JP2011221402A - Deformable mirror - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To vary the shape of a light reflection surface with high accuracy.SOLUTION: A deformable mirror 1 comprises a mirror 10 having a light reflection surface 10a, an actuator 20 for varying the shape of the mirror 10, a back plate 30 for holding the actuator 20, a temperature sensor 50 for measuring each temperature of the mirror 10, the actuator 20 and the back plate 30, a temperature compensation operation part 60 for calculating an adjustment value to adjust the deformation amount of the mirror based on each temperature measurement value inputted from the temperature sensor 50 and preset linear expansion coefficients of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30, and an actuator control part 40 for adjusting a given drive command value based on the adjustment value calculated by the temperature compensation operation part 60 to drive the actuator 20.

Description

この発明は、入射した光を反射する光反射面の形状を所望の形状に変化する可変形状鏡に関するものである。   The present invention relates to a deformable mirror that changes the shape of a light reflecting surface that reflects incident light into a desired shape.

可変形状鏡は、光反射面の形状を所望の形状に変化して、入射した光の波面制御、光路長制御に用いられる。例えば、特許文献1によれば、可変形状鏡は、光反射面を有するミラーと、複数のアクチュエータと、アクチュエータと接続したバックプレートで構成されており、アクチュエータが駆動指令にしたがって変位してミラーの形状を変化させることで、光反射面の形状を可変にしている。   The deformable mirror is used for wavefront control and optical path length control of incident light by changing the shape of the light reflecting surface to a desired shape. For example, according to Patent Document 1, the deformable mirror includes a mirror having a light reflecting surface, a plurality of actuators, and a back plate connected to the actuator. By changing the shape, the shape of the light reflecting surface is made variable.

特開平05−333274号公報JP 05-333274 A

しかしながら、上述した特許文献1は、ハイパワーレーザーの波面制御に用いた場合、レーザー入射熱とアクチュエータ駆動の発熱により、ミラー、アクチュエータ、バックプレートの温度が上昇して熱膨張が発生し、光反射面が所望の形状から歪んでしまい精度が悪いという課題があった。   However, in Patent Document 1 described above, when used for wavefront control of a high power laser, the temperature of the mirror, the actuator, and the back plate rises due to the laser incident heat and the heat generated by the actuator drive, causing thermal expansion, and light reflection. There was a problem that the surface was distorted from the desired shape and the accuracy was poor.

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、光反射面の形状を高精度に可変させる可変形状鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a deformable mirror that can vary the shape of the light reflecting surface with high accuracy.

この発明に係る可変形状鏡は、光反射面を有するミラーと、ミラーを変形させるアクチュエータと、アクチュエータを保持するバックプレートと、ミラー、アクチュエータ、バックプレートの各温度を測定する温度センサと、温度センサから入力された各温度測定値と予め設定されたミラー、アクチュエータ、バックプレートの線膨張係数に基づいてミラーの変形量を調節するための調節値を算出する温度補償演算部と、温度補償演算部で算出した調節値に基づいて、与えられた駆動指令値を調節してアクチュエータを駆動させるアクチュエータ制御部とを備えたものである。   A deformable mirror according to the present invention includes a mirror having a light reflecting surface, an actuator that deforms the mirror, a back plate that holds the actuator, a temperature sensor that measures each temperature of the mirror, the actuator, and the back plate, and a temperature sensor A temperature compensation calculation unit for calculating an adjustment value for adjusting the deformation amount of the mirror based on each temperature measurement value inputted from the linear expansion coefficient of the mirror, actuator, and back plate set in advance, and a temperature compensation calculation unit And an actuator control unit that adjusts a given drive command value to drive the actuator based on the adjustment value calculated in (1).

また、この発明に係る可変形状鏡は、光反射面を有するミラーと、ミラーを変形させるアクチュエータと、アクチュエータを保持するバックプレートと、ミラー、バックプレートの各温度を測定する温度センサと、温度センサから入力された各温度測定値と予め設定されたミラー、バックプレートの線膨張係数に基づいてミラーの変形量を調節するための調節値を算出する温度補償演算部と、ミラーとバックプレートの間の変位を測定する相対変位測定部と、温度補償演算部で算出した調節値と相対変位測定部からの相対変位測定値に基づいて、与えられた駆動指令値を調節してアクチュエータを駆動させるアクチュエータ制御部とを備えたものである。   The deformable mirror according to the present invention includes a mirror having a light reflecting surface, an actuator for deforming the mirror, a back plate for holding the actuator, a temperature sensor for measuring each temperature of the mirror and the back plate, and a temperature sensor. A temperature compensation calculation unit for calculating an adjustment value for adjusting the deformation amount of the mirror based on each temperature measurement value input from the preset mirror and the linear expansion coefficient of the back plate, and between the mirror and the back plate A relative displacement measurement unit that measures the displacement of the actuator, and an actuator that drives the actuator by adjusting a given drive command value based on the adjustment value calculated by the temperature compensation calculation unit and the relative displacement measurement value from the relative displacement measurement unit And a control unit.

この発明による可変形状鏡は、ミラー、アクチュエータ、バックプレートの各温度測定値に基づきミラーの変形量を調節するための調節値を算出するように構成したので、ミラーの光反射面の歪みを補償することができる。その結果、可変形状鏡は、光反射面の形状を高精度に可変させることができる。   The deformable mirror according to the present invention is configured to calculate the adjustment value for adjusting the deformation amount of the mirror based on the temperature measurement values of the mirror, the actuator, and the back plate, so that the distortion of the light reflecting surface of the mirror is compensated. can do. As a result, the deformable mirror can change the shape of the light reflecting surface with high accuracy.

また、可変形状鏡は、ミラー、バックプレートの各温度測定値と、アクチュエータの変位量に基づいてミラーの変形量を調節するための調節値を算出するように構成したので、ミラーの光反射面の歪みを補償することができる。その結果、可変形状鏡は、光反射面の形状を高精度に可変させることができる。   In addition, the deformable mirror is configured to calculate an adjustment value for adjusting the deformation amount of the mirror based on the measured temperature values of the mirror and the back plate and the displacement amount of the actuator. Can be compensated for. As a result, the deformable mirror can change the shape of the light reflecting surface with high accuracy.

この発明の実施の形態1に係る可変形状鏡の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the variable shape mirror which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る可変形状鏡における処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the deformable mirror which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る可変形状鏡の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the deformable mirror which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る可変形状鏡における処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the deformable mirror which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る可変形状鏡の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the deformable mirror which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る可変形状鏡における処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the deformable mirror which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1の可変形状鏡1の構成を示している。
可変形状鏡1は、図1に示すように、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30、アクチュエータ制御部40、温度センサ50、温度補償演算部60で構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the configuration of a deformable mirror 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the deformable mirror 1 includes a mirror 10, an actuator 20, a back plate 30, an actuator control unit 40, a temperature sensor 50, and a temperature compensation calculation unit 60.

ミラー10は、一方の面(ミラー表面)に光反射面10aを有しており、他方の面(ミラー裏面)10bには複数のアクチュエータ20が接続されている。ミラー10は、入射した光を光反射面10aで受けて反射するよう機能する。   The mirror 10 has a light reflecting surface 10a on one surface (mirror surface), and a plurality of actuators 20 are connected to the other surface (mirror back surface) 10b. The mirror 10 functions so that incident light is received and reflected by the light reflecting surface 10a.

