摄影科普:镜头光圈、孔径、焦距的关系!

大家好,今天咱们从头聊聊相机镜头的光圈。

光圈是镜头的一个重要参数,通常用F表示,F后面的数字越小,光圈越大。(比如:F2.8光圈大于F4光圈。)

01
光圈的两个作用

①控制着传感器上单位面积的光线照度。(其实“光圈控制进光量”的说法不准确,光圈控制的是“照度”)。光圈越大,照射在相机传感器上的光线就越亮。

②控制着景深。景深就是清晰成像的范围。与之相反的是焦外,虚化模糊的范围。光圈越大,景深越小,虚化能力越强。

(手机大光圈拍摄)

02
光圈的计算方法

光圈的专业术语是“相对孔径”,也就是镜头通光孔径焦距的比值,在镜头正前方都会写出来。

(F4-F5.6)

假如比值是1:2.8,那就代表孔径为1时,焦距就为2.8。再代入实际数值,孔径是8.57mm,焦距就是24mm。

为了便于书写,通常会用相对孔径的倒数来表示光圈的大小,所以就可以用24÷8.57≈2.8来表示,所以1:2.8可以用F2.8表示。

同样的,1:4可以用F4表示。1:2.8≈0.357,1:4=0.25,很明显F2.8更大。

03
通光孔径的影响

通光孔径决定了进光量。

大孔径可以让更多的光线进入镜头,进来的光线多,亮度自然就高。

小孔径会阻挡一部分光线,导致到达传感器的的光线减少,亮度降低。

04
焦距的影响

焦距决定了光线的投射面积。根据光通量守恒的原则,孔径决定了进光量(透镜左),光线投射的总面积越大(透镜右),单位面积内的光线照度就会越低。

综上所述,大的通光孔径可以提高进光量,短的焦距可以将光线集中到更小的面积,两者均能提高传感器接收到的光线的亮度。

光圈则是综合了这两者的影响,得到了统一的衡量标准。只要光圈相同,传感器接收到的光线亮度就相同。

05
虚化的影响

把一个点射向不同方向的光线重新汇聚到一个点就能成像。如果没有完全汇聚成一个点,那就会在传感器上形成一个弥散圆(光斑),照片看起来就虚化了。

通过光路图,也能得出大孔径、长焦距可以获得小景深的结论。

为何长焦镜头的光圈总是比较小呢,因为把孔径开到最大后,焦距变长就会导致光圈变小。但是孔径不变,焦距加长,虚化效果会增强,所以非恒定光圈的变焦镜头(如18-50mm,F3.5-6.3),长焦端的虚化效果更好。

06
光圈档位计算

当我们保持焦距不变调整光圈时,就是在调节通光孔径的大小。想要让光圈提高1档,就要让通光孔的面积变为原来的2倍。

假设原来的光孔半径是R,那么面积就是πR²。面积变为2倍,就是2πR²,半径就是✓2R,也就是约等于1.4R。

假如现在光圈时F2.8,那么提高1档就是F2.0,因为2×1.4=2.8。F2.0再提高1档是多少你会算吗,可以在评论区给出你的答案。