WO2018084377A1 - 변형 거울 보상 장치 - Google Patents

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WO2018084377A1
WO2018084377A1 PCT/KR2017/000326 KR2017000326W WO2018084377A1 WO 2018084377 A1 WO2018084377 A1 WO 2018084377A1 KR 2017000326 W KR2017000326 W KR 2017000326W WO 2018084377 A1 WO2018084377 A1 WO 2018084377A1
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fixing plate
mirror
deformation
insertion opening
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안교훈
김학용
양호순
이혁교
이회윤
전병혁
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Korea Research Institute of Standards and Science
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/034—Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/121—Q-switching using intracavity mechanical devices
    • H01S3/123—Q-switching using intracavity mechanical devices using rotating mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a deformation mirror compensation device, and more particularly to a deformation mirror compensation device for compensating the initial shape of the deformation mirror.
  • Deformation mirrors are an essential part of adaptive optics.
  • the deformation mirror is a thin mirror.
  • the front surface of the modification mirror is a mirror surface that reflects light, and driving elements may be disposed at the rear side of the modification mirror.
  • the drive elements can deform the mirror surface of the deformation mirror to the desired shape. Accordingly, the mirror surface of the deformation mirror can compensate for the distortion of the incident wavefront.
  • This initial shape of the mirror surface should be a flat surface that does not distort the incident wavefront.
  • the initial shape of the mirror surface may be distorted in the manufacturing process of the deformation mirror, thereby degrading the performance of the adaptive optical system. Accordingly, research to compensate for the distortion of the initial shape of the mirror surface is in progress.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a deformation mirror compensation device that can compensate for the initial shape of the mirror surface generated in the manufacturing exaggeration of the deformation mirror.
  • Deformation mirror compensation device comprises a fixed plate having a first surface and a second surface facing each other; A deformable mirror spaced apart on the first surface; A plurality of driving elements connecting the deformation mirror and the fixing plate and spaced apart from each other; A fixing plate deformation part connected to the fixing plate to deform the fixing plate, wherein the fixing plate deformation part comprises: a plurality of support members connected to the second surface and spaced apart from each other; And at least one length adjusting unit connecting the first and second support members adjacent to each other of the support members, wherein the fixed plate deformable part pushes or pulls at least one of the support members adjacent to each other.
  • the length adjusting unit comprises: a rotation member positioned between the first and second support members; A first fastening member including a first connecting portion connected to the first supporting member and a first bolt portion extending from the first connecting portion toward the pivot member and having right threads arranged in a longitudinal direction thereof; And a second fastening member including a second connecting portion connected to the second supporting member and a second bolt portion extending from the second connecting portion toward the pivot member and having left threads arranged along a length direction thereof.
  • the pivot member may be rotatably coupled to the first and second bolt portions.
  • the pivot member comprises a body portion; A first insertion opening provided at one end of the body portion; And a second insertion opening provided at the other end of the body portion, wherein the body portion comprises: a plurality of first threads arranged on an inner side from the first insertion opening toward the second insertion opening; And a plurality of second threads arranged on the inner side toward the first insertion opening from the second insertion opening.
  • the pivot member can rotate clockwise or counterclockwise.
  • the first connection part may have a first through opening through which the first support member passes
  • the second connection part may have a second through opening through which the second support member passes.
  • it may include a stopper portion coupled to the first and second support members, respectively, to fix the position of the first and second connection portions.
  • first bolt portion, the second bolt portion and the rotating member may be located on the same line.
  • the length adjusting unit comprises: a first drive connected to the first support member and pushing or pulling the first support member; And a second driver connected to the second support member and pushing or pulling the second support member.
  • the first driving unit includes a first linear actuator movable in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first supporting member, and the second driving unit is connected to a length direction of the second supporting member. It may include a second linear actuator (moving actuator) in the vertical direction.
  • the first and second linear actuators can move in opposite directions.
  • each of the drive elements may push or pull the deformation mirror.
  • the plurality of support members may be arranged along the boundary of the fixing plate.
  • the plurality of support members may be arranged along the radial direction from the center of the second surface.
  • the fixing plate by deforming the fixing plate, it is possible to reduce the initial shape error of the deformation mirror.
  • the initial shape error of the deformation mirror can be reduced without changing the amount of drive displacement of the drive elements.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a deformation mirror apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the deformation mirror compensator of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a side view of the deformation mirror compensator of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a bottom view of the deformation mirror compensator of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a fixing plate deformation of the change mirror device of FIG.
  • FIG. 5 is a bottom view of the fixing plate of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating any one of the supporting members of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the length deforming member of FIG. 1.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 7.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the body of FIG. 8A.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a modification of the length adjusting unit of FIG. 7.
  • 10 and 11 are schematic views for explaining the change in the length of the length adjustment unit according to the rotation direction of the rotating member of FIG.
  • FIG. 4 shows the best mode for carrying out the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a changeable mirror device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the deformation mirror compensator of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a bottom view of the deformation mirror compensator of FIG. 1.
  • 4 is a perspective view showing a fixing plate deformation of the change mirror device of FIG.
  • the deformation mirror compensator 10 may include a deformation mirror 100, a fixing plate 300, driving elements 200, and a fixing plate deformation unit 400.
  • the fixing plate 300 may be positioned below the deformation mirror 100.
  • the fixing plate 300 may have a first surface 310 and a second surface 320 facing each other.
  • the driving elements 200 may be installed on the first surface 310 of the fixing plate 300.
  • the fixing plate deformation part 400 may be installed on the second surface 320 of the fixing plate 300.
  • the first and second surfaces 310 and 320 may be provided flat.
  • the fixing plate 300 may be provided in a circular plate shape, but is not limited thereto.
  • the width of the fixing plate 300 may be larger than the width of the deformation mirror 100.
  • the deformation mirror 100 may be spaced apart on the first surface 310.
  • the deformation mirror 100 may have a third surface 110 and a fourth surface 120 that face each other.
  • the deformation mirror 100 may have a side surface 130 connecting the boundary of the third surface 110 and the boundary of the fourth surface 120.
  • the third surface 110 may be a mirror surface that reflects light incident on the deformation mirror 100.
  • the fourth surface 120 may be positioned to face the first surface 310.
  • the initial shape of the third surface 110 may be a convex shape, a concave shape, or a flat shape.
  • the fourth surface 120 may be provided flat.
  • the deformation mirror 100 may be provided in a circular plate shape.
  • Deformation mirror 100 may be provided with a cooling water passage (not shown) therein.
  • the side surface 130 of the deformation mirror 100 may have an inlet 131 and an outlet 132 to the cooling water passage.
  • the driving elements 200 may be located between the deformation mirror 100 and the fixed plate 300.
  • the driving elements 200 may connect the deformation mirror 100 and the fixing plate 300.
  • one end of each of the driving elements 200 may be connected to the deformation mirror 100, and the other end thereof may be connected to the fixing plate 300.
  • the driving elements 200 may be spaced apart from each other.
  • the driving elements 200 may be arranged in a concentric shape with respect to the center of the fourth surface 120, but is not limited thereto.
  • Each of the driving elements 200 may support the deformation mirror 100.
  • Each of the driving elements 200 may push or pull the deformation mirror 100. That is, each of the driving elements 200 may provide a pushing force and a pulling force to the deformation mirror 100. Accordingly, each of the driving elements 200 may finely deform the deformation mirror 100.
