引言
$`txU5#vs 由于水和空气的
折射率差异，平面潜水镜的放大率为1.3倍位，而水中的视角则只有大约60度。并且，其
成像效果严重受到垂轴色差（“色环”）和畸变的影响。对于水下作业应用（例如水下焊接），这些问题将导致难以协调手眼一致性，这是极其不希望看到的。因此，设计一款具有大视角（140度），单位放大率的潜水眼镜则可谓是一项令人称奇的非凡任务。在这份文档中，将会涉及这项任务的
光学设计问题，同时包含设计过程和结果。
=%0r_#F%= +f\r?8s 产品目的
ol@LLT_m Ø 协调水下作业手眼一致性
o%l|16D R Ø 广视角
'+iqbcUd, Ø 单位放大率
6@J)k V 设计目标
! z_VwZ#, Ø 单位放大率
29k\}m7l<* Ø 广角（从60度提升到160度）
F2Co Xe7 Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
AjMx \'(C Ø 小畸变
Y -G;;~ Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
/@9 -D
4 Ø 低视度调节
Hv .C5mo Ø 低双眼差异
z/t+t_y 起始
结构 k1_ 3\JO"6 Jtl[9qe#] 
:\,3=suWq BCw 0kq@ 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
xyRZ
v]K1 ]F1ZeAh5 
oWdvpvO -{a&Zkz>V 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
j :J{m0 Pt8 U0)i) 
UU 2 =W 5:~BGK&{ Y 
@G0j/@v r$z0C&5 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
AV^Sla7|_ % yP*Vp,W 设计方案
e X q}0-*f Ø 柱面环绕式
VU
8 ~hF Ø 多面式
or..e Ø 楔形面
3bPF+(`J Ø 球形面
.+Fh,bNYK ■ 单镜设计
x@480r ■ 双镜设计
e$y VV# gTwxmp., 
ET}Dh3A rg{|/ ;imT 像散&斗鸡眼
ay,E! G&H ({#M*=&" 
Vpsv @\@J> 1b -_![&]1 盲点
mo-
Y % kZ3w 2=x3v 
yZ]u{LJS o$-!E(p 超级斗鸡眼
L.) 0!1 o `N /w 
01" b9`jU &?gvW//L2 像散&斗鸡眼
smN |r qg#|1J6e 
_ }(ej&'f o7;#B)jWS 双镜设计
O$,MdhyX C 9k[>(LC （等视角，零畸变，无色差）
PhOtSml 0 q2C._{ 0' 
Xv'5%o^i* Z&E!m 双镜设计基本结构
Au-h#YV R:t>P Fwo 设计结果
v8!Ts" `gFE/i18 
Dw6mSsC/ -%eBip,'yl 最终结构
<| MF\D' ij<6gv~ n" 
> M eM _#]/d3*Z} 视场
l mRd l> 1SGLA"r 性能指标
oX
#WT Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
K7CrRT3>6 Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
p\ }Ep Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
? ]]d
s] Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
*P.Dbb8vn Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
?|;q =p`t- Ø 色环：人眼无法分辨
}[gk9uM_7 ?'$Yj>R6 （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）
