カメラ・オブスクラ
歴史

カメラ・オブスクラの原理となる、小さな穴を通る光によって像が映し出される現象については、東西において古代から知られている。
時代的により先行するのは中国であって、春秋時代の墨子の名を冠した『墨子』の経下には、「景の到するは午（交点）に在り、端有れば景と與に長し」と論じられている。同書の関連した章句と併せて解釈すると、穴を通った光が倒立した像を結ぶことについて述べたとみられる。これは、像の倒立の最初の記述であり、また光の直進性との関係の理解もほのめかされている。
それから長い空白の後、11世紀後半に北宋の技術官僚沈括は『夢渓筆談』卷三・辨證一で、光を一点で交わらせた後に投影すれば倒立した像がえられること説明し、それを「算家はこれを「格術」とよぶ」と紹介している。そして、カメラ・オブスクラと凹面鏡を具体例として説明している。また、現象の説明では、飛ぶ鳥の像の投影について述べている。さらに下って14世紀元の趙友欽（赵友钦、Zhao Youqin）は天文学書『革象新書』（革象新书）巻五で述べられているように、光源の明るさや距離、穴の大きさや形、スクリーンまでの距離を変えられる大掛かりな装置を製作し、詳しく実験をしている。
まとめると、中国では像の倒立とその原理は明らかになっていた。しかし、『墨子』『夢渓筆談』ともに、穴を一点として扱っている。趙友欽『革象新書』は穴の大きさの効果を実験的に確かめているが、形状の詳しい効果は見ていない。理論的な分析も特にない。そもそも、中国では体系的な幾何光学の理論が成立することはなかった。
現代の西洋科学につながる研究の流れにおいては、光学や視覚の理論はギリシャにおいて発生し、中世のアラビアで変革があり、それが１３世紀に欧州に入る。カメラ・オブスクラの発展も、その流れに沿て進展する。
まず、古代ギリシャにおいては、幾何学的な視覚論が発達し、「最古の光学書」ともいわれるユークリッドの『視学』などが成立している。しかし、それらにはカメラ・オブスクラに関係する記述はない。そもそも、視覚の成立における光の役割が理解されていなかった。
ピンホール現象は、数学的な学問の専門家よりも、広く様々な現象を扱う、自然学の研究者たちに最初に注目された。アリストテレス学派の『問題集』（？～6世紀）で論じられている、次の二つの問題が出発点になる。まず、さまざまに異なる形の隙間や穴を通った光が、どれも太陽の丸い形（あるいは日食時の欠けた形）を地面に投影するのはなぜかという問題。
もう一つは、四角形の穴を通った日の光の像が角ばっておらず、隅が丸いのはなぜかという問題。これらは、穴の大きさが異なるだけで、ともにピンホール現象であるが、『問題集』の中では両者を関係づけた記述はない。また、像の倒立の指摘もない。しかし、後者の問題は、後世、穴の形状とスクリーンの像との関係の理解の出発点となっていった。
9世紀の「アラブの哲学者」とよばれたキンディーはラテン語訳のみで残る『視学』で、穴を通過したロウソクの像の上下反転について幾何学的に正しく説明している。ここで穴の大きさは有限ではあるが、その代わりにロウソクもスクリーンも一次元の線として扱っている。また、像の投影が目的ではなく光の直進性の証明を意図している。なお、彼は後にイブン・ハイサムやケプラーがカメラ・オブスクラの分析で用いることになる、幾何光学上の手法（点状解析）を最初に導入したことも知られている。
ついで、10世紀から11世紀にかけてエジプトなどで活躍した物理学者・数学者・天文学者イブン・ハイサムは、視覚における光の役割を明らかにして、従来の視覚論の議論と光の性質の議論の関係を明確にした。また、点状解析を本格的に用い、様々な問題を幾何光学的に解いた。その一環として、カメラ・オブスクラの問題も取り扱われている。まず、大著『光学の書』(Kitab al-Manazir) の穴の大きが小さい場合についてのピンホール現象について、ただし光の性質を明らかにする実験の一つとして、記述している。また、『日食の形について』という論考で、穴を開けた暗い部屋の壁に日食を投影した像について、理論的に詳しく解析している。まず穴が円形の場合については、穴の大きさやスクリーンまでの距離がどう影響するかを詳しく解析し、その他の形の穴の場合はほぼ同じ分析が可能であると述べ、「穴がスクリーンまでの距離に比べて十分小さければ、穴の形は像に影響しない」と結論だけを述べている。科学史家の Raynoud はこの観測が実際になされた可能性を認めるが、その場合は固定された壁にほぼ垂直に光が当たる設定になっていることから、低い高度で起こった日食を捉えたことになる。このイブン・ハイサムの研究をさらに発展させたのは14世紀初頭の al-Farisi で、また実験においても飛ぶ鳥や雲の像を映しだして見せている。
また、天文学者 Al-Khujandī は10世紀にシャフレ・レイ近郊に天井の小さな穴を通して映し出される太陽の像を六分儀で計測する装置を建設した。ただし、これは太陽の位置を観測することが主眼の装置である。これを小規模化した装置はのちに、13世紀のマラーゲ天文台および15世紀のウルグ・ベク天文台でも建設された。1283年には金環食をマラーゲ天文台の Wabkanawi が食の大きさを含めて観測しており、科学史家 Mozaffari はカメラ・オブスクラが使われた可能性を指摘している。
これらのうち、イブン・ハイサムの『光学の書』(Kitab al-Manazir) は、ラテン語に翻訳されて西欧の光学研究に大きな影響を与えた
。また、上述の『問題集』やキンディーの『光学書』もラテン語訳され、参照されている。
ラテン語訳された古代や中世の文献に基づいて、西洋では13世紀中頃からロジャー・ベーコン、Pecham、ウィテロといった名だたる光学家がカメラ・オブスクラによる（特に太陽の）像についての理論と実験研究を展開するが、穴が小さくない場合の理論については寧ろイブン・ハイサムよりも後退し、光の性質について混乱した主張が展開された。
こういった中、13世紀末から14世紀初頭に Egidius of Baisiu が一定の成果を上げるも広く知られるには至らなかった。また南仏のユダヤ人学者のゲルソニデスはその天文学書でカメラ・オブスクラの天文学における応用について述べ理論的にも一定の進展を見せるが、ヘブライ語で書かれた本書のこの部分がラテン語に翻訳されることはなかった。
欧州において、イブン・ハイサムや al Farisi の水準の分析がなされたのは、16〜17世紀のマウリョリコやケプラーによってであった。
一方、製作と応用については順調な発展があった。それまでは、カメラ・オブスクラは光と視覚の理論のための道具で、応用先は、あるとすれば天文学的な観測という学問的な用途であった。カメラ・オブスクラが絵を描くための装置として芸術家の間で活用されるようになったのは15世紀頃である。レオナルド・ダ・ヴィンチは写生に利用し、科学研究などを書き残したアトランティコ手稿の中でカメラ・オブスクラを描いており、また理論的な側面にも省察を加えたが、これは1797年まで公開されず、図解第一号の栄誉をゲンマ・フリシウスに譲る結果となった。ゲンマ・フリシウスは1545年にアントウェルペンで『宇宙の電波と幾何学的作用』を出版し、この中でイブン・ハイサムの記述をもとに図解した。
イタリアのカルダーノは小孔に両凸レンズを当てるとより鮮明な画像が得られることに気づき、1550年頃の書物に記述している。
カメラ・オブスクラを広く知らしめたのはイタリアの物理学者ジャンバッティスタ・デッラ・ポルタである。1558年に著書『自然魔術』を出版しその中で絵を描く時の補助に役立つ器具として推奨し、この本がよく売れて重版しヨーロッパ各国語に翻訳されたため、当時の人の中には「ポルタがカメラ・オブスクラを発明した」と思っていた人も多く、フランソワ・アラゴは1839年1月7日ダゲレオタイプ発表の演説で「カメラ・オブスクラはイタリアのポルタの発明」と述べている程である。
このころ、ヨハネス・ケプラーは、イブン・ハイサムやウィテロの光学を、リースナー『光学宝典』から吸収して、近代的な光学を立ち上げつつあった。その中で取り組んだ問題がこのカメラ・オブスクラの問題であったが、背景としてはボルタにみられるような制作面での進歩と、天文学での観測の問題があった。太陽の像を小さな穴を通してスクリーンに射影すると、少しぼやけてしまうのである。この問題を彼は、点状解析を駆使して、本質的にはイブン・ハイサムとほぼ同様の議論で分析する。この理論を用いて、彼は太陽の見かけの大きさの変化を計測し、太陽までの距離の変化を見積もることに成功した。その結果、従来のプトレマイオスやコペルニクスの理論の不備を証明し、楕円軌道の発見に近づくことになる。また、彼はこの分析を眼球の仕組みの理論にも応用し、網膜における像が倒立していることを、はじめて理解する。つまり、ケプラーはカメラ・オブスクラの像の問題を解くだけでなく、その結果を様々な方向に適用して、いくつもの重要な発見をしている。
なお、生前は広く知られなかったが、彼にやや先だってマウリョリコがほぼ同じ内容のカメラ・オブスクラの分析をしている。また、ここまでの理論は全て光の直進性だけを用いた幾何光学的なもので、回析（光の回り込み）などの波動光学的な効果を組み込んだ理論は、もっと後のことになる。
ケプラーの後も、カメラ・オブスクラの装置の制作はますます進んだ。装置の小型化も進み、例えばローマ大学教授アタナシウス・キルヒャーは1646年の著書『光と影の大いなる術』中に移動式のカメラ・オブスクラの図解をしている。ドイツ・ヴュルツブルクのイエズス会士ヨハン・ツァーン (Johann Zahn) は1685年に著書 Oculus Artificialis Teledioptricus Sive Telescopium を出版し、カメラ・オブスクラとマジック・ランタン（幻灯機）の記述や図解やスケッチを残した。
ヨハネス・フェルメールら17世紀オランダの巨匠たちは、細部への優れた観察力で知られている。彼らはこうしたカメラを使用したという推測もあるが、利用の度合いを含めてさまざまな議論がある。
初期のカメラ・オブスクラは巨大であり、中を暗くした大きな部屋や大きなテントでできていた。これらは太陽黒点や日食など太陽の観測にも使われ、16世紀から17世紀前半の天体物理学者ヨハネス・ケプラーが天体観測に用いたものもこうしたテント型のカメラである。18世紀頃までに、ロバート・ボイルやロバート・フックらの研究開発により持参できる小型のカメラが生産された。こうした小型カメラ・オブスクラは、旅行先のスケッチをしようとするアマチュアの絵画愛好家らによって利用されたが、ポール・サンドビー、カナレット、ジョシュア・レノルズといったプロの画家たちも利用し、ロンドンのサイエンス・ミュージアムにこうした画家が使ったとされるカメラが展示されている。
この小型カメラ・オブスクラは、1830年代に入りルイ・ジャック・マンデ・ダゲールやウィリアム・ヘンリー・フォックス・タルボットらが最初の写真機を作る際に利用されている。