随着现代技术的发展，对光电跟踪测量系统的观测和跟踪能力的要求越来越高，从而光学系统设计的越来越复杂，光电跟踪测量系统越来越多地采用变焦结构形式。变焦光学系统的探测精度高、结构复杂，特别是长焦距变焦系统，焦距长，易受温度的影响。因此对光学系统进行温度分析及补偿有利于改善成像质量，补偿温度效应，提高系统的温度稳定性。本文主要分析了长焦距变焦光学系统的温度效应，并对此光学系统进行了温度补偿设计。

首先，研究温度效应的基础理论。论文研究了温度分析的基本原理，给出了计算光学参数随温度变化的公式。并且研究了温度效应的评价方法，从MTF、焦距、齐焦特性三个方面来评价变焦光学系统的温度效应。

其次，研究了温度补偿方式，总结了传统的无热化补偿设计方法，说明了几种新兴的补偿方式，并在此基础上提出了一种新的温度补偿思路——像面位移补偿公式。利用像面位移补偿公式来指导并实现光学系统的无热化设计。

然后对某一具体的长焦距变焦光学系统进行实例温度分析。分析完毕后从以上所述三个方面评价光学系统的光学性能，发现此光学系统确实受温度影响较大，在-30 ℃~+60 ℃温度范围内偏离常温越大，系统的光学性能改变也就越多，不仅MTF下降许多，焦距也发生变化，并且变焦系统的齐焦特性也不能满足。

于是对此光学系统进行补偿设计。根据像面位移补偿公式，提出了机电主动式与机械被动式混合补偿方法。混合补偿设计后再评价系统的光学性能，发现MTF在长、中、短焦时均能够大于0.25，系统焦距满足设计指标，变焦系统也达到了齐焦。系统的温度效应的影响减弱了许多。此混合补偿方法对本文的长焦距变焦光学系统有良好的温度补偿作用。