为了满足电视跟踪中对目标探测识别的需求,设计了一种基于1/2英寸CCD的10倍可见光连续变焦电视镜头。该连续变焦电视镜头的焦距为40~400 mm,F#为3.5,视场角为11.48°~1.15°。该系统采用负透镜组变倍和正透镜组补偿的方式实现连续变焦,系统的变焦曲线连续且平滑,图像在连续变焦过程中可一直保持清晰,短焦时可快速跟踪目标,长焦时可清晰识别大小为2 m的物体,该电视镜头能够对12.5 m~25 km内的目标清晰成像,从而对其进行跟踪识别。系统连接变焦过程中成像质量较好，无拐点，满足电视跟踪系统的需求。

基于液体透镜的变焦系统不需要移动光组即能实现变倍的功能, 这种变倍工作方式可应用于具有特定需求的成像系统, 近年来备受关注。探讨了液体透镜参数(变焦范围, 通光口径)对变焦系统变焦性能的影响, 从理论上得到了液体透镜变焦系统最大变倍比以及最大视场角的计算公式。根据理论计算的结构, 求得该结构下液体透镜变焦系统的变焦曲线表达式。从变焦曲线可知, 系统从短焦向长焦方向变化时, 系统变倍比增长速度越快, 系统焦距变化越灵敏。利用上海理工大学研发的液体透镜进行仿真, 设计了一款变倍比为6,全视场角为60°的液体透镜变焦系统高斯结构。该设计不仅验证了理论推导的正确性, 也可作为实际液体透镜变焦系统的初始结构。

为了降低变焦距系统设计时对经验的过度依赖，提出用Matlab仿真分析来分配变焦系统各组元光焦度。以组元之间的间隔为初始量，把变倍组的物距作为自由量，通过计算公式求出满足间隔要求的光焦度分配和组元运动形式。并通过Matlab仿真，画出变焦过程中各组元移动轨迹，分析各组元偏角、视场角等因素对系统复杂程度的影响，合理分配各组的光焦度，最后制定出初始结构。对没有经验的设计者，是一种很好的方法。为了验证该方案的可行性，设计一个14×正组补偿型变焦系统，所设计系统优化后的光焦度分配值和计算的结果很接近。

在机械补偿变焦距光学系统中，通过利用变焦曲线控制变倍组与补偿组的移动来达到变焦目的.因此，为使变焦距光学系统在变焦过程中能够始终成像清晰且稳定，拟合出良好的变焦曲线是十分必要的.本文运用动态光学理论、CODE V和ZEMAX宏三种方法分别对一个20倍变焦距光学系统进行变焦曲线拟合，得到相应的运动曲线方程.根据所得到的三组曲线方程，随机选取若干变焦位置点，分别对这些位置点的光学系统离焦量、中心视场MTF和边缘视场MTF进行评价.数据分析表明，动态光学理论拟合出的变焦曲线在满足系统要求前提下更能够保证像面的稳定性.