Fraunhofer-Objektiv

Objektive, die aus zwei Einzellinsen bestehen, die durch einen Luftspalt getrennt sind, werden nach ihrem Erfinder Joseph von Fraunhofer als Fraunhofer-Objektive bezeichnet. Fraunhofer-Objektive sind im Regelfall so ausgeführt, dass sie die chromatische Aberration für zwei Wellenlängen beseitigen. Das Fraunhofer-Objektiv ist daher ein Achromat.

C. A. Steinheil & Söhne stellten später ein anders aufgebautes achromatisches Doublet mit Luftspalt her.

Vorgeschichte

Fernrohre wiesen bis Mitte des 18. Jahrhunderts störende Farbfehler durch Dispersion des verwendeten Glases auf, die sogenannte chromatische Aberration. Mitte des 18. Jahrhunderts wurden dann die ersten zweilinsigen Objektive entwickelt, die relativ farbreine Beobachtungen gestatteten (achromatische Doublets).

Der unmittelbare Erfinder des achromatischen Doublets war der Engländer Chester Moor Hall. Er kombinierte eine Sammellinse aus Kronglas mit einer Zerstreuungslinse aus Flintglas. Die Linsen sind verkittet, d. h. die sich berührenden 'inneren' Oberflächen der beiden Linsen haben gegensätzlich gleiche Radien. Der mikroskopisch schmale Spalt ist dabei mit Kanadabalsam gefüllt. Die erste nennenswerte Verbreitung erfuhren achromatische Doublets durch John Dollond (1706–1761). Ein wichtiger weiterer Entwicklungsschritt wurde dann von Fraunhofer durch die Trennung der beiden Linsen und die Einführung eines Luftspalts geleistet.

Beschaffenheit

Wie bereits das Original-Doublet von Hall und Dollond basiert das Fraunhofer-Objektiv auf der Nutzung unterschiedlicher Linsenmaterialien, die sich in ihrem Lichtbrechungsindex unterscheiden. Dies ermöglicht es, dass zumindest zwei Farben ('rot' und 'blau') in einem gemeinsamen Brennpunkt vereint werden konnten. Dies bedeutet, dass die chromatische Aberration (bzw. Farblängsfehler), der auf Grund der unterschiedlichen Dispersion für verschiedene Wellenlängen entsteht, vermindert werden kann.[1]

Das Fraunhofer-Objektiv besteht aus einer Sammellinse aus Kronglas (niedriger Brechungsindex) sowie einer Zerstreuungslinse aus Flintglas (hoher Brechungsindex). Im Gegensatz zum Originalchromaten sind die beiden Linsen jedoch nicht verkittet. Stattdessen klafft zwischen ihnen ein schmaler Luftspalt. Diese Weiterentwicklung gestattet eine verbesserte Korrektur der Abbildungsfehler, da durch den Abstand der Linsen sowie die relative Unabhängigkeit aller Linsenradien mehr Freiheitsgrade bei der optischen Konstruktion verfügbar sind.

Wenn wir die Radien der optisch brechenden Oberflächen vom Objekt aus beginnend mit R1 bis R4 bezeichnen, ist ein Fraunhofer-Objektiv in der Regel wie folgt aufgebaut:

  • R1 > R2
  • R2 ist ähnlich aber nicht gleich R3
  • R4 > R3

Literatur
  1. Krosigk, Esther von, Gesammelte Schriften von Joseph von Fraunhofer, Vdm Verlag Dr. Müller, 2007, ISBN 978-3-8364-2275-8
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