所谓变焦，即镜头的焦距在一定范围可调，通过改变焦距从而改变系统视场大小，达到不同距离不同范围景物的成像。由于一个系统的焦距在某一范围可变，相当于由无数多个定焦系统组成的。
1 变焦镜头的设计原理
设计好的镜头，如果变化镜片与镜片之间的空气厚度，镜头的焦距会随之变化。通常来说一个系统的接收面尺寸大小是固定不变的，在基础光学中像面大小、视场和焦距三者如下关系：
I=f ×tan(theta)
I为像高Image， f为焦距，theta为视场角度。
变焦镜头的变焦倍数为长焦距和短焦距比值，也称为“倍率”。理论定义下，在变焦过程中镜头的相对孔径保持不变，但对于实际的高变倍比系统，由于外形尺寸不希望过大或二级光谱校正等问题，通常在变焦时采取相对孔径(即F#)也跟随变化的方案。
通过改变镜片与镜片之间的间隔达到设计的焦距要求，当系统的入瞳直径D固定时，即系统接受的光束大小一定时，根据F/#=f/D可知，f变化将引起F/#的变化，调焦距也就是调光圈大小(F/#也称为光圈)，此时光阑大小随焦距变化而变化(非固定值)。这里也有人把调光阑大小称为调光圈。
2 变焦镜头设计规格及参数输入
入瞳直径：25mm
焦距：75mm～125mm
像面直径：34mm
波段：可见光
玻璃最小中心与边厚：4mm,最大中心厚：18mm
优化最小RMS Spot Diagram
打开下面路径文件，三个双胶合透镜组组成变倍组。
设置Fie
输入波长，选择F.d.C(Visible)
此时系统焦距为98.5mm为定焦系统
3 多重结构实现变焦
ZEMAX提供一种实现多状态变化的功能，称为多重组态或多重结构。如通过改变透镜组之间的厚度值使这个系统达到不同的焦距状态，利用多重结构便可以让一个面上厚度实现多个值。
本例要求实现焦距75mm～125mm，假如采样3个焦距点：75、100、125，我们便得到了这个变焦系统的3个状态。通过改变系统中所有空气厚度实现变焦。也就是在这3个不同焦距状态下，第3面、第4面、第7面、第10面的厚度也分别不同。
打开多重结构编辑器
添加3个面2个组态
在这3个组态下，我们通过分别改变第3面、第4面、第7面、第10面的厚度达到3个焦距的目的，需要插入4个厚度组态操作数THIC
在3D Layout上，可以选择将3个组态全部显示在视图中，但一定要让这3个组态在空间有一定错位，这里给Y方向上偏移60。
4变焦镜头的优化设计
进行优化相关的设置：变量和评价函数。
对于变量，这个系统分为两部分，一部分叫公共变量，就是3个组态共用这3个组双胶合透镜，透镜的口径、曲率半径、厚度在这3种焦距状态下是相同的。一部分叫独立变量，就是3个组态不相同的参数部分，这里就是4个空气厚度在3个组态下独自变化。
将透镜所有曲率半径设为变量。
将多重组态中的所有厚度设为变量
打开评价函数编辑器
在变焦系统中要求在所有焦距下成像质量都能达到和定焦情况下相近的成像水平。由于共用3组透镜，所以需要同时优化这3个组态，让他们在各自焦距要求下光斑都最小化。
这里需要为每个组态指定焦距值，在每个CONF下(第1个CONF除外)插入1个空白操作数，输入“EFFL”指定焦距分别为“75”、“100”、“125”，权重都为1。
开始优化
3个组态中同一镜片口径大小却不相同，对于所有透镜口径，在不同组态下相当于不同系统中，ZEMAX中的元件口径是自动跟随光线变化的，也就是始终保持着最小口径。为了直观的描述变焦系统是使用同一组镜头，将所有透镜口径设置Maximum解。
