一道光線(這里的光線是一種數(shù)學(xué)概念)由主體發(fā)出，通過鏡片表面，就會產(chǎn)生折射或散射。這是高中程度的物理學(xué)。

光線折射程度由玻璃的散射系數(shù)(refraction index)來決定，假如光學(xué)設(shè)計師知道光線接觸到第一片鏡片的點(diǎn)和入射角，他就能相當(dāng)精確地計算出這一道光線折射的路徑，從而追蹤出光線的軌跡。我們也知道，點(diǎn)光源向四面八方輻射出光線(即光子[photons])，而只有部分光子會穿過鏡片。經(jīng)由數(shù)學(xué)方程式仿真，光學(xué)設(shè)計師假設(shè):所有進(jìn)入鏡頭的光子能量都可被視為許多單一的光子射線(以后簡稱為光線)。這束光線經(jīng)過鏡片群的軌跡也都能被計算追蹤出來.


在高速計算機(jī)發(fā)明之前，為了計算這些光學(xué)公式，唯一的方法，就是使用對數(shù)表以人工計算。在三○年代，光學(xué)設(shè)計師靠著對數(shù)表，一天只能完成 50 道表達(dá)式，每一道表達(dá)式都必須檢查兩遍，因為在計算時很容易發(fā)生錯誤。如果 7 被當(dāng)成 9，就會導(dǎo)出很嚴(yán)重的錯誤。所以當(dāng)時的光學(xué)表達(dá)式都講求繕寫時要非常清晰，不能草草了事。我曾經(jīng)非常榮幸地在徠卡總公司拜讀過當(dāng)年徠茲(Leitz)公司所保存下來的光學(xué)設(shè)計原稿，以及大量的計算圖表，全部繕寫得非常工整，以便閱讀或供其它部門拷貝。這些都是早期光學(xué)設(shè)計師的心血結(jié)晶。一只6片鏡群的設(shè)計，每一個鏡片表面都要計算200道光線的軌跡折射，整組鏡頭要3000道運(yùn)算，這需要足足計算三個月的時間。這些原稿從來都不曾公開過，因此早年在徠茲公司的光學(xué)設(shè)計工作是難以想象的艱辛。

如果說，當(dāng)年的經(jīng)典名鏡設(shè)計都是由「某一個設(shè)計大師」自己苦心孤詣多年所創(chuàng)造出來的的光學(xué)杰作，那才是是個神話!在現(xiàn)實(shí)生活中，通常是由一位設(shè)計主管負(fù)責(zé)指導(dǎo)一群大部份是女性的工作者，并由她們負(fù)責(zé)大量且重要的計算工作。設(shè)計主管指導(dǎo)整個設(shè)計，他從手下的計算中獲得數(shù)據(jù)，并從中決定究竟是繼續(xù)原設(shè)計還是要做調(diào)整。

一般用家常會試用幾種不同的版本，以得到滿意的鏡頭。這也就不難理解嚴(yán)肅的攝影師為何會選用不同的鏡頭測試，使用直到滿意為止了。為了平衡不同的像差而不得不保留一定量的殘余像差，而且也不是每位設(shè)計人員都能夠靈光乍現(xiàn)地想到最好的解決方案。因此，從三○年代到六○年代，關(guān)于Leitz和ZEISS的經(jīng)典鏡頭的「味道」(真的味道也好，想象的味道也好)的爭論就一直激烈不休。直到今天，光學(xué)設(shè)計和計算和使用者的期望值也始終沒有在同一水平線上。