シャッター（写真撮影）

写真撮影において、シャッターは、決められた期間光を通過させ、写真フィルムまたは感光性 デジタルセンサーを光にさらして、シーンの永久的な画像をキャプチャするデバイスです。シャッターは、映画プロジェクターや信号灯で見られるように、光のパルスを外側に通過させるためにも使用できます。可変速度シャッターは、フィルムの露出時間を制御するために使用されます。シャッターは、必要な一定の時間間隔後に自動的に閉じるように構成されています。シャッターの速度は、カメラの全体的な設定に基づいてカメラによって自動的に制御されるか、デジタル設定によって手動で制御されるか、またはさまざまなタイミングがマークされているカメラの外側のリングによって手動で制御されます。

カメラのシャッターはいくつかの位置に取り付けることができます。

• リーフシャッターは通常、レンズアセンブリ内に取り付けられ（中央シャッター）、まれにレンズのすぐ後ろに取り付けられ（レンズ後部シャッター）、さらにまれにレンズの前に取り付けられ、光線が狭い場所で光線を遮断します。
• 焦点面シャッターは焦点面の近くに取り付けられており、フィルムまたはセンサーを覆うために動きます。

レンズの交換性が限られている一部のカメラでは、レンズの後ろのシャッターが使用されていました。写真の初期の頃には、レンズの前のシャッター、時には長時間露光が必要なときに取り外して交換するだけのレンズ キャップが使用されていました。絞りの拡張やスライド カーテン以外のメカニズムも使用されており、フィルムを一定時間光にさらすものであれば何でも十分です。

シャッターが開いている時間 (露出時間、しばしば「シャッター速度」と呼ばれる) は、タイミング機構によって決定されます。これらはもともと空気圧式 (複合シャッター) または時計仕掛けでしたが、20 世紀後半からはほとんどが電子式です。機械式シャッターには通常、ボタンを押すとシャッターが開き、もう一度押すまで開いたままになる時間設定、ボタンを押している間シャッターが開いたままになるバルブ設定(もともとは実際のゴムバルブを握ることで作動)、および最高級のリーフ シャッターの場合は 30 ～ 1/4000 秒、フォーカルプレーン シャッターの場合はより高速、基本的なタイプの場合はより制限された設定の瞬間露出があります。シャッター設定を刻印する際には、露出時間の逆数を秒単位で表すことがよくあります。たとえば、「250」という表示は 1/250 秒を表します。これは実際には混乱を招きません。

露出時間とレンズの有効絞りは、フィルムまたはセンサーに適切な量の光が届くようにする必要があります。また、露出時間は被写体の動きを処理できる適切な時間でなければなりません。通常、動きの感覚を与えるなど、 制御された程度のモーション ブラーが必要な場合を除き、速い動きを「停止」できるほど速くなければなりません。

ほとんどのシャッターには、接続されていればフラッシュを作動させるフラッシュ同期スイッチが付いています。これは、機械式シャッターとフラッシュバルブでは完全な明るさに達するまでにかなりの時間がかかる非常に複雑な問題であり、フォーカルプレーンシャッターではさらに困難でした。長時間点灯する特殊なフラッシュバルブが設計され、フォーカルプレーンシャッターのスリットがフィルムを横切るのにかかる時間全体にわたってシーンを照らしました。これらの問題は、非フォーカルプレーンシャッターでは、ほぼ瞬時に発光し、非常に短いフラッシュを発する電子フラッシュユニットの出現により基本的に解決されました。

フラッシュ付きのフォーカルプレーン シャッターを使用する場合、シャッターをX 同期速度またはそれより遅い速度に設定すると、フラッシュが発光したときにフレーム全体が露光されます (そうでない場合は、フィルムの一部のみが露光されます)。一部の電子フラッシュは、はるかに高速のシャッター速度で動作するフォーカルプレーン シャッターと互換性のある、より長いパルスを生成できます。フォーカルプレーン シャッターは、高速で移動する被写体にフォーカルプレーン シャッターの歪みを与えます。

