引言 A^7Y%
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。 g|3FJA/
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产品目的 ErMA$UkJ
Ø 协调水下作业手眼一致性 Qgv-QcI{
Ø 广视角 0j~C6vp
Ø 单位放大率 wvSaq+N
设计目标 s2+s1%^Ll
Ø 单位放大率 G5 x%:,n
Ø 广角(从60度提升到160度) 8-R; &
Ø 小尺寸(目标是小于60mm) i%_nH"h
Ø 小畸变 4THGHS^
Ø 无垂轴色差(全可见光波段) mm<rdo(`
Ø 低视度调节 \.dvRI'
Ø 低双眼差异 \xaK?_hv
起始结构 RIl+QA
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理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度) j1,ir
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角放大率和畸变(45度视场角放大率1.59) |q\:3R_0
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色差(45度视场色差22分,人眼分辨率约为1分) F.JvMy3
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设计方案 i~6qOlLD-
Ø 柱面环绕式 F&lvofy23
Ø 多面式 +Te;LJP
Ø 楔形面 tcf>9YsOr
Ø 球形面 9rmOf Jo:
■ 单镜设计 +K%4jIm
■ 双镜设计 !8O*)=RA
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像散&斗鸡眼 ?8Hr
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盲点 W`^Zb[
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超级斗鸡眼 $;dSM<r
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像散&斗鸡眼 n
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双镜设计 <o";?^0Q
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(等视角,零畸变,无色差) q]Cmaf (
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双镜设计基本结构 kmm1b (
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设计结果 wTGH5}QZ+
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最终结构 ;5A
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视场 (8u.Xbdh
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性能指标
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Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中) O<Rm9tZ8
Ø 畸变:0.03%(5%可接受) CfA^Xp@vc
Ø 双眼会聚:12分(几度可接受) R g7 O
Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受) {i)k# `
Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算) hTZaI *
Ø 色环:人眼无法分辨 y_:i'Ri.
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(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)