为满足当前安防市场对高性能变焦光学镜头在大范围监控和高清成像的需求，设计了一款焦距范围为 10 mm～500 mm 的平滑变焦光学系统。系统采用机械式正组补偿方式，通过参数设定与优化结合的方法计算出初始结构参数，采用移动光阑的方式保持恒定F数；引入非球面透镜，有效矫正系统的位置色差和轴向色差，提升了成像性能；整个系统由13个球面透镜和2个非球面透镜组成，总长为375.6 mm，调制传递函数（modulation transfer function, MTF）在 104 lp/mm 处全程均高于 0.35；给出了变倍组与补偿组的运动曲线，曲线平滑无断点，验证了系统的可靠性与稳定性。最终分析结果表明：该系统能够满足大范围监控的实际需求，为大变倍比变焦光学系统的设计提供了参考。