引言
X_'tgP9 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。
jUE:QOfRib <N<0 ?GQ 产品目的
c9c]1XJ Ø 协调水下作业手眼一致性
Yp(0 XP5o Ø 广视角
g5# Lo Gc Ø 单位放大率
Vsi:O7|+
} 设计目标
3F"vK Ø 单位放大率
8qkQ*uJP Ø 广角（从60度提升到160度）
h<LS`$PK;E Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
@"s<0T^H Ø 小畸变
!r.-7hR $ Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
{$EX :ID Ø 低视度调节
} Nn+Ny Ø 低双眼差异
dlvU=^G#G 起始
结构 *
4J!@w 8L:AmpQdpA 
FrMXf,} `=;}I@]zj) 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
A)~ oD_ooQ ( !@gm)#h 
D0 k ,8| gm5%X'XL 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
,>#\aO1n o,j_eheAM 
>]_6|Wfl dlyGgaV*X 
[[_>D M \roJf&O } 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
>7@,,~3 :o`
<CO 设计方案
\
P6 ! Ø 柱面环绕式
A __ _|
#R Ø 多面式
i9 CQ ~ Ø 楔形面
;fV"5H)U\ Ø 球形面
-`ljKp ■ 单镜设计
"E7<S5 cr ■ 双镜设计
D|U bh ] kReZch} 
P_jav 0j7g c^"4 l
9w 像散&斗鸡眼
512p \x@ gjD|f2*x 
7]So=% q z z]~IxQ 盲点
;\pINtl9< |63uoRr 
cb'Y a_ 6VQQ I9 超级斗鸡眼
F+VNrt- `[E -V 
x xzUey Q NE/SSL 像散&斗鸡眼
;*K;)C [x?9< #T 
GYy8kp84 =KO]w 9+\ 双镜设计
*:\[;69[ ]?} pJ28 （等视角，零畸变，无色差）
m{> " x]Nx,tt 
6;~V@t fb0)("_V 双镜设计基本结构
(MqQ3ys /xSJljexz 设计结果
%q r,Ssa/ 6 f0o' 
i .K!;E> [+5g 9tBJ 最终结构
X:f5t` ; 0 GFho $f 
|61ns6i! \ eba9i^ 视场
5`}za- ?~sNu k 性能指标
Qhe<(<^J, Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
irw5<l Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
Q6 o1^s Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
( +S - Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
c#u_ %* Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
=> o ! Ø 色环：人眼无法分辨
3GL?&(eU; tpzh （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）
