光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程可以分為四個(gè)階段：外形計(jì)算、初始結(jié)構(gòu)計(jì)算、圖像差異校正與平衡、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。

　　一、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)外形規(guī)格籌算

　　在此階段，務(wù)必光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shuō)，確定放大倍率或焦距、線場(chǎng)或角度視野、數(shù)字孔徑或相對(duì)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(jī)構(gòu)框架中實(shí)現(xiàn)，籌算時(shí)務(wù)必考慮機(jī)械框架和電氣系統(tǒng)。每個(gè)項(xiàng)目性能決定務(wù)必合理，如果要求太高，設(shè)計(jì)結(jié)果將變得復(fù)雜，如果要求太低，設(shè)計(jì)可能無(wú)法滿足要求，因此此步驟將謹(jǐn)慎進(jìn)行。

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

　　1.根據(jù)初級(jí)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(jí)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(shí)用、容易成功的辦法。所以很多光學(xué)設(shè)計(jì)師都在廣泛使用。但是，設(shè)計(jì)師務(wù)必對(duì)光學(xué)理論有深刻的理解和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，才能在各種框架中選擇簡(jiǎn)單、符合要求的起初框架。起初框架的選擇是鏡頭設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，選擇是否合適關(guān)系到未來(lái)設(shè)計(jì)是否成功。糟糕的早期框架，再好的自動(dòng)設(shè)計(jì)程序和熟練的設(shè)計(jì)師也不能使設(shè)計(jì)成功。

　　三、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖像差異校正和平衡

　　選擇起初框架后，籌算機(jī)務(wù)必使用光學(xué)籌算程序進(jìn)行光路籌算，籌算所有象和各種象曲線。通過(guò)對(duì)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(jìn)辦法，開(kāi)始對(duì)象進(jìn)行補(bǔ)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(jìn)行的過(guò)程。

　　四、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖像品質(zhì)評(píng)價(jià)

　　光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的圖像品質(zhì)與圖像差異的大小有關(guān)，光學(xué)設(shè)計(jì)的目的是修正光學(xué)系統(tǒng)的圖像差異。但是，沒(méi)有任何光學(xué)系統(tǒng)是不可能的，也沒(méi)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(jì)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(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)圖像品質(zhì)的辦法有很多。下面簡(jiǎn)要介紹圖像品質(zhì)評(píng)價(jià)辦法。

　　1.瑞利判斷

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

　　2.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分辨率

　　分辨率是光學(xué)系統(tǒng)辨別物體細(xì)節(jié)的能力的反映。當(dāng)一個(gè)點(diǎn)的衍射圖的中線與另一個(gè)點(diǎn)的衍射圖的一個(gè)暗環(huán)重合時(shí)，正好是兩點(diǎn)剛剛可以分開(kāi)的邊界。

　　3.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)點(diǎn)圖表

　　一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的許多光線通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，使與象的交點(diǎn)不集中在同一個(gè)點(diǎn)上，從而形成一個(gè)分布在一定范圍內(nèi)的漫反射圖，稱為點(diǎn)列圖。通常使用集中了30%以上的點(diǎn)或光線的圓形區(qū)域作為實(shí)際有效的散布點(diǎn)，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(píng)估大象差異系統(tǒng)。