引言
W!o|0u!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。
}Hy4^2B 8s9ZY4_ 产品目的
S.R|Bwj}(Y Ø 协调水下作业手眼一致性
/I48jO ^2 Ø 广视角
1a79]-j Ø 单位放大率
rGm xK|R 设计目标
A/TCJ#>l Ø 单位放大率
C0gO^A.d Ø 广角（从60度提升到160度）
K:q|M?_ Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
3,y z Rb Ø 小畸变
W4p4[&c| Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
(Tv~$\= Ø 低视度调节
i5#4@ 4aC Ø 低双眼差异
VM }7 ~ 起始
结构 4vJg"*? L/xTW 
\\P*w$c ksy]t | 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
/N7.| XI. a\B'Qe+ 
U(:Di]>{ :$Xvq-#$| 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
2*5pjd{Kt h'.B-y~c 
Q" G;L L>&9+<-B 
y`\rb<AZ*t N
oRPvFv 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
D}~uxw;[^ O"~CZh,:r} 设计方案
*h
M5pw Ø 柱面环绕式
>4&0j'z"
Ø 多面式
6PT"9vR`) Ø 楔形面
in7h ^6?I Ø 球形面
opgNt o6$ ■ 单镜设计
nLY(%):(P ■ 双镜设计
|ITh2m ihd ^P] 
IG90mpLX H>F j 像散&斗鸡眼
.`jYrW-k |# ZMZmo{ 
r2m&z%N & e=`=7 H4P 盲点
7O,!67+^~ ]Jo}F@\g 
+!mEP> t" ?)x&dS 超级斗鸡眼
6 IRa$h>H SB g |V 
k D}vK+ l4ru0V8s7 像散&斗鸡眼
*i VE O )]C(NTfxg 
NqM=Nu\ '"T9y=9]s 双镜设计
*p0Kw> .Bojb~zt （等视角，零畸变，无色差）
;tC$O~X 0ax ;Q[z2 
$r )NL %+oqAY m+s 双镜设计基本结构
x (A8FtG }$b!/<7FD 设计结果
!oYNJE Y7 wz>[CXpi_ 
8^6 7,I-c a SMoee@! 最终结构
&WZ&Tt/)/ .' NTy
R 
)E m`kle 9Dp0Pi?29 视场
}#S1!TU :eIQF7- 性能指标
PMT} fg Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
$LVzhQlD Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
Y
h53Z"a Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
tIS.,CEQF Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
2I283%xr Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
=#vJqA Ø 色环：人眼无法分辨
"^)GnK +- 0U8'dYf （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）
