四組元連續變焦系統是在三組元連續變焦系統的基礎上增加了一個變焦組分擔系統像面位移，由兩個變焦組一個補償組，再加一個前固定組和後固定組組成。兩個變焦組可以接連在一起，第二個變焦組固定不動，也可稱為中固定組，雖然不動，也起著變焦組的功能。後面是補償組。系統前固定組、前變焦組、中固定組、補償組以及後固定組的光焦度正負相間排列。此類變焦系統實際是一種四組元兩組移動的結構形式。由於四組元連續變焦系統有兩個變焦組，可以減輕補償組的負擔，減緩補償組凸輪曲線的陡度趨於平滑，可以進一步提高系統變焦比。
如果第二變焦組也可以沿軸向運動，補償組位於兩變焦組之間，是四組元三組移動形式的機械補償式連續變焦系統。該結構形式往往把兩個變焦組固聯在一起，稱為四組分雙組聯動式變焦系統。
 外形尺寸自動計算
在選擇“設計”功能表中的“變焦系統高斯計算”後，會出現一個如圖1的小表單。表單中央顯示了四組元二移動連續變焦系統的結構式意圖，下麵表格給出系統的特徵資料清單，左上方有下拉式文字方塊選擇設計計算以前固定組還是以後固定組為基礎。根據前固定組求解是已知前固定組焦距值出發計算系統外形尺寸資料，反之是從後固定組焦距值出發計算系統外形尺寸資料。按表中內容填寫完畢，四組元連續變焦系統的外形尺寸計算工作立即自動完成。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統外形尺寸計算結構資料，如圖2。
圖1 變焦系統高斯計算表單
圖2 外形尺寸計算資料
對於四組元連續變焦系統，由於變焦組的分離，不存在換根以及物象交換原則的選擇。運動曲線只有線性運動與非線性運動的選擇。
如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統變焦運動的動畫效果。如圖3。
 
圖3 變焦系統變焦運動動畫
 初級像差係數自動平衡
完成外形尺寸計算後就可以接著進行系統初級像差的平衡優化設計。此時按“下一步”命令鈕，表單立即出現下一個畫面如圖4。其中列出兩個表格，一個是要求輸入各初級像差係數的目標值，另一個要求輸入系統各組元的PW參數的初始參考值及其權係數。
圖4 填寫初級像差係數
參加優化設計的初級像差項目可選，選擇時使用工具條上插入和刪除按鈕進行操作。以上資料登錄完畢，按動工具條上確定按鈕，計算立即完成，並顯示在下面文字方塊內，如圖5。利用工具條上“圖文”功能表隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡資料，最終完成四組元連續變焦系統的高斯光學設計。
 
圖5 PW自動優化結果
 四組元系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往採用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線座標值並繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”功能表隨時可以顯示凸輪曲線的參數座標值如圖7所示。
圖6 變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7 變焦光學系統凸輪曲線參數表
如果系統目標在有限距離內，可以在介面上方下拉式文字方塊內選擇“有限距離”，然後填寫目標距離，再按“確定”按鈕，就會顯示指定目標距離的光路示意圖。為了更明顯顯示系統示意圖，再按右上方“選擇按鈕”，會顯示示意圖如圖8右圖。.
 
圖8 目標在有限距離系統光路結構示意圖
 各組元系統各組分對像面偏移及補償的關係
四組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關係如圖9所示。
 
圖9 各組分對象面偏移的貢獻示意圖
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