引言
?{dno= 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。
Te/)[I'Tn zc(7p;w#p 产品目的
`'QPe42 Ø 协调水下作业手眼一致性
=w5w=qB Ø 广视角
_[7uLWyC9 Ø 单位放大率
*]=)mM# 设计目标
}?^G=IP4( Ø 单位放大率
fe$WR~ Ø 广角(从60度提升到160度)
KKzvoc?Bt Ø 小尺寸(目标是小于60mm)
mB~&nDU Ø 小畸变
Pg36'aTe%j Ø 无垂轴色差(全可见光波段)
3^a"$VW1 Ø 低视度调节
|g{AD` Ø 低双眼差异
koU.`l. 起始
结构 kShniN 9+']`=a:
k|D!0^HE[ U8mu<) 理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度)
S7vE[VF5 '9gI=/29D
1DP)6{x ^b~5zhY& 角放大率和畸变(45度
视场角放大率1.59)
[C6?:'}FA Ah`dt8t
pS\>X_G3 lUEyo.xVt
z"#.o^5 M)7enp) F. 色差(45度视场色差22分,人眼
分辨率约为1分)
bRK9Qt#3 fLAF/#\2 设计方案
(% P=#vZ Ø 柱面环绕式
F e.*O` Ø 多面式
C.-a:oQ[ Ø 楔形面
D.b<I79bX Ø 球形面
^@2Vh*k ■ 单镜设计
GB3B4)cX4Y ■ 双镜设计
\irjIXtV =jt_1L4
Pa +BE[z rR~X>+K 像散&斗鸡眼
P;&p[[7 .<%M8rcj
qGCg3u6 rgKn=8+a 盲点
ASw|sw J
*?_SnZ
{W<-f? dy?|Q33Y" 超级斗鸡眼
'Y\"^'OU\ gq3OCA!cX
+Uq:sfj, FSs$ ]
d; 像散&斗鸡眼
M) XQi/ [_b='/8
F5P{+z7 \'Kj.EO{?$ 双镜设计
"IJMvTmj gEHfsR=D6 (等视角,零畸变,无色差)
#-j!
;? 3MJWC o-[
]},Q`n>$ yc=#Jn?S 双镜设计基本结构
e7qMt[. 4Xk;Qd 设计结果
4 ~YQ\4h= 1'm`SRX#e
JO{-
P Tc5OI' -V 最终结构
| O+># ,xe@G)a
!_H8Q}a <;0N@
视场
pjs9b%. as|c`4r\O 性能指标
$o$Ev@mi Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
vJAAAS Ø 畸变:0.03%(5%可接受)
;@YF}%!+W Ø 双眼会聚:12分(几度可接受)
FoD/Q
Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受)
2G}7R5``9 Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算)
LO} :Ub Ø 色环:人眼无法分辨
Q1I_=fT O-!fOdX8_k (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)