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变焦镜头的历史变焦镜头的历史源远流长，比一般人所想象的深远得多、事实上，它诞生的时候，摄影术尚未进入实用阶段。
早在1834年，英国数学家彼得·巴洛就已经提出在伸缩式望远镜的目镜组内加上一块负透镜（发散透镜），“使加长的透镜可以调节．从而能够以任意比例改变其放大率，甚至毋须使透镜离开眼晴或者使视线离开目标。
”巴洛对可变放大率的“随意调节”式望远镜的这一构思终于在1890和1891年开花结果，分别由一位英国人、一位法国人和两位德国人发明了实质上十分相似的可变望远镜头。
这些可变望远镜头受到普遍的欢迎。
但也存在着若干严重的缺点。
每逢改变镜头的放大率（焦距），相机都要重新对焦。
而且，随着焦距的加大，镜头的有效光圈值还会逐渐变小。
从而使曝光控制变得格外复杂、不过，最严重的缺点还是影象的质量会因此而显著变化，无法与普通镜头比拟。
到了1902年，查尔出·C·艾伦才初步解决了上述问题。
这位美国光学家因而取得了第一只真正的变焦镜头的专利权。
艾伦的专利是在两块固定镜片之间加入一块活动镜片。
当这块活动镜片离开前镜片时，可使焦距缩短；反之，当移向另一方向时可使焦距增长。
在最短和最长的位置上，焦点可保持相同。
在中间位置时，焦点虽有所偏移，但是，只要使用较小的光圈值，这点偏移还是可接受的。
世界上第一只现代化的变焦镜头（25-80毫米f/2.8Busch Vario-Glaukar）是1932年由德国光学家赫尔穆特·瑙曼为西门子的16毫米活动电影摄影机而设计的。
这支变焦镜头的结构颇为复杂，由8块透镜分6组构成，后面有一段固定不动，由两组独立活动的镜片分别完成变焦和对焦功能。
其中的一组称为“Variator”（变焦透镜），可由前到后作直线运动，以改变焦距。
另一组活动镜片称为“Com pensaor”（补偿透镜），位于镜头的前部。
它的移动轨迹是偏心的，先向前，然后再偏移，借以保证影像在任何焦距位置时都具有正确的焦点。
一款变焦镜头的设计摘要：目前变焦镜头的设计和制造技术日趋成熟，变焦镜头的结构从粗重到小巧，从粗略的光学补偿到精准的机械补偿，从单一的性能到多性能取得了飞速的发展。
今后的光学变焦镜头将向着提高成像质量，提高变倍比和大视场的方向发展。
根据光学设计中通过改变各组元之间的间隔改变整个系统的焦距的关系，利用光学软件CODEV设计了一款简单的变焦镜头。
该变焦镜头具有结构简单，成像质量好，制造成本低等特点。
且该变焦镜头的场曲控制在0.1以内，畸变控制在0.15以内，经过像质评估完全满足对取景摄像的需要。
关键词：变焦；光学设计；CODEV；像质近年来，随着科学技术的发展，变焦镜头在成像质量、变倍比范围、外形尺寸和视场范围等方面都获得了很大的发展，使变焦镜头的使用逐渐扩散到各个领域。
从最初的摄像仪器、照相机到望远镜、显微镜，再到现在的各种监控系统、手机拍摄系统和机器视觉，变焦镜头已经在我们的日常生活、工业生产、科学研究和军事装备中发挥着重要的作用。
本文通过用光学设计软件CODEV来设计一款结构简单，成像质量好和大视场的变焦镜头。
1．原理分析变焦镜头以其焦距在一定范围内连续可变而像面位置基本不变的特点，成为监视，测量运动目标的一种常用光学镜头【1,2】。
其原理是利用系统中两个或两个以上透镜组的移动，改变系统的组合焦距，而同时保持最后像面不变，使系统在变焦过程中活的连续清晰的像的镜头【3,4】。
变焦镜头最大的优点是能够根据拍摄需求变换焦距，与固定焦距镜头不同，变焦镜头并不是依靠迅速更换镜头来实现镜头焦距变换的，而是通过推拉或旋转镜头的变焦环来实现镜头的焦距变换，在镜头变焦范围内的任何焦距都能用来摄影，这就为实现构图的多样化创造了条件【5】。
2．模型分析选取本文采用美国专利局2017年10月的专利号为09804371的结构作为初始模型。
该专利焦距为10.40—30.00，F数为2.06—4.90，是一个8片式结构，其中有6个非球面。
变焦镜头的详细构造原理
变焦镜头是一种能够调节焦距的镜头，它通过调整镜头构造中的一些特定元件的相对位置来实现放大或缩小视野的功能。
一个典型的变焦镜头通常由以下几个主要元件构成：
1. 前组元件（前组透镜组）：位于镜头前端，用于调节远景的清晰度。
它通常由凸透镜、凹透镜或非球面透镜组成。
2. 后组元件（后组透镜组）：位于镜头后端，用于调节近景的清晰度。
它通常由凸透镜、凹透镜或非球面透镜组成。
3. 变焦组元件（变焦组透镜组）：位于前组元件和后组元件之间，用于实现焦距的调节。
