WO2023095943A1 - 변형거울용 플랫폼 - Google Patents

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WO2023095943A1
WO2023095943A1 PCT/KR2021/017400 KR2021017400W WO2023095943A1 WO 2023095943 A1 WO2023095943 A1 WO 2023095943A1 KR 2021017400 W KR2021017400 W KR 2021017400W WO 2023095943 A1 WO2023095943 A1 WO 2023095943A1
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deformable mirror
horizontal
platform
deformable
base plate
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PCT/KR2021/017400
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Inventor
나자경
Original Assignee
나자경
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/185—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors with means for adjusting the shape of the mirror surface
    • G—PHYSICS
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus

Definitions

  • the present invention relates to a platform for a deformable mirror, and more particularly, to a platform for a deformable mirror capable of increasing the tip-tilt range of the deformable mirror and reducing the size of the deformable mirror platform by using a horizontal driving means. It's about
  • Adaptive optics is a technology related to compensating for the distortion of the light wavefront caused by atmospheric turbulence or the distortion of the light wavefront that occurs in an optical system composed of optical elements, and is used in various cutting-edge fields such as astronomy, defense, optical communication, and bio optics.
  • An adaptive optics system usually consists of a deformable mirror, a light wavefront sensor, and a control system for controlling them. play a role in
  • the deformation of the deformable mirror can be achieved by controlling a plurality of actuators attached to the back of the mirror surface. Since the actuator for deformability of the deformable mirror must be capable of fast and fine driving, a piezoelectric element or a voice coil using electromagnetic driving force can be used as an actuator. can
  • Patent Document 1 KR10-1931959 B1
  • an object of the present invention is to solve such conventional problems, and to provide a platform for a deformable mirror that can be easily applied to existing deformable mirrors or large deformable mirrors and can prevent the configuration of an optical system from becoming complicated or enlarged. there is.
  • a horizontal base plate a plurality of drive modules bonded to an upper portion of the base plate and spaced apart along the circumference; and a deformable mirror cradle having a circumferential portion connected to each of the driving modules and disposed at a spaced position above the base plate, wherein each of the driving modules is fixed to the base plate and generates a horizontal movement, a horizontal actuator; and a conversion member that receives the horizontal movement of the horizontal actuator and converts it into a vertical movement and transfers it to the deformable mirror holder.
  • Three of the driving modules may be arranged at equal intervals along the circumference.
  • the horizontal driver may be formed of a piezoelectric element driver.
  • the shifting member may include a horizontal portion connected to the horizontal actuator and extending in a horizontal direction, a vertical portion extending upward from an end of the horizontal portion and connected to the deformable mirror holder, and a space between the horizontal portion and the vertical portion.
  • a reference portion connected to the horizontal portion and the vertical portion and serving as a rotation axis of the horizontal portion and the vertical portion may be provided.
  • the conversion member may be formed of an 'L'-shaped flexure in which the horizontal part, the vertical part, and the reference part are integrally formed.
  • the horizontal part may be connected to the horizontal actuator through a first auxiliary flexure, and the vertical part may be connected to the deformable mirror holder through a second auxiliary flexure.
  • the switching member a plurality of different sizes can be connected to each other to increase the movement in the vertical direction.
  • the driving module may further include an elastic member that pushes the horizontal portion toward the horizontal actuator.
  • a height at which the deformable mirror cradle and the driving module are connected may be formed to match a mirror surface height of a deformable mirror placed on the deformable mirror cradle.
  • the deformable mirror platform according to the present invention may further include a sensor for measuring the distortion of the light wavefront of the deformable mirror placed on the deformable mirror cradle, and a control unit for controlling each of the driving modules based on the sensing values of the sensor.
  • the platform for the deformable mirror of the present invention is smaller in size than the existing deformable mirror platform.
  • the degree of tip-tilt of the deformable mirror can be increased, and it can be applied to a large deformable mirror.
  • the platform for a deformable mirror according to the present invention can operate stably and easily.
  • FIG. 1 is a perspective view of a platform for a deformable mirror according to the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view of a driving module constituting a platform for a deformable mirror according to the present invention
  • FIG. 3 is an explanatory view of a switching member constituting a platform for a deformable mirror according to the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a case in which a plurality of switching members are provided in a driving module constituting a platform for a deformable mirror according to the present invention
  • FIG. 5 is an explanatory view of a height at which a deformable mirror cradle and a driving module are connected in a platform for a deformable mirror according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a platform 1 for a deformable mirror according to the present invention.
  • a platform 1 for a deformable mirror according to the present invention includes a base plate 10, a plurality of driving modules 20, and a deformable mirror holder 30.
