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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 |{ /O)3
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。 oVEr {K)
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产品目的 F&L? J_=
Ø 协调水下作业手眼一致性 7]. IT(
Ø 广视角 2$i 0yPv
Ø 单位放大率 eV CkPv *
设计目标 (fGJP*YO
Ø 单位放大率 Etr8lm E
Ø 广角（从60度提升到160度） ZvnZ}t >?
Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
DT(Zv2
Ø 小畸变 | 7'yk__m
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） :AE ;x&
Ø 低视度调节 ik:)-GV;s
Ø 低双眼差异 l#vw
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起始结构 2W:?#h3
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[attachment=49129] !K^kKP*l
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理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度） k89gJ5B$
KGE-RK
[attachment=49130] nhX p_Z9
_~S^#ut+
角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） .McoW7|Y
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[attachment=49131] 'ZZ WH
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[attachment=49132] io? {ew
l[\ ,*C
色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） ] Y:
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设计方案 vb ^!(
Ø 柱面环绕式 L+ ETMk0
Ø 多面式 ttq< )4
Ø 楔形面 H.mQ bD`X
Ø 球形面 c Lko
■ 单镜设计 ,;e-37^0l
■ 双镜设计 Ty4%du6 ?d
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[attachment=49133] [qD<U %Hi
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像散&斗鸡眼 rB&j"p}Q
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[attachment=49134] eKFc
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盲点 ;3?J#e6;
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[attachment=49135] kR~4O$riG
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超级斗鸡眼 d!z).G
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[attachment=49136] "KE38`NL
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像散&斗鸡眼 I ;.E}k
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[attachment=49137] W]Tt8
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双镜设计 j72] _G
^5 =E`q".
（等视角，零畸变，无色差）
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[attachment=49138] ~+iJpW
$`dNl#G,
双镜设计基本结构 0?;Hmq3
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设计结果 :w_1J'D}
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[attachment=49139] )MW}!U9G
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最终结构 glX2L ~
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[attachment=49140] k:@L s
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视场 A;`U{7IST
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性能指标 vA -p} ]%
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） 0 THAI
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） zjh9ZLu[
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） s@[t5R
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） r<"/P`r
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） yrNc[kS/
Ø 色环：人眼无法分辨 $ 14DTjj
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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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