光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計是根據(jù)使用條件確定滿足使用要求的各種數(shù)據(jù)，即光學(xué)系統(tǒng)的性能參數(shù)、外形、各燈光組的結(jié)構(gòu)等。因此，光學(xué)設(shè)計過程可以分為四個階段：外形計算、初始結(jié)構(gòu)計算、圖像差異校正與平衡、圖像質(zhì)量評價。

　　一、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計外形規(guī)格籌算

　　在此階段，務(wù)必光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計框架圖并確定基本光學(xué)特性，以滿足指定的技術(shù)要求。也就是說，確定放大倍率或焦距、線場或角度視野、數(shù)字孔徑或相對孔徑、共軛距離、后工作距離盲腸位置和外形。因此，這一階段通常稱為外形籌算。一般根據(jù)理想光學(xué)系統(tǒng)的理論和籌算公式籌算外形。為了不能在機構(gòu)框架中實現(xiàn)，籌算時務(wù)必考慮機械框架和電氣系統(tǒng)。每個項目性能決定務(wù)必合理，如果要求太高，設(shè)計結(jié)果將變得復(fù)雜，如果要求太低，設(shè)計可能無法滿足要求，因此此步驟將謹慎進行。

　　二、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計框架的籌算和選擇，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的起初框架的確定一般采用以下兩種辦法：

　　1.根據(jù)初級圖像差異理論解決起初框架的這種起初框架的辦法是根據(jù)外形尺寸籌算的基本特性，解決滿足初級圖像品質(zhì)要求的起初框架。

　　2.從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中選擇起初框架

　　這是一種比較實用、容易成功的辦法。所以很多光學(xué)設(shè)計師都在廣泛使用。但是，設(shè)計師務(wù)必對光學(xué)理論有深刻的理解和豐富的設(shè)計經(jīng)驗，才能在各種框架中選擇簡單、符合要求的起初框架。起初框架的選擇是鏡頭設(shè)計的基礎(chǔ)，選擇是否合適關(guān)系到未來設(shè)計是否成功。糟糕的早期框架，再好的自動設(shè)計程序和熟練的設(shè)計師也不能使設(shè)計成功。

　　三、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計圖像差異校正和平衡

　　選擇起初框架后，籌算機務(wù)必使用光學(xué)籌算程序進行光路籌算，籌算所有象和各種象曲線。通過對象數(shù)據(jù)的分析，可以找到影響光學(xué)系統(tǒng)圖像品質(zhì)的主要象，找到改進辦法，開始對象進行補償。象分析和平衡是在圖像品質(zhì)要求得到滿足之前反復(fù)進行的過程。

　　四、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計圖像品質(zhì)評價

　　光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的圖像品質(zhì)與圖像差異的大小有關(guān)，光學(xué)設(shè)計的目的是修正光學(xué)系統(tǒng)的圖像差異。但是，沒有任何光學(xué)系統(tǒng)是不可能的，也沒有必要把所有的象都校正為零。務(wù)必存在剩余的象店，剩余的象店大小不同，形象品質(zhì)也不同。因此，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計師務(wù)必知道各種光學(xué)系統(tǒng)剩余圖像差異的可接受值和圖像差異公差，才能根據(jù)剩余圖像差異的大小判斷光學(xué)系統(tǒng)的圖像品質(zhì)。評價光學(xué)系統(tǒng)圖像品質(zhì)的辦法有很多。下面簡要介紹圖像品質(zhì)評價辦法。

　　1.瑞利判斷

　　實際波前與理想波前之間的較大波相差異不超過1/4波長。應(yīng)用于象差系統(tǒng)(如望遠鏡、顯微物鏡等)的比較嚴格的圖像評估辦法。

　　2.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計分辨率

　　分辨率是光學(xué)系統(tǒng)辨別物體細節(jié)的能力的反映。當一個點的衍射圖的中線與另一個點的衍射圖的一個暗環(huán)重合時，正好是兩點剛剛可以分開的邊界。

　　3.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計點圖表

　　一個點發(fā)出的許多光線通過光學(xué)系統(tǒng)后，使與象的交點不集中在同一個點上，從而形成一個分布在一定范圍內(nèi)的漫反射圖，稱為點列圖。通常使用集中了30%以上的點或光線的圓形區(qū)域作為實際有效的散布點，直徑的倒數(shù)是系統(tǒng)可以區(qū)分的條形數(shù)。通常用于評估大象差異系統(tǒng)。