变焦距系统
1 变焦距系统的分类
根据象面位移的补偿方法把变焦距系统分成光学补偿的变焦距系统和机械补偿的变焦距系统。机械补偿的变焦距系统：焦距的不断变化和象面的固定不动，是由组元的非线性位移而实现的一种光学系统。光学补偿的变焦距系统：焦距的不断变化是由具有线性关系的组元位移而实现的光学系统。
2 变焦距系统的发展方向
（1）提高成像质量：为改善像质，人们做了很多的努力，采用的主要措施是利用计算机辅助设计提高设计水平；采用高精度加工中心加工凸轮；采用多层增透膜，提高镜头的透过率，而且彩色还原性能好；使用特殊材料，改善二级色差；使用非球面镜；采用可变可动光阑等。通过这些措施，提高了变焦距镜头的像质；
（2）追求高变倍比：采用多组变焦形式；变焦形式不变，采用新型光学玻璃和人造晶体等；
（3）大视场：主要措施是前固定组复杂化，增加一些透镜组；采用负的前固定组，紧接着是正的双组联动的变动组，这样使光线通过前面的负透镜组，后面的视场角小于物空间的视场角，从而达到扩大视场角的目的；采用非球面技术等；
（4）超近摄影：主要措施是用前固定组和后固定组分别调节或内调焦背调焦等；
（5）小型化：主要措施是用高折射玻璃；采用非球面；光阑移动；多组变焦等。
3 变焦距镜头最佳像面位移产生的原因和最佳像面位置的确定
变焦距镜头在光学设计时，是根据保持高斯像面不变的条件来确定变倍组和补偿组移动量之间的函数关系。事实上，变焦距镜头的最佳像面即实际像面，在变焦过程中是连续改变的。它的变化规律是设计者在充分利用了变焦距镜头的各种因素进行像差校正后，与变焦距镜头的误差和剩余像差有关。
在变焦距镜头中，由于变焦距镜头的误差和剩余像差而引起的最佳像面位移，使长焦和短焦的聚焦像面即焦点并不一致。为了把像面位移控制的尽量小，一般先调整前固定组的轴向位置，使长焦和短焦的聚焦像面在同一位置。该短焦和长焦的同一聚焦像面称为基准像面。
最佳像面位移也叫离焦量。确定最佳像面位置，就是要找到最佳像面到高斯像面的距离。确定最佳像面位置的方法有两种，一种是测量的方法，另一种是计算的方法。
4 高斯几何光学和高斯光学的范围及意义
在高斯光学内的系统领域中的方程式，都是属于线形的一阶方程式，它是由几何三角学的算式中，取角度接近于零时的值，故光线高度也被限制在很小的值内，这就是一般所谓的近轴光学范围。一个充分校正好的光学系统，它的数学式完全在一阶方程的叙述内，所以近轴光学所得的数据，更成了要测量一个光学系统好坏时的参考值了。
高斯光学的范围是在近轴区内，其高幂次的像差数值小于1/4波长，不同系统的范围不一样大，故无法确定指出，需要通过像差的情形来判断。在高斯光学领域中，球面和抛物面没有区别的。
在任何光学系统中，虽然都具有全真映像区，但若超出高斯范围后，全真映像的特性跟着消失了，近似值也不再合适。精确的计算值显示，所有的像都有像差的存在。有些像差虽然可以完全消除，但却无法使所有的像差项次全都等于零，公差的求取因而是非常必要也是非常重要的。
5 变焦距系统的设计
变焦距系统通常有几部分组成，其中某些部分通过运动来改变焦距或者是放大倍率。变焦距系统的设计因为有运动的部件所以要比定焦系统的设计复杂的多。变焦距镜头的设计可分为两个阶段：
第一阶段是近轴分析，包括选择变焦形式，确定结构形式，计算初始结构参数。在这个过程中，是根据保持高斯像面不变的条件确定变倍组和补偿组移动量之间的函数关系的。
第二阶段是像差平衡，从而确定每个透镜的实用参数。
6 结束语
变焦距系统是一种复杂的光学机械系统，如何真正掌握变焦距系统的精髓，需要不断的学习，设计、实践和修改，只有这样才能更好地了解变焦距系统，为设计工作服务。
