[发明专利]一种小尺度空间碎片广域探测光学系统

说明书

本发明涉及一种小尺度空间碎片广域探测光学系统，解决了现有视场角度小和系统光谱较宽的同时孔径小的问题。本发明的一种小尺度空间碎片广域探测光学系统，包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第三正透镜、第四正透镜、第二负透镜、第五正透镜、第三负透镜，其中第一负透镜、第二负透镜各有一表面为高次非球面。本发明所提供的光学系统，其性能指标优良，入瞳直径较大，光谱范围较宽，能够在较大的视场范围满足空间碎片广域探测的使用要求。

技术领域

本发明属于空间光学系统，具体涉及一种小尺度空间碎片广域探测的光学系统

背景技术

空间碎片是指所有在轨运行或者重返地球大气稠密层的失效人造物体，且包括失效人造物体的碎片和部件。随着人类航天活动的日益频繁，空间碎片的数量正在快速增长，其与人类在轨航天器的碰撞几率越来越高，严重威胁着在轨运行航天器的安全。如果空间碎片和航天器的碰撞，将造成航天器表面损伤甚至直接损坏航天器功能部件，导致航天器系统故障或失效。通过对小尺度空间碎片的探测和编目，可以实现空间碎片监测预警，避免与在轨航天器发生碰撞。

小尺度空间碎片广域探测系统需要提高探测的时效性，因此要求其视场角较大。为更多的获取小尺度空间碎片的辐射能量，要求系统谱段较宽的同时希望孔径较大。而光学系统的系统视场、孔径、光谱范围增大直接影响光学系统的球差、慧差、畸变、场曲和垂轴色差，极大的增加了系统的设计难度。目前的光学系统指标不能完全满足小尺度空间碎片广域探测的需求。

发明内容

本发明目的提供了一种小尺度空间碎片广域探测光学系统，解决了现有视场角小且系统谱段较宽的同时孔径小的问题。

本发明的技术方案如下：

一种小尺度空间碎片广域探测的光学系统，其特殊之处在于：包括沿光传播方向，依次设置在同一光轴上的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第三正透镜、第四正透镜、第二负透镜、第五正透镜、第三负透镜，其中第一负透镜、第二负透镜各有一表面为高次非球面；

所述第一正透镜的材料为SILICA，厚度为27.3mm～33mm；

所述第一负透镜的材料折射率为1.59～1.68，厚度为6.5mm～9mm，第一负透镜前表面到第一正透镜后表面的间隔为44.55mm～49.65mm；

所述第二正透镜的材料折射率为1.42～1.49，厚度为45mm～58mm，第二正透镜前表面到第一负透镜后表面的间隔为5.9mm～8.9mm；

所述第三正透镜的材料折射率为1.88～1.92，厚度为28mm～31mm，第三正透镜前表面到第二正透镜后表面的间隔为5.9mm～8.6mm；

所述孔径光阑位于第三正透镜后面，孔径光阑到第三正透镜后表面的间隔为9.1mm～15.6mm；

所述第四正透镜的材料折射率为1.42～1.55，厚度为50mm～58mm，第四正透镜前表面到孔径光阑的间隔为25mm～32mm；

所述第二负透镜的材料折射率为1.62～1.68，厚度为17mm～25mm，第二负透镜前表面到第四正透镜后表面的间隔为0.7mm～2.3mm；

所述第五正透镜的材料折射率为1.43～1.56，厚度为50mm～58mm，第五正透镜前表面到第二负透镜后表面的间隔为40mm～49mm；

所述第三负透镜的材料折射率为1.55～1.65，厚度为10mm～14mm，第三负透镜前表面到第五正透镜后表面的间隔为95mm～115mm，第三负透镜后表面到探测器像面距离8.5mm～12mm。

进一步地，所述第一正透镜的焦距f₁与系统焦距f关系为：11.55ff₁14.8f；