デジタル一眼レフカメラのシャッタ

質問

デジタル一眼レフカメラでは、CMOSイメージセンサを採用した場合、
蓄積時間の同時性問題からメカニカルシャッタを適用する必要が
あるとのことですが、この場合、どのようにしてCMOSイメージセンサ内
の画素を同時に蓄積動作させているのでしょうか？
メカニカルシャッタを適用してもCMOSイメージセンサ自体が
ローリングシャッタで動作するため結局同じになる気がします。。。
また、CMOSイメージセンサにグローバルシャッタを
適用できないのでしょうか？
そもそもCCDを用いた場合はメカニカルシャッタは
不要なのでしょうか？

宜しくお願いします。

回答No.1

E-Dec · ベストアンサー

・どのようにしてCMOSイメージセンサ内の画素を同時に蓄積動作させているのでしょうか？

光(電荷)の蓄積は露光中にしか発生しませんので、CMOSでもメカニカルシャッターを
併用することで、動体歪みをなくすことが可能です。

厳密にはフォーカルプレーンシャッターそのものにも動体歪み(同時性の崩壊)があるの
ですが、それは非常に小さいのでここでは無視できるものとお考え下さい。

露光中にしか電荷を蓄積しませんから、メカニカルシャッターを使用することで電荷の
蓄積を同時に行うことが可能です。シャッターが閉じれば蓄積が行われませんので、
その後はCMOSがローリングシャッターで動作しても問題ありません。

・CMOSイメージセンサにグローバルシャッタを適用できないのでしょうか？

現状のCMOSの仕組みを維持するならばグローバルシャッターは不可能とお考え下さい。

CMOSはCCDとは異なり、バケツリレー形式で全体の電荷を転送している訳ではなく、個別
に読み取っています。そのため、同時に複数のデータを読むと伝送経路で信号が混じり
合い、正しいデータを読み出せません。

従って、CMOSでは読み込みに時間差を設け、ブロック単位で読み込みを行います。
これが蓄積の同時性がない理由です。

しかし、画素単位で専用の伝送経路を設ければ、この問題は解決しますが、それでは
回路が複雑になってしまい、画素数やノイズ、コストの面で不利になります。
原理的に不可能な訳ではありませんが、現実的に実現するのは難しいでしょう。

・CCDを用いた場合はメカニカルシャッタは不要なのでしょうか？

蓄積の同時性のみを考えた場合、CCDにメカニカルシャッターは不要です。

…が、残念ながら、電荷蓄積量が飽和した場合、伝送経路に溢れるという問題が発生
します。一般にスミアと呼ばれる現象で、太陽や電灯など高輝度な被写体に対して
縦(または横)に一直線に光が伸びる現象が発生するんです。

伝送前に電荷の蓄積を終了させるため、CCDでもメカニカルシャッターを搭載し、この
問題を回避しています。CMOSとCCDではメカニカルシャッターの目的が異なるんです。

以下のサイトも参考にしてみて下さい。
http://aska-sg.net/shikumi/005-20050309.html
http://aska-sg.net/shikumi/006-20050413.html