焦比

在光学中，一个光学系统中的焦比（英语：f-number，或称F值、F比例、相对孔径、光圈值、光圈系数等，习惯上也简称“光圈”）表达镜头的焦距和光圈直径大小的关系。简单来说，焦比等于焦距数除以孔径数。焦比是无量纲的，它代表了摄影学中的一个重要概念：镜速（lens speed）的量，即同镜头同进光量下需要的快门速度。

标志

ƒ-number公式中，ƒ-number写作ƒ/#，又标作为 $N$ ，公式如下：

$f/\#=N={\frac {f}{D}}\$

上式中，ƒ是焦距，而D是光圈孔直径（孔径）。惯例上，“ƒ/#”视为单一符号，书写时数值替代符号中的#。举个例子，若焦距值是光圈直径的16倍，那样ƒ值记为ƒ/16，或N = 16。

按ƒ/N标志法的字面解释，N如同实际孔径的算术表达方式，即焦距除以ƒ值： $D=f/N$ 。

级数、光圈级数惯例及曝光

安装在Canon 7相机上具有f/0.95的50 mm镜头

设定在f/11的35 mm镜头。该镜头的最大至最小光圈范围是f/2至f/22。

在摄影中的“光圈级数”是进光量的比值，每一全级表示进光量加倍或减半。传统上，镜头上的光圈值至少对应了全级级数，例如f/1、f/1.4、f/2、f/2.8、f/4、f/5.6、f/8、f/11、f/16、f/22等。这些光圈值是公比为 $1/{\sqrt {2}}$ 的等比数列： $f/1={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{0}}},\ f/1.4={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{1}}},\ f/2={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{2}}},\ f/2.8={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{3}}},\ \ldots$

因此，按光圈值的定义，每上升一级全级级数，光圈孔直径减小为原本的 $1/{\sqrt {2}}$ ，则进光量减少为原本的 $(1/{\sqrt {2}})^{2}=1/2$ 。例如，在相同设备及曝光时间下，f/2的总进光量是f/2.8的两倍；若要使总进光量相当，则f/2.8的曝光时长需设定为f/2的两倍。

相对级数

标准全级光圈值尺度

ƒ/#	0.5	0.7	1.0	1.4	2	2.8	4	5.6	8	11	16	22	32	45	64	90	128

通过镜头到达底片或感光元件的光的照度和光圈孔径的平方成正比，和光圈数的平方成反比。全级光圈值中相邻两个光圈数的平方比为1:2，即表示进光量为2:1。因此，光圈环转动一格，照度相差一倍，例如： $2\times 1.4^{2}\approx 2^{2}$ 表示f/# 1.4的进光量是f/# 2的二倍， $2\times 5.6^{2}\approx 8^{2}$ 同样表示f/# 5.6的进光量是f/# 8的二倍，而 $4\times 1.4^{2}\approx 2.8^{2}$ 表示f/# 1.4的进光量是f/# 2.8的 $2^{2}=4$ 倍。

典型半级光圈值尺度

ƒ/#	1.0	1.2	1.4	1.7	2	2.4	2.8	3.3	4	4.8	5.6	6.7	8	9.5	11	13	16	19	22

每半级光圈值之间的进光量比为 ${\sqrt {2}}:1$ 。例如， ${\sqrt {2}}\times 1.4^{2}\approx 1.7^{2}$ 表示f/# 1.4的进光量是f/# 1.7的 ${\sqrt {2}}\approx 1.414$ 倍。

典型三分之一级光圈值尺度

ƒ/#	1.0	1.1	1.2	1.4	1.6	1.8	2	2.2	2.5	2.8	3.2	3.5	4	4.5	5.0	5.6	6.3	7.1	8	9	10	11	13	14	16	18	20	22

每三分之一级光圈值之间的进光量比为 ${\sqrt[{3}]{2}}:1$ 。例如， ${\sqrt[{3}]{2}}\times 1.4^{2}\approx 1.6^{2}$ 表示f/# 1.4的进光量是f/# 1.6的 ${\sqrt[{3}]{2}}\approx 1.26$ 倍。

注意有些时候上述数值是有歧义的；举例说，f/1.2可用在半级或三分之一级的系统；有时f/1.3及f/3.2也用于三分之一级的系统。

曝光级数（T-stops）

在T-stops中的T指transmission，即“透射率”，由于所有镜头会吸收一部分通过的光线（特别是变焦镜头存在很多元件），曝光级数（T-stops）有时替代焦距比数作为曝光依据，尤其在电影拍摄用镜头。曝光级数在电影摄影中流行使用，在变焦镜头出现前，固定焦距镜头也使用曝光级数值。这容许了转换不同镜头时可以不影响整体场景画面的光度。每个镜头都独立测试真实光源的光透射率，并指派相对应的曝光级数值。曝光级数值量度了镜头实际上的光线透射率，相等于理想镜头的100%光透射率。

重申，由于所有镜头会吸收一部分通过的光线，在一个镜头中的曝光级数值永远高于焦距比数。近年来，镜头科技的进步，及底片的曝光宽容度，都减少了曝光级数值的理论性。要记住：焦距比级数用于焦距比例，曝光级数值用于光线透射率。

阳光16法则

对成像质素的效果

望远镜内的焦距比

有效光圈值

历史

参见

Group f/64（英语：Group f/64）（摄影家Ansel Adams和Edward Weston所属的摄影组织）
光圈
景深
望远镜
曝光值 (Exposure Value, EV)

参考资料