  • the base plate 10 is formed in a flat plate shape and is disposed horizontally.
  • the driving modules 20 are bonded to the upper portion of the base plate 10 and are spaced apart from each other along the circumference.
  • the driving module 20 may be disposed along the circumference of the base plate 10 . 1 shows an example in which three driving modules 20 are arranged at equal intervals on the base plate 10, but two or more driving modules 20 may be formed.
  • the deformable mirror holder 30 is a horizontal plate-shaped member spaced apart from the upper portion of the base plate 10 and has a circumferential portion connected to each of the driving modules 20 .
  • the deformable mirror holder 30 can maintain a state of being spaced apart from the base plate 10 by the driving module 20, and can be tip-tilted by the operation of each driving module 20. It is possible that the deformable mirror M placed on the deformable mirror cradle 30 is tip-tilted by the tip-tilt of the deformable mirror cradle 30 .
  • the deformable mirror M may be directly bonded to the deformable mirror cradle 30 or bonded to the deformable mirror cradle 30 through the joint plate 40 fixed to the lower surface of the deformable mirror M. .
  • the deformable mirror M can be more easily fixed to the deformable mirror cradle 30.
  • each of the driving modules 20 includes a horizontal actuator 21 and a switching member 22 .
  • 2 shows an explanatory view of the driving module 20 .
  • the position of the horizontal driver 21 is fixed with respect to the base plate 10 through the housing 23 of the driving module 20 and generates movement in the horizontal direction.
  • the horizontal actuator 21 may be disposed in a direction parallel to the tangential line of the deformable mirror M placed on the deformable mirror holder 30 .
  • the switching member 22 serves to receive the horizontal movement of the horizontal actuator 21 and convert it to vertical movement, and transmit the converted movement to the deformable mirror holder 30 .
  • This shifting member 22 it is possible to tip-tilt the deformable mirror holder 30 by the horizontal movement of the horizontal driver 21.
  • the horizontal actuator 21 and the shifting member 22 may be disposed within the housing 23 of the driving module 20 .
  • the platform 1 for the transforming mirror of the present invention since the horizontal actuator 21 generating horizontal movement is used for the tip-tilt of the transforming mirror M, the conventional actuator generating vertical movement is used. Unlike the platform for the deformable mirror in which the deformable mirror M was tip-tilted using the platform, the height is not high.
  • the existing deformable mirror M can also be tip-tilted if it can be fixed on the deformable mirror cradle 30. do.
  • three driving modules 20 are arranged at equal intervals along the circumference.
  • the three driving modules 20 can stably support the deformable mirror holder 30 and prevent the deformable mirror platform 1 according to the present invention from being too complicated.
  • the horizontal driver 21 of the driving module 20 may be made of a piezoelectric element driver. In this case, the driving module 20 can finely and quickly adjust the angle of the deformable mirror holder 30 .
  • the switching member 22 may include a horizontal portion 22a, a vertical portion 22b, and a reference portion 22c. 3 shows an explanatory view of such a switching member 22 .
  • the horizontal portion 22a is connected to the horizontal driver 21 and extends in the horizontal direction.
  • the horizontal part 22a is connected to the horizontal actuator 21 on the same axis.
  • the vertical portion 22b extends upward from the end of the horizontal portion 22a and is connected to the deformable mirror holder 30 . That is, the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b have an approximate 'L' shape.
  • the reference portion 22c is located in a space between the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b, and may be connected to a connection portion between the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b.
  • the reference portion 22c may be a rotation axis of the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b. That is, the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b may rotate based on the reference portion 22c.
  • the reference portion 22c may be bonded to the wall of the housing 23 of the driving module 20 and fixed at a certain height from the upper surface of the base plate 10 .
  • this shifting member 22 when the horizontal actuator 21 generates a horizontal movement, the horizontal part 22a and the horizontal actuator 21 and the connected part moves. Since it is formed to be rotatable based on one point, the distal end of the horizontal portion 22a (the end connected to the vertical portion 22b) moves upward. The movement of the horizontal part 22a is transmitted to the vertical part 22b so that the vertical part 22b moves upward, and the circumference of the deformable mirror holder 30 connected to the vertical part 22b moves upward. will do When the movement size of the horizontal actuator 21 is differently adjusted in each driving module 20, the height of each part around the deformable mirror holder 30 is changed, so that the deformable mirror holder 30 can be tip-tilted.
