EP2206006A1 - Deformable mirror with distributed stiffness, tool and method for producing such a mirror - Google Patents
Deformable mirror with distributed stiffness, tool and method for producing such a mirrorInfo
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- EP2206006A1 EP2206006A1 EP08871239A EP08871239A EP2206006A1 EP 2206006 A1 EP2206006 A1 EP 2206006A1 EP 08871239 A EP08871239 A EP 08871239A EP 08871239 A EP08871239 A EP 08871239A EP 2206006 A1 EP2206006 A1 EP 2206006A1
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Classifications
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Definitions
- At least one of the flexible coupling means (12) is disposed at an actuator (9).
- 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 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.
- FIG. 3 a sectional view of a deformable mirror according to the first embodiment of 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).
- 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).
- 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.
- 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).
- 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.
- 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).
- This production tool comprises: a lighting device (30) for producing a parallel light beam; a wavefront sensor (31);
- 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.
- 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.
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Abstract
The present invention relates to a deformable mirror (1) comprising a deformable membrane (2) with a reflecting face (3) and an opposite face (4), a rigid plate (5) and a structure of at least one actuator (9) at least a part of which is fixed to the rigid plate (5) and able to locally deform the membrane (2), characterized in that the deformable mirror (1) also comprises a not necessarily uniform adhesive layer (11) against the opposite surface (4) of the membrane (2), and a structure of at least one flexible coupling means (12) comprising a mechanical connection means (21) and upper (22) and lower (23) linking means coupling respectively the upper (13) and lower (14) ends of the mechanical connection means (12) to the adhesive layer (11) and to the rigid plate (5). The invention also relates to a tool and a method making it possible to produce such a mirror.
Description
MIROIR DEFORMABLE À RAIDEUR RÉPARTIE, OUTIL ET PROCÉDÉ POUR DEFORMABLE MIRROR WITH DISTRIBUTED STIFFNESS, TOOL AND METHOD FOR
RÉALISER UN TEL MIROIRMAKE SUCH A MIRROR
La présente invention concerne un miroir déformable à raideur répartie, un outil et un procédé pour réaliser un tel miroir.The present invention relates to a deformable mirror with distributed stiffness, a tool and a method for producing such a mirror.
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne le domaine des miroirs déformables à actionneurs ou actuateurs .The present invention relates to the field of deformable mirrors with actuators or actuators.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURESTATE OF THE PRIOR ART
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.Known 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. It has been proposed in the state of the art a solution described in the patent application WO 2005/050283 corresponding to an actuator structure for the surface deformation further comprising a deformable membrane, an actuator mesh located in front of the opposite side of the membrane, each actuator having an actuating surface, a mesh of actuating connections, each actuating connection being coupled to an actuating surface respectively of one of the actuators of the mesh and respectively a point of the second surface opposite to the actuating surface each actuating connection having anisotropic rigidity and transmitting a movement perpendicular to the second 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.This solution, if it makes it possible to optimize the resonant frequency of the membrane, proves difficult to implement. More particularly, the assembly of the various elements is made difficult, which implies high mechanical tolerances. Also, the deformable mirror according to this solution comprises several blocks of elements. Finally, this solution requires the use of a second deformable surface, which generates a significant additional cost.
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.It has also been proposed in the state of the art a solution described in US Pat. No. 5,831,780 corresponding to a mirror support system comprising a base, a thin optical substrate having a first light collecting surface and an opposite rear surface, means flexible coupling of the rear surface of the substrate and the base to one another, and at least one actuator interposed in the flexible coupling means, connected between the base and the optical substrate to modify in a controlled manner the shape of said optical substrate, said coupling means flexible member comprising a flexible foundation which only partially contains at least one actuator.
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.The main disadvantage of this solution is that its embodiment is very difficult to implement. It can only be applied for mirrors of diameter of the order of several tens of centimeters. The number of degrees of correction by the actuators is also low because this solution is only intended to compensate for deformations that would have suffered the mirror when it is sent into space.
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.Thus, 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.
OBJET DE L'INVENTIONOBJECT OF THE 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.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.
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.To this end, 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.
Selon un mode particulier de réalisation, tous les moyens de couplage souple sont disposés entre les actionneurs.According to a particular embodiment, all the flexible coupling means are arranged between the actuators.
Selon un autre mode particulier de réalisation, au moins un des moyens de couplage souple (12) est disposé au niveau d ' un actionneur ( 9 ) .According to another particular embodiment, at least one of the flexible coupling means (12) is disposed at an actuator (9).
