Technische Optik in der Praxis

86 3 Abbildungsfehler und optische Systeme
Wellenaberrationen, optische Weglängendifferenzen (OPD). Durch
trigonometrische Strahldurchrechnung können die sogenannten optischen
Weglängendifferenzen (OPD = Optical Path Difference) berechnet werden.
DieoptischeWeglänge eines Lichtstrahls ist sein geometrischer Weg multipliziert
mit der jeweiligen Brechzahl des Mediums, das er gerade passiert. Die
OPD-Berechnung wird bis zur gedachten Kugelfläche durchgeführt mit dem
perfekten geometrischen Bildpunkt als Zentrum. Die gedachte Kugelfläche
repräsentiert die ideale Kugelwellenfront, die auf den Bildpunkt konvergiert.
Die negative OPD stellt die Abweichung der Wellenfront von der Kugelform
dar. Man bezeichnet sie als Wellenaberration oder Wellenfrontabweichung.
Die Wellenaberration ist ein weiteres Gütemerkmal der Abbildung. Man muß
sie für die verschiedenen Wellenlängen einzeln berechnen, kann jedoch keine
polychromatische Wellenaberration bilden, da Wellenfronten Phaseninformationen
sind, die sich nicht additiv überlagern lassen.
Die Wellenaberration eines Objektivs läßt sich in sogenannten Interferometern
messen. Es wird dabei eine perfekte Kugelwelle mit der aus dem
Objektiv real austretenden Wellenfront überlagert. Beobachten lassen sich
sogenannte Interferogramme, die quasi ein Höhenschichtlinienbild der Abweichungen
von der Kugelwelle darstellen. Der Abstand der Höhenschichtlinien
beträgt dabei eine halbe Wellenlänge des verwendeten Lichtes.
Auch Interferogramme lassen sich berechnen aus der trigonometrisch bestimmten
Wellenaberration.
Bei den Wellenaberrationen ist es üblich, wiederum sagittale und meridionale
Schnitte in ein Diagramm einzutragen. 3D-Darstellungen sind zur
Darstellung der Symmetrie oftmals nützlich. In Abb. 3.38 ist das Beispiel
einer Wellenaberration gezeigt, zugehörige Schnitte sind in Abb. 3.37 ange-
Abb. 3.37. Sagittale (S) und meridionale (T) Schnitte durch die Wellenaberrationen
des Doppel-Gauss-Objektivs bei blauem, grünem und rotem Licht und den
Bildwinkeln 0 ◦ ,10 ◦ und 14 ◦