Auflösungsvermögen


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Der Begriff Auflösungsvermögen bezeichnet die Unterscheidbarkeit feiner Strukturen, also z. B. den kleinsten noch wahrnehmbaren Abstand zweier punktförmiger Objekte. Durch die Angabe eines Winkelabstandes oder durch die Angabe des Abstandes gerade noch trennbarer Strukturen lässt er sich quantifizieren. Die Abhängigkeit der Auflösung vom Kontrast beschreibt die Kontrastübertragungsfunktion.

Inhaltsverzeichnis

Begrenzung der Auflösung

Die Auflösung optischer Instrumente ist durch Beugung begrenzt. Bei Fernrohren spricht man vom Rayleigh-Kriterium, bei Mikroskopen von der Abbeschen Auflösungsgrenze. Beiden gleich ist die Begrenzung auf etwa die halbe Wellenlänge des beobachteten Lichts. Unter Ausnutzung von nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie wie zum Beispiel Sättigung von Farbstoffübergängen in der STED Mikroskopie oder Ein-/Ausschalten der Farbstoffe in der photoaktivierten Lokalisationsmikroskopie kann die Auflösung weiter stark gesteigert werden. Auch durch die Größe der Sonde in der Rasterkraftmikroskopie oder der optischen Nahfeldmikroskopie kann die Auflösung bestimmt und weiter erhöht werden.

Auge

Das Auflösungsvermögen des bloßen Auges beträgt unter idealen Bedingungen etwa 0,5' bis 1' (entsprechend 1 mm auf 3-6 Meter). Es wird ähnlich wie bei optischen Instrumenten (siehe unten) durch die Größe der Pupille bestimmt. Der Abstand der Sehzellen in der Netzhautgrube, der Stelle schärfsten Sehens, ist dem Auflösungsvermögen des Auges angepasst. Er beträgt ca. 0,3'.

Bei durchschnittlichen Verhältnissen sind zwei Punkte getrennt wahrnehmbar, wenn ihr Winkelabstand 2' beträgt. Bei schwachen Objekten und zum Rand des Gesichtsfeldes hin nimmt die Sehschärfe jedoch merklich ab.

Demgegenüber ist die Erkennbarkeit feiner Strukturen höher. Sie kann z. B. bei Linien unter gutem Kontrast 0,3' erreichen, was durch einer Art Bildverarbeitung im Gehirn erreicht wird.

Auflösungsvermögen optischer Instrumente

Optische Geräte wie Fernrohr oder Mikroskop erweitern die Möglichkeiten des Auges - sowohl was sein Auflösungsvermögen als auch seine Helligkeits-Wahrnehmung betrifft. Bei visuellen Beobachtungen kann die Vergrößerung des Fernrohrs oder Mikroskops sinnvollerweise soweit gesteigert werden, bis die Winkelauflösung des optischen Gerätes an die des menschlichen Auges angepasst ist. Man spricht dann von der nützlichen Vergrößerung.

In der Astronomie begrenzt meist das Seeing das Auflösungsvermögen (Winkelauflösung) erdgebundener Teleskope auf etwa 1". Größere Teleskope bewirken hier also nicht automatisch eine bessere Auflösung. Damit diese erdgebundenen Teleskope ihre maximale Auflösung erreichen, bedarf es besonderer Techniken, zum Beispiel der adaptiven Optik oder der Speckle-Interferometrie. Das Hubble-Weltraumteleskop erreicht wegen des Wegfalls der störenden Atmosphäre eine Auflösung von etwa 0.05" bei sichtbaren Wellenlängen, sammelt dafür aber weniger Licht als Teleskope auf der Erdoberfläche ein.

Als Faustformel gilt für die beugungsbegrenzte Auflösung:

d = \frac{115 \ '' \cdot mm}{D}
d : Auflösungsvermögen
D : Öffnung

Durch "Zusammenschalten" mehrerer einzelner Teleskope lässt sich durch Interferometrie ein Bild mit der Auflösung berechnen, die dem maximalen Abstand der Teleskope entspricht.

Monitor

Monitore erzeugen Farben aus Pixeln der Farbpalette RGB (Rot, Grün und Blau). Der Abstand zwischen den Farbpunkten Rot, Grün, Blau (Farbtripel) sollte weniger als 0,28 mm betragen, da ansonsten die Farbe als Raster wahrgenommen wird. Bezugsgröße ist die deutliche Sehweite, bei der das Raster unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges liegen soll. Die Auflösung lässt sich wie folgt berechnen:

1 Pixel = 3 Löcher

Bei einer Auflösung von 72 dpi ergibt sich (1 inch = 2,54 cm):

72 Pixel/inch = 2,8 Pixel/mm bzw. ein Pixelabstand von 0,36 mm

Siehe auch

Literatur

  • Böhringer, Joachim; u. a.: Kompendium der Mediengestaltung, Berlin: Springer, 1. A. 2001, S. S. 84 ff., ISBN 3-540-43558-1

Weblinks







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