Camera obscura (hålkamera) – den mörka kammaren som föregick fotografiet

Camera obscura (hålkamera) – upptäck den mörka kammaren som föregick fotografiet: enkel optik, projiceringsteknik och historisk innovation.

Camera obscura är latin och betyder "mörk kammare". Det är namnet på en enkel anordning som användes för att skapa bilder som skulle leda till att fotografiet uppfanns. Det engelska ordet för dagens fotografiska apparater är bara en förkortning av detta namn till "camera".

I sin enklaste form är camera obscura en enkel låda (som kan vara av rumsstorlek) med ett litet hål i ena sidan (se hålkamera för mer information om hur man bygger en sådan). Ljus från endast en del av scenen kommer att passera genom hålet och träffa en specifik del av bakväggen. (Projektionen kan göras på papper som en konstnär kan kopiera bilden på.) När hålen görs mindre blir bilden skarpare, men ljuskänsligheten minskar. Med denna enkla apparat är bilden alltid upp och ner. Genom att använda speglar, som i 1700-talets overheadversion, är det också möjligt att projicera en "rättvänd" bild.

Historia i korthet

Fenomenet att ljus som passerar genom en öppning bildar en uppochnedvänd projektion har varit känt i över tvåtusen år. Redan i antikens Grekland observerades liknande effekter, och i medeltiden beskrev flera lärda, särskilt den arabiska vetenskapsmannen Ibn al-Haytham (känd som Alhazen, omkring år 1000), opticsprinciperna noggrant. Camera obscura användes senare både som vetenskapligt hjälpmedel och som ritapparat av konstnärer och forskare under renässansen och framåt.

Hur den fungerar (optiska principer)

• Pinhole-effekt: Ljuset från varje punkt i motivet sprids i alla riktningar; endast de strålar som går genom öppningen träffar insidan av kammaren, vilket återger motivet i miniatyr och uppochned.
• Appertur och skärpa: Ett mindre hål ger större skärpedjup och skarpare konturer men mindre ljus, medan ett större hål ger ljusare men suddigare bild.
• Fokus och bildstorlek: Avståndet mellan hålet och bildytan avgör bildens storlek och skärpa. Längre avstånd ger en större men svagare bild.
• Linser: Senare versioner fick en enkel lins i stället för ett rent hål för att öka ljusstyrkan och förbättra skärpan.

Praktisk konstruktion

En enkel hålkamera kan byggas av en låda eller mörk dukad tältduk. Grundläggande delar:

• En tät, mörk lådkropp eller rumsstor mörk kammare.
• Ett litet, noggrant gjort hål i en vägg (metallfolie med nål fungerar bra för mindre modeller).
• En matt yta eller papper att projicera bilden på (bakväggen eller en skärm).
• Valfritt: en enkel lins för mer ljus och skärpa, eller en spegel för att vända bilden rättvänd.

Tips: om du vill göra fotografiska exponeringar i en hålkamera behöver du en ljuskänslig yta och noggrann täckning för att undvika ljusläckage. Se också hålkamera för bygginstruktioner och beräkningar av optimal hålstorlek.

Användning inom konst och vetenskap

Camera obscura användes av konstnärer som hjälpmedel för perspektiv och detaljer — den kunde projicera en trogen avbildning som konstnären sedan kunde måla av. Flera kända konstnärer, däribland vissa som nämns i diskussioner kring Vermeer, tros ha använt liknande optiska hjälpmedel. Inom vetenskap fungerade den som demonstrationsapparat för ljusets spridning och bildformation, och bidrog till utvecklingen av modern optik och så småningom fotografin.

Från camera obscura till fotografi

Camera obscura är en direkt föregångare till kameran som vi känner den idag. När man lade till ljuskänsliga medier (som på 1800-talet daguerreotypi och senare kemiska processer) och optiska linser fick man en praktisk metod att permanent fånga bilder. Många av begreppen — slutare, bländare (aperture) och fokusavstånd — återfinns redan i den enkla hålkammaren.

Säkerhet och begränsningar

• Utsätt inte en camera obscura för direkt solstrålning in i ögat — se till att man inte tittar direkt mot solen genom hålet.
• Uppnå ljusa bilder kräver antingen goda ljusförhållanden eller en lins; annars blir bilden svag och svår att se.
• Rumsstora camera obscura kräver ordentlig mörkläggning och en jämn projiceringsyta för bästa resultat.

Sammanfattningsvis är camera obscura både ett enkelt och djupt lärorikt exempel på optikens grunder och en historisk länk mellan ögats funktion, konstnärliga tekniker och uppfinningen av fotografi. För praktiska bygganvisningar och mer om hålkamerans användning, se vidare under hålkamera.

