(57)【要約】  本発明は、一体型波面補正モジュールに関するものであって、取付デバイスと；この取付デバイスに付設されているとともに、入射波面における大きな時空周波数的エラーを補正するための変形可能ミラーと；ベースと、このベースとフレキシブル部分および固定部分のうちの一方との間を相互連結する複数のチップチルトアクチュエータと、ベースとフレキシブル部分および固定部分のうちの他方との間を相互連結する複数の支持支柱と、を備えていて、入射波面におけるチップチルトエラーを補償し得るよう、変形可能ミラーと一緒に取付デバイスを調節するための、チップチルト補正機構と；を具備している。
2008512723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型波面補正モジュールであって、
固定部分とフレキシブル部分とを有してなる複合型の屈曲プレートを備えた取付デバイスと；
この取付デバイスに付設されているとともに、入射波面における大きな時空周波数的エラーを補正するための変形可能ミラーと；
ベースと、このベースと前記フレキシブル部分および前記固定部分のうちの一方との間を相互連結する複数のチップチルトアクチュエータと、前記ベースと前記フレキシブル部分および前記固定部分のうちの他方との間を相互連結する複数の支持支柱と、を備えていて、入射波面におけるチップチルトエラーを補償し得るよう、前記変形可能ミラーと一緒に前記取付デバイスを調節するための、チップチルト補正機構と；
を具備していることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記取付デバイスが、前記変形可能ミラーを設置するための支持フレームを備えていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項３】
請求項１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記変形可能ミラーが、ミラー表面と、このミラー表面を変形させるための複数のミラーアクチュエータと、を備えていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項４】
請求項１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記ミラー表面が、前記ミラー表面の回転中心を形成し得るよう、前記チップチルトアクチュエータのストロークの中程度のところで取り付けられていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項５】
請求項１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記チップチルト機構が、前記チップチルトアクチュエータの各々を前記屈曲プレートに対して係合させるための屈曲端部タブを備えていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項６】
請求項１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
さらに、前記ベースと前記屈曲プレートの前記固定部分とを相互接続するための支持フレームを具備していることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項７】
請求項１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記支持支柱として、少なくとも３つの支持支柱が設けられ、
前記チップチルトアクチュエータとして、少なくとも３つのチップチルトアクチュエータが設けられていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項８】
請求項１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記変形可能ミラーが、横方向電気変位アクチュエータアレイを備えていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項９】
請求項８記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記横方向電気変位アクチュエータアレイが、支持構造と；前記支持構造の近傍の基端部から先端部までにわたって延在する複数のフェロイック電気変位アクチュエータ部材と；を備え、
前記アクチュエータ部材の各々が、少なくとも１つのアドレッシング用電極と；このアドレッシング用電極から離間して配置されるとともに横方向歪み軸線ｄ３１に沿いつつ前記基端部と前記先端部との間の方向に沿って延在する１つの共通電極と；を備え、
反射面と、前記アクチュエータ部材を取り付けるための取付面と、を有した反射部材が設けられ、
前記アドレッシング用電極および前記共通電極に対して電圧を印加するための複数のアドレッシング用コンタクトおよび少なくとも１つの共通コンタクトが設けられ、これにより、アドレッシングされたアクチュエータ部材に対して横方向歪みが誘起され、これにより、前記アドレッシングされたアクチュエータ部材のところにおいて前記反射面の光学的フェーズを変更し得るものとされていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１０】
請求項９記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記アクチュエータ部材が、前記支持構造に対して一体的なものとされていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１１】
一体型波面補正モジュールであって、
取付デバイスと；
この取付デバイスに付設されているとともに、入射波面における大きな時空周波数的エラーを補正するための変形可能ミラーと；
少なくとも１つのアクチュエータプラットホームと、ベースと、このベースに対して前記少なくとも１つのアクチュエータプラットホームを調節可能に支持するための第１組をなす複数のチップチルトアクチュエータと、前記少なくとも１つのアクチュエータプラットホームに対して前記取付デバイスを調節可能に支持するための第２組をなす複数のチップチルトアクチュエータと、を備えていて、入射波面におけるチップチルトエラーを補償し得るよう、前記変形可能ミラーと一緒に前記取付デバイスを調節するための、チップチルト補正機構と；
を具備していることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１２】
請求項１１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
