Lochkamera

    Hallo Forum,

    ich möchte mal ein wenig mit einer Lochkamera experimentieren. Dabei stellte sich mir die Frage, wie groß das Loch eigentlich sein sollte. Gefunden habe ich eine Formel und diese angewendet. Der optimale Lochdurchmesser bei einer 350cm langen Röhre, im blauen Licht, wäre demnach knapp 2mm . Es geht darum des besten Wert zwischen Beugung und Abbildungsmaßstab zu finden.

    So weit so gut. Wenn ich nun den Abbildungsmaßstab ändere, z.B. das Rohr nur 1m lang mache, dafür aber auch das Loch kleiner mache, verliere ich dann etwas an Schärfe am Himmel? Vorausgesetzt die Abtastrate des Chips ist fein genug.

    Meiner Meinung nach nicht, aber ich wollte vorsichtshalber mal die Leute fragen, die so etwas wirklich Wissen.

    Oder stehe ich völlig auf dem Schlauch und die optimale Lochöffnung ist unabhängig von der "Brennweite" ?

    Viele Grüße,

    ralf

    Hallo Ralf,


    bei Wikipedia gibt es einen guten Artikel zum Thema Lochkamera. Dabei gibt es zwei Parameter die sich entgegen stehen. Zum einen der Durchmesser des Unschärfeflecks den eine Punktförmige Lichtquelle hinter dem Loch auf der Bildebene abbildet, zum anderen die Beugung, die durch den Durchgang des Lichts durch das Loch entsteht. Nun währe es für einen möglichst kleinen Unschärfefleck optimal, wenn das Loch möglichst klein wäre. Zur Minimierung der Beugung hingegen wäre eine möglichst große Öffnung optimal (wir kennen das ...). Diese beiden Faktoren laufen also diametral.


    Bei Wikipedia wird die Gleichung gut erklärt. Es läuft im Großen und Ganzen auf die Formel

    $D_{opt}\approx \sqrt{b}$ hinaus.


    Dabei ist $D_{opt}$ der optimale Durchmesser der Lochblende im Millimetern und b ist die Bildweite in Metern, also der Abstand der Bildebene von der Lochblende.


    Schaut man sich die Tabelle im Artikel an, wird klar, dass die Lichtstärke der Optik immer geringer wird, je größer die Bildweite b wird. Also sollte die Kamera möglichst klein sein, bei einem Auflagemaß von 44mm (DSLR) benötigst Du ein Loch von 0,21mm Durchmesser. Zu den 'eingebauten' Nachteilen einer Lochkamera gehört leider eine heftige Vignettierung, daher sind Flats unumgänglich ;)


    Viele Grüße

    Michael

    Hallo Ralf,


    hab auf die Schnelle leider keine schöne Darstellung des Beugungsbilds einer Lochblende in Abhängigkeit vom Abstand gefunden...


    Zum Verständnis kann man erst mal ein Gaußbündel annehmen, da lässt es sich schön analytisch rechnen. Dessen Radius im Abstand z ist minimal, wenn z genau der Rayleigh-Länge entspricht, dann ist der Strahlradius an der Blende $w0 = \sqrt{\frac{z \lambda}{\pi}}$ (da hast Du die Wurzel...).

    Der Strahldurchmesser im Abstand z ist dann das $\sqrt{2}$-fache des Lochdurchmessers, die Winkelauflösung damit proportional zu $\frac{1}{\sqrt{z}}$ - je weiter weg, desto lichtschwächer, aber desto besser die Auflösung.


    Gilt analog für eine homogen ausgeleuchtete kreisförmige Blende.


    Herzliche Grüße


    Holger

    :milky_way: 10" f/5 Newton-Bino :comet: 120mm f/5 Achromaten-Bino :hammer_and_wrench: 8" f/8 Jones-Schiefspiegler-Bino

    Hallo Michael, hallo Holger,

    den Wikipedia Artikel habe ich natürlich gelesen. Diese Formel bezieht sich m.M.n. aber nur auf die Schärfe des Bildes, nicht auf die Winkelauflösung am Himmel.

    Holger, ich habe so meine Schwierigkeiten mit Formeln, aber wenn ich das richtig lese dann ein kleines Loch ca. 0,1mm (kleiner macht keinen Sinn wegen der Beugung) und möglichst viel Abstand. Macht Sinn :)

    Dankeschön! ich muss dann wohl mal anfangen zu basteln. Mich interessiert es, was dabei herauskommt. Schließlich habe ich kein Glas im Strahlengang und kann z.B. meinen UV-Filter gut nutzen. Möglicherweise kann man sogar die Sonne abblenden und Protis sehen. Was mich aber ganz besonders interessiert ist die Schärfung eines solchen Bildes. Die PSF ist dann ja sehr eindeutig und einfach. Bei 3 oder 4 Metern sollte man eigentlich recht einfach Sonnenflecken sehen können. Muss dann nur den Fokus treffen ... :D

