mini|Lichtstarkes Foto-Normalobjektiv mit maximal geöffneter Blende mini|Zwei hochauflösende Mikroskopobjektive mini|2 historische Objektive Carl Zeiss, Jena, Nr. 145077 und Nr. 145078, Tessar 1:4,5 F=5,5 cm DRP 142294 (Baujahr vor 1910)

Ein Objektiv ist ein sammelndes optisches System, das eine reelle optische Abbildung eines Gegenstandes (Objektes) erzeugt. Es ist die wichtigste Komponente abbildender optischer Geräte, zum Beispiel von Kameras, Ferngläsern, Mikroskopen, Projektoren oder astronomischen Teleskopen. Das Wort Objektiv ist eine verkürzte Form von Objektivglas, das seit dem 18. Jahrhundert bezeugt ist. Das Objektivglas steht dabei zwischen Objekt und Abbildung.

Eigenschaften Das einfachste Objektiv ist eine einzelne Sammellinse, wie sie um 1608 die ersten Fernrohre hatten. Bestandteile eines Objektivs können jedoch sowohl Linsen als auch Spiegel oder (seltener) Beugungsgitter sein, die sich je nach Einsatzzweck in einem oder mehreren Tuben befinden, die innen geschwärzt und gerippt sind, um Streulicht zu reduzieren. Die Hauptmerkmale eines Objektivs sind dessen Brennweite, die für einen gegebenen Objektabstand den Abbildungsmaßstab bestimmt, und die Apertur (freie Öffnung der Frontlinse).

Weitere wichtige Eigenschaften sind die Abbildungsqualität, die durch eine geeignete Kombination mehrerer Linsen unterschiedlicher Brechungsindizes, Dicken und Krümmungsradien bestimmt wird und zur Verringerung optischer Abbildungsfehler dient, sowie die Streulichtempfindlichkeit, die möglichst gering sein sollte. Die Streulichtempfindlichkeit ist vor allem bei Gegenlicht wichtig und kann durch geschwärzte Blenden und Vergütung vermindert werden.

Weitere Eigenschaften sind die fotografische Lichtstärke (Öffnungsverhältnis) und die Naheinstellgrenze, die bestimmt, wie nah man an das Motiv „herangehen“ kann (siehe Makro-Objektiv).

In Kamerasystemen wird der mechanische, elektrische und elektronische Anschluss von Objektiven an ein Kameragehäuse festgelegt. Der Objektivanschluss wird in der Regel mit einem Objektivgewinde oder mit einem Objektivbajonett realisiert. Über die elektrischen Anschlüsse können elektrische Komponenten des Objektivs, wie zum Beispiel Motoren für die Veränderung der eingestellten Objektweite, die Veränderung der Brennweite oder die Bildstabilisierung mit Energie versorgt werden. Über die elektronischen Anschlüsse kann unidirektional oder bidirektional digitale Information zwischen Objektiv und Kameragehäuse ausgetauscht werden. Es gibt hierfür Autofokus-Objektive, bei denen die Entfernungseinstellung mit Hilfe von elektrischen Motoren gesteuert oder geregelt werden kann. Ferner kann auch die Brennweite bei Objektiven mit verstellbarer Brennweite (siehe Zoomobjektiv) über Motoren eingestellt werden.

Objektive aus digitalen Kamerasystemen sind in der Regel mit digitaler Technik ausgestattet und in der Lage, über digitale Schnittstellen mit dem Kameragehäuse zu kommunizieren.

Brennweite und Scharfstellung Die Größe des Bildes wird von der Brennweite f der Linse und dem Abstand g zwischen Gegenstand und Linse bestimmt. Als Näherung gilt, dass Gegenstände, die optisch „im Unendlichen“ liegen (als Faustformel: Entfernungen größer als das 20fache der Brennweite), direkt in der Fokalebene des Objektivs abgebildet werden, die auch seinen Brennpunkt (Fokus) enthält. Näher gelegene Objekte bilden sich erst etwas hinter dem Brennpunkt ab, wobei sich diese Bildweite b vereinfacht aus der Entfernung (Gegenstandsweite g) und der Linsengleichung ergibt

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Ebenso wie das Objekt ist das erzeugte Bild dreidimensional. Es kann aber nur in einer Ebene, der Bildebene, betrachtet bzw. fotografiert werden und erfordert daher – je nach Entfernung des Objekts – eine Scharfeinstellung (Fokussierung): bei Fernrohren und Ferngläsern durch Verschieben des Okulars (das die Funktion einer Lupe hat) bei Kameras durch Verschieben von Linsen oder optischer Gruppen im Objektiv bei Mikroskopen durch Verschieben des ganzen optischen Systems (Veränderung von g).