互いに積層されて配置された複数のアクチュエータプラットホームと；複数の組をなすチップチルトアクチュエータと；
が設けられ、
その際、最初のチップチルトアクチュエータが、前記ベースに対して、積層配置されているうちの最初のアクチュエータプラットホームを連結するためのものとされ；最後のチップチルトアクチュエータが、前記取付デバイスに対して、積層配置されているうちの最後のアクチュエータプラットホームを連結するためのものとされ：中間のチップチルトアクチュエータが、前記積層配置されているうちの相隣接したプラットホームどうしを連結するためのものとされていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１３】
請求項１１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記変形可能ミラーが、ミラー表面と、このミラー表面を変形させるための複数のミラーアクチュエータと、を備えていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１４】
請求項１３記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記ミラー表面が、前記ミラー表面の回転中心を形成し得るよう、前記チップチルトアクチュエータのストロークの中程度のところで取り付けられていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１５】
請求項１３記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記チップチルト機構が、前記チップチルトアクチュエータの各々を前記屈曲プレートに対して係合させるための屈曲端部タブを備えていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１６】
請求項１１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
さらに、前記チップチルトエラーの様々なスペクトル範囲において前記各組をなすチップチルトアクチュエータに対して電力を供給するための制御システムを具備していることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１７】
請求項１２記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
さらに、前記チップチルトエラーの様々なスペクトル範囲において前記各組をなすチップチルトアクチュエータに対して電力を供給するための制御システムを具備していることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１８】
請求項１１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記チップチルトアクチュエータの各組には、少なくとも３つのチップチルトアクチュエータが設けられていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項１９】
請求項１１記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記変形可能ミラーが、横方向電気変位アクチュエータアレイを備えていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項２０】
請求項１９記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記横方向電気変位アクチュエータアレイが、支持構造と；前記支持構造の近傍の基端部から先端部までにわたって延在する複数のフェロイック電気変位アクチュエータ部材と；を備え、
前記アクチュエータ部材の各々が、少なくとも１つのアドレッシング用電極と；このアドレッシング用電極から離間して配置されるとともに横方向歪み軸線ｄ３１に沿いつつ前記基端部と前記先端部との間の方向に沿って延在する１つの共通電極と；を備え、
反射面と、前記アクチュエータ部材を取り付けるための取付面と、を有した反射部材が設けられ、
前記アドレッシング用電極および前記共通電極に対して電圧を印加するための複数のアドレッシング用コンタクトおよび少なくとも１つの共通コンタクトが設けられ、これにより、アドレッシングされたアクチュエータ部材に対して横方向歪みが誘起され、これにより、前記アドレッシングされたアクチュエータ部材のところにおいて前記反射面の光学的フェーズを変更し得るものとされていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【請求項２１】
請求項２０記載の一体型波面補正モジュールにおいて、
前記アクチュエータ部材が、前記支持構造に対して一体的なものとされていることを特徴とする一体型波面補正モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並進移動を低減させたような一体型の波面補正モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
適応型の光学システム波面補正に関する最近の改良により、チップチルトエラー補正と大きな時空周波数的波面エラー補正を単一の一体的パッケージ内において組み合わせた改良された一体型の波面補正モジュールが導入された。本出願と同じ出願人により同日付けで出願された特許文献１（出願人整理番号：XIN-110J）を参照されたい。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。このモジュールは、装置のサイズやコストや複雑さを大幅に低減させる。しかしながら、いくつかの問題点が残されている。チップチルト補正の回転は、ミラーの中心に限定されない。そのため、並進移動エラーやビームステアリングの不正確さを導入しかねない。加えて、そのようなモジュールによってもたらされたチップチルト補償は、複数のアクチュエータのストロークの関数であって、パワースペクトルバンドにわたって一様であるものの、チップチルトエラーは、そうではない。
【特許文献１】Ealey による“Integrated Wavefront Correction Module”と題する米国特許出願
【特許文献２】米国特許出願シリアル番号第１０／７３０，５１４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
したがって、本発明の目的は、改良された一体型の波面補正モジュールを提供することである。
【０００４】
