ค่าเอฟ

ค่าเอฟ (f-number หรือ f-stop) คือค่าที่คำนวณจากการหารความยาวโฟกัสของเลนส์ด้วยขนาดรูรับแสงยังผล ใช้เป็นดัชนีเพื่อระบุความสว่างของเลนส์ โดยทั่วไปแล้วสามารถถือได้ว่ายิ่งค่าเอฟน้อย เลนส์ก็จะยิ่งสว่าง (= แสงผ่านเลนส์ได้มากขึ้น) และความเร็วชัตเตอร์ก็จะยิ่งเร็วขึ้น

พื้นที่รับแสงลดลงทีละครึ่งในขณะที่ค่าเอฟเพิ่มขึ้น 1.4 เท่า

f ของค่าเอฟมาจากคำว่า focus โดยทั่วไปอาจเขียนแสดงเป็น ${\displaystyle f}$/N (มักใช้เอฟเล็กหางงอ) โดยที่ N ในที่นี้คือค่าเอฟ เช่น ${\displaystyle f}$/1.4, ${\displaystyle f}$/2, ${\displaystyle f}$/2.8 เป็นต้น

รูรับแสงยังผลและความสว่าง

ขนาดรูรับแสงยังผลคือเส้นผ่านศูนย์กลางที่กลุ่มรังสีคู่ขนานฉายจากแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดเข้าสู่เลนส์ โดยถือว่าแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดนั้นอยู่ที่ระยะอนันต์บนแกนเชิงแสงของเลนส์ ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดรูรับแสงยังผลกับค่าเอฟคือ

${\displaystyle N={\frac {f}{\Phi }}}$

โดย

• ${\displaystyle N}$: ค่าเอฟ
• ${\displaystyle {f}}$: ความยาวโฟกัส
• ${\displaystyle {\Phi }}$: ขนาดรูรับแสงยังผล

รูรับแสงใหญ่ขึ้นหมายถึงสามารถรวบรวมแสงได้มากขึ้น รูรับแสงยังผลจะเป็น ${\displaystyle 1/{\sqrt {2}}}$ เมื่อพื้นที่สำหรับรวบรวมแสงลดลงครึ่งหนึ่ง ดังนั้น ถ้าค่าเอฟเป็น ${\displaystyle {\sqrt {2}}}$ เท่า ความสว่างจะลงครึ่งหนึ่ง

ความหมายในการหารความยาวโฟกัส

• ความสว่างของภาพจริงถูกกำหนดตาม ค่าเอฟ
• เมื่อนำค่านี้ไปคูณด้วยเวลาเปิดรับแสงจะได้ค่าปริมาณแสง
• ขนาดของภาพจริงจะแปรผันตามความยาวโฟกัส

พื้นที่ภาพที่เกิดจากเลนส์จะขยายตามสัดส่วนกำลังสองของความยาวโฟกัส ในทางกลับกัน ปริมาณแสงที่ตกกระทบบนเลนส์จะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ยังผลของเลนส์ พื้นที่ยังผลของเลนส์แปรตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางยังผล ดังนั้น ปริมาณแสง (ความสว่าง) ต่อพื้นที่ภาพจึงแปรผกผันกับกำลังสองของความยาวโฟกัส และแปรผันกับกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางยังผล นั่นคือ แปรตามกำลังสองของ (เส้นผ่านศูนย์กลางยังผล/ความยาวโฟกัส) ≡ 1/กำลังสองของเลขเอฟ

ค่าที

แม้ว่าค่าเอฟจะใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวบ่งชี้ความสว่างของเลนส์ แต่ก็ไม่สามารถพูดถึงการประมาณการเปิดรับแสงอย่างถูกต้องโดยใช้เพียงค่าเอฟเนื่องจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น ความส่งผ่านของเลนส์