  • each of the driving elements 200 may have a first direction D1 from the first surface 310 toward the fourth surface 120 and a second direction (opposite to the first direction D1).
  • the fixed plate deforming unit 400 may be connected to the fixed plate 300 and may deform the fixed plate 300 finely.
  • the fixed plate deformation unit 400 may be positioned below the fixed plate 300.
  • the fixed plate deforming unit 400 may include a plurality of support members 410 spaced apart from each other, and a plurality of length adjusting units 430 connecting the plurality of support members 410.
  • the fixed plate deformable part 400 may include a stopper part 450 for fixing the position of the length adjusting units 430.
  • the plurality of support members 410 may be coupled to the second surface 320 of the fixing plate 300.
  • each of the support members 410 may be detachably screwed to the second surface 320 of the fixing plate 300.
  • the support members 410 may be arranged along the boundary of the fixing plate 300.
  • the support members 410 may be arranged in a radial direction from the center C of the second surface 320.
  • the plurality of support members 410 may be arranged in a concentric manner with respect to the center C of the second surface 320.
  • the supporting members 410 may include the first circle IC1 having the first radius R1 and the center of the second surface 320 based on the center C of the second surface 320. It may be arranged along the second circle (IC2) having a second radius (R2) greater than the first radius (R1) relative to C). Also.
  • the supporting members 410 on the first circle IC1 and the supporting members 410 on the second circle IC2 extend in a radial direction from the center C of the second surface 320 in a radial direction. IL1).
  • the sixteen support members 410 may be coupled to the fixing plate 300.
  • the eight support members 410 may be arranged along the first circle IC1, and the remaining eight support members 410 may be arranged along the second circle IC2.
  • the length adjusting unit 430 may be located between the support members 410 adjacent to each other.
  • the length adjusting unit 430 may connect the supporting members 410 adjacent to each other among the plurality of supporting members 410.
  • any one supporting member on the second circle IC2 is referred to as a first supporting member 410a.
  • the support member adjacent to the clockwise direction from the first support member 410a is referred to as the second support member 410b.
  • the supporting member adjacent in the counterclockwise direction from the first supporting member 410a is referred to as the third supporting member 410c.
  • a supporting member adjacent to the center C of the second surface 320 from the first supporting member 410a is referred to as a fourth supporting member 410d.
  • the length adjusting unit 430 may push or pull at least one of the support members 410 adjacent to each other. In other words, the length adjusting unit 430 may provide a pushing force and / or a pulling force to the connected support members 430.
  • the length adjusting unit 430 may connect the support members 430 adjacent to each other among the plurality of support members 430.
  • three length adjusting units 430 may be connected to each of the plurality of support members 410 on the second circle IC2, and the plurality of support members on the first circle IC1 ( One length adjusting unit 430 may be connected to each of 410.
  • the first support member 410a may include a first length adjustment unit 430a connected to the second support member 410b, a second length adjustment unit 430b connected to the third support member 410c, and
  • the third length adjusting unit 430c connected to the fourth support member 410d may be connected to each other.
  • the fourth supporting member 410d may be connected to the third length adjusting unit 430c.
  • the first to third length adjusting units 430a to c may be spaced apart from each other along the length direction (eg, the second direction) of the first support member 410a to be connected to the first support member 410a. have. Details of the length adjusting unit 430 will be described later.
  • the stopper portion 450 may be coupled to each of the support members 410.
  • the stopper part 450 may fix the position of the length adjusting unit 430 connected to the support members 410.
  • the stopper part 450 may include at least one nut, but is not limited thereto.
  • the stopper part 450 coupled to the first support member 410a may include first to third nuts 451 to 453 (see FIG. 4).
  • the first nut 451 may be positioned below the first length adjusting unit 430a to support one end of the first length adjusting unit 430a.
  • the first nut 410a may prevent movement of the first length adjusting unit 430a in the second direction D2.
  • the second nut 452 may be located between the first and second length adjustment units 430a and 430b.
  • the second nut 452 may prevent movement of the first length adjustment unit 430a in the first direction D1 and movement of the second length adjustment unit 430b in the second direction D2.
  • the third nut 453 may be located between the second and third length adjusting units 430b and 430c.
  • the third nut may prevent movement of the first length D1 of the second length adjustment unit 430b and movement of the second length D2 of the third length adjustment unit 430c.
  • FIG. 5 is a bottom view of the fixing plate of FIG. 1.
  • the fixing plate 300 may have a plurality of coupling grooves 330 on the second surface 320.
  • Coupling grooves 330 may be provided with threads on the inner side. Coupling grooves 330 may be spaced apart.
  • the coupling grooves 330 may be arranged in a concentric manner with respect to the center C of the second surface 320.
  • the coupling grooves 330 may be arranged at regular intervals along the virtual third circle IC3 having the third radius R3 from the center C of the second surface 320.
  • the coupling grooves 330 are arranged at regular intervals along the imaginary fourth circle IC4 having a fourth radius R4 greater than the third radius R3 from the center C of the second surface 320. Can be.
  • the coupling grooves 330 on the third circle IC3 and the coupling grooves 330 on the fourth circle IC4 are virtual straight lines IL2 extending radially from the center C of the second surface 320. It can be located on.
  • the third circle IC3 may overlap the first circle IC1.
  • the fourth circle IC4 may overlap the second circle IC2.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating any one of the supporting members of FIG. 3.
  • each of the support members 410 may include a coupling portion 411 and a pillar portion 412.
  • the coupling part 411 may be connected to one end of the pillar part 412.
  • the coupling part 411 may be inserted into any one of the coupling grooves 330 of the fixing plate 300.
  • Coupling portion 411 may be provided in a cylindrical shape.
  • Coupling portion 411 may be provided with first outer threads (411a) on the outer surface. The coupling part 411 may be inserted into the coupling groove 330 and screwed to the fixing plate 300.
  • the pillar portion 412 may extend from the coupling portion 411 in the second direction D2.
  • the pillar portion 412 may be elongated.
  • the pillar portion 412 may be provided in a cylindrical shape.
  • the width of the pillar portion 412 may be greater than the width of the coupling portion 411.
  • the pillar portion 412 may be provided with second outer threads 412a on an outer surface thereof. Accordingly, the nuts 451 to 453 of the stopper part 450 may be screwed to the pillar part 412, and may be fixed at a predetermined position of the pillar part 412.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the length deforming member of FIG. 1.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 7.
  • 8B is a cross-sectional view of the body portion of FIG. 8A.
  • the fixed plate deforming unit 400 may include a plurality of length adjusting units 430.
  • the length adjusting units 430 may be a turnbuckle, but is not limited thereto.
  • Each of the length adjusting units 430 includes a first fastening member 431, a second fastening member 432 spaced apart from the first fastening member 431, and first and second fastening members 431 and 432. It may include a rotation member 433 positioned therebetween.
  • first length adjusting unit 430a For convenience of description, the above description will be made based on the first length adjusting unit 430a.
  • the first fastening member 431 may include a first connection part 4311 and a first bolt part 4312.
  • the first connector 4311 may be connected to the first support member 410a.
  • the first connecting portion 4311 may be provided in a substantially ring shape.
  • the first connection part 4311 may have a first through opening 4311a through which the first support member 410a penetrates.
  • the first bolt portion 4312 may extend from the first connection portion 4311 toward the pivot member 433.
