基于遮光罩尺寸和镜头拉氏不变量星敏感器光学系统小型化设计

遮光罩尺寸和拉氏不变量是影响星敏感器体积和镜头复杂性的2个关键因素。通过推导分析极限星等与这两者的关系,研究了星敏感器光学系统的小型化设计。根据光学系统参数与星敏感器技术要求的关系,推得和分析不同极限星等时关于遮光罩尺寸和拉氏不变量的公式。结果表明随着极限星等增大,拉氏不变量单调减小,但遮光罩尺寸存在着极小值。据此优化极限星等,使得遮光罩尺寸和拉氏不变量尽可能小,实现星敏感器小型化。基于STAR1000互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器,举例优化设计得到适于微小卫星星敏感器使用的光学系统,其极限星等5.0 MV、视场角20°×20°、入瞳直径28.2 mm、长度124 mm、重量约300 g。