เมื่อความส่งผ่านของเลนส์กลายเป็นปัญหา ในกรณีของการสะท้อนแสงของพื้นผิวในสมัยที่ยังไม่มีเทคโนโลยีการเคลือบผิว เช่น หากการส่งผ่านของพื้นผิวหนึ่งเท่ากับ 95% เลนส์ที่ประกอบด้วย 6 ชิ้นใน 4 กลุ่มจะมี 4 กลุ่ม = 8 พื้นผิวถึงประมาณ 66% (0.95 ยกกำลัง 8 คือ 0.6634...) ของปริมาณแสงเท่านั้นที่ส่งผ่าน นี่เป็นปัญหาสำหรับระบบเชิงแสงที่พบได้ เช่นในระบบที่มีแผ่นกรองแสง เช่น เลนส์ STF ดัชนีที่ระบุความสว่างจริงที่คำนึงถึงการส่งผ่านของระบบเชิงแสงเรียกว่า ค่าที (t-stop) โดยความสัมพันธ์ระหว่างค่า t กับค่า f คือ

${\displaystyle t={\frac {f}{\sqrt {\mathcal {T}}}}}$

โดยในที่นี้ ${\displaystyle {\mathcal {T}}}$ คือค่าความส่งผ่าน

เลนส์ถ่ายภาพยนตร์ระดับสูงบางรุ่นจะแสดงค่าทีบนแผ่นช่องรับแสง

อย่างไรก็ดี ด้วยความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเคลือบผิว การสะท้อนที่ผิวจึงลดลง และมาตรวัดค่าแสง TTL ซึ่งวัดปริมาณแสงหลังจากที่ผ่านเลนส์ไปแล้วก็กลายเป็นเรื่องธรรมดา ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วความแตกต่างระหว่างค่าเอฟและค่าทีจึงอาจถือว่าไม่ใช่ปัญหา

ตารางค่าเอฟมาตรฐาน

ค่าเอฟที่พบได้บ่อยมักแสดงเป็นขั้น ๆ ดังที่จะแสดงในตารางต่อไปนี้ โดยเทียบกับค่า ${\displaystyle A_{v}}$ (aperture value) ของ APEX โดยที่

${\displaystyle A_{v}=2\log _{2}N}$ (หรือ ${\displaystyle N={\sqrt {2^{A_{v}}}}}$)

ขั้นละ 1

Av	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
N	0.5	0.7	1.0	1.4	2	2.8	4	5.6	8	11	16	22	32	45	64	90	128	180	256
ค่าคำนวณ	0.5	0.707…	1.0	1.414…	2.0	2.828…	4.0	5.657…	8.0	11.31…	16.0	22.62…	32.0	45.25…	64.0	90.51…	128.0	181.02…	256.0

ขั้นละ 1/2

Av	-1	−0.5	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	5	5.5	6	6.5	7	7.5	8	8.5	9	9.5	10	10.5	11	11.5	12	12.5	13	13.5	14
N	0.7	0.8	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	27	32	38	45	54	64	76	90	107	128

ขั้นละ 1/3

Av	−1	−0.7	−0.3	0	0.3	0.7	1	1.3	1.7	2	2.3	2.7	3	3.3	3.7	4	4.3	4.7	5	5.3	5.7	6	6.3	6.7	7	7.3	7.7	8	8.3	8.7	9	9.3	9.7	10	10.3	10.7	11	11.3	11.7	12	12.3	12.7	13
N	0.7	0.8	0.9	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	25	29	32	36	40	45	51	57	64	72	80	90

ขั้นละ 1/4

0≤A_v≤5

Av	0	0.25	0.5	0.75	1	1.25	1.5	1.75	2	2.25	2.5	2.75	3	3.25	3.5	3.75	4	4.25	4.5	4.75	5
N	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.7	1.8	2	2.2	2.4	2.6	2.8	3.1	3.4	3.7	4	4.4	4.8	5.2	5.6
มินอลต้า	1.00	1.01	1.02	1.03	1.40	1.41	1.42	1.43	2.00	2.01	2.02	2.03	2.80	2.81	2.82	2.83	4.00	4.01	4.02	4.03	5.60

5≤A_v≤10

Av	5	5.25	5.5	5.75	6	6.25	6.5	6.75	7	7.25	7.5	7.75	8	8.25	8.5	8.75	9	9.25	9.5	9.75	10
N	5.6	6.2	6.7	7.3	8	8.7	9.5	10	11	12	14	15	16	17	19	32	22	25	27	29	32
มินอลต้า	5.60	5.61	5.62	5.63	8.00	8.01	8.02	8.03	110	111	112	113	160	161	162	163	220	221	222	223	320