引言 6/) A6Tt
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。 60m1
>"
yWy9IWI["
产品目的 0&)4^->c
Ø 协调水下作业手眼一致性 "lm3o(Dk
Ø 广视角 +|N"i~f>j
Ø 单位放大率 o5d)v)Rx=
设计目标 `Bx CTwc
Ø 单位放大率 !|]%^G
Ø 广角(从60度提升到160度) <_}u5E)7(
Ø 小尺寸(目标是小于60mm) ]dH;+3}
Ø 小畸变 asb")NfIm
Ø 无垂轴色差(全可见光波段) _~r>C
Ø 低视度调节 q0o6%c:gW
Ø 低双眼差异 pAYuOk9n
起始结构 *Zln\Sx
juM?y'A
?V+=uTCq
K(hf)1q
理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度) l)zS}"F,
L3S,*LnA
@YRBZ6FH
Lgy }Gm8u5
角放大率和畸变(45度视场角放大率1.59) D<:9pLD(
:(Gg]Z9^8
"{}5uth
d]<tFx>CQW
Y,{X v
4IVCTz[
色差(45度视场色差22分,人眼分辨率约为1分) -7u4f y{T
16AYB17
设计方案 q~lmOT~E
Ø 柱面环绕式 !,]_tw>R
Ø 多面式 fz%urbJR
Ø 楔形面 VrHFM(RNe
Ø 球形面 +%0+
■ 单镜设计 {ES3nCL(8
■ 双镜设计 m$3&r2vgi
Pp?J5HW
:Q89j4,
UGIyNMY
像散&斗鸡眼 3a =KgOvp
>qOhzbAH{<
]P-;]*&=
9G&l{7 =
盲点 3.Y/ZWON
ibh!8" [
>n#Pq{7aF
mwBOhEefNJ
超级斗鸡眼 SJL?(S*
N[Fz6,ZG _
Av{1~%hU
l =#uy
像散&斗鸡眼 {'JoVJKv
60*=Bs%b
MSu_*&j9T
!pgkUzMW
双镜设计 U:p<pTnMR
">|fB&~A
(等视角,零畸变,无色差) 'z@(,5
& GX
pRo
w18kTa!4@
E`BL3+k Q
双镜设计基本结构 Go8 m
,_HVPE
设计结果 4~DoqT
YajUdpJi
I;9>$?t[
b8(94t|;U
最终结构 oJEind>8O
SD |5v*
K.B!-<
THC34u]
视场 y]+q mNw"+
}<m9w\pA
性能指标 UH2fP G
Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中) J#"@~Q+a`@
Ø 畸变:0.03%(5%可接受) Bg{"{poy
Ø 双眼会聚:12分(几度可接受) dL!PpLR$2
Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受) mGb,oj7l
Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算) 7vZznN8e
Ø 色环:人眼无法分辨 G[GSt`LVS`
[WW3'= e^
(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)