引言
084Us
s 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。
$[`rY D/. VV1sadS:S` 产品目的
#3_g8ni5X Ø 协调水下作业手眼一致性
00i MU Ø 广视角
b3>zdS]Q Ø 单位放大率
bFN/ {^ SB 设计目标
, 2#Q > Ø 单位放大率
D%3$"4M7! Ø 广角（从60度提升到160度）
64U|]g d$ Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
D
ON.)F Ø 小畸变
`!N}u Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
<FBH;} ] Ø 低视度调节
o S%(~])\ Ø 低双眼差异
%.`u2'^ 起始
结构 ~xY "P)(x;
G-1qxK 
C@ q#s ?F]P=S:x 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
z6J12tu bK#ZY 
XZ.D<T" 9Cd/SlNV2 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
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xT `. JW_F)1 
,m`&J? YC 4c-M 
~),%w* L {9Qc\Ij 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
bf.+Ewb( /f?;,CyI 设计方案
\9p.I?= Ø 柱面环绕式
f@ |[pT Ø 多面式
d!T,fz/-. Ø 楔形面
X1P1
$RdkR Ø 球形面
b*S,8vE] ■ 单镜设计
3,G|oR{D ■ 双镜设计
, 2Ed^!` vA:ZR=)F 
t* Ro2QZ .4E24FB[f? 像散&斗鸡眼
f eB ?
PtUS7[] 
PO'K?hVS^w <Tgubv+J 盲点
xzY/$? S6 bYd` 
Ygg+=@].@ (T2HUmkQ6 超级斗鸡眼
) C~#W ~2hzyEh 
NMw5ixl sV 5k@1Y 像散&斗鸡眼
KQ9w>!N[ :tFc Pc' 
Em Ut/] E%E`\mFD 双镜设计
#
{k$Fk 7ZAxhFC （等视角，零畸变，无色差）
7\$}|b[9 /KnIU|; 
`R
(N3 In%FOPO 双镜设计基本结构
[?<v |k
3nhQ^zqf 设计结果
n=d#Fm0< 3_;=y\F 
c{D<+XM > (n / 最终结构
z< A8S=s6n W=S^t_ F 
(K6vXq.;\\ d/oD]aAEr 视场
~IO'"h'w gJwX 性能指标
{s*1QBM$\Z Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
! Y UT* Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
#]i^L;u1A Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
!7]^QdBLY Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
?^-fivzS> Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
23=wz%tF Ø 色环：人眼无法分辨
/;q 3Q# Gl{2"!mt= （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）
