WO2009092901A1 - Miroir deformable à raideur répartie, outil et procédé pour réaliser un tel miroir - Google Patents

Miroir deformable à raideur répartie, outil et procédé pour réaliser un tel miroir Download PDF

Info

Publication number
WO2009092901A1
WO2009092901A1 PCT/FR2008/001542 FR2008001542W WO2009092901A1 WO 2009092901 A1 WO2009092901 A1 WO 2009092901A1 FR 2008001542 W FR2008001542 W FR 2008001542W WO 2009092901 A1 WO2009092901 A1 WO 2009092901A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
deformable mirror
rigid
flexible coupling
flexible
mirror
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/001542
Other languages
English (en)
Inventor
Frédéric ROOMS
Sébastien CAMET
Jean-François CURIS
Original Assignee
Ujf-Filiale
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ujf-Filiale filed Critical Ujf-Filiale
Priority to EP08871239A priority Critical patent/EP2206006A1/fr
Priority to CA2703870A priority patent/CA2703870A1/fr
Priority to JP2010531559A priority patent/JP5452497B2/ja
Priority to US12/740,057 priority patent/US8810891B2/en
Publication of WO2009092901A1 publication Critical patent/WO2009092901A1/fr

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus

Definitions

  • the present invention relates to a deformable mirror with distributed stiffness, a tool and a method for producing such a mirror.
  • the present invention relates to the field of deformable mirrors with actuators or actuators.
  • deformable membrane mirrors having an actuator structure are known in the state of the art. These mirrors are characterized by a resonant frequency which decreases when the diameter of the membrane increases, which makes it impossible to produce deformable mirrors of large diameter having significant performance in terms of frequency response.
  • the deformable mirrors according to the state of the prior art are therefore limited to an arbitration between the diameter of the membrane, its voltage and its resonant frequency. It is indeed necessary, in order to obtain a sufficient resonant frequency, to reduce the diameter or to increase the tension of the membrane. This limitation comes from the excessive stiffness of the mirror, which during a local deformation thereof does not sufficiently retranscribe the vibration in a localized manner.
  • the disadvantage of prior solutions lies in the impossibility, for a given mirror diameter, of obtaining significant resonant frequencies while maintaining a sufficient number of degrees of correction and an ease of realization of the mirror.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the state of the art, by proposing a flexible structure offering a distribution of the stiffness of the membrane over its entire surface, while allowing a simple assembly of all components of the deformable mirror and reducing the mechanical tolerance requirements at the actuators.
  • the present invention proposes a deformable mirror comprising a deformable membrane with a reflecting face and an opposite face, a rigid plate and a structure of at least one actuator of which at least a portion is fixed to the rigid plate and adapted to locally deforming the membrane, characterized in that the deformable mirror also comprises an adhesive layer not necessarily uniform against the opposite surface of the membrane, and a structure of at least one flexible coupling means comprising a mechanical connection means and upper and lower connection means respectively coupling the upper and lower ends of the means of mechanical connection to the adhesive layer and the rigid plate.
  • all the flexible coupling means are arranged between the actuators.
  • At least one of the flexible coupling means (12) is disposed at an actuator (9).
  • all the flexible coupling means (12) are arranged at the level of the actuators (9).
  • the mechanical connection means of at least a portion of the flexible coupling means is a rigid rod along a vertical axis on the surface of the rigid plate.
  • a part of the flexible coupling means arranged at the level of the actuators also comprises a second connection means separating at least a portion of
  • a part of these flexible coupling means arranged at the level of the actuators also comprises a second mechanical connection means separating the connecting means from the adhesive layer, this second mechanical connection means being able to penetrate into said adhesive layer.
  • the second means of mechanical connection of at least a part of these flexible coupling means arranged at the level of the actuators is constituted a rigid rod along a vertical axis on the surface of the rigid plate.
  • At least a part of the flexible coupling means is fixed to a second rigid plate located below the first rigid plate, said first rigid plate being pierced at these so-called flexible coupling means .
  • the flexible coupling means arranged at the level of the actuators is fixed to a second rigid plate located below the first rigid plate, the first rigid plate and the actuator centers. corresponding and fixed to the second rigid plate being pierced at these so-called mechanical connection means.
  • the lower connection means consists of a layer of adhesive material applied in a hole drilled in the second rigid plate to a depth that can be parameterized in advance.
  • At least one flexible coupling means comprises between the mechanical connection means and the lower connecting means an adjustable chamber.
  • each lower connecting means is a rigid bonding means consisting of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute
  • each upper bonding means is a flexible bonding means consisting of a adhesive material by elastomer.
  • each lower connecting means is a flexible connecting means consisting of an elastomeric adhesive material
  • each upper connecting means is a rigid connecting means consisting of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute.
  • each of the lower and upper connection means is a flexible connection means consisting of an elastomeric adhesive material.
  • the invention also proposes a tool for producing such a deformable mirror, further comprising:
  • a wavefront sensor a separator cube making it possible to separate the direction of the light coming from the lighting device between the deformable mirror and the wavefront sensor;
  • a deposit device adapted to receive data transmitted by the wavefront sensor and the setpoint device; a control box in conjunction with said computer and able to separately control each actuator of the deformable mirror to control the local deformation associated with each actuator of said deformable mirror.
