徕卡的核心技术
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现在的M系列镜头体现了徕卡专业精神。从几何及物理光学到机械工程，从镜头装配工艺到光学玻璃的 选择，从剩余相差到成像质量，处处体现了徕卡对这一领域的深入了解和独特领悟。徕卡镜头体现了设计师对光学系统所有相关方面的科学知识的精通，是天才和创 造力的结晶，当然更是由开创时期的伟大设计师们，尤其是Max Berek，所确立的设计原则以及传承多年的设计经验和独到眼光带来的成就。这些知识的一部分已经被编制进了电脑程序。但有一种东西是无法编写成算法代码 的，那就是文化。这种文化激励徕卡去努力发掘新的设计的光学潜力，去掌握把这种设计变为真正的摄影光学杰作的技术。
徕卡镜头不仅仅是对光进行精确矫正而已，更是一种精雕细刻的光学艺术。传神的影像体现了徕卡设计师把徕卡哲学和艺术级的光学设计相结合的独特能力。
徕卡设计师使用的最重要的设计方法无非是：
.非球面镜面
.色差矫正
.光学玻璃选择
.镀膜
.镜片安装工艺
这些都不是徕卡独有的技术。事实上，全球许多镜头制造商都采用非球面镜和色差矫正技术，也同样能得到徕卡设计师所使用的光学玻璃材料。
当 我和徕卡的设计师讨论这些设计技术时，我举例说非球面技术从30年代开始就开始使用了，现在更是得到了广泛运用。他们用特有的谦虚方式回答：他们也许知道 一点非球面技术知识，帮助他们在镜头设计中改善画质。下面让我们来逐一说明这些设计方法，其中有一些其实已经相当古老了。
非球面镜面
绝 大部分摄影镜头采用球面镜面，即镜面曲率和一个球体曲率一致，其极限情况是一个完全的平面，即对应的球体直径为无穷大。目前，球面镜相对比较容易制造，光 路设计也比较简单。非球面镜则完全相反。任何和球面不同的表面都是非球面。球面有一个半径R，圆点是光轴上的某一点。半径就决定了光轴上下的所有点。对非 球面而言，我们需要知道更多的信息。在光轴上下不同的高度处，我们定义几个和参考球面不同的点，然后把这些数值代入一个方程。这种方程可能非常复杂。比较 简单的是定义抛物线，椭圆线和双曲线的方程。一个非球面表面可能由不同的非球面构成，一部分是抛物线，另一部分是椭圆线。非球面表面的复杂程度要结合制造 成本和它在整个光学系统的作用来综合考虑。
有一种趋式是把在光学系统中使用非球面技术看成是优秀光学性能的标志。其实不然。使用同样的计算机程序，一些设计师能做出非常好的设计，而另外一些设计师只能搞出一般的货色。
非球面表面在球面像差的基础上引入了一些精心控制的像差。如果对整个系统的基本像差没有透彻的了解，加入非球面镜并不见得有效。
自从Max Berek教授于1924年为徕卡设计了第一支镜头50 mm f/3.5 Anastigmat/Elmax 以来，徕卡镜头的光学能力就一直被世人深入的分析和讨论。一些评论家认为徕卡镜头是衡量其他镜头的标准，另一些则认为虽然徕卡镜头表现优异，但是和其他厂 商的产品相比基本上差不多。也有人认为徕卡镜头具有独特的图像记录素质，这种素质经常与三维再现或能体现三维印象的画作相比较。徕卡迷和徕卡收藏家们经常 讨论这种独特的“光学指纹”。有些人甚至认为老款的徕卡镜头具有一些神秘的素质，而这些素质在后期设计的新款镜头中逐渐消失了。这种论点的理由是光学设计 越来越依赖计算机程序，而那种设计师独特的个人化“指纹”就没有以前那么明显了。
毫无疑问，徕卡镜头具有独特的个性与素质。正是这些特质激发了人们对这些镜头的迷恋，同时也对使用者提出了挑战。在我看来，摄影师是否非要用徕卡镜头才能拍到最佳的照片这类问题很无聊。每一个镜头都有大量参数，但绝非所有的参数都是最优的。
在每个徕卡镜头上，都能感觉到设计师为控制和消除几何像差的激情和决心。这些像差存在于所有的光学系统中。毫无疑问，当今的光学制造商不可能不使用复杂的计算机设备。事实上现代的计算机程序可以在没有人工控制或干预的情况下，生成符合指定参数的全新光学设计方案。
采用这种方式得到的设计方案，能成为符合设计要求的理想方案的可能性是亿万分之一。这就为什么在是在设计具有优化性能的光学系统时，设计师的创造力是起关键性甚至是决定性作用的。
在光学设计中，强调设计师的创造力和镜头设计艺术似乎是一件奇怪的事情。
现代光学设计的基础是根植于数学和物理理论的。光学制造商广泛采用的计算机辅助设计程序使得今天的镜头设计看起来是个高度自动化的过程。
莱兹是最早采用计算机来加快繁重费力的光线追迹计算的厂商之一。那是在1955年左右。
今天莱兹光学设计部门使用的软件包采用了高度优化的专利算法。即使如此，没有高度的原创的创造力，也是不可能设计出当今的高性能光学系统的。
