引言
E 8`AU< 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。
=!?4$vW "8BZj;yS 产品目的
"DpgX8lG_ Ø 协调水下作业手眼一致性
[ST,/<? 0 Ø 广视角
KKFV+bK) Ø 单位放大率
[M;B
9-2$ 设计目标
5s /fBS Ø 单位放大率
::&hfHR*P Ø 广角（从60度提升到160度）
r_p4pxs Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
D^!x@I~: Ø 小畸变
4^OPzg6Z%p Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
%UO ;!&K Ø 低视度调节
bb@3%r|_< Ø 低双眼差异
/:BM]K 起始
结构 o 9 ?#;B$ R9-Ps qmF 
40M/Gu: gO9\pI 2 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
s|q]11r+H #mFY?Zp) 
ah8xiABa JKJ+RkX f3 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
J v I6+[ 9 M<3m 
u?a4v \ B]_NI=d 
H[;\[ 3 i& phko} 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
dyyGt }}5f v
?OIK=Xm 设计方案
"m'roU Ø 柱面环绕式
@`D`u16]i Ø 多面式
:wR aB7 Ø 楔形面
&4
~C %{H3 Ø 球形面
{*lRI ■ 单镜设计
Ra~|;(
%d ■ 双镜设计
/W @k: &>KZ4%&? 
M{ Y \oz9tf8 像散&斗鸡眼
[<!4 a D'UYHc { 
%aHQIoxg 8
FJ>W. 盲点
0D R:qw Zf [ #~ 4 
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,v!7I D( YN a 超级斗鸡眼
!=t.AgmL h p< NVST 
aplOo[ '{ I YANVT 像散&斗鸡眼
JIYZ +Vsd%AnN"l 
fd CN?p[_ @*s7~:VQ 双镜设计
"n
Zh u k &|j^?ro6 （等视角，零畸变，无色差）
r' /H3 dK ^WZQ 
jy kY8;4 3R|C$+Sc 双镜设计基本结构
Y7L1`<SC @ 4EC z>Q 设计结果
q n2X. _` = w#sCy 
sm1(I7y J-3%.fX, 最终结构
>kN%R8*Sx
Qjl.O HO 
/"LcW"2;N U $+G9 视场
ySXQn#}-, #383W)n
性能指标
Bl6> y/ Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
zwEZ?m! Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
E qc,/ Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
%I
3D/!% Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
{YoK63b$ Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
yo=0O v Ø 色环：人眼无法分辨
CPj8` kl ^vQ,t*Uj= （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）
