引言
N-;e"
g 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。
;Cm%<vW4! 8{@#N:SY 产品目的
:rw F5 Ø 协调水下作业手眼一致性
->:G+< Ø 广视角
WM: we*k8h Ø 单位放大率
9V("K 设计目标
%J7 ;b<}To Ø 单位放大率
I%;xMt Y1o Ø 广角（从60度提升到160度）
e<>(c7bF Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
d :W h0 y} Ø 小畸变
D.4=4"qMi Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
u Q. m[y Ø 低视度调节
7>v1w:cC] Ø 低双眼差异
PWx2<t<;9 起始
结构 L<*wzl2Go !3}vl
Y1 
JT, 8/o V6Z2!H t 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
ma vc$!y ,J~kwJ$L 
g&#.zJ[- D8qZh1w%A| 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
g#T8WX{(V zuwCN. 
R"VmN2 u.gnv dU 
aB+Ux<
- %5NfF65' 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
ZFY t[: a3sXl+$D@ 设计方案
AMGb6enl Ø 柱面环绕式
m:.ywiw= Ø 多面式
wZ5 + H%x Ø 楔形面
m
=
"N4! Ø 球形面
=i4 Ds ■ 单镜设计
%70sS].@ ■ 双镜设计
A90o X1l eI/9uR% 
Re0ma %~LP swntz 像散&斗鸡眼
M`- .0 bO^#RVH 
_jQ"_Ff rp (nGiI 盲点
eR4%4gW) _ko16wfg 
p'fU}B1 1D sgU6" 超级斗鸡眼
$z)r(N$ E9!u|&$S 
q["CT& 0 za ` 像散&斗鸡眼
`BG{\3> G'{$$+U^K 
?kqo~twJ \cP\I5IW:s 双镜设计
&.,ZU\`zT ? 6P
P_QY （等视角，零畸变，无色差）
W2 e~!:w 3Sv<Viuo 
N{U``LV ( 6|S42 双镜设计基本结构
(,#R j$W {+_ pyL 设计结果
E"ijN s ; I1}g] 
FIG3P)) ? >SC:{( 最终结构
po~V{>fUm 0!!b(X( 
W 0%FZ0 l fOs"\Y4 视场
RsIR}.* -'*\KA@u 性能指标
#05#@v8.f Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
(\} >+qS [ Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
k7 yQEU Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
;+t~$5
Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
P$?3\`U; Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
@5+ JXD Ø 色环：人眼无法分辨
!VUxy fm C)]O%q （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）
