planapochronat

Ein planapochromatisches optisches System vereint zwei separate Korrektionen in einem Linsendesign: apochromatische Farbkorrektur und Bildfeldebnung. Eine apochromatische Linse bringt bereits drei Wellenlängen präzise im gleichen Punkt in den Fokus und beseitigt damit die chromatische Aberration, die einfachere Doublets plagen. Ein planapochromatisches System ergänzt diese Einschränkung um eine zusätzliche: Das fokussierte Bild muss auf einer ebenen Fläche liegen, nicht auf einer gekrümmten Oberfläche, wie unkorrrigierte Linsen sie natürlicherweise erzeugen.

Der praktische Unterschied wird besonders bei der Bilderfassung relevant, wo der Sensor eben ist. Ein Kamerasensor, eine fotografische Platte oder eine Mattscheibe liegen in einer Ebene. Wirft die Linse eine gekrümmte Bildfläche, gehen die Bildränder unscharf, auch wenn die Mitte scharf ist. Bei einem Mikroskopobjektiv liegt das Deckglas eben, bei einer Kamera sitzt der Film oder Sensor eben. Ein unkorrrigierter Apochromat hält die Farbkorrektion in der Mitte perfekt, kann aber die Brennebene so stark wölben, dass die Ecken verschwimmen. Ein planapochromatisches Design erhält hingegen sowohl die Farbkorrektion als auch die Schärfe gleichmäßig über das ganze Gesichtsfeld.

Konstruktionskomplexität und Kosten

Beide Korrektionen gleichzeitig zu erreichen erfordert mehr Linsenelemente und engere Fertigungstoleranzen als jede Korrektur allein. Ein apochromatisches Mikroskopobjektiv kann 8 bis 12 Elemente haben; die Planität dazuzunehmen kann diese Zahl noch erhöhen. Die zusätzlichen Elemente erzeugen mehr Luft-Glas-Grenzflächen, was zu mehr Innenreflexionen und Lichtverlust führt, falls nicht jede Fläche mit Entspiegelungsbeschichtung versehen ist. Das treibt die Kosten erheblich in die Höhe, weshalb planapochromatische Objektive nur für Anwendungen vorgesehen sind, bei denen Bildfeldebnung unabdingbar ist: hochvergrößernde biologische Mikroskopie, Dokumentenscanning und wissenschaftliche Bildgebung, wo das gesamte Gesichtsfeld gleich scharf sein muss.

Der Begriff selbst verbindet das Präfix plan (ebene, vom lateinischen planus) mit apochromatic. Manche Hersteller nutzen die Begriffe plan-apochromatic oder die Abkürzung Plan APO synonym. In der Mikroskopie wird die Korrekturklasse in der Objektivangabe aufgeführt: Ein Plan APO 40x Objektiv gilt als sowohl farbkorrigiert für drei Wellenlängen als auch mit Bildfeldebnung über den gesamten Arbeitsbereich.

Die Bildfeldebnung wird von Nutzern oft übersehen, die sich auf Vergrößerung und numerische Apertur konzentrieren, doch sie beeinflusst die Bildqualität auf Wegen, die nur bei direktem Vergleich eines planatischen mit einem älteren Apochromaten am gleichen Präparat offensichtlich werden. Randunschärfe, Fokusversatz in einer Ecke oder Farbsäume am Rand deuten alle auf unzureichende Feldfeldkorrektur hin. Moderne Digitalkameras und hochauflösende Sensoren haben diese Spezifikation wichtiger gemacht, weil die ebene Sensorfläche jede Wölbung in der optischen Projektion auflösen wird.