光圈与成像
光圈 （Aperture）是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置，它通常在镜头内部。
对于已经制造完成的镜头，不能够随意改变其直径，所以通过在镜头内部加入多边形或圆形，并且面积可改变的孔状光栅来控制镜头 通光量 ，这个装置就叫做 光圈 。
表达光圈大小用 F/数值 来表示： F=镜头焦距/镜头有效口径直径
光圈的 档位 设计是相邻的两档的数值相差1.4倍（2的平方根1.414的近似值）相邻的两档之间，透光孔直径相差根号2倍，透光孔的面积相差一倍， 底片上形成的影像的亮度相差一倍，维持相同曝光量所需要的时间相差一倍。
完整的光圈值系列如下：
1/1.0 ，1/1.4 ，1/2.0 ，1/2.8 ，1/4.0 ，1/5.6 ，1/8.0 ，1/11 ，1/16 ，1/22 ，1/32 ，1/44 ，1/64
长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。
光圈的作用在于决定镜头的进光量，F后面的数值越小，光圈越大，而进光量也就越多；反之，则越小。简单的说，在快门速度（曝光速度）不变的情况下，光圈F数值越小光圈就越大，进光量越多，画面比较亮；光圈F数值越大光圈就越小，画面比较暗。
举例来说：猫咪白天的瞳孔总是缩成一条线，到了晚上，就自动地打开成为一个圆孔。所以，同样道理，在拍照时，光线强烈，就要缩小光圈，光线暗淡，就要开大光圈。也就是说F值越小的相机（其他参数不变），越有利于夜景拍摄。
光圈叶片 （Aperture blades）是光圈内调节孔径的一组重叠的片状部件。叶片组合后在中央形成一个近似的圆形孔，调节叶片就可以调整圆孔的大小。
理论上，镜头的孔径应该是圆的，光圈也应该是圆的。但实际上，目前绝大多数镜头的孔径，在经过光圈机构之后，就不再是完美的圆形，原因是镜头需要使用 光圈叶片 开合来调整光圈的尺寸（通光孔径大小），结果就是经过光圈叶片的控光（遮挡），光圈形状就变成一个多边形，例如六边形或者八边形，此时就会产生 衍射 （Diffraction，又称绕射）现象。
在经典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后，会发生不同程度的弯散传播，假设一个障碍物（例如光圈）放在光源和观察屏（相机的影像传感器/胶片）之间，则会有光亮区域和阴暗区域出现在观察屏上，此时的明暗区域边界就会出现“不锐利”但明暗相间的复杂图样。此时的衍射，则会根据障碍物的形状，进而出现圆孔衍、单缝衍射、光栅衍射等不同现象。
以镜头的光圈来说，就会因为光线经过两片相邻的光圈叶片重叠位置所形成的一个尖锐起角或边缘，而产生由多种衍射现象叠加而成的成像效果。
镜头光圈机构中光圈叶片的数量、形状、开合角度，决定光圈机构所形成的孔径的近“圆”程度，继而影响衍射对成像分辨率的限制程度，以及“星芒”拍摄效果中的点光源星芒数量、长度和强度：
镜头的光圈机构在设计中使用尽可能接近“圆”的组件。因此光圈叶片的数量、形状、开合角度，在设计的时候也是朝着这个目标接近。也正因如此，在光圈机构的遮挡下，圆孔衍射所带来的成像影响是最主要的效果。而圆孔衍射中的 艾里斑 （Airy disk）就是对光学成像仪器（相机）成像质量的主要影响之一。
讲到这里，不得不提 极限光圈衍射 （DLA ，Diffraction Limited Aperture)。
要了解极限光圈衍射，必须先知道极限衍射。
