미등록페이지

렌즈 셔터와 포컬 프렌 셔터

소금의 렌즈 교환 카메라는 초점 프렌 셔터를 이용한 것이 많았다. 렌즈 셔터를 사용하면 렌즈를 분리했을 때 셔터도 함께 빠져서 필름이 감광 때문이다. 그래도 비용 절감 및 소형화, 또한 플래시를 고속 셔터로 사용하고 싶다는 같은 이유로 든 렌즈 교환 가능한 렌즈 셔터 카메라를 실현하고 싶다는 요청이있어 렌다 · 베사 매틱과 탑콘 유니처럼 비하인드 셔터 하고, 핫셀블라드 V 시리즈처럼 차광판을 따로 마련하거나 궁리가 이루어졌다.

그런데 렌즈 설계에 제약이 있고기구가 복잡하고하고 좀처럼 초점 프렌 셔터 기계처럼 똑똑한 것이되지 않았던 것이 현실이다. 특히 SLR 카메라에서는 리플렉스 미러 퀵 리턴 식으로하는 것이 메커니즘으로 어렵고, 어떻게 든 실현하고도 고장이 많은 등의 문제가 있고, 따라서 핫셀블라드 V 시리즈 등은 퀵 리턴 미러가 당연한 시대가 도 막무가내로 채용하고 있지 않다.

는 미러리스 카메라는 어떨까? 필름과 달리 디지털 카메라의 촬상 소자는 한 번 감광해서 다시 재사용이있다. 그래서 렌즈를 제거 할 때 셔터가 함께 빗나가도 전혀 상관없는 것이다. 그래서 렌즈 셔터 식의 미러리스 카메라는 수월해 현실 핫셀블라드 X1D이나 펜탁스 Q 시리즈 등의 예가있다.

그냥 지금 렌즈 셔터는 작은 존재 미러리스 카메라의 많은 초점 프렌 셔터를 이용하고있다. 렌즈마다 셔터를 내장하지 않으면 안된다 든가, 고속 셔터에 익숙하지 않은라고하는 곳이 그 이유 일 것이다.

사용자 측에서 보면 올드 렌즈를 마운트 어댑터를 통해 장착하는 "렌즈 놀이"가 렌즈 셔터 식으로는 크게 제한되므로, 그러한 사용자에게 초점 프렌 셔터 쪽이 유리하다.

촬상 소자 셔터

디지털 카메라의 경우에는 세 번째 선택으로 「촬상 소자 셔터 '가있다. 이것은 기존의 셔터처럼 빛을 차단 부재를 촬영 광로 중에 움직여 셔터 역할을하는 것이 아니라, 촬상 소자를 전기적으로 제어하여 화상 신호를 형성하는 전하 축적 시간을 제어하는 것이다.

촬상 소자는 각 화소의 포토 다이오드에 빛이 닿으면 그 강도에 따라 전하 (전자처럼 전기를 띤 입자)를 발생한다. 그것을 그 화소에 마련된 '양동이'에 저축하고 모인 금액을 그 화소의 화상 신호로하는 것이다. 셔터가 열려 빛이 닿으면 전하가 발생하기 시작해 셔터를 닫으면 멈춘다. 빛이 강한 전하가 대량으로 발생하기 때문에 모이는 속도가 빠르고 그만큼 셔터 스피드 (노출 시간)을 단축해야 적정 노출이되지 않는 것이다. 그렇다면 촬상 소자에 빛이 닿으 시간이 아니라 전하를 축적하는 시간을 조절하면 셔터와 같은 효과를 얻을 수있는 것은 그것이 촬상 소자 셔터의 원리가된다.

그림 1에 그 동작을 예시한다. 이것은 촬상 소자의 하나의 화소를 추출하여 설명하고있다. 화소의 포토 다이오드에 피사체로부터의 빛이 당 계속 있기 때문에 항상 전하가 발생하고있다. 그것이 그 화소의 "양동이"에 쌓여 가지만 촬상 소자 셔터의 동작은 우선 그때까지 모인 전하를 버리고 다시하는 것으로부터 시작한다 (그림 1a). 그것이 노출 시간의 시작이된다. 재설정 후 빛의 강도에 따라 속도로 전하가 쌓여 가지만 (그림 1b) 한 시간이 지나면 그때까지 모인 전하를 다른 곳에 옮겨 전하의 양을 판독 (그림 1c ). 이 읽어 낸 전하의 양이 그 화소의 화상 신호에 상당하고, 리셋에서 판독 시간이 노출 시간, 즉 셔터 속도라는 것이다.

