引言
eLM_?9AZ!R 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。
aV,>y"S ?E=&LAI# 产品目的
t Noo3& Ø 协调水下作业手眼一致性
w* OZ1| Ø 广视角
3;@t {rIin Ø 单位放大率
jI[:` 设计目标
C
3 b Ø 单位放大率
^;!A`t Ø 广角（从60度提升到160度）
vH9/}w 2 Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
>n{(2bcFs Ø 小畸变
/m( vIl Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
iO(9 #rV Ø 低视度调节
V.>'\b/# Ø 低双眼差异
IX,/ZOZ| 起始
结构 o
*S"`_ x?VX,9;j 
H@.j@l )W(?wv!, 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
25o + ?Y< z
~T[%RjO 
H'P1EZtq S2@[F\|r 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
(G* --+Gn z+C>P4c-y& 
3W 5|Y@0 rc<^6Hq D 
2X& ~!%- &Ru|L.G` 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
i-vhX4:bd =hH>] $J[ 设计方案
M` Jj! Ø 柱面环绕式
EGO;g^, Ø 多面式
&&4av*\I Ø 楔形面
Ap9CQ h=! Ø 球形面
x.qn$?3V] ■ 单镜设计
?v Pw I ■ 双镜设计
+Gq h )28Jz6.I 
{\ [u2{ Izm8
qt=m 像散&斗鸡眼
y K)7%j! u6IEBYG (( 
Iz,a
Hrq !31v@v:) 盲点
7\@[e, ^9 G`!#k! &r 
\g< M\3f C9`#57 Pp 超级斗鸡眼
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0 M(\ xO Z7%
|'E R 像散&斗鸡眼
w]X~I/6g /*!K4)$-*2 
9Slx.9f .9{Sr[P 双镜设计
gfG Mu0FjB ,!_$A}@0
^ （等视角，零畸变，无色差）
}eb}oK +168!Jw; 
W}#eQ|oCV L^uO.eI" m 双镜设计基本结构
e}Cp;c]= fa9c!xDt 设计结果
wR
+ C> C-' n4AY^ 
URS6
LM N-EVH e'}6 最终结构
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CIAHsbn.A SVWtKc< 视场
l\< *9m< SE/GT:} 性能指标
Nwb B\Wl Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
kSoa ' Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
.si!`?K%[ Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
b$\3Y'": Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
c+$a lw L~ Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
?CIMez(h Ø 色环：人眼无法分辨
h}r64<Y2{ `7$0H]*6 （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）
