一种长出瞳距可见光目标模拟光学系统

本发明涉及星敏感器地面标定技术，尤其涉及一种长出瞳距可见光模拟光学系统。

背景技术：

1、星敏感器是一种高精度的空间姿态光学敏感器，在航天领域得到了广泛而深入的应用。星敏感器实际在轨运行前，需要先在地面环境完成星敏感器系统误差标定。然而天气气候的多变性不可避免地给星敏感器设备研制和技术研究带来不便，目标成像模拟器作为星敏感器地面测试的设备显得尤其重要。因此，有必要通过研制目标成像模拟器替代真实恒星用于试验和测试。

2、目标成像模拟器主要功能是检测星敏感器星图识别和星跟踪能力，主要由光源、显示器件tft-lcd(薄膜晶体管液晶显示器)、光学系统、等部分组成。为实现来自“无穷远”的星光模拟，光学系统的需要将显示器件发出的模拟信息以平行光的形式出射。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种长出瞳距可见光目标模拟光学系统，以提高实验室环境下测试目标成像模拟器受太阳杂散光照射下的识别能力及识别精度。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种长出瞳距可见光模拟光学系统，包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片以及第九镜片；第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片和第九镜片依次设置在同一水平光路的光轴上；第一镜片为正透镜，第二镜片为正透镜，第三镜片为正透镜，第四镜片为负透镜，第五镜片为正透镜，第六镜片为负透镜，第七镜片为正透镜，第八镜片为负透镜，第九镜片为负透镜；光源经过显示器件发出的光依次经过第九镜片、第八镜片、第七镜片、第六镜片、第五镜片、第四镜片、第三镜片、第二镜片和第一镜片后平行射出。

4、优选地，所述第一镜片的材料为h-zpk2a玻璃；第二镜片的材料为h-fk95n玻璃；第三镜片的材料为h-zpk7玻璃；第四镜片的材料为h-zf7la玻璃；第五镜片的材料为h-zf88玻璃；第六镜片的材料为h-laf12玻璃；第七镜片的材料为h-zlaf69玻璃；第八镜片的材料为h-zf88玻璃；第九镜片的材料为okp-4塑料。

5、优选地，所述第二镜片与第一镜片的间隔1mm；第三镜片与第二镜片的间隔为1.81mm；第四镜片与第三镜片的间隔为10.541mm；第五镜片与第四镜片的间隔为163.455mm；第六镜片与第五镜片的间隔为30.067mm；第七镜片与第六镜片的间隔为28.589mm；第八镜片与第七镜片的间隔为3.863mm；第九镜片与第八镜片的间隔为14.934mm。

6、优选地，所述第一镜片的厚度为22.171mm，第一镜片入射面的曲率半径为239.085mm，第一镜片出射面的曲率半径为无限；第二镜片的厚度为22.277mm，第二镜片入射面的曲率半径为433.925mm，第二镜片出射面的曲率半径为-335.122mm；第三镜片的厚度为21.288mm，第三镜片入射面的曲率半径为171.65mm，第三镜片出射面的曲率半径为无限；第四镜片的厚度为17mm，第四镜片入射面的曲率半径为-382.203mm，第四镜片出射面的曲率半径为208.149mm；第五镜片的厚度为25.081mm，第五镜片入射面的曲率半径为33.036mm，第五镜片出射面的曲率半径为22.422mm；第六镜片的厚度为20.689mm，第六镜片入射面的曲率半径为-13.773mm，第六镜片出射面的曲率半径为-27.679mm；第七镜片的厚度为22.401mm，第七镜片入射面的曲率半径为40.01mm，第七镜片出射面的曲率半径为-53.019mm；第八镜片的厚度为4.494mm，第八镜片入射面的曲率半径为-33.618mm，第八镜片出射面的曲率半径为-573.139mm；第九镜片的厚度为25.027mm，第九镜片入射面的曲率半径为20.706mm，第九镜片出射面的曲率半径为450.095mm。

7、优选地，所述第九镜片入射面和出射面为偶次非球面；第九镜片入射面圆锥系数为-0.985，4阶项系数为5.073e-06，6阶项系数为1.225e-08，8阶项系数为-4.733e-12，10阶项系数为8.602e-14；第九镜片出射面圆锥系数为-4.989，4阶项系数为2.304e-05，6阶项系数为7.544e-08，8阶项系数为-4.493e-10，10阶项系数为5.392e-12。

8、进一步地，所述显示器件设置在第九镜片后面，且设置在水平光路光轴上，显示器件用于模拟星图。

9、优选地，所述显示器件与第九镜片间隔为17.341mm。

10、进一步地，还包括孔径光阑，孔径光阑设置在第一镜片前面，且设置在水平光路的光轴上。

11、优选地，所述孔径光阑与第一镜片的间隔为1000mm，孔径光阑口径为50mm。

12、本发明具有以下有益效果：

13、本发明提供的长出瞳距可见光目标模拟光学系统采用二次成像的方式，减少了镜片的数量，缩短了系统的总长，显著节省成本和空间，通过九片镜片组成像差小、成像质量高的长出瞳距可见光目标模拟光学系统。该光学系统采用二次成像设计满足长出瞳距要求，通过优化设计镜片参数和镜片间隔，有效提高了成像精度。

