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MIROIR DEFORMABLE A RAIDEUR RÉPARTIE, OUTIL ET PROCÉDÉ POUR
RÉALISER UN TEL MIROIR
La présente invention concerne un miroir déformable à
raideur répartie, un outil et un procédé pour réaliser un
tel miroir.
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des miroirs
déformables à actionneurs ou actuateurs.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
On connaît dans l'état de la technique des miroirs à
membrane déformable comportant une structure d'actionneurs.
Ces miroirs sont caractérisés par une fréquence de résonance
qui baisse lorsque le diamètre de la membrane augmente, ce
qui rend impossible la réalisation de miroirs déformables de
diamètre important ayant des performances significatives en
termes de réponse fréquentielle. Les miroirs déformables
selon l'état de la technique antérieure se limitent par
conséquent à un arbitrage entre le diamètre de la membrane,
sa tension et sa fréquence de résonance. Il est en effet
nécessaire, pour obtenir une fréquence de résonance
suffisante, de diminuer le diamètre ou d'augmenter la
tension de la membrane. Cette limitation provient de la trop
grande raideur du miroir, qui lors d'une déformation locale
de celui-ci ne retranscrit suffisamment pas la vibration de
manière localisée.
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On a proposé dans l'état de la technique une solution
décrite dans la demande de brevet WO 2005/050283
correspondant à une structure à actionneurs pour la
déformation de surface comprenant en outre une membrane
déformable, une maille d'actionneurs située en face de la
face opposée de la membrane, chaque actionneur ayant une
surface actionnante, une maille de connexions actionnantes,
chaque connexion actionnante étant couplée à une surface
actionnante respectivement d'un des actionneurs de la maille
et respectivement un point de la seconde surface opposée à
la surface actionnante, chaque connexion actionnante ayant
une rigidité anisotropique et transmettant un mouvement
perpendiculaire à la seconde surface.
Cette solution, si elle permet d'optimiser la
fréquence de résonance de la membrane, s'avère difficile à
mettre en oeuvre. Plus particulièrement, l'assemblage des
différents éléments est rendue difficile, ce qui implique de
fortes tolérances mécaniques. Également, le miroir
déformable conforme à cette solution comporte plusieurs
blocs d'éléments. Enfin, cette solution nécessite
l'utilisation d'une deuxième surface déformable, ce qui
engendre un coût supplémentaire non négligeable.
On a également proposé dans l'état de la technique une
solution décrite dans le brevet US 5,831,780 correspondant à
un système de support pour miroir comprenant une base, un
substrat optique fin ayant une première surface collectrice
de lumière et une surface arrière opposée, des moyens de
couplage souple de la surface arrière du substrat et de la
base l'un à l'autre, et au moins un actionneur intercalé
dans les moyens de couplage souple, connecté entre la base
et le substrat optique pour modifier de manière contrôlée la
forme dudit substrat optique, lesdits moyens de couplage
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souple comprenant une fondation souple qui contient
seulement en partie au moins un actionneur.
Le principal inconvénient de cette solution est que
son mode de réalisation est très difficile à mettre en
oeuvre. Elle ne peut être appliquée que pour des miroirs de
diamètre de l'ordre de plusieurs dizaines de centimètres. Le
nombre de degrés de correction par les actionneurs est
également faible car cette solution ne vise qu'à compenser
des déformations qu'aurait subi le miroir lorsqu'il est
envoyé dans l'espace.
Ainsi l'inconvénient des solutions antérieures réside
dans l'impossibilité, pour un diamètre de miroir donné,
d'obtenir des fréquences de résonance significatives tout en
conservant un nombre de degrés de correction suffisant et
une facilité de réalisation du miroir.
OBJET DE L'INVENTION
Le but. de la présente invention est de remédier aux
inconvénients de l'état de la technique, en proposant une
structure souple offrant une répartition de la raideur de la
membrane sur l'ensemble de sa surface, tout en permettant un
assemblage simple de tous les éléments constitutifs du
miroir déformable et en réduisant les exigences de tolérance
mécanique au niveau des actionneurs.
A 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
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comporte également une couche adhésive non nécessairement
uniforme contre la surface opposée de la membrane, et une
structure d'au moins un moyen de couplage souple comprenant
un moyen de connexion mécanique et des moyens de liaison
supérieure et inférieure couplant respectivement les
extrémités supérieure et inférieure du moyen. de connexion
mécanique à la couche adhésive et à la plaque rigide.
