引言
gu wnYS 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。
c%xxsq2n {\]SvoJnJ 产品目的
ld9 zO q Ø 协调水下作业手眼一致性
1ed#nB % Ø 广视角
_9L2JN$R6 Ø 单位放大率
vja^ O
设计目标
x!I7vs~~zW Ø 单位放大率
ryc scE4, Ø 广角（从60度提升到160度）
.Z/"L@ Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
dr9I+c7u Ø 小畸变
@Ki`g(],P Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
u;=("S{"0 Ø 低视度调节
7RdL/21K Ø 低双眼差异
bE0S) b) 起始
结构 X-n'?= z# ,?*v 
c!kbHZ<Z hfEGkaV._3 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
|$1j;#h =q6yb@ 
{`J7>K xss D2*l 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
Xc
Pn dX+DE(y 
xh imRi .bpxSU%X 
t$Qav>D k P [ Y 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
?dxhe7m C
#TS 设计方案
E"u>&uPH Ø 柱面环绕式
N:&^q l4 Ø 多面式
2RM0ca _F Ø 楔形面
A>d*<#x Ø 球形面
/D~z}\k ■ 单镜设计
{H0B" i ■ 双镜设计
(U|W=@8` T_\GvSOI 
xY_/CR[, (a)d7y.oo 像散&斗鸡眼
)9@Ftz g| }1(F~6RH 
/B1NcRS lT$A;7[ 盲点
1}V_:~7 2abWIw4 
?[VS0IBS q$H'u[KQ06 超级斗鸡眼
n{UB^-}5 ( c[|k 
L
TO1LAac t@!oc"z}@ 像散&斗鸡眼
L4Kkbt<x E5 Y92vu 
A:;KU NCl={O9<j 双镜设计
pT[C[h: 3 YRhqp"E （等视角，零畸变，无色差）
KeXQ'.x5O GS)l{bS#[O 
* =r,V w3yI ;P 双镜设计基本结构
<4( rY9 t|%iW%m4 设计结果
lm@<i4%$F FtY*I& 
v( (fRX.` rY($+O@a< 最终结构
`Jz"rh-M @^%z h 
}HXNhv-K }vc C4 =t/ 视场
= u73AM} uZW1
:cx 性能指标
FtE%<QHt Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
\.Q"fd?a_D Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
Oja)J-QXb Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
m qtl0P0 Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
[Ma&=2h Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
|QxDjL<&t4 Ø 色环：人眼无法分辨
~fQ#-ekzqk #nn2odR （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）
