Sammellinse

Definition und Wirkungsweise

Eine Sammellinse ist eine sphärisch geschliffene Linse mit positiver Brechkraft. Im sichtbaren Wellenlängenbereich wird sie auch Kollimator-, Konvex- oder Positivlinse genannt. Sie bündelt parallel einfallendes Licht in ihrer Brennebene. Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse einfallen, treffen sich im Brennpunkt. Mittelpunktsstrahlen gehen dabei ungebrochen durch die Linse.

Die Linse wandelt ein paralleles Lichtstrahlenbündel in ein konvergentes, also zusammenlaufendes Bündel um. Dadurch kann sie ein reelles Bild der Umgebung erzeugen. Bei weit entfernten Gegenständen entsteht ein scharfes Bild, wenn der Abstand zwischen Linse und Projektionsfläche der Brennweite entspricht. Starke Linsen erzeugen kleine Bilder.

In der Röntgenoptik besitzen Materialien eine negative Brechkraft. Deshalb wirken dort konkave Linsen als Sammellinsen.

Abbildungsqualität und Beschichtung

Linsen sind zentrale Bauelemente optischer Systeme. Einfache Glaslinsen brechen Licht verschiedener Wellenlängen unterschiedlich stark. Dadurch entsteht die chromatische Aberration, ein farbabhängiger Abbildungsfehler. Sie kann durch die Kombination von Linsen mit unterschiedlicher Brechkraft ausgeglichen werden.

Eine Antireflexbeschichtung, auch Vergütung oder Entspiegelung genannt, vermindert störende Reflexionen und verbessert die Transmission, also den Anteil des durchgelassenen Lichts. Wegen ihrer fouriertransformierenden Eigenschaften wird die Sammellinse außerdem als Fourierlinse bezeichnet.

Formen von Sammellinsen

Sammellinsen können in drei Grundformen gegossen oder geschliffen werden:

• Bikonvex: Beide Seiten sind nach außen gewölbt.
• Plankonvex: Eine Seite ist eben, die andere nach außen gewölbt; diese Form kommt beispielsweise bei Kartenlupen vor.
• Konkav-konvex: Eine Seite ist nach innen und die andere nach außen gewölbt.

Konkav-konvexe Linsen heißen auch Meniskuslinsen oder Menisken. Als Sammellinsen besitzen sie einen mondsichelähnlichen Querschnitt, bei dem die konvexe Seite stärker gekrümmt ist als die konkave. Bei umgekehrtem Krümmungsverhältnis würde die Linse als Zerstreuungslinse wirken. Meniskuslinsen werden für die meisten Brillen sowie häufig in mehrlinsigen Fotoobjektiven und zusammengesetzten Okularen eingesetzt, beispielsweise in Mittenzwey- und Weitwinkelokularen.

Typische Verwendungen

Sammellinsen dienen unter anderem als Vergrößerungsglas beziehungsweise Lupe und als Brillenglas zur Korrektur von Weitsichtigkeit. Sie können ein einfaches Foto- oder Fernrohrobjektiv bilden oder Bestandteil zusammengesetzter Objektive sein. Außerdem werden sie in Mikroskopen und Okularen verwendet. Fresnel-Linsen, eine besondere Bauform, kommen in Leuchttürmen und Tageslichtprojektoren zum Einsatz.