[发明专利]一种折射式高分辨率星敏感器光学系统

说明书

本发明涉及一种折射式高分辨率星敏感器光学系统，属于光学系统技术领域。解决了现有技术中星敏感器光学系统因畸变值偏大导致成像质量不高的技术问题。本发明的光学系统，包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的窗口玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，其中，第一透镜、第二透镜和第三透镜均为正弯月透镜，第四透镜为负弯月透镜，第五透镜为双凹透镜，第六透镜为负弯月透镜，第七透镜为双凸透镜，且第六透镜和第七透镜相邻的表面固定在一起，形成胶合透镜，第八透镜为正弯月透镜。该光学系统具有大视场、宽光谱、低畸变、高分辨率的特点。

技术领域

本发明属于光学系统技术领域，具体涉及一种折射式高分辨率星敏感器光 学系统。

背景技术

星敏感器是飞行器控制系统中测量精度较高的姿态敏感器，在卫星器姿态 控制中发挥着尤为重要的作用。近年来随着微小卫星技术快速发展，特别是自 主导航星敏感器研究和应用的日益广泛，星敏感器逐渐向大视场、轻量化、高 精度的趋势发展。

目前，星敏感器关键技术主要包括光学系统研制技术、图像处理技术、星 图匹配等。其中，光学系统设计是星敏感器研制过程中的重要部分，由于成像 目标以及对像质的要求不同，星敏感器光学系统具有如下特点：(1)对星点目 标成像，不要求成像的细节，但要保证像点质心位置的精度；(2)要求各个光 谱的弥散斑能量中心误差在规定范围内，一般不超过像元尺寸的十分之一；(3) 满足成像质量的前提下，使用尽可能少的光学零件数目以便于加工装配；尽量 减小的镜头轴向尺寸和径向尺寸以便减小星敏感器的体积和质量。设计的难点 在于保证优良的恒星像质。

目前星敏感器光学系统主要有如下几种：九片球面透镜组成的双高斯结构 非像方远心光学系统、七片无胶合球面透镜构成的非像方远心光学系统和无胶 合的像方远心光学系统。但是，现有星敏感器光学系统因畸变值偏大导致成像 质量不高。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中星敏感器光学系统因畸变值偏大导致成像质 量不高的技术问题，本发明提供一种折射式高分辨率星敏感器光学系统。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统，包括沿光传播方向，依 次设置在同一光轴上的窗口玻璃、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、 第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜；

所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均为正弯月透镜，第四透镜为负弯月 透镜，第五透镜为双凹透镜，第六透镜为负弯月透镜，第七透镜为双凸透镜， 且第六透镜和第七透镜相邻的表面固定在一起，形成胶合透镜，第八透镜为正 弯月透镜。

进一步的，所述窗口玻璃的材料为SILICA，前后表面的曲率半径均为无穷 大，厚度为4mm～4.2mm。

进一步的，所述第一透镜的材料为HF2，前后表面的曲率半径分别为 54mm～58mm和510mm～590mm，厚度为7mm～8mm，第一透镜与窗口玻璃的间 距为0.5mm～0.6mm。

进一步的，所述第二透镜的材料为HF2，前后表面的曲率半径分别为 37mm～42mm和140mm～160mm，厚度为7.1mm～7.9mm，第二透镜与第一透镜 的间距为0.3mm～0.5mm。

进一步的，所述第三透镜的材料为HZLAF52，前后表面的曲率半径分别为 24mm～28mm和46mm～52mm，厚度为6.2mm～6.6mm，第三透镜与第二透镜的 间距为0.4mm～0.6mm。

进一步的，所述第四透镜的材料为HLAF4，前后表面的曲率半径分别为 55mm～60mm和15mm～20mm，厚度为3.1mm～3.3mm，第四透镜与第三透镜的 间距为0.9mm～1.2mm。