Selon un mode particulier de réalisation, tous les
moyens de couplage souple sont disposés entre les
actionneurs.
Selon un autre mode particulier de réalisation, au
moins un des moyens de couplage souple (12) est disposé au
niveau d'un actionneur (9).
Selon un autre mode particulier de réalisation, tous
les moyens de couplage souple (12) sont disposés au niveau
des actionneurs (9).
Avantageusement, le moyen de connexion mécanique d'au
moins une partie des moyens de couplage souple est une tige
rigide suivant un axe vertical à la surface de la plaque
rigide.
Avantageusement, une partie des moyens de couplage
souple disposés au niveau des actionneurs comprend également
un deuxième moyen de liaison séparant au moins une partie de
l'actionneur de la couche adhésive, ce deuxième moyen de
liaison étant souple.
De manière avantageuse, une partie de ces moyens de
couplage souple disposés au niveau des actionneurs comprend
également un deuxième moyen de connexion mécanique séparant
le moyen de liaison de la couche adhésive, ce deuxième moyen
de connexion mécanique étant apte à pénétrer dans ladite
couche adhésive.
Préférentiellement, le deuxième moyen de connexion
mécanique d'au moins une partie de ces moyens de couplage
souple disposés au niveau des actionneurs est constitué
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d'une tige rigide suivant un axe vertical à la surface de la
plaque rigide.
Selon un mode particulier de mise en oeuvre, au moins
une partie des moyens de couplage souple est fixée à une
5 seconde plaque rigide située au-dessous de la première
plaque rigide, ladite première plaque rigide étant percée au
niveau de ces dits moyens de couplage souple.
Selon un autre mode particulier de mise en oeuvre, au
moins une partie des moyens de couplage souple disposés au
niveau des actionneurs est fixée à une seconde plaque rigide
située au-dessous de la première plaque rigide, la première
plaque rigide et les centres des actionneurs correspondants
et fixés à la seconde plaque rigide étant percées au niveau
de ces dits moyens de connexion mécanique.
Avantageusement, le moyen de liaison inférieur est
constitué d'une couche de matériau adhésif appliquée dans un
trou percé dans la deuxième plaque rigide jusqu'à une
profondeur paramétrable à l'avance.
Selon un mode particulier de réalisation, au moins un
moyen couplage souple comporte entre le moyen de connexion
mécanique et le moyen de liaison inférieure une chambre
réglable.
Selon un premier mode de réalisation, chaque moyen de
liaison inférieur est un moyen de liaison rigide constitué
d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation
supérieure à une minute, et chaque moyen de liaison
supérieur est un moyen de liaison souple constitué d'un
matériau adhésif par élastomère.
Selon un deuxième mode de réalisation, chaque moyen de
liaison inférieur est un moyen de liaison souple constitué
d'un matériau adhésif par élastomère, et chaque moyen de
liaison supérieur est un moyen de liaison rigide constitué
d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation
supérieure à une minute.
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Selon un troisième mode de réalisation, chacun des
moyens de liaison inférieur et supérieur est un moyen de
liaison souple constitué d'un matériau adhésif par
élastomère.
L'invention propose également un outil de réalisation
d'un tel miroir déformable, comportant en outre:
- un dispositif d'éclairage permettant de réaliser un
faisceau de lumière parallèle ;
- un senseur de front d'onde ;
- un cube séparateur permettant de séparer la
direction de la lumière provenant du dispositif d'éclairage
entre le miroir déformable et le senseur de front d'onde ;
- un dispositif de consigne ;
- un calculateur apte à recevoir des données
transmises par le senseur de front d'onde et le dispositif
de consigne ;
- un boîtier de commande en liaison avec ledit
calculateur et apte à commander séparément chaque actionneur
du miroir déformable afin de commander la déformation locale
associée à chaque actionneur du dit miroir déformable.