  • the invention proposes a method of pre-forming such a deformable mirror with the aid of a production tool, successively comprising the following steps
  • the adhesive layer is attached to the deformable membrane
  • the upper connecting means is attached to the adhesive layer
  • each flexible coupling means is coupled to the adhesive layer via the upper connecting means
  • each flexible casting means is fastened to at least one of the rigid plates via the rigid lower connection means, the said connecting means lower rigid being made of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute; during the polymerization of the adhesive material constituting the rigid lower connection means, a closed loop controls and optimizes the restoring forces of the actuators of the deformable mirror so as to pre-form the membrane of the mirror in a predetermined shape, for the duration of the said polymerization.
  • a link is flexible if the elongation of this link is greater than or equal to 5 nanometers under the action of a force compatible with that which can be produced by the actuator. This displacement corresponds to what is observable in the state of the art wavefront sensors. It will also be understood that a link is rigid if this elongation is less than 5 nanometers under the same conditions.
  • the invention can be implemented with actuators or actuators. Thus we will speak later only of actuators.
  • FIG. 1 a three-dimensional view of a deformable mirror according to a first embodiment of the invention, with mechanical connection means to a rod around the actuators
  • Figure 2 a top view of a structure of 1 magnetic actuators according to the first mode of embodiment of the invention
  • FIG. 3 a sectional view of a deformable mirror according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 4 a sectional view of a deformable mirror according to a second embodiment of the invention, with means for mechanical connection to a rod against the actuators,
  • FIG. 6, a sectional view of a deformable mirror according to a fourth embodiment of the invention, with mechanical connection means with two rods;
  • FIG. 7, a sectional view of a deformable mirror; according to a fifth embodiment of the invention, with actuators and the corresponding mechanical connection means distributed over two rigid plates;
  • FIG. 9 a sectional view of a deformable mirror according to a seventh embodiment of the invention, with the lower ends of the mechanical connection means to a rod under the actuators
  • Figure 10 a sectional view of a deformable mirror according to an eighth embodiment of the invention, with the rigid upper connecting means and the flexible lower connecting means
  • FIG. 11 a sectional view of a deformable mirror conforming to a ninth mode embodiment of the invention, with the flexible upper and lower connection means
  • FIG. 12 is a sectional view of a deformable mirror according to a tenth embodiment of the invention, with a flexible glue depth parameterized in advance
  • FIG. 13 a device for realizing and controlling a deformable mirror according to the invention.
  • FIGs 1, 2 and 3 show views of a deformable mirror according to a first embodiment of the invention.
  • This mirror (1) consists of a deformable membrane (2), a rigid plate (5), a structure of magnetic actuators (9) and a structure of flexible coupling means (12).
  • the deformable membrane (2) is an optical substrate having two surfaces: a reflecting surface (3) and an opposite surface (4).
  • the substrate is of silicon type and the membrane (2) has a thickness of 20 .mu.m. In another embodiment, it is of Kapton type.
  • the rigid plate (5) is a plate disposed parallel to the surface of the membrane (2) initially undeformed. It can be for example made of aluminum or any other material.
  • Each magnetic actuator (9) comprises a magnet (7), a coil (8) and a device (not visible) for controlling the magnetic field created by the coil (8).
  • Each magnet (7) is integral with the membrane (2).
  • Each coil (8) is fixed at least in part to the rigid plate (5) facing the corresponding magnet (7).
  • the magnets (7) have a diameter of 850 .mu.m and a thickness of 250 .mu.m
  • the coils (8) have an external diameter of 1.7 mm.
  • This magnetic field causes the magnet (7) to move in the axis perpendicular to the surface of the rigid plate (5).
  • Said magnet (7) being integral with the membrane (2), the latter is deformed locally at the area covered by said magnet (7).
  • the control device of the magnetic actuators operates in a closed loop on a set point for giving a particular shape to the membrane (2).
  • the magnetic actuators (9) are arranged on the entire surface covering the deformable membrane (2) in a uniformly distributed matrix.
  • the influence of each of the actuators on the deformation of each of the corresponding areas of the membrane (2) is thus identical.
  • the influence functions of the actuators thus have identical spatial extensions.
  • the inter-actuator distance is 2.5mm in this embodiment.
  • the adhesive layer (11) is applied against the opposite surface (4) of the membrane (2). It allows both to solidify the membrane (2) and to fix each magnet (7) in order to easily assemble the various elements of the mirror. It is not necessarily uniform and may indeed not be homogeneous depending on the pressure exerted on it. Its thickness is 100 ⁇ m in this embodiment.
  • This adhesive layer (H) consists of a flexible adhesive material. This adhesive material is an elastomer glue, whose family of silicone or polyurethane glues meets the needs thanks to their high elasticity. Thus constituted, the adhesive layer (11) is may not be homogeneous depending on the forces applied against it.
  • Each flexible coupling means (12) allows, during a local deformation of the membrane (2) by a magnetic actuator, to distribute the stiffness of the membrane so as to improve its frequency response.
  • Each flexible coupling means (12) makes it possible to form a flexible connection between the rigid plate (5) and the membrane (2).
  • This flexible coupling means (12) has two ends for this purpose: an upper end (13) coupled to the membrane (2) and a lower end (14) coupled to the rigid plate (5).
  • Each flexible coupling means (12) is disposed between the magnetic actuators.
