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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 U-k6ZV3&8
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。 8gZ5D
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产品目的 ]^s4NXf+
Ø 协调水下作业手眼一致性 f1 JvP\I0Q
Ø 广视角 PoC24#vS
Ø 单位放大率 k(s3~ S2h
设计目标 JAgec` T%
Ø 单位放大率 h.DQ6!?;s
Ø 广角（从60度提升到160度） pPh$Jvo]
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） &4 ]%&mX)-
Ø 小畸变 B64%|
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Ø 无垂轴色差（全可见光波段） Y#uf 2>J
Ø 低视度调节 \"n&|_SZ\
Ø 低双眼差异 5t0$nKah]
起始结构 }=wSfr9 g
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[attachment=49129] ZM<1;!i
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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 5D,YC3<
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[attachment=49130] >b/Yg:t
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） jLZ+HYyG9
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[attachment=49131] )\t#e `3
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[attachment=49132] iHTxD1 D+H
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） t@b';Cuv
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设计方案 y BeSvsm
Ø 柱面环绕式 R\6#J0 &Y-
Ø 多面式 9erTb?@S
Ø 楔形面 ='>k|s:
Ø 球形面 ,)%nLc
■ 单镜设计 KWM.b"WnXr
■ 双镜设计 eml(F
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[attachment=49133] 1Hzj-u&N/
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像散&斗鸡眼 &EZ28k"x
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[attachment=49134] AuSL?kZ4|Y
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盲点 _^Rf*G !
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[attachment=49135] D{\h Pv
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超级斗鸡眼 pM.>u/=X
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[attachment=49136] y1FS?hSD0
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像散&斗鸡眼 cy%^P ^M
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[attachment=49137] !y `wAm>n
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双镜设计 vxY7/ _]
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（等视角，零畸变，无色差） 6imDA]5N&
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[attachment=49138] 0vf2wBK'T
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双镜设计基本结构 @/yef3
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设计结果 ! /sXG\
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[attachment=49139] D'c, z[
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最终结构 ut fD$8UI
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[attachment=49140] ['e8Xz0
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视场 QzCu$ [
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性能指标 ;WWUxrWif
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） BbnY9"
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） 2:Zb'Mj
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） WfL5. &
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） grp1nWAs
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） wk' |gI[W
Ø 色环：人眼无法分辨 Vd1.g{yPV
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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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