引言
"S^;X
@# v 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。
!o& Mw:d A[!Fg0X0 产品目的
V D.p"F(] Ø 协调水下作业手眼一致性
~y^#?; Ø 广视角
Sz "J-3b^ Ø 单位放大率
r 06}@ 7 设计目标
6lq7zi}'w Ø 单位放大率
^&DHBx"J Ø 广角（从60度提升到160度）
NwuME/C7# Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
* KFsO1j Ø 小畸变
Ps.O.2Z5ZB Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
+?(2-RBd Ø 低视度调节
q=}Lm;r Ø 低双眼差异
3U@ p 起始
结构 lbgnO s, F)Yn1&a #H 
JQE^ bcr g V!Eotq 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
co<){5zOT aM3%Mx?w 
QM9~O#rL g^ ^%4 Y 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
D_9&=a a' }vxb, [# 
q[1H=+ _$wWKJy9 
o~gduNG# ]<4Yor}t{; 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
E[t\LTt*n ay'= M`uO_ 设计方案
#:vos VqG Ø 柱面环绕式
M`KrB5 a+6 Ø 多面式
vP3Fb;
Ø 楔形面
b UAj t>+ Ø 球形面
%g0"Kj5 ■ 单镜设计
/, /T{V[ ■ 双镜设计
+ yS"pOT nPfVZGt 
/pFg<
LZM[Wg# 像散&斗鸡眼
/+sn -$/"i NV*aHci 
+sE8 1B >?b/_O 盲点
=@ binTC4 ~0| ~ Fg 
/zuU gJ c5Y 超级斗鸡眼
gO4J[_ 23pHB |X 
|vTirZP *0l^/jq n: 像散&斗鸡眼
_7] 5 Q | j^> 6nE 
6VQ*z8wLw {NKDmeg:D 双镜设计
/.$n>:XR 05DK-Wh? （等视角，零畸变，无色差）
MrLDe {^C2 nrwb6wj 
,, ]y 8P N~\1yQT 双镜设计基本结构
#rzxFMA" H= Yl
@ 设计结果
M)I&^mm39 !z(POK 
=
Yh>5A &{x5 |$SD 最终结构
Z?XE~6aP> (IIOKx _ 
vsqfvx GZXUB0W\@) 视场
g?^o++ X dLB1H 性能指标
q^( [ & + Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
zJ3{!E}`v Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
/ta-jOcRH& Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
hP`3Ao Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
b&H A_G4 Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
1xL2f&bG Ø 色环：人眼无法分辨
8$OE<c?#5n 9"=:\PE （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）
