光圈概述

陈大威

现代照相机都有光圈，主要用于控制成像光束的孔径大小。 光圈一般安装在镜头中成像光束直径较小的位置，并通过其孔径的变化决定镜头的通光量。光圈的孔径越大，进入像场（胶片平面）的光线就越多，像场的照度就越大；反之进入像场的光线会减少，像场照度降低。所以光圈主要的作用是配合快门控制胶片的曝光量。同时，光圈的大小也决定了景深的变化，光圈越小则景深越大。光圈还对成像质量有一定影响。适当收小光圈可以提高影像的分辨率和边缘像场像质，这是由于减小了球差与彗差对成像的影响。但光圈过小时也会由于衍射而影响像质，所以每个镜头一般都有成像较佳的几挡光圈值。 在照相机发展的历程中，出现过多种形式的光圈。某些简易照相机上有一种固定大小的光圈，这种光圈不能改变，如一次性胶卷照相机。还有一种光圈是一个或数个打有不同孔径圆孔的圆盘，通过转动，把不同孔径的圆孔对准镜头光阑位置以改变光束直径，象美能达的TC-1型袖珍相机。另外还有一种在可更换金属板上打有不同孔径圆孔的沃特豪斯光圈。目前使用最多的光圈，一般是由4-10片叶片组成的可改变口径的光圈。这类光圈普遍安装在现代各种照相机的镜头上。一些照相机的程序快门开启时通光孔径的大小可以设定，所以这类快门同时也具有光圈的作用。 叶片式光圈的工作方式并不完全相同。一种工作方式是在调节光圈大小时直接收至预定位置，在曝光时不再改变。这种工作方式常用于旁轴取景照相机上，如凤凰205A/B型相机、徕卡M6型相机。因为此类相机在取景时不通过镜头取景，所以光圈收缩至预定位置不会影响取景器的亮度，大型机背取景相机除外。而单反相机由于通过镜头取景，所以需要较明亮的取景视场以便于观察与聚焦。因此单反相机中的光圈在光圈设定以后，并非立即收缩，而是先保持光圈的全开状态，直至按下快门钮以后，在快门打开前的一瞬间才收缩到位。几乎所有的单镜头反光相机均应用此工作方式。

光圈大小直接影响着曝光量的大小并用一系列数值标出。计算方式有F、T两种。F值是照相机应用的度量光圈大小的数值。F值的定义是镜头焦距与入瞳直径之比。例如F8（即8的光圈）表示焦距为入瞳直径的8倍。F值每增大一级（数字越大），曝光量就减小一级，即F值越大，光圈越小。 但入瞳直径的计算方法仅表示入瞳有效面积的变化，而没有考虑到镜片透光率，所以F值未反映镜头透光率对曝光量的影响。因镜头的材料、结构、质量与镀膜的不同，实际曝光量会有一定的差异（由于现代镜头多采用多层镀膜，所以这一差异较小）。在要求较高的电影摄影机的镜头上，一般才采用T制光圈。 镜头通常在前部标出最大光圈对应的F值的倒数——最大相对孔径。对于定焦镜头，这一值是唯一的，如1：1.8或1:1.4分别表示该镜头的最大F值为1.8或1.4。而对于变焦镜头，常有两种形式：一种标有一组变化值，如：1：3.5-4.5，另一种标有固定值，如1：2.8。前一种镜头表示在选用不同焦距时，光圈发生漂移，这是因为当焦距发生变化时，入瞳直径没有得到相应的精确补偿所至。焦距越长，最大光圈相应越小（F值变大）。由于光圈值的漂移，此类镜头的光圈一般标有两条基线。一般涂成不同颜色。一条用于最短焦距光圈标示，另一条用于长焦距一端。再一种光圈恒定的变焦距镜头在焦距发生变化时，由于镜片间精确的相互移动补偿了入瞳孔径的变化，使F值保持恒定，但这增加了镜头的设计与制造难度，因而价格较高。

八十年代中后期，由于大量采用电子技术，光圈也产生了新变化。原有的机械光圈逐步被电动光圈取代。原有的机械方式调整光圈改为由电子步进马达调整，镜头控制光圈的接口也发生变化。机械接口与电子接口相比较，电子控制光圈不需要机械联动，并实现了精细调节。 现代自动镜头对光圈值的标示也发生了变化。一类镜头如尼康的自动镜头仍保留有光圈刻度，可以手动机械方式调整，以便于与手动机身相兼容。另一类自动镜头如佳能和美能达的自动镜头已不再在镜头上标示光圈刻度，光圈F值只显示在机身的液晶屏幕上,并用机身上的控制装置调节光圈,但这类镜头不能与手动机身兼容。◆