图1-7,人眼内部结构示意图。
二、光圈系数在摄影光学领域,定义镜头焦距与光圈孔径直径之比为光圈系数(f-number)。这是是一个用于衡量镜头速度的无单位数值。想要更全面地了解这个参数,我们要先弄清楚什么是镜头的「焦距」。
2.1 焦距
当一束平行光线进入凸透镜,经折射后在前方汇聚于一点,此点即为焦点,焦点至凸透镜中心点的距离即为焦距。因凸透镜汇聚光线且焦点在透镜前方,故又称为正透镜(Positive lens),如图2-1所示:
图2-1,凸透镜的焦点与焦距。
反之,若平行光线进入的是一枚凹透镜,经折射后则会发散出去,发散光的反向延长线在透镜后方相交于一点,此虚拟点即为焦点。因其发散特征且焦点在透镜后方,故又将凹透镜称为负透镜(Negative lens),如图2-2所示:
图2-2,凹透镜的焦点与焦距。
镜头中的焦距与之相似,但又有区别。相似之处在于都是以焦点作为其中一个测量基点,区别在于,镜头焦距并非指焦点至前一块或后一块透镜的距离,而是指从光线汇聚点至影像传感器(成像平面)之间的距离。如图2-3所示:
图2-3,镜头中的焦距。Photo by Josh
2.2 光圈系数
了解完了镜头的焦距,我们再回来看光圈系数。
光圈系数通常用N表示,公式为:
N = f / D。其中,f 为镜头焦距,D 为光圈孔径直径。
由此可知,孔径直径D = f / N。这便是我们经常在镜头上所看到的标值,用一个小写的「f」(事实上,刚开始规定用斜体的小写f表示,后因印刷等原因在传播上出现了差异和分化)和一个斜杠「/」表示。
此外,我们还能由此得出,在焦距不变的情况下,N与D呈反比关系,说白了就是:光圈系数越大,相应的孔径面积越小,反之亦然。图2-4为不同光圈系数与对应的孔径大小: