[发明专利]一种基于太阳自适应光学系统的大视场扫描成像装置

权利要求书

1.一种基于太阳自适应光学系统的大视场扫描成像装置，其特征在于：该装置包括准直器（1）、波前校正器DM（2）、光学中继器（3）、扫描反射镜（4）、分光镜（5）、波前探测器（6）、成像系统（7）、波前控制器（8）和数据处理计算机（9）；其中：

具有大视场观测能力的太阳望远镜（10）对太阳表面局部区域进行成像后，被放置在太阳望远镜（10）像面位置后一定距离处的准直器（1）准直成一定口径的平行光束，对应地表层共轭位置为出瞳位置A，在出瞳位置A处安装一个波前校正器DM（2）用于校正太阳光经过地表层后引起的波前畸变，经波前校正器DM（2）反射后的太阳光束进行光学中继器（3）中，其作用是将出瞳位置A按照一定的口径比例进行光学中继，并形成与出瞳位置A相共轭的位置，即出瞳位置B，扫描反射镜（4）被安装在共轭位置B处，其反射光束被分光镜（5）分为反射光和透射光，并分别进入波前探测器（6）和成像系统（7）中，波前探测器（6）将通过内置视场光阑将波前探测视场限制在较小范围内，并将波前测量结果通过波前控制器（8）处理后控制波前校正器（2）校正限定视场内的波前像差；待自适应光学系统完成对初始θ₀视场范围内波前畸变的校正后，成像系统（7）完成对特定区域校正后的清晰图像采集；此时，通过控制扫描反射镜（4）的调整机构，使之反射面产生一定角度△θ_x，y，从而实现自适应光学系统中心视场对应太阳局部区域的改变，通过再次对本次中心视场波前畸变进行自适应光学校正，并获得对应区域自适应光学校正后的清晰图像；如此往复，从而可以实现对太阳望远镜大视场观测范围进行自适应光学校正的目的，有效扩展太阳自适应光学系统对太阳局部区域高精度成像观测的能力。

2.根据权利要求1所述的基于太阳自适应光学系统的大视场扫描成像装置，其特征在于：设太阳望远镜观测口径为D，被准直器（1）准直后的平行光在出瞳位置A处的口径为d，望远镜观测视场为θ，出瞳位置B处的平行光束口径为d’，波前探测器限定的有效探测视场为θ₀，扫描反射镜扫描步距为△θ_x，y，由此，在扫描反射镜（4）所在的共轭位置B处，自适应光学系统及光学中继系统对望远镜的综合角放大率倍数设为M，其表达式为：

M=M1×M2=（D/d）×（d/d’）=D/d’（1）

其中M1和M2分别为传统自适应光学系统对望远镜的角放大率和中继系统对自适应光学系统的角放大率；

另一方面，当扫描反射镜（4）按照最小步距△θ_x，y进行扫描时，反射光束的实际指向角度的变化量为2△θ_x，y；根据公式（1）所示的大视场扫描自适应光学装置的综合放大率关系，波前探测器（6）实际接收到的探测光束有效视场为Mθ₀；为了能够实现对太阳望远镜观测视场范围内太阳表面区域进行连续空间的自适应光学校正后的高分辨成像观测，则扫描反射镜（4）的扫描步距需要满足如下关系：

2Δθx,y≤Mθ0→Δθx,y≤Mθ02=12×Dd′×θ0---(2)]]>

对于圆形通光口径，扫描反射镜（4）的扫描步距需要满足的关系为：

Δθx,y≤22×Mθ02=24×Dd′×θ0---(3).]]>