La diversité de phase : principe, applications, estimateurs

Imagerie à Haute Résolution Angulaire GdR ISiS
La diversité de phase : principe,
applications, estimateurs
ONERA / DOTA / Haute Résolution Angulaire
http://www.onera.fr/dota/
L. Mugnier, A. Blanc, J. Idier
THE FRENCH AEROSPACE LAB
L. Mugnier – mars 2009
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Imagerie à Haute Résolution Angulaire GdR ISiS
Imagerie à Haute Résolution Angulaire
❏Résolution :
☞«taille des plus petits détails visibles»
= inverse de la fréquence de coupure du système optique
(turbulence + télescope + Optique Adaptative éventuelle + caméra)
❏Facteurs limitants :
☞diffraction. fc=D/λ en l’absence d’aberrations ⇒résolution λ/D
(≃largeur à mi-hauteur de la FEP).
☞aberrations du télescope et de la turbulence atmosphérique (obs. Espace)
❏Besoin : estimer les aberrations →correction temps réel (OA) ou a posteriori
❏Moyens : Analyseur de Surface d’Onde (ASO) dédié
ou
images seules = «Analyse de Surface d’Onde au plan focal».
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Imagerie à Haute Résolution Angulaire GdR ISiS
Analyse de front d’onde au plan focal
❏Modélisation de la FEP par optique diffractive :
h(θx, θy) = 
TF−1P(λu, λv)eϕ(λu,λv)
2(θx, θy)où
P: indicatrice de la pupille du télescope (diamètre D) ;
λ: longueur d’onde d’observation ;
(θx, θy): position de la source observée (angles sur le ciel, en radians).
❏Si l’objet oest inconnu, estimer hest très difficile ;
❏Même si oest connu, estimer φest impossible (ambiguïtés) ;
❏Solution : 2eimage, avec codage aberrations via une phase connue dans la
pupille.
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Schéma de principe de l’analyseur à diversité de phase
télescope
φ
lame séparatrice
Image défocalisée
)d(distance de défocalisation
phase aberrante
Image plan focal
Modèle de formation des images :
❏ik=o∗hk+b
❏h1=|TF−1{exp(ϕ)} |2(plan focal)
❏h2=|TF−1{exp[(ϕ+φd)]} |2(plan extra-focal)
Estimation de ϕet oà partir des images focalisée i1et défocalisée i2.
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Applications de la diversité de phase
❏Applications :
☞espace depuis Terre :
✓imagerie à travers la turbulence
✓étalonnage aberrations OA+caméra (sur source interne, Naos/Conica),
✓estimation temps réel aberrations statiques seules (SPHERE)
☞observation Terre depuis l’espace (Pléiades),
❏Extensions récentes :
☞cophasage interféromètre (JWST, Darwin)
☞optique cohérente (cophasage fibres)
❏Revue dans [Mugnier et al., AIEP, 2006]
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