射波面を補償するために使われる先行技術の２ミラ
ーシステムの断面図（縮尺は正しくない）である。
面誤差との両方に対して、入射波面を補償するために使われる先行技術の２ミラ
ーシステムの断面図（縮尺は正しくない）である。
【図２】
本発明の教示に従った２段式可変形ミラーシステムの断面図（縮尺は正しくな
い）である。
い）である。
【図３】
（Ａ）および（Ｂ）は、下にある高周波数アクチュエータの２つの例示的パタ
ーンを明らかにするために、残りの部分を取り去った、図２の２段式ミラーのフ
ェイスシートの部分を示す平面図である。
ーンを明らかにするために、残りの部分を取り去った、図２の２段式ミラーのフ
ェイスシートの部分を示す平面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ
，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，
ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ
Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ
，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，
ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，
ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ
，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，
ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ
Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ
，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，
ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ
Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ
，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
【要約の続き】
リニアアクチュエータの第２の組より、低い帯域幅で動
作し、広い間隔で配置される。
Claims (9)
- 【請求項１】 支持面を有するバックアップ構造と、光学面を有するミラー
フェイスシートとを備え、 前記支持面と前記光学面との間に、第１の面において、リニアアクチュエータ
の第１の組を介して前記支持面に結合され、前記アクチュエータの第１の組によ
って変形される少なくとも一つの中間可変形構造が置かれ、 前記少なくとも一つの中間可変形構造は、また、第２の反対面において、前記
光学面を変形するリニアアクチュエータの第２の組を介して前記光学面に結合さ
れ、 前記光学面は、前記リニアアクチュエータの第１の組によって前記少なくとも
一つの中間可変形構造に与えられた変形と、前記リニアアクチュエータの第２の
組によってそれに与えられた変形との組み合わせである形状をとる、多段可変形
ミラー構造。 - 【請求項２】 前記リニアアクチュエータの第１の組は、前記リニアアクチ
ュエータの第２の組より広いダイナミックレンジを有し、 前記光学面は、絶対値が大きいものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が
低いものと高いものの両方の波面誤差に対して入射波面を同時に補償するように
変形される、請求項１に記載の多段可変形ミラー構造。 - 【請求項３】 前記リニアアクチュエータの第１の組は、前記リニアアクチ
ュエータの第２の組より低い帯域幅で動作し、広い間隔で配置される、請求項１
に記載の多段可変形ミラー構造。 - 【請求項４】 絶対値が大きく／周波数が低い誤差と、絶対値が小さく／周
波数が高い誤差に対して波面を補償する方法であって、 可変形ミラー構造のフェイスシートの光学面へ波面を向け、 中間可変形構造を介して適用されるアクチュエータの第１の組と、前記中間可
変形構造に固定されたアクチュエータの第２の組とによって、光学面を同時に変
形する ことを備える方法。 - 【請求項５】 同時に変形するステップは、 アクチュエータの第２の組の各アクチュエータの直線伸長を、アクチュエータ
の第１の組の直線伸長が変更されるより高速で変更するステップを含み、 アクチュエータの第２の組は、絶対値が小さく／周波数が高い誤差を補正する
ため、光学面を変形するように作動し、アクチュエータの第１の組は、絶対値が
大きく／周波数が低い誤差を補正するため、光学面を同時に変形するように作動
する、請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 入射レーザビームの波面誤差を補正する多段可変形ミラー構
造であって、 支持面を有する単一のバックアップ構造と、光学面を有する単一のミラーフェ
イスシートとを備え、 前記支持面と前記光学面との間に、第１の面において、リニアアクチュエータ
の第１の組を介して前記支持面に結合され、前記アクチュエータの第１の組によ
って変形される中間可変形構造が置かれ、 前記中間可変形構造は、また、第２の反対面において、前記光学面を変形する
リニアアクチュエータの第２の組を介して前記光学面に結合され、 前記光学面は、前記リニアアクチュエータの第１の組によって前記少なくとも
一つの中間可変形構造に与えられた変形と、前記リニアアクチュエータの第２の
組によってそれに与えられた変形との組み合わせである形状をとり、 前記リニアアクチュエータの第１の組は、前記リニアアクチュエータの第２の
組より広いダイナミックレンジを有し、 前記光学面は、絶対値が大きいものと小さいもの、時間的及び空間的周波数が
低いものと高いものの両方の波面誤差に対して、前記入射レーザビームの前記波
面を同時に補償するように変形される、多段可変形ミラー構造。 - 【請求項７】 前記リニアアクチュエータの第１の組は、前記リニアアクチ
ュエータの第２の組より低い帯域幅で動作し、広い間隔で配置される、請求項６
に記載の多段可変形ミラー構造。 - 【請求項８】 前記リニアアクチュエータの第１の組は、前記リニアアクチ
ュエータの第２の組の間隔の約３倍から約５倍離されて配置される、請求項７に
記載の多段可変形ミラー構造。 - 【請求項９】 前記リニアアクチュエータの第２の組は、ＰＭＮアクチュエ
ータで構成される、請求項６に記載の多段可変形ミラー構造。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/478,159 US6236490B1 (en) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | Dual stage deformable mirror |
| US09/478,159 | 2000-01-05 | ||
| PCT/US2001/000303 WO2001050173A2 (en) | 2000-01-05 | 2001-01-05 | Dual stage deformable mirror |
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|---|---|
