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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 Q);^gV
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。 QW6\~l 4
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产品目的 >@St Kj
Ø 协调水下作业手眼一致性 1}jwv_0lL
Ø 广视角 )Tj\ym-Vl
Ø 单位放大率 @(s"5i.`)
设计目标 M\jTeB"Z
Ø 单位放大率 pax;#*QcQ
Ø 广角（从60度提升到160度） M;F&Ix
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） A E&IN.-
Ø 小畸变 16n8[U!
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） VD- 2{em
Ø 低视度调节 I :,D:00+
Ø 低双眼差异 @Xq3>KJ_)H
起始结构 R{A$hnhW6
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[attachment=49129] $_NP4V8|z/
b+ J)
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） Mwd(?o
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[attachment=49130]
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） Irnfr\l.
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[attachment=49131] Ae 3: "
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[attachment=49132] E 0a &1j
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） L/n? 1'he
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设计方案 5cE?>
Ø 柱面环绕式 h$~ \to$C
Ø 多面式 ds" q1
Ø 楔形面 +$H`/^a.
Ø 球形面 x)Ls(Xh+g
■ 单镜设计 p!xCNZ(m
■ 双镜设计 @>sZ'M2mq
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[attachment=49133] #0;ULZ99aH
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像散&斗鸡眼 wc#E:GJcK
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[attachment=49134] D<d4"*qo
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盲点 k2cC:5Xf3
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[attachment=49135] v8!Ts"
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超级斗鸡眼 ;5 Jz rbtL
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[attachment=49136] ^N \$oV$
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像散&斗鸡眼 O>H'o k
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[attachment=49137] wjeuZNYf
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双镜设计 H<`<5M 8
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（等视角，零畸变，无色差）
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[attachment=49138] "$Mz>]3&q
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双镜设计基本结构 $)O=3dNbo
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设计结果 B3V;
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[attachment=49139] o'SZ sG
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最终结构 2` ;&Uwt
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[attachment=49140] (Iz$_(
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视场 ~0 Ifg_G
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性能指标 4,]z
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） &x YO6_.
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） KW1b #g%Z
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） ._i|+[
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） w 4fz!l]
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） 1R+/T
Ø 色环：人眼无法分辨 3~o#1*->
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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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