映画撮影では、映画カメラの回転式ディスク シャッターが使用されます。これは、連続的に回転するディスクで、フレームの露光間の断続的な動きの間、反射ミラーで画像を隠します。次に、ディスクは開いた部分まで回転し、レジストレーション ピンで保持されている間に、次のフィルム フレームを露光します。

フォーカルプレーン シャッターは、フィルムの直前の焦点面に配置され、フレーム全体が露光されるまでフィルム上で絞りを移動します。フォーカルプレーン シャッターは通常、遮光性の布、金属、またはプラスチックのカーテンのペアとして実装されます。シャッター速度が、カメラによって異なる特定のポイント (シャッターの X 同期速度と呼ばれる) よりも遅い場合、シャッターの 1 つのカーテンが開き、正しい露光時間の後にもう 1 つのカーテンが閉じます。シャッター速度が X 同期速度よりも速い場合、シャッターの上側のカーテンが焦点面を横切り、2 番目のカーテンがその後を追い、フィルムまたはセンサーの各部分が正しい時間露光されるまで、焦点面を横切るスリットを効果的に移動させます。有効な露光時間は、中央シャッターの場合よりもはるかに短くできますが、高速で移動する被写体では多少の歪みが生じます。

フォーカルプレーンシャッターは、中央のリーフシャッターに比べて、レンズごとに別々のシャッターを必要とせずに交換可能なレンズを使用できるという利点があります。(レンズの後ろにあるリーフシャッターでも、1 つのシャッターを使用してレンズを交換することができます。)

欠点もいくつかあります:

• 高速で移動する被写体の歪み: フィルムのどの部分もダイヤルで設定された時間より長く露光されることはありません。ただし、フィルムの片方の端はもう一方の端よりかなり遅れて露光されるため、たとえば、水平に動くシャッターでは、シャッターの動きと同じ方向または反対方向に高速で走る車の画像が引き伸ばされたり、縮んだりします。
• ノイズが多くなり、自然な写真や自然写真を撮るのに不利になります。
• より複雑な機械構造のため、他のシャッター設計よりも寿命が短くなります。
• フォーカルプレーンシャッターカメラのレンズに太陽光が当たると（一眼レフの場合はミラーが上がっている）、非金属シャッターの閉じた幕に穴が開いてしまう可能性があります。
• カメラの揺れは、大きな幕が急速に動き出し、止まることによって生じます。カメラの設計者は、一部のカメラにミラー ロックアップ機能を組み込むことで、SLR のミラー スラップを克服する方法を習得しました。これにより、カメラ内部の大きなミラーのスラップによるカメラの揺れはなくなりますが、シャッター メカニズム自体によるカメラの揺れは防げません。ミラー ロックアップによって、さらに別の問題が発生します。ミラーがロックアップされて邪魔にならないため、光学ビューファインダーを使用して焦点を合わせたり、フレーミングしたり、露出を計測したりすることはできません。新しい^{[いつ? ]} DSLR カメラには、メインのイメージング センサーからの画像が LCD ディスプレイに直接表示される「ライブ プレビュー」が含まれているため、焦点を合わせ (手動または新しいモデルではコントラスト検出による)、フレーミングを行うことができます。これにより、第 1 幕の代わりに電子シャッターが使用されるため、フォーカルプレーン シャッターによるカメラの揺れのほとんどを防ぐことができます。

シンプルなリーフシャッターは、1 枚以上の回転する金属のリーフを備えた機構で構成されたカメラのシャッターの一種です。通常はレンズを通してフィルムに光が当たることはありませんが、トリガーされるとリーフが動いてレンズが露出に必要な時間露出し、その後閉じます。

シンプルなリーフ シャッターには、1 枚または 2 枚のリーフがあり、トリガーされると回転してレンズに光が通るようにします。2 枚のリーフを使用する場合は、湾曲したエッジでほぼ円形の開口部を形成します。通常、シャッター速度は1 つしかなく、使い捨てカメラなどの基本的なカメラによく見られます。複数の速度を持つものもあります。

