鏡頭設(shè)計是極具創(chuàng)造力的工作，它必須基于經(jīng)驗和敏銳的洞察力來了解各種各樣光學(xué)象差的特性。
首先讓我們來看一些鏡頭設(shè)計的基本原理：
任何鏡頭，不管是新的還是老的，都可以用“鏡頭描述”這個術(shù)語來區(qū)分鏡片的數(shù)量、玻璃的種類、鏡片的曲面半徑、鏡片的厚度、鏡片與鏡片之間的距離、以及每個鏡片的直徑等等。
這些都是用來全面描述一個鏡頭的參數(shù)。當發(fā)自于某個物體的光線穿過玻璃表面時，該束光線會被折射，就如我們在中學(xué)物理課本中學(xué)到的物理知識所描述的那樣。
光線折射量取決于玻璃的折射率。如果鏡頭設(shè)計者能知道光線射入鏡頭前鏡光學(xué)透鏡片時的確切入射位置以及入射角度，他就可以通過光線理論系統(tǒng)精確地追蹤光路。
角度和距離可以通過三角函數(shù)的正弦和余弦算出來。因此通過簡單的平面幾何，光線途經(jīng)的線路就可以被追蹤到。我們知道任何一個點光源發(fā)出的能量都是散射的，并無任何方向行可言。
只有部分能量通過鏡頭，而且設(shè)計者也假設(shè)通過簡單的數(shù)學(xué)來計算通過鏡頭的能量(那些被視為一系列的各自獨立的光線)可以追蹤那些光線的路徑。
鏡頭設(shè)計者首先從光軸上的某點開始追蹤少量的光線。這里所假設(shè)的是每個物象點都會在膠片平面上形成于之相對應(yīng)的點，所以發(fā)自物體的光線都將被轉(zhuǎn)化為光學(xué)鏡片這樣的成相點，并且具有同樣的相對位置。
這就是高斯成相(GaussianFiction)。對應(yīng)那些靠近光軸的點，設(shè)計者可以有理由相信高斯成象是相當精確的，這就是平行光軸光學(xué)(ParaxialOptics)。盡管計算公式相當簡單(至少對有經(jīng)驗的設(shè)計者來說)，但要求對于這些數(shù)字的計算精確到小數(shù)點后5~8位。
濾光片（保護鏡）在攝影中，濾光片（保護鏡）一是用來保護鏡頭，二是用來過濾光線的。相機中的鏡頭是最寶貴的，加強保護很有必要，裝上濾光鏡片， 可以不讓一些灰塵侵蝕，當然在擦一下也很方便，不用擔心會擦壞鏡頭。鏡頭在攝影時聚焦鏡接受光線和人看物體一樣,如果是強光下看事物一下子會不適應(yīng)，而且眼睛會疲勞，于是帶上了濾色眼鏡，覺得眼睛舒服多了，那是因為鏡片阻擋了一部份強紫外線，讓眼睛在釋負的情況下接受外界的事物。
這就是高斯成相(GaussianFiction)。對應(yīng)那些靠近光軸的點，設(shè)計者可以有理由相信高斯成象是相當精確的，這就是平行光軸光學(xué)(ParaxialOptics)。盡管計算公式相當簡單(至少對有經(jīng)驗的設(shè)計者來說)，但要求對于這些數(shù)字的計算精確到小數(shù)點后5~8位。
濾光片（保護鏡）在攝影中，濾光片（保護鏡）一是用來保護鏡頭，二是用來過濾光線的。相機中的鏡頭是最寶貴的，加強保護很有必要，裝上濾光鏡片，可以不讓一些灰塵侵蝕，當然在擦一下也很方便，不用擔心會擦壞鏡頭。鏡頭在攝影時聚焦鏡接受光線和人看物體一樣,如果是強光下看事物一下子會不適應(yīng)，而且眼睛會疲勞，于是帶上了濾色眼鏡，覺得眼睛舒服多了，那是因為鏡片阻擋了一部份強紫外線，讓眼睛在釋負的情況下接受外界的事物。
這鏡頭上的濾光鏡片也一樣，它可以有效防止強紫外線的侵入以造成成像的清晰度，二可以防止一些空氣污染對鏡頭的腐蝕。在使用傳統(tǒng)相機用膠片拍攝的時候。由于膠片的化學(xué)特性，其對陽光中的紫外線尤其敏感，在紫外線強的地方，使用膠片拍攝出來的照片普遍偏藍、泛白。嚴重影響了照片品質(zhì)。
在鏡頭前加一塊濾光片（保護鏡），可以有效過濾掉紫外線提高照片的清晰非球面鏡度。對于高山攝影或高空攝影，可以使遠處的景物更清晰，還原出更真實、艷麗的畫面。
所以在當時，濾光鏡成為了一種必備的濾色鏡。由于濾光鏡不但可以改善成像，還可以保護鏡頭免受灰塵、手印等污染的侵襲．所以。濾光鏡都是常年裝在鏡頭前而不取下，成為使用最廣泛的濾色鏡。
到了數(shù)碼時代，由于數(shù)碼機的核心顯像部件CCD不再像膠片那樣對紫外線過于敏感，所以濾光片（保護鏡）對紫外線的過濾功能被逐漸淡化，但因油污、手印、劃傷對于鏡頭鍍膜的損傷依然存在。此時的濾光鏡，更多地擔當起了保護鏡的角色。有人擔心因為加裝了濾光鏡而會對成像質(zhì)量產(chǎn)生影響。