望远镜光路设计
光学课程设计方案-望远镜系统结构参数设计方案
光学课程设计——望远镜系统结构参数设计一设计背景：在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。
如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等……二设计目的及意义（1）、熟悉光学系统的设计原理及方法；（2）、综合应用所学的光学知识，对基本外形尺寸计算，主要考虑像质或相差；（3）、了解和熟悉开普勒望远镜和伽利略望远镜的基本结构及原理，根据所学的光学知识（高斯公式、牛顿公式等）对望远镜的外型尺寸进行基本计算；（4）、通过本次光学课程设计，认识和学习各种光学仪器（显微镜、潜望镜等）的基本测试步骤；三设计任务在运用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。
并介绍光学设计中的PW法基本原理。
同时对光学系统中存在的像差进行分析。
四望远镜的介绍1．望远镜系统：望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。
利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。
又称“千里镜”。
望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。
望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫M）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。
2．望远镜的一般特性望远镜的光学系统简称望远系统，是由物镜和目镜组成。
当用在观测无限远物体时，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔d＝o。
当月在观测有限距离的物体时，两系统的光学问隔是一个不为零的小数量。
作为一般的研究，可以认为望远镜是由光学问隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。
这样平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。
图9—9表示了一种常见的望远系统的光路图。
为了方便，图中的物镜和目镜均用单透镜表示。
这种望远系统没有专门设置孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成伤情况。
折射式望远镜(扩束)系统设计流程
扩束（折射式望远镜）设计流程设计要求：平行光进，平行光出入射光孔径100, 出射20mm只能使用两个镜片，且第二个镜片为平凹镜（伽利略式）两镜片间空气隔约250mm系统用于1053nm激光系统；要使用632.8nm波长对系统进行预测试像差要最小化，仅能使用一个非球面学习要点：如何对特定设计要求优化参数如何设计一个双工系统，即工作波长和测试波长不同的系统如何在Zemax软件里定义薄透镜（仅用于聚焦），如何定义多结构界面问题分析：其实就是设计一个望远镜系统，如果没有特殊要求，这样的系统是很容易设计的。
然而现在有一些附加要求，特别是工作波长和测试波长不一样。
我们应该如何开展这样的设计呢？对一个实用系统，测试只是一个确信性能的手段，而最终系统应该在工作波长被使用。
因此，这个例子里，我们先以1.053μm为基准进行设计。
之后再考虑如何在0.6328μm下做测试。
注意，现在的系统是平行光入，平行光出。
由于没有成像功能，因此在Zemax里，无法评价由于该系统引入带来的像差是多大。
如何解决这个问题呢？我们可以在Zemax里插入一个薄透镜，即几何光学里常使用的那种透镜，只具有对平行光聚焦的作用，本身不产生任何附加像差。
这样平行光经过该近轴薄透镜聚焦后的像斑就可以用来衡量扩束本身带来的像差大小。
两个实际厚透镜是4个表面，薄透镜是1个表面。
再加上默认的物像平面，在Zemax 里定义上述系统，共需要7个表面。
1.通用参数设置：首先从系统-→通用配置选项里输入入瞳孔径值100mm，在系统-→光波长选项里输入工作波长1.0532.透镜表格编辑：根据设计要求，编辑透镜表格如下：由于目前我们不知道两个透镜表面半径该多大，因此我们都没输入初始值，选默认的无穷大，即都是平板。
这个值我们可以通过软件的优化功能获得，因此把他们定义为变量。
注意，设计要求凹透镜为平凹镜，因此第一个表面半径为无穷大，不能变，即表格里的“3”面。
而其余三个待确定量设为变量。
光学课程设计 望远镜系统结构参数设计
