工业镜头篇之镜头光圈

发布时间 2023-09-09 13:36:12作者: 二次元攻城狮

光圈的定义

光圈位于镜头内部,通过收缩与扩大控制入射光强度(常规镜头),也可以过滤入射光线角度(远心镜头)。
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拆开之后如下图所示:
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参考B站的拆解视频:光圈结构 光圈叶片 分解及组装

光圈的位置

常规镜头光圈位于镜头中央,如下图所示:
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远心镜头光圈位于镜头焦点位置,通过控制光圈大小可以只让平行光通过镜头,如下图所示:
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光圈系数F

光圈系数用来表示光圈的大小,它等于镜头焦距f和通光孔径D之比,即F=f/D

光通量与F值的平方成反比关系,F值越小,光通量越大。F值的规律是后一个值正好是前一个数值的√2 倍,所以,光圈调大一挡,光量减少2倍。光圈常用值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等几个等级。
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大部分人对上面规律的可能有以下疑问:

为什么后一个值正好是前一个数值的√2 倍,光圈调大一挡光量减少2倍?
通光孔径和面积成平方的关系,面积等于π(D/2)² ,所以光圈调大一挡光量减少2倍。

为什么不直接用通光孔径来表示光圈系数?
镜头是等效成一个凸透镜,光圈的大小也是等效的一个大小,实际的光圈肯位于镜头中间的另一个地方。
等效的光圈叫做入瞳,这个光圈的大小会跟着等效凸透镜焦距的变化而变化,所以并不能用光圈的孔径表示光圈的大小,只能用相对的大小来表示光圈的系数。

参考资料