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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 dKa2 _|k'
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。 "h8fTB\7S\
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产品目的 BteeQ&A|~
Ø 协调水下作业手眼一致性 c Ze59
Ø 广视角 $\ PU Y8
Ø 单位放大率 MXDUKh7v3
设计目标 'p[B`Ft3F
Ø 单位放大率 f| ~X}R
Ø 广角（从60度提升到160度） a TPq1u
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） -oB=7+g
Ø 小畸变 W mx3@] <
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） s3 VD6xi7
Ø 低视度调节 buhbUmQ2
Ø 低双眼差异 K'f2 S
起始结构 YoWXHg! U
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[attachment=49129] ^@Z8 _PZo
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理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） Z EvK
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[attachment=49130] f lOXV
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） ^1_CS*
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[attachment=49131] iU(B#ohW"
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[attachment=49132] .bj:tmz
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） 4
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设计方案 U\M9sTqo
Ø 柱面环绕式 "F4 3q8 P
Ø 多面式 A8Km8"
Ø 楔形面 08! _B\
Ø 球形面 Hx!eCTO:*
■ 单镜设计 k$ p ND,Ws
■ 双镜设计 N 7YCg
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[attachment=49133] ln8es{q
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像散&斗鸡眼 m;L 3c(r.
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[attachment=49134] w^,Xa
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盲点 C
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[attachment=49135] UT[{NltH
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超级斗鸡眼 s)KlK h
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[attachment=49136] B+Ft
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像散&斗鸡眼 LXPO@2QF
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[attachment=49137] # s7e/GdKb
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双镜设计 Hi*|f!,H?
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（等视角，零畸变，无色差） n$9Xj@ +
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[attachment=49138] ]'w5s dP
S4-jF D)U
双镜设计基本结构 w~Nat7nD
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设计结果 Mc!LC
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[attachment=49139] [x]~G
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最终结构 1LAd5X
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[attachment=49140] leI ]zDk=
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视场 3d4A~ !Iz
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性能指标
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Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） t%0c$c
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） 65*Hf3 ~~
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） 5SmJ'zFO
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） foL4s;2
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） `H$=hr
Ø 色环：人眼无法分辨 3IB9- wG
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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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