为了理解徕卡镜头之魂，需要大致了解一下徕卡的计算技术、设计过程和光学评估技术。通过概略了解这些知识，读者将体会到“光学玻璃蕴涵的徕卡精神”。
让 我们从基本的解释开始。拿一块普通凸透镜，在纸面上生成太阳的像。阳光会聚集成一个明亮的小点，不久纸就会被点燃，因为太阳能被集中到那个小点上了。在早 期，单片透镜是成像的唯一手段。在视角很窄的情况下，例如在望远镜上，其成像效果能够让人满意。但当Louis Jacques Mandé Daguerre在1839年拍下他的第一张照片的时候，他需要一个更大的视角来配合他的像板。单片透镜成像在中心十分锐利，在边缘位置则非常模糊。 在那个时代，人们还不知道光学像差，只能通过试验来获得更好的成像。白光色散成光谱色的现象早已被发现，现在这成为了拍摄达盖尔式银板像片 （Daguerreotypes）的一个难题。照相银板对蓝光敏感，而人眼对黄光更敏感。因此用一片透镜在毛玻璃上使黄光聚焦的同时不能使蓝光聚焦。这种 径向色差可以用两片透镜来矫正，每片由不同类型的玻璃制造。这样一片透镜的色散可以由另一片透镜来补偿。
理论上，下一步依然简单。现在我们至少在理论上了解了造成像模糊的原因，下一步就是矫正这些像差。而这正是光学设计师的创造力发挥作用的地方。
同时还存在设计失误和制造误差，这二者也显著影响了最终的成像效果。七种赛得（Seidel）像差分为三类：1)锐度误差：球差，慧差，象散；2)定位误差：场曲和畸变；3)色差：径向色差和横向色差
每 一片透镜都有一些确定的特征，例如其所用光学玻璃的种类，表面曲率（其两个面各自的半径），这些特征被被称为“参数”或“自由度”。该理论认为每一个自由 度都能用于校正象差。相反地，各种象差都包含了所有的自由度。这意味着光学设计师可以把把各种象差分开，分别赋给每一个透镜面。
上述理论 方法的重要性可以用实例来说明。这个实例非常重要，它展示了光学设计师从何处着手来设计镜头，也说明了在设计过程中为什么创造力仍然具有重要作用。前述七 种象差最少需要八个独立的系统参数来校正。（焦距也要考虑在内。）一个三组元透镜（由三片透镜组成）一般由两片外侧的集光透镜（冕玻璃）和一片内部的色散 透镜（火玻璃）组成。则该镜组有六个半径值和三片透镜间的两个距离值。在一开始，设计师需要确定一些基本的系统参数，诸如玻璃种类，各片透镜厚度、透镜间 距和各透镜的表面曲率（半径）。设计师有六个透镜表面可供修改，他/她现在可以计算出每个透镜表面的象差类型和数值大小。在极度简化条件下，我们可以假设 此例中的第一片透镜的第二个面的半径决定球差和色差，第三个面的半径决定彗差和象散。
设计师现在必须决定如何校正这些象差。他可以试着改 变第一片透镜的曲率来减少球差。但该曲率同时也决定着焦距，因而不能改动。修改曲率减少球差的同时也可能增加了彗差。设计师也可以选择在把校正值分配到多 个系统参数上，以此来减少同时增加其他象差的可能性。如果仅使用一个系统参数来完全校正一种象差的话，在生产上可能会有困难。在既有的生产公差范围内无法 加工出参数的设计值。如果公差范围太小，生产部门可能很难达到设计要求。
让我们回到象差校正上来。设计师需要一直调整系统参数来校正这七 种象差，直到残余成像误差变得极小为止。设计师也需要同时修改几个自由度来校正每一个单独的象差。校正的“负担”由此可以分配到若干的透镜表面上，整个系 统从而会表现得更平衡。在一定限度内，设计师可以选择不同的玻璃的类型和表面曲率，每一种组合就带来一种不同的整体校正效果。当这个三组元透镜按这样的设 计成形后，已经接近设计要求了。但还有问题。例如，象散在像场边缘部分已经几乎没有了，但是在外围像场还是很明显。在这里，我们遇到了一个新问题：这七种 赛德象差不是仅有的光学象差。赛德象差被归类为第三级成像误差。当然还会有更高级的成像误差。其中最重要的是第五级和第七级成像误差。这两类误差只会在孔 径精确校正后出现。
理论上，一个非常小的物点将生成一个非常小的像点。由于产生了这些新的象差，因此在实际中情况并非如此。一个物点生成 的像不是一个点而是一个很小的有不同亮度级别的圈。见图示：点扩散函数。一旦这些小圆盘的直径小于一个特定值，更高级的象差就变得明显了。这是一个简化的 描述，因为在实际中，这些象差是一直存在的。只是在三级残余误差变得极小时才变得明显起来。在三组元透镜的例子中，外围像场仍然有象散，就是更高级象差的 影响。可以用一个精确调整的赛德象差的残值来补偿第五级和第七级的残余误差。这自然只能在一定限度内实现，而一个三组元透镜只能在视角很小和/或孔径很小 时才能生成可以接受的图像。
这个论点很重要。一个特定的光学系统（透镜的数量和结构一定）只有有限的象差校正能力。
这意味着本质上在进行一个新设计时，具有相当经验的光学设计师所能做的，只是做出恰当的取舍而已.