劉歡， 王春艷， 王志強(qiáng)， 孫昊， 趙義武

(1.長(zhǎng)春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春 130022； 2.長(zhǎng)春理工大學(xué) 空間光電技術(shù)研究所， 吉林 長(zhǎng)春 130022)

0 引言

星模擬器用于對(duì)星敏感器的性能測(cè)試，通過(guò)生成模擬恒星圖像來(lái)驗(yàn)證星敏感器的各項(xiàng)功能指標(biāo)及性能指標(biāo)[1]。在星模擬器研制方面，國(guó)外起步較早，但國(guó)外對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)資料發(fā)表很少，目前了解到的最新資料是歐洲空中客車(chē)防務(wù)及航天公司的星敏感器光學(xué)模擬器(STOS)，其屬于動(dòng)態(tài)星模擬器，分辨率為1 280×1 024，視場(chǎng)為25°，動(dòng)態(tài)星圖模擬速率為18°/s，星間角距誤差小于18″[2]. 2017年中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究的反射式單星模擬器光學(xué)系統(tǒng)，屬于靜態(tài)星模擬器，系統(tǒng)采用離軸拋物面反射鏡與平面鏡結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其焦距為1 000 mm，孔徑為100 mm，工作波段為450～800 nm，視場(chǎng)為3′[3].

星模擬器相當(dāng)于平行光管，主要用來(lái)產(chǎn)生平行光，模擬無(wú)窮遠(yuǎn)色溫星光。其原理是在平行光管物鏡的焦面上放置星點(diǎn)板，采用色溫光源照明，以滿(mǎn)足星模擬器不同參數(shù)的檢驗(yàn)需求[4]。

本文研究的標(biāo)準(zhǔn)單星全物理模擬器為星敏感器整機(jī)性能驗(yàn)證提供精確的恒星目標(biāo)，主要用于測(cè)量不同星點(diǎn)像的能量分布，同時(shí)也可以用于熱真空條件下星等的標(biāo)定。本系統(tǒng)工作波段為400～900 nm，入瞳直徑為300 mm，焦距為3 150 mm，全視場(chǎng)角為0.05°. 本文設(shè)計(jì)了光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)像差進(jìn)行了分析，給出了系統(tǒng)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果。

1 非球面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1.1 非球面方程

圖1 非球面笛卡爾坐標(biāo)系Fig.1 Aspherical Cartesian coordinate system

在軸對(duì)稱(chēng)非球面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將非球面頂點(diǎn)設(shè)在坐標(biāo)系原點(diǎn)O處，取z軸為光學(xué)系統(tǒng)的光軸，同時(shí)設(shè)定非球面的子午對(duì)稱(chēng)軸與z軸重合，如圖1所示。圖1中，F(xiàn)為焦點(diǎn)。

光學(xué)系統(tǒng)中常用的二次非球面面型包括拋物面、橢球面和雙曲面[5]，均有利于校正光學(xué)系統(tǒng)的高級(jí)像差?？紤]平行光束輸出，本文擬選拋物面面型作為研究基礎(chǔ)。

拋物面有橢圓拋物面和雙曲拋物面兩種。橢圓拋物面在笛卡爾坐標(biāo)系中的方程為

(1)

a、b為任意常數(shù)；雙曲拋物面在笛卡爾坐標(biāo)系中的方程為

(2)

旋轉(zhuǎn)拋物面在笛卡爾坐標(biāo)系中的方程為

x2+y2=z.

