シャッター (カメラ)

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シャッターとは、カメラにおいて、写真フィルムあるいは固体撮像素子に対して撮影時のみ光があたるように、撮影時露光時間中のみ開き、それ以外の時は光をさえぎる装置。同様の構造の装置が映写機ビデオプロジェクター機械式テレビ液晶テレビコピー機ミニラボステッパー回光通信機などの各種光学機器、表示機器、映像機器、露光装置にも使われる。

歴史[編集]

初期の写真撮影においては感剤の感度が低く、1分以上の長時間露出は当り前であったため、元々カメラにはシャッターがなく、レンズキャップを手で脱着することで露光時間を決めていた[1][注釈 1]

1845年にフランスで木板がレンズの前に落下し露光を終わらせる、最初のシャッターができたと言われている[1]。確実なのは1856年[1]のダンサー・ビノキュラー・ステレオカメラ[1]で、レンズ前面にシーソー様の金属板シャッターが付いていた。これらはレンズ露光時間を自動で終わらせ楽をするためのもの[1]に過ぎなかったが、技術の発展によってフィルム感度が上がってくると瞬間的かつ正確な時間で露光をする必要が発生してきたため、各種のシャッター機構が開発された。

本来、シャッターは「shutする(閉じる)機構」のことである。露光を開始(レリーズ)するのは撮影者であり、決められた時間で露光を停止させることがシャッターの役割となる。しかし現在[いつ?]では「シャッター(シャッターボタン)を押す」ことが『露光を開始し、終了する』一連の動作を指すようになっている。

写真乾板時代の初期にはギロチン型のドロップシャッターが多かった[1]。縦長の箱型で、中に間隙のある短い木の板が内蔵されており、レンズに被せて使用した[1]。中板はストッパーで止めてあり、レンズはその下端で隠されている[1]。ストッパーを外すと中板が落下し、間隙を通った光で露光される[1]。間隙の幅が広い板を使用すれば低速シャッターとなり、間隙の幅が狭い板を使用すれば高速シャッターとなる[1]。この原理はこの後一般的になったローラーブラインドシャッター、そして現在一般的なフォーカルプレーンシャッターと同じである[1]

設置位置による分類[編集]

設置する位置によって、レンズの先端に設置するローラーブラインドシャッター、レンズ付近に設置するレンズシャッター、感材とレンズの中間に設置するレフレックスミラーシャッター、感材の直前に設置するフォーカルプレーンシャッターに大別される。

ローラーブラインドシャッター[編集]

レンズ鏡胴に被せるようにして使用するシャッターである。ソロントン・ピッカードの製品が著名になったので「ソロントンシャッター」と呼ばれることがある[1]

レンズシャッター[編集]

レンズシャッターとはレンズ付近に設置される、1枚ないし複数枚のシャッター羽根(セクター)を円形に組み合わせて光路を開閉するシャッターである。羽根の形状から、リーフシャッターとも呼ばれる。主に大判カメラ中判カメラコンパクトカメラで採用されている。

デッケルが自社製品であるコンパーで1番(最大口径φ27mm)・2番(最大口径φ35mm)・3番(最大口径φ40mm)・4番(最大口径φ52mm)・5番というように、定めた規格が広く使われている。ただしカメラの小型化に伴い、デッケル自身により0番(最大口径φ22mm[2])が定められ、そして他社によりさらに小型の00番、000番が追加された。0番は後に、デッケル自身によりφ24mmに拡大されており、またセイコー0番はφ25mm・コパル3番はφ45mmである。2番と4番は使用されなくなっており、5番もよほど大型レンズでしか使用されないため特殊な規格となっている。

シャッター速度の高速化は容易ではなく、一般的によく用いられる00番や0番の機械式シャッターの最高速度は1/500秒であることが多い。大きな口径のシャッターは、羽根の移動距離が大きいため特に高速化が困難で、大判カメラに使われる5番シャッターとなると最高速が1/50秒程度の場合もある。

レンズシャッターの基本速は、一般にそのシャッターの最高速であり、それ以外の速度はすべて閉動作を遅延することで得ている。しかし、後述するプログラムシャッターや半開高速シャッターは全開する最高の速度が基本速である。また、かつては最高速をバネ圧強化で得ているもの[3]も存在していたが、これも通常のバネ圧での最高速度が基本速となる。