它通常由若干个透镜组成，透镜的相对位置和面对面的距离可以通过电机或手动控制来调整。
4. 光圈控制机构：用于调节光线通过镜头的多少。
它通常由一个可调节的圆形孔径组成，可以通过手动或自动控制来改变光圈的大小。
当改变变焦镜头的焦距时，前组元件、后组元件和变焦组元件的相对位置会随之改变。
这样一来，不论是近景还是远景，镜头都能够通过调整焦距来使其处于最佳清晰度区域内。
需要注意的是，变焦镜头的构造方式和工作原理可能会因不同的镜头类型和品牌而有所差异，但上述构造原理是基本相同的。
全画幅微单版超长焦变焦镜头适马150-600mmDGDN评测·评测前言产品介绍2015年前后的这段时间，是超长焦变焦镜头集中爆发的一个时段，比如适马就相继发布了适用于单反150-600mm F5-6.3 DG OS HSM 这支镜头的C版和S版镜头，而从2018年开始，其他厂商纷纷进入全画幅微单领域之后，作为五年前就已经踏足全画幅微单的索尼，为了迅速的拉开和其他品牌的差距，随后迅速发布了SEL200600G以及SEL600F40GM，这也让索尼用户更早的享受到了长焦的拍摄乐趣。
但高昂的价格让越来越多的用户又重新唤起了对适马150-600的记忆，市场的呼声也越来越高，终于在今年的8月份，适马正式发布了微单版的150-600mm镜头：150-600mm F5-6.3 DG DN OS，同期推出E和L两个卡口的版本。
本次我测试的是E卡口的版本。
适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS | Sports适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS镜头包装沿袭了适马镜头一贯的低调和内敛设计风格，包装盒白底黑条的部分写着“适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS”表示着包装箱里镜头的身份，包装箱上的银灰色的圆形“S”标展现了其隶属Sports系列。
这一点设计也是延续了适马家族化的包装设计语言，具有相当高的辨识度。
适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS | Sports镜头的包装箱适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS | Sports镜头包装清单适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS | Sports镜头包装清单内提供了一个量身定制的镜头包、镜头本体位于镜头包内，此外还提供了两个内六角扳手、固定螺丝、保修卡、多国语言的说明书、镜头肩带、镜头盖以及遮光罩。
适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS | Sports·适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS | Sports主要规格（以L卡口为例）·镜头结构：15组25片·视角：16.4°-4.1°·光圈叶片数：9 (圆形光圈)·最小光圈：f/22~f/29·最近对焦距离： 0.58m (150mm端)-2.8m (600mm端）·放大倍率：1:2.9 (180mm端)·滤镜口径：φ95mm·最大直径×长度：φ109.4mm×265.6mm·重量：2100g适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS | Sports适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS镜头采用了15组25片的光学结构，拥有L和E两个卡口的本，作为一款超远摄变焦镜头，适马150-600mm F5-6.3 DG DN OS镜头的尺寸此次算是瘦身成功，镜头最大直径仅为109.4mm，长度为265.6mm，相比于单反版的φ121mm×290mm的尺寸要小巧了很多，另外重量也由单反版的2860g减重至2100g。
高人气超长变焦单反镜头推荐·高人气超长变焦单反镜头1：佳能55-250STM作为与18-55mm STM焦段对应的镜头，EF-S 55-250mm f/4-5.6 IS STM成为了一款可以“衔接”的典型入门级中长焦镜头。
目前这款产品在市场内的报价约为1800元人民币左右。