  • the switching member 22 When the switching member 22 includes a horizontal portion 22a, a vertical portion 22b, and a reference portion 22c, the switching member 22 is made of a flexure having an approximate 'L' shape. can That is, the horizontal portion 22a, the vertical portion 22b, and the reference portion 22c are integrally formed, and the connection portion of the reference portion 22c to the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b is thinner than other portions. It can be formed and deformably formed. In the conversion member 22, as the connection portion of the reference portion 22c to the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b is bent, the horizontal portion 22a and the vertical portion 22b are connected to the reference portion 22c. can rotate
  • This 'L'-shaped flexure can change the direction of the driving force of the horizontal actuator 21 while being simply formed.
  • the switching member 22 may further include a first auxiliary flexure 22d and a second auxiliary flexure 22e.
  • the first auxiliary flexure 22d connects the horizontal part 22a and the horizontal actuator 21, and the second auxiliary flexure 22e serves to connect the vertical part 22b and the deformable mirror holder 30. do.
  • the angle formed by the horizontal part 22a and the horizontal driver 21, and the vertical part 22b and the deformable mirror holder 30 angle should be different.
  • the first auxiliary flexure 22d and the second auxiliary flexure 22e are deformed when the horizontal part 22a and the vertical part 22b rotate, so that the connection part between the horizontal part 22a and the horizontal actuator 21 and the vertical It is possible to prevent stress from being concentrated on the connection portion between the portion 22b and the deformable mirror holder 30.
  • the first auxiliary flexure 22d and the second auxiliary flexure 22e may be integrally formed together with the horizontal portion 22a, the vertical portion 22b, and the reference portion 22c to form one flexure. .
  • the conversion member 22 may be formed by connecting a plurality of different sizes. 4 shows an explanatory diagram for this case.
  • the smallest one is connected to the horizontal actuator 21, and the larger ones are arranged in order toward the deformable mirror holder 30. And adjacent ones are positioned so that their upper and lower sides are opposite to each other.
  • the plurality of shifting members 22 can increase the movement in the vertical direction. That is, the vertical movement increases according to the ratio of the rotation radii of the transition members 22 connected to each other.
  • the driving module 20 may further include an elastic member 24 .
  • the elastic member 24 serves to push the horizontal portion 22a of the switching member 22 toward the horizontal actuator 21 .
  • the elastic member 24 prevents the shifting member 22 from rotating due to the load of the deformable mirror M when the horizontal driver 21 is not driven, so that the deformable mirror holder 30 can be stably fixed.
  • the horizontal actuator 21 When the horizontal actuator 21 is driven to move the vertical portion 22b upward or downward, the horizontal actuator 21, which is a piezoelectric element that is vulnerable to tensile force during rapid expansion and contraction in balance with the driving force of the horizontal actuator 21 can be prevented from being damaged.
  • the height at which the deformable mirror cradle 30 and the driving module 20 are connected may be formed to match the mirror surface height of the deformable mirror M placed on the deformable mirror cradle 30. .
  • the central axis of the inclination by the driving modules 20 may be located at the center height of the mirror surface of the deformable mirror M, and therefore, the drive module 20 is used to some extent for tip-tilting of the deformable mirror M. It is possible to facilitate the process of calculating whether the movement of M should be generated.
  • the central axis of the inclination of the deformable mirror M is not located at the central height of the mirror surface, the central axis of the inclination when tip-tilted is Compared to the case where the beam is located at the center height of the mirror surface, the direction of the beam incident to the deformable mirror M is the same, but the position of the incident beam is deviated from the center according to the amount of tip-tilt on the mirror surface of the deformable mirror M, and as a result As a result, the moving path of the beam in the optical system may deviate from the desired position.
  • the deformable mirror cradle 30 includes a connecting member 32 having an 'L'-shaped cross section.
  • the lower end of the connecting member 32 is connected to the circumference of the flat body 31 of the deformable mirror holder 30 and the upper end is connected to the driving module 20 .
  • the height of the main body 31 of the deformable mirror cradle 30 is located lower than the height of the junction between the deformable mirror cradle 30 and the driving module 20, and is seated on the main body 31 of the deformable mirror cradle 30.
  • the height of the mirror surface of the deformable mirror M is aligned with the height of the connecting portion with the driving module 20.
  • the platform 1 for a deformable mirror according to the present invention may further include a sensor (not shown) and a controller (not shown).
  • the sensor serves to measure the optical wavefront distortion of the deformable mirror M placed on the deformable mirror holder 30, and the control unit controls each of the driving modules 20 based on the sensing values of the sensor. That is, the control unit calculates the tip-tilt value of the deformable mirror M for compensating for the distortion of the light wavefront of the deformable mirror M based on the sensing value of the sensor, and each drive to make the calculated tip-tilt value.
  • Each drive module 20 is driven by calculating the degree of operation of the module 20 .