衍射极限 是指一个理想物点经光学系统成像，由于衍射的限制，不可能得到理想像点，而是得到一个夫朗和费衍射像。因为一般光学系统的口径都是圆形，夫朗和费衍射像就是所谓的 艾里斑 。这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低。这个限制是物理光学的限制，是光的衍射造成的。
在相机成像系统中，镜头光圈值的大小与 衍射极限 （Diffraction Limit）有直接关系，因此，就有了 极限光圈衍射 这种综合表述。
再来结合艾里斑，就能够明白限制镜头光学图像清晰度的主要因素就是衍射，而镜头光圈的缩小，则会大大增强衍射所带来的像差表现。
如此时再将此成像光斑放到像素数量更高的影像传感器上，则会因分辨率差异而出现的像差问题被更详细地记录和显示的问题（相当于问题被放大）。也就是常说的镜头分辨率与机身分辨率不匹配，以及极限光圈衍射问题。
换而言之，所谓的极限光圈衍射，是与光圈孔径大小、叶片数量及叶片开合角度等相关的一系列成像分辨率和像差问题的综合性表述，是包含了圆孔衍射、衍射极限等在内的综合表述方式。
极限光圈衍射所带来的问题，在算法为王的时代，已经找到了解决方案。通过已知的这些问题，各大厂商已经开始在成像系统中加入了更为智能的分析处理程序，可直接通过程序在成像过程中或自动或手动地消除/改善其成像质量。这在2017年下半年发布的新款相机中已经普遍应用（事实上过去也有，只是没有如此明确地单做成一个功能），也就是相机菜单的“镜头校正”功能。
通过前面可以了解到，衍射似乎时成像的“劲敌”，然鹅没有永远的敌人，衍射也能够给成像带来很多有趣的效果。
这其中，最简单直观的就是我们常说的“星芒”和背景虚化了（景深效果）。
星芒效果的实现方法有两种：小光圈、星光滤镜。
这两种效果本质上都是利用衍射实现的，原理前面已经说过了，这里直接说一下光圈叶片数量、形状、开合角度对效果的影响。
对于星芒效果，当光圈叶片数量为偶数时，拍摄点光源时呈现出来的星芒射线数量与光圈叶片数直接对应，8叶片就会产生8道星芒射线，16片则会产生16道星芒；当镜头光圈叶片数为单数时，则会呈现出双倍于光圈叶片数的星芒射线，如9叶片则会拍摄出18道星芒射线。
而且，光圈叶片数越多，形状与其开合角度越匹配，其形成的的光孔就越接近于“圆”。此时在景深范围之外的背景或前景点光源虚化后的光斑形状就越容易呈现漂亮的圆形（暂不考虑径蚀影响）。
光圈对于景深的影响，可以用下图简单演示：
Reference:
1. Wikipedia
2. What is... Aperture?
3. 不可不知的镜头冷知识
4.Baidubaike
绛旓細鍏夊湀鐨勪綔鐢ㄥ湪浜庡喅瀹氶暅澶寸殑杩涘厜閲忥紝F鍚庨潰鐨勬暟鍊艰秺灏忥紝鍏夊湀瓒婂ぇ锛岃岃繘鍏夐噺涔熷氨瓒婂锛涘弽涔嬶紝鍒欒秺灏忋傜畝鍗曠殑璇达紝鍦ㄥ揩闂ㄩ熷害锛堟洕鍏夐熷害锛変笉鍙樼殑鎯呭喌涓嬶紝鍏夊湀F鏁板艰秺灏忓厜鍦堝氨瓒婂ぇ锛岃繘鍏夐噺瓒婂锛岀敾闈㈡瘮杈冧寒锛涘厜鍦團鏁板艰秺澶у厜鍦堝氨瓒婂皬锛岀敾闈㈡瘮杈冩殫銆傚厜鍦團鍊艰秺灏忥紝閫氬厜瀛斿緞瓒婂ぇ锛堝鍙冲浘鎵绀猴級锛屽湪鍚屼竴鍗曚綅...
绛旓細浠ラ暅澶寸殑鍏夊湀鏉ヨ锛屽氨浼氬洜涓哄厜绾跨粡杩囦袱鐗囩浉閭荤殑鍏夊湀鍙剁墖閲嶅彔浣嶇疆鎵褰㈡垚鐨勪竴涓皷閿愯捣瑙掓垨杈圭紭锛岃屼骇鐢熺敱澶氱琛嶅皠鐜拌薄鍙犲姞鑰屾垚鐨鎴愬儚鏁堟灉銆傞暅澶村厜鍦堟満鏋勪腑鍏夊湀鍙剁墖鐨勬暟閲忋佸舰鐘躲佸紑鍚堣搴︼紝鍐冲畾鍏夊湀鏈烘瀯鎵褰㈡垚鐨勫瓟寰勭殑杩戔滃渾鈥濈▼搴︼紝缁ц屽奖鍝嶈灏勫鎴愬儚鍒嗚鲸鐜囩殑闄愬埗绋嬪害锛屼互鍙娾滄槦鑺掆濇媿鎽勬晥鏋滀腑鐨勭偣鍏夋簮鏄熻姃鏁...
