Athermale Korrektur optischer Systeme

Optische Systeme werden häufig in großen Temperaturbereichen eingesetzt. Dabei können sich Brechzahlen, Linsen-Radien und -Abstände so stark ändern, dass die Abbildungsleistung merklich abnimmt. Um temperaturstabile Optiken zu berechnen, optimiert man üblicherweise die Bildgüte des Systems gleichzeitig für zwei Konfigurationen, die zu unterschiedlichen Temperaturen gehören. Die Unterschiede beider Konfigurationen werden dabei mit Skalierungen ("pickups") oder mit Zwangsbedingungen ("constraints") modelliert. Dominierende Folge der Temperaturänderung ist eine Defokussierung des Systems. Die übrigen monochromatischen Bildfehler oder die Farbkorrektur ändern sich meist nur wenig. Für die temperaturstabile Auslegung eines optischen Systems reicht es deshalb aus, bei nur einer, mittleren Temperatur die üblichen Bildfehler und zusätzlich die Ableitung der Fokuslage nach der Temperatur zu korrigieren. Die Optimierung wird dadurch wesentlich erleichtert, und die hier vorgestellte paraxiale Näherung erlaubt einen genauen Einblick, welche Brechzahl-, Radien- und Abstandsänderung sich wie auf die Fokuslage auswirkt. Dies hilft bei der Wahl geeigneter Linsen- und Fassungsmaterialien.