  • the platform 1 for a deformable mirror according to the present invention can tip-tilt the deformable mirror M automatically.
  • reference portion 22d first auxiliary flexure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

본 발명은 변형거울용 플랫폼에 관한 것으로서, 수평한 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상부에 접합되며, 원주를 따라 이격 배치되는 다수 개의 구동모듈; 및 둘레부가 상기 구동모듈 각각에 연결되며 상기 베이스 플레이트 상부로 이격된 위치에 배치되는 변형거울 거치대;를 포함하며, 상기 구동모듈 각각은, 상기 베이스 플레이트에 고정되며 수평 방향 움직임을 발생시키는 수평 구동기, 및 상기 수평 구동기의 수평 방향 움직임을 전달받아 상하 방향 움직임으로 전환하고 상기 변형거울 거치대에 전달하는 전환부재를 구비할 수 있다.

Description

변형거울용 플랫폼
본 발명은 변경거울용 플랫폼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수평형 구동수단을 이용하여 변형거울의 팁-틸트 범위를 크게 할 수 있으면서도 변형거울용 플랫폼의 크기를 작게 하는 것이 가능한 변형거울용 플랫폼에 관한 것이다.
적응광학은 대기난류로 인한 빛 파면의 왜곡이나 광학요소들로 구성된 광학계에서 발생하는 광파면의 왜곡을 보상하는 것과 관련된 기술로서, 천문, 방산, 광통신 그리고 바이오 광학 등 다양한 첨단 분야에서 활용되고 있다.
적응광학계는 보통 변형거울, 광파면 센서, 그리고 이들을 제어하기 위한 제어시스템으로 구성되며, 광파면 센서는 파면의 왜곡을 측정하는 역할을 하고, 변형거울은 측정된 파면의 왜곡이 상쇄되도록 경면을 변형시키는 역할을 한다.
변형거울의 변형은 경면 뒤쪽에 부착된 복수의 구동기들을 제어하여 이루어질 수 있는데, 변형거울의 변형을 위한 구동기는 빠르고 미세한 구동이 가능해야하기 때문에 압전소자 또는 전자기 구동력을 이용한 보이스 코일 등이 구동기로서 사용될 수 있다.
위와 같은 구동기들은 미세하게 동작이 가능한 반면 구동 범위가 작은 특성을 가지기 때문에, 대기난류에 의한 파면 왜곡 성분 중 가장 큰 성분인 기울기 성분을 보상할 경우 최대 스트로크를 모두 소진하게 되어 파면 왜곡을 충분히 보상할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 광경로 상에 별도의 2축 파면 기울기 보상만을 담당하는 팁-틸트(tip-tilt) 거울을 배치하거나, 구성의 복잡성을 피하기 위해 변형거울 자체를 팁-틸트시키는 시도들이 있었다. 그러나 별도의 2축 파면 기울기 보상만을 담당하는 팁-틸트(tip-tilt) 거울을 배치하는 경우에는 광학계의 구성이 복잡해질 수 있으며, 변형거울 자체를 팁-틸트시키는 경우에는 기존의 변형거울에 적용하기 어렵고 특히 대형 변형거울에 대해서는 통상적인 구동기를 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR10-1931959 B1
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 변형거울이나 대형 변형거울에도 적용이 용이하며 광학계의 구성이 복잡해지거나 커지는 것을 방지할 수 있는 변형거울용 플랫폼을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 수평한 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상부에 접합되며, 원주를 따라 이격 배치되는 다수 개의 구동모듈; 및 둘레부가 상기 구동모듈 각각에 연결되며 상기 베이스 플레이트 상부로 이격된 위치에 배치되는 변형거울 거치대;를 포함하며, 상기 구동모듈 각각은, 상기 베이스 플레이트에 고정되며 수평 방향 움직임을 발생시키는 수평 구동기, 및 상기 수평 구동기의 수평 방향 움직임을 전달받아 상하 방향 움직임으로 전환하고 상기 변형거울 거치대에 전달하는 전환부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.에 의해 달성된다.
상기 구동모듈은 3개가 원주를 따라 등간격으로 배치될 수 있다.
상기 수평 구동기는 압전소자 구동기로 이루어질 수 있다.
상기 전환부재는, 상기 수평 구동기에 연결되며 수평 방향으로 연장되는 수평부, 상기 수평부의 단부로부터 상부로 연장되어 상기 변형거울 거치대에 연결되는 수직부, 및 상기 수평부와 상기 수직부 사이 공간에서 상기 상기 수평부와 상기 수직부에 연결되며, 상기 수평부와 상기 수직부의 회전축이 되는 기준부를 구비할 수 있다.
