引言
oqc89DEbJ 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 TY9Q TmxhP
nJ~ 产品目的
YKlYo~fGN9 Ø 协调水下作业手眼一致性
9@9(zUS| Ø 广视角
|Ah'KpL8W Ø 单位放大率
?Id3#+-O 设计目标
C4Z}WBS( Ø 单位放大率
?%Hj,b Ø 广角（从60度提升到160度）
m mE\=i ~ Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
g
4G& Ø 小畸变
<l opk('7 Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
.B_LQ;0:
Ø 低视度调节
;'~U5 Po8 Ø 低双眼差异
W< _9*{|E; 起始
结构 '[Ap/:/UY c07'mgsU 
c6.S jV |` B*\\ 1 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
XHKiz2Pc1 K%h9'}pq>1 
NCR 4n_ '#LbI v4 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
E!n EB(FD Vb yGr~t 
-}#=L@ ]/g&y5RG 
#; ~`+[y?\ HqC
1Dkw 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
5#|D1A s&&8~
)H 设计方案
V{4=, Ax Ø 柱面环绕式
%Z_/MNI Ø 多面式
OCHj Qc Ø 楔形面
v8
r K \ Ø 球形面
m.!n|_}] ■ 单镜设计
W} jel}: ■ 双镜设计
w{TZN {Y Bu_/yKW 
+U 9m ggn C #$ 像散&斗鸡眼
E0HXB1" @N+ }cej 
jEU`ko_ Rn?Yz^
1q 盲点
>2v UFq`H .Z?@;2<l 
8.JFQ/) i =c/jS 超级斗鸡眼
C.]\ 4e J34/rL/s 
H#/ # yVw b- !+Q) 像散&斗鸡眼
m{#?fR=9 f
wE
b 
c?(;6$ A C?dQ
QB$ 双镜设计
]? 2xS?vd y0}3s)lKv （等视角，零畸变，无色差）
U)v){g3w) =bKz$
_W 
+>b m~6 k ]>1@t 双镜设计基本结构
I'h|7y\ TwfQq` 设计结果
l 7T@<V dMd2a4 
/FJ.W<hw r< MW 8 最终结构
9N[(f-` WR|n> i@m 
YzA6*2 S"=y >.# 视场
J^w!? nk
eeMeV> 性能指标
6Dl]d %. Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
} R&5Ye Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
qX9x#92 Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
] S0t K Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
g$/C-j4A[ Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
{u}d`%_.M Ø 色环：人眼无法分辨
PP*', D3 ^QG;:.3v （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）
