[发明专利]基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统

权利要求书

1、基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统，其特征在于包括：接收望远镜系统(13)、反射变形镜(4)、分光镜(5)、高速数字处理机(8)、高压放大器(9)、主控计算机(12)、雪崩二级光管(7)、像增强CCD相机(11)，从星体目标来的光经过接收望远镜系统(13)的主镜(2)和次镜(1)后，再被望远镜系统的目镜(3)变成平行或接近平行的光线，这束光线经过反射变形镜(4)后，入射到分光镜(5)上被分成两束，一束被透镜(10)聚焦并入射到放置在透镜(10)焦平面的像增强CCD相机(11)上，再经主控计算机(12)内置的图像采集系统把像增强CCD相机上探测的图像信息传输到主控计算机(12)上，供观测监控；另一束被聚焦透镜(6)汇聚在其焦平面的雪崩二级光管(7)上，把雪崩二级光管(7)探测到的光子信号作为内置在高速数字处理机(8)的控制算法要优化的目标函数，按照最大化目标函数的原则，高速数字处理机(8)执行遗传控制算法，最后高压放大器(9)把经过高速数字处理机(8)迭代运算得到的最优的多路电压信号施加到反射变形镜(4)上的各个驱动器上，控制反射变形镜(4)产生与来自星体目标的光束波前共轭的波前，校正掉星体目标的光束波前的各种像差，此时在主控计算机(12)监视器上就能够得到清晰的星体目标图像。

2、根据权利要求1所述的基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统，其特征在于：所述的反射变形镜(4)为镀高反射膜的连续镜面式的反射变形镜，其反射率超过99.9％。

3、根据权利要求1或2所述的基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统，其特征在于：所述的反射变形镜(4)主要由薄反射镜面(41)，压电陶瓷驱动器(42)、基板(43)和电极引线(44)组成，基板(43)用来支撑压电陶瓷驱动器(42)，压电陶瓷驱动器(42)的一端与基板(43)相连，另一端紧靠在薄反射镜面(41)，电极引线(44)连接在各个压电陶瓷驱动器(42)上，通过基板(43)上的通孔引出去，与高压放大器(9)相连，为压电陶瓷驱动器(42)产生伸缩从而推动薄反射镜面(41)发生形变提供相应的电压。

4、根据权利要求3所述的基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统，其特征在于：所述的压电陶瓷驱动器(42)由多片压电陶瓷片叠加而成，各个陶瓷片在电路上是并联的而变形量是叠加的。

5、根据权利要求1所述的基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统，其特征在于：雪崩二极管(7)前面放置了一个可调整口径的孔径光阑(14)，选择光阑的直径，可以有效地过消除来自星体目标不同等晕区的光波所带来的信标非等晕误差。

6、根据权利要求1所述的基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统，其特征在于：所述的遗传控制算法为一种具有全局寻优能力的遗传算法，实现如下：

(1)首先随机产生个体数量为15-100的初始种群，每个个体分别对应作为谐振腔端镜的变形镜的一个面形；

(2)初始化种群后，采用实数编码对种群中的个体进行编码；

(3)编码后，计算每个镜面个体的对应的适应度，以雪崩二级光管(7)探测到的光强信号作为遗传算法的要优化的适应度函数；

(4)在各个个体的适应度被计算出来以后，根据与适应度成正比例的轮盘赌选择方式进行选择操作，再按照交叉概率0.5-0.99以单点交叉的方式对种群中被选择出来的个体两两进行交叉操作，然后按照变异概率0.001-0.9对种群中的部分个体本身进行变异操作；

(5)遗传算法经过以上4个步骤执行一次，就会产生一个新的种群，每一个新的种群称为一代，遗传算法不断迭代执行以上4个步骤，直到算法中止条件满足。

7、根据权利要求1所述的基于像清晰化原理的自适应光学星体目标成像系统，其特征在于：所述的高速数字处理机(8)由图像采集模块、控制运算部分及D/A转换部分组成，图像采集模块实时采集光电探测器测量到的光子数据，以采集到的数据作为控制算法要优化的目标函数，控制运算部分高速迭代运行基于遗传算法的控制算法，实时得到使目标函数最优的数字电压信号；D/A转换部分再将数字电压信号转换为模拟信号，经过高压放大器(9)放大，施加到作为主要波前校正器件的反射变形镜(4)背后的各个驱动器上。