引言
UA3!28Y&E3 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。
[1Q: J;5G]$s 产品目的
]|8 *l]oc Ø 协调水下作业手眼一致性
FT;I|+H*P Ø 广视角
!*!i&0QC~R Ø 单位放大率
` st^i$A 设计目标
_m@ +d>f_ Ø 单位放大率
2{A/Fbk Ø 广角（从60度提升到160度）
lz:+y/+1 Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
yD yMI Ø 小畸变
tSX,*cz Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
R+<M"LriR& Ø 低视度调节
~Q2,~9Dkc Ø 低双眼差异
j&l2 n2z 起始
结构 i*6 1i0 .2f0e[J 
zwgO|Qg; [pzo[0G 'v 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
l<UJ@XID$ 9Itj@ps 
=
KJ_LE~) t@cImmh\T 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
*?R<gWCF &eFv~9 
+nKf ^rG .B_a3K4'{^ 
' p!\[* e `{+aJ0<S 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
& d 6 9$ =o({ 设计方案
qwvch^?>FQ Ø 柱面环绕式
t@+z r3 Ø 多面式
zuYz"-(L Ø 楔形面
pP*`b<| Ø 球形面
:rnj>U6<> ■ 单镜设计
MuP&m{ ■ 双镜设计
JU!v VA_ mApl}I 
F2C v,&' .ZVo0 像散&斗鸡眼
;hkzL_' E) j9 O"!9$vQ 
9D H}6fO Ji;R{tZ.R 盲点
^T_2 s c n^z=? 
/F_(&H!m !A #(bC 超级斗鸡眼
P7y.:%DGD0 B+n(K+ 
*K=Yrisz X.)D"+xnH 像散&斗鸡眼
&BkdC,o L<O" 36R 
nhI1`l& :'K %&e?7s 双镜设计
$#7 ~
t'DYT"3 （等视角，零畸变，无色差）
;`}b
.S =n ! /6KQ dF 
mqKr+
8\9s,W:5 双镜设计基本结构
2R`/Oox 4<l& cP 设计结果
S#f}mb0, . J.|
S4D 
U
Y')|2y
5 XZ1WY( 最终结构
p<AzpkU,A XE.Y?{,R$ 
I+FQ2\J*H X.hV MX2B 视场
~JSa]6:_+ $S{]` + 性能指标
#hP&;HZ2>" Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
X8| 0RU@f Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
M$+2f.(>k) Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
# `b5kqQm Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
-40OS=wpA Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
qFg"!w Ø 色环：人眼无法分辨
e= w.7DSE Fc.1)yh . （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）
