镜头的物理长度与其焦距之间没有简单的关系。例如，逆焦广角通常长于其焦距，而远摄镜头短于其焦距。在变焦内部，您有几个独立移动的镜头组。变焦的焦距取决于
组的相对位置，并不总是与镜头的物理长度简单相关。话虽如此，对此行为的最简单可能的解释是您的变焦可能是简单的逆焦设计。
Retrofocus变焦
一个远距
变焦仅由两组。负屈光力和（负）焦距f 1的前组在镜头前的某个位置形成物体的虚拟中间图像。这组眼镜的工作方式与近视者戴的眼镜非常相似：它使物体“更贴近眼睛”。该组的焦距接近-35 mm。
具有正折光力的后组在传感器上使该中间虚像的倒像变为实像。中间图像是该组的“对象”。最终图像就像是虚拟图像的反转副本，按接近-1 的放大倍数m 2缩放
，这是负的，因为最终图像是反转的。
假设物体在无限远处，则整个透镜的焦距为
f = f 1 × m 2。这是两个负数的乘积，结果是正数。
在上面的简化图中，第一组是镜头L1，第二组是镜头L2，变焦聚焦在无穷远处，中间图像在左侧，离L2 的距离为x，传感器在P处L2的放大率是m 2＝-x ′/ x。
通过这种设计，可以通过移动第二组来轻松缩放镜头。当该组离传感器较近时，它将提供较小的放大倍率（例如-0.5左右），因此整个镜头的焦距较短。当它向前移动时，更靠近中间图像，您具有更高的放大倍率（例如-1.6左右），因此整个镜头的焦距更长。
但是，当您更改该组的放大倍率时，对象（在本例中为中间图像）与最终图像之间的距离会发生变化。当组恰好位于其对象和图像之间时，此距离最小，当放大倍数为-1时会发生这种情况。您可以通过使用放大镜将灯泡的图像聚焦在一张纸上来轻松地检查这一点：当图像和物体的尺寸相同时，灯泡和聚焦图像之间的距离很小。对于变焦镜头，由于最终图像必须落在固定位置（传感器上），因此必须通过移动前组来移动中间图像。这解释了观察到的前组行为：将镜头从18 mm缩放到〜35 mm时，放大倍数m 2从〜-0.5变为-1，并且前组更靠近传感器。当您从那里放大到55 mm时，
m 2从-1变为〜-1.6，并且前组从传感器移开。
例子1
这只是变焦的理论（过度）简化模型，其中每组只是一个薄透镜。各组的焦距为-35 mm（前组）和+35 mm（后组）。假设有一个无限远的物体，我计算了三个焦距的变焦配置。下表显示了镜头元件的位置（距传感器的毫米），是变焦设置为焦距的函数：
┌───────────┬─────────┬─────────┐
│ f. length │ group 1 │ group 2 │
├───────────┼─────────┼─────────┤
│ 18 mm │ 121.1 │ 53 │
│ 35 mm │ 105 │ 70 │
│ 55 mm │ 112.3 │ 90 │
└───────────┴─────────┴─────────┘
这是一张按比例绘制的图纸：
传感器在右边。中间图像（未绘制）在前元素左侧35毫米处。有趣的是，各组（前后）的运动与我在大多数小型中档变焦中看到的运动相匹配。真正的变焦可能具有更多的组（已经提到过IS），但是变焦动作实际上只需要两个。
例子2
有关更实际的示例，请参见
某些尼康1变焦的专利。这不是最好的例子，因为这些镜头用于无反光镜相机。然而，实施例之一是10-30mm的中距变焦（27-81当量），在1.6倍的范围内非常接近18-55。
由于数字，我喜欢这个例子。请查看第1页上的图，尤其是标签“ G1”和“ G2”下方的底部箭头。这些箭头表示镜头从广角（W）放大到远摄（T）时各组的移动方式。您可以看到前一组向前移动，然后向前移动，而第二组单调向前移动。这是我在许多广角和中距变焦上看到的，尽管不是在所有变焦上都看到（例如，不在尼克尔18-70上）。您可能会注意到，第二组中有一些子组，包括用于聚焦（Gf）的一组和用于图像稳定（Gs）的一组。但是，当仅考虑缩放动作时，这些子组无关紧要。
无论如何，这里有趣的是，尽管所提供的一些示例具有三个透镜组，但是大多数（包括“优选实施例”）仅具有两个透镜组。引用专利（第67页的077段）：
根据本实施例的光学系统从物体侧开始依次包括具有负折光力的第一透镜组和具有正折光力的第二透镜组。
这正是对后聚焦镜头的描述。
例子3
这是
尼康的另一项专利，
它可能更有意义，因为它主要描述了18-55种APS-C变焦。
该专利的实施例1和2是用于这种简单的后焦距设计，其前组的焦距为-31.51mm，后组的焦距为+ 37.95mm。从数据表中我们可以看到，当您将镜头从18毫米放大到55毫米时，前组先向后（朝传感器方向）移动，然后向前（背离传感器）向前移动，而后组则单调向前移动。
该专利还表明，我在这里描述的简单的两组设计并不是唯一可能的选择。考虑该专利的示例5。该镜头有四组，随着镜头的变焦，它们以不同的方式移动。从18毫米放大到55毫米时，前组向后移动，然后向前移动，后组单调向前移动。因此，从外部看，它看起来像示例1的简单两组设计，尽管在内部它相当复杂。
另一方面，此特定设计实际上
与简单的Retrofocus设计相差不远。如果说第2、3和4组构成一种“超组”，则可以将镜片描述为负屈光力的组（G1），然后是正屈光力的超组（G234）。仍然有点复古。这种描述并不是完全不合理的，因为第2、3和4组以相同的方式或多或少地移动：当镜头从广角放大到远摄时，它们都单调向前移动，并且它们的平均运动大于它们之间的相对运动。从镜头数据表中，我计算出了这个超级组的焦距，并没有太大变化：仅从变焦广角端的38.6 mm到望远端的34.8 mm。
尽管我仅研究了几项专利，但我的结论是，如果满足以下三个条件，则某种放大聚焦设计（但不一定只有两个组）可能会放大：
- 在所有设置下，镜头都比其焦距长
- 从广角到远摄变焦时，前部元素先向后移动（靠近传感器），然后向前移动
- 当从广角放大到远摄时，后部元素始终向前移动。
最大焦距不超过55毫米的SLR变焦可能始终满足第一个条件。
PS：此答案已过大量编辑，以便更好地合并多个编辑。在这个过程中，我结合了斯坦·罗杰斯（Stan Rogers）提出的重要观点，即简单的设计并不是唯一可能的设计。