[转载]CODE V单位放大率广角潜水镜设计 [复制链接]

引言 Fu@2gd  
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。 Qw&It  
37j-FLbW  
产品目的 #;l~Y}7'  
Ø  协调水下作业手眼一致性 ?`jh5Kw%y  
Ø  广视角 [QC|Kd^#  
Ø  单位放大率 q-3,p.  
设计目标 ^Q)&lxlxpx  
Ø  单位放大率 ^ +e5 M1U=  
Ø  广角（从60度提升到160度） $j ZU(<4,  
Ø  小尺寸（目标是小于60mm） 5~AK+6Za  
Ø  小畸变 kZ8+ev=  
Ø  无垂轴色差（全可见光波段） [N$#&4{Je  
Ø  低视度调节 W{z7h[?5,  
Ø  低双眼差异 )U>JFgpI
W  
起始结构 HY (|31  
e.8(tEqZ1  
*^]lFuX\&E  
,U-aZ  
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） P5vxQR_*lc  
jHP6d =  
zOV.cI6fZz  
!N, Oe<  
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） #M9rt~4  
?8{x/y:  
}]i re2j8  
 4[\[Ho  
BKiyog  
!R{
C  
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） D7|=ev  
vMDX  
设计方案 _trF/U<  
　　Ø  柱面环绕式 4 w$f-  
　　Ø  多面式 Q db~I#}m'  
　　Ø  楔形面 3,x|w  
　　Ø  球形面 H)eecH$K  
　　　　■  单镜设计 !!jitFHzb  
　　　　■  双镜设计 "`QI2{!l  
Wr3).m52}P  
)QeXA)  
D^R=  
像散&斗鸡眼 2YU-iipdOq  
nDt1oM H  
YPq4VX,  
BtPUUy.  
盲点 }"V$li  
nUgZ]ag=G  
$]{20"  
N-lo[bDJh  
超级斗鸡眼 mX4u#$xs:  
v,=[!=8!  
yu<'-)T.?  
ZSB_OS[N  
像散&斗鸡眼 R F)Qsa  
1;e"3x"  
fV 6$YCf  
LjE@[@d  
双镜设计 e58  
C4Tn  
（等视角，零畸变，无色差） {~Q9jg(A  


;8?i  
2l7Sbs7  
BdK2I!mm  
双镜设计基本结构 o@p(8=x  
lphELPh  
设计结果 5BztOYn,  
mnZS](>  
\[nvdvJv  
}I1A4=d  
最终结构 Lq-Di|6q  
c h_1-  
QG|KZ8uO  
13:yaRo  
视场 0%K/gd#S<  
h{$mL#J  
性能指标 NI@$"  
　　Ø  视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） +c8cyx:^f  
　　Ø  畸变：0.03%（5%可接受） "agc*o~!F  
　　Ø  双眼会聚：12分（几度可接受） '1$#onx  
　　Ø  视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） -<R"  
　　Ø  分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） jK!Y-  
　　Ø  色环：人眼无法分辨 c
`hj^t  
r35'U#VMk?  
（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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