Refraktoren (Refraktion = Brechung) sind die „klassischen“ Fernrohre, welche aus zumindest zwei Glaslinsen bestehen. Das konvexe Objektiv bricht die einfallenden Strahlen je nach Wellenlänge in unterschiedlichen Winkeln (kurzwelliges Blau wird stärker gebrochen als langwelliges Rot), weshalb die Brennpunkte der Farben sich nicht in einem Punkt treffen. Der Fehler in der Abbildung nennt sich chromatische Abberation (Farblängsfehler) und stellt die wesentliche Herausforderung bei Refraktoren dar. Aufgrund der chromatischen Abberation entstehen um Objekte (Sterne) Farbsäume: stellt man die rote Farbe scharf, sieht man einen blauen Farbsaum um den Stern und umgekehrt.

Die Korrektur von chromatischer Abberation erfolgt bei Objektiven durch die Kombination von mehreren Linsen mit unterschiedlichen Glassorten.

Achromaten

Der Begriff achromatisch kommt aus dem Griechischen und bedeutet „ohne Farbe.“ Eine achromatisches Objektiv besteht in der Regel aus zwei optischen Komponenten (Duplett), die miteinander verkittet sind (AK…Achromat + Kitt) oder einen Luftspalt zwischen den Linsen haben, der eine unterschiedliche Krümmung der innenliegenden Linsen ermöglicht (Fraunhofer Achromaten).

In der Regel handelt es sich bei den Linsen um ein Element mit einem niedrigen Brechungsindex (Kronglas) und positiver Brechkraft, sowie ein Element mit hohem Brechungsindex (Flintglas) und negativer Brechkraft. Achromatische Objektive korrigieren den Farbfehler hauptsächlich im blauen und roten Bereich des Lichts, was für viele Anwendungen ausreichend ist. Für astrophotographische Anwendungen sind Achromaten weniger gut geeignet.

Apochromaten

Apochromatische Linsen (apochromatisch heißt „frei von Farben“, farblos) finden in anspruchsvolleren Anwendungen Verwendung, bei denen eine präzise Farbkorrektur über einen breiteren Wellenlängenbereich erforderlich ist, wie beispielsweise in der Astrophotographie. Der Aufbau eines Apochromats umfasst in der Regel mehrere Linsenelemente unterschiedlicher Glassorten. Die aufwändigere Konstruktion und die hochwertigeren Materialien sind auch entsprechend teurer.

Die verwendeten Gläser haben geringe Dispersion und werden je nach Hersteller unterschiedlich bezeichnet:

• ED (extra low dispersion)
• SD (super excellent low dispersion)
• UL (ultra low dispersion)
• SLD (special low dispersion)
• ELD (extraordinary low dispersion)

Hinsichtlich der Materialien bei den Gläsern trifft man vielfach auf die folgenden:

• FLUORIT: Auch als Flussspat bekanntes Kristall CaF₂ (Calciumfluorit). Bei Fluorit-Apochromaten wird zumeist eine Fluorit-Frontlinse mit einer günstigeren innenliegenden Konkavlinse aus Kurzflintglas (Schott KzF2) kombiniert. Hoher Kontrast (dunkler Himmelshintergrund), hohe Farbreinheit und hohe Transmission kennzeichnen diese Spitzenoptiken.
• FLUORKRON: Fluorkron ist leichter und preiswerter herstellbar als Fluorit und auch haltbarer. Die bekanntesten sind FPL53 (von Ohara) und FK54 (von Schott) oder FCD10 (von Hoya). Der Begriff „FPL53“ steht für „Fluor-Phosphat-Lanthan 53“, wobei die Zahl 53 auf den spezifischen Glascode hinweist. Es handelt sich um ein Lanthan-basiertes Glas mit einer hohen Dispersion, was bedeutet, dass es Licht unterschiedlicher Farben stärker streut.

Designs von Apochromaten

Duplett, Triplett, Quadruplet…bezeichnet eigentlich nur die Anzahl der verbauten Linsen bzw. Linsengruppen. Eine spezielle Konstruktion bietet der PETZVAL-Apochromat. Dieser 4-Linser besteht aus zwei Gruppen zu je einem Linsenpaar. Die vordere Gruppe besteht aus einer Konvexlinse aus SD-Glas und die hintere Linse eine Konvexlinse aus ED-Glas. Bildfehler sind bei dieser Konstruktion bis zum Rand hin in hohem Maße korrigiert, jedoch zeigt sich eine Bildfeldwölbung, die mittels Flattener beseitigt werden muss.