在精密光學(xué)鏡頭的裝配過程中，為了實(shí)現(xiàn)高精度高效率以及便于復(fù)檢，需要的不只是高精度儀器設(shè)備，更需要在光學(xué)設(shè)計(jì)以及機(jī)械設(shè)計(jì)中充分考慮裝配的需要。
本文以兩個實(shí)例來探討機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在光學(xué)鏡頭裝調(diào)中的應(yīng)用：
兩種設(shè)計(jì)：
“Poker Chip” Design
“Tree Approach”
中低精度的鏡頭在裝配時，一般采用被動式，如“Tree Approach” 所示。裝配精度主要由鏡筒的內(nèi)壁加工精度決定，而鏡片與鏡筒的接觸一般為“面”接觸。
中高精度的鏡頭裝配，則必須采用主動式裝配，在裝配過程中，監(jiān)控各鏡片間的相對位置，以保證其同軸性和間距，如“poker Chip” 所示。此時，鏡片與鏡筒之間需要有一定的間隙與調(diào)整空間，裝配精度不再由鏡筒的內(nèi)壁精度決定。為保證對鏡片實(shí)現(xiàn)高精度和高靈敏度的調(diào)整，一般鏡片與鏡筒支撐之間的接觸為“環(huán)線”接觸，或針對每個鏡片半徑特殊設(shè)計(jì)的“窄環(huán)面”接觸。
主動裝配中，僅保證同軸度的話，對鏡片通常有四個自由度的調(diào)整：2維平移，2維傾斜。實(shí)際鏡頭設(shè)計(jì)中，不同曲率的鏡片對這種調(diào)整的敏感程度是不同的，比如曲率越大則越敏感。從效率與成本角度考慮，在鏡筒設(shè)計(jì)中，對比較敏感的鏡片的支撐，一般設(shè)計(jì)成“環(huán)線”或“窄環(huán)面”方式，而對不敏感的鏡片，則設(shè)計(jì)成“面”接觸支撐。
因此實(shí)際高精度鏡頭在鏡筒設(shè)計(jì)與裝配方案的考慮上，一般采用了“混搭”的方式。
下面是Zeiss和Nikon公開展示的鏡頭的實(shí)體剖面圖，仔細(xì)觀察，我們可以揣摩出這兩個著名廠商在裝配方案與鏡筒設(shè)計(jì)上的一些細(xì)節(jié)考慮。
Zeiss鏡頭剖面圖
Nikon 鏡頭剖面圖
