[转载]CODE V单位放大率广角潜水镜设计 [复制链接]

引言 j}Lt"r2F  
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。 wI\v5&X-B  
A-r-^S0\  
产品目的 OO
S(YP@b  
Ø  协调水下作业手眼一致性 NK]X="`  
Ø  广视角 NxVqV5'  
Ø  单位放大率 1pogk0h.:  
设计目标 )~;=0O |X  
Ø  单位放大率 a5C%OI<  
Ø  广角（从60度提升到160度） ,%e.nj9  
Ø  小尺寸（目标是小于60mm） c.m8~@O5+  
Ø  小畸变 k$?zh$  
Ø  无垂轴色差（全可见光波段） HcwqVU  
Ø  低视度调节 B25@6   
Ø  低双眼差异 ~{'.9  
起始结构 #p}I 84Q  
3{ i'8  

图片:20130219153654995499.png

eZR{M\Q  
M~7gUb|  
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） 5mdn77F_  
ae( o:G  

图片:20130219153690129012.png

:%Na-j9hV)  
Ss+e*e5Ht  
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） |H 0+.f;  
ST1PSuC~  

图片:20130219153856465646.png

wmdvAMN  
j@$p(P$  

图片:20130219153791909190.png

-S\7
4hA  
6 ?FF!x  
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） 2V7x  
),y{.n:wm  
设计方案 C4e3Itc9X  
　　Ø  柱面环绕式 !Vl>?U?AN  
　　Ø  多面式 H Yt&MK  
　　Ø  楔形面 x0B|CO  
　　Ø  球形面 =7pLU+ u  
　　　　■  单镜设计 vQ"EI1=7Z  
　　　　■  双镜设计 H5uWI  
nBv|5$w:  

图片:20130219154638793879.png

JPW+(n|g  
Y,z15i3j?  
像散&斗鸡眼 9{_D"h}}  
1wSJw  

图片:20130219154747234723.png

9MA/nybI  

#R v&b@K  
盲点 *#{[9d  
.q#2 op  

图片:20130219154810831083.png

#!0le:_  
2 >G"A  
超级斗鸡眼 )]~'zOE_  
VE1 B"s</  

图片:20130219154843904390.png

'p,QI>  
>:%YAR`  
像散&斗鸡眼 Kg^L 4Q  
?-[.H^]s~  

图片:20130219155047574757.png

1c_qNI;:p  
+ew2+2  
双镜设计 _UKH1qUd4  
6n37R#(  
（等视角，零畸变，无色差） Vvu+gP'z.  
!^BXai/  

图片:20130219155176197619.png

-_BS!T%r  
C^I
h"S  
双镜设计基本结构 Qa~dd{?  
1"{3v@yi  
设计结果 3Qmok@4e)  
/~*U'.V  

图片:20130219155490039003.png

zS*GYE(l^  
k @'
85A`  
最终结构 B]oIFLED  
TZL)jfhj  

图片:20130219155492249224.png

\Ku6gEy  
K
IO{6  
视场 "Wd?U[[  
C(7
uvQ  
性能指标 |u,2A1  
　　Ø  视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） 6KP"F[8I  
　　Ø  畸变：0.03%（5%可接受） ma.yI};
$  
　　Ø  双眼会聚：12分（几度可接受） OLpE0gZ.|`  
　　Ø  视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） &qqS'G*  
　　Ø  分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） i_T8Bfd:  
　　Ø  色环：人眼无法分辨 ~yz7/?A)TS  
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pq  
（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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