摘要：從幾個方面介紹了對結(jié)構(gòu)型式的選擇考慮方法，具體地分析了每種方法對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生的不同效果。為此在設(shè)計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)簡單化、外形尺寸要小之間的矛盾，最終選擇最佳設(shè)計方案，使之達到所要求的目的。

1 引言

設(shè)計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)簡單化、外形尺寸要小之間的矛盾。好的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當是既能滿足使用要求，又能夠盡量做到體積小、結(jié)構(gòu)簡單。因此設(shè)計的方向就是要考慮這些因素，在滿足這些條件下嘗試整個設(shè)計過程。

2 從像面位置穩(wěn)定要求考慮補償形式的選擇

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

圖1.正組變倍補償系統(tǒng)

圖2.負組變倍補償系統(tǒng)

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

（1）

3 從外形尺寸和像質(zhì)要求考慮結(jié)構(gòu)形式

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

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。對于每種設(shè)計程序，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)計好一個光學(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)簡單化、外形尺寸要小之間的矛盾。當然對于外形尺寸沒有嚴格限制的，可適當提高光學(xué)系統(tǒng)的一些設(shè)計參數(shù)，以利于提高成像質(zhì)量。

審核編輯 ：李倩