miniatura|Esquema d'una cambra fosca de finals del . La cambra fosca o càmera obscura és un instrument òptic capaç d'obtenir la projecció plana d'una imatge sobre part de la seva superfície interior. Constituí un dels dispositius ancestrals que van conduir al desenvolupament de la fotografia. Els dispositius fotogràfics actuals van heretar la paraula cambra de les antigues cambres obscures.
Consisteix en una gran caixa hermèticament tancada en la que entren els raigs de llum reflectits pels objectes de l'exterior únicament a través d'un petit orifici practicat en una de les seves parets. Es produeix un efecte igual que el que succeeix quan s'observa a través d'una lent convergent on en aquest cas es projecta a la paret oposada una imatge de l'exterior invertida verticalment i horitzontalment, més petita i amb els colors fidels a la realitat. Per tant, això significa que la cambra obscura permet veure en una superfície el reflex dels fenòmens exteriors a la cambra. Cal especificar, però, que les imatges projectades no es poden retenir, són efímeres, ja que són produïdes pels rajos de llum. Posteriorment, l'evolució de la cambra obscura derivarà cap a la fotografia, de manera que ja es podran captar les imatges sobre una emulsió.
Etimologia El terme càmera obscura (del llatí camera obscura) va ser creat per Johannes Kepler en el seu tractat Ad Vitellionem Paralipomena de 1604. En ell, exposa el funcionament de la càmera obscura, que servirà per desenvolupar l'invent del telescopi.
Al mateix temps el concepte de «càmera» en òptica el va introduir per primera vegada el físic i matemàtic musulmà Alhacén, إبن الهيثم, nascut a Basra el 965. Ell va escriure el primer tractat òptic en el qual demostrava que les teories gregues sobre els rajos lluminosos no tenien fonament i eren errònies. Així, en el seu llibre va argumentar que els rajos lluminosos van des dels objectes a l'ull que els observa i no al revés, com havien afirmat els grecs Aristòtil i Euclides. Va ser el primer en descriure els principis de la "càmera obscura" construint un calaix obscur amb un petit orifici en una de les seves parets que, en ser travessat per un raig de llum, projectava invertida la imatge de l'objecte exterior. Aquest va ser el sistema precursor de les càmeres fotogràfiques modernes.
Usos Va ser utilitzada antigament com a ajuda per a dibuixar. La imatge, projectada sobre paper o un altre suport, podia servir de pauta per dibuixar sobre ella. Posteriorment, quan es van descobrir els materials fotosensibles, la cambra obscura es va convertir en càmera fotogràfica estenopeica (la que usa un simple orifici com a objectiu). Aquestes càmeres estaven molt limitades pel compromís necessari en establir el diàmetre de l'obertura: prou reduït perquè la imatge tingués una definició acceptable; prou gran perquè el temps d'exposició no fos massa llarg. L'ús de lents o jocs d'elles com a propòsit va convertir definitivament la cambra obscura en càmera fotogràfica.
Història 30.000 aC fins al 500 aC: possible inspiració per a l'art prehistòric i possible ús en cerimònies religioses, gnòmon miniatura|La projecció del gnòmon a la catedral de Santa Maria del Fiore durant el solstici del 21.07.2012 Hi ha teories que les ocurrències dels efectes de la cambra obscura van inspirar pintures rupestres paleolítiques. Les distorsions de les formes dels animals podrien haver estat degudes per les distorsions que es veuen quan les superfícies on estaven projectades les imatges no eren rectes o llises. També hi ha suggeriments que les projeccions de la càmera obscura podrien tenir un paper important a les estructures neolítiques, depenent del tipus d'ombra que es projectés: les del trajecte del sol servien per documentar-se del moviment solar i saber l'hora del dia; les de megàlits llunyans encara no se sap bé la seva funció exacta; i les dels assistents dels xamans quan aquests reunien a un grup de gent a l'estructura tenien el paper de fer creure a les persones que veien les ombres que aquestes eren esperits i que en tocar la paret on es projectaven tocaven amb el més enllà. Alguns astrònoms britànics han arribat a la conclusió de què la gent del Neolític també utilitzava les tombes de passadís amb un forat de 10 graus per poder veure estrelles que apareixien abans de l'ortus i l'ocàs abans que aquestes sostinguessin al cel, segurament per saber quan s'havien de mudar a llocs més alts durant la transició entre l'hivern i la primavera; o per realitzar ritus d'iniciació als joves.
Els gnòmons perforats projectaven una imatge del sol en un forat van ser exposats en els escrits xinesos de Zhoubi Suanjing (1046 aC-256 aC, amb material afegit fins al 220 dC). La ubicació del cercle brillant servia per mesurar els mesos i anys. A les cultures àrabs i europees la seva invenció va ser atribuïda posteriorment l'astrònom i matemàtic egipci Ibn Yunus cap al 1000 EC.
Es creu que alguns antics albiraments de déus i esperits, especialment en el culte al temple, van ser evocats per mitjà de projeccions de la càmera obscura.
Del 500 aC al 500 dC: primeres referències escrites Una de les primeres mencions conegudes de la càmera obscura es troben a un escrit xinès datat al . Mozi (墨子), un filòsof xinès i fundador de l'escola de lògica Moïsta va explicar en aquests escrits com la llum projectava imatges invertides sobre una paret quan aquesta llum passava per un petit orifici. No s'han trobat referències de la cambra obscura fins al .
