Petzvals porträttobjektiv

Tänk dig att sitta stilla i solen i en halvtimme. Inte blinka för mycket. Inte svälja. Håll blicken riktad mot ett mässingsrör ett par meter bort medan huvudet vilar mot en järnklämma som skruvats fast i en stolpe bakom nacken. Så såg det ut att bli porträtterad de första månaderna efter att daguerreotypin offentliggjordes i augusti 1839, i den mån någon alls försökte. Nästan alla tidiga daguerreotyper visar hus och gator, alltså motiv som inte rör sig. Människorna kom sedan, och de kom tack vare en matematiker i Wien som aldrig fotograferade särskilt mycket själv.

Felet satt i glaset

Entusiasmen efter Arago-sessionen den 19 augusti 1839 var enorm, men de som verkligen kunde något om optik såg genast var problemet låg. Kamerorna som Daguerre lät bygga var utrustade med en akromatisk dublett från den franske optikern Charles Chevalier, en fullkomligt hedervärd lins för en kikare eller ett mikroskop och en katastrof för porträtt. Den släppte igenom ljus motsvarande ungefär f/16. På en solig dag betydde det tiotalet minuter av exponering, ibland uppemot en halvtimme.

Kemin gick att förbättra, och den förbättrades snabbt. Men ljuset som når plåten sätts av glaset framför den, och där stod utvecklingen still. Optikerna arbetade som hantverkare hade gjort i hundra år. De slipade, provade, jämförde och slipade om. Rudolf Kingslake har beskrivit hur Chevalier själv var fullt medveten om sin lins svaghet och hur långt han kunde nå med sina metoder, nämligen att plocka fram dubletter ur hyllan och kombinera dem parvis för att se om någon slumpvis sammansättning blev bättre. Det var inte en metod som kunde lösa problemet.

Kretsen kring Furstenhof

I Wien fanns förutsättningar som få andra städer hade. Vid universitetet arbetade fysiker som stod i nära förbindelse med stadens optiska verkstäder, och den kontakten var uttalat oegennyttig. Universitetet såg det som en samhällsuppgift att förse industrin med vetenskap utan att begära något tillbaka.

Nyheten om daguerreotypin hade nått Wien tidigt, och matematikern Andreas von Ettingshausen skickades till Paris för att närvara vid presentationen och lära sig processen i detalj. Hemma i staden träffades en löst sammansatt krets i målaren och naturforskaren Carl Schuhs ateljé, en samling akademiker och praktiker som senare fått namnet Furstenhofkretsen efter kvarteret. Där fanns instrumentmakaren Simon Plössl, som redan hade byggt en egen daguerreotypkamera. Där fanns den unge fysikassistenten Anton Georg Martin, som fick uppdraget att behärska den nya processen. Där fanns också Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer, tredje generationen i en optikfirma som varit verksam i Wien sedan 1756.

Och där fanns Josef Maximilian Petzval, född 1807 i Szepesbéla i dåvarande Ungern, i dag Spišská Belá i Slovakien. Han var ingenjör i grunden, tog sin examen i Pest 1828 och räddade två år senare staden från en översvämning genom sina beräkningar av Donaus vallar. Från 1837 var han professor i matematik i Wien. Han bodde i ett nedlagt kamaldulenserkloster på Kahlenberg utanför staden, där han inrättade en egen glasverkstad, och han höll föreläsningar om sådant som tonsystem och hästars gångarter. Ettingshausen, som kände honom väl, övertalade honom att titta närmare på linsproblemet.

Artilleristerna som räknade ljus

Petzval gick till väga på ett sätt som ingen hade gjort förut. I stället för att slipa och prova räknade han. Han satte upp strålgången genom en tänkt lins matematiskt och beräknade vad varje yta gjorde med ljuset, innan en enda bit glas hade rörts. Voigtländer bidrog med det underlag som krävdes, alltså mätvärden på brytningsindex och dispersion för de glassorter som gick att köpa.

Räknearbetet var enormt. En modern dator gör det på bråkdelen av en sekund. Petzval behövde människor, och han fick dem från ett oväntat håll. Ärkehertig Ludwig, artilleriets generaldirektör, ställde en grupp artillerister till hans förfogande. Skälet var att artilleriet var ett av få yrken där det gjordes systematiska beräkningar, eftersom ballistik krävde det. Uppgifterna om hur många de var skiljer sig mellan källorna, men det handlade om ett tiotal soldater som satt och räknade strålgångar i ett halvår.

I maj 1840 var arbetet klart, och Petzval lämnade över två ritningar till Voigtländer. Den ena var ett porträttobjektiv med en ljusstyrka på f/3,6. Den andra var en landskapslins där han bytt bort ljus mot större bildvinkel och plattare bildfält. Den andra ritningen hamnade i en byrålåda och glömdes bort, vilket skulle få konsekvenser långt senare.

