前言与目录
在分析变焦系统设计时，在满足四个原则的基础上，将变焦光学系统依据不同的补偿性质分成了四类，给出了光学补偿与机械补偿的光学设计步骤。依据变焦安防镜头的需求，确定正组补偿机械变焦式光学系统作为变焦形式，依据高斯光学推导出正组补偿机械变倍系统的求解过程，明确了变焦系统设计的基本方法。
目录
一、变焦光学系统的基本原理
1、系统变焦是通过组元之间的间隔变化来实现的。
2、系统像面稳定需要各运动组元共轭距变化量的总和为零来实现
3、物象交换原则。
4、当运动组元处于倍率 时，对分析变焦运动有重要意义。
二、变焦系统的分类
1、光学补偿变焦系统
2、机械补偿变焦系统
3、双组联动变焦系统
4、全动型变焦系统
在光学成像系统设计中，为了对远处目标完成有效探测监控，通常使用大口径、长焦距的光学成像系统；同时，为了对大视场范围内进行检测搜寻，通常使用短焦距大视场的光学成像系统。为了满足大视场搜寻到目标后并对其进行跟踪检测，需要光学系统的视场可以进行缩放，并且保证视场变化过程中像面稳定且目标清晰，不会丢失目标。由此，变焦光学系统成了安防工业的最佳选择。 与定焦系统相比，变焦光学系统的设计不是所有的镜片厚度与空气间隔都为定值。二者相同之处在于光学系统的各组元的光焦度不变，各组元内部的空气间隔也不变。不同之处在于变焦系统的组元之间间隔也会改变，且像面位置不变。变焦光学基本原理是设计变焦光学系统的基础。
一、变焦光学系统的基本原理
变焦距光学系统是焦距连续变化且变化过程中像面一直维持稳定的光学系统。光学系统的总焦距是
根据每一个镜片的有效焦距 和镜片主平面间的间隔距离 决
定的。变焦光学系统的变倍比是像质合格范围内，系统的最大与最小两个焦距的比值：
一般变焦光学系统分为数个组元，而每个组元的镜片加工完成其焦距固定，焦距如果要改变，只能调整组元间隔。而改变了各组元的间距就要使像面发生位移，为了使像面位移消失，需其它组元运动抵消像面位移，从而衍生了各种补偿形式。
变焦系统中有几个重要的规律：
1、系统变焦是通过组元之间的间隔变化来实现的。
其中以两组元的系统为例，说明总光焦度与间隔的关系。如图.1 为二组元总光焦度与间隔关系图 。
图1：总光焦度与间隔关系图
由高斯光学可知，由两个组元、构成的系统总光焦度为： (2)
焦距的改变随 d 的值的不同进行变化，(2)式即为变焦系统的变焦原理。
2、系统像面稳定需要各运动组元共轭距变化量的总和为零来实现
即：
图 2 是两组元的系统共轭关系图，其中物点为，像点为