Posteriorment, el filòsof grec Aristòtil va parlar sobre el tema als seus estudis Problems - Book XV, preguntant:"Per què quan el sol passa a través de formes quadrilàteres, com per exemple peces de vímet, no produeix una figura de forma rectangular sinó circular?"i més endavant:"Per què quan durant un eclipsi, si un ho mira a través d'un garbell o a través de fulles, com un plataner o qualsevol altre arbre de fulla ampla, o si un uneix els dits d'una mà sobre els dits de l'altre, els llamps són de forma creixent quan arriben a terra? És per la mateixa raó que quan la llum brilla a través d'un forat rectangular, sembla circular en forma de con?"Molts filòsofs i científics de l'oest es van preguntar el mateix abans d'arribar a la conclusió que les formes circulars eren les projeccions del sol. Una imatge projectada tindrà la forma de l'obertura quan la font de llum, l'obertura i el pla de projecció estan molt a prop. En canvi, la imatge projectada tindrà la forma de la font de llum quan estan molt separats (les formes que ells veien eren circulars a causa de la forma del sol).
Per tal de comprovar les seves sobre la llum Aristòtil va construir la primera cambra obscura de la qual es té notícia en la història. La va descriure de la següent manera: "Es fa passar la llum a través d'un petit forat fet en una habitació tancada per tots els seus costats. A la paret oposada al forat, es formarà la imatge del que es trobi davant".Euclides també va mencionar el fenomen de la cambra obscura per demostrar que la llum viatjava en línia recta al seu estudi Optics (300 AEC). No obstant això, en algunes traduccions no es poden trobar les observacions de res semblant a la cambra obscura. Això podria deure's al fet que Ignazio Danti l'any 1573 va afegir una anotació de la càmera obscura a la seva traducció.
Al , l'erudit grec Teó d'Alexandria va observar que quan la llum de les espelmes passava per un forat il·luminava una paret quan aquesta estava directament en línia amb l'obertura i el centre de l'espelma.
500 al 1100: Experiments i estudi de la llum El mag Merlí (539) utilitzava la càmera obscura amb fins estratègics durant la guerra que el rei Artús va mantenir contra els saxons. Als seus escrits, parlava que el forat s'havia de fer amb la banya d'un unicorn. Per això durant un temps es va dir la cambra màgica.
Al , el matemàtic i arquitecte romà d'Orient Antemi de Tral·les va experimentar amb els efectes relacionats amb la cambra obscura. Antemi coneixia i entenia com funcionava l'òptica, cosa que va demostrar al diagrama del raig de llum que va crear l'any 555 EC.
El , Al-Kindí va demostrar que quan la llum del costat dret d'una flama passava per l'obertura, acabava al costat esquerre de la pantalla. En canvi, la llum del costat esquerre de la flama quan passava per l'orifici acabava al costat dret de la pantalla.
El , Yu Chao-Lung projectava imatges d'una pagoda a una pantalla per tal d'estudiar la direcció i divergència dels raigs de llum.
El físic àrab Ibn al-Hàytham (965-1039) va explicar en el seu llibre sobre l'òptica (Book of Optics) que els rajos de llum viatjaven en línies rectes i es distingien pel cos que reflecteix els raigs.
Ibn al-Hàytham va descriure la càmera obscura i va realitzar un seguit d'experiments. Aquests experiments van consistir en deixar passar llum per diferents obertures. Per fer això va utilitzar 3 espelmes col·locades en línia recta. Entre les espelmes i la paret va col·locar una forma retallada amb l'objectiu de veure quins efectes es produïren. La imatge del sol en el moment de l'eclipsi, tret que sigui total, demostra que quan la llum passa per un forat rodó estret i s'emet en un pla enfront d'aquest forat, es pren la forma d'una lluna minvant. La imatge del sol mostra aquesta peculiaritat només quan el forat és molt petit, quan el forat s'engrandeix, la imatge canvia i el quan es produeix aquest canvi, l'amplada augmenta. Quan l'obertura és molt àmplia, la lluna minvant desapareixerà, i la llum apareixerà rodona quan el forat és rodó, quadrat si el forat és quadrat i si la forma de l'obertura és irregular, la llum de la paret adoptarà aquesta forma, sempre que el forat sigui ampli i el pla sobre el qual es llanci sigui paral·lel al forat.Al-Hàytham també va analitzar els raigs de llum solar i va arribar a la mateixa conclusió que Aristòtil. Ibn al-Hàytham informà que ells no havien inventat la cambra obscura. Els seus escrits van ser molt influents a Europa gràcies a les traduccions que es van començar a fer des de l'any 1200. Entre les persones que va inspirar es poden trobar Erazmus Ciolek Witelo, John Peckham, Roger Bacon, Leonardo Da Vinci, René Descartes i Johannes Kepler.
L'any 1088, el científic xinès Shen Kuo (1031-1095) va comparar en el seu llibre Dream Pool Essays un mirall còncau amb el forat pel qual passava la llum a la càmera obscura per tal d'explicar per què s'invertien les imatges. Quan un ocell està volant, a terra es veu com la seva ombra es mou en la mateixa direcció. Però si la seva imatge és recollida a través d'un petit forat d'una finestra, llavors l'ombra apareix en direcció contrària a l'ocell.[…] Això es basa en el mateix principi que la d'un mirall còncau. Aquest mirall té una superfície còncava. Si l'objecte és molt a prop, el mirall reflecteix l'objecte del dret. En canvi, si l'objecte es mou cada cop més lluny, hi ha un punt on la imatge desapareix i després la imatge apareix invertida. Per això el punt on la imatge desapareix és com el forat de la finestra.Shen Kuo va respondre a un dels escrits de Duan Chengshi, Miscellaneous Morsels from Youyang (840), dient que la imatge invertida de la pagoda apareixia invertida per culpa del mar.
1100 a 1400: eina òptica i astronòmica, entreteniment