ES2632614T3

ES2632614T3 - Telescopio que comprende un espejo activo y medios de supervisión interna de dicho espejo activo

Info

Publication number: ES2632614T3
Application number: ES14184511.5T
Authority: ES
Inventors: Jean-François Blanc; Kamel Houairi; Marc Bernot; Stéphane GARIN
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: EP2851732A1; JP6539028B2; EP2851732B1; FR3011088B1; JP2015060222A; US20150085361A1; FR3011088A1; KR102197977B1; KR20150032794A

Abstract

Telescopio que comprende al menos un sistema óptico y medios (D) de análisis de la superficie de onda dispuestos en el plano de focalización de dicho sistema óptico, comprendiendo el sistema óptico una óptica (E1, E2) de focalización y una óptica (E3, E4, E5, E6) de aumento, comprendiendo la óptica de aumento un espejo (E5) deformable con deformación controlada, caracterizado porque la óptica de aumento comprende un único espejo (E4) cóncavo asférico diseñado para corregir las aberraciones de la óptica de focalización y dos espejos (E3, E6) planos y porque el telescopio comprende unos medios de control del espejo deformable, comprendiendo dichos medios de control una fuente (F) dispuesta cerca del foco intermedio de forma que la imagen de dicha fuente es focalizada por la óptica de aumento sobre los medios de análisis de la superficie de onda dispuestos en el plano (P2) focal del telescopio, siendo el punto de imagen de la fuente aberrante a causa de la acción del espejo cóncavo asférico.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Telescopio que comprende un espejo activo y medios de supervision interna de dicho espejo activo

El campo general de la invencion es el de los telescopios que constan de un espejo primario y de un espejo activo de correccion de los defectos del espejo primario.

Un telescopio consta tradicionalmente de un espejo primario que puede ser de grandes dimensiones y de una optica de recuperacion que puede constar de varios espejos y que forma desde la imagen intermedia al foco del espejo primario una imagen secundaria en unos medios de fotodeteccion. En un cierto numero de aplicaciones, la optica de recuperacion consta de un espejo deformable que permite corregir los defectos del espejo primario. De este modo, se pueden corregir de forma permanente los defectos causados, por ejemplo, por las variaciones termicas.

El documento US 7 289 739 representa el estado de la tecnica. El espejo deformable consta de unos actuadores que permiten deformar su superficie segun una ley predeterminada. Es esencial que, entre dos correcciones del espejo primario, la deformacion impuesta al espejo deformable sea perfectamente estable. El orden de magnitud de la estabilidad buscada es del orden de 5 nanometros. Ahora bien, para ciertos tipos de instrumentos instalados, el intervalo entre dos correcciones sucesivas puede ser muy grande, del orden del mes. Se entiende que es diffcil, por tanto, garantizar una estabilidad tan elevada durante unos periodos tan largos.

Existen unos medios que permiten controlar la superficie de un espejo E deformable. Se puede, por ejemplo, como se representa en la figura 1, utilizar un interferometro I espedfico para esta supervision y que funcione con una incidencia diferente a la de utilizacion del espejo E deformable. Sin embargo, la integracion de dichos medios no es necesariamente simple. Ahora bien, los telescopios activos constan de uno medios internos que permiten supervisar la calidad global de la optica. Estos medios constan por lo general de un analizador de frente de onda. El telescopio segun la invencion utiliza estos medios adaptandolos para garantizar tambien la supervision del unico espejo deformable.

De manera mas precisa, la invencion tiene por objeto un telescopio que consta al menos de un sistema optico y unos medios de analisis de la superficie de onda dispuestos en el plano de focalizacion de dicho sistema optico, comprendiendo el sistema optico una optica de focalizacion y una optica de aumento, constando la optica de aumento de un espejo deformable con deformacion controlada, caracterizado porque el telescopio consta de unos medios de control del espejo deformable, constando dichos medios de control de una fuente dispuesta de forma que la imagen de dicha fuente, tras la reflexion sobre, al menos, el espejo deformable se focaliza sobre los medios de analisis de la superficie de onda.

De manera ventajosa, la fuente esta dispuesta en el plano focal intermedio de la optica de focalizacion.

De manera ventajosa, un corrector de aberracion esta implantado a la altura de la fuente o a la altura de los medios de analisis de superficie de onda.

De manera ventajosa, los medios de control constan de un espejo movil que tiene dos posiciones fijas, la primera posicion fija situada fuera del sistema optico, siendo la segunda posicion fija de control tal que el espejo movil oculta toda o parte de la radiacion procedente de la optica de focalizacion, la imagen de la fuente, tras la reflexion al menos sobre el espejo deformable y focalizandose el espejo movil sobre los medios de analisis de la superficie de onda.