  • the first bolt portion 4312 may be provided in a cylindrical shape.
  • the first bolt portion 4312 may have right threads 4312a provided along its length direction. According to an embodiment, the right threads 4312a may be provided on an outer surface of the first bolt portion 4312.
  • the first bolt portion 4312 may be screwed to one end of the rotation member 433.
  • the second fastening member 432 may include a second connection part 4321 and a second bolt part 4322.
  • the second connector 4321 may be connected to the second support member 410b.
  • the second connection portion 4321 may be provided in a substantially ring shape.
  • the second connection part 4321 may have a second through opening 4321a through which the second support member 410b passes.
  • the first and second through openings 4311a and 4321a may have a hole shape, but may also have a groove shape.
  • the second bolt part 4322 may extend from the second connecting part 4321 toward the pivot member 433.
  • the second bolt portion 4322 may be provided in a cylindrical shape.
  • the second bolt portion 4322 may have left threads 4322a provided along its length direction. According to an embodiment, the left threads 4322a may be located on an outer surface of the second bolt portion 4322.
  • the second bolt part 4322 may be screwed to the other end of the rotation member 433.
  • the pivot member 433 may be located between the first and second support members 410a and 410b.
  • the rotation member 433 may be screwably coupled to the first and second bolt portions 4312 and 4322.
  • the rotation member 433, the first bolt part 4312, and the second bolt part 4322 may be positioned on the same line.
  • the pivot member 433, the first bolt portion 4312, and the second bolt portion 4322 may be positioned on an imaginary straight line connecting the first and second support members 410a and 410b. have.
  • the rotation member 433 may include a body portion 4331, a first insertion opening 4332, and a second insertion opening 4333.
  • the body portion 4313 may provide an appearance of the rotation member 433.
  • the body portion 4313 may be provided in a cylindrical shape.
  • the first insertion opening 4332 may be provided at one end of the body portion 4331.
  • the second insertion opening 4333 may be located at the other end of the body portion 4331.
  • the body portion 4313 may have a through opening 4336 extending from the first insertion opening 4332 toward the second insertion opening 4333.
  • the through opening 4336 may connect the first and second insertion openings 4332 and 4333.
  • the body portion 4313 may have at least one fastening opening 4335 on an outer surface thereof.
  • four fastening openings 4335 may be provided along the circumference of the body portion 4331.
  • the fastening openings 4335 may be connected to the through opening 4336.
  • a rotation mechanism (not shown) that provides a rotational force to the rotation member 433 may be inserted into the fastening opening 4335. Thereby, the rotation member 433 can rotate clockwise or counterclockwise.
  • the first bolt portion 4312 may be inserted into the first insertion opening 4332.
  • the second bolt portion 4322 may be inserted into the second insertion opening 4333.
  • the body portion 4313 may have first threads 4340 and second threads 4335 on the inner surface 4331a.
  • the first threads 4340 may be provided from the first insertion opening 4332 toward the second insertion opening 4333.
  • the first threads 4340 may be screwed with the right threads 4312a of the first bolt part 4312.
  • the second threads 4335 may be provided from the second insertion opening 4333 toward the first insertion opening 4332.
  • the second threads 4335 may be screwed with the left threads 4322a of the second bolt part 4322.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a modification of the length adjusting unit of FIG. 7.
  • the length adjusting unit 430a may include a first driving part 435 and a second supporting member 410b (see FIG. 6) connected to the first supporting member 410a (see FIG. 6). It may include a second driver 437 connected.
  • the length adjusting unit 430 may further include a coupling member 439.
  • the first driver 435 may push or pull the first support member 410a.
  • the first driver 435 may push or pull the first support member 410a in a direction perpendicular to the length direction of the first support member 410a.
  • the first driver 435 may include a first linear actuator 435a that is movable in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first support member 410a.
  • the first driver 435 may include a first connection member 435b connecting the first linear actuator 435a and the first support member 410a.
  • the first connection member 435b may have a first through opening 435c through which the first support member 410a penetrates.
  • the second driver 437 may push or pull the second support member 410b.
  • the second driver 437 may push or pull the second support member 410b in a direction perpendicular to the length direction of the second support member 410b.
  • the second driver 437 may include a second linear actuator 437a that is movable in a direction perpendicular to the length direction of the second support member 410b.
  • the second driver 437 may include a second connection member 437b connecting the second linear actuator 437a and the second support member 410b.
  • the second connection member 437b may have a second through opening 437c through which the second support member 410b passes.
  • the first and second linear actuators 436 and 437a may be, but are not limited to, a linear motor, an inflow cylinder, a pneumatic cylinder, and the like.
  • the first and second linear actuators 435a and 437a may move in opposite directions.
  • the coupling member 439 may connect the first and second drivers 435 and 437 to each other.
  • the coupling member 439 may surround a portion of the first driver 435 and a portion of the second driver 437.
  • the coupling member 439 may be a ring-shaped clamp, but is not limited thereto.
  • 10 and 11 are schematic views for explaining the change in the length of the length adjustment unit according to the rotation direction of the rotating member of FIG.
  • the rotation member 433 may be rotated in the first rotation direction RD1 by a rotation mechanism (not shown) inserted into the fastening opening 4335. At this time, the rotation member 433 may rotate in place in the first rotation direction RD1.
  • the first rotation direction RD1 may be a release direction of the first and second bolt portions 4312 and 4322.
  • the first rotation direction RD1 may be clockwise.
  • the first and second fastening members 431 and 432 may move in a direction away from the rotation member 433. That is, the length adjusting unit 430 may increase the overall length. Accordingly, the length adjusting unit 430 may provide a pushing force to the first and second support members 410a and 410b.
  • the first and second support members 410a and 410b may be slightly bent to the outside. .
  • the moment may act so that the fixing plate 300 is slightly bent to the outside.
  • the moment may act so that the deformation mirror 100 is finely bent to the inside. That is, the deformation mirror 100 may be deformed.
  • the rotation member 433 may rotate in the second rotation direction RD2 opposite to the first rotation direction RD1 by a rotation mechanism (not shown). At this time, the rotation member 433 may rotate in place in the second rotation direction RD2.
  • the second rotation direction RD2 may be a locking direction of the first and second bolt portions 4312 and 4322.
  • the second rotation direction RD2 may be counterclockwise.
  • the first and second fastening members 431 and 432 may move in a direction closer to the rotation member 433. That is, the length adjusting unit 430 may reduce the overall length. Accordingly, the length adjusting unit 430 may provide a pulling force to the first and second support members 410a and 410b. When the length adjusting unit 430 provides a pulling force to the first and second support members 410a and 410b, the first and second support members 410a and 410b may be finely bent inwardly. . When the first and second support members 410a and 410b are bent inwardly, a moment may act to cause the fixing plate 300 to be bent finely inwardly. When the fixing plate 300 is bent inward, the moment may act so that the deformation mirror 100 is bent finely outward. That is, the deformation mirror 100 may be deformed.
  • Table 1 compares the initial shape error of the third surface 110 of the deformation mirror 100 before and after compensation by the length adjusting units 430.
  • Table 2 compares the amount of displacement of the driving elements 200 before and after compensation by the length adjusting units 430.
  • the amount of displacement of the driving elements 200 may mean a distance that can be moved in the first direction D1 and / or the second direction D2.
