引言
N-;e"
g 由于水和空气的
折射率差异,平面潜水镜的放大率为1.3倍位,而水中的视角则只有大约60度。并且,其
成像效果严重受到垂轴色差(“色环”)和畸变的影响。对于水下作业应用(例如水下焊接),这些问题将导致难以协调手眼一致性,这是极其不希望看到的。因此,设计一款具有大视角(140度),单位放大率的潜水眼镜则可谓是一项令人称奇的非凡任务。在这份文档中,将会涉及这项任务的
光学设计问题,同时包含设计过程和结果。
;Cm%<vW4! 8{@#N:SY 产品目的
:rwF5 Ø 协调水下作业手眼一致性
->:G+< Ø 广视角
WM:we*k8h Ø 单位放大率
9V("K 设计目标
%J7 ;b<}To Ø 单位放大率
I%;xMtY1o Ø 广角(从60度提升到160度)
e<>(c7bF Ø 小尺寸(目标是小于60mm)
d:Wh0 y} Ø 小畸变
D.4=4"qMi Ø 无垂轴色差(全可见光波段)
u Q. m[y Ø 低视度调节
7>v1w:cC] Ø 低双眼差异
PWx2<t<;9 起始
结构 L<*wzl2Go !3}vl
Y1
JT, 8/o V6Z2!Ht 理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度)
ma vc$!y ,J~kwJ$L
g.zJ[- D8qZh1w%A| 角放大率和畸变(45度
视场角放大率1.59)
g#T8WX{(V zuwCN.
R"VmN2 u.gnvdU
aB+Ux<
- %5NfF65' 色差(45度视场色差22分,人眼
分辨率约为1分)
ZFY t[: a3sXl+$D@ 设计方案
AMGb6enl Ø 柱面环绕式
m:.ywiw= Ø 多面式
wZ5+ H%x Ø 楔形面
m
=
"N4! Ø 球形面
=i4 Ds ■ 单镜设计
%70sS].@ ■ 双镜设计
A90oX1l eI/9uR%
Re0ma%~LP swntz 像散&斗鸡眼
M`-.0 bO^#RVH
_jQ"_Ff rp (nGiI 盲点
eR4%4gW) _ko16wfg
p'fU}B1 1D sgU6" 超级斗鸡眼
$z)r(N$ E9!u|&$S
q["CT&0 za` 像散&斗鸡眼
`BG{\3> G'{$$+U^K
?kqo~twJ \cP\I5IW:s 双镜设计
&.,ZU\`zT ?6P
P_QY (等视角,零畸变,无色差)
W2e~!:w 3Sv<Viuo
N{U``LV ( 6|S42 双镜设计基本结构
(,#Rj$W {+_pyL 设计结果
E"ijN s ;I1}g]
FIG3P)) ? >SC:{( 最终结构
po~V{>fUm 0!!b(X(
W 0%FZ0l fOs"\Y4 视场
RsIR}.* -'*\KA@u 性能指标
#05#@v8.f Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
(\}>+qS[ Ø 畸变:0.03%(5%可接受)
k7yQEU Ø 双眼会聚:12分(几度可接受)
;+t~$5
Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受)
P$?3\`U; Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算)
@5+ JXD Ø 色环:人眼无法分辨
!VUxy fm C)]O%q (原文链接:http://www.cybernet.sh.cn/solution/s64.html,来自莎益博
工程系统开发(上海)有限公司官方网站)