引言
+@3+WD 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。
X7L:cVBg Gg9MAK\ C9 产品目的
c5W MN.z Ø 协调水下作业手眼一致性
~i%=1&K&` Ø 广视角
0@cIj
] Ø 单位放大率
J}xM+l7uY 设计目标
(
uD^_N]3 Ø 单位放大率
-]z b3P Ø 广角（从60度提升到160度）
&Z ]}r n Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
P%e7 c, Ø 小畸变
'_.qhsS Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
s~ 8 g Ø 低视度调节
mXyP; k Ø 低双眼差异
oH x :["F 起始
结构 H"AL@= n
A b~ 
$ -1ajSVJ j%nN*ms 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
[%dsq`b# [h;I)ug[o( 
VrZfjpV \~,\| 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
2'S&%Uy P " E2 0Y"[h 
u)r/ #fUZ 2\1+M) 
>t cEx( z f SE7i0 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
`3T=z{HR9g (y>N\xS9 设计方案
K)Lo Z^x0) Ø 柱面环绕式
*FC8=U2\X Ø 多面式
SQcic]Ep Ø 楔形面
Pq ya %j Ø 球形面
bOr1 1? ■ 单镜设计
Nz`8)Le ■ 双镜设计
(?1 $ iLSUz j` 
K .}jOm -@w,tbc$ 像散&斗鸡眼
`Uz.9_6 *Sj) 9mp 
]o uoRlb/ Cb{D[ 盲点
U U_ 0@V< xQvI$ vP 
7 w) 8s >]~581fYf 超级斗鸡眼
n?r8ZDJ' (v/L 
l.pxDMY vm+3!s:u 像散&斗鸡眼
(]'wQ4iQ &EV%g6 
c2g[ w;0" Q ;3`T7 双镜设计
fKY-@B[| WMtFXkf6" （等视角，零畸变，无色差）
Gpxp8[ { ,V9qiu=m
G)< B7-72; Zz E( S 双镜设计基本结构
EX{%CPp7} ck] I ? 设计结果
I*a@_EO e x Z/ 
im &N &A md{nHX& 最终结构
ZXQ5fBx 3 '.3RKV 
q&@s/ k 3 twA5)v 视场
Fc`IRPW< RM_% u=jC 性能指标
>WLX5i& Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
Xf&YcHo Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
g$GGo[_0 Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
2Ty ]s~ Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
Wd;t(5Xl Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
1<m`3 8' Ø 色环：人眼无法分辨
m@+v6&, D@uVb4uK （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）