  • each flexible coupling means (12) comprises a mechanical connection means (21), which is a rigid rod disposed along the vertical axis on the surface of the rigid plate (5). Each rigid rod has a diameter of between 100 and 200 ⁇ m in this embodiment.
  • Each flexible coupling means (12) also comprises two upper (22) and lower (23) connecting means respectively disposed at its upper (13) and lower (14) ends.
  • the lower link means (23) is rigid to lock the lower end (14) of said rigid rod (21).
  • Each rigid connecting means (23) is embedded in a bore of the rigid plate (5) so as to release the tolerances along the length of the rod.
  • This rigid connection means (23) consists of an adhesive in which is dipped said rigid rod (21).
  • the rigid connection means (23) is an adhesive pad fixed to the rigid plate (5).
  • This glue has a low thermal expansion so as to protect itself from heat dissipation in the coil (8) due to the Joule effect causing a displacement of the rod (21) and therefore an uncontrollable deformation of the membrane (2). It also has a high polymerization time, which allows to shape the membrane (2) before said adhesive hardens. This makes it possible to release constraints on geometric tolerances.
  • This glue belongs to the family of "epoxy" glues, known for their low thermal expansion. More particularly, it has a polymerization time greater than one minute, to allow the assembly of the elements and to give a particular initial shape to the mirror.
  • the glue is initially placed in the hole of the rigid plate (5), then a polymerization is carried out when the rigid rod is immersed in the glue.
  • the lower connecting means (22) is flexible in order to perform a mechanical return function.
  • said flexible connecting means (22) is a pad of adhesive material.
  • This adhesive material is a flexible adhesive whose family of silicone or polyurethane glues meets the needs thanks to their high elasticity.
  • the mechanical return force of the spring constituted by the glue is easily parameterized via the diameter of the rod. Indeed, the restoring force is proportional to the contact surface: the smaller the contact surface, the greater the displacement of the membrane (2), other constant glue parameters (thickness, force of the actuator, etc.). Also, this mechanical restoring force is parameterized by the quantity of glue, at other constant parameters. Indeed, the stroke increases when the amount of glue increases, since the material is flexible and therefore the thicker the glue pad is and the more the deformation is great for the same relative elongation (the stiffness of the spring also decreases).
  • the mechanical connection means constituting the flexible coupling structure of the mirror have the advantage of being easily reproducible and of allowing more localized deformations.
  • the present embodiment also makes it possible to increase the inter-actuator stroke by reducing the mechanical coupling. It also makes it possible to increase the resonance frequency of the membrane significantly while maintaining the linearity of the mirror, the resonance frequency (with a constant material) depending only on the distance between the rods, and no longer on the dimensions of the diaphragm. mirror.
  • FIG. 4 represents a sectional view of a deformable mirror according to a second embodiment of the invention.
  • a mirror (1) differs from the mirror according to the first embodiment in that the flexible coupling means (12) are arranged no longer around the magnetic actuators (9) but at their levels.
  • the upper connecting means (22) is applied directly under the magnet (7), and the upper end of the rigid rod (21) is fixed on it so as to provide a mechanical return function.
  • the lower connecting means (23) is embedded in the coil (8). Indeed, the coils (8) do not have copper wire in their center. Thus a hole is drilled in the center of said coil (8), the adhesive is initially placed in the hole of the coil (8), and a polymerization is performed when the rigid rod is immersed in said adhesive.
  • a deformable mirror (1) according to this embodiment has improved performance at the level of the spatial extension of the influence functions. This improvement is due to the fact that the withdrawal force is located at the same place as the application force. It is therefore easier to avoid a local deformation of the membrane at the rod relative to the mirror according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 5 represents a sectional view of a deformable mirror according to a third embodiment of the invention.
  • a mirror (1) differs from the mirror according to the second embodiment in that a second flexible connection means (22 ') is placed between the magnet (7) and the adhesive layer (11).
  • This embodiment implements a double layer of flexible glue (22,22 ') surrounding the magnet (7), which makes it possible to accentuate the deformation of the membrane (2) while keeping the other parameters of the mirror (1). ) constant.
  • FIG. 6 represents a sectional view of a deformable mirror according to a fourth embodiment of the invention.
  • a mirror (1) differs from the mirror according to the third embodiment in that a second rigid rod (21 ') is placed between the second flexible connection means (22') and the adhesive layer (11).
  • the first and second rigid rods (21, 21 ') are of equal length.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a deformable mirror according to a fifth embodiment of the invention.
  • a mirror (1) differs from the mirror according to the fourth embodiment in that a second rigid plate (6) is disposed under the first rigid plate (5).
  • This second rigid plate (6) also contains coils (8) of the structure of magnetic actuators to which rigid rods (21) are attached.
  • the first rigid plate (5) has for this purpose drilling holes at each flexible coupling means (12) connected to the second rigid plate (6).
  • the actuators may be arranged on a number of plates greater than two, so as to bring said actuators even closer.
  • the magnets (7) are arranged at different heights with respect to the membrane (2), which reduces the size and therefore can reduce the distance between the actuators.
  • FIG. 8 represents a sectional view of a deformable mirror according to a sixth embodiment of the invention.
  • a mirror (1) differs from the mirror according to the fourth embodiment in that the lower end (14) of the flexible coupling means (12) is fixed not to the first plate (5) but to the second plate ( 6) located below said first plate (5).
