引言
T:n ^$RiT 由于水和空气的
折射率差异，平面潜水镜的放大率为1.3倍位，而水中的视角则只有大约60度。并且，其
成像效果严重受到垂轴色差（“色环”）和畸变的影响。对于水下作业应用（例如水下焊接），这些问题将导致难以协调手眼一致性，这是极其不希望看到的。因此，设计一款具有大视角（140度），单位放大率的潜水眼镜则可谓是一项令人称奇的非凡任务。在这份文档中，将会涉及这项任务的
光学设计问题，同时包含设计过程和结果。
0#nXxkw 4Lq]yUj 产品目的
PvCE}bY{} Ø 协调水下作业手眼一致性
I:7,CV Ø 广视角
H~K2`Cr)4 Ø 单位放大率
x%7x^]$ 设计目标
]b$,.t5 Ø 单位放大率
~
a&j4E Ø 广角（从60度提升到160度）
Yx/~8K_%M? Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
'bO? =+c Ø 小畸变
J4 ^cd Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
;lt;]7 Ø 低视度调节
At|t k Ø 低双眼差异
^0~1/ PhOw 起始
结构 a5S/
O;ry /Bu5k BC 
e;3 (, ?m^7O_1 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
^aoLry&i= >#|Q,hVU5 
e-meUf9 u^[v{hv'H 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
|0 %UM} mMWNUkDq 
$B/cj^3 1mM52q.R4 
]TOY_K8"z# D:,<9 %A 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
bGa":|}F A1;t60z+q> 设计方案
#| Po&yu4R Ø 柱面环绕式
A*i_- ;W) Ø 多面式
zvj >KF|y Ø 楔形面
J[AgOUc Ø 球形面
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e.p0[ ■ 单镜设计
%>z}P&Yz ■ 双镜设计
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y}`%I&]n Ymvd= F 像散&斗鸡眼
bhYa G i0 4v
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1vb0G ;a;| D1 k] 盲点
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ii s cm\ eu;^h3u;b 超级斗鸡眼
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^ j7pF.j ~Sq >c3Wn 像散&斗鸡眼
2{N0. |5 v~3q4P 
Az[z} r4 'r
CR8>k 双镜设计
q?\D9aT9 yAe}O#dy （等视角，零畸变，无色差）
{n'}S( yfrgYA 
@ XMC$s b"b!&u 双镜设计基本结构
@<L. #gtP cs)hq4-L` 设计结果
7Jk.U=vY 3t'K@W?AJh 
kE}?"<l %LyB~X 最终结构
WRCi! VM`."un] 
aH w VoT <U* d
视场
s0SB!-Vjm B !0[LlF+ 性能指标
-}s?!Pg> Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
Aj_}B. Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
!=pemLvH Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
p[Es4S}N Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
(TPD!= Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
2bmppDk Ø 色环：人眼无法分辨
l_WY];a )I@iW\`7 （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）
