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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 2( m#WK7>F
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。 14 (sp
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产品目的 ?GW}:'z
Ø 协调水下作业手眼一致性 n=|% H'U
Ø 广视角 0? dr(
Ø 单位放大率 tBX71d
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设计目标 e6^}XRyf
Ø 单位放大率 L0GQH;Y,h
Ø 广角（从60度提升到160度） 7R# }AQ
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） a,r
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Ø 小畸变 ),|z4~
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） vu#Z Lq
Ø 低视度调节 bZ``*{I/
Ø 低双眼差异 kg\8 (@h]
起始结构 j-.Y!$a%6
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[attachment=49129] 0G0( g,3p
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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） yxU9W,D v
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[attachment=49130] _uXb>V*8
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） kX8NRPW
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[attachment=49131] *> 1^q9M
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[attachment=49132] _l"nwEs
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） -4zV
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设计方案 ic"8'Rwb
Ø 柱面环绕式 z?( b|v
Ø 多面式 t,IOq[V tk
Ø 楔形面 ]5Dh<QY&.
Ø 球形面 -6~ .;M 5
■ 单镜设计 ]V_A4Df
■ 双镜设计 aT(_c/t.
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[attachment=49133] VpSpj/\m)'
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像散&斗鸡眼 6bLn8UT
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盲点 ai-rF^ehC
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超级斗鸡眼 I.GoY[u_%
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像散&斗鸡眼 JXYZ5&[
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双镜设计 7t:tS7{}
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（等视角，零畸变，无色差） $|.8@
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[attachment=49138] +38R#2JV
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双镜设计基本结构 m<#12#D
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设计结果 W ';X4e
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[attachment=49139] JcA+ztPU
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最终结构 9S*" ={}%
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[attachment=49140] >[,eK=
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视场 z+yIP ?s}(
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性能指标 (Y@T5-!D
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） mV$ebFco0
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） o1 x 1SH
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） v/.'st2%
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） G~YZ(+V%~
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） '=n?^EPE3
Ø 色环：人眼无法分辨 %BP>,E/w
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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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