光学系统的F数有什么意义？

关了灯都一样

有高手帮忙理解一下F数吗？系统设计的一般需求里面都有F数的要求，为什么要控制F数？

lyardan

F数=f/D
可以理解为光束的大小。光束越大时（F数越小），像差校正越困难。
同时，F数还会影响景深、入光量等参数。
F数越小，景深越浅，入光量越少（会造成CCD噪点）

cold

和焦距、口径有关系，你要详细的说明是什么地方的F数

milanrambo

不论小孔成像还是天文巨镜，F代表系统进光量的大小，一开始就要想好定好

Topvinson

F数=f/D，其中f为焦距，D为入瞳直径
由于f数与上面两个系数相关联，其中f焦距对视场角、景深等有影响；入瞳直径与进光量大小相关
因此f数影响的数值很多
最显著的是景深和进光量，f数值越小，D入瞳直径越大，光圈越大，进光量越大，信噪比越好；于此同时景深范围会降低

金木研

F数主要影响的是进光量和衍射极限

11294

追根溯源，为什么要讲F数？或者F数反馈了了一个什么概念？
胶片相机时代，镜头成像是需要时间的，进光量相对较大的镜头，就容易更快地在胶片上成像
所以以前大F数的镜头叫 Faster LENS，说F数也叫镜头的Speed

布知所措

在ZEMAX中，F数（F/#）是一个重要的参数，它描述了光学系统的相对孔径，对系统的采光能力、图像形成以及景深等特性具有显著影响。以下是ZEMAX中F数的具体作用：  一、定义与计算 定义：F数被定义为镜头焦距（f）与入瞳直径（D）的比值，即F/# = f/D。入瞳直径是光线进入光学系统的光圈大小。 计算：在ZEMAX中，可以通过设置系统的近轴有效焦距（EFFL）和入瞳直径来计算F数。像空间F数特指在无限共轭条件下计算出的近轴有效焦距与近轴入射光瞳直径之比。 二、作用与影响 采光能力：F数直接影响了光学系统能够收集的光线量。较小的F数（较大的入瞳直径）意味着系统能够收集更多的光线，从而提高图像的亮度和信噪比。这对于在低光照条件下拍摄高质量图像至关重要。 图像形成：焦距有效地将图像定位在图像空间。F数通过影响系统的孔径大小，进而影响了图像的清晰度和分辨率。较小的F数可能导致景深较浅，使得背景虚化效果更加明显；而较大的F数则增加了景深，使得图像中的前后景物都更加清晰。 景深控制：F数是控制景深的关键因素之一。较小的F数导致较小的景深，使得焦点附近的物体更加清晰，而背景则呈现为模糊状态；较大的F数则会增加景深，使得整个场景都保持清晰。这对于拍摄需要突出主体或展现整个场景细节的图像非常有用。 衍射效应：随着F数的减小（即入瞳直径的增大），衍射效应会逐渐变得显著。衍射会导致图像边缘变得模糊，降低图像的分辨率。因此，在选择F数时需要权衡采光能力和衍射效应的影响。 三、应用与选择 在ZEMAX中，可以根据光学系统的具体需求选择合适的F数。例如，对于需要高亮度和低噪声的图像传感器应用，可以选择较小的F数以提高采光能力；而对于需要展现整个场景细节的应用，则可以选择较大的F数以增加景深。 此外，还需要考虑系统的其他参数如焦距、视场角、工作波长等以及系统的像差校正能力来综合确定F数的取值。 综上所述，ZEMAX中的F数在光学系统设计中具有重要的作用，它影响了系统的采光能力、图像形成、景深控制以及衍射效应等多个方面。因此，在进行光学系统设计时需要仔细权衡各种因素来选择合适的F数。

光学小小能手

以上各楼层的解释都比较理论化，镜头F数的大小，主要取决于具体使用场景以及必要的成本因素
1、拍人像时为了突出人物，背景虚化，当然要大光圈（比如F1.0后者F0.9）
2、为了在较低照度环境下还能拍摄出较高亮度的全彩画面，需要提高进光量，当然要大光圈（比如F1.0的暗夜全彩镜头，）
3、想要4K解像，又不要过高的成本，减小光圈可以降低相应像差矫正的工作量，同时保证了像质，减少了镜片数量，压缩了镜片口径，降低了BOM成本。