為確保光學系統能夠符合規格要求，從事光學設計的人員需要對設計過程的幾個方面進行充分可考慮，即光學系統初步設計，光學系統的優化設計，雜散光分析，以及系統公差分析。通過對設計過程的揭秘，揭開光線“軌跡”的神秘面紗，讓我們對光學系統更加了解！

光學系統的設計需要不同且相互關聯的步驟組成，需要為每個光學元件建立一組光學參數，以使設計的性能水平超過設計規格。經過容差分析，驗證系統在考慮材料特性、制造和裝配限制時是否仍能滿足規格要求。

1. 初步設計的目的

·       仔細考慮設計規格的各個方面

·       確保提供了所有必要信息和設計規格要求

·       討論任何缺失的不完整或不一致的要求

·       判斷所需系統是否在物理上可以合理實現

2. 確定初步系統布局

在確定所有必要規格信息都可以使用后，對光學系統的規格和要求進行初步規劃：

3. 進行光線追跡

初步設計通過追跡系統中的光線來定位孔徑光闌，以及光學設計中的光瞳和圖像位置，特別是使用兩種特定的射線：邊緣光線和主光線。

·       邊緣光線：從軸上物點出射并在圖像上重新與軸線交叉之前穿過光瞳或孔徑光闌的邊緣的主線，邊緣主線可用于確定圖像平面的位置和焦距。

·       主光線：從物體邊緣出射并在孔徑光闌或光瞳位置穿過光軸的主線，主光線可確定光瞳面的位置、視場和圖像的高度。

4. 實際設計

在進行了用以確定包括元件數量、鏡頭和透鏡的使用、相對光闌位置以及基本系統形狀在內的系統總體結構的初步設計之后，就可以開始設計實際系統了。光學系統的合成從初步設計中所確定的基本布局開始，以此為基礎，可使用鏡頭設計程序來確定滿足性能規格所需的光學參數；然后，鏡頭設計程序將通過所提供的信息來查找符合性能目標的參數值組合。這個階段，需要確定最初的基本設計是否有足以提供可接受解決方案的自由參數。如果沒有，則必須重新開始設計流程。

我們發現全面了解光學設計和分析過程以及正確使用可用的光學軟件工具可保證每個特定應用最佳的光學設計。光學設計不僅是技術實現的橋梁，更是科技創新的核心驅動力。從基礎科研到工業應用，從日常生活到未來科技，其重要性體現在提升系統性能、突破技術瓶頸、改善用戶體驗等多個層面。