浅谈Alvarez变焦

谈到变焦，大概很多人的第一感觉就是通过手动或电动的方式调整镜头内部部分光学镜组在光轴上的位置，从而实现整个系统的焦距变化。对于浅谈Alvarez变焦可能很多人不知道是什么意思，今天我们就简单的描述一下这种光学变焦的方式。

Alvarez变焦，是指在镜头内部有一组或多组Alvarez透镜，Alvarez透镜相互之间通过横向位移引起了光学系统焦距的变化。这里的横向位移是指透镜沿着垂直于系统主光轴的方向位移。

传统变焦镜头与Alvarez变焦镜头的主要区别在于：传统系统镜头沿光轴运动，而Alvarez系统镜头则沿垂直于光轴的方向运动。Alvarez变焦镜头的优势在于，变焦的过程中，整个镜头光轴方向的光学总长几乎不发生变化，因此这种变焦镜头没有传统变焦镜头的伸缩运动，可以大大缩短整个镜头的长度，在智能手机等超薄领域中应用非常重要。

Alvarez变焦镜头的核心是一个无焦伽利略系统。第一对Alvarez代表伽利略系统的物镜，而第二对Alvarez代表目镜。

伽利略系统的放大倍数为：

伽利略系统是一种无焦系统，因此为了将图像聚焦在传感器平面上，我们引入了一个基础透镜——一种具有固定焦距的光学元件。

组件的焦距可以从以下公式计算：

我们可以定义一些数字作为示例，并计算第一个近轴模型。

·FOV（视场）：根据客户的要求，例如70度广角。

·HFOV（半视场）：FOV的一半。

·传感器尺寸：所选传感器的尺寸。例如1/3.06’’的传感器（对角线的像高=2.933mm）。

·变焦比：变焦镜头的最长焦距（ft）与最短焦距（fw）之比。假设我们想要一个3倍变焦镜头。

·t = 20 mm

·d = 5 mm

短焦有效焦距：

长焦有效焦距：

在长焦处半视场角为：

则长焦处视场角为：

Alvarez变焦镜头因为需要用到自由曲面的透镜面型，随着玻璃非球面工艺的不断成熟，相信这种变焦镜头未来会有很好的前景。

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