Exkurs in die Weltraumteleskop-Optik - wie Blendung und Kontrastverlust mit älteren Laserverfahren entstehen können.
Aberrationen = Optische Fehler

Das Phänomen der Unschärfe eines Bildes einer Galaxie wurde 1990 durch die ersten Bilder des Weltraumteleskops "Hubble" einer breiten Öffentlichkeit bekannt: ein Stern zeigte ein helles Zentrum mit einem ausgedehnten Licht-Halo. Die Diagnose lautete: sphärische Aberration. Der Hauptspiegel war außen um 2 Mikrometer zu flach geraten. Die Bildqualität des Hubble-Weltraumteleskops war in den ersten Betriebsjahren durch einen Herstellungsfehler des Hauptspiegels begrenzt, der 1993 mit Hilfe des COSTAR-Spiegelsystems erfolgreich korrigiert werden konnte. Ein ideales Teleskop vereinigt parallele Lichtstrahlen, wie sie von einem Punkt aus den Tiefen des Weltraums kommen, in einem Punkt in der Brennebene. Bei einer sphärischen Aberration existiert keine eindeutige Brennebene mehr, ein Großteil des Lichtes landet davor oder dahinter. Das Resultat war der ausgedehnte Lichthalo (starburst), der jedes von Hubble aufgenommene Sternbild in den ersten Jahren umgab. Auch das Bild der Galaxie M 100 (li) zeigt dieses Phänomen.

In ähnlicher Weise können im menschlichen Auge vor allem in der Hornhaut durch angeborene sphärische Aberrationen und und andere Bildfehler wie das Coma Blendung und Kontrastverlust bestehen, die nicht durch eine Brille (evtl. aber durch harte Kontaktlinsen) korrigiert werden können. Man nennt sie Fehler höherer Ordnung (gemessen als RMS-Wert in µm, engl. higher order aberrations, HOA), im Gegensatz zu den Fehlern niedriger Ordnung wie Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit und Hornhautverkrümmung, die durch Brillengläser oder Kontaktlinsen ausgeglichen werden können.

Bei Lasern älterer Generationen enstanden durch Erzeugung von sphärischen Aberrationen am Rand zur ungelaserten Hornhaut und bei Verwendung zu kleiner optischer (gelaserter) Zonen diese oben beschriebenen störenden Erscheinungen. Laser der neueren Generation arbeiten meist mit wellenfrontoptimierten Strahlprofilen, die Blendung und Kontrastverlust minimiert haben. Nur bei sehr weiten Pupillen (Dunkelheit) und in den ersten Tagen nach Lasik können diese Phänomene jedoch noch auftreten.

• Fehler niedriger Ordnung: Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit (Defocus), Hornhautverkrümmung (Astigmatismus). Meßwert in Dioptien.
• Fehler höherer Ordnung (HOA): sphärische Aberration, Coma, Trifoil. Meßwert: RMS (root mean square) in µm

Sphärische Aberration (Öffnungsfehler)

Die sphärische Aberration der Hornhaut manifestiert sich bei Lichtstrahlen, die nahe am Rand der Horhaut durch die Pupille einfallen. Diese Lichtstrahlen werden in einer anderen Entfernung fokussiert als mittig einfallende Lichtstrahlen; die Folge ist ein leicht verschwommenes Bild. Achsenferne Parallelstrahlen werden stärker gebrochen als achsennahe Parallelstrahlen.

Coma (Asymmetriefehler)

Ein Coma (von lat.: Coma; Haar, Schweif) kann bei schräg durch die Pupille einfallendes Licht auftreten. Lichtstrahlen, die von einem Objektpunkt abseits der optischen Achse kommen, also als paralleles oder divergentes Strahlenbündel schräg durch die Pupille in das Auge einfallen, werden auch abseits der Netzhautmitte gebündelt. Anstelle eines scharfen Beugungsscheibchens entsteht ein Bildpunkt mit zum Rand der Optik gerichtetem „Schweif“, der dem Phänomen den Namen gibt (vom griechischen ??µ? = Haar). Durch Abblenden der Randstrahlen (Verengung der Pupille) kann die Erscheinung gemindert werden.

Quelle: wikipedia

Fehler höherer Ordnung als Zernicke-Polynome dargestellt

Die Fehler höherer Ordnung (HOA, higher order aberrations) werden primär bei optischen Geräten wie Spiegelteleskopen in der Astronomie oder bei Photapparaten berechnet. Die Anwendung beim menschlichen Auge stößt auf gewisse Grenzen, da die Messungen nicht einfach zu reproduzieren sind. Die Messung und Korrektur der Aberrationen höherer Ordnung (Wellenfront-Messung und Wellenfront-Lasik) ist wichtig bei Laserkorrekturen von Augen mit einem schon vor der Operation hohen RMS-Wert von HOA und bei Lasik-Nachbehandlungen wegen zu kleiner optischer Zone oder bei Dezentrierung der gelaserten Zone bei schon erfolgter Laserbehandlung.