aberrationsdarstellungen und ihre deutung - tu- · pdf filedarstellungen aus: zemax. raoul...
Post on 06-Feb-2018
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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
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 3
Grundlegendes
- Aberrationen: Abbildungsfehler Abweichungen von der idealen
geometrisch-optischen Abbildung
- Beugungsbedingte Abbildungsfehler
- Wellenaberration
Nach Thöniß, Thomas
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 4
Grundlegendes
- Chromatische Aberrationen: Farbquer-/Farblängsfehler
- Geometrische Aberrationen: Aberrationen 3. Ordnung (Seidelsche
Abbildungsfehler)
Nach Thöniß, Thomas
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 5
Quer- vs. Längsaberration
- Queraberration: Schnittpunktabweichungen entlang der Bildebene
- Längsaberration: Schnittpunktabweichungen entlang der optischen Achse
oder auf diese projeziert
h
OA
GBE
Δs
Δy
HH‘
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 6
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
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 7
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
Nach Thöniß, Thomas
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 9
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
Nach Thöniß, Thomas
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 11
Astigmatismus / Zweischalenfehler
- Schräg einfallende Strahlenbündel, Schnittebene mit Linse elliptisch
Meridionale Schnittebene unterliegt stärkerer Brechung als die Sagittale
aufgrund verscheiden großer Einfallswinkel
unterschiedliche Brennpunkte
Nach Thöniß, Thomas
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 13
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
Nach Thöniß, Thomas
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 15
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
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 16
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
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 17
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
Nach Thöniß, Thomas
Raoul Kirner, Ulrike Sloma 18
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).
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