Upptäckt och ursprung

Det första omnämnandet och upptäckten av principerna bakom hålkameran, en föregångare till camera obscura, är Mozi (470 f.Kr. till 390 f.Kr.), en kinesisk filosof och grundare av mohismen. Senare förstod Aristoteles (384-322 f.Kr.) den optiska principen för hålkameran. Han betraktade halvmåneformen hos en delvis förmörkad sol som projicerades på marken genom hålen i en sil och mellanrummen mellan bladen på en platan.

Den första camera obscura byggdes senare av en irakisk vetenskapsman vid namn Abu Ali Al-Hasan Ibn al-Haytham, född i Basra (965-1039 e.Kr.), i västvärlden känd som Alhacen eller Alhazen, som utförde praktiska experiment om optik i sin bok om optik.

I sina olika experiment använde Ibn Al-Haitham termen "al-Bayt al-Muẓlim" (arabiska: البيت المظلم), som på engelska kan översättas med "dark room". I det experiment han genomförde för att fastställa att ljuset färdas i tid och med hastighet säger han: "Om hålet täcktes med en gardin och gardinen togs bort, kommer ljuset som färdas från hålet till den motsatta väggen att förbruka tid". Han upprepade samma erfarenhet när han fastställde att ljuset färdas i raka linjer. Det mest avslöjande experimentet som verkligen introducerade camera obscura var i hans studier av halvmåneformen hos solens bild under förmörkelser som han observerade på väggen mittemot ett litet hål som gjorts i fönsterluckorna. I sin berömda uppsats "Om förmörkelsens form" (Maqālah fī Sura al-Kosūf) (arab: مقالة في صورةالكسوف) kommenterade han sin observation: "Bilden av solen vid tiden för förmörkelsen, såvida den inte är total, visar att när dess ljus passerar genom ett smalt, runt hål och kastas på ett plan mittemot hålet tar det formen av en månskenssick".

I sitt experiment med solljuset utvidgade han sin observation av ljusets inträngning genom hålen till att dra slutsatsen att när solljuset når och tränger igenom hålet bildar det en konisk form vid de punkter som möts vid hålen, som senare bildar en annan konisk form som är omvänd till den första på den motsatta väggen i det mörka rummet. Detta sker när solljuset divergerar från punkten "ﺍ" tills det når en öppning "ﺏﺤ" och projiceras genom den på en skärm vid den lysande punkten "ﺩﻫ". Eftersom avståndet mellan bländaren och skärmen är obetydligt jämfört med avståndet mellan bländaren och solen, bör divergensen av solljuset efter att ha passerat genom bländaren vara obetydlig. Med andra ord bör "ﺏﺤ" vara ungefär lika med "ﺩﻫ". När strålarnas banor som utgör ytterligheterna av "ﻙﻁ" återförs i omvänd riktning, visar det sig att de möts i en punkt utanför öppningen och sedan divergerar igen mot solen, vilket illustreras i figur 1. Detta var verkligen den första exakta beskrivningen av Camera Obscura-fenomenet.

I kameratermer konvergerar ljuset in i rummet genom hålet och överför med sig föremålen som är vända mot det. Föremålet kommer att visas i full färg men upp och ner på den projicerade skärmen/väggen mittemot hålet i det mörka rummet. Förklaringen är att ljuset färdas i en rak linje och när några av de strålar som reflekteras från ett ljust föremål passerar genom det lilla hålet i det tunna materialet sprids de inte utan korsar varandra och bildar en uppochnedvänd bild på en platt vit yta som hålls parallellt med hålet. Ib Al-Haitham fastställde att ju mindre hålet är, desto tydligare blir bilden.

Även om både pinhole-kameran och camera obscura tillskrivs Ibn al-Haytham, beskrevs camera obscura först av Aristoteles, som var den förste som beskrev hur en bild bild bildas på ögat, med camera obscura som analogi. Alhazen säger (i den latinska översättningen), och med avseende på camera obscura: "Et nos non inventimus ita", vi uppfann inte detta.

Alhacens observationer av ljusets beteende genom ett pinhole

Frågor och svar

F: Vad är en camera obscura?

F: Vad är ursprunget till termen "camera obscura"?

F: Hur fungerar en camera obscura?

F: Är den projicerade bilden alltid upp och ner i en camera obscura?

F: Hur kan en konstnär skapa en kopia av den projicerade bilden i en camera obscura?

F: Är det möjligt att projicera en bild med rätt sida uppåt i en camera obscura?

F: Vad är skillnaden mellan en camera obscura och en hålkamera?

Sök med bokstav