Beugungsbegrenzung
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Der Begriff Auflösungsvermögen bezeichnet die Unterscheidbarkeit feiner Strukturen, also den kleinsten noch wahrnehmbaren Abstand zweier Punkte. Durch die Angabe eines Winkelabstandes oder durch die Angabe des Abstandes gerade noch trennbarer Strukturen lässt es sich quantifizieren. Die Abhängigkeit der Auflösung vom Kontrast beschreibt die Kontrastübertragungsfunktion.

Inhaltsverzeichnis

Begrenzung der Auflösung

Die Auflösung optischer Instrumente ist durch Beugung begrenzt. Bei Fernrohren spricht man vom Rayleigh-Kriterium, bei Mikroskopen von der Abbeschen Auflösungsgrenze. Bei optischen Nanoskopen wie dem Vertico-SMI wird das Abbe-Limit durch eine Kombination von Strukturierter Beleuchtung SMI und Lokalisationsmikroskopie SPDM unterschritten. Bei Rastermikroskopen bestimmt die Größe der Sonde bzw. der angeregte Probenbereich (STED-Mikroskop) das Auflösungsvermögen.

Auge

Das Auflösungsvermögen des bloßen Auges beträgt unter idealen Bedingungen etwa 0,5' bis 1' (entsprechend 1 mm auf 3-6 Meter). Es wird ähnlich wie bei optischen Instrumenten (siehe unten) durch die Größe der Pupille bestimmt. Der Abstand der Sehzellen in der Netzhautgrube, der Stelle schärfsten Sehens, ist dem Auflösungsvermögen des Auges angepasst. Er beträgt ca. 0,3'.

Bei durchschnittlichen Verhältnissen sind zwei Punkte getrennt wahrnehmbar, wenn ihr Winkelabstand 2' beträgt. Bei schwachen Objekten und zum Rand des Gesichtsfeldes hin nimmt die Sehschärfe jedoch merklich ab.

Demgegenüber ist die Erkennbarkeit feiner Strukturen höher. Sie kann z.B. bei Linien unter gutem Kontrast 0,3' erreichen, was mit einer Art Bildverarbeitung im Gehirn zusammenhängt.

Auflösungsvermögen optischer Instrumente

Optische Geräte wie Fernrohr oder Mikroskop erweitern die Möglichkeiten des Auges - sowohl was sein Auflösungsvermögen als auch seine Helligkeits-Wahrnehmung betrifft. Bei visuellen Beobachtungen kann die Vergrößerung des Fernrohrs oder Mikroskops sinnvollerweise soweit gesteigert werden, bis die Winkelauflösung des optischen Gerätes an die des menschlichen Auges angepasst ist. Man spricht dann von der nützlichen Vergrößerung.

In der Astronomie begrenzt meist das Seeing das Auflösungsvermögen (Winkelauflösung) erdgebundener Teleskope auf etwa 1". Größere Teleskope bewirken hier also nicht automatisch mehr Auflösung. Damit diese erdgebundenen Teleskope ihre maximale Auflösung erreichen, bedarf es besonderer Techniken, zum Beispiel der adaptiven Optik oder der Speckle-Interferometrie. Das Hubble-Weltraumteleskop erreicht wegen des Wegfalls der störenden Atmosphäre eine Auflösung von etwa 0.05" bei sichtbaren Wellenlängen.

Als Faustformel gilt für die beugungsbegrenzte Auflösung:

d = 115 / D
d : Auflösungsvermögen in Bogensekunden
D : Öffnung in Millimetern

Durch "Zusammenschalten" mehrerer einzelner Teleskope lässt sich durch Interferometrie ein Bild mit der Auflösung berechnen, die dem maximalen Abstand der Teleskope entspricht.

Monitor

Monitore erzeugen Farben aus Pixeln der Farbpalette RGB (Rot, Grün und Blau). Der Abstand zwischen den Farbpunkten Rot, Grün, Blau (Farbtripel) sollte weniger als 0,28 mm betragen, da ansonsten die Farbe als Raster wahrgenommen wird. Bezugsgröße ist die deutliche Sehweite, bei der das Raster unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges liegen soll. Die Auflösung lässt sich wie folgt berechnen:

1 Pixel = 3 Löcher

Bei einer Auflösung von 72 dpi ergibt sich (1 inch = 2,54 cm):

72 Pixel/inch = 2,8 Pixel/mm bzw. ein Pixelabstand von 0,36 mm

Siehe auch


Literatur

  • Böhringer, Joachim; u. a.: Kompendium der Mediengestaltung, Berlin: Springer, 1. A. 2001, S. S. 84 ff., ISBN 3540435581

Weblinks


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