熱成像的基本原理是： 某個物體發出的紅外輻射，通過光學鏡頭聚焦在紅外探測器上。 探測器將紅外輻射轉換成電信號， 硬件電路再對電信號進行處理， 將探測器發來的數據轉譯成可在取景器或標準視頻監視器或 LCD 顯示屏上查看的圖像。
從結構上分析，熱成像攝像機與可見光攝像機的結構組成基本相同，主部件包含鏡頭、探測器、電路、軟件、外殼等。或者根據不同的產品形態，再增加一些護罩、云臺等。但紅外熱成像攝像機采用的鏡頭和探測器與可見光有較大差異，正是因為該差異，造成了兩者在價格上的巨大差距。
紅外熱成像使用的電動變倍鏡頭中采用的金屬鍺，是一種“稀散金屬”元素。雖然自然界中的儲量不算低，但是高濃度的鍺提取難度非常大。因為鍺元素常以類質同象形式存在其他的礦物當中，難以形成獨立的具有單獨開采價值的鍺礦床。只能隨開采主金屬礦床時在選冶中加以綜合回收、綜合利用。所以，熱成像攝像機的鏡頭就比一般攝像機的貴。
隨著使用需求的多樣化和制造工藝的不斷提升，現在鍺鏡頭已經發展出了手動變倍、電動變倍 、無熱化定焦、連續變焦等各類產品，以滿足市場需求。
（1）定焦鏡頭
定焦鏡頭是最簡單的鏡頭，它只能在一定的景深范圍內使用，在景深外，圖像就會模糊。此類系統一般在特定的條件下使用，或者在焦距很短，景深就能滿足工作距離的情況下使用。
（2）手動變倍鏡頭
通過調節手輪來改變透鏡位置，使系統具有更深的縱向觀察范圍，同時可調節由于溫度引起圖像模糊。
（3）電動變倍鏡頭
通過電機帶動透鏡，使系統具有更深的縱向觀察范圍，同時可調節由于溫度引起圖像模糊。
（4）連續變焦鏡頭
有很多個視場可以切換，使用者可以根據自己情況，隨時切換視場，找到合適的視場來觀察。設計和裝調難度都很大，成本很高。