상기 전환부재는, 상기 수평부, 상기 수직부 및 상기 기준부가 일체로 이루어진 'L' 형상의 플렉셔(flexure)로 형성될 수 있다.
상기 수평부는 제1 보조 플렉셔를 통해 상기 수평 구동기에 연결되고, 상기 수직부는 제2 보조 플렉셔를 통해 상기 변형거울 거치대에 연결될 수 있다.
상기 전환부재는, 크기가 서로 다른 다수 개가 서로 이음되어 상하 방향 움직임을 크게 할 수 있다.
상기 구동모듈은, 상기 수평부를 상기 수평 구동기 방향으로 밀어내는 탄성부재를 더 구비할 수 있다.
상기 변형거울 거치대와 상기 구동모듈이 연결되는 높이는, 상기 변형거울 거치대 상에 놓여지는 변형거울의 경면 높이에 맞추어 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼은, 상기 변형거울 거치대 상에 놓여지는 변형거울의 광파면 왜곡을 측정하는 센서, 및 상기 센서의 센싱값을 기반으로 상기 구동모듈 각각을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 변형거울용 플랫폼은 기존 변형거울 플랫폼에 비해 크기가 작다.
그리고 변형거울 거치대 상에 고정될 수 있다면 기존의 변형거울에도 적용하는 것이 가능하다.
또한, 작은 크기의 구동기로 큰 상하 방향 동작을 발생시킬 수 있어, 변형거울의 팁-틸트 정도를 크게 할 수 있고 대형 변형거울에도 적용이 가능하다.
본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼은 안정적이면서도 용이하게 동작할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼의 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼을 구성하는 구동모듈에 관한 설명도,
도 3은 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼을 구성하는 전환부재에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼을 구성하는 구동모듈에서 전환부재가 다수 개 구비되는 경우에 관한 설명도,
도 5는 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼에서 변형거울 거치대와 구동모듈이 연결되는 높이에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼(1)의 사시도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼(1)은 베이스 플레이트(10), 다수 개의 구동모듈(20) 및 변형거울 거치대(30)를 포함하여 이루어진다.
베이스 플레이트(10)는 평평한 판형으로 이루어지며 수평하게 배치된다.
구동모듈(20)은 베이스 플레이트(10) 상부에 접합되며, 원주를 따라 서로 이격되어 배치된다. 구동모듈(20)은 베이스 플레이트(10)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 도 1에는 베이스 플레이트(10) 상에 구동모듈(20)이 3개가 등간격으로 배치된 예시가 도시되어 있으나, 구동모듈(20)은 2개 또는 4개 이상이 형성될 수도 있다.
변형거울 거치대(30)는 베이스 플레이트(10)의 상부로 이격되어 위치하는 수평한 판형의 부재로서, 둘레부가 구동모듈(20) 각각에 연결된다. 변형거울 거치대(30)는 구동모듈(20)에 의해 베이스 플레이트(10)와 이격되는 상태를 유지할 수 있으며, 각 구동모듈(20)의 동작에 의해 팁-틸트 되는 것이 가능하다. 변형거울 거치대(30)의 팁-틸트에 의해 변형거울 거치대(30) 상에 놓여지는 변형거울(M)이 팁-틸트되는 것이 가능하다.
참고로, 변형거울(M)은 변형거울 거치대(30) 위에 직접 접합될 수도 있고, 변형거울(M)의 하면에 고정되는 접합판(40)을 통해 변형거울 거치대(30)에 접합될 수도 있다. 변형거울(M)이 접합판(40)을 통해 변형거울 거치대(30)에 접합되는 경우, 변형거울(M)을 변형거울 거치대(30)에 보다 쉽게 고정할 수 있다.
구동모듈(20) 각각은 보다 구체적으로, 수평 구동기(21)와 전환부재(22)를 구비한다. 도 2에는 구동모듈(20)에 관한 설명도가 도시되어 있다.
수평 구동기(21)는 구동모듈(20)의 하우징(23)을 통해 베이스 플레이트(10)에 대해 위치가 고정되며, 수평 방향의 움직임을 발생시킨다. 수평 구동기(21)는 변형거울 거치대(30) 상에 놓여지는 변형거울(M)의 접선과 나란한 방향으로 배치될 수 있다.
전환부재(22)는 수평 구동기(21)의 수평 방향 움직임을 전달받아 상하 방향 움직임으로 전환하고, 전환한 움직임을 변형거울 거치대(30)에 전달하는 역할을 한다. 이러한 전환부재(22)에 의해, 수평 구동기(21)의 수평 방향 움직임으로 변형거울 거치대(30)를 팁-틸트시키는 것이 가능하다.
