——镜头设计标准和考量因素

文：Erwin Puts 译：莫札特搜集狂，Camerafan

作者介绍：

　　 Erwin Puts 生于荷兰，是一位十足理性导向的光学研究人员及文字工作者，同时也是徕卡爱好者。德国徕卡总公司相当地欣赏他在光学理论上的卓越成就，因此每当有新款镜头问世，都会委託他当作顾问，为新产品进行测试及评估。他特别为 LEICA 相机设立了一个 Erwin's Photosite，提供了十分丰富的徕卡相机镜头的资讯，是徕卡迷必访的网站圣地。

前言：

　　今天，设计一款镜头（光学工程师口中所谓的光学系统），似乎是一件轻而易举的小事。市面上有数以千计的光学专利，其中不乏一些知名的设计。已经变成公共财产的设计公式更是有好几百种。你可以随便用铅笔画一画草稿，电脑程序就会以闪电般的速度帮你完成其他部分的修改。

　　闪电般的速度？没错！

　　但是电脑能自动生产出经典名镜？门都没有！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，也是无用。

　　全球各国的光学厂商使用类似的电脑辅助设计程式。这些广泛被摄影工业采用的软件包括Code-V、Sigma、ZEMAX等，但是他们的设计成果却大相径庭。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。

　　电脑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。还记得像差的方程式吗？我们知道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，所有的光线和顏色都应当和结实地聚集在一起，我们可以让电脑来完成这项工作（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，而且用电脑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。这是电脑最重要的运用。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。所得到的结果被称之为优化函数（Merit Function）。

　　优化选择可以有成千上万种，我们可以用图将它们在三维空间表示。想像一下你坐在直升飞机上观赏某地的地形，你将会看到平地，山脉和峡谷。

　　如果你对该地区地形不熟悉（你事先不可能知道优化点，否则的话你可以直接得到优化点，而不需要电脑帮你寻找了），即使你已经找到最优化点，你也完全不能确定自己是否找到“真正”的点。

　　因此，LEICA的设计策略是：你需要先研究光学设计的基础，才能掌握设计的特点。一旦你了解一个设计具有潜力，你就可以明智的使用电脑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。

　　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否。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——让我们姑且称之为光学特性——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。

　　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宽容度。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宽容度是不合实际的，那么光学设计人员就得从头再来。在这篇文章的一开始，我提到了经过光学系统的全部光子能量。LEICA的设计人员是非常小心戒慎地，将光子流从镜片的彼端传输到另一片镜片上。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，你可以感受到一种有如禪学（Zen）般的态度。这些新设计原则所制造出来的镜头具有令人震撼的表现：将底片感光粒子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准。

LEICA的现代新镜头还有改善的空间吗？

　　有的！LEICA不断地在研究以较低的成本制造品质更高的镜头。那么，LEICA的新镜头是否已到达完美的境界了呢？非也！我们都很清楚镜头在制造过程，以及品管方面的问题。我深信在徕卡总公司的设计人员会努力克服这些麻烦，事实上，当局也承认这是一项亟需改进的问题。早年的LEITZ可是固执的很，从来不愿承认错误的。就像奥运纪录不断向上提高一样，LEICA镜头也不断地在创造新纪录。各位愿意一同见证吗？只有用家的认同，LEICA的光学成就才有意义。