L'invention propose enfin un procédé de pré-formation
d'un tel miroir déformable à l'aide d'un outil de
réalisation, comportant successivement les étapes suivantes
- la couche adhésive est fixée à la membrane
déformable ;
- le moyen de liaison supérieur est fixé à la couche
adhésive
- l'extrémité supérieure de chaque moyen de couplage
souple est couplée à la couche adhésive via le moyen de
liaison supérieur ;
- l'extrémité inférieure de chaque moyen de coulage
souple est fixé à l'une au moins des plaques rigides via le
moyen de liaison inférieur rigide, ledit moyen de liaison
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inférieur rigide étant constitué d'un matériau adhésif
présentant une durée de polymérisation supérieure à une
minute ;
- lors de la polymérisation du matériau adhésif
constituant le moyen de liaison inférieur rigide, une boucle
fermée contrôle et optimise les forces de rappel des
actionneurs du miroir déformable de sorte à pré-former la
membrane du miroir selon une forme prédéterminée, pendant
toute la durée de ladite polymérisation.
On entendra qu'une liaison est souple si l'élongation
de cette liaison est supérieure ou égale à 5 nanomètres sous
l'action d'une force compatible avec celle que peut produire
l'actionneur. Ce déplacement correspond à ce qui est
observable dans l'état de la technique des senseurs de front
d'onde. On entendra également qu'une liaison est rigide si
cette élongation est inférieure à 5 nanomètres dans les
mêmes conditions.
L'invention peut être mise en oeuvre avec des
actionneurs ou des actuateurs. Ainsi nous ne parlerons par
la suite que d'actionneurs.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée qui suit, concernant des exemples non
limitatifs de réalisation, accompagnés de figures annexées
qui représentent, respectivement :
- la figure 1, une vue en trois dimensions d'un miroir
déformable conforme à un premier mode de réalisation de
l'invention, avec des moyens de connexion mécanique à une
tige autour des actionneurs,
- la figure 2, une vue de dessus d'une structure
d'actionneurs magnétiques conforme au premier mode de
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réalisation de l'invention,
- la figure 3, une vue de coupe d'un miroir déformable
conforme au premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4, une vue de coupe d'un miroir déformable
conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention,
avec des moyens de connexion mécanique à une tige contre les
actionneurs,
- la figure 5, une vue de coupe d'un miroir déformable
conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention,
avec des moyens de connexion mécanique comprenant une double
couche de colle souple,
- la figure 6, une vue de coupe d'un miroir déformable
conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention,
avec des moyens de connexion mécanique à deux tiges,
- la figure 7, une vue de coupe d'un miroir déformable
conforme à un cinquième mode de réalisation de l'invention,
avec des actionneurs et les moyens de connexion mécanique
correspondants répartis sur deux plaques rigides ;
- la figure 8, une vue de coupe d'un miroir déformable
conforme à un sixième mode de réalisation de l'invention,
avec les extrémités inférieures des moyens de connexion
mécanique à deux tiges sous les actionneurs,
- la figure 9, une vue de coupe d'un miroir déformable
conforme à un septième mode de réalisation de l'invention,
avec les extrémités inférieures des moyens de connexion
mécanique à une tige sous les actionneurs,
- la figure 10, une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un huitième mode de réalisation de
l'invention, avec le moyen de liaison supérieur rigide et le
moyen de liaison inférieur souple,
- la figure 11, une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un neuvième mode de réalisation de
l'invention, avec les moyens de liaison supérieur et
inférieur souples,
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- 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
l'avance, et
- la figure 13, un dispositif permettant de réaliser
et de contrôler un miroir déformable conforme à l'invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
Les figures 1, 2 et 3 représentent des vues d'un
miroir déformable conforme à un premier mode de réalisation
de l'invention. Ce miroir (1) est constitué d'une membrane
déformable (2), d'une plaque rigide (5), d'une structure
d'actionneurs magnétiques (9) et d'une structure de moyens
de couplage souple (12).
La membrane déformable (2) est un substrat optique
comportant deux surfaces : une surface réfléchissante (3) et
une surface opposée (4). Dans le présent mode de
réalisation, le substrat est de type silicium et la membrane
(2) présente une épaisseur de 20 m. Dans un autre mode de
réalisation, il est de type Kapton.
La plaque rigide (5) est une plaque disposée de
manière parallèle à la surface de la membrane (2)
initialement non déformée. Elle peut être par exemple
réalisée en aluminium ou tout autre matériau.
Chaque actionneur magnétique (9) comprend un aimant
(7), une bobine (8) et un dispositif (non visible) de
commande du champ magnétique créé par la bobine (8).
Chaque aimant (7) est solidaire de la membrane (2).
