引言
4[yIOs 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。
a2w T6jY iYJZvN 产品目的
#*9-d/K Ø 协调水下作业手眼一致性
.B72C[' c Ø 广视角
`Out(Hn Ø 单位放大率
ujFzJdp3k 设计目标
QSw<%pcJE@ Ø 单位放大率
/ASaB Ø 广角（从60度提升到160度）
b| M3 ` Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
mO*^ 1 Ø 小畸变
%zBCq"y Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
&Lm-()wb Ø 低视度调节
|TsE-t*E} Ø 低双眼差异
2f>PO +4S{ 起始
结构 2 PqS%`XiS G (iJi 
>j*;vG5T `'I{U5;e 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
h6_(?|:-( 5| B(\wqG 
aE"[5*a H
3@Z.D 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
^qGb%! l \OILWQ[/ 
0AK,&nbF "_|oW n 
NVKC' ==0 }t9.N`xu 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
L< ^j"!0 ^y!;xc$(Qs 设计方案
*N'K/36; Ø 柱面环绕式
;0rGiWC# Ø 多面式
T9W`?A Ø 楔形面
=GlVc cc Ø 球形面
H}hFFI)#Oo ■ 单镜设计
#:jb*d? ■ 双镜设计
6W[}$#w Sr?#wev]rn 
aNcd`
$0 9,uhf b^] 像散&斗鸡眼
!p TJ./ E 99hlY~1: 
5r~# 0Zf* 6!x&LoM 盲点
>Y7a4~ufko ~Q {QM: k 
Y3.$G1{#0w q6Rr.A 超级斗鸡眼
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m>USD? i o#) {1<0vg 像散&斗鸡眼
CTX9zrY*T 6+r$t# 
^;!0j9"* : O[tvR:Nh 双镜设计
k@ zy oSiMpQu08 （等视角，零畸变，无色差）
Lbe\@S &'cL%. 
theZ ]5_C Grs]d-xI 双镜设计基本结构
{{ V8;y
|*Z$E$k: 设计结果
?
WJ> p SJD@&m%?[ 
#/PA A ~ wg:!VWA) 最终结构
zvABU+{jD V5+SWXZ 
co Yij %ZHP2j
%~ 视场
UOQEk22 ;iDPn2?6?x 性能指标
zJe#m|Z Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
r0p w_j Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
d%l{V6 Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
%%(R@kh9 Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
wFG3KzEq ~ Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
U(~+o Ø 色环：人眼无法分辨
~y=T5wt $w"$r$K9K （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）
