光学系统设计是根据使用条件确定满足使用要求的各种数据，即光学系统的性能参数、外形、各灯光组的结构等。因此，光学设计过程可以分为四个阶段：外形计算、初始结构计算、图像差异校正与平衡、图像质量评价。

　　一、光学系统设计外形规格筹算

　　在此阶段，务必光学系统设计框架图并确定基本光学特性，以满足指定的技术要求。也就是说，确定放大倍率或焦距、线场或角度视野、数字孔径或相对孔径、共轭距离、后工作距离盲肠位置和外形。因此，这一阶段通常称为外形筹算。一般根据理想光学系统的理论和筹算公式筹算外形。为了不能在机构框架中实现，筹算时务必考虑机械框架和电气系统。每个项目性能决定务必合理，如果要求太高，设计结果将变得复杂，如果要求太低，设计可能无法满足要求，因此此步骤将谨慎进行。

　　二、光学系统设计框架的筹算和选择，光学系统设计的起初框架的确定一般采用以下两种办法：

　　1.根据初级图像差异理论解决起初框架的这种起初框架的办法是根据外形尺寸筹算的基本特性，解决满足初级图像品质要求的起初框架。

　　2.从现有数据中选择起初框架

　　这是一种比较实用、容易成功的办法。所以很多光学设计师都在广泛使用。但是，设计师务必对光学理论有深刻的理解和丰富的设计经验，才能在各种框架中选择简单、符合要求的起初框架。起初框架的选择是镜头设计的基础，选择是否合适关系到未来设计是否成功。糟糕的早期框架，再好的自动设计程序和熟练的设计师也不能使设计成功。

　　三、光学系统设计图像差异校正和平衡

　　选择起初框架后，筹算机务必使用光学筹算程序进行光路筹算，筹算所有象和各种象曲线。通过对象数据的分析，可以找到影响光学系统图像品质的主要象，找到改进办法，开始对象进行补偿。象分析和平衡是在图像品质要求得到满足之前反复进行的过程。

　　四、光学系统设计图像品质评价

　　光学系统设计的图像品质与图像差异的大小有关，光学设计的目的是修正光学系统的图像差异。但是，没有任何光学系统是不可能的，也没有必要把所有的象都校正为零。务必存在剩余的象店，剩余的象店大小不同，形象品质也不同。因此，光学系统设计师务必知道各种光学系统剩余图像差异的可接受值和图像差异公差，才能根据剩余图像差异的大小判断光学系统的图像品质。评价光学系统图像品质的办法有很多。下面简要介绍图像品质评价办法。

　　1.瑞利判断

　　实际波前与理想波前之间的较大波相差异不超过1/4波长。应用于象差系统(如望远镜、显微物镜等)的比较严格的图像评估办法。

　　2.光学系统设计分辨率

　　分辨率是光学系统辨别物体细节的能力的反映。当一个点的衍射图的中线与另一个点的衍射图的一个暗环重合时，正好是两点刚刚可以分开的边界。

　　3.光学系统设计点图表

　　一个点发出的许多光线通过光学系统后，使与象的交点不集中在同一个点上，从而形成一个分布在一定范围内的漫反射图，称为点列图。通常使用集中了30%以上的点或光线的圆形区域作为实际有效的散布点，直径的倒数是系统可以区分的条形数。通常用于评估大象差异系统。