F値
焦点距離/開口径である「F値」が決まると実像の明るさが決定する。
これに露出時間を乗じれば「光量」となる。
実像の大きさが焦点距離に比例する。
カメラのライトヴァリューLV値の定義としては「減光量」で考えて、F^2=1、1/T=1として、相対比値を2底の対数で表している。
レンズが結ぶ像の面積は焦点距離の2乗に比例して拡大する。一方、レンズに入射する光の量はレンズの有効面積に比例する。レンズの有効面積は有効直径の2乗に比例する。したがって、像の面積あたりの光量(照度)は焦点距離の2乗に反比例し有効径の2乗に比例する。すなわち、(有効径/焦点距離)の2乗≡1/F数の2乗に比例する。
有効口径とは、レンズの光軸上無限遠の位置にある点光源を想定したときに、その点光源からレンズへ入射する平行光線の光束の直径のことである。 F値を f n {\displaystyle {f_{n}}} とすると下の式のようになる。
f n = f Φ {\displaystyle f_{n}={\frac {f}{\Phi }}}
f {\displaystyle {f}} : 焦点距離 Φ {\displaystyle {\Phi }} : 有効口径
有効口径が大きいということは、光をより多く集められるということである。有効口径が 1 / 2 {\displaystyle 1/{\sqrt {2}}} になると光を集める面積は半分になる。したがって、F値が 2 {\displaystyle {\sqrt {2}}} 倍となるごとに明るさは半分となる。