为了设计出高分辨率空间相机的光学系统，研究了反射式光学系统中存在次镜对主镜的中心遮拦等问题。通过对共轴三反射光学系统结构参数和最终视场在像面上的分布情况的分析，提出了半视场、全视场和环形视场3种光学形式，设计了焦距为3000mm、F数为10的3种形式的共轴三反光学系统。设计结果表明：3种共轴三反光学系统在有效视场角内成像质量均接近衍射极限，可以满足高分辨率空间相机不同的使用要求，指出半视场共轴三反光学系统适合于线阵CCD推扫成像，全视场共轴三反光学系统可用于面阵CCD凝视成像，环形视场共轴三反光学系统可实现一台相机上全色和多光谱成像的要求。

应用有限元方法对背部支撑的主反射镜进行静力学分析．分别对三点支撑和九点支撑进行计算，得到主镜反射面的变形值．以齐次坐标变换法和最小二乘法为理论依据求解反射面变形的PV／RMS值．利用有限元分析软件提供的二次开发功能，编写计算程序，在软件内部调用该程序直接获得PV／RMS值，利用该值作为优化分析的目标函数，寻求背部支撑的最佳支撑点位置．

在三阶矢量波像差理论的基础上，建立了系统内失调量与系统波像差Zernike系数的关系式，并以共轴三反射光学系统为数学模型进行了仿真分析．结果表明，基于矢量波像差理论的装调技术可行，并可用于大型光学系统的装调．利用该理论对一共轴非球面三反系统进行装调，最终使系统波像差RMS〈0．080）λ．