Fotografia od A do Z: 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.

Rysunek obrazujący działanie camery obscury.

 
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 wg poniższego wzoru:

Metodę wyliczania optymalnej średnicy otworka opracował Jozef Petzval. Prezentowany powyżej wzór został poprawiony przez Lorda Rayleigha i w takiej formie obowiązuje do dziś. d - optymalna średnica otworu f - ogniskowa (odległość otworu od płaszczyzny, na którą rzutowany jest obraz);= λ - długość fali światła w metrach

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.

Łodzik (nautilus) - występujący w morzu mięczak, którego oko to przykład naturalnej camery obscury.