Selon un autre mode particulier de réalisation, tous les moyens de couplage souple (12) sont disposés au niveau des actionneurs ( 9 ) .According to another particular embodiment, all the flexible coupling means (12) are arranged at the level of the actuators (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.Advantageously, 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.
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 deAdvantageously, 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
1' actionneur de la couche adhésive, ce deuxième moyen de liaison étant souple.The actuator of the adhesive layer, this second connecting means being flexible.
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.Advantageously, 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.
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.Preferably, 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.
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.According to a particular mode of implementation, 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 .
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 .According to another particular mode of implementation, at least a part of 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. Advantageously, 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.
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.According to a particular embodiment, at least one flexible coupling means comprises between the mechanical connection means and the lower connecting means an adjustable chamber.
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.According to a first embodiment, each lower connecting means is a rigid bonding means consisting of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute, and each upper bonding means is a flexible bonding means consisting of a adhesive material by elastomer.
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:According to a second embodiment, each lower connecting means is a flexible connecting means consisting of an elastomeric adhesive material, and each upper connecting means is a rigid connecting means consisting of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute. According to a third embodiment, 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:
- un dispositif d'éclairage permettant de réaliser un faisceau de lumière parallèle ;- A lighting device for producing a parallel light beam;
- 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 ;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;
- 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.- a deposit device; a computer 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.
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 suivantesFinally, the invention proposes a method of pre-forming such a deformable mirror with the aid of a production tool, successively comprising the following steps
• - la couche adhésive est fixée à la membrane déformable ;The adhesive layer is attached to the deformable membrane;
- le moyen de liaison supérieur est fixé à la couche adhésivethe upper connecting means is attached to the adhesive layer
- l ' extrémité supérieure de chaque moyen de couplage souple est couplée à la couche adhésive via le moyen de liaison supérieur ;the upper end of each flexible coupling means is coupled to the adhesive layer via the upper connecting means;
- 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.the lower end of 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.
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 .It will be understood that 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.
L'invention peut être mise en œuvre avec des actionneurs ou des actuateurs. Ainsi nous ne parlerons par la suite que d' actionneurs.The invention can be implemented with actuators or actuators. Thus we will speak later only of actuators.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
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 :The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, relating to nonlimiting examples of embodiment, accompanied by appended figures which represent, respectively:
- 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,- Figure 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,
- la figure 3, une vue de coupe d'un miroir déformable conforme au premier mode de réalisation de l'invention,FIG. 3, a sectional view of a deformable mirror according to the first embodiment of the 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,- Figure 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,
- 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,- Figure 5, a sectional view of a deformable mirror according to a third embodiment of the invention, with mechanical connection means comprising a double layer of flexible glue,
- 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 ;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;
- 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,- Figure 8, a sectional view of a deformable mirror according to a sixth embodiment of the invention, with the lower ends of the mechanical connection means with two rods under the actuators,
- 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.- Figure 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, and FIG. 13, a device for realizing and controlling a deformable mirror according to the invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERSDETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
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).Figures 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).
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.The deformable membrane (2) is an optical substrate having two surfaces: a reflecting surface (3) and an opposite surface (4). In the present embodiment, 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.
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.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.
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 ) .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).
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).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). In this embodiment, 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. As a function of the magnetic field created by the coil (8) in the vicinity of the magnet (7) and controlled by the user of the deformable mirror (1), said magnet (7) is attracted or pushed back towards said coil (8). 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).
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.Advantageously, 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.
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.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 μm 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.
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.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.
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.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.
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).More specifically, 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 μm 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). In another embodiment, the rigid connection means (23) is an adhesive pad fixed to the rigid plate (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.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.
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.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.
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.The lower connecting means (22) is flexible in order to perform a mechanical return function. For this purpose, 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.
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).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).
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.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.
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.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.
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.FIG. 4 represents a sectional view of a deformable mirror according to a second embodiment of the invention. Such 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.
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.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.
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.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.
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.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.
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).FIG. 5 represents a sectional view of a deformable mirror according to a third embodiment of the invention. Such 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).
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 .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.
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.FIG. 6 represents a sectional view of a deformable mirror according to a fourth embodiment of the invention. Such 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). Advantageously, the first and second rigid rods (21, 21 ') are of equal length.
