Was sind eigentlich … Abbildungsfehler?

In der Astronomie gibt es, wie jeder weiß, der dieses Hobby betreibt und jeder auch schon in der einen oder anderen Form schmerzhaft erfahren hat, finanziell praktisch keine Obergrenze für die in die Teleskope zu investierenden Beträge.

Warum bekommt man für um die 100€ bereits einen Refraktor mit 80mm Objektivlinse, kann aber genausogut 1000€ für so ein Instrument hinlegen? Und warum reicht nicht eine einzelne Linse im Objektiv, um das Licht zu bündeln? Ein Refraktor mit zwei Linsen ist viel besser als einer mit einer Linse und ein Triplet-APO mit drei Linsen im Objektiv ist wiederum deutlich besser, auch wenn sich der Preis exponentiell in die Höhe bewegt.

Der Grund liegt darin, dass sich das Licht durch die Linsen zwar streng nach den Strahlensätzen bewegt, aber daraus nicht automatisch folgt, dass das erzeugte Bild einwandfrei ist. Und diese optischen Fehler, die wir unter dem Begriff Abbildungsfehler zusammenfassen, sind es, die die Abbildungsqualität in billigen Teleskopen so negativ beeinflussen und zu deren Behebung oft ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, sowohl materiell durch zusätzliche korrigierende optische Elemente, als auch bei der Entwicklung durch die aufwendigen Berechnungen zur Ermittlung.

Leider gibt es nicht nur einen oder zwei Abbildungsfehler, sondern eine Vielzahl. Aus diesem Grunde möchte ich an dieser Stelle erst einmal nur die wesentlichen optischen Abbildungsfehler tabellarisch auflisten und in den kommenden Wochen sukzessive auf die wichtigsten Abbildungsfehler im Einzelnen eingehen.

Man kann die Abbildungsfehler grob in zwei Gruppen einteilen. Es gibt einerseits die reinen Abbildungsfehler, die auch bei Licht in nur einer Farbe (monochromatisch) auftreten, wie etwa Verzerrungen der Abbildungen. Das andere sind die Farbfehler, die dadurch auftreten, dass das Licht in unterschiedlichen Wellenlängen – also etwa rot oder blau – leicht verschiedene Wege durch die Optik nimmt, was zu unscharfen Abbildungen mit Farbrändern führt.

Zu den monochromatischen Abbildungsfehlern zählen:

• Aberration
• Astigmatismus
• Bildfeldwölbung
• Bildverzerrung
• Koma

Zu den chromatischen Abbildungsfehlern zählen:

• Farblängsfehler
• Farbquerfehler
• Gaußfehler

Allein die Menge der hier vorab aufgelisteten Abbildungsfehler zeigt, wie hoch der Aufwand werden kann, um all diese Fehler in einem guten Objektiv zu korrigieren. Und da sich diese Fehler teilweise wiederum gegenseitig beeinflussen, wird klar, warum hochwertige Optiken teilweise in so exorbitante Preisregionen vorstoßen.

Hinzu kommen dann noch Fehler, die im Laufe der Fertigung oder des Zusammenbaus entstehen können. Auf die werden wir aber separat an anderer Stelle noch einmal eingehen.