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Astigmatismus Optik (Erklärung des Abbildungsfehlers)

Astigmatismus ist ein optischer Abbildungsfehler - er tritt in optischen Linsen auf. Wenn es sich dabei um das menschliche Auge handelt, spricht man von einer Fehlsichtigkeit (siehe: Astigmatismus / Auge). Als Folge können Betroffene in bestimmten Bereichen nicht mehr scharf sehen. Die Optik beschäftigt sich mit Licht sowie licht-brechendenen Medien, zum Beispiel Linsen. In diesem Artikel wird beschrieben, warum und wie das Licht beim Astigmatismus gebrochen wird.

Ursache eines Astigmatismus sind ungleichmäßig gewölbte Oberflächen des dioptrischen Apparates des Auges. Meist ist die Hornhaut unregelmäßig gekrümmt - daher wird Astigmatismus im Volksmund auch häufig mit Hornhautverkrümmung gleichgesetzt.

Die durchsichtige Hornhaut bricht das Licht (siehe dazu auch Linse/Optik), das heißt, sie verändert den Winkel der einfallenden Lichtstrahlung. Wenn sie nicht gleichmäßig gewöllbt ist, entstehen verschiedene Brennpunkte bzw. Brennlinien.

Astigmatismus: Brennpunkte / Brennlinien Astigmatismus: Brennpunkte / Brennlinien

Nun ist die Augenlinse aber nicht wie in der Grafik eine Halbkreislinie, sondern eine eine gewölbte Oberfläche. Man muss sich das Licht daher nicht als (Linien-) Strahl, sondern als "optische Bündel" vorstellen. Das führt zu unterschiedlichen Brennebenen (Brennlinien).

Astigmatismus: Brennpunkte / Brennlinien Astigmatismus: Brennpunkte / Brennlinien

Wenn man das verstanden hat, wird auch deutlich, wie ein Astigmatismus funktioniert. Denn die verschiedenen Brennlinien führen im Auge zu verschiedenen Brennebenen. Es gibt also beim astigmatischen Auge keine "optimale Brennebene", die Strahlenbündel werden in verschiednenen Brennebenen fokussiert. Die Kompromiss-Version, quasi das Bild, dass "am Besten funktioniert", nennt man "Kreis kleinster Verwirrung". Aber dieses Bild ist eben etwas unscharf.

Astigmatismus: Brennpunkte / Brennlinien Astigmatismus: Brennpunkte / Brennlinien

Charakterisiert wird der Astigmatismus durch die astigmatische Differenz, den Abstand zwischen den Brennlinien. Dieser wächst mit stärkerer Neigung des einfallenden Bündels zur optischen Achse, der Linsenstärke, der Linsendicke und der Linsengeometrie. So haben Bi-Linsen im Gegensatz zu durchgebogenen Linsenformen einen besonders starken Astigmatismus bei schräg einfallendem Einfallsbündel. Dieser Linsenfehler wurde im Mittelalter und früher Neuzeit zur Korrektur des Augenastigmatismus benutzt, indem man schräg durch die Bi-Brille durchsah und dadurch seinen eigenen Astigmatismus kompensierte.

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