光圈快門與景深的問題

Question

我想知道...大光圈造成淺景深的 "光學原理"

為什麼光圈大...景深會變淺?

大光圈配合較快速的快門
小光圈配合較慢速的快門
達成相同的曝光量

為何景深會有差異?

是光線的原理嗎?

Answer 1

何謂景深？
簡單的說就是當我們對焦完成後，景物在底片上呈現完全清楚的距離範圍，
也就是『焦點前後清楚的範圍』。
因此景深是「一段距離」，在這段距離內的物體都應該是清楚的。

光線在砰到介質（物體）時，會產生輕微的『繞射』現象
（光線前進的路線會在通過介質邊緣後，做極其微小的行進路線偏離，
這就是『繞射現象』），造成影像的偏差。
一個被攝主體，是由無數個小點所構成，當這些點透過鏡頭後，
每一個點在焦點平面上，也只能形成一個影像。
而沒有一個鏡頭是完美的，
因此！繞射現象會使此點落在焦點平面上時，形成一個非常小的圓圈
（如同陽光透過樹葉的間隙，灑落在地面上的光影多數都呈現圓形一樣！）
稱之為『模糊圈』。當模糊圈大到人眼可以辨識時，影像即開始模糊，
就是到達景深範圍之外了。

鏡頭本身只能得到一個焦點距離
（因此我們所謂的--焦點平面，就是所有影像清楚表現所集合而成的面積了）
位於焦點之前與之後的影像，模糊圈就會相對的變大。
當光孔變大時，模糊圈就會相對的加大，影像就越容易模糊
所以，光圈大小是影響景深的第一個因素。

Answer 2

請參考我的講義，上面有圖解，絕對可以解答您的問題：
http://cck0217.myweb.hinet.net/TNGNEW-7.html

http://cck0217.myweb.hinet.net/ 攝影數位資訊空間

Answer 3

光圈越大,光學像差(aberration)越大,以致於它只能聚焦在較窄的深度,於是景深較淺. 反之
光圈越小,光學像差(aberration)越小,以致於它能聚焦在較廣的深度, 於是景深較深

大光圈可通過較多光,所以可以以較短的曝光時間 反之
小光圈可通過較少光,所以需要以較長的曝光時間

關於仔仔 的答案中
關於繞射的部分,比較運用在天文望遠鏡 (很大的F/#上)! 景深極大,但放大倍率限制於繞射問題!
它可能不適用在一般相機上,因為一般鏡頭的F/# 很小

Reference 1:
F/# 約等於 鏡頭的焦距 / 鏡頭的直徑

Reference 2:
主要的aberration有, 像散, 球面像差, 彗星像差, 光場彎曲,畸變, 橫色像差 與縱向像差,
http://www2.nsysu.edu.tw/optics/aberration/meanabb.htm