但是计算机能自动生产出经典名镜？你在逗我吗！真正设计经典名镜的部位，是光学设计师的头脑。就好像你得弄清楚自己想去哪里，这样地图才派得上用场一样，一般商业用光学设计软件可以将一些设计最佳化，但是如果原始设计有问题，即使再怎样矫正，也是没什么卵用。
全球各国的光学厂商使用类似的计算机辅助设计程序。这些广泛被摄影工业采用的软件包括Code-V、Sigma、ZEMAX等等，但是他们的设计成果却大相径庭。任何镜头，不论是新款或旧款镜头，都是由所谓的“镜头特性”来区别的，比如用:镜片数量、玻璃种类、曲率、镜片厚度、镜片群间距这些数据，来描述一款镜头。镜头的设计是一种创意，依靠的是丰富的经验，以及对光学特性的一种直觉。这是目前徕卡总公司设计镜头的准则。
（1943年Wetzlar小镇的徕卡总部）
如果说，当年的经典名镜设计都是由“某一个设计大师”自己苦心孤诣多年所创造出来的的光学杰作的话，魔王只能告诉你醒醒吧！那是老法师的神话！事实上，在现实光学设计中，通常是由一位设计主管（比如Walter Mandler）负责指导一群大部份为女性的工作者，对的，就是很多妹纸！她们负责大量十分重要的计算工作。设计主管负责指导和把握整个设计，灌输设计思路，他从手下的计算中获得数据，并从中决定究竟是继续原设计还是要做调整。
在计算机辅助设计出现之前，为了计算这些光学公式，唯一的方法，就是使用对数表以人工计算。在上世纪30年代，光学设计师靠着对数表，一天只能完成50道表达式，因为在计算时很容易发生错误，所以每一道表达式都必须检查两遍。如果1被当成7，就会导出很严重的错误。所以当时的光学表达式都讲求誊写时要非常清晰，不能草草了事。Erwin Puts曾经翻阅过当年徕兹公司所保存下来的光学设计原稿，以及大量的计算图表，全部誊写得非常工整，以便阅读或供其它部门拷贝。这些都是早期光学设计师的心血结晶。一只六枚镜片组成的设计，每一个镜片表面都要计算200道光线的轨迹折射，整组镜头要3000道运算，这需要足足计算三个月的时间。这些原稿从来都不曾公开过，可见早年在徕兹公司的光学设计工作是难以想象的艰辛。
在大多数场合中，大角度光线的光学计算公式，对光轴轴心的光学计算没有太大帮助。但大光圈设计或广角镜头的设计，由于光线的进入角度很大，因此要非常慎重考虑大角度进入镜头的光线。平行进入的光线对于中央区域的成像很重要，但对于远离像场中央区域的成像则不具有多大的意义。入射角度大的光线可以分为垂直的和水平的两个平面。经过垂直面的称为切线光线，经过水平面的称为径向光线。这部分的光路则需要特殊的公式来计算了。但这些公式极为复杂和繁琐，人工计算几乎是不可能的。即使对于现代的高速计算机来说也不是一件容易的事。
因此在现实设计中设计者都力图避免那些计算(径向光线)，或者只进行近似计算，LEITZ和ZEISS都是这样做的。最终的计算，毫无例外的都是折衷的结果，既有已知变量，也有未知变量。
像差——镜头设计种最核心的元素
我们都知道，光线是由不同波长的色光组成的，而且当光线进入镜头时，不同波长的光波具有独特的光路，理想的光线不可避免的被镜片所干扰而产生像差。镜头设计的第一要素就是对这些像差进行了解和控制。通过三角几何函数可以计算出校正的光线路径和实际的偏移量，这两者之差就是光线路径差，作为控制像差的依据。典型的像差有：球面像差（球差）、彗星像差（彗差）和像散。说来也很狗血，虽然我们不是很清楚30年代以前的早期光学计算工具，但已经有很有用的校正公式可以用来校正光学像差了。
过去，由于对像差的校正需要大量的计算，光学设计者对像差的理解仅仅局限于某些理论知识上，而实际使用非常有限。因此对于特殊光路的校正方面的知识是不完善的。难怪Zeiss的Sonnar和Leitz的Summar到底孰好孰差的争论，会从那时一直延续到现在。设计师们也只有从一张空白的设计草图开始着手，才能知道该如何校正镜头设计。
像差种类是在太多了，可以简单归为三大类：第3级像差，第5级像差，第7级像差，“3”、“5”、“7”分别代表上面各种像差在方程式中的指数。我们比较熟悉的是第3级像差，就是希德尔(Seidel)像差，希德尔是第一个对其用数学方法对像差进行全面描述的人，所以以他的名字命名。“第3级”这样的命名确实容易混淆不清，因为第3级像差是所有像差中最重要的，不明白的人会以为还有第1级像差更重要，哈哈。