De manera ventajosa, el espejo movil es un espejo esferico concavo, estando la fuente dispuesta cerca del plano de focalizacion del sistema optico.

De manera ventajosa, los medios de control constan de un espejo fijo situado fuera del sistema optico y previsto de forma que, estando el espejo movil dispuesto en su segunda posicion, la imagen de la fuente, tras la reflexion al menos sobre el espejo deformable, el espejo movil y el espejo fijo se focalice sobre los medios de analisis de la superficie de onda.

De manera ventajosa, el espejo movil es un espejo plano y el espejo fijo, un espejo concavo que puede ser, por ejemplo, elfptico.

De manera ventajosa, la fuente esta dispuesta cerca del plano de focalizacion del sistema optico.

De manera ventajosa, el espejo fijo es un espejo concavo, por ejemplo, elfptico, estando la fuente, de preferencia puntual, dispuesta en el foco de dicho espejo.

De manera ventajosa, la optica de focalizacion consta de un espejo primario concavo y de un espejo secundario convexo.

De manera ventajosa, la optica de aumento consta del espejo deformable con deformacion controlada y al menos de un espejo plano.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Se entendera mejor la invencion y se mostraran otras ventajas con la lectura de la descripcion que viene a continuacion, dada a tftulo no limitativo y por medio de las figuras adjuntas, en las que:

la figura 1 representa los medios de control de un espejo deformable segun la tecnica anterior; la figura 2 representa la optica de un telescopio que consta de un espejo deformable segun la tecnica anterior; las figuras 3, 4, 5 y 6 representan cuatro formas de realizacion de unos medios de control de un telescopio segun la invencion;

la figura 7 es un ejemplo de punto aberrante en el foco intermedio de un telescopio.

A tftulo de ejemplo, la figura 2 representa la optica de un telescopio que no consta de unos medios de control optico. Consta esencialmente de dos partes que son, por una parte, una optica de focalizacion y, por otra parte, una optica de aumento. La optica de focalizacion consta de un primer gran espejo E1 parabolico concavo y de un espejo E2 convexo, el conjunto de estos dos espejos forma de un objeto en el infinito una imagen en un plano P1 focal intermedio.

La optica de aumento consta de cuatro espejos con las referencias E3, E4, E5 y E6 replegados dentro de una estructura compacta. Los espejos E3 y E6 son unos espejos planos, el espejo E4 es un espejo concavo asferico. El espejo E5 es un espejo sustancialmente plano deformable con deformacion controlada, es decir un espejo cuya forma es dirigible mediante unos actuadores. Un detector D esta dispuesto en el plano P2 focal del telescopio. Este detector analiza la superficie de onda. Esto puede ser un analizador de superficie de onda espedfico o un detector de mision utilizado para analizar la superficie de onda.

El objeto de la invencion es disponer en el interior de la optica de aumento anterior unos medios de control que permiten verificar la calidad optica del espejo deformable. Con esta finalidad, los medios de control constan de una fuente dispuesta de forma que la imagen de la fuente, tras la reflexion sobre el espejo deformable se focaliza sobre los medios de analisis de la superficie de onda. La fuente puede estar directamente dispuesta en la optica de aumento. Tambien se puede desplazar por medio de una fibra optica. Esta fuente puede ser puntual o casi puntual. En las figuras 3 a 6 se representan unos medios de control. En estas diferentes figuras, la fuente F se representa con un drculo blanco, los medios ASO de analisis de la superficie de onda con un drculo negro, los rayos luminosos procedentes de la fuente con unas lmeas de flecha y los medios opticos espedficos para el control con unas lmeas dobles.

La figura 3 representa un antecedente tecnico. En este ejemplo, los medios de control constan de un espejo E7 concavo esferico y de un espejo E8 plano movil que ocupa dos posiciones. La fuente F esta dispuesta cerca del plano focal del telescopio. En una primera posicion de “reposo”, el espejo E8 esta dispuesto fuera de la combinacion optica del telescopio, se representa con lmea de puntos en la figura 3, no se lleva a cabo ningun control del espejo E5 deformable, la fuente F esta apagada.

En una segunda posicion denominada de “control”, el espejo E8 se desplaza delante del espejo E4 deflector. La fuente F esta encendida. La disposicion de los espejos E5, E6, E7 y E8 es tal que la imagen de la fuente F mediante reflexiones sucesivas en los E5, E6, E7 y E8 esta situada en los medios ASO de analisis de la superficie de onda. Basta con seleccionar correctamente la ubicacion de los espejos E7 y E8, su inclinacion y la curvatura del espejo E7 esferico.