アクチュエータ20は、軸方向に駆動する可動端20aがミラー裏面10bに接続され、可動端20aに対する他端がバックプレート30に保持されており、ミラー10とバックプレート30の間に配置されている。複数のアクチュエータ20は、それぞれ各アクチュエータ制御部40により駆動制御され、可動端20aが駆動することにより、ミラー裏面10bからミラー10の法線方向に押圧してミラー10を変形させ、光反射面10aの形状を変化させるよう機能する。   The actuator 20 has a movable end 20 a that is driven in the axial direction connected to the mirror back surface 10 b, the other end with respect to the movable end 20 a is held by the back plate 30, and is disposed between the mirror 10 and the back plate 30. Each of the plurality of actuators 20 is driven and controlled by each actuator control unit 40, and when the movable end 20a is driven, the mirror 10 is deformed by pressing in the normal direction of the mirror 10 from the mirror back surface 10b, and the light reflecting surface 10a. It functions to change the shape of.

バックプレート30は、ミラー裏面10bに対向するよう近接して設けられており、アクチュエータ20を保持している。   The back plate 30 is provided close to the mirror back surface 10b so as to hold the actuator 20.

アクチュエータ制御部40は、駆動指令部41、駆動回路42、調節器43で構成されており、アクチュエータ20を駆動制御するよう機能する。
駆動指令部41は、外部からの駆動指示または予め設定されたプログラムからの駆動指示により与えられた駆動指令値Aを出力する。駆動指令値Aは、例えば、使用者からの駆動指示に基づいて与えられ、アクチュエータ20の可動端20aの変位量を示している。
The actuator control unit 40 includes a drive command unit 41, a drive circuit 42, and a regulator 43, and functions to drive and control the actuator 20.
The drive command unit 41 outputs a drive command value A given by an external drive instruction or a drive instruction from a preset program. The drive command value A is given based on, for example, a drive instruction from the user, and indicates the amount of displacement of the movable end 20a of the actuator 20.

調節器43は、駆動指令部41からの駆動指令値Aと後述する温度補償演算部60からの調節値ΔZを入力し、駆動指令値Aを調節値ΔZにより調節するよう機能する。調節器43は、例えば、駆動指令値Aから調節値ΔZを差し引いて駆動指令値Aを調節し、調節済みの駆動指令値A´を出力する。   The adjuster 43 inputs a drive command value A from the drive command unit 41 and an adjustment value ΔZ from a temperature compensation calculation unit 60 described later, and functions to adjust the drive command value A by the adjustment value ΔZ. For example, the adjuster 43 subtracts the adjustment value ΔZ from the drive command value A to adjust the drive command value A, and outputs the adjusted drive command value A ′.

駆動回路42は、調節器43により調節された駆動指令値A´を入力し、入力した駆動指令値A´に基づいてアクチュエータ20に駆動指令を与えるよう機能する。   The drive circuit 42 functions to input the drive command value A ′ adjusted by the adjuster 43 and give a drive command to the actuator 20 based on the input drive command value A ′.

ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30には、温度センサ50が取り付けられている。温度センサ50は、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30において温度を測定するよう機能する。温度センサ50は、ミラー10に取り付けられた温度センサ50m、アクチュエータ20に取り付けられた温度センサ50a、バックプレート30に取り付けられた温度センサ50bで構成されている。   A temperature sensor 50 is attached to the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30. The temperature sensor 50 functions to measure the temperature in the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30. The temperature sensor 50 includes a temperature sensor 50 m attached to the mirror 10, a temperature sensor 50 a attached to the actuator 20, and a temperature sensor 50 b attached to the back plate 30.

温度センサ50mはミラー10におけるアクチュエータ20近傍の温度を測定しており、温度センサ50aはアクチュエータ20の温度を測定しており、温度センサ50bはバックプレート30におけるアクチュエータ20近傍の温度を測定している。温度センサ50m,50a,50bは、それぞれ測定した温度測定値を温度補償演算部60へ出力する。   The temperature sensor 50m measures the temperature of the mirror 10 near the actuator 20, the temperature sensor 50a measures the temperature of the actuator 20, and the temperature sensor 50b measures the temperature of the back plate 30 near the actuator 20. . The temperature sensors 50m, 50a, and 50b output the measured temperature values to the temperature compensation calculation unit 60, respectively.

温度補償演算部60は、予め設定されたミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の各線膨張係数と、入力された各温度測定値に基づいて熱膨張量を算出するとともに各熱膨張量を合計した調節値ΔZを算出するよう機能する。温度補償演算部60は、例えば、温度センサ50mからの温度測定値が所定の時間に変化した値を示す温度変化量を演算し、ミラー10の線膨張係数と温度変化量を乗算してミラー10の熱膨張量を算出する。温度補償演算部60は、温度センサ50aからの温度測定値が所定の時間に変化した値を示す温度変化量を演算し、アクチュエータ20の線膨張係数と温度変化量を乗算してアクチュエータ20の熱膨張量を算出する。温度補償演算部60は、温度センサ50bからの温度測定値が所定の時間に変化した値を示す温度変化量を演算し、バックプレート30の線膨張係数と温度変化量を乗算してバックプレート30の熱膨張量を算出する。   The temperature compensation calculation unit 60 calculates the thermal expansion amount based on the linear expansion coefficients of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 set in advance and the input temperature measurement values, and totals the thermal expansion amounts. It functions to calculate the adjustment value ΔZ. The temperature compensation calculation unit 60 calculates, for example, a temperature change amount indicating a value obtained by changing a temperature measurement value from the temperature sensor 50m at a predetermined time, and multiplies the linear expansion coefficient of the mirror 10 by the temperature change amount to generate the mirror 10. The amount of thermal expansion of is calculated. The temperature compensation calculation unit 60 calculates a temperature change amount indicating a value obtained by changing the temperature measurement value from the temperature sensor 50 a at a predetermined time, and multiplies the linear expansion coefficient of the actuator 20 by the temperature change amount to thereby calculate the heat of the actuator 20. Calculate the amount of expansion. The temperature compensation calculation unit 60 calculates a temperature change amount indicating a value obtained by changing the temperature measurement value from the temperature sensor 50b at a predetermined time, and multiplies the linear expansion coefficient of the back plate 30 by the temperature change amount. The amount of thermal expansion of is calculated.

温度補償演算部60は、ミラー10の熱膨張量と、アクチュエータ20の熱膨張量と、バックプレート30の熱膨張量を合計して調節値ΔZを算出する。   The temperature compensation calculation unit 60 calculates the adjustment value ΔZ by adding the thermal expansion amount of the mirror 10, the thermal expansion amount of the actuator 20, and the thermal expansion amount of the back plate 30.

ここで、温度補償演算部60において算出する調節値ΔZについて説明する。
一般に物体が温度変化した場合の熱膨張量は、線膨張係数と温度変化量に比例する。ミラー10の線膨張係数をCTEm、アクチュエータ20の線膨張係数をCTEa、バックプレート30の線膨張係数をCTEb、ミラー10における温度変化量をΔTm、アクチュエータ20における温度変化量をΔTa、バックプレート30における温度変化量をΔTbで表した場合、アクチュエータ20近傍におけるミラー10の熱膨張量ΔZm、アクチュエータ20の熱膨張量ΔZa、アクチュエータ20近傍におけるバックプレート30の熱膨張量ΔZbは、次の式(1)〜(3)で表される。
Here, the adjustment value ΔZ calculated by the temperature compensation calculation unit 60 will be described.
Generally, the amount of thermal expansion when an object changes in temperature is proportional to the linear expansion coefficient and the amount of temperature change. The linear expansion coefficient of the mirror 10 is CTEm, the linear expansion coefficient of the actuator 20 is CTEa, the linear expansion coefficient of the back plate 30 is CTEb, the temperature change amount in the mirror 10 is ΔTm, the temperature change amount in the actuator 20 is ΔTa, and the back plate 30 When the temperature change amount is expressed by ΔTb, the thermal expansion amount ΔZm of the mirror 10 in the vicinity of the actuator 20, the thermal expansion amount ΔZa of the actuator 20, and the thermal expansion amount ΔZb of the back plate 30 in the vicinity of the actuator 20 are expressed by the following equation (1): It is represented by (3).


