[转载]CODE V单位放大率广角潜水镜设计 [复制链接]

引言 p&B98c  
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。 d,iW#,  
qg:R+`z  
产品目的 @}!1Uk3ud  
Ø  协调水下作业手眼一致性 %lbSV}V)  
Ø  广视角 ~;aSX
1   
Ø  单位放大率 qCSJ=T
;  
设计目标 %'"#X?jk1  
Ø  单位放大率 `/f9 mn  
Ø  广角（从60度提升到160度） (WR&Vt4Rh  
Ø  小尺寸（目标是小于60mm） cE/
7B'cR  
Ø  小畸变 UAnq|NJO  
Ø  无垂轴色差（全可见光波段） Zn1+} Z@I  
Ø  低视度调节 Z8(1QU,~2  
Ø  低双眼差异 `^9 Zbwq  
起始结构 zwN;CD1  
IQMk
:  
^HLi1w|  
xYc)iH
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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） w}G2m)(  
Z{EHV7  
P_j?V"i<  
as)2ny!u  
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） ^-w:
D  
7e/Uc!&*  
Op,Ce4A  
}+nC}A"BC  
! o:m*:  
\bCm]wR  
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） Qpndi$2H!  
Ra'0 ^4t  
设计方案 '(5 &Sj/C  
　　Ø  柱面环绕式 5UVQ48aT  
　　Ø  多面式 n}7DL8  
　　Ø  楔形面 _YWw7q  
　　Ø  球形面 zawU  
　　　　■  单镜设计 3uwu}aw  
　　　　■  双镜设计 miCt)Qd  
WiH%URFB  
-TU7GCb=  
7B_;YT  
像散&斗鸡眼 LU_@8i:  
:&mYz(1q  
'
jZ2^  
ZD6rD(l9  
盲点 df nmUE  
LG [2u  
Cfyas'  
_U1~^ucV  
超级斗鸡眼 DifRpj I-0  
7ks09Cy  
@CP"AYB #  
7I/Sfmqy"O  
像散&斗鸡眼 Fm3-Sn|Po  
82&JYx  
p)f OAr
 
#E2`KGCzW  
双镜设计 AU}lKq7%  
sRE$*^i
 
（等视角，零畸变，无色差）
e!l!T@ pf  
5{zXh  
mq[(yR  
t^&:45~Q  
双镜设计基本结构 2}'qu)  
{0lY\#qcE  
设计结果 &jl'1mZ  
rwtSn?0z"  

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oB-&ma[ZS  
最终结构 7,!Mmu  
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Fla[YWS  
视场 vPR1 TMi>  
25l
6@7q.  
性能指标 J{@gp,&e  
　　Ø  视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） .i"v([eQ  
　　Ø  畸变：0.03%（5%可接受） Z9i,#/  
　　Ø  双眼会聚：12分（几度可接受） `-D6:- ,w  
　　Ø  视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） CJJ 1aM  
　　Ø  分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） c#OZ=`
 
　　Ø  色环：人眼无法分辨 Fh?;,Z  
//JF$o=)D  
（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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