本發(fā)明涉及一種深空探測用導(dǎo)航星敏感器鏡頭。

背景技術(shù)：

光學(xué)星敏感器是通過對視場范圍內(nèi)的恒星進行拍攝，利用恒星間距和相對位置進行導(dǎo)航定位的慣性姿態(tài)敏感器，具有測量精度高、重量輕、功耗低、無漂移等優(yōu)點。近年來，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，對星敏感器的性能提出了更高的要求。光學(xué)鏡頭作為星敏感器最重要的光學(xué)組件，對其寬光譜、大視場、輕小型、高分辨率等綜合性能提出了更高的要求。

星敏感器鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)一般分為三類：折射式、反射式和折反射式。目前已公布的星敏感器鏡頭大多采用全透射式，光學(xué)系統(tǒng)焦距一般為20mm~50mm，入瞳直徑一般為10mm~50mm。焦距大于100mm的星敏感器鏡頭大多采用反射式或折反射式光學(xué)結(jié)構(gòu)，如專利申請?zhí)?01410820853.x的“大相對孔徑高精度折反射型星敏感器光學(xué)系統(tǒng)”，其焦距f’=180mm，相對孔徑1/2，視場角2ω=3°，鏡頭綜合性能較好。對于長焦系統(tǒng)，反射式及折反射結(jié)構(gòu)有利于長度的減小，且不存在色差，但存在加工及裝調(diào)難度大、容易產(chǎn)生雜散光的缺點。專利申請?zhí)?01210358933.9的“一種寬光譜大孔徑星敏感器光學(xué)系統(tǒng)”采用全透射式光學(xué)結(jié)構(gòu)，通過6片球面鏡片實現(xiàn)128mm的焦距，1/2的相對孔徑，3.6°的光學(xué)視場，像質(zhì)良好，但采用了螢石caf2與tf5膠合組，具有良好光學(xué)均勻性的大塊螢石極少且貴，而且膠合組在空間環(huán)境中可能出現(xiàn)脫膠，因此該光學(xué)系統(tǒng)成本較高，實際可操作性不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種深空探測用導(dǎo)航星敏感器鏡頭，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且實現(xiàn)了長焦距、大入瞳直徑、寬光譜范圍內(nèi)清晰成像。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于：一種深空探測用導(dǎo)航星敏感器鏡頭，包括主鏡筒，所述主鏡筒內(nèi)沿光線入射方向依次設(shè)置有前組鏡片a、光闌b及后組鏡片c，所述前組鏡片由正月牙透鏡a1、第一雙凸透鏡a2、負月牙透鏡a3、第二雙凸透鏡a4及第一雙凹透鏡a5組成，所述后組鏡片由第二雙凹透鏡c1和第三雙凸透鏡c2組成。

進一步地，所述前組鏡片與光闌之間的空氣間隔為96.95mm，所述光闌與后組鏡片之間的空氣間隔為34.27mm。

進一步地，所述前鏡鏡片中正月牙透鏡與第一雙凸透鏡之間的空氣間隔為13.72mm，所述第一雙凸透鏡與負月牙透鏡之間的空氣間隔為0.12mm，負月牙透鏡與第二雙凸透鏡之間的空氣間隔為12.59mm，第二雙凸透鏡與雙凹透鏡之間的空氣間隔為2.45mm；所述后鏡組中第二雙凹透鏡與第三雙凸透鏡之間的空氣間隔為0.52mm。

進一步地，所述正月牙透鏡由耐輻照玻璃lak9g15制成。

進一步地，所述主鏡筒的前部內(nèi)壁沿光線入射方向呈階梯狀設(shè)置有用于與正月牙透鏡的后側(cè)面邊緣相抵接的第一階梯部、用于與負月牙透鏡的后側(cè)面邊緣相抵接的第二階梯部以及用于與第一雙凹透鏡的后側(cè)面邊緣相抵接的第三階梯部；所述主鏡筒的后部內(nèi)壁設(shè)置有用于與第二雙凹透鏡的前側(cè)面邊緣相抵接的第四階梯部。

