一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统

本发明涉及光学系统，尤指一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统。

背景技术：

1、星敏感器是一种以恒星为参考源的高精度光学姿态敏感器，是目前姿态测量精度最高的测量仪器。一般来说，传统的可见光星敏感器受背景杂光的影响较大，只能用于大气层外空间或夜间测星，而且光学系统多为透射式。随着导航技术的飞速发展，对星敏感器的应用环境要求也越来越高。

2、其中，光学系统是星敏感器研制过程中的重要部分。但是现有的星敏感器的光学系统的成像畸变较大，真实性差，导致光学系统探测精度低。

3、因此，本发明致力于提供一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其通过设置反射镜组和校正透射镜组，能够有效降低折反式光学成像系统的畸变值，保证星敏感器的折反式光学成像系统的成像效果，进而保证星敏感器的探测精度。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，包括反射镜组和校正透射镜组，所述反射镜组包括沿光线传播方向同轴依次设置的第一反射镜l1和第二反射镜l2，所述第二反射镜l2的中心处开设有通光口；

4、所述校正透射镜组包括沿光线传播方向同轴依次设置的第一透镜l3、第二透镜l4、第三透镜l5、第四透镜l6、第五透镜l7和第六透镜l8，所述第一透镜l3和所述第二透镜l4设置在所述第一反射镜l1和所述第二反射镜l2之间，所述第三透镜l5，所述第四透镜l6，所述第五透镜l7和所述第六透镜l8设置在所述第二反射镜l2远离所述第一反射镜l1的一侧。

5、在一些实施方式中，所述第一透镜l3、所述第二透镜l4、所述第三透镜l5、所述第四透镜l6、所述第五透镜l7和所述第六透镜l8满足以下条件：

6、3.2mm＜d1＜3.6mm，2.8mm＜d2＜3.1mm，2.1mm＜d3＜2.4mm，2.1mm＜d4＜2.4mm，1.3mm＜d5＜1.6mm，4.5mm＜d6＜4.7mm；

7、其中，d1为所述第一透镜l3的厚度，d2为所述第二透镜l4的厚度，d3为所述第三透镜l5的厚度，d4为所述第四透镜l6的厚度，d5为所述第五透镜l7的厚度，d6为所述第六透镜l8的厚度。

8、在一些实施方式中，所述第一透镜l3的材料为n-pk52a，所述第一透镜l3为负弯月透镜。

9、在一些实施方式中，所述第二透镜l4和所述第四透镜l6的材料均为zns，且所述第二透镜l4为正弯月透镜，所述第四透镜l6为双凹透镜。

10、在一些实施方式中，所述第三透镜l5和所述第六透镜l8的材料均为znse，所述第三透镜l5为负弯月透镜，所述第六透镜l8为平凸透镜。

11、在一些实施方式中，所述第五透镜l7的材料为jgs1，且所述第五透镜l7为双凹透镜；

12、所述第一反射镜l1为光学玻璃n-fk5材料，所述第二反射镜l2为碳化硅材料。

13、在一些实施方式中，所述第二反射镜l2和所述第一透镜l3间的距离为d2，95.8mm＜d2＜96.1mm，所述第一透镜l3和所述第二透镜l4间的距离为d3，3.9mm＜d3＜4.2mm，所述第二透镜l4和所述第三透镜l5间的距离为d4，16.1mm＜d4＜16.4mm，所述第三透镜l5和所述第四透镜l6间的距离为d5，3.9mm＜d5＜4.2mm，所述第四透镜l6和所述第五透镜l7间的距离为d6，1.5mm＜d6＜1.75mm，所述第五透镜l7和所述第六透镜l8间的距离为d7，36.5mm＜d7＜36.8mm；

14、和/或

15、所述第一反射镜l1与所述第二反射镜l2间的距离为d1，112.5mm＜d1≤113mm；

16、和/或

17、所述第二反射镜l2的口径为105mm。

18、在一些实施方式中，所述第一反射镜l1朝向靠近所述第二反射镜l2的方向凸出，所述第二反射镜l2靠近所述第一反射镜l1的一侧为凹面。

19、在一些实施方式中，所述第一透镜l3、所述第二透镜l4、所述第三透镜l5、所述第四透镜l6、所述第五透镜l7和所述第六透镜l8的曲率半径满足以下条件：

20、-15mm＜rs1＜-10mm，-15mm＜rs2＜-10mm；

21、25mm＜rs3＜30mm，550mm＜rs4＜555mm；

22、-15mm＜rs5＜-10mm，-25mm＜rs6＜-20mm；

23、10mm＜rs7＜15mm，-50mm＜rs8＜45mm；

24、-15mm＜rs9＜-10mm，5mm＜rs10＜10mm；

25、55mm＜rs11＜60mm，rs12＝∞；

26、其中，rs1和rs2分别为第一透镜l3前后两个表面的曲率半径，rs3和rs4分别为第二透镜l4前后两个表面的曲率半径，rs5和rs6分别为第三透镜l5前后两个表面的曲率半径，rs7和rs8分别为第四透镜l6前后两个表面的曲率半径，rs9和rs10分别为第五透镜l7前后两个表面的曲率半径，rs11和rs12分别为第六透镜l8前后两个表面的曲率半径。

