光圈值（F/#）与通光量

核心要点

F/# = f/D，其中 f 为有效焦距、D 通常指入瞳直径；F/# 越小，系统通常越“快”。
理想情况下，像面照度近似与 1/(F/#)² 成正比；相邻整档光圈约相差 2 倍曝光量。
大光圈提高通光量，但通常增加设计、制造、装调和像差控制难度。

定义与公式

光圈数（F-number 或 F/#）常写作 N = f/D，其中 f 是有效焦距，D 是从物方观察到的入瞳直径。对于有渐晕、内部光阑或复杂瞳孔的系统，几何 F/# 与实际 T-stop（考虑透过率后的有效通光能力）可能不同。传感器接收到的光还受透镜透过率、光谱、微透镜效率、曝光时间和照明影响。

F1.4 到 F16 的通光量差异

理想轴上照度近似与 1/N² 成正比。因此 F1.4 相对 F16 的几何照度比约为 (16/1.4)² ≈ 131 倍；按摄影曝光档位，F1.4 到 F16 约跨 7 档，即约 128 倍。真实镜头会受到透过率、渐晕、光阑位置和像场影响，所以不要把这个比例直接当作传感器的实际输出亮度保证。

大光圈的代价与倾斜敏感性

低 F/# 的光束锥角更大，边缘光线更难同时校正球差、彗差、像散、色差和场曲；通常需要更大的镜片、更复杂的结构、更严的公差和更高成本。像面或镜头倾斜会造成一侧偏焦、另一侧离焦，快速镜头因焦深较浅、容差预算更紧，往往更敏感。实际容忍度取决于焦距、像素尺寸、工作距离、像差和对焦位置，不能只由 F/# 单独决定。

系统折中

弱光时可考虑降低 F/#，但还要评估景深、边缘画质、鬼影杂散光和Sensor主光线角匹配。缩小光圈可能改善部分像差并增加景深，但光圈过小会因衍射降低高频解析力。应以系统的曝光、景深、MTF和公差需求共同选定工作光圈。