摘要：從幾個方面介紹了對結構型式的選擇考慮方法，具體地分析了每種方法對結構設計產生的不同效果。為此在設計之前要求考慮各種因素，解決光學系統像質好與結構簡單化、外形尺寸要小之間的矛盾，最終選擇最佳設計方案，使之達到所要求的目的。

1 引言

設計變焦鏡頭在滿足各種各樣要求的條件下，需要解決光學系統像質好與結構簡單化、外形尺寸要小之間的矛盾。好的結構形式應當是既能滿足使用要求，又能夠盡量做到體積小、結構簡單。因此設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計過程。

2 從像面位置穩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，以達到光學系統既變倍而像面位置又穩定的要求。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

圖2.負組變倍補償系統

機械補償法的變焦鏡頭像面位移，從高斯光學計算，總是可以完全補償的。但凸輪加工誤差以及其它加工誤差會引起像面偏移。假設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 從外形尺寸和像質要求考慮結構形式

對于機械補償法變焦鏡頭，通過高斯光學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系。所以開始設計時就必須從補償曲線情況和導程來考慮變倍補償曲線的選段問題。

圖3. 六倍變焦距鏡頭結構形式設計圖

6 結論

總之，變焦距的結構形式考慮方法很多，現只對一些典型的情況做了介紹，具體情況可根據具體的用途來考慮和設計。對于每種設計程序，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構形式復雜化的問題；由于各透鏡組之間的倍率和焦距的相互關聯而出現相互不搭配的問題；由于結構限制而影響像質的問題等。因此，要設計好一個光學系統，必須根據它的具體使用情況和范圍，綜合考慮，解決好光學系統即要像質好、結構簡單化、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，可適當提高光學系統的一些設計參數，以利于提高成像質量。

審核編輯 ：李倩