引言
xx?0Ftuq 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。
P# ;pQC /N@NT/.M< 产品目的
[u-=<hnoa Ø 协调水下作业手眼一致性
E#kH>q@K`$ Ø 广视角
.&K?@T4l Ø 单位放大率
_sHeB7K 设计目标
dtXtZ!g2 Ø 单位放大率
](IOn:MuDE Ø 广角(从60度提升到160度)
*6v5JH&K Ø 小尺寸(目标是小于60mm)
F-$NoEL Ø 小畸变
p%OVl[^jp Ø 无垂轴色差(全可见光波段)
%,d+jBM Ø 低视度调节
d 5hx%M Ø 低双眼差异
>q&e.-qL 起始
结构 -{yG+1
Fo]]j=
LI"N^K'z aecvz0}@R 理想平板结构的折射光路(水中视场90度,眼睛视角140度)
y! j>_m){w )P.,h&h/
frWY8&W^H %Wc$S]>i 角放大率和畸变(45度
视场角放大率1.59)
q?f-h<yRQ ~"h V-3U
WkoYkkuzj
D P:}<
a$LoQ<f_ ?W&ajH_T 色差(45度视场色差22分,人眼
分辨率约为1分)
6p14BruV wJ7Fnj>u% 设计方案
=e6!U5
f Ø 柱面环绕式
v/`#Gu^P Ø 多面式
H#bu3*' Ø 楔形面
<H1e+l{8$ Ø 球形面
"fSK7%BP ■ 单镜设计
t1aKq)? ■ 双镜设计
fqol-{F.V }BCxAwD4
y!\q', F o* QZf*M 像散&斗鸡眼
j9=)^? cP0(Q+i7
J!zL)u| <Oj'0NK- 盲点
r;fcBepO N&u(9Fxn
X-%91z:o58 4o@^._-R 超级斗鸡眼
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+}" cty
SLud}|f;o lq27^K 像散&斗鸡眼
@Lm (bW m=]}Tn
4Y@q.QP d,t'e? 双镜设计
v<?k$ e5 zc>LwX}< (等视角,零畸变,无色差)
g^:7mG6C Ak2Vf0E b
W1UqvaR jL~. =QD 双镜设计基本结构
SS-7y:6y> vn96o]n 设计结果
$`/F5R! _[J>GfQd
`mKK1x |C\XU5} 最终结构
b"~Ct}6f x]:B3_qR
p,#**g: 5U(ry6fI= 视场
T-lHlm [2zS@p 性能指标
Eb\SK"8 Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
n UD;y}}n Ø 畸变:0.03%(5%可接受)
|B@\Nf7 Ø 双眼会聚:12分(几度可接受)
TfFH!1^+ Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受)
rcjj(
C Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算)
z)pp{ Ø 色环:人眼无法分辨
1=Q3WMT 0bR})}a+Yg (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)