| JP2003519404A true JP2003519404A (ja) | 2003-06-17 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1190272A2 (ja) |
| JP (1) | JP2003519404A (ja) |
| AU (1) | AU2629801A (ja) |
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| IL (1) | IL145207A0 (ja) |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093661A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-04-06 | Corning Inc | 波面補正光学表面を有する光学システム |
| JP2006295023A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Canon Inc | 光学装置及びそれを備えた露光装置 |
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Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6600587B2 (en) | 2001-04-23 | 2003-07-29 | Memx, Inc. | Surface micromachined optical system with reinforced mirror microstructure |
| US6756317B2 (en) * | 2001-04-23 | 2004-06-29 | Memx, Inc. | Method for making a microstructure by surface micromachining |
| DE10160893A1 (de) * | 2001-12-12 | 2003-07-17 | Diehl Munitionssysteme Gmbh | Verformbarer Spiegel |
| US6951397B1 (en) * | 2002-03-19 | 2005-10-04 | Lockheed Martin Corporation | Composite ultra-light weight active mirror for space applications |
| US6984049B2 (en) * | 2002-11-04 | 2006-01-10 | General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. | Hinged substrate for large-aperture, lightweight, deformable mirrors |
| US7374302B2 (en) * | 2002-12-23 | 2008-05-20 | Bae Systems Plc | Deformable mirror |
| EP1590698A4 (en) | 2003-01-24 | 2009-07-22 | Univ Montana State | VARIABLE OUTSIDE FOCUSING AND BREATHING CONTROL MIRRORS AND METHOD |
| US7188964B2 (en) * | 2003-02-25 | 2007-03-13 | Xinetics, Inc. | Integrated actuator meniscus mirror |
| US20070035855A1 (en) * | 2003-03-03 | 2007-02-15 | Dickensheets David L | Miniature confocal optical device, system, and method |
| US20060018045A1 (en) * | 2003-10-23 | 2006-01-26 | Carl Zeiss Smt Ag | Mirror arrangement and method of manufacturing thereof, optical system and lithographic method of manufacturing a miniaturized device |
| US7125128B2 (en) * | 2004-01-26 | 2006-10-24 | Nikon Corporation | Adaptive-optics actuator arrays and methods for using such arrays |
| US20060050421A1 (en) * | 2004-09-08 | 2006-03-09 | Ealey Mark A | Adaptive mirror system |
| US20060050419A1 (en) * | 2004-09-08 | 2006-03-09 | Ealey Mark A | Integrated wavefront correction module |
| US20060077579A1 (en) * | 2004-10-12 | 2006-04-13 | Margeson Christopher S | Force actuator with clamp |
| US7355777B2 (en) * | 2006-05-09 | 2008-04-08 | Texas Instruments Incorporated | Energy storage structures using electromechanically active materials for micro electromechanical systems |
| CN100476462C (zh) * | 2006-06-20 | 2009-04-08 | 刘彤 | 反射镜基体及其制造方法 |
| CN100454080C (zh) * | 2006-12-09 | 2009-01-21 | 中国科学技术大学 | 一种压电厚膜驱动的微变形镜及其制备方法 |
| US8292441B2 (en) | 2009-02-10 | 2012-10-23 | Optical Physics Company | Deformable mirror |
| US8102583B2 (en) * | 2009-03-26 | 2012-01-24 | Raytheon Company | Real-time optical compensation of orbit-induced distortion effects in long integration time imagers |
| FR2958415B1 (fr) * | 2010-04-06 | 2012-08-17 | Alpao | Miroir deformable a faible empreinte de collage et procede de fabrication d'un tel miroir |
| DE102014211546B4 (de) | 2014-06-17 | 2022-08-25 | Robert Bosch Gmbh | Mikrospiegelanordnung |