수평 구동기(21)와 전환부재(22)는 구동모듈(20)의 하우징(23) 내에 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 변형거울용 플랫폼(1)에 의하면, 변형거울(M)의 팁-틸트를 위해 수평 방향 움직임을 발생시키는 수평 구동기(21)를 사용하므로, 기존의 상하 방향 움직임을 발생시키는 구동기를 사용하여 변형거울(M)을 팁-틸트 하였던 변형거울용 플랫폼과는 달리 높이가 높지 않다.
상기했던 바와 같이, 전환부재(22)에 의해 수평 구동기(21)의 움직임을 상하 방향으로 전환할 수 있으므로, 변형거울(M)을 팁-틸트 하는 것이 가능하다.
또한, 변형거울 거치대(30)의 기울기를 조정하여 변형거울(M)을 팁-틸트 하기 때문에 변형거울 거치대(30) 상에 고정될 수 있다면 기존의 변형거울(M) 또한 팁-틸트 하는 것이 가능하다.
도 1에서와 같이, 구동모듈(20)은 3개가 원주를 따라 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 3개의 구동모듈(20)은 변형거울 거치대(30)를 안정적으로 지지할 수 있으면서도 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼(1)이 너무 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
구동모듈(20)의 수평 구동기(21)는 압전소자 구동기로 이루어질 수 있다. 이 경우, 구동모듈(20)이 변형거울 거치대(30)의 각도를 미세하고 빠르게 조정해줄 수 있다.
전환부재(22)는 보다 구체적으로, 수평부(22a), 수직부(22b) 및 기준부(22c)를 구비할 수 있다. 도 3에는 이러한 전환부재(22)에 관한 설명도가 도시되어 있다.
수평부(22a)는 수평 구동기(21)에 연결되며 수평 방향으로 연장된다. 수평부(22a)는 수평 구동기(21)와 동일 축 상에서 연결된다.
수직부(22b)는 수평부(22a)의 단부로부터 상부로 연장되어 변형거울 거치대(30)에 연결된다. 즉, 수평부(22a)와 수직부(22b)는 대략적인 형상이 'L' 형상으로 이루어진다.
기준부(22c)는 수평부(22a)와 수직부(22b) 사이 공간에 위치하며, 수평부(22a)와 수직부(22b)의 연결부에 연결될 수 있다. 기준부(22c)는 수평부(22a)와 수직부(22b)의 회전축이 될 수 있다. 즉, 수평부(22a)와 수직부(22b)는 기준부(22c)를 기준으로 회전할 수 있다. 기준부(22c)는 구동모듈(20)의 하우징(23)의 벽체에 접합되어 베이스 플레이트(10)의 상면에서 일정 높이 상에 고정될 수 있다.
이러한 전환부재(22)는, 수평 구동기(21)가 수평 방향 움직임을 발생시키면 수평부(22a)가 수평 구동기(21)와 연결된 부분이 이동하게 되는데, 수평부(22a)가 기준부(22c)에 의해 한 점을 기준으로 회전 가능하게 형성되므로 수평부(22a)의 원위 단부(수직부(22b)와 연결되는 단부)가 상부로 이동하게 된다. 그리고 이러한 수평부(22a)의 움직임은 수직부(22b)로 전달되어 수직부(22b)가 상부로 이동하게 되고, 수직부(22b)와 연결된 변형거울 거치대(30)의 둘레 부분이 상부로 이동하게 된다. 각 구동모듈(20)에서 수평 구동기(21)의 움직임 크기를 다르게 조절하면 변형거울 거치대(30) 둘레의 각 부분 높이가 달라지게 되어, 변형거울 거치대(30)가 팁-틸트 될 수 있다.
전환부재(22)가 수평부(22a), 수직부(22b) 및 기준부(22c)를 구비하는 경우, 전환부재(22)는 대략적인 형상이 'L' 형상인 플렉셔(flexure)로 이루어질 수 있다. 즉, 수평부(22a), 수직부(22b) 및 기준부(22c)는 일체로 형성되며, 수평부(22a)와 수직부(22b)에 대한 기준부(22c)의 연결부가 다른 부분보다 얇게 형성되어 변형 가능하게 형성될 수 있다. 이러한 전환부재(22)는 수평부(22a)와 수직부(22b)에 대한 기준부(22c)의 연결부가 휘어지면서 수평부(22a)와 수직부(22b)가 기준부(22c)를 기준으로 회전할 수 있다.
이러한 'L' 형상의 플렉셔는 단순하게 형성되면서도 수평 구동기(21)의 구동력 방향을 전환해주는 것이 가능하다.