即便是在计算机辅助设计的现代，要想把所有像差控制在满意的程度，也是相当非常以及特别的困难的：比如，当你把所有的第3级像差都控制好了之后，你将会碰到来自第5级像差的干扰。和第3级像差相比，第5级像差更加多变和难以控制。一旦第3级像差得到了很好的控制，而使得成像的模糊圆变小之后，新的像差又产生了，而且这些新的像差对画面的影响会使你更为抓狂（魔王在写这段的时候已经被各种像差搞抓狂了，此消彼长，就像街机里的打鼹鼠一样）。像差造成的结果通常都是一样的：反差降低，使整个画面变得模糊。
像差对成像的影响是致命的，这也是为什么MTF会成为现代镜头设计的强大工具之一。MTF可以告诉你你的镜头设计需要在什么地方加以改进。
现在我们应该理解为什么老的镜头设计就是那么费事了。首先是对于高等级像差在理论知识方面就欠缺，要想很好的校正希德尔像差，镜头设计人员不得不面对庞大的计算工作。因此设计者通常是从创造灵感或者先前的著名设计着手，勾勒出大致的光路草图，如果草图前景一片光明，就继续设计。为了在合理的时间和预算内达到结果(早期的资金是很有限的，都是小作坊形式的光学厂)，设计者只好省略一部分光学计算，当准确计算不可能的时候就利用近似法，并且使用那些已经准确掌握其特性的光学玻璃。
当然，希德尔像差是不可能完全校正的，设计者将不得不寻求校正的平衡，或者尽量减少它们的影响。但随之则产生了一定程度的暗角！是的，这是非常有趣的现象。实际上，许多镜头设计都把暗角来作为一种“特色”。业余的镜头测试报告经常批判某些镜头的暗角（比如某ET），殊不知一定程度的暗角是可以提高成像质量的！
最显着的例子就是Noctilux 50mm F1.2，在之前夜神的推送文章也提到过这个问题，这款镜头的暗角要比Canon 50mm F1.2要更明显，然而在全开光圈时的画面素质，却比Canon要好很多。因此，老一辈的镜头设计天才们(Berek，Bertele)走出了两条路:第一，首先要创造一个本身就很少有像差的基本设计，而且这个设计本身就适合校正。Tessa就是这样的好例子，设计者在同时也必须考虑其它的诸多变量，这是成功设计的第一步。
Leica M5+Noctilux 50mm F1.2
下一步，也是更为重要的一步，就是要让设计具有足够的制造公差。老的设计比如Hektor 50 F2.5就是因为制造公差太小而导致成本太高。
一般用家常会试用几种不同的版本，以得到满意的镜头。这也就不难理解严肃的摄影师为何会选用不同的镜头测试，使用直到满意为止了。为了平衡不同的像差而不得不保留一定量的残余像差，而且也不是每位设计师都能够灵光乍现地想到最好的解决方案。因此，从上世纪30年代到60年代，关于Leitz和Zeiss的经典镜头的“味道”(真的味道也好，老法师的玄学也好)的争撕逼就一直没听过。直到今天，光学设计与计算和使用者的期望值也始终没有在同一水平线上（其实说白了，是使用者总是把拍不好的责任推向器材，个人技术原因，感觉器材好委屈）。
计算机辅助设计的意义
计算机辅助设计引进的最大的优点是可以计算得更快，并且进行更复杂的大角度入射光线的方程计算。
但是，计算机也带来依赖的问题，结果现在的设计人员对各种像差的了解比以往还要不足，导致射入镜头的光路数量大量增加，镜片的数量也变多了(以前设计受到人工计算限制，越多的镜片数量，则意味着越多的计算量和变量，这完全是给自己找麻烦)。计算机辅助设计的引进，让使用更多镜片成为可能，更多的镜片也给设计人员带来了更大的自由度。由于有更多的镜片来设计，设计者就更能控制像差。更多的镜片也意味着更高的生产成本，也更加趋于更严格的制造公差。M135mm F3.4 APO有5片镜片，具有真正的APO校正能力，但它却不能保证没有衍射极限。要降低衍射的问题，加镜片固然是一个方法，但成像素质却更难以保证，并且制造公差也更加严苛。
借助于计算机的强大计算功力和对光学理论的进一步研究，从以往的五种希德尔像差，到今天已经扩展到60多种像差。设计人员不可能随心所欲地来操纵镜头的诸多变数，诸如前组镜片直径(滤镜尺寸)、重量、镜头接环直径，光圈的位置等等，都是固定的，大大束缚了设计人员的脚步，这些限制可以直接影响到像差的校正。
