Der richtige Lochdurchmesser ergibt sich aus der Tiefe der Box mit der Formel von Rayleigh, d = 1,9 × Quadratwurzel aus (f × 0,00055 mm), und liegt bei gängigen Boxen zwischen 0,2 und 0,8 mm: Je tiefer die Box, desto größer muss das Loch sein. Der Lochdurchmesser ist alles, was man an der Optik einer Lochkamera einstellen kann, und er trennt ein lesbares Bild von grauem Brei. Alles entscheidet sich in wenigen Zehntelmillimetern, dort, wo eine herkömmliche Kamera eine Linse hätte.
Die Lochkamera hat kein Objektiv und lässt das Licht durch eine einzige Öffnung herein, deren Rolle der Einstiegsleitfaden zur Lochkamera erklärt: Dieses Loch übernimmt zugleich die Scharfstellung und die Blende. Seine Größe wird damit zum zentralen Parameter, und sie einzustellen heißt, zwischen Schärfe und Helligkeit abzuwägen.
Warum der Lochdurchmesser über die Schärfe entscheidet
Zwei gegensätzliche Phänomene streiten sich um das Bild, und der richtige Durchmesser ist der, der zwischen ihnen entscheidet.
Ein großes Loch lässt viel Licht durch, also kürzere Belichtungen, aber jeder Punkt der Szene wird als Fleck auf das Papier projiziert, der größer ist als das Loch selbst. Das Bild gewinnt an Helligkeit und verliert an Schärfe, denn diese Flecken überlappen sich.
Ein sehr enges Loch projiziert feinere Flecken und macht die Zeichnung schärfer, bis zu einer Schwelle. Darunter beginnt das Licht gebeugt zu werden: Beim Durchgang durch eine winzige Öffnung breitet es sich aus, statt geradeaus zu laufen, und das Bild wird wieder unscharf.
Zwischen dem zu großen Loch, das verschmiert, und dem zu kleinen Loch, das beugt, gibt es einen Durchmesser, bei dem das Bild so scharf wie möglich ist. Dieses Optimum sucht die Praxis, und eine Formel beschreibt es.
Der Durchmesser hängt von der Brennweite ab
Das Optimum ist kein absoluter Wert, denn es hängt von der Tiefe der Box ab, also vom Abstand zwischen Loch und Papier, der Brennweite der Lochkamera.
Die Logik ist einfach: Je tiefer die Box, desto größer das optimale Loch, und je flacher sie ist, desto kleiner muss es sein. In einer tiefen Box legt das Licht einen längeren Weg zurück, seine Flecken haben Zeit, breiter zu werden, und ein etwas größeres Loch gleicht das aus.
Deshalb passt ein und dasselbe Loch nicht zu allen Boxen. Eine Öffnung, die für eine flache Box perfekt ist, ist für eine tiefe Box zu klein, dort beugt sie das Licht, und das Bild verliert an Schärfe.
Die Formel für den optimalen Durchmesser
Optiker haben diesen Kompromiss in eine Gleichung gefasst. Der optimale Durchmesser d hängt von der Brennweite f und von der Wellenlänge des Lichts ab, Lambda genannt, nach einer Beziehung der Form:
d = k × Quadratwurzel aus (f × Lambda)
Die Konstante k beträgt in der verbreitetsten Formulierung, der von Lord Rayleigh, etwa 1,9, und für die Wellenlänge nimmt man einen Wert aus der Mitte des sichtbaren Spektrums, rund 0,00055 mm. Merk dir vor allem die Logik der Rechnung: Der Durchmesser wächst mit der Wurzel der Brennweite, also langsam. Verdoppelt man die Tiefe der Box, wird das Loch nur um einen Faktor von etwa 1,4 größer und nicht um das Zweifache.
In der Praxis legt diese Formel das Optimum bei den gängigen Einsteigerboxen in einen Bereich von 0,2 bis 0,8 mm. Eine flache Box liegt am unteren Ende des Bereichs, eine tiefe am oberen, und die meisten selbst gebauten Lochkameras bewegen sich irgendwo in der Mitte.
Für eine Box mit 10 cm Tiefe, also eine Brennweite von 100 mm, ergibt die Rechnung etwa 0,45 mm.
Ein zu großes oder zu kleines Loch erkennen
Das Optimum zu kennen hilft vor allem, die eigenen Fehlschläge zu lesen. In den Workshops tauchen zwei Bilder oft auf, und jedes verrät ein falsch bemessenes Loch.
