统中全部使用球面透镜。包括孔径光阑(I)、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)、探测器保护玻璃(8)和光电探测器(9)。
[0038]光学系统工作光谱范围为0.47 μ m?0.75 μ m，系统焦距43.3mm，入瞳直径35mm，全视场20°，工作温度为-50°C?+70 °C。
[0039]光学系统工作光谱范围较宽，为了校正系统中色差，系统整体透镜采用了“+-+++-” 结构。
[0040]光学系统第一透镜2为正透镜，用于收集目标的发射光线，将目标光能量汇聚后入射至第二透镜3上。第一透镜2材料使用熔石英材料，即可起到校正像差的作用也可起到保护玻璃的作用。第二透镜3为负透镜，用于校正第一透镜2所产生的较大球差。第三透镜4对第二透镜3的光能量进行汇聚，避免光能量过度发散。第四透镜5、第五透镜6和第六透镜7用于修正光学系统焦距，并对第一透镜2、第二透镜3和第三透镜4的像差进行校正。
[0041]探测器保护玻璃8位于探测器内，用于避免探测器受灰尘及其他多余物影响。光电探测器9是系统探测器位置，用于放置星敏感器探测器。
[0042]本发明光学系统孔径光阑I位置靠前，可以减小光学系统、特别是孔径光阑I前的各透镜的通光孔径。光学系统中各镜片通光孔径的减小可以减小各镜片的体积和重量，同时带来光学系统体积和重量的减小。
[0043]第一透镜(2)材料使用熔石英材料。使用熔石英材料即可以校正光学系统像差，亦可保护光学系统中各透镜。使得光学系统中无需单独设置保护玻璃，可以进一步减小光学系统的重量。
[0044]本发明实施例中，孔径光阑通光孔径为36mm ;第一透镜2前表面曲率半径37mm，后表面曲率半径-118.03mm，透镜中心厚度10mm，外轮廓直径42mm，材料使用熔石英材料；第二透镜3前表面曲率半径-55.46mm，后表面曲率半径-973.6mm，透镜中心厚度2.98mm，外轮廓直径42mm，玻璃牌号为ZF3 ;第三透镜4前表面曲率半径38.37mm，后表面曲率半径133.05mm，透镜中心厚度7mm，外轮廓直径42mm，玻璃牌号为ZK9 ;第四透镜5前表面曲率半径41.58mm，后表面曲率半径-133.05mm，透镜中心厚度7.5mm，外轮廓直径36.6mm，玻璃牌号为ZK9 ;第五透镜6前表面曲率半径32.89mm，后表面曲率半径65.77mm，透镜中心厚度5.85mm，外轮廓直径30mm，玻璃牌号为LAK3 ;第六透镜7前表面曲率半径-26.5mm，后表面曲率半径57.94_，透镜中心厚度3.07_，外轮廓直径21_，玻璃牌号为ZF4 ;探测器保护玻璃8为平板玻璃，厚度为1mm，玻璃牌号为BK7。第一透镜2和第二透镜3空气间隔为
3.3mm ;第二透镜3和第三透镜4空气间隔为0.6mm ;第三透镜4和第四透镜5空气间隔为17.4mm ;第四透镜5和第五透镜6空气间隔为0.62mm ;第五透镜6和第六透镜7空气间隔为3.3mm ;第六透镜7和探测器保护玻璃8空气间隔为5.047mm ;探测器保护玻璃8和光电探测器9空气间隔为0.5_。
[0045]为了使得系统在工作温度范围内均具有良好的成像质量，在系统中尽量使用对温度敏感度较低的玻璃材料，同时使用不同牌号的玻璃进行组合，对由于温度变化带来的像质影响进行抑制。
[0046]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种星敏感器用光学系统，其特征在于:光学系统由左至右依次包括孔径光阑(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)、探测器保护玻璃(8)和光电探测器(9); 孔径光阑(I)位于光学系统第一透镜(2)顶点上；光学系统第一透镜(2)为正透镜，用于收集目标经孔径光阑(I)后的发射光线，并将目标发出的光能量汇聚后入射至第二透镜(3)上；第一透镜(2)材料选用熔石英材料；第二透镜(3)为负透镜，用于校正第一透镜(2)产生的球差；第三透镜(4)对第二透镜(3)发出的光能量进行汇聚后发送给第四透镜(5);第四透镜(5)、第五透镜(6)和第六透镜(7)用于修正光学系统焦距，并对第一透镜(2)、第二透镜(3)和第三透镜(4)的像差进行校正；探测器保护玻璃(8)起到保护作用，光电探测器(9)对接受的光线进行探测。所述第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)均为正透镜，第六透镜(X)为负透镜。
2.根据权利要求1所述的一种星敏感器用光学系统，其特征在于: 孔径光阑通光孔径为36mm ； 第一透镜⑵前表面曲率半径37mm，后表面曲率半径-118.03mm，透镜中心厚度10mm，外轮廓直径42_，材料使用熔石英材料； 第二透镜(3)前表面曲率半径-55.46mm，后表面曲率半径-973.6mm，透镜中心厚度2.98mm，外轮廓直径42mm，玻璃牌号为ZF3 ； 第三透镜⑷前表面曲率半径38.37mm，后表面曲率半径133.05mm，透镜中心厚度7mm，外轮廓直径42mm，玻璃牌号为ZK9 ； 第四透镜(5)前表面曲率半径41.58mm，后表面曲率半径-133.05mm，透镜中心厚度7.5mm，外轮廓直径36.6mm，玻璃牌号为ZK9 ； 第五透镜(6)前表面曲率半径32.89mm，后表面曲率半径65.77mm，透镜中心厚度5.85mm，外轮廓直径30mm，玻璃牌号为LAK3 ； 第六透镜⑵前表面曲率半径-26.5mm，后表面曲率半径57.94mm，透镜中心厚度3.07mm，外轮廓直径21mm，玻璃牌号为ZF4 ； 探测器保护玻璃(8)为平板玻璃，厚度为1_，玻璃牌号为BK7。
3.根据权利要求1所述的一种星敏感器用光学系统，其特征在于: 第一透镜(2)和第二透镜(3)空气间隔为3.3mm ； 第二透镜(3)和第三透镜(4)空气间隔为0.6mm ； 第三透镜(4)和第四透镜(5)空气间隔为17.4mm ； 第四透镜(5)和第五透镜(6)空气间隔为0.62mm ； 第五透镜(6)和第六透镜(7)空气间隔为3.3mm ； 第六透镜(7)和探测器保护玻璃(8)空气间隔为5.047_; 探测器保护玻璃(8)和光电探测器(9)空气间隔为0.5_。
【专利摘要】本发明一种星敏感器用光学系统，该光学系统用于高精度星敏感器。光学系统采用了改进型匹斯凡结构，共由6片透镜组成，全部采用球面透镜。该系统将孔径光阑设置于第1片玻璃上。系统第1片玻璃采用熔石英材料，使其即可用于校正像差，也可充当光学系统的保护玻璃。本发明光学系统具有宽光谱、大视场、大相对孔径等特点；在较大的光谱范围和视场内具有很小的畸变量，各视场弥散斑能量集中度分布均匀，成像质量良好。系统可以工作于-40℃到+50℃，可以在各温度点具有良好的像质和离焦量，可以满足工作于空间恶劣温度环境下的高精度星敏感器的姿态测量需求。
【IPC分类】G01C21-02
【公开号】CN104833355
【申请号】CN201510243054
【发明人】梁士通, 梅志武, 钟红军, 王立, 刘婧, 钟俊, 张运方, 余成武, 王龙, 陈建峰
【申请人】北京控制工程研究所
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月13日