그림 1 : 촬상 소자 셔터의 작동 원리. 전하의 재설정에 노출이 시작 모인 전하를 판독 및 노출이 끝난다.

이것이 촬상 소자 셔터의 기본 원리에서 기계적으로 움직이는 것이 없기 때문에 소음이나 충격없이 고속 셔터가 가능해진다는 장점이있다. 또한, 일반적으로는이 촬상 소자 셔터를 「전자 셔터」라든가 「전자 셔터」라고 읽고 있지만, 기계적인 렌즈 셔터와 포컬 프렌 셔터에서도 그 열려있는 시간을 자석을 사용하여 전기적으로 제어하는 '전자 제어 셔터」를 오랫동안 "전자 셔터」라고 부르고 있었다. 현재는 전기적인 초시 제어 일반화 되었기 때문에 이러한 의미에서의 "전자 셔터"는 사용하지 않는, 그래도 오해하기 쉽기 때문에, 필자는 굳이 「촬상 소자 셔터」라고 부르게하고있다.

롤링 셔터

촬상 소자 셔터의 경우는 노출의 시작은 리셋에서 종료가 읽기라는 것이다. 이 중 리셋은 상대적 타이밍을 자유롭게 할 수있다. 그러나 읽기 분은 그렇게는 가지 않을 것이다.

CMOS 촬상 소자의 경우 읽기는 수평 라인마다 실시 하나의 라인에 대해 읽기가 끝나지 않으면 다음 라인 읽기 수없는 사정이있다. 즉, 어느 라인의 노출은 바로 이전의 라인 읽기가 종료 된 시점에서 처음으로 끝날 수 있다는 것이다. 따라서 노출 시간의 종료는 라인마다 조금씩 어긋나는 것이며, 그 어긋남 량은 1 라인 분의 판독 시간 인 것이다. 라인 당 노출 시간을 일정하게하기 위해 노출을 시작하는 리셋 타이밍도 그에 맞게 어긋나도록한다. 즉, 노출하는 타이밍이 화면의 상단에서 하단을 향해 조금씩 늦게가는 것이다 (그림 2). 이러한 형식의 촬상 소자 셔터를 "롤링 셔터"라고 부르고있다.

그림 2 : 롤링 셔터에서는 이와 같이 라인마다 (즉 화면의 상하 방향의 위치에서) 노출 타이밍이 조금씩 어긋나. 마지막 라인의 노출이 시작된 시점에서 첫 번째 라인의 노출이 아직 끝나지 않은 것 같은 셔터 속도 않으면 플래시가 사용할 수 없다.

노출이 이루어지고있는 동안 피사체가 움직이면이 타이밍의 어긋남의 영향이 촬상 된 피사체상의 왜곡되어 나타난다. 예를 달리고있는 기차를 촬영하면 사각형의 기차가 평행 사변형이되어 버린다 (사진 1). 또한 골프 스윙을 촬영하면 골프 클럽이 휘어 모양으로 촬영된다. 이를 "롤링 셔터 왜곡"이라고 부르고있다.

사진 1 : 롤링 왜곡의 예. 달리는 기차를 니콘 D850의 저소음 모드로 촬영.

또한,이 영향은 스트로보 촬영에도 나타난다. 마지막 라인의 노출이 시작된 직후에 플래시를 빛나게하지만, 그 때 모든 라인이 노출되고 있지 않으면 화면의 일부가 빠져 버리게된다. 즉, 어느 속도 이상의 셔터 속도에서는 마지막 라인의 노출이 시작될 때 이미 첫번째로 라인 노출이 끝나고 있기 때문에 플래시의 빛이 미치지 않는 셈이다.

