關於光圈資料整理 2012.09.16

 

光圈值(F Stop)
鏡頭通常有2種量測參數F stop或Aperture，最大Aperture(即最小F值)表示鏡頭全開，最小Aperture (即最大F值)表示鏡頭全關。低F stop值表示鏡頭在暗的條件下能通過較多的光，通常在高強光、高反射狀況下高F stop值是必須的，因為能產生較好影像且能避免CCD飽和，維持固定訊號大小輸出。所有自動光圈鏡頭都會配合上Neutral Density spot filters 去增加鏡頭的最大F值。F值大小也直接影響鏡頭景深。

有玩相機的人，大多都會知道，相機的光圈值，常見的有：
　F1.4 / F2 / F2.8 / F4 / F5.6 / F8 / F11 / F16 / F22 / F32
這些光圈數值幾乎是被學攝影者所直接背下來的，但是，很少人知道它們之間真正的關係。

當然，稍微懂的人都知道，每組鄰近一個光圈值之間，都有一格(或一級)的進光量差異。
即，每差一格，在固定時間內的進光量就差一倍。
光圈數值越小，代表光圈開得越大，進光量也就比下一格多一倍。
那麼，這些數字間究竟是什麼關係，為什麼數值越小光圈開越大，又為什麼進光量會每一格差一倍呢？

原來，這些數值的計算法，是由下面公式得出來的：

光圈值(F Number) = 鏡頭焦距(mm) / 光圈口徑(mm)

所以，我們若以標準鏡頭焦距50mm當標準來計算，
這樣，當光圈口徑也等於50mm時，光圈值就等於F1了。
那麼，下一個一半進光量的光圈值該是多少呢？
很簡單，會數學或會程式的人一定知道，就是用面積比例下去算了：
　1. 半徑：50 / 2=25
　2. 面積：25^2 * 3.14159...
　3. 面積一半：25^2 * 3.14159... / 2
　4. 還原回一半面積的半徑值：sqr(25^2 * 3.14159... / 2 / 3.14159...) = sqr(25^2 / 2)
　5. 再轉成直徑：sqr(25^2 /2) *2 = sqr(50^2 / 8) *2 = sqr(50^2 /2)
好啦，所以，下一個一半進光量的光圈口徑就是sqr(50^2 / 2)了，
那麼，其光圈值就是：50 / sqr(50^2 / 2)

要造出淺景深不外乎幾種方式，假如片幅、鏡頭焦距等不變，使用大光圈便可說是唯一方法。踏入 AF 年代，大家可能認為 Canon 於 1989 年推出的 EF 50mm f/1.0L USM 光圈經已很大，不過光圈值小於 f/1.0 其實並非不可能，透過計算光圈的簡易公式 "光圈值 (F Number) = 鏡頭焦距(mm) / 有效光圈口徑(mm)"，可見有效光圈光圈口徑只需大於鏡頭焦距時，光圈值便可達至小於 f/1.0，造出超大光圈鏡頭。
可能由於不需顧及自動對焦驅動設計，此類超大光圈鏡頭反而在手動年代比較「常見」，較為人所熟悉的便有 Canon 於 1961 年 8 月配搭旁軸相機 7S 推出的 50mm F0.95，鏡頭以 50mm 的標準焦距，卻提供了 52.5mm 的有效光圈口徑，造出 f/0.95 的超大光圈（50/52.5 = 0.95），作為一支傳奇性鏡頭，難怪推出近半個世紀，依然具有一定的話題性。超大光圈並不是 Canon 的專利，一山還有一山高，德國的 Carl Ziess 於 1966 年便推出了更誇張的 Planar 50mm/f0.7（135 片幅）。雖然並非量產型號，但鏡頭亦有相當的代表性，此鏡便曾經用於拍攝第一張月球暗面照片，隨後並 3 次用於美國 NASA 的阿波羅太空任務，可見超大光圈鏡頭不單在數字上，拍攝上亦有相當的實用價值（Nikon 亦曾推出 f/0.7 光圈的 Nikkor 50/0.7，可惜是極度稀有的訂製品）。