这是佳能在这一焦段规格上发布的第三款镜头，全新的55-250mm STM镜头内置了目前最新的STM对焦马达，能够在拍摄静态以及动态图像时，发挥高速、静音的对焦性能。
另外，此镜头还采用了内对焦结构，最近对焦距离缩短至0.85m。
与18-55mm STM镜头一样，这款EF-S 55-250mm f/4-5.6 IS STM也支持全时手动对焦，在自动对焦完成后也可手动微调合焦位置。
并采用了对焦时镜头前端固定不旋转的设计，便于使用PL-C圆偏光滤镜。
最后，从具体参数上看，它采用了12组15片光学结构，包含1片UD镜片，等效焦距88-400mm。
内置IS功能可提供约3.5级防抖补偿功能，适合初学者购买使用。
·高人气超长变焦单反镜头2：佳能70-300L70-300mm规格镜头，往往是以入门级或者中端镜头居多。
而佳能EF 70-300mm f/4-5.6L IS USM镜头的出现，似乎改变了这一特点。
它是目前佳能L镜头家族中，比较新锐且适合旅行拍摄的高端镜头。
它的变焦范围较大，而且体积便携且画质表现出色，是一款典型的L级远摄变焦镜头。
这款被众多用户成为“胖白”的产品，人气颇高，市场参考报价为7000多元。
从外观上看，该镜头酷似佳能EF 70-200mm F4L小小白镜头，同样为白色全金属镜筒+红圈设计，具备防尘防水滴功能。
但虽然焦距加长了，但是其物理长度反而缩短至143mm，重量提升至1050克。
为了保证更好的清洁镜片组，其前组镜片加入了氟素镀膜。
从性能上看，其内置USM马达及独立处理器，提供最灵静与最快速准确的对焦效果。
你用过最长焦距的镜头是多少？300mm？400mm？本届photokina上展出的一支蔡司1700mm f/4镜头让人心潮澎湃，不过如果有人认为它是最长焦的民用镜头那就大错特错了，在6×6片幅上也许是，但在135系统上，我们曾经拥有更加变态的镜头。
因为我们对超长焦镜头的追求，源自于人类偷窥欲。
长焦几乎是所有手持相机的人——无论是专业摄影师还是爱好者——的最大梦想。
捧着巨大的炮筒，不但身边的MM会用钦佩的目光多看你两眼，关键是再也不用为一个合适的拍摄角度而翻山越岭了。
长焦镜头的特点主要有以下几点：一是视角小。
所以，拍摄的景物空间范围也小，在相同的拍摄距离处，所拍摄的影像大于标准镜头，适用于拍摄远处景物的细部和拍摄不易接近的被摄体。
二是景深短。
所以，能使处于杂乱环境中的被摄主体得到突出。
但给精确调焦带来了一定的困难，如果在拍摄时调焦稍微不精确，就会造成主体虚糊。
三是透视效果差。
这种镜头具有明显地压缩空间纵深距离和夸大后景的特点。
长焦距镜头在使用时，一般都是用来拍摄较远的景物。
由于空气的吸收及漫散射光线的影响。
所以，拍摄的影像反差较小，加之尘粒消光较严重，要达到十分精确的调焦是不容易的。
使用300毫米以上的超远摄镜头拍摄，还难以将各色光聚于一点，因而产生副光谱问题。
基于上述情况，所以，有时所拍摄的作品的成像质量不高。
虽然使用长焦距镜头要受到不少因素的影响，但其优点却是主要的。
在远距离拍摄风光人物、旅游摄影、人物肖像摄影，在看台拍摄舞台、体育比赛等照片，在动物园拍摄动物，在野外拍摄禽兽，加辅助镜进行近拍……等等，在这些众多的领域中，无处不是它的用武之地。
使用长焦距镜头拍摄，一般应使用高感光度及快速快门，以防止手持相机拍摄时照相机震动而造成影像虚糊。
在一般情况下拍摄，为了保持照相机的稳定，最好将照相机固定在三脚架上，无三脚架固定时，尽量寻找依靠物帮助稳定相机。
尼康1200-1700mm f/5.6-8.0名字长，镜筒更长的一款镜头，著名的mir网站称之为“所有变焦镜头他妈”（the mother of all Zooms），为什么？下面看看它的参数就知道了。
变焦镜头设计初始结构计算变焦镜头是一种能够通过调节焦距而改变画面中被摄体大小的摄影镜头。
在变焦镜头中，焦距是一个关键的参数，它决定了被摄体在画面中的大小。
设计一个变焦镜头需要考虑许多因素，包括光学性能、机械结构和镜头外观等。
在设计一个变焦镜头的初始结构时，首先需要确定的是镜头的焦距范围。
焦距范围越大，设计的难度也就越大。
在确定焦距范围之后，需要计算出各个焦距位置下的光学参数，例如像差、畸变和分辨率等。
这些参数对于确定每个镜片的曲率和厚度等参数是至关重要的。
在变焦镜头中，通常会使用多个镜片来实现不同的焦距。
这些镜片可以通过调节间距或曲率来改变光线的折射和聚焦效果。
在设计镜头的初始结构时，需要确定每个镜片的位置、曲率和厚度等参数。
这些参数的选择会影响到镜头的光学性能和成本。
