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

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

一、引言

計算機輔助設(shè)計技術(shù)早已應(yīng)用到鏡頭的光學(xué)設(shè)計當中，鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計也有一些計算機輔助設(shè)計軟件，是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的多樣性或?qū)�業(yè)性強或要昂貴平臺支持而使用不便。光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求各個光學(xué)零件準確定位和合理固定,保證鏡頭的光學(xué)性能。對于照相物鏡、顯微物鏡、望遠物鏡、目鏡等大多數(shù)非變焦、光軸成直線的鏡頭來說，其基本結(jié)構(gòu)由透鏡、壓圈、鏡筒、隔圈組成。只要對這些結(jié)構(gòu)作自動設(shè)計，就能省去許多費事的構(gòu)思和繁瑣的計算。以自動設(shè)計得到基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),就不難修改成為所要求的特殊結(jié)構(gòu)，例如鏡筒與機殼的專用連接結(jié)構(gòu)。本文介紹的光學(xué)鏡頭基本結(jié)構(gòu)計算機輔助設(shè)計是基于廣泛應(yīng)用的AutoCAD平臺和采用人機交互式操作，用AutoLISP語言進行參數(shù)化和模塊化設(shè)計，通用性好且簡單易行。

二、鏡頭結(jié)構(gòu)分類

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

隔圈結(jié)構(gòu)類型比較多,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)類型如圖1所示。

圖1

鏡筒結(jié)構(gòu)大體可以分為兩類：直筒式和臺階式。

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)對邊緣光線是否擴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的方法是用戶根據(jù)鏡筒和壓圈分類的圖標菜單來選擇結(jié)構(gòu)形式，再通過文字提示用戶去決定選擇何種隔圈形式。

三、總體設(shè)計

把鏡頭基本結(jié)構(gòu)分成了六種類型，就可以把整個軟件系統(tǒng)設(shè)計成六個主程序來分別完成六種類型結(jié)構(gòu)的設(shè)計。首先讓用戶輸入光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸，然后選擇：只畫光學(xué)系統(tǒng)圖或畫六種類型中一種類型結(jié)構(gòu)圖。每個主程序要調(diào)用光學(xué)系統(tǒng)、壓圈、鏡筒、隔圈的子程序完成整個光學(xué)鏡頭裝配圖繪制和自動設(shè)計。軟件系統(tǒng)框圖如圖 3所示。

圖2