本文总览了国际上典型的空间望远镜，包括哈勃望远镜(HST)、詹姆斯·韦伯望远镜(JWST)、先进技术大孔径太空望远镜(ATLAST)、开普勒太空望远镜(KEPLER)和暗能量专用太空望远镜(Joint Dark Energy Mission)，对空间望远镜光学系统设计形式的发展进行了归纳和总结，从空间天文望远镜的光学系统形式发展过程中可以看出，空间天文望远镜结构形式主流上采用全反射式光学系统，为了追求高像质和大视场，光学系统结构形式由传统的同轴两镜系统(R-C系统)发展到同轴三镜系统(TMA系统)，在发展到离轴三镜系统(TMA系统)，为了满足更高的需求，即更大的角分辨率，光学系统主镜的孔径一直在增大，但单镜主镜的成像质量优于拼接式主镜，即使当主镜口径达到16m情况下，研究者们也没有放弃单镜主镜的方案。本文同时提出了几个给空间光学技术的发展注入了新的活力的方向。在光学系统的设计方法上，光学自由曲面的应用，将能最大限度地改善光学系统的性能，自由曲面是在轴对称非球面的基础上全面放开面形自由度，使其完全非对称化，像差平衡能力大大提升，尤其是轴外像差的平衡能力的提升尤为明显，从而提升光学系统的视场适应能力。偏轴系统的设计，可以实现高分辨率和大视场。在波前传感技术方面，基于位相参差的位相恢复技术将发挥重要作用。最后对新兴的计算成像技术中的波前编码技术和编码孔径成像技术进行了简要的介绍。计算成像技术是通过联合光学和数字图像处理(或计算)的方法来产生传统光学系统极难获得或无法获得的图像。发展计算成像技术的动机在于两方面，一方面它可以提供更优越的成像特性，包括视场范围、光谱分辨率、动态范围、时间分辨率等，同时也可以实现光学系统的机动性(可以操纵成像光学系统的焦距、景深、分辨率、照度等)。另一方面，提高成像系统的性能与复杂程度的比率，高性能通常带来高的系统复杂程度，而计算成像技术可以通过引入数字图像处理换来系统复杂程度的简化。