ギロチン シャッターの最もシンプルなバージョンでは、絞り付きのプレートがレンズ開口部を横切ってスライドします。1880 年代と 1890 年代のシンプルなバージョンは、ドロップ シャッターとしてよく知られていました。垂直に作動し、通常はゴムバンド、バネ、または重力によって駆動されていました。後に、手持ちカメラに水平に作動するように取り付けられ、バネの張力または空気圧制御によってバネが駆動されました。^[1]

多くの安価な箱型カメラには、穴の開いた円形の金属ディスクとバネ式のリリース レバーからなるシャッターがあり、この堅いディスクがカメラに入る光を遮ります。シャッター リリース レバーが作動すると、バネの力でディスクが素早く 1 回転し、穴がカメラの絞りを通過して、一瞬光が通過します。ロータリー シャッターには通常、固定された不正確なシャッター速度が 1 つしかありませんでしたが、ほとんどのカメラには、リリースが作動するとシャッターが開いたままになる時間設定があり、より長い露出が可能になりました。

シャッタープレートは、レンズの後ろで回転するように一体化された球体の一部で構成されていました。これは、フォトスフィアやその他のカメラに見られるシャッターの一種でした。^[2]

• 絞りシャッターまたはリーフシャッター
• 
  Akarex カメラの 1 つの絞りシャッターがもう 1 つの絞りシャッターの上に開いている
• 
  ダイヤルセット式の 3 枚羽根のCompurシャッター、部分的に開いた状態。
• 
  1911 年のCassell の「Cyclopedia of Photography」の項目。絞りシャッターという用語は、それ以来一般には使われなくなりました。

絞りまたはリーフ^{[3]シャッター (上記の単純なリーフ シャッターとは異なります) は、露出を行うためにカメラ}の開口部を短時間開く多数の薄いブレードで構成されています。ブレードは互いにスライドして円形の開口部を形成し、この開口部はレンズ全体をできるだけ素早く覆い、必要な時間開いたままになり、その後同じように閉じます。^[4]ブレードの数が多いほど、開口部はより正確に円形になります。フラッシュ同期は、シャッターが完全に開いたときに閉じる一対の接点で簡単に実現できます。

理想的には、シャッターは瞬時に開き、必要なだけ開いたままになり、瞬時に閉じます。これは基本的に低速の場合に当てはまりますが、速度が最大に近づくと、露出時間の大部分でシャッターが完全に開くことはありません。シャッターは実質的に追加の絞りとして機能し、浅いフォーカスをクリエイティブに使用する場合は望ましくない、被写界深度の増加を引き起こす可能性があります。または、絞りがレンズの外側にある場合 (フォーカルプレーン シャッターやアポダイゼーション フィルターなど)、機械的なケラレを引き起こす可能性があります。

絞りシャッターという用語は、フィルム移動式高速度カメラの焦点面近くにあるスリット付きの光学絞りを表すためにも使用されている。^[5]

リーフシャッターのいくつかのタイプとメーカーは、非常によく知られるようになりました。初期の複合シャッターは、空気圧機構を備え、ピストンがシリンダー内で空気抵抗に抗してスライドします。低速ではゼンマイ式よりも静かでしたが、非常に不正確になる可能性がありました。その後、より正確なゼンマイ式機構がエアブレーキに取って代わり、ドイツのコンパー[ ^{3] [6]}とその後のシンクロコンパーが事実上標準品質のシャッターになりました。後に、日本のコパルシャッターが高品質の機器に広く採用されました。ドイツのプロンター​​と日本の精工舎シャッターも広く使用されました。クラウス・エッカード・リース著、ロバート・「ザ・プロフェッサー」・ストッダード訳の『コンパーの上下：リーフシャッターの開発と写真史的意味』 ^[3]には、リーフシャッターの詳細な歴史と技術的説明が記載されています。コンパーモニター社は2012年時点でまだ営業していました^{[アップデート]}が、ガス検知システムのみを製造していました。^[7]コンパー、コパル、セイコーの名前のリーフシャッターは、現在製造されていません。^[6]

