经纬仪主镜作为接受信息的首要环节,其对信息的接受转化的正确率是经纬仪接受信息准确性的基础,因此主镜的成像质量非常重要,是主光学系统的关键部件,其主镜及支撑结构材料选择、轻量化形式及支撑方式都对望远镜的成像质量有重要的影响,因此有关主镜及其支撑结构的研究对于发展大口径望远镜技术至关重要。本文以1m口径微晶玻璃主镜为例,对主镜进行了轻量化设计,并对单芯轴支撑系统进行了初步的设计和分析,论证了单芯轴支撑方法的可行性,为大口径望远镜设计提供了研究基础。首先,通过查阅国内外相关文献,简要叙述了光学观测设备的发展历史,对比了解了微晶玻璃材料的特性,分析了微晶玻璃主镜在国内外的应用现状,并且确定了本次论文的重点研究内容和各部件主要采用的技术路线,并对论文内容进行了具体安排。其次,分析对比了大孔径变方位主镜支撑方式及各种支撑方法的优缺点,针对各种支撑方法的优缺点提出了一种单芯轴支撑方法以简化装调过程缩短主镜装调时间,并且对单芯轴支撑方法从支撑角度进行了校核设计。再次,对单芯轴支撑光学系统的主镜进行了设计,分别研究了主镜加强筋形式、加强筋个数、加强筋厚度、镜身位置和厚度及镜面厚度等主镜结构参数对主镜镜面面形精度的影响,并且根据所有影响因素单独作用下主镜变形云图针对性的设计出了符合指标要求的主镜形式。然后,完善整个单芯轴支撑系统,使其能够在现有生产能力下最大程度发挥单芯轴支撑优点。采用拓扑优化的方式对支撑系统中的底板进行轻量化设计,运用集中优化的方法对芯轴和配重块进行了整体优化。最后,综合评价所设计的单芯轴支撑系统,并对整体结构进行安全及可行性校核。通过对主镜的面形精度、晃动量、模态进行了有限元分析,验证了单芯轴支撑系统的可行性及支撑效果,并且对后期工作进行了安排。