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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 >O [Y1
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。 {*GBUv5
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产品目的 #9]2Uixq[
Ø 协调水下作业手眼一致性 =&UE67eK,
Ø 广视角 /K&9c
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Ø 单位放大率 m6BUKX\m
设计目标 ]YhQQH1> ]
Ø 单位放大率 vJ'22)n
Ø 广角（从60度提升到160度） kGAg XtE
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） }>BNdm"Er
Ø 小畸变 _yN5sLLyb
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） W1"NKg~4
Ø 低视度调节 P`Ku.
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Ø 低双眼差异 SQf[1}$ .
起始结构 F=e;[uK\
j`.&4.7+
[attachment=49129] g*oX `K.
Y(7&3+'K
理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） g tMR/P:S
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[attachment=49130] mq4Zy3H
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） C;JW \J~W
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[attachment=49131] 8l y)G
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[attachment=49132] >@ 8'C "F
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） 8h=m()Eu
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设计方案 `H:`JBe=+[
Ø 柱面环绕式 q9 ra
Ø 多面式 }1 qQ7}v
Ø 楔形面 > uYQt ~s
Ø 球形面 nsi? .c&0!
■ 单镜设计 $nmt&lm
■ 双镜设计 MhHh`WUGh
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[attachment=49133] @,sjM]
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像散&斗鸡眼 vJ&D>Vh4e
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[attachment=49134] I(R%j]LX&
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盲点 JGvhw,g
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[attachment=49135] <]G'& iv>
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超级斗鸡眼 rM= :{
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[attachment=49136] NYHK>u/5c
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像散&斗鸡眼 1gBLJ0q
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[attachment=49137] yKj}l,i~8
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双镜设计 $k&v
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（等视角，零畸变，无色差） y(g ]:#
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[attachment=49138] s/hW haS<
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双镜设计基本结构 MQw}R7
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设计结果 .>TG{>sH
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[attachment=49139] `!N}u
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最终结构 cOdRb=?9
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[attachment=49140] s|XWw<Sa
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视场 <S7SH-{_\
W ynTU?
性能指标 ?F]P=S:x
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） D1-w>Y#
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） bK#ZY
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） iB
W:t
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） oh$"?N7n1
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） '"7b;%EN'
Ø 色环：人眼无法分辨 `. JW_F)1
fgL"\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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