ΔZm=CTEm×ΔTm (1)
ΔZa=CTEa×ΔTa (2)
ΔZb=CTEb×ΔTb (3)

ΔZm = CTEm × ΔTm (1)
ΔZa = CTEa × ΔTa (2)
ΔZb = CTEb × ΔTb (3)

調節値ΔZは、次の式(4)に示すように、式(1)〜(3)で算出した熱膨張量ΔZm,ΔZa,ΔZbを足し合わせたものであり、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の総熱膨張量を示している。

ΔZ=ΔZm+ΔZa+ΔZb (4)
The adjustment value ΔZ is the sum of the thermal expansion amounts ΔZm, ΔZa, ΔZb calculated by the equations (1) to (3) as shown in the following equation (4). The total thermal expansion amount of the plate 30 is shown.

ΔZ = ΔZm + ΔZa + ΔZb (4)

可変形状鏡1は、この調節値ΔZで駆動指令値Aを調節し、調節した駆動指令値A´でアクチュエータ20を駆動制御することにより、アクチュエータ20近傍における光反射面10aに発生する歪みを補償し、ミラー10の変形量を調節することが可能となる。   The deformable mirror 1 adjusts the drive command value A with this adjustment value ΔZ, and drives and controls the actuator 20 with the adjusted drive command value A ′, thereby compensating for distortion generated on the light reflecting surface 10a in the vicinity of the actuator 20. Thus, the deformation amount of the mirror 10 can be adjusted.

次に、可変形状鏡1における処理動作について図2のフローチャートを用いて説明する。可変形状鏡1は、外部からの駆動指示または予め設定されたプログラムからの駆動指示により処理動作を開始する(スタート)。   Next, the processing operation in the deformable mirror 1 will be described using the flowchart of FIG. The deformable mirror 1 starts a processing operation in response to an external driving instruction or a driving instruction from a preset program (start).

駆動指令部41は、外部からの駆動指示または予め設定されたプログラムからの駆動指示により与えられた駆動指令値Aを出力する(ステップST101)。   The drive command unit 41 outputs a drive command value A given by an external drive instruction or a drive instruction from a preset program (step ST101).

ここで、温度補償演算部60は、温度センサ50m,50a,50bから温度測定値を入力しており、温度センサ50mからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTmを算出し、温度センサ50aからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTaを算出し、温度センサ50bからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTbを算出する。   Here, the temperature compensation calculation unit 60 receives temperature measurement values from the temperature sensors 50m, 50a, and 50b, calculates the temperature change ΔTm based on the temperature measurement values from the temperature sensor 50m, and outputs the temperature change amount ΔTm from the temperature sensor 50a. A temperature change amount ΔTa is calculated based on the temperature measurement value, and a temperature change amount ΔTb is calculated based on the temperature measurement value from the temperature sensor 50b.

温度補償演算部60は、続いて、ミラー10の線膨張係数CTEmと温度変化量ΔTmを乗算してミラー10の熱膨張量ΔZmを算出し、アクチュエータ20の線膨張係数CTEaと温度変化量ΔTaを乗算してアクチュエータ20の熱膨張量ΔZaを算出し、バックプレート30の線膨張係数CTEbと温度変化量ΔTbを乗算してバックプレート30の熱膨張量ΔZbを算出する。   Subsequently, the temperature compensation calculation unit 60 calculates the thermal expansion amount ΔZm of the mirror 10 by multiplying the linear expansion coefficient CTEm of the mirror 10 by the temperature change amount ΔTm, and calculates the linear expansion coefficient CTEa and the temperature change amount ΔTa of the actuator 20. The thermal expansion amount ΔZa of the actuator 20 is calculated by multiplication, and the thermal expansion amount ΔZb of the back plate 30 is calculated by multiplying the linear expansion coefficient CTEb of the back plate 30 by the temperature change amount ΔTb.

温度補償演算部60は、熱膨張量ΔZm,ΔZa,ΔZbを足し合わせて調節値ΔZを算出し、調節器43へ出力する(ステップST102)。   The temperature compensation calculation unit 60 adds the thermal expansion amounts ΔZm, ΔZa, ΔZb to calculate the adjustment value ΔZ, and outputs it to the adjuster 43 (step ST102).

アクチュエータ制御部40の調節器43は、駆動指令部41から駆動指令値Aを入力すると、温度補償演算部60から調節値ΔZを入力する。調節器43は、駆動指令値Aから調節値ΔZを差し引いて調節し、調節済みの駆動指令値A´を駆動回路42へ出力する(ステップST103)。   When the controller 43 of the actuator control unit 40 receives the drive command value A from the drive command unit 41, the controller 43 receives the adjustment value ΔZ from the temperature compensation calculation unit 60. The adjuster 43 subtracts the adjustment value ΔZ from the drive command value A for adjustment, and outputs the adjusted drive command value A ′ to the drive circuit 42 (step ST103).

駆動回路42は、調節器43から駆動指令値A´を入力すると、駆動指令値A´に基づいてアクチュエータ20へ駆動指令を出力する(ステップST104)。アクチュエータ20は、駆動回路42から入力した駆動指令にしたがって可動端20aを変位させてミラー裏面10bを押圧する。   When the drive command value A ′ is input from the regulator 43, the drive circuit 42 outputs a drive command to the actuator 20 based on the drive command value A ′ (step ST104). The actuator 20 presses the mirror back surface 10b by displacing the movable end 20a in accordance with the drive command input from the drive circuit 42.

ミラー10は、ミラー裏面10bから可動端20aに押圧され、ミラー10の法線方向に変形する(ステップST105)。   The mirror 10 is pressed from the mirror back surface 10b to the movable end 20a, and is deformed in the normal direction of the mirror 10 (step ST105).

以上のように、実施の形態1によれば、可変形状鏡1は、一方の面に光反射面10aを有するミラー10と、ミラー10の他方の面10bに接続してミラー10を変形させるアクチュエータ20と、アクチュエータ20を保持し、ミラー10の他方の面に対向して設けられたバックプレート30と、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の各温度を測定する温度センサ50m,50a,50bと、温度センサ50m,50a,50bから入力された各温度測定値と予め設定されたミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の各線膨張係数に基づいて熱膨張量ΔZm,ΔZa,ΔZbを算出し、算出した各熱膨張量ΔZm,ΔZa,ΔZbを合計した調節値ΔZを算出する温度補償演算部60と、温度補償演算部60で算出した調節値ΔZに基づいて、駆動指示により与えられた駆動指令値Aを調節し、調節した駆動指令値A´でアクチュエータ20を駆動させるアクチュエータ制御部40とを備えるよう構成したので、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の熱膨張量に基づきアクチュエータを駆動させる駆動指令値Aを調節し、調節済みの駆動指令値A´でミラー10の光反射面10aの歪みを補償することができる。その結果、可変形状鏡は、光反射面の形状を高精度に可変させることができる。   As described above, according to the first embodiment, the deformable mirror 1 includes the mirror 10 having the light reflecting surface 10a on one surface and the actuator that is connected to the other surface 10b of the mirror 10 and deforms the mirror 10. 20, a back plate 30 that holds the actuator 20 and is opposed to the other surface of the mirror 10, and temperature sensors 50m, 50a, and 50b that measure the temperatures of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30, respectively. The thermal expansion amounts ΔZm, ΔZa, ΔZb are calculated based on the measured temperature values input from the temperature sensors 50m, 50a, 50b and the linear expansion coefficients of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 set in advance. A temperature compensation calculation unit 60 that calculates an adjustment value ΔZ that is a sum of the thermal expansion amounts ΔZm, ΔZa, and ΔZb, and a temperature compensation calculation unit 60 Based on the calculated adjustment value ΔZ, the drive command value A given by the drive instruction is adjusted, and the actuator control unit 40 that drives the actuator 20 with the adjusted drive command value A ′ is provided. The drive command value A for driving the actuator can be adjusted based on the thermal expansion amounts of the actuator 20 and the back plate 30, and the distortion of the light reflecting surface 10a of the mirror 10 can be compensated with the adjusted drive command value A ′. As a result, the deformable mirror can change the shape of the light reflecting surface with high accuracy.