因此，在设计中需要考虑到光学性能的要求和生产成本的限制。
除了光学性能外，镜头的机械结构也是设计的重要考虑因素之一。
在变焦镜头中，需要通过调节焦距环来改变焦距。
因此，焦距环的设计和机械结构的稳定性是至关重要的。
在设计焦距环时，需要考虑到旋转力矩的大小、手感的舒适度和操作的精确性等因素。
此外，变焦镜头的外观设计也是非常重要的。
一款好的变焦镜头不仅需要具备良好的光学性能和稳定的机械结构，还需要具备吸引人的外观设计。
外观设计包括镜头的形状、颜色和材料等方面。
这些因素都可以影响到用户的购买意愿和使用体验。
综上所述，设计一个变焦镜头的初始结构需要考虑到光学性能、机械结构和外观设计等多个因素。
在设计过程中，需要权衡各种需求和限制，以找到最佳的设计方案。
这个过程需要光学工程师、机械工程师和工业设计师等多个领域的专业知识和经验的结合。
只有通过不断的优化和改进，才能设计出性能优异、稳定可靠且具有吸引力的变焦镜头。
引言● 在我们要求具焦的能● 所谓变同范围变焦距● 由于一是使用大家通变焦镜头我们知道说一个系统大小、视场I 为像高im变焦镜头对孔径保持变焦时采取通过改变ZE 们成像镜头设具备变焦的能能力便可以应变焦，即镜头围景物的成像距来改变拍摄一个系统的焦用类似定焦镜通过举一反三头设计原道，设计好的统的接收面尺场和焦距三者mage, f 为焦头的变焦倍数持不变，但对取相对孔径（变镜片与镜片焦EMAX 设计要求中，能力，如CCT 应用于多种环头的焦距在一像。
我们通常所摄范围，因此焦距在某一范镜头的分析优三的练习可掌理介绍：的一组镜头如寸大小是固定有如下关系焦距，theta 为数为长焦距和于实际的高变即F/#)也跟片之间的间隔焦距变化，视角相应改变X 基础通常分两种：TV 监控镜头，环境条件，放大定范围可调节所说的变焦镜此非常利于画面范围可变，相当优化方法，本节掌握变焦镜头在如果变化镜片定不变的(像： 为视场角度。
和短焦距比值变倍比系统，跟随变化的方隔达到设计的视场变础实例-：定焦镜头与，红外探测镜大缩小或局部节，通过改变镜头一般指摄面构图。
当于由无数多节我们将带领在ZEMAX中片与镜片之间像面:CCD 或。
如下图所不值，也称为“，由于外形尺方案。
的焦距要求，变焦镜与变焦镜头。
镜头，摄影镜部特写，这是变焦距从而改摄像镜头，即多个定焦系统领大家使用Z 中的设计优化间的空气厚度COMS 或其它不:“倍率”。
理尺寸不希望过当系统的入镜头设成像镜头在镜头，双筒望是一个定焦镜改变系统视场即在不改变拍统组成的。
我ZEMAX 来设计化方法。
度，镜头的焦它探测面)，理论定义下，过大或二级光入瞳直径D 固设计在很多实际应望远镜等等，镜头所无法完场大小，达到拍摄距离的情我们在设计变计一个完整的焦距会随之变在基础光学在变焦过程光谱校正等问固定时，即系像面尺寸相同应用中通常也镜头具备变完成的。
到不同矩离不情况下通过改变焦镜头时也的变焦镜头，变化。
变焦镜头的设计及其应用与性能分析摄影是人们日常生活中不可或缺的一部分，而摄影器材的发展也是不断推进的。
变焦镜头是一款广泛使用的摄影镜头，其具有的变焦功能优化了拍摄体验，使得摄影师们更加方便地捕捉所需要的画面。
本文将介绍变焦镜头的设计及其应用与性能分析。
一、变焦镜头的设计变焦镜头的设计是充分考虑了摄影师们在拍摄过程中所需的各种拍摄距离和角度。
它由若干个镜片组成，其中有一些能够滑动，从而改变焦距。
同时，它还通过DIAPHRAGM机构的控制实现光圈的调节，提高拍摄的表现力。
当然，这也意味着相对于单焦镜头来说，它的成本和复杂度都会增加。
二、变焦镜头的应用变焦镜头是一种非常广泛使用的摄影器材，其应用广泛，既可以用于拍摄静物，也可以作为包括新闻摄影和电影首席摄影师在内的各种拍摄领域中。
其中，变焦镜头在电影制作领域中的应用最为广泛，可以通过其调整长焦透镜和广角透镜之间的距离，可模拟相应的镜头焦距，以便于更好地拍摄目标。
同时，由于它的变焦性质，使得拍摄人员可以在不改变拍摄位置的情况下，调整镜头的焦距，使被拍摄的目标更加醒目、清晰。
当然，在拍摄静物时，如果要保持相同的场景、相同的视角，变焦镜头也可以发挥诸多优势。
三、变焦镜头性能分析1. 焦距范围变焦镜头的焦距范围大致可以分为两个方面，一个是广角端，一个是长焦端。
广角端指相应的焦距比较小的镜头，比如10-20mm的广角变焦镜头；长焦端则是相对焦距大的变焦头，如70-300mm的变焦镜头2. 光圈范围光圈范围是指变焦镜头最大的光圈值以及最小开放光圈的范围。
