Was ist eigentlich … Koma?

Abb. 1: Koma ist ein Bildfehler eines Objektivs, der dazu führt dass Sterne am Bildfeldrand aussehen wie kleine Kometen [Peter Oden]

Koma gehört zur Gruppe der Abbildungsfehler in einem optischen System, in unserem Fall des Objektivs oder des Hauptspiegels eines Teleskops. In der Mitte des 19. Jahrhunderts begannen Mathematiker, diese Abbildungsfehler mit mathematisch zu beschreiben. Hier sind besonders die grundlegenden Arbeiten von Josef Petzval zu erwähnen. So wurden diese Fehler nicht nur exakt beschreibbar, sondern man konnte dadurch auch versuchen, sie zu minimieren.

Treffen Lichtstrahlen parallel und senkrecht auf ein Objektiv (Abb. 2), so werden sie im Idealfall in einem Punkt gebündelt.

Abb. 2: Senkrecht einfallende Lichtstrahlen werden von einem Objektiv im Idealfall in einem Punkt gebündelt [Peter Oden]
Treffen die Strahlen jedoch schräg auf (Abb. 3), so dass der Sammelpunkt nicht mehr auf der optischen Achse liegt, entsteht kein scharfer Bildpunkt mehr, sondern eine etwas verzerrte Abbildung mit einem Schweif nach außen. Dieser Schweif (Koma), der an einen Kometen erinnert, war auch der Namensgeber für diesen Bildfehler. Je größer ein Objektiv oder ein Spiegel im Verhältnis zu seiner Brennweite ist, desto stärker ist dieser Fehler ausgeprägt und umso schwieriger wird es, ihn zu korrigieren.

Abb. 3: Schräg einfallende Lichtstrahlen werden nicht mehr in einem Punkt gebündelt und führen zu einer Koma [Peter Oden / wikipedia]
Besonders Newton-Teleskope sind für diese Bildfehler anfällig. Bei anderen Spiegelteleskoptypen, wie etwa einem Maksutov dienen zusätzliche optische Elemente im Strahlengang (im Falle des Maksutov die frontseitige Meniskusline) bereits dazu, diese Bildfehler zu minimieren. Bei Newtons ab f/5 oder lichtstärker wird die Koma am Bildfeldrand bereits deutlich, ist anfangs allerdings nur mit hochwertigen Okularen (die selbst keine Randunschärfe haben) erkennbar.

Um den Bildfehler zu beheben, kommen sogenannte Komakorrektoren (Abb. 4) zum Einsatz, die durch eine spezielle Linsenkombination schräg einfallendes Licht stärker bündeln als senkrecht einfallendes und dadurch die Koma ausgleichen können. Die Optik eines Komakorrektors muss sehr genau berechnet werden und gilt letztendlich nur für eine bestimmte Position im Strahlengang. Sitzt also der Komakorrektor nicht an der dafür berechneten Stelle, so schwächt er die Koma zwar ab, kann sie aber nicht ganz beheben.

Abb. 4: Komakorrektor für Newton-Teleskope [Peter Oden]
Um auch mit unterschiedlichen Okularen nicht in eine solche Situation zu kommen, bieten hochpreisige Kommakorrektoren variable Einstellmöglichkeiten, um genau an die Okulare angepasst werden zu können.

Objektive und Spiegelteleskope, die bereits so gerechnet und konstruiert sind, dass sie keine Koma mehr aufweisen (wohl aber noch andere Bildfehler haben können), nennt man aplanatisch. Ein Ritchey-Chrétien-Cassegrain etwa gehört zu dieser Gruppe. Und so ist auch das Hubble-Weltraumteleskop als Ritchey-Chrétien-Cassegrain ausgelegt worden.

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