「数千分の1秒で爆速動作するカメラのシャッター」をスーパースローで撮影すると仕組みが分かりやすい

一眼レフカメラやミラーレスカメラはシャッター速度を細かく調整可能であり、カメラによっては8万分の1秒といった超高速撮影に対応しているものもあります。また、シャッターの種類も「メカシャッター」「電子先幕シャッター」「電子シャッター」など多種多様。そんなカメラのシャッター機構の動作をYouTubeチャンネルのThe Slow Mo Guysがスローモーションで撮影しつつ解説しています。

Camera Shutters are Extremely Fast - The Slow Mo Guys - YouTube

まずはキヤノンの一眼レフカメラ「EOS 7D」のシャッターが切れる際の動作をスーパースローで確認。

一眼レフカメラやミラーレスカメラは「レンズを通して光をセンサーに当てる」という仕組みで写真を撮影しています。一眼レフカメラの場合はレンズとセンサーの間にミラーが仕込まれており、通常時は光がミラーとペンタプリズムを通ってファインダー越しに確認できるようになっています。そして、シャッターボタンを押すとミラーが跳ね上がり、シャッター幕が動作する仕組みです。

シャッターボタンを押した瞬間はミラーがそのまま残っています。

ミラーが跳ね上がる途中の様子。

ミラーが上がりきるとシャッター幕が現れました。

そして、シャッター幕が下にずれていきます。シャッター幕は「先幕」と「後幕」の2枚構成で、先幕と少し隙間を空けた状態で2枚目の後幕も下がってきています。

シャッター幕同士の隙間は下に移動するにつれて大きくなります。この隙間の大きさの微妙な違いによって、センサーのすべての素子に同じ量の光が当たるようになっているそうです。

シャッター幕が下まで移動しきったらミラーが下りてきます。これで写真1枚の撮影が完了。

レンズの絞り機構(左)とシャッター機構(右)の連携も確認。

シャッターボタンを押してミラーが跳ね上げる段階では、まだ絞りは動いていません。

シャッター幕が現れたタイミングで絞りか稼働開始。

一瞬でF13まで絞り込み完了。

そして露光。

露光完了後、ミラーが下がってくるタイミングで絞りが元に戻ります。

一眼レフカメラのメカシャッターでは「ミラーを跳ね上げる」という動作が必要なため、「シャッターを切る際の振動が大きい」「シャッターボタンを押してから実際に撮影できるまでのタイムラグが大きい」といった問題があります。一方でミラーレスカメラの場合は名前の通りミラーが搭載されていないので、ミラーに起因する問題を避けることができます。

ミラーレスカメラの動作例としてソニーの「α7R IV」の電子先幕シャッターの動作をスーパースローで確認します。

まず、シャッターを切る前の状態が以下。一眼レフカメラと異なり、常にセンサーが見える状態です。

シャッターボタンを押すと下側からシャッター幕が上がってきます。

シャッター幕が上がり切った時点で露光は完了。電子先幕シャッターでは先幕が実行している「露光の開始」という処理を電子制御で行うため、1枚のシャッター幕で露光できるというわけです。

露光が完了した後、露光に使われなかった2枚目のシャッター幕が下りてきます。

2枚目のシャッター幕が下がっている間に1枚目のシャッター幕が本体下部に戻ります。

そして2枚目のシャッター幕も上がっていきます。

2枚目のシャッター幕が上がり切ったら一連の動作は完了です。

続いて、電子先幕シャッターをオフにしてミラーレスカメラのメカシャッターの動作を確認します。

シャッターボタンを押す前、センサーが見える状態からスタート。

メカシャッターでは上から先幕が下りてきます。

先幕が下がりきりました。

続いて、先幕と後幕が隙間を空けつつ上に移動します。

一眼レフカメラと同様に、隙間の大きさは動作後半の方が大きくなります。

The Slow Mo Guysの動画では「レンズシャッターの動作」や「フラッシュ撮影時の動作」も解説されているので気になる人は動画を再生してみてください。

なお、ミラーレスカメラでは露光処理を電子制御のみで行う「電子シャッター」という機能も搭載されています。電子シャッターには「シャッター幕の動作による物理的なブレを完全に抑えることができる」「連写速度が非常に高速」というメリットがあるのですが、センサーの素子を一列ずつ順番に読み取ることで高速移動する被写体の形が歪む「ローリングシャッター歪み」という問題を抱えています。近年ではセンセーのすべての列を同時に読み取る「グローバルシャッター」に対応したミラーレスカメラも登場しており、電子シャッターのデメリットを回避できるようになりつつあります。例えば2024年に登場したソニーの「α9 III」はグローバルシャッターによって「移動する電車」などを歪みなく撮影できます。

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