レンズシャッターはレンズに組み込まれているので、レンズ交換式カメラに用いる場合はシャッターとは別に遮光装置が必要になるため、フォーカルプレーンシャッターより不利である。特に一眼レフカメラに用いる場合は、ファインダーに像を投影しなければならないため通常は開放にしておき、露光前に一度シャッターを閉める・ミラーアップと遮光解除をした上で改めてシャッター開閉、遮光・ミラーリターンして、またシャッターを開く、といった非常に複雑な動作になってしまう。また、レンズ口径に大きな制約が生まれる。しかし、フォーカルプレーンシャッターより小さな力で作動させることができ、小さくて軽い羽根が短距離移動するだけなので振動が少なくブレにくい、といった利点がある。全開していない状態でも画面内に等しく露光されるため、フォーカルプレーンシャッターのようなシンクロ速度の制限はなく、画面の両端で露出時刻が異なるという欠点もない。また、シャッター内部にセルフタイマーを内蔵することが可能である。

2枚羽根レンズシャッター。半開きになっているところ
3枚羽根レンズシャッター。レンズを外した状態
5枚羽根レンズシャッター。半開きになっているところ

羽根の枚数は1枚から5枚のものがある。2枚、5枚のものが多いが、かつては3枚のものも多く存在した。1枚のものは特に簡易なカメラに使われることが多く、レンズ付きフィルムでも1枚羽根シャッターが採用されている。羽根の枚数が多いほうが羽根が小さくなり、羽根が小さければ羽根1枚あたりの移動距離は短くて済むので、高速に開閉が可能になる。通常は薄い金属板が羽根の材料として使われるが、簡易なシャッターではプラスチック製の羽根が使われることもある。

具体的な構造は、羽根の枚数によって異なる。典型的な3枚羽根・5枚羽根シャッターの場合、シャッターの羽根に固定ピンと移動ピンを設け、固定ピンをシャッター筐体に、可動ピンを可動リング(セクターリング)にはめ込んである。レリーズボタンを押すと、バネ仕掛けや電磁駆動によってセクターリングがわずかに回転し、羽根は固定ピンとの差動によって開く。指定した秒時が経過してリングが元に戻ると、羽根は閉じる。

2枚羽根の場合はリング構造にせず、2枚の羽根を2本の固定ピンと1本の可動ピンで動作させることが多い。

原理的にはほぼ同じだが、内部の調速機構の違いなどにより、コンパー型・プロンター型・バリオ型・エバーセット型・平面展開型・鏡胴一体型などがある。古典的なレンズシャッターが前3つである(かつてはコンパーが5枚羽根、プロンターが3枚羽根、バリオが2枚羽根だったが、5枚羽根タイプのプロンターの登場によりチャージングや調速機構の差を指すようになった)。またエバーセット型は事前のチャージを必要とせず、レリーズボタンを押す力でチャージ・そのまま露光する簡易シャッターである。平面展開型は、1枚の板に開閉機構や調速機構を組み込んだもので、小型でプログラム式が多く初期のコンパクトカメラによく使われた。鏡胴一体型は非常に小さく作ることができ、現在[いつ?]のコンパクトカメラによく使われている。

レンズシャッターはフォーカルプレーンシャッターと違い、往復動作で露光している。これはレンズに近い場所で光路を開閉しているので、半開状態でも画面内の露光に偏りが出ないからである。これはつまり、全開させなくても露光が可能であるということでもあり、これを応用して作られたのがシャッター羽根を絞りとしても兼用する「プログラムシャッター」である。プログラムシャッターでは、明るい場所ではシャッターを途中までしか開けず、小絞りで高速シャッターになり、暗い場所では全開するので低速シャッターで絞り開放での撮影になる。同様の手法で、シャッター羽根を途中までしか開けず絞り込んだ時のみ1/2000秒シャッターが使えるミノルタV2や、1/1200秒が使えるコンタックスT3などもある。

