集合許多塊鏡面從而獲得更大等值口徑的望遠鏡。目前最大的反射望遠鏡的口徑已達6米。如製造更大的單塊鏡面，工藝上有很大困難，而且價格過於昂貴，因而近年來提出用多鏡面望遠鏡來增大有效口徑。1971年美國開始研製第一架多鏡面望遠鏡(MMT)，安裝在霍普金斯山，1979年運轉，主要用作天體的紅外輻射觀測。這架望遠鏡由六個口徑各為1.8米的卡塞格林望遠鏡組成。六個望遠鏡繞中心軸排成六角形，六束會聚光各經一塊平面鏡射向一個六面光束合成器，後者把六束光聚在一個共同焦點上。。組合後的口徑相當於4.5米。圖為六個卡塞格林望遠鏡中的兩個。左邊的是星光經過一個望遠鏡至合成焦點的光路，右邊的虛線則表示校準光路（實際上每個鏡筒都有星光和校準兩種光路）。光軸上有76厘米卡塞格林望遠鏡。它除用於導星外，主要用來發出檢測六個鏡筒的光學系統的激光。每個鏡筒內的副鏡可受控而作微小的轉動和伸縮，以校正被激光及其矽檢測器檢出的失調量。這種能隨時對光束進行校正的光學技術稱為“主動光學”。六個鏡筒的星像既可以互相重合，也可以沿恒星攝譜儀狹縫排成一行以提高星光的利用率。多鏡面望遠鏡的主要優點是：合成的口徑大，鏡筒很短，因而望遠鏡裝架堅固，觀測室的尺寸不大，造價顯著降低。主要缺點是：可用視場很小；光束經過多次反射，光能損失較多；不易保持各光束的相幹性；目前達到的成像質量尚不夠好。獲得大口徑的另一方法是用多塊小鏡面直接拼接成一個大鏡面，但拼成的大鏡面極難保持其穩定性，尚未得到推廣。
圖1 多鏡面望遠鏡
