一种折射式高分辨率星敏感器光学系统技术方案

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术的光学系统，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。

A Refractive High Resolution Star Sensor Optical System

The utility model relates to an optical system of a refractive high resolution star sensor, which belongs to the technical field of optical system. The problem of low imaging quality caused by large distortion value of star sensor optical system in the prior art is solved. The optical system of the utility model comprises a window glass, a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, a sixth lens, a seventh lens and an eighth lens arranged on the same optical axis in turn along the direction of light propagation. The first lens, the second lens and the third lens are all positive meniscus lenses, the fourth lens is negative meniscus lenses, and the fifth lens. It is a double concave lens, the sixth lens is a negative meniscus lens, the seventh lens is a double convex lens, and the sixth lens is fixed with the adjacent surface of the seventh lens to form a glued lens, and the eighth lens is a normal meniscus lens. The optical system has the characteristics of large field of view, wide spectrum, low distortion and high resolution.

【技术实现步骤摘要】
一种折射式高分辨率星敏感器光学系统
本技术属于光学系统
，具体涉及一种折射式高分辨率星敏感器光学系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本技术提供一种折射式高分辨率星敏感器光学系统。本技术解决上述技术问题采取的技术方案如下。本技术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。进一步的，所述第五透镜的材料为HZF3，前后表面的曲率半径分别为-53mm～-57mm和48mm～55mm，厚度为3mm～3.4mm，第五透镜与第四透镜的间距为4.7mm～4.9mm。进一步的，所述第六透镜的材料为HF3，前后表面的曲率半径分别为130mm～150mm和20mm～26mm，厚度为3mm～3.3mm，第六透镜与第五透镜的间距为2.2mm～2.5mm。进一步的，所述第七透镜的材料为HZLAF52，前后表面的曲率半径分别为20mm～26mm和-66mm～-70mm，厚度为8.2mm～8.4mm，第七透镜7与第八透镜的间距为2.8mm～3mm。进一步的，所述第八透镜的材料为HZLAF52，前后表面的曲率半径分别为50mm～55mm和210mm～230mm，厚度为16.4mm～16.5mm，第八透镜与像面的间距为18mm。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统具有大视场、宽光谱、低畸变、高分辨率的特点，能够实现各视场弥散圆均控制在8μm以内，全视场80％能量集中在直径<12μm圆内，全视场范围内畸变优于0.2％。附图说明图1为本技术提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统的结构示意图，图中，1、窗口玻璃，2、第一透镜，3、第二透镜，4、第三透镜，5、第四透镜，6、第五透镜，7、第六透镜，8、第七透镜，9、第八透镜。图2为本技术提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统的能量集中度曲线。图2为本技术提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统的能量集中度曲线。图3为本技术提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统的像面处点列图。图4为本技术提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统的各视场传函值。图5为本技术提供的折射式高分辨率星敏感器光学系统的各视场畸变值。具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术。如图1所示，本技术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1、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、第五透镜6、第六透镜7、第七透镜8和第八透镜9。其中，第一透镜2、第二透镜3和第三透镜4均为正弯月透镜，第四透镜54为负弯月透镜，第五透镜6为双凹透镜，第六透镜7为负弯月透镜，第七透镜8为双凸透镜，且第六透镜7和第七透镜8相邻的表面固定在一起，形成胶合透镜，第八透镜9为正弯月透镜。通常，窗口玻璃1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；第一透镜2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2与窗口玻璃1的间距为0.5mm～0.6mm；第二透镜3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3与第一透镜2的间距为0.3mm～0.5mm；第三透镜4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4与第二透镜3的间距为0.4mm～0.6mm；第四透镜5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5与第三透镜4的间距为0.9mm～1.2mm；第五透镜6的材料为HZF3，前后表面的曲率半径分别为-53mm～-57mm和48mm～55mm，厚度为3mm～3.4mm，第五透镜6与第四透镜5的间距为4.7mm～4.9mm；第六透镜7的材料为HF3，前后表面的曲率半径分别为130mm～150mm和20mm～26mm，厚度为3mm～3.3mm，第六透镜7与第五透镜6的间距为2.2mm～2.5mm；第七透镜8的材料为HZLAF52，前后表面的曲率半径分别为20mm～26mm和-66mm～-70mm，厚度为8.2mm～8.4mm，第七透镜7与第八透镜9的间距为2.8mm～3mm；第八透镜9的材料为HZLAF52，前后表面的曲率半径分别为50mm～55mm和210mm～230mm，厚度为16.4mm～16.5mm，第八透镜9与像面的间距为18mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.折射式高分辨率星敏感器光学系统，其特征在于，包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的窗口玻璃(1)、第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)和第八透镜(9)；所述第一透镜(2)、第二透镜(3)和第三透镜(4)均为正弯月透镜，第四透镜(5)为负弯月透镜，第五透镜(6)为双凹透镜，第六透镜(7)为负弯月透镜，第七透镜(8)为双凸透镜，且第六透镜(7)和第七透镜(8)相邻的表面固定在一起，形成胶合透镜，第八透镜(9)为正弯月透镜。

【技术特征摘要】
1.折射式高分辨率星敏感器光学系统，其特征在于，包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的窗口玻璃(1)、第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)和第八透镜(9)；所述第一透镜(2)、第二透镜(3)和第三透镜(4)均为正弯月透镜，第四透镜(5)为负弯月透镜，第五透镜(6)为双凹透镜，第六透镜(7)为负弯月透镜，第七透镜(8)为双凸透镜，且第六透镜(7)和第七透镜(8)相邻的表面固定在一起，形成胶合透镜，第八透镜(9)为正弯月透镜。2.根据权利要求1所述的折射式高分辨率星敏感器光学系统，其特征在于，所述窗口玻璃(1)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。3.根据权利要求1所述的折射式高分辨率星敏感器光学系统，其特征在于，所述第一透镜(2)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(2)与窗口玻璃(1)的间距为0.5mm～0.6mm。4.根据权利要求1所述的折射式高分辨率星敏感器光学系统，其特征在于，所述第二透镜(3)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(3)与第一透镜(2)的间距为0.3mm～0.5mm。5.根据权利要求1所述的折射式高分辨率星敏感器光学系统，其特征在于，所述第三透镜(4)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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岳，刘焕宝，
申请(专利权)人：长春长光瑞实科技有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22