光学课程设计——望远镜系统结构参数设计一设计背景：在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。
如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等……二设计目的及意义（1）、熟悉光学系统的设计原理及方法；（2）、综合应用所学的光学知识，对基本外形尺寸计算，主要考虑像质或相差；（3）、了解和熟悉开普勒望远镜和伽利略望远镜的基本结构及原理，根据所学的光学知识（高斯公式、牛顿公式等）对望远镜的外型尺寸进行基本计算；（4）、通过本次光学课程设计，认识和学习各种光学仪器（显微镜、潜望镜等）的基本测试步骤；三设计任务在运用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。
并介绍光学设计中的PW法基本原理。
同时对光学系统中存在的像差进行分析。
四望远镜的介绍1．望远镜系统：望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。
利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。
又称“千里镜”。
望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。
望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。
2．望远镜的一般特性望远镜的光学系统简称望远系统，是由物镜和目镜组成。
当用在观测无限远物体时，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔d＝o。
当月在观测有限距离的物体时，两系统的光学问隔是一个不为零的小数量。
作为一般的研究，可以认为望远镜是由光学问隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。
这样平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。
图9—9表示了一种常见的望远系统的光路图。
为了方便，图中的物镜和目镜均用单透镜表示。
这种望远系统没有专门设置孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成伤情况。
【论文】望远镜系统的光学设计
摘要早在 18世纪的时候，人们出于对自然界的好奇无意间发明了结构非常简单的望远镜。
而科技飞速发展的今天，望远镜的创新也是层出不穷，并且望远镜也被应用到各个领域。
本论文设计了一个军用望远镜，其可以观测到一定范围内的物体，适用五百米内的军用装备细节观察,一千米内的战地地形观察。
首先介绍了像差理论和光学自动设计原理，确定并给出了望远镜的总体设计方案。
然后就望远镜目镜的光学性能选择了对称型目镜。
在确定目镜类型的基础上，运用初级像差理论进行了军用望远镜目镜的初始光学结构设计，并给出了对称型目镜的有关结构参数。
昀后，在ZEMAX环境下进行了初始结构的像质评价，并运用ZEMAX软件提供的优化功能对整个望远镜目镜的初始光学结构进行了优化，经过反复的调试和修改，得到的优化结果明显优于初始结构。
为了评价本设计的军用望远镜目镜的成像质量，在优化之后还依据设计提出的技术要求进行了像差、公差的分析。
关键词：军用望远镜目镜，光学设计，像质评价，像质分析，ZEMAX软件AbstractIn the 18th century, people invented accidentally the telescope with very simple structure when the y were out of the nature of the curious. Today, there are various kinds of telescopes with new technologies and are used in wide fields.In this paper, a military telescope is designed, which can be used to observe objects in a certain range. It will be applied to a military equipment to observe the details within a half of kilometer and the battlefield terrain within one