机器视觉系统是指被检测目标经过图像传感器CCD或者CMOS转换成图像信息后被发送到专门的图像处理系统,图像处理系统根据图像的亮度分布和像素信息转换成数字信号。在机器视觉系统中,镜头的功能是在它的感光单元上对被提取的图像信号进行成像。然而定焦镜头只有在它的焦距处达到最好的监测效果,当想监测不同范围和距离时就只能增添定焦镜头的数目,或着选用变焦距镜头。本论文针对机器视觉中的光学系统展开研究,首先介绍了机器视觉技术和国内外研究现状,接着着重讲述了光学系统中变焦距镜头的设计,详述了变焦理论的基本概念,及变焦距镜头在变焦过程需满足的要求,对变焦系统进行了归类,着重分析了机械补偿变焦的相关理论,而后针对某些生产过程中需得到不同的放大倍数同时保证不改变系统工作距离的场合,根据设计要求确定了光学镜头的设计指标,采用机械补偿形式,使用Zemax软件设计了一款多焦点可变焦距机器视觉变焦距光学系统,研究了变焦距系统的设计方法,给出了最终优化结果。最后根据变焦距系统所需的像质、加工公差和鬼像大小的要求对设计结果进行分析。