引言 O@wK[(w^
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。 \E77SO,$
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产品目的 e1UITjy
Ø 协调水下作业手眼一致性 *{|$FQnR>(
Ø 广视角 :v)6gz(p
Ø 单位放大率 [S0mY["
设计目标 *gDl~qNRoS
Ø 单位放大率 M*(H)i;s:w
Ø 广角(从60度提升到160度) 7&foEJ3q
Ø 小尺寸(目标是小于60mm) #Kl}= 1
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Ø 小畸变 ,rai%T/rL
Ø 无垂轴色差(全可见光波段) c]NN'9G!{
Ø 低视度调节 3ev -Iqz
Ø 低双眼差异 = ^s$
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起始结构 (v^Z BM_
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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) 8kH<$9
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角放大率和畸变(45度视场角放大率1.59) GW/WUzK
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色差(45度视场色差22分,人眼分辨率约为1分) V:Mk)8Gf|
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设计方案 bLlH//ZRH
Ø 柱面环绕式 :,~K]G
Ø 多面式 f3#X0.':
Ø 楔形面 SiTeB)/
Ø 球形面 :tbd,Uo
■ 单镜设计 8UM0vNk
■ 双镜设计 #xp(B5
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像散&斗鸡眼 D/:3RZF
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H,K`6HH
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盲点 K*+6`z#fMF
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超级斗鸡眼 -Qb0:]sV#
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像散&斗鸡眼 m&/=&S
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双镜设计 y6%<zhs
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(等视角,零畸变,无色差) wS$46M<
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双镜设计基本结构 mH\@QdF
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设计结果 h(N=V|0
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最终结构 Gru ALx7
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视场 a.,_4;'UE1
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性能指标 }N,>A-P
Ø 视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中) xZ+]QDKC
Ø 畸变:0.03%(5%可接受) >S.91!x
Ø 双眼会聚:12分(几度可接受) =DMbz`t
Ø 视场会聚度变化:1.14分(几分可接受) C*rd;+1A
Ø 分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算) \ja `c)x
Ø 色环:人眼无法分辨 ny1 \4C
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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)