温度变化会导致光学系统最佳焦面发生偏离，使得光学系统成像质量下降，为了使得光学系统成像质量保持稳定，对光学系统无热化设计进行研究。从温度变化导致像面位移的角度来研究，推导出像面位移公式，以像面位移公式来指导无热化补偿设计。以一个常温下达到衍射极限的光学系统为例，在-40 ℃~60 ℃ 的温度范围内，发现更改其中的4 个参数都可以使像面位移减小或者为零，从而使系统成像质量提高，达到无热化设计目的。像面位移公式能够指导光学系统的无热化设计。