设计了一组长焦距轻量型变焦光学系统，焦距为30 mm ~ 300 mm, 视场角为1.1°~ 11.4°，F数为3.5。由于变焦系统焦距较长，并且需要在控制口径的前提下减轻质量，经过对变焦理论进行分析并结合实际情况，采用正组补偿，运用Zemax软件，对变焦系统同时进行像质优化与轻量化设计，优化过程中加入非球面，达到简化结构，提高像质的作用; 在不影响像面照度的情况下，对轴外光线进行了适当的拦光，使得有效口径尽量变小，同时对系统的部分透镜材料进行替换，平衡了高像质与轻质量间的矛盾，最终使系统的总体质量从937 g减小到584 g，且系统像质良好，轴上调制传递函数在120 lp/mm处大于0.3，轴外调制传递函数在120 lp/mm处大于0.2，各视场的调制传递函数在40 lp/mm处大于0.5，畸变小于1%。根据变焦运动方程，运用Matlab软件进行编程计算，得到反映变倍组与补偿组运动过程的凸轮曲线，在变焦的过程中像面比较稳定，调焦顺畅。
