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写真において、シャッターとは、一定時間光を通すことで写真フィルムや感光性デジタルセンサーを露光し、被写体の画像を永久的に記録する装置です。また、映画プロジェクターや信号灯のように、光のパルスを外部に照射するためにもシャッターが使用されます。フィルムの露光時間を制御するために、可変速シャッターが用いられます。シャッターは、一定の時間間隔が経過すると自動的に閉じるように設計されています。シャッターの速度は、カメラ全体の各種設定に基づいてカメラが自動的に制御するか、デジタル設定で手動で制御するか、あるいはカメラ外部のリングに刻まれた様々なタイミングを手動で制御するかのいずれかです。
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。
レンズ交換が限られたカメラでは、レンズ後方のシャッターが使用されていました。写真黎明期には、レンズ前面のシャッター、時には長時間露光のために取り外したり取り付けたりするだけのレンズキャップが使われていました。絞りやスライドカーテン以外の機構も使用されており、フィルムを一定時間光にさらすものであれば何でも構いません。
シャッターが開いている時間（露光時間、しばしば「シャッタースピード」と呼ばれる）は、タイミング機構によって決定されます。これらは元々は空気圧式（複合シャッター）または時計仕掛けでしたが、20 世紀後半以降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、もう一度押されるまで開いたままになる Time 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Bバルブ（元々は実際のゴム球を握ることで作動）、および瞬間露光があり、設定は最高級のリーフシャッターでは 30 秒から 1/4000 秒まで、フォーカルプレーンシャッターではより速く、基本的なタイプでは制限されています。シャッター設定の刻印には、秒単位の露光時間の逆数がよく使用されます。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。
露光時間とレンズの有効絞り値は、フィルムまたはセンサーに適切な量の光が届くように調整する必要があります。さらに、露光時間は被写体のあらゆる動きに対応できるものでなければなりません。通常は、動きの速さを「止める」のに十分な速さが必要ですが、例えば動きの感覚を与えるために、ある程度のモーションブラーを意図的に残したい場合は例外です。
ほとんどのシャッターには、接続されている場合、フラッシュを発光させるためのフラッシュ同期スイッチが付いています。機械式シャッターとフラッシュバルブでは、最大輝度に達するまでにかなりの時間がかかったため、これはかなり複雑な問題でした。フォーカルプレーンシャッターでは、さらに困難でした。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間、シーンを照らし続けることができる、長時間発光する特殊なフラッシュバルブが設計されました。これらの問題は、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登場により、フォーカルプレーンシャッター以外のシャッターでは基本的に解決されました。
フォーカルプレーンシャッターとフラッシュを使用する場合、シャッタースピードをXシンクロ速度以下に設定すると、フラッシュ発光時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、より高速なシャッタースピードで動作するフォーカルプレーンシャッターに対応した、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、高速で動く被写体にフォーカルプレーンシャッター特有の歪みを与えます。
映画撮影では、映画用カメラに回転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、フレーム露光間の断続的な動きの間、反射鏡で画像を隠します。ディスクはその後、位置決めピンによって保持された状態で、次のフィルムフレームを露光する開口部まで回転します。
フォーカルプレーンシャッターは、フィルムのすぐ前、焦点面に配置され、フィルム全体に露光されるまで絞りを移動させます。フォーカルプレーンシャッターは通常、光を遮断する布、金属、またはプラスチック製のカーテンのペアとして実装されます。カメラによって異なる特定の速度（シャッターのXシンクロ速度と呼ばれる）よりも遅いシャッタースピードでは、シャッターの一方のカーテンが開き、適切な露光時間が経過するともう一方のカーテンが閉じます。Xシンクロ速度よりも速いシャッタースピードでは、シャッターの上側のカーテンが焦点面を横切り、その後ろを下側のカーテンが移動します。これにより、フィルムまたはセンサーの各部分が適切な時間露光されるまで、焦点面を横切るスリットが効果的に移動します。有効露光時間は中央シャッターよりもはるかに短くできますが、高速で動く被写体に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、中央リーフシャッターに比べて、レンズごとに個別のシャッターを用意する必要がなく、交換レンズを使用できるという利点がある。（レンズ後方のリーフシャッターでも、1つのシャッターでレンズ交換が可能である。）
それらにはいくつかの欠点もある。
シンプルなリーフシャッターは、1枚または複数枚の回転する金属製の羽根を備えた機構で構成されるカメラシャッターの一種で、通常はレンズを通してフィルムに光を通しませんが、作動すると羽根を動かしてシャッターを開き、露光に必要な時間だけレンズを露出させ、その後閉じます。