フォーカルプレーンシャッターのように、スリット状の開閉動作をするシャッターもあり、これはヤシカエレクトロ35FCなどに使われた。

現在[いつ?]の多くのレンズシャッターカメラに採用されているのは、レンズ構成の内部に位置するビトウィーンシャッターである。これは、レンズの中心にシャッターを置けばシャッターの口径が小さくてすむからである。レンズシャッターは他に、カメラに対して外側に位置するフロントシャッター、フィルム側に位置するビハインドシャッターがある。フロントシャッターはポケットカメラによく用いられてきたが、現在[いつ?]は8×11mm判のミノックス以外ではほぼ使われていない(ただし針穴写真に利用される、針穴を黒いテープなどで塞ぐことはこれにあたる)。一方、ビハインドシャッターはレンズ付きフィルムなどで、現在[いつ?]も使われている。かつては、ビハインドシャッターであることを利用してレンズ交換ができるカメラもあった[4]

全開しないレンズシャッターで、もっとも速い速度が出せるシャッターはミノルタV3に採用されたシチズン製「オプチパーHS 000番」の1/3000秒、全開するものに限定した場合はシチズン製「オプチパーMLT 000番」、コパル製「コパルSV 000番」、セイコー製「セイコーシャSLS 000番」などの1/1000秒である。

レフレックスミラーシャッター[編集]

光路の途中に反射鏡を組み込んで回転、あるいは往復運動することで開閉するシャッターである。1937年エーリッヒ・ケストナー(Erich Kästner(en) 、作家のエーリッヒ・ケストナーとは別人)が発明した世界初のレフレックスミラーシャッターをアリフレックス35カメラに導入した。この技術は、一眼レフカメラ同様に、回転する鏡により静止画像用のフィルムに送られるのと同じレンズを通した画像を、ファインダーでも確認することができるので構図やピント合わせに有利であり、この技術は今日[いつ?]でも多くの映画用カメラに使用されている。またスチルカメラでも、いくつかの使用例がある。[5]

フォーカルプレーンシャッター[編集]

フォーカルプレーンシャッターとは、焦点面のすぐ近くに設置されたシャッターのことである。構造はローラーブラインドシャッターと類似している。

特殊なシャッター[編集]

レチナレフレックスのレフレックスミラーシャッターとリーフシャッターの複合シャッターなどがある。

制御方式による分類[編集]

シャッター速度を制御する方式によって、大きく機械式電子式に分けられる。また、両者の機能を併せ持ったハイブリッドシャッターも存在する。デジタルカメラでは、機械的構造を持たない撮像素子電子シャッターも存在する。

機械式シャッター[編集]

シャッター速度の制御を、ガバナーやスプリングなどによって機械的に行うものである。かつてはシリンダーを取り付け、空気圧を利用して秒時制御をするものもあった。精度は電子式(電子シャッター)に比べて劣るが、電源が不要であることと、極寒地などでも確実に動作する利点がある(これらは旧ソ連・ロシア地域などで求められる機能でもある)。135フィルム使用カメラでは、この方式は少なくなっている。

電子式シャッター[編集]

シャッター速度の制御を、ソレノイドによる電磁制御で行う方式である。コンピューターや水晶振動子(クオーツ)などを利用しており、自動露出機構との連動も可能である。精度の高いシャッター速度の制御が可能であるが、電源が必要であり、極寒地などでは動作の信頼性が低下する場合もある。絞り優先AEなど、シャッター速度を自動的に制御するためには、事実上電子式シャッターが不可欠である。機構としては、シャッター羽根を電磁石で直接駆動するものと、駆動そのものは機械式でシャッター羽根閉じ動作の遅延のみ電磁石で制御する方式があり、電子制御プログラムシャッターなどの多くは前者、絞り優先方式レンズシャッター(コパルの「コパルエレク」など)および電子制御フォーカルプレーンシャッターは後者の方式を用いている。

ハイブリッドシャッター[編集]

電子式と機械式の機構を組み合わせたもの。広義には上記の「電子シャッターのうちシャッター羽根閉じ動作のみ電磁石で制御するもの」を指すこともあるが、通常は特に複数のシャッター速度を、機械制御と電子制御・いずれの方法でも作り出すことができる機構を持つシャッター全般を指す。たとえば、高速シャッターは機械制御式で・機械式では得ることが困難な低速シャッターは電子制御式のもの、自動露出モードのときは電子制御・手動露出のときは機械制御となるもの、基本的には電子制御による自動露出・電池消耗時用には補助的に手動露出の高速シャッターのみ備えるもの、などがある。

