Bildfeldwölbung

Bildfeldwölbung ist ein optischer Effekt, bei dem die Ebene, in der Objekte scharf fokussiert erscheinen, nicht flach verläuft, sondern gekrümmt ist. In vielen Linsen-Systemen liegt der Bereich der besten Abbildung in einer Kurve statt in einer Ebene. Bei einer flachen Sensoroberfläche führt dies dazu, dass bei einer bestimmten Aufnahmeentfernung Mittelpunktschärfe und Randschärfe nicht gleichzeitig erreicht werden; je nach Fokuslage erscheinen Randbereiche unschärfer oder schärfer.

Ursachen und theoretischer Hintergrund

Die Wölbung des Bildfeldes entsteht durch die räumliche Verteilung der optischen Kräfte über das Linsensystem hinweg. Der sogenannte Petzval-Winkel beschreibt die Krümmung der Feldebene, die durch die Kombination der Linsen, deren Brechungsindizes und Oberflächenkrümmungen bedingt ist. Die Wölbung ist somit eine Folge der Art, wie das System Licht in verschiedene Feldbereiche lenkt; sie ist systembedingt und bei vielen klassischen Mehrlinsenkonstruktionen vorhanden. Komplette Abschirmung oder Vermeidung erfordert gezielte Feldflachung durch spezielle Konstruktionen.

Korrektur und praktische Auswirkungen

Moderne Objektive versuchen durch asphärische Elemente, spezielle Glassorten und optimierte Bauformen eine flache Feldebene zu realisieren. Gegenüber älteren oder günstigeren Objektiven kann die Bildfeldwölbung dadurch reduziert werden. In der Praxis mindert eine kleinere Blende (erhöhte Tiefenschärfe) zwar die visuelle Auswirkung, beseitigt sie aber nicht vollständig. Fotografen können zudem Techniken wie Tilt- oder Shift-Optiken anwenden, um das Bildfeld zu korrigieren, oder in Anwendungen wie Mikroskopie und Lithografie auf Feldflachung und ggf. gekrümmte Sensoren zurückgreifen.

Historische Einordnung

Der Begriff und das Konzept der Feldwölbung gehen auf Arbeiten von Joseph Petzval im 19. Jahrhundert zurück und bilden eine zentrale Größe in der Optimierung von Abbildungsfeldern in optischen Systemen.