CN112067018B - 一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器，包括沿光线入射方向依次同轴排布的光阑、光学准直模块、星点板，为所述星点板提供照明的光源，以及控制光源的控制系统；其中，所述光学准直模块包括透镜一、透镜二、透镜三、透镜四、透镜五、透镜六、透镜七、透镜八、透镜九、以及透镜十。本发明置于热真空罐外，可对星敏感器在热真空测试中进行姿态标定。

Description

一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器

技术领域

本发明涉及光电设备环境试验领域，尤其涉及一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器。

背景技术

星敏感器在轨运行期间，会受到太阳地球的辐射、自身热功耗和卫星载荷热传导等热源的影响，导致光机结构受热不均匀形成热应力，致使光学组件面型、厚度及曲率半径发生巨大变化，成像质量下降，严重者可使星敏感器功能失效。因此，热真空测试是星敏感器可靠性保障的关键手段。

星模拟器是星敏感器热真空测试的基准，目前主要采用两种方法，具体如下：1，目前多星模拟器出瞳距较短，只能置于热真空罐内直接对星敏感器测试，但是环境温度及气压的变化也会导致模拟器性能下降，其量级无从考核，该方法降低了测试的准确性；2，利用单星模拟器出瞳距在无穷远的优点，将其置于罐外可避免方法1的缺陷，但是只能对其单星点探测能力评价，星敏感器无法定姿从而得不到真正性能的测试。上述两种方法都无法对星敏感器热真空性能进行全面评价。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器，置于热真空罐外，可对星敏感器在热真空测试中进行姿态标定。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器的实施例，包括沿光线入射方向依次同轴排布的光阑、光学准直模块、星点板，为所述星点板提供照明的光源，以及控制光源的控制系统；其中，所述光学准直模块包括透镜一、透镜二、透镜三、透镜四、透镜五、透镜六、透镜七、透镜八、透镜九、以及透镜十。

在本发明提供的实施例中，在所述光学准直模块中，设光学准直模块光焦度为

透镜n的光焦度为

且0＜n＜11，

和

满足以下数学关系：

进一步地，所述光学准直模块的出瞳距不小于600mm。

进一步地，所述模拟器的视场角度不小于12°。

进一步地，所述星点板的星点数不少于15个。

本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、该模拟器出瞳距不小于600mm，保证了与星敏感器光瞳匹配的空间，可直接放于热真空罐外，消除了温度和气压对模拟器的影响，为星敏感器热真空测试提供了稳定的基准；

2、该模拟器视场角不小于12°，保证视场内模拟星点不低于15颗，不仅可以对星敏感器进行姿态标定，而且可以基于星间角距测量星敏焦距在不同环境变化量；

3、该模拟器全视场主光线在像面处出射角度夹角小于2°，相对照度优于99.8％；

4、该模拟器畸变优于0.45％，畸变基本可忽略，可保证星图模拟精度。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的模拟器结构示意图。

图2是本发明提供的模拟器的局部放大图。

图3是本发明的光学准直模块光学调制传递函数。

图4是本发明的光学准直模块球差。

图5是本发明的光学准直模块像散曲线。

图6是本发明的光学准直模块畸变曲线。

图7是本发明的光学准直模块点列图。

图8是本发明的星图模拟数据。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明的目的是提供一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器，置于热真空罐外，可对星敏感器在热真空测试中进行姿态标定。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1、2所示，本发明提供一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器的实施例，包括沿光线入射方向依次同轴排布的光阑4、真空罐窗口5、光学准直模块1、星点板2，为所述星点板2提供照明的光源3，以及控制光源的控制系统4；其中，所述光学准直模块包括透镜一11、透镜二12、透镜三13、透镜四14、透镜五15、透镜六16、透镜七17、透镜八18、透镜九19、以及透镜十110。

具体的，所述星点板2根据光学准直模块视场角及星表进行星图筛选，保证星点个数不小于15，经过激光刻蚀而成；所述星点主要用于测试星敏感器在不同环境条件下的姿态和角距；

所述光源3置于星点板2右边，主要用于对星点板照明；

所述控制系统4用于调节光源3亮度，以评价星敏感器对亮度变化的适应性。

在本发明提供的实施例中，进一步地，在所述光学准直模块中，设光学准直模块光焦度为

透镜n的光焦度为

且0＜n＜11，

和

满足以下数学关系：

在本发明提供的实施例中，进一步地，所述光学准直模块的出瞳距不小于600mm。

在本发明提供的实施例中，进一步地，所述模拟器的视场角度不小于12°。

在本发明提供的实施例中，进一步地，所述模拟器的主光线在像面处出射角度小于2°，所以可保证像面相对照度优于99.8％。

本实施例提供的一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器，其各透镜组件的具体数据及采用的材料特性如表1所示。

表1(单位/mm)

如图3所示，为光学系统调制传递函数，其中横坐标表示为空间调制频率，纵坐标表示为光学调制函数。可以看出本发明的光学系统在全视场成像性能良好，基本接近衍射极限。

如图4、5所示，为本发明提供的光学系统在不同波段下的球差和像散，可以看出球差和像散得到了良好的校正，间接可得到色差不明显。

如图6所示，是本发明提供的光学系统畸变曲线，其中横坐标表示为光学畸变，纵坐标为光学系统视场角，可以看出该光学系统畸变小于0.45％。

如图7所示，是本发明提供的光学系统的点列图弥散斑仿真图，可以看出各个视场角弥散斑优于5微米。

如图8所示，是本发明提供的星点板星图信息图，在全视场内模拟15个星点。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (1)

1.一种用于热真空测试的超长出瞳距多星模拟器，其特征在于，包括沿光线入射方向依次同轴排布的光阑、光学准直模块、星点板，为所述星点板提供照明的光源，以及控制光源的控制系统；

其中，所述光学准直模块包括透镜一、透镜二、透镜三、透镜四、透镜五、透镜六、透镜七、透镜八、透镜九、以及透镜十；

在所述光学准直模块中，设光学准直模块光焦度为

透镜n的光焦度为

且0＜n＜11，

和

满足以下数学关系：

星点板根据光学准直模块视场角及星表进行星图筛选，保证星点个数不小于15，经过激光刻蚀而成；所述星点主要用于测试星敏感器在不同环境条件下的姿态和角距；

所述光学准直模块的出瞳距不小于600mm；

所述模拟器的视场角度不小于12°；

所述星点板的星点数不少于15个。

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