Bildfeldwölbung

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Bildfeldwölbung (Abbildungsfehler) - aus der Wikimedia Foundation

Definition

Als Bildfeldwölbung (englisch "field curvature") bezeichnet man in der Optik eine Art der Abbildungsfehler. Hierbei werden - bei einer Fokussierung auf die Bildmitte - die Ränder der Bilder unscharf dargestellt, da das Bild nicht als plane Fläche, sondern als gewölbte Fläche abgebildet wird.

Somit kann man mit einem ebenen Film oder Sensor das Bild nicht überall scharf auffangen. Wenn man auf die Bildmitte scharf stellt, ist der Bildrand unscharf und umgekehrt.

Bei einigen Kamera-Systemen wird eine vorhandene Bildfeldwölbung des Objektives dadurch kompensiert, dass Bildebene nicht als plane Fläche sondern - entsprechend der Bildfeldwölbung - ausgeführt ist. Beispielhaft ist sind hier die Kameras der Firma Minox für das 8 x 11mm-Format zu nennen.

Korrekturmöglichkeiten

Durch eine geschickte Kombination von Linsen bzw. Glastypen kann dieser Abbildungsfehler bei der Rechnung des Objektives minimiert werden.

Das Ausmaß der Bildfeldwölbung hängt stark von der für die Korrekturmethode des Astigmatismus ab - eine gute Korrektur des Astigmatismus führt in der Regel auch zu einer guten Bildfeldwölbung. Mathematisch ist dies in der Petzval-Bedingung definiert, hier ein kleines Zitat von Frank Götze (Die Fotohomepage):

"....wird sie von den Objektivherstellern weitestmöglich durch unterschiedliche Methoden gemindert, wie z. B. das Ändern der Formen der verschiedenen einzelnen Linsenelemente, aus denen das Objektiv besteht, oder das Ändern der Position der Blendenöffnung. Hierbei muss die Petzval-Bedingung (1843) erfüllt sein, damit der Astigmatismus und gleichzeitig die Bildfeldkrümmung korrigiert werden kann. Die Petzval-Bedingung sagt aus, dass ein Linsenelement eine gute Qualität hat, wenn die Addition der Umkehrung des Produkts aus Brechungsindex und Brennweite dieses Linsenelements mit der Gesamtanzahl der Linsenelemente des Objektivs eine Null ergibt."

Vorhandene Bildfeldwölbung eines optischen Systems kann gemildert werden, indem man den Durchmesser der Linse mit Hilfe einer Blende verringert. Dabei werden die Randstrahlen der Linse ausgeblendet und die Bildqualität verbessert. Allerdings verliert man dadurch Licht, das Bild des Objektes wird dunkler.
Das bedeutet also, dass durch Abblenden des Objektivs dieser Fehler minimiert werden kann.

Objektive mit minimierter Bildfeldwölbung

Vivitar Series 1 1:4,5/90-180 mm Flat Field - Photos courtesy of 3rdpartylens-om

Bei der Rechnung jedes Objektives muss ein Kompromiss aus der Minimierung aller Abbildungsfehler gefunden werden, der - je nach Einsatzzweck - unterschiedlich ausfallen kann. Z. B. bei einem lichtstarken Weitwinkelobjektiv (als Beispiel wird in einer Quelle das Leica Summicron-R 1:2/35 mm genannt) ist eine leichte Bildfeldwölbung ohne Probleme tolerierbar, bei einem Makroobjektiv (wie z. B. Leica Makro-Elmarit-R 1:2,8/60 mm) ist diese dagegen (fast) vollkommen auskorrigiert (dies wäre für den speziellen Einsatzzweck auch nicht tolerierbar).

Hier eine kleine Aufzählung von Objektiven, bei denen die Bildfeldwölbung (fast) vollkommen auskorrigiert ist:

(wird fortgeführt)

Objektive mit variabler Bildfeldwölbung

Minolta VFC-Rokkor 1:2,8/24 mm - mit freundlicher Genehmigung von camerafoxx
Minolta Shift CA-Rokkor 1:2,8/35 mm - mit freundlicher Genehmigung von arsenal-photo.com

Von der Firma Minolta gab es für das SR-Bajonett (später - mit zusätzlichen Übertragungselementen - auch MC- bzw. MD-Bajonett genannt) zwei Objektive, bei denen die Bildfeldwölbung über einen Einstellring stufenlos eingestellt werden konnte:

Weitere Objektive mit variabler Bildfeldwölbung sind nicht bekannt bzw. noch nicht aufgetaucht.

Zitate

Hierzu Zitate von Jost J. Marchesi aus dem Buch "Canon Fotoschule", Verlag Photographie, Schaffhausen 1983:

"Verfolgt man die Abbildung sämtlicher Punkte eines plan liegenden Gegenstandes, so stellt man fest, dass die achsfernen Punkte näher bei der Linse abgebildet werden als die achsnahen. Das entstehende Bild ist nicht plan, sondern schalenförmig.
Bei einer einfachen Linse bilden sich gar zwei Bildschalen unterschiedlicher Wölbung. Bei einer astigmatischen Korrektur werden diese beiden Bildschalen zu einer zusammengeführt, die nun allerdings noch "geebnet" werden muss.
Bei einer Einzellinse oder bei einfachen Objektiven ist eine Ebnung des Bildfeldes nicht möglich. Die Korrektur gelingt auch bei modernen Objktiven nicht über den gesamten Bildkreis, was sich indessen nur bei Großformatobjektiven und entsprechend verstellten Kameras bemerkbar macht."

Ein Zitat aus der Canon-Broschüre "EF LENS WORK III":

"Die Bildfeldkrümmung beschreibt ein Phänomen, bei dem die Bildformungsebene wie das Innere einer Schüssel gekrümmt wird, so dass das Objektiv kein flaches Bild von einem flachen Objekt erzeugen kann. Wenn der Mittelpunkt des Bildes im Fokus ist, wird der Randbereich verwischt, und wenn der Randbereich fokussiert wird, wird die Mitte verwischt. Diese Bildfeldkrümmung kann vor allem mithilfe der Methode zur Korrektur des Astigmatismus beseitigt werden, bei der das Bild zwischen sagittaler und meridionaler Bildoberfläche erzeugt wird. Je stärker der Astigmatismus korrigiert wird, desto kleiner wird das Bild. Da die Bildfeldkrümmung kaum durch Abblenden des Objektivs verbessert werden kann, wird sie von den Objektivherstellern weitestmöglich durch unterschiedliche Methoden gemindert, wie z. B. das Ändern der Formen der verschiedenen Linsenelemente, aus denen das Objektiv besteht, oder das Ändern der Position der Blendenöffnung. Hierbei muss jedoch die Petzval-Bedingung (1843) erfüllt sein, damit der Astigmatismus und die Bildfeldkrümmung gleichzeitig korrigiert werden können. Die Petzval-Bedingung besagt, dass die Addition der Umkehrung des Produkts aus Brechungsindex und Brennweite dieses Linsenelementes mit der Gesamtzahl der Linsenelemente des Objektivs Null ergeben muss. Diese Summe wird auch Petzval-Summe genannt."

Weitere Abbildungsfehler

Folgende Abbildungsfehler sind noch bekannt:


Weblinks

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