  • the deformation mirror compensation device without the length adjusting units 430 may use the driving elements 200 to deform the shape of the third surface 110 of the deformation mirror 100.
  • the initial shape error of the third surface 110 may include peak-to-valley (PV) of 2016.125 nm and root mean square (RMs) of 421.987 nm.
  • the deformation mirror compensation device may reduce the initial error of the third surface 110 by using the driving elements 200.
  • the allowable displacement amount of the driving elements 200 may be reduced to about 4um.
  • the deformation mirror compensation device including the length adjustment units 430 may compensate for the initial shape error of the third surface 110.
  • the initial shape error of the third surface 110 may include a PV of 2016.125 nm, and rms of 421.987 nm, and the length adjustment units 430 may adjust the initial shape error of the third surface 110. Can be reduced. Accordingly, the initial shape error of the third surface 110 may be compensated for with PV of 171.424 nm and rms of 33.432 nm. Accordingly, the amount of displacement of the driving elements 200 may increase to about 6 ⁇ m, thereby compensating for distortion of a wide wavefront.
  • the present invention is a deformation mirror compensation device, the deformation mirror compensation device can be used to compensate for the deformation of the deformation mirror in the adaptive optical system.

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Abstract

본 발명은 변형 거울 보상 장치에 관한 것이다. 본 발명의 변형 거울 보상 장치는 서로 대향된 제1 면과 제2 면을 갖는 고정 판; 상기 제1 면 상에 이격 배치되는 변형 거울; 상기 변형 거울과 상기 고정 판를 연결하고, 서로 이격된 복수의 구동 소자들; 상기 고정 판과 연결되어, 상기 고정 판을 변형시키는 고정 판 변형부를 포함하고, 상기 고정 판 변형부는: 상기 제2 면에 연결되고, 서로 이격된 복수의 지지 부재들; 및 상기 지지 부재들 중 서로 인접한 제1 및 제2 지지 부재들을 연결하는 적어도 하나의 길이 조절 유닛을 포함하고, 상기 고정 판 변형부는, 서로 인접한 상기 지지 부재들 중 적어도 어느 하나를 밀거나 당기길 수 있다.

Description

변형 거울 보상 장치
본 발명은 변형 거울 보상 장치에 관한 것으로, 구체적으로 변형 거울의 초기 형상을 보상하는 변형 거울 보상 장치에 관한 것이다.
망원경 및 고출력 레이저는 대기에 의한 파면왜곡을 보상해주기 위해 적응광학계를 사용한다. 적응광학계에서 변형 거울은 핵심적인 부품이다. 변형 거울은 두께가 얇은 거울이다. 변형 거울의 전면은 빛을 반사시키는 거울면이며, 구동 소자들이 변형 거울의 후면에 배치될 수 있다. 구동 소자들은 변형 거울의 거울면을 원하는 모양으로 변형시킬 수 있다. 이에 따라, 변형 거울의 거울면은 입사된 파면의 왜곡을 보상할 수 있다.
이러한, 거울면의 초기 형상은 입사된 파면을 왜곡시키지 않는 평탄면이어야 한다. 하지만, 변형 거울의 제작 과정에서 거울면의 초기 형상이 왜곡될 수 있어, 적응광학계의 성능을 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 거울면의 초기 형상의 왜곡을 보상하기 위한 연구가 진행 중인 추세이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 변형 거울의 제작 과장에서 발생하는 거울 면의 초기 형상을 보상할 수 있는 변형 거울 보상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 변형 거울 보상 장치는 서로 대향된 제1 면과 제2 면을 갖는 고정 판; 상기 제1 면 상에 이격 배치되는 변형 거울; 상기 변형 거울과 상기 고정 판를 연결하고, 서로 이격된 복수의 구동 소자들; 상기 고정 판과 연결되어, 상기 고정 판을 변형시키는 고정 판 변형부를 포함하고, 상기 고정 판 변형부는: 상기 제2 면에 연결되고, 서로 이격된 복수의 지지 부재들; 및 상기 지지 부재들 중 서로 인접한 제1 및 제2 지지 부재들을 연결하는 적어도 하나의 길이 조절 유닛을 포함하고, 상기 고정 판 변형부는, 서로 인접한 상기 지지 부재들 중 적어도 어느 하나를 밀거나 당긴다.
일 실시예에서, 상기 길이 조절 유닛은: 상기 제1 및 제2 지지 부재들 사이에 위치된 회동 부재; 상기 제1 지지 부재와 연결되는 제1 연결부와, 상기 제1 연결부로부터 상기 회동 부재를 향해 연장되며, 그의 길이 방향을 따라 배열된 오른 나사산들을 갖는 제1 볼트부를 포함하는 제1 체결 부재; 및 상기 제2 지지 부재와 연결되는 제2 연결부와, 상기 제2 연결부로부터 상기 회동 부재를 향해 연장되며, 그의 길이 방향을 따라 배열된 왼 나사산들을 갖는 제2 볼트부를 포함하는 제2 체결 부재를 포함하고, 상기 회동 부재는, 상기 제1 및 제2 볼트부들에 회동 가능하게 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회동 부재는 몸체부; 상기 몸체부의 일단에 제공된 제1 삽입 개구부; 및 상기 몸체부의 타단에 제공된 제2 삽입 개구부를 포함하고, 상기 몸체부는: 내측면에 상기 제1 삽입 개구부로부터 상기 제2 삽입 개구부를 향해 배열된 복수의 제1 나사산들; 및 상기 내측면에 상기 제2 삽입 개구부로부터 상기 제1 삽입 개구부를 향해 배열된 복수의 제2 나사산들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회동 부재는 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회동할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 연결부는, 상기 제1 지지 부재가 관통하는 제1 관통 개구부를 갖고, 상기 제2 연결부는, 상기 제2 지지 부재가 관통하는 제2 관통 개구부를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 지지 부재들에 각각 결합되어, 상기 제1 및 제2 연결부들의의 위치를 고정하는 스토퍼부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 볼트부, 상기 제2 볼트부 및 상기 회동 부재는, 동일 선상에 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 길이 조절 유닛은: 상기 제1 지지 부재와 연결되고, 상기 제1 지지 부재를 밀거나 당기는 제1 구동부; 및 상기 제2 지지 부재와 연결되고, 상기 제2 지지 부재를 밀거나 당기는 제2 구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 구동부는 상기 제1 지지 부재의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동 가능한 제1 리니어 액추에이터(actuator)를 포함하고, 상기 제2 구동부는 상기 제2 지지 부재의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동 가능한 제2 리니어 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 리니어 액추에이터들은 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동 소자들의 각각은, 상기 변형 거울을 밀거나 잡아 당길 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 지지 부재들은, 상기 고정 판의 경계를 따라 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 지지 부재들은, 상기 제2 면의 중심으로부터 방사 방향을 따라 배열될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 고정 판을 변형시켜, 변형 거울의 초기 형상 오차를 줄일 수 있다. 구동 소자들의 구동 변위량의 변화없이 변형 거울의 초기 형상 오차를 줄일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변형 거울 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 변형 거울 보상 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 변형 거울 보상 장치의 저면도이다.
도 4는 도 1의 변경 거울 장치의 고정 판 변형부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 고정 판을 나타낸 저면도이다.
도 6은 도 1의 지지 부재들 중 어느 하나를 나타내는 사시도이다.
