引言
z-5`6aE9< 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。
f u/8r%:h tS 'lJu 产品目的
@ _Ey"k< Ø 协调水下作业手眼一致性
* qd:f!Q3 Ø 广视角
Gk, Bx1y Ø 单位放大率
U(#<D7} 设计目标
H}^ ' Ø 单位放大率
lkn|>U[ Ø 广角（从60度提升到160度）
a1U|eLmUb Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
/4:bx#;A Ø 小畸变
,ks2&e Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
1 em,/> " Ø 低视度调节
XO <w K Ø 低双眼差异
iC
gZ3M] 起始
结构 Z2% HQL2 Rh!UbEPjC 
-@W9+Zf5 Jl
Do_} 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
5)k8(kH Xwm3# o.&) 
e
w^(3 & MMM
tB6 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
ToXWFX f%Q{}fC{* 
AM}R#86 RLmO g{L 
[{znwK@ ]?eZDf~ 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
4CNrIF@ g {8RPw] 设计方案
YG "Ta|@5 Ø 柱面环绕式
51#*8u+L Ø 多面式
^9g$/8[^c_ Ø 楔形面
"g{q=[U} Ø 球形面
qpjY &3SI ■ 单镜设计
@IT[-d ■ 双镜设计
aA o|3KCs 7aG.?Ca% 
*;7y5ZJ +#}GmUwPG$ 像散&斗鸡眼
b+rxin". 4 "d,=P.{ 
]P4Wf V
d `c`VIq?
盲点
mxa ~JAlN_ ? YhDjQs 
) `u17
{ (`x_MTLL 超级斗鸡眼
Z oW1Cc&p $%<{zWQm 
L kt4F t*{L[c9.Uq 像散&斗鸡眼
wwUI ;g #EzBB*kP
_:x]' w% i'>6Qo 双镜设计
3uL
f0D o3J#hQrl （等视角，零畸变，无色差）
}0'=}BE `MtzA^X r 
/]0q I w:&" "'E 双镜设计基本结构
e~r/!B5X ^7gG tz2 设计结果
w^ yb`\$ X Xque- 
Y]z
:^D j-<]O OD 最终结构
]a $6QS r $7 . 
?OD$`{1 PmR].Ohzi 视场
v 6 ~9)\!j q+g,?;Yx 性能指标
C{ex vLQ Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
HJL! ;i Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
Q$%apL Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
/6x&%G:m# Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
Nx}nOm Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
AdX))xgl Ø 色环：人眼无法分辨
?&B8:<qy;L J_Lmy7~xbD （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）
