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计算机辅助设计光学镜头基本结构

计算机辅助设计光学镜头基本结构

AutoCAD平台的基础上对常用光学镜头基本结构进行参数化和

模块化自动设计。根据光学系统外形尺寸可以一次性设计出结构装配

图,而且可以从装配图方便地分离零件图。以下是我整理的关于计算

机辅助设计光学镜头基本结构，希望大家认真阅读!

一、引言

计算机辅助设计技术早已应用到镜头的光学设计当中,镜头的

结构设计也有一些计算机辅助设计软件,但是由于结构设计的多样性

或专业性强或要昂贵平台支持而使用不便。光学镜头的结构设计要求

各个光学零件准确定位和合理固定,保证镜头的光学性能。对于照相

物镜、显微物镜、望远物镜、目镜等大多数非变焦、光轴成直线的镜

头来说,其基本结构由透镜、压圈、镜筒、隔圈组成。只要对这些结

构作自动设计,就能省去许多费事的构思和繁琐的计算。以自动设计

得到基本结构为基础,就不难修改成为所要求的特殊结构,例如镜筒

与机壳的专用连接结构。本文介绍的光学镜头基本结构计算机辅助设

计是基于广泛应用的AutoCAD平台和采用人机交互式操作,用

AutoLISP语言进行参数化和模块化设计,通用性好且简单易行。

二、镜头结构分类

常用光学镜头诸如望远物镜、显微物镜、照相物镜和目镜,基

本结构包括四个部分:透镜、隔圈、镜筒、压圈。

隔圈结构类型比较多,它受前后透镜直径和通光孔径的大小差

别影响较大,也受其它结构要素影响。

镜筒结构大体可以分为两类:直筒式和台阶式。压圈的结构形

式包括外螺纹压圈和内螺纹压圈,在实际应用中大多采用外螺纹压圈,

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因此本文仅考虑外螺纹压圈,又根据光学系统对边缘光线是否扩散和

外观要求的不同,压圈可以分成三种形式。

三、总体设计

把镜头基本结构分成了六种类型,就可以把整个软件系统设计

成六个主程序来分别完成六种类型结构的设计。首先让用户输入光学

系统外形尺寸,然后选择:只画光学系统图或画六种类型中一种类型

结构图。每个主程序要调用光学系统、压圈、镜筒、隔圈的子程序完

成整个光学镜头装配图绘制和自动设计。

在设计程序时采用了模块化设计,一个模块实现某一特定的功

能,各个模块功能不重复,相互之间共享数据资源,存在调用关系。

在本设计中我们主要采用编制下拉菜单的方法提供用户界面。

建立的新菜单文件名是BIT.MNU,编辑的下拉菜单区是POP6,名称是

BYSJ。

PartControl项主要用于完成设计之后分离各零件,单独把每

个零件从装配图中拆出,或者把某个零件上的所有线条一起进行编辑。

InputData项主要用于光学系统参数的输入并转化为数据文

件以便于其它程序的取用。

DrawLensOnly项用于不需要设计整个镜头结构时单独绘制

光学系统图。

SelectType项用于六种结构类型的选择。它调用了图标菜单

ICON,将六种类型的结构简图用图像形式形象地显示出来,使用户很

方便地选择所需要的结构类型

四、关键技术处理

1.镜筒壁厚和压圈宽度

镜筒壁厚与它的直径有关。螺纹退刀槽处的镜筒壁厚一般是整

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个结构中的最薄之处。因此程序中以退刀槽处为壁厚基准,各种直径

范围的壁厚选择由条件语句完成。在台阶式结构中中间部分各处的壁

厚都与退刀槽处的壁厚相等,而在直筒式结构中中间部分的壁厚要比

退刀槽处的壁厚大一些。同理压圈宽度、螺距和起子槽的大小也按直

径范围的选择由条件语句完成。

2.镜筒两端轴向尺寸

为保护前镜片,镜筒的前端表面应超出凸透镜前表面某一预置

尺寸。而镜筒后端表面则要与压圈后表面相平齐或稍为超出压圈后表

面。

3.镜筒台阶轴向尺寸

位于镜筒内孔台阶处的隔圈和压圈与台阶端面之间必须空出

一些距离,以保证各零件尺寸有误差时隔圈和压圈都不得碰到台阶,

这样才能起到应有的定位和压紧作用。本设计的镜筒台阶尺寸是根据

透镜的边缘厚度来处理确定的。

4.从装配图拆出零件图

利用AntoC