Anmerkungen

Das Prinzip der Lochkamera | Modellübersicht | Lochberechnung |

Auch wenn die Fotografie mit der Lochkamera vom Prinzip her einfach ist, läßt sich der Aufwand vor allem in Hinblick auf optimale Schärfe beträchtlich steigern. Dafür muss erstens ein geeigneter Lochdurchmesser verwendet werden und zweitens dieses Loch an seinen Rändern möglichst exakt in einem maximal dünnen lichtundurchlässigem Material gemacht werden.

Das Prinzip der Camera Obscura

Vier Merkmale bestimmen wesentlich die Eigenschaften einer Lochkamera:

  1. Der Bildträger (Größe, Lichtempfindlichkeit)
  2. Die Blendenöffnung (Lochgröße und Beschaffenheit)
  3. Der Abstand zwischen Loch und Projektionsfläche (der sog. „Kameraauszug“ oder „Auflagemaß“)
  4. Streulicht (lichtdicht, wenig Reflektionen im Kamerainneren, Sonnenblende)

Durch Variation dieser Punkte kann die Lochkamera der gewünschten Bildwirkung angepasst werden. Von Superweitwinkel bis zum Megartele zur Sonnenbeobachtung ist alles möglich. Pitoreske Unschärfe geht ebenso wie beinahe scharfe Aufnahmen. Beinahe deswegen, weil bei der Lochprojektion ein Gegenstandspunkt in der Projektion stets zu einem Fleck führt, der in der Mitte rund und an den Rändern elliptisch ist. Das Bild setzt sich also aus einer Vielzahl dieser sich überlappender Flecke zusammen.

warum eine Lochkamera unscharf ist
Warum eine Lochkamera immer unscharf ist

Mit den drei ersten Werten (Bildgröße, Lochdurchmesser und Kameraauszug) lassen sich Blende und Brennweite der Kamera ausrechnen. Kennt man dann noch die Lichtempfindlichkeit des Aufnahmematerials (ASA/DIN), so läßt sich mit einem Belichtungmesser die Belichtungszeit bestimmen. Allerdings wissen die meisten Belichtungsmesser mit so hohen Blendenwerten (kleinen Löchern) nichts anzufangen. Deshalb misst man den Wert für eine offenere Blende und verdoppelt die Belichtungszeit entsprechend der Blendenreihe. Mißt man also z.B. bei Blende 32 eine Belichtungszeit von 1/30s, so ergibt sich:

f/32f/45f/64f/90f/128
1/30s1/15s1/8s1/4s1/2s
Belichtungsmessung für kleine Blenden durch Verlängerung der Blendenreihe (Berücksichtigt nicht den Schwarzschildeffekt)

Zum Glück gibt es (auch im Internet) entsprechende Umrechnungstabellen, die Zwischenwerte und häufig auch den sogenannten Schwarzschild-Effekt berücksichtigen, der bei Langzeitbelichtung zu zunehmend längeren Belichtungszeiten führt.

Dreieckige Lochblende im Wald Strahlengang der Lochkamera

Ich benutze das Programm „Lochkamera“ in der Version 1.0.2 (lochkamera.exe) von Martin Ratzkowski mit Voreinstellungen für eine Vielzahl an Filmen. Leider ist die entsprechende Internetseite nicht mehr auffindbar.

Daß der Sonnenstrahl, der durch irgendeine Spalte dringt, in Form eines Kreises auf die gegenüberliegende Flache fällt, ist eine allen geläufige Tatsache. Dies erblickt man unter rissigen Dächern, in Kirchen mit durchlöcherten Fensterscheiben und ebenso unter jedem Baume. Von der wunderbaren Erscheinung dieser Sache angezogen, haben sich die Alten um die Erforschung der Ursachen Mühe gegeben. Aber ich habe bis heute noch keinen gefunden, der eine richtige Erklärung geliefert hätte.

Johannes Kepler: „Grundlagen der geometrischen Optik (im Anschluß an die Optik des Witelo)„.
Zitiert aus : „Ostwalds Klassiker der exakten Wissenschaften“, Band 198, Leipzig 1922

Modellübersicht:

ModellP1P2P3P4P5Dirkon
Format (cm)10 x 207,5 x 9,54,5 x 620,3 x 25,410 x 132,4 x 3,6
Laufweite (mm)90 (radial)27251507050
Lochd. (mm)0,290,190,164n.A.0,30,25
Bildwinkel/KB160°/n.A.130°110°94°94°47°
Blende f/xn.A.135152330240200
FilmhalterEigenbauPolaroid Magazin
für Mamiya RB67
Mamiya RB 67
pro S 120
Fidelity Elite
8×10 Kassette
Polaroid 545i
4×5 Halter
Papier
L x B x H (mm)330x230x110170x110x55130x105x70310x253x160240x132x90102x62x65
Gewicht (g)2230560615256077526
BJ.20042004?2005200620072005?
Modellübersicht Lochkamera P1 bis P5 und Dirkon
  • P1: Die erste preiswerte „Schachtelkamera“ von 2004 für Papiernegative 10×20 cm. Die Lichtempfindlichkeit des Fotopapiers muss durch Ausprobieren ermittelt werden. Als Besonderheit wird das Fotopapier im Abstand von 9 cm im Halbkreis angeordnet, so das ein spezieller Panoramaeffekt erreicht wird.
  • P2: Die P2 bietet ein Polaroid-Rückteil für Positive im Format 8,5 x 10,8 cm (3 1/4 x 4 1/4 in.) Das entspricht einer Bildfläche von 7,5 x 9,5 cm.

Bildwinkel der P2Der Bildwinkel der P2 beträgt rund 130°, d.h. 10 mm beim Kleinbildobjektiv.

Bei einem Lochdurchmesser von 0,2 mm ergibt sich so eine Blende von f/135.

