引言
f*~z| 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。
_7w2E gb/M@ 6/j 产品目的
,@*`2I>` Ø 协调水下作业手眼一致性
q CB9 z Ø 广视角
QYTwGThWR Ø 单位放大率
^7~w yAr 设计目标
%epK-q9[ Ø 单位放大率
._z[T@!9 Ø 广角（从60度提升到160度）
:7Q,
`W9 Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
},LW@Z} Ø 小畸变
7 }sj & Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
*npe]cC Ø 低视度调节
7%4 @ * Ø 低双眼差异
/I&b5Vp 起始
结构 r#[YBaCZJ @3b|jJyf 
da&f0m U :WBl0`kW]4 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
DY%#E9 in6iJ*E@' 
Z;JZ<vEt92 <=,KP) 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
D`^9
u
K L&nGjC+Lr 
\W6 |un ;"/ " 
".SQ*'Oc 9jwo f}OU 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
Q YL
'; $wn "+wX 设计方案
[2, u:0 " Ø 柱面环绕式
VSkx; P Ø 多面式
Up$vBE8i] Ø 楔形面
f V.(v& Ø 球形面
f 6P5J|' ■ 单镜设计
G#4cWn' ■ 双镜设计
Y g#)@L 1v&!`^G99j 
T<0Bq"'% K9*#H( 像散&斗鸡眼
'4A8\&lQO J)n g, i 
&7X0 ;< WiL~b
=fT 盲点
O! u B |* T`=N^Ca1!` 
QE5
85s5
mlgdwM 超级斗鸡眼
pDlh^?cux W DiF:@^K 
qD4 e] 5 8X]j; Rb 像散&斗鸡眼
}h>e=< <..%@ ]+ 
<96ih$5D1 ? xX`_l 双镜设计
y\ @;s?QL N _r*Ig （等视角，零畸变，无色差）
][bz5aV Pwz^{*u] 
H$ xSl1>E $zz=>BOk 双镜设计基本结构
9&'Mb[C`"
Z[`J'}?| 设计结果
$b$r,mc ,^o^@SI)
V|HSIJ #J
v-[|7Pg}Z 最终结构
k= bv!T_o >e-XZ2>Sj 
=OO_TPEZ _z m<[0( 视场
8N-~ .p ,bmTB ZV 性能指标
" Jnq~ 7] Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
h/(9AO}t Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
/yrR
f;}<O Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
G';o M;~/| Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
o <l4}~a Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
o
ohf)) Ø 色环：人眼无法分辨
^Z:x poz, )vGRfFjw_ （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）