  • the coil (8) is pierced along the axis perpendicular to the surface of the first rigid plate (5), and said first rigid plate (5) is also pierced in the continuation of the drilling of said coil (8).
  • the first rigid rod (21) thus passes through the first plate (5) and the coil (8).
  • the coupling to the second plate (6) of the lower end (14) of the flexible coupling means (12) is performed by a rigid connection means (23) according to the previous embodiments.
  • a mirror (1) according to this embodiment has the advantage of moving the connection points (23) away from the mechanical connection means (21) with respect to the heat dissipation zone around the coil (8). .
  • the phenomena of thermal expansion are thus significantly reduced.
  • FIG. 9 represents a sectional view of a deformable mirror according to a seventh embodiment of the invention.
  • This embodiment comprises the features of the preceding embodiment, applied to a deformable mirror (1) whose flexible coupling means (12) comprises a single rigid rod (21) according to the second embodiment for example.
  • FIG. 10 represents a sectional view of a deformable mirror according to an eighth embodiment of the invention. This embodiment is similar to the previous embodiment of the present invention. The difference lies at the level of the connecting means (22,23).
  • the characteristics of the connecting means (22, 23) are inverted on each of the other embodiments described.
  • Figure 11 shows a sectional view of a deformable mirror according to a ninth embodiment of the invention.
  • This embodiment is similar to the previous embodiment of the present invention. The difference lies at the level of the connecting means (22,23). Indeed, the lower link means (23) and upper (22) are respectively flexible.
  • the connecting means (22, 23) are flexible on each of the other embodiments described.
  • Figure 12 shows a sectional view of a deformable mirror according to a tenth embodiment of the invention. This embodiment is similar to the eighth embodiment of the present invention. The difference is at the level of the flexible connection means (22).
  • Said flexible connection means (22) consists of a drilling hole in the second rigid plate (6).
  • the hole is not completely filled with flexible adhesive material, which is placed at a certain depth set in advance.
  • this embodiment allows shear work.
  • the return force is then proportional to the contact surface, so the diameter of the rod and the height of the glue pad.
  • This embodiment thus renders the actuator actuator biasing force while controlling the thickness of adhesive material.
  • At least a portion of the rigid rods is attached to a hydraulic or gaseous chamber, located below the corresponding rod and for constraining the shape of the deformable membrane.
  • the matrix of magnetic actuators is separated from the rigid plate (5) so that only the deformable membrane (2) is fixed to said rigid plate (5).
  • This embodiment has the advantage of allowing custom manufacturing of the shape of the deformable mirror corresponding to a precise specification.
  • Figure 13 illustrates a tool for producing a deformable mirror according to any one of the above embodiments.
  • This production tool comprises: a lighting device (30) for producing a parallel light beam; a wavefront sensor (31);
  • a computer capable of receiving data transmitted by the wavefront sensor (32) and the setpoint device (33); a control box (35) in connection with said computer and able to separately control each actuator of the deformable mirror (1) in order to control the local deformation associated with each actuator of said deformable mirror;
  • a method for pre-forming a deformable mirror (1) uses a production tool in accordance with that also described above. It requires the use of a rigid lower connection means (23) and made of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute. It comprises successively the following steps:
  • the adhesive layer (11) is fixed to the deformable membrane (2);
  • the upper connecting means (22) is attached to the adhesive layer the upper end (13) of each flexible coupling means (12) is coupled to the adhesive layer (11) via the upper connecting means (22);
  • each flexible coupling means (12) is fixed to at least one of the rigid plates (5, 6) via the rigid lower connection means (23), the said rigid lower link means (23) consisting of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute; during the polymerization of the adhesive material constituting the rigid lower connection means, a closed loop controls and optimizes the restoring forces of the actuators of the deformable mirror so as to pre-form the mirror membrane according to a predetermined shape, throughout the duration of said polymerization.
  • the adhesive making the rigid connection (23) has a polymerization time of a few minutes. This duration can be from one minute to three hours, depending on the time required for the installation and calibration of the deformable mirror, and more particularly the times of the measurements of the control and interaction matrixes involved.
  • This method, and the device that it implements allow for example to put the mirror in planar form without having to control it.
  • This overcomes a disadvantage of magnetic deformable membrane mirrors of the state of the art, which are known to induce aberrations at rest, making optical alignment difficult.
  • this form is obtained passively, that is to say without energy consumption and without calculator.
  • This form can be for example a parabola or a portion of sphere.
  • Such an embodiment method can be used judiciously to produce mirrors of any fixed shape.
  • the magnets are glued on the membrane and the shape of the mirror is imposed by the forces applied during the polymerization.
  • the coils are also attached to the rigid plate, however once the fixed shape of the mirror obtained, they are no longer useful.
  • the coils of the structure of one actuator can be arranged on a comb-shaped element, The element being able to be introduced and then removed from the rigid plate. This saves the cost of the coils.
  • the invention can be implemented to give an initial shape to the mirror during the polymerization step rigid links, this shape can be modified later or fixed once and for all.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