なお、可変形状鏡1のミラー10は、一般的に温度変化による変形が小さい低膨張ガラスが材料として用いられており、一般的なガラスと比較して強度、熱伝導性、耐熱性等が優れている。一方、上記構成のようにすれば、可変形状鏡1は、線膨張係数が大きくレーザー入射熱による熱膨張が大きくなる金属、セラミック、半導体等をミラー10の材料とした場合、ミラー10の光反射面10aの歪みを補償することができるとともに、高強度、高温で使用可能な構成にすることができる。   In addition, the mirror 10 of the deformable mirror 1 is generally made of low expansion glass having a small deformation due to temperature change, and has superior strength, thermal conductivity, heat resistance, and the like compared to general glass. ing. On the other hand, with the configuration described above, the deformable mirror 1 is configured to reflect light from the mirror 10 when the material of the mirror 10 is a metal, ceramic, semiconductor, or the like that has a large linear expansion coefficient and a large thermal expansion due to laser incident heat. The distortion of the surface 10a can be compensated, and the structure can be used at high strength and high temperature.

実施の形態2.
実施の形態1においては、アクチュエータ20の熱膨張量ΔZaを線膨張係数CTEaと温度変化量ΔTaに基づき算出する構成について説明したが、実施の形態2は、熱膨張量ΔZaを実測する構成について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the configuration for calculating the thermal expansion amount ΔZa of the actuator 20 based on the linear expansion coefficient CTEa and the temperature change amount ΔTa has been described. However, the second embodiment describes the configuration for actually measuring the thermal expansion amount ΔZa. To do.

図3は、実施の形態2の可変形状鏡1の構成を示している。なお、図3において、実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
可変形状鏡1は、図3に示すように、実施の形態1の温度センサ50aに替えて相対変位測定部70が設けられ、調節器44が加えられた構成である。
FIG. 3 shows the configuration of the deformable mirror 1 of the second embodiment. In FIG. 3, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 3, the deformable mirror 1 has a configuration in which a relative displacement measuring unit 70 is provided instead of the temperature sensor 50 a of the first embodiment, and a regulator 44 is added.

ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30、温度センサ50m,50b、温度補償演算部60の構成は実施の形態1と同様の機能を有する構成であり、説明を省略する。   The configurations of the mirror 10, the actuator 20, the back plate 30, the temperature sensors 50m and 50b, and the temperature compensation calculation unit 60 have the same functions as those in the first embodiment and will not be described.

相対変位測定部70は、相対変位センサ70mと相対変位センサ70bで構成されている。相対変位センサ70mはミラー10のミラー裏面10bにおけるアクチュエータ20近傍に取り付けられており、相対変位センサ70bはバックプレート30においてミラー裏面10bに対向する位置に取り付けられている。相対変位センサ70m,70bは、ミラー10とバックプレート30の間の変位を測定するよう機能し、相対変位測定値をアクチュエータ制御部40の調節器44へ出力し、駆動回路42へフィードバックする。   The relative displacement measuring unit 70 includes a relative displacement sensor 70m and a relative displacement sensor 70b. The relative displacement sensor 70m is attached to the vicinity of the actuator 20 on the mirror back surface 10b of the mirror 10, and the relative displacement sensor 70b is attached to the back plate 30 at a position facing the mirror back surface 10b. The relative displacement sensors 70 m and 70 b function to measure the displacement between the mirror 10 and the back plate 30, and output the relative displacement measurement value to the adjuster 44 of the actuator control unit 40 and feed back to the drive circuit 42.

調節器44は、アクチュエータ制御部40に設けられており、調節器43と駆動回路42の間に配置されている。調節器44は、相対変位測定部70からの相対変位測定値に基づき、調節器43からの駆動指令値B´を調節するよう機能する。調節器44は、例えば、駆動指令値B´から相対変位測定値を差し引いて駆動指令値B´を調節し、調節済みの駆動指令値B´´を駆動回路42へ出力する。なお、調節器44は、調節器43と入れ替えて構成しても良い。   The adjuster 44 is provided in the actuator controller 40 and is disposed between the adjuster 43 and the drive circuit 42. The adjuster 44 functions to adjust the drive command value B ′ from the adjuster 43 based on the relative displacement measurement value from the relative displacement measurement unit 70. For example, the adjuster 44 subtracts the relative displacement measurement value from the drive command value B ′ to adjust the drive command value B ′, and outputs the adjusted drive command value B ″ to the drive circuit 42. The adjuster 44 may be replaced with the adjuster 43.

ここで、アクチュエータ20近傍におけるミラー10とバックプレート30間の相対変位はアクチュエータ20の熱膨張量とほぼ等しい。そこで、アクチュエータ制御部40では、相対変位測定部70からアクチュエータ20の熱膨張量の実測値を示す相対変位測定値を入力し、相対変位測定値に基づいて駆動指令値B´を調節している。   Here, the relative displacement between the mirror 10 and the back plate 30 in the vicinity of the actuator 20 is substantially equal to the thermal expansion amount of the actuator 20. Therefore, the actuator control unit 40 inputs a relative displacement measurement value indicating an actual measurement value of the thermal expansion amount of the actuator 20 from the relative displacement measurement unit 70, and adjusts the drive command value B ′ based on the relative displacement measurement value. .

次に、実施の形態2の可変形状鏡1における処理動作について図4のフローチャートを用いて説明する。実施の形態2の可変形状鏡1は、図2に示した処理動作のステップST103とステップST104の間にステップST201とステップST202の処理動作を加えた処理を行う。   Next, the processing operation in the deformable mirror 1 of the second embodiment will be described using the flowchart of FIG. The deformable mirror 1 according to the second embodiment performs processing in which the processing operations of Step ST201 and Step ST202 are added between Step ST103 and Step ST104 of the processing operation shown in FIG.

可変形状鏡1は、外部からの駆動指示または予め設定されたプログラムからの駆動指示により処理動作を開始する(スタート)。駆動指令部41は、外部からの駆動指示または予め設定されたプログラムからの駆動指示により与えられた駆動指令値Bを出力する(ステップST101)。   The deformable mirror 1 starts a processing operation in response to an external driving instruction or a driving instruction from a preset program (start). The drive command unit 41 outputs a drive command value B given by an external drive instruction or a drive instruction from a preset program (step ST101).

