【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学系统设计，具体为一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统。
技术介绍
1、基于自准直原理的光学测角系统因其具有非接触、精度高、抗干扰能力强特点常被用于太空领域中关键结构的变形监测领域，折反射式结构根据反射式准直系统的特点添加折射光学组件，它能同时校正系统的轴外像差和球差，也能增大系统的视场，但是由于有透射光学元件的存在，难以做到轻量化、大口径的设计，同属于反射式的卡塞格林光学系统具有消除色差、结构紧凑、设计自由度大优势，广泛应用于太空观测、卫星通信、精密监测领域。
2、现有技术已经能够较好地满足大部分在轨监测任务需求，2020年马子轩设计了以马克苏托夫望远镜形式为基础的的全球面紧凑型折返式探测光学系统，该结构探测性能良好，可用于目标的精确探测，2023年李悦昕提出高轨遥感卫星光轴指向误差夹角测量系统，该结构以卡式结构为基础，采用折反射式结构，在空间环境下为遥感卫星正常准确运作提供技术支持，2023年上海航天控制技术研究所董帅人(cn117848317a)专利技术公开了一种星敏感器、基于星敏感器的基准光矢量变化的监测装置和监测方法，对轨道力或热变形造成的基准光矢量变化进行在轨实测及标校提高星敏与所在姿态测量系统之间的关联基准精度，进而提高卫星的地面定位精度，但该类系统工程造价高、设备制作难度大，已经出厂的设备无法再做优化提升，泛用性有较大提升空间，对于其他任务需要的大体结构相似但元件细节参数不同的使用场景来说再造监测系统成本过大，因此，如何提升该类系统的结构复用性、对成像效果进行二次优化是当下亟待解
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，旨在解决为太空领域中微小角度变化监测问题提供一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，在保证角度监测精度要求的基础上，设计具有结构优势的光学监测结构的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，包括系统光源、矫正镜组、分光镜、主次反射镜、光电探测器，所述系统光源发出光入射到矫正镜组，所述矫正镜组用于对光束进行准直，所述经过矫正镜组后的平行光经过分光镜的反射，所述光束通过主反射镜通光孔打到次反射镜上，经过次反射镜的反射作用发散至主反射镜反射镜面，再次出射为平行光至目标反射体。
3、优选的，所述系统光源是led点光源、激光点光源或其余满足探测强度要求的光源，在适当距离要求下光源发出光进入系统后可以作为监测光。
4、优选的，所述矫正镜组光束经过矫正镜组后，由发散光变换为平行光，对入射光起到准直、消像差目的，是单透镜、双胶合透镜或者两种透镜的组合。
5、优选的，所述分光镜对平行光起到50:50分束作用，入射光由分光镜的反射作用将一部分光束反射至系统下一部分结构，该分光镜可以是平面分光镜或立体分束镜。
6、优选的，所述主次反射镜经过分束镜的平行光通过主镜间的通光孔后打到次反射镜上，再由次反射镜反射至主反射镜镜面上，由主反射镜的聚焦作用出射为探测用平行光，主次反射镜面型可以是球面镜或非球面镜，满足扩束即可。
7、优选的，所述光电探测器接收携带目标反射体偏转信息的透射过分光镜的光束，对形成的光斑信息进行提取和解算，使用ccd、cmos、psd或qd探测器。
8、优选的，所述矫正镜组中对光束的作用包括以下具体部分：
9、光源部分矫正镜组与探测器部分矫正镜组完全相同，光源部分矫正镜组对光束起到准直作用，而探测器部分矫正镜组对光束起到聚焦作用。
10、优选的，所述矫正镜组中所涉及的材料选取，为玻璃材料。
11、优选的，所述的主次反射镜所涉及的扩束作用，该主次反射镜结构为一无焦系统，可以是改进型卡塞格林式结构、伽利略式扩束结构或反射式扩束结构。
12、优选的，所述的光电探测器所涉及的探测维度，根据目标反射体的偏转情况，是线阵探测器或面阵探测器。
13、本专利技术提供了一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统。具备以下有益效果：
14、1、本专利技术通过主镜和从次镜结构的光均为平行光，之后光源发出的光经过矫正镜组后为平行出射光，由次镜反射至主镜镜面，目标反射镜的回射光通过原路径打在分光镜上时，由于分光镜的反射作用，电探测器与分光镜之间的与光源路径上的矫正镜组完全相同的镜组后汇聚于光电探测器上成像，通过改变或者更换矫正镜组来满足不同的在轨角度变化监测需求。
15、2、本专利技术通过设置三种矫正镜组，在使用不同种类的矫正镜组进行监测成像时，会具有不同的成像效果，使用组合镜组作为矫正镜组时形成光斑半径显著缩小，消除像差影响效果明显，通过优化矫正镜组可以达到提升监测精度的效果。
