基于非球面的大相对孔径微型星敏感器镜头设计

基于非球面的大相对孔径微型星敏感器镜头设计

论文摘要

星敏感器是卫星上精度最高的姿态测量仪器,其通过对恒星成像与识别来确定卫星的三轴姿态,主要由光学系统、电子学系统和信息处理系统组成。传统卫星上高精度星敏感器的体积重量较大,难以满足蓬勃发展的微纳卫星的任务需求,成为限制微纳卫星定位精度的主要障碍。相对于电子学微型化、集成化和信息处理技术的飞速发展,光学系统成为星敏感器小型化的瓶颈。提出一种基于非球面大相对孔径微小型光学系统设计方法,仅用5片镜片,即可实现焦距25 mm,相对孔径1/1. 3,17°全视场角,在奈奎斯特频率处MTF优于0. 5,采用选取相对部分色散系数相同或接近、色散系数相差较大的玻璃组合的方法,有效校正了500~880 nm宽光谱色差,并实现了全视场畸变≤0. 013%。引用此技术设计纳型星敏感器镜头焦距25 mm,重量仅为15 g,降低到国内纳型星敏感器镜头的1/5。结果表明,光学系统经测试畸变等指标,满足角秒级星点中心确定的要求,为高精度纳型星敏感器提供了核心保障。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 光学系统参数的确定
  •   1.1 视场角与焦距
  •   1.2 相对孔径
  •   1.3 光学谱段
  •   1.4 其他参数确定
  • 2 光学系统设计与优化
  •   2.1 光学系统设计原则
  •   2.2 光学系统设计
  •   2.3 利用非球面镜,减少镜片数量
  • 3 像质评价
  •   3.1 光学传递函数(MTF)
  •   3.2 点列图
  •   3.3 能量集中度
  •   3.4 畸变及倍率色差
  • 4 光学系统检测
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 杜康,刘春雨,谢运强,樊星皓,刘帅

    关键词: 星敏感器,微纳卫星,非球面,光学设计,大相对孔径,微小型

    来源: 仪器仪表学报 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 仪器仪表工业

    单位: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,中国科学院大学

    基金: 国家自然科学基金(51827806)资助

    分类号: TH74

    DOI: 10.19650/j.cnki.cjsi.J1905024

    页码: 96-103

    总页数: 8

    文件大小: 418K

    下载量: 156

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