引言
DI;DECQl$ 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。
l$hJ E;n 5Q=P4w!' 产品目的
:{q"G# Ø 协调水下作业手眼一致性
Skz|*n|eY Ø 广视角
"@9? QI} Ø 单位放大率
ejA %%5q 设计目标
F]m gmYD% Ø 单位放大率
"z<azs Ø 广角（从60度提升到160度）
F}
d Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
]qB:PtX Ø 小畸变
+`uY]Q ,O Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
8?Z4-6!{V, Ø 低视度调节
H_? o-L?+ Ø 低双眼差异
)NR Q2 起始
结构 6'W [{gzl KQ[!o!% 
*UW=Mdt 2m>-dqg 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
N0>0z]4;q }oJAB1'k 
1&:@ *z'yk* 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
gDIBnH CB~Q%QLG 
!K? qgM al+ #y)+ 
=_]2&(? !Oi~:Pp 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
)wVIb)`R>Y MuBx#M/ 设计方案
_p?s9& Ø 柱面环绕式
^2 ]LV6I Ø 多面式
>5G>D~b Ø 楔形面
,i.%nZw\ Ø 球形面
saD-D2oj ■ 单镜设计
Ol$WpM ■ 双镜设计
tvd0 R$5} h O
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=:+0)t=ao _ q(Q 像散&斗鸡眼
US{3pkr;I] iqW1#)3'R 
, %YBG1E[y vVT ?h 盲点
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_7a'r</@ eo^/c +FG 超级斗鸡眼
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vw<K }z % ]p6Kn/> 像散&斗鸡眼
`B8tmW# ;3C:%!CdA] 
8RwX = +CM7C%U
双镜设计
P NSMcakD >6Lm9&} （等视角，零畸变，无色差）
# fhEc;t %~*jae!f 
(bn
Z y0 H;WY!X$x 双镜设计基本结构
F=)eLE{W 8cHE[I 设计结果
u1K\@jlw p2x [p 
w?csV8ot !.fw,!}hOD 最终结构
NHX>2-b ;K: 8#XuV 
|da dH7 L4f7s7rJ 视场
# k5#j4!b 0'$p$K 性能指标
&~5=K Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
A~lIa$U$b Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
klWYuStZ Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
n"aCt%v Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
|kiJ}oy Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
o4=Yu7L Ø 色环：人眼无法分辨
hv)7H)|l~] Qu{c B^Ga* （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）
