摘要：從幾個(gè)方面介紹了對(duì)結(jié)構(gòu)型式的選擇考慮方法，具體地分析了每種方法對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的不同效果。為此在設(shè)計(jì)之前要求考慮各種因素，解決光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)好與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、外形尺寸要小之間的矛盾，最終選擇最佳設(shè)計(jì)方案，使之達(dá)到所要求的目的。

1 引言

設(shè)計(jì)變焦鏡頭在滿足各種各樣要求的條件下，需要解決光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)好與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、外形尺寸要小之間的矛盾。好的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)是既能滿足使用要求，又能夠盡量做到體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。因此設(shè)計(jì)的方向就是要考慮這些因素，在滿足這些條件下嘗試整個(gè)設(shè)計(jì)過程。

2 從像面位置穩(wěn)定要求考慮補(bǔ)償形式的選擇

變焦鏡頭按補(bǔ)償方法之不同可分為光學(xué)補(bǔ)償法和機(jī)械補(bǔ)償法兩種。機(jī)械補(bǔ)償法的變焦距鏡頭， 一般由前固定組1，變倍，2，補(bǔ)償組3和后固定組4構(gòu)成。變倍組作線性移動(dòng)，補(bǔ)償組作相對(duì)少量非線性移動(dòng)，以達(dá)到光學(xué)系統(tǒng)既變倍而像面位置又穩(wěn)定的要求。變倍組一般是負(fù)透鏡組，補(bǔ)償組有取正透鏡組，也有取負(fù)透鏡組的，如圖1和圖2所示。

圖1.正組變倍補(bǔ)償系統(tǒng)

圖2.負(fù)組變倍補(bǔ)償系統(tǒng)

機(jī)械補(bǔ)償法的變焦鏡頭像面位移，從高斯光學(xué)計(jì)算，總是可以完全補(bǔ)償?shù)?。但凸輪加工誤差以及其它加工誤差會(huì)引起像面偏移。假設(shè)變倍組和補(bǔ)償組之間間隔誤差為$d23，則引起像面位移量$lk‘，可由下式計(jì)算：

（1）

3 從外形尺寸和像質(zhì)要求考慮結(jié)構(gòu)形式

對(duì)于機(jī)械補(bǔ)償法變焦鏡頭，通過高斯光學(xué)計(jì)算確定變倍補(bǔ)償曲線之后，就要考慮選取變倍補(bǔ)償曲線的段落問題，因補(bǔ)償曲線形狀以及導(dǎo)程（即變倍組的總移動(dòng)量），對(duì)變焦鏡頭的外形尺寸（即頭部尺寸和總長(zhǎng)度）和凸輪的曲線形狀有很大的關(guān)系。所以開始設(shè)計(jì)時(shí)就必須從補(bǔ)償曲線情況和導(dǎo)程來考慮變倍補(bǔ)償曲線的選段問題。

圖3. 六倍變焦距鏡頭結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)圖

6 結(jié)論

總之，變焦距的結(jié)構(gòu)形式考慮方法很多，現(xiàn)只對(duì)一些典型的情況做了介紹，具體情況可根據(jù)具體的用途來考慮和設(shè)計(jì)。對(duì)于每種設(shè)計(jì)程序，因它考慮的因素較多，所以它們各自都存在一些不足與缺陷。如：由于各種像差的影響而使結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜化的問題；由于各透鏡組之間的倍率和焦距的相互關(guān)聯(lián)而出現(xiàn)相互不搭配的問題；由于結(jié)構(gòu)限制而影響像質(zhì)的問題等。因此，要設(shè)計(jì)好一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，必須根據(jù)它的具體使用情況和范圍，綜合考慮，解決好光學(xué)系統(tǒng)即要像質(zhì)好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、外形尺寸要小之間的矛盾。當(dāng)然對(duì)于外形尺寸沒有嚴(yán)格限制的，可適當(dāng)提高光學(xué)系統(tǒng)的一些設(shè)計(jì)參數(shù)，以利于提高成像質(zhì)量。

審核編輯 ：李倩