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 À RAIDEUR RÉPARTIE, OUTIL ET PROCÉDÉ POUR
RÉALISER 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 ANTÉRIEURE
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 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 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 lors d'une déformation locale de celui-ci ne retranscrit suffisamment pas la vibration de manière localisée. 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 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 ) .
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 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 partie de
1' 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 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 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 ;
- 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 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 réalisation, comportant successivement les étapes suivantes
• - la couche adhésive est fixée à la membrane déformable ;
- le moyen de liaison supérieur est fixé à la 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 1' 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 œuvre avec des actionneurs ou des actuateurs. Ainsi nous ne parlerons par la suite que d' actionneurs.
BRÈVE 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 d1 actionneurs magnétiques conforme au premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3, une vue de coupe d'un miroir 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 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,
- 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 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 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 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 1 ' avance , et - la figure 13, un dispositif permettant de réaliser et de contrôler un miroir déformable conforme à l'invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
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 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 silicium et la membrane (2) présente une épaisseur de 20μm. 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 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 850μm et une épaisseur de 250μm, 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 1 ' aimant ( 7 ) dans 1 ' 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 lOOμm dans ce mode de réalisation. Cette couche adhésive (H) 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 μm 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 1 ' 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 1 ' avantage d'être facilement reproductibles et de permettre des déformations plus localisées.
Le présent mode de réalisation rend également possible 1 ' augmentation de la course inter-actionneur en réduisant le couplage mécanique. II 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 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 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 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 1 ' empreinte de la deuxième tige rigide (211) 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, puisqu1 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 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 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 .
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.
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 ( 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 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 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).
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 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 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 d1 actionneurs peuvent être disposés sur un élément en forme de peigne, 1 ' 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.
Enfin, l'invention peut être mise en oeuvre pour donner une forme initiale au miroir lors de 1 ' étape de polymérisation des liaisons rigides, cette forme pouvant être modifiée par la suite ou fixée une fois pour toute.

Claims

REVENDICATIONS
1 — 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 (H) 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 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 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 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 le moyen 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 1 ' 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 (211) 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 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 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 — 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 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 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
(I)-
18 - Procédé de pré-formation d'un miroir déformable (1) conforme à l'une au moins des revendications 1 à 14, à 1 ' 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 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 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 ; 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.
PCT/FR2008/001542 2007-11-02 2008-10-31 Miroir deformable à raideur répartie, outil et procédé pour réaliser un tel miroir WO2009092901A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08871239A EP2206006A1 (fr) 2007-11-02 2008-10-31 Miroir deformable à raideur répartie, outil et procédé pour réaliser un tel miroir
CA2703870A CA2703870A1 (fr) 2007-11-02 2008-10-31 Miroir deformable a raideur repartie, outil et procede pour realiser un tel miroir
JP2010531559A JP5452497B2 (ja) 2007-11-02 2008-10-31 分散型剛体を備えた可変ミラー、可変ミラー製造ツール、および可変ミラー製造方法
US12/740,057 US8810891B2 (en) 2007-11-02 2008-10-31 Deformable mirror with distributed stiffness, tool and method for producing such a mirror

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0707719A FR2923301B1 (fr) 2007-11-02 2007-11-02 Miroir deformable a raideur repartie,outil et procede pour realiser un tel miroir
FR07/07719 2007-11-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009092901A1 true WO2009092901A1 (fr) 2009-07-30

Family

ID=39433909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2008/001542 WO2009092901A1 (fr) 2007-11-02 2008-10-31 Miroir deformable à raideur répartie, outil et procédé pour réaliser un tel miroir

