本发明公开的液膜透镜组合变焦光学系统，属于变焦光学系统技术领域。本发明主要由多个液膜透镜组合而成，还包括用于固定多个液膜透镜的镜筒、用于控制液膜透镜液体注入的液体注入控制系统和成像清晰度分析系统。根据变焦范围、镜头后焦距位置和像差补偿要求确定液膜透镜数量和组合排布，通过液体注入控制系统控制每个液膜透镜表面变形，分别实现单个液膜透镜变焦，通过多个液膜透镜变焦组合实现大范围变焦和像差校正。液膜透镜组合变焦光学系统成像输出至成像清晰度分析系统，通过成像清晰度分析系统对成像结果进行清晰度分析，根据清晰度分析结果对液体注入控制系统进行反馈控制，实现液膜透镜组合变焦光学系统自动变焦及像差补偿。