引言
o ;`!kIQ 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。
}qC SS <a b; 9n'UX\ 产品目的
}X$l\pm Ø 协调水下作业手眼一致性
Rt=
X% [YL Ø 广视角
K]N~~*`%` Ø 单位放大率
e ^e$mtI 设计目标
FMu !z
Ø 单位放大率
- G ?%QG`v Ø 广角（从60度提升到160度）
d,'! .#e Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
V 2kWiyN Ø 小畸变
HdQj?f3 Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
@?2n]n6 Ø 低视度调节
#*%fu Ø 低双眼差异
t&c&KFK)I& 起始
结构 G%w_CMfH Qp:6= o0: 
<jd/t19DB rFXSO=P?Z 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
n@B{vyy rveVCT bC 
(iDBhC;/B 0#|7U_n 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
yS ruAkw% 4DM L 
jmW^`%;7
\ s f! 
QTh0 SL Ysk, w,K 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
sX'U|)/pD 5u pShtC 设计方案
'\4fU% Ø 柱面环绕式
d)*(KhYie@ Ø 多面式
GAJ~$AiwHH Ø 楔形面
+>E 5X4JC Ø 球形面
T0L+z/N_m. ■ 单镜设计
E *4t8 ■ 双镜设计
u[`v&e my[,w$YM 
</w 7W3F QV)}3pW 像散&斗鸡眼
7&t~R}&| wF;B @ 
5`UJouHi kbq:U8+k 盲点
^?Vq L\V5 8dV=1O$ / 
oQBiPN+v.3 !d |8'^gc 超级斗鸡眼
iQj2UTds3 G"f du(.@ 
zPE#[\O21B 9 d] tjT 像散&斗鸡眼
s;>VeD)*) ^^Bm$9 
p[;8 Rf8:+d[Jj| 双镜设计
$nc, ?)i! 5\+EHW!o （等视角，零畸变，无色差）
(l;C%O7* .r6YrB@[' 
;: ^ Lv |%3O) B 双镜设计基本结构
g(aNyn 2:/u2K 设计结果
8 +L7E- J{^n=X9M0J 
B^Bbso'{1 X#Ak'%J 最终结构
-Cml0}.O _H/67dcz, 
B{N=0 cSi kYTOldfY2 视场
WkcH 5[ Flne=ij6g 性能指标
->Q`'@'|P Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
t0I>5#*WU Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
6HB]T)n Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
a]{uZG n@i Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
VEr 6uvB Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
0\ZaMu # Ø 色环：人眼无法分辨
hQP6@KIe)
}Olr （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）
