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近年来,随着变焦距光学系统光学设计理论的完善以及加工工艺的成熟,变焦距光学系统的种类日益丰富,成像质量逐渐提高,可与定焦距系统相媲美,因此广泛的应用到各种工作生活领域中。在这种情况下,研究变焦距光学系统的设计无疑具有重要意义。本文在查阅国内外文献资料的基础上,首先介绍了变焦距光学系统的发展史,各个时期出现的变焦类型,接着分析了变焦的原理、变焦距光学系统的一般特点、变焦距光学系统的分类及各种变焦距光学系统的优缺点,最后分析了变焦距光学系统所遵循的一般性规律,为后面进行理论推导做好铺垫。接下来就是所做的工作,即本文的创新点:1、结合前人对变焦距光学系统变焦理论的分析,运用矩阵算法详细推导了单变倍单补偿类型变焦距光学系统的变焦方程,根据后焦截距值的情况对变焦系统分别进行了求解,列出了变焦方程出现极值点的情况并对极值点的奇异性进行了分析,接着对所做推导进行了实例验证,证明了所做推导的正确性。2、根据双组联动型变焦系统的特点,用矩阵算法表示出了双组联动型的变焦距光学系统的变焦距方程的表达形式。3、结合已有的全动型变焦距光学系统的求解方法,以补偿最后移动组份位移的形式保持后焦截距为恒定值,用矩阵法对全动型的变焦距光学系统进行了简单的推导分析,在追加限定条件的情况下对所对应的全动型的变焦距光学系统进行了实例验证,证明了矩阵算法在全动型的变焦距光学系统中也是适用的。4、参考专利US07502171等的基础上,结合光学设计软件CODEV设计了一款单变倍单补偿类型的变焦距光学系统,所设计系统与参考专利相比有移动组份少,畸变小,像素高的优点。5、在参考专利Pat07339745等的基础上,用光学设计软件设计了一款全动型的变焦距光学系统,与原专利相比较,所设计专利具有镜片材质便宜,像差校正较好,像素高的优点。并对所做的两款变焦距光学系统做了分析对比,展示了两种变焦距系统各自的优缺点,帮助以后进行变焦距系统设计的选型。最后对所做的工作进行简单的总结,并以现有的知识对变焦距系统的发展趋势和改进变焦系统方法做了展望。