引言
0O:TKgb&C. 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。
ox*Ka] -O HG1"/ 产品目的
J'7Oxjlg Ø 协调水下作业手眼一致性
7 +fik0F Ø 广视角
jgYiuM3c\ Ø 单位放大率
HR}c9wy,q\ 设计目标
:[rx|9M6 Ø 单位放大率
#A/jGv^ Ø 广角（从60度提升到160度）
sM4wh_lO Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
aR\=p:%jGI Ø 小畸变
m1<B6*iG" Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
l nZ=< T Ø 低视度调节
z~W@`'f Ø 低双眼差异
|#sP1w'l] 起始
结构 C +IXP
78Gv c~j 
V-
v Vb ;EJ6C#}
>7 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
{L+?n*;CA <)}*S 
x;SrJVDN ;aF / <r 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
9-@w(kMu @fY!@xSf 
QVP
$e`4 I?PKc'b 
0I cyi#N !9!N s(vUM 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
YF" D;. }C'z$i( y 设计方案
,Bta ) Ø 柱面环绕式
mrJQB I+ Ø 多面式
a@7we=! Ø 楔形面
&3JbAJ |;X Ø 球形面
~/NA?E-c ■ 单镜设计
W$3p,VTMmB ■ 双镜设计
z!1j8o2 $+mmqc8 
Gzs x0%`) HU'd/5fun 像散&斗鸡眼
_#L
IG2d p5bH- km6 
RFZrcM FVSz[n 盲点
H p,r
@ !K hsx 
f EpY3od T.{I~_ 超级斗鸡眼
A$oYw(m# N\vc<Zpn 
<1@_MY o :l6s ESr 像散&斗鸡眼
Y, 0O&' > 2D-*Z=5^ 
:;JJvYIs qH-dT,`"{ 双镜设计
)kkO:j y /PEm)=Tt （等视角，零畸变，无色差）
K=~h1qV: UyJ5}fBJ 
-_2= NA?t a-Y K * 双镜设计基本结构
+J^}"dG >i0 FGmxH 设计结果
Vb1@JC9b 2=#O4k.@ 
")LF;e c XY!b=9 最终结构
j$Kubg(I5 ];< [Cln% 
;[6u79;I *+J&ebSTN 视场
v& ? B qj ]{y ';MZ 性能指标
8gx^e./ Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
#<?j784 Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
s{CSU3vYmi Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
e0h T Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
; `xu)08a Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
lh5k@\X Ø 色环：人眼无法分辨
lI D5mg3 1 )`U T#5 （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）
