精密光学镜头装配中机械设计的考虑

精密光学镜头装配中机械设计的考虑在精密光学镜头的装配过程中，为了实现高精度高效率以及便于复检，需要的不只是高精度仪器设备，更需要在光学设计以及机械设计中充分考虑装配的需要。

本文以两个实例来探讨机械结构设计在光学镜头装调中的应用：

两种设计：

“Poker Chip”Design

“Tree Approach”

中低精度的镜头在装配时，一般采用被动式，如“Tree Approach” 所示。装配精度主要由镜筒的内壁加工精度决定，而镜片与镜筒的接触一般为“面”接触。

中高精度的镜头装配，则必须采用主动式装配，在装配过程中，监控各镜片间的相对位置，以保证其同轴性和间距，如“poker Chip” 所示。此时，镜片与镜筒之间需要有一定的间隙与调整空间，装配精度不再由镜筒的内壁精度决定。为保证对镜片实现高精度和高灵敏度的调整，一般镜片与镜筒支撑之间的接触为“环线”接触，或针对每个镜片半径特殊设计的“窄环面”接触。

主动装配中，仅保证同轴度的话，对镜片通常有四个自由度的调整：2维平移，2维倾斜。实际镜头设计中，不同曲率的镜片对这种调整的敏感程度是不同的，比如曲率越大则越敏感。从

效率与成本角度考虑，在镜筒设计中，对比较敏感的镜片的支撑，一般设计成“环线”或“窄环面”方式，而对不敏感的镜片，则设计成“面”接触支撑。

因此实际高精度镜头在镜筒设计与装配方案的考虑上，一般采用了“混搭”的方式。

下面是Zeiss和Nikon公开展示的镜头的实体剖面图，仔细观察，我们可以揣摩出这两个著名厂商在装配方案与镜筒设计上的一些细节考虑。

Zeiss镜头剖面图

Nikon 镜头剖面图