전환부재(22)는 제1 보조 플렉셔(22d)와 제2 보조 플렉셔(22e)를 더 구비할 수 있다.
제1 보조 플렉셔(22d)는 수평부(22a)와 수평 구동기(21)를 연결하고, 제2 보조 플렉셔(22e)는 수직부(22b)와 변형거울 거치대(30)를 연결하는 역할을 한다.
전환부재(22)의 수평부(22a)와 수직부(22b)가 회전하는 경우, 수평부(22a)와 수평 구동기(21)가 이루는 각도, 그리고 수직부(22b)와 변형거울 거치대(30)가 이루는 각도가 달라져야 한다. 제1 보조 플렉셔(22d)와 제2 보조 플렉셔(22e)는 수평부(22a)와 수직부(22b)의 회전시 변형됨으로써 수평부(22a)와 수평 구동기(21)의 연결부, 그리고 수직부(22b)와 변형거울 거치대(30)의 연결부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보조 플렉셔(22d)와 제2 보조 플렉셔(22e)는 수평부(22a), 수직부(22b) 및 기준부(22c)와 함께 일체로 형성되어 하나의 플렉셔를 형성할 수 있다.
전환부재(22)는 크기가 서로 다른 다수 개가 이음되어 형성될 수 있다. 도 4에는 이러한 경우에 관한 설명도가 도시되어 있다. 다수 개의 전환부재(22)는 가장 작은 것이 수평 구동기(21)에 연결되고, 변형거울 거치대(30) 방향으로 갈수록 차례대로 큰 것이 배치된다. 그리고 인접하는 것은 상하가 서로 반대되도록 위치한다.
다수 개의 전환부재(22)는 상하 방향 움직임을 크게 하는 것이 가능하다. 즉, 서로 이음된 전환부재(22)의 회전 반경 비율에 따라 상하 방향 움직임이 커지게 된다.
이에 따라, 작은 움직임을 발생시키는 수평 구동기(21)를 이용하여서도 큰 상하 방향 움직임을 발생시켜, 변형거울(M)의 팁-틸트 정도를 크게 할 수 있다.
수평 구동기(21)에 직접 연결된 전환부재(22)의 수직부(22b)가 수평 구동기(21)의 동작에 의해 상부로 이동하는 경우, 그 다음에 배치된 전환부재(22)의 수직부(22b)는 하부로 이동하게 되므로, 전환부재(22)는 홀수 개 구비되어야 할 것이다. 반면, 수평 구동기(21)에 직접 연결된 전환부재(22)의 수직부(22b)가 수평 구동기(21)의 동작에 의해 하부로 이동하는 경우, 그 다음에 배치된 전환부재(22)의 수직부(22b)가 상부로 이동하게 되므로, 전환부재(22)는 짝수 개 구비되어야 할 것이다. 도 4에서는 예시적으로, 수평 구동기(21)에 직접 연결된 전환부재(22)의 수직부(22b)가 수평 구동기(21)의 동작에 의해 상부로 이동하므로 전환부재(22)가 3개 구비된 것을 볼 수 있다.
구동모듈(20)은 탄성부재(24)를 더 구비할 수 있다. 탄성부재(24)는 전환부재(22)의 수평부(22a)를 수평 구동기(21) 방향으로 밀어내는 역할을 한다.
이러한 탄성부재(24)는 수평 구동기(21)의 미구동시에는 변형거울(M)의 하중 등에 의해 전환부재(22)가 회전하는 것을 방지하여 변형거울 거치대(30)가 안정적으로 고정될 수 있도록 하고, 수평 구동기(21)가 수직부(22b)를 상부 또는 하부로 이동시키도록 구동할 때에는 수평 구동기(21)의 구동력과 균형을 이루어 급격한 팽창과 수축시 인장력에 취약한 압전소자인 수평 구동기(21)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼(1)에 고장이 발생할 가능성이 줄어들게 된다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 변형거울 거치대(30)와 구동모듈(20)이 연결되는 높이는, 변형거울 거치대(30) 상에 놓여지는 변형거울(M)의 경면 높이에 맞추어 형성될 수 있다.
이 경우, 구동모듈(20)들에 의한 기울기의 중심축이 변형거울(M) 경면 중심 높이에 위치할 수 있고, 따라서 변형거울(M)의 팁-틸트를 위해 구동모듈(20)로 어느 정도의 움직임을 발생시켜야 하는 지 계산하는 과정을 용이하게 할 수 있으며, 참고로, 변형거울(M) 기울기의 중심축이 경면의 중심 높이에 위치하지 않는 경우, 팁-틸트 하였을 때 기울기의 중심축이 경면의 중심 높이에 위치하는 경우와 비교하여 변형거울(M)로 입사되는 빔의 방향은 동일하나 입사되는 빔의 위치가 변형거울(M) 경면 상에서 팁-틸트 양에 따라 중심으로부터 벗어나게 되고, 결과적으로 광학계에서 빔의 이동 경로가 원하는 위치에서 벗어날 수 있다.
