フラッシュとシャッターのタイミングの実験（続き）
こんな実験をするようになったきっかけは、フラッシュをたいてハエを撮影するときに、ハエが逃げてしまうことがよくあったからです。フラッシュは一瞬光るだけなのにどうして逃げるのだろうという疑問がでて、カメラのフラッシュとシャッターの開くタイミングとの関係を調べてみることになりました。これまで、一眼レフカメラを用いてそのタイミングを調べる実験とフラッシュの閃光時間を調べる実験をしました。
ハエが逃げたのは、その後、プレ発光のせいだろうということが分かったのですが、実験道具を片付ける前に、追加で次のような実験をしてみました。一つは先幕と後幕シンクロについての実験と、もう一つはコンデジでの実験です。
実験配置をもう一度復習してみます。まず、マブチモータの先端に昆虫針をつけてこれを回転します。それを一眼レフの内蔵フラッシュを使って撮影します。フラッシュの光っている時間は短いので、回転している針が止まって写るはずです。「影とり」は光を拡散させるために使っています。一方、LEDリングフラッシュは連続発光させて、シャッターが開いている間に針が移動する範囲を写すために使っています。
実際に撮ってみるとこんな感じになります。
これはNIKON D7100で最短のフラッシュ同調ができる1/250秒で撮影しています。扇型に見えているのがシャッターが開いている時間に針が移動した範囲を示しています。針が点滅して見えているのは、LEDリングフラッシュがPWM（pulse width modulation）方式の調光を使っているためだと思われます。この間の実験から、点滅は25kHz、40マイクロ秒間隔で行われているようです。これを使うと回転速度やシャッターが開いている時間などを計算することができます。この写真を見ると、シャッターが開き始めたちょっと後でフラッシュが光るので、そこの部分だけ針がくっきりと見えています。
フラッシュには先幕シンクロ、後幕シンクロというフラッシュの光るタイミングを設定する項目があります。先幕はシャッターが開くと同時に光ります。これに対して、後幕はシャッターが閉じる寸前に光ります。これを上の実験で調べてみました。初めにシャッター速度1/250秒の時に実験してみましたが、先幕、後幕でまったく変わりませんでした。そこで、もう少しシャッター速度を遅くしてみました。そのために、モーターの電圧を1.230Vから0.814Vまで下げ、モーターを遅く回転させて、1/100秒で写してみました。その結果が次の写真です。
モータの回転が遅いので、1/100秒でも針の移動している部分を画面内に入れることが出来ました。モータは左回転なので、先幕では初めの方に光っていますが、後幕では後ろの方で光っています。まさに予想通りでした。
さて、一眼レフだとフラッシュ同調ができる最短のシャッター速度が決められています。例えば、NIKON D7100では1/250秒ですが、たいていは1/60秒になっています。ところで、コンデジではこんなシャッター速度は決まっていなくて、どんなに速いシャッター速度でも構わないようです。どうしてなのでしょう。
それを調べるために、コンデジFZ150にテレコンを取り付けるためのレンズアダプターをつけ、影とりとLEDリングフラッシュを取り付けます。後は一眼レフと同じように撮影します。LEDリングフラッシュは連続発光させるので発光量が小さく、ISOを1600にして感度を上げ、逆に、内蔵フラッシュはレベルを下げ、-2EVにして撮影しています。
その結果がこれです。これは1/500秒で撮影したものですが、一眼レフと異なり、シャッターが開いたと同時に光っています。やはり一眼レフのようにシャッター幕を上下するのではなくて、電子的に読みだしているのでだいぶ違っていますね。シャッター速度をもっと速くしてみます。
シャッターの開いている時間はどんどん短くなりますが、フラッシュは最初のタイミングで光っているのでまったく関係はありません。従って、フラッシュ光だけで撮影するのなら、シャッター速度は短くても構わないようです。面白いのは針が動いている間に網目のような模様が出ていることです。それに、針の動いた後半部分が次第に弱くなっていることも気になります。一眼レフだとこんなことはありません。たぶん、イメージセンサーからの読み出しのタイミングと針の動きが関係してこんな模様が出ていると思うのですが、よくは分かりません。（追記2015/05/15：ネットを見ていたら、cMOSセンサーでは走査線で読み出すごとにシャッターを切っていくローリングシャッターという方式を用いているため、走査速度より速く動く物体を撮ると歪みが出るというようなことが書かれていました。これをローリングシャッター現象と呼ぶそうです。これが関係しているのかもしれません）（追記2015/05/15：さらに調べてみると、PanasonicではMOSセンサーを用いているとのこと。cMOSとMOSとの違いはよくわからないのですけど・・・）
コンデジでも先幕と後幕フラッシュの設定があるので実験をしてみました。
