光學(xué)儀器設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很大的不同。單靠幾何光學(xué)和物理光學(xué)不能完全解決出現(xiàn)的問(wèn)題。其本質(zhì)是充分利用光源、光學(xué)介質(zhì)、光能接 收器和幾何光學(xué)、物理光學(xué)的可能性，滿(mǎn)足特定的使用要求。

　　目前光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中活躍的可變部分是光學(xué)系統(tǒng)部分，即光學(xué)設(shè)計(jì)部分。這是因?yàn)槠渌糠滞ǔＳ米鞴潭ㄒ蛩亍５@不是主要的。其他部分，特別是接收顯示部分，也要根據(jù)使用要求發(fā)展。這幾年有了很大的發(fā)展。

　　光學(xué)儀器的各個(gè)部分相互連接，它們的共性都是光學(xué)信息的傳遞。儀器的優(yōu)劣在于它能傳遞的信息量和信號(hào)是否因傳輸而變形。

　　通常與光學(xué)儀器相關(guān)的復(fù)雜信號(hào)傳遞過(guò)程可以用圖1表示。這以塊圖形大致表示信號(hào)經(jīng)歷的轉(zhuǎn)換。傳輸過(guò)程的不完備性和在每個(gè)階段引入噪聲使信號(hào)變形。這里的物體可能是顯微鏡觀察到的細(xì)菌、光譜儀分析的礦物樣本或望遠(yuǎn)鏡觀察到的星云和衛(wèi)星。光學(xué)系統(tǒng)一般是問(wèn)題的主體，其結(jié)構(gòu)和操作取決于預(yù)定的觀察目的，藥能夠通過(guò)可能的分析整理所需的光信號(hào)，并將其輸入接 收器。這個(gè)可以是人類(lèi)的眼睛。

　　這個(gè)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為神經(jīng)脈沖，傳遞到大腦進(jìn)行分析?？赡苁枪怆姟犭娫蚬饣瘜W(xué)元件(照片、膠片等)，但放大顯示電信號(hào)或其他信號(hào)的問(wèn)題不再是光學(xué)問(wèn)題。但是，顯示的結(jié)果大部分仍然可以人眼觀察到。需要強(qiáng)調(diào)的是，光學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展離不開(kāi)這后一步——光電導(dǎo)和放大顯示技術(shù)。

　　要想了解特定成像機(jī)構(gòu)是否能達(dá)到預(yù)期的目的，首先要好地描述這一過(guò)程，并以質(zhì)量指標(biāo)作為相互比較的依據(jù)。

　　看來(lái)圖像轉(zhuǎn)換過(guò)程可以分為三個(gè)方面來(lái)解釋。首先是能量方面，即物體、光學(xué)系統(tǒng)和接 收器的光度特性。二是它的圖像特性，即它能分辨的光信號(hào)在空間和時(shí)間上有多精細(xì)。第三，噪音方面，決定接收的信號(hào)不穩(wěn)定或可靠的程度。后兩個(gè)方面可以概括為信息傳遞問(wèn)題，該問(wèn)題決定了可以傳遞的信息量。根據(jù)信息論的一般理論，前者根據(jù)采樣原理確定獨(dú)立的點(diǎn)數(shù)，后者與一個(gè)方面(信號(hào)強(qiáng)度)一起確定每個(gè)獨(dú)立點(diǎn)包含的信息量。

　　產(chǎn)生和傳達(dá)光信號(hào)的各種成分對(duì)各方面的影響都很不同。如何使各組件的性能在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面相匹配如何選擇合適的組件、條件和機(jī)構(gòu)以較大限度地滿(mǎn)足預(yù)定的要求，是光學(xué)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)問(wèn)題，也就是光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題將在高斯光學(xué)范圍內(nèi)和圖像差異校正、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)范圍內(nèi)討論。

　　從光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)以外的所有部分都是固定性能的組件來(lái)看，光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)歸結(jié)為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此時(shí)，如何將使用要求翻譯成光學(xué)要求，對(duì)光學(xué)要求進(jìn)行分類(lèi)、分類(lèi)和解決，是非常重要的。

　　例如，可以區(qū)分問(wèn)題的類(lèi)別是光學(xué)問(wèn)題還是其他物理問(wèn)題。是光源和接 收器的問(wèn)題，還是光能傳遞的問(wèn)題;幾何光學(xué)問(wèn)題或物理光學(xué)問(wèn)題;高斯光學(xué)問(wèn)題還是非差問(wèn)題等。因此，光學(xué)儀器一般涉及的問(wèn)題往往是多方面的、錯(cuò)綜復(fù)雜的，因此，無(wú)分類(lèi)處理往往無(wú)法著手處理。