首页 > 解决方案 > 镜头与成像 > CODE V_单位放 CODE V_单位放大率广角潜水镜设计

引言
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。

产品目的
Ø  协调水下作业手眼一致性
Ø  广视角
Ø  单位放大率

设计目标
Ø  单位放大率
Ø  广角(从60度提升到160度)
Ø  小尺寸(目标是小于60mm)
Ø  小畸变
Ø  无垂轴色差(全可见光波段)
Ø  低视度调节
Ø  低双眼差异

起始结构

理想平板结构的折射光路

(水中视场90度,眼睛视角140度)

角放大率和畸变

(45度视场角放大率1.59)

色差

(45度视场色差22分,人眼分辨率约为1分)


设计方案
  Ø  柱面环绕式
  Ø  多面式
  Ø  楔形面
  Ø  球形面
    ■  单镜设计
    ■  双镜设计

   
 像散&斗鸡眼  盲点
   
 超级斗鸡眼  像散&斗鸡眼
 

 双镜设计

(等视角,零畸变,无色差) 

双镜设计基本结构



设计结果

 
 最终结构
 
 视场


性能指标
  Ø  视场:140度(横向)X 90度(纵向)(水中和眼中)
  Ø  畸变:0.03%(5%可接受)
  Ø  双眼会聚:12分(几度可接受)
  Ø  视场会聚度变化:1.14分(几分可接受)
  Ø  分辨率:多数视场小于1分(以6mm瞳孔计算)
  Ø  色环:人眼无法分辨