本発明のさらなる目的は、並進移動を低減させたような、そのような改良された一体型の波面補正モジュールを提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、並進移動が小さな正確なステアリングでもってミラー表面中心まわりにチップチルト回転させ得るような、そのような改良された一体型の波面補正モジュールを提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、パワースペクトル分布に対してチップチルト補正をより良好に適合させ得るような、そのような改良された一体型の波面補正モジュールを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、利用可能なストロークを増大させ得るよう、複数の組をなすアクチュエータの相乗効果を使用し得るような、そのような改良された一体型の波面補正モジュールを提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、広角度かつ狭いバンド幅のビームステアリングであるかあるいは広いバンド幅を有した高速ステアリング（高速のチップチルト補償）であるかのいずれかを提供し得るような、そのような改良された一体型の波面補正モジュールを提供することである。
【０００９】
本発明は、変形可能ミラーに対して、ミラー表面まわりにおいて変形可能ミラーに対してチップチルト補償回転を印加するチップチルト機構を一体化させたモジュールにおいて、最小の並進移動でのミラー表面についてチップチルト回転を可能とし得るように改良された波面補正モジュールを提供するものである。
【００１０】
本発明は、一体型波面補正モジュールであって、固定部分とフレキシブル部分とを有してなる複合型の屈曲プレートを備えた取付デバイスと；この取付デバイスに付設されているとともに、入射波面における大きな時空周波数的エラーを補正するための変形可能ミラーと；を具備している。さらに、ベースと、このベースとフレキシブル部分および固定部分のうちの一方との間を相互連結する複数のチップチルトアクチュエータと、ベースとフレキシブル部分および固定部分のうちの他方との間を相互連結する複数の支持支柱と、を備えていて、入射波面におけるチップチルトエラーを補償し得るよう、変形可能ミラーと一緒に取付デバイスを調節するための、チップチルト補正機構を具備している。
【００１１】
好ましい実施形態においては、取付デバイスは、変形可能ミラーを設置するための支持フレームを備えることができる。変形可能ミラーは、ミラー表面と、このミラー表面を変形させるための複数のミラーアクチュエータと、を備えることができる。ミラー表面は、ミラー表面の回転中心を形成し得るよう、チップチルトアクチュエータのストロークの中程度のところで取り付けることができる。チップチルト機構は、チップチルトアクチュエータの各々を屈曲プレートに対して係合させるための屈曲端部タブを備えることができる。さらに、ベースと屈曲プレートの固定部分とを相互接続するための支持フレームを設けることができる。支持支柱として、少なくとも３つの支持支柱が設けることができ、チップチルトアクチュエータとして、少なくとも３つのチップチルトアクチュエータを設けることができる。変形可能ミラーは、横方向電気変位アクチュエータアレイを備えることができる。横方向電気変位アクチュエータアレイは、支持構造と；支持構造の近傍の基端部から先端部までにわたって延在する複数のフェロイック電気変位アクチュエータ部材と；を備えることができる。アクチュエータ部材の各々は、少なくとも１つのアドレッシング用電極と；このアドレッシング用電極から離間して配置されるとともに横方向歪み軸線ｄ３１に沿いつつ基端部と先端部との間の方向に沿って延在する１つの共通電極と；を備えることができる。反射面と、アクチュエータ部材を取り付けるための取付面と、を有した反射部材が設けられる。アドレッシング用電極および共通電極に対して電圧を印加するための複数のアドレッシング用コンタクトおよび少なくとも１つの共通コンタクトが設けられ、これにより、アドレッシングされたアクチュエータ部材に対して横方向歪みが誘起され、これにより、アドレッシングされたアクチュエータ部材のところにおいて反射面の光学的フェーズを変更し得るものとされている。アクチュエータ部材は、支持構造に対して一体的なものとすることができる。
【００１２】
本発明は、また、一体型波面補正モジュールに関するものであって、取付デバイスと；この取付デバイスに付設されているとともに、入射波面における大きな時空周波数的エラーを補正するための変形可能ミラーと；を具備している。さらに、少なくとも１つのアクチュエータプラットホームと、ベースと、このベースに対して少なくとも１つのアクチュエータプラットホームを調節可能に支持するための第１組をなす複数のチップチルトアクチュエータと、少なくとも１つのアクチュエータプラットホームに対して取付デバイスを調節可能に支持するための第２組をなす複数のチップチルトアクチュエータと、を備えていて、入射波面におけるチップチルトエラーを補償し得るよう、変形可能ミラーと一緒に取付デバイスを調節するための、チップチルト補正機構が設けられる。
【００１３】
好ましい実施形態においては、互いに積層されて配置された複数のアクチュエータプラットホームと；複数の組をなすチップチルトアクチュエータと；を設けることができ、その際、最初のチップチルトアクチュエータは、ベースに対して、積層配置されているうちの最初のアクチュエータプラットホームを連結するためのものとされ；最後のチップチルトアクチュエータは、取付デバイスに対して、積層配置されているうちの最後のアクチュエータプラットホームを連結するためのものとされ：中間のチップチルトアクチュエータは、積層配置されているうちの相隣接したプラットホームどうしを連結するためのものとされる。変形可能ミラーは、ミラー表面と、このミラー表面を変形させるための複数のミラーアクチュエータと、を備えることができる。ミラー表面は、ミラー表面の回転中心を形成し得るよう、チップチルトアクチュエータのストロークの中程度のところで取り付けることができる。チップチルト機構は、チップチルトアクチュエータの各々を屈曲プレートに対して係合させるための屈曲端部タブを備えることができる。さらに、チップチルトエラーの様々なスペクトル範囲において各組をなすチップチルトアクチュエータに対して電力を供給するための制御システムを設けることができる。制御システムは、チップチルトアクチュエータの各組に対して電力を供給することができる。チップチルトアクチュエータの各組には、少なくとも３つのチップチルトアクチュエータを設けることができる。変形可能ミラーは、横方向電気変位アクチュエータアレイを備えることができる。横方向電気変位アクチュエータアレイは、支持構造と；支持構造の近傍の基端部から先端部までにわたって延在する複数のフェロイック電気変位アクチュエータ部材と；を備えることができる。アクチュエータ部材の各々は、少なくとも１つのアドレッシング用電極と；このアドレッシング用電極から離間して配置されるとともに横方向歪み軸線ｄ３１に沿いつつ基端部と先端部との間の方向に沿って延在する１つの共通電極と；を備えることができる。反射面と、アクチュエータ部材を取り付けるための取付面と、を有した反射部材が設けられる。アドレッシング用電極および共通電極に対して電圧を印加するための複数のアドレッシング用コンタクトおよび少なくとも１つの共通コンタクトが設けられ、これにより