シンプルなリーフシャッターは、1枚または2枚のリーフで構成されており、シャッターを切るとリーフが回転してレンズに光が届くようになっています。2枚のリーフを使用する場合は、ほぼ円形の開口部を作るためにリーフの縁が湾曲しています。通常、シャッタースピードは1種類しかなく、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。中には複数のシャッタースピード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、開口部のある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。これらは垂直に動作し、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動作するように取り付けられ、バネの張力または空気圧による調整で駆動されました。[ 1 ]
多くの安価なボックスカメラには、穴が開けられた円形の金属ディスクとバネ仕掛けのシャッターレバーからなるシャッターが採用されていました。ディスクは光を遮断し、カメラ内部への光の侵入を防ぎます。シャッターレバーを操作すると、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、ほんの一瞬光が透過します。回転式シャッターは通常、固定された不正確なシャッタースピードしか設定できませんでしたが、ほとんどのカメラにはシャッターレバーを操作した際にシャッターを開いたままにする「タイム」設定があり、より長い露光時間での撮影が可能でした。
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た。これはフォトスフィアや他のカメラに見られるタイプのシャッターだった。[ 2 ]
絞り式シャッターまたはリーフシャッター[ 3 ]（上記の単純なリーフシャッターとは異なる）は、露光を行うためにカメラの絞りを一時的に開く多数の薄い羽根で構成されています。羽根は互いにスライドして円形の絞りを形成し、レンズ全体を露出させるためにできるだけ速く拡大し、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 ] 。羽根の数が多いほど、絞りはより正確な円形になります。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によって容易に実現できます。
理想的には、シャッターは瞬時に開き、必要な時間だけ開いたままになり、瞬時に閉じます。これは低速シャッタースピードではほぼ当てはまりますが、シャッタースピードが最高速度に近づくにつれて、シャッターは露光時間の大部分において完全に開いた状態にはほど遠い状態になります。事実上、シャッターは追加の絞りとして機能し、被写界深度が深くなる可能性があり、浅い被写界深度を意図的に利用している場合は好ましくありません。また、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）、機械的な周辺減光が発生する可能性もあります。
絞りシャッターという用語は、移動フィルム式高速カメラの焦点面付近にあるスリット付きの光学絞りを指す場合にも使用される。[ 5 ]
いくつかの種類のリーフシャッターとそのメーカーは非常に有名になりました。初期のコンパウンドシャッターは空気圧機構を備えており、シリンダー内でピストンが空気抵抗に逆らってスライドしていました。これらは時計仕掛けよりも低速では静かでしたが、精度が非常に低い可能性がありました。その後、より精度の高い時計仕掛けの機構が空気ブレーキに取って代わり、ドイツのコンパー[ 3 ] [ 6 ]と後のシンクロコンパーが事実上の標準品質シャッターとなりました。その後、日本のコパルシャッターが高級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セイコーシャ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「教授」ストッダード訳の『コンパーの盛衰：リーフシャッターの開発と写真史的意義』 [ 3 ]は、リーフシャッターの詳細な歴史と技術的な説明を提供しています。コンパーモニター社は2012年時点でも営業していました。しかし、ガス検知システムのみを製造していた。[ 7 ] Compur、Copal、Seiko ブランドのリーフシャッターはもはや製造されていない。[ 6 ]
大判カメラの場合、Compur社とCompound社が定めたシャッターサイズが事実上の標準サイズとなった。
中央シャッターとは、シャッターの種類そのものではなく、シャッターの位置を表す用語です。一般的にはリーフシャッター（または単純リーフシャッター）であり、レンズアセンブリ内に配置され、比較的小さな開口部から光が画像全体を覆うようになっています。リーフシャッターはレンズの後ろ、ただし近くに配置されることもあり、レンズ交換が可能になります。中央シャッターまたはレンズ後方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。
レンズ本体に中央シャッターを備えた交換レンズ式カメラでは、各レンズにシャッターが内蔵されている必要があります。実際には、ほとんどの交換レンズ式カメラは、すべてのレンズに対してカメラ本体に単一のフォーカルプレーンシャッターを使用していますが、固定レンズ式カメラは中央シャッターを使用しています。ただし、多くの中判カメラとほとんどの大判カメラは、各レンズに中央シャッターが装備されています。一部の交換レンズ式カメラは、レンズの後ろにリーフシャッターを備えています。大判報道用カメラは、フォーカルプレーンシャッターを備えていることが多かった。フォーカルプレーンシャッター（レンズ交換用）と中央シャッター付きレンズ（フラッシュ同調用）の両方を備えているものもあり、片方のシャッターは開いたままになります。
