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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 74>.E^ /x
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。 k#U? Xs>
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产品目的 r'"H8>UZ%
Ø 协调水下作业手眼一致性 lbMb
Ø 广视角 a
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Ø 单位放大率 -(dc1?COi
设计目标 +Bgy@.a?
Ø 单位放大率 -(P"+g3T
Ø 广角（从60度提升到160度） C"K(-/
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） \G2&
Ø 小畸变 5G|(od3
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） XfharJ_b
Ø 低视度调节 A^xD Axk
Ø 低双眼差异 0 I1bY ]*
起始结构 so1%
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[attachment=49129] |-b Az t
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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） YjAwt;%-D
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[attachment=49130] }Til $TT%H
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） XI@;;>D1=U
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[attachment=49131] Z)?B5FF
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[attachment=49132] 26?yEd6^Z
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） Eu2@%2}P
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设计方案 w,n&K6<
Ø 柱面环绕式 Dm2&}{&K
Ø 多面式 g m'8,ZL
Ø 楔形面 { HHc} 8
Ø 球形面 ,ir(~g+{g
■ 单镜设计
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■ 双镜设计 <'f+ nC=2
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[attachment=49133] 6B'd]Fe
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像散&斗鸡眼 D< % /:M
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盲点 KPTp91
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[attachment=49135] xA/Ein0
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超级斗鸡眼 ROb 2g|YXG
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[attachment=49136] a*/%EP3
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像散&斗鸡眼 3HCH-?U5
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[attachment=49137] m%7T ~
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双镜设计 FK
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（等视角，零畸变，无色差） c{4Y?SSx
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[attachment=49138] rW),xfo0
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双镜设计基本结构 n;QMiz:yY
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设计结果 9\ f%+?p
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[attachment=49139] df9 jT?l
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最终结构 NW?.Ge.!P
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[attachment=49140] {&3{_Ml
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视场 <gfk bD P2
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性能指标 8>4@g!9E
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） Z2@_F7cXt
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） 0*y| k1
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） nI0TvB D
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） 1 >)q 5D
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） 0vYHx V
Ø 色环：人眼无法分辨 D^dos`L0b
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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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