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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 2QcO R4_V
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。 "]*&oQCI
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产品目的 HVCe;eI
Ø 协调水下作业手眼一致性 h+H%?:FX
Ø 广视角 .NC!7+1m
Ø 单位放大率 9<?M 8_
设计目标 M]
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Ø 单位放大率 9rX&uP)j^#
Ø 广角（从60度提升到160度） (S5R !lpO
Ø 小尺寸（目标是小于60mm） _ A y9p[l
Ø 小畸变 .hb:s,0mP
Ø 无垂轴色差（全可见光波段） net@j#}j-
Ø 低视度调节 a.\:T,cP>
Ø 低双眼差异 G_8R K,H.
起始结构 < NY^M!
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[attachment=49129] wW P }C D
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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） %wg -=;d4
N iEUW.0
[attachment=49130] :RTC!spy
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角放大率和畸变（45度视场角放大率1.59） M/'sl;
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[attachment=49131] H RC T }
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[attachment=49132] 1=c\Rr9]
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色差（45度视场色差22分，人眼分辨率约为1分） { lDd.Fn
M)+H{5bt
设计方案 9&2O 9Nz6
Ø 柱面环绕式 ]cWUZ{puRB
Ø 多面式 VcYrK4
Ø 楔形面 d L 1tl
Ø 球形面 HZB>{O
■ 单镜设计 R?|.pq/Ln
■ 双镜设计 kCF>nt@
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[attachment=49133] %N6A+ 5H
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像散&斗鸡眼 l/ GGC nO/
, kGc]{'W
[attachment=49134] "Yv_B3p
x"=f+Mr
盲点 a2O75 kWnm
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[attachment=49135] nwe* BVp
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超级斗鸡眼 [A~xy'T
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[attachment=49136] S(l O(gY
z+wA
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像散&斗鸡眼 ItVWO:x&v
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[attachment=49137] (O?.)jEW(.
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双镜设计 %#:{UR)E
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（等视角，零畸变，无色差） %QGC8T z
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[attachment=49138] h Ge/ ;@%
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双镜设计基本结构 ?0?#U0(;u
M61 xPq8y5
设计结果 Su7?;Oh/yI
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[attachment=49139] X,_2F Jv
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最终结构 nI-w}NQ
QzVnL U)
[attachment=49140] H>IMf/%5N-
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视场 w^|*m/h|@u
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性能指标 vn!3l1\+J
Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中） 8@Q$'TT6}
Ø 畸变：0.03%（5%可接受） F=e8 IUr
Ø 双眼会聚：12分（几度可接受） O!#g< `r{K
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受） b\kdKVh&
Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算） T|e u
Ø 色环：人眼无法分辨 :D6
ON"6
_Xc8Yg }`
（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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