引言
^?8/9o 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。
srQGqE~ TYKs2+S6 产品目的
(2ZkfN Ø 协调水下作业手眼一致性
6E-AfY'< Ø 广视角
fgoLN\ Ø 单位放大率
`k6ZAOQtX 设计目标
{SkE`u4Sz Ø 单位放大率
!<3!ORFO Ø 广角(从60度提升到160度)
X`fb\}~R( Ø 小尺寸(目标是小于60mm)
t$e' [;w Ø 小畸变
+ag_ w} Ø 无垂轴色差(全可见光波段)
bE;c&g Ø 低视度调节
;pw9+zo^M Ø 低双眼差异
Sh2BU3 起始
结构 ,`bmue5 5ZX
7$*X
x5|^p= 理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度)
+s;>@j()V 7`f%?xVn0
%Gl1Qi+Po_ =4$ErwI_dm 角放大率和畸变(45度
视场角放大率1.59)
4T-"\tmg/ }xry
pm=m~ K)9Rw2-AJ
THlQifA! l8khu)\n4R 色差(45度视场色差22分,人眼
分辨率约为1分)
\(RD5@=!4# Bi2 c5[3 设计方案
' 55G:r39 Ø 柱面环绕式
]q~bi<E9W Ø 多面式
/,_m\JkwL Ø 楔形面
58d[>0Xa[g Ø 球形面
tpblm|sW ■ 单镜设计
inFS99DKx ■ 双镜设计
mPhu#oK'f j9rxu$N+
!1=*"H%t nEUUD3a 像散&斗鸡眼
*7E#=xb mITNx^p4f
`8S3Y ZS%W/.? 盲点
@mJ~?d95v 3FtL<7B'.
t.dr<
'$c9 S[ 超级斗鸡眼
v<t?t<|J M!kSt1
DJ DQH \& tXqX[Td`0g 像散&斗鸡眼
jo^c>ur LP=y$B
S43JaSw) B]H8^ 双镜设计
WQ}wQ:] Rpv[rvK' (等视角,零畸变,无色差)
5.*,IedY *FktI\tS
Fuzb4Df haY]gmC 双镜设计基本结构
/y$ Fw9R; ,<* I5: 设计结果
|iI
dm P%)r4+at
K"x_=^,Yu* NhCucSU<K 最终结构
tfN[-3)Z b _<n]P*)
9(J,&)J :SS \2 视场
MqB@}! bD0l^?Hu! 性能指标
6^WNwe\ Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
YR*gOTD Ø 畸变:0.03%(5%可接受)
y]0O"X-G Ø 双眼会聚:12分(几度可接受)
Hf@4p' Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受)
L/[VpD Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算)
/wLGf]0 Ø 色环:人眼无法分辨
>7PQOQMW' aZ4?!JW . (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)