温度補償演算部60は、温度センサ50m,50bから温度測定値を入力しており、温度センサ50mからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTmを算出し、温度センサ50bからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTbを算出する。   The temperature compensation calculation unit 60 receives temperature measurement values from the temperature sensors 50m and 50b, calculates a temperature change amount ΔTm based on the temperature measurement values from the temperature sensor 50m, and based on the temperature measurement values from the temperature sensor 50b. A temperature change amount ΔTb is calculated.

温度補償演算部60は、続いて、ミラー10の線膨張係数CTEmと温度変化量ΔTmを乗算してミラー10の熱膨張量ΔZmを算出し、バックプレート30の線膨張係数CTEbと温度変化量ΔTbを乗算してバックプレート30の熱膨張量ΔZbを算出する。   Subsequently, the temperature compensation calculation unit 60 calculates the thermal expansion amount ΔZm of the mirror 10 by multiplying the linear expansion coefficient CTEm of the mirror 10 and the temperature change amount ΔTm, and the linear expansion coefficient CTEb of the back plate 30 and the temperature change amount ΔTb. To calculate the thermal expansion amount ΔZb of the back plate 30.

温度補償演算部60は、熱膨張量ΔZm,ΔZbを足し合わせて調節値ΔZ´を算出し、調節器43へ出力する(ステップST102)。   The temperature compensation calculation unit 60 adds the thermal expansion amounts ΔZm and ΔZb, calculates the adjustment value ΔZ ′, and outputs it to the adjuster 43 (step ST102).

調節器43は、駆動指令部41から駆動指令値Bを入力すると、温度補償演算部60から調節値ΔZ´を入力する。調節器43は、駆動指令値Bから調節値ΔZ´を差し引いて調節し、調節済みの駆動指令値B´を調節器44へ出力する(ステップST103)。   When the controller 43 receives the drive command value B from the drive command unit 41, the adjuster 43 receives the adjustment value ΔZ ′ from the temperature compensation calculation unit 60. The adjuster 43 subtracts the adjustment value ΔZ ′ from the drive command value B for adjustment, and outputs the adjusted drive command value B ′ to the adjuster 44 (step ST103).

ここで、相対変位測定部70は、相対変位センサ70mと相対変位センサ70bにより、ミラー10とバックプレート30の間の変位を測定し、相対変位測定値を調節器44へ出力する。   Here, the relative displacement measuring unit 70 measures the displacement between the mirror 10 and the back plate 30 by using the relative displacement sensor 70m and the relative displacement sensor 70b, and outputs the relative displacement measurement value to the adjuster 44.

アクチュエータ制御部40の調節器44は、調節器43から駆動指令値B´を入力すると(ステップST201)、相対変位測定部70から相対変位測定値を入力し、駆動指令値B´から相対変位測定値を差し引いて駆動指令値B´を調節し、調節済みの駆動指令値B´´を駆動回路42へ出力する(ステップST202)。   When the drive command value B ′ is input from the adjuster 43 (step ST201), the adjuster 44 of the actuator control unit 40 inputs the relative displacement measurement value from the relative displacement measurement unit 70, and measures the relative displacement from the drive command value B ′. The drive command value B ′ is adjusted by subtracting the value, and the adjusted drive command value B ″ is output to the drive circuit 42 (step ST202).

駆動回路42は、調節器44から駆動指令値B´´を入力すると、駆動指令値B´´に基づいてアクチュエータ20へ駆動指令を出力する(ステップST104)。アクチュエータ20は、駆動回路42から入力した駆動指令にしたがって可動端20aを変位させてミラー裏面10bを押圧する。   When the drive command value B ″ is input from the adjuster 44, the drive circuit 42 outputs a drive command to the actuator 20 based on the drive command value B ″ (step ST104). The actuator 20 presses the mirror back surface 10b by displacing the movable end 20a in accordance with the drive command input from the drive circuit 42.

ミラー10は、ミラー裏面10bから可動端20aに押圧され、ミラー10の法線方向に変形する(ステップST105)。   The mirror 10 is pressed from the mirror back surface 10b to the movable end 20a, and is deformed in the normal direction of the mirror 10 (step ST105).

以上のように、実施の形態2によれば、可変形状鏡1は、実施の形態1の温度センサ50aに替えて、相対変位センサ70mと相対変位センサ70bにより、ミラー10とバックプレート30の間の変位を測定する相対変位測定部70と、相対変位測定部70からの相対変位測定値に基づき、調節器43からの駆動指令値B´を調節器44により調節して駆動回路42へ出力するアクチュエータ制御部40とを備えるよう構成したので、一方の面に光反射面10aを有するミラー10と、ミラー10の他方の面10bに接続してミラー10を変形させるアクチュエータ20と、アクチュエータ20を保持し、ミラー10の他方の面に対向して設けられたバックプレート30と、ミラー10、バックプレート30の各温度を測定する温度センサ50m,50bと、温度センサ50m,50bから入力された各温度測定値と予め設定されたミラー10、バックプレート30の各線膨張係数に基づいて熱膨張量ΔZm,ΔZbを算出し、算出した各熱膨張量ΔZm,ΔZbを合計した調節値ΔZ´を算出する温度補償演算部60と、相対変位センサ70mと相対変位センサ70bにより、ミラー10とバックプレート30の間に配置されたアクチュエータ20の変位を測定する相対変位測定部70と、温度補償演算部60で算出した調節値ΔZ´と相対変位測定部70からの相対変位測定値に基づいて、駆動指示により与えられた駆動指令値Bを調節し、調節した駆動指令値B´´でアクチュエータ20を駆動させるアクチュエータ制御部40とを備えるよう構成したので、相対変位測定部70によりアクチュエータ20の熱膨張量ΔZaを実測し、熱膨張量ΔZaの実測値に基づき、駆動指令値B´を調節し、調節済みの駆動指令値B´´でミラー10の光反射面10aの歪みを補償することができる。その結果、可変形状鏡1は、実施の形態1と同様の効果が得られる。   As described above, according to the second embodiment, the deformable mirror 1 is arranged between the mirror 10 and the back plate 30 by using the relative displacement sensor 70m and the relative displacement sensor 70b instead of the temperature sensor 50a of the first embodiment. Based on the relative displacement measurement unit 70 for measuring the displacement and the relative displacement measurement value from the relative displacement measurement unit 70, the drive command value B ′ from the adjuster 43 is adjusted by the adjuster 44 and output to the drive circuit 42. Since the actuator control unit 40 is provided, the mirror 10 having the light reflecting surface 10a on one surface, the actuator 20 connected to the other surface 10b of the mirror 10 to deform the mirror 10, and the actuator 20 are held. The back plate 30 provided opposite to the other surface of the mirror 10 and a temperature sensor for measuring each temperature of the mirror 10 and the back plate 30 The thermal expansion amounts ΔZm and ΔZb are calculated based on 0 m and 50 b, the respective temperature measurement values input from the temperature sensors 50 m and 50 b, and the linear expansion coefficients of the mirror 10 and the back plate 30 set in advance. The displacement of the actuator 20 disposed between the mirror 10 and the back plate 30 is detected by the temperature compensation calculation unit 60 that calculates the adjustment value ΔZ ′ obtained by adding the expansion amounts ΔZm and ΔZb, and the relative displacement sensor 70 m and the relative displacement sensor 70 b. Based on the relative displacement measurement unit 70 to be measured, the adjustment value ΔZ ′ calculated by the temperature compensation calculation unit 60 and the relative displacement measurement value from the relative displacement measurement unit 70, the drive command value B given by the drive instruction is adjusted. The actuator control unit 40 that drives the actuator 20 with the adjusted drive command value B ″ is provided with the relative displacement measurement unit 70. The thermal expansion amount ΔZa of the actuator 20 is measured, the drive command value B ′ is adjusted based on the measured value of the thermal expansion amount ΔZa, and the distortion of the light reflecting surface 10a of the mirror 10 is adjusted with the adjusted drive command value B ″. Can be compensated. As a result, the deformable mirror 1 can obtain the same effects as those of the first embodiment.