kilometer. First, image quality theory and optical automatic design theory are introduced in deteil. Using the theories,the telescope of design program is advanced. Then by the optical properties of the telescope eyepiece，symmetrical eyepiece is selected. Based on the primary aberration theory, the initial optical structure design of a military telescope eyepiece is expressed, and the structural parameters of the symmetrical eyepiece are displayed in a table i n order to determine the type of the eyepiece. Finally, the eyepiece is evaluated with ZEMAX software by image quality theorems. Using the optimization function in ZEMAX software environment, the initial optical structure of telescope eyepiece is optimized. The debugging is repeated after modification. The obtained optimal results are better than the initial structure. In order to evaluate the image quality of military telescope eyepiece, the aberration tolerance analysis is carried based on the technical requirements for the optimization of the design.Keywords：Military telescope eyepiece, optical design, image quality evaluation, the image analysis, ZEMAX software目录第一章绪论 (1)1.1望远镜的分类及演变 (1)1.1.1 折射式望远镜 (1)1.1.2 反射式望远镜 (2)1.2望远镜的光学特性 (4)1.2.1 望远镜的原理 (5)1.2.2 望远镜的目镜 (6)1.2.3正像望远镜中的转像系统和场镜 (8)1.3本论文的主要内容......................................................................................... 8第二章光学设计理论和像差理论 (9)2.1光学设计的概念 (9)2.1.1 光学设计方法 (10)2.1.2 光学系统总体设计和布局 (10)2.1.3 光组设计 (11)2.2像质评价和像差理论 (13)2.2.1 像质评价 (13)2.2.1 像差概念和理论 (14)2.3望远镜设计的总体方案 (17)2.3.1 设计方案介绍 (18)2.3.2 初始光学结构设计............................................................................................. 18 第三章望远镜的光学结构设计. (20)3.1望远镜光学性能的确定 (20)3.1.1 望远镜对光学性能的要求 (20)3.2望远镜光组的设计 (21)3.2.1 目镜的选型 (21)3.2.2 物镜的选型 (26)3.2.3 分划板的计算 (26)3.2.4 转像系统的选择 (26)3.3望远镜设计总结............................................................................................ 