用于可变形反射镜的机电执行器制造技术

在一个方面，本发明专利技术涉及用于产生双向力的执行器，所述双向力旨在被集成到包括可变形反射基板的可变形反射镜中。所述执行器包括固定体(10)；驱动设备；驱动杆(20)，所述驱动杆(20)能够通过所述驱动设备沿平移轴线(xx')相对于所述固定体(10)平移运动；浮动头(30)，其被设计成附接到可变形反射基板，并且经由第一和第二弹性装置(33、35)相对于驱动杆以浮动方式安装。第一和第二弹性装置(33、35)分别安装在驱动杆(20)和浮动头(30)之间，并被设计成对浮动头施加力，这两个力在平移轴线(xx')具有相反的方向。

Electromechanical actuator for deformable mirrors

In one aspect, the invention relates to an actuator for generating bidirectional force, and the bidirectional force is designed to be integrated into a deformable mirror including a deformable reflective substrate. The actuator comprises a fixed body (10); driving device; the driving rod (20), the drive rod (20) through the driving device along the translation axis (XX') relative to the fixed body (10) translational motion; floating head (30), which is designed to be attached to the deformation a reflective substrate, and through the first and second elastic device (33, 35) relative to the drive rod installed in a floating mode. The first and second elastic devices (33, 35) are respectively installed between the driving rod (20) and the floating head (30), and are designed to add force to the floating head. These two forces have opposite directions in the translation axis (XX').

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可变形反射镜的机电执行器
本公开涉及用于可变形反射镜(deformablemirror)的机电执行器。本申请还涉及一种设置有多个机电执行器的可变形反射镜，且特别适用于自适应光学领域。
技术介绍
特别地，在功率激光器领域，大量的光学部件(反射镜、透镜、放大晶体等)扰乱了激光束的波前(wavefront)质量。这主要是由于放大级数、光束尺寸和光学器件的数量以及泵浦光束的能量的增加。当用户希望将光束聚焦在目标上以进行实验时，焦点的质量受到波前的这些缺陷的干扰，并且目标处的最大功率密度远远不如其在没有这些缺陷时的情况下。在这种配置中，通过自适应光学系统对波前的校正使得能够最终获得接近最佳期望值的目标处的功率密度。自适应光学系统通常包括用于测量波前的系统和用于调制波前的系统，从而校正波前的缺陷。在功率激光器领域中，用于调制波前的系统通常包括可变形反射镜。可变形反射镜由可变形的反射基板和执行器构成，执行器使反射基板能够以受控的方式局部变形。目前，存在用于可变形反射镜的许多类型的执行器，适用于反射基板的局部变形。一些已知的执行器基于压电、电致伸缩或磁致伸缩材料。这些执行器不仅具有很大程度滞后的缺点，而且还需要使用复杂的控制功能来调节所施加的力。此外，这些执行器需要持续且不间断的能量供应，以便保持施加到反射基板上的变形。