実施の形態3.
実施の形態1,2においては、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の熱膨張量に基づいて駆動指令値を調節する構成について説明したが、実施の形態3では、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30を冷却する冷却指令値を用いる構成について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the configuration in which the drive command value is adjusted based on the thermal expansion amounts of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 has been described. In the third embodiment, the mirror 10, the actuator 20, the back A configuration using a cooling command value for cooling the plate 30 will be described.

図5は、実施の形態3における可変形状鏡1の構成を示している。なお、図5において、実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   FIG. 5 shows a configuration of the deformable mirror 1 in the third embodiment. In FIG. 5, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

可変形状鏡1は、図5に示すように、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30、アクチュエータ制御部40、温度センサ50、温度補償演算部60、冷却素子80、冷却制御部90で構成されている。ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30、アクチュエータ制御部40、温度センサ50の構成については、図1と同様であり、説明を省略する。   As shown in FIG. 5, the deformable mirror 1 includes a mirror 10, an actuator 20, a back plate 30, an actuator control unit 40, a temperature sensor 50, a temperature compensation calculation unit 60, a cooling element 80, and a cooling control unit 90. Yes. The configurations of the mirror 10, the actuator 20, the back plate 30, the actuator control unit 40, and the temperature sensor 50 are the same as those in FIG.

冷却素子80は冷却素子80m,80a,80bで構成されており、冷却制御部90により制御されている。冷却素子80は、例えば、外部からの電気エネルギーが供給されることによって冷却し、その電気エネルギーの供給量(冷却指令値)に応じて冷却熱量が制御されるペルチェ素子である。   The cooling element 80 includes cooling elements 80m, 80a, and 80b, and is controlled by the cooling control unit 90. The cooling element 80 is, for example, a Peltier element that is cooled by being supplied with external electric energy and whose amount of cooling heat is controlled in accordance with the supply amount (cooling command value) of the electric energy.

冷却素子80mは、ミラー10に取り付けられ、冷却制御部90からの冷却指令値Qmにより冷却熱量が制御される。冷却素子80aは、アクチュエータ20に取り付けられ、冷却制御部90からの冷却指令値Qaにより冷却熱量が制御される。冷却素子80bは、バックプレート30に取り付けられ、冷却制御部90からの冷却指令値Qbにより冷却熱量が制御される。   The cooling element 80m is attached to the mirror 10, and the amount of cooling heat is controlled by the cooling command value Qm from the cooling control unit 90. The cooling element 80 a is attached to the actuator 20, and the amount of cooling heat is controlled by the cooling command value Qa from the cooling control unit 90. The cooling element 80 b is attached to the back plate 30, and the amount of cooling heat is controlled by the cooling command value Qb from the cooling control unit 90.

冷却制御部90は、冷却素子80へ電気エネルギーを供給し、その電気エネルギーの供給量(冷却指令値)に基づいて各冷却素子80m,80a,80bの冷却熱量を制御するよう機能する。冷却制御部90は、例えば、外部からの冷却指示に基づく冷却指令値Qm,Qa,Qbで各冷却素子80m,80a,80bへ電気エネルギーを供給する。冷却制御部90は、このように各冷却素子80m,80a,80bの冷却熱量を制御している。   The cooling control unit 90 functions to supply electric energy to the cooling element 80 and control the cooling heat amount of each of the cooling elements 80m, 80a, and 80b based on the supply amount (cooling command value) of the electric energy. For example, the cooling control unit 90 supplies electric energy to the cooling elements 80m, 80a, and 80b with cooling command values Qm, Qa, and Qb based on an external cooling instruction. The cooling control unit 90 controls the amount of cooling heat of each cooling element 80m, 80a, 80b in this way.

また、冷却制御部90は、冷却素子80へ電気エネルギーを供給する際に各冷却指令値Qm,Qa,Qbを温度補償演算部60へ出力するよう機能する。   Further, the cooling control unit 90 functions to output the cooling command values Qm, Qa, Qb to the temperature compensation calculation unit 60 when supplying electric energy to the cooling element 80.

可変形状鏡1において、ハイパワーなレーザーを入射した場合、レーザー入射熱で温度上昇することにより、可変形状鏡1の各構成が損傷したり、ミラー10の光反射面10aに熱変形が生じたりする。そこで、可変形状鏡1の各構成が損傷、熱変形するのを防止するために、上述の冷却素子80m,80a,80bと冷却制御部90により、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30を冷却している。   In the deformable mirror 1, when a high-power laser is incident, the temperature rises due to laser incident heat, so that each component of the deformable mirror 1 is damaged or the light reflecting surface 10 a of the mirror 10 is thermally deformed. To do. Therefore, in order to prevent each component of the deformable mirror 1 from being damaged or thermally deformed, the cooling element 80m, 80a, 80b and the cooling control unit 90 are used to cool the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30. ing.

しかし、このように冷却する可変形状鏡1であっても、断続的にレーザーをオン、オフしたり、急激にレーザーパワーが変化したりするレーザービームの波面制御に適用する場合、レーザー入射熱の変化による温度変化に冷却素子による冷却が間に合わない。また、レーザー入射熱が伝わる部位と冷却部位の位置の差による温度勾配や、温度の過渡的な変化が生じる。   However, even when the deformable mirror 1 is cooled in this way, when it is applied to the wavefront control of a laser beam in which the laser is intermittently turned on and off, or the laser power changes suddenly, Cooling by the cooling element is not in time for the temperature change due to the change. In addition, a temperature gradient due to a difference between the position where the laser incident heat is transmitted and the position of the cooling portion or a transient change in temperature occurs.

そのため、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30のそれぞれ一部に取り付けられた温度センサ50m,50a,50bの温度測定値は、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30のそれぞれ代表的な温度を示さず、温度センサ50m,50a,50bで得られた温度変化量ΔTm,ΔTa,ΔTbに基づいて熱膨張量ΔZを計算すると、実際の熱膨張量とのずれが生じる。   Therefore, the temperature measurement values of the temperature sensors 50m, 50a, and 50b attached to the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 respectively do not indicate typical temperatures of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30, respectively. When the thermal expansion amount ΔZ is calculated based on the temperature change amounts ΔTm, ΔTa, ΔTb obtained by the temperature sensors 50m, 50a, 50b, a deviation from the actual thermal expansion amount occurs.

そこで、実施の形態3の可変形状鏡1は、温度変化量ΔTm,ΔTa,ΔTbに加えて、冷却制御部90から冷却素子80m,80a,80bへ供給される電気エネルギーの冷却指令値Qm,Qa,Qbに基づき、アクチュエータ20を駆動する駆動指令値Cを調節するように構成している。   Therefore, in the deformable mirror 1 of the third embodiment, in addition to the temperature change amounts ΔTm, ΔTa, ΔTb, the cooling command values Qm, Qa of the electric energy supplied from the cooling control unit 90 to the cooling elements 80m, 80a, 80b. , Qb, the drive command value C for driving the actuator 20 is adjusted.