绛旓細涓銆佸ぇ鍏夊湀鎴愬儚鍙婄敤閫旓細1銆佸ぇ鍏夊湀鍙互浣挎櫙娣卞彉娴咃紝浣垮鐒︾偣娓呮櫚锛岃岀敾闈㈠叾浠栭儴鍒嗙浉瀵规ā绯婏紝鏈夊埄浜庣獊鍑轰富浣撱佺簿绠鐢婚潰銆2銆佸湪鏆楀厜鏉′欢涓嬶紝浣跨敤澶у厜鍦堝彲浠ユ湁鏁堢殑鎻愰珮蹇棬閫熷害锛岄厤鍚堟彁楂榠so鐨勬柟娉曪紝鍙互鎻愰珮蹇棬閫熷害銆傜敤閫旓細澶у厜鍦堝悎閫傚簲鐢ㄦ媿鎽勯鐗╃瓑鍊熺敱澶у厜鍦堝皢涓婚浠ュ鐨勭墿浣撻氶氭暎鎺夛紝灏卞彲浠ユ湁鏁堝嚫鏄捐鏄剧ず鐨...
绛旓細绗簩锛鍏夊湀鍋氬ぇ骞朵笉鎰忓懗鐫鐢昏川涓婂崌銆傜帺杩囨憚褰辩殑閮界煡閬擄紝鍚屼竴涓暅澶寸敾璐ㄦ渶濂界殑寰寰涓嶆槸鍦ㄥぇ鍏夊湀锛岃屾槸鍦ㄦ渶澶у厜鍦堟敹缂3-4绾ф儏鍐典笅銆傛墍浠ュ浜庡ぇ澶氭暟娑堣垂DC锛屽ぇ鍏夊湀涓嬬殑鍥惧儚璐ㄩ噺閮戒笉濡備腑绛夊厜鍦堛傜涓夛紝鏅繁娴呭苟涓嶆槸浠涔堟椂鍊欓兘闇瑕併傚ぇ鍏夊湀鎰忓懗鐫瀵圭劍蹇呴』闈炲父鍑嗙‘锛屽惁鍒欑◢鏈夊閿欏緢瀹规槗灏辨妸涓讳綋鎷嶇硦鎺夈備竴...
绛旓細鍏夊湀灏辩浉褰撲簬浣犵殑鐬冲瓟锛屾槸闀滃ご灏鹃儴鐨勪竴涓缃傚畠鍙堝嚑涓彾鐗囩粍鎴愶紝鍙互鏀惧ぇ锛屼篃鍙互缂╁皬銆傚厜鍦堣秺澶э紝杩涘厜閲忚秺澶с備絾鏄厜鍦堢殑澶у皬鏄笉鑳界洿鎺ョ敤鍙ｅ緞鏉ヨ〃绀虹殑銆傚洜涓哄綋鐒﹁窛瓒婇暱鐨勬椂鍊欙紝鍗充娇鏄悓鏍峰彛寰勭殑鍏夊湀锛岃繘鍏ョ殑鍏夐噺涔熶細涓嬮檷銆傛墍浠ュ厜鍦堝苟涓嶆槸鐢卞叾鐩村緞鏉ヨ 閲忕殑锛岃屾槸閫氳繃涓涓敤鈥滅劍璺濃濇瘮涓娾滃彛寰勨濈殑...
绛旓細瀹冨鎴愬儚鏁堟灉鐨勫奖鍝嶅涓嬶細1銆佸湪鏄忔殫鐨勫満鏅紝鍏夊湀鍏佽杈冨鐨勫厜绾胯繘鍏ラ暅澶达紝鍙互鎴愬儚鏁堟灉鏇存竻鏅般2銆佸悓鏍凤紝鍦ㄩ槼鍏夌寷鐑堢殑鍦烘櫙锛屽厜鍦堝彲浠ユ帶鍒惰緝灏戠殑鍏夌嚎杩涘叆闀滃ご锛岃繖鏍峰彲浠ラ伩鍏嶅厜绾跨寷鐑堥犳垚鐨勬垚鍍忚繃鐖嗙幇鍍忋3銆佸厜鍦堢殑鍏蜂綋鍙傛暟涓鑸槸鐢╢鍊艰〃绀猴紝f 鍊肩殑澶у皬鍜屽厜绾胯繘鍏ュぇ灏忕殑鍏崇郴鏄浉鍙嶇殑銆俧鍊艰秺澶э紝琛ㄧず杩涘叆闀滃ご...
