环境温度是影响非球面光学系统成像质量的主要因素之一，采用热光学特性分析方法，对某机载相机非球面光学系统进行热光学特性分析，通过有限元法分析相机光学系统结构热变形，并去除镜面表面刚体位移，将面型数据输入光学软件程序进行Zernike多项式拟合，将拟合结果导入光学设计软件中，对非球面光学系统成像进行性能评价。分析结果表明：热光学特性分析方法可以有效地对非球面光学系统的实际工作环境进行仿真，预测环境温度对光学系统成像质量的影响，对光学系统设计具有指导意义。

机载相机在上升过程中，由于温度降低和镜头各部分材料的导热率大小不同，镜头部分会产生温度梯度，从而导致非球面光学系统产生梯度折射率.利用有限元分析软件对镜头部分进行瞬态热分析以模拟机载相机上升过程中温度的变化情况，将有限元分析不同时间节点温度分布结果导入编写的折射率梯度系数拟合程序，将所求解的梯度折射率系数通过镜面类型接口在光学软件中建立光学系统模型，利用点列图的弥散斑半径评价不同时间节点梯度折射率对成像质量的影响.结果表明，机载相机刚升入工作高度时温度梯度最大，对成像质量影响也最严重，梯度折射率系数随着温度梯度系数的降低而降低，同时成像质量提高，该结果对光学系统的设计具有指导意义.