セントラルシャッターは、シャッターの種類そのものではありませんが、シャッターの位置を表します。通常はリーフ シャッター (または単純なリーフ シャッター) であり、レンズ アセンブリ内にあり、比較的小さな開口部から光が画像全体をカバーします。リーフ シャッターは、レンズの後ろ、レンズの近くに配置することもでき、レンズの交換が可能です。セントラル シャッターまたはレンズの後ろのシャッターの代替として、フォーカル プレーン シャッターがあります。

レンズ本体内に中央シャッターを備えたレンズ交換式カメラでは、各レンズにシャッターが組み込まれている必要があります。実際には、レンズ交換式カメラのほとんどは、すべてのレンズに対してカメラ本体内の単一のフォーカルプレーンシャッターを使用し、固定レンズを備えたカメラはセントラルシャッターを使用します。ただし、多くの中判カメラとほとんどの大判カメラには、それぞれセントラルシャッターが取り付けられた交換レンズがあります。レンズ交換式カメラの中には、レンズの後ろ側にリーフシャッターを備えたものもあります。大判の報道カメラには、フォーカルプレーンシャッターが付いているものが多くありました。フォーカルプレーンシャッター (レンズ交換用) とセントラルシャッター付きレンズ (フラッシュ同期用) の両方を備えたものもあり、片方のシャッターは開いたまま固定されます。

中央シャッターと交換レンズを備えたフィルムカメラ（デジタルカメラではありません）には、フィルムを覆い、フィルムを曇らせることなく途中でレンズを交換できるようにするための二次シャッターまたはダークスライドが付いていることがよくあります。

フォーカルプレーン シャッターと比較した、中央シャッターとレンズ後部リーフ シャッターの主な利点は次のとおりです。

• 短い有効露出のためにフィルム上でスリットを比較的ゆっくりとスライドさせるフォーカルプレーン シャッターとは異なり、シャッターが完全に開くため、あらゆる速度でフラッシュ同期が可能です。
• レンズの内側またはすぐ後ろなど、光線の束が狭い場所にシャッターを配置することで、小型化が可能になります。
• 多くのバージョンでは、コッキング機構とフィルム送り機構が接続されていないため、多重露光が可能になります (これは、撮影者がフィルムを送り忘れた場合に誤って多重露光が生成されることがあるため、不利になる可能性があります)。
• 通常はもっと静かです。
• 高速パンニングでよりリアルな写真を撮る- このような場合、横方向のフォーカルプレーン シャッターにより画像が圧縮または引き伸ばされます。
• シャッター寿命が長くなります。

中央シャッターの欠点は次のとおりです。

• 交換レンズシステムの場合、各レンズにシャッターが組み込まれている必要があります。
• すべてのリーフシャッター速度は、リーフが移動できる速度によって制限されます。通常、高性能の絞りシャッターの場合は 1/500 秒、シンプルなリーフシャッターの場合は 1/125 秒です。
• 一部のバージョンでは、コッキング機構とフィルム送り機構が接続されていないため、誤って多重露光してしまうという問題がよく発生しますが、これはシャッター自体の問題ではなく、カメラ製造上の問題です。

デジタルイメージセンサー（CMOSとCCDの両方のイメージセンサー）は、フレーム転送シャッターと呼ばれる一対の遮光セルに一度に多くのピクセルセル電荷を転送することで、シャッターと同等の機能を持たせるように構築できます。フルフレームが一度に転送される場合は、グローバルシャッターです。多くの場合、遮光セルは独立して読み取ることができ、その間に他のセルは再び光を集めます。^{[8]可動部品や}シリアル化されたデータ転送がないため、非常に高速なシャッター操作が可能です。グローバルシャッターは、ロータリーディスクシャッターの代わりにビデオに使用することもできます。

フルフレームダブルの影のないイメージセンサーは、ローリングシャッターと呼ばれる、照射されたピクセルのシリアルデータ転送を使用する必要があります。ローリングシャッターは、機械式フォーカルプレーンシャッターのように、異なるラインが異なる瞬間に露光されるように、ラインごとに画像をスキャンするため、カメラまたは被写体の動きによって、ゆがみや揺れなどの幾何学的な歪みが発生します。^[9]

