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2013-06-05 11:20 |
CODE V单位放大率广角潜水镜设计
引言 J
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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。 [ YTO rN
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产品目的 !vY5X2?tr,
Ø 协调水下作业手眼一致性 1y{@fg~..
Ø 广视角 \*
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Ø 单位放大率 tK0Ksnl ^
设计目标 o9JZ -biH
Ø 单位放大率 6?(Z f
Ø 广角（从60度提升到160度） wBJP8wES=
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） Y+ Qm.
Ø 小畸变 FSN zBN
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） hgU#2` fS
Ø 低视度调节 jTh^#Q
Ø 低双眼差异 o_#F,gze)S
起始结构 -LnNA`-
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[attachment=49129] 0;X0<IV
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理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） M>xjs?{%k
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[attachment=49130] ~]l
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） Mv 1V
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[attachment=49131] ([D a* Tk*
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） sI% =G3o=
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设计方案 &`}8Jz=S
Ø 柱面环绕式 a'prlXr\4
Ø 多面式 J12hjzk6@
Ø 楔形面 H vezi>M
Ø 球形面 |\# 6?y[o
■ 单镜设计 yrCY-'%
■ 双镜设计 cq,8^o&
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像散&斗鸡眼 .0ExHcr
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盲点 OLh QS_D
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超级斗鸡眼 kA/V=xO<
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像散&斗鸡眼 #CcWsI>+w>
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双镜设计 ry[NR$L/m
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（等视角，零畸变，无色差） [(D^`K<b
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[attachment=49138] - )brq3L
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双镜设计基本结构 P{ {U
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设计结果 gsD 0N^
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最终结构 <&Q(I+^
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[attachment=49140] 0s+pcqOd^
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视场 CDRkH)~$
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性能指标 o*}--d? S
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） Qin;{8I0
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） 7Ew.6!s#n1
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） tM&;b?b J[
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） -|\SNbPTV
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） , U?W
Ø 色环：人眼无法分辨 I[$SVPe#
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（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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