Chaque bobine (8) est fixée au moins en partie à la plaque
rigide (5) en regard de l'aimant (7) correspondant. Dans ce
mode de réalisation, les aimants (7) ont un diamètre de
850 m et une épaisseur de 250 m, les bobines (8) ont un
diamètre externe de 1,7mm.
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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
5 entraîne le déplacement de l'aimant (7) dans l'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).
10 Le dispositif de commande des actionneurs magnétiques
fonctionne en boucle fermée sur une consigne permettant de
donner une forme particulière à la membrane (2).
De manière avantageuse, les actionneurs magnétiques
(9) sont disposés sur l'ensemble de la surface couvrant la
membrane déformable (2) selon une matrice uniformément
répartie. L'influence de chacun des actionneurs sur la
déformation de chacune des zones de la membrane (2)
correspondantes est ainsi identique. Les fonctions
d'influence des actionneurs présentent ainsi des extensions
spatiales identiques. La distance inter-actionneurs est de
2,5mm dans ce mode de réalisation.
La couche adhésive (11) est appliquée contre la
surface opposée (4) de la membrane (2). Elle permet à la
fois de solidifier la membrane (2) et de fixer chaque aimant
(7) afin de réaliser facilement l'assemblage des différents
éléments du miroir. Elle n'est pas nécessairement uniforme
et peut en effet ne pas être homogène en fonction de la
pression qui lui est exercée dessus. Son épaisseur est de
100 .m dans ce mode de réalisation.
Cette couche adhésive (11) 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
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susceptible de ne pas être homogène en fonction des forces
qui sont appliquées contre celle-ci.
Chaque moyen de couplage souple (12) permet, lors
d'une déformation locale de la membrane (2) par un
actionneur magnétique, de répartir la raideur de la membrane
de façon à améliorer sa réponse fréquentielle.
Chaque moyen de couplage souple (12) permet de
réaliser une liaison souple entre la plaque rigide (5) et la
membrane (2). Ce moyen de couplage souple (12) présente à
cet effet deux extrémités : une extrémité supérieure (13)
couplée à la membrane (2) et une extrémité inférieure (14)
couplée à la plaque rigide (5). Chaque moyen de couplage
souple (12) est disposé entre les actionneurs magnétiques.
Plus précisément, chaque moyen de couplage souple (12)
comprend un moyen de connexion mécanique (21), qui est une
tige rigide disposée selon l'axe vertical à la surface de la
plaque rigide (5). Chaque tige rigide présente un diamètre
compris entre 100 et 200 m dans ce mode de réalisation.
Chaque moyen de couplage souple (12) comprend également deux
moyens de liaison supérieur (22) et inférieur (23) disposés
respectivement à ses extrémités supérieure (13) et
inférieure (14). Le moyen de liaison inférieur (23) est
rigide afin de bloquer l'extrémité inférieure (14) de ladite
tige rigide (21).
Chaque moyen de liaison rigide (23) est encastré dans
un perçage de la plaque rigide (5) de façon à libérer les
tolérances sur la longueur de la tige. Ce moyen de liaison
rigide (23) est constitué d'une colle dans laquelle est
plongée ladite tige rigide (21).
Dans un autre mode de réalisation, le moyen de liaison
rigide (23) est un plot de colle fixé à la plaque rigide
(5).
Cette colle présente une faible dilatation thermique
de façon à se protéger de la dissipation thermique dans la
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bobine (8) du à l'effet Joule provoquant un déplacement de
la tige (21) et donc une déformation incontrôlable de la
membrane (2). Elle présente également une durée de
polymérisation élevée, ce qui permet de donner une forme à
la membrane (2) avant que ladite colle ne durcisse. Cela
rend possible le relâchement de contraintes sur les
tolérances géométriques.
Cette colle appartient à la famille des colles
époxy , connues pour leur faible dilatation thermique.
Plus particulièrement, elle présente une durée de
polymérisation supérieure à une minute, afin de permettre de
réaliser l'assemblage des éléments et de donner une forme
initiale particulière au miroir. La colle est initialement
posée dans le trou de la plaque rigide (5), puis une
polymérisation s'effectue lorsque la tige rigide est plongée
dans la colle.
Le moyen de liaison inférieur (22) est souple afin de
réaliser une fonction de rappel mécanique. A cet effet,
ledit moyen de liaison souple (22) est un plot de matériau
adhésif. Ce matériau adhésif est une colle souple dont la
famille des colles silicone ou polyuréthanes correspond aux
besoins grâce à leur forte élasticité.
