[转载]CODE V单位放大率广角潜水镜设计 [复制链接]

引言 n}7DL8  
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。 8js5/G+  
H;k
;%Zg;  
产品目的 7fLLV2  
Ø  协调水下作业手眼一致性 Dp6]!;kx  
Ø  广视角 3q R@$pm  
Ø  单位放大率 a^<  
设计目标 }IC$Du#  
Ø  单位放大率 4-eb&
 
Ø  广角（从60度提升到160度） ::g"dRS<v  
Ø  小尺寸（目标是小于60mm） iJ~5
A'?6  
Ø  小畸变 Nm--h$G  
Ø  无垂轴色差（全可见光波段） MX|CL{H  
Ø  低视度调节 B~cq T/\?  
Ø  低双眼差异 %.r{+m  
起始结构 FAjO-T4(  
K7FuMB  
F8;M+
+  
jj0@ez{3  
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） r42[pi]F  
|VB}Kv  
6TbDno/!'  
#]vq <Y  
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） 7I/Sfmqy"O  
Fm3-Sn|Po  
82&JYx  
p)f OAr
 
#E2`KGCzW  
AU}lKq7%  
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） sRE$*^i
 

e!l!T@ pf  
设计方案 5{zXh  
　　Ø  柱面环绕式 W:aAe%S  
　　Ø  多面式 q =b.!AZy  
　　Ø  楔形面 Xj&{M[k<  
　　Ø  球形面 ]}<.Y[!S  
　　　　■  单镜设计 ibl^A=  
　　　　■  双镜设计 -WB?hmx  
=w?-R\  
NS#qein~i  
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像散&斗鸡眼 .bB_f7TH.  
S6$S%$  
t^Aios~F  
/1h`O@VA  
盲点 7ZET@  
0'TqW9P  
6.6~w\fR8  
^v}Z5,aN  
超级斗鸡眼 ?6p6OB  
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oZ& ns!#  
像散&斗鸡眼 5hB&]6n  
R9o:{U]  
*wwLhweQ5W  
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5  
双镜设计 prlnK  
+AZ=nMgW  
（等视角，零畸变，无色差） Gnl6>/L
,  
blid* @-  
DHbLS3-  
hAOXOj1  
双镜设计基本结构 Gc~A,_(  
$.QnM  
设计结果 fm;1Iu#  
:
GIY"l'  
V{HZ/p_Y  
*-ZD-B*?  
最终结构 A~ '2ki5$g  
1UJ(._0hR  
x&l?Cfvv=  
XU2HWa  
视场 ]RPv@z:V  
6vX+-f  
性能指标 Umv_{n`  
　　Ø  视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） !#rZeDmw  
　　Ø  畸变：0.03%（5%可接受） 7V4iPx  
　　Ø  双眼会聚：12分（几度可接受） +=$\7z>s  
　　Ø  视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） Y5-X)f  
　　Ø  分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） nv{ou[vQ  
　　Ø  色环：人眼无法分辨 jn^i4f>N  
9$~D4T  
（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）

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