LED芯片发光技术在近年不断提高,在室内照明产品的应用中,已经取代了传统光源成为照明产品中的主流光源。应用在一些专业照明领域的变焦灯可以有效的提升照明质量。通过变焦技术的应用在室内的照明系统上,可以提升照明质量和层次感。本文针对变焦技术在室内照明领域应用缺乏这一现状,以LED为光源,设计出一套具有出射光束角连续可调的变焦光学系统。本文的研究内容包括:(1)针对室内照明环境的需求,利用光学理论对变焦光学系统透镜模型设计。光学系统结构包括自由曲面透镜和菲涅尔透镜。通过菲涅尔透镜的移动来改变光学系统的焦距,使得光源经过光学系统后,出光角能连续改变。(2)设计了变焦光学系统的透镜组合参数,使得光学变焦系统的光束角变化范围大。通过优化选择了自由曲面透镜和菲涅尔透镜的焦距,使光学系统的变焦范围符合设计目标。(3)用光学软件仿真光源透过光学系统的效果,在仿真的过程中采用面光源进行模拟。改变两透镜间距,分析光学系统的焦距变化以及光束角的连续变化情况。并提出了对于光能利用率的优化方向。本文在设计过程中利用了自由曲面、球面、和菲涅尔透镜的设计方法,结合变焦系统的设计理论,最后设计的光学系统能够实现连续变焦,在有限的透镜间距变化范围内,光束角变化范围大且变化连续。