本发明公开了一种光学成像系统及设计方法，涉及光学设计技术领域，所述光学成像系统包括：前组透镜、液晶透镜和后组透镜，所述液晶透镜位于所述光学成像系统的光阑位置处，所述液晶透镜的孔径为所述光学成像系统的光阑。本发明将液晶透镜与光学系统结合起来设计，将液晶透镜放置在光学系统内部适当的位置，通过前组透镜的放大作用，增大系统的入瞳直径，进而增加系统的光通量；更优情况下，将液晶透镜放置于系统光阑的位置，从而实现对焦过程放大率不变的特性，并且减小光学系统的瞳孔像差。