anisoplanétisme

L'anisoplanatisme est l'incapacité d'un système optique à maintenir une qualité d'image uniforme sur l'ensemble de son champ de vision. Là où un système véritablement isoplanatique produit des fonctions d'étalement de point (PSF) identiques partout dans l'image, un système anisoplanatique produit des PSF variables selon la position dans le cadre. Cela est important car cela signifie que les aberrations, le flou ou la distorsion s'aggravent à mesure que l'on s'éloigne de l'axe optique, ou changent de caractère de manière imprévisible sur le plan de l'image.

Le terme vient de racines grecques : an (non) et isoplanatisme, qui signifie lui-même invariance spatiale. En optique adaptative, l'anisoplanatisme est une contrainte forte. Lors de la correction de la turbulence atmosphérique à l'aide d'un capteur de front d'onde verrouillé sur une étoile guide, la lumière d'une cible scientifique décalée traverse des masses d'air légèrement différentes, accumulant des erreurs de phase différentes. La correction optimisée pour une direction dans le ciel dégrade les performances à une autre. C'est la limite d'anisoplanatisme, et elle réduit considérablement le champ de correction utile, en particulier pour les longues expositions en lumière visible.

L'anisoplanatisme apparaît dans presque tous les systèmes optiques réels. Les télescopes en présentent en raison de la coma et de l'astigmatisme à de grands angles de champ. Les caméras grand champ et les microscopes souffrent de vignettage et de courbure de champ. Dans le radar à synthèse d'ouverture et l'imagerie astronomique, l'anisoplanatisme de l'atmosphère turbulente limite la taille du patch isoplanatique, généralement de quelques dizaines de secondes d'arc dans de mauvaises conditions. Pour les télescopes au sol aux longueurs d'onde visibles, l'angle isoplanatique est d'environ 1 seconde d'arc ; dans l'infrarouge, il s'améliore à des dizaines de secondes d'arc car les longueurs d'onde plus longues sont moins sensibles à la turbulence à petite échelle.

Le diamètre du télescope est également important. Les ouvertures plus grandes échantillonnent une structure plus fine dans le front d'onde, ce qui rend les effets d'anisoplanatisme plus sévères. Une ouverture de 10 mètres voit un patch isoplanatique plus petit qu'une ouverture de 1 mètre dans des conditions atmosphériques identiques. C'est pourquoi les erreurs résiduelles post-correction en optique adaptative ne s'améliorent pas bien avec l'augmentation de l'ouverture si vous n'élargissez pas la constellation d'étoiles guides ou n'utilisez pas d'étoiles guides laser à plusieurs positions.

L'ingénierie pour éliminer l'anisoplanatisme nécessite soit d'accepter un champ utile plus petit, soit d'accepter le coût d'une correction distribuée : plusieurs étoiles guides, des couches d'altitude conjuguées larges, ou une optique adaptative multi-conjuguée. En imagerie conventionnelle, cela signifie utiliser des expositions plus courtes, diaphragmer (perdre de la lumière), ou concevoir des optiques avec des aberrations soigneusement équilibrées qui échangent l'anisoplanatisme dans une direction contre l'isoplanatisme dans une autre. La reconnaissance de l'anisoplanatisme est ce qui distingue un télescope conçu pour une source ponctuelle d'un télescope construit pour des travaux de relevé grand champ.