变焦距光学系统可以实现在相机位置不变的情况下获得不同比例的图像。因此,其在军用与民用领域都有重要应用。随着对变焦距光学系统的需求逐步增加,在一些工作场景中,例如航空航天、昼夜一体监控设备等领域,人们对变焦距光学系统提出了新的要求,包括小型化、高成像质量、更宽的工作波段等。为了能够实现这种宽波段共焦面变焦距光学系统的小型化,同时提高成像质量,本文采用多组变倍的变焦距光学系统结构。利用高斯括弧计算多组变倍变焦距光学系统高斯光学结构并结合数据可视化分析方法,分析多组变倍变焦距光学系统的变焦过程。同时,为了校正宽波段变焦距光学系统前组的二级光谱与三级光谱,提出了一种子波段缝合光学玻璃组合选择方法。该方法是将设计波段拆分成多个子波段区间,并将子波段区间进行缝合生成更大的子波段区间直至将整个波段覆盖,同时对所有可能的光学玻璃组合在每个子波段区间列出复消色差方程组。通过最小二乘法对方程组求解,得到能够有效校正宽波段长焦距光学系统二级光谱与三级光谱的最优玻璃组合。最终本文基于多组变倍的变焦系统结构以及子波段缝合方法,完成了一个含有三个移动组、焦距变化范围在80mm至400mm、F数为5、工作波段在480nm至900nm之间的宽波段变焦距光学系统,光学系统轴上视场MTF在70lp/mm处可以达到0.6,边缘视场MTF在70lp/mm处达到0.3,光学系统总长为230mm、相对长度为0.575,设计结果满足小型化要求。