引言
%GQP iWu 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。
9#L0Q%, * 7KXc9:p + 产品目的
o Y{L0B[ Ø 协调水下作业手眼一致性
MX2 Zm Ø 广视角
o Mk6ZzZ,> Ø 单位放大率
GZ(
W6 4 设计目标
|{]W (/ Ø 单位放大率
A
J<Sa= Ø 广角（从60度提升到160度）
`Nmw Ø 小尺寸（目标是小于60mm）
6O uB} * Ø 小畸变
~fbFA?g3 Ø 无垂轴色差（全可见光波段）
Xg E\q Ø 低视度调节
v#J 2yg Ø 低双眼差异
w}nc ^6qH 起始
结构 HfEU[p7) \7o&'zEw 
h3U| ~h +Z99 x# 理想平板结构的折射光路（水中视场90度，眼睛视角140度）
# InuN8sI ] }XsP 
{2QCdj46 ] /&qv6D*d 角放大率和畸变（45度
视场角放大率1.59）
~Ry?}5&: Hz39v44 
VJquB8?H
},<(VhP 
\2F{r<A\@ o6L\39v_ 色差（45度视场色差22分，人眼
分辨率约为1分）
KG7 ~)g ObJgJr 设计方案
r$<-2lW Ø 柱面环绕式
*9Eep~ 6 Ø 多面式
wj$l 093 Ø 楔形面
,`kag~ bZ Ø 球形面
!0i6:2nw ■ 单镜设计
?Vg251-H ■ 双镜设计
/,#HGu]q' .=@xTJh 
5eS0
B{,c {yFCGCs 像散&斗鸡眼
Ik W 8$> 2Iv&XxSo 
zY_?$9l0 5,Rxc= 盲点
|qe[`x;
% ePF)wl;m 
i" 0]L5=P &!Sq6<!v2 超级斗鸡眼
!j8.JP}!) \M$e#^g 
DAYR=s . tRp 像散&斗鸡眼
-;T !d ITpo:"X g 
F_ C7S I$yFCd Xr 双镜设计
e'"2yA8dh" ?xkw~3Yfi （等视角，零畸变，无色差）
2H\ }N^;f YF)uAJ Ak 
OO$YwOKS V c 2 (R^ 双镜设计基本结构
]Q8[,HTG "INIP? 设计结果
S=f:-?N| (3. B\8s 
TPE1}8p17 z?Hi
u6c- 最终结构
N+0[p@0 /J@<e{&t~ 
1:Sq?=& dUvgFOy|P 视场
&|]GTN `E )~>
C1< 性能指标
[ :Upn)9 Ø 视场：140度（横向）X 90度（纵向）（水中和眼中）
~-J!WC==U Ø 畸变：0.03%（5%可接受）
: }B=Bk/q Ø 双眼会聚：12分（几度可接受）
Ye e%
<<S Ø 视场会聚度变化：1.14分（几分可接受）
%2q0lFdcM Ø 分辨率：多数视场小于1分（以6mm瞳孔计算）
^pc?oDPSg Ø 色环：人眼无法分辨
]S2F9 ,`Yx(4 !rR （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）