La force de rappel mécanique du ressort constitué par
la colle est facilement paramétrée par l'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
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déformation est grande pour un même allongement relatif (la
raideur du ressort diminue également).
Les moyens de connexion mécanique constituant la
structure de couplage souple du miroir présentent l'avantage
d'être facilement reproductibles et de permettre des
déformations plus localisées.
Le présent mode de réalisation rend également possible
l'augmentation de la course inter-actionneur en réduisant le
couplage mécanique.
Il permet de plus d'augmenter la fréquence de
résonance de la membrane de façon significative tout en
conservant la linéarité du miroir, la fréquence de résonance
(à matériau constant) ne dépendant que de la distance entre
les tiges, et non plus des dimensions du miroir.
La figure 4 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un deuxième mode de réalisation de
l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le
premier mode de réalisation en ce que les moyens de couplage
souple (12) sont disposés non plus autour des actionneurs
magnétiques (9) mais à leurs niveaux.
Le moyen de liaison supérieur (22) est appliqué
directement sous l'aimant (7), et l'extrémité supérieure de
la tige rigide (21) se fixe sur elle de façon à réaliser une
fonction de rappel mécanique.
Le moyen de liaison inférieur (23) est encastré dans
la bobine (8). En effet, les bobines (8) n'ont pas de fil de
cuivre en leur centre. Ainsi un trou est percé dans le
centre de ladite bobine (8), la colle est initialement posée
dans le trou de la bobine (8), puis une polymérisation
s'effectue lorsque la tige rigide est plongée dans ladite
colle.
Un miroir déformable (1) conforme à ce mode de
réalisation présente des performances améliorées au niveau
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de l'extension spatiale des fonctions d'influence. Cette
amélioration est due au fait que la force de retrait est
située au même endroit que la force d'application. Il est
donc plus facile d'éviter une déformation locale de la
membrane au niveau de la tige par rapport au miroir conforme
au premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un troisième mode de réalisation de
l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le
deuxième mode de réalisation en ce qu'un deuxième moyen de
liaison souple (22') est placé entre l'aimant (7) et la
couche adhésive (11).
Ce mode de réalisation met en oeuvre une double couche
de colle souple (22,22') entourant l'aimant (7), ce qui
permet d'accentuer la déformation de la membrane (2) en
gardant les autres paramètres du miroir (1) constants.
La figure 6 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un quatrième mode de réalisation de
l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le
troisième mode de réalisation en ce qu'une deuxième tige
rigide (21') est placée entre le deuxième moyen de liaison
souple (22') et la couche adhésive (11).
De manière avantageuse, les première et deuxième tiges
rigides (21,21') sont de longueurs égales.
La présente invention selon ce mode de réalisation se
distingue en ce que les tiges rigides (21') pénètrent
directement dans ladite couche adhésive (11). Ainsi ce mode
de réalisation permet de diminuer l'effet d'empreinte sur la
membrane (2), puisque l'empreinte de la deuxième tige rigide
(21') 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).
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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
5 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 dés
bobines (8) de la structure d'actionneurs magnétiques,
auxquelles sont fixées des tiges rigides (21). La première
10 plaque rigide (5) dispose à cet effet de trous de perçage au
niveau de chaque moyen de couplage souple (12) relié à la
deuxième plaque rigide (6).
Ce mode de réalisation permet de répartir les bobines
(8) sur deux étages et donc de réduire la distance inter-
15 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, puisqu'alors la longueur des tiges rigides devient
importante et il apparaît un éventuel risque de flambage.
Enfin, de manière également avantageuse, les aimants
(7) sont disposés à des hauteurs différentes par rapport à
la membrane (2), ce qui permet de réduire l'encombrement et
donc de pouvoir diminuer la distance entre les actionneurs.
La figure 8 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un sixième mode de réalisation de
l'invention. Un tel miroir (1) diffère du miroir selon le
quatrième mode de réalisation en ce que l'extrémité
inférieure (14) du moyen de couplage souple (12) est fixée
non pas à la première plaque (5) mais à la deuxième plaque
(6) située au-dessous de ladite première plaque (5).
A cet effet, la bobine (8) est percée le long de l'axe
perpendiculaire à la surface de la première plaque rigide
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(5), et ladite première plaque rigide (5) est également
percée dans le prolongement du perçage de ladite bobine (8).
