[发明专利]基于太阳地表层共轭自适应光学系统的大视场高分辨力成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大视场自适应光学系统，特别是一种基于太阳地表层共轭自适应光学系统的大视场高分辨力成像装置，属于自适应光学技术领域。

背景技术

自适应光学是地基大口径望远镜解决大气湍流扰动、获得高分辨成像的主要技术手段，目前自适应光学系统已经成为地基大口径望远镜不可或缺的组成部分；然而受大气非等晕性影响，自适应光学系统的校正视场很小，通常情况下，在可见光波段只能在几个毫秒视场范围内取得较好的校正效果。为此，该技术实现之初，人们一直致力于研究如何突破等晕区的限制，扩大校正视场，如在长波段观测，选择大气条件优秀的站址，发展太空望远镜等；其中J.M.Beckers在1988年提出的多层共轭自适应光学（MCAO）技术最有发展潜力（参见J.M.Beckers，lncreasing the size of the isoplanatic patch within multiconjugate adaptive optics，in：ESO Conference and Workshop Proceedings，vol.30，European Southern Observatory，Garching，Germany，1988，pp.693-703），然而其系统结构复杂，造价昂贵，在某些如银河巡天等不追求衍射极限分辨力的应用场合并不具备优势。2001年Rigaut借鉴MCAO技术分层共轭校正的思想，提出地表层共轭自适应光学（GLAO）技术，该技术只针对地表层湍流进行探测和校正，由于通常情况下地表层湍流占整个大气湍流的绝大部分，因此地表层校正后虽然达不到衍射极限的校正效果，但是可以在更大视场范围内有效降低大气湍流对成像观测的影响，获得大视场部分校正图像。该技术提出后，国外先后开展了理论研究与仿真分析（参见David R.Andersen，et a1.Performance Modeling of a Wide-Field Ground-Layer Adaptive Optics System，Publications of the Astronomical Society of thePacific,vol.118，2006，pp.1574-1590）。

在太阳物理研究领域，备受人们关注的太阳活动区域通常对应有几角分的视场，太阳自适应光学技术角秒级高分辨成像视场显然无法满足需求。目前太阳表面观测的大视场高分辨图像多是通过高分辨图像重建技术获得，如最常见的斑点干涉技术，相位差法等，但是高分辨重建技术本身也存在一定的限制，用来进行图像重建的数据本身信噪比不能太低，当大气视宁度太差，其重建精度有限甚至不能重建。太阳自适应光学系统可以提高重建数据信噪比，然而由于自适应光学只对等晕区以内视场有很好的校正效果，整体大视场图像重建反而增加了算法的难度，相比之下，大视场范围内部分校正图像更有利于图像的高分辨重建。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对现有太阳观测无法同时满足大视场与高分辨的问题，提供一种基于太阳地表层共轭大视场自适应光学技术的大视场高分辨成像装置，该装置首先通过地表层共轭自适应光学系统得到大视场部分校正图像，再利用高分辨图像重建系统，对太阳表面结构图像进行高分辨重建，最终获得大视场高分辨图像。相对于传统AO获得局部清晰的图像，地表层共轭自适应光学系统得到的大视场范围内部分校正图像更加有利于图像的高分辨力重建；另一方面本发明主要消除地表层湍流对系统观测的影响，这相当于提高了大气视宁度，可以得到信噪比更高的大视场图像供高分辨图像重建，对太阳天文研究具有十分重要的意义。