技术特征：

1.一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片以及第九镜片；第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片和第九镜片依次设置在同一水平光路的光轴上；第一镜片为正透镜，第二镜片为正透镜，第三镜片为正透镜，第四镜片为负透镜，第五镜片为正透镜，第六镜片为负透镜，第七镜片为正透镜，第八镜片为负透镜，第九镜片为负透镜；光源经过显示器件发出的光依次经过第九镜片、第八镜片、第七镜片、第六镜片、第五镜片、第四镜片、第三镜片、第二镜片和第一镜片后平行射出。

2.如权利要求1所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，所述第一镜片的材料为h-zpk2a玻璃；第二镜片的材料为h-fk95n玻璃；第三镜片的材料为h-zpk7玻璃；第四镜片的材料为h-zf7la玻璃；第五镜片的材料为h-zf88玻璃；第六镜片的材料为h-laf12玻璃；第七镜片的材料为h-zlaf69玻璃；第八镜片的材料为h-zf88玻璃；第九镜片的材料为okp-4塑料。

3.如权利要求1所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，所述第二镜片与第一镜片的间隔1mm；第三镜片与第二镜片的间隔为1.81mm；第四镜片与第三镜片的间隔为10.541mm；第五镜片与第四镜片的间隔为163.455mm；第六镜片与第五镜片的间隔为30.067mm；第七镜片与第六镜片的间隔为28.589mm；第八镜片与第七镜片的间隔为3.863mm；第九镜片与第八镜片的间隔为14.934mm。

4.如权利要求3所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，所述第一镜片的厚度为22.171mm，第一镜片入射面的曲率半径为239.085mm，第一镜片出射面的曲率半径为无限；第二镜片的厚度为22.277mm，第二镜片入射面的曲率半径为433.925mm，第二镜片出射面的曲率半径为-335.122mm；第三镜片的厚度为21.288mm，第三镜片入射面的曲率半径为171.65mm，第三镜片出射面的曲率半径为无限；第四镜片的厚度为17mm，第四镜片入射面的曲率半径为-382.203mm，第四镜片出射面的曲率半径为208.149mm；第五镜片的厚度为25.081mm，第五镜片入射面的曲率半径为33.036mm，第五镜片出射面的曲率半径为22.422mm；第六镜片的厚度为20.689mm，第六镜片入射面的曲率半径为-13.773mm，第六镜片出射面的曲率半径为-27.679mm；第七镜片的厚度为22.401mm，第七镜片入射面的曲率半径为40.01mm，第七镜片出射面的曲率半径为-53.019mm；第八镜片的厚度为4.494mm，第八镜片入射面的曲率半径为-33.618mm，第八镜片出射面的曲率半径为-573.139mm；第九镜片的厚度为25.027mm，第九镜片入射面的曲率半径为20.706mm，第九镜片出射面的曲率半径为450.095mm。

5.如权利要求3所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，所述第九镜片入射面和出射面为偶次非球面；第九镜片入射面圆锥系数为-0.985，4阶项系数为5.073e-06，6阶项系数为1.225e-08，8阶项系数为-4.733e-12，10阶项系数为8.602e-14；第九镜片出射面圆锥系数为-4.989，4阶项系数为2.304e-05，6阶项系数为7.544e-08，8阶项系数为-4.493e-10，10阶项系数为5.392e-12。

6.如权利要求1所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，所述显示器件设置在第九镜片后面，且设置在水平光路光轴上，显示器件用于模拟星图。

7.如权利要求6所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，所述显示器件与第九镜片间隔为17.341mm。

8.如权利要求1所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，还包括孔径光阑，孔径光阑设置在第一镜片前面，且设置在水平光路的光轴上。

9.如权利要求8所述的一种长出瞳距可见光模拟光学系统，其特征在于，所述孔径光阑与第一镜片的间隔为1000mm，孔径光阑口径为50mm。

技术总结
本发明公开了一种长出瞳距可见光模拟光学系统，第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片和第九镜片依次设置在同一水平光路的光轴上；第一镜片为正透镜，第二镜片为正透镜，第三镜片为正透镜，第四镜片为负透镜，第五镜片为正透镜，第六镜片为负透镜，第七镜片为正透镜，第八镜片为负透镜，第九镜片为负透镜；光源经过显示器件发出的光依次经过第九镜片、第八镜片、第七镜片、第六镜片、第五镜片、第四镜片、第三镜片、第二镜片和第一镜片后平行射出。本发明能提高实验室环境下测试目标成像模拟器受太阳杂散光照射下的识别能力及识别精度。

技术研发人员：王凌云,曹雪源,郑茹,李光茜,穆思达
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16