CN107589525B - 微小型星敏感器镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微小型星敏感器镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜组A、光栏B以及后组镜组C，所述前组镜组A包含沿光线入射方向依次设置的正透镜A‑1、正透镜A‑2以及双凹透镜A‑3，所述后组镜组C包含沿光线入射方向依次设置的负透镜C‑1、正透镜C‑2、正透镜C‑3以及双凹透镜C‑4。本发明结构设计简单、合理，很好地校正了各种像差，成像质量好，实现系统的轻小化，方便装配与调试，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种微小型星敏感器镜头。
背景技术
星敏感器是以恒星为参照系，安装于航天器，承担了航天器姿态测量任务，通过对多颗恒星成像、识别、解算等流程实现航天器全自主姿态测量。星敏感器镜头是星敏感器的重要组成部分，它的性能直接影响到成像质量，关系到星图识别的成功率和测控精度。为了满足要求越来越高的测控精度要求，星敏感器镜头需要具有足够大的通光口径和视场角。近年来，随着空间技术的发展，对星敏感器镜头提出了更高的要求，不仅要具有宽光谱、大视场、高分辨率等综合性能，而且更要减小系统的体积和质量。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种微小型星敏感器镜头，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种微小型星敏感器镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜组A、光栏B以及后组镜组C，所述前组镜组A包含沿光线入射方向依次设置的正透镜A-1、正透镜A-2以及双凹透镜A-3，所述后组镜组C包含沿光线入射方向依次设置的负透镜C-1、正透镜C-2、正透镜C-3以及双凹透镜C-4。
优选的，所述前组镜镜组A与光栏B之间的空气间隔为1.51mm，所述光栏B与后组镜组C之间的空气间隔为0.67mm。
优选的，所述正透镜A-1与正透镜A-2之间的空气间隔为0.102mm，所述正透镜A-2与双凹透镜A-3之间的空气间隔为0.61mm。
优选的，所述负透镜C-1与正透镜C-2之间的空气间隔为0.39mm，所述正透镜C-2与正透镜C-3之间的空气间隔为2.22mm，所述正透镜C-3与双凹透镜C-4之间的空气间隔为0.71mm。
优选的，所述正透镜A-1采用Schott的耐辐照玻璃LAK9G15制成。
优选的，还包括遮光罩，所述遮光罩整体呈圆锥形，所述遮光罩的太阳保护角为40°。
优选的，所述遮光罩的内表面涂覆有消光漆。
优选的，所述遮光罩与主镜筒通过螺纹连接，并通过紧定螺钉紧固。
优选的，所述主镜筒的两头均具有安装腔，所述正透镜C-2、负透镜C-1、双凹透镜A-3、正透镜A-2以及正透镜A-1依次设置在主镜筒一头的安装腔内，所述正透镜A-1用第一压圈压紧，所述正透镜A-2用第二压圈压紧，所述正透镜A-1与第二压圈之间设置有第一垫片，所述正透镜A-2与双凹透镜A-3之间设置有第一隔圈，所述双凹透镜A-3与负透镜C-1设置有第二垫片，所述负透镜C-1与正透镜C-2之间设置有第二隔圈；所述正透镜C-3与双凹透镜C-4依次设置在主镜筒另一头的安装腔内，所述正透镜C-3与主镜筒之间设置有第三垫片，所述正透镜C-3与双凹透镜C-4之间设置有第三隔圈，所述双凹透镜C-4用第三压圈压紧。
优选的，所述主镜筒上设置有用以连接固定的法兰。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明结构设计简单、合理、小巧，采用全透射式双高斯型光学结构，具有较大的入瞳直径，很好地校正了各种像差，具有大相对孔径、大视场角、宽光谱范围内清晰成像的特点；
（2）本发明采用7片全分离的球面镜片实现系统的轻小化；
（3）本发明采用圆锥形的遮光罩，满足太阳保护角40°；
（4）本发明的遮光罩与主镜筒采用螺纹连接，一体设计安装，同时第一压圈既是压圈也是遮光罩的光栏片，减小外形尺寸；
（5）本发明的各个镜片从主镜筒的前、后两头分别进行安装，方便装配与调试。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的光学系统图。
图2为本发明实施例的畸变图。
图3为本发明实施例的色差曲线图。
图4为本发明实施例在+20℃温度条件下点列图。
图5为本发明实施例在- 40℃温度条件下点列图。
图6为本发明实施例在+60℃温度条件下点列图。
图7为本发明实施例的构造示意图。
图8为本发明实施例的构造示意图。
图9为本发明实施例的构造示意图。
图中：
A-前组镜组A，A-1-正透镜A-1，A-2-正透镜A-2，A-3-双凹透镜A-3；
B-光栏；
C-后组镜组C，C-1-负透镜C-1，C-2-正透镜C-2，C-3-正透镜C-3，C-4-双凹透镜C-4；
1-遮光罩，2-主镜筒，3-紧定螺钉，4-第一压圈，5-第二压圈，6-第一垫片，7-第一隔圈，8-第二垫片，9-第二隔圈，10-第三垫片，11-第三隔圈，12-第三压圈，13-法兰。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~9所示，一种微小型星敏感器镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜组A、光栏B以及后组镜组C，所述前组镜组A包含沿光线入射方向依次设置的正透镜A-1、正透镜A-2以及双凹透镜A-3，所述后组镜组C包含沿光线入射方向依次设置的负透镜C-1、正透镜C-2、正透镜C-3以及双凹透镜C-4。
