Globuseffekt
Der Globuseffekt ist ein Phänomen, das bei visuell genutzten optischen Instrumenten, insbesondere dem Fernglas oder dem Teleskop, auftreten kann. Konstruiert man ein solches Instrument frei von optischer Verzeichnung, dann tritt beim Schwenken des Instruments der Eindruck eines auf einer (konvex) gekrümmten Oberfläche abrollenden Bildes auf. Dieser Effekt wurde bereits 1949 von dem Zeiss-Mitarbeiter Horst Köhler beschrieben[1]. In seinem Lehrbuch zur Optik führte er später den Begriff Bildverbiegung ein[2], der sich jedoch auf lange Sicht nicht durchsetzen konnte. Zur Behebung des Globuseffekts schlug er die Implementierung einer gewissen kissenförmigen Verzeichnung in den Fernglasbau vor, und experimentelle Studien von August Sonnefeld bestätigten eine Verbesserung der Abbildungseigenschaften visuell genutzter Teleskope mit kissenförmiger Verzeichnung[3].
Die Ursachen des Globuseffekts blieben lange Zeit im Dunkeln. Köhler spekulierte über die „unnatürliche Perspektive“, die beim Schwenken eines Fernglases über „ein in der Tiefe gegliedertes Objektfeld“ entstehe, ignorierte dabei jedoch die Tatsache, dass der Globuseffekt auch am nächtlichen Sternhimmel zu beobachten ist, d. h. bei Abwesenheit jeglicher perspektivischer Verzeichnungen. Kürzlich wurde ein Zusammenhang zwischen Globuseffekt und den speziellen Eigenschaften der menschlichen visuellen Wahrnehmung dargestellt[4], bei der eine zusätzliche tonnenförmige Verzeichnung in die Abbildung einfließt[5]. Die Quantität dieser Verzeichnung ist individuell verschieden, was auch den Umstand erklärt, dass einzelne Beobachter den Globuseffekt in unterschiedlich starker Ausprägung wahrnehmen[6].
Ein alternativer Ansatz[7] zur Erklärung des Globuseffekts kommt von dem Fachjournalisten und Optik-Spezialisten Walter E. Schön. Er erklärt, dass der beobachtete Effekt nicht der einer rollenden Kugel ist, sondern einem vertikal rotierenden Zylinder gleicht. Die scheinbare Kugelform, die von einigen Benutzern bemerkt wird, kommt dadurch zustande, dass das Sehfeld in einem Teleskop oder einem Fernglas kreisförmig ist. Die Illusion eines rotierenden Zylinders beim Schwenken wird durch die horizontale Bewegung des Bildes hervorgerufen, die (aufgrund der Winkelvergrößerung des optischen Instruments) schneller und gleichmäßiger (mit weniger Parallaxe) im Vergleich zum Sehen mit bloßen Augen erfolgt. Eine weitere Ursache, die hier eine Rolle spielt, ist, dass beim Schauen durch das vergrößernde optische Instrument in der Wahrnehmung die natürliche Verbindung von Kopf- und Bildbewegung aufgehoben ist. Wenn das Gehirn versucht, diese widersprüchlichen Signale zu interpretieren, entsteht die Illusion, dass sich das Bild langsamer am linken und rechten Rand bewegt als in der Mitte, wobei der Eindruck eines rotierenden Zylinders entsteht. Demzufolge wäre es zutreffender, anstelle des Begriffs Globuseffekt von einem Zylindereffekt zu sprechen. In diesem Sinne wurde kürzlich vorgeschlagen, zylindrische optische Elemente einzusetzen, um den Globuseffekt während des horizontalen Schwenkens, das in den meisten Anwendungen die dominierende Bewegungsrichtung vorgibt, zu reduzieren[8].
Einzelnachweise
- H. Köhler: Grundsätzliches zum Fernrohrsehen. Deutsche Optische Wochenschrift Nr. 35, Bd. 6, S. 41 (1949)
- A. König, H. Köhler: Die Fernrohre und Entfernungsmesser, Springer Verlag, 3. Auflage 1959, S. 120
- A. Sonnefeld: Über die Verzeichnung bei optischen Instrumenten, die in Verbindung mit dem blickenden Auge gebraucht werden. Deutsche Optische Wochenschrift Nr. 35, Bd. 13, S. 97 (1949)
- H. Merlitz: Distortion of binoculars revisited: Does the sweet spot exist?. JOSA A, Bd. 27, Nr. 1, S. 50–57 (2010)
- A.H.J. Oomes, J.J. Koenderink, A.J. Doorn, H. de Ridder: What are the uncurved lines in our visual field? A fresh look at Helmholtz's checkerboard. Perception Nr. 38, S. 1284 (2009)
- H. Merlitz: Handferngläser: Funktion, Leistung, Auswahl, 2. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, ISBN 978-3-8085-5775-4, (2019)
- Erklärung des Globuseffekts, Walter E. Schön, http://www.juelich-bonn.com/jForum/read.php?9,288850,288850#msg-288850
- Jan Koenderink: Telescopic horizon scanning. APPLIED OPTICS, Bd. 53, S. 8556–8563 (2014)
Literatur
- Lambert Spix: Fern-Seher. Ferngläser für Astronomie und Naturbeobachtung, 2009 (Seite 12–13). ISBN 978-3-938469-28-6
- Walter J. Schwab, Wolf Wehran: Optik für Jagd und Naturbeobachtung, 2011 (Abschnitt 1.8: Die Verzeichnung). ISBN 978-3-00-034895-2