(3)

旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡的兩種用途分別是：置于焦點(diǎn)處的光源所發(fā)射光線經(jīng)鏡面反射后形成一束平行光；一束平行入射光線經(jīng)鏡面反射后聚集于焦點(diǎn)上。

旋轉(zhuǎn)拋物面z=x2+y2的參數(shù)方程可表示成如下形式：

(4)

式中：u為半口徑；t為周期值，t∈[0 rad，2π rad]。

1.2 基本參數(shù)的確定

1.2.1 總體方案

星模擬器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式主要有折射式、折反射式和反射式[6-7]。折射式光學(xué)系統(tǒng)具有無(wú)中心遮攔、透過(guò)率高和穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于多星大視場(chǎng)模擬[8-9]；反射式系統(tǒng)包括同軸反射式和離軸反射式，均具有無(wú)色差、工作波段寬和無(wú)特殊材料限制等優(yōu)點(diǎn)[10-11]，應(yīng)用于單星小視場(chǎng)模擬，但是同軸反射式光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)小和遮光比兩個(gè)缺點(diǎn)對(duì)能量傳遞起到了限制作用，直接地影響星模擬器光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)，且間接地使得星敏感器性能測(cè)試不準(zhǔn)確，甚至無(wú)法接收到模擬目標(biāo)源信號(hào)；離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)孔徑離軸或視場(chǎng)離軸方式克服了中心遮攔這一缺點(diǎn)，有利于提高系統(tǒng)的光學(xué)效率，即能量利用率[12-13]，同時(shí)憑借無(wú)色差這一優(yōu)點(diǎn)，明顯提高了模擬星點(diǎn)的清晰度。

本文設(shè)計(jì)的離軸反射式系統(tǒng)采用孔徑離軸方式，大大提高了系統(tǒng)的光學(xué)效率及能量利用率。其無(wú)色差的特點(diǎn)，更有利于色溫模擬。

該系統(tǒng)主要應(yīng)用于三個(gè)方面：一是精密測(cè)量不同大小的星點(diǎn)及不同色溫條件下的星點(diǎn)能量分布與中心位置坐標(biāo)；二是在力學(xué)和熱環(huán)境條件下，為星敏感器提供非無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)，驗(yàn)證星敏的焦深；三是檢驗(yàn)熱真空條件下星敏感器的環(huán)境適應(yīng)性。

色溫模擬星點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中色溫模擬采用發(fā)光二極管(LED)混光方式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)積分球輸出；次鏡采用半反半透結(jié)構(gòu)形式，采用電荷耦合器件(CCD)相機(jī)監(jiān)測(cè)出射光的平行性。

圖2 色溫模擬星點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式Fig.2 Schematic diagram of star-point optical system with color temperature simulation

1.2.2 問(wèn)題分析

根據(jù)實(shí)際需求，本文系統(tǒng)的有效通光口徑為300 mm，同時(shí)需要滿(mǎn)足在自準(zhǔn)直自檢功能中，出射光束平行度的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)精度Δ小于或等于0.5″的應(yīng)用要求。

兼顧應(yīng)用要求，本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的主要問(wèn)題包括：采用離軸方式克服同軸反射式系統(tǒng)存在的遮光比現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的光能量利用率，增強(qiáng)系統(tǒng)像質(zhì)；考慮到系統(tǒng)中的曲面反射次數(shù)較少，則采用孔徑離軸方式即可實(shí)現(xiàn)離軸效果，也降低了裝調(diào)的復(fù)雜性和設(shè)計(jì)成本；考慮到本文系統(tǒng)的自準(zhǔn)直自檢功能，系統(tǒng)次鏡采用半反半透型，可以對(duì)出射光的平行度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；由于本系統(tǒng)的非對(duì)稱(chēng)性整體布局無(wú)法校正垂軸像差，兼顧實(shí)際應(yīng)用中的單星模擬問(wèn)題，需要著重考慮像散像差。

系統(tǒng)的自準(zhǔn)直精度主要由兩個(gè)參數(shù)保證，分別是光學(xué)系統(tǒng)的焦距f′和CCD探測(cè)器的像元尺寸δ.

1.2.3 參數(shù)確定

光學(xué)系統(tǒng)焦距的確定主要考慮兩個(gè)因素，分別為光學(xué)系統(tǒng)F數(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用中的自準(zhǔn)直檢測(cè)精度Δ.

