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Optische Abbildungsfehler - Aberration

Abbildungsfehler bezeichnen alle Abweichungen von der idealen Abbildung durch eine Linse. Wenn die Abbildung nicht in Farbe, Maßstab und Größe identisch ist, dann liegt ein Abbildungsfehler vor. Diese Abweichung nennt man Aberration. Sie entsteht durch Fehler im Glas der Linse, die von Natur aus auftreten, ohne dass ein Fehler in der Produktion oder Fertigung vorliegen muss.

Mitunter wird der Begriff Abbildungsfehler auch für schlechtes Sehen (Sehschwäche/Sehfehler) verwendet. Meist hat die Sehschwäche ihre Ursache in Brechungsfehlern. Diese Fehler treten auf, wenn das einfallende Licht vor oder hinter die Netzhaut fällt, oder eine falsche Krümmung der Hornhaut vorliegt. Statt eines scharfen Abbildes seiner Umwelt, sieht der Betroffene nur verschwommene Bilder.

Abbildungsfehler treten häufig in den Randbereichen von sphärischen Brillengläsern auf. Zum Beispiel wenn der Betroffene mit einem seitlichen Blick durch die Brille auf ein kariertes Blatt Papier schaut. Statt gerader Linien, sieht er mit einer sphärischen Brille verschwommene Linien.

Die Abbildungsfehler unterteilen sich in chromatische Aberration und monochromatische Aberration.

Monochromatische Abberation

Die monochromatische Aberration nennt man Abbildungsfehler, die bei einfarbigem Licht, welches aus einer Wellenlänge besteht auftreten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass dieser Fehler nicht bei weißem Licht auftritt. Die Fehler treten hier dann separat für jede der Spektralfarben auf.

Es wird unterschieden zwischen Abbildungsfehlern, die das Bild auf der Netzhaut unscharf abbilden wie die sphärische Aberration oder der Hornhautverkrümmung oder die das Bild verzerren wie Verzerrung oder die Bildfeldkrümmung.

Chromatische Abberation

Die chromatische Aberration bezeichnet einen Abbildungsfehler, der an optischen Linsen eine (ungewollte) Aufspaltung des weißen Lichts in seine Spektralfarben erzeugt. Sie hat die unterschiedliche Wellenlänge von Farben und Licht zur Grundlage. Besonders bei starken Kontrastfarben ist der Übergang im Hell-Dunkel-Bereich unscharf und verschwommen, es zeigen sich grüne oder rote Farbsäume, die man auch Farbquerfehler nennt. Farblängsfehler entstehen, wenn unterschiedliche Farben aus dem Lichtspektrum unterschiedliche Brennpunkte haben. Dann bilden sich Schleier um das Bild und Kontrast und Schärfe gehen verloren.

Auch beim Auge des Menschen entsteht chromatische Aberration - hier versucht jedoch das zentrale Sehzentrum diesen Fehler auszugleichen, der Mensch bemerkt diesen Farbfehler nicht. Was sonst als scharf und klar begrenzter Gegenstand zu erkennen ist, wird nun dem Auge von bunten Lichtkreisen und Höfen präsentiert. Außerdem wird der Kontrast unscharf und führt zusätzlich zu einer Verschleierung des Bildes.

Bei der Berechnung der Brillengläser muss die chromatische Aberration berücksichtigt werden, die Abbe’sche Zahl wird als Kenngröße dazu benutzt, die Farbfehler von Brillengläsern zu beurteilen.

Grundsätzlich lässt sich sagen, je größer die Abbe´sche Zahl, umso kleiner der Brechungsfehler, infolgedessen wird der chromatische Fehler geringer. Neben der Abbe´schen Zahl ist die Wahl des Materials ein weiterer Faktor, der diesen Fehler korrigiert. Grundsätzlich lässt sich hier sagen, je geringer der Brechungsindex, umso geringer fällt der Abbildungsfehler aus.

Abbildungsfehler minimieren

Um diese Abbildungsfehler zu vermeiden, spielt die Schliffart und das Material des Glases eine Rolle. Im hohen Plusbereich wird asphärisches Glas für Brillengläser verwendet. Es kann auch im hohen Dioptrienbereich zum Rand hin sehr dünn geschliffen werden und verhindern deshalb Abbildungsfehler in den Randbereichen.

Asphärische Brillengläser empfehlen sich besonders bei hohen Dioptriewerten der Weitsichtigkeit. Im Minusbereich (Kurzsichtigkeit) können Abbildungsfehler auch durch sphärische Brillengläser vermieden werden, so dass hier keine asphärischen Gläser notwendig sind. Liegt eine sehr starke Kurzsichtigkeit vor, kann man sich aus ästhetischen Gründen entscheiden asphärische Brillengläser anfertigen zu lassen.

Asphärische Kontaktlinsen

Dank moderner Techniken ist es möglich geworden auch asphärische Kontaktlinsen anfertigen zu können. Sie werden an den Rändern ebenfalls dünner. Kontaktlinsen im vorderflächigen asphärischen Design können auch zur Korrektur einer vorliegenden Hornhautverkrümmung verwendet werden. Die asphärische Vorderfläche der Kontaktlinse führt zu einer besseren Bildauflösung und höheren Tiefenschärfe.