什么是光圈,他對光學(xué)鏡片有哪些影響?
光圈是一種攝影術(shù)語(yǔ),它表示鏡頭中光線(xiàn)通過(guò)的孔徑大小,它也可以作為用來(lái)控制光線(xiàn)透過(guò)鏡頭進(jìn)入機身內感光面光量的裝置,它通常位于鏡頭內部,光圈的大小直接決定了通過(guò)鏡頭進(jìn)入感光元件的光線(xiàn)數量,從而影響圖像的亮度和成像質(zhì)量。
(圖源網(wǎng)絡(luò ),侵刪)
光圈及光圈裝置的介紹
光圈大小通常用F值來(lái)表示,F值是鏡頭的焦距與鏡頭通光直徑的比值(即相對孔徑的倒數)。F值越小,表示光圈越大,進(jìn)光量越多;反之,F值越大,光圈越小,進(jìn)光量越少。
當它作為裝置時(shí),也就是我們說(shuō)的光闌(diaphragm),對于已經(jīng)制造好的鏡頭,我們不可能隨意改變鏡頭的直徑,但是我們可以通過(guò)在鏡頭內部加入多邊形或者圓型,并且面積可變的孔狀光柵來(lái)達到控制鏡頭通光量,這個(gè)裝置就叫做光圈,光圈裝置一般由幾片極薄的金屬片組成,中間能通過(guò)光線(xiàn),通過(guò)改變孔的大小來(lái)控制進(jìn)入鏡頭的光線(xiàn)量。從分類(lèi)來(lái)看,一般分為固定光圈,貓眼式光圈,瞬時(shí)光圈,兼快門(mén)光圈。
(圖源網(wǎng)絡(luò ),侵刪)
光圈對光學(xué)的影響
控制曝光量
光圈直接決定了鏡頭的進(jìn)光量,從而影響曝光量。在快門(mén)速度和感光度不變的情況下,增大光圈(即減小F值)可以增加進(jìn)光量,使畫(huà)面變亮;反之,則會(huì )使畫(huà)面變暗。
影響成像質(zhì)量
光學(xué)分辨率:在同樣的成像條件下,較小的光圈(較大的F值)能夠減少光線(xiàn)的散射,使到達傳感器的光線(xiàn)更集中,從而提高光學(xué)分辨率和圖像的清晰度。然而,光圈過(guò)小也會(huì )因衍射作用導致圖像清晰度下降,因此通常存在一個(gè)最佳光圈值(如F8左右),使得分辨率最佳。
像差控制:光圈較大時(shí),遠離鏡頭的光線(xiàn)條件可能導致像差增大,包括球差、色差等,從而影響圖像的清晰度。適當縮小光圈有助于減少這些像差。
(圖源網(wǎng)絡(luò ),侵刪)
控制景深
光圈還直接影響景深大小。景深是指拍攝主體前后一定范圍內的清晰區域。光圈越大(F值越?。?,景深越小,背景虛化效果越明顯;光圈越?。‵值越大),景深越大,前后景都相對清晰。這種特性在拍攝人像、產(chǎn)品等需要突出主題的場(chǎng)景中非常有用。
其他影響
光圈大小還與鏡頭的光學(xué)設計、鏡片性能等多方面因素密切相關(guān)。例如,大光圈鏡頭的光學(xué)成像系統設計難度和加工制作難度通常較大,因此成本也較高。但這并不意味著(zhù)大光圈鏡頭的光學(xué)性能一定優(yōu)于小光圈鏡頭,因為光學(xué)性能還受到鏡片性能、鍍膜技術(shù)等多種因素的影響。
不同種類(lèi)的光圈裝置
固定光圈:固定光圈的大小不能隨意調整,使用這種光圈的鏡頭在單位時(shí)間內的進(jìn)光量是恒定不變的。例如:一些對光學(xué)素質(zhì)要求不高的設備,如手機鏡頭、視頻攝像頭以及監控器等,常常使用固定光圈。這是因為這些設備通常不需要復雜的曝光控制,固定光圈足以滿(mǎn)足其拍攝需求。
2. 貓眼式光圈:貓眼式光圈因其形似貓眼而得名,由一片中心有橢圓形或菱形孔的金屬薄片平分為二組成,將兩片有半橢圓形或半菱形孔的金屬薄片對排,相對移動(dòng)便可形成貓眼式光圈。這種光圈結構相對簡(jiǎn)單,多用于一些簡(jiǎn)單照相機中。它的光圈大小可以通過(guò)移動(dòng)金屬薄片來(lái)改變,但調節范圍有限。
3. 虹膜式光圈(而非瞬時(shí)光圈):虹膜式光圈是由多個(gè)相互重疊的弧形薄金屬葉片組成的,葉片的離合能夠改變中心圓形孔徑的大小。這種光圈因其工作原理類(lèi)似于人眼的虹膜而得名。虹膜式光圈具有較大的調節范圍,可以精確地控制進(jìn)光量?,F代相機中廣泛使用的就是這種光圈類(lèi)型。它可以通過(guò)手動(dòng)調節鏡頭筒上的圓環(huán)或使用微處理器芯片控制微電機來(lái)自動(dòng)改變光圈孔徑的大小。
4. 兼快門(mén)光圈:兼快門(mén)光圈是一種特殊的光圈設計,它除了具有控制進(jìn)光量的功能外,還兼有快門(mén)的功能,這種光圈通常出現在一些簡(jiǎn)便照相機中。在按下快門(mén)的瞬間,光圈會(huì )開(kāi)啟到預定的孔徑,并保持這個(gè)孔徑一段時(shí)間(即快門(mén)開(kāi)啟時(shí)間),然后迅速閉合。這樣,光圈就同時(shí)完成了控制進(jìn)光量和控制曝光時(shí)間兩個(gè)任務(wù)。