在本发明实施例中，所述前组镜镜组A与光栏B之间的空气间隔为1.51mm，所述光栏B与后组镜组C之间的空气间隔为0.67mm。
在本发明实施例中，所述正透镜A-1与正透镜A-2之间的空气间隔为0.102mm，所述正透镜A-2与双凹透镜A-3之间的空气间隔为0.61mm。
在本发明实施例中，所述负透镜C-1与正透镜C-2之间的空气间隔为0.39mm，所述正透镜C-2与正透镜C-3之间的空气间隔为2.22mm，所述正透镜C-3与双凹透镜C-4之间的空气间隔为0.71mm。
在本发明实施例中，所述正透镜A-1采用Schott的耐辐照玻璃LAK9G15制成。
在本发明实施例中，本发明进行了良好的复消色差设计，使镜头在500nm~800nm宽光谱范围内成像清晰，能量集中度高，镜头可观测星等较高。
在本发明实施例中，光学无热化，通过选用合理的材料组合，实现了系统在-40℃~+60℃温度范围光学性能一致，如图5和图6所示，在-40℃~+60℃温度范围内弥散斑大小较图4常温状态下未发生明显的下降，说明系统温度适应性好，可以满足空间大温差环境下的使用要求。
在本发明实施例中，还包括遮光罩1，所述遮光罩1整体呈圆锥形，所述遮光罩1的太阳保护角为40°。
在本发明实施例中，所述遮光罩1的内表面涂覆有消光漆，消除杂散光对镜头成像的影响。
在本发明实施例中，所述遮光罩1与主镜筒2通过螺纹连接，并通过紧定螺钉3紧固。
在本发明实施例中，所述主镜筒2的两头均具有安装腔，所述正透镜C-2、负透镜C-1、双凹透镜A-3、正透镜A-2以及正透镜A-1依次设置在主镜筒2一头的安装腔内，所述正透镜A-1用第一压圈4压紧，所述正透镜A-2用第二压圈5压紧，所述正透镜A-1与第二压圈5之间设置有第一垫片6，所述正透镜A-2与双凹透镜A-3之间设置有第一隔圈7，所述双凹透镜A-3与负透镜C-1设置有第二垫片8，所述负透镜C-1与正透镜C-2之间设置有第二隔圈9；所述正透镜C-3与双凹透镜C-4依次设置在主镜筒2另一头的安装腔内，所述正透镜C-3与主镜筒2之间设置有第三垫片10，所述正透镜C-3与双凹透镜C-4之间设置有第三隔圈11，所述双凹透镜C-4用第三压圈12压紧。
在本发明实施例中，所述主镜筒2上设置有用以连接固定的法兰13，安装牢靠，拆卸方便。
在本发明实施例中，光学系统实现的指标如下：
焦距：f′=13.6mm；
视场角：20°×15°；
相对孔径：1/1.2；
光谱范围：500nm～800nm；
像元尺寸7.5μm×7.5μm；
畸变：2μm；
倍率色差：3.2μm；
重量：19.8g。
在本发明实施例中，各镜片的参数如下表所示：
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的微小型星敏感器镜头。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种微小型星敏感器镜头，其特征在于：由沿光线入射方向依次设置的前组镜组A、光栏B以及后组镜组C组成，所述前组镜组A由沿光线入射方向依次设置的正透镜A-1、正透镜A-2以及双凹透镜A-3组成，所述后组镜组C由沿光线入射方向依次设置的负透镜C-1、正透镜C-2、正透镜C-3以及双凹透镜C-4组成，所述前组镜镜组A与光栏B之间的空气间隔为1.51mm，所述光栏B与后组镜组C之间的空气间隔为0.67mm，所述正透镜A-1与正透镜A-2之间的空气间隔为0.102mm，所述正透镜A-2与双凹透镜A-3之间的空气间隔为0.61mm，所述负透镜C-1与正透镜C-2之间的空气间隔为0.39mm，所述正透镜C-2与正透镜C-3之间的空气间隔为2.22mm，所述正透镜C-3与双凹透镜C-4之间的空气间隔为0.71mm，微小型星敏感器镜头还包括遮光罩，所述遮光罩整体呈圆锥形，所述遮光罩的太阳保护角为40°，所述遮光罩与主镜筒通过螺纹连接，并通过紧定螺钉紧固，所述主镜筒的两头均具有安装腔，所述正透镜C-2、负透镜C-1、双凹透镜A-3、正透镜A-2以及正透镜A-1依次设置在主镜筒一头的安装腔内，所述正透镜A-1用第一压圈压紧，所述正透镜A-2用第二压圈压紧，所述正透镜A-1与第二压圈之间设置有第一垫片，所述正透镜A-2与双凹透镜A-3之间设置有第一隔圈，所述双凹透镜A-3与负透镜C-1设置有第二垫片，所述负透镜C-1与正透镜C-2之间设置有第二隔圈；所述正透镜C-3与双凹透镜C-4依次设置在主镜筒另一头的安装腔内，所述正透镜C-3与主镜筒之间设置有第三垫片，所述正透镜C-3与双凹透镜C-4之间设置有第三隔圈，所述双凹透镜C-4用第三压圈压紧。
2.根据权利要求1所述的微小型星敏感器镜头，其特征在于：所述正透镜A-1采用Schott的耐辐照玻璃LAK9G15制成。
3.根据权利要求1所述的微小型星敏感器镜头，其特征在于：所述遮光罩的内表面涂覆有消光漆。
4.根据权利要求1所述的微小型星敏感器镜头，其特征在于：所述主镜筒上设置有用以连接固定的法兰。
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