引言
v-@@>?W- 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。
M3;B]iRQD h<q``hn> 产品目的
AG%aH=TKp Ø 协调水下作业手眼一致性
$'w l{D" Ø 广视角
c7 -j Ø 单位放大率
> ^}z 设计目标
p5ihuV, Ø 单位放大率
,@MPzpH Ø 广角(从60度提升到160度)
sIe(;%[` Ø 小尺寸(目标是小于60mm)
U^I'X7`r Ø 小畸变
h[?28q$ Ø 无垂轴色差(全可见光波段)
XFYl[?`G Ø 低视度调节
/PlsF Ø 低双眼差异
eA_4,"{ 起始
结构 ^~$
o-IX )kUw,F=6
f
#14%?/ oB@C-(M 理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度)
s.R(3}/ A
|B](MW%O
a;sZNUSn ZVL0S{V-mh 角放大率和畸变(45度
视场角放大率1.59)
J0k~% [z9i v~
~%ZO8X:^ xUUp?]9y
lAQ&PPQ FdD'Hp+ 色差(45度视场色差22分,人眼
分辨率约为1分)
K.SHY!U} ]SI`fja/ 设计方案
g`1i[Iu2 Ø 柱面环绕式
Syb:i(Y Ø 多面式
idq= US Ø 楔形面
YH9BJ Ø 球形面
@{G(.S ■ 单镜设计
53c6dl ■ 双镜设计
p#w,+)1!d ]cD!~nJ
3ba"[C| (~~=<0S 像散&斗鸡眼
N'StT$( 6=FuH@Q&
h?b{{ jB;+tDC!Co 盲点
B.o&%5dG f]EHDcC3X
&fcRVku B4?P"| 超级斗鸡眼
S/4kfsN MB)xL-j O
c=5$bo]LI JQb]mU%? 像散&斗鸡眼
\Z$*8z= Z7Kc`9.0|
"](~VF[J8 .*Z]0~ &| 双镜设计
B0:O]Ax6.^ $_y"P (等视角,零畸变,无色差)
\,WPFV `?)i/jko"
A[oRi}= IpWl;i`__ 双镜设计基本结构
b#b#r
j<c_*^/'9 设计结果
("{'],> xn-n{U"
sG3%~ |qBo*OcO 最终结构
]k hY8it ~[C m#c
0wx`y$~R #q\C"N5ip 视场
-6?5|\ oyUf/Sl 性能指标
M*x_1h5n Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
nPKj%g3h Ø 畸变:0.03%(5%可接受)
76
y}1aa Ø 双眼会聚:12分(几度可接受)
-kJ`gdS Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受)
NTV0DkX Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算)
*+b[v7 Ø 色环:人眼无法分辨
,QK>e;:Be {h2D}F (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)