도 7는 도 1의 길이 변형 부재를 나타내는 사시도이다.
도 8a는 도 7의 I-I' 선에 따른 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 몸체부를 나타낸 단면도이다.
도 9은 도 7의 길이 조절 유닛의 변형 예를 나타내는 사시도이다.
도 10 및 도 11은 도 7의 회동 부재의 회전 방향에 따른 길이 조절 유닛의 길이 변화를 설명하기 위한 개략도들이다.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태를 보여주는 도면은 도 4이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 개념 및 이에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 번형 거울 장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 변형 거울 보상 장치의 측면도이다. 도 3은 도 1의 변형 거울 보상 장치의 저면도이다. 도 4는 도 1의 변경 거울 장치의 고정 판 변형부를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 변형 거울 보상 장치(10)는 변형 거울(100), 고정 판(300), 구동 소자들(200), 및 고정 판 변형부(400)를 포함할 수 있다.
고정 판(300)은 변형 거울(100)의 아래에 위치될 수 있다. 고정 판(300)은 서로 대향된 제1 면(310)과 제2 면(320)을 가질 수 있다. 고정 판(300)의 제1 면(310) 상에 구동 소자들(200)이 설치될 수 있다. 고정 판(300)의 제2 면(320) 상에 고정 판변형부(400)가 설치될 수 있다. 제1 및 제2 면들(310, 320)은 평평하게 제공될 수 있다. 고정 판(300)은 원형의 플레이트 형상으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 고정 판(300)의 폭은 변형 거울(100)의 폭보다 클 수 있다.
변형 거울(100)은 제1 면(310) 상에 이격 배치될 수 있다. 변형 거울(100)은 서로 대향된 제3 면(110)과 제4 면(120)을 가질 수 있다. 변형 거울(100)은 제3 면(110)의 경계와 제4 면(120)의 경계를 연결하는 측면(130)을 가질 수 있다. 제3 면(110)은 변형 거울(100)로 입사된 광을 반사하는 거울면일 수 있다. 제4 면(120)은 제1 면(310)과 대향되게 위치될 수 있다. 제3 면(110)의 초기 형상은 볼록한 형상, 오목한 형상, 또는 평평한 형상일 수 있다. 제4 면(120)은 평평하게 제공될 수 있다. 변형 거울(100)은 원형의 플레이트 형상으로 제공될 수 있다. 변형 거울(100)은 내부에 냉각수로(미도시)가 제공될 수 있다. 변형 거울(100)의 측면(130)은 냉각수로의 유입구(131)와 유출구(132)를 가질 수 있다.
구동 소자들(200)은 변형 거울(100)과 고정 판(300) 사이에 위치될 수 있다. 구동 소자들(200)은 변형 거울(100)과 고정 판(300)을 연결할 수 있다. 예를 들면, 구동 소자들(200)의 각각은 일단이 변형 거울(100)과 연결되고, 타단이 고정 판(300)과 연결될 수 있다. 구동 소자들(200)은 서로 이격 배치될 수 있다. 구동 소자들(200)은, 제4 면(120)의 중심을 기준으로, 동심원 구조로 배열될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구동 소자들(200)의 각각은 변형 거울(100)을 지지할 수 있다. 구동 소자들(200)의 각각은 변형 거울(100)을 밀거나 잡아당길 수 있다. 즉, 구동 소자들(200)의 각각은 변형 거울(100)에 미는 힘과 당기는 힘을 제공할 수 있다. 이에 따라, 구동 소자들(200)의 각각은 변형 거울(100)을 미세하게 변형시킬 수 있다. 예를 들면, 구동 소자들(200)의 각각은 제1 면(310)으로부터 제4 면(120)을 향한 제1 방향(D1)과, 제1 방향(D1)과 반대 방향인 제2 방향(D2)으로 이동하는 리니어 모터, 공압 실린더, 유압 실린더 등일 수 있다.
고정 판 변형부(400)는, 고정 판(300)과 연결되고, 고정 판(300)을 미세하게 변형시킬 수 있다. 고정 판 변형부(400)는 고정 판(300)의 아래에 위치될 수 있다. 고정 판 변형부(400)는 서로 이격된 복수의 지지 부재들(410)과, 복수의 지지 부재들(410)을 연결하는 복수의 길이 조절 유닛들(430)을 포함할 수 있다. 고정 판 변형부(400)는 길이 조절 유닛들(430)의 위치를 고정하는 스토퍼부(450)를 포함할 수 있다.
복수의 지지 부재들(410)은 고정 판(300)의 제2 면(320)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 지지 부재들(410)의 각각은 고정 판(300)의 제2 면(320)에 착탈 가능하게 나사 결합될 수 있다. 지지 부재들(410)은 고정 판(300)의 경계를 따라 배열될 수 있다. 지지 부재들(410)은 제2 면(320)의 중심(C)으로부터 방사 방향으로 배열될 수 있다.
복수의 지지 부재들(410)은 제2 면(320)의 중심(C)을 기준으로 동심원 구조로 배열될 수 있다. 예를 들면, 지지 부재들(410)은 제2 면(320)의 중심(C)을 기준으로 제1 반지름(R1)을 갖는 제1 원(IC1), 및 제2 면(320)의 중심(C)을 기준으로 제1 반지름(R1)보다 큰 제2 반지름(R2)을 갖는 제2 원(IC2)을 따라 배열될 수 있다. 또한. 제1 원(IC1) 상의 지지 부재들(410) 및, 제2 원(IC2) 상의 지지 부재들(410)은 제2 면(320)의 중심(C)으로부터 방사 방향으로 연장되는 가상의 직선(IL1) 상에 위치될 수 있다. 실시예에 따르면, 16개의 지지 부재들(410)은 고정 판(300)에 결합될 수 있다. 8개의 지지 부재들(410)은 제1 원(IC1)을 따라 배열될 수 있고, 나머지 8개의 지지 부재들(410)은 제2 원(IC2)을 따라 배열될 수 있다.
길이 조절 유닛(430)은 서로 인접한 지지 부재들(410) 사이에 위치될 수 있다. 길이 조절 유닛(430)은 복수의 지지 부재들(410) 중 서로 인접한 지지 부재들(410)을 연결할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 제2 원(IC2) 상의 어느 하나의 지지 부재를 제1 지지 부재(410a)라 지칭한다. 제1 지지 부재(410a)로부터 시계 방향으로 인접한 지지 부재를 제2 지지 부재(410b)라 지칭한다. 제1 지지 부재(410a)로부터 반 시계 방향으로 인접한 지지 부재를 제3 지지 부재(410c)라 지칭한다. 제1 지지 부재(410a)로부터 제2 면(320)의 중심(C) 방향으로 인접한 지지 부재를 제4 지지 부재(410d)라 지칭한다.
길이 조절 유닛(430)은 서로 인접한 지지 부재들(410) 중 적어도 어느 하나를 밀거나 당기길 수 있다. 다시 말하면, 길이 조절 유닛(430)은 연결된 지지 부재들(430)에게 미는 힘 및/또는 당기는 힘을 제공할 수 있다.
