引言 &A*E)T#>#
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。 [qW%H,_
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产品目的 Il9xNVos#
Ø 协调水下作业手眼一致性 FZn1$_Svr
Ø 广视角 &6C]|13;
Ø 单位放大率 vPGUE`!D+
设计目标 -seLa(8F
Ø 单位放大率 6)ibXbH
Ø 广角(从60度提升到160度) OdZ/ \_Z
Ø 小尺寸(目标是小于60mm) <" nWGF4d
Ø 小畸变 k2$pcR,WM
Ø 无垂轴色差(全可见光波段) %3~miP
Ø 低视度调节 k}F7Jw#.
Ø 低双眼差异 ~] V62^0
起始结构 Uz_p-J0
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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) \1gAWUt('
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角放大率和畸变(45度视场角放大率1.59) {q`8+$Z;
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色差(45度视场色差22分,人眼分辨率约为1分) D{Nd2G
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设计方案 ;$6L_C4B
Ø 柱面环绕式 $)"T9$>$
Ø 多面式 m!G(vhA,_w
Ø 楔形面 3'kKbrk [
Ø 球形面 HBR/" m
■ 单镜设计 Ar~/KRK
■ 双镜设计 P$Vh{]4i{
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像散&斗鸡眼 ]gVA6B?&9
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盲点 ]S s63Vd
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超级斗鸡眼 S+[,\>pY
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像散&斗鸡眼 -M6vg4gf
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双镜设计 "?6*W"N9
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(等视角,零畸变,无色差) EH2):
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双镜设计基本结构 _){u5%vv
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设计结果 hr.mzQd
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最终结构 g~K-'Nw
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KS~Q[-F1P
视场 TTj] _R{n
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性能指标 #Qz9{1\G
Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中) 4jZt0
Ø 畸变:0.03%(5%可接受) Uhh[le2 %
Ø 双眼会聚:12分(几度可接受) EiM\`"o
Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受) <LBCu;
Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算) gf9,/m
Ø 色环:人眼无法分辨 |Zn,|-iW
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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)