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Lexikon der Optik: Abbildungstiefe

Abbildungstiefe, 1) geometrisch-optische A., zulässige Defokussierung der Auffangebene gegenüber der Bildebene kleinster geometrisch-optischer Zerstreuung, bei der der maximal zulässige Zerstreuungskreisdurchmesser nicht überschritten wird. Diese zulässige Unschärfe wird durch das Auflösungsvermögen des Empfängers und bei Photoobjektiven durch die Nachvergrößerung bestimmt. Die A. nimmt mit der Erhöhung der Apertur und mit wachsenden Aberrationen ab. Diese geometrisch-optische A. ergibt zusammen mit der wellenoptischen A. (s.u.) die Gesamtabbildungstiefe. Im Objektraum ist der A. die Schärfentiefe optisch konjugiert.

2) wellenoptische A., bei der beugungsbegrenzten Abbildung zulässige Defokussierung der Auffangebene, bei der die Intensität der Bildpunkte um 20% abnimmt (Abb.). Die wellenoptische A. schränkt den Bereich der geometrisch-optischen Abbildungstiefe sehr stark ein und erfordert bei der hochauflösenden beugungsbegrenzten Abbildung wie z.B. bei der Photolithographie und der Mikrophotographie extreme Ebenheit der Empfängerfläche und des Objektes. Der wellenoptischen A. b'20 ist im Objektraum die Schärfentiefe b20 optisch konjugiert. Im aberrationsfreien Falle gilt

.

Dabei bedeuten λ0 die Vakuumwellenlänge, sinσ' bzw. sinσ die Aperturen und n' bzw. n die Brechzahlen im Bild- bzw. Objektraum. Wird um den 4fachen Betrag b'0=4b'20 defokussiert, verschwindet die Bildintensität durch Interferenz (Abb.). Durch Aberrationen und Aperturverkleinerung vergrößert sich die A.



Abbildungstiefe, wellenoptische: Relativer axialer Intensitätsverlauf in Nähe der Gaußschen Bildebene bei aberrationsfreier Abbildung (a) und geometrisch-optische und wellenoptische Abbildungstiefe (b). b' Defokussierung, b'01, b'02 Lage der Nullstellen der Intensität, σ' bildseitiger Aperturwinkel, λ' Wellenlänge, n'' Brechzahl.

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