、アドレッシングされたアクチュエータ部材に対して横方向歪みが誘起され、これにより、アドレッシングされたアクチュエータ部材のところにおいて反射面の光学的フェーズを変更し得るものとされている。アクチュエータ部材は、支持構造に対して一体的なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の他の目的や特徴点や利点は、添付図面を参照しつつ、好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、当業者には明瞭となるであろう。
【００１５】
後述するような１つまたは複数の好ましい実施形態とは別に、本発明は、様々な他の態様でもって実施することができる。よって、本発明が、以下の説明および添付図面に例示された構成の詳細に限定されないことは、理解されるであろう。
【００１６】
図１には、本発明による一体型の波面補正システム１０が示さていれる。このシステム１０は、取付デバイス１２を備えており、取付デバイス１２は、変形可能ミラー１４を備えている。変形可能ミラー１４は、ミラー表面１６と、中心軸線１９まわりに配置された複数のミラーアクチュエータ１８と、を備えている。複数のミラーアクチュエータ１８は、ミラーを変形させ、これにより、入射波面における大きな時空周波数エラーを修正することができる。変形可能ミラー１４は、例えば井戸またはクレイドル２０といったような支持構造内に設置されている。取付デバイス１２は、複合型の屈曲プレート１３を備えることができる。屈曲プレート１３は、固定部分２２と、フレキシブル部分２４と、切欠２６と、を備えている。チップチルト機構３０は、ベース３２と、図１には２つのものだけが図示されている３つの支柱３４と、を備えている。支柱３４は、複合型の屈曲プレート１３の固定部分２２を取り付けている。取付デバイス１２のチップチルト機構３０は、さらに、３つのチップチルトアクチュエータ３６を備えている。図１においては、３つのチップチルトアクチュエータ３６のうちの、２つのものが図示されている。チップチルトアクチュエータ３６は、フレキシブル部分２４を取り付けている。ベース３２と、屈曲プレート１３の固定部分２２と、の間においては、支柱３４が相互接続を行っている。これにより、固定部分２２を固定している。固定部分２４は、支柱３４によってベース３２に対して堅固に連結されていることにより、固定されている。アクチュエータ３６と支柱３４とを単に交換することにより、固定部分２４をフレキシブル部分とすることができ、フレキシブル部分２２を固定部分とすることができる。アクチュエータ１８およびアクチュエータ３６を駆動するための電力は、ケーブル４０によって供給される。
【００１７】
例えば井戸またはクレイドル２０といったような支持構造は、図２に示すように、屈曲プレート１３に対して一体的なものとすることができる。そして、変形可能ミラー１４は、さらに、反応質量体４２を備えることができる。反応質量体４２は、溶接または接着剤によって、支持構造またはクレイドル２０に対して固定することができる。各チップチルトアクチュエータ３６の端部を取付デバイス１２に対して係合させ得るようにして、例えばステンレススチール製の屈曲端部タブ４４を設けることができる。ミラー表面１６をアクチュエータ１８に対して係合させ得るよう、同様の屈曲端部タブ４６を設けることができる。屈曲端部タブ４６は、ミラー表面１６に対して一体的なものとして図示されているけれども、本発明においては、これは必須ではない。アクチュエータ３６は、シールド４８によってカバーすることができる。
【００１８】
一体型の波面補正システム１０の構造は、おそらく、図３の分解斜視図によって、より明瞭に理解することができる。ベース３２は、典型的にはアルミニウム製のものであって、取付プレート１２の固定部分２２に対して取り付けられる支柱３４を支持する。取付プレート１２は、この場合には、複合型の屈曲プレートとすることができる。チップチルトアクチュエータ３６も、また、アルミニウム製ベース３２に対して取り付けられている。チップチルトアクチュエータ３６は、屈曲端部タブ４４を介して、取付デバイス１２のフレキシブル部分２４に対して係合している。チップチルトアクチュエータ３６のためのシールドまたはカバー４８は、支持構造またはクレイドル２０と同様に、アルミニウム製のものとすることができる。シールドまたはカバー４８は、この場合には、図示しないボルトを介して、取付デバイス１２に対して固定されている。ミラーアクチュエータ１８は、例えばピンや溶接や接着剤や他の手法といったような任意の適切な手法によって、反応質量体４２に対して固定することができる。反応質量体４２は、例えば、パイレックス（登録商標）から形成することができる。ミラーアクチュエータ１８は、ＸＩＲＥ４０１６（登録商標）とすることができる。また、チップチルトアクチュエータ３６は、ＸＩＲＥ０７５０（登録商標）とすることができる。これらは、米国マサチューセッツ州 Devans 所在の  Xinetics Inc. 社から入手することができる。そのようなチップチルトアクチュエータ３６は、典型的には、１０〜４０ミクロンというストロークを有している。一方、ミラーアクチュエータ１８は、３〜６ミクロンというストロークを有している。
【００１９】
動作においては、波面補正システム１０の一体的特性により、単一ユニットでもって、高精度での時空周波数的な補正と、チップチルトミラー補正と、の双方を、互いに個別的に達成することができる。大きな時空的な波面エラーは、ミラーアクチュエータ１８の選択的な動作によってミラー表面１６を変形させることにより、補正される。しかしながら、ミラー表面１６と、ミラー表面１６とアクチュエータ１８と反応質量体４２とを備えてなる変形可能ミラー１４の全体とは、取付デバイス１２によって支持されており、取付デバイス１２自体は、入射波面におけるチップチルトエラーを補償し得るよう、チップチルトアクチュエータ３６によって制御される。このように、入射波面は、単一デバイスによって実施される入射波面のための双方の補正を受ける。これにより、２つの補正デバイスを設ける必要もなく、また、それらに関連して必要とされる光学リレーを設ける必要もなく、また、それら２つの補正デバイスおよび関連光学リレーを収容するのに必要とされるスペースを設ける必要もない。
