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デジ一の露出時間、シャッター幕速度の測定

 オシロスコープの画面を撮影することで、デジタル一眼レフのフォーカルプレーンシャッター幕の動きを、視覚的に判りやすく記録できたので、記事で紹介したいと思います。

 カメラのシャッター速度を簡単に確認する方法としては、テレビを撮影して走査線の数を数えるという方法があります。(ブラウン管テレビが無くなるとこの手は使えなくなりますが・・・)
 この方法からヒントを得て、テレビ画面のような走査速度が固定の物を使うより、オシロなら都合の良いようにどのようにも走査速度は変えられるので、これを使ってみました。

 なお、撮影というか評価に使ったカメラはEOS Kiss-X2、レンズはEFS 60mm F2.8マクロです。

▼撮影風景
撮影風景
 やり方としては、カメラでオシロの画面を撮影するだけ。この写真ではオシロの画面には何も映っていないように見えますが、10kHzの三角波を画面から少しはみ出すくらいべったりと表示させています。正弦波でもOKですが、三角波だと線速度が一定になるというメリットがあります。但し、今回の測定ではあまりそのご利益はありませんでした。

 オシロの画面はベタなのに、カメラの液晶にはなぜか、カタカナのノの字が出ています。この種明かしは記事を最後まで読むと判ります。(^_^)v

 撮影結果を以下に示します。なお以下の写真の横軸の目盛り線の間隔は1mS。波形の周波数は10kHz、つまり周期は0.1mSです。

▼シャター速度1/200秒
1/200秒
 いきなりこの写真を見せられても、何が映っているのかほとんどの人は判らないと思うので、少し説明します。

 オシロは画面の左から右へ大振幅の三角波を繰り返し表示させています。この状態をカメラで撮影すると、シャッターが開く前はもちろん真っ暗。左側の暗い部分は先幕の影で、時間の経過と共に画面の下から(シャッター面では上から)先幕が上がっていき輝線が記録されます。右側の暗い部分は後幕の影で、露出時間が経過した後、先幕を追いかけて上昇し光を遮蔽していきます。

 つまり、先幕と後幕の影の間の明るい部分が露出時間で、この間はオシロの輝線が記録されます。この写真では輝線の幅は5mSなので、シャッター速度の1/200秒ぴったりです。また、影の傾きは幕速度になり、約2.5mSということになります。ちなみに、1/200秒はこのカメラのストロボ同調速度の上限ですが、両方の幕がオーバーラップするまでにまだ2mS以上の余裕があることが判ります。

▼シャター速度1/400秒
1/400秒
 後幕がスタートするタイミングが早くなり、露出時間は2.5mS。シャッター速度はぴったり合っています。左の影が明るいのは、CRTの残像の影響です。

▼シャター速度1/1000秒
1/1000秒
 先幕が1/3も進まないうちに後幕が追いかけ始め、露出時間は1mS。このシャッター速度になると、画面の上と下での撮影のタイミングずれが目立ってきます。
 2.5mSのタイミングのズレですが、新幹線を横から縦位置で撮影すれば、車輪が横長に映るかもしれません。私にはムリ!!

▼シャター速度1/4000秒 (最初の写真のカメラの液晶に映っている画像です)
1/4000秒
 このカメラの上限のシャッター速度です。仕様通りなら0.25mSになるはずですが、0.3mS以上ありそうで1/4000秒の速度は出ていない感じです。縦線の間隔は0.1mS、中央付近では線が割れて0.05mSの等ピッチになるので細かすぎてCRTが解像できていません。

 また、画面の下で露出時間がやや長めになっているような気がします。

 ちなみに、ここまでシャッター速度を上げると残像の部分はかなり暗くなってきて、ホタルの撮影と同じだなー、と思いながら撮影してました。

▼まとめ
 いかがでしたでしょうか、カメラのメカニズムに興味のある私にはとても面白かったです。シャター幕の速度って途中でけっこう変化しているんですね。ま、先と後の幕の速度が同じように変化するなら問題は起こらないのでしょうが。

 あと、この撮影はシャッター幕の影を見ていることになるので、レンズはできるだけ絞った方が影のエッジは鮮明になります。と言ってもオシロの画面の明るさの制約があるので、f5.6で撮影しています。

 それと、カメラとオシロを何らかの方法で同期させれば安定したタイミングで撮影が出来るのですが、リモート接続のコネクタ(たぶん2.5mmのミニプラグ)が手元に無いので実現せず。フリーランで表示させているオシロの画面を運を天にまかせて何度か撮って、使えそうな位置に来た写真を使っています。デジカメなのでいくら撮影しても費用がかからないので、こんな手が使えます。汗;

 ちなみにフィルムカメラでは裏蓋を開けてフィルム面にセンサー付ければ幕速度の測定は可能ですが、こんなふうに速度カーブまで測定するのは、アマチュアではほぼ無理でしょうね。

 アナログオシロも絶滅危惧種に近くなっているので、こんな測定方法も昔話になっちゃいそうなんですけどね。
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