F數(shù)的計(jì)算公式為f′/d，f′為光學(xué)系統(tǒng)焦距，d為系統(tǒng)的入瞳直徑；F數(shù)直接影響到光學(xué)系統(tǒng)的像面照度及設(shè)計(jì)難度。光學(xué)設(shè)計(jì)中的F數(shù)有以下3種認(rèn)知：1)像空間F數(shù)是指計(jì)算無(wú)窮遠(yuǎn)共軛點(diǎn)時(shí)軸上有效焦距與近軸入瞳孔徑的比值；2)近軸F數(shù)是指忽略像差的有效F數(shù)；3)工作F數(shù)是指基于鏡頭實(shí)際共軛面的真實(shí)光線，其比像空間F數(shù)更有用。

綜合考慮之后，本文光學(xué)系統(tǒng)F數(shù)確定為10，同時(shí)已知系統(tǒng)的入瞳直徑d為300 mm，則計(jì)算所得光學(xué)系統(tǒng)的焦距f′為3 000 mm.

系統(tǒng)CCD探測(cè)器選擇問(wèn)題需考慮兩個(gè)重要因素，分別為系統(tǒng)自準(zhǔn)直檢測(cè)精度Δ和焦距f′，基于以上數(shù)據(jù)，得到CCD像元尺寸δ的計(jì)算公式如下：

(5)

(6)

因此只要選擇像元尺寸小于7.3 μm即可滿(mǎn)足測(cè)角精度要求。除此之外，選擇CCD時(shí)還需要考慮幀頻、溫度適用范圍、像面尺寸等指標(biāo)。

本文系統(tǒng)為單星模擬器，星點(diǎn)在軸上，因此系統(tǒng)不需要太大視場(chǎng)就能滿(mǎn)足要求。系統(tǒng)需要模擬6種不同大小的星點(diǎn)，單星張角分別為1.3″、2.0″、2.6″、3.3″、65.5″和131.0″，經(jīng)計(jì)算星點(diǎn)孔刻劃直徑分別為20 μm、30 μm、40 μm、50 μm、1.0 mm和2.0 mm. 模擬最大星點(diǎn)的單星張角為131″，即0.036°，因此系統(tǒng)視場(chǎng)定為0.05°即可滿(mǎn)足要求。

1.2.4 離軸量的確定

圖3 旋轉(zhuǎn)拋物面仿真圖Fig.3 Simulation diagram of rotating paraboloid

基于口徑及離軸量，考慮加工方式，即使用傳統(tǒng)的加工方法，一次加工4塊，是最合理與最節(jié)省的方案。按照旋轉(zhuǎn)拋物面方程仿真拋物面如圖3所示。對(duì)于口徑300 mm拋物面，按照?qǐng)D4的分布排列布局，需要全口徑820 mm的大圓內(nèi)切4個(gè)300 mm的小圓，即可得離軸量的最佳估計(jì)值245 mm，按照此粗算結(jié)果，可對(duì)光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

圖4 四鏡共加工的鏡坯分布圖Fig.4 Distribution map of mirror blank in four-mirror processing

2 光學(xué)系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)波前均方根誤差計(jì)算如下：

(7)

式中：n為面型數(shù)量；Xi為面型誤差。

反射系統(tǒng)光線經(jīng)過(guò)反射面要計(jì)算兩次，本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)兩次反射，結(jié)合系統(tǒng)要求波前差優(yōu)于λ/20，λ為系統(tǒng)主波長(zhǎng)，則有

(8)

假設(shè)對(duì)主鏡與次鏡的面型要求相同，則解得

(9)

考慮到加工誤差、環(huán)境變化等影響，應(yīng)對(duì)面型提出更高的要求才能盡可能地保證系統(tǒng)波前差優(yōu)于λ/20. 拋物面鏡的加工要比次鏡難，因此拋物面鏡的面型要求可以相對(duì)低一些，次鏡面型要求高一些。拋物面主鏡面型誤差：RMS小于λ/50；次鏡面型誤差：反射面形RMS小于λ/80，透射波像差RMS小于λ/50.

