引言
Lt=#tu&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。
[f^~Z'TIN/ OHe<U8iu% 产品目的
E]"ePdZZ/ Ø 协调水下作业手眼一致性
U9kt7#@FDK Ø 广视角
3+Xz5>"a Ø 单位放大率
!*EHr09N7 设计目标
!t[X/iu Ø 单位放大率
MNkysB ( Ø 广角（从60度提升到160度）
Qp%kX@Z' Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
5GC{)#4 Ø 小畸变
j r'O4bo% Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
H6*F?a`)I Ø 低视度调节
~9 K4]5K- Ø 低双眼差异
F5&4x"c 起始
结构 nqy\xK#.^ dht1I`i"B 
AVHn7olG #jK{)%}mA 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
Fb[< YX" u'LA%l- 
=suj3.
%p@A8 'b 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
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e6#^4Y/+` "l2_7ZXsPT 
c tTbvXP =<R77rnY& 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
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设计方案
L@0DT&5 Ø 柱面环绕式
e2 Ba@e- Ø 多面式
A+NLo[swwu Ø 楔形面
u6cWLV t Ø 球形面
0;r+E*`DA ■ 单镜设计
'2v,!G]^
■ 双镜设计
q<.^DO~$L !dSY?1>U< 
y7$e7~}/ LYv+Sv 像散&斗鸡眼
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KeOH bWG}>{fj 
Kx$?IxZ ]p@7[8} 盲点
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h"M}Iz~|V? .\LWV=B 超级斗鸡眼
,$7LMTVDrE 1&U' pp|T 
x>p=1(L .KTDQA\ 像散&斗鸡眼
86.! s Q8b 6HFA2~A 
c"77<Db$ $Y)|&, 双镜设计
Z9 }qds6 y Ui'~d(F （等视角，零畸变，无色差）
" EQ}xj Nr6YQH*[ 
E+UOuf*( WcbJ4Ore 双镜设计基本结构
U~!97,|ic j?3J-}X C 设计结果
]oXd|[ G hFs0qPVY 
W>/O9?D _ n Oio ? 最终结构
Uw<Lt"ls. 82efqzT 
2gb49y ~ |`E\$| \p 视场
%t:1)]2 X7Cou6r 性能指标
[&3G `8hY Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
DM~Q+C= Yr Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
?)5}v4b Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
jFbz:aUF Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
IgR_p7[' . Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
u.1u/o1" Ø 色环：人眼无法分辨
b> &kL {- 7T\mj （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）