温度補償演算部60は、予め設定されたミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の各線膨張係数と、各温度センサ50m,50a,50bからの温度測定値に基づいて熱膨張量ΔZm,ΔZa,ΔZbを算出するとともに、冷却制御部90からの冷却指令値Qm,Qa,Qbに基づいて熱膨張量f(Qm),f(Qa),f(Qb)を算出するよう機能する。   The temperature compensation calculation unit 60 is based on preset linear expansion coefficients of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30, and temperature measurement values from the temperature sensors 50m, 50a, and 50b, and thermal expansion amounts ΔZm, ΔZa, and ΔZb. And the thermal expansion amounts f (Qm), f (Qa), and f (Qb) function based on the cooling command values Qm, Qa, and Qb from the cooling control unit 90.

温度補償演算部60は、例えば、温度センサ50mからの温度測定値が所定の時間に変化した温度変化量ΔTmを演算し、ミラー10の線膨張係数CTEmと温度変化量ΔTmを乗算してミラー10の熱膨張量ΔZmを算出する。温度補償演算部60は、温度センサ50aからの温度測定値が所定の時間に変化した温度変化量ΔTaを演算し、アクチュエータ20の線膨張係数CTEaと温度変化量ΔTaを乗算してアクチュエータ20の熱膨張量ΔZaを算出する。温度補償演算部60は、温度センサ50bからの温度測定値が所定の時間に変化した温度変化量ΔTbを演算し、バックプレート30の線膨張係数CTEbと温度変化量ΔTbを乗算してバックプレート30の熱膨張量ΔZbを算出する。   The temperature compensation calculation unit 60 calculates, for example, a temperature change amount ΔTm in which a temperature measurement value from the temperature sensor 50m has changed at a predetermined time, and multiplies the linear expansion coefficient CTEm of the mirror 10 by the temperature change amount ΔTm. The thermal expansion amount ΔZm is calculated. The temperature compensation calculation unit 60 calculates a temperature change amount ΔTa in which the temperature measurement value from the temperature sensor 50 a has changed at a predetermined time, and multiplies the linear expansion coefficient CTEa of the actuator 20 by the temperature change amount ΔTa to heat the actuator 20. An expansion amount ΔZa is calculated. The temperature compensation calculation unit 60 calculates a temperature change amount ΔTb in which the temperature measurement value from the temperature sensor 50b has changed at a predetermined time, and multiplies the linear expansion coefficient CTEb of the back plate 30 by the temperature change amount ΔTb to thereby calculate the back plate 30. The amount of thermal expansion ΔZb is calculated.

温度補償演算部60は、例えば、冷却制御部90から冷却指令値Qm,Qa,Qbを入力し、入力した冷却指令値Qm,Qa,Qbと、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の各熱容量、レーザー入射熱、冷却の熱輸送量に基づき熱計算を行い、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30毎の温度分布を算出する。温度補償演算部60は、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30毎の温度分布に基づいて熱膨張量f(Qm),f(Qa),f(Qb)を算出する。   The temperature compensation calculation unit 60 receives, for example, the cooling command values Qm, Qa, Qb from the cooling control unit 90, and the input cooling command values Qm, Qa, Qb and the heat capacities of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30. Then, heat calculation is performed based on the laser incident heat and the heat transport amount of cooling, and the temperature distribution for each of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 is calculated. The temperature compensation calculation unit 60 calculates thermal expansion amounts f (Qm), f (Qa), and f (Qb) based on the temperature distribution for each of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30.

また、温度補償演算部60は、以下の式(5)に示すように、各熱膨張量ΔZm,ΔZa,ΔZb,f(Qm),f(Qa),f(Qb)を合計した調節値ΔZ´´を算出するよう機能する。

ΔZ´´=ΔZm+f(Qm)+,ΔZa+f(Qa)+ΔZb+f(Qb) (5)
Further, as shown in the following equation (5), the temperature compensation calculation unit 60 adjusts the amount of thermal expansion ΔZm, ΔZa, ΔZb, f (Qm), f (Qa), and f (Qb) as a total adjustment value ΔZ. It functions to calculate ″.

ΔZ ″ = ΔZm + f (Qm) +, ΔZa + f (Qa) + ΔZb + f (Qb) (5)

このように、可変形状鏡1は、冷却制御部90でそれぞれに対する冷却指令値Qm,Qa,Qbを制御することにより、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30を、それぞれを適度な温度範囲に冷却するよう構成されている。   Thus, the deformable mirror 1 cools the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 to an appropriate temperature range by controlling the cooling command values Qm, Qa, and Qb for each by the cooling control unit 90. It is configured to

次に、実施の形態3の可変形状鏡1の処理動作について図6のフローチャートを用いて説明する。実施の形態3の可変形状鏡1は、図2に示した処理動作のステップST102に替えてステップST301の処理動作を行う。
図6において、ステップST101の処理は、図2と同様であるため説明を省略する。
Next, the processing operation of the deformable mirror 1 of Embodiment 3 will be described using the flowchart of FIG. The deformable mirror 1 according to the third embodiment performs the processing operation of Step ST301 instead of Step ST102 of the processing operation shown in FIG.
In FIG. 6, the process in step ST101 is the same as that in FIG.

ステップST101においてアクチュエータ制御部40の駆動指令部41が駆動指令値Cを出力すると、温度補償演算部60は、温度センサ50mからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTmを算出し、温度センサ50aからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTaを算出し、温度センサ50bからの温度測定値に基づき温度変化量ΔTbを算出する。   When the drive command unit 41 of the actuator control unit 40 outputs the drive command value C in step ST101, the temperature compensation calculation unit 60 calculates the temperature change amount ΔTm based on the temperature measurement value from the temperature sensor 50m, and from the temperature sensor 50a. The temperature change amount ΔTa is calculated based on the temperature measurement value of, and the temperature change amount ΔTb is calculated based on the temperature measurement value from the temperature sensor 50b.

温度補償演算部60は、続いて、ミラー10の線膨張係数CTEmと温度変化量ΔTmを乗算してミラー10の熱膨張量ΔZmを算出し、アクチュエータ20の線膨張係数CTEaと温度変化量ΔTaを乗算してアクチュエータ20の熱膨張量ΔZaを算出し、バックプレート30の線膨張係数CTEbと温度変化量ΔTbを乗算してバックプレート30の熱膨張量ΔZbを算出する。   Subsequently, the temperature compensation calculation unit 60 calculates the thermal expansion amount ΔZm of the mirror 10 by multiplying the linear expansion coefficient CTEm of the mirror 10 by the temperature change amount ΔTm, and calculates the linear expansion coefficient CTEa and the temperature change amount ΔTa of the actuator 20. The thermal expansion amount ΔZa of the actuator 20 is calculated by multiplication, and the thermal expansion amount ΔZb of the back plate 30 is calculated by multiplying the linear expansion coefficient CTEb of the back plate 30 by the temperature change amount ΔTb.

また、温度補償演算部60は、冷却制御部90からミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30を冷却するための各冷却指令値Qm,Qa,Qbを入力し、冷却指令値Qm,Qa,Qbと、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30の各熱容量、レーザー入射熱、冷却の熱輸送量に基づき熱計算を行い、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30毎の温度分布を算出する。温度補償演算部60は、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30毎の温度分布に基づいて熱膨張量f(Qm),f(Qa),f(Qb)を算出する。   Further, the temperature compensation calculation unit 60 inputs the cooling command values Qm, Qa, Qb for cooling the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 from the cooling control unit 90, and the cooling command values Qm, Qa, Qb Then, heat calculation is performed based on the heat capacities of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30, the laser incident heat, and the cooling heat transport amount, and the temperature distribution for each of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30 is calculated. The temperature compensation calculation unit 60 calculates thermal expansion amounts f (Qm), f (Qa), and f (Qb) based on the temperature distribution for each of the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30.