相对于单焦镜头，变焦镜头的光圈范围更加丰富，这意味着可以有更多的操作空间和更好的表现力3. 畸变变焦镜头在拍摄时容易产生畸变，包括桶形畸变和枕形畸变，这需要进行处理，避免在后期处理时产生影响。
4. 分辨率每个单息点的传感器材料和成像处理器的性能，会影响变焦镜头的像素。
因此，当选购变焦镜头时，需要考虑传感器的大小、像素和成像处理器等因素。
变焦大炮新标杆适马150-600 S镜头测评变焦大炮新标杆适马150-600 S镜头测评长焦镜头一直以它独特的视角和空间压缩性深受用户的喜爱，使用率也是非常之高的。
近些年各厂商都加大了长焦镜头的研发力度。
除了高大上的定焦镜头外，变焦镜头更是广大用户关注的热门产品。
变焦镜头拥有了很多的便利条件：第一就是使用方便，一支镜头就包含了常用的焦段。
在很多场景下可以轻松的选择合适的焦距拍摄，这是定焦镜头无法比拟的。
第二就是价格相对低廉，跟专业的定焦镜头相比，变焦镜头的价格更容易让人接受。
研发历程这次送到无忌测评室的就是一支关注度非常高的长变焦镜头。
说它关注度高，是因为制造它的厂商就是所谓“黑科技”大户适马，更是因为这支镜头壮硕的体积和不同凡响的做工。
它就是适马在PhotoKina上发布的150-600mmF5-6.3 DG OS HSM Sports级镜头。
提到这支镜头就不得不说一下过去推出过的APO150-500 F5-6.3 DG OS HSM。
它可是适马长变焦镜头里曾经的主力，150-500的焦段也方便喜欢打鸟的人使用。
但这支镜头还是暴露出了一些小问题的，比如最大光圈成像较弱，对焦速度一般等等。
再加上竞争对手抢先推出了150-600的产品，让适马也意识到了更新的重要性。
这次一口气推出了S级和C级两个版本，这在适马的历史上也是非常罕见的。
同一焦段两支镜头，可见厂商对于产品的重视程度，让不同层阶的消费者挑选自己中意的那一款。
从适马镜头的产品线来说，S基本上涉及了长焦运动镜头领域，属于专业档次的产品，面向那些有较高要求的体育运动摄影师。
而C则属于业余类产品线，那些需要长焦镜头的业余爱好者不必花费更多的资金就能享受到准专业级的画质。
笔者手里的这支150-600mm F5-6.3 DG OS HSM Sports 也是S级产品线里的第二支产品。
相对于老款的150-500来说，不仅仅是增加了100mm焦距那么简单。
镜头变焦连动机构的制作方法镜头变焦连动机构是一种可以实现变焦功能的装置，可以通过调整镜头的焦距来改变拍摄的物体的大小。
本文将介绍一种制作镜头变焦连动机构的方法，从设计到制作的一步步思路，详细描述每个步骤，以帮助读者了解镜头变焦连动机构的制作过程。
一、设计镜头变焦连动机构的工作原理和结构首先，我们需要明确镜头变焦连动机构的工作原理和结构设计。
这种机构通常由驱动部分和变焦部分组成。
驱动部分可以采用步进电机或伺服电机，通过控制电机的运动，驱动变焦部分实现镜头的焦距调节。
二、选择合适的驱动部分接下来，我们需要选择合适的驱动部分。
步进电机和伺服电机是常用的驱动部分。
步进电机具有简单、可靠、成本低等优点；而伺服电机具有响应快、精度高等优点。
根据具体需求和预算，选择适合的驱动部分。
三、确定变焦部分的结构然后，我们需要确定变焦部分的结构。
变焦部分可以采用螺旋框架结构，通过螺旋运动来调整镜头的焦距。
另外，还可以根据实际情况使用齿轮、皮带等传动装置来实现焦距调节。
在确定结构时，需要考虑到机构的稳定性、精度和可靠性。
四、制作驱动部分在制作驱动部分时，首先需要根据选定的驱动部分的尺寸和参数，设计相应的驱动电路或控制电路。
然后，选择合适的电机和驱动器，并按照电路图进行连接。
最后，进行测试和调试，确保驱动部分正常工作。
五、制作变焦部分制作变焦部分时，首先需要根据确定的结构设计图纸，选择合适的材料制作螺旋框架或传动装置。
然后，进行加工、切割、焊接等工艺步骤，制作出变焦部分的各个零部件。
最后，进行组装和调试，确保变焦部分能够平稳运行，并实现焦距的调节。
六、整体组装和调试在完成驱动部分和变焦部分的制作后，将两部分进行整体组装。
根据设计图纸，将驱动部分和变焦部分进行连接，并确保结构稳定。
然后，进行整体调试，测试镜头的变焦效果和稳定性。
通过以上步骤，我们可以制作出镜头变焦连动机构。
这种机构可以实现镜头的焦距调节，方便用户进行拍摄。
在制作过程中，我们需要进行结构设计、驱动部分和变焦部分的制作、整体组装和调试等步骤，确保机构的稳定性和可靠性。
超长焦变焦镜头大比拼作者：暂无来源：《摄影之友·影像视觉》 2015年第10期翻译：李天一编辑：钟硕嘉美编：周蕾我们测试了8支长焦大炮，总有一款适合你！曾经，一支70-300mm镜头就能满足摄影师在长焦端的需求了。
