引言
Pk I+z_ 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。
[!yA#{xl, @aZ Tx/ 产品目的
(y 7X1Qc) Ø 协调水下作业手眼一致性
!& >` Ø 广视角
&H]/'i- Ø 单位放大率
*; ]}`r 设计目标
|5tZ*$nGa Ø 单位放大率
xE
w\'tH Ø 广角（从60度提升到160度）
4|E^
#C Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
-PAEJn5$O Ø 小畸变
C[G+SA1&W Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
Jp_#pV*}: Ø 低视度调节
>>,G3/ Zd* Ø 低双眼差异
GaG>0 x 起始
结构 4minzrKM\ U]~@_j 
>#x[qX ~cCMLK em 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
+q '1P}e (pd $?vRy 
LCH\;07V# cQyN @W 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
<cp9+P < Vv}R
S@4U 
_E`+0;O #% \0][Xf 
5 tQz!M mG j)Zrx> 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
O*~z@"\ oNyYx6q:Q 设计方案
hOU H1m. Ø 柱面环绕式
eMC^ORdY Ø 多面式
31 a,i2Q4 Ø 楔形面
"mW'tm 1+ Ø 球形面
L^
J|cgmNw ■ 单镜设计
dA~:L`A|X ■ 双镜设计
]=q auf>3 su1lv# 
BsIF3sS#9 !%,7*F( 像散&斗鸡眼
\D? '.Wo% |(3 y09 
u^tQ2&?O!P C~qZ& 盲点
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/CS /'rj L<M 
e$Ds2%Sa T {r&mNbz 超级斗鸡眼
T>&
q8'l D t<p#u=jOa 
(XO=W+<' @|anu&Hm 像散&斗鸡眼
_Sr7b#)o gT+g@\u[ 
)4
4Y`v L/tpT?$fi 双镜设计
sm/a L^ 4 f,TW|Y' {g （等视角，零畸变，无色差）
AO R?2u =6[.||9 
M%S7cIX
]F ~v;I>ij 双镜设计基本结构
,<rC,4-F< 'v6@5t19j 设计结果
dw"Es;^ XjG S.&'I 
q` c!!Lg 3CoZ2 最终结构
1!v{#w{u7 ka9@7IFM 
=0g!Q |2j, 视场
t`Z'T qP R H0af u)$, 性能指标
="voJgvw Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
J?8Mo=UZz Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
y J $6vmQ Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
4Hj)Av <O( Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
)UKX\nD"0 Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
lx: $ EJ Ø 色环：人眼无法分辨
GmH DG- Z3S+")^ （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）
