變焦距系統
1 變焦距系統的分類
根據象面位移的補償方法把變焦距系統分成光學補償的變焦距系統和機械補償的變焦距系統。機械補償的變焦距系統：焦距的不斷變化和象面的固定不動，是由組元的非線性位移而實現的一種光學系統。光學補償的變焦距系統：焦距的不斷變化是由具有線性關系的組元位移而實現的光學系統。
2 變焦距系統的發展方向
（1）提高成像質量：為改善像質，人們做了很多的努力，采用的主要措施是利用計算機輔助設計提高設計水平；采用高精度加工中心加工凸輪；采用多層增透膜，提高鏡頭的透過率，而且彩色還原性能好；使用特殊材料，改善二級色差；使用非球面鏡；采用可變可動光闌等。通過這些措施，提高了變焦距鏡頭的像質；
（2）追求高變倍比：采用多組變焦形式；變焦形式不變，采用新型光學玻璃和人造晶體等；
（3）大視場：主要措施是前固定組復雜化，增加一些透鏡組；采用負的前固定組，緊接著是正的雙組聯動的變動組，這樣使光線通過前面的負透鏡組，后面的視場角小于物空間的視場角，從而達到擴大視場角的目的；采用非球面技術等；
（4）超近攝影：主要措施是用前固定組和后固定組分別調節或內調焦背調焦等；
（5）小型化：主要措施是用高折射玻璃；采用非球面；光闌移動；多組變焦等。
3 變焦距鏡頭最佳像面位移產生的原因和最佳像面位置的確定
變焦距鏡頭在光學設計時，是根據保持高斯像面不變的條件來確定變倍組和補償組移動量之間的函數關系。事實上，變焦距鏡頭的最佳像面即實際像面，在變焦過程中是連續改變的。它的變化規律是設計者在充分利用了變焦距鏡頭的各種因素進行像差校正后，與變焦距鏡頭的誤差和剩余像差有關。
在變焦距鏡頭中，由于變焦距鏡頭的誤差和剩余像差而引起的最佳像面位移，使長焦和短焦的聚焦像面即焦點并不一致。為了把像面位移控制的盡量小，一般先調整前固定組的軸向位置，使長焦和短焦的聚焦像面在同一位置。該短焦和長焦的同一聚焦像面稱為基準像面。
最佳像面位移也叫離焦量。確定最佳像面位置，就是要找到最佳像面到高斯像面的距離。確定最佳像面位置的方法有兩種，一種是測量的方法，另一種是計算的方法。
4 高斯幾何光學和高斯光學的范圍及意義
在高斯光學內的系統領域中的方程式，都是屬于線形的一階方程式，它是由幾何三角學的算式中，取角度接近于零時的值，故光線高度也被限制在很小的值內，這就是一般所謂的近軸光學范圍。一個充分校正好的光學系統，它的數學式完全在一階方程的敘述內，所以近軸光學所得的數據，更成了要測量一個光學系統好壞時的參考值了。
高斯光學的范圍是在近軸區內，其高冪次的像差數值小于1/4波長，不同系統的范圍不一樣大，故無法確定指出，需要通過像差的情形來判斷。在高斯光學領域中，球面和拋物面沒有區別的。
在任何光學系統中，雖然都具有全真映像區，但若超出高斯范圍后，全真映像的特性跟著消失了，近似值也不再合適。精確的計算值顯示，所有的像都有像差的存在。有些像差雖然可以完全消除，但卻無法使所有的像差項次全都等于零，公差的求取因而是非常必要也是非常重要的。
5 變焦距系統的設計
變焦距系統通常有幾部分組成，其中某些部分通過運動來改變焦距或者是放大倍率。變焦距系統的設計因為有運動的部件所以要比定焦系統的設計復雜的多。變焦距鏡頭的設計可分為兩個階段：
第一階段是近軸分析，包括選擇變焦形式，確定結構形式，計算初始結構參數。在這個過程中，是根據保持高斯像面不變的條件確定變倍組和補償組移動量之間的函數關系的。
第二階段是像差平衡，從而確定每個透鏡的實用參數。
6 結束語
變焦距系統是一種復雜的光學機械系統，如何真正掌握變焦距系統的精髓，需要不斷的學習，設計、實踐和修改，只有這樣才能更好地了解變焦距系統，為設計工作服務。