길이 조절 유닛(430)은 복수의 지지 부재들(430) 중 서로 인접한 지지 부재들(430)을 연결할 수 있다. 실시 예에 따르면, 제2 원(IC2) 상의 복수의 지지 부재들(410)의 각각에 3개의 길이 조절 유닛들(430)이 연결될 수 있고, 제1 원(IC1) 상의 복수의 지지 부재들(410)의 각각에 1개의 길이 조절 유닛(430)이 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 지지 부재(410a)는 제2 지지 부재(410b)와 연결되는 제1 길이 조절 유닛(430a), 제3 지지 부재(410c)와 연결되는 제2 길이 조절 유닛(430b) 및 제4 지지 부재(410d)와 연결되는 제3 길이 조절 유닛(430c)과 각각 연결될 수 있다. 제4 지지 부재(410d)는 제3 길이 조절 유닛(430c)과 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 길이 조절 유닛들(430a~c)은 제1 지지 부재(410a)의 길이 방향(예를 들면, 제2 방향)을 따라 서로 이격되어, 제1 지지 부재(410a)에 연결될 수 있다. 길이 조절 유닛(430)에 대한 자세한 사항은 후술한다.
스토퍼부(450)는 지지 부재들(410)의 각각에 결합될 수 있다. 스토퍼부(450)는 지지 부재들(410)과 연결된 길이 조절 유닛(430)의 위치를 고정할 수 있다. 스토퍼부(450)는 적어도 하나의 너트를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들면, 제1 지지 부재(410a)에 결합된 스토퍼부(450)는 제1 내지 제3 너트들(451~453)을 포함할 수 있다(도 4 참조).
제1 너트(451)는 제1 길이 조절 유닛(430a)의 아래에 위치되어, 제1 길이 조절 유닛(430a)의 일단을 지지할 수 있다. 제1 너트(410a)는 제1 길이 조절 유닛(430a)의 제2 방향(D2)의 이동을 방지할 수 있다. 제2 너트(452)는 제1 및 제2 길이 조절 유닛들(430a, 430b) 사이에 위치될 수 있다. 제2 너트(452)는 제1 길이 조절 유닛(430a)의 제1 방향(D1)의 이동과, 제2 길이 조절 유닛(430b)의 제2 방향(D2)의 이동을 방지할 수 있다. 제3 너트(453)는 제2 및 제3 길이 조절 유닛들(430b, 430c) 사이에 위치될 수 있다. 제3 너트는 제2 길이 조절 유닛(430b)의 제1 방향(D1)의 이동과, 제3 길이 조절 유닛(430c)의 제2 방향(D2)의 이동을 방지할 수 있다.
도 5는 도 1의 고정 판을 나타낸 저면도이다.
도 2, 도 3 및 5를 참조하면, 고정 판(300)은 제2 면(320)에 복수의 결합 홈들(330)을 가질 수 있다. 결합 홈들(330)은 내측면에 나사산들이 제공될 수 있다. 결합 홈들(330)은 이격 배치될 수 있다. 실시예들에 따르면, 결합 홈들(330)은 제2 면(320)의 중심(C)을 기준으로 동심원 구조로 배열될 수 있다. 예를 들면, 결합 홈들(330)은 제2 면(320)의 중심(C)으로부터 제3 반지름(R3)을 갖는 가상의 제3 원(IC3)을 따라 일정 간격으로 배열될 수 있다. 또한, 결합 홈들(330)은 제2 면(320)의 중심(C)으로부터 제3 반지름(R3)보다 큰 제4 반지름(R4)을 갖는 가상의 제4 원(IC4)을 따라 일정 간격으로 배열될 수 있다.
제3 원(IC3) 상의 결합 홈들(330) 및, 제4 원(IC4) 상의 결합 홈들(330)은 제2 면(320)의 중심(C)으로부터 방사 방향으로 연장되는 가상의 직선(IL2) 상에 위치될 수 있다. 제3 원(IC3)는 제1 원(IC1)과 중첩될 수 있다. 제4 원(IC4)는 제2 원(IC2)와 중첩될 수 있다.
도 6은 도 3의 지지 부재들 중 어느 하나를 나타내는 사시도이다.
도 3, 도 5, 및 도 6를 참조하면, 지지 부재들(410)의 각각은 결합부(411)와 기둥부(412)를 포함할 수 있다. 결합부(411)는 기둥부(412)의 일단과 연결될 수 있다. 결합부(411)는 고정 판(300)의 결합 홈들(330) 중 어느 하나에 삽입될 수 있다. 결합부(411)는 원기둥 형상으로 제공될 수 있다. 결합부(411)는 외측면에 제1 외측 나사산들(411a)이 제공될 수 있다. 결합부(411)는 결합 홈(330)에 삽입되어, 고정 판(300)에 나사 결합될 수 있다.
기둥부(412)는 결합부(411)로부터 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 기둥부(412)은 길쭉하게 제공될 수 있다. 기둥부(412)는 원기둥 형상으로 제공될 수 있다. 기둥부(412)의 폭은 결합부(411)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 기둥부(412)는 외측면에 제2 외측 나사산들(412a)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 스토퍼부(450)의 너트들(451~453)은 기둥부(412)에 나사 결합되어, 기둥부(412)의 일정 위치에 고정될 수 있다.
도 7는 도 1의 길이 변형 부재를 나타내는 사시도이다. 도 8a는 도 7의 I-I' 선에 따른 단면도이다. 도 8b는 도 8a의 몸체부의 단면도이다.
도 1 내지 도 7, 도 8a 및 도 8b을 참조하면, 고정 판 변형부(400)는 복수의 길이 조절 유닛들(430)을 포함할 수 있다. 길이 조절 유닛들(430)은 턴버클(turnbuckle)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 길이 조절 유닛들(430)의 각각은 제1 체결 부재(431), 제1 체결 부재(431)와 이격된 제2 체결 부재(432), 및 제1 및 제2 체결 부재들(431, 432) 사이에 위치된 회동 부재(433)를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 전술한, 제1 길이 조절 유닛(430a)을 중심으로 설명하기로 한다.
제1 체결 부재(431)는 제1 연결부(4311)와 제1 볼트부(4312)를 포함할 수 있다. 제1 연결부(4311)는 제1 지지 부재(410a)와 연결될 수 있다. 제1 연결부(4311)는 대략 링 형상으로 제공될 수 있다. 제1 연결부(4311)는 제1 지지 부재(410a)가 관통하는 제1 관통 개구부(4311a)를 가질 수 있다.
제1 볼트부(4312)는 제1 연결부(4311)로부터 회동 부재(433)를 향해 연장될 수 있다. 제1 볼트부(4312)는 원기둥 형상으로 제공될 수 있다. 제1 볼트부(4312)는 그의 길이 방향을 따라 제공된 오른 나사산들(4312a)을 가질 수 있다. 실시 예에 따르면, 오른 나사산들(4312a)은 제1 볼트부(4312)의 외측면에 제공될 수 있다. 제1 볼트부(4312)는 회동 부재(433)의 일단에 나사 결합될 수 있다.
제2 체결 부재(432)는 제2 연결부(4321)와 제2 볼트부(4322)를 포함할 수 있다. 제2 연결부(4321)는 제2 지지 부재(410b)와 연결될 수 있다. 제2 연결부(4321)는 대략 링 형상으로 제공될 수 있다. 제2 연결부(4321)는 제2 지지 부재(410b)가 관통하는 제2 관통 개구부(4321a)를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 관통 개구부들(4311a, 4321a)은 홀 형상일 수 있으나, 홈 형상일 수도 있다.
