f-число
В оптике число f оптической системы, такой как объектив фотоаппарата, представляет собой отношение фокусного расстояния системы к диаметру входного зрачка («чистая апертура »). [1] [2] [3] Он также известен как фокусное расстояние , f-коэффициент или f-stop и очень важен в фотографии . [4] Это безразмерное число , которое является количественной мерой светосилы линзы ; увеличение числа f называется остановкой. Число f обычно обозначается строчной буквой f в формате f / N , где N — число f.
Число f является обратной величиной относительной апертуры (диаметр апертуры, деленный на фокусное расстояние). [5]
где — фокусное расстояние , а — диаметр входного зрачка ( эффективная апертура ). Принято писать f-числа, которым предшествует « f /», что образует математическое выражение диаметра входного зрачка через и N. [1] Например, если фокусное расстояние объектива равно 10 мм, а диаметр входного зрачка равен 5 мм, число f будет равно 2. В системе линз это будет выражаться как « f /2». Диаметр отверстия будет равен .
Большинство объективов имеют регулируемую диафрагму , которая изменяет размер апертурной диафрагмы и, следовательно, размер входного зрачка. Это позволяет практикующему врачу изменять число f в соответствии с потребностями. Следует понимать, что диаметр входного зрачка не обязательно равен диаметру апертурной диафрагмы из-за увеличительного эффекта элементов линзы перед апертурой.
Игнорируя различия в эффективности светопропускания, объектив с большим числом f проецирует более темные изображения. Яркость проецируемого изображения ( освещенность ) по отношению к яркости сцены в поле зрения объектива ( яркость ) уменьшается пропорционально квадрату числа f. Объектив с фокусным расстоянием 100 мм и диафрагмой f /4 имеет диаметр входного зрачка 25 мм. Объектив с фокусным расстоянием 100 мм и диафрагмой f /2 имеет диаметр входного зрачка 50 мм. Поскольку площадь изменяется пропорционально квадрату диаметра зрачка, [6] количество света, пропускаемого объективом с диафрагмой f /2, в четыре раза больше, чем с объективом с диафрагмой f /4. Для получения одинаковой фотографической экспозиции, время экспозиции должно быть уменьшено в четыре раза.
Объектив с фокусным расстоянием 200 мм и диафрагмой f /4 имеет диаметр входного зрачка 50 мм. Площадь входного зрачка объектива 200 мм в четыре раза больше площади входного зрачка объектива 100 мм f /4, и, таким образом, он собирает в четыре раза больше света от каждого объекта в поле зрения объектива. Но по сравнению со 100-мм объективом 200-мм объектив проецирует изображение каждого объекта в два раза выше и в два раза шире, покрывая в четыре раза большую площадь, поэтому обе линзы дают одинаковую освещенность в фокальной плоскости при отображении сцены заданная яркость.
