引言
y XT8:2M 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。
o&ETs)n| (NC]S 产品目的
Lz{z~xNHW. Ø 协调水下作业手眼一致性
@L?Kc GD Ø 广视角
{e p( _1 Ø 单位放大率
cp$GP*{@ 设计目标
MUn(ZnQy| Ø 单位放大率
!
G3Gr Ø 广角（从60度提升到160度）
1V .oR`&2E Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
R9\ )a2 Ø 小畸变
<NWq0 3:& Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
f9D01R fo Ø 低视度调节
c*.- mS~Z` Ø 低双眼差异
' S%H"W\ 起始
结构 d$hBgJe>N we8aqEomr 
L Iz<fB |p.|zH 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
&&g 02>gE hjD%=Ri0Z 
N@0cn
q:" &P7Z_&34Z 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
}`.d4mm F:N8{p uq5 
zf;sdQ;4 ,&.$r/x|? 
%
:h %i| PdtL
Cgd 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
lg
+ >.^7k Vh{( *p 设计方案
LU/;` In Ø 柱面环绕式
BU#3fPl Ø 多面式
6n^@Ps Ø 楔形面
6EeO\Qj{ Ø 球形面
_&%FGcA S ■ 单镜设计
Cxeam"-HTt ■ 双镜设计
]I_*+^?tI cj9C6Y! 
F3hG8YX .cm2L,1h 像散&斗鸡眼
%=!] 1 E> +>!On)b 
t)1`^W} %&S9 ~E
D 盲点
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*nh 
^t:d cY7 XO+rg&Pu 超级斗鸡眼
6$[7hlE |nE4tN#J< 
stUUez> @{W" mc+ 像散&斗鸡眼
[Q+k2J_h YS_3Cq 
hH HQmK<r
xv&h>GOg 双镜设计
;tSA Q <{GVA0nr （等视角，零畸变，无色差）
<v'&Pk< 7i!Vg V 
J ZkQ/vp( ?U {<g,^ 双镜设计基本结构
#*:^\z_Jd g(Q1d-L4e 设计结果
-C aj> K "F%JZO51 
^Kg n:l 2;u
i'B 最终结构
$ dF3@(p :eSsqt9]9 
k%FA:ms|k *mV g_Kl 视场
H>A6V Du 4( 8tr D6 性能指标
/0 4US5En Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
QW $p{ zo Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
S> r",S Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
a]T&-#c,} Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
-rn6ZSD) Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
ddyX+.LMk Ø 色环：人眼无法分辨
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1 2 （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）