2.1 基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.1.1 離軸拋物面主鏡

材料：微晶玻璃；面型：RMS小于λ/50；測(cè)試方法：干涉儀自準(zhǔn)直法檢測(cè)；支撐材料與方式：主鏡與鏡框背面采用無(wú)應(yīng)力粘膠粘接成一整體，四周墊聚四氟乙烯紙，用壓蓋固定。

2.1.2 楔形次鏡

材料：熔石英；面型：反射面形RMS小于λ/80，透射波像差RMS小于λ/50；測(cè)試方法：平面干涉儀干涉檢測(cè)；支撐材料與方式：分光鏡與鏡框采用聚四氟乙烯隔離，壓蓋固定。

2.2 實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果

主鏡的參數(shù)確定：拋物線方程y2=2px(p為拋物線焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離)，根據(jù)拋物面半徑與焦距的關(guān)系可知，拋物面頂點(diǎn)半徑r=p=2f′，次鏡的安放位置取決于后截距的要求，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)要求焦面可以前后移動(dòng)±150 mm，故后截距需大于150 mm，后截距定為160 mm. 根據(jù)以上分析，運(yùn)用Zemax軟件所設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，本文光學(xué)系統(tǒng)總體長(zhǎng)度為2 840 mm，橫向?qū)挾却蠹s705 mm.

圖5 口徑300 mm準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.5 300 mm collimation optical system structure

本文光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量評(píng)價(jià)，如圖6～圖11所示。圖6所示為系統(tǒng)點(diǎn)列圖，給出了實(shí)際幾何光線匯聚情況，從中可以看出實(shí)際光線追跡最大的均方根半徑1.648 μm，遠(yuǎn)小于艾里斑半徑7.734 μm. 本文系統(tǒng)采用孔徑離軸方式，使得系統(tǒng)產(chǎn)生非對(duì)稱(chēng)圓光斑形狀，考慮到實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的衍射情況、星點(diǎn)像能量及形狀分布問(wèn)題，還需要參考光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與整體輻射能量分布圖，分別如圖7和圖8所示。

通過(guò)快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)可以表示由某一物方點(diǎn)光源發(fā)出光線，經(jīng)過(guò)本文光學(xué)系統(tǒng)后所形成的衍射強(qiáng)度分布。由圖8可知，探測(cè)器所接收到標(biāo)準(zhǔn)單星的能量中心主要受衍射情況影響，結(jié)合圖9所示圈入能量分布圖可知，系統(tǒng)中84%的能量高度集中于最小星點(diǎn)孔內(nèi)。

圖6 口徑300 mm準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)點(diǎn)列圖Fig.6 Spot diagram of 300 mm collimation optical system

圖7 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)Fig.7 Point spread function of the system

圖8 輻射能量分布圖Fig.8 Polychromatic FFT PSF of the system

圖9 圈入能量分布圖Fig.9 Fraction of enclosed energy of the system

圖10 場(chǎng)曲與畸變Fig.10 Field curvature and distortion of the system

圖11 系統(tǒng)傳遞函數(shù)曲線Fig.11 MTF curves of the system

系統(tǒng)的場(chǎng)曲像差直觀地反映了成像面彎曲程度，且表明不同視場(chǎng)發(fā)出的光線不能匯集于同一平面，因此場(chǎng)曲過(guò)大會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)成像模糊的不良結(jié)果。圖10顯示本文系統(tǒng)場(chǎng)曲很小，可以忽略，且系統(tǒng)畸變?yōu)?.001 157%，也不會(huì)對(duì)實(shí)際測(cè)量造成影響。

本文光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)曲線圖(見(jiàn)圖11)顯示，系統(tǒng)各視場(chǎng)光學(xué)傳遞函數(shù)比較集中，線型平滑接近衍射極限，成像質(zhì)量良好。光學(xué)系統(tǒng)波前圖(見(jiàn)圖12)顯示，系統(tǒng)波前差的PV值(波前輪廓最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的距離)和RMS值分別為0.187 7λ和0.027 7λ，符合小像差設(shè)計(jì)要求，可以認(rèn)為波面無(wú)缺陷。

