从上述几个实例知道,视场光阑位置的选择原则是想方设法使其入射窗位于物平面内;令其出射窗位于像平面内。因为在入瞳为无限小时,入射窗的边缘对入瞳中心的张角所决定的视场内没有渐晕现象。下边讨论当入瞳有一定大小时,也可以不存在渐晕的条件。如图2-70(a)所示。设入射瞳直径为2a,-l为入瞳到物平面的距离,-l表示入瞳到入射窗的距离(都以入瞳中心为坐标原点)。图中△p1P3N2和△O1N2O2相似,所以下边关系成立:
-P1P3=e-l2a-e
由上式可知,欲使渐晕P1P3=0,式中的2a及e都不为零则;e-l=0
e=l
即入射窗和物平面重合或者像平面和出射窗重合(通过像空间量的讨论可知)。此时就不存在渐晕现象,因为此时视场光阑已不起拦光作用了。实际中只有单组的光学系统,像低倍显微镜、望远物镜、投影物镜等,常不另设孔径光阑,物镜本身就是孔径光阑和入瞳,并且满足入射窗和物平面重合的条件,才能无渐晕地成像。但是当光学系统中透镜较多,例如复杂的照相机镜头(透镜较多,且孔径都不大),就是物平面跟入射窗重合,就算视场光阑不起拦光作用,但其它透镜的框子仍可能拦光而造成渐晕。这种情况通过下述实验可以观察到。
把摄影镜头安装在一很大的伸缩暗箱前端,并在该暗箱后端安装一块很大的磨砂玻璃。当将摄影镜头的光圈开至最大,并对无限远景物调焦时,在磨砂玻璃上可以看到:被镜头成像的影物影像都在一圆形面积之内,圆形之外则漆黑,无有影像。在影像区域的中心区影像特别清晰,这就相当于图2-70(a)中物平面上PP1部分;在清晰区边缘跟无影区之间的圆环形区域内,其影像较模糊,这就相当2-70(a)图中P1P3部分(渐晕区);当光圈逐渐缩小时,可以看到中心清晰影像区域逐渐向外扩大。在实验过程中视场光阑(底片夹,即曝光窗)并没加入,但仍有渐晕现象产生,这就足以说明各镜片框有栏光作用。不过当曝光窗的内孔小于光圈最大时的清晰影像区域,曝光窗——视场光阑兼出射窗,它就有决定性地拦光作用,在正常摄影时底片内不会有显著的渐晕现象。
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