但在数字时代APS-C画幅传感器的加持下，300mm的镜头等效焦距已经可以达到450mm（在佳能上则是480mm）了，标准也随之提高了。
在更多用户从APS-C升级到全画幅机身之后，你会发现“区区”300mm的焦距已经无法满足你的需求了。
我们提供的解决方案就是“剁手”去购买一支实实在在焦距在400mm ～ 600mm之间的镜头吧。
此次的8支镜头都适用于APS-C以及全画幅机身。
在使用截幅机身时，有些镜头的等效焦距可以达到惊人的900mm（在佳能上则是960mm）。
下面我就来看看它们的表现如何……佳能 EF 100-400mmf/4.5-5.6L IS II USM令人信赖的红圈望远变焦镜头又回来了老一代佳能100mm-400mm（大白）镜头最著名的就是恼人的推拉式变焦机构，非常容易出故障。
这支二代镜头将变焦机构改成了常规的旋转式变焦环，但仍保留了第一代上的变焦阻尼调整构造，能有效防止在使用三脚架或者移动相机时误触变焦环造成镜筒滑动。
和佳能其他L镜头一样，这支三防镜头装配质量精良。
它还保留了第一代镜头上的萤石镜片，UD镜片（超低色散），确保镜头成像拥有足够的锐度与对比度。
为了抑制鬼影和眩光，佳能还给这支镜头装配了全新的ASC科技（空气球形镀膜）。
性能表现与上一代镜头相比，成像质量上并有没显著的区别，但是新的防抖系统表现良好，能够提供等效约3-4挡快门的防抖效果。
同时新加入的第三种防抖模式只有在释放快门的时候才会开启防抖效果。
这种设定对于移动非常快的拍摄对象，很有帮助。
尼康 AF-S 80-400mmf/4.5-5.6G ED VR领域创新者的重生尼康的D 型8 0 -400mm 镜头（于2000年推出）是第一款搭载VR防抖系统的尼克尔镜头，但是因其机身驱动的自动对焦系统表现并不理想而广受诟病。
长焦距镜头名词解释
长焦距镜头是摄影师们非常常用的一种镜头，它通过改变焦距来改变拍摄距离和画面视野。
在拍摄时，它可以让摄影师们更好地拍摄一定间距之外的特写目标，也可以缩小拍摄距离，从而创造出大变焦的画面视野。
长焦距镜头的设计原理和其他镜头类型差不多，具有“望远镜”的外观。
它的机身就是一个带有玻璃透镜的桶形结构，内部有一个可以改变镜头焦距的机构。
通过改变镜头焦距，摄影师可以实现无论是拍摄远处的物体，还是拍摄近处的对象都可以达到清晰的画面。
长焦距镜头的优点是其焦距超过了一般单反相机内置的标准镜头，具有更大的变焦范围，从而可以从更远的地方拍摄物体，拍出的画面更自然，更锐利，空间感更强。
它可以实现在空间上较远的距离内拍摄，可以拍摄更多的物体，还可以将拍摄距离缩小，更详细地展示拍摄物体的细节。
另外，在拍摄鸟类和微生物等细小物体时，也可以通过长焦距镜头解决拍摄清晰度的问题。
但是，长焦距镜头也有一些局限性。
由于镜头变焦范围很广，图像往往会受到光学变形的影响，导致图像边缘被拉长或拉扯的现象，也就是“椭圆效应”；另外，长焦距镜头的快门速度受到环境光的影响较大，会影响拍摄的清晰度。
总的来说，长焦距镜头是摄影师们拍摄时的一个重要工具，它可以使画面更加逼真，可以拍摄更远的物体，可以拍摄更详细的细节，增强空间感，但也要注意避免不受欢迎的光学失真和快门速度慢的问
题，这样才能得到更加漂亮的拍摄效果。
分类号密级U D C大孔径长变焦镜头的设计董春艳导师姓名(职称) 李林（教授）答辩委员会主席安连生申请学科门类工学申请学位专业论文答辩日期 2007.07.05 测试计量技术及仪器2007年06月28日大孔径长变焦镜头的设计北京理工大学研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。
尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。
特此申明。
签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解北京理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。
签名：日期：导师签名：日期：摘要近年来，随着计算机技术的飞速发展和变焦距镜头光学设计理论的不断完善以及加工工艺的成熟，变焦距光学系统的种类日益丰富，成像质量逐渐提高，可与定焦系统相媲美，因此广泛的应用到各种工作领域中。
这种情况下，研究变焦距镜头的设计无疑具有重要的意义。