其他机电类型的执行器包括步进马达或直流马达，其能够保持施加的力而不需要持续的能量供应。专利FR2847742因此描述了适用于元件的短行程位移(千分尺测量的)的机电类型的执行器。这样的执行器还能够产生和控制双向力；这种执行器的一个示例在图6中示出。执行器200包括固定体202和可移动组件，组件的第一部分204经由第一弹性装置280连接到固定体，在本例中为压缩弹簧，第二部分206经由第二弹性装置207连接到第一部分，在该示例中是牵引弹簧的组件。第一可移动部分204例如是设计成与要在其上施加力的元件220接触的壳体(在图6中用虚线表示)。可移动组件的第二部分206由诸如具有指状物231的千分尺定位起重器(micrometerpositioningjack)的驱动设备213移位，以提供可移动组件相对于固定体202的平移。执行器200使得可以保持施加到元件上的力，而不需要持续的能量供应。然而，由于其设计，执行器200的驱动设备213在其传递的力和其经受的力之间呈现不平衡。实际上，即使在起重器的中间行程，当执行器200从传递到元件220的力的立场处于中性位置时，即由弹簧207和280施加的力彼此相对，使得不力通过浮动壳体204传递，驱动装置继续经受由于第二可移动部分206在起重器213的指状物231上施加的反作用力。驱动装置承受的永久性力导致某些部分的过早磨损。本说明书提出了一种用于可变形反射镜的机电执行器，其能够减少上述不便。
技术实现思路
根据第一方面，本说明书涉及用于产生双向力的执行器，即，用于沿两个相反方向中的一个或另一个产生力；根据第一方面的执行器适于集成在包括可变形反射基板的可变形反射镜中，使得执行器一旦集成在可变形反射镜中，就可以向可变形反射基板施加力以使其变形。执行器包括固定体、驱动设备、(能够通过驱动设备沿着平移轴相对于固定体的平移运动而被驱动的)驱动杆、以及设计成被附接到可变形反射基板的浮动头。浮动头通过第一和第二弹性装置相对于驱动杆以浮动方式安装，每个弹性装置被安装在驱动杆和浮动头之间，并被设计成向浮动头施加力，所述力在平移轴上的投影的方向相反。驱动杆和浮动头之间的第一和第二弹性装置的构造使得当执行器集成在可变形反射镜中时，执行器传递的力与驱动设备所经受的力之间能够提供平衡。以这种方式，在驱动杆的中性位置(其中没有力施加到可变形基板上)，驱动设备不会受到第一和/或第二弹性装置的反作用力，从而防止对驱动设备的部件的过早磨损。此外，由于第一弹性装置和第二弹性装置被构造成对浮动头施加在投射在平移轴线上的方向相反的力，当执行器集成在可变形反射镜中，执行器可以在可变形反射基板上产生双向力。根据一个或多个实施方式，第一和第二弹性装置被加预应力，使得在驱动杆的中性位置中没有力被施加到可变形基板上，分别由第一弹性装置和第二弹性装置施加的力是非零且相反的。当在一个方向或另一个方向上在基板上产生非零的力时，这种构造允许每个弹性装置有助于产生力。根据一个或多个实施方式，每个弹性装置包括一个或多个弹簧，例如一个或多个牵引或压缩弹簧。根据一个或多个实施方式，至少一个弹性装置包括两个到四个牵引弹簧，例如3个牵引弹簧。根据一个或多个实施方式，至少一个弹性装置包括以驱动杆为中心的压缩弹簧。根据一个或多个实施方式，执行器的驱动杆包括驱动臂和以可移除的方式安装在驱动臂上的杆。然后，第一和第二弹性装置被布置在浮动头和杆之间。在一个实施方式中，杆是可移除的是可能的，因为没有弹性装置连接浮动头和执行器的固定体。因此，可以将执行器附接到反射镜的可变形基板，并且在驱动设备的磨损或劣化的情况下，驱动设备可以容易地从执行器分离，并且可以安装新的驱动设备而不需要其介入基板或反射镜的可变形基板附近，避免了任何损坏的风险。根据一个或多个实施方式，杆包括将杆耦合到驱动臂的装置，根据一个示例的所述耦合装置包括布置在杆和驱动臂中的其中之一上的一个或多个磁体，其使得执行器的可移除部分能够容易的耦合(coupling)和分离(uncoupling)。根据一个或多个实施方式，浮动头包括围绕驱动杆的大约上部布置的壳体，所述壳体具有被设计成附接到可变形基板的上壁，和与上壁相对的下壁，并且第一弹性装置安装在驱动杆的上部和壳体的下壁之间。根据一个示例，第二弹性装置安装在位于壳体外部的驱动杆的下部与壳体的下壁之间。