제2 볼트부(4322)는 제2 연결부(4321)로부터 회동 부재(433)를 향해 연장될 수 있다. 제2 볼트부(4322)는 원기둥 형상으로 제공될 수 있다. 제2 볼트부(4322)는 그의 길이 방향을 따라 제공된 왼 나사산들(4322a)을 가질 수 있다. 실시 예에 따르면, 왼 나사산들(4322a)은 제2 볼트부(4322)의 외측면에 위치될 수 있다. 제2 볼트부(4322)는 회동 부재(433)의 타단에 나사 결합될 수 있다.
회동 부재(433)는 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b) 사이에 위치될 수 있다. 회동 부재(433)는 제1 및 제2 볼트부들(4312, 4322)에 회동 가능하게 나사 결합될 수 있다.
회동 부재(433), 제1 볼트부(4312) 및 제2 볼트부(4322)는 동일 선상에 위치될 수 있다. 예를 들면, 회동 부재(433), 제1 볼트부(4312) 및 제2 볼트부(4322)는 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b)을 연결하는 가상의 직선 상에 위치될 수 있다. 회동 부재(433)는 몸체부(4331), 제1 삽입 개구부(4332) 및, 제2 삽입 개구부(4333)를 포함할 수 있다.
몸체부(4331)는 회동 부재(433)의 외형을 제공할 수 있다. 몸체부(4331)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 제1 삽입 개구부(4332)는 몸체부(4331)의 일단에 제공될 수 있다. 제2 삽입 개구부(4333)는 몸체부(4331)의 타단에 위치될 수 있다. 몸체부(4331)는 제1 삽입 개구부(4332)로부터 제2 삽입 개구부(4333)를 향해 연장되는 관통 개구부(4336)을 가질 수 있다. 관통 개구부(4336)은 제1 및 제2 삽입 개구부들(4332, 4333)을 연결하는 할 수 있다.
몸체부(4331)는 외측면에 적어도 하나의 체결 개구부(4337)를 가질 수 있다. 예를 들면, 4개의 체결 개구부들(4337)은 몸체부(4331)의 둘레를 따라 제공될 수 있다. 체결 개구부들(4337)은 관통 개구부(4336)와 연결될 수 있다. 회동 부재(433)에 회동력을 제공하는 회전 기구(미도시)가 체결 개구부(4337)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 회동 부재(433)는 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회동할 수 있다.
제1 볼트부(4312)는 제1 삽입 개구부(4332)에 삽입될 수 있다. 제2 볼트부(4322)는 제2 삽입 개구부(4333)에 삽입될 수 있다. 몸체부(4331)는 내측면(4331a)에 제1 나사산들(4334)과 제2 나사산들(4335)를 가질 수 있다. 제1 나사산들(4334)은 제1 삽입 개구부(4332)로부터 제2 삽입 개구부(4333)를 향해 제공될 수 있다. 제1 나사산들(4334)은 제1 볼트부(4312)의 오른 나사산들(4312a)과 나사 결합될 수 있다. 제2 나사산들(4335)은 제2 삽입 개구부(4333)로부터 제1 삽입 개구부(4332)를 향해 제공될 수 있다. 제2 나사산들(4335)은 제2 볼트부(4322)의 왼 나사산들(4322a)과 나사 결합될 수 있다.
도 9은 도 7의 길이 조절 유닛의 변형 예를 나타내는 사시도이다.
도 7 내지 도 9을 참조하면, 길이 조절 유닛(430a)은 제1 지지 부재(410a, 도 6 참조)와 연결되는 제1 구동부(435), 및 제2 지지 부재(410b, 도 6 참조)와 연결되는 제2 구동부(437)를 포함할 수 있다. 길이 조절 유닛(430)은 결합 부재(439)를 더 포함할 수 있다.
제1 구동부(435)는 제1 지지 부재(410a)를 밀거나 당길 수 있다. 예를 들면, 제1 구동부(435)는 제1 지지 부재(410a)의 길이 방향과 수직한 방향으로 제1 지지 부재(410a)를 밀거나 당길 수 있다. 제1 구동부(435)는 제1 지지 부재(410a)의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동 가능한 제1 리니어 액추에이터(actuator, 435a)를 포함할 수 있다. 제1 구동부(435)는 제1 리니어 액추에이터(435a)와 제1 지지 부재(410a)를 연결하는 제1 연결 부재(435b)를 포함할 수 있다. 제1 연결 부재(435b)는 제1 지지 부재(410a)가 관통하는 제1 관통 개구부(435c)를 가질 수 있다.
제2 구동부(437)는 제2 지지 부재(410b)를 밀거나 당길 수 있다. 예를 들면, 제2 구동부(437)는 제2 지지 부재(410b)의 길이 방향과 수직한 방향으로 제2 지지 부재(410b)를 밀거나 당길 수 있다. 제2 구동부(437)는 제2 지지 부재(410b)의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동 가능한 제2 리니어 액추에이터(437a)를 포함할 수 있다. 제2 구동부(437)는 제2 리니어 액추에이터(437a)와 제2 지지 부재(410b)를 연결하는 제2 연결 부재(437b)를 포함할 수 있다. 제2 연결 부재(437b)는 제2 지지 부재(410b)가 관통하는 제2 관통 개구부(437c)를 가질 수 있다.
제1 및 제2 리니어 액추에이터들(436, 437a)은 리니어 모터, 유입 실린더, 공압 실린더 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 및 제2 리니어 액추에이터들(435a, 437a)은 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다.
결합 부재(439)는 제1 및 제2 구동부들(435, 437)을 서로 연결시킬 수 있다. 결합 부재(439)는 제1 구동부(435)의 일부와 제2 구동부(437)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 결합 부재(439)는 링 형상의 클램프일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 변형 거울 보상 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 10 및 도 11은 도 7의 회동 부재의 회전 방향에 따른 길이 조절 유닛의 길이 변화를 설명하기 위한 개략도들이다.
도 10를 참조하면, 회동 부재(433)가 체결 개구부(4337)에 삽입된 회전 기구(미도시)에 의해 제1 회전 방향(RD1)으로 회동할 수 있다. 이때, 회동 부재(433)는 제자리에서 제1 회전 방향(RD1)으로 회동할 수 있다. 제1 회전 방향(RD1)은 제1 및 제2 볼트부들(4312, 4322)의 풀림 방향일 수 있다. 예를 들면 제1 회전 방향(RD1)은 시계 방향일 수 있다.
제1 및 제2 체결 부재들(431, 432)은 회동 부재(433)와 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 길이 조절 유닛(430)은 전체 길이가 증가할 수 있다. 이에 따라, 길이 조절 유닛(430)은 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b)에게 미는 힘을 제공할 수 있다. 길이 조절 유닛(430)이 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b)에 미는 힘을 제공할 때, 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b)은 외측으로 미세하게 휘어질 수 있다. 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b)이 외측으로 휘어질 때, 고정 판(300)이 외측으로 미세하게 휘어지도록 모멘트가 작용질 수 있다. 고정 판(300)이 외측으로 미세하게 휘어질 때, 변형 거울(100)이 내측으로 미세하게 휘어지도록 모멘트가 작용할 수 있다. 즉, 변형 거울(100)이 변형될 수 있다.
