デジタル一眼レフカメラの技術的な話です。 デジカメはフォーカルポイントシャッターやグローバルシャッタ

デジタル一眼レフカメラの技術的な話です。

デジカメはフォーカルポイントシャッターやグローバルシャッターが今後の主流になると言われています。

このフォーカルポイントシャッターは全画素同時露光が可能になり、動体の歪みが無くなるそうですがなぜ全画素同時露光だと写真に歪みが無くなるんですか？

どういう理屈ですか？

科学的に説明してください。

No.1 ベストアンサー 回答者： khngrncr 回答日時： 2017/10/21 13:22

あまり技術的なことはわかりませんが、以下のように思います。

「全画素同時露光」が可能ということは「画素そのものが受光する・しない」を電気的に選択できるということでしょうから、例えば1/8000秒の時間だけ受光する、ということがシャッターを兼ねているのではと考えます。つまり、すべての画素が一瞬だけ光を感じる(露光する)ことで画素そのものをシャッターとするのではないでしょうか？

現在デジタル一眼レフで主流の「フォーカルプレーンシャッター」はシャッター速度が低速(概ね１/１２５以下)のときは先幕が全開したのちに後幕が動作して閉まりシャッターとなりますが、高速域になると先幕が完全に開ききらないうちに後幕が動き出す、つまりシャッターの開き方は「スリット状」となり、フィルム・受光状態のCCD等を露光させていきます。
スリット状にシャッターが開いた状態で高速動体を撮影すると、フィルム等に対して「端から」順に露光させていくことになり、まっすぐのものが斜めに露光・記録されていきます。つまり露光中(シャッター動作中)にも被写体が移動しているので動体の被写体が歪んで撮影されるということになります。

例えば新幹線を真横から高速シャッターで撮影する際、窓などが歪まずに撮影できるのは、現時点ではデジタル一眼・一眼レフの高速メカニカルシャッターユニット(幕速が速い)を搭載した機種ということになります。

現在の電子シャッターでも端から順に情報読み出しをしているようですので高速動体撮影に関しては歪みが出ると思います。

「全画素同時露光」ならばこういう機械的なシャッターがなくなりすべての画素が同時に一瞬光を受けるということで動体歪みがなくなるのではと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時：2017/10/21 21:51

No.2 回答者： XR500 回答日時： 2017/10/21 13:28

現在の「フォーカルプレンシャッター」は

早いシャッター速度の場合では、2枚の幕（前幕と後幕）の間の隙間を利用して
センサー面に順次露光していきます。
なので、露光の開始時と終了時の時間は少しだけずれています。
それが動いているものを撮った時に、その時間のずれだけ被写体が歪んで写ります。
例えばピストルの弾の発射を撮った時に
弾の動きとシャッター幕のスリットが同じ速さで動けば、弾は尾を引いて全画面に写りますが
弾の動きをスリットが少し遅れて追いかける格好になると弾がどこにも写っていない、となります。
つまり、同じ被写体を撮っても結果が違ってしまうことになります。

反面、「レンズシャッター」はセンサー面を全面同時に露光しますから
歪みや写り遅れなどはありませんが
露出のための中心の丸い穴が「広がって閉じる」という動きをしますので
画面の中央と周辺で露出時間が僅かに異なりますから、今度は周辺露光不足になります。

勉強不足で「フォーカルポイントシャッター」というものを知りませんが
現在の「電子露出シャッター」でも電気信号の伝わる速度ぶんだけの遅れが出ますから、
「電子シャッター」「フォーカルプレンシャッター」「レンズシャッター」の各々の欠点を補えるものだとしたら
それは素晴らしい技術だと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時：2017/10/21 21:50

No.3 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2017/10/21 13:36

動くものをローリングシャッター（時間差露光）で撮ると形が歪む理由。

https://www.antaresdigicame.org/photo_gallery/ca …


そこで、グローバルシャッタ（同時露光）の技術が必要になります。
ただ、グローバルシャッター自体は、目新しい技術ではありません。
既に、CCDイメージセンサーが同時露光。

ただ、CCDにも泣き所があります。
一つは、露光した電荷をラインに沿ってバケツリレー式に運ぶ構造から、強い光源を写すとセルの電荷が飽和し、ライン上で溢れ出します。これがスミアと呼ばれる現象。
二つ目は、消費電力が大きいので、それに伴う発熱です。これは、長時間露光や動画では無視できない問題になります。

そこで、イメージセンサーの主流は、CCDからC-MOSに移行していきます。
ただ、C-MOSは、順次露光になります。

以下は、此方をお読みください。
https://dc.watch.impress.co.jp/docs/news/1017552 …

この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時：2017/10/21 21:48

No.4 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2017/10/21 18:58

ちょっと、話の整理。

カメラの露出制御には、機械式（電子制御含む）シャッターと電子シャッターの二通りがあります。
ちなみに、一眼レフの機械式シャッターはフォーカルプレーンシャッターです。（フォーカルポイントシャッターではありません）

方や、ローリングシャッターやグローバルシャッターと言う時は、電子シャッターです。
現状、デジタルカメラは、一部の製品を除き、機械式シャッターと電子シャッターの併用です。

そこのところを整理しないと、動体の歪みが機械式シャッターに起因するのか電子シャッターによるものか、回答に混乱を来します。

この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時：2017/10/21 21:48