    Viele Grüße,

    ralf

    Das Experiment klingt spannend, ich kannte das bisher nur u.a. als Solargraphie 8)


    Die Lochkamera oder Astrofotografie so ganz analog (Solargraph) - Clear Sky-Blog
    Ich bin sehr glücklich über die Digitalisierung in der Astrofotografie. Schließlich war es meistens ein Krampf mit analogen Film ein tolles Astrofoto…
    www.clearskyblog.de



    CS & VG

    Stefan

    :star: Deep Sky: Sky-Watcher QUATTRO 150P | TS PHOTOLINE 106/700 f6.6 | ASKAR FRA300 Pro 60mm f/5 | Samyang 135mm F2.0 ED UMC :ringed_planet: Mond, Planeten (,Sonne): Sky-Watcher Skymax Mak-Cas 150/1800 | Sky-Watcher Skymax Mak-Cas 102/1300 :sun_with_face: Sonne: Lunt LS60MT Ha B1200 :camera: Kameras: ZWO ASI533MC Pro, ZWO ASI178MM, ZWO ASI178MC, ZWO ASI585MC, QHY 5III 715C :magnet: Autoguiding: Svbony SV106 | QHY 5III 178c :telescope: Montierung: iOptron CEM26 :high_voltage: Powerbank: FOX HALO 96K Power Pack :globe_showing_Europe_Africa: Webseite: https://www.junger.net/

    Dieses Foto hat 8 Jahre lang gedauert
    Eine Studentin einer britischen Universität hat mit einer Bierdose den Rekord für die längste Belichtungszeit aufgestellt.
    futurezone.at


    … und mein bisher einziger Ausflug ins Thema Lockkamera …


    Netart-Project dedicated to Roman Opalka: Camera Obscura 1-Inf

    :star: Deep Sky: Sky-Watcher QUATTRO 150P | TS PHOTOLINE 106/700 f6.6 | ASKAR FRA300 Pro 60mm f/5 | Samyang 135mm F2.0 ED UMC :ringed_planet: Mond, Planeten (,Sonne): Sky-Watcher Skymax Mak-Cas 150/1800 | Sky-Watcher Skymax Mak-Cas 102/1300 :sun_with_face: Sonne: Lunt LS60MT Ha B1200 :camera: Kameras: ZWO ASI533MC Pro, ZWO ASI178MM, ZWO ASI178MC, ZWO ASI585MC, QHY 5III 715C :magnet: Autoguiding: Svbony SV106 | QHY 5III 178c :telescope: Montierung: iOptron CEM26 :high_voltage: Powerbank: FOX HALO 96K Power Pack :globe_showing_Europe_Africa: Webseite: https://www.junger.net/

    Einmal editiert, zuletzt von stefanj9 ()

    Hallo Leute,

    schön, dass das Thema hier Anklang findet. Wir können gerne mal unsere Erfahrungen zusammentragen. Im künstlerischen Bereich habe ich auch schon einiges mit der Lochkamera gemacht, das Interessante ist, dass der Vordergrund genau so scharf ist wie der Hintergrund und man kann gaaaaanz nah ran ans Motiv.

    bei "Sonne" hatte ich das testweise schon einmal versucht. Das 5m lange Alurohr dient jetzt, zerschnitten, als Montierungsbeine. das Rohr war innen zwar geschwärzt, aber die Totalreflexion zerstörte den Kontrast. Das Rohr war einfach zu dünn. Jetzt möchte ich in einen größeren Durchmesser Streulichtblenden einbauen und mir ein "vernünftiges Loch" kaufen.

    Gruß,

    ralf

    Vielleicht war es doch gut, dass ich meine überflüssigen, in der Ecke stehenden, Elektroinstallationsrohre noch nicht weggeschmissen habe :D

    :star: Deep Sky: Sky-Watcher QUATTRO 150P | TS PHOTOLINE 106/700 f6.6 | ASKAR FRA300 Pro 60mm f/5 | Samyang 135mm F2.0 ED UMC :ringed_planet: Mond, Planeten (,Sonne): Sky-Watcher Skymax Mak-Cas 150/1800 | Sky-Watcher Skymax Mak-Cas 102/1300 :sun_with_face: Sonne: Lunt LS60MT Ha B1200 :camera: Kameras: ZWO ASI533MC Pro, ZWO ASI178MM, ZWO ASI178MC, ZWO ASI585MC, QHY 5III 715C :magnet: Autoguiding: Svbony SV106 | QHY 5III 178c :telescope: Montierung: iOptron CEM26 :high_voltage: Powerbank: FOX HALO 96K Power Pack :globe_showing_Europe_Africa: Webseite: https://www.junger.net/

    Hallo Ralf,


    Der Lochdurchmesser in Deinem ersten Beitrag (bzw. die Formel von Wikipedia) sind aber schon richtig, mit einem deutlich kleineren Loch verlierst Du Lichtstärke und Auflösung.


