Como funciona o zoom óptico?

Se você tiver pelo menos uma lente negativa e uma positiva, organizando as distâncias entre as lentes e para a imagem, as imagens podem ser formadas com diferentes ampliações.

Não há garantia de que qualquer uma das imagens será de boa qualidade, ou que você obterá a mesma qualidade com todas as ampliações.

Este arranjo pode ser inconveniente, então é possível construir um tubo com cames para mover as lentes para onde elas precisam estar para formar uma imagem. Você roda a came, e assim mesmo, as lentes se movem para onde elas precisam estar, e a ampliação muda. O utilizador não precisa de saber nada do que se está a passar. Ele apenas marca a ampliação (ou distância focal EFL efectiva) com um anel e foca com outro anel.

Para obter uma boa qualidade de imagem, um designer de lentes precisa de traçar raios em todas as posições da lente e "dobrar" as lentes para a forma certa para obter a melhor imagem. Muitas vezes mais grupos de lentes precisam ser adicionados para dar mais graus de liberdade na correção de várias aberrações em diferentes configurações de EFL. Não é incomum ter 20 grupos de lentes, todas movendo-se pelas cames no tubo.

Para câmeras de bolso, onde peso e custo são grandes considerações, motores pequenos movem as lentes, não as cames. O software é programado para mover as lentes praticamente da mesma forma que as cames, exceto que elas não ficam sincronizadas, então enquanto a lente está "zooming" ela não vai ficar em foco. Quando chegar à nova posição de zoom, estará em foco.

Alguns puristas afirmarão que as lentes de zoom da câmera de bolso não são realmente lentes de zoom por este motivo.

Aqui está um diagrama muito simplificado de um zoom simples (mas de baixa qualidade):

Esta é uma lente de zoom parcialmente desmontada, mostrando as cames que determinam o movimento dos grupos de lentes individuais.

Aqui é uma vista apenas da came para mover os grupos de lentes para uma lente zoom diferente.

É comum que a parte zoom de uma lente seja afocal, ou seja, funciona sobre luz aproximadamente colimada (objecto virtual infinito e imagem) com outro grupo de lentes que tem o trabalho de focar a imagem no plano focal. Por causa do mecanismo de espelhamento em uma DSLR típica, os zooms com distâncias focais curtas não podem ser facilmente projetados desta maneira, então todas as lentes estão em movimento. O problema surge porque o EFL da lente é menor do que a distância da parte posterior da lente até o plano focal. Neste caso, essencialmente uma imagem é retransmitida para o plano focal, fazendo uma lente muito mais complicada e cara do que você precisaria para uma câmera que não é uma SLR.

Este mesmo princípio pode ser usado sem a lente de focalização traseira para binóculos de zoom, periscópios de zoom, telescópios de zoom, e uma série de outras aplicações.