27第四章望远镜目镜的光学结构优化 (29)4.1在ZEMAX环境下建立镜头文件 (29)4.1.1 属性输入 (29)4.1.2 对称目镜面参数的输入 (30)4.2初始结构的像质评价 (31)4.2.1 球差曲线 (32)4.2.2轴外细长光线像差性曲线 (33)4.2.3 像差特性曲线 (35)4.2.4 点列图(Spot Diagram) (37)4.3望远镜目镜的优化 (37)4.3.1 确定优化变量 (38)4.3.2 设定评价函数 (38)4.3.3 优化 (38)4.3.4 优化结果 (39)4.4望远镜目镜像差的公差分析...................................................................... 43第五章总结......................................................................................................... 45参考文献............................................................................................................... 46致谢..................................................................................................................... 48声明 (49)第一章绪论望远镜是众多光学仪器中发展昀为久远的,本章就望远镜结构分类,简要的原理,发展历史进行一些系统介绍。
porro_1型望远镜光学设计.
普罗型望远镜光学系统设计（8倍）摘要随着科学技术的发展，光学仪器已经普遍应用在社会的各个领域中。
我们都知道，光学仪器的核心部分是光学系统。
一个高质量的成像光学系统是要靠好的光学设计去完成的。
本课题主要研究的是8倍普罗型望远镜光学系统。
本文介绍了望远镜发展背景及相关应用，对望远镜系统及主要参数、衡量指标做了介绍，完成了对普罗型望远镜光学系统的外形尺寸计算，对物镜组、目镜组及转向系统的设计.物镜采用双胶合物镜，目镜采用对称型目镜，转向系统采用普罗I型棱镜作为转向系统。
介绍了像差理论，并应用ZEMAX光学设计软件对像差进行了分析和校正。
最终设计出合格的望远镜。
关键词：普罗型望远镜；光学系统；像差；ZEMAX光学设计软件目录1 绪论 (1)1.1题目背景 (1)1.2设计目的及意义 (1)1.3国内外相关研究情况 (1)2 望远镜介绍 (2)2.1望远镜简介 (2)2.2望远镜的历史 (2)2.3望远镜的发展 (2)2.4望远镜的分类 (3)2.4.1折射望远镜 (3)2.4.2反射望远镜 (4)2.4.3折反射望远镜 (5)3 望远镜系统设计 (6)3.1望远镜总体方案拟定 (6)3.2望远镜的常见参数 (6)3.3转像系统 (7)3.4望远镜外形尺寸计算 (8)3.5物镜与目镜的选型 (11)3.5.1望远物镜的特点 (11)3.5.2几种常见的望远物镜 (11)3.5.3望远物镜设计 (15)3.5.4望远目镜的特点 (16)3.5.5几种常见的目镜 (16)3.5.6目镜设计 (18)4 像差分析 (19)4.1像差综述 (19)4.1.1球差 (19)4.1.2慧差 (20)4.1.3像散 (20)4.1.4场曲 (20)4.1.5畸变 (20)4.1.6色差 (21)4.2像差校正 (22)4.2.1球差校正 (25)4.2.2色差校正 (26)4.3光学系统的像质评价 (26)4.3.1点列图 (26)4.3.2利用MTF曲线评价成像质量 (27)5 总结 (28)参考文献 (29)1 绪论1 绪论1.1题目背景随着科学技术的发展，望远镜逐渐由简单的单筒望远镜发展到双筒望远镜、天文望远镜等，以成为重要的光学仪器之一。
光学设计案例范文
光学设计案例范文
一种小型望远镜的光学设计案例
本文介绍了一种小型望远镜的光学设计案例，包括了望远镜的选型、
光学系统的配置以及最终系统的成象性能等细节。
首先，本案例的望远镜选型采用Ritchey-Chrétien型，其拥有高抗
异性象差的能力，较为合适本案例的要求。
该望远镜的参数设置为：望远镜初步参数：焦距：650mm；折射镜及反射镜尺寸：Φ100mm；
光道长度：650mm。
其次，根据望远镜的参数选择，本案例的光学系统配置采用的是一种
简单的全场图像系统，光学系统的组件包括：
1、正反射镜：选用的是高质量的反射镜，其像差特性高，表面光度
均一，折射率为95％。
2、双环镜：选用的是安裝正反射镜后的双环镜，采用的是双环设计，以提高系统的像差抑制能力和色差表现能力。
3、补偿片组：采用的是全玻片补偿片组，可以有效补偿系统的异性
象差，以及使系统具有良好的不变曲率特性。
