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什么是光圈？光圈的作用和表示方法
什么是光圈？
光圈又称孔径光阑，是镜头中的重要机械装置，它的作用是通过改变光学镜头的有效孔径，控制光线通过镜头的能力，从而使感光元件或胶片得到准确的曝光，并且能够控制景深，或调整镜头的成像品质。孔径光阑都是位于镜头内部，通常由多片可活动的金属叶片(称为光阑叶片)组成，可以进行无级数的调整。光圈机构可以由机械或者电动、电磁装置驱动，也可以手动调节。
光圈的位置
由于不同镜头的光阑位置不同，由此焦距不同，入射瞳直径也不相同，用孔径来描述镜头的通光能力，无法实现不同镜头的比较。为了方便在实际摄影中计算曝光量和用统一的标准来衡量不同镜头孔径光阑的实际作用，采用了“相对孔径”的概念。
相对孔径=[镜头焦距]/[入射瞳直径]=f/d
通常表示相对孔径的方法是在相对孔径前面加入[f/]或F，比如f/1.4、f/2、f/2.8等，f/或F后面的数值越小，透光量越大；数字越大，透光量越小。由于采用了这样的标准化方式，对于 不同的镜头，在快门速度不变的情况下，只要f数值相同，曝光量就是相同的。
一般来讲，镜头直径越大，收集光线的能力也就越强，在相同光线条件下到达底片的光线强度也就越高。对于已经制造好的镜头，不可能随意改变镜头的直径，但是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。那么这个时候，就希望能够有一种数值表示方法，能够衡量一个镜头，在不同大小的光圈下通过光线的能力和最大通过光线的能力，以便对曝光进行精确的控制。
由于不同种类、不同型号的镜头结构不同，所以即使镜片直径相同，通过光线的能力也可能会大相径庭。所以不能用镜头的实际直径来表示镜头通过光线的能力。所以引入了“相对孔径”的概念。为了解释“相对孔径”的概念，假设有一个理想镜头，在一个确定标准通光量下镜头直径为1。因为通光量与理想镜头的面积成正比，而面积与直径的平方成正比，如果想要这个标准通光量一半的通光能力，直径就需要是标准通光量镜头的根号2分之一，大约是1/1.4，如果想要这个标准通光量1/2*1/2=1/4的通光能力，直径就需要是标准通光量镜头的根号4分之一，就是1/2。依次类推，所以会出现1/1，1/1.4，1/2，1/5.6，1/8......这些光圈的数值，实际上就是根号2的N次方分之一。
再拿镜头的实际通光量和上述理想镜头的通光量相比较，并且用理想镜头的标准直径来衡量一个镜头在不同光圈下的通光能力，这个标准直径就是光圈值。光圈值就是这么来的。
在实际标注的时候，通常会把1/n中的1/省去，只把n标注出来，所以就会看到镜头上有类似于1.422.845.681116这些数值序列。实际上就是根号（2的N次方）的序列。
实际使用的时候，有时候还会遇到非标准光圈和半档光圈，这个时候，可以用光圈值的平方和最近一档标准档位光圈值的平方相比较，就可以看出来这个时候有多大的通光量。例如1.8的光圈，实际通光量是1.4的光圈的(1.4*1.4)/(1.8*1.，大约是1:1.5，所以实际上是1.4和2.0恰好正中间的一档光圈。
再说说镜头的最大光圈。一个镜头的最大光圈表示了一个镜头的最大入光量。通常标注在镜头上的F1:N就是这个意思。比如F1:2.8表示这个镜头最大光圈相对孔径是1/2.8，通常也可以说最大光圈是2.8。但是理论上，最大入光量每增加一倍，镜头的面积就需要增加一倍，镜头直径就要增加1.4倍，设计难度、重量和制造成本也都会有很大的提高，这就是为什么有时候两只镜头最大光圈只差一档半档，价格却相差好几倍的原因。
最后，不同的机身结构，不同的底片面积也会影响镜头的大小。拿单反相机来说，因为镜头后面还有反光镜仓，从最后一个镜片到底片的距离比较远，所以光线浪费比较多，为达到相同的相对孔径，镜头直径就会大很多。而旁轴相机，例如傻瓜机，G2等机型，由于没有反光镜仓，最后一个镜片可以做得离胶片很近，所以用比较小的镜头直径就可以达到比较大的相对孔径。120的底片面积比135大约大4倍，为了在底片上达到相同的光线强度，如果镜头结构类似，那么镜头面积也要比135的镜头面积大差不多相应的倍数。数码相机的CCD通常都比135底片小若干倍，所以经常可以看到数码相机可以用一个非常微小的镜头实现很大的相对孔径。