温度補償演算部60は、各熱膨張量ΔZm,ΔZa,ΔZb,f(Qm),f(Qa),f(Qb)を合計した調節値ΔZ´´をアクチュエータ制御部40へ算出する(ステップST301)。可変形状鏡1は、ステップST301の処理が終わると、ステップST103へ進む。ステップST103からステップST105の処理は、図2と同様であるため説明を省略する。   The temperature compensation calculation unit 60 calculates an adjustment value ΔZ ″ obtained by adding the respective thermal expansion amounts ΔZm, ΔZa, ΔZb, f (Qm), f (Qa), and f (Qb) to the actuator control unit 40 (step ST301). ). When the process of step ST301 ends, the deformable mirror 1 proceeds to step ST103. The processing from step ST103 to step ST105 is the same as that in FIG.

以上のように、実施の形態3によれば、可変形状鏡1は、ミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30を冷却する冷却素子80m,80a,80bと、冷却素子80m,80a,80bへ供給する冷却指令値Qm,Qa,Qbを出力する冷却制御部90と、冷却制御部90からの冷却指令値Qm,Qa,Qbに基づいて調節値ΔZ´´を算出する温度補償演算部60とを備えるよう構成したので、冷却素子80によりミラー10、アクチュエータ20、バックプレート30を冷却する可変形状鏡1の場合であっても、ミラー10の光反射面10aの歪みを補償することができる。その結果、実施の形態1と同様の効果が得られる。   As described above, according to the third embodiment, the deformable mirror 1 supplies the cooling elements 80m, 80a, and 80b that cool the mirror 10, the actuator 20, and the back plate 30, and the cooling elements 80m, 80a, and 80b. A cooling control unit 90 that outputs cooling command values Qm, Qa, and Qb, and a temperature compensation calculation unit 60 that calculates an adjustment value ΔZ ″ based on the cooling command values Qm, Qa, and Qb from the cooling control unit 90 are provided. Since it comprised in this way, even if it is the case of the deformable mirror 1 which cools the mirror 10, the actuator 20, and the backplate 30 with the cooling element 80, the distortion of the light reflection surface 10a of the mirror 10 can be compensated. As a result, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、上記実施の形態1〜3では、レーザー入射熱により可変形状鏡が温度上昇する場合について述べたが、可変形状鏡1を高温環境や低温環境の広い温度範囲で動作させる場合にも適用できる。   In the first to third embodiments, the case where the temperature of the deformable mirror rises due to laser incident heat has been described. However, the present invention can be applied to the case where the deformable mirror 1 is operated in a wide temperature range of a high temperature environment or a low temperature environment. .

なお、上記実施の形態1〜3では、光の波面制御、光路長制御などで有用な可変形状鏡に利用する場合について述べたが、ミラー10以外に高精度に面形状を可変にする装置に適用して構成しても良い。   In the first to third embodiments described above, the case where the present invention is used for a deformable mirror useful for light wavefront control, optical path length control, and the like has been described. It may be configured by applying.

1 可変形状鏡、10 ミラー、10a 光反射面、10b ミラー裏面、20 アクチュエータ、20a 可動端、30 バックプレート、40 アクチュエータ制御部、41 駆動指令部、42 駆動回路、43,44 調節器、50m 温度センサ(ミラー用)、50a 温度センサ(アクチュエータ用)、50b 温度センサ(バックプレート用)、60 温度補償演算部、70 相対変位測定部、70m 相対変位センサ(ミラー側)、70b 相対変位センサ(バックプレート側)、80 冷却素子、80m 冷却素子(ミラー用)、80a 冷却素子(アクチュエータ用)、80b 冷却素子(バックプレート用)、90 冷却制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable shape mirror, 10 mirror, 10a Light reflecting surface, 10b Mirror back surface, 20 Actuator, 20a Moving end, 30 Back plate, 40 Actuator control part, 41 Drive command part, 42 Drive circuit, 43,44 Adjuster, 50m Temperature Sensor (for mirror), 50a Temperature sensor (for actuator), 50b Temperature sensor (for back plate), 60 Temperature compensation calculation unit, 70 Relative displacement measurement unit, 70m Relative displacement sensor (mirror side), 70b Relative displacement sensor (back) Plate side), 80 cooling element, 80m cooling element (for mirror), 80a cooling element (for actuator), 80b cooling element (for back plate), 90 cooling control unit.

Claims (3)

光反射面を有するミラーと、
上記ミラーを変形させるアクチュエータと、
上記アクチュエータを保持するバックプレートと、
上記ミラー、上記アクチュエータ、上記バックプレートの各温度を測定する温度センサと、
上記温度センサから入力された各温度測定値と予め設定された上記ミラー、上記アクチュエータ、上記バックプレートの線膨張係数に基づいて上記ミラーの変形量を調節するための調節値を算出する温度補償演算部と、
上記温度補償演算部で算出した調節値に基づいて、与えられた駆動指令値を調節して上記アクチュエータを駆動させるアクチュエータ制御部と、
を備えた可変形状鏡。
A mirror having a light reflecting surface;
An actuator for deforming the mirror;
A back plate for holding the actuator;
A temperature sensor for measuring each temperature of the mirror, the actuator, and the back plate;
Temperature compensation calculation for calculating an adjustment value for adjusting the amount of deformation of the mirror based on each temperature measurement value input from the temperature sensor and a preset linear expansion coefficient of the mirror, the actuator, and the back plate And
An actuator controller that drives the actuator by adjusting a given drive command value based on the adjustment value calculated by the temperature compensation calculator;
Deformable mirror with
光反射面を有するミラーと、
上記ミラーを変形させるアクチュエータと、
上記アクチュエータを保持するバックプレートと、
上記ミラー、上記バックプレートの各温度を測定する温度センサと、
上記温度センサから入力された各温度測定値と予め設定された上記ミラー、上記バックプレートの線膨張係数に基づいて上記ミラーの変形量を調節するための調節値を算出する温度補償演算部と、
上記ミラーと上記バックプレートの間の変位を測定する相対変位測定部と、
上記温度補償演算部で算出した調節値と、上記相対変位測定部からの相対変位測定値に基づいて、与えられた駆動指令値を調節して上記アクチュエータを駆動させるアクチュエータ制御部と、
を備えた可変形状鏡。
A mirror having a light reflecting surface;
An actuator for deforming the mirror;
A back plate for holding the actuator;
A temperature sensor for measuring each temperature of the mirror and the back plate;
A temperature compensation calculation unit that calculates an adjustment value for adjusting the deformation amount of the mirror based on each temperature measurement value input from the temperature sensor, the mirror set in advance, and the linear expansion coefficient of the back plate;
A relative displacement measuring unit for measuring a displacement between the mirror and the back plate;
An actuator control unit that adjusts a given drive command value to drive the actuator based on the adjustment value calculated by the temperature compensation calculation unit and the relative displacement measurement value from the relative displacement measurement unit;
Deformable mirror with
上記ミラー、上記アクチュエータ、上記バックプレートを冷却する冷却素子を備え、
上記温度補償演算部は、上記冷却素子へ供給する冷却指令値に基づいて調節値を算出することを特徴とする請求項1記載の可変形状鏡。
A cooling element for cooling the mirror, the actuator, and the back plate;
The deformable mirror according to claim 1, wherein the temperature compensation calculation unit calculates an adjustment value based on a cooling command value supplied to the cooling element.
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