27、在一些实施方式中，所述第六透镜l8远离所述第五透镜l7的一侧还设置有滤光片l9，所述滤光片l9与所述第六透镜l8之间的距离为15.92mm，所述滤光片l9的厚度为1.1mm。

28、通过本发明提供的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，具有以下有益效果：

29、1.本发明提供的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，通过设置沿光线传播方向同轴依次设置的第一反射镜和第二反射镜，并将第一透镜l3和第二透镜l4设置在第一反射镜l1和第二反射镜l2之间，第三透镜l5，第四透镜l6，第五透镜l7和第六透镜l8设置在第二反射镜l2远离第一反射镜l1的一侧，采用折反式系统，能够显著降低工作波段全视场范围内相对畸变和视场，相较于传统的星敏感器的光学系统具有更小的相对畸变和视场，进而提升星敏感器的测量精度。

30、2.本发明提供的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，畸变值小于0.005％，降低了光学总长，结构更加紧凑，利于多平台的应用，可适用于红外监控、态势感知等多个领域，具有更加广泛的应用性。另外本折反式光学系统的口径大，视场小，增大口径能够增大进入折反式光学系统的目标能量，提升强背景下提取光信号的能力，减小视场能够降低大气背景对观星的不利影响，进而满足光学系统全天时探星的需求。

技术特征：

1.一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，包括反射镜组和校正透射镜组，所述反射镜组包括沿光线传播方向同轴依次设置的第一反射镜l1和第二反射镜l2，所述第二反射镜l2的中心处开设有通光口；

2.根据权利要求1所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜l3、所述第二透镜l4、所述第三透镜l5、所述第四透镜l6、所述第五透镜l7和所述第六透镜l8满足以下条件：

3.根据权利要求2所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜l3的材料为n-pk52a，所述第一透镜l3为负弯月透镜。

4.根据权利要求3所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜l4和所述第四透镜l6的材料均为zns，且所述第二透镜l4为正弯月透镜，所述第四透镜l6为双凹透镜。

5.根据权利要求4所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜l5和所述第六透镜l8的材料均为znse，所述第三透镜l5为负弯月透镜，所述第六透镜l8为平凸透镜。

6.根据权利要求5所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第五透镜l7的材料为jgs1，且所述第五透镜l7为双凹透镜；

7.根据权利要求1-6任一所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第一反射镜l1朝向靠近所述第二反射镜l2的方向凸出，所述第二反射镜l2靠近所述第一反射镜l1的一侧为凹面。

9.根据权利要求8所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜l3、所述第二透镜l4、所述第三透镜l5、所述第四透镜l6、所述第五透镜l7和所述第六透镜l8的曲率半径满足以下条件：

10.根据权利要求9所述的一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，其特征在于，所述第六透镜l8远离所述第五透镜l7的一侧还设置有滤光片l9，所述滤光片l9与所述第六透镜l8之间的距离为15.92mm，所述滤光片l9的厚度为1.1mm。

技术总结本发明提供一种用于红外星敏感器的折反式光学成像系统，包括反射镜组和校正透射镜组，所述反射镜组包括沿光线传播方向同轴依次设置的第一反射镜L1和第二反射镜L2，所述第二反射镜L2的中心处开设有通光口，所述校正透射镜组包括沿光线传播方向同轴依次设置的第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5、第四透镜L6、第五透镜L7和第六透镜L8，所述第一透镜L3和所述第二透镜L4设置在所述第一反射镜L1和所述第二反射镜L2之间，所述第三透镜L5，所述第四透镜L6，所述第五透镜L7和所述第六透镜L8设置在所述第二反射镜L2远离所述第一反射镜L1的一侧，如此，能够有效降低星敏感器光学系统的畸变值，进而提升了星敏感器测量精度和探测能力。技术研发人员：于远航,杨晓宇,崔维鑫,秦敏昱,秦超,雒莎,袁志刚受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17