[转载]CODE V单位放大率广角潜水镜设计 [复制链接]

引言 K3=0D!Dq  
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。 UB8n,+R  
m&q0 _nay  
产品目的 S"
^'ksL\  
Ø  协调水下作业手眼一致性 _ 3>E+9TQ  
Ø  广视角 (s|WmSQ  
Ø  单位放大率 :
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设计目标 y}={S,z%22  
Ø  单位放大率 |9FrVO$M  
Ø  广角（从60度提升到160度） Vz-q7*o$S  
Ø  小尺寸（目标是小于60mm） ='1hvv/  
Ø  小畸变 c}),yQ|!:  
Ø  无垂轴色差（全可见光波段） H13\8Te{  
Ø  低视度调节 hiV!/}'7  
Ø  低双眼差异 up8d3  
起始结构 y.8nzlkE{  
X$Q.A^9  

图片:20130219153654995499.png

t3^`:T\  
D(<0t
U^[  
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） 8a8D0}'  
&KI|qtQ;  

图片:20130219153690129012.png

LH_U#P`E  
(OwGp3g  
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） f2Xn!]o  
69:-c@L0  

图片:20130219153856465646.png

b9T6JS j  
IW@phKz  

图片:20130219153791909190.png

HSU?4=Q  
`YZl2c<w*  
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） !.pcldx  
b *0uxvLu  
设计方案 {^;7
DV:  
　　Ø  柱面环绕式 \3K7)o^  
　　Ø  多面式 l:/x&=w  
　　Ø  楔形面 rp1+K4]P  
　　Ø  球形面 g6.I~oQj  
　　　　■  单镜设计 -,g.39u  
　　　　■  双镜设计 b&_Ifx_YF  
o>yXEg  

图片:20130219154638793879.png

6r@>n_6LY  
NN+;I^NqW&  
像散&斗鸡眼 %`lJAW[  
L+@X]OW8  

图片:20130219154747234723.png

nsV=  
eFA,xzp  
盲点 Fe: ~M?]  
'q}f3u
>  

图片:20130219154810831083.png

`*kl>}$  
cmCD}Skk  
超级斗鸡眼  [Ne'2z  
/S~ =qodS  

图片:20130219154843904390.png

6 A#xFPYY{  
,BGUIu6  
像散&斗鸡眼 ;
9ChBA  
|:2B)X  

图片:20130219155047574757.png

2cGiE{  
9OY ao  
双镜设计 rb'mFqg*u  
_T8S4s8q  
（等视角，零畸变，无色差） ,PJC FQMR  
: vgn0IQ  

图片:20130219155176197619.png

uKD }5M?{  
Ux=B*m1@{  
双镜设计基本结构 GM)q\Hx{  
/PR4ILed  
设计结果 UH\{:@GjNO  
WT1y7+_g(d  

图片:20130219155490039003.png

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最终结构 M:&%c3  
z> DQ  

图片:20130219155492249224.png

R1%J6wZq  
\"Z\Af<  
视场 9v3n4=gc  
GY0OVAW6'c  
性能指标 aXZi2  
　　Ø  视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） ovXk~%_  
　　Ø  畸变：0.03%（5%可接受） ]Ge>S?u  
　　Ø  双眼会聚：12分（几度可接受） -XwS?*O  
　　Ø  视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） g:G5'pZf  
　　Ø  分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） g4+Hq *  
　　Ø  色环：人眼无法分辨 V U5</si+  
(FgX9SV]p9  
（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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