绛旓細涓嶈兘绠鍗曠殑杩欐牱鐞嗚В锛屽洜涓鍏夊湀澶у皬闄や簡褰卞搷鏅繁浠ュ锛岃繕鑳藉奖鍝嶉暅澶存湰韬殑鎴愬儚绱犺川銆傞鍏堝簲璇ユ槑纭竴鐐癸紝鍏夊湀鏁板艰秺灏忥紝瀹為檯鍏夊湀瀛斿緞瓒婂ぇ锛岄氬厜閲忚秺澶с備緥濡傦細F1.4 鏁板煎皬浜 F8銆F1.4瀹為檯閫氬厜瀛斿緞澶т簬F8瀹為檯閫氬厜瀛斿緞锛屼互姝ょ被鎺ㄣ傚厜鍦堟暟鍊艰秺灏忥紝鍚屼竴瀵圭劍璺濈銆佸悓涓鐒﹁窛涓嬶細鏅繁鑼冨洿瓒婃祬銆備緥濡侳16灏辨瘮F1.4...
绛旓細浣滅敤锛1.鑳借皟鑺傝繘鍏ラ暅澶撮噷闈㈢殑鍏夌嚎鐨勫灏戯紝涓句緥鏉ヨ锛氬鍏荤殑灏忕尗锛岀櫧澶╃殑鐬冲瓟鎬绘槸缂╂垚涓鏉＄嚎锛屽埌浜嗘櫄涓婏紝灏辫嚜鍔ㄥ湴鎵撳紑鎴愪负涓涓渾瀛斻2.鍏夊湀鏄喅瀹氭櫙娣卞ぇ灏忔渶閲嶈鐨勫洜绱狅紝鍏夊湀灏忥紙鍏夊湀鍊煎ぇ锛夛紝鏅繁娣憋紝鍏夊湀澶э紙鍏夊湀鍊煎皬锛夛紝鏅繁娴呫備妇渚嬫潵璇达細鎮ｆ湁杩戣鐪肩殑鏈嬪弸锛屼笉鎴寸溂闀滅殑璇濓紝鎬绘槸涔犳儻鎬у湴鐪捣鐪肩潧...
绛旓細鍏夊湀鐨勪笁澶т綔鐢ㄦ槸浠涔? (1)璋冭妭杩涘厜鐓у害銆傝繖鏄厜鍦堢殑鍩烘湰浣滅敤銆傚厜鍦堣皟澶,杩涘厜鐓у害澧炲ぇ;鍏夊湀璋冨皬,杩涘厜鐓у害鍑忓皬銆傚畠涓庡揩闂ㄩ熷害閰嶅悎 瑙ｅ喅鏇濆厜閲忛棶棰樸 (2)璋冭妭鎺у埗鏅繁銆傝繖鏄厜鍦堢殑閲嶈浣滅敤銆傚厜鍦堝ぇ,鏅繁灏;鍏夊湀灏,鏅繁澶с (3) 褰卞搷鎴愬儚璐ㄩ噺銆傝繖鏄厜鍦堝鏄撹蹇借鐨勪綔鐢ㄣ備换浣曢暅澶,閮芥湁鏌愪竴妗ｅ厜鍦堢殑鎴愬儚璐ㄩ噺鏄...
绛旓細1銆佽皟鑺傝繘鍏夌収搴︺傝繖鏄鍏夊湀鐨勫熀鏈綔鐢ㄣ傚厜鍦堣皟澶э紝杩涘厜鐓у害澧炲ぇ;鍏夊湀璋冨皬锛岃繘鍏夌収搴﹀噺灏忋傚畠涓庡揩闂ㄩ熷害閰嶅悎瑙ｅ喅鏇濆厜閲忛棶棰樸2銆佽皟鑺傛帶鍒舵櫙娣便傝繖鏄厜鍦堢殑閲嶈浣滅敤銆傚厜鍦堝ぇ锛屾櫙娣卞皬锛涘厜鍦堝皬锛屾櫙娣卞ぇ銆3銆佸奖鍝鎴愬儚璐ㄩ噺銆傝繖鏄厜鍦堝鏄撹蹇借鐨勪綔鐢ㄣ備换浣曢暅澶达紝閮芥湁鏌愪竴妗ｅ厜鍦堢殑鎴愬儚璐ㄩ噺鏄渶濂界殑锛屽嵆鍙楀悇绉...
