Abbildungsfehler
Abbildungsfehler bei Brillengläsern
Abbildungsfehler in der Optik sind Abweichungen von einem idealen, theoretischen Modell. Sie sind bedingt durch Produktions-, oder durch Einbaufehler. Man nennt Abbildungsfehler auch Aberrationen (Abweichungen). In der Optik gibt es eine Vielzahl von Abbildungsfehlern, die im folgenden näher erläutert werden.
Monochromatische (einfarbige) Abbildungsfehler:
Solche Abbildungsfehler verzerren die Abbildung oder bilden diese unscharf ab.
Sphärische Abbildungsfehler (axiale Abbildungsfehler)
Solche Abbildungsfehler entstehen dann, wenn auf eine gewölbte Linse parallele Lichtstrahlen fallen, welche bedingt durch die Krümmungsradien in Achsennähe einen anderen Fokus erzeugen, als Lichtstrahlen welche den Linsenrand durchdringen. Die achsenfernen Lichtstrahlen werden ihren Fokus näher zur Linsenfläche haben, während die achsennahen Lichtstrahlen weiter vor diesen die Achse schneiden. Die Folge ist eine Abbildungsunschärfe.
Was ist eine Bildfeldkrümmung?
Unter einer Bildfeldkrümmung versteht man den Zustand bei der theoretischen Übertragung einer ideal angenommenen Kugellinse in eine Ebene der Realisierung, wo aus der idealen Kugelfläche eine Parabelfläche entsteht die das Bildfeld krümmt. Für eine direkte Beobachtung mit einem Fernglas ist eine geringe Krümmung zulässig, da das Auge das Sehfeld noch selbst scharf stellen kann. Bei Fotolinsensystemen sollte die Krümmung Null sein, daher werden im insensatz des Objektivs Bildebnungslinsen eingefügt.
Was versteht man unter Koma?
Unter Koma versteht man die theoretische Annahme, dass alle Strahlenbündel in einer Hauptebene gebrochen werden. Die Hauptebene ist jedoch leicht gekrümmt. Aus dieser Tatsache ergibt sich, das alle, von der optischen Achse entfernten Lichtbündel unterschiedliche große Bildpunkte entstehen lassen, die je nach ihrer Entfernung größere oder kleinere Abbildungen ergeben. Man kann dies nachprüfen, in dem man eine Sammellinse genau senkrecht zu den einfallenden Sonnenstrahlen hält. Das Ergebnis ist: alle Strahlen bündeln sich in einem Punkt. Hält man nun diese Linse schräg, so wird der Fokus zu einem schweifähnlichen Lichtstreifen verzerrt und die Abbildung verwischt, also diffus oder unscharf. Dieses Phänomen kann man dadurch kompensieren, indem eine Lochblende in einem definieren Abstand vor der Linse angeordnet wird.
Wann sind Linsen verzerrt?
Bei sehr dicken Linsen treten Verzerrungen auf. Die Ursache ist darin zu suchen, daß die Vergößerung der Bildpunkte senkrecht zur optischen Achse (Sagittalebene) eine direkte Funktion des Abstandes der Lichtstrahlen zur optischen Achse ist. Je mehr die Vergrößerung des Abstandes zunimmt, um so mehr werden die weiter entfernten Bildpunkte tonnenförmig oder kissenförmig verzerrt.
Chromatische Abbildungsfehler (abhängig von Farbspektrum)
Chromatische Abbildungsfehler entstehen durch die unterschiedliche Brechung von farbigem Licht. Die Brennweite einer Linse ergibt sich aus ihren Krümmungsradien und der Brechzahl (Materialkonstante) des Glases, wobei die Brechzahl eine direkte Funktion der Wellenlänge des Lichtes ist. Daraus folgt die Tatsache, dass unterschiedliche Wellenlängen auch unterschiedliche Brennpunkte (Foken) haben.
Chromatische Abbildungsfehler treten nicht an Spiegeln auf, da hier das Material vom Licht nicht durchdrungen wird, sondern lediglich reflektiert und die Reflexion ist wellenlängenunabhängig. Aus diesem Grunde werden in der Astronomie Spiegelteleskope verwendet. An Fotoapparaten nutzt man zum Beispiel Achromaten, die dieses unerwünschte Verhalten korrigieren.
Farblängsfehler
Farblängsfehler entstehen, wenn unterschiedliche Wellenlängen für unterschiedliche Farben unterschiedliche Brennpunkte auf der optischen Achse erzeugen, dass bedeutet, es befinden sich verschiedenfarbige Bildpunkte in unterschiedlichen Entfernungen zur Linse. Stellt man das Bild für eine Farbe scharf, so verwischen sich die anderen Farben, so daß die Bildschärfe und der Kontrast verloren gehen.
Farbquerfehler
Farbquerfehler entstehen vorwiegend durch die Farblängsfehler, können aber auch unabhängig davon auftreten. Man erkennt diesen Abbildungsfehler an den farbigen Randzonen eines ansonsten scharf abgebildeten Objektes.
Linsenfehler kann man durch verschiedene Massnahmen korrigieren bzw. minimieren. Solche Massnahmen sind zum Beispiel der Linsentausch, Einbau von Blenden, Linsen, Prismen oder Achromaten in den Strahlengang.
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