Sphärische Aberration

Sphärische Aberration im menschlichen Auge ist ein Abbildungs- oder Öffnungsfehler, der durch die falsche Brechung von Licht in der Augenlinse entsteht. Lichtstrahlen, die durch den Rand der Linse fallen, werden anders gebrochen als im Zentrum. Das führt zu unscharfen Bildern, besonders am Rand des Sichtfeldes.

Sphärische Aberration im Detail erklärt

Sphärische Aberration ist in der Optik ein Schärfefehler, der auftritt, wenn Lichtstrahlen nicht korrekt auf einen Brennpunkt fokussiert werden. Der Brennpunkt ist der Punkt, an dem Lichtstrahlen, die durch die Augenlinse gebrochen werden, sich auf der Netzhaut treffen und ein scharfes Bild erzeugen.

Die Augenlinse ist vergleichbar mit einem Objektiv einer Kamera, da beide Lichtstrahlen brechen und sie auf eine Projektionsfläche fokussieren – im Auge auf die Netzhaut, bei der Kamera auf den Film oder Sensor. Durch ihre Krümmung sorgt die Linse dafür, dass die Strahlen korrekt gebündelt werden, ähnlich wie bei einem Kameraobjektiv, das durch seine Form den Brennpunkt bestimmt und so für scharfe Bilder sorgt. Es kommen Lichtstrahlen aus verschiedenen Winkeln und die Randstrahlen werden anders gebrochen als die Strahlen, die durch das Zentrum gehen.

Wenn man eine sphärische Aberration im Auge hat, werden die Lichtstrahlen, insbesondere die Randstrahlen, durch die Krümmung der Linse nicht gleichmässig auf eine einheitliche Brennweite fokussiert. Die Brennweite beschreibt den Abstand zwischen der Linse und dem Punkt, an dem die Strahlen idealerweise auf die Netzhaut treffen sollten. Statt dass alle Strahlen genau auf die Netzhaut gebündelt werden, haben die Randstrahlen eine andere Brennweite als die zentralen Strahlen, was zu Unschärfe und verzerrten Bildern führt. Dieses Problem tritt besonders bei weit geöffneter Pupille auf, etwa bei schwachem Licht.

Was sind die Ursachen einer sphärischen Aberration?

Sphärische Aberration im menschlichen Auge kann durch verschiedene natürliche Faktoren verursacht werden, welche die Lichtbrechung beeinträchtigen.

• Hornhautverkrümmung: Eine unregelmässige Krümmung der Hornhaut stört die Lichtbrechung und trägt zur Aberration bei. Wenn die Hornhaut nicht gleichmässig geformt ist, beeinflusst dies die Art und Weise, wie Licht ins Auge eintritt und beeinträchtigt somit die Schärfe des Bildes.

• Alterungsprozesse: Mit dem Alter verändert sich die Struktur der Linse, was die Brechungseigenschaft beeinträchtigt und eine sphärische Aberration verstärken kann. Diese Veränderungen führen zu einer Verringerung der Elastizität der Linse, wodurch es schwieriger wird, sich auf nahe Objekte zu fokussieren und die Bildschärfe insgesamt leidet.

• Veränderungen der Linse: Erkrankungen wie der Graue Star beeinträchtigen die Klarheit der Linse und beeinflussen die Lichtbrechung negativ. Beim Grauen Star trübt sich die Linse, was nicht nur die Sichtqualität beeinträchtigt, sondern auch die Brechung des Lichts verschlechtert und somit zur sphärischen Aberration beiträgt.

• Unterschiedliche Lichtbedingungen: Bei schwachem Licht öffnet sich die Pupille weiter, um mehr Licht hereinzulassen. Dadurch gelangen mehr Lichtstrahlen durch den Rand der Linse, was die Unschärfe und Verzerrungen verstärken kann. Das führt dazu, dass Bilder besonders in den Randbereichen des Sichtfeldes unscharf erscheinen.

Welche Symptome treten bei sphärischen Aberrationen auf?

Sphärische Aberration im Auge kann verschiedene Symptome hervorrufen, welche die Sehqualität beeinträchtigen.