Die Gummibänder sind praktisch, wenn man die Bildweite variieren möchte um für eine vorgegebene Lochblende die Schärfe zu justieren. Die Bildweite kann von 7 – 30 mm durch Zwischenringe variiert werden.
Beim Kleinbild entspricht das dann einem Brennweitenbereich von 4 – 17 mm Weitwinkelzoom.

Außerdem kann man eine Sonnenblende daran befestigen. Die Lochblende läßt sich durch die Befestigung mit Gummidichtungen schnell wechseln und passt auch auf die anderen Modelle.
Folgende Filme habe ich bisher genutzt:

690:Farbe, ISO 100, natürliche Farben mit höherer Sättigung, großer Temperaturbereich, tolerant bei Entwicklungszeiten.
Gute Ergebnisse. Leider nicht für Emulsionslift und image-transfer geeignet.
664:SW, ISO 100, mittlerer Kontrast, großer Tonwertumfang, feines Korn.
Da dieser Film auf kurze Belichtungszeiten kleiner 1/10 s ausgelegt ist, eignet er sich trotz des feinen Korns und des großen Tonwertumfangs nur bedingt.
667:SW, ISO 3000, mittleres Korn, hohe Empfindlichkeit.
Gut geeignet. Wegen der hohen Empfindlichkeit und der damit verbundenen kurzen Belichtungszeit ergeben sich ausgewogene Bilder mit gutem Tonwert und relativ schwacher Vignettierung.
669:Farbe, ISO 80, mittlerer Kontrast, mittleres Korn. Für Emulsionslift und image-transfer geeignet. Abgestimmt auf 1/125 s Belichtungszeit.
Die Reziprozitätseigenschaften dieses Films bewirken bei längeren Belichtungszeiten eine Farbverschiebung in den blaugrünen und bei kürzeren Belichtungszeiten in den rotgelben Bereich. Deshalb leider nur für ausgesuchte Motive, bei denen der Blaustich gestalterisch geeignet ist.
665:SW, ISO 80, ergibt Positiv + Negativ. Feines Korn und und ein großer Tonwertumfang zeichnen diesen Film aus. Soll auch für lithografischen Druck ausgezeichnet funktionieren.
Übersicht Polaroid-Filme

  • P3: Eine Mittelformatkamera mit 4,5 x 6 cm Negativformat für Rollfilm.

Bildwinkel der P3Der Bildwinkel der P3 beträgt bei einem Kameraauszug von 25 mm rund 110°, d.h. 15 mm beim Kleinbildobjektiv.

Bei einem Lochdurchmesser von 0,164 mm ergibt sich so eine Blende von f/152.


  • Dirkon: Kleinbildkamera, gebaut aus einem tschechischen Papiermodell aus dem Jahre 1979, verfeinert mit einer Lochblende aus Messing mit einem Öffnungsdurchmesser von 0,25 mm (f/200).

Bildwinkel der DirkonDer Bildwinkel der Dirkon beträgt rund 47°, d.h. 50 mm beim Kleinbild (Normalobjektiv)

  • P4: eine Planfilmkamera mit 20 x 25 cm Negativformat. Die Bildweite von 150 mm entspricht 20 mm Brennweite beim Kleinbildobjektiv. Bie Blende beträgt ~ 330.

Bildwinkel der P4

  • P5: Modell 2007. Eine Sperrholzkamera für 4 x 5 “ Planfilm inklusive Polaroidrückteil. Die Bildweite von 70 mm entspricht einem Kleinbildweitwinkel mit 20 mm Brennweite. Bei einem Lochdurchmesser von 0,3 mm ergibt sich eine Blende von ~ 240.

Bildwinkel der P4

Lochberechnung

Josef Petzval (1807-1891) ist vermutlich der Erste, der Mitte des 19. Jahr­hunderts beginnt, eine Formel zur Bestimmung des optimalen Lochdurchmessers für beste Schärfeleistung zu entwickeln. Diese Arbeit wird später von dem Britischen Nobelpreisträger Lord Ra­leigh (William Strutt) (1842-1919) verbessert und die Ergebnisse 10-jähriger Studien 1891 in seinem Buch „Nature“ veröffentlicht. Ausgehend von Raleighs Arbeiten sind im Laufe der Zeit weitere Formeln entwickelt worden um ein geeignetes Loch für möglichst scharfe Abbildungen zu berechnen:

Prof. PetzvalLochformel Petzval
Sir Raleigh
George Davison
Eric RennerLochformel Renner
Martin RatzkowskyLochformel Ratzkowsky
Schmidt-PlochLochformel Schmidt-Ploch
Lochformel Schmidt-Ploch
Lochformel Schmidt-Ploch
Lochformel Schmidt-Ploch

Annäherungsfunktion bei gegebenem Lochdurchmesser bzw Kameralänge:
Beliebige Kameralänge vorgegeben:
Lochformel Schmidt-Ploch

Beliebiger Öffnungsdurchmesser vorgegeben:
Lochformel Schmidt-Ploch
Lochformel Schmidt-Ploch
aus: Dr.Ulrich Clamor Schmidt-Ploch „Die Lochkamera, Abbildungsoptimierung, Physikalische Hintergründe“.

Gewiß ist die Vollkommenheit unerreichbar. Sie hat nur den Sinn, deinen Weg wie ein Stern zu leiten. Sie ist Richtung und Streben auf etwas hin. Doch nur auf deinen Weg kommt es an, und es gibt keine Vorräte, in deren Mitte du dich niederlassen könntest. Denn dann stirbt das Kraftfeld, das dich ausschließlich beseelt, und du gleichst einem Leichnam.

Antoine de Saint-Exupery, Die Stadt in der Wueste, Gesammelte Schriften Band 3