핀홀 현상과 카메라 옵스쿠라

카메라의 원형은 어두운 방

어두운 방의 한쪽 벽면에 뚫린 작은 구멍에서 들어오는 빛이 반대쪽 벽에 외부 경치를 비추는 것, 이것이 카메라의 원형이며, 그 원리는 바로 빛의 핀홀 현상 입니다. 카메라의 어원은 라틴어의 '카메라 옵스쿠라'로, 카메라는 방, 옵스쿠라는 어둡다는 의미입니다.

핀홀 현상

카메라 옵스쿠라의 원리인 핀홀 현상은 기원전부터 알려져 있었습니다. 기원전 5세기 무렵의 사람인 중국의 사상가의 묵자와 그 제자들의 저서에는, 바늘구멍을 통과하는 빛이 교차해 도립한 상이 생긴다고 하는 내용이 있습니다. 또한 기원전 4세기 그리스의 아리스토텔레스는 나무 잎의 틈에서 쏟아지는 빛이 땅에 둥근 모양을 만드는 것을 깨달았고, 일식의 날에 그 둥근 모양이 초승달처럼 부족한 것을 보고, 그것이 태양의 상임을 확인했습니다. 이 핀홀 현상에 대해서 11세기 무렵에 이븐 알하이섬(이븐 알하산)이 자세하게 설명하고 있습니다.

핀홀 현상을 이용한 카메라 옵스쿠라

15세기경에는 이탈리아의 레온 바티스타 알베르티와 레오나르도 다 빈치도 카메라 옵스쿠라를 고안하여 이용한 기록을 남겼습니다. 이 무렵의 카메라 옵스쿠라는 어두운 암실에서 태양의 관찰을 실시하거나, 벽 등에 비친 경치를 따라 그림을 제작하거나 하는 목적으로 사용되었습니다. 다음 그림은 이탈리아 화가 카날레토(지오반니 안토니오 카날)이 카메라 옵스쿠라에서 그린 베니스에 있는 Campo Santi Giovanni e Paolo라는 건물의 그림 초안입니다. 카메라 옵스쿠라가 널리 사용되게 되면서, 내부에 의자를 장착한 것, 이동식의 것, 손으로 가지고 걸을 수 있는 소형의 것, 거울을 사용해 도립상을 정립상으로 하는 것 등이 제작 되었습니다.

볼록 렌즈를 이용한 카메라 옵스쿠라

핀홀을 통과하여 생기는 상은, 핀홀의 크기를 작게 하면 상이 뚜렷하게 비쳐집니다만, 빛의 양이 적어지기 때문에 상이 어두워 집니다. 반대로 핀홀의 크기를 크게 하면 상은 밝아지지만 대신 흐릿해집니다. 이 문제는 핀홀 부분을 볼록 렌즈로 만들어 해결할 수 있습니다. 핀홀을 사용하여 만들어진 촛불의 상을 예로 들면, 일반적인 핀홀을 통과하여 생긴 상은 물체에서 나온 빛을 그대로 벽에 투사하지만, 볼록 렌즈를 핀홀 부분에 설치하면 한점에서 투사된 빛을 모아서 벽에 투사하게 됩니다. 따라서 상을 만드는 빛의 양이 늘어나기 때문에 밝고 선명한 상을 얻을 수 있습니다. 카메라 옵스쿠라에 볼록 렌즈가 장착되게 된 것은 16세기에 들어서부터 입니다. 렌즈의 이용에 의해 카메라 옵스쿠라는 더욱 실용적으로 되었습니다. 그러나 이 시기의 카메라 옵스쿠라는 상을 바라보는 것만 가능하였고, 사진으로 남길 수는 없었습니다. 18세기 초에 독일의 요한 하인리히 슐츠는 은의 화합물이 빛에 의해 변색되는 것을 발견했지만, 사진을 발명하기까지는 이르지 못했습니다.