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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?Cqe
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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。 kR3g, P{L
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产品目的 8lg $]
Ø 协调水下作业手眼一致性 nM>oG'm[n
Ø 广视角 :na9PW`TC
Ø 单位放大率 n GZZCsf <
设计目标 @~qlSU&
Ø 单位放大率 4U*J{' 'L
Ø 广角（从60度提升到160度） N p $ pz
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） L
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Ø 小畸变 uK2MC?LP
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） "k o?AUt
Ø 低视度调节 =c"`>Vi@d
Ø 低双眼差异 D .oX>L#:
起始结构 #H fvY}[o
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[attachment=49129] ~k'KS
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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） , `ST Va-
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[attachment=49130] <Wn={1Ts"
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） 4Z12Z@ A#7
S!j=hj@qW
[attachment=49131] wC+_S*M-K
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[attachment=49132]
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） c=p`5sN)
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设计方案 ;}"_ hLX
Ø 柱面环绕式 SSEK9UX
Ø 多面式 @KfFt R-;
Ø 楔形面 RB`Emp&T
Ø 球形面 `z=U-v'H)D
■ 单镜设计 sEP-jEuwG
■ 双镜设计 [DpGL/Y.
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[attachment=49133] r~&"D#)sy
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像散&斗鸡眼 YNyaz\L
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[attachment=49134] r 2M Iw
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盲点 v]SHude{
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[attachment=49135] q1} HsTnBH
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超级斗鸡眼 3omFd#EP
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[attachment=49136] $ N4%I4
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像散&斗鸡眼 A(zF[\{]
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[attachment=49137] y=7WnQc
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双镜设计 B7BXS*_b
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（等视角，零畸变，无色差） "h?; )Ye
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[attachment=49138] D #Fe\8!l
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双镜设计基本结构 kzU;24"K
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设计结果 m} /L MY
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[attachment=49139] $.{CA-~%[
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最终结构 ' NCxVbyYD
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[attachment=49140] _%^t[4)q
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视场 D lz||==
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性能指标 =qPk'n9i8
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） 4bXAA9"
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） BM P LL2I
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） L(tS]yWHw
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） NC bl|v=
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） G tI]6 t
Ø 色环：人眼无法分辨 AdBF$nn[
CY2DxP %
（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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