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 ) .The present invention according to this embodiment is distinguished in that the rigid rods (21 ') penetrate directly into said adhesive layer (11). Thus, this embodiment makes it possible to reduce the impression effect on the membrane (2), since the impression of the second rigid rod (21 1 ) is smaller than that of the magnet (7). Also, the flexible double bond of glue produced makes it possible to increase the deformation of said membrane (2). Figure 7 shows a sectional view of a deformable mirror according to a fifth embodiment of the invention. Such 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).
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.This embodiment makes it possible to distribute the coils (8) over two stages and thus to reduce the inter-actuator distance. Advantageously, the actuators may be arranged on a number of plates greater than two, so as to bring said actuators even closer. A limitation however appears in the number of rigid plates, since 1 then the length of the rigid rods becomes important and there appears a possible risk of buckling.
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.Finally, also advantageously, 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.
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).FIG. 8 represents a sectional view of a deformable mirror according to a sixth embodiment of the invention. Such 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).
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.For this purpose, 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.
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.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.
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.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.
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).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).
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.Indeed, the lower connecting means (23) and upper (22) are respectively rigid and flexible. The characteristics of the connecting means (22,23) are thus reversed with respect to the previous embodiments.
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.In other particular embodiments, the characteristics of the connecting means (22, 23) are inverted on each of the other embodiments described.
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.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.
Dans d'autres modes particuliers de réalisation, les moyens de liaison (22,23) sont souples sur chacun des autres modes de réalisation décrits.In other particular embodiments, the connecting means (22, 23) are flexible on each of the other embodiments described.
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).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).
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 .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.
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.Unlike previous embodiments where the work is in tension / compression, the glue being placed on the rod, 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.
Ce mode de mise en oeuvre rend ainsi la force de rappel de l'actionneur paramétrable en maîtrisant
l'épaisseur de matériau adhésif.This embodiment thus renders the actuator actuator biasing force while controlling the thickness of adhesive material.
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 .It is therefore possible furthermore to modify the strokes of each of the actuators. Indeed, in a circular membrane, the strokes are always weaker near the edges because of mechanical connections. Thus the application of weaker fasteners on the edges than in the center makes it possible to increase the homogeneity of the strokes of each of the actuators.
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.In another embodiment, 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.
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.In an advantageous embodiment of the present invention, 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.
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.Figure 13 illustrates a tool for producing a deformable mirror according to any one of the above embodiments.
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) ;This production tool comprises: a lighting device (30) for producing a parallel light beam; a wavefront sensor (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) ;- a separator cube (32) for separating the direction of light from the illumination device (30) between the deformable mirror (1) and the wavefront sensor (31); a setpoint device (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 déformablea computer (34) 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;
(1).(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 :A method for pre-forming a deformable mirror (1) according to any one of the embodiments above, 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:
- la couche adhésive (11) est fixée à la membrane déformable (2) ;the adhesive layer (11) is fixed to the deformable membrane (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) ;- 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);
- 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.the lower end (14) of 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.
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.In accordance with the above embodiments of the mirror, 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.
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.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. In addition, once the polymerization is complete, this form is obtained passively, that is to say without energy consumption and without calculator.
Ils permettent également de donner une forme quelconque au miroir. Cette forme peut être par exemple une parabole ou une portion de sphère.They also allow to give any form to the mirror. This form can be for example a parabola or a portion of sphere.
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.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. Thus, advantageously, 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.
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.The previously described embodiments of the present invention are given by way of examples and are in no way limiting. It is understood that the skilled person is able to realize different variants and different combinations of these embodiments of the invention without departing from the scope of the 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.Thus, the previously described embodiments apply identically to non-magnetic actuators, for example mechanical and piezoelectric actuators, as well as to any combination of actuators of different types.
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.
Finally, 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.
