引言
Yw!(]8PYdU 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。
[V2` t' ^q@ 6((O 产品目的
Fcp8RBq Ø 协调水下作业手眼一致性
o$XJS z|6 Ø 广视角
Cg]Iz< <bE Ø 单位放大率
mI4)+8SUu 设计目标
(\qO~)[0 Ø 单位放大率
vR*TW Ø 广角（从60度提升到160度）
zZh \ e,* Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
K}KgCJ3 Ø 小畸变
A}h`%b Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
WU:r:m+
> Ø 低视度调节
i0jR~vF
{B Ø 低双眼差异
FV];od&c 起始
结构 7[/1uI9U8K QE\t}> 
q33Z.3R W]aX}>0 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
m1\+~*i i,R+C.6{ 
}$wWX}@ iH;IXv,b3 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
kCVO!@yZz ?*K{1Ghf 
H%&e[PU F?jFFw im 
2sXNVo8`w" I}!Er V 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
qVe& nXo $ KAOJc4< 设计方案
xn BL{
[] Ø 柱面环绕式
xA7Aw 0 Ø 多面式
A])+Pe Ø 楔形面
q2U8]V U) Ø 球形面
qTV;L- ■ 单镜设计
] l@Mo7|w ■ 双镜设计
gOSFvH8FU D>>?8a 
1SY`V?cu jSKhWxL;' 像散&斗鸡眼
LagHzCB NW
AT" 
Oh]RIWL 9irT}e 盲点
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SL[ hALg5.E{T 
UFOUkS
F @ 5tW*:s 超级斗鸡眼
B*c@w~E w1 5Qqh lK 
83[gV@LW0m s(u,m tG 像散&斗鸡眼
piPx8jT`F %k8 H'w\ 
[i 7^a/ e POl_chq 双镜设计
J 6%CF2 *F)+- BB （等视角，零畸变，无色差）
SAUfA5|e 6&qT1nF1
=j&qat mQiVTIP3[O 双镜设计基本结构
QH]G>+LI 5 _O w]kP=' 设计结果
"u=U@1 ^ Xpp%j 
7LZ A!3 }]K^b1Fs5 最终结构
Ku3/xcu:My V#-\ 4 `c 
'}pe$= 7~H.\4HB 视场
<J kmJ/X Q(0eq_X|6 性能指标
+ [C><uP Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
"eOFp\vPr Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
J\fu6Ti Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
IJ zPWs5W: Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
@Y| % Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
Duh[(r _ Ø 色环：人眼无法分辨
{CH *?|t Rk(2|I （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）