La première tige rigide (21) traverse ainsi la première
plaque (5) et la bobine (8). Le couplage à la deuxième
plaque (6) de l'extrémité inférieure (14) du moyen de
couplage souple (12) est effectué par un moyen de liaison
rigide (23) conforme aux précédents modes de réalisation.
Un miroir (1) conforme à ce mode de mise en oeuvre
présente l'avantage d'éloigner les points de liaison (23)
des moyens de connexions mécaniques (21) par rapport à la
zone de dissipation thermique autour de la bobine (8). Les
phénomènes de dilatation thermique sont ainsi diminués de
façon significative.
La figure 9 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un septième mode de réalisation de
l'invention. Ce mode de réalisation comporte les
caractéristiques du précédent mode de réalisation,
appliquées à un miroir déformable (1) dont le moyen de
couplage souple (12) comporte une seule tige rigide (21)
conformément par exemple au deuxième mode de réalisation.
La figure 10 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un huitième mode de réalisation de
l'invention. Ce mode de réalisation est analogue au
précédent mode de mise en oeuvre de la présente invention.
La différence se situe au niveau des moyens de liaison
(22,23).
En effet, les moyens de liaison inférieur (23) et
supérieur (22) sont respectivement rigide et souple. Les
caractéristiques des moyens de liaison (22,23) sont ainsi
inversées par rapport aux précédents modes de réalisation.
Dans d'autres modes particuliers de réalisation, les
caractéristiques des moyens de liaison (22,23) sont
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inversées sur chacun des autres modes de réalisation
décrits.
La figure 11 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un neuvième mode de réalisation de
l'invention. Ce mode de réalisation est analogue au
précédent mode de mise en oeuvre de la présente invention.
La différence se situe au niveau des moyens de liaison
(22,23).
En effet, les moyens de liaison inférieur (23) et
supérieur (22) sont respectivement souples.
Dans d'autres modes particuliers de réalisation, les
moyens de liaison (22,23) sont souples sur chacun des autres
modes de réalisation décrits.
La figure 12 représente une vue de coupe d'un miroir
déformable conforme à un dixième mode de réalisation de
l'invention. Ce mode de réalisation est analogue au huitième
mode de mise en oeuvre de la présente invention. La
différence se situe au niveau du moyen de liaison souple
(22).
Ledit moyen de liaison souple (22) est constitué d'un
trou de perçage dans la deuxième plaque rigide (6). Le trou
n'est pas entièrement rempli de matériau adhésif souple,
celle-ci étant disposée à une certaine profondeur paramétrée
à l'avance.
Contrairement aux modes de mise en oeuvre précédents
où le travail est en traction/compression, la colle étant
posée sur la tige, ce mode de réalisation permet un travail
en cisaillement. La force de rappel est alors
proportionnelle à la surface de contact, donc le diamètre de
la tige et la hauteur du plot de colle.
Ce mode de mise en oeuvre rend ainsi la force de
rappel de l'actionneur paramétrable en maîtrisant
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l'épaisseur de matériau adhésif.
Il est donc possible en outre de modifier les courses
de chacun des actionneurs. En effet, dans une membrane
circulaire, les courses sont toujours plus faibles près des
bords à cause des liaisons mécaniques. Ainsi l'application
de fixations plus faibles sur les bords qu'au centre permet
d'augmenter l'homogénéité des courses de chacun des
actionneurs.
Dans un autre mode de réalisation, au moins une partie
des tiges rigides est fixée à une chambre hydraulique ou
gazeuse, située en-dessous de la tige correspondante et
permettant de contraindre la forme de la membrane
déformable.
Dans un mode de mise en oeuvre avantageux de la
présente invention, la matrice d'actionneurs magnétiques est
séparée de la plaque rigide (5) de manière à ce que seule la
membrane déformable (2) soit fixée à ladite plaque rigide
(5). Ce mode de réalisation présente l'avantage de permettre
la fabrication sur mesure de la forme du miroir déformable
correspondant à un cahier des charges précis.
La figure 13 illustre un outil de réalisation d'un
miroir déformable conforme à l'un quelconque des modes de
mise en oeuvre ci-dessus.
