引言
^?8/9 o 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。
srQGqE~ TYKs2+S6 产品目的
(2 Z k fN Ø 协调水下作业手眼一致性
6E-A fY'< Ø 广视角
fg oLN\ Ø 单位放大率
`k6ZAOQtX 设计目标
{SkE`u4Sz Ø 单位放大率
!<3!ORFO Ø 广角（从60度提升到160度）
X`fb\}~ R( Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
t$e' [;w Ø 小畸变
+ ag_ w} Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
bE;c&g Ø 低视度调节
;pw9+zo ^M Ø 低双眼差异
Sh2 BU3 起始
结构 ,`bmue5 5ZX 
7$*X
x5|^p= 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
+s;>@j()V 7`f%?xVn0 
%Gl1Qi+Po_ =4$ErwI_dm 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
4T-"\tmg/ }xry 
pm=m~ K)9Rw2-AJ 
THlQifA! l8khu)\n4R 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
\(RD5@=!4# Bi2 c5[3 设计方案
' 55G:r39 Ø 柱面环绕式
]q~bi<E9W Ø 多面式
/,_m\ JkwL Ø 楔形面
58d[>0Xa[g Ø 球形面
tpb lm|sW ■ 单镜设计
inFS99DKx ■ 双镜设计
mPhu#oK'f j9 rxu$N + 
! 1=*"H%t nEUUD3a 像散&斗鸡眼
*7E#=xb mITNx^p4f 
`8 S3Y ZS%W/.? 盲点
@mJ~?d95v 3FtL<7B '. 
t.dr<
'$c9 S[ 超级斗鸡眼
v<t?t<|J M!kSt1 
DJ DQH \& tXqX[Td`0g 像散&斗鸡眼
jo^c> ur LP=y$B 
S43JaSw) B]H8^ 双镜设计
WQ}wQ:] Rpv[rvK' （等视角，零畸变，无色差）
5.*,IedY *FktI\tS 
Fuzb 4Df ha Y]gmC 双镜设计基本结构
/y$ Fw9R; ,<* I5: 设计结果
|iI
dm P %)r4+at 
K"x_=^,Yu* NhCucSU<K 最终结构
tfN[-3)Z b _<n]P*) 
9(J,&)J :SS \2 视场
MqB@}! bD0l^?Hu! 性能指标
6 ^WNwe\ Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
YR*gO TD Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
y]0O"X-G Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
Hf @4p' Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
L/[Vp D Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
/wLGf]0 Ø 色环：人眼无法分辨
>7PQOQMW' aZ4?! JW . （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）
