的放大比率为

β2，其组合焦距 F'跟 F1'满足的关系为：F'=F1'β2。在第二个透镜或者透镜组

发生移动时，其

β2 将发生相应的变化，从而使得其像的大小也将进行相应的改变，致使像

面位置产生改变，最终使组合焦距

F'也将产生变化。 

　　变焦光学系统是由许多个这样的透镜组合而成，其焦距的变化主要是通过这些透镜位
移的变化，使光组间隔发生变化，从而实现更为精细的变倍比，即：

 

　　变焦距光学系统主要是相对于固定光学系统而言的，其焦距能偶在像面位置保持不变
的情况下进行一定范围的调整，并且其孔径也基本上保持不变。变焦光学系统主要在于它的
变焦镜头，变焦镜头最主要的特点在于它可以随着使用者的意愿使镜头焦距实现变换。跟固
定焦距镜头不同的是，它是通过旋转或者推拉变焦环以达到变换镜头焦距的效果，而不是
通过快速变换镜头来达到变换焦距。其在焦距变化的范围内可以实现无级变换，在这个范围
内，任何焦距都可以进行观察和拍摄。由于焦距的变化，因此变焦光学系统能够在一定范围
内实现大小不同的视场角、影像和景物范围。

 

　　同时，为了让变焦光学系统中的像面不发生变化，还应该附加一个能够进行移动的透
镜组，以对像面移动进行补偿，即变焦光学系统中的

“补偿组”。因而将能够实现倍率改变的

移动透镜组相应的称作

“变倍组”，用于将指定物平面成像到变倍组要求的物平面位置的透

镜组份称作

“前固定组”。当然，若变倍组所形成的像跟使用者或者光学系统的要求不符合，

将可通过另外的透镜组将其成像到所要求的平面位置，这就是

“后固定组”，其主要是成像

和对前面透镜组进行校正的作用，以减少误差。以上变焦光学系统的原理告诉我们，变焦光
学系统主要是通过固定焦距透镜的组合而形成的。

 

　　

3 长焦距大口径变焦光学系统在天文望远镜中的应用 

　　

3.1 相关参数 

　　在天文望远镜中，变焦光学系统的应用往往是长焦距大口径的变焦光学系统。下面主要
介绍口径为

1m 的长焦距大口径天文望远镜变焦光学系统。其主要参数如下：相对口径

D/f=1/8，系统放大倍率 β2=4，系统焦距 f=16.0m，截距 b=0.3m。光学间距 d=3.14m，有效 F
数

Fe=8.2。主镜口径 D1=1.0m，抛物面形:y2=16000x，顶点曲率半径 r1=-8.0m。次镜直径

D2=0.43m，双曲面形为:y2=4580x-(1-2.78)x2，顶点曲率半径 r2=-2.29m。 
　　

3.2 系统评价 

　　由以上参数可知，

1.0m 大口径长焦距变焦光学系统天文望远镜其焦距将在 1.0m 和

16m 之间进行调整，从而使得其放大率可以实现到 4×8×16 倍，以致其可以用于观测卫星，
对卫星图形进行系统的构建，可以进行实时记录图像处理，有利于天文星象的观察。当然，
现在天文望远镜的发展已经可以扩展到

65m、100m 等超大口径。对天文星象的观察越来越具

细致，具体。

 

　　

4 结论 

　　综上所述，变焦光学系统可以使焦距在一定范围内进行转换，从而使的望远镜能够对
观察图组进行具体的观察，同时可以对其进行构图分析，有利于望远镜的发展，本文主要
对

1.0m 口径的大口径长焦距变焦光学系统进行简单的套论，根据其参数，可知其焦距将在

1.0m 和 16m 之间进行调整，从而使得其放大率可以实现到 4×8×16 倍，对天文观察构图具
有一定跟有效性。

 

　　参考文献

 

　　

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[2]王春梅.揭密美国重返月球计划[J].探索，2010(1). 

　　

[3]潘君骥.光学非球面的设计、加工与检验[M].1 版.北京：科学出版社，2004. 

　　

[4]章剑峰，龙夫年，张伟 . 平像场无遮掩大视场两镜系统光学设 计 [J]. 光子学报，

2005(10).