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8810891B2 (fr)
EP (1) EP2206006A1 (fr)
JP (1) JP5452497B2 (fr)
CA (1) CA2703870A1 (fr)
FR (1) FR2923301B1 (fr)
WO (1) WO2009092901A1 (fr)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2503641A1 (fr) * 2011-03-24 2012-09-26 Thales Système d'actionnement pour réflecteur d'antenne à surface réfléchissante déformable
US8311069B2 (en) 2007-12-21 2012-11-13 Board Of Trustees Of Michigan State University Direct ultrashort laser system
US8630322B2 (en) 2010-03-01 2014-01-14 Board Of Trustees Of Michigan State University Laser system for output manipulation
US8861075B2 (en) 2009-03-05 2014-10-14 Board Of Trustees Of Michigan State University Laser amplification system

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2935054B1 (fr) * 2008-08-14 2011-01-28 Alpao Miroir deformable a actionneurs de force et raideur repartie
FR2974425B1 (fr) * 2011-04-19 2014-06-27 Centre Nat Etd Spatiales Dispositif de correction d'au moins une aberration d'evolution connue a miroir deformable
GB2490143B (en) * 2011-04-20 2013-03-13 Rolls Royce Plc Method of manufacturing a component
US9500855B2 (en) 2012-06-04 2016-11-22 The Boeing Company Modal corrector mirror with compliant actuation for optical aberrations
JP6308790B2 (ja) * 2013-02-18 2018-04-11 キヤノン株式会社 可変形状ミラー及びその製造方法
FR3019315B1 (fr) * 2014-03-25 2017-09-08 Wavelens Dispositif optique a membrane deformable
FR3047321B1 (fr) 2016-02-03 2018-02-23 Thales Miroir deformable
JP6929024B2 (ja) * 2016-07-06 2021-09-01 キヤノン株式会社 光学装置、露光装置及び物品の製造方法
CN112068307B (zh) * 2020-09-21 2021-12-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种混合式热驱动波前改正装置
DE102022116700A1 (de) * 2022-07-05 2024-01-11 Carl Zeiss Smt Gmbh Optische Baugruppe, Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie und Verfahren

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0561190A1 (fr) * 1992-03-14 1993-09-22 Krupp Industrietechnik Gmbh Miroir téléscopique avec forme ajustable
EP0744641A2 (fr) * 1995-05-24 1996-11-27 Svg Lithography Systems, Inc. Système et méthode d'illumination utilisant un miroir déformable et des éléments optiques diffractifs
FR2757277A1 (fr) * 1996-12-16 1998-06-19 Sfim Ind Dispositif pour la commande de la deformation d'un miroir d'un systeme optique
FR2813677A1 (fr) * 2000-09-07 2002-03-08 Sagem Procede et systeme pour la realisation d'une surface de forme figee de grande precision
US20030107796A1 (en) * 2001-12-12 2003-06-12 Diehl Munitonssysteme Gmbh & Co. Kg Deformable mirror
WO2005040885A2 (fr) * 2003-10-20 2005-05-06 Bae Systems Plc Supports de miroirs deformables ameliores
FR2876460A1 (fr) * 2004-10-12 2006-04-14 Centre Nat Rech Scient Miroir deformable

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4516062A (en) * 1983-10-27 1985-05-07 The Perkin-Elmer Corporation Actuator
US5166818A (en) 1991-03-11 1992-11-24 Bell Communications Research, Inc. Optical pulse-shaping device and method, and optical communications station and method
US5831780A (en) 1996-01-31 1998-11-03 Raytheon Company Continually supported thin mirror with force-type actuators
AU2003282631A1 (en) 2003-11-21 2005-06-08 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast- Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Surface deformation actuation structure
JP2006018176A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Olympus Corp 静電型可変形状鏡

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0561190A1 (fr) * 1992-03-14 1993-09-22 Krupp Industrietechnik Gmbh Miroir téléscopique avec forme ajustable
EP0744641A2 (fr) * 1995-05-24 1996-11-27 Svg Lithography Systems, Inc. Système et méthode d'illumination utilisant un miroir déformable et des éléments optiques diffractifs
FR2757277A1 (fr) * 1996-12-16 1998-06-19 Sfim Ind Dispositif pour la commande de la deformation d'un miroir d'un systeme optique
FR2813677A1 (fr) * 2000-09-07 2002-03-08 Sagem Procede et systeme pour la realisation d'une surface de forme figee de grande precision
US20030107796A1 (en) * 2001-12-12 2003-06-12 Diehl Munitonssysteme Gmbh & Co. Kg Deformable mirror
WO2005040885A2 (fr) * 2003-10-20 2005-05-06 Bae Systems Plc Supports de miroirs deformables ameliores
FR2876460A1 (fr) * 2004-10-12 2006-04-14 Centre Nat Rech Scient Miroir deformable

