Einfluss sphärischer Aberrationen auf die Fokuslage von Mikroskopobjektiven

Zur Bewertung der Abbildungsqualität von Mikroskopobjektiven sind wellenoptische Kenngrößen einzusetzen. Aufgrund der Orthogonalität auf einer Kreisbasis und ihrer Zuordnung zu Abbildungsfehlern werden Zernike-Polynome zur Beschreibung der Wellenaberration benutzt. Bei hoher numerischer Apertur treten sphärische Aberrationen höherer Ordnungen auf. Sphärische Aberrationen werden miteinander und vor allem mit dem Defokusterm so kompensiert, dass sich eine Fokusebene - häufig als beste Fokusebene bezeichnet- daraus ableiten lässt. In dieser Ebene ergibt sich die maximale Definitionshelligkeit. Die Kompensation führt zu einer beachtlichen Abweichung zwischen paraxialer und bester Fokuslage. Es werden analytische Zusammenhänge zwischen Zernike-Koeffizienten für Defokus und für sphärische Aberrationen verschiedener Ordnung abgeleitet, und anhand numerischer Beispiele erläutert. Schließlich werden diese Zusammenhänge an praktischen Beispielen gezeigt.