4、全场图像：选用的是全场视场视力，可以有效抑制象差，并保证
视场均匀度。
最后根据光学系统的配置和参数，可以计算出最终的系统性能，包括
视场视觉能力、象差抑制能力以及色差表现能力等。
小型望远镜设计原理及应用
小型望远镜设计原理及应用望远镜是一种用于观测远距离物体的光学仪器。
它的设计原理主要基于光学的折射和反射原理，通过聚焦、放大和记录光线来获得远距离物体的清晰图像。
小型望远镜相对于大型望远镜而言，体积较小、重量较轻，更便于携带和使用。
小型望远镜的基本原理可分为折射式和反射式两种。
折射望远镜的设计原理基于光线在光学透镜中的折射现象。
它主要由目镜、物镜和视场镜组成。
当远距离物体的光线进入物镜时，物镜通过折射使光线聚焦到焦平面上。
视场镜位于焦平面上，起到接收、放大聚焦光线的作用。
目镜接收视场镜的聚焦光线，使光线再次折射，形成放大的物体影像，供人眼观察。
反射望远镜的设计原理基于光线在反射镜上的反射现象。
它主要由目镜、主反射镜和次反射镜组成。
当远距离物体的光线进入主反射镜时，主反射镜通过反射使光线聚焦到焦点上，形成实像。
次反射镜位于焦点上方，将实像反射到侧面，再由目镜接收反射光线，形成放大的物体影像。
小型望远镜的应用包括天文观测、自然观察以及户外探险等领域。
在天文观测方面，小型望远镜可以用于观测月球、星星、行星等天体，帮助人们了解宇宙的奥秘。
在自然观察方面，小型望远镜可以用于观察鸟类、动物以及远处的景物，实现远距离观察。
在户外探险方面，小型望远镜可以用于识别方向、测量距离以及观察野外环境，提供辅助指引和观察功能。
小型望远镜的设计还涉及到光学材料的选择、镜面的加工和镀膜等技术。
对于折射望远镜，光学玻璃是常用的材料，因为它具有良好的透明度和折射率。
对于反射望远镜，镜面的加工和反射镜的涂层是关键技术，一般采用金属涂层或介质膜涂层来提高反射率。
此外，小型望远镜还可以配备附属装置，如相机接口、观察窗口和三脚架等，以满足不同用户的需求和使用场景。
总之，小型望远镜是一种基于光学原理设计的轻便、便携的观测工具，通过折射或反射光线来实现远距离物体的放大观测。
它可以在天文学、生物学、地理学等领域发挥重要作用，帮助人们更好地了解和观测远处的事物。
光学设计实验(一)望远镜系统设计实验
光学设计实验（一）望远镜系统设计实验1 实验目的（1）通过设计实验，加深对已学几何光学、像差理论及光学设计基本知识、一般手段的理解，并能初步运用；（2）介绍光学设计ZEMAX 的基本使用方法，设计实验通过ZEMAX 来实现 2 设计要求(1) 设计一个8倍开普勒望远镜的目镜，焦距f’=25mm ，出瞳直径D ’=4mm ，出瞳距>22mm ，视场角2ω’=25︒；考虑与物镜的像差补偿，目镜承担轴外像差的校正，物镜承担轴上像差的校正。
（总分：30分）（2）设计一个8倍开普勒望远镜的物镜，其焦距、相对孔径D/f ’、视场角、像差补偿要求根据设计（1）的要求来确定，要求给出计算过程。
（总分：30分）（3）将上述物镜与目镜组合成开普勒望远镜，要求望远镜的出射光束角像差小约3’左右。
如不符合要求，可结合ZEMAX 中paraxial 理想光学面，通过控制视觉放大倍率和组合焦距为无限大（如f ’>100000）等手段。
（总分：30分）（4）回答和分析设计中的相关问题（总分：10分）所有设计中采用可见光（F ，d ，C ）波段。
问题1：望远光学系统和开普勒望远镜的特点问题2：目镜的光学特性和像差特点问题3：常用的目镜有哪些？常用的折射式望远物镜有哪些？ 问题4：望远镜系统所需要校正的主要像差有那些？提示：目镜采用反向光路设计，目镜包括视场光阑，注意目镜孔径光阑的设置。
判定出射光束角像差小约3’左右的方法：在像面前插入一个paraxial 类型的面，若该面焦距（即与像面之间的距离）为1000mm ，则Spot diagram 的Geo Radius 则应小1mm 。
m 91512.5COS 343831000COS 3438322'μω=⨯⨯=⨯⨯≤f R 3 设计流程所谓光学系统设计就是根据使用要求，来决定满足使用要求的各种数据，即决定光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的结构等。
因此我们可以把光学设计过程分为4个阶段：外形尺寸计算、初始结构的计算和选择、象差校正和平衡以及象质评价。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
至今没有一个光学系统是完美的。
为了平坦且清晰的成像，往往必须把光学系统设计的十分复杂。
如此一来，不但透光度变差，还得付出很高的制造成本。
因此简单的镜片组而且能保有高品质成像的光学系统是光学设计的努力目标。