進一步地，所述主鏡筒內(nèi)位于正月牙透鏡的前側(cè)設(shè)置有第一壓圈，位于第一雙凸透鏡的前側(cè)設(shè)置有第二壓圈，位于第一雙凸透鏡和負月牙透鏡之間設(shè)置有第一隔圈，位于第二雙凸透鏡的前側(cè)設(shè)置有第三壓圈，位于第二雙凸透鏡與第一雙凹透鏡之間設(shè)置有第二隔圈；所述第二雙凹透鏡和第三雙凸透鏡之間設(shè)置有第三隔圈，位于第三雙凸透鏡的后側(cè)設(shè)置有用于壓在第三雙凸透鏡后側(cè)面邊緣的后組壓圈。

進一步地，所述第一壓圈、第二壓圈、第三壓圈及后組壓圈分別經(jīng)徑向穿入主鏡筒內(nèi)的鎖定螺釘緊固于主鏡筒內(nèi)；所述前組鏡片和后組鏡片的各鏡片分別經(jīng)徑向穿入主鏡筒內(nèi)的緊定螺釘緊固于主鏡筒內(nèi)。

進一步地，所述主鏡筒的前端還螺接有前保護片鏡筒，所述前保護片鏡筒內(nèi)設(shè)置有位于正月牙透鏡前側(cè)的前保護鏡片，前保護片鏡筒內(nèi)位于前保護鏡片的前側(cè)螺接有用于鎖定前保護鏡片的前保護壓圈；所述主鏡筒的后端還設(shè)置有轉(zhuǎn)接法蘭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：（1）具有較長的焦距和大的入瞳直徑，系統(tǒng)采用全透射式光學(xué)結(jié)構(gòu)，很好地校正了各種像差，成像質(zhì)量好，分辨率高；（2）該鏡頭采用7片全分離的球面鏡片，通過攝遠型光學(xué)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)鏡頭長度小于焦距，減小了系統(tǒng)的體積和重量；（3）進行了良好的復(fù)消色差設(shè)計，使鏡頭在500nm~800nm寬光譜范圍內(nèi)成像清晰，鏡頭可觀測星等較高；（4）通過選用合理的玻璃材料組合，實現(xiàn)了系統(tǒng)的光學(xué)無熱化設(shè)計，如圖5和圖6所示，在-40℃~+60℃溫度范圍內(nèi)彌散斑大小較常溫狀態(tài)下（圖4）未發(fā)生明顯的下降，說明系統(tǒng)溫度適應(yīng)性好，可以滿足空間惡劣溫度環(huán)境下的使用要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的色差曲線圖；

圖4為本發(fā)明在+20℃溫度條件下點列圖；

圖5為本發(fā)明在-40℃溫度條件下點列圖；

圖6為本發(fā)明在+60℃溫度條件下點列圖；

圖中：a-前組鏡片，a1-正月牙透鏡，a2-第一雙凸透鏡，a3-負月牙透鏡，a4-第二雙凸透鏡，a5-第一雙凹透鏡，b-光闌，c-后組鏡片，c1-第二雙凹透鏡，c2-第三雙凸透鏡，61-前保護片壓圈，62-前保護片，63-前保護片鏡筒，64-第一壓圈，65-緊定螺釘，66-第二壓圈，67-第一隔圈，68-第一階梯部，69-緊定螺釘，610-第二階梯部，611-第三壓圈，612-第二隔圈，613-第三階梯部，616-主鏡筒，617-第四階梯部，618-第三隔圈，620-緊定螺釘，621-后組壓圈，622-轉(zhuǎn)接法蘭。

具體實施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下，但本發(fā)明并不限于此。

參考圖1至圖6

一種深空探測用導(dǎo)航星敏感器鏡頭，包括主鏡筒616，所述主鏡筒內(nèi)沿光線入射方向依次設(shè)置有前組鏡片a、光闌b及后組鏡片c，所述前組鏡片由正月牙透鏡a1、第一雙凸透鏡a2、負月牙透鏡a3、第二雙凸透鏡a4及第一雙凹透鏡a5組成，所述后組鏡片由第二雙凹透鏡c1和第三雙凸透鏡c2組成。采用攝遠型光學(xué)結(jié)構(gòu)，使鏡頭長度小于焦距，有利于系統(tǒng)體積的減小。

