[转载]CODE V单位放大率广角潜水镜设计 [复制链接]

引言 rb+j*5Es  
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?B;_W+~A.  
X1-'COQS%&  
产品目的 d,Yw5$i  
Ø  协调水下作业手眼一致性 H0`]V6+<f  
Ø  广视角 (
VEpVn3{  
Ø  单位放大率 yS(fILV  
设计目标 G5aieD.#  
Ø  单位放大率 v)t:|Q{I  
Ø  广角（从60度提升到160度） RA'M8:$  
Ø  小尺寸（目标是小于60mm） Q&=w_Wc  
Ø  小畸变 }Nm#q@o$P  
Ø  无垂轴色差（全可见光波段） 4DOH`6#an  
Ø  低视度调节 DiwxXqY  
Ø  低双眼差异 KZ ;k)O.Ov  
起始结构 N&g3t%F  
"(z5{z
?S  

图片:20130219153654995499.png

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mmEYup(l0;  
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） 7k9G(i[-+  
p#?7w  

图片:20130219153690129012.png

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kJzoFFWo$  
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） T;y>>_,  
-$jEfi4I  

图片:20130219153856465646.png

h WtVWVNL  
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图片:20130219153791909190.png

u:gN?O/G  
p~^D\jR.  
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） UT=tT)4b  
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}V|#  
设计方案 PHXZ=A+  
　　Ø  柱面环绕式 9~mh@Kgv  
　　Ø  多面式 D=m9fFz  
　　Ø  楔形面 X
=!^] 3zH  
　　Ø  球形面 X>(TrdK_9"  
　　　　■  单镜设计 Dhw(#{N  
　　　　■  双镜设计 uRRQy
Z  
UA8GL D9  

图片:20130219154638793879.png

"UGY2skf;  
ICs\ z  
像散&斗鸡眼 1H@>/QC  
r(aLEJ"u?  

图片:20130219154747234723.png

(-xS?8x$  
57zSu3v4Y  
盲点 v~V5`%  
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图片:20130219154810831083.png

Hl/ QnI!  
?NR A:t(}  
超级斗鸡眼 l@H  
K[Kh&`T  

图片:20130219154843904390.png

X4AyX.p  
!*m5F8Qm?A  
像散&斗鸡眼 28H8l2{[>  
R)z4n  

图片:20130219155047574757.png

') gi%  
d`nVc50  
双镜设计 RwPN gRF  
P8>d6;o($  
（等视角，零畸变，无色差） 9
:,\gw>F  
,TPISs  

图片:20130219155176197619.png

r>"   
wS+^K  
双镜设计基本结构 .DR<Te  
V7[zAq  
设计结果 .ir<s>
YM  
TUDr\' @/f  

图片:20130219155490039003.png

8p9bCE>\  
C\nhqkn  
最终结构 a1.Ptf eW|  
)V ;mwT!Q  

图片:20130219155492249224.png

{Jx4xpvPo  
U{z9>  
视场 'u_t<F]b  
I8/DR z$A  
性能指标 ryCI>vJz  
　　Ø  视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） I8<,U!$  
　　Ø  畸变：0.03%（5%可接受） {%{`l-  
　　Ø  双眼会聚：12分（几度可接受） Z@&Dki  
　　Ø  视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） %8Dz

o  
　　Ø  分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） L19C<5>  
　　Ø  色环：人眼无法分辨 (+u39NQ
V  
+ 33@?fl.  
（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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