焦距与光圈

来源：互联网发布：淘宝二手台式电脑编辑：程序博客网时间：2024/04/28 19:16

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当一束平行光以与凸透镜的主轴穿过凸透镜时，在凸透镜的另一侧会被凸透镜汇聚成一点，这一点叫做焦点，焦点到凸透镜光心的距离就叫这个凸透镜的焦距。一个凸透镜的两侧各有一个焦点。焦距通常使用毫米（mm）来标示。

光心（Optical center）：透镜中的一个特殊点，凡是通过该点的光，其传播方向不变。

对厚透镜（厚度不能忽略的透镜），或是有好几片透镜或面镜的系统（像是照相机镜头或望远镜），焦距通常会以有效焦距（EFL，effective focal length）来表示。

前焦距（FFD）或前焦长（FFL）是系统前方的焦点至第一个光学表面顶点的距离。

后焦距（BFD）或后焦长（BFL）是系统最后一个光学表面顶点至后方焦点的距离。

在空气中的一个光学系统，有效焦距是由前面和后面的主平面至对应的焦点的距离。如果周围的环境不是空气，则距离要乘上该物质的折射系数（Refractive index）

焦距与视角、光圈都存在关系，所以下面介绍下视角和光圈的概念：

1. 视角

镜头中心点到成像平面对角线两端所形成的夹角就是镜头视角，如图：

(通常对于胶卷或者类长方形的CCD或者CMOS感光元件，对角线最长)

对于CCD或者CMOS的感光元件的尺寸随着sensor IC不同而不同(如有1/1.8inch、1/2.5inch、1/4inch、1/5inch等) ，所以同样焦距的镜头在不同

尺寸感光元件的数码相机上，成像的视角也不同。

对于相同的成像面积，镜头焦距越短，其视角就越大；反之越小。

对于相同的焦距，成像面越小，其视角也越小；反之越大。

(可以对上图进行一下想象：成像面一定，就是让像平面做水平移动；而焦距一定，就可以将像平面在垂直方向伸缩。用这样的方法来观察，视角的变化。)

2. 光圈

光圈英文名称为Aperture，是镜头的一个极其重要的指标参数，通常在镜头内，表达光圈大小我们是用F值。它的大小决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少。

对于已经制造好的镜头，我们不可能随意改变镜头的直径，但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆型，并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量，

这个装置就叫做光圈。

光圈F值=镜头的焦距/镜头光圈的直径

从以上的公式可知要达到相同的光圈f值，长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。完整的光圈系列：

f1.0，f1.4，f2.0，f2.8，f4.0，f5.6，f8.0，11，f16，f22，f32，f44，f64

这值得一提的是光圈 f 值越小，通光孔径越大（如上图所示），在同一单位时间内的进光量便越多，而且上一级的进光量刚好是下一级的两倍，例如光圈从

F8调整到5.6 ，进光量便多一倍，我们也说光圈开大了一级。F5.6的通光量是F8的两倍。同理，F2是F8光通量的16倍，从F8调整到F2，光圈开大了四级。

光圈种类：

固定光圈

简单的相机只有一个圆孔的固定光圈——沃特侯瑟光圈。最初的可变光圈只是一系列大小不同的圆孔排列在一个有中心轴的圆盘的周围；转动圆盘可将适当

大小的圆孔移到光轴上，达到控制孔径的效果。十九世记中叶约翰·沃特侯瑟发明这种光圈。

猫眼式光圈

光圈由一片中心有椭圆形或菱形孔的金属薄片平分为二组成，将两片有半椭圆形或半菱形孔的金属薄片对排，相对移动便可形成猫眼式光圈。猫眼式光圈

多用于简单照相机。

瞬时光圈

反相机的光圈是瞬时光圈，只在快门开启的瞬间，光圈缩小到预定大小。平时光圈在最大位置。

兼快门光圈

简便照相机的光圈兼有快门的功能，这类兼快门光圈大多是双叶片的猫眼式光圈，与单纯猫眼式光圈不同的是：兼快门光圈平时是完全关闭的：

在按下快门的瞬间，双叶片光圈开启到预定的孔径后，保持这孔径到一段预定快门开启时间之后，立刻闭合：如此一来，光圈便又兼快门的功能。