Verschoben wird über ein feines Gewinde entweder manuell oder, bei Geräten mit Autofokus, durch kleine Schrittmotoren. Frühere Kameras hatten einen auf Metallstangen laufenden Auszug (Balgen), der manchmal auch für Objektive verschiedener Brennweite zu benutzen war. Das Balgenprinzip wird auch heute noch in der Großbild- und Makrofotografie genutzt.

Systematik Man unterscheidet Objektive primär nach ihrem Verwendungszweck: Fotografisches Objektiv: Kamera- oder Fotoobjektiv (für Himmelsaufnahmen: Astrograf) Feldstecher- und Fernrohrobjektiv (bei Fernrohren) Hauptspiegel oder Teleskopspiegel (bei Spiegelteleskopen) Mikroskopobjektiv Projektionsobjektiv (für Dia- und andere Projektoren).

Systematik von Fotoobjektiven Es gibt keine größeren Unterschiede im Prinzip von Fotoobjektiven und Objektiven, die in anderen Geräten verwendet werden. Allerdings gibt es Abweichungen in einigen Details im Design und in der Konstruktion. Fotoobjektive können austauschbar (Wechselobjektiv) oder permanent an Fotokameras angebracht sein.

Nach Bildwinkel Bei Fotoobjektiven unterscheidet man weiter nach dem Bildwinkel, der bei gegebenem Bildformat die Brennweite bestimmt: Typ typischer Bildwinkel typische Brennweiten(bei Kleinbildformat, 36 mm × 24 mm, sonst Formatfaktor beachten) Zweck Normalobjektiv 40° bis 55° 40 bis 60 mm Das Bild wirkt auf normalen 10×15-Abzügen ohne die Effekte, die bei Weitwinkel- oder Teleobjektiven vorhanden sind. Teleobjektiv 2° bis 35° 65 bis 1200 mm (teils noch mehr) Sport- und Naturfotografie, für Porträts sind 85 bis 100 mm üblich, für Wildtier-Fotografie sehr lange Brennweiten Weitwinkelobjektiv 63° bis 114° 14 bis 35 mm Reportagefotografie, weite Szenen können mit hoher Tiefenschärfe abgebildet werden; Landschaftsfotografie Fischaugenobjektiv meist 180° 8/16 mm (zirkular/Vollbild) erfasst komplettes Gesichtsfeld mit der für den Bildwinkel erforderlichen Verzeichnung; künstlerische Effekte; Überwachungskameras, Spezialanwendungen wie die Messung der Bewölkung oder der Abdeckung des Himmels, die durch Baumblätter entsteht.onlinelibrary.wiley.com Zoomobjektiv unterschiedlich Objektive sind verstellbar (z. B. 24 bis 85 mm oder 70 bis 300 mm) Situationen, in denen Objektivwechsel umständlich sind (z. B. Vogelbeobachtung); Fotografie mit kompakter Ausrüstung

Zoomobjektive werden manchmal, wegen ihrer variablen Brennweite, nach dem relativen Brennweitenbereich kategorisiert (z. B. Zoomobjektiv 1:3 oder 3x Zoom, der Zoomfaktor entspricht der größten Brennweite dividiert durch die kleinste Brennweite). Sie sind umso schwerer und teurer, je lichtstärker sie sind und je besser Abbildungsfehler korrigiert werden. Des Weiteren gibt es Zoomobjektive, die sich an professionelle Fotografen richten und über den ganzen Brennweiten-Bereich dieselbe (relativ kleine) Blendenzahl aufweisen (z. B. 2,8), anstatt dass sich mit zunehmender Brennweite die Blendenzahl vergrößert (z. B. 4 bis 5,6).

Nach Bauart

Objektive mit integrierter Bildstabilisierung Cine-Objektiv Electric-Objektive (mit elektrischer Übertragung von Blendenwert etc. an die Kamera). Infrarotobjektiv Makroobjektiv Objektivanschluss Spiegellinsenobjektiv Tilt-und-Shift-Objektiv Vorsatzobjektiv

Grundkonstruktionen mini|Ein an einer DSLR montiertes Wechselobjektiv mit sehr kurzer Baulänge, ein sogenanntes „Pancake“ (inkl. Streulichtblende) mini|Das 30-cm-Objektiv (1:2,5/75 cm) der Satellitenkamera BMK 75 von Zeiss Oberkochen