【００２０】
ミラーアクチュエータ１８の動作周波数と、チップチルトアクチュエータ３６の動作周波数とは、十分に離間していることが望ましい。これにより、波面の歪みを補正するに際して、それら２つのシステムが迷ってしまったりあるいは互いを追求してしまったりすることを、防止することができる。この目的のために、典型的には、ミラーアクチュエータ１８は、およそ１１００サイクル毎秒（すなわち、１１００ヘルツ）で動作することができ、一方、チップチルトアクチュエータ３６は、５０サイクル毎秒（すなわち、５０ヘルツ）で動作することができる。それら２つの動作周波数の離間度合いをさらに増大させ得るよう、システム１０は、図４に示すように、剛直フレームまたはスリーブ５０内に設置することができる。システム１０は、ベース３２と、取付デバイス１２と、の双方において、取り付けることができる。しかしながら、取付デバイス１２に関しては、固定部分２２のところにおいてだけ、取り付けられる。これにより、追加された剛性のために、アクチュエータ３６の動作周波数を、約１８００サイクル毎秒近傍にまで増大させることができる。これにより、アクチュエータ３６の動作は、入射波面におけるチップチルトエラーに対する適合のための屈曲に関して要求されるフレキシブル部分２４の移動に対して、干渉することがない。
【００２１】
図５には、一体型の波面補正システムの他の実施形態１０ａが示されている。図５においては、上述したものと同様の構成部材は、同じ符号の後に英文字が添えて示されている。チップチルト機構３０ａは、ベース３２ａと取付デバイス１２ａとの間に積層された１つまたは複数のプラットホームを備えている。さらに、複数の組をなすチップチルトアクチュエータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが設けられている。これらチップチルトアクチュエータは、ベースと、連続したプラットホーム５０，５２と、取付デバイス１２ａと、を相互接続している。
【００２２】
この構造は、図６を参照することにより、より容易に理解することができる。図６においては、プラットホーム５０は、複数の組をなすチップチルトアクチュエータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃのそれぞれ対応するものを収容するための互いに同じ幅の３つの隔室６０，６２，６４を備えている。第１組をなす複数のアクチュエータ３６ａは、ベース３２ａに対して、および、隔室６０，６２，６４の上面に対して、固定されている。プラットホーム５２は、２倍幅の３つの隔室６６，６８，７０を備えている。これら隔室の各々は、プラットホーム５０のそれぞれ対応する隔室６０，６２，６４を収容しているとともに、第２組をなすチップチルトアクチュエータ３６ｂをも収容している。第２組をなす複数のチップチルトアクチュエータ３６ｂは、隔室６６，６８，７０の上面に対して、および、プラットホーム５０に対して、固定されている。第３組をなす複数のチップチルトアクチュエータ３６ｃは、取付デバイス１２ａとプラットホーム５２とを相互接続している。ベース３２ａの穴８０と、プラットホーム５０の穴８２と、プラットホーム５２の穴８４とは、それぞれ、ミラーアクチュエータ１８ａとチップチルトアクチュエータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃとに対して接続されているケーブル４０ａを収容している。構造の全体は、シリコンカーバイドや、ステンレススチールや、アルミニウムや、あるいは、インバール（Ｉｎｖａｒ）（登録商標）、から形成することができる。この実施形態においては、チップチルトアクチュエータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、米国マサチューセッツ州 Devans 所在の  Xinetics Inc. 社から入手し得るＸＩＲＥ０７５０（登録商標）を使用して具現することができる。ミラーアクチュエータ１８ａは、本出願人である Mark A. Ealey  によって２００３年１２月８日付けで出願された“Transverse Electrodisplacive Actuator   Array ”と題する米国特許出願シリアル番号第１０／７３０，５１４号明細書に記載された横方向電気変位アクチュエータによって具現することができる。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。
【００２３】
この実施形態においては、ミラーアクチュエータ１８ａは、３〜４ミクロンというストロークを有することができる。一方、チップチルトアクチュエータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、３〜６ミクロンというストロークを有することができる。
【００２４】
図７に示すような典型的な制御システム９０は、入射波面のチップチルト歪みを検出するためのチップチルトセンサ９２と、マイクロプロセッサ９４と、を備えている。マイクロプロセッサ９４は、従来的なアルゴリズムを使用して、必要な補償信号を生成する。補償信号は、例えば、アンプ９６を介して送出される。補償信号は、その後、チップチルト機構内のチップチルトアクチュエータ３６へと、供給される。同時に、本発明による同じ一体型波面補正システム内の高精度での時空周波数的なセンサ９８が、大きな時空周波数的エラーを検出する。この場合にも、マイクロプロセッサ１００内における標準的なアルゴリズムを使用して、必要な補償信号を決定する。補償信号は、アンプ１０２によって増幅された後に使用され、変形可能ミラー内のミラーアクチュエータ１８または１８ａを駆動することができる。このようにして、本発明においては、単一の一体型システムによって、特定の波面内におけるチップチルトエラーおよび大きな時空周波数的エラーとを、修正することができる。
【００２５】
