由于某種光學儀器的用途和使用條件必然對其光學系統(tǒng)提出要求，所以在我們進行光學設計之前，要了解對光學系統(tǒng)設計的要求。這些要求概括如下：

　　一、光學系統(tǒng)設計的基本特性

　　光學系統(tǒng)的基本特性是數(shù)值孔徑或相對孔徑。線視野或視角;系統(tǒng)的倍率或焦距。此外，還有與這些基本特性相關(guān)的特性參數(shù)(例如瞳孔的大小和位置、后工作距離、軛距離等)。

　　二、光學系統(tǒng)設計系統(tǒng)外形規(guī)格

　　系統(tǒng)的外形規(guī)格，即系統(tǒng)的水平和垂直尺寸。在設計多光調(diào)的復雜光學系統(tǒng)時，外形尺寸計算和各光調(diào)之間的瞳孔連接都很重要。

　　三、成像質(zhì)量

　　成像質(zhì)量要求與光學系統(tǒng)的用途有關(guān)。根據(jù)光學系統(tǒng)的不同，可以根據(jù)用途提出不同的成像質(zhì)量要求。對于望遠系統(tǒng)和普通顯微鏡，只有中間視野需要更好的成像質(zhì)量。為了攝影物鏡，要對整個視野要求良好的影像質(zhì)量。

　　四、光學系統(tǒng)設計設備使用條件

　　對光學系統(tǒng)提出使用要求時，要考慮在技術(shù)上和物理上實現(xiàn)的可能性。如果生物顯微鏡的比例要滿足500 NA1000 NA條件，望遠鏡的視覺比例要同時考慮到望遠系統(tǒng)的極限分辨率和眼睛的極限分辨率。

　　光學系統(tǒng)設計過程

　　光學系統(tǒng)設計是根據(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，光學設計過程可以分為四個階段(外形計算、初始結(jié)構(gòu)計算、像差校正和平衡、圖像質(zhì)量評估)。

　　一、外形規(guī)格計算

　　在此階段，要設計光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖并確定基本光學特性，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計算。一般根據(jù)理想光學系統(tǒng)的理論和計算公式計算外形。為了不能在機構(gòu)結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)，計算時要考慮機械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)。每個性能的決定都要合理，如果要求太高，設計結(jié)果將變得復雜，如果要求太低，設計可能無法滿足要求，因此此步驟將謹慎進行。

　　二、光學系統(tǒng)設計初始結(jié)構(gòu)計算和選擇

　　確定初始結(jié)構(gòu)的兩種常用方法是：

　　1.根據(jù)初級像差理論解決初始結(jié)構(gòu)的這種初始結(jié)構(gòu)的方法是根據(jù)外形尺寸計算的基本特性，利用初級像差理論解決滿足成像質(zhì)量要求的初始結(jié)構(gòu)。

　　2.從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中選擇初始結(jié)構(gòu)

　　這是一種比較實用、容易成功的方法。所以很多光學設計師都在廣泛使用。但是，設計師要對光學理論有深刻的理解和豐富的設計經(jīng)驗，才能在各種結(jié)構(gòu)中選擇簡單、符合要求的初始結(jié)構(gòu)。

　　初始結(jié)構(gòu)的選擇是鏡頭設計的基礎(chǔ)，選擇是否合適關(guān)系到未來設計是否成功。糟糕的早期結(jié)構(gòu)，再好的自動設計程序和熟練的設計師也不能使設計成功。

　　三、光學系統(tǒng)設計像差校正和平衡

　　選擇初始結(jié)構(gòu)后，計算機要使用光學計算程序進行光路計算，計算所有像差和各種像差曲線。通過像差數(shù)據(jù)分析，可以確定影響光學系統(tǒng)成像質(zhì)量的主要像差，找到改進方法，開始像差校正。像差分析和平衡是一個反復的過程，直到成像質(zhì)量要求得到滿足。