数码相机衍射极限光圈

翁移山

首先看景深是怎么形成的，一个物点，在像平面上成一个像点，远一点或近一点的物点在底片上出现的是弥散圆，我们对弥散圆有个容忍度，大于一定程度（全画幅的弥散圆直径为0.035mm），我们认为模糊了，在这个程度内我们认为清晰。这个弥散圆的直径随着画幅的不同而不同。由于有弥散圆的存在，就有了景深的存在。

F64小组（一个古老经典的摄影组织）用的是大画幅银盐相机（现在数码相机最大只有中画幅），银盐的颗粒有大有小，随机均匀连续分布在胶片上，银盐颗粒的直径大多在0.1-1微米（现在的数码感光传感器像素是3-7微米）。

F64小组的经典作品

银盐颗粒随机连续分布，一大群颗粒成像一个弥散圆，同下一个弥散圆之间没有明显的间隔。因此，为了获得更大的景深，采有极小的光圈。由于F64用的是大画幅相机，那种相机的镜头本身也很大，也就便于制造更小的光圈。在银盐相机时代，没有衍射极限光圈一说。

问题的关键是银盐颗粒随机均匀连续分布，数码像素是点阵分隔排列分布。问题的关键----连续与分隔。

对于数码相机就不一样了，传感器上的一个像素点，就是一个完整的点，要让这个完整的点去区分一个物点，那就受到衍射限制。

说到衍射，就涉及到波动光学。前面说得弥散圆，那只是在几何光学中推导的结果，认为一个物点，在像平面上就是一个像点（几何点，没有面积大小）。其实在波动光学看来，不是一个几何像点，而是一个斑（有一定面积，不是前面说得弥散圆），这个斑点叫爱里斑。

在光圈收小时，爱里斑的也缩小，但达到某个极限之后，爱里斑反而增大。这个极限就是衍射极限。

衍射极限是说两个爱里斑混在一起了，不能区分。

可以区分不能区分

可以推导出这个衍射极限公式为

DLA=p/(1.22λ)

DLA叫衍射极限光圈，p是单个像素的直径，λ光波波长。

以佳能6D为例，p=6.54微米，λ=5100Å（可见光波长的中间值），计算出极限衍射光圈值为f/10.5。

事实也是如此，以镜头Canon EF 24-70mm f/2.8L+Canon EOS 6D 为例在光圈f/4到f/5.6时，分辨率达到最高；光圈f/11之后，分辨率明显下降。

但是，这个测量与认识存在一个问题，为什么非得让一个像素点去区别一个物点呢？用一大群像素点去区分一个物点不行吗？目前不行，是因为像素点不是足够的多，不是足够的小。

大像素与多像素的争论目前也很激烈，也仅限于目前不是足够多的情况下，出现的单个像素受光面积之争。（这是另一个话题）

如果像素点做到银盐颗粒大小，用一大群像素点去成像一个爱里斑，还会有衍射极限光圈之说吗？如果有，p=0.5微米 DLA=f/0.8 岂不是荒唐。

所以衍射极限光圈是基于目前数码技术的局限而形成的，确实存在的。像素的分隔排列还存在一个问题就是莫尔条纹，所以数码相机镜头比银盐相机镜头多了一个低通滤镜。当然这也是另一个话题。