En una primera variante del antecedente tecnico representada en la figura 4, se suprime el espejo E7 fijo y se sustituye el espejo E8 plano movil por un espejo E9 esferico movil. La fuente F se mantiene dispuesta cerca del plano focal del telescopio. La disposicion de los espejos E5, E6 y E9 es tal que la imagen de la fuente F mediante reflexiones sucesivas sobre los E5, E6 y E9 esta situada en los medios ASO de analisis de la superficie de onda. Basta con seleccionar correctamente la ubicacion, la inclinacion y la curvatura del espejo E9 esferico.

En una segunda variante del antecedente tecnico representada en la figura 5, se conserva el espejo E7 concavo y el espejo E8 plano movil, pero se dispone la fuente F en el foco del espejo E7 que puede ser un espejo parabolico. Es posible sustituir el espejo parabolico por una lente, la fuente F se encuentra por tanto en el foco de esta lente. La disposicion de los espejos E5, E6, E7 y E8 es tal que la imagen de la fuente F mediante reflexiones sucesivas sobre los E5, E6, E7 y E8 esta situada en los medios ASO de analisis de la superficie de onda. Basta con seleccionar correctamente la ubicacion de los espejos E7 y E8, su inclinacion y la curvatura del espejo E7 esferico.

Las formas de realizacion del antecedente tecnico necesitan el empleo de un espejo movil que se debe poder posicionar en la posicion de control con una gran precision en orientacion si se trata de un espejo plano y una gran precision en posicion y en orientacion si se trata de un espejo concavo que tiene potencia optica. Igualmente, en una forma de realizacion representada en la figura 6, los medios de control constan simplemente de una fuente F dispuesta cerca del foco intermedio y cerca del campo del detector que analiza la superficie de onda. El punto de la imagen de la fuente F es aberrante ya que esta colocado aguas arriba del espejo E4 que corrige las aberraciones del telescopio de cabeza constituido por los espejos E1 y E2.

Esto no altera en nada las mediciones del espejo deformable que se pueden obtener igual con una imagen aberrante. En la figura 7 se da un ejemplo de aspecto de punto de imagen aberrante en el plano focal del

instrumento. El punto de la figura 7 es en forma de penacho simetrico, las franjas estan causadas por la difraccion.

De manera ventajosa, se puede colocar un elemento corrector, por ejemplo, una lamina de fase, para reducir la aberracion y limitar el ensanchamiento del punto adquirido por el analizador de superficie de onda. Este elemento corrector se puede colocar bien en la entrada del analizador de superficie de onda o en un espejo deflector a la 5 altura de la fuente.

El campo optico del detector que analiza la superficie de onda debe sobredimensionarse ligeramente para pasar a la vez la imagen procedente del telescopio y la imagen de la fuente.

Esta ultima solucion presenta las ventajas de necesitar solo unas adaptaciones mmimas de la optica del telescopio, de no necesitar el desplazamiento del espejo y de permitir un seguimiento permanente del espejo deformable.

10

Claims

REIVINDICACIONES

1. Telescopio que comprende al menos un sistema optico y medios (D) de analisis de la superficie de onda dispuestos en el plano de focalizacion de dicho sistema optico, comprendiendo el sistema optico una optica (E1, E2) de focalizacion y una optica (E3, E4, E5, E6) de aumento, comprendiendo la optica de aumento un espejo (E5)

5 deformable con deformacion controlada, caracterizado porque la optica de aumento comprende un unico espejo (E4) concavo asferico disenado para corregir las aberraciones de la optica de focalizacion y dos espejos (E3, e6) planos y porque el telescopio comprende unos medios de control del espejo deformable, comprendiendo dichos medios de control una fuente (F) dispuesta cerca del foco intermedio de forma que la imagen de dicha fuente es focalizada por la optica de aumento sobre los medios de analisis de la superficie de onda dispuestos en el plano (P2) 10 focal del telescopio, siendo el punto de imagen de la fuente aberrante a causa de la accion del espejo concavo asferico.
2. Telescopio segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la fuente (F) esta dispuesta en el plano (P1) focal intermedio de la optica de focalizacion.
3. Telescopio segun la reivindicacion 2, caracterizado porque un corrector de aberracion esta implantado a la altura 15 de la fuente o a la altura de los medios de analisis de superficie de onda.
4. Telescopio segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la optica de focalizacion comprende un espejo (E1) primario concavo y un espejo (E2) secundario convexo.