Konstruktion von Fotoobjektiven mini|Schnittmodell eines Objektives Ein Fotoobjektiv kann aus einer Anzahl unterschiedlicher Elemente bestehen. Die ursprünglichste Form, bestehend aus einem Element, findet man in der Boxkamera „Brownie“ von Kodak. Komplexere Zoomobjektive können über 20 Linsen aufweisen, von denen teilweise manche aneinander fixiert sind und weitere Linsen gegeneinander verschiebbar sind.Understanding Camera Lenses In: Cambridge in Colour

Die an der Front positionierte Linse ist ein Schlüsselelement für die Performance eines Fotoobjektivs. Dieses Bauteil ist in allen modernen Objektiven beschichtet, um Abrasion, Lens Flare und Oberflächenreflexionen zu reduzieren, sowie um die Farbintensität zu regulieren.Eroded Lens Coatings Da solche Effekte oftmals allerdings gewünscht sind, lassen sich die Eigenschaften von Fotoobjektiven durch das Vorschalten spezieller Filter (Polarisationsfilter, UV-Filter) nochmals modulieren. Um Aberrationen zu vermeiden, ist die Kurvatur stets so gewählt, dass der Einfallswinkel dem Brechungswinkel entspricht, was bei Zoomobjektiven allerdings nicht vollkommen umsetzbar ist.

Als Baustoff für Linsensysteme ist Glas aufgrund seiner guten optischen Eigenschaften weit verbreitet. Andere Materialien sind Quarzglas, Fluorite, Kunststoffe wie Plexiglas und auch Stoffe wie Germanium oder Meteoritenglas.Fuori banda: gli obiettivi UV per la fotografia multispettrale. (PDF, italienisch) Kunststoffe erlauben die Produktion von asphärischen Linsenelementen, die aus Glas sehr schwierig zu produzieren sind und die Handhabung des Objektivs vereinfachen können. Die äußeren Linsenelemente sind in hochwertigen Objektiven nicht aus Kunststoffen gefertigt, da sie leichter zerkratzen als Glas.

Das Auflösungsvermögen solcher Systeme wird durch das verbaute Material, die Beschichtung und die Verarbeitung bestimmt, und kann beispielsweise durch das USAF-Chart festgestellt werden. Die Auflösung ist durch die Diffraktion begrenzt, allerdings gibt es nur sehr wenige (und sehr teure) Objektive, die sich an die Diffraktionslimitierung annähern. Moderne Linsensysteme sind mit zahlreichen Beschichtungen versehen, um ungewünschte Eigenschaften zu minimieren (beispielsweise UV-Beschichtung).

Der Fokus des Linsensystems wird durch die Distanz der Linse zur Objektebene eingestellt. Ein eingebautes Kamerasystem kann in manchen Systemen die Distanz zwischen den Systemen adjustieren, während das Objektiv auf ein Objekt fokussiert. Diese Technologie wird von den Herstellern unterschiedlich genannt (Close Range Correction, Floating System, Floating Lens Element etc.).

Verwendung Ein Projektor benutzt ein Objektiv, um ein stehendes oder bewegtes Bild vergrößert auf eine Bildwand zu projizieren.

In einem Mikroskop oder einem Teleskop betrachtet man das durch das Objektiv erzeugte reelle Bild sehr kleiner oder weit entfernter Objekte durch ein Okular, ein weiteres Linsensystem. Beim Mikroskop hat das Objektiv verglichen mit dem Okular eine kurze Brennweite, beim Teleskop hat es die größere Brennweite. Bei beiden liegt die Bildebene in der Nähe des Okulars.

Das Objektiv ist Teil von Fotoapparaten, Digital- und Videokameras. Es erzeugt dort ein reelles Bild in der Bildebene, wo sich der lichtempfindliche Film oder ein Bildsensor befindet.

Geschichte und Entwicklung Nach der Verwendung von Lochkameras mit glaslosen Öffnungen (siehe auch Camera obscura), wurden seit dem 17. Jahrhundert auch Glaslinsen für die Erzeugung von reellen Bildern benutzt. Um die Abbildungseigenschaften von optischen Geräten zu verbessern, wurden Objektive mit geeigneten Linsenkombinationen entwickelt.

Teleskopobjektive Die Suche nach leistungsfähigen Objektiven wurde anfangs von den Bedürfnissen der Astronomie bestimmt. Die ersten Objektive waren noch einteilige Sammellinsen aus Glas und zeigten starke chromatische und sphärische Aberrationen. Es gab verschiedene Weiterentwicklungen, um diese zu beseitigen oder zu minimieren:

die Verwendung langer Brennweiten mit kleinen Öffnungen, wie das Luftteleskop von Johannes Hevelius mit 45 m Länge, Mitte des 17. Jahrhunderts,