図５および図６に示すようなプラットホームと複数組をなすチップチルトアクチュエータとの積層は、よりコンパクトなパッケージ内においてチップチルトアクチュエータによって利用可能なストロークを増大させるだけでなく、入射波面内におけるチップチルトエラーのパワースペクトル密度に適合するように、動作を調節することもできる。図８により、チップチルトの大きさが、１０〜１００ヘルツという範囲において最大であり、１００〜１，０００ヘルツという範囲において低減し、その後、１，０００〜１０，０００ヘルツという範囲において再度減少することが、わかる。本発明を使用することにより、複数の組をなすミラーアクチュエータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃに対してアンプ９６がそれぞれ１０ヘルツという低周波数・５００ヘルツという中程度の周波数・１０００ヘルツという大きな周波数の補償信号を供給し得るように、マイクロプロセッサ９４から一組の信号を提供することにより、チップチルトエラーのパワースペクトル密度に対して、より良好に適合することができる。これにより、各組を実際に直列に動作させることによってよりコンパクトなパッケージでもってより大きなストロークを得ることができるとともに、個別の組をなすチップチルトアクチュエータを使用して、低周波数をより大きく補償させなおかつ高周波数を小さく補償させなおかつ中程度の周波数を中程度に補償させることによって、エラー補償に対してより良好に適合することができる。
【００２６】
本発明の他の利点は、図９に示すように、中心１１０を安定に維持しつつ、アクチュエータ１８ｂのストローク範囲のうちの中程度の動作ポイントを例えば７０ボルトに設定することにより、また、例えば５０ボルトという低電圧に設定することによりミラーの一部分１１２をより下方へと変形させることにより、また、例えば１００ボルトという高電圧に設定することによりミラーの他の部分１１４をより上方へと変形させることにより、変形可能ミラー１４ｂのミラー表面１６ｂを、全体的に変形させることも、また、ポイント１１０まわりに回転させることも、できることである。これにより、並進移動効果を低減し得るとともに、ビームステアリングの正確さを改良することができる。
【００２７】
屈曲プレート１３は、ミラーの中心まわりのチップチルト回転を抑制するとともに、図９に関して上述したように、変形可能ミラーの重量を、アクチュエータ３６の代わりに剛直な支柱３４に対して、軽減する。屈曲プレート１３は、図４に示すように中心軸線１９を横向きに配置した場合であってさえも、その固定部分２４によって、追加的な剛直さをモジュールに対して付与する。
【００２８】
好ましい実施形態においては、変形可能ミラー１４は、本出願人である Mark A. Ealeyによって２００３年１２月８日付けで出願された“Transverse Electrodisplacive
Actuator Array”と題する米国特許出願シリアル番号第１０／７３０，５１４号明細書に記載されたような、横方向電気変位アクチュエータアレイ４８を備えることができる。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。横方向電気変位アクチュエータアレイ２４８は、図１０に示すように、複数のアクチュエータ２５０，２５２を備えている。各アクチュエータは、支持構造２５４上に取り付けられている。アクチュエータは、長手方向軸線ｄ３３に沿った歪みではなく、アクチュエータ２５０を伸縮させ得るような、横方向軸線ｄ３１に沿って歪みを利用している。この場合、各々のアクチュエータは、少なくとも２つの電極を備えている。すなわち、アドレッシング用電極２５６と、共通電極２５８と、を備えている。アドレッシング用電極２５６は、支持構造２５４の表面２６２上においてコンタクト２６０に対して接続されている。一方、共通電極２５８は、表面２６６上においてコンタクト２６４に対して接続されている。構成に関し、本発明においては、複数の電極は、電極の伸縮方向に対する横方向ではなく、電極の伸縮方向に対して全体的に平行なものとされている。１つの利点は、起こり得るすべての分離やクラックが力または変位に対して直列ではなくむしろ横方向であることにより、界面応力が、デバイスの動作を妨害する要因とはなり得ないことである。加えて、得られるストロークは、もはや、電極の数およびラミネート積層体内におけるセラミック層の数に依存するものではなく、図１０に示すように、アクチュエータ２５０の長さに依存する。
【００２９】
図１０のアクチュエータ２５０，２５２は、図１１に示すようなより大きなアレイ２４８ａの一部とすることができる。このアレイ２４８ａは、複数のアクチュエータ２５０ａ，２５２ａ，２７２，２７４を備えている。アクチュエータ２５０ａ，２５２ａ，２７２，２７４は、支持構造２５４ａ上に取り付けられている。支持構造２５４ａは、それらアクチュエータと一体的なものとすることができる。アクチュエータどうしの分離は、切り溝すなわちソーカット２７６によって行うことができる。切り溝２７６は、それらアクチュエータどうしを２次元的に分離する。これにより、それらアクチュエータは、互いに独立な部材として機能することができる。また、図示のように、各アクチュエータ部材は、２つ以上のアドレッシング用電極と、２つ以上の共通電極と、を備えることができる。例えば、アクチュエータ２５０ａに関しては、図１１に示すように、３つのアドレッシング用電極２８０，２８２，２８４が存在する。これらは、アドレッシング用コンタクト２８６に対してユニットとして接続されている。複数の共通電極が存在することができる。例えば、４つの共通電極２８８，２９０，２９２，２９４が存在することができ、これらは、反射部材３００の取付面２９８においてメッキ付けによって形成された共通コンタクト２９６に対して、ユニットとして接続される。反射部材３００は、反対側の面上に、反射面３０２を備えている。反射面３０２は、典型的には、連続的な表面である。よって、アドレッシング用コンタクト２８６を選択的にアドレッシングすることにより、アクチュエータ２５０ａを伸張または収縮させることができ、これにより、アクチュエータ２５０ａが位置している場所において局所的に表面３０２を膨出または陥没させることができる。同様に、アドレッシング用コンタクト３０４，３０６，３０８を選択した場合には、表面３０２は、それぞれ関連するアクチュエータ２５２ａ，２７２，２７４の局所的位置に対応した領域において、駆動されることとなる。これにより、表面３０２は、印加された電圧に応じて膨出または陥没を引き起こす。これにより、表面３０２から反射される光学波面をの形状を整形することができる。典型的には、印加される電圧は、７０ボルトという静止レベルを有することができる。これにより、３０ボルトの増大によって、一方向にお
いてアクチュエータを伸縮させることができ、また、３０ボルトの低減によって、他の方向においてアクチュエータを伸縮させることができる。取付面２９８の戻り止め（あるいは、デテント）２９７は、任意の適切な接着剤によってあるいは任意の適切な接着技術によって、アクチュエータ２５２ａ，２５４ａ，２７２，２７４に対して連結されている。アクチュエータ部材は、支持構造によって支持された基端部を備えている。先端部は、反射部材を支持している。アドレッシング電極および共通電極は、互いに離間しているとともに、全体的に互いに平行なものとされている。電極は、横方向歪み軸線ｄ３１に沿って、アクチュエータ部材の基端部と先端部とがなす方向に沿って、延在している。