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2206006A1 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8311069B2 (en) 2007-12-21 2012-11-13 Board Of Trustees Of Michigan State University Direct ultrashort laser system
US8861075B2 (en) 2009-03-05 2014-10-14 Board Of Trustees Of Michigan State University Laser amplification system
US8630322B2 (en) 2010-03-01 2014-01-14 Board Of Trustees Of Michigan State University Laser system for output manipulation
EP2503641A1 (fr) * 2011-03-24 2012-09-26 Thales Système d'actionnement pour réflecteur d'antenne à surface réfléchissante déformable
FR2973168A1 (fr) * 2011-03-24 2012-09-28 Thales Sa Systeme d'actionnement pour reflecteur d'antenne a surface reflechissante deformable
US8803761B2 (en) 2011-03-24 2014-08-12 Thales Actuation system for antenna reflector with deformable reflecting surface

Also Published As

Publication number Publication date
FR2923301B1 (fr) 2010-09-17
US20110019295A1 (en) 2011-01-27
CA2703870A1 (fr) 2009-07-30
JP2011503641A (ja) 2011-01-27
FR2923301A1 (fr) 2009-05-08
EP2206006A1 (fr) 2010-07-14
JP5452497B2 (ja) 2014-03-26
US8810891B2 (en) 2014-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009092901A1 (fr) Miroir deformable à raideur répartie, outil et procédé pour réaliser un tel miroir
EP2324387B1 (fr) Miroir deformable a actionneurs de force et raideur repartie
EP2556404B1 (fr) Miroir deformable a faible empreinte de collage et procede de fabrication d'un tel miroir
EP3339242B1 (fr) Structure microelectronique comportant des moyens de controle de l'amortissement visqueux
EP2144105B1 (fr) Dispositif de correction des défauts optiques d'un miroir de télescope
FR2887537A1 (fr) Actionneur electrostatique, dispositif comportant de tels actionneurs, microsysteme comportant un tel dispositif et procede de realisation d'un tel actionneur
FR2883372A1 (fr) Dispositif de mesure de force par detection resistive a double pont de wheastone
EP2668537B1 (fr) Miroir deformable a capteurs capacitifs
WO2007006729A1 (fr) Dispositif capacitif a volume capacitif optimise
EP1036433B1 (fr) Microactionneurs electrostatiques, microcatheters tridimensionnels actifs exploitant ceux-ci et procede de fabrication
EP2297799A1 (fr) Dispositif piézoélectrique autonome de génération d'une tension électrique
EP1745223A1 (fr) Revêtement absorbant a haut pouvoir amortissant
FR2865284A1 (fr) Mecanisme de support de miroir et dispositif optique utilisant un tel mecanisme
FR2909740A1 (fr) Revetement absorbant
EP3571721B1 (fr) Procédé de réalisation collective de circuits électroniques courbes
EP3203299B1 (fr) Miroir deformable
EP3278168B1 (fr) Actuateur electromecanique pour miroir deformable
FR2909188A1 (fr) Miroir actif a actionneurs d'application de micro effort.
EP3671873B1 (fr) Microsysteme electromecanique comprenant un element actif pourvu d'une couche coeur structuree
FR3122039A1 (fr) Dispositif à transduction piézoélectrique
FR3104695A1 (fr) Installation de localisation d’impacts à plaque interactive munie de transducteurs et son procédé de fabrication
EP2444687B1 (fr) Revêtement isolant à masse amplifiée
FR3062693A1 (fr) Dispositif de glissement a differentes forces de frottement
FR3026734A1 (fr) Structure mecanique comprenant un actionneur et des moyens d'amplification mecanique et procede de fabrication
FR2853363A1 (fr) Dispositif d'application de precontrainte sur elements actifs d'un injecteur de carburant

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08871239

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2703870

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008871239

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010531559

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12740057

Country of ref document: US