Camera obscura

Camera obscura – (z łac. "ciemny pokój"; ciemnia optyczna) – prosty przyrząd optyczny, w postaci zaciemnionej skrzynki lub pomieszczenia, umożliwiający rzutowanie na płaszczyznę odwróconego obrazu, za pomocą niewielkiego otworu o ściśle określonej średnicy lub prostego obiektywu w niektórych odmianach tego urządzenia.Pierwowzór aparatu fotograficznego


Camera obscura składa się z zaciemnionego wnętrza oraz otworu w jednej ze ścian o odpowiednio dobranej do wielkości urządzenia średnicy. Promienie świetlne padające na otwór ulegają załamaniu na jego krawędzi i w efekcie powstaje odwrócony obraz na przeciwległej ścianie kamery. Aby efekt był możliwy, średnica otworu musi być dobrana do wielkości kamery.

W praktyce większość stosowanych otworów zawiera się w zakresie od 0,3 do 1 mm. Użycie otworka o zbyt dużej średnicy uniemożliwi uzyskanie odwróconego obrazu, z kolei dobranie zbyt małej średnicy spowoduje spadek jakości obrazu na skutek dyfrakcji światła oraz zmniejszenie jasności uzyskiwanego obrazu.

Rzutowany obraz charakteryzuje się niewielką jasnością, głębią ostrości obejmującą wszystkie plany od zerowej odległości, aż do nieskończoności, bardzo miękkim obrazem (niska rozdzielczość optyczna), silną aberracją chromatyczną oraz brakiem dystorsji. Warto też wspomnieć, że otwór może mieć inny kształt niż koło np. trójkątny, czy owalny. Obraz wciąż będzie w takich wypadkach powstawał, chociaż będzie się różnił wizualnie od uzyskiwanego przy pomocy okrągłego otworu.

W praktyce camera obscura może stanowić zarówno wytwór ludzkich rąk, jak i rzadko występujący, naturalny fenomen. Na tej zasadzie działa np. oko łodzika, mięczaka morskiego.

 

Początków tego urządzenia można się doszukiwać w starożytnej Grecji. Arystoteles, podczas częściowego zaćmienia Słońca, zaobserwował obraz tworzony na ziemi przez promienie przechodzące między liśćmi drzewa^[2]. Euklides w swojej Optyceopisywał prostoliniowe rozchodzenie się światła i możliwość powstawania obrazu po przejściu promieni słonecznych przez niewielki otwór. Obserwacje prowadzone z użyciem tego prostego instrumentu optycznego były prowadzone przez starożytnych Chińczyków, Greków i Arabów.

Pierwszy opis technicznej realizacji oraz zastosowania camery obscury pochodzi z X w. n.e., kiedy to arabski uczony Ibn al-Haytham, znany również jako Alhazen, opisał uzyskanie odwróconego obrazu świec za pomocą ekranu z niewielkim otworem. W następnych wiekach technika otworkowa używana była głównie przez astronomów, dla których szczególnie przydatna okazywała się w obserwacjach Słońca.

Począwszy od czasów renesansu, camera obscura stopniowo zyskuje popularność również wśród malarzy, którzy używają jej dla określania poprawnej perspektywy. Urządzenia przez nich używane były najczęściej pomieszczeniami, namiotami lub dużymi pudłami. Działanie camery obscury opisują w tych czasach m.in. Leonardo da Vinci (1452–1519) oraz Giovanni Battista della Porta w pracy "Magia naturalis" z 1558 roku. Najwcześniejsza znana ilustracja camery obscury pochodzi natomiast z pracy "De Radio Astronomica et Geometrica Gemma Frisiusa" z roku 1544.

Z czasem zaczęto wyposażać te urządzenia w proste obiektywy, który znacznie podnosiły jasność uzyskiwanego obrazu oraz pozwalały zmniejszyć wymiary kamery. Stosowano również lustra, których zadaniem była zmiana orientacji rzutowanego obrazu tak, by zniwelować odwrócenie stronami obrazu w pionie oraz umożliwić obserwację obrazu od góry, co ułatwiało wykonywanie szkiców przy użyciu tak zmodyfikowanej camery obscury. Przyrządu tego używali liczni malarze, zwłaszcza w XVII i XVIII wieku, m.in. Vermeer, czy Canaletto, chociaż nie wszyscy artyści do tego się przyznawali.

W XIX wieku sporą popularnością cieszyły się specjalne budynki – kamery, stawiane zazwyczaj w miejscach, z których roztaczał się malowniczy widok i używane w celach zarobkowych. Wyposażone one były w udoskonalone soczewki, dzięki czemu obraz był ostrzejszy, jaśniejszy, a przez to bardziej atrakcyjny dla odbiorcy, niż we wcześniejszych konstrukcjach.

Camera obscura ma doniosłe znaczenie w rozwoju fotografii z dwóch względów. Po pierwsze, stanowi ona pierwowzór obiektywu, po drugie natomiast, to właśnie dzięki połączeniu camery obscury (wyposażonej w obiektyw) z materiałem światłoczułym, w 1826 roku Joseph Nicephore Niepce wykonał pierwszą w historii fotografię.