도 11을 참조하면, 회동 부재(433)가, 회전 기구(미도시)에 의해 제1 회전 방향(RD1)과 반대 방향인 제2 회전 방향(RD2)으로 회동할 수 있다. 이때, 회동 부재(433)는 제자리에서 제2 회전 방향(RD2)으로 회동할 수 있다. 제2 회전 방향(RD2)은 제1 및 제2 볼트부들(4312, 4322)의 잠김 방향일 수 있다. 예를 들면, 제2 회전 방향(RD2)은 반 시계 방향일 수 있다.
제1 및 제2 체결 부재들(431, 432)은 회동 부재(433)와 가까워지는 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 길이 조절 유닛(430)은 전체 길이가 감소할 수 있다. 이에 따라, 길이 조절 유닛(430)은 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b)에게 당기는 힘을 제공할 수 있다. 길이 조절 유닛(430)이 제1 및 제2 지지 부재들(410a, 410b)에 당기는 힘을 제공할 때, 제1 및 제 2 지지 부재들(410a, 410b)은 내측으로 미세하게 휘어질 수 있다. 제1 및 제 2 지지 부재들(410a, 410b)이 내측으로 휘어질 때, 고정 판(300)이 내측으로 미세하게 휘어지도록 모멘트가 작용할 수 있다. 고정 판(300)이 내측으로 휘어질 때, 변형 거울(100)이 외측으로 미세하게 휘어지도록 모멘트가 작용할 수 있다. 즉, 변형 거울(100)이 변형될 수 있다.
표 1은 길이 조절 유닛들(430)에 의한 보상 전과 보상 후에 따른 변형 거울(100)의 제3 면(110)의 초기 형상 오차를 비교한 것이다. 표 2는 길이 조절 유닛들(430)에 의한 보상 전과 보상 후에 따른 구동 소자들(200)의 여유 변위량을 비교한 것이다. 여기서, 구동 소자들(200)의 여유 변위량은 제1 방향(D1) 및/또는 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있는 거리를 의미할 수 있다.
제3 면의 형상 오차 보상 전 제3 면의 형상 오차의 보상 후
PV 2016.152nm 171.424nm
rms 421.987nm 33.432nm
제3 면의 형상 오차의 보상 전 제3 면의 형상 오차의 보상 후
변위량 4㎛ 6㎛
표 1과 표 2를 비교하면, 길이 조절 유닛들(430)이 없는 변형 거울 보상 장치는 구동 소자들(200)을 이용하여, 변형 거울(100)의 제3 면(110)의 형상을 변형시킬 수 있다. 예를 들면, 제3 면(110)의 초기 형상 오차는 2016.125nm의 PV(peak-to-valley), 및 421.987nm의 rms(root mean square)를 포함할 수 있다. 변형 거울 보상 장치는 구동 소자들(200)을 이용하여, 제3 면(110)의 초기 오차를 줄일 수 있다. 하지만, 구동 소자들(200)의 여유 변위량은 대략 4um으로 줄어들 수 있다.
길이 조절 유닛들(430)을 포함하는 변형 거울 보상 장치는 제3 면(110)의 초기 형상 오차를 보상할 수 있다. 예를 들면, 제3 면(110)의 초기 형상 오차는 2016.125nm의 PV, 및 421.987nm의 rms를 포함할 수 있고, 길이 조절 유닛들(430)은 제3 면(110)의 초기 형상 오차를 줄일 수 잇다. 이에 따라, 제3 면(110)의 초기 형상 오차는 171.424nm의 PV, 및 33.432nm의 rms로 보상될 수 있다. 이에 따라, 구동 소자들(200)의 여유 변위량은 대략 6um으로 증가할 수 있어, 넓은 범위의 파면의 왜곡을 보상할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
본 발명은 변형 거울 보상 장치로써, 변형 거울 보상 장치는 적응광학계에서 변형 거울의 변형을 보상 등에 활용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 서로 대향된 제1 면과 제2 면을 갖는 고정 판;
    상기 제1 면 상에 이격 배치되는 변형 거울;
    상기 변형 거울과 상기 고정 판를 연결하고, 서로 이격된 복수의 구동 소자들;
    상기 고정 판과 연결되어, 상기 고정 판을 변형시키는 고정 판 변형부를 포함하고,
    상기 고정 판 변형부는:
    상기 제2 면에 연결되고, 서로 이격된 복수의 지지 부재들; 및
    상기 지지 부재들 중 서로 인접한 제1 및 제2 지지 부재들을 연결하는 적어도 하나의 길이 조절 유닛을 포함하고,
    상기 고정 판 변형부는, 서로 인접한 상기 지지 부재들 중 적어도 어느 하나를 밀거나 당기는 변형 거울 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 길이 조절 유닛은:
    상기 제1 및 제2 지지 부재들 사이에 위치된 회동 부재;
    상기 제1 지지 부재와 연결되는 제1 연결부와, 상기 제1 연결부로부터 상기 회동 부재를 향해 연장되며, 그의 길이 방향을 따라 배열된 오른 나사산들을 갖는 제1 볼트부를 포함하는 제1 체결 부재; 및
    상기 제2 지지 부재와 연결되는 제2 연결부와, 상기 제2 연결부로부터 상기 회동 부재를 향해 연장되며, 그의 길이 방향을 따라 배열된 왼 나사산들을 갖는 제2 볼트부를 포함하는 제2 체결 부재를 포함하고,
    상기 회동 부재는, 상기 제1 및 제2 볼트부들에 회동 가능하게 결합되는 변형 거울 보상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회동 부재는, 몸체부, 상기 몸체부의 일단에 제공된 제1 삽입 개구부, 및 상기 몸체부의 타단에 제공된 제2 삽입 개구부를 포함하고,
    상기 몸체부는:
    내측면에 상기 제1 삽입 개구부로부터 상기 제2 삽입 개구부를 향해 배열된 복수의 제1 나사산들; 및
    상기 내측면에 상기 제2 삽입 개구부로부터 상기 제1 삽입 개구부를 향해 배열된 복수의 제2 나사산들을 포함하는 변형 거울 보상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 회동 부재는 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회동하는 변형 거울 보상 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 연결부는, 상기 제1 지지 부재가 관통하는 제1 관통 개구부를 갖고,
    상기 제2 연결부는, 상기 제2 지지 부재가 관통하는 제2 관통 개구부를 갖는 변형 거울 보상 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 볼트부, 상기 제2 볼트부 및 상기 회동 부재는, 동일 선상에 위치되는 변형 거울 보상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 길이 조절 유닛은:
    상기 제1 지지 부재와 연결되고, 상기 제1 지지 부재를 밀거나 당기는 제1 구동부; 및
    상기 제2 지지 부재와 연결되고, 상기 제2 지지 부재를 밀거나 당기는 제2 구동부를 포함하는 변형 거울 보상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 상기 제1 지지 부재의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동 가능한 제1 리니어 액추에이터(actuator)를 포함하고,
    상기 제2 구동부는 상기 제2 지지 부재의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동 가능한 제2 리니어 액추에이터(actuator)를 포함하는 변형 거울 보상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리니어 액추에이터들은 서로 반대 방향으로 이동하는 변형 거울 보상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동 소자들의 각각은, 상기 변형 거울을 밀거나 잡아 당기는 변형 거울 보상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재들은, 상기 고정 판의 경계를 따라 배열되는 변형 거울 보상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재들은, 상기 제2 면의 중심으로부터 방사 방향을 따라 배열되는 변형 거울 보상 장치.
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