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) .1 - deformable mirror (1) comprising a deformable membrane (2) with a reflecting face (3) and an opposite face (4), a rigid plate (5) and a structure of at least one actuator (9) of which at least a part is fixed to the rigid plate (5) and adapted to locally deform the membrane (2), characterized in that the deformable mirror (1) also comprises an adhesive layer (H) not necessarily uniform against the opposite surface (4) of the membrane (2), and a structure of at least one flexible coupling means (12) comprising a mechanical connection means (21) and upper (22) and lower (23) connecting means respectively coupling the upper ends (13) and lower (14) of the mechanical connection means (12) to the adhesive layer (11) and the rigid plate (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).2 - deformable mirror (1) according to the preceding claim, characterized in that all the flexible coupling means (12) are arranged between the actuators (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).3 - deformable mirror (1) according to claim 1, characterized in that at least one of the flexible coupling means (12) is disposed at an actuator (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).4 - deformable mirror (1) according to the preceding claim, characterized in that all the flexible coupling means (12) are arranged at the actuators (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).5 - deformable mirror (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the means mechanical connection (21) of at least a portion of the flexible coupling means (12) is a rigid rod along a vertical axis on the surface of the rigid plate (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.6 - deformable mirror (1) according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that at least a portion of the flexible coupling means (12) disposed at the actuators (9) also comprises a second means of link (22 ') separating at least a portion of one actuator (9) from the adhesive layer (11), the second connecting means (22') being flexible.
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).7 - deformable mirror (1) according to the preceding claim, characterized in that at least a portion of these flexible coupling means (12) disposed at the actuators (9) also comprises a second mechanical connection means (21 ') separating the connecting means (22 ') from the adhesive layer (11), the upper end of the flexible coupling means (12) being thus able to penetrate into said adhesive layer (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).8 - Deformable mirror (1) according to the preceding claim, characterized in that the second mechanical connection means (21 1 ) of at least a portion of these flexible coupling means (12) arranged at the actuators (9) is consisting of a rigid rod along a vertical axis on the surface of the rigid plate (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).9 - deformable mirror (1) according to at least one of claims 3 to 8, characterized in that at least a portion of the flexible coupling means (12) is fixed to a second rigid plate (6) below the first rigid plate (5), said first rigid plate (5) being pierced at said so-called flexible coupling means (12). 10 - deformable mirror (1) according to at least one of claims 3 to 9, characterized in that at least a portion of the flexible coupling means (12) arranged at the actuators (9) is fixed to a second plate rigid (6) located below the first rigid plate (5), the first rigid plate (5) and the centers of the corresponding actuators (9) and attached to the second rigid plate (6) being pierced at these said mechanical connection means (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.11 - deformable mirror (1) according to the preceding claim, characterized in that the lower connecting means (23) consists of a layer of adhesive material applied in a hole drilled in the second rigid plate (6) to a configurable depth in advance.
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.12 - deformable mirror (1) according to at least one of claims 3 to 11, characterized in that at least one flexible coupling means (12) comprises between the mechanical connection means (21) and the lower connection means ( 23) an adjustable room.
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.13 - deformable mirror (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that each lower connecting means (23) is a rigid connection means consisting of an adhesive material having a polymerization time greater than one minute and each upper link means (22) is a flexible linkage means made of an elastomeric adhesive material.
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.14 - deformable mirror (1) according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that each lower connection means (23) is a flexible connection means consisting of an elastomeric adhesive material, and each upper connecting means (22) is a rigid bonding means consisting of an adhesive material having a polymerization time greater than one 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.15 - deformable mirror (1) according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that each lower connecting means (23) is a flexible connecting means consisting of an adhesive material per elastomer, and each means of upper link (22) is constituted by the adhesive layer (11) in which at least one of the mechanical connection means (21,21 ') is able to penetrate.
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.16 - deformable mirror (1) according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that each of the lower connecting means (23) and upper (22) is a flexible connecting means consisting of an adhesive material by elastomer.
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) ;17 - Tool for producing a deformable mirror (1) according to at least one of the preceding claims, further comprising: a lighting device (30) for producing a parallel light beam; a wavefront sensor (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) ;- a separator cube (32) for separating the direction of light from the illumination device (30) between the deformable mirror (1) and the wavefront sensor (31); a setpoint device (33);
- un calculateur (34) apte à recevoir des données transmises par le senseur de front d'onde (32) et le dispositif de consigne (33) ;a computer (34) capable of receiving data transmitted by the wavefront sensor (32) and the setpoint device (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 déformablea 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
(I)-(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) ;18 - Process for pre-forming a deformable mirror (1) according to at least one of claims 1 to 14, with the aid of an embodiment tool according to the preceding claim, comprising successively the following steps: the adhesive layer (11) is fixed to the deformable membrane (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.
- 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); the lower end (14) of each flexible casting means (12) is attached to at least one of the rigid plates (5, 6) via the rigid lower connection means (23), said rigid lower link means ( 23) 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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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17P | Request for examination filed |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
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18W | Application withdrawn |
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