Abbildungsfehler
Englisch: optical aberration
Definition
Abbildungsfehler sind optische Fehler, die entstehen, wenn ein optisches System – zum Beispiel ein Brillenglas oder eine Linse – ein Objekt nicht vollkommen ideal abbildet. Dabei werden die von einem Punkt des Objekts ausgehenden Lichtstrahlen nach der Brechung nicht exakt in einem Punkt vereint. Dadurch entsteht ein unscharfes, verzerrtes oder verformtes Bild.
Hintergrund
Abbildungsfehler treten bei allen realen Linsensystemen auf, da ihre Brechungseigenschaften physikalischen Grenzen unterliegen. Moderne Glasdesigns, wie asphärische oder freiformoptimierte Gläser, können diese Fehler jedoch deutlich reduzieren.
Einteilung
Man unterscheidet monochromatische und chromatische Abbildungsfehler:
- Monochromatische Abbildungsfehler: treten auch bei Licht einer einzigen Wellenlänge auf
- Chromatische Abbildungsfehler: entstehen durch die Dispersion von Licht, d.h. die wellenlängenabhängige Brechung
Monochromatische Abbildungsfehler
| Aberration | Beschreibung |
|---|---|
| Sphärische Aberration | Lichtstrahlen, die weit von der optischen Achse entfernt verlaufen, werden stärker gebrochen als achsnahe Strahlen; das Bild wird unscharf |
| Koma | Ein punktförmiges Objekt außerhalb der optischen Achse wird asymmetrisch abgebildet und erscheint "schwanzförmig"; besonders relevant bei weit geöffneten Linsensystemen |
| Astigmatismus | Ein Objektpunkt wird je nach Einfallsebene unterschiedlich stark gebrochen; es entstehen zwei Brennlinien statt eines Brennpunkts. |
| Bildfeldkrümmung (Petzval-Krümmung) | Die Bildebene ist keine Ebene, sondern eine gekrümmte Fläche; dadurch sind Randbereiche unscharf, wenn das Zentrum fokussiert ist. |
| Verzeichnung (Distorsion) | Die Form eines Objekts wird verändert, ohne dass Unschärfe entsteht; es gibt eine tonnen- und kissenförmige Verzeichnung. |
Chromatische Abbildungsfehler
Zu den chromatischen Abbildungsfehlern zählen u.a.:
- Farblängsfehler: unterschiedliche Wellenlängen haben verschiedene Brennweiten, daher werden Farben entlang der optischen Achse unterschiedlich fokussiert
- Farbquerfehler: Farben werden seitlich versetzt abgebildet, besonders bei schrägem Lichteinfall; das führt zu Farbsäumen an Kanten