변형거울 거치대(30)와 구동모듈(20)이 연결되는 높이를 변형거울(M)의 경면 높이에 맞추기 위해, 변형거울 거치대(30)는 단면이 'ㄱ'자 형상인 연결부재(32)를 구비할 수 있다. 연결부재(32)의 하단부는 변형거울 거치대(30)의 평평한 본체(31)의 둘레부에 연결되고 상단부는 구동모듈(20)에 연결된다. 이에 따라, 변형거울 거치대(30)의 본체(31) 높이가 변형거울 거치대(30)와 구동모듈(20)의 접합부 높이보다 낮게 위치하게 되고, 변형거울 거치대(30)의 본체(31) 위에 안착된 변형거울(M)의 경면 높이가 구동모듈(20)과의 연결부 높이와 맞추어지게 된다.
본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼(1)은 센서(미도시)와 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
센서는 변형거울 거치대(30) 상에 놓여지는 변형거울(M)의 광파면 왜곡을 측정하는 역할을 하고, 제어부는 센서의 센싱값을 기반으로 구동모듈(20) 각각을 제어한다. 즉, 제어부는 센서의 센싱값을 기반으로 변형거울(M)의 광파면 왜곡을 보상하기 위한 변형거울(M)의 팁-틸트 값을 계산하고, 계산된 팁-틸트 값으로 만들어주기 위한 각 구동모듈(20)의 동작 정도를 산정하여 각 구동모듈(20)을 구동시킨다.
이러한 센서와 제어부에 의해, 본 발명에 의한 변형거울용 플랫폼(1)은 자동으로 변형거울(M)을 팁-틸트 할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
[부호의 설명]
1 : 변형거울용 플랫폼
10 : 베이스 플레이트 20 : 구동모듈
21 : 수평 구동기 22 : 전환부재
22a : 수평부 22b : 수직부
22c : 기준부 22d : 제1 보조 플렉셔
22e : 제2 보조 플렉셔 24 : 탄성부재
30 : 변형거울 거치대

Claims (10)

  1. 수평한 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상부에 접합되며, 원주를 따라 이격 배치되는 다수 개의 구동모듈; 및
    둘레부가 상기 구동모듈 각각에 연결되며 상기 베이스 플레이트 상부로 이격된 위치에 배치되는 변형거울 거치대;를 포함하며,
    상기 구동모듈 각각은,
    상기 베이스 플레이트에 고정되며 수평 방향 움직임을 발생시키는 수평 구동기, 및
    상기 수평 구동기의 수평 방향 움직임을 전달받아 상하 방향 움직임으로 전환하고 상기 변형거울 거치대에 전달하는 전환부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동모듈은 3개가 원주를 따라 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수평 구동기는 압전소자 구동기인 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전환부재는,
    상기 수평 구동기에 연결되며 수평 방향으로 연장되는 수평부,
    상기 수평부의 단부로부터 상부로 연장되어 상기 변형거울 거치대에 연결되는 수직부, 및
    상기 수평부와 상기 수직부 사이 공간에서 상기 상기 수평부와 상기 수직부에 연결되며, 상기 수평부와 상기 수직부의 회전축이 되는 기준부를 구비하는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전환부재는,
    상기 수평부, 상기 수직부 및 상기 기준부가 일체로 이루어진 'L' 형상의 플렉셔(flexure)인 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 수평부는 제1 보조 플렉셔를 통해 상기 수평 구동기에 연결되고,
    상기 수직부는 제2 보조 플렉셔를 통해 상기 변형거울 거치대에 연결되는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전환부재는,
    크기가 서로 다른 다수 개가 서로 이음되어 상하 방향 움직임을 크게 하는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 구동모듈은,
    상기 수평부를 상기 수평 구동기 방향으로 밀어내는 탄성부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변형거울 거치대와 상기 구동모듈이 연결되는 높이는,
    상기 변형거울 거치대 상에 놓여지는 변형거울의 경면 높이에 맞추어 형성되는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 변형거울 거치대 상에 놓여지는 변형거울의 광파면 왜곡을 측정하는 센서, 및
    상기 센서의 센싱값을 기반으로 상기 구동모듈 각각을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변형거울용 플랫폼.
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