引言
aP!a?xq 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。
Fla[YWS #~Lh#@h 产品目的
Lbq"( b Ø 协调水下作业手眼一致性
6.6~w\fR8 Ø 广视角
^v}Z5,a N Ø 单位放大率
?6p6O B 设计目标
.lb2`!'r& Ø 单位放大率
CJJ 1aM Ø 广角（从60度提升到160度）
c#OZ=` Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
Fh? ;,Z Ø 小畸变
+N5G4t#. Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
[])M2_ Ø 低视度调节
Q# }} 1}Ja Ø 低双眼差异
Vvm6T@b M8 起始
结构 6ApW +/ e=%7tK* 
$9y]>R
s+[_5n~ 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
-]Z!_[MlDF #v:< \-MjN 
)"m FlS<I itm;, Sbg 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
e[ i&2mM FMwT4]y 
BXa1 [7Z
!}"npUgE 
9'3bzhT$ st{:] yTRk 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
$P^=QN5 Bb P;VR[d4e/ 设计方案
j* I0]!- Ø 柱面环绕式
C]W VH\P p Ø 多面式
YJuaQxs Ø 楔形面
Sj+ gf ~~ Ø 球形面
!H~!i.m'- ■ 单镜设计
3 _f Laf A ■ 双镜设计
L
FHyiIO HNY{%D 
B6 x5E y@~.b^?_u 像散&斗鸡眼
'&?47+ W >%qGK-_ 
oFoG+H"&7\ x4*8q/G=D 盲点
r4J4|&ym GE Xz)4[ 
&m'O :ZS2 >7vSN<w~m 超级斗鸡眼
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O_-.@uo./( klT6?'S 像散&斗鸡眼
h6)hZ'z V $] |_xG-6{ 
`WWf?g W;~^3Hz6 双镜设计
" y
"C#:5 6 6:|) （等视角，零畸变，无色差）
8}xU]N#EV JR
2v}b 
)lB-D;3[_ ,m3 AVHa*G 双镜设计基本结构
g|)e3q{M {E W}Wd 设计结果
xqP0Z) ,Ow Sl:\5]'yJ 
`dEWP;#cp /Klwh1E 最终结构
8 Sl[& +ZizT .$& 
pRMM1&H tSY eZ~ 视场
&bB p`h !Z%QD\knY 性能指标
uBl&|yvxB Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
Ko/_w_ Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
uK pl+> Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
kZUuRB~om Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
G?3S_3J2 Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
Q{>9Dg Ø 色环：人眼无法分辨
2q2w o&uK 1;? L:A （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）