一个好的光学系统都出自设计者的巧思。
它能在最简单的镜片组合下产生最佳的成像品质。
不过在许多设计中，往往会遇到球面像差与彗形像差难以取舍的窘境（天文望远镜光学与机械）。
当你能同时处理这些像差的时候，系统却又发生严重的色差。
最后好不容易解决了所有的色像差，却又发生成像的变形。
因此光学系统的设计在在考验设计者的经验与智力。
希望透过以下的天文望远镜的演进，让你了解前人的成果。
折射式望远镜系统由于白光经过透镜会有色散的现象（Dipersion），因此使得光学系统除了球面像差与彗形像差之外又多了影像不清晰的光源。
由上图可知，蓝光的折射率较大，其次为绿光，最后为红光，因此不同颜色的入射光产生，却有不同的聚焦点。
好的光学系统除了成像品质之外，还必须考虑消色差的效果。
基本上，我们在处理可见光的光路分析时，是用蓝色的F line(486.13nm)、红色的Cline(656.27nm)与绿色的e line(546.07nm) 作为分析的主要光源。
要查看镜片的色差情形，可以用色散数值V( Dispersion Number or Abbe number)。
V越大表示镜片的色散的情况越小。
V＝(ne－1) / ( nF－nC)对於一个D= 5公分，f=20公分的两片镜片组合，我们可以由下图的光路分析了解他们各自聚焦的一致性。
其实这就是球面像差的检测工作！D＝5公分f=20公分第一片镜片R1＝18公分R2＝－19公分中心厚度＝0.84公分间隙0.1公分第二片镜片R3＝－19公分R4＝－22公分中心厚度＝0.98公分为了更清楚的说明，我们藉由（上右图）了解不同三种色光随著入射的高度（离中心的光轴），误差越高越大。
换句话说，越靠近镜片边缘的球面像差越严重。
至於在镜片的任何位置，色差都是一样的糟糕。
（上左图）是我们彗形像差的分析图，或称为OSC图，一般而言OSC<0.001才能算是好的镜片组。
可见这组镜片的组成是不合格的！因此我们必须透过几何光学的技术，重新调整并全面评估镜片组的效能。
经过分析后培，得到以下的光路图。
D＝5公分f=20公分第一片镜片R1＝16公分R2＝－6.89公分中心厚度＝0.77公分间隙0.14公分第二片镜片R3＝－6.6公分R4＝－15.02公分中心厚度＝1.12公分我们可以很清楚地发现球面像差与色差在镜片的边缘有了很大的改善（请注意x轴的刻度是之前的1/10）。
此外彗形像差在边缘区域也获得的极大的改善。
两片式的镜片组我们称为AchromaticObjective。
若是我们希望能够获得更好的成像结果，必须加入第三片不同材质的镜片来改善色差的问题。
经过光路分析後，我们依旧是以D＝5公分f=20公分来做为范例。
第一片镜片R1＝11.6公分R2＝32.565公分中心厚度＝0.876公分间隙0.1公分第二片镜片R3＝41.684公分R4＝5.703公分中心厚度＝0.498公分间隙0.1公分第三片镜片R5＝5.931公分R6＝－24.524公分中心厚度＝0.88公分由右下图，我们发现色差与球面像差有极大的改善，在镜片边缘处几乎没有色差与球面像差。
但是对于彗形像差的控制却是普通，虽然它可以满足(OSC<0.001 )容忍误差。
三片式镜片组我们称为ApochromaticObjective，或者简称APO。
选择镜片材质首先，我们必须选择合适的材料。
通常第一片的折射率会较低、此外色散的情况也比较少，像萤石（Fluorite）就是一个很好的材质。
第二片镜片的折射率要比较高，而且要选择高色散的材质。
消色差（chromatic）利用几何光学的技巧，在镜片组的合焦上，要求蓝光与红光的焦距相同。
有了这个条件后，两片镜片的曲度必须维持一定的比例关系。
我们透过这个比例关系，与建构好的光路程式来回验证，最后找到可以消除球面像差与彗形像差的最佳曲面。
这其中的尝试错误必须藉由经验与耐心。
最後的确认没有完美的镜片组合。
常常为了消除像差而牺牲了色差！两片镜片组原则上是无法消去紫色光，而且蓝光的矫正往往过多、红光却是不足，所以第三片镜片的修正是需要的。
一般而言，三片镜片组算是一个不错的组合，不过设计起?可是十分繁琐，必须有很多的经验才能胜任。
目前坊间有许多光学设计的软件，虽然我们可以透过它们达到光路设计的目的，但是自己写程式来计算，可以更深入了解光路运作的物理观念。
牛顿式望远镜系统球面镜：全域球面像差。
弯曲的成像场。
由於是对称的镜面，因此没有彗形像差。
抛物面镜：中心处完美成像，边缘有球面像差与彗形像差。
弯曲的成像场。
说明：球面镜的对称光轴是它的最大优点，这是抛物面镜远远不及的。
不过因为抛物面镜中心处的成像品质完美，因此目前是NewtonianType的主流。
