引言
ZH\t0YhrVe 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。
Vxap+<m RBf#5VjOG! 产品目的
m0;j1- t Ø 协调水下作业手眼一致性
(K=0c 6M3= Ø 广视角
w*XM*yJHU Ø 单位放大率
mM&P&mz/D 设计目标
W;I{4ed6 Ø 单位放大率
xP'0a Ø 广角（从60度提升到160度）
bdstxjJ` Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
jw{N#QDh Ø 小畸变
QD!NV* Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
f> Jj5he/ Ø 低视度调节
dQ{qA(m Ø 低双眼差异
hOk9 y= 起始
结构 2{=D)aC$ f ~*1>)P8]# 
vVo'f|fW 9k71h`5 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
gq+0t b>p_w%d[[J 
9*s8%pL =nCA=-Jv 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
DDR4h"Y }O~D3z4l0 
|MGT8C&^! ]2f-oz*hU 
QEqYqAGzu| ?P[:,0_ 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
Yf9E0po B^fT>1P 设计方案
`>6T& Ø 柱面环绕式
A>= E { Ø 多面式
L@RIZu>ZW+ Ø 楔形面
!aPD}xCH# Ø 球形面
dC.bt|#Oz ■ 单镜设计
2*[QZ9U[@ ■ 双镜设计
oFCgu{\kt yto[8 ;)_ 
`'i( U7? mT @ nn, 像散&斗鸡眼
1!1!PA9u /7D<'MF 
"Y;}G lE A#rh@8h+ 盲点
"?3` kJ{+M] pW 
F]EBD 8/b !m;H@KR{ 超级斗鸡眼
k7@t{Cu0D& I|9
SiZ0 
N I aFI( lk3=4|?zsE 像散&斗鸡眼
,WD X( H1/?+ N}( 
L\%orLEmK ICC%,$C~l 双镜设计
Q >Qibr $q$7^ r@ （等视角，零畸变，无色差）
l{Dct\ #s pav'1d% 
>UDd @ >w+HHs/$wK 双镜设计基本结构
,m_WR7!$E A A^{ B 设计结果
S35~Cp (o5j'2:. 
I,yC
D7l_ SAY LG 最终结构
>-8cU_m7s Gg Jf7ie4 
8N&+7FK B"yFS7Rrj 视场
>/ [GTqi s\!>"J bAQ 性能指标
mKr h[nA Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
yY?b.ty Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
~t9tnLc$ Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
@)o^uU T Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
8J$|NYv_b Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
T,aW8| Ø 色环：人眼无法分辨
!;?+>R)h UMAgA!s （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）