Cet outil de réalisation comporte
- un dispositif d'éclairage (30) permettant de
réaliser un faisceau de lumière parallèle ;
- un senseur de front d'onde (31) ;
- un cube séparateur (32) permettant de séparer la
direction de la lumière provenant du dispositif d'éclairage
(30) entre le miroir déformable (1) et le senseur de front
d'onde (31) ;
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- un dispositif de consigne (33) ;
- un calculateur (34) apte à recevoir des données
transmises par le senseur de front d'onde (32) et le
dispositif de consigne (33) ;
- un boîtier de commande (35) en liaison avec ledit
calculateur et apte à commander séparément chaque actionneur
du miroir déformable (1) afin de commander la déformation
locale associée à chaque actionneur du dit miroir déformable
(1).
Un procédé permettant de pré-former un miroir
déformable (1) conforme à l'un quelconque des modes de mise
en oeuvre ci-dessus, utilise un outil de réalisation
conforme à celui également décrit ci-dessus. Il nécessite
l'emploi d'un moyen de liaison inférieur (23) rigide et
constitué d'un matériau adhésif présentant une durée de
polymérisation supérieur à une minute. Il comporte
successivement les étapes suivantes :
- la couche adhésive (11) est fixée à la membrane
déformable (2) ;
- le moyen de liaison supérieur (22) est fixé à la
couche adhésive
- l'extrémité supérieure (13) de chaque moyen de
couplage souple (12) est couplée à la couche adhésive (11)
via le moyen de liaison supérieur (22) ;
- l'extrémité inférieure (14) de chaque moyen de
couplage souple (12) est fixé à l'une au moins des plaques
rigides (5,6) via le moyen de liaison inférieur rigide (23),
ledit moyen de liaison inférieur rigide (23) étant constitué
d'un matériau adhésif présentant une durée de polymérisation
supérieure à une minute ;
- lors de la polymérisation du matériau adhésif
constituant le moyen de liaison inférieur rigide, une boucle
fermée contrôle et optimise les forces de rappel des
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actionneurs du miroir déformable de sorte à pré-former la
membrane du miroir selon une forme prédéterminée, pendant
toute la durée de ladite polymérisation.
Conformément aux modes de mise en oeuvre ci-dessus du
miroir, la colle réalisant la liaison rigide (23) présente
une durée de polymérisation de quelques minutes. Cette durée
peut être de une minute à trois heures, en fonction du temps
nécessaire à l'installation et à la calibration du miroir
déformable, et plus particulièrement des durées des mesures
des matrices de commande et d'interaction mises en jeu.
Ce procédé, et le dispositif qu'il met en oeuvre,
permettent par exemple de mettre le miroir sous forme plane
sans devoir le contrôler. Cela permet de remédier à un
inconvénient des miroirs déformables magnétiques à membrane
de l'état de la technique, qui sont connus pour induire des
aberrations au repos, rendant difficile les alignements
optiques. De plus, une fois que la polymérisation est
terminée, cette forme est obtenue de manière passive, c'est-
à-dire sans consommation d'énergie et sans calculateur.
Ils permettent également de donner une forme
quelconque au miroir. Cette forme peut être par exemple une
parabole ou une portion de sphère.
Un tel procédé de réalisation peut judicieusement être
mis en oeuvre pour réaliser des miroirs de forme fixe
quelconque. Les aimants sont collés sur la membrane et la
forme du miroir est imposée par les forces appliquées lors
de la polymérisation. Les bobines sont également fixées à la
plaque rigide, néanmoins une fois la forme fixe du miroir
obtenue, elles ne sont plus. utiles. Ainsi, de manière
avantageuse, les bobines de la structure d'actionneurs
peuvent être disposés sur un élément en forme de peigne,
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l'élément étant apte à être introduit puis retiré de la
plaque rigide. Cela permet d'économiser le coût des bobines.
Les modes de réalisation précédemment décrits de la
présente invention sont donnés à titre d'exemples et ne sont
nullement limitatifs. Il est entendu que l'homme du métier
est à même de réaliser différentes variantes ainsi que
différentes combinaisons de ces modes de réalisation de
l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Ainsi, les modes de réalisation précédemment décrits
s'appliquent de manière identique à des actuateurs non
magnétiques, par exemple mécaniques et piézo-électriques, de
même qu'à toute combinaison d'actuateurs de types
différents.
Enfin, l'invention peut être mise en oeuvre pour
donner une forme initiale au miroir lors de l'étape de
polymérisation des liaisons rigides, cette forme pouvant
être modifiée par la suite ou fixée une fois pour toute.