其实选用抛物面镜或球面镜，谁好谁坏完全是见仁见智的问题。
此外，不管用何种形式，它们的成像场都在弧面上，因此还有严重的弯曲的成像场。
观点：对于来自无穷远目标的轴上光线,经抛物面反射镜反射后均交于一点,形成一个没有球差的衍射极限像。
然而,抛物面反射镜只对轴上无限远目标无球差,对于轴外点目标不但有轴外球差,而且慧差、像散等也很严重。
因此,牛顿式反射镜系统的视场是十分有限的。
卡塞格林系统（修正弯曲的成像场）ClassicCassegrain 利用2nd Mirror ?矫正弯曲的像场以改进NewtonianType的部分缺点。
但是这种设计基本上还是无法克服彗形像差。
由於2ndMirror是凸面镜，因此光学系统很难设计成短焦比。
为了进一步矫正像差，还有其它的设计形式。
其中又以Ritchey-Chretien Type最好。
Pressmann-CamichelType最容易制造，但品质较差。
系统PrimaryMirror 2nd Mirror ClassicalCassegrain 抛物面双曲面Dall-Kirkham 椭圆面球面Ritchey-Chretien 双曲面双曲面Pressmann-Camichel 球面椭圆面消除彗形像差PrimaryMirror是球面镜，因此可利用对称的光轴解决彗形像差。
为了克服衍生的球面像差，於主镜前方放入Corrector。
但是仍有弯曲的像场。
若想再进一步消除弯曲的像场，则必须用Schmidt-CassegrainType。
观点：在球面反射镜的球心处,放置一块非球面校正板,校正板的光焦度近似为零,用它来校正球面反射镜的球差,这就是施米特校正板。
把该系统的光阑放在校正板上。
这样一来,轴外主光线正入射到球面上,不产生慧差和像散,也没有轴向色差和垂直色差,但该系统的场曲是无法校正的,像面的弯曲半径为r/2。
施米特校正板虽然是非球面,但它要比抛物面反射镜容易制作。
因为光线穿过玻璃时玻璃与空气的折射率差为0.5～0.7,而光线经过抛物面反射镜前后的有效折射率差为2。
按等光程计算,加工校正板的精度可以比加工抛物面反射镜的精度降低3～4倍。
Corrector是球面像差的矫正透镜，PrimaryMirror 则是球面镜，主镜之後置入2ndMirror修正弯曲的像场。
Corrector可以算是折射镜，但是近乎一面平面镜。
所以通常会把它制造的很薄，?避免色差。
目前它的色差仍不及像差?的严重，因此色差几乎都被忽略。
这是目前最普及的高品质望远镜。
因为Corrector小面积的制造不易控制品质，所以产品几乎都是8"以上。
不过由於Corrector是属於非球面构造，不易制造与检测。
同时2ndMirror常用双曲面镜，也面临同样情形。
因此为了克服大量制造的问题，最著名的就是Maksutov Type 。
MaksutovType的最大优点就是，所有的镜片都是球面镜。
因为球面镜的组合有最佳的光轴对称性，因此可以减低彗形像差。
初期的MaksutovType还把整个系统的曲面中心放在同一位置，透过Corrector 的厚度还可调整球面像差。
这的确是一个巧妙的设计！不过因为Corrector 都有一定的厚度，因此衍生的色差非常严重。
後来发现，利用两种折射率相同，但是散色率不同的玻璃材质加工Corrector，的确可以有效控制色差。
不过因为制造成本，很少制造者?用这样的作法。
此种设计算是MaksutovType的精神所在！简单的光学系统却有高品质的成像。
最后Maksutov改良成初始的设计，但是系统的镜片曲面却无法共圆心。
因此破坏了系统的对称性，所以就有较明显的彗形像差，但是制造成本低了许多。
因此失去了它的对称性的最佳优点。
如前面所言，系统加入CassegrainType只是为了获得较为平坦的像场，对於其它的像差并无多少改进。
该型望远镜若把它制造成较大的口径，成本也十分高昂。
尽管球面镜容易研磨，但是12"以上的球面镜研磨成本仍很高。
因此Maksutov Cassrgrain Type很少做的很大。
恰好Schmidt CassegrainType大型的望远镜反而容易制造。
观点：前苏联天文光学家马克苏托夫(Maksutov)1944年发现,利用一块由两个球面构成的弯月形透镜,也可以校正球面反射镜的球差和慧差,这个弯月透镜称之为马克苏托夫弯月镜。
如果该弯月镜与球面反射镜构成共心系统(我对这里的理解是弯月镜的前后两个球面的球心与主镜的球心重合),而且光阑处在公共球心处,那么该系统不但没有球差,而且也没有慧差和像散。
但有比较严重的场曲,像面是与光阑共心的球面,另外还残存轴向色差和带球差。
此外,适当的偏离共心可以降低色差和带球差,但这样一来,会引起一定量的慧差和像散。