【００３０】
横方向電気変位アクチュエータアレイ２４８は、低電圧で動作しさらに２９３°Ｋ（室温）において良好に動作するような大きなストロークの伸縮式のマイクロアクチュエータを構成し得るよう、例えば強誘電性材料または強磁性材料のようなフェロイック（ferroic） 材料の横方向歪みを利用する。例え電歪セラミックや鉛マグネシウムニオブ酸塩（ＰＭＮ）といったような材料の横方向歪みを利用する。例えばタングステンベースの材料やストロンチウムベースの材料といったような他の材料を使用することにより、それぞれ、１２５Ｋ〜２００Ｋおよび３０Ｋ〜６５Ｋという温度範囲で動作させることができる。横方向歪み部材を利用することにより、セラミックと電極との間の界面応力が低減され、稠密にパッケージングされた構造の電気相互接続が、単純化される。電極インタフェース構造は、機械加工の許容度に敏感ではなく、性能および再現性に関してよりモジュール的なものであり、さらに、費用効果がよい。アクチュエータを形成するに際して要求されるラミネートの数は、より少なく、長さは、ストローク必要条件を満たすものとされる。電気相互接続は、共通背面にプリント回路基板技術を適用することにより、達成される。横方向電気変位アクチュエータ構成は、最大で１０７ 個という動作チャネルに適合したような、伸縮式の構成を提供する。長手方向の多層アクチュエータに関連した問題点（電気的な相互接続、界面応力、および、製造時の機械加工精度）は、動作モードを横方向モードとすることによって、解決される。アレイ２４８は、共同焼成されたかつ互いに交互配置された複数のセラミックおよび複数の電極層から形成することができる、あるいは、限定するものではないけれども鉛マグネシウムニトレートや鉛ジルコネートニトレートといったような単結晶材料から形成することができる。
【００３１】
横方向電気変位アクチュエータアレイは、ＰＭＮやあるいは他のフェロイック材料や強誘電性材料や強磁性材料の横方向電気歪みを利用する。これにより、応力に敏感な多層構成プロセスを必要とすることなく、大きなストロークを有した低電圧動作型のマイクロアクチュエータを形成することができる。横方向という向きであることのために、構造的負荷経路は、完全にセラミックを通過し、電極／セラミック界面を通過しない。さらに、界面応力が、大幅に低減する。なぜなら、長手方向における寸法変化が小さいからであり、また、不活性材料を使用した機械的なクランプ止めまたはピン止めが除去されるからである。ストロークは、追加的な層を追加することによってではなく、長さを調節することによって、得られる。
【００３２】
セラミックからなる一体的ブロックを複数の個別アクチュエータへと分離することは、標準的なマイクロソーイング技術によって達成される。横方向の構成は、耐故障性を有した構成（フォールトトレラントな構成）であって、精度が要求されない。これにより、製造時の電極の損傷や短絡を防止することができる。電極の電気的相互接続は、大幅に単純化される。個々のアクチュエータに対しての電気的アドレッシングは、一体的ブロックを使用して行われる。この一体的ブロックは、研磨されているとともに、露出された電極を備えている。プリント回路技術を使用することにより、個別のアドレッシング用アクチュエータチャネルと電子ドライバとの間における電気的相互接続を提供することができる。この結果、マイクロアクチュエータ技術によって、アクチュエータどうしの間の間隔が非常に小さい場合であってさえも、多層構成を使用する必要もなくまた微視的な電気的相互接続を使用する必要もなく、十分なストロークを提供することができる。この構成は、高精度の機械加工を行う必要なく容易に製造されるとともに、電気的活性状態においては、応力に対して極度の耐力を有している。さらに、この構成は、本質的に、低電圧に適合したものである。このことは、ハイブリッド型のマイクロエレクトロニクスのドライバ技術に適合している。電気的なアドレッシングのための相互接続は、それ自体が横方向に伸縮させる共通背面のところで行われる。この概念は、従来技術による電子セラミック製造技術およびプロセッシング技術を使用したような、高性能の伸縮式のマイクロアクチュエータ技術を提供する。
【００３３】
図１１においては、本発明による横方向電気変位アクチュエータアレイが、反射部材３００の取付面２９８に形成された共通電極２９６を有するものとして図示されているけれども、本発明においては、これは必須ではない。図１２に示すように、アレイ２４８ｂにおいては、反射部材３００ａは、取付面２９８ａ上にコンタクトを設けることなく、構成することができる。その代わりに、共通電極のための共通コンタクト２９６ａを、表面２９９に形成することができる。このようにして、アクチュエータ２５０ａ，２５２ａ，２７２，２７４を備えているアレイに対して、十分に電力を供給することができ、反射部材３００ａを接着する前にまたは接着剤によって取り付ける前に、テストすることができる。
【００３４】
支持構造２５４ａとアクチュエータ２５０ａ，２５２ａ，２７２，２７４との双方を含めたアレイの全体に対して、互いに直交する２つの方向において、カットを行うことができる。カットすなわち切り溝が、複数のアクチュエータを個々の部材へと分離することによって、適切な材料のフェリックセラミックからなるブロックを形成することができる。数個のカット３１０を行うことができる。これにより、図１３においてアレイ２４８ｃに関して図示しているように、複数のアクチュエータ３１２を得ることができる。あるいは、多数のカット３１４を行うことができる。これにより、図１４においてアレイ２４８ｄに関して図示しているように、多数のアクチュエータ３１６を得ることができる。支持構造３２２に支持された多数のアクチュエータ３２０を備えた図１５の横方向電気変位アクチュエータアレイ２４８ｅの相互接続は、図１５の底面３２３上の半田パッド３２４を使用して、図１２のコンタクト２８６ａ，２９６ａを形成することによって、行うことができる。底面３２３上には、ソケットグリッドアレイ３２６が配置される。ソケットグリッドアレイ３２６は、フレキシブルケーブル３３０に付設されたピングリッドアレイ３２８を受領することができる。
【００３５】
