引言
*G'R+_tdE 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。
Lt\Wz'6Y ,,U8X [A 产品目的
: ,0F_["3 Ø 协调水下作业手眼一致性
*fz]Q>2g a Ø 广视角
z?ck*9SZX Ø 单位放大率
AoL2Wrk]\B 设计目标
dj>ZHdTn Ø 单位放大率
/Y NV Ø 广角（从60度提升到160度）
F+%6?2 J Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
HF(pC7/a: Ø 小畸变
dvPK 5+0W? Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
--t"X<.z Ø 低视度调节
]/G~ L Ø 低双眼差异
XTzz/.T;Z 起始
结构 ,C4gA(')K [SnnOq Ww 
a]JQZo1$ J |$(O$hYy 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
jv8di Q. d A[MjOd3 
L?aaR %6# $ mH'%YDIl 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
UbWeE,T~S UEm~5,>$0 
#*J+4a w3 `5J`<BPs 
K x8> EbG`q!C 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
gb_r <j:w J5i$D0K[ 设计方案
`E @TPdu Ø 柱面环绕式
V _1'` F Ø 多面式
fga{ b7 Ø 楔形面
UKfC!YR2J8 Ø 球形面
TGSUbBgU ■ 单镜设计
/'yi!:FZFC ■ 双镜设计
<1^ \,cI2 CLQE@kF; 
g8+Ke'=_ $|0?$U7 ! 像散&斗鸡眼
Sj,>O:p be@\5
tTX@Bb8 J P s R7f 盲点
D%WgE&wtM JDa=+\ _ 
do-mkvk l(o;O.dLt 超级斗鸡眼
GnCO{"n 8 !{;yz 
f:w #r.] ,JL Y
oE+ 像散&斗鸡眼
=|Q7k +b l.Psh7B2 
wZAY0@pA |FR'?y1 双镜设计
dn? #}^," G $P|F6
（等视角，零畸变，无色差）
sKIpL(_I$ #z( JYw, 
Z`W @Od$f P7 X': 双镜设计基本结构
)P)Zds@F W-7 2&\7 设计结果
}3}{} w0Y $@VQ{S 
Q?1'
JF!G [~%\:of70n 最终结构
_Q S +{
r )pg9}+ 
=7*k>]o 65@,FDg*i 视场
)/B'
ODa iJ7?6 )\ 性能指标
&*w)/W Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
g _T[m* Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
7GyJmzEE Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
:(^, WOf Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
=9LeFrz Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
;X9nYH Ø 色环：人眼无法分辨
{[i
37DN 9=-d/ y? （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）
