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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 w
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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。 o
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产品目的 KIO{6
Ø 协调水下作业手眼一致性 v{9< ATi
Ø 广视角 4jEPh{q
Ø 单位放大率 W _(
设计目标 {:M5t1^UC
Ø 单位放大率 y)_T!&ze
Ø 广角（从60度提升到160度） =B O} hk
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） vhiP8DQ
Ø 小畸变 RbUBKMZ U
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） (@Q@B%!!K
Ø 低视度调节 Z{nJ\`
Ø 低双眼差异 6(
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起始结构 ;,GE!9HW
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[attachment=49129] ]5b%r;_
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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） A`2l ;MW
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[attachment=49130] :=x-b3U
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） Qe<D X"
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[attachment=49131] g|_-O" l
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[attachment=49132] gd3~R+Kd
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） r <4FF=
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设计方案 { ii HeSD
Ø 柱面环绕式 3]Rb2$ p[=
Ø 多面式 !uoU 8Ki9
Ø 楔形面 "F%w{b f
Ø 球形面 bp Q/#\Z
■ 单镜设计 _IiTB
■ 双镜设计 D4WvRxki
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[attachment=49133] Nb/W+& y
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像散&斗鸡眼 kd^ C Z;O
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[attachment=49134] u2crL5^z2)
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盲点 R B7?T5G
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[attachment=49135] K
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超级斗鸡眼 &c< 0 g`x
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[attachment=49136] f
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像散&斗鸡眼 Z9rmlVU6!
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[attachment=49137] /.!ytHw8
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双镜设计 M(>" e*Pi
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（等视角，零畸变，无色差） oCD#Gmr
V B x,q3.
[attachment=49138] HPM
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双镜设计基本结构 *7MTq_K(An
KI&+Zw4VL
设计结果 yk
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[attachment=49139] @uru4>1_dy
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最终结构 J,@SSmJ`
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[attachment=49140] |l5ol @2*
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视场 qfF/X"#0
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性能指标 2flgfB}2k
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） jhs('n,
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） a:$hK%^
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Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） A6D.bJ)
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） Gwl]sMJ
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） g5THkxp
Ø 色环：人眼无法分辨 .9r+LA{
(sX=#<B%
（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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