照相机构造原理详解

二、光阑
照相镜头的光阑可分为视场光阑和孔径光阑两大类。
视场光阑的作用是限制成像范围，如照相机胶片前面的画幅框（又称片框）限制了象面视场，则片框即为镜头的视场光阑。照相机中一般所述的光阑，俗称光圈是指照相机的孔径光阑，用以控制胶片上的照度和获得不同的景深。镜头孔径光阑的位置，在镜头开始设计时便被确定了。若移动光阑与镜片的相对位置，镜头的成像情况将发生改变。基于象差的原委，光阑一般都安置在镜头的中间。近年来小型35mm镜头快门照相机不断追求小型袖珍化，为便于镜头专业化大批量生产，在许多塑料相机中已将光阑移至镜后，即镜后快门无后组方式，称单边结构形式。 
光阑是由光阑叶片、光阑动圈、定圈组成，并通过光圈调节环及传动控制机构来控制光阑叶片的运动。当转动光圈调节坏时，光阑叶片随之转动，叶片之间围成的孔径面积发生变化，改变了镜头的相对孔径值，调节了象面的照度。
由于象面的照度与(D*D/f*f)成正比，要使象面照度降低一半，D（入幢直径）必须缩小1.414倍，即D'=D/1.414，此时才有（D'*D'/f'*f'=D*D/2*f*f）。可见摄影镜头的光圈数F是按1.414的倍数来变化的。光圈数可由公式F=1.414*1.414*…,n=0，1，2，…来求得，这样得到的F数系列为1，1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16…但镜头的最大F数如F1.7、F3.5等可以不在系列光圈值内。光圈数系列的制订，保证了光圈改变一档，象面照度变化1倍。这样一档光圈便与一档快门速度对应起来。转动光圈调节环，还可以发现各档光圈之间的转角是相同的，这是现代照相机镜头结构的又一特点，这种结构称为等间隔可变光阑。光阑值每差一档，光圈调节环就转动一个固定的角度。调节环的等角度转动，不仅使操作手感相同，而且能方便地把光阑变化信息通过线性电位器转换成电信号，传送到测光（或自动曝光）控制系统。
以上所述的光圈，称之为F制光圈，它仅仅考虑了镜头的有效孔径D和镜头焦距f之间的几何关系。实际上光线通过光组时，由于镜头对光线的吸收或反射将会造成光能的损失，此时即使镜头具有相同的光圈数（F值），仍有可能使胶片获得完全不同的曝光量，甚至相差达l～1/2档。因此需要根据整个镜头的实际透射比来标定镜头的光圈，用以替代单纯焦距和有效孔径D的几何关系，并考虑镜头中对光的吸收和反射所引起的光能损失，这个光圈称之为镜头的T制光圈。它与F制光圈的关系为式中：τ——镜头的透过率。
目前照相镜头中采用的光圈值仍以F值表示，而在自动曝光照相机中，已应用T数系统进行调节和显示。
（8）――标准镜头常用的形式
本文简单扼要介绍一般照相机标准镜头经常采用的光学结构形式。
一、单片或双胶合透镜构成的简易镜头
这种简易型镜头由于只采用单片或双胶合透镜构成，因此其像差不可能完善校正，孔径也很小，只能在强光下使用。但由于此类镜头价格特别低廉，特别是近年来已普遍使用光学塑料（PMMA）替代光学玻璃，使其制造成本更为降低。因此，目前市场上的玩具相机、一次性相机大多使用这种简易镜头。
二、三片三组柯克〔Cooke〕型镜头
早期由三片分离透镜组成的柯克型镜头，其光阑位于透镜之间，这种光学结构型式是镜头像差能得以初步校正的最简单结构，象质基本上满足一般普及型相机的要求（镜头等级为2～3级），且价格比较低。近几年来为了适应自动、袖珍照相机的发展，把通常三片型柯克镜头的光阑由镜头中间移至镜后，使透镜之间密接紧靠。由于光阑后移造成的光焦度失对称，使系统存在有较大的轴外球差，不得而已只能采取拦光的办法来保证。