Aberrationsdarstellungen und ihre Deutung - tu- · PDF fileDarstellungen aus: ZEMAX. Raoul Kirner, Ulrike Sloma 13 Bildfeldwölbung - Bild wird nicht auf einer Ebene sondern auf einer

Aberrationsdarstellungen

und ihre Deutung

Raoul Kirner, Ulrike Sloma

Raoul Kirner, Ulrike Sloma 2

A – Grundlegendes

B – Quer- vs. Längsaberration

C – Ray Fan Plot / Longitudinal Aberration Plot / Spotdiagramm

D – Aberrationen

Öffnungsfehler

Koma

Astigmatismus

Bildfeldwölbung

Verzeichnung

E – Zusammenfassender Überblick

Inhaltlicher Überblick


Grundlegendes

- Aberrationen: Abbildungsfehler Abweichungen von der idealen

geometrisch-optischen Abbildung

- Beugungsbedingte Abbildungsfehler

- Wellenaberration

Nach Thöniß, Thomas


Grundlegendes

- Chromatische Aberrationen: Farbquer-/Farblängsfehler

- Geometrische Aberrationen: Aberrationen 3. Ordnung (Seidelsche

Abbildungsfehler)



Quer- vs. Längsaberration

- Queraberration: Schnittpunktabweichungen entlang der Bildebene

- Längsaberration: Schnittpunktabweichungen entlang der optischen Achse

oder auf diese projeziert

h

OA

GBE

Δs

Δy

HH‘


Ray Fan Plot / Longitudinal Aberration Plot /

Spotdiagramm

- Ray Fan Plot: Darstellung der Querabweichung des Fokuspunktes in

Abhängigkeit von der Höhe des einfallenden Strahls, in der GBE betrachtet

- Longitudinal Aberration Plot: Darstellung der Längsabweichung des

Schnittpunktes des betrachteten Strahls mit dem Hauptstrahl von der GBE

- Spotdiagramm: Durchstoßpunkte der Strahlen durch GBE, Airy-

Scheibchen: Beugungsgrenze

Nach Sacek, Vladimir


Öffnungsfehler / sphärische Aberration

- Entsteht bei Objektpunkten auf der optischen Achse oder im Unendlichen

(parrallele Starahlen zur opt. Achse) weit „geöffnete“ Apertur

- Die Schnittweite ist abhängig von der Einfallshöhe der Strahlen auf die

Sphärische Fläche

bedingt durch die Kugelgestalt der sphärischen Linse, unterschiedlich

starke Brechungswinkel



Öffnungsfehler / sphärische Aberration

Darstellungen aus: ZEMAX


Koma / Asymmetriefehler

- Schräg zur optischen Achse einfallendes Strahlenbündel Bildpunkt

außerhalb des paraxialen Gebietes, weit „geöffnete“ Apertur

Bedingt durch unterschiedlich starke Brechung bei unterschiedlichen

Einfallshöhen (unsymmetrischer Öffnungsfehler)

Ausprägung abhängig von Lage der Systemblende



Koma / Asymmetriefehler



Astigmatismus / Zweischalenfehler

- Schräg einfallende Strahlenbündel, Schnittebene mit Linse elliptisch

Meridionale Schnittebene unterliegt stärkerer Brechung als die Sagittale

aufgrund verscheiden großer Einfallswinkel

unterschiedliche Brennpunkte



Astigmatismus / Zweischalenfehler



Bildfeldwölbung

- Bild wird nicht auf einer Ebene sondern auf einer gewölbten Fläche erzeugt

- Lage der Bildebene ist proportional zum Winkel durch die Optik

Je größer der Winkel, desto näher rückt die GBE zur Linse



Bildfeldwölbung



Verzeichnung

- Änderung des Abbildungsmaßstabes über die Fläche

- Gekrümmte Wiedergabe gerader Linien außerhalb der optischen Achse

- verursacht und beeinflussbar durch Lage der Blende

Beugung der Randstrahlen an Blende

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0a/Verzeichnung3.png/440px-Verzeichnung3.png


Verzeichnung

Kissenförmig: Blende hinter Objektiv Tonnenförmig: Blende vor Objektiv

http://www.andreashurni.ch/equipment/bilder/50.jpg

http://www.andreashurni.ch/equipment/bilder/29.jpg


Zusammenfassender Überblick

- Fünf Seidelsche Abbildungsfehler Abhängig von Öffnung und Feld

- Überlagern sich zu weiteren Aberrationen (Chromatisch, Beugungsbedingt,

Wellenaberration)

- Einzelbetrachtung in der Konstruktion nicht möglich Kompromisse finden



Literatur

Gross, Herbert: Handbook of optical systems; Vol. 3, Weinheim : Wiley-VCH, 2007

Gross, Herbert: Bewertung optischer Systeme, 3. Bildfehlertheorie, Präsentatiosfolien

Haferkorn, Heinz: Optik : physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen , 4., bearb. und erw.

Aufl., Weinheim : Wiley-VCH, 2003

Hecht, Eugene: Optik, 4., überarb. Aufl., München [u.a.] : Oldenbourg, 2005

Litfin, Gerd: Technische Optik in der Praxis : mit 20 Tabellen; 3., aktualisierte und erw. Aufl., Berlin

[u.a.] : Springer, c 2005

Pedrotti, Frank et al.: Optik für Ingenieure : Grundlagen ; 3., bearb. und aktualisierte Aufl., Berlin [u.a.]

: Springer, 2005

Richter, W.: Zerstreuungskreisfiguren der Seidelschen Bildfehler

Schröder, Gottfried ; Treiber, Hanskarl : Technische Optik : Grundlagen und Anwendungen ; 9., erw.

Aufl., Würzburg : Vogel, 2002

Sacek, Vladimir: www.telescope-optics.net, abgerufen 18.06.2011

Thöniß, Thomas: Abbildungsfehler und Abbildungsleistung optischer Systeme, Vorgetragen im Rahmen

des vom niedersächsischen PhotonikNet durchgeführten Seminars „Technische Optik in der Praxis“

am 4./5. Mai 2004 in Göttingen an der Fachhochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst

(HAWK).

http://katalog.bibliothek.tu-ilmenau.de/DB=1/SET=2/TTL=1/MAT=/NOMAT=T/CLK?IKT=1008&TRM=Weinheim


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