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如何设计水下视觉系统?

2020-06-28

水下视觉系统的摄像机体积小、分辨率高、易于控制,常用于水下机器人、水下探查、水利水电工程、海洋石油工程等。长春泷泽精密光学仪器有限公司可为您提供适用于水下视觉系统的光学元件,包括定制的各种尺寸、材料的光学球罩、光学透镜、光学窗口等。

水密封视窗最好采用光学球罩,适宜地使用广角透镜、修正透镜

为满足缩小物距以及大面积观察的需求,水下视觉系统摄像机透镜常选用广角透镜。为保持广角透镜的优点,还要考虑使用消除折射现象的修正透镜。如果应用普通的摄像物镜,而用平行平板玻璃密封防水,那么由于光线在水和空气界面的折射,通过平面窗的传递水下物体的成像光束,折射将会引起聚焦误差、视角误差、畸变和色差。

为克服上述缺陷,可采用以下方法:

水下视觉系统的水密封视窗选用玻璃球罩,并使用普通摄影物镜与远焦型附加镜组组合以及水接触专用摄影物镜。玻璃球罩的结构比较简单,其均匀性结构不仅抵御外压,流体阻力小,并能够改善由于水介质折射引起的缺陷。但不能完全校正,而且会使物镜的像面弯曲增大。在进行光学设计时,同时也需保证玻璃球罩的球心与成像物镜入瞳重合。

此外,物体的成像光束由于水的吸收和散射,传到摄像机后,经过水密封光学球罩时会产生折射,偏折的大小取决于光线的方向与波长。并且,由于光学球罩产生的像差和畸变以及水对光的吸收和散射效应,可能产生严重畸变。因此,需采用水下专用成像物镜补偿某些影像的畸变。

远焦型附加镜组作为水下摄影的附件使用,既保持了普通摄影物镜的使用性能,又满足了水下摄影的要求。该附加镜组由平凹透镜(用作防水窗)和正透镜组成远焦系统,其可完全校正畸变、色差以及其他像差,但很难满足水下大视场、大孔径的需要。水下专用光学镜头可以更有效地校正像差和消除水介质的影响。

如何选择合适的光学球罩?

水下光学玻璃球罩采用石英玻璃、BK7等透光性能好、抗压、抗腐蚀的材料。

长春泷泽精密光学仪器有限公司在生产光学元件方面已有多年经验,我司将为您提供符合您光学设计和应用的定制光学元件,如光学球罩、光学透镜、光学窗口、光学反射镜、光学棱镜等。并可根据光学应用与设计的需要,为定制的光学元件镀介质膜或金属膜。期待您的咨询,请联系talia@clzoptics.com。


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