    Ich hab's schon mal erzählt, aber gern nochmal :D : ich hab mal im Chor des Naumburger Doms mit einer zufällig entstandenen Camera Obscura (kleines Loch irgendwo weit oben) die Sonne auf den Bodenfliesen beobachtet - das Sonnenbild war ca. 15 cm groß und man konnte bei den Flecken Umbra und Penumbra unterscheiden. Astronomie vom Feinsten :)


    Übrigens würde ich statt eines langen Rohrs einen dunklen Kellerraum verwenden, die Blende ins Fenster setzen und davor einen kleinen Spiegel montieren. Prinzip Coelostat.


    Herzliche Grüße, Holger

    :milky_way: 10" f/5 Newton-Bino :comet: 120mm f/5 Achromaten-Bino :hammer_and_wrench: 8" f/8 Jones-Schiefspiegler-Bino

    Einmal editiert, zuletzt von Cleo ()

    Gefällt mir 1
    Zitat von Cleo

    Der Lochdurchmesser in Deinem ersten Beitrag (bzw. die Formel von Wikipedia) sind aber schon richtig, mit einem deutlich kleineren Loch verlierst Du Lichtstärke und Auflösung.

    Hallo Holger,

    irgendetwas verstehe ich daran jetzt nicht. Lichtstärke ist klar, aber ich verliere Auflösung, wenn ich die Kamera weiter weg habe? Alles ndere bleibt gleich. Die Beugung wird natürlich dabei vergrößert, das ist klar, aber doch linear zur Entfernung, oder? Und die Streuung wird geringer, also insgesamt ein zwar dunkleres aber schärferes Bild -so meine Vorstellung.

    Wenn dem nicht so ist, und ich glaube dir da einfach mal, dann ist noch die Frage wichtig, was ist besser. kleines Loch - kleine Entfernung, oder größeres Loch und größere Entfernung ? Oder bleibt es gleich bei gleicher Blende?

    Das mit dem Dom ist klasse, so etwas habe ich auch mal ähnlich gesehen. Genau den Prozess will ich noch optimieren. Stacken, schärfen, nachführen ... Einen brauchbaren Keller haben wir hier nicht, aber ein leichtes 4m langes Rohr könnte ich mir vorstellen zu basteln. Aber vlt. muss es ja nur 1m lang sein, das Loch sehr klein und meine Kamera sehr kleinpixelig. bitte klärt mich auf ;)

    Viele Grüße,

    ralf

    Hallo Ralf,


    Bei ideal angepasster Lochgröße (1 mm für 1m, 2mm für 4m) liefert Dir das 4m-Teleskop eine Faktor 2 bessere Auflösung. Weichst Du von diesen Blendendurchmessern ab (egal in welche Richtung) wird die Auflösung schlechter.


    Bei 1mm Löchgröße und 4m Abstand liegst Du irgendwo dazwischen - besser als bei 1m Abstand, weil Du noch im Nahbereich bist, wo die PSF langsamer als linear wächst, aber schlechter als mit 2mm Blende, weil die Beugung stärker ist.


    Bitte nochmal in Ruhe lesen, ich finde es auch verwirrend :)


    Herzliche Grüße, Holger

    :milky_way: 10" f/5 Newton-Bino :comet: 120mm f/5 Achromaten-Bino :hammer_and_wrench: 8" f/8 Jones-Schiefspiegler-Bino

    Beim Nachthimmel kommt es auch auf die Lichtstärke an. Photonen werden zur Mangelware, wenn das Loch zu klein ist. Vergleiche die Lochkamera einfach mal mit der Augenpupille bei Nacht, die je nach Alter so bis ~6 mm aufmacht.

    Vielleicht kannst du günstig eine Irisblende irgendwo auftreiben und damit das Loch variabel gestalten. Oder dir eine Wechselaufnahme für verschiedene "Löcher" basteln. Ich denke z.B. an eine Drehscheibe mit verschieden großen Löchern zum Ausprobieren.

    Hallo Kalle,

    ich dachte eher an einen einzigen, sehr nahen Stern. Aber wer weiß, man kann ja weiter "spielen". Ein Einzelstern (bei Nacht) wäre deshalb interessant, weil er 1 zu 1 die PSF einer Punktlichtquelle zeigt, ohne Glas in Weg. Mit dieser PSF würde ich dann gerne mein Sonnenbild schärfen. Ich glaube so etwas hat noch niemand gemacht (hat sicher seinen Grund) aber beim Spielen gibt es ja bekanntlich kein Ziel.

    Viele Grüße,

    ralf


    By the way: wie kommt man an die grau unterlegten Zusätze unter dem Forennamen? "der Pate" zum Beispiel ... will ich auch ...

Jetzt mitmachen!

Sie haben noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registrieren Sie sich kostenlos und nehmen Sie an unserer Community teil!

Benutzerkonto erstellen Anmelden