本论文首先对变焦距镜头系统的发展历史进行了回顾，介绍了变焦距镜头的结构型式，变焦方法等的发展过程；第二章分析了变焦距镜头的高斯光学，总结出了变焦距镜头的高斯光学基本表达式，分别对机械补偿法、全动型变焦距镜头的高斯光学建立了数学模型，并对系统各组元的运动情况做了详细的分析，另外还讨论了关于变焦距镜头小型化的一些问题；第三章主要介绍了编制的机械补偿和全动型变焦距镜头计算机辅助设计软件，并利用实例进行了计算分析，在第四章中，利用所得结果，尝试设计了两种不同用途的变焦距镜头，像质良好，达到使用要求，结果表明软件功能基本达到预期目的，同时验证了前面推导的理论公式的正确性。
关键词：变焦距镜头；高斯光学；凸轮曲线ABSTRACTIn recent years, with the rapid development of computer technology, the theory and technology of zoom lens, the quality of it become better and the category of it become more. It is popular in many areas. Under this situation, the research of zoom lens design is significant.At the beginning of the dissertation, the history of zoom lens has been reviewed. Readers can learn of the development of system’s structure and the zoom metho d. In the second chapter, mathematic formulas of Gaussian optics in zoom lens are generalized and the mathematic models of mechanically compensated zoom lens and zoom lens with all lenses movable are established. Meantime, movement situation of every element is discussed. In the last section of this chapter the ways to miniaturize zoom lens are introduced. The third chapter mainly introduces the program for the design of mechanically compensated zoom system and zoom lens system with all lens movable, and examples are calculated by this software. The results are used in the forth chapter to design two zoom lens using in different field.Key words: Zoom Lens, Gaussian Optics, Cam Curve目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章综述 (1)1.1变焦距镜头的发展历史[15] (1)1.2变焦距镜头的发展趋势 (7)第二章变焦距镜头的基本理论 (8)2.1变焦距镜头的分类及其特点 (8)2.1.1机械补偿型变焦系统 (8)2.1.2光学补偿型变焦系统 (10)2.1.3全动型变焦系统 (11)2.2变焦距镜头高斯光学基本表达式 (12)2.2.1机械补偿型变焦系统高斯光学 (13)2.2.2机械补偿型变焦系统各组元运动的分析 (18)2.2.3全动型变焦系统高斯光学 (27)2.2.4关于变焦距镜头小型化的讨论 (34)第三章变焦距镜头高斯光学参数求解程序 (36)3.1机械补偿法高斯光学参数求解程序 (36)3.1.1基本公式 (36)3.1.2输入参数 (41)3.1.3输出参数 (42)3.1.4设计实例 (43)3.2 全动型变焦距系统高斯光学参数求解程序 (47)3.2.1基本公式： (47)3.2.2初始参数的输入 (50)3.2.3输出参数 (51)第四章变焦距镜头设计实例 (53)4.1物距无限远的大孔径长变焦镜头的设计 (53)4.2物距有限远的变焦距镜头（体视变倍显微镜）的设计 (56)第五章总结与展望 (59)致谢 (61)参考文献 (62)第一章综述变焦距镜头是焦距可在一定范围内连续改变而保持像面不动的光学系统[1]。
