三反射镜消像散系统

保罗或保罗－贝克式三反射镜消像散系统。保罗的设计为抛物面主镜与球面的次级与三级反射镜。保罗－贝克式设计略为修改了次级反射镜以实现平坦的焦平面。

三反射镜消像散系统（Three-mirror anastigmat）是以三个曲面反射镜建立的望远镜。本型望远镜的设计是要将主要的三种光学像差，即球面像差、彗形像差和像散的影响下降到最低。这设计主要用于宽视场，并且视场会比只使用一或两个曲面反射镜的系统大得多。

只有一个曲面镜的望远镜，例如牛顿望远镜，总是受到像差影响。如果主反射镜是球面，就会有球面像差。如果是抛物面镜，虽然可以修正球面像差，却会有彗形像差和离轴像差。如果是两个曲面反射镜的系统，例如里奇-克莱琴望远镜，可以消除彗形像差。这样的系统拥有较大的有效视场，并且其余的像差对称围绕在变形的天体影像，允许进行广视野的天体测量。然而，拥有第三级光学元件的系统可以消除像差。如果第三个元件是反射镜，即为本条目所述“三反射镜消像散”。实际设计上，这样的光学系统中还可能包含任意数量的平坦折叠镜以弯曲光路，以达到更方便的光学配置。

历史

光学设计师可使用多种不同的三反射镜组合以消除所有三阶像差。通常这些设计需要解相对复杂的方程式。然而还是有数个较简单的配置可让设计者从直观的概念开始设计。

保罗式

第一个三反射镜系统是在1935年由莫里斯·保罗（Maurice Paul）提出。保罗的解决方案背后基本理念是球面反射镜，并且望远镜口径位于反射镜曲面中心，将只有球面像差，不会有彗形等其他种类像差（但这个系统确实在球面镜半径一半的曲面处产生影像）。所以，如果能修正球面像差，就可以产生非常广大的视场。这设计与传统的施密特摄星仪相似，但施密特摄星仪以折射的施密特修正板代替第三面反射镜。

保罗的思维是从一个梅森光束压缩器开始，这系统看起来像由两个（共焦）抛物面制作的卡塞格林反射镜，光线进出系统都是准直的。压缩器射入光线并导向三级反射镜，导致传统球面像差。保罗的关键见解是次镜可以改回使用球面镜。这种情况可以想像成产生球面像差的三级反射镜被施密特摄星仪取代，在曲率中心有一个修正板。如果次级和三级反射镜的半径相同，但曲率相反，并且三级反射镜的曲率中心直接放在次级反射镜的顶点处，就相当于施密特修正板放置于抛物面的次级反射镜上方。因此，相当于施密特望远镜的施密特修正板作用的三级反射镜像差被梅森系统突出抛物面次级反射镜抵销，这是因为两个镜子的球面像差程度相同，但方向相反而得以修正。此外，因为这是梅森和施密特两个消像散系统的组合，如此产生的系统也是消像散系统，因此三级像差的修正只是纯粹的加法。此外，望远镜次级反射镜也更容易制作。这个设计也被称为“梅森－施密特”，因为该系统将梅森的配置作为施密特摄星仪的修正板。

保罗－贝克式

保罗的设计会产生弯曲的焦平面，1969年詹姆士·吉尔伯特·贝克的设计对此进行了修正。保罗－贝克式的设计增加了额外空间，并将次级反射镜改成椭球面，以得到平坦的焦平面。

柯尔施望远镜

更普及的三反射式消像散解决方案由迪特里希·柯尔施（Dietrich Korsch）于1972年开发。柯尔施望远镜（Korsch telescope）可修正球面像差、彗形像差、像散和佩兹瓦尔像场弯曲，并且拥有广大视野，并且可确保在焦平面上出现很少杂散光。

范例

• 詹姆斯·韦伯太空望远镜即为三反射镜消像散望远镜。
• 欧几里得卫星使用柯尔施望远镜。
• 剑桥大学三镜望远镜（页面存档备份，存于互联网档案馆）研究包含了1985年建立的口径100mm的工程模型，与1986年的口径500mm原型镜。
• 大型综合巡天望远镜使用修改过的保罗－贝克式设计三反射镜消像散望远镜。
• KH-11间谍卫星（或者现在可能已经取消的未来图像建筑师卫星）可能使用了三反射镜消像散望远镜，因为美国国家侦察局交给NASA的备用望远镜都是这种形式。
• 欧洲极大望远镜将使用三反射镜消像散设计，设计中增加两个平坦折叠面镜。
• Deimos-2与DubaiSat-2地球观测卫星都使用了柯尔施望远镜。
• 新视野号拉尔夫多光谱可见光成像相机的望远镜。