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Die einsamen Linsen

In den letzten Tagen war zu hören, Deutschland brauche ein Ministerium für Einsamkeit, wie es die Briten jetzt bekommen, aber wer kümmert sich eigentlich um die Einsamkeit der Linsen in unseren Objektiven? Schließlich liest man in Datenblättern oft von beispielsweise „15 Linsen in 13 Gruppen“, was ja bedeutet, dass mindestens 11 Linsen in ihrer Gruppe ganz allein bleiben. Was sind überhaupt diese merkwürdigen „Gruppen“ und warum haben die meisten nur ein Mitglied?

Die Geschichte mit dem Ministerium für Einsamkeit ist wohlgemerkt kein Witz, auch wenn sich manche an Monty Pythons „Ministry of Silly Walks“ erinnert fühlen. Es ist aber auch in Großbritannien kein eigenständiges Ministerium, sondern nur ein zusätzlicher Aufgabenbereich, den die Sportministerin mit übernimmt (neben „Silly Walks“, vermute ich).

Aber zurück zu den einsamen Linsen … Das neue Zeiss Milvus 1.4/25 mm beispielsweise hat laut Datenblatt 15 Elemente in 13 Gruppen – oder „Gliedern“, wie Zeiss es nennt. Genauer gesagt gibt es zwei, hier rot markierte Paare von Linsen, während die übrigen 11 Linsen jeweils eine Gruppe (oder Glied) für sich bilden:

Die einsamen Linsen

Der Begriff der Linsengruppe ist nicht eindeutig definiert. Meist werden darunter die kleinsten funktionalen Einheiten des optischen Systems verstanden. Ein das Licht sammelndes Element beispielsweise kann aus einer einzelnen Sammellinse bestehen oder aus einer Sammel- und einer Zerstreuungslinse mit unterschiedlichem Brechungsindex zusammengesetzt sein. Während eine Einzellinse das Licht abhängig von der Wellenlänge unterschiedlich stark bricht, lässt sich die chromatische Aberration mit einem Zweilinser so weit korrigieren, dass sein Brechungsverhalten für zwei Wellenlängen identisch ist (und bei den anderen nicht mehr so stark abweicht). Bei Gruppen aus zwei Linsen handelt es sich meist um solche Achromaten. Die Linsen in einer Gruppe können zu einer optischen Einheit verkittet sein, aber das ist nicht zwingend. Tatsächlich kann man sich den Raum zwischen zwei nicht verkitteten Linsen als eigenständige sogenannte „Luftlinse“ vorstellen, deren Form ein Negativ der Oberflächen der beiden Glaslinsen ist, und diese (in ihrer optischen Wirkung nur schwache) Luftlinse wird in der optischen Rechnung berücksichtigt.

Die übrigen Linsen, die für sich alleine eine Gruppe bilden, sind zwar unkorrigiert und weisen daher meist alle für Linsen üblichen Abbildungsfehler auf. Die Objektive sind aber so konstruiert, dass sich die Fehler ihrer Einzellinsen insgesamt weitgehend aufheben. Welcher Abbildungsfehler der einen Linse durch welche anderen Linsen korrigiert wird, lässt sich nicht so einfach beschreiben und hat meist nichts mit der Einteilung in Gruppen zu tun.

Von Linsengruppen ist aber auch die Rede, wenn größere funktionale Einheiten eines Objektivs erklärt werden sollen. Canons EF 100–400 mm f/4.5–5.6L IS USM beispielsweise besteht laut Datenblatt aus 17 Elementen in 14 Gruppen. Bei der Beschreibung der Funktionsweise dieses Objektivs nennt Canon dagegen nur sechs größere Gruppen, die jeweils bis zu vier Linsen enthalten. Zwei davon dienen der Fokussierung, während die übrigen für die Brennweitenveränderung zuständig sind beziehungsweise zur Bildstabilisierung seitlich verschoben werden. Diese größeren Einheiten sind jeweils zu Zellen zusammengefasst. Die Lage der Linsen zueinander ist mechanisch fixiert, während sich die Gruppen im Ganzen gegeneinander verschieben, wenn man am Zoom- und/oder Fokusring dreht. Ob das EF 100–400 mm f/4.5–5.6L IS USM nun 14 oder nur sechs Linsengruppen enthält, ist also auch für den Hersteller eine Frage der Betrachtungsweise.

Und was lernen wir daraus? Die Zahl der Gruppen ist kein Qualitätsmerkmal. Wenn ein Objektiv deutlich weniger Gruppen als Linsen enthält, bedeutet das zwar, dass wenige „einsame“ Linsen übrig bleiben, und es vermutlich mehrere in sich korrigierte Achromate gibt. Für eine insgesamt hohe Korrektur der Abbildungsfehler ist das aber keineswegs erforderlich, denn im Idealfall kompensieren sich die Abbildungsfehler aller Linsen gegenseitig. Es ist nicht immer nötig, die von einer Linse erzeugten Fehler gleich durch die nächste Linse vollständig auszugleichen. Wir müssen uns keine Gedanken über die vermeintlich vereinsamten Linsen machen, denn tatsächlich bilden sie alle zusammen eine große Familie, die mehr leistet, als es irgendeines ihrer Mitglieder könnte.

Michael J. Hußmann
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Michael J. Hußmann

Michael J. Hußmann gilt als führender Experte für die Technik von Kameras und Objektiven im deutschsprachigen Raum. Er hat Informatik und Linguistik studiert und für einige Jahre als Wissenschaftler im Bereich der Künstlichen Intelligenz gearbeitet.

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