[转载]CODE V单位放大率广角潜水镜设计 [复制链接]

引言 &A*E)T#>#  
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%H,_  
>{q+MWK  
产品目的 Il9xNVos#  
Ø  协调水下作业手眼一致性 FZn1$_Svr  
Ø  广视角 &6C]|13;  
Ø  单位放大率 vPGUE`!D+  
设计目标 -seLa(8F  
Ø  单位放大率 6)ibXbH  
Ø  广角（从60度提升到160度） OdZ/\_Z  
Ø  小尺寸（目标是小于60mm） <" nWGF4d  
Ø  小畸变 k2$pcR,WM  
Ø  无垂轴色差（全可见光波段） %3~miP  
Ø  低视度调节 k}F7Jw#.  
Ø  低双眼差异 ~]
V62^0  
起始结构 Uz_p-J0  
R;pW,]}g,  
xT_"` @  
.:f ao'  
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） \1gAWUt('  
i9zh X1#  
F<4:P=  
MKvmzLh$)  
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） {q`8+$Z;  
bR)P-9rs  
#7Q9^rG  
1t^y?<)  
2F
`#df  
AC(qx:/6  
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） D{Nd2G  
Be]z @E1x  
设计方案 ;
$6L_C4B  
　　Ø  柱面环绕式 $)"T9$>$  
　　Ø  多面式 m!G(vhA,_w  
　　Ø  楔形面
3'kKbrk [  
　　Ø  球形面 HBR/" m  
　　　　■  单镜设计 Ar~/KRK  
　　　　■  双镜设计 P$Vh{]4i{  
APF`b  
(E@;~7L  
SQ> Yf\  
像散&斗鸡眼 ]gVA6B?&9  
.<>t2,Af  
^|.T\  
QxLrpM"O  
盲点 ]Ss63Vd  
&odQ&%X  
eA(\#+)X `  
4cSs=|m?+  
超级斗鸡眼 S+[,\>pY  
@xBb|/I  
)e PQxx  
Bf00&PE;  
像散&斗鸡眼 -M6vg4gf  
Lf^ 7|  
>S`=~4
  
#aC&!Rei{  
双镜设计 "?6*W"N9  
fgtwVji  
（等视角，零畸变，无色差）  EH2):  
-u%o);B  
=/|GWQj  
\R@}X cqZ  
双镜设计基本结构 _){u5%vv
 
=v\}y+ Yh  
设计结果 hr.mzQd  
^Ff fc@=  
(AZneK :*  
?:60lCqj  
最终结构 g~K-'Nw  
UV;I6]$}A7  
M^WoV }'  
KS~Q[-F1P  
视场 TTj] _R{n  
=r]_$r%gR  
性能指标 #Qz9{1\G  
　　Ø  视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） 4jZt0  
　　Ø  畸变：0.03%（5%可接受） Uhh[le2 %  
　　Ø  双眼会聚：12分（几度可接受） EiM\`"o  
　　Ø  视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） <LBC
u;  
　　Ø  分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） gf9,/m  
　　Ø  色环：人眼无法分辨 |Zn,|-iW  
NPBOG1q%  
（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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