Fyra linser med ett hål i mitten

Konstruktionen är enkel att beskriva. Längst fram sitter en kittad akromatisk dublett. Därefter en bländare. Längst bak en andra dublett med luftspalt mellan glasen. Fyra linselement, två grupper.

Den främre gruppen är väl korrigerad för sfärisk aberration men skapar koma. Den bakre gruppen rättar till komat, och bländarens placering tar hand om det mesta av astigmatismen. Priset betalas i bildfältets krökning och i en bildvinkel som stannar vid omkring trettio grader. Det skarpa området vid full öppning motsvarar ungefär en tredjedel av brännvidden. En lins på 150 millimeter gav alltså en skarp cirkel på omkring femtio millimeter i diameter.

Det räckte precis. Ett porträtt av den tidens format rymdes i den cirkeln, och utanför den maskerade fotografen helt enkelt bort resten. Att just den bortmaskerade zonen, med sin virvlande oskärpa, hundra år senare skulle bli det som folk älskar mest med objektivet hade ingen kunnat gissa.

Räknat i ljusmängd var vinsten svindlande. Mot Daguerres ursprungliga optik hade Petzvals konstruktion något i storleksordningen tjugo gånger större ljusinsamlande förmåga. De första försöken gav enligt Josef Maria Eder ett porträtt på en och en kvarts minut med den oförändrade daguerreotypiprocessen. När kemiska accelerationsmetoder med brom och klor kom in i bilden, vilket skedde redan under 1840, sjönk tiden till någonstans mellan femton och trettio sekunder.

Det är där gränsen går mellan två sorters fotografi. Under en halvtimme kan ingen sitta utan att förvandlas till en mask. Under trettio sekunder kan en människa se ut som sig själv.

Mässingstuben som blev en industri

Voigtländer byggde 1841 en kamera runt objektivet, och den blev sin egen sensation. Daguerreotyp-Apparat zum Portraitiren var helt i metall, en konisk mässingstub på en fot med ställskruvar, och den gav runda bilder. Fotografen komponerade och ställde skärpan på en mattskiva, bar sedan hela kameran in i mörkrummet, bytte mattskivan mot den känsliggjorda plåten och bar tillbaka apparaten till stativet. Först då kunde bilden tas.

Kingslake uppger att omkring sjuttio exemplar tillverkades 1841 och sexhundra året därpå. Kompletta uppsättningar som bevarats till i dag räknas på ena handens fingrar. Voigtländer gjorde långt senare officiella repliker av sin egen kamera, och en av dem finns på Tekniska museet i Stockholm, tillverkad omkring 1930 med ljusstyrkan 1:3,7 instansad och med ett bildfält på ungefär hundra millimeter i diameter.

Objektivet var inte patenterat. Petzval hade inte skrivit något avtal, inte begärt licens och inte förbehållit sig någon andel. Han överlämnade specifikationerna till en vän i branschen på samma sätt som universitetet i årtionden hade överlämnat kunskap till stadens verkstäder. Voigtländer tog emot gåvan som en gåva och gav Petzval tvåtusen gulden i erkänsla, ungefär vad ett par ordinära objektiv kostade.

1841 skickades konstruktionen till en tävling som Société d’encouragement i Paris hade utlyst för att belöna en bättre fotografisk optik. Petzvals objektiv kom på andra plats. Förstaplatsen gick till en ny lins av Chevalier som var påtagligt sämre. Marknaden dömde annorlunda än juryn. Chevaliers lins försvann, och Petzvals kopierades av alla som kunde. I franska katalogpriskurser dyker den upp som dubbelobjektiv eller tyskt system, utan att uppfinnarens namn nämns någonstans.

Ateljéeran

Porträttateljén var faktiskt äldre än objektivet. I New York öppnade Alexander Wolcott och John Johnson i mars 1840 en lokal på Broadway som brukar räknas som världens första fotografiska porträttateljé. Deras lösning var en kamera utan lins, med en konkav spegel som samlade ljuset, och den fungerade förvånansvärt väl. Priset var att bilderna blev mycket små, ett par tum som mest.

Europas första ateljé öppnade Richard Beard den 23 mars 1841 i ett glashus på taket till Royal Polytechnic Institution i London. Beard var kolhandlare och patentspekulant, inte vetenskapsman, och han hade köpt de brittiska rättigheterna till spegelkameran. Han anställde kemisten John Frederick Goddard för att snabba upp processen med bromånga, och han lät dagsljuset sila genom blått glas för att kunderna skulle slippa blända sig blinda. Två år senare hade han bytt till Petzvals objektiv och kunde göra större bilder.

