天文望远镜是观察星体、捕捉星体信息的主要工具。自1609年伽利略制作第一副望眼镜以来，望眼镜一直在不断发展。从光学波段到整个波段，从地面到空间，望眼镜的观测能力越来越强，可以捕捉到越来越多的天体信息。人类有望在电磁波段、中微子、引力波、宇宙射线等方面使用眼镜。
规格(D)是物镜的直径，规格决定了光学系统的分辨率。根据瑞利的判断，望远镜的分辨率与规格有关。规格越大，分辨率越强。焦距(f)是从眼镜到焦点的距离决定了光学系统在图像平面上的显像大小。对于天文摄影来说，物距(观测到的物体的距离)可以认为是无限的，所以像距等于焦距，所以像平面也叫焦平面。眼镜的焦距越长，焦平面上的图像就越大；相反，焦比越低。(F)就是望远镜的焦距除以望远镜的通光规格，即F=f/D，它决定了单位面积在焦平面上单位时间内接收到的光子数量。它也被用作曝光效率的重要指标。焦比越低，单位面积在焦平面上接收的光子越多；相反，越少。换句话说，焦比越小，镜子曝光效率越高。
像差是对光学系统显像不完善的描述。具体有球差、偏色、彗差、像散、场曲、畸变等。球差存在于球面反射镜的光学系统中。平行于光轴入射的光线在球面透镜或反射镜后不会严格聚集在一点点，远离光轴的光线聚集位置会更接近镜子。利用组合镜片，将球面改为抛物面，可改善球差。偏色是映射光学系统中最明显的像差，它形成于光的色散，使星光出现多种颜色，影响观测。复消色差系统采用多片镜片组合，可降低色差水平。彗差是抛物面反射光学系统中最明显的形象差，这是由于倾斜于光轴的入射光无法聚集一点造成的，这将使星光看起来像彗星。利用彗差调整镜组可以消除彗差。像散光一样，倾斜于光轴的光出现垂直振动的光波和能力振动的光波不会稍微交叉。
越是远离视场边缘，像散越严重。安装平场调整镜组可以调整像散。场曲是指远离光轴的光线聚集在一个弯曲的球面上的现象，在显像时会引起失焦。变形指轴上的物点与视场边缘有不同的放大率，物和像因此不完全相似。
