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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 n{qw ]/
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。 :(S/$^ U
k DceBs s
产品目的 "PDSqYA
Ø 协调水下作业手眼一致性 X"qbB4 (I
Ø 广视角 S8W_$=4
Ø 单位放大率 $S)e"Po~5
设计目标 2U+z~
Ø 单位放大率 c @ZkX]g
Ø 广角（从60度提升到160度） 9b zYADLI
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） yw3U"/yw
Ø 小畸变 b 3 %&
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） }HA2c e \
Ø 低视度调节 1,;qXMhK`;
Ø 低双眼差异 Ie`SWg*WL
起始结构 Vp{RX8?.
Lct+cK KU
[attachment=49129] fB @pwmu
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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） 45O6TqepN
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[attachment=49130] E{k%d39>
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） ]TTJr C:
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[attachment=49131] ]K0,nj*\c
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[attachment=49132] pg}DC0a
V@+<,tjq
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） ^x1D]+
Kjca>/id
设计方案 ;KjMZ(Iil1
Ø 柱面环绕式 ywsz" /=@
Ø 多面式 [9W&1zY
Ø 楔形面 ?;.+A4
Ø 球形面 Z]> e & N
■ 单镜设计 cdU
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■ 双镜设计 0?4^.N n3
C6T 9
[attachment=49133] )mo|.L0
MT#[ - M\
像散&斗鸡眼 1
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[attachment=49134] Ad N= y8T
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盲点 CPCB!8-5
@SVEhk#
[attachment=49135]
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超级斗鸡眼 m5Laq'~0_
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[attachment=49136] D]>86&
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像散&斗鸡眼 `9"jHw`D
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[attachment=49137] '`A67bdq)
P*^UU\x'4I
双镜设计 GH)+y D[o
oIR%{`3"I
（等视角，零畸变，无色差） /)<7 $
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[attachment=49138] K]azUK7
JC?V].) y5
双镜设计基本结构 Fe>#}-`
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设计结果 ). #D:eO[~
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[attachment=49139] KqIe8bi^G
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最终结构 5suSR;8
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[attachment=49140] -8J@r2 \
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视场 #[ rFep
?=o]Wx0(9
性能指标 o\YdL2:X
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） Yy: sZJ
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） 2F)OyE
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） CM f~Yv
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） :r+
1>F$o
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） /u1zRw
Ø 色环：人眼无法分辨 x~,?Zj)n?C
;7{wa]
（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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