引言
yXT8:2M 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。
o&ETs)n| (NC]S 产品目的
Lz{z~xNHW. Ø 协调水下作业手眼一致性
@L?KcGD Ø 广视角
{ep(_1 Ø 单位放大率
cp$GP*{@ 设计目标
MUn(ZnQy| Ø 单位放大率
!
G3Gr Ø 广角(从60度提升到160度)
1V.oR`&2E Ø 小尺寸(目标是小于60mm)
R9\ )a2 Ø 小畸变
<NWq03:& Ø 无垂轴色差(全可见光波段)
f9D01R fo Ø 低视度调节
c*.-mS~Z` Ø 低双眼差异
'S%H"W\ 起始
结构 d$hBgJe>N we8aqEomr
L Iz<fB |p.|zH 理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度)
&&g02>gE hjD%=Ri0Z
N@0cn
q:" &P7Z_&34Z 角放大率和畸变(45度
视场角放大率1.59)
}`.d4mm F:N8{puq5
zf;sdQ;4 ,&.$r/x|?
%
:h%i| PdtL
Cgd 色差(45度视场色差22分,人眼
分辨率约为1分)
lg
+ >.^7k Vh{(*p 设计方案
LU/;`In Ø 柱面环绕式
BU#3fPl Ø 多面式
6n^@Ps Ø 楔形面
6EeO\Qj{ Ø 球形面
_&%FGcAS ■ 单镜设计
Cxeam"-HTt ■ 双镜设计
]I_*+^?tI cj9C6Y!
F3hG8YX .cm2L,1h 像散&斗鸡眼
%=!] 1 E>+>!On)b
t)1`^W} %&S9~E
D 盲点
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^t:dcY7 XO+rg&Pu 超级斗鸡眼
6$[7hlE |nE4tN#J<
stUUez> @{W"mc+ 像散&斗鸡眼
[Q+k2J_h YS_3Cq
hH HQmK<r
xv&h>GOg 双镜设计
;tSAQ <{GVA0nr (等视角,零畸变,无色差)
<v'&Pk< 7i!Vg V
J ZkQ/vp( ?U{<g,^ 双镜设计基本结构
#*:^\z_Jd g(Q1d-L4e 设计结果
-Caj>K "F%JZO51
^Kg n:l 2;u
i'B 最终结构
$dF3@(p :eSsqt9]9
k%FA:ms|k *mVg_Kl 视场
H>A6VDu 4(8trD6 性能指标
/0 4US5En Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
QW$p{ zo Ø 畸变:0.03%(5%可接受)
S>r",S Ø 双眼会聚:12分(几度可接受)
a]T&-#c,} Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受)
-rn6ZSD) Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算)
ddyX+.LMk Ø 色环:人眼无法分辨
Xh>($ U 5|nc^
12 (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)