光圈一般由围出中央通光孔并可灵活缩放的一组光圈叶片与相应的光圈调节机构组成。光圈有如人眼睛上的瞳孔,通过灵活调节其通光孔的直径,可以控制单位时间内通过摄影镜头之光能的多少。
摄影者通过光圈调节机构(如光圈调节环)可灵活连续改变该通光孔的直径大小,即通过光圈叶片的缩放控制摄影镜头之成像光束的截面积大小,从而控制单位时间通过摄影镜头之成像光能多少。此类光圈又称可变光阑。(见图1)光圈的通光孔与摄影镜头光轴垂直,通光孔的中心位于摄影镜头的光轴上。
光圈大小一般用F光圈数(简称F数,见F制光圈数)标示(如F××或f/××),光圈数指按为公比的等比级数排列而成的系列(此外尚有考虑了光学系统透过率的T值光圈数,参见T值光圈数),其计算公式为
式中:F为光圈数,D为摄影镜头入瞳直径,f′为摄影镜头焦距,AV为光圈指数。
此公式计算所得数值需经“圆整”。
AV指数与圆整后之光圈数F间的关系如下表所示。
AV | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
F | 1 | 1.4 | 2 | 2.8 | 4 | 5.6 | 8 | 11 | 16 | 22 | 32 | 45 | 64 |
上表中相邻两挡F数之间的通光量相差一级(即曝光量相差2倍)。
若摄影镜头上所标志的相邻两挡F数中有一个不在上述表中,则表示该相邻二挡光圈间的曝光量相差并非一级。
摄影界把F数小(大)者称为大(小)光圈,把F数往小(大)调节,即把通光孔径开大(缩小)称为开大(收小)光圈。
摄影镜头的光圈调节方式有手控调节的,也有可自动调节的,后者如依靠弹簧力实现的自缩光圈、依靠电能实现的电磁光圈等。
在手控调节的摄影镜头的光圈调节环上,一般刻有光圈标尺。(见图2)
光圈除可通过控制摄影镜头的通光量多少来控制所摄影像的曝光量多少外,在摄影造型上还具有控制焦外影像虚化程度(即景深)的作用。改变摄影镜头的光圈大小时,将影响所摄画面影像的景深大小,以及焦外点光源所形成之光斑的造型效果。
当其他条件固定后,摄影镜头的光圈愈大(小)即F数愈小(大),所摄影像景深愈小(大),焦外影像的虚化程度相对就愈强烈(微弱),从而显得相对愈模糊朦胧(清晰),焦外点光源所形成之光斑的形状愈趋近于圆形(通光孔的实际形状,如五叶片式光圈将形成五边形光斑)。
摄影镜头的光圈叶片数愈多,使用小光圈摄影时,众叶片所围成的通光孔径将愈趋近圆形。此刻摄影时焦外点光源所形成的光斑也将愈趋近于圆形,从而使得焦外影像显得愈加柔润。反之光圈叶片数较少,焦外点光源所形成的光斑将愈趋接近于多边形,焦外影像将显得愈加生硬。显然,七叶片光圈要比六叶片光圈的成像效果好。只是随着光圈叶片片数的增加,制造难度亦将相应增大,且对自动光圈的控制将愈不利。
光圈数按1/3级递增时的光圈数序列如下:
1、1.12、1.26、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.5、2.8、3.2、3.5、4、4.5、5、5.6、6.3、7、8、9、10、11、12.7、14、16、18、20、22、25、29、32、36、40、45、51、57、64、72、81、90……
光圈按1/2级递增时的光圈数序列如下:
1、1.2、 1.4、1.8、 2、2.5、2.8、3.5、4、4.5、5.6、6.7、8、9.5、11、13、16、19、22、27、 32、38、45 、54、 64、75、90……