圖12 系統(tǒng)波前圖Fig.12 Wavefront map of the system

3 實(shí)際測(cè)試結(jié)果

系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果需要通過(guò)實(shí)際情況檢驗(yàn)，確定其能否實(shí)現(xiàn)具體工作要求，主要包括單片反射鏡的檢測(cè)和系統(tǒng)整體檢測(cè)兩方面。

3.1 單鏡測(cè)試

單鏡檢測(cè)需按照安裝方式采用干涉儀檢測(cè)，測(cè)試光路如圖13所示。本光學(xué)系統(tǒng)的主鏡為凹拋物面反射鏡，結(jié)合四維干涉儀搭建出自準(zhǔn)直光路進(jìn)行檢測(cè)。

圖13 單鏡面型檢測(cè)原理圖Fig.13 Schematic diagram of single mirror detection

本文系統(tǒng)主鏡實(shí)物如圖14所示。加工過(guò)程中先采用數(shù)控小磨頭進(jìn)行滾圓，直到滾磨出接近半徑為R的球面并加工保護(hù)性倒角，再用數(shù)控小磨頭進(jìn)行拋光和面形修正[14-16]，最后結(jié)合手工方式確保其面形精度RMS值優(yōu)于λ/50. 通過(guò)對(duì)其進(jìn)行重復(fù)性裝卸測(cè)試和手工修正，使其在平行光管支撐結(jié)構(gòu)下的面形精度RMS值仍可優(yōu)于λ/50的設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)在拋物面鏡初期加工檢測(cè)過(guò)程中添加安裝標(biāo)記，對(duì)后續(xù)工作中的反復(fù)裝卸復(fù)位有指導(dǎo)作用。主反射鏡面形的實(shí)際測(cè)試結(jié)果如表1所示，其光譜選點(diǎn)檢測(cè)報(bào)告如圖15所示。

圖14 主鏡實(shí)物圖Fig.14 Photograph of primary mirror

表1 主鏡面型檢測(cè)結(jié)果Tab.1 Test results of primary mirror

圖15 主鏡面型檢測(cè)結(jié)果圖Fig.15 Detected results of primary mirror

3.2 系統(tǒng)測(cè)試

3.2.1 焦距測(cè)試

利用全站儀配合玻羅板對(duì)系統(tǒng)焦距進(jìn)行測(cè)試，如圖16所示，將全站儀放置于平行光管出光口處，觀測(cè)位于平行光管焦平面處玻羅板上的間距為10 mm的線對(duì)，分別讀取此線對(duì)左、右刻線對(duì)應(yīng)的方位角，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試、記錄和整理之后，可計(jì)算出系統(tǒng)的焦距f′. 具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

3.2.2 系統(tǒng)成像質(zhì)量測(cè)試

將四維干涉儀與標(biāo)準(zhǔn)鏡搭配使用，使激光光源出射光束與標(biāo)準(zhǔn)鏡反射光束之間產(chǎn)生干涉條紋，進(jìn)而評(píng)價(jià)系統(tǒng)全視場(chǎng)的波前差RMS值，測(cè)試實(shí)物圖如圖17所示，系統(tǒng)實(shí)際測(cè)量的波前差結(jié)果如表3所示。

圖16 300 mm焦距測(cè)試實(shí)物圖Fig.16 Photograph of 300 mm focal length test

表2 光學(xué)系統(tǒng)的焦距測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test results of optical system focal length

圖17 系統(tǒng)成像質(zhì)量測(cè)試實(shí)物圖Fig.17 Photograph of system imaging quality test

表3 系統(tǒng)的波前差Tab.3 Wavefront aberration of the system

干涉儀檢測(cè)結(jié)果受很多因素影響，大氣湍流、環(huán)境溫度、光學(xué)平臺(tái)自身的微振動(dòng)都會(huì)影響系統(tǒng)波前差的檢測(cè)，主鏡和次鏡的實(shí)際面型經(jīng)檢測(cè)都達(dá)到λ/50，通過(guò)(6)式計(jì)算系統(tǒng)波前應(yīng)達(dá)到λ/25，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果如表3所示有微小差距，但也符合系統(tǒng)要求的λ/20.

3.2.3 出射光平行度

利用五棱鏡配合全站儀測(cè)試，如圖18所示，移動(dòng)放置于位移臺(tái)上的五棱鏡之后，全站儀接收處的中心星點(diǎn)光斑會(huì)發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角度就是出射光平行度。多次測(cè)試記錄數(shù)據(jù)如表4所示，測(cè)試結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

圖18 出射光平行度測(cè)試實(shí)物圖Fig.18 Photograph of exit light parallelism

3.2.4 自準(zhǔn)直精度測(cè)試結(jié)果

由標(biāo)準(zhǔn)鏡、精密角位移模擬終端和CCD相機(jī)配合完成，星點(diǎn)光斑和經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鏡后的光斑均被CCD探測(cè)器所接收，CCD對(duì)兩個(gè)光斑能量中心的識(shí)別精度，即為自準(zhǔn)直精度。多次測(cè)試記錄數(shù)據(jù)如表5所示，測(cè)試結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

表4 系統(tǒng)出射光平行度測(cè)試結(jié)果Tab.4 Test results of exit light parallelism

4 結(jié)論

光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)宗旨是解決實(shí)際工程應(yīng)用問(wèn)題，需要根據(jù)總體應(yīng)用目標(biāo)，制定詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案。本文方案根據(jù)實(shí)際情況確定基本參數(shù)及精度要求，設(shè)計(jì)中采用離軸方式規(guī)避同軸反射系統(tǒng)中存在的遮光比現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)主鏡引用拋物面面型，其相對(duì)透射式和引用自由曲面的反射式系統(tǒng)而言，既可以有效地提高系統(tǒng)像質(zhì)，又明顯降低了系統(tǒng)的加工難度，便于更好地滿(mǎn)足系統(tǒng)需求。

表5 系統(tǒng)自準(zhǔn)直精度測(cè)試結(jié)果Tab.5 Test results of system autocollimation accuracy

考慮到實(shí)際加工難度及加工成本問(wèn)題，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中務(wù)必聯(lián)系材料廠家及加工場(chǎng)地，確保加工及鍍膜工作的順利進(jìn)行。另外需要落實(shí)指標(biāo)的可測(cè)試性，如：系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程接近產(chǎn)品的實(shí)際適用環(huán)境條件；系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中留有足夠的公差范圍，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程及后續(xù)裝調(diào)工作提供公差需求。多方面考慮可以使得本光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更具有可行性。

本光學(xué)設(shè)計(jì)為出射光平行度優(yōu)于1″且兼?zhèn)渥詼?zhǔn)直功能的平行光管，能夠根據(jù)不同型號(hào)星敏感器的標(biāo)定需求，模擬不同星等、不同大小、不同色溫的星點(diǎn)目標(biāo)，已經(jīng)成功應(yīng)用于星敏感器的標(biāo)定。分別用于以下3個(gè)方面的標(biāo)定：一是測(cè)量不同大小的星點(diǎn)及不同色溫條件下的星點(diǎn)能量分布與中心位置坐標(biāo)；二是通過(guò)移動(dòng)星點(diǎn)板底座的導(dǎo)軌為星敏感器提供非無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)，驗(yàn)證星敏的焦深；三是檢驗(yàn)熱真空條件下星敏感器的環(huán)境適應(yīng)性。從各個(gè)角度設(shè)計(jì)和分析后，均滿(mǎn)足供需雙方需求，可作為產(chǎn)品進(jìn)行大批量生產(chǎn)，有效彌補(bǔ)市場(chǎng)上此方面的欠缺問(wèn)題，同時(shí)可以提供技術(shù)支持和原創(chuàng)保障。