Achromat

Ein Achromat ist eine Verbundlinse, typischerweise aus zwei oder mehr Linsenelementen, die zwei Lichtwellenlängen in denselben Fokuspunkt bringt. Die praktische Auswirkung ist die Beseitigung der chromatischen Aberration, der Farbsäume, die entstehen, wenn eine einfache Linse verschiedene Farben unterschiedlich stark ablenkt. Die meisten Achromate kombinieren ein konvexes Element aus Kronglas mit einem konkaven Element aus Flintglas; die unterschiedlichen Brechungsindizes und Dispersionseigenschaften dieser Materialien werden so gewählt, dass rotes und blaues Licht in einer gemeinsamen Brennebene zusammenlaufen.

Die Mathematik des achromatischen Designs basiert auf dem Konzept der Abbe-Zahl, einem Maß dafür, wie sehr ein Glasmaterial Wellenlängen aufteilt. Kronglas hat typischerweise eine Abbe-Zahl um 58, Flintglas um 36. Durch die Kombination von Elementen mit unterschiedlichen Abbe-Zahlen kann der Konstrukteur die Brennweite für zwei gewählte Wellenlängen anpassen, üblicherweise Rot (etwa 656 nm) und Blau (etwa 486 nm), während er einen gewissen Restfehler bei grünen Wellenlängen akzeptiert. Dieser Restfehler wird sekundäres Spektrum genannt.

Achromate gibt es in standardisierten Ausführungen. Das Dublett, zwei zementierte Elemente, ist die gebräuchlichste Form; es ist kompakt, relativ kostengünstig und für mittlere Öffnungen und Bildfelder ausreichend. Teleskope, Mikroskopobjektive und Kameraobjektive nutzen häufig Dubletts als primäres Korrektuorelement. Tripletts und höherwertige Kombinationen fügen mehr Glaselemente hinzu, um das sekundäre Spektrum weiter zu reduzieren und gleichzeitig andere Aberrationen wie sphärische Aberration und Feldwölbung zu korrigieren. Apochromatische Designs, die drei Wellenlängen fokussieren und das sekundäre Spektrum auf nahezu unmerkliche Werte reduzieren, sind die Premiumoption, kosten aber deutlich mehr.

Die praktischen Grenzen eines Achromats hängen von der Öffnung (dem Durchmesser der Lichtsammelzone) und dem Bildfeld ab. Ein Achromat mit kleiner Öffnung, etwa f/15, zeigt auch bei einem einfachen Dublett hervorragende Farbkorrektur. Ein lichtstärker Achromat, etwa f/4, muss anspruchsvoller konstruiert sein, da größere Öffnungen und breitere Strahlenwinkel den Restfarbfehler verstärken. Die Verkittung der beiden Glaselemente ist entscheidend: wenn das Kitt altert oder die Elemente sich trennen, verliert die Linse ihre Farbkorrektur und zeigt wieder sichtbare Farbsäume.

Der Begriff Achromat stammt vom griechischen Präfix a (ohne) und chroma (Farbe). Er entstand im 18. Jahrhundert, als Optiker begannen, verschiedene Gläser gezielt zu kombinieren; davor zeigten alle Linsen Farbsäume. Heute bleibt der bescheidene Achromat trotz des Aufstiegs von Achromaten und exotischen Glastypen ein Standardgerät in der preiswerten Optik, zu finden in Labormikroskopen, Vermessungstelesköpen und Einstiegskameraobjektiven, wo moderate Farbkorrektur ausreicht und der Preis eine Rolle spielt.