浅谈可变光阑机构的设计

可变光阑是镜头的一个重要机构，它主要用来控制通过光学系统的光通量，改变像面的照度，控制曝光时间，适应于各种亮度的情况下拍摄，从而获得更好的清晰度。

具体结构见图1，光阑片5的一端铆有光阑铆钉2，它插在光阑固定环6的孔内，光阑片另一端的背面也铆有光阑铆钉，它在光阑转环3的槽内移动，当转动光阑手轮7时，通过光阑拨钉4，使光阑转环转动时，就推动光阑片上的铆钉，光阑片则以装入固定环的铆钉为旋转轴摆动，光阑孔随着光阑手轮转动而改变其直径，由大到小，反之由小到大。

图1：1--后主体；2--光阑铆钉；3--光阑转环；4--光阑拨钉；5--光阑片；6--光阑固定环；7--光阑手轮

根据光学系统的最大光孔直径和相对孔径系列可设计可变光阑形状和尺寸及光阑手轮相对各级光孔的刻度标志。光阑片一般可以设计成单圆弧、双圆弧和等转角可变光阑。在有些情况下，也可以通过作图法设计或直接查表。但是，按查表画出的光阑片是一种最窄的极限状态，这种光阑片数量多，加工和装配都很不方便。

实际上，一般镜头结构允许光阑片有较大的外径。在这种情况下，加宽光阑片，就可以减少光阑片片数。因此，必须修正选取的光阑片，用查表和作图相结合的办法，很快就会求出减少后的光阑片的片数。

具体作法如图2（以最大光孔2Pn=20mm为例）:(1) 首先按最大光孔查表，确定rm=10mm；ω=135°，如图2(a)，(D0=28mm，y=30°，N=12为参考)；(2) 按镜头实际尺寸确定最大外径，D0=40mm，rm不变，ω不变,画一光阑片，光阑钉在两圆中心圆上，如图2(b)；

图2

(3) 再画一固定环，外径与D0相同，内径与rm相同，光阑钉在两圆中心圆上，假设取60°，先画出两光阑钉的位置，如图2(c)；(4) 在固定环中心画一最小光孔，让光阑片绕第一个固定钉转动至最小光孔位置，画出其位置轮廓线，再把光阑片放在y=60°的位置上，绕第二个固定钉转动至最小光孔位置上，再画出光阑片的轮廓线，如图2(e)，比较光阑片的两个位置；如果在最大光孔内没有漏光，即为成功；根据γ=60°N取6片即可；(5) 若有漏光，如图3(黑色处)，就重新选取或缩小角，或增大光阑片宽度；

图3

相对孔径系列是以一比根号二为公比的等比级数关系变化（如表1）。

表1

由相对孔径系列及最大光孔直径可按下式求出各级光孔直径：

式中：    D0为最大光孔直径；F0为最大光孔直径的F数；Dn为各级光孔直径；Fn为各级光孔所对应F数。

相对孔径数值的分母，刻制在光阑手轮7上（见图1）。相对孔径数值一般标注两：一种是“F”制，一种是“T”制。“T”制光圈考虑了光线通过光学系统的损失，像面实际得到的光能量，因此，“T”制较之“F”制更准确、可靠。