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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 G4QsR7
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。 C`b)}dY
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产品目的 VNHt ]Ewj
Ø 协调水下作业手眼一致性 6;p"xC-
Ø 广视角 ?7 Skk
Ø 单位放大率 Gn >~CoFN
设计目标 9}#9i^%}
Ø 单位放大率 .y2n p
Ø 广角（从60度提升到160度） eGi|S'L'
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） &D#B"XI
Ø 小畸变 XE?,)8
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） v.{I^ =
Ø 低视度调节 F?hGt]o
Ø 低双眼差异 *%jd>e7d
起始结构 @h)X3X
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[attachment=49129] DP=\FG"}x
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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） 7&*d ]#&~j
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[attachment=49130] ^s6C']q *O
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） z[*Y%o8-r
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[attachment=49131] }(v <f*7=n
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[attachment=49132] t2#zQ[~X!
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） .MI
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设计方案 5g bD|^ij
Ø 柱面环绕式 /*hS0xN*
Ø 多面式 X:d[eAu0
Ø 楔形面 ^ Mw=!n[
Ø 球形面 .tt= \R
■ 单镜设计 Aj "SSX!L
■ 双镜设计 A^@,Ha
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[attachment=49133] ]R6Z(^XT,E
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像散&斗鸡眼 I oFtfb[
LAPC L&Z
[attachment=49134] Y"'k $jS-
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盲点 NK|m7 (
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[attachment=49135] 4!0n M|~
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超级斗鸡眼 egy# 8U)Z
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[attachment=49136] ^9xsbv
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像散&斗鸡眼 ?%RR+(2m
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[attachment=49137] v9+1[Y";
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双镜设计 ts~$'^K[-
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（等视角，零畸变，无色差） kU$M 8J.
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[attachment=49138] i"U<=~
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双镜设计基本结构 +Y|HO[
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设计结果 wO3K2I]>0
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[attachment=49139] V0'_PR@;
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最终结构 ;
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[attachment=49140] I6,sN9`
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视场 |?
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性能指标 bLpGrGJs
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） PM! 7c i
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） ' hw_ew
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） uS i/|
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） _Q3Ad>,U
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） b(McH*_8e
Ø 色环：人眼无法分辨 "7tEk<x
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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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