为了填补国内短焦段数字电影变焦放映镜头的空白及满足国内数字电影市场对大投射比镜头的需求,本文采用机械补偿式变焦原理,利用ZEMAX光学设计软件自主研发设计出一款适用于0.65英寸、单数字光处理器、1.3K数字电影放映机的短焦段连续变焦数字电影放映镜头.镜头包括前固定组、变倍组、补偿组和后固定组,由8组10片玻璃球面透镜组成,其中变倍组由一片负透镜构成,补偿组由两组双胶合透镜组构成.镜头总长170 mm,全口径70 mm,变焦范围为14.5～18.2 mm,相对孔径为1/2,投射比范围为0.99∶ 1～1.23∶1,后工作距离为32.6 mm.镜头凸轮曲线的设计采用等间隔变焦的方法,设计出了平滑稳定、斜率适宜、压力角小的凸轮曲线,具有加工方便、加工准确度高、变倍组升角容易控制且焦距变化均匀的优点.整个镜头结构简单、体形小、重量轻、成本低.

随着新型材料的出现，变焦系统的结构也发生了跃变，变焦结构向着小型化，低成本的方向发展，依据前人研究成果，利用光学软件CODEV设计了一个简单的小型变焦系统。该系统成像位置的场曲都控制在0．001以内，畸变最大也控制在0．03，具有结构简单，成像质量好，成本低等特点，经过像质评定完全满足日常生活中对取景摄像的需要。

文章讨论了如何将二次旋转非球面透镜引入变焦扩束系统设计中,并给出了一个采用非球面透镜的变焦扩束系统的设计方案和参数.这个扩束系统的扩束比可在2.3～18之间连续改变,最大角差小于0.3mard.与采用球面透镜的扩束系统相比,非球面透镜的采用不仅可以简化系统的结构,而且可以取得更大的变焦范围,并使输出光束的质量有较大提高.

基于系统要求以及Maksutov-Cassegrain望远物镜和变倍目镜的设计原理,设计了一种小型连续变倍Ma-ksutov-Cassegrain望远系统。为降低成本,系统中所有光学表面均采用球面。物镜部分采用弯月型厚透镜和一组双胶合透镜来更好地校正像差;目镜部分采用了无后固定组、像面在内的结构来缩短系统长度,并利用相关程序对变焦曲线进行了拟合。本系统通过目镜的连续变焦配合固定焦距的物镜实现了25～75倍的视觉放大倍率,各种像差都得到了很好的校正,满足指标要求。

针对PDMS（二甲基硅氧烷）液体变焦透镜在使用过程中常会发生边缘脱落从而影响透镜性能甚至毁坏整个器件的问题，提出了一种基于单点金刚石切削和软刻蚀工艺的双腔体可调焦透镜模型，该模型相比仅由单PDMS腔体和PDMS薄膜粘合的结构，能有效防止在大变形条件下变形膜边缘脱落，从而更大可能地保证透镜正常工作．测试结果表明：相比于单腔体的模型，该透镜在保留可调焦透镜性能的同时，具有更好的工作稳定性．

提出了一种基于介质上电润湿（EWOD）的新型液体变焦透镜结构并研制出样机。它由一个依次覆盖有氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜及疏水介质膜的玻璃下极板、悬浮于其上方的一个中空金属环、以及作为透镜的去离子水滴组成。通过改变施加于ITO电极与金属环之间的电压大小,就能调控水滴的曲率,从而实现对透镜焦距的调节。实验结果表明,在0-40V电压范围内,该透镜样机的焦距调节范围为8.51mm至55.9mm,可实现对2.0cm至无穷远处物体的聚焦。