Ein weiches, helles Foto, dessen Konturen verschwimmen, ohne dass Verwacklung im Spiel ist, deutet meist auf ein für die Box zu großes Loch hin. Ein dunkles, seltsam weiches Bild dagegen, das sehr lange Belichtungen brauchte, spricht für ein zu kleines Loch unterhalb der Beugungsschwelle. Die Logik dieser Verschlechterung ähnelt der beim misslungenen Foto, bei dem man lernt, von einem Fehler auf seine Ursache zu schließen.
Eine Abweichung vom Optimum bleibt in einem komfortablen Rahmen verträglich, und ein Loch, das etwas neben dem errechneten Wert liegt, liefert immer noch gute Bilder. Erst eine deutliche Abweichung sieht man.
Ein sauber gestochenes Loch zählt so viel wie die Größe
Die theoretisch beste Größe nützt nichts, wenn das Loch unsauber ist, und hier holt die Praxis die Rechnung ein. Eine ideal bemessene, aber grob ins Metall gestochene Öffnung ergibt ein weniger scharfes Bild als ein Loch, das etwas vom Sollmaß abweicht, aber vollkommen rund ist.
Ein unregelmäßiger Rand streut das Licht ungeordnet, genau wie ein zu großes Loch, und zerstört die Schärfe, die der richtige Durchmesser bringen sollte. Um ein Loch schön gleichmäßig zu stechen, legst du das Aluminium auf eine weiche Unterlage, drehst eine feine Nähnadel unter leichtem Druck, ohne auf einmal durchzustechen, und schleifst den Grat dann mit sehr feinem Schleifpapier ab.
Den Lochdurchmesser messen
Am einfachsten scannst du das durchstochene Blech mit hoher Auflösung, neben einem Lineal mit Skala, das unter denselben Bedingungen gescannt wird. Dann zählst du die Pixel des Lochs und die eines Millimeters auf dem Lineal, und das Verhältnis ergibt den Durchmesser. Ein Fadenzähler mit Skala liefert ebenfalls eine gute Größenordnung. Notfalls dient der Durchmesser der verwendeten Nadel, gemessen an dem Teil, der eingestochen wurde, als erste Schätzung.
Der Durchmesser bestimmt Belichtung und Papier
Der Durchmesser lässt sich nie isoliert einstellen, denn er bestimmt, wie viel Licht hereinkommt, und damit die Belichtungszeit. Ein kleineres Loch macht das Bild dunkler und verlängert das Warten: Der Lochkamera-Rechner gibt dir die Belichtungszeit, die zu deinem Loch passt. Zum Rechnen von Hand teilst du den Abstand zwischen Loch und Papier durch den Durchmesser, um die Blendenzahl der Lochkamera zu erhalten, und multiplizierst dann die Referenzzeit bei f/16 mit dem Quadrat des Verhältnisses zwischen dieser Blendenzahl und 16.
Eine überproportionale Verlängerung
Diese Verlängerung ist nicht einmal proportional, denn nach einigen Minuten verliert das Papier mit zunehmender Belichtungsdauer an Empfindlichkeit, ein Phänomen, das man Schwarzschild-Effekt nennt. Ein kleineres Loch kann die Belichtung daher von rund zehn Sekunden auf mehrere Minuten oder sogar eine Stunde treiben, viel mehr, als das bloße Flächenverhältnis erwarten ließe.
Bei einem gebrauchsfertigen Set ist diese Arbeit schon erledigt: Das Sténoflex-Set kommt mit einem Loch, das auf die Tiefe seiner Box bemessen und auf sein Papier abgestimmt ist. Dieses Loch misst theoretisch 0,26 mm, bei 47 mm Abstand zur Rückwand, also etwa f/180. Die optische Seite bleibt spannend zu verstehen, aber man kann gute Bilder machen, ohne sie selbst zu berechnen.
Im Lochdurchmesser verdichtet sich die Optik der Lochkamera: eine einzige Zahl, die über Licht und Schärfe entscheidet und die man ebenso zu spüren wie zu berechnen lernt.
Éric Marais — Fotograf, Autor zweier Bücher über die Lochkamera (Verlag Pearson) und Erfinder von Sténoflex. Seit den Anfängen leitet er Einführungsworkshops zur Lochkamera und zur analogen Entwicklung.