本発明による横方向電気変位アクチュエータアレイの有利なモジュール性は、図１６に示されている。図１６においては、図１５の多数の小さな横方向電気変位アクチュエータアレイ３２０が、図１６に組み込まれていて、より大きなアセンブリ３３２を形成している様子を見ることができる。これにより、連続的な表面とすることができるずっと大きな反射部材３３４に適合することができる。個々で、単一のケーブル３３６として図示されているようなすべてのフレキシブルケーブルは、ドライバ回路２４０ｂに対して接続されており、ドライバ回路２４０ｂは、マイクロプロセッサ２４２ｂに対して接続されている。選択されたプログラムを使用してマイクロプロセッサ２４２ｂによってドライバ回路２４０ｂを制御することにより、図１７Ａに示すように、励起された活性開口が存在しない状態とすることができ、また、図１７Ｂに示すように、およそ２５０ｎｍにまで単一のアクチュエータを励起することができ、また、図１７Ｃに示すように、３分の１のアクチュエータを励起することができ、また、図１７Ｄに示すように、すべてのアクチュエータを励起させることさえできる。１０２４個のアクチュエータを備えているモジュールが例示されている。すなわち、１ミリメートル間隔でもって３２×３２配列とされた１０２４個のアクチュエータを備えているモジュールが例示されている。ミラー変形は、１００ボルトにおいて０．２５ミクロンとして得られ、λ／２０００ｒｍｓにまで繰返し可能である。各アクチュエータに関し、平均キャパシタンスは、３０ｎｆとすることができ、平均ストロークは、２５０ｎｍとすることができる。
【００３６】
他の実施形態においては、１４４個のアクチュエータを備えているモジュールが例示される。すなわち、２．５ミリメートル間隔でもって１２×１２配列とされた１４４個のアクチュエータを備えているモジュールが例示される。ミラー変形は、１００ボルトにおいて２．５ｍｍとして得られ、λ／２０００ｒｍｓにまで繰返し可能である。各アクチュエータに関し、平均キャパシタンスは、０．５ｕｆ（あるいは、０．５μｆ）とすることができ、平均ストロークは、３．５ｍｍとすることができる。
【００３７】
本発明のいくつかの特定の特徴点がいくつかの図面におよび他の図面に図示されているけれども、これは、便宜的なものに過ぎない。なぜなら、本発明においては、各特徴点を、他の任意のあるいは他のすべての特徴点に対して組み合わせ得るからである。本明細書においては、『を具備している』、『を備えている』、『を有している』、『を含有している』、という用語は、広義にかつ包括的に解釈されるべきものであり、特定の物理的相互関係に限定されるものではない。さらに、本発明において開示されたすべての実施形態が、可能な実施形態を例示したものに過ぎないことは、理解されるであろう。
【００３８】
他の実施形態は、当業者には明らかであり、特許請求の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による一体型波面補正システムを示す斜視図である。
【図２】本発明による一体型波面補正システムの一部を破断して示す破断斜視図である。
【図３】図１および図２の一体型波面補正システムを示す分解斜視図である。
【図４】図２の４−４線に沿った概略的な矢視断面図であって、図１〜図３の一体型波面補正システムの剛直化バージョンを示している。
【図５】本発明による一体型波面補正システムに関する多段積層型という他の実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５の一体型波面補正システムを示す分解斜視図である。
【図７】チップチルトエラーおよび大きな時空周波数的波形エラーを検出するための、さらには、本発明による一体型波面補正システムにおけるチップチルト機構および変形可能ミラーのための駆動信号を生成するための、制御システムを概略的に示す図である。
【図８】波面におけるチップチルトエラーのパワースペクトル分布を示すグラフである。
【図９】本発明に基づきミラー表面に関して改良された回転特性を概略的に示す図である。
【図１０】本発明において使用可能な横方向電気変位アクチュエータを簡略化して示す図である。
【図１１】図１０の横方向電気変位アクチュエータを使用した横方向電気変位アクチュエータアレイを簡略化して示す図である。
【図１２】図１１と同様の横方向電気変位アクチュエータを簡略化して示す図であるものの、共通電極が支持構造を通して引き出されている。
【図１３】アクチュエータ部材の数を増大させたような横方向電気変位アクチュエータアレイを示す斜視図である。
【図１４】アクチュエータ部材の数を増大させたような横方向電気変位アクチュエータアレイを示す斜視図である。
【図１５】図１４の横方向電気変位アクチュエータアレイと、このアレイに関する電気的相互接続状況と、を示す分解斜視図である。
【図１６】ドライバ回路を備えたモジュール構成でもって図１４のアレイを示す斜視図である。
【図１７Ａ】横方向電気変位アクチュエータアレイによるミラー表面の局所的変形の様子を示す図である。
【図１７Ｂ】横方向電気変位アクチュエータアレイによるミラー表面の局所的変形の様子を示す図である。
【図１７Ｃ】横方向電気変位アクチュエータアレイによるミラー表面の局所的変形の様子を示す図である。
【図１７Ｄ】横方向電気変位アクチュエータアレイによるミラー表面の局所的変形の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    一体型波面補正システム
１２    取付デバイス
１３    屈曲プレート
１４    変形可能ミラー
１６    ミラー表面
１８    ミラーアクチュエータ
２２    固定部分
２４    フレキシブル部分
３０    チップチルト機構
３２    ベース
３４    支柱
３６    チップチルトアクチュエータ
【図１】
2008512723.tif 000003
【図２】
2008512723.tif 000004
【図３】
2008512723.tif 000005
【図４】
2008512723.tif 000006
【図５】
2008512723.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008512723.tif 000009
【図８】
2008512723.tif 000010
【図９】
2008512723.tif 000011
【図１０】
2008512723.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008512723.tif 000014
【図１３】
2008512723.tif 000015
【図１４】
2008512723.tif 000016
【図１５】
2008512723.tif 000017
【図１６】
2008512723.tif 000018
【図１７Ａ】
2008512723.tif 000019
【図１７Ｂ】
2008512723.tif 000020
【図１７Ｃ】
2008512723.tif 000021
【図１７Ｄ】
2008512723.tif 000022
【国際調査報告】
2008512723.tif 000023