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1.一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，包括系统光源(1)、矫正镜组(2)、分光镜(3)、主次反射镜(4)、光电探测器(5)，其特征在于，所述系统光源(1)发出光入射到矫正镜组(2)，所述矫正镜组(2)用于为对光束进行准直，所述经过矫正镜组(2)后的平行光经过分光镜(3)的反射，所述光束通过主反射镜通光孔打到次反射镜上，经过次反射镜的反射作用发散至主反射镜反射镜面，再次出射为平行光至目标反射体。
2.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述系统光源(1)是LED点光源、激光点光源或其余满足探测强度要求的光源，在适当距离要求下光源发出光进入系统后可以作为监测光。
3.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述矫正镜组(2)光束经过矫正镜组(2)后，由发散光变换为平行光，对入射光起到准直、消像差目的，是单透镜、双胶合透镜或者两种透镜的组合。
4.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述分光镜(3)对平行光起到50:50分束作
5.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述主次反射镜(4)经过分束镜的平行光通过主镜间的通光孔后打到次反射镜上，再由次反射镜反射至主反射镜镜面上，由主反射镜的聚焦作用出射为探测用平行光，主次反射镜(4)面型可以是球面镜或非球面镜，满足扩束即可。
6.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述光电探测器(5)接收携带目标反射体偏转信息的透射过分光镜(3)的光束，对形成的光斑信息进行提取和解算，使用CCD、CMOS、PSD或QD探测器。
7.根据权利要求3所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述矫正镜组(2)中对光束的作用包括以下具体部分：
8.根据权利要求3所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述矫正镜组(2)中所涉及的材料选取，为玻璃材料。
9.根据权利要求5所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述的主次反射镜(4)所涉及的扩束作用，该主次反射镜(4)结构为一无焦系统，可以是改进型卡塞格林式结构、伽利略式扩束结构或反射式扩束结构。
10.根据权利要求6所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述的光电探测器(5)所涉及的探测维度，根据目标反射体的偏转情况，是线阵探测器或面阵探测器。
...【技术特征摘要】
1.一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，包括系统光源(1)、矫正镜组(2)、分光镜(3)、主次反射镜(4)、光电探测器(5)，其特征在于，所述系统光源(1)发出光入射到矫正镜组(2)，所述矫正镜组(2)用于为对光束进行准直，所述经过矫正镜组(2)后的平行光经过分光镜(3)的反射，所述光束通过主反射镜通光孔打到次反射镜上，经过次反射镜的反射作用发散至主反射镜反射镜面，再次出射为平行光至目标反射体。
2.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述系统光源(1)是led点光源、激光点光源或其余满足探测强度要求的光源，在适当距离要求下光源发出光进入系统后可以作为监测光。
3.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述矫正镜组(2)光束经过矫正镜组(2)后，由发散光变换为平行光，对入射光起到准直、消像差目的，是单透镜、双胶合透镜或者两种透镜的组合。
4.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直测角光学系统，其特征在于，所述分光镜(3)对平行光起到50:50分束作用，入射光由分光镜(3)的反射作用将一部分光束反射至系统下一部分结构，该分光镜(3)可以是平面分光镜(3)或立体分束镜。
5.根据权利要求1所述的一种模块化设计的折反射式自准直...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝连庆，邢宇航，李红，庄炜，张旭，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：
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