Technische Optik in der Praxis

70 3 Abbildungsfehler und optische Systeme
ändern. Die Beugung sorgt dafür, daß aus einem Objektpunkt ein Lichtfleck
im Bild entsteht, der mit ,,Beugungsscheibchen“ umschrieben wird. Abbildung
3.1 zeigt ein Beispiel einer Lichtverteilung in der Bildebene, die sogenannte
Punktbildfunktion, die sich bei Abbildung eines Objektpunktes ergibt.
Zu erkennen ist eine ringförmige Lichtverteilung um das Hauptmaximum,
bei der sich dunkle und helle Ringe abwechseln.
In den folgenden Kapiteln werden die konstruktionsbedingten Abbildungsfehler
beschrieben und Maßnahmen genannt, sie zu minimieren oder zu beheben.
Konstruktionsbedingte Abbildungsfehler überlagern sich den beugungsbedingten
Effekten und sind meist viel gravierender in den Auswirkungen.
Im Gesamtsystem überlagern sich außerdem noch die Fertigungsfehler, die
zusätzlich die Abbildungsqualität verschlechtern.
Auf die tieferen mathematischen Zusammenhänge kann hier nicht eingegangen
werden. Der Leser wird auf die entsprechende Fachliteratur verwiesen
[1]–[10].
3.1 Ursachen und Wirkungen von Abbildungsfehlern
Ein optisches System soll fast immer ein komplettes Feld, also ein ausgedehntes
Objekt, abbilden. Die Abbildung eines einzelnen Punktes ist eher die
Ausnahme. Das Licht, das dabei übertragen werden soll, ist oftmals breitbandig,
d. h. es enthält ein ganzes Farbspektrum. Die meisten optischen Systeme
bestehen aus Glaslinsen, manche zusätzlich oder gänzlich aus Spiegeln.
Grundlage der hier behandelten strahlenoptischen Abbildungsfehler sind
jeweils das Brechungs- und Reflexionsgesetz. Abbildungen 3.2 und 3.3 zeigen
beispielhaft die Strahlengänge bei Abbildung eines unendlich weit entfernten
Punktes durch eine einzelne Sammellinse und einen Hohlspiegel. Dabei ist
monochromatisches (einfarbiges) Licht angenommen.
Im Idealfall müßten sich alle Strahlen in einem Bildpunkt schneiden. In
den Beispielen erkennt man jedoch drastisch, wie stark die Schnittpunkte
Abb. 3.2. Unvollkommene Strahlenvereinigung
bei Abbildung durch eine Einzellinse
Abb. 3.3. Unvollkommene Strahlenvereinigung
bei Abbildung durch
einen Hohlspiegel