[实用新型]一种高精度小型化星敏感器光学系统

说明书

本实用新型公开了一种高精度小型化星敏感器光学系统，包括：孔径光阑、透镜组和像平面，透镜组包括：七个透镜，孔径光阑位于第一透镜的正表面，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜以及第七透镜的光焦度均为正，第四、第五透镜的光焦度均为负，第一透镜由石英材料构成，且其后表面为镀有第一截止膜平面，第二透镜的后表面为镀有第二截止膜的平面，所述第一截止膜和第二截止膜用于截止预设的不同谱段内的光。本实用新型光学系统实现宽光谱探测，提高了恒星探测能量的收集，在两个透镜上引入平面镀制短波或长波截止膜，节省了光学系统元件，有利于光学系统小型化，且有利于抑制探测光谱外的杂光，避免了滤光片可能导致产生鬼像的情况。

技术领域

本实用新型涉及一种光学系统，特别涉及一种高精度小型化星敏感器光学系统。

背景技术

在已知的惯性导航设备中，星敏感器作为测量精度最高之一的测量仪器，测量精度可以达到亚秒级。由于星敏感器采用光学系统探测太空中位置及光谱稳定分布的恒星光信号，测量精度不随时间发生漂移，为航天飞行器的长时间高精度飞行提供了稳定的三轴姿态角信息输出。

星敏感器光学系统作为星敏感器的核心装置，是星敏感器实现高信噪比恒星光谱能量收集、高精度恒星质心位置探测的关键部件。根据星敏感器的技术特点及应用平台，星敏感器光学系统应具有大相对孔径、大视场、低畸变以及轻小型化的特点，并且能够有效抑制外界杂光，避免恒星之外的假点目标出现。

在星敏感器光学系统实现大相对孔径及大视场的过程中，由于高阶像差的快速增大，轴向色差、垂轴色差以及二级光谱对光学系统的像质影响较大；探测光谱越宽，成像质量难以保证。而恒星光谱的强度分布近似于高斯分布，探测器的响应光谱曲线在不同波长的响应也会发生变化，峰值响应一般在可见光谱段。综合考虑以上因素，当星敏感器光学系统实现大相对孔径时，光谱设计范围达到300nm带宽即可认为是宽光谱探测。

为了避免探测谱段外的光信号入射到探测器靶面成为影响恒星探测的噪声信号，常规方法是在光学系统的后端加入一个薄的平行平板滤光片，镀长波及短波截止膜抑制探测谱段外的杂光。这种方式将会增加光学系统的元件，制造成本增加，且由于剩余反射率较高，存在在探测器像平面产生鬼像的风险。

实用新型内容

本实用新型提供一种高精度小型化星敏感器光学系统，在保证宽光谱探测的同时，抑制探测波段外的杂光，避免出现剩余反射引起的鬼像问题。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：一种高精度小型化星敏感器光学系统，包括：孔径光阑、透镜组和像平面，所述透镜组包括：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，所述孔径光阑位于第一透镜的前表面，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜以及第七透镜的光焦度均为正，所述第四透镜和第五透镜的光焦度均为负，所述第一透镜、孔径光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及像平面沿着进光入射方向同轴依次排列；

所述第一透镜的材质为石英，且其后表面为镀有第一截止膜平面，第二透镜的后表面为镀有第二截止膜的平面，所述第一截止膜和第二截止膜用于截止预设的不同谱段内的光。

进一步，所述光学系统的入瞳口径为φ21.5mm。

进一步，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为球面透镜。

进一步，所述第二透镜的材质为H-ZK9A，所述第三透镜的材质为H-LAF6，所述第四透镜的材质为H-ZF7，所述第五透镜的材质为H-ZF52，所述第六透镜和第七透镜的材质均为H-ZLAF55A。

进一步，第一透镜前表面曲率半径为62.482mm，中心厚度为3.65mm，透镜通光口径为φ21.4mm；

第二透镜前表面曲率半径为40.682mm，中心厚度为4.23mm，透镜通光口径为φ22.4mm；