摘要：本文在AutoCAD平臺(tái)的基礎(chǔ)上對(duì)常用光學(xué)鏡頭基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化和模塊化自動(dòng)設(shè)計(jì)。根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸可以一次性設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)裝配圖，而且可以從裝配圖方便地分離零件圖。同時(shí)還提供了多種結(jié)構(gòu)形式供設(shè)計(jì)者選擇。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；光學(xué)鏡頭；結(jié)構(gòu)

一、引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)早已應(yīng)用到鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)當(dāng)中，鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣性或?qū)�業(yè)性強(qiáng)或要昂貴平臺(tái)支持而使用不便。光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求各個(gè)光學(xué)零件準(zhǔn)確定位和合理固定,保證鏡頭的光學(xué)性能。對(duì)于照相物鏡、顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、目鏡等大多數(shù)非變焦、光軸成直線的鏡頭來(lái)說(shuō)，其基本結(jié)構(gòu)由透鏡、壓圈、鏡筒、隔圈組成。只要對(duì)這些結(jié)構(gòu)作自動(dòng)設(shè)計(jì)，就能省去許多費(fèi)事的構(gòu)思和繁瑣的計(jì)算。以自動(dòng)設(shè)計(jì)得到基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),就不難修改成為所要求的特殊結(jié)構(gòu)，例如鏡筒與機(jī)殼的專(zhuān)用連接結(jié)構(gòu)。本文介紹的光學(xué)鏡頭基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是基于廣泛應(yīng)用的AutoCAD平臺(tái)和采用人機(jī)交互式操作，用AutoLISP語(yǔ)言進(jìn)行參數(shù)化和模塊化設(shè)計(jì)，通用性好且簡(jiǎn)單易行。

二、鏡頭結(jié)構(gòu)分類(lèi)

常用光學(xué)鏡頭諸如望遠(yuǎn)物鏡、顯微物鏡、照相物鏡和目鏡,基本結(jié)構(gòu)包括四個(gè)部分:透鏡、隔圈、鏡筒、壓圈。

隔圈結(jié)構(gòu)類(lèi)型比較多,它受前后透鏡直徑和通光孔徑的大小差別影響較大,也受其它結(jié)構(gòu)要素影響。隔圈結(jié)構(gòu)類(lèi)型如圖1所示。

圖1

鏡筒結(jié)構(gòu)大體可以分為兩類(lèi)：直筒式和臺(tái)階式。

壓圈的結(jié)構(gòu)形式包括外螺紋壓圈和內(nèi)螺紋壓圈，在實(shí)際應(yīng)用中大多采用外螺紋壓圈，因此本文僅考慮外螺紋壓圈，又根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)邊緣光線是否擴(kuò)散和外觀要求的不同，壓圈可以分成三種形式。

僅以鏡筒和壓圈的結(jié)構(gòu)形式組合(暫考慮隔圈一種形式)就可以把鏡頭結(jié)構(gòu)分為如圖2所示的六種形式。

本文所述CAD的方法是用戶(hù)根據(jù)鏡筒和壓圈分類(lèi)的圖標(biāo)菜單來(lái)選擇結(jié)構(gòu)形式，再通過(guò)文字提示用戶(hù)去決定選擇何種隔圈形式。

三、總體設(shè)計(jì)

把鏡頭基本結(jié)構(gòu)分成了六種類(lèi)型，就可以把整個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)成六個(gè)主程序來(lái)分別完成六種類(lèi)型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先讓用戶(hù)輸入光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸，然后選擇：只畫(huà)光學(xué)系統(tǒng)圖或畫(huà)六種類(lèi)型中一種類(lèi)型結(jié)構(gòu)圖。每個(gè)主程序要調(diào)用光學(xué)系統(tǒng)、壓圈、鏡筒、隔圈的子程序完成整個(gè)光學(xué)鏡頭裝配圖繪制和自動(dòng)設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)框圖如圖 3所示。

圖2