現在、ほとんどのデジタルカメラは、機械シャッターと電子シャッターの組み合わせ、または機械シャッターのみを使用しています。機械シャッターは最大 1/16000 秒に対応します (たとえば、ミノルタ Dynax/Maxxum/α-9 フィルムカメラは最大 1/12000 秒で、当時の記録であり、その後のデジタル Nikon D1 シリーズは 1/16000 秒に対応しました)。一方、電子シャッターは少なくとも 1/32000 秒に対応し、多くのスーパーズームカメラや、現在多くの富士フイルム APS-C カメラ (X-Pro2、X-T1、X100T など) で使用されています。

スタック型 CMOS センサーは、イメージ センサー自体と ADC およびデジタル メモリを同じパッケージに組み合わせています。これらのセンサーの読み出しは従来のセンサーよりも高速です。これは、デジタル化された画像が読み出し時にセンサー自体のデジタル メモリに転送され、その後にのみセンサーから転送されるためです。これにより、機械式フォーカル プレーン シャッターと同じ速度の電子シャッターが実現します。Nikon Z 9などのスタック型センサーを使用する一部のカメラでは、機械式シャッターが完全に削除されています。これらのセンサーはグローバル シャッターを使用しないため、ダイナミック レンジとノイズ性能は損なわれません。

シャッターラグとは、シャッターボタンを押してから露出が始まるまでの時間です。この遅延はほとんどのフィルムカメラや一部のデジタルカメラでは問題になりませんが、多くのデジタルカメラでは大きな遅延があり、スポーツやその他のアクション写真のように動きの速い被写体では問題になることがあります。2010年のペンタックスX90などのブリッジカメラのシャッターラグは比較的短い1/50秒、 ^[10]または21ミリ秒（ms）です。キヤノン50d dSLRのラグは131ミリ秒です。^[11]

多くの場合、オートフォーカス(AF) の遅れがシャッター ラグの根本的な原因です。低価格のカメラや低光量または低コントラストの状況では、その影響はより顕著になり、このような場合に AF ラグがより顕著になります。ほとんどの AF システムはコントラストを使用してフォーカスを決定します。コントラストが低い状況では、カメラが最適なフォーカスを決定する速度がかなり顕著になる可能性があります。ほとんどの最新のカメラはオートフォーカスが完了するまでシャッターをアクティブにしないため、結果としてシャッター ラグが発生します。このような場合、写真家は手動フォーカスに切り替えて、AF 機能に起因する遅延を回避できます。

シャッターサイクルとは、シャッターが開き、閉じ、再び開く準備ができるまで繰り返すプロセスのことです。機械式シャッターの寿命は、シャッターサイクルの数で表現されることが多いです。ほとんどのデジタルカメラは、シャッタースピード、絞り、シャッター回数などの貴重な情報を含むシャッターサイクル情報を写真と一緒に保存します。^[12] EXIFデータにアクセスできるWebサイトやアプリケーションは複数あります。

映画の映写では、シャッターはランプハウスからの光を取り入れ、映写スクリーンに映し出されるフィルムを照らします。明るさのちらつきを避けるために、24 fps 映写では、2 枚羽根の回転ディスク シャッターがフィルムのフレームごとに光を 2 回取り入れます。その結果、24 * 2 = 48 Hz となり、これが明るさのちらつきの融合しきい値の下限となります。16 fps (ほとんどの無声映画と通常の 8mm ) および 18 fps (スーパー 8 ) では、代わりに 3 枚羽根のシャッターが使用され、16 * 3 = 48 Hz および 18 * 3 = 54 Hz となります。

シャッターは、信号灯のようにフィルムを使用せずに光のパルスを単純に制御するためにも使用されます。

• 写真レンズ
• カーセルシャッター
• アクティブシャッター3Dシステム

ウィキメディア・コモンズには、カメラのシャッターに関連するメディアがあります。

• 「初期の写真：シャッター」www.earlyphotography.co.uk 。 2018年6月14日閲覧。