| CN104102002B (zh) * | 2014-07-14 | 2016-06-08 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种提高变形镜校正能力的方法 |
| CN105182529A (zh) * | 2015-09-24 | 2015-12-23 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 球面金属变形镜及其一体化加工工艺 |
| FR3047321B1 (fr) * | 2016-02-03 | 2018-02-23 | Thales | Miroir deformable |
| KR101829684B1 (ko) | 2016-11-07 | 2018-02-20 | 한국표준과학연구원 | 변형 거울 보상 장치 |
| FR3120451B1 (fr) * | 2021-03-03 | 2023-11-24 | Alpao | Dispositif d’optique adaptative ameliore et procede de fabrication afferent |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4280756A (en) * | 1979-01-02 | 1981-07-28 | Itek Corporation | Piezoelectric bi-morph mirror actuator |
| US4295710A (en) * | 1979-09-04 | 1981-10-20 | Rockwell International Corporation | Deformable mirror with dither |
| US4655563A (en) * | 1985-11-25 | 1987-04-07 | Itek Corporation | Variable thickness deformable mirror |
| US5864215A (en) * | 1992-03-06 | 1999-01-26 | Hughes Aircraft Company | Steering apparatus for controllably displacing a structure relative to a frame member |
| US5274479A (en) * | 1992-07-30 | 1993-12-28 | Hughes Aircraft Company | Mirror alignment and/or figure sensing with surface mounted holographic optical elements |
-
2000
- 2000-01-05 US US09/478,159 patent/US6236490B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-01-05 EP EP01900884A patent/EP1190272A2/en not_active Withdrawn
- 2001-01-05 JP JP2001550067A patent/JP2003519404A/ja active Pending
- 2001-01-05 IL IL14520701A patent/IL145207A0/xx unknown
- 2001-01-05 WO PCT/US2001/000303 patent/WO2001050173A2/en not_active Application Discontinuation
- 2001-01-05 CA CA002362460A patent/CA2362460A1/en not_active Abandoned
- 2001-01-05 AU AU26298/01A patent/AU2629801A/en not_active Abandoned
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093661A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-04-06 | Corning Inc | 波面補正光学表面を有する光学システム |
| JP2006295023A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Canon Inc | 光学装置及びそれを備えた露光装置 |
| US7771065B2 (en) | 2005-04-14 | 2010-08-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical unit and exposure apparatus having the same |
| WO2018212253A1 (ja) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | 川崎重工業株式会社 | 補償光学装置、光学システム、及び光波面補償方法 |
| WO2018212254A1 (ja) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | 川崎重工業株式会社 | 補償光学装置、光学システム及び光波面補償方法 |
| GB2576839A (en) * | 2017-05-19 | 2020-03-04 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Adaptive optical apparatus, optical system, and optical wavefront compensation method |
| GB2576993A (en) * | 2017-05-19 | 2020-03-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Adaptive optical apparatus, optical system, and optical wavefront compensation method |
| JPWO2018212253A1 (ja) * | 2017-05-19 | 2020-03-26 | 川崎重工業株式会社 | 補償光学装置、光学システム、及び光波面補償方法 |
| JPWO2018212254A1 (ja) * | 2017-05-19 | 2020-04-23 | 川崎重工業株式会社 | 補償光学装置、光学システム及び光波面補償方法 |
| GB2576839B (en) * | 2017-05-19 | 2021-12-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Adaptive optical apparatus, optical system, and optical wavefront compensation method |
| GB2576993B (en) * | 2017-05-19 | 2021-12-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Adaptive optical apparatus, optical system, and optical wavefront compensation method |
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