フィルムカメラ（デジタルカメラは除く）は、中央シャッターと交換レンズを備えており、フィルムを覆い、フィルムが感光することなく撮影途中でレンズを交換できるように、補助シャッターまたはダークスライドを備えていることが多い。
中央式およびレンズ後方式リーフシャッターの焦点面シャッターに対する主な利点は以下のとおりです。
中央シャッターの欠点としては、以下のようなものがあります。
デジタルイメージセンサー（ CMOSおよびCCDイメージセンサーの両方）は、フレーム転送シャッターと呼ばれるペアのシェードダブルに一度に多数のピクセルセル電荷を転送することにより、シャッターと同等の機能を実現するように構成できます。フルフレームが一度に転送される場合、それはグローバルシャッターです。多くの場合、シェードセルは独立して読み取ることができ、他のセルは再び光を集めます。[ 13 ]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動作が可能です。グローバルシャッターは、回転ディスクシャッターの代替としてビデオにも使用できます。
シェーディングされたフルフレームダブル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化された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と同様に、画像をラインごとにスキャンするため、異なるラインが異なる瞬間に露光され、カメラまたは被写体の動きによって、スキューやウォブルなどの幾何学的歪みが発生します。[ 14 ]
今日では、ほとんどのデジタルカメラは、メカニカルシャッターと電子シャッターの組み合わせ、またはメカニカルシャッターのみを使用しています。メカニカルシャッターは最大1/16000秒まで対応できます（例えば、ミノルタのDynax/Maxxum/α-9フィルムカメラは最大1/12000秒で、当時としては記録的な速さでした。後のニコンD1シリーズのデジタルカメラは1/16000秒まで対応できました）。一方、電子シャッターは少なくとも1/32000秒まで対応でき、多くのスーパーズームカメラや、現在では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。
積層型CMOSセンサーは、イメージセンサー自体とADC、デジタルメモリを同一パッケージに統合しています。これらのセンサーの読み出しは、デジタル化された画像が読み出し時にセンサー内のデジタルメモリに転送され、その後センサーから転送されるため、従来のセンサーよりも高速です。これにより、機械式フォーカルプレーンシャッターと同等の速度の電子シャッターが実現します。ニコンZ9など、積層型センサーを採用したカメラの中には、機械式シャッターを完全に廃止したものもあります。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やノイズ性能が損なわれることはありません。
シャッターラグとは、シャッターボタンを押してから露光が始まるまでの時間のことです。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でしたが、多くのデジタルカメラでは遅延が大きく、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のようなブリッジカメラのレリーズラグは、比較的短い1/50秒[ 15 ] 、つまり21ミリ秒(ms)です。キヤノンEOS 50D DSLRのラグは131msと規定されています[ 16 ] 。
多くの場合、オートフォーカス（AF）の遅延がシャッターラグの根本原因です。低価格のカメラや、暗い場所、コントラストの低い場所では、この影響がより顕著になり、AFラグがより目立ちます。ほとんどのAFシステムはコントラストに基づいてピントを合わせますが、コントラストが低い状況では、カメラが最適なピントを合わせる速度が著しく低下することがあります。最新のカメラの多くはオートフォーカスが完了するまでシャッターを切らないため、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、撮影者はマニュアルフォーカスに切り替えることで、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、シャッターが開いて閉じて、再び開く準備ができた状態に戻るまでの一連の動作のことです。機械式シャッターの寿命は、シャッターサイクルの回数で表されることがよくあります。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ともに保存します。[ 17 ] ExifデータにアクセスするためのWebサイトやアプリケーションは複数あります。
映画映写では、シャッターがランプ室からの光を取り込み、フィルムを照らして映写スクリーンに投影します。明るさのちらつきを避けるため、24 fps の映写では、2 枚羽根の回転ディスクシャッターがフィルムの 1 フレームにつき 2 回光を取り込み、24 * 2 = 48 Hz となります。これは明るさのちらつきが融合する下限値です。16 fps (ほとんどのサイレント映画と通常の 8mm フィルム) と 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 と 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、光のパルスを制御するためだけに用いられることもある。