随着人们对相机的要求越来越高,超轻薄镜头将成为未来相机市场的一个重要分支,虽然小型镜头已经非常普遍,但其分辨率和光能收集率却比较低。相机的厚度主要受制于镜头结构这一关键因素,为了在减小相机体积和厚度的同时保持相对较好的像质,重点需要改进镜头设计。如何使相机镜头更薄、更小成为减小相机体积的首要任务。在传统成像系统不适用的情况下,超轻薄镜头具有实际应用价值,比如用于微型无人操作的空中空间仪器和可携带的红外望远镜。本文介绍环型孔径超薄光学成像系统的设计方法,它是平板镜头结构的延伸,可在减小镜头厚度、减轻重量的同时保持高的光能收集率和高的分辨能力,此系统兼有小型系统的结构紧凑性和大型系统的高成像性能优势。文中给出此类光学成像系统中两种八次反射折叠光学系统的设计实例,均采用四个非球面反射镜,光线通过环形孔径进入光学系统,然后通过一系列的同心环形反射镜反射聚焦在光学系统的像面上,实现光学系统的大口径与超薄特性,给出像质评价结果及公差分析。环形孔径超薄光学成像系统可以看成是环面稀疏孔径的一种,用于空间望远系统可有效减少其体积和重量。在第三章中对环形孔径望远系统进行探索性研究与设计。具体地,设计反射次数不同的三种环形孔径望远系统,分别采用不同数目的高次非球面反射镜,并给出了像质评价结果和公差分析,对三种系统的设计结果进行了分析比较。此类空间望远系统结构紧凑,可望适用于微小卫星高分辨率光学有效载荷。