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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 r^|AiYI)
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。 ?E:L6,a
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产品目的 &?mJ L0fy
Ø 协调水下作业手眼一致性 vkQkU,q
Ø 广视角 ;.4A,7w#
Ø 单位放大率 G 0;5I_D/
设计目标 dJ}E,rW}
Ø 单位放大率 4#^?- 6
Ø 广角（从60度提升到160度） lYq4f|5H}m
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） N ?mT AF'M
Ø 小畸变 <i(<|/ $
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） PA(XdT{
Ø 低视度调节 N-4k
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Ø 低双眼差异 LCMCpEtY*K
起始结构 qvH7 otA
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[attachment=49129] 1JI\e6]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） & 58+-j zW
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[attachment=49130] z rg#BXj7
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） k[p7)ec
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[attachment=49131] #gL$~.1
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[attachment=49132] 8(EK17rE `
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） =
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设计方案 (!@
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Ø 柱面环绕式 (79y!&9p
Ø 多面式 1k
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Ø 楔形面 Ikn)XZU^
Ø 球形面 V{j>09u
■ 单镜设计 Gw5j6
■ 双镜设计 gfPh t 5
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[attachment=49133] o`8dqP
cx(a McX6
像散&斗鸡眼 ` 5.PPI\h2
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[attachment=49134] QKAo} 1Pq
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盲点 X(Wd
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[attachment=49135] v ;q <h
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超级斗鸡眼 %6vf~oG
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像散&斗鸡眼 fJb<<6C
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[attachment=49137] S|{ '.XG
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双镜设计 >0W:snNK
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（等视角，零畸变，无色差） @o[C
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[attachment=49138] J 5Nz<
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双镜设计基本结构 :+9KNyA
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设计结果 [84f[`!Ui
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[attachment=49139] ]pZxbs&Vb
D{]t5 0a.
最终结构 JP2zom
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[attachment=49140] 1 h.=c
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视场 ],lrT0_cT
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性能指标 fgs){ Ng`
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） (~R [ K,G
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） V'XmMn)!
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） {xw"t9(fE
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） kj o,?$r
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Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） *?zyF@K{%
Ø 色环：人眼无法分辨 u}eqU%
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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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