锐星视觉

F.No/光圈数 深度解析

一、定义与计算公式

光圈示意图

图1:光圈大小示意图

光圈数(F.No)是描述镜头通光能力的关键参数,其定义为:

\( \text{F.No} = \frac{\text{焦距(EFL)}}{\text{有效入瞳直径(D)}} \)

参数说明:
\( \text{焦距(EFL)} \):镜头光学中心到成像面的距离
\( \text{有效入瞳直径(D)} \):从镜头物体侧观测到的入射光瞳的实际直径,决定进入系统的光通量

二、光圈数对光学性能的影响

画面亮度

• F.No 越大(如 F/16),入瞳直径 D 越小,单位时间进光量越少,画面亮度越低
• F.No 越小(如 F/1.8),入瞳直径 D 越大,进光量显著增加,适合低光照环境拍摄

景深控制

• F.No 增大(如 F/8→F/16)时,景深范围扩展,前后景清晰度提升
• F.No 减小(如 F/2→F/1.4)时,景深变浅,背景虚化效果增强

系统灵敏度

• 小 F.No 值(大光圈)要求更高的装配精度,对机械误差容忍度更低
• 大 F.No 值(小光圈)系统稳定性更高,适用于工业检测等场景

三、参数关联性与典型应用

参数场景 F.No选择原则 应用示例
低光环境 优先小 F.No(F/1.4-F/4) 天文摄影、夜间监控
高景深需求 选择大 F.No(F/8-F/16) 工业检测、风光摄影
运动捕捉 平衡亮度与景深(F/4-F/8) 体育摄影、高速成像

四、常见误区澄清

误区:“F.No 数值越大代表通光量越大”

纠正:F.No 是焦距与入瞳直径的比值,实际通光量与 \( \frac{1}{(\text{F.No})^2} \) 成正比。例如 F/1.4 的通光量是 F/2 的2倍(因 \( 1/(1.4)^2 ≈ 0.51 \),而 \( 1/(2)^2=0.25 \),0.51/0.25≈2)。

通过合理调节 F.No,可精准控制成像亮度、景深及系统稳定性。实际选型需结合场景需求与设备性能综合权衡。