まてよ 비슷한 이야기는 어디 선가들은 적이있다 고요? 이렇게, 포칼 프렌 셔터와 같지만. 다만 초점 프렌 셔터의 경우는 기술 혁신의 결과로 막을 속도가 매우 빨라져 싱크로 동조 속도도 1 / 250 ~ 1 / 300 초와 실용 상 충분한 레벨이되어있는 반면, 롤링 셔터 는 아직 10 초 정도에서만 플래시가 사용하지 않아 많은 카메라에서는 롤링 셔터를 이용한 저소음 모드에서는 플래시의 사용이 제한된다.

즉 화면의 위치에 의해 노출되는 타이밍이 조금씩 다른 것이 초점 프렌 셔터와 롤링 셔터에 공통되는 문제이지만, 초점 프렌 셔터는 막을 속도가 충분히 빠르기 때문에 큰 문제가 아닌 반면 밖으로 롤링 셔터는 막을 속도에 상당하는 읽기 시간이 아직 충분하지 않기 때문에 문제가 남아 있다는 것이다.

초점 프렌 셔터도 막을 속도가 느리면 롤링 왜곡은 일어난다. 예를 사진 2에 나타낸다.

사진 2 : 초점 프렌 셔터도 막을 속도가 느리면 롤링 왜곡이 발생한다. 이 사진은 달리는 기차를 라이카 IIIg에서 촬영했다. 가로 주행 포컬 프렌 셔터이므로 움직임을 세로로 촬영하면 왜곡이 발생한다.

글로벌 셔터

롤링 셔터는 화면 끝부터 노출을 실행 해 나가는 것으로, 따라서 화면의 위치에 따라 노출의 타이밍이 조금씩 어긋나가는 것이지만, 반대로 전체 화면 동시에 노출이 시작되고 동시에 노출이 끝나는 형식의 셔터 을 "글로벌 셔터」라고 부르고있다. 기계적으로 개폐하는 셔터는 렌즈 셔터가 이에 해당한다.

CMOS 촬상 소자에서 글로벌 셔터를 실현하려면 화소마다 아날로그 메모리를 설치하고, 그 화소에 축적 된 전하를 전체 화면 동시에 메모리에 옮기도록하면된다. 이렇게하면 노출을 종료 한 다음 순서로 메모리에서 화상 신호를 읽어 내 오면되는 것이다. 그러나 현재 노이즈 등의 문제가 있고, 스틸 디지털 카메라는 CMOS 촬상 소자의 글로벌 셔터는 실용화되어 있지 않다.

소니의 α9 등에 채용 된 적층형 CMOS 촬상 소자는 다른 칩으로 처리 회로를 촬상 칩에 붙여 넣기하여 실질적인 읽기 속도를 올려 롤링 셔터시의 왜곡을 줄일 수있다.

는 CCD 촬상 소자의 경우는 어떤가? CCD가 CMOS처럼 라인마다 판독 타이밍이 어긋나 같은 것은없고, 프로 그래 시브 스캔 타입의 인터 라인 CCD 촬상 소자에서 글로벌 셔터가 가능하다. 현실에 니콘 DSLR 카메라 등에서 이런 종류의 셔터 기능을 내장, 최고 속도 1 / 16,000 초, 싱크로 동조 속도 1/500 초라고하는 스펙을 실현 한 적도 있었지만, 얼룩 발생 등의 문제점 가 2007 년경에는 사라졌다.

전자 선막 셔터

CMOS 촬상 소자에 촬상 소자 셔터 롤링 셔터되어 버린다는 것은 노출의 "종료"가 어긋나 버리기 때문 포컬 프렌 셔터로 말하면 후막의 주행 시간이 소요될 것을 의미한다 . 한편 노출의 시작이다 리셋 동작은 비교적 자유롭게된다. 그래서 초점 프렌 셔터로 노출의 시작을 담당하는 전막의 기능만을 전자적 리셋 동작으로 대체 한 것이 전자 선막 셔터이다.

