引言
f?[I wA` 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。
9-I;' -(@dMY 产品目的
K '7i$bl% Ø 协调水下作业手眼一致性
K mk < Ø 广视角
/&K hk # Ø 单位放大率
&CG3_s<2 设计目标
rV54-K;`0 Ø 单位放大率
FX4](oM Ø 广角（从60度提升到160度）
l0 r Zril Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
M n3cIGL Ø 小畸变
[-=PK\ B Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
O\-cLI<h2 Ø 低视度调节
dt<PZ. Ø 低双眼差异
n@Y`g{{e~ 起始
结构 <$K%u ? 1B}6 zJ 
8(\Az5 % !Yz~HO,u+ 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
1)X%n)2pr ^D
;X 
I t!PP1$
j"7 z 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
ZOi8)Y~ !Z`~=n 3bk 
ke!)C[^7z cL7j e 
u L1e? 3W 5|Y@0 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
%
Lhpj[C GTyS8`5E* 设计方案
1.4]T, ` Ø 柱面环绕式
{ %vX/Ek Ø 多面式
~6Vs>E4 G Ø 楔形面
(& =-o( Ø 球形面
P *BA ■ 单镜设计
5rr7lw WZ ■ 双镜设计
]3BTL7r =hH>] $J[ 
~
b!mKyrZ p3M)gH=N 像散&斗鸡眼
={o>g ' J$%mG* Y( 
?54=TA|5`F #KF:(2
盲点
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DGz'Dn xa[<k >r3 超级斗鸡眼
Zz'(!h Uy Z2_eTC
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Xp[[ xV| /J aH 像散&斗鸡眼
!h4S`2oZ/ @F]6[ 
tV<}!~0,* tO~DA>R 双镜设计
[=z1~dXKb N6S0(% （等视角，零畸变，无色差）
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r /63 S$HzuK\f 双镜设计基本结构
Qr D zf e[ 0?qXD O&~ 设计结果
>eQ;\j I\&..e0l 
QZ$9 4XLI H$>D_WeJ 最终结构
\K.i8f, wj!p6D;;S 
M=H W2xn 0}2Uj>!i 视场
j#S>8:
G c9/w-u~j 性能指标
`<i|K*u Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
Q6 @}t&k4C Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
=u QCm# Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
UK*+EEv Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
=24)`Lyb Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
[X ]\^
Ø 色环：人眼无法分辨
2+M(!FHfy O@{ JB （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）
