引言
g=_@j` 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。
N!W2O>VS 'n0u6hCSb 产品目的
$ru()/pI)z Ø 协调水下作业手眼一致性
H3qM8_GUA Ø 广视角
2'5%EQW;0y Ø 单位放大率
GV(@(bI* 设计目标
~x 0x.-^A Ø 单位放大率
mQy!*0y Ø 广角（从60度提升到160度）
zT Q TmO Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
t +@UC+aW Ø 小畸变
Zh,{e/j Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
~Bs=[TNd[ Ø 低视度调节
.iXI oka Ø 低双眼差异
(_$'e%G0 起始
结构 (2fWJ% 7VG S1o P_A[| 
:{ Q[kYj qZ|>{ ^a* 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
hRKA,u/G ^i!6q9<{e 
%^ z## 7^ %`1 p 8>n 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
o9#8q_D9 t?<pyw $ 
K,Z_lP_~Vw Y 6r<+#V 
\OX;ZVb?5 ofIw7D*h 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
G>yTv`- 7U _OUUg 设计方案
p a)2TL/@ Ø 柱面环绕式
eQQ*ZNG Ø 多面式
NwPC9!* Ø 楔形面
"hi)p9 _cR Ø 球形面
>; }q ■ 单镜设计
Nn]|#lLP ■ 双镜设计
236,o
{9e 0k\BE\PQk 
N|53|H i r/-zp_ 像散&斗鸡眼
Q5~Y;0' "Gh5
^$w?j 
:kz"W ya. wz{ ]CQ 7" 盲点
k rI@N}OU Oj~4uT&" 
JNZ O7s W+& <C#1|] 超级斗鸡眼
/>,KWHR|: M!j: 2dT" 
0M_~@E*& !9ytZR* 像散&斗鸡眼
Kk?C -cqR]' u 
c&AJFED]< 3+>;$ 双镜设计
g4-UBDtYt [x\?._> （等视角，零畸变，无色差）
y (w&6: #'&&&_Hu3 
?\7$63gBH ^;@Q3~DpP% 双镜设计基本结构
]
e O25,6 rM y(NAo_ 设计结果
pni*#W*n luj UEHzp 
;Or]x ?- ]W9 {<+& 最终结构
w#Di @j/|U04_ Z 
#o / MaS"V`NI 视场
R$O r&:E ^ 4u.Fy<+@4M 性能指标
zOfMKrRG Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
2#hfBJg@ Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
T4lE-g2%M Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
h .%)RW? Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
Y;dQLZ CC Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
(n +FEE< Ø 色环：人眼无法分辨
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}Fy; （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）
