什么是光圈，他对光学镜片有哪些影响？

光圈是一种摄影术语，它表示镜头中光线通过的孔径大小，它也可以作为用来控制光线透过镜头进入机身内感光面光量的装置，它通常位于镜头内部，光圈的大小直接决定了通过镜头进入感光元件的光线数量，从而影响图像的亮度和成像质量。

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光圈及光圈装置的介绍

光圈大小通常用F值来表示，F值是镜头的焦距与镜头通光直径的比值（即相对孔径的倒数）。F值越小，表示光圈越大，进光量越多；反之，F值越大，光圈越小，进光量越少。

当它作为装置时，也就是我们说的光阑（diaphragm），对于已经制造好的镜头，我们不可能随意改变镜头的直径，但是我们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，光圈装置一般由几片极薄的金属片组成，中间能通过光线，通过改变孔的大小来控制进入镜头的光线量。从分类来看，一般分为固定光圈，猫眼式光圈，瞬时光圈，兼快门光圈。

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光圈对光学的影响

控制曝光量

光圈直接决定了镜头的进光量，从而影响曝光量。在快门速度和感光度不变的情况下，增大光圈（即减小F值）可以增加进光量，使画面变亮；反之，则会使画面变暗。

影响成像质量

光学分辨率：在同样的成像条件下，较小的光圈（较大的F值）能够减少光线的散射，使到达传感器的光线更集中，从而提高光学分辨率和图像的清晰度。然而，光圈过小也会因衍射作用导致图像清晰度下降，因此通常存在一个最佳光圈值（如F8左右），使得分辨率最佳。

像差控制：光圈较大时，远离镜头的光线条件可能导致像差增大，包括球差、色差等，从而影响图像的清晰度。适当缩小光圈有助于减少这些像差。

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控制景深

光圈还直接影响景深大小。景深是指拍摄主体前后一定范围内的清晰区域。光圈越大（F值越小），景深越小，背景虚化效果越明显；光圈越小（F值越大），景深越大，前后景都相对清晰。这种特性在拍摄人像、产品等需要突出主题的场景中非常有用。

其他影响

光圈大小还与镜头的光学设计、镜片性能等多方面因素密切相关。例如，大光圈镜头的光学成像系统设计难度和加工制作难度通常较大，因此成本也较高。但这并不意味着大光圈镜头的光学性能一定优于小光圈镜头，因为光学性能还受到镜片性能、镀膜技术等多种因素的影响。

不同种类的光圈装置

固定光圈：固定光圈的大小不能随意调整，使用这种光圈的镜头在单位时间内的进光量是恒定不变的。例如：一些对光学素质要求不高的设备，如手机镜头、视频摄像头以及监控器等，常常使用固定光圈。这是因为这些设备通常不需要复杂的曝光控制，固定光圈足以满足其拍摄需求。

2. 猫眼式光圈：猫眼式光圈因其形似猫眼而得名，由一片中心有椭圆形或菱形孔的金属薄片平分为二组成，将两片有半椭圆形或半菱形孔的金属薄片对排，相对移动便可形成猫眼式光圈。这种光圈结构相对简单，多用于一些简单照相机中。它的光圈大小可以通过移动金属薄片来改变，但调节范围有限。

3. 虹膜式光圈（而非瞬时光圈）：虹膜式光圈是由多个相互重叠的弧形薄金属叶片组成的，叶片的离合能够改变中心圆形孔径的大小。这种光圈因其工作原理类似于人眼的虹膜而得名。虹膜式光圈具有较大的调节范围，可以精确地控制进光量。现代相机中广泛使用的就是这种光圈类型。它可以通过手动调节镜头筒上的圆环或使用微处理器芯片控制微电机来自动改变光圈孔径的大小。

4. 兼快门光圈：兼快门光圈是一种特殊的光圈设计，它除了具有控制进光量的功能外，还兼有快门的功能，这种光圈通常出现在一些简便照相机中。在按下快门的瞬间，光圈会开启到预定的孔径，并保持这个孔径一段时间（即快门开启时间），然后迅速闭合。这样，光圈就同时完成了控制进光量和控制曝光时间两个任务。