引言 0/~20 KD{s
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。 1m\ihU
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产品目的 }u&,;]
Ø 协调水下作业手眼一致性 '1NZSiv+C?
Ø 广视角 }Lc8tj<
Ø 单位放大率 8HxtmFqG
设计目标 9'I$8Su
Ø 单位放大率 BqG7Et
Ø 广角(从60度提升到160度) ^3
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Ø 小尺寸(目标是小于60mm) ;>jLRx<KC
Ø 小畸变 ll#_v^
Ø 无垂轴色差(全可见光波段) )>+J`NFa
Ø 低视度调节 L`@)*x)~R
Ø 低双眼差异 e00s*LdC
起始结构 u[b0MNE~
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理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度) UkzLUok]U
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227 Z6#CF!
角放大率和畸变(45度视场角放大率1.59) /vrjg)fer
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色差(45度视场色差22分,人眼分辨率约为1分) T.B}k`$
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设计方案 ,Jqk0cW2
Ø 柱面环绕式 EhK~S(r^
Ø 多面式 p5?8E$VHV
Ø 楔形面 Hr/3nq}.
Ø 球形面 snti*e4"V
■ 单镜设计 fF.qQTy;7
■ 双镜设计 v3Xt<I=4y
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像散&斗鸡眼 ,?(IRiq%
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盲点 ^E| {i]j#f
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超级斗鸡眼 ns;nle|m
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像散&斗鸡眼 a]nyZdt`
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双镜设计 B%^ $fJ|
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(等视角,零畸变,无色差) L; f
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双镜设计基本结构
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设计结果 -Yf pfNt
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最终结构 RiNKUk{-
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视场 G: p!PB>=
i~04 P
性能指标 ee5QZ,
Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中) ~.'NG?
%7P
Ø 畸变:0.03%(5%可接受) i][af
Ø 双眼会聚:12分(几度可接受) |e#ea~/b
Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受) 5qW*/
Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算) JkM f+!
Ø 色环:人眼无法分辨 3[E)/~-
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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)