シャッター速度を1/100秒まで遅くしたのですが、先幕と後幕はまったく同じタイミングで発光してしまいました。おそらく、1/60秒よりシャッター速度が遅くないと違いが出ないのでしょう。モーターをこれ以上ゆっくり回すのは辛いので、ここで実験を終わりました。
ハエが逃げたのは、その後、プレ発光のせいだろうということが分かったのですが、実験道具を片付ける前に、追加で次のような実験をしてみました。一つは先幕と後幕シンクロについての実験と、もう一つはコンデジでの実験です。
実験配置をもう一度復習してみます。まず、マブチモータの先端に昆虫針をつけてこれを回転します。それを一眼レフの内蔵フラッシュを使って撮影します。フラッシュの光っている時間は短いので、回転している針が止まって写るはずです。「影とり」は光を拡散させるために使っています。一方、LEDリングフラッシュは連続発光させて、シャッターが開いている間に針が移動する範囲を写すために使っています。
実際に撮ってみるとこんな感じになります。
これはNIKON D7100で最短のフラッシュ同調ができる1/250秒で撮影しています。扇型に見えているのがシャッターが開いている時間に針が移動した範囲を示しています。針が点滅して見えているのは、LEDリングフラッシュがPWM（pulse width modulation）方式の調光を使っているためだと思われます。この間の実験から、点滅は25kHz、40マイクロ秒間隔で行われているようです。これを使うと回転速度やシャッターが開いている時間などを計算することができます。この写真を見ると、シャッターが開き始めたちょっと後でフラッシュが光るので、そこの部分だけ針がくっきりと見えています。
フラッシュには先幕シンクロ、後幕シンクロというフラッシュの光るタイミングを設定する項目があります。先幕はシャッターが開くと同時に光ります。これに対して、後幕はシャッターが閉じる寸前に光ります。これを上の実験で調べてみました。初めにシャッター速度1/250秒の時に実験してみましたが、先幕、後幕でまったく変わりませんでした。そこで、もう少しシャッター速度を遅くしてみました。そのために、モーターの電圧を1.230Vから0.814Vまで下げ、モーターを遅く回転させて、1/100秒で写してみました。その結果が次の写真です。
モータの回転が遅いので、1/100秒でも針の移動している部分を画面内に入れることが出来ました。モータは左回転なので、先幕では初めの方に光っていますが、後幕では後ろの方で光っています。まさに予想通りでした。
さて、一眼レフだとフラッシュ同調ができる最短のシャッター速度が決められています。例えば、NIKON D7100では1/250秒ですが、たいていは1/60秒になっています。ところで、コンデジではこんなシャッター速度は決まっていなくて、どんなに速いシャッター速度でも構わないようです。どうしてなのでしょう。
それを調べるために、コンデジFZ150にテレコンを取り付けるためのレンズアダプターをつけ、影とりとLEDリングフラッシュを取り付けます。後は一眼レフと同じように撮影します。LEDリングフラッシュは連続発光させるので発光量が小さく、ISOを1600にして感度を上げ、逆に、内蔵フラッシュはレベルを下げ、-2EVにして撮影しています。
その結果がこれです。これは1/500秒で撮影したものですが、一眼レフと異なり、シャッターが開いたと同時に光っています。やはり一眼レフのようにシャッター幕を上下するのではなくて、電子的に読みだしているのでだいぶ違っていますね。シャッター速度をもっと速くしてみます。
シャッターの開いている時間はどんどん短くなりますが、フラッシュは最初のタイミングで光っているのでまったく関係はありません。従って、フラッシュ光だけで撮影するのなら、シャッター速度は短くても構わないようです。面白いのは針が動いている間に網目のような模様が出ていることです。それに、針の動いた後半部分が次第に弱くなっていることも気になります。一眼レフだとこんなことはありません。たぶん、イメージセンサーからの読み出しのタイミングと針の動きが関係してこんな模様が出ていると思うのですが、よくは分かりません。（追記2015/05/15：ネットを見ていたら、cMOSセンサーでは走査線で読み出すごとにシャッターを切っていくローリングシャッターという方式を用いているため、走査速度より速く動く物体を撮ると歪みが出るというようなことが書かれていました。これをローリングシャッター現象と呼ぶそうです。これが関係しているのかもしれません）（追記2015/05/15：さらに調べてみると、PanasonicではMOSセンサーを用いているとのこと。cMOSとMOSとの違いはよくわからないのですけど・・・）
コンデジでも先幕と後幕フラッシュの設定があるので実験をしてみました。
シャッター速度を1/100秒まで遅くしたのですが、先幕と後幕はまったく同じタイミングで発光してしまいました。おそらく、1/60秒よりシャッター速度が遅くないと違いが出ないのでしょう。モーターをこれ以上ゆっくり回すのは辛いので、ここで実験を終わりました。
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