メカニカルシャッターと電子シャッターの特徴

質問

メカニカルシャッターと電子シャッターは、
ともに露光制御に関する物で、
メカニカルシャッターが機械的に制御、
電子シャッターが電気信号に変換する時間を制御（センサーには、常に光が入射）するものと理解しています。

　電子シャッターでは、
高速連射の際か、被写体の動きが速い場合、
ゆがみが出ると聞きました。
なぜでしょうか？

回答No.1

DIooggooID · ベストアンサー

ご参考

http://www.next-zero.com/HDV/S270J-06/

※動体歪み

お礼

ご回答、ありがとうございます。

http://www.next-zero.com/HDV/S270J-06/001.php
に、
わかりやすい図と、
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「動体歪み」は先のページで紹介したように、素早く動く被写体が、画面内で歪んで撮像されてしまう現象である。
　従来馴染みのある CCDイメージセンサでこの様な症状が発生しないのは、光電変換した後の電荷の蓄積のタイミングの違いにある。
　CCDではCCD上のフォト・ダイオード（光電変換素子）に同一期間に入射した光を信号電荷として蓄積したあと、その信号電荷を全て同時に読み出す動作を行っている。
　それに対して、CMOSではフォト・ダイオードに入射した光を信号電荷として蓄積するまでは同様なのだが、CMOS上の画素ごとに“電荷の蓄積→信号出力”を行い、CMOSの基本動作上、信号出力を行った時点から、再び次の光電変換した信号の蓄積を開始するという動作特徴を持っている。

　テレビ映像の信号伝送は「走査」という方法で一画面を分解し、効率的に伝送する仕組みを採っているが、撮像時の信号の取り出し方でも、それにならって「走査」することで映像信号を記録していく手法を採っている。
　走査の仕組みやテレビの映る仕組みについては、ここでは触れないが、その走査により１フレーム内の１列分の画素群で構成されるのが走査線とする。
　CCDでは、１フレーム分のどの走査線においても CCD上の画素の信号電荷の蓄積は同一期間になっているのだが、CMOSでは走査線単位で見ると、走査する時間差分だけ信号電荷の蓄積期間がずれてしまう為、同じ１フレーム内の被写体であっても、被写体の動きが速い場合は、フレーム内の上下で被写体の同時性が崩れ、歪んだ物体として映ってしまうのである。

　CCDの様に全画素を同時に読み出す方法を「グローバル露光（グローバル・シャッタ）」、CMOSの様に走査する走査線（ライン）ごとに信号を読み出す方法を「ライン露光（ローリングシャッタ・フォーカル・プレーン蓄積）」と呼んでいる。
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により、動体歪みなるものの概要を理解することができました。

回答No.3

kuma-gorou

まず、物理的なメカシャッターと電子シャッターと分けて考える必要があります。

メカシャッターには、レンズシャッターとフォーカルプレインシャッター（他の方式もあります。例えば、ロータリーシャッターなど）があり、作動制御方式にはメカ制御と電子制御があります。
フォーカルプレインシャッターは、先幕が結像面の前面を横切るように走行し、時間差をおいて後幕シャッターが走行するので、記録媒体に関係なく画面の左右もしくは上下で露光時間差が生じ、これが動体では像の歪みとなります。

次に電子シャッターですが、これは、記録媒体が光電荷変換素子で可能になった方式です。　
グローバルは、全画素同時タイミングでシャッター動作します。
ローリングは１～数ラインをブロックとし同時タイミングで、ブロック間は時間差をおいて順次シャッターを掛けていきます。
このことから、ローリングで動物体をシャッターで撮っても厳密な静止画は得られないのです。

だだ、前回も説明したとおり、純然に電子シャッターのみでは、スミアや高速シャッターでの色ムラが発生し易くなる為、コンパクトデジでは、メカレンズシャッターとの併用。
一眼レフでは、フォーカルプレインシャッターが主体です。（例外あり）

回答No.2

kuma-gorou

メカシャッターであれ電子制御シャッターであれ、フォーカルプレインシャッターでは、露光に時間差があるので動体は歪みます。

純然たる電子シャッターは、CCDセンサーでは同時スイッチON-OFF、順次データ転送ですから歪みません。
その代わり、強い光を受けると飽和した電荷が読み出しラインに流れ出すスミアと言う現象が発生します。
C-MOSセンサーは順次スイッチング回路でデータ転送するので、スミアは発生しませんが画像は歪みます。

補足

ご回答、ありがとうございます。

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メカシャッターであれ電子制御シャッターであれ、フォーカルプレインシャッターでは、露光に時間差があるので動体は歪みます。
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というのが理解できませんでした。
グローバルシャッターかローリングシャッターであるかが問題で、
後者であれば動体が歪むと理解していました。

　また、
「フォーカルプレインシャッター」は、メカニカルシャッターに関する用語で、
物理的にどこでシャッターを切るかを示していて、レンズシャッター等と区別されるだけかと思っていましたが、
違うのでしょうか？

　よろしくお願いします。