• Unschärfe in der Sicht: Bilder erscheinen besonders in den Randbereichen des Sichtfeldes unscharf, während der zentrale Bereich oft klar bleibt. Dies kann das Lesen oder das Erkennen von Objekten erschweren.

• Farbsäume: An den Rändern von Objekten können farbige Ränder oder Säume sichtbar werden. Dies geschieht, weil unterschiedliche Wellenlängen des Lichts unterschiedlich gebrochen werden, was zu einer Unschärfe führt.

• Verzerrte Linien: Gerade Linien können an den Rändern gekrümmt oder verzogen erscheinen, was den Eindruck von verzerrten Bildern vermittelt und die Bildqualität beeinträchtigt.

• Verminderte Bildqualität: Die allgemeine Bildqualität kann leiden, was zu einer geringeren Detailgenauigkeit führt. Betroffene haben möglicherweise Schwierigkeiten, feine Details zu erkennen, insbesondere bei schwachem Licht.

• Lichtschwankungen: Bei hellem Licht kann es vorkommen, dass das Licht ungleichmässig ins Auge fällt, was zu störenden Reflexionen oder "Lichtblitzen" führt. Diese Effekte können ablenken und das Sehen zusätzlich erschweren.

Wie wird eine sphärische Aberration im Auge diagnostiziert?

Die Diagnose einer sphärischen Aberration im Auge gestaltet sich oft schwierig, da die Symptome häufig nur bei schlechten Lichtverhältnissen oder in bestimmten Situationen auftreten. Standard-Sehtests (z. B. Landolt-Sehtest) können meist keine eindeutigen Ergebnisse in Bezug auf sphärische Aberration liefern, da sie in der Regel auf allgemeine Sehschärfe abzielen.

Um sphärische Aberration zu diagnostizieren, können Augenärzte spezielle optische Tests durchführen, die auf die Lichtbrechung und das Sehverhalten bei verschiedenen Lichtverhältnissen fokussieren. Da die Symptome oft subtil sind und nicht immer in routinemässigen Augenuntersuchungen erfasst werden, ist eine umfassende Untersuchung notwendig, um eine sphärische Aberration genau zu diagnostizieren.

Wie kann eine sphärische Aberration korrigiert werden?

Sphärische Aberration kann mit verschiedenen Sehhilfen und Behandlungen korrigiert werden, um die Sehqualität zu verbessern.

• Brillen mit speziellen Gläsern: Spezielle Brillengläser, die gezielt für die Korrektur von Aberrationen entwickelt wurden, können die Brechungseigenschaften des Lichts verbessern. Diese Gläser können asphärische Designs haben, welche die Lichtstrahlen besser fokussieren und somit die Symptome der sphärischen Aberration verringern.

• Asphärische Kontaktlinsen: Ähnlich wie bei Brillen können auch spezielle Kontaktlinsen entworfen werden, um sphärische Aberration zu korrigieren. Asphärische Kontaktlinsen helfen dabei, das Licht gleichmässiger zu brechen und die Sicht zu verbessern.

• Refraktive Chirurgie: Augenlaserverfahren wie die Femto-LASIK oder die Trans-PRK können verwendet werden, um eine Hornhautverkrümmung zu lasern und somit dauerhaft zu korrigieren. Diese Behandlungen optimieren die Brechung des Lichts im Auge und reduzieren so die sphärische Aberration. Die Hornhaut wird dabei so geformt, dass sie die Lichtstrahlen besser fokussiert.

• Refraktiver Linsenaustausch: Diese Behandlung ist besonders bei Alterssichtigkeit (Presbyopie) effektiv. Dabei wird die körpereigene Linse entfernt und durch eine künstliche Linse ersetzt, die speziell für die Korrektur von Aberrationen ausgelegt ist. Diese Linsen bleiben ein Leben lang im Auge, fokussieren das Licht effizienter auf die Netzhaut und verbessern die Sehqualität deutlich. Mit dem Einsetzen einer Kunstlinse kann sich zudem kein Grauer Star mehr entwickeln, da die Kunstlinse sich im Gegensatz zur natürlichen Augenlinse nicht eintrüben kann.

Durch diese Methoden kann die Sehqualität verbessert und die Symptome der sphärischen Aberration signifikant reduziert werden, sodass Betroffene wieder klarer sehen können.