引言
T^v76 3% 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。
MK1\ "&6vF m r 产品目的
DU^.5f Ø 协调水下作业手眼一致性
^{M$S0g|N Ø 广视角
X1# Ar) Ø 单位放大率
eHr0], 设计目标
ZH Ti4JY Ø 单位放大率
~?\U];l Ø 广角（从60度提升到160度）
[qc1
V%g Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
|] 7c&` Ø 小畸变
0'o[ 2, Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
8iI p[9~= Ø 低视度调节
#pvq9fss,} Ø 低双眼差异
v>8.TE~2 起始
结构 A 8-[EBkK M<-Q8 a~ 
Q(& @ra!{ HE&)N
clY 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
5r5on#O& lHM+<Z 
od=hCQ1 > yCQvo(V[F 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
OxHcoNrz QuR} 6C 
!v8R( ?I +{S 
~.T|n = i-|N6J 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
5zK,(cF0- 0YiTv;mq; 设计方案
z/\Ot Yz Ø 柱面环绕式
D!.c??
Ø 多面式
_r:Fmn_%- Ø 楔形面
Ph^1Ko" 2 Ø 球形面
,
>7PG2
a ■ 单镜设计
'g%:/lwA ■ 双镜设计
[FBS|v#T uWJJ\ 
3t -STk? }H
~-oYMu 像散&斗鸡眼
d88A.Z3w (\ab%M 
t4oD> =,92 Z@s[8wrmPl 盲点
Ar<5UnT a3 }V/MY 
J%?5d:iN+ }uma<b 超级斗鸡眼
p8'$@:M\ |OeWM 
)K[\j?
,sitO y}ks 像散&斗鸡眼
A:m+v{ *`4 4aArxJ 
ao)';[%9s T\9[PX< 双镜设计
}U8v
~wcd DQGrXMpV0 （等视角，零畸变，无色差）
GL?b!4x x J8)l ,J" 
{D[6=\ F
]@ruizb8 双镜设计基本结构
=\lw.59 xf&[QG+Ef 设计结果
/3M8 ;>@u _0+X32HjJ 
Q yw@ r \
ku5%y 最终结构
$wAR cS pVc+}Wzh 
uE.BB# loIb}8 视场
N# }A9t G4'Ia$ 性能指标
|Y
K,& Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
~vz%I^xW Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
A, F~*LXm Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
v#x`c_ Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
]A2E2~~G Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
igo9~. Ø 色环：人眼无法分辨
l/={aF7+ x/?ET1iGt （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）
