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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 Sm'Tz&!
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。 u$T]A8 e
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产品目的 RjW wsC~B
Ø 协调水下作业手眼一致性 0 +=sBk (
Ø 广视角 }N g P`m
Ø 单位放大率 !Z$d<~Mq q
设计目标 U oT`/.
Ø 单位放大率 :HY$x
Ø 广角（从60度提升到160度） :&BPKqKp
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） y'2|E+*V
Ø 小畸变 '`jGr+K,wU
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） & z Duh[j}
Ø 低视度调节 xM jn=\}
Ø 低双眼差异 /!5Wd(:
起始结构 )?rq8VO
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[attachment=49129] 82LE9<4A
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理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） Wiis<^)
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[attachment=49130] h P6f
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） ~]KdsT(=_
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[attachment=49131] Bu:%trlgV
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[attachment=49132] tYjG8P#
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） !^arWH[od
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设计方案 `O\>vn
Ø 柱面环绕式 jq~`rE
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Ø 多面式 o#qdgZ
Ø 楔形面 !5*VBE\
Ø 球形面 j ,YrM?Xdo
■ 单镜设计 Wdd}y`lS
■ 双镜设计 !JCs'?A
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[attachment=49133] {hS!IOM
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像散&斗鸡眼 YSnh2 Bq
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[attachment=49134] fK/ :
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盲点 ;$D,w
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[attachment=49135] \[G'cE
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超级斗鸡眼 3bR xV
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[attachment=49136] ";/]rwHa)
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像散&斗鸡眼 VzG|Xtco [
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[attachment=49137] <'\Nv._2a
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双镜设计 $0Y`> 3
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（等视角，零畸变，无色差） S1=P-A o
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[attachment=49138] S#ryEgc]
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双镜设计基本结构 MHwfJ {"zo
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设计结果 dS1HA>c)O
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[attachment=49139] P& 1$SWNyW
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最终结构 wUvE
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[attachment=49140] )G48,.
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视场 p[4 +`8
~(GvjB/C8
性能指标 I"&cr>\
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） >Tf }aI+
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） k8 #8)d
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） ;0eVE
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） ykQb;ZP8jh
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） +?\JQ|
Ø 色环：人眼无法分辨 kF1$
}+j B5z'w
（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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