Ein Kameraobjektiv (auch als fotografisches Objektiv oder fotografisches Objektiv bekannt) ist ein optisches Objektiv oder eine Anordnung von Objektiven, die in Verbindung mit einem Kameragehäuse und einem Mechanismus verwendet werden, um Bilder von Objekten entweder auf einem fotografischen Film oder auf anderen Medien zu erstellen, die ein Bild chemisch oder chemisch speichern können elektronisch.

Grundsätzlich gibt es keinen wesentlichen Unterschied zwischen einem Objektiv, das für eine Fotokamera, eine Videokamera, ein Teleskop, ein Mikroskop oder ein anderes Gerät verwendet wird, aber das detaillierte Design und die Konstruktion sind unterschiedlich. Ein Objektiv ist möglicherweise dauerhaft an einer Kamera befestigt oder kann mit Objektiven mit unterschiedlichen Brennweiten, Blenden und anderen Eigenschaften ausgetauscht werden.

Während im Prinzip eine einfache konvexe Linse ausreicht, ist in der Praxis eine zusammengesetzte Linse erforderlich, die aus mehreren optischen Linsenelementen besteht, um die vielen auftretenden optischen Aberrationen (so weit wie möglich) zu korrigieren. Einige Aberrationen sind in jedem Linsensystem vorhanden. Es ist die Aufgabe des Objektivdesigners, diese auszugleichen und ein Design zu erstellen, das für den fotografischen Einsatz und möglicherweise für die Massenproduktion geeignet ist.

Typische geradlinige Linsen können als "verbesserte" Lochblenden "angesehen werden. Wie gezeigt, ist eine Lochblende einfach eine kleine Apertur, die die meisten Lichtstrahlen blockiert und idealerweise für jeden Punkt auf dem Bildsensor einen Strahl zum Objekt auswählt. Lochblenden haben einige schwerwiegende Einschränkungen:

Eine Lochkamera mit einer großen Blende ist verschwommen, da jedes Pixel im Wesentlichen der Schatten des Blendenstopps ist, sodass seine Größe nicht kleiner als die Größe der Blende ist (drittes Bild). Hier ist ein Pixel der Bereich des Detektors, der Licht von einem Punkt auf dem Objekt ausgesetzt ist.

Wenn Sie die Lochblende verkleinern, wird die Auflösung verbessert (bis zu einem gewissen Grad), die Menge des aufgenommenen Lichts wird jedoch verringert.

Ab einem bestimmten Punkt verbessert das Schrumpfen des Lochs die Auflösung aufgrund der Beugungsgrenze nicht. Wenn Sie das Loch überschreiten, wird das Bild unschärfer und dunkler.

Praktische Linsen können als Antwort auf die Frage betrachtet werden: "Wie kann eine Lochlinse modifiziert werden, um mehr Licht zuzulassen und eine kleinere Punktgröße zu erzielen?". Ein erster Schritt besteht darin, eine einfache konvexe Linse mit einer Brennweite an der Lochblende anzubringen, die der Entfernung zur Filmebene entspricht (vorausgesetzt, die Kamera nimmt Bilder von entfernten Objekten auf). Dadurch kann die Lochblende erheblich geöffnet werden (viertes Bild), da eine dünne konvexe Linse Lichtstrahlen proportional zu ihrem Abstand zur Achse der Linse biegt, wobei Strahlen auf die Mitte der Linse treffen, die gerade durch sie hindurchgeht. Die Geometrie ist fast die gleiche wie bei einer einfachen Lochblende, aber anstatt von einzelnen Lichtstrahlen beleuchtet zu werden, wird jeder Bildpunkt von einem fokussierten "Bleistift" aus Lichtstrahlen beleuchtet.

Ein Kameraobjektiv kann aus einer Reihe von Elementen bestehen: von einem wie beim Meniskusobjektiv des Box Brownie bis zu über 20 bei den komplexeren Zooms. Diese Elemente können selbst eine Gruppe von zusammengeklebten Linsen umfassen.