它能在拍摄点不变的情况下获得不同比例的像，因此它在新闻采访，影片摄制和电视转播等场合，使用特别方便。
在空间光学领域中，为了实现对地面目标更好的观察，需要进一步提高相机的地面分辨率和地面覆盖范围。
相机的地面分辨率的大小与光学系统的角分辨率大小和卫星高度有关。
由于卫星的高度是一定的，增大相机光学系统的角分辨率能够有效地提高地面分辨率。
光学系统的入射光瞳的直径越大，角分辨率越高。
在保持相对孔径一定的条件下，增大焦距就能相应地增大入瞳直径，从而提高地面分辨率。
另一方面，相机的相对孔径与相机的分辨力和曝光量有关，相对孔径越大，镜头的分辨力越高，同时像面照度也越大，曝光时间可以缩短，可降低对像移补偿系统的要求。
因此，长焦距、大孔径的变焦镜头的设计在空间光学领域中有着十分重要的意义[11]。
大孔径长变焦镜头在国防军事、空间观测、野外测量等方面有非常重要的应用。
国外在这方面优势明显，国内在这方面非常薄弱，在很多重要敏感的领域只能依靠进口，价格昂贵，且受到很多制约。
变焦距镜头的高斯光学是在满足像面稳定和满足焦距在一定范围内可变的条件下来确定变焦距镜头中各组元的焦距、间隔、移动量等参数的问题。
高斯光学是变焦距镜头的基础，高斯光学参数的求解在变焦距镜头设计中至关重要，直接影响最后的成像质量[10]。
若要求全部范围内成像质量都要好，就需要在所有可能解中挑选出尽量少产生高级像差的解。
本课题研究的主要内容正是变焦距镜头的高斯光学和大孔径长变焦镜头的设计。
1.1变焦距镜头的发展历史[15]早在二十世纪初就有人提出了变焦镜头的概念和理论。
1930年前后，电影放映镜头就有采用变焦镜头的。
为避免凸轮加工制造误差引起的像面位移等缺陷，一般采用光学补偿法。
这种系统的缺点是只在几个焦距处才能保持像面清晰稳定，应用并不很广泛。
在1940年前后，机械补偿型变焦镜头开始应用。
但直到1960年，这一时期的机械补偿型变焦镜头的质量比较差，使用不够普遍。
图1-1 早期机械补偿型变焦镜头图1-1所示是早期阶段使用机械补偿型变焦镜头的典型例子。
变倍组移动变焦时，用前固定组作微量移动以补偿像面位移。
由于光阑在系统的后固定组上，主光线在前固定组上的高度比较高，这种弯向对轴外像差是不利的。
在近期结果中极少有采用这种弯向形式的。
在这个阶段，由于计算机还没有应用到光学设计中，光学冷加工和镀膜技术极不完善，使变焦镜头的设计和应用受到了很大限制。
其特点是镜片数目较少，变倍比也较小，与定焦镜头相比，像质也较差，因此，变焦镜头没有得到普遍的使用。
1960年到1970年阶段的变焦镜头，一般是两个移动组元，但所用的镜片数目明显增加。
这样有利于像差的校正，大大提高了变焦镜头的像质，其原因主要是计算机在光学设计中得到了应用、采用光学冷加工和镀膜技术、高精度机床加工凸轮曲线等结果。
这个阶段的变焦镜头虽然变倍比不高，却开始在电影电视拍摄中广泛使用。
1970年以后，计算机自动设计技术的普及、多层镀膜技术的开发和广泛使用以及利用高精度数控技术加工变焦镜头中的复杂凸轮机构，采用新型材料和非球面技术，大大改进了二移动组元变焦镜头，并且开始大力开发多移动组元变焦镜头。
1971年，在电视变焦镜头中首先采用双组联动结构形式，这种形式可以看成是机械补偿和光学补偿的结合。
其特点是变焦运动的移动量小，而且接近线性，因此凸轮曲线较平缓（见图1-2）。
图1-2 双组联动型变焦镜头为了变焦镜头的小型化，70年代中期开始采用了光阑移动的型式，如图1-3所示。
这种型式是采用正组补偿。
光阑移动可使头部直径大大减小，长度也可以缩短。
但在变焦过程中因为光阑移动而引起相对孔径变化，需要有相应的机构改变光阑的大小以保证相对孔径不变。
到目前为止，这种光阑移动的型式只见于照相机镜头中，变倍比不大，一般不超过2-3倍。
图1-3 光阑移动型变焦镜头日本生产的135照相机变焦镜头大量采用这种形式。
其中，佳能24-35mm F/3.5变焦镜头，采用了非球面技术(第一面为非球面)，9组12片，光阑可以移动（见图1-4）。
图1-4 佳能24-35mm F/3.5变焦镜头从变焦镜头的发展来看，二移动组元变焦镜头的变倍比一般不高，而二移动组元广角变焦镜头的变倍比就更小了。
要提高变倍比，镜头结构就变得非常复杂，为了避免这个缺陷，1970年以后，人们大力开发了多移动组元的变焦镜头。
