Einführung in das Optik-Design

Bildfehler - chromatische Längsaberration

Jeder kennt aus dem Alltag eine Vielzahl optischer Systeme, seien es Brillen, Kameras, Ferngläser oder Mikroskope. Diese Vorlesung gibt eine Einführung in den Entwurf und die Berechnung solcher optischen Systeme, d.h. in das Optik-Design. Durch den Einsatz von Computern und speziellen Optik-Design-Programmen haben sich sowohl die Methodik der Optikentwicklung als auch das Berufsbild des Optik-Designers wesentlich verändert. Trotz der enormen Rechenleistung ist man jedoch nach wie vor von einem ‚automatisierten’ Entwurf optischer Systeme weit entfernt. Solide Kenntnisse der physikalischen Grundlagen und der Abbildungsfehler sowie Erfahrungen über die Wirkungsweise der verschiedensten Korrektionsmittel sind notwendige Voraussetzungen für ein erfolgreiches Optik-Design.
 
Ziel der Vorlesung ist es, die Grundlagen des Optik-Designs anhand von praxisorientierten Beispielen zu vermitteln und die Entstehung und Auswirkung der einzelnen Abbildungsfehler sowie die jeweils geeigneten Korrektionsmittel darzustellen.
 
Inhalt: Nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen der geometrischen Optik werden für die Programmierung geeignete Strahldurchrechnungsformeln hergeleitet. Daraus werden die paraxialen Größen wie Brechkraft oder Brennweite definiert. Verschiedene Möglichkeiten zur Bewertung der Abbildungsgüte optischer Systeme werden vorgestellt. An Beispielen wird gezeigt, wie sich die monochromatischen und die chromatischen Aberrationen im Bild auswirken und welche Korrektionsmittel dem Optik-Designer zur Verfügung stehen. Der Designprozess optischer Systeme wird anhand konkreter Fallbeispiele veranschaulicht.
 
Die Vorlesung wird durch Übungen ergänzt. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.