通过引入两个变形镜来实现三反射离轴变焦系统的焦距改变，应用矩阵光学分析光学系统一阶属性得到控制反射镜面光焦度的方程。结合三反离轴变焦系统结构特点并应用平面对称光学像差理论推出变焦过程中消球差、零阶像散、零阶彗差的条件；同时根据Scheimpflug条件消除物像面倾斜引入的拱形畸变；最后阐述了一种新的全反射离轴变焦物镜的设计, 结果表明最大均方根弥散斑半径变化范围为5.4791~11.117 μm时，满足变焦物镜技术要求，设计原理和方法为进一步应用变形镜设计变焦系统提供了有益的探索。