Das vordere Element ist entscheidend für die Leistung der gesamten Baugruppe. Bei allen modernen Linsen ist die Oberfläche beschichtet, um Abrieb, Streulicht und Oberflächenreflexion zu reduzieren und die Farbbalance anzupassen. Um die Aberration zu minimieren, wird die Krümmung normalerweise so eingestellt, dass der Einfallswinkel und der Brechungswinkel gleich sind. Bei einem Prime-Objektiv ist dies einfach, bei einem Zoom gibt es jedoch immer einen Kompromiss.

Die Linse wird normalerweise fokussiert, indem der Abstand von der Linsenanordnung zur Bildebene eingestellt wird oder indem Elemente der Linsenanordnung bewegt werden. Um die Leistung zu verbessern, verfügen einige Objektive über ein Nockensystem, das den Abstand zwischen den Gruppen anpasst, wenn das Objektiv fokussiert wird. Hersteller nennen dies verschiedene Dinge: Nikon nennt es CRC (Nahbereichskorrektur); Canon nennt es ein schwimmendes System; und Hasselblad und Mamiya nennen es FLE (schwebendes Linsenelement).

Glas ist aufgrund seiner guten optischen Eigenschaften und Kratzfestigkeit das am häufigsten verwendete Material zur Herstellung von Linsenelementen. Andere Materialien werden ebenfalls verwendet, wie Quarzglas, Fluorit, Kunststoffe wie Acryl (Plexiglas) und sogar Germanium und Meteoritenglas. Kunststoffe ermöglichen die Herstellung stark asphärischer Linsenelemente, die in Glas schwierig oder unmöglich herzustellen sind und die Herstellung und Leistung der Linsen vereinfachen oder verbessern. Kunststoffe werden nicht für die äußersten Elemente aller verwendet, sondern für die billigsten Linsen, da sie leicht zerkratzen. Geformte Kunststofflinsen werden seit vielen Jahren für die billigsten Einwegkameras verwendet und haben einen schlechten Ruf erlangt: Hersteller von Qualitätsoptiken verwenden in der Regel Euphemismen wie "optisches Harz". Da jedoch viele moderne, leistungsstarke (und hochpreisige) Objektive von bekannten Herstellern geformte oder hybride asphärische Elemente enthalten, sind nicht alle Objektive mit Kunststoffelementen von geringer fotografischer Qualität.

Die USAF-Auflösungstestkarte von 1951 ist eine Möglichkeit, das Auflösungsvermögen eines Objektivs zu messen. Die Qualität des Materials, der Beschichtungen und der Verarbeitung beeinflussen die Auflösung. Die Auflösung der Linse wird letztendlich durch Beugung begrenzt, und nur sehr wenige fotografische Linsen nähern sich dieser Auflösung. Diejenigen, die dies tun, werden als "beugungsbegrenzt" bezeichnet und sind normalerweise extrem teuer.

Heutzutage sind die meisten Linsen mehrfach beschichtet, um Linseneffekte und andere unerwünschte Effekte zu minimieren. Einige Linsen haben eine UV-Beschichtung, um das ultraviolette Licht fernzuhalten, das die Farbe beeinträchtigen könnte. Die meisten modernen optischen Zemente zum Verkleben von Glaselementen blockieren auch UV-Licht, sodass kein UV-Filter erforderlich ist. UV-Fotografen müssen große Anstrengungen unternehmen, um Linsen ohne Zement oder Beschichtungen zu finden.

Eine Linse verfügt meistens über einen Mechanismus zur Einstellung der Blende, normalerweise eine Irisblende, um die durchgelassene Lichtmenge zu regulieren. In frühen Kameramodellen wurde eine rotierende Platte oder ein Schieber mit unterschiedlich großen Löchern verwendet. Diese Waterhouse-Blenden befinden sich möglicherweise immer noch auf modernen, spezialisierten Objektiven. Ein Verschluss zur Regulierung der Zeit, in der Licht durchgelassen werden kann, kann in die Objektivbaugruppe (für eine bessere Bildqualität), in die Kamera oder sogar selten vor das Objektiv integriert werden. Einige Kameras mit Blattverschlüssen im Objektiv lassen die Blende weg, und der Verschluss hat eine doppelte Funktion.

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