[發明專利]一種超大視場、高分辨率的星模擬器光學系統

有效

• 申請號: 202010983016.4
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112067020B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 張凱勝;王華;王海波;裴行行;王東;丁旺
• 申請（專利權）人: 西安中科微星光電科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G02B13/06;G02B1/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

本發明公開了一種超大視場、高分辨率的星模擬器光學系統，其特征在于，沿光線入射方向依次設有同軸排布的光闌、一次成像透鏡組、中繼成像透鏡組、以及二次成像透鏡組，最終光線射向像面；其中，所述一次成像透鏡組包括透鏡一和透鏡二，所述中繼成像透鏡組包括透鏡三和透鏡四，所述二次成像透鏡組包括透鏡五、透鏡六、透鏡七和透鏡八。本發明的光學系統的視場角不小于60°，針對星模擬器類光學系統屬于超大視場光學系統，可直接單獨對現有星敏感器姿態標定，避免視場拼接帶來的測試誤差和操作復雜，其入瞳距與焦距比為3，可與被測光電設備進行光瞳匹配，消除兩光瞳失配帶來的像差，以避免對像面標定精度的影響。

技術領域

本發明涉及光學場鏡仿真領域，具體涉及一種超大視場、高分辨率的星模擬器光學系統。

背景技術

隨著星光導航技術的日新月異，星敏感器的兩個主要參數(視場和分辨率)要求越來越高。星模擬器作為星敏感器姿態標定的關鍵設備之一，也需要對自身指標進行更新。

星模擬器視場和分辨率都無法滿足當前星敏技術的需求，目前常用方法以多個模擬器視場拼接為主，但是視場拼接帶來的漸暈一直無法消除，這樣就會導致星敏感器在測試中結果不可靠的問題，也失去了星模擬器自身的意義。光學系統是星模擬器的關鍵模塊，對其分辨率和視場提高是首當其沖的工作。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的。

本發明提供了一種超大視場、高分辨率的星模擬器光學系統，沿光線入射方向依次設有同軸排布的光闌、一次成像透鏡組、中繼成像透鏡組、以及二次成像透鏡組，最終光線射向像面；

其中，所述一次成像透鏡組包括透鏡一和透鏡二，所述中繼成像透鏡組包括透鏡三和透鏡四，所述二次成像透鏡組包括透鏡五、透鏡六、透鏡七和透鏡八。

進一步地，所述光學系統的總焦距為f，所述一次成像透鏡組的組合焦距為f₁，所述中繼成像透鏡組的組合焦距為f₂，所述二次成像透鏡組的組合焦距為f₃；且f與f₁、f₂、f₃滿足下列數學關系：

進一步地，該光學系統焦距為10mm，出瞳距為30mm，視場角為60°。

進一步地，所述透鏡八與像面之間還設有分光棱鏡。

進一步地，所述分光棱鏡與像面之間還可設有自準直儀。

進一步地，所述分光棱鏡與像面之間還設有干擾源。

本發明與現有技術相比，本發明具有以下優點。

1、本發明的光學系統的視場角不小于60°，針對星模擬器類光學系統屬于超大視場光學系統，可直接單獨對現有星敏感器姿態標定，避免視場拼接帶來的測試誤差和操作復雜；

2、本發明的光學系統入瞳距與焦距比為3，可與被測光電設備進行光瞳匹配，消除兩光瞳失配帶來的像差，以避免對像面標定精度的影響；

3、本發明的光學系統工作距較長，根據功能需求可在光路中添加自準直、干擾源和雜光背景等功能；

4、本發明的光學系統成像質量接近衍射極限，基本消除像差對星點模擬精度的影響；

5、本發明的光學系統畸變優于0.8％，畸變較小，可保證星圖模擬精度；

6、本發明的光學系統共用8片球面透鏡，結構簡單，便于裝配。

本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。