Fluorit

Superteleobjektive bringen eine Leistungsverbesserung durch Linsenelemente mit optischem Glas mit sich, aber dem sind natürlich auch Grenzen gesetzt. So hat der Grad der verbleibenden chromatischen Aberration eine Wirkung auf den Grad der Bildschärfe, die mit Tele- und Superteleobjektiven erzielt wird. Mit Hilfe verschiedener Dispersion seigenschaften unterschiedlicher Arten von optischem Glas, werden chromatische Abberationen korrigiert. Dabei werden die Ausbreitungsrichtungen der Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen angeglichen

 

Korrektur der chromatischen Abberation mit Prismen

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In einem Objektiv können bspw. 2 Wellenlängen (rot & blau) im selben Brennpunkt zusammengeführt werden indem eine konvexe Linse mit geringer Dispersion mit einer konkaven Linse mit großer Dispersion kombiniert werden. Eine Linse die 2 Wellenlängen (Farben) korrigiert, wird als achromatische Linse bezeichnet. Allerdings können nur 2 Farben korrigiert werden, sodass eine Dritte Farbe (Grün) weiterhin an einem anderen Brennpunkt ankommt. Diese Art von chromatischer Abberation, die selbst nach Korrekturmaßnahmen nicht vermieden werden kann, nennt sich sekundäres Spektrum (sekundäre chromatische Abberation).

 

Die Verwendung von Fluorit zur Produktion hochleistungsfähiger Linsen

Mit Fluorit , einem ganz besonderem Material, kann man theoretische Beschränkungen von optischem Glas überwinden und eine fast perfekte Korrektur chromatischer Aberrationen erzielen. Das optische Glas besteht aus Quarzsand als Hauptbestandteil, aber weiterhin auch aus Bariumoxid und Lanthan . Bei der Herstellung werden die Substanzen in einem Schmelzofen bei einer Temperatur von 1.300°C bis 1.400°C zusammen kombiniert. Dabei werden die Substanzen geschmolzen und langsam abgekühlt.

 

Vergleich der Korrektur von Farbaberrationen in einem Objektiv

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Fluorit ist auffallend, denn es hat eine kristalline Struktur und verfügt über außergewöhnliche Eigenschaften, die ein normales optisches Glas nicht bieten kann. Diese sind ein niedriger Brechungsindex und die geringe Dispersion. Die Dispersionseigenschaften von Fluorit sind im Wellenbereich von Rot bis Grün fast identisch mit optischem Glas. Sie unterscheiden sich enorm im Bereich der Wellenlängen von Grün bis Blau, was auch als anomale Teildispersion betitelt wird. Die besonderen Eigenschaften verbessern Superteleobjektive in ihrer Image-Leistung.

 

Optische Eigenschaften von optischem Glas und Fluorit

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Kombiniert man die konvexe Fluoritlinse mit einer konkaven Linse mit großer Dispersion aus optischem Glas, entsteht eine außergewöhnliche Teildispersionseigenschaft des Fluorits und dies sorgt für eine effiziente Kompensation des grünen Lichts. Das sekundäre Spektrum wird sehr reduziert und Rot, Grün, Blau, also alle drei Wellenlängen, werden im gleichen Brennpunkt zusammengeführt. So entsteht die perfekte Kompensation der chromatischen Aberration.

Wenn vorn konvex und hinten konkav als Muster bei Teleobjektiven genutzt wird, wird sich die Bildqualität des gesamten Bildbereichs bessern. Die physische Länge ist hier geringer als die Brennweite. Um einen hohen Schärfegrad nutzen zu können, muss der Brechungsindex der vorderen Linsengruppe unbedingt niedrig sein. Umso niedriger, desto besser der Schärfegrad! Fluorit trägt daher auch wesentlich zur Schärfeleistung von Objektiven bei.

Des weiteren trägt Fluorit durch seinen niedrigen Brechnungsindex dazu bei, dass durch technische Maßnahmen und den Einsatz von Fluorit-Linsen die Objektiv-Länge wesentlich reduziert werden kann und trotzdem eine hohe Bildqualität geboten wird.

Die Eigenschaften von Fluorit sind schon seit dem 19. Jahrhundert bekannt, aber natürliche Fluoritbrocken sind viel zu klein und eignen sich daher nur für Objektive für Mikroskope. Canon hat deshalb an einer Entwicklung gearbeitet, bei der es darum ging, synthetische Fluoridkristalle zu erstellen. Ende der 60er Jahre ist der Durchbruch gelungen. Im Jahre 1969 wurde das künstliche Fluorit im FL-F 300 mm 1:5,6 erstmals eingesetzt. Seither kam es schon in der FD-, New FD- und EF-Reihe und vielen anderen Objektiven von Canon zum Einsatz.

 

Einsatz von Fluorit- und UD-Linsen im Canon EF 300mm f/2.8L USM

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