引言
BY72 fy#e 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。
oj[Wzeg% (+(YO\ng6 产品目的
mRFcZ.7 Ø 协调水下作业手眼一致性
1]m]b4] Ø 广视角
h)fi9 Ø 单位放大率
5&\Q0SX(~ 设计目标
"\U$aaF Ø 单位放大率
+.NopI3: Ø 广角(从60度提升到160度)
_6(QbY'JV` Ø 小尺寸(目标是小于60mm)
-(ABQgSO] Ø 小畸变
TnCN2#BO Ø 无垂轴色差(全可见光波段)
^LX1&yT@ Ø 低视度调节
a>G|t5w Ø 低双眼差异
G(EiDo& 起始
结构 3u3(BY{"\F _T7tq
c 7E=1*C< *O+G}_} 理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度)
;*[nZV> 1nye.i~
D}r,t_]Eb JFIUD{>fp 角放大率和畸变(45度
视场角放大率1.59)
*am.NH\ V \,Z (
'!I^Lfz-Z !g-|@W
"}Of f RU|{'zC\v 色差(45度视场色差22分,人眼
分辨率约为1分)
m(L]R(t dd@qk`Zl&A 设计方案
TXWi5f[ Ø 柱面环绕式
$z)r(N$ Ø 多面式
E9!u|&$S Ø 楔形面
q["CT&0 Ø 球形面
za` ■ 单镜设计
=X'i^Q ■ 双镜设计
PMe bn$( Po#;SG#Ee
*tC]Z&5 W9D]s~bO; 像散&斗鸡眼
2;VggPpT o$8v8="p
o}C| N)' 9
,=7Uh#7 盲点
Mhc!v, D$ wu"6Kyu
nw){}g AL74q[> 超级斗鸡眼
z|;7;TwA HS =qK
y w)q3zC po~V{>fUm 像散&斗鸡眼
i/N4uq}'A< vtM!?#
fOs"\Y4 RsIR}.* 双镜设计
ua#sW &^KmfT5C (等视角,零畸变,无色差)
f0] 8/) n8n(<
Yj99[
c#] >bWx!M] 双镜设计基本结构
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OO P~$FgAV 设计结果
MQ>.^]B]o !$P+hX`
*u^N_y {KYbsD 最终结构
Y>LgpO. a<9cj@h
f|G,pDLx OoL#8R 视场
\' (_r (jv!q@@2C. 性能指标
9t:P1 Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
W&