撮像素子電子式シャッター[編集]

機械的な機構は一切持たず、CMOSセンサーの特性を利用した完全電子式シャッター。安価なデジタルカメラや、携帯電話スマートフォンなどの電子機器に内蔵されるカメラにおもに採用される。ローリングシャッターの場合、順次露光するために高速に移動する被写体の像が歪むという欠点があるが、グローバルシャッターの場合は一度に取り込むためにその欠点はなくなる。

シャッター速度[編集]

レンズシャッターのシャッター速度設定リングで、古い大陸系列である。

ごく簡易なものを除いて、現在[いつ?]のカメラでは露光時間(シャッター速度)は撮影者やカメラに内蔵された露光計・コンピュータなどが適切な秒時に調節できる。 シャッター機構には基本速というものがあり、その基本速を何らかの手段で遅らせたり・あるいは実効速度を速くしたりすることで、撮影に必要な速度を得ている。

選択できるシャッター速度の調整幅は、シャッターによって異なるが速度の“系列”が大体決まっており、露光時間が約2倍ずつになっていく倍数系列が現在[いつ?]の主流である。露光の計算上では、露光時間を2倍にすることとレンズ絞りを1絞り開けることとは同じ意味になるために倍数系列が一般的になったが、かつてはきりの良い数字を用いた大陸系列が多く使われていた。また、このどちらにも属さない系列も存在する。

シャッター速度の系列
倍数系列 1秒-1/2秒-1/4秒-1/8秒-1/15秒-1/30秒-1/60秒-1/125秒-1/250秒-1/500秒-1/1000秒
大陸系列 1秒-1/2秒-1/5秒-1/10秒-1/25秒-1/50秒-1/100秒-1/200秒-1/500秒-1/1000秒

撮影者が手動で露光開始・終了の制御をする(露光時間を、レリーズボタンを押下したままにしておく時間の長さで制御する)ことを、特にバルブ撮影などと呼ぶ。この「バルブ」は、元々はフラッシュバルブを指しており、かつてシャッターの開閉に連動してフラッシュを光らせるフラッシュシンクロ機構がなかった時代には、シャッターを開けたままフラッシュバルブを焚いて撮影する目的で使われた[6]。バルブと似た動作をするものに「タイム」というものもあり、こちらは「レリーズボタンから手を離してもシャッターは開いたままになり、シャッターを閉じるには別に操作をする」というものである。フラッシュシンクロが当たり前に搭載されるようになった現在[いつ?]でも、バルブシャッターは長時間露光(天体撮影や夜景撮影)に使う目的で多くのカメラに搭載されているが、タイムに関してはリモートレリーズとバルブで代用ができるため、ほとんど姿を消した。

露光秒時は、通常分母のみを表示する。たとえば125分の1秒なら「125」、2分の1秒なら「2」というように表示される。しかし、1秒を超える長時間露出とまぎらわしくなってしまうため、そのようなシャッター速度がある場合は、たとえば2秒を「2"」・「2s」と表示したり、数字の色を変えたりして、区別していることが多い。

先述のバルブは「B」と表示されることが多いが、古いドイツ製のカメラやシャッターでは「Z[7]と表示されていることもある。タイム露出は「T」と書かれることが多い。

また、フォーカルプレーンシャッターにのみ存在する「X」は、フラッシュ撮影の際に重要になってくる、X接点シンクロの最速同調速度をあらわしている。

脚注[編集]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l 『発明の歴史カメラ』pp.39-43。
  2. ^ 後に変更されていることに注意
  3. ^ たとえばコンパーラピッド、セイコーシャラピッドなどラピッド型レンズシャッターは、最高速度より一段遅い速度が基本速で、最高速はバネ圧を一時的に強化して出す。
  4. ^ オリンパス・エースやキヤノン・デミCなど。
  5. ^ フジカST-Fはレンズ固定式のライカ判一眼レフで、ミラーをシャッターとして用いた。他にイハゲーEXAシリーズなど
  6. ^ オープンフラッシュという。
  7. ^ 時間を表すドイツ語Zeitから

関連項目[編集]

注釈[編集]

  1. ^ 天体写真の分野では長時間露出が当然であり、シャッターブレを最小限にするため現在[いつ?]でも多用される。

出典[編集]

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参考文献[編集]