그림 3에 나타낸 바와 같이, 후막의 주행보다 노출 시간에 해당하는 시간만큼 선행 리셋 라인을 주행시킨다. 이 리셋 라인이 노출을 시작하면서 뛰어가는 것이기 때문에 전자적으로 선막의 기능을 실현하고있는 셈이다. 노출의 끝은 후막의 주행하기 때문에 읽기 시간에 관계없이 빠른 막을 속도로 달리면 롤링 왜곡의 걱정은 없게된다.

그림 3 : 전자 선막 셔터의 원리. 후막의 움직임에 선행 전기적 리셋 라인을 움직여 노출을 시작 간다.

실은이 전자 선막 셔터는 미러리스 카메라와 매우 궁합이 좋은 것이다. SLR 카메라의 경우 뷰 파인더로 피사체를 겨냥하고있을 때는 셔터는 닫힌 상태에서 셔터 버튼을 눌러 촬영 때 처음 전막이 달려 셔터가 열립니다. 그런데 미러리스 카메라는 뷰 파인더로 피사체를 노리는 경우에도 라이브 뷰 위해 셔터가 열려 있지 않으면 안된다. 그래서 평소에는 전막이 다 달린 위치에있는 것이다.

그래서 촬영을 위해 셔터 버튼을 누르면 우선 먼저 막이 시작 위치로 되돌아 촬상면을 덮는다. 그 상태에서 전체 화소의 전하를 리셋하고 전막이 달리고 후막이 달려 노출이 이루어진다. 노출이 종료 화상 신호의 판독이 끝나면 이번에는 후막이 시작 위치로 돌아 촬상면에 빛이 닿도록하여 라이브 뷰를 재개한다.

이와 같이 복잡한 움직임을하지 않으면 안되는 것이지만, 특히 여기에서 문제는 촬영 직전에 선막를 시작 위치로 되 돌린다 동작이다. 이 동작이 릴리즈 타임 랙이된다.

그런 점에서 전자 선막 셔터이라면 촬상 소자에 피사체 광을 맞춘 상태에서 노출을 시작할 수 동작을 크게 단순화 할 것이다 (그림 4). 전막 복원에 따른 릴리즈 타임 랙도 없다. 그래서 많은 미러리스 카메라가 전자 선막 모드를 마련하고, 그것을 기본으로하고 동안은 기계적인 선막을 갖지 않는 전자 선막 전용 한 기종도있다.

그림 4 : 미러리스 카메라의 촬영 순서. 기존 포칼 프렌 셔터는 복잡한 움직임을하지 않으면 안되지만, 전자 선막 셔터는 상당히 단순화된다.

전자 선막 셔터의 문제점

다만, 전자 선막 셔터는 두 가지 문제점이있다. 그 1 노출 얼룩이다. 초점 프렌 셔터 막은 촬상면에 밀착하고 달리는 것이 이상적이지만 실제로는 촬상면에서 조금 떨어진 곳을 주행한다. 특히 디지털 카메라의 촬상 소자의 경우 촬상면 앞에 컬러 필터와 커버 유리, 광학 로우 패스 필터 등을 마련하기 위해 꼭 촬상면과 셔터 커튼의 틈새가 커진다. 한편 전자 선막 분은 실질적으로는 촬상면에 밀착하여 주행하고 있다고 생각해도 좋다. 즉 선막는 촬상면의 틈새 제로 달리고 후막 어느 정도의 간격을두고 떨어진 곳을 주행하는 것으로,이 차이가 문제가되는 것이다.

그림 5를 보이고 싶다. 전막과 후막 달리는 양상에 차이가있는 경우 (a)와 같이 막을 시작 위치 근처와 (b)와 같이 달리고 끝 부근으로는 실효적인 슬릿 폭이 달라진다. 주행 시작이 더 실효적인 슬릿 폭이 크고 막을 속도를 일정하게하면 노출 오버 기미가 반대로 달려 끝 쪽은 노출 부족 기색이다. 그 정도는 그림에서 알 수 있듯이 화면의 가장자리에서 피사체 광이 어느 정도 비스듬하게 입사하는 방법에 관한 것이다. 것은 촬영 렌즈의 사출 눈동자의 위치에서 달라진다. 따라서, 촬영 렌즈의 사출 눈동자의 위치를 ​​알면 전자 선막 주행 프로파일을 조정하여이 노출 얼룩은 쉽게 보정 할 수있다.

