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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 -\6tVF11z
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。 w8wF;:>
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产品目的 k[6@\D-
Ø 协调水下作业手眼一致性 -?!|W-}@G=
Ø 广视角 #57nm]?
Ø 单位放大率 V=VL@=
设计目标 A,W- =TC
Ø 单位放大率 H?sl_3- #
Ø 广角（从60度提升到160度） C.C)&&|X
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） 9hHQWv7TgK
Ø 小畸变 )@Z J3l.
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） S]KcAz( fX
Ø 低视度调节 ME[Wg\
Ø 低双眼差异 o\@1\#a
起始结构 ~cz] Rhq
Nm- -h$G
[attachment=49129] MX|CL{H
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理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） .6 !IO^`[
[`_&d7{-4b
[attachment=49130] <P'^olQ
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） ?cG+rC%
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[attachment=49131] ?1xBhKq
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[attachment=49132] l$z[Vh^UU<
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） GxLoN Vr
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设计方案 Dj;h!8t.
Ø 柱面环绕式 D7X-|`kH
Ø 多面式 %/,PY >:|
Ø 楔形面 *;7&
Ø 球形面 ]cc4+}L~
■ 单镜设计 5>t& )g
■ 双镜设计 yc+#LZ~(a
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[attachment=49133] 7$z")JB
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像散&斗鸡眼 ^LfCLI 9Z
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[attachment=49134] Wcz{": [
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盲点 .bB_f7TH.
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[attachment=49135] +o?.<[>!GR
@?!/Pl49R
超级斗鸡眼 W([)b[-*
6]\F_Z41
[attachment=49136] kN`[Q$B
C(3yJzg>y
像散&斗鸡眼 WnLgpt2G
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[attachment=49137] V3$!`T}g4
4(R O1VWsb
双镜设计 )*G3q/l1u6
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（等视角，零畸变，无色差） @I]uK[qd
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[attachment=49138] -vGyEd7
;J2U5Y NO
双镜设计基本结构 doFp53NhV
Qf414 oW
设计结果 o2 W pi
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[attachment=49139] $.QnM
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最终结构 HLN rI0
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[attachment=49140] 394u']M
L(PJ9wjkD
视场 Q[i;I bY
ynw^nmM
性能指标 #"O9\X/B
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） ) 3.udx
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） iEr|?,
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） Wv77ef
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） ve1jLjsB
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） N ]}Re$5
Ø 色环：人眼无法分辨 )P[B!
1|;WaO1Q
（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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