基于环形衍射理论，对像面光强与光学传递函数进行了计算仿真．编制了可以嵌入到光学设计软件ZEMAX的环形孔径模拟程序，对中心遮拦的像质影响进行了模拟分析．通过理论计算仿真与软件模拟结果对比发现二者结果吻合，验证了嵌入程序的正确性与可行性，为反射式光学系统像质评价提供了更为客观与全面的评价依据．通过模拟结果得出存在中心遮拦光学系统点扩散函数次峰增强，中频区域光学传递函数下降．分别对不同遮拦比像质进行模拟，结果显示对于遮拦比小于30％的系统，遮拦对像质影响基本可以忽略，但当遮拦比增大到40％时，光学传递函数中频开始下降较为明显，为遮拦比的合理选择提供了依据．

介绍了离轴三反光学系统初始结构的设计方法,并用该方法进行离轴三反光学系统设计。用ZEMAX软件设计了一个焦距为1 000mm,F数为10,垂直轨道方向视场为±4.0°,沿轨道方向为6.0°和6.5°的光学系统。结果表明,该光学系统在空间频率71线对/mm处,调制传递函数均大于0.4,且三镜为球面,具有易于制造装调等优点。

提出通过光瞳和视场离轴，实现无中心遮拦的离轴反射式光学系统设计方法．在同轴三反射光学系统基础上，将光瞳和视场适当离轴，实现镜间遮拦的消除。分主镜或次镜为系统孔径光阑两种情况，导出同轴三反射光学系统初级像差公式和初始结构参数计算公式。由三反射系统成像性质，进一步总结无焦光路条件。根据设计理论计算离轴三反射系统初始结构，利用Zemax优化得到无中心遮拦的离轴三反射空间观测望远镜。入瞳320mm，视场（±0．3°）×（±0．6°），焦距1800mm。