引言
>0#Wk mRY 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。
#g)$m}tv? #;4afj:2g 产品目的
K|"97{*|2 Ø 协调水下作业手眼一致性
.#py5&`% Ø 广视角
axf 4 N@ Ø 单位放大率
G@4ro< 设计目标
('SA9JG Ø 单位放大率
t:pgw[UJ Ø 广角（从60度提升到160度）
:o!bz>T Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
'|v??`o # Ø 小畸变
tS$^k)ZXip Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
A6?+$ Hr Ø 低视度调节
v37TDY3; Ø 低双眼差异
Ww8C}2g 3 起始
结构 1M%'Xe7 p&Os 5zw;| 
^TC<_]7 l4 @ 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
FiN^}Kh *'b3Z3c,; 
{*/&`$0lH| 80i-)a\n 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
x1g0_&F <W,M?r+
qs 96($ ~/R,oQ1!g} 
xY3 KKje z#$>f*b 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
r2KfZ>tWg" MfX1&/Z+ 设计方案
X(sN +7DOV Ø 柱面环绕式
>";I3S-t Ø 多面式
h92'~X3 6 Ø 楔形面
#84<aM Ø 球形面
-r.Qy(}p ■ 单镜设计
wt8?@lJ"/ ■ 双镜设计
\Vc-W|e xJ2 DkZ 
tW BfIHiha OGDCC/ 像散&斗鸡眼
?3f-" K_r XXx ]~m 
mes/gqrJ1I w=dTa5 盲点
!$q *~F"S 2X:OS/ 
)SX2%&N \yQs[l%J 超级斗鸡眼
j %3wD2 l Thlqe? 
Q1cM{$}M }^ g6Y3\ 像散&斗鸡眼
bgi
B*`z m$ubxI) 
5<Lal^c D RM5$O+" 双镜设计
Kd<c'! 4#dS.UfI （等视角，零畸变，无色差）
O]| T ! a9+l :c@ 
l r16*2. .B9i`)0 双镜设计基本结构
T5:p^;?g GKT^rc-YT- 设计结果
5a0&LNm ##_`)/t, 
< WWn1k_ &8w
MGahp 最终结构
Te\i;7;4u kMCg fL 
{.,-lFb\ ./Y5Vk#Rp\ 视场
I(bx CiRV +\Zr\fOe|% 性能指标
AW\#)Em Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
v` G [6Z Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
rV5QKz6' Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
eu^ B Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
Xb/W[rcs Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
vrGx<0$ Ø 色环：人眼无法分辨
9'{i |xG Ub"6OT1tl （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）