所以，计算机辅助设计的出现，对新镜头的设计要求也越来越高，很典型的就是Summilux50 1.4 E60，Leica要求完成两个设计目标：一个是收缩光圈后画面素质显着提高；另一个是全开光圈时整个像场要达到非常好的素质。这两项要求都是它们的前代版本所未能达到的。
计算机对于今天镜头设计的重要性，在于它是设计的最佳化工具，而不是设计工具。光学设计已经在60年代定型了，之后的日子，都是在找平衡点。以之前的像差为例子，成像时实际形成的是个扩散的区域，我们可以确定每条偏移的光线并计算出成像的模糊圆。理想状况下，模糊圆应该是非常小的，所有的光线和颜色都应当很结实地汇集在一起，我们可以让计算机来完成这项工作(比如计算曲率，镜片所需的厚度以及镜片之间的距离)，从而得出尽可能小的模糊圆范围，而且用计算机来进行这项工作也相对省时省力。然后由设计者来进行最佳化选择。这是计算机最重要的运用。大多数光学设计程序其实更应该被称为最佳化程序，由设计者来决定哪些应当最佳化并且最佳化到何种程度。
（电脑显示双高斯结构镜头在某一点时表现的图形）
现在各厂家的镜头的表现都很好并且极为接近，各种天花板线满天飞，这要归功于各家厂商都是利用计算机来寻找优化点的原因。所有计算机程序都在寻找同样的点，而且最后总会找到一个。
但是，这会导致非常粗暴的倾向性设计结果：如果你所需的最佳值没有找到，你可以增加镜片数量来得到漂亮的MTF图（某马厂现在常干的事儿）。一家相机大厂不可能永无止境地寻找最优化点，因为那将需要上千万年的计算时间。于是当预算用完的时候，你不得沿用原来的设计。如果一个光学设计是非常好的，那么最终得到的MTF图当然非常漂亮。但反之不然：一张漂亮的MTF图绝不等同于一个好的设计，所以通过MTF去粗暴评判镜头设计的优劣简直是扯淡。
（现在的solms徕卡总部）
现代LEICA镜头的设计是用来发挥传感器极限的，如果说有什么设计指导原则的话，那就是：对低频空间频率的极高的反差表现(形象点讲就是刻画物体的轮廓的能力，就是所谓大反差)和对高频空间频率的高反差表现(形象点说就是尽可能细微的记录细节的能力，也就是所谓微反差)。这种表现本身就是极难做到的，而且还必须有全开光圈时候对于像场的大部份区域要有上述的表现！这也就是徕卡光学丧心病狂追求的表现。
要特别注意的是，ZEISS和LEICA对于光学设计的不同态度是：ZEISS同样重视对低频空间频率的极高反差表现，但对高频空间频率的高反差表现则并不那么重视。ZEISS用来校正误差的作法，对LEICA而言是不能接受的。所谓的LEICA的标准，意味着必须更严格地校正球面像差和色散，所有设计人员对于镜头设计的基础，也就是光学特性也要有深入的了解。有时候要花上超过一年的时间，才能彻底了解一张草图设计能不能量产。这也就是为什么，魔王一直对蔡司并不感冒的原因，当然，主要还是穷！
没有对此的理解，设计人员永远也不可能找到设计的优化点。一个可以记录高频空间频率很好反差的设计要求很严格的公差范围。极微细节的反差的再现对于对焦和加工校正的误差是极为敏感的。LEICA镜头从一开始，就由有光学工程师和机械工程师共同组成的设计小组来完成。负责产品生产的工程师具有最后的发言权：如果设计要求的制造公差是不合实际的，那么光学设计人员就得从头再来。使用折射系数变化太大的玻璃材质，或者曲率变化过大的镜片，都会引起光路的剧变，这些都是要避免的。在这里，你可以感受到一种神经质般的极致态度。这些新设计原则所制造出来的镜头具有令人震撼的表现：将传感器所能记录的极微细节，以清澈透明的方式呈现在你的眼前。即使是全开光圈，从画面的边角地带到中心都能维持相近的水平。
（光迹追踪图：可作为镜头设计人员的分析工具）
因此，LEICA的设计策略是：先研究光学设计的基础，才能掌握设计的特点。一旦了解一个设计具有潜力，你就可以明智的使用计算机到特定区域去寻找优化点，并且在你找到你所需要的理想值的时候适时收网。
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