Wie eine Lochkamera ohne Objektiv ein Bild erzeugt
Eine Lochkamera ist ein lichtdichter Kasten mit einem winzigen Loch in der Vorderwand. Von jedem Punkt des Motivs fällt durch dieses Loch nur ein schmales Lichtbündel auf die gegenüberliegende Rückwand, so entsteht dort ein kopfstehendes, seitenverkehrtes Bild. Eine Linse ist dafür nicht nötig, das Prinzip war als Camera obscura schon Jahrhunderte vor der Fotografie bekannt.
Weil kein Objektiv fokussieren muss, ist das Bild über den gesamten Entfernungsbereich gleichmäßig scharf, allerdings nie so scharf wie mit Glas. Den Abstand zwischen Loch und Bildebene nennt man wie beim Objektiv Brennweite. Sie bestimmt den Bildwinkel: Eine Schachtel mit 100 mm Tiefe und einem Blatt 9 × 13 cm zeigt rund 77 Grad diagonal.
Die optimale Lochblende berechnen
Die günstigste Größe der Lochblende ergibt sich aus einem Kompromiss zwischen geometrischer Unschärfe und Beugung. Bewährt hat sich die auf dem Rayleigh-Kriterium beruhende Formel d = 1,9 · √(f · λ), wobei für grünes Licht λ = 0,00055 mm eingesetzt wird. Alle Längen werden dabei in Millimetern gerechnet, das Ergebnis ist der Lochdurchmesser.
Ein Rechenbeispiel für eine Schachtel mit 100 mm Tiefe: 100 mal 0,00055 ergibt 0,055, die Wurzel daraus ist rund 0,2345, mal 1,9 ergibt rund 0,45 mm. Für 50 mm Tiefe liegt der optimale Durchmesser bei etwa 0,32 mm, für 150 mm bei etwa 0,55 mm. Wer die Lochblende zu groß sticht, erhält ein weiches, kontrastarmes Bild.
Blendenzahl und Belichtungszeit der Lochkamera
Die Blendenzahl berechnet sich wie bei jedem Objektiv als Brennweite geteilt durch Öffnungsdurchmesser. Die Schachtel mit 100 mm Tiefe und 0,45 mm Loch arbeitet also mit etwa f/220, eine Dose mit 50 mm Tiefe und 0,32 mm mit f/160. Typische Werte einer Lochkamera liegen zwischen f/150 und f/300, also weit jenseits jeder Objektivskala.
Für die Belichtungszeit hilft die Sonne-16-Regel als Ausgangspunkt. Ein Film mit ISO 100 braucht bei Sonne 1/100 Sekunde bei Blende 16. Der Schritt von f/16 auf f/220 entspricht dem Faktor (220/16)², also rund 190, die Zeit wächst damit auf knapp zwei Sekunden. Wegen des Schwarzschild-Effekts kommt bei langen Zeiten meist ein Zuschlag hinzu.
Eine Lochkamera aus Dose oder Schachtel basteln
Zum Basteln einer Lochkamera eignen sich eine Blechdose, eine Schuhschachtel oder eine leere Filmdose für Rollfilm. Das Innere wird matt schwarz gestrichen, damit kein Streulicht von den Innenwänden den Kontrast des Bildes mindert. In die Vorderwand kommt ein Fenster von etwa einem Zentimeter, hinter das später ein Stück dünnes Blech mit dem eigentlichen Loch geklebt wird.
Das Loch selbst entsteht in einem Stück Aluminium aus einer Getränkedose oder in Messingfolie. Eine feine Nähnadel wird unter leichtem Drehen durchgestochen, der Grat auf der Rückseite mit feinem Schleifpapier entfernt und der Vorgang wiederholt, bis die Öffnung rund ist. Als Verschluss genügt ein Streifen schwarzes Klebeband, der vor der Lochblende hochgeklappt wird.
Mit Fotopapier belichten und entwickeln
Fotopapier wird bei rotem Dunkelkammerlicht mit der Schichtseite zum Loch an der Rückwand befestigt, Schwarzweißpapier reagiert auf Rot kaum. Da es viel unempfindlicher als Film ist, dauern Belichtungen bei Sonnenschein meist eine bis mehrere Minuten. Die Kamera muss währenddessen absolut ruhig stehen, am besten mit einem Stein beschwert auf einer Mauer oder einem Pfosten.
Entwickelt wird das Blatt in den üblichen Schalen mit Papierentwickler, Stoppbad und Fixierer. Das Ergebnis ist ein Papiernegativ, auf dem der Himmel schwarz erscheint. Um ein Positiv zu erhalten, legt man es mit der Schicht auf ein frisches Blatt, beschwert beide mit einer Glasscheibe und belichtet kurz mit einer Lampe. Alternativ wird das Negativ gescannt und invertiert.
Lochkamera und Sonnenfinsternis: Projektion statt Blick
Bei einer Sonnenfinsternis wird oft ein Lochprojektor empfohlen, und der ist von einer Lochkamera zu unterscheiden. Durch ein kleines Loch in einem Karton fällt das Sonnenlicht auf einen zweiten Karton und zeichnet dort die teilweise verdeckte Sonnenscheibe. Man blickt dabei ausschließlich auf die Projektion, mit dem Rücken zur Sonne, niemals durch das Loch.
Die Größe des projizierten Sonnenbildes hängt nur vom Abstand ab. Bei einem Meter zwischen Loch und Schirm misst die Sonnenscheibe etwa 9 mm, bei zwei Metern rund 18 mm, weil die Sonne unter einem Winkel von gut einem halben Grad erscheint. Zum Basteln reichen zwei Pappen, eine Nadel und ein heller Untergrund für das Bild.