引言
v>e % 5[F 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。
C`p)S`d -#9Hb.Q; 产品目的
8 $c_M Ø 协调水下作业手眼一致性
z vzS$Gpe Ø 广视角
k7R8 Q~4 Ø 单位放大率
dtXA EL\q 设计目标
qUZm6)p6[a Ø 单位放大率
2;82*0Y% Ø 广角（从60度提升到160度）
^rHG#^hA Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
,wyfMOGLt Ø 小畸变
1 c$<z~
Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
\.@fAgv Ø 低视度调节
;q8tOv Q Ø 低双眼差异
G`a,(<kT; 起始
结构 FEd W e\E Z#J
cN quM 
Aqc
Cb[1r GT -(r+u 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
qIO<\Y l 'aq9]D_k 
n$jOk
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zK*zT$<l 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
2jMV6S9 r87)?-B 
<c,/+
lQ^ H
3e(- 
a\UhOPFF li U=&wM> 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
vf |lF9@U !I 7bxDzK$ 设计方案
1#G( Ø 柱面环绕式
pPC_ub Ø 多面式
Z#2AK63/T Ø 楔形面
[f_4%Now Ø 球形面
C4#E N} ■ 单镜设计
L\:f#b ~W ■ 双镜设计
H1FD|Q3 ?8 j#gYx2 
Mp8FYPjZ qWQ7:*DL 像散&斗鸡眼
i8]2y &_DRrp0 CN 
mt0ZD}E .U66Uet>RX 盲点
?|&plf | \Mujx3Fmvx 
isdEs k#A. fP6]z y^ * 超级斗鸡眼
@YH<Hc EB/.M+~a 
f9Vx td z%F68 f73 像散&斗鸡眼
u SAb #ny&bJj 
6{XdL I SS4'yaQ 双镜设计
LX
i?FQnLu /(aKhUjhb （等视角，零畸变，无色差）
;[)t*yAh NXwlRMbo 
:s Mc}k?9S %
d%KH9u 双镜设计基本结构
?q68{!{bi Qp~W|zi( 设计结果
!k=>Wb8n2 33R_JM{ 
hhS]wM?B a ]P S ` 最终结构
?z:Xdx\l rCwjy&SuU^ 
Ji> DwQa j"1<% 视场
[vIH Yp /1Xji 0LK 性能指标
v {R:F Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
[M^ur%H Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
rC(-dJk V Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
P5:X7[ Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
]Z@+
|&@L Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
{kLL&`ii Ø 色环：人眼无法分辨
Vd8BQB,Q dM A"% R （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）
