引言
/z,sM"d 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。
Zi 2 NgVF QKbX^C 产品目的
6lq7zi}'w Ø 协调水下作业手眼一致性
^&DHBx"J Ø 广视角
Zcz)FP# Ø 单位放大率
* KFsO1j 设计目标
Ps.O.2Z5ZB Ø 单位放大率
+?(2-RBd Ø 广角（从60度提升到160度）
q=}Lm;r Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
3U@ p Ø 小畸变
}O@S ;[v
S Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
EH] 5ZZ[Z Ø 低视度调节
W==HV0n Ø 低双眼差异
=6q?XOM 起始
结构 ,$sq]_t Uz\B^"i| 
B.K" 1o \y:
0+s/ 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
Yq#I#
2RD lVXgp'!#j 
1p23&\\~ n@5pS3qZ 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
M,t8<y4 W/ .?_wcp= 
z>&Py( & .+[~2 
6k42>e*p =5%jKHo+9z 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
_1dG!! L_ Xe*@`&nv@ 设计方案
?qw&H / R Ø 柱面环绕式
8b(UqyV Ø 多面式
omEC es) Ø 楔形面
W]_+ 3qvZ Ø 球形面
)wpBxJ;dB} ■ 单镜设计
8:L%- ■ 双镜设计
}%y_Lc L f&ZxG,]H i 
Gc4N)oq)}b h^~eTi;c]Q 像散&斗鸡眼
A T+|}B! H4KwbTT"+ 
{+z+6i U v[:Aj 盲点
!o:RIwS3 T!pWU*aB 
0UWLs_k: W8yr06{] 超级斗鸡眼
T
{(6*^g<B EZIMp8^ 
zBB4lC{q #TZYe4#f 像散&斗鸡眼
?_ m;~>C -YA1Uk 
#g{ZfO[# W5 _t/_EWD 双镜设计
}.o
rfW yXppu [= （等视角，零畸变，无色差）
E} U y- :8E(pq|1PB 
Bu>srX9f n9t 8RcJS: 双镜设计基本结构
\P }~ICZA sUfH1w)0 设计结果
SG8|xoL BA A) IQF 
_
97F D D"]as"# 最终结构
Tp)-L0kD_k lb{*,S 
Z)62/`C) -g;iMqh# 视场
w; }P<K yew9bn0a= 性能指标
d@7
]=P : Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
tE3!; Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
o`M7:8G Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
8.{5c6G Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
!wJ~p:vRdY Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
'Xxt[Jy Ø 色环：人眼无法分辨
) ( PA:j 8!b#ez （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）
