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    Optik

    Fehlerfreie Abbildung des Sichtbereichs

Koma und Astigmatismus

Beide Bildfehler treten systembedingt immer an den regelmäßig gekrümmten Oberflächen sphärischer Linsen auf und lassen sich erst einmal nicht vermeiden. Koma entsteht durch schräges Auftreffen von parallelen Lichtstrahlen auf eine sphärische Linse, Astigmatismus beim schrägen Auftreffen von divergieren Lichtstrahlen auf die sphärische Oberfläche.

Beide Fehler können primär durch aufwändiges Kombinieren mehrerer Linsen und dem Einsatz asphärischer Linsen korrigiert werden. Der technische Aufwand, der hier zur Korrektur getrieben werden muss, spiegelt sich auch in den Preisen der Objektive wider.

 

Koma (Asymmetrie-Fehler)

Trifft ein kollimierter Lichtstrahl ("paralleles" Licht)  nicht parallel, sondern schräg zur optischen Achse auf eine Linse auf, verläuft aufgrund unterschiedlicher Oberflächenkrümmungen der Lichtstrahl unsymmetrisch durch das optische System. Bei diesem Abbildungsfehler werden die Strahlen nicht wieder in einem Bildpunkt vereinigt werden. Die Brennpunkte sind dementsprechend ebenfalls nicht auf der optischen Achse, sondern zum Rand hin verschoben. Im Bild ist dieser Fehler durch eine tropfenförmige, schweifartige  einseitige Verzeichnung eines Bildpunktes zu erkennen. Der Schweif zeigt stets in radialer Richtung nach außen. Koma wird durch wird durch sphärische Aberration verursacht.

Asymmetriefehler Optik Koma

 

Der Anwender hat die Möglichkeit, diesen Fehler durch Abblenden zu unterdrücken. Die dabei geschaffene künstliche Vignettierung vermeidet randnaher, nicht symmetrisch auf die Linse treffender Lichtstrahlen. Gute Objektive können diesen Fehler durch geschicktes Lens-Design vermeiden.

 

Astigmatismus (Punktlosigkeit)

Trifft ein divergierender Lichtstrahl nicht senkrecht auf die Linsenoberfläche und verläuft dadurch unsymmetrisch zur optischen Achse, tritt an sphärischen Linsenoberflächen Astigmatismus auf.

Zur einfacheren Betrachtung kann das an sich kegelförmige Strahlenbündel in zwei senkrecht zueinander angeordneten Ebenen aufgeteilt werden. (Beide laufen in ungefähr Richtung des Hauptstrahls, der durch die Mitte der Blende verläuft, der meridionale Strahl dehnt sich in Richtung der optischen Achse aus, der sagittale Strahl verläuft im rechten Winkel dazu)

Meridionaler und sagittaler Lichtstrahl

 

Ursache für Astigmatismus bei schrägem Lichtstrahl sind die unterschiedlichen lokalen Krümmungsradien der Breitenkreise im Vergleich zu dem größeren konstanten Krümmungsradius der Meridionalebene auf der Linsenoberfläche. Als Folge  so erhält man zwei unterschiedliche Brennpunkte und Brennweiten für die unterschiedlichen (meridionalen und sagittalen) Teilstrahlengänge.

Prinzip Astigmatismus

Der Bildpunkt wird jetzt nicht mehr als Punkt, sondern in Form zweier Bildlinien abgebildet.  Er erscheint nicht mehr scharf, sondern punktlos. Das Kamerabild wirkt für den Betrachter nicht mehr scharf fokussiert. Durch spezielle Linsentypen kann dieser Fehler unterdrückt werden.

 

Wichtig für die industrielle Bildverarbeitung

  • Der Koma lässt sich etwas durch Abblenden der Optik kompensieren, der Astigmatismus leider nicht. Bitte etwas Abblenden!
  • Kaufen Sie sich eine vernünftige Optik, die vom Lens Design her möglichst viele Fehler korrigiert hat.

 

 

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