[发明专利]基于超声共振驱动的可变形反射镜

说明书

本发明涉及一种基于超声共振驱动的可变形反射镜，包括真空腔体和固定设置于真空腔体内的反射镜组件，所述反射镜组件包括能够在外力驱动下振动变形的可变形镜体，所述真空腔体上设有允许所述可变形镜体的入射光线和反射光线通过的透光窗口。本发明能够有效降低空气阻力对可变形镜体形变的影响，从而保证可变形反射镜的焦距控制精度，提高可变形反射镜的响应速度，并有效减少可变形镜体振射镜的低电压驱动。

技术领域

本发明涉及微光学器件技术领域，尤其涉及一种基于超声共振驱动的可变形反射镜。

背景技术

可变形反射镜在光学系统中具有非常优异的特性，不仅因为可变形反射镜比光学透镜更轻，还可以通过折叠光路缩减光学系统的尺寸。可变形反射镜通过改变镜面曲率替代传统调控光路组件间的间隔而进行的变焦方式，使得光路结构复杂性大大降低，从而让光学系统的稳定性及可靠性得到提升。近年来，随着MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)技术的发展，研究者将可变形反射镜小型化与集成化，开发出了不同的可变形反射镜阵列，用于自适应光学系统，可进一步提高光学系统在复杂环境下的成像质量。

现有的可变形反射镜的核心构件包括可发生形变的镜面，该镜面可在外力的驱动下改变自身曲率，进而改变镜面的焦距，从而对光束进行校正或补偿，提高光学系统的成像质量。可变形反射镜根据驱动机制可分为连续驱动型(压电)或静态驱动型(静电或液压)。其中，连续驱动型的可变形反射镜通常使用压电器件作为驱动镜面变形的动力源，其通过向压电器件施加与镜面固有频率相同的交变电压而使其产生同频的振动，从而驱动镜面共振形变，并通过改变施加在压电器件上的驱动电压的幅值来调控压电器件的振幅，进而调节镜面共振形变的振幅，达到调节可变形反射镜的焦距的目的。

但可变形反射镜的镜面在振动时受空气阻力的影响，其响应速度较慢，且振动时的实际振幅会小于设计值，影响可变形反射镜的焦距控制精度，特别是在驱动电压的频率较高时，空气阻力的影响会使可变形反射镜的响应速度和控制精度产生明显劣化。为了解决上述问题，现有的技术手段通常通过调整可变形反射镜的结构，或通过施加幅值较大的驱动电压来降低空气阻力对镜面形变的影响，但这同时增大了可变形反射镜的驱动能耗，也增加了可变形反射镜的制备难度。例如申请号为CN200710171222.X的专利文献公开了一种压电驱动的可变形反射镜，包括带四个支撑柱的硅反射镜面、四个PZT压电驱动器、底座，底座由玻璃基板和硅基板键合而成，位于整个反射镜的最下面，底座的上面是四个PZT压电驱动器，在四个PZT压电驱动器上面键合了带有四个支撑柱的硅反射镜面，硅反射镜面的边框与底座相连。当施加可调节的电压时，PZT压电驱动器产生的法向压电力使硅反射镜面的中心部分发生板形变最大，形成一个凹凸面。驱动电压从0V增加到200V时，上述可变形反射镜的形变量可从0线性变为160nm，从而实现快速精准的调节。该可变形反射镜需要0V～200V的驱动电压方可实现镜面0nm～160nm的形变，具有较高的驱动能耗；而其一个硅反射镜面、四个支撑柱、四个PZT压电驱动器、一个由玻璃基板和硅基板键合而成的底座等数量众多的零部件也增加了可变形反射镜组装时的复杂度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于超声共振驱动的可变形反射镜，其解决了现有的可变形反射镜响应速度较慢、焦距控制精度较低，驱动能耗较高的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种基于超声共振驱动的可变形反射镜，包括真空腔体和固定设置于真空腔体内的反射镜组件，所述反射镜组件包括能够在外力驱动下振动变形的可变形镜体，所述真空腔体上设有允许可变形镜体的入射光线和反射光线通过的透光窗口。