根据另一示例，第二弹性装置安装在驱动杆的上部和壳体的上壁之间。根据这些示例中的一个或另一个，在一个实施方式中，第一弹性装置和第二弹性装置是相同的。根据一个或多个实施方式，第一弹性装置通过压缩工作并且被安装在驱动杆和浮动头之间，并且第二弹性装置通过牵引工作，并且安装在驱动杆和浮动头之间。在该实施方式中，浮动头还不一定具有围绕驱动杆布置的壳体。浮动头可以具有任何给定的形状；它包括被设计为附接到可变形反射基板的壁，以及与第一和第二弹性装置接合的壁，这些壁可以被合并成单个壁。根据一个或多个实施方式，驱动杆包括用于安装第一和/或第二弹性装置的至少一个横向件(crosspiece)。横向件有助于弹性装置的安装。在第一和第二弹性装置分别安装在驱动杆的上部和驱动杆的下部区域的示例中，驱动杆可以包括第一和第二横向件。在执行器包括驱动臂和可移除杆之间的耦合装置的示例中，横向件可以由耦合装置形成。根据一个或多个实施例，驱动设备包括线性马达，使驱动杆受到可控制的位移，例如1微米的位移。线性马达可以通过本领域技术人员已知的任何方式形成，其能够驱动驱动杆的平移；例如，与螺母和螺栓系统相关的旋转马达，千分尺起重器，压电马达，磁马达，电致伸缩马达等。根据第二方面，本说明书涉及可变形反射镜，其包括框架，安装在框架上的可变形反射基板和如前所述的多个执行器。根据一个或多个实施方式，每个执行器的固定体集成在框架中，并且每个执行器的浮动头集成在可变形反射基板中。反射基板和框架之间的连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生双向力的执行器(130)，用于被集成到包括可变形反射基板的可变形反射镜中，所述执行器包括：‑固定体(10)；‑驱动设备；‑驱动杆(20)，所述驱动杆(20)能够借助所述驱动设备沿平移轴线(xx')相对于所述固定体(10)平移运动；‑浮动头(30)，其被设计成附接到所述可变形反射基板，并且经由第一和第二弹性装置(33、35)以相对于所述驱动杆以浮动方式安装；并且其中：‑所述第一和第二弹性装置(33、35)分别安装在所述驱动杆(20)和所述浮动头(30)之间，并被设计成对所述浮动头施加力，所述力在所述平移轴线(xx')上的投影的方向相反。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 FR 15527501.一种用于产生双向力的执行器(130)，用于被集成到包括可变形反射基板的可变形反射镜中，所述执行器包括：-固定体(10)；-驱动设备；-驱动杆(20)，所述驱动杆(20)能够借助所述驱动设备沿平移轴线(xx')相对于所述固定体(10)平移运动；-浮动头(30)，其被设计成附接到所述可变形反射基板，并且经由第一和第二弹性装置(33、35)以相对于所述驱动杆以浮动方式安装；并且其中：-所述第一和第二弹性装置(33、35)分别安装在所述驱动杆(20)和所述浮动头(30)之间，并被设计成对所述浮动头施加力，所述力在所述平移轴线(xx')上的投影的方向相反。2.根据权利要求1所述的执行器，其中所述驱动杆(20)包括驱动臂(25)和以可移除的方式安装在所述驱动臂(25)上的杆(26)，所述执行器还包括耦合所述杆(26)到所述驱动臂(25)的装置(40)。3.根据权利要求2所述的执行器，其中，所述耦合装置(40)包括插入所述杆(26)和/或所述驱动臂(25)中的至少一个磁体(41、42)。4.根据前述权利要求中任一项所述的执行器，其中：-所述浮动头(30)包括在所述驱动杆的上部(21)设置的壳体(31)，所述壳体(31)具有设计成附接到所述可变形基板的上壁(31a)和与所述上壁(31a)相对的下壁(31b)；并且-所述第一弹性装置(33)被安装在所述驱动杆的上部与所述壳体(31)的下壁(31b)之间。5.根据权利要求4所述的执行器，其中，所述第二弹性装置(35)被安装在位于所述壳体外部的所述驱动杆的下部(23)与所述壳体(31)的下壁(31b)之间。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·莱韦克，N·勒弗德，
申请(专利权)人：想象光学公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR