近年来,随着变焦系统的不断成熟,已经被广泛的应用于医疗诊断、摄影、公安侦查等众多领域。尤其是在医疗方面,变焦镜头已经成为医疗仪器中不可替代的辅助设备。当医生在观察患者的病灶时,可以通过调节变焦镜头的放大倍率,即改变镜头的焦距,对病灶的局部细节信息进行放大。这样可以使医生更好的对病情进行诊断,并提出更好的治疗方案。本文设计并研究了一种焦距为30-120mm、相对孔径为1：4的可见光变焦光学系统,本系统能够对目标进行很好的捕捉、跟踪和定位。首先,讨论了变焦系统设计的一般方法,在此基础上确定了光学系统的初始结构,并经过ZEMAX的优化分析,得出了变倍补偿曲线,设计出了中心传递函数不小于0.2的变焦光学系统：其次,设计了基于89C51单片机的控制系统,单片机控制步进电机的转动,并使用编码器作为传递系统,编码器转过的角度值与焦距值是一一对应的关系,实现焦距的实时显示输出；最后,整个变焦系统在加工装调后,利用550mmm平行光管对系统进行了室内和室外的检测试验,得出焦距误差不大于±2%,所得结果均符合技术要求,达到了设计的初衷。