为了提高天文望远镜的分辨率，如今的光学天文望远镜朝着越来越大的口径发展，例如TMT、E-ELT和GMT。这些大型光学天文望远镜要求有更好的图像处理技术和设备，其中图像消旋则是在光进入自适应设备之前所必不可少的一项工作。光学望远镜在跟踪过程中存在两种视场旋转，一是由于不同坐标系转换造成的物方视场旋转，二是由于望远镜内部光路中折轴平面反射镜之间的相对转动造成的像方视场旋转。为了提高空间分辨率和获得稳定的图像，需要对以上两种视场旋转进行补偿。通常的消旋方法有，电子消旋、物理消旋和光学消旋。电子消旋因为存在延时，无法长时间积分;而物理消旋不适合配备了各种结构复杂、质量和尺寸较大的光学电子设备的大型望远镜。相比较而言，光学消旋是较优的一种方案，这也是本论文选用的消旋方法。然而光学消旋器件的光学结构、机械结构的设计，以及它的装调都是需要研究的问题。　　本论文的主要目的是为国家自然基金重大项目——AIMS项目（用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统）提供可靠的消旋方案，AIMS采用的是赤道式望远镜结构，入射光需要通过一系列折轴平面反射镜进入到库德房中，所以存在像方视场旋转。针对上述问题，本论文开展了光学消旋方案的研究及应用。这个方案也同样适用各种结构的光学望远镜。本论文的主要内容包括以下几个方面:　　(1)比较两种不同机架结构的望远镜:地平式望远镜和赤道式望远镜。并通过这两个望远镜分析视场旋转的原因，计算视场旋转的规律。　　(2)分析和探讨早期光学消旋器件，并提出了以K镜作为本论文采用的消旋器件。通过矢量矩阵方法分析了K镜的消旋原理、光学特点及消旋条件。分析结果证明在满足一定的条件下K镜确实具有消旋作用，消旋条件也用于之后的光学设计中。　　(3)利用光学设计软件和机械设计软件对K镜进行分析和设计。其中，采用Zemax光学设计软件完成对K镜的光学设计。设计时结合K镜的口径、体积和角度需要考虑加工装调和望远镜整体光路的要求，并在满足要求后，进行一定的优化。而机械设计部分则用Solidworks进行设计和三维建模，使其满足设计要求。利用Zemax自带和误差分析功能和Matlab软件进行误差分析，并得到满足消旋精度要求的误差范围以指导装调工作。　　(4)对K镜光学结构和机械结构进行组装和装调。提出和实现K镜装调方案和检测光路。通过实验得到K镜装调的结果和规律。实验结果说明装调方案可行，在误差允许的范围内实现了K镜的消旋功能，满足设计要求。　　以上的研究工作为光学天文望远镜提供了一套完整的消旋方案。通过实验结果验证了本论文提出的消旋方案的可行性和有效性。