本實施例中，所述前組鏡片與光闌之間的空氣間隔為96.95mm，所述光闌與后組鏡片之間的空氣間隔為34.27mm。

本實施例中，所述前鏡鏡片中正月牙透鏡與第一雙凸透鏡之間的空氣間隔為13.72mm，所述第一雙凸透鏡與負月牙透鏡之間的空氣間隔為0.12mm，負月牙透鏡與第二雙凸透鏡之間的空氣間隔為12.59mm，第二雙凸透鏡與雙凹透鏡之間的空氣間隔為2.45mm；所述后鏡組中第二雙凹透鏡與第三雙凸透鏡之間的空氣間隔為0.52mm。

本實施例中，所述正月牙透鏡采用schott的耐輻照玻璃lak9g15制成，，能夠降低空間粒子、輻射等對鏡片的損傷，增加光學(xué)系統(tǒng)的使用壽命。

本實施例中，光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)的指標如下：

焦距：f’=220mm；

入瞳直徑：d=55mm；

光譜范圍：500nm~800nm；

視場大小：6°×8°；

像元大?。?.4μm×6.4μm；

色差：3μm；

彌散斑半徑：接近于圓且不大于1個像元；

重量：0.58kg。

本實施例中，各鏡片的參數(shù)如下表所示：

。

本實施例中，所述主鏡筒的前部內(nèi)壁沿光線入射方向呈階梯狀設(shè)置有用于與正月牙透鏡的后側(cè)面邊緣相抵接的第一階梯部68、用于與負月牙透鏡的后側(cè)面邊緣相抵接的第二階梯部610以及用于與第一雙凹透鏡的后側(cè)面邊緣相抵接的第三階梯部613；所述主鏡筒的后部內(nèi)壁設(shè)置有用于與第二雙凹透鏡的前側(cè)面邊緣相抵接的第四階梯部617，以便各鏡片的定位。

本實施例中，所述主鏡筒內(nèi)位于正月牙透鏡的前側(cè)設(shè)置有第一壓圈64，位于第一雙凸透鏡的前側(cè)設(shè)置有第二壓圈66，位于第一雙凸透鏡和負月牙透鏡之間設(shè)置有第一隔圈67，位于第二雙凸透鏡的前側(cè)設(shè)置有第三壓圈611，位于第二雙凸透鏡與第一雙凹透鏡之間設(shè)置有第二隔圈612；所述第二雙凹透鏡和第三雙凸透鏡之間設(shè)置有第三隔圈618，位于第三雙凸透鏡的后側(cè)設(shè)置有用于壓在第三雙凸透鏡后側(cè)面邊緣的后組壓圈621，配合各個階梯部完成各鏡片的定位及控制空氣間隔。

本實施例中，所述第一壓圈、第二壓圈、第三壓圈及后組壓圈分別經(jīng)徑向穿入主鏡筒內(nèi)的鎖定螺釘緊固于主鏡筒內(nèi)；所述前組鏡片和后組鏡片的各鏡片分別經(jīng)徑向穿入主鏡筒內(nèi)的緊定螺釘緊固于主鏡筒內(nèi)，從而完成各壓圈及鏡片的鎖定，防止壓圈松動影響整體結(jié)構(gòu)強度。

本實施例中，所述主鏡筒的前端還螺接有前保護片鏡筒63，所述前保護片鏡筒內(nèi)設(shè)置有位于正月牙透鏡前側(cè)的前保護鏡片62，前保護片鏡筒內(nèi)位于前保護鏡片的前側(cè)螺接有用于鎖定前保護鏡片的前保護壓圈61；所述主鏡筒的后端還設(shè)置有轉(zhuǎn)接法蘭622。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計出不同形式的一種深空探測用導(dǎo)航星敏感器鏡頭并不需要創(chuàng)造性的勞動，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。