引言
n<Z;Xh~F 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。
#$% 9XD3 ?rWqFM:hb 产品目的
kf0zL3| Ø 协调水下作业手眼一致性
AqvRzi(Y Ø 广视角
&by,uVb=|{ Ø 单位放大率
UuAn`oYhV 设计目标
zzuDI_,/ Ø 单位放大率
Y >EwU Ø 广角（从60度提升到160度）
(`4^|_gw Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
O{&5 /xBA Ø 小畸变
AynWs5|z= Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
H| T:_*5 Ø 低视度调节
_< 69d Ø 低双眼差异
oo3ZYA 起始
结构 q^Lj)zmnK GC H = X 
g8mVjM\B; a9"x_IVU 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
nTY`1w.; HGB96,o f9 
RX>kOp29 Ka2U@ fK" 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
WW@/q`h X.xp'/d 
b`E0tZcJ R+gh 2
6e 
{ L JwW*? ):&A\nb 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
wsP3hE' ] (G} *ho 设计方案
kX\t0'=] Ø 柱面环绕式
qDhz|a# Ø 多面式
{{f%w$r( Ø 楔形面
*FR
Eh @R Ø 球形面
5)V J ■ 单镜设计
nq8mz I ■ 双镜设计
I5F oh|) Q 0,]Q ]_ 
4e Yj.=I @pY AqX2 像散&斗鸡眼
VGM8&J{o' &B#H gWud 
'\l(.N waQNX7Xdn 盲点
U{h5uezD gx 4`pH;B\ 
:r:5a(sq wX#=l?,K 超级斗鸡眼
0+; .T1? jo AR;J 
U [c,cdA s8{3~ Hv 像散&斗鸡眼
Sq Uo XNw jbn{5af 
D^04b< O<x QT9(s\u 双镜设计
a>.2Q<1 p44d&9 （等视角，零畸变，无色差）
aIRCz=N '+Gt+Gq+ 
st|$Fu I Js*zzR 双镜设计基本结构
niFX8%<hP q3VE\&*^F 设计结果
-/B}XN W /+ "BU-aQk 
tKo ^A:M I(s\ Q[ 最终结构
z~A||@4' I`t"Na2i 
MQD UJ^I$ `U#*O+S-^ 视场
K:V_,[gO ] "q)X{G(+ 性能指标
uz&CUvos Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
\Z
] <L Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
@PZ&/F ^ Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
z62e4U][ Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
vZTX3c:,1 Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
^%)'wDK Ø 色环：人眼无法分辨
xQ* U9Wt;T gZM\RJZ_ （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）
