伴随计算机技术、精密机械设计和加工技术的发展和推广,以及各类传感器件水平的提高,推动了变焦镜头的蓬勃发展。由于普通人双眼正常视角大约为水平90度、垂直70度,鱼眼镜头可以显示比人眼视角大得多范围的场景。变焦镜头的发展和鱼眼镜头的使用促使了变焦鱼眼的诞生。变焦鱼眼同时具备了变焦镜头的优势,也汇聚了鱼眼镜头的特性,在众多领域得到青睐,也引发了对变焦鱼眼的研究和设计。本论文的主要目的是研究和设计出超短焦全景鱼眼镜头、变焦鱼眼镜头。本论文完成了以下几项工作：1、根据鱼眼镜头光学设计的成像原理,推导分析鱼眼镜头焦距与空间角分辨率的关系,制定超短焦全景鱼眼镜头的设计指标,进行优化设计。2、基于变焦系统的运动方程,查找变焦鱼眼镜头的相关专利,制定相应的设计指标,进行优化设计。工作创新性体现在：1、结合鱼眼镜头的成像关系式,推导其焦距与空间角分辨率的关系,证明在像面一定的前提下,焦距越短,空间角分辨率越高。2、成功设计一款超短焦全景鱼眼镜头,焦距像高比小于0.35,拥有五百万像素的成像效果,结构简单,成像质量优良。3、成功设计一款变焦鱼眼镜头,该系统全部采用球面系统设计,满足像面尺寸1/6”～2/3”的成像要求。