Det är i den skarven ateljéeran verkligen tar fart. Spegelkameran var en fyndig omväg som blev onödig så snart det fanns ett ljusstarkt objektiv, och från mitten av 1840-talet försvann den. Kvar blev en modell som skulle hålla i sextio år: ett glasrum högt upp i huset, ett stativ med en mässingstub, en nackstolpe, en fond och en fotograf som räknade sekunder högt. I slutet av 1840-talet fanns det daguerreotypister i varje amerikansk stad av någon storlek, och kringresande fotografer byggde om vagnar till ateljéer för att täcka byarna.

Sverige följde med. Lars Benzelstierna, som 1841 tog stadsvyer i Stockholm med exponeringstider kring halvtimmen, satt i oktober 1844 i Landskrona och gjorde ett porträtt av trettonåriga Maria Sofia Draminsky på en sjättedelsplåt. Det är den enda daguerreotyp som med säkerhet kan tillskrivas honom, och skillnaden mot vyerna är slående. Flickan sitter stilla, men hon sitter inte spänd.

Uppfinnaren som förlorade

För Petzval blev framgången bitter. Samarbetet med Voigtländer surnade i takt med att försäljningen växte, och 1845 ville han inte längre ha något att göra med firman. Han slutade använda dess verkstäder och började slipa och polera sina egna linser för hand. Eder berättar att han blev skicklig på det och sålde en del privat, men han startade aldrig någon rörelse.

1856 fick han en ny chans. Militärgeografiska institutet i Wien och statstryckeriet behövde en lins för det våta kollodiumförfarandet, och Petzval tog fram den bortglömda landskapsritningen från 1840, bearbetade den och tog patent tillsammans med optikern Carl Dietzler. Linsen kallades Photographischer Dialyt och lanserades 1857. Då kände Voigtländer igen konstruktionen. Han hade ju fått ritningen sexton år tidigare, flyttat sin produktion till Braunschweig utanför de österrikiska patentens räckvidd, och 1858 släppte han samma lins under namnet Orthoskop. Petzval stämde. Under processen framgick att han faktiskt hade glömt att han lämnat även den ritningen till sin nuvarande fiende, och när Voigtländer lade fram originalen och en prototyp från 1840 var saken avgjord.

Dietzler och Petzval fick medalj för sitt objektiv på Londonutställningen 1862, och strax därefter gick Dietzlers firma i konkurs. Några år tidigare hade det värsta redan hänt. 1859 bröt sig någon in i Petzvals hem och förstörde hans ritningar och manuskript, däribland ett arbete om optisk teori som hade tagit år att skriva. Han publicerade det aldrig. Efter det lämnade han optiken helt, slutade föreläsa i ämnet och ägnade resten av livet åt akustik, bland annat ett tonsystem med trettioen steg och ett stränginstrument han själv hade konstruerat. Han dog i Wien i september 1891, åttiofyra år gammal, aktad som vetenskapsman och utan att någonsin ha tjänat pengar på det han är känd för.

Vad som blev kvar

Konstruktionens svaghet, den svaga kanten, rättades i mitten av 1860-talet av aplanaten och senare av anastigmaterna, och kring sekelskiftet 1900 hade porträttobjektivet spelat ut sin roll som yrkesredskap. Men Petzvals grundidé visade sig otroligt seglivad. Fältkrökningen i optiska system bär hans namn. Amerikanska spaningssatelliter i Corona-programmet flög med Petzval-objektiv från 1962 till 1972. Många av dagens teleskop för astrofotografi bygger på samma princip, eftersom den bakre gruppen plattar ut bildfältet så att stjärnorna blir punkter ända ut i hörnen.

Och sedan finns det där andra livet. 2013 finansierade Lomography ett nytt Petzval-objektiv för moderna kameror via Kickstarter, och det gick över förväntan. Virvlarna i bakgrunden, som 1800-talets ateljéfotografer maskerade bort som ett fel, säljs i dag som hela poängen. I Poor Things från 2023 användes ombyggda Petzval-optiker för att ge filmen sitt vridna, drömlika utseende.

Det egentliga nedslaget 1840 är ändå inte virvlarna, och inte heller sekunderna. Det är metoden. Fram till dess hade fotografins utveckling drivits av kemister som blandade och av hantverkare som slipade. Petzval kom in i frågan med papper och penna, satte ett tiotal artillerister att räkna i ett halvår och fick ut en apparat som fungerade första gången den byggdes. Därmed blev optik en ingenjörsdisciplin, och därmed blev kameran något som gick att beräkna sig fram till i stället för att pröva sig fram till.

Allt som kom sedan, varje objektiv med ett namn och en ljusstyrka på ringen, står i skuld till en professor på Kahlenberg som lämnade bort sin ritning gratis och blev bestulen på resten.