变形镜

本公开涉及自适应光学，尤其涉及一种具有可偏转的变形镜。

背景技术：

1、随着成像系统中目标物距离不断增大，光谱范围不断提升，需要变形镜具有补偿远距离大气扰动的高幅值相位误差能力，因此，需要变形镜满足更大行程和精度的要求，目前市面上变形镜行程多小于50μm，精度小于20nm。

2、变形镜通过产生与畸变波前共轭的面形，来实现低阶到高阶相差的校正，但无法校正大气扰动带来光轴偏转，为保障成像系统在变焦过程中光轴光线，即系统零视场点的中心光线，固定不变，需使用倾斜镜来校正光轴偏转。常规倾斜镜结构的驱动器与镜面直接相连，会带来镜面与驱动器的转动中心不重合，镜面转动时会带来光束的平移，除此之外，倾斜镜元件的增加会提高光学系统复杂度，降低光能利用率。

技术实现思路

1、本公开的实施例提出了一种变形镜，以至少解决上述现有技术中存在的上述或者其它方面的至少一种技术问题。

2、根据本公开的实施例，提供了一种变形镜，包括：镜面，适用于反射照射到所述镜面上的光束；位移驱动模块，与所述镜面固定连接，适用于基于所述镜面的柔性驱动所述镜面在多个部位中的至少一个部位产生轴向方向的变形；以及偏转驱动模块。该偏转驱动模块，包括：第一基座，所述位移驱动模块设置于所述第一基座上；以及多个偏转单元，安装在所述第一基座内，每个所述偏转单元适用于基于所述偏转单元在所述镜面的轴向方向的尺寸变化驱动所述位移驱动模块和所述镜面在所述镜面的轴向方向上发生偏转。

3、根据本公开的实施例，每个所述偏转单元包括：柔性壳体，设置在所述第一基座中；第一驱动器，安装在所述柔性壳体中，所述第一驱动器在与所述镜面的轴向方向垂直的伸缩方向上的伸展和收缩驱动所述柔性壳体在所述轴向方向上的尺寸减小或者增大；以及连接柱，安装在所述位移驱动模块和所述柔性壳体之间，使得所述位移驱动模块和所述镜面通过所述连接柱随所述柔性壳体的尺寸变化在所述轴向方向上发生偏转。

4、根据本公开的实施例，还包括：偏转台面，设置在所述第一基座的外部，适用于支撑所述位移驱动模块，所述连接柱连接在所述柔性壳体和所述偏转台面之间并从所述第一基座伸出，使得所述偏转台面随所述柔性壳体的尺寸变化在所述轴向方向上发生偏转。

5、根据本公开的实施例，所述位移驱动模块包括：第二基座，设置于所述偏转驱动模块上；以及多个第二驱动器，连接在所述第二基座与所述镜面之间，每个所述第二驱动器在与所述轴向方向上的伸展和收缩驱动所述镜面与所述第二驱动器连接的部位在所述轴向方向产生变形；优选地，多个所述第二驱动器布置在同心的至少一个圆周上。

6、根据本公开的实施例，所述第二基座包括：第一支撑盘，多个所述第二驱动器安装在所述第一支撑盘上；第二支撑盘，安装在所述偏转驱动模块上；以及多个支撑柱，连接在所述第一支撑盘和第二支撑盘之间，以在所述第一支撑盘和所述第二支撑盘之间形成容纳空间。

7、根据本公开的实施例，所述第二驱动器包括多个压电驱动柱，多个所述压电驱动柱在所述压电驱动柱的伸缩方向上叠加；优选地，所述第二驱动器包括两个所述压电驱动柱，所述压电驱动柱直径小于10mm，两个所述压电驱动柱间的预紧力大于200n，所述第二驱动器的工作频率大于100hz，所述第二驱动器的驱动精度为全行程的1/10000到1/500000。

8、根据本公开的实施例，多个所述第二驱动器按等间距阵列与所述镜面固定连接，所述第二驱动器的数量和间距基于所述镜面需求设置。

9、根据本公开的实施例，所述偏转单元为4个，所述4个偏转单元采用四点均布设置，所述偏转单元的偏转精度小于全行程的万分之一。

10、根据本公开的实施例，所述镜面的直径与厚度比不大于500；所述镜面的材料包括单晶硅、sic和金属片中任意一种。

11、根据本公开的实施例，在所述镜面的相对的两个面上覆盖反射膜，所述反射膜的材料包括铝、银和金中任意一种。

12、根据本公开上述实施例的变形镜，利用变形镜镜面的柔性通过位移驱动模块可以使镜面可以产生局部的轴向方向的变形；利用偏转驱动模块中的多个偏转单元在镜面的轴向方向的尺寸变化，可以驱动镜面作为一个整体产生轴向方向上的偏转，通过位移驱动模块和偏转驱动模块可以实现光轴调整和辅助调焦功能，可通过面形控制进行各阶相差校正，以达到降低光学系统复杂度的目的。

技术特征：

1.一种变形镜，包括：

2.根据权利要求1所述的变形镜，其中，每个所述偏转单元包括：

3.根据权利要求2所述的变形镜，还包括：

4.根据权利要求1所述的变形镜，其中，所述位移驱动模块包括：

5.根据权利要求1所述的变形镜，其中，所述第二基座包括：

6.根据权利要求4所述的变形镜，其中，所述第二驱动器包括多个压电驱动柱，多个所述压电驱动柱在所述压电驱动柱的伸缩方向上叠加；

7.根据权利要求4中所述的变形镜，其中：多个所述第二驱动器按等间距阵列与所述镜面固定连接，所述第二驱动器的数量和间距基于所述镜面需求设置。

8.根据权利要求1至5中任一所述的变形镜，其中，所述偏转单元为4个，所述4个偏转单元采用四点均布设置，所述偏转单元的偏转精度小于全行程的万分之一。

9.根据权利要求1至5中任一所述的变形镜，其中，所述镜面的直径与厚度比不大于500；所述镜面的材料包括单晶硅、sic和金属片中任意一种。

10.根据权利要求1至5中任一所述的变形镜，其中，在所述镜面的相对的两个面上覆盖反射膜，所述反射膜的材料包括铝、银和金中任意一种。

技术总结
一种变形镜，该变形镜包括：镜面，适用于反射照射到镜面上的光束；位移驱动模块，与镜面固定连接，适用于基于镜面的柔性驱动镜面在多个部位中的至少一个部位产生轴向方向的变形；以及偏转驱动模块，该偏转驱动模块包括：第一基座，位移驱动模块设置于第一基座上；以及多个偏转单元，安装在第一基座内，每个偏转单元适用于基于偏转单元在镜面的轴向方向的尺寸变化驱动位移驱动模块和镜面在镜面的轴向方向上发生偏转。

技术研发人员：李金潮,杨晋玲
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15