그림 5 : 전자 선막 셔터로 노출 얼룩이 발생하는 원리. 화면의 상단과 하단에 실질적인 슬릿 폭이 달라진다.

이 전자 선막 의한 노출 얼룩이 영향을주는 것은 고속 셔터로 슬릿 폭이 작고, 게다가 출구 눈동자의 위치가 극단적 인 경우 일반 촬영 조건에서는 거의 문제가되지 않는다. 그러나 마운트 어댑터를 이용하여 올드 렌즈로 촬영하는 경우 보정이 작동하지 않아 최악의 경우 화면 가장자리가 빠지거나 할 수 있으므로 요주의이다.

문제점 2는 "노망의 결여 '에서 이것도 전막과 후막의 주행면의 불일치에 의해 발생한다. 그림 6 (a)에 나타낸 바와 같이, 점상을 형성하는 피사체 광은 촬상면을 향해 콘이 초점이 맞지 않는 경우에는이 콘을 촬상면이 넘어간 곳의 원형이 노망의 형태가되고, 이것을 착란 엔이라고 부르고 있지만, 전자 선막 셔터처럼 촬상면의 틈새에 차이가있는 경우,이 혼미 원형의 아래쪽 가장자리와 위쪽 가장자리와의 장막 횡단 방법이 달라 온다. 아래쪽 가장자리는 그림 6 (a)와 같이 전자 선막과 후막이 거의 동시에 가로 지르는하지만, 위 가장자리에서 그림 6 (b)와 같이 전자 선막이 횡단에서 일정 시간이 지난 후에 후막이 십자가.

즉 착란 엔 아래 가장자리는 노출 시간이 거의 제로가되는 반면에 인연이있는 시간 노출이 이루어진다. 극단적 인 경우 착란 엔 아래 인연으로 후막가 먼저 가로 지르는 것이며, 이렇게되면 아래쪽 가장자리 근처있는 범위는 착란 엔 노출이 전혀 이뤄지지 않게되어 버린다. 이것이 치매의 결여 인 것이다.

그림 6 : 전자 선막 셔터 노망의 부족이 발생하는 원리. 전자 선막 주행하는면과 기계적 후 막이 주행면 간격의 영향으로 혼란 원형 상하로 노출이 달라진다.

전술의 노출 얼룩과 달리 이쪽은 화상 처리에 의한 보정은 어렵다. 그러나이 문제는 또한 최고 속도에 가까운 셔터 속도, 게다가 대구경 렌즈를 개방 부근에서 사용하는 경우와 상당히 극단적 인 촬영 조건에서 생기는 것으로 일반 촬영에서는 거의 문제가되는 것은 아니다. 다음 노망의 부족의 실례를 보여준다.

전자 선막 셔터에 의한 치매의 결여

소니 α6000에 SMC 타쿠마 50mm F1.4를 장착하고 조리개 개방 셔터 속도 1 / 4,000 초에서 촬영. 기존 포칼 프렌 셔터는 위의 (a)와 같이 예쁜 노망이되지만, 전자 선막을 선택하면 아래 (b)와 같이 노망 아래가 어두워 부족하다.

(a)

(b)

전자 선막 셔터 특히 미러리스 카메라에 큰 장점이있다 셔터이더라도, 많은 미러리스 카메라가 전막도 기계적으로 움직이는 형식의 기존 포칼 프렌 셔터를 채용하고있는 것은 이러한 문제점이 남아 있기 때문이다.

향후 게재 예정

· 프롤로그 : 기시감 (2019/1/9) 
· 그 1 : EVF와 일안 리플렉스 파인더 (2019/2/5) 
· 2 : 미러리스 카메라의 셔터 
· 3 : 미러리스 카메라의 오토 포커스 
· 그 4 : 미러리스 카메라의 손떨림 보정 
· 그 5 : 미러리스 카메라의 렌즈 마운트 
· 그 6 : 정리. 앞으로 어떻게 될까?