カメラ: それは何ですか? どのように機能しますか?

キムによって 更新しました： 2022 年 6 月 26 日

概要

カメラ 静止画像をキャプチャしたり、単一のフレームまたは一連のフレームで動きを記録したりするために使用される光学機器です。 光を集めて、次のような感光面に焦点を合わせるレンズがあります。 フィルムまたはデジタル イメージ センサー. カメラは、写真家、映画製作者、およびその他の専門家によって、周囲の世界の画像をキャプチャするために使用されます。

この記事では、 カメラとは & 仕組み.

カメラを定義

カメラ 光を捉えて画像を生成するデバイスです。 オブジェクトまたはシーンから光を受け取り、デジタルまたは物理的にキャプチャされた画像として適切な媒体に保存することで機能します。 カメラ用途 レンズをセットすることで シーンを記録するために、この光をセンサーまたはフィルムに焦点を合わせます。

写真の概念は単純ですが、カメラの背後にある技術は、日常生活で使用される小型のハンドヘルド デバイスから、プロの写真や放送メディアで使用されるハイエンドのデジタル カメラに至るまで、時間の経過とともに劇的に改善および発展してきました。 カメラは、静止画と映画制作などの動画アプリケーションの両方で使用されます。

最新のデジタル カメラの基本コンポーネントはすべて連携して画像を記録します。

• A レンズ系 被写体から反射した光を集めてイメージセンサーに集光し、光をデジタルデータに記録します。
• An 光学ファインダー ユーザーは何が記録されるかを確認できます。
• メカニズム レンズまたはフィルムを移動します。
• ボタン、コントロール 複数の露出設定により、ユーザーはキャプチャと露出設定を制御できます。

さまざまな種類のカメラ

カメラ さまざまな形とサイズがあります。 使用目的に応じて、次のようなさまざまなタイプのカメラを利用できます。 デジタルカメラ、ビデオカメラ、使い捨てカメラ、Webカメラ、監視カメラ.

デジタルカメラ デジタル カメラは、画像をデータ (デジタル ファイル) としてキャプチャします。 通常、イメージ デバイス (センサー) と、そのデータをメモリ カードまたはその他の記憶媒体に保存する機能が含まれています。 デジタル カメラは、画像の検索とプレビューを簡単に行うことができるほか、コンピュータ ネットワークやインターネットを介して画像を電子的に送信することもできます。 オートフォーカスモデルは、ポケットに収まるほど小さく、オートフォーカス機能を提供しながら、かなり安価です。 業務用として、露出を手動で制御できるハイエンド モデルも用意されています。

ビデオカメラ またとして知られています ビデオカメラまたはビデオレコーダー、これらのデバイスは、画像とともに音声が記録される動画を撮影するために特別に設計されています。 プロ仕様の機器には、より細かいディテールを実現する高性能レンズ、拡張ズーム範囲、ニュース収集や映画制作用にカスタマイズされた特殊効果機能が含まれます。 小型のモデルは、バッテリ寿命が長いため、ホーム ムービーの撮影や一般的なレジャー活動に適しています。

使い捨てカメラ これらの使い捨てカメラは、いかなる種類の電源も必要とせず、バッテリーや主電源などの外部エネルギー源なしで動作するため、写真プリントの品質を犠牲にすることなく思い出をキャプチャするための低コストの代替方法を探している消費者の間で非常に人気があります. このタイプのカメラには、通常、カメラ本体から取り外すことができないフィルムがプリロードされています。 すべての写真撮影の機会が枯渇すると、これらのデバイスは所有者の要請で完全に使い捨てになり、不要になった/再び必要になったときに単に廃棄することができます。

Webカメラ 「Web カメラ」としても知られるこれらのデジタル ビデオ録画システムは、USB ポートを介してラップトップ/デスクトップ コンピュータに直接接続し、リアルタイム ビデオ ストリーミングやチーム コラボレーション サービスに直接送信される静止写真ショットなどの典型的なユーザー インターフェイス機能を提供します。

監視カメラ 今日、家庭、公人、ビル群、小売店などで広く普及しているデジタル化技術の進歩により、監視システムのパフォーマンスが向上し、セキュリティ担当者はさまざまな出来事について正確な情報を得ることができ、必要に応じて保護措置を講じることができます。 一般的に言えば、次の XNUMX つの主要なカテゴリがあります。 主に物理的な配線を利用するアナログ CCTV (閉回路テレビ) 一方、ワイド エリア ネットワークを介して接続された標準イーサネット プロトコルを使用するネットワーク IP ソリューション。 屋外アプリケーションを除く屋内に収容されたこれらの非常に機密性の高いステルス運用設備により、日中と夜間のサイクルの両方で監視を無期限に記録できます。

カメラの基本コンポーネント

カメラ は、何年も楽しめる思い出や瞬間を捉えるための不可欠なツールです。 カメラにはさまざまな形やサイズがあり、それらはすべて、連携して写真を可能にするさまざまなコンポーネントで構成されています。

のを見てみましょう カメラの主要コンポーネント そして、それらがどのように連携してお気に入りの写真を作成するか:

レンズ

レンズ カメラの最も重要な要素の XNUMX つです。 レンズは本質的にカメラの目であり、画像を取り込み、焦点を合わせてフィルムまたはデジタル センサー上に画像を形成します。 レンズは複数の要素で構成されており、通常はガラスまたはプラスチックでできており、それらが連携して光を通過させ、フィルムまたはデジタル センサー上に鮮明な画像を形成します。

カメラレンズはフィルターやキャップと一緒に使用して照明条件を制御でき、次のようないくつかの機能も備えています。 オートフォーカス、ズーム機能、手動調整. レンズには、撮影中に被写体からどれだけ離れられるかを決定するさまざまな焦点距離も備わっています。 典型的なサイズ範囲 6mmスーパーフィッシュアイレンズ 半球画像の場合、最大 望遠600mm 極端な倍率アプリケーション向け。 レンズが異なれば開口部も異なり、レンズを通過する光の量と光の速さを決定します。 シャッター 適切な量​​の光がフィルムまたはデジタル センサーに当たるように移動する必要があります。

レンズには次のような多くの種類があります。

• 広角の レンズをセットすることで
• 望遠 レンズをセットすることで
• 縦長/標準 レンズをセットすることで
• 魚眼レンズ レンズをセットすることで
• マクロ/ミクロ レンズをセットすることで
• シフト/チルトシフト レンズをセットすることで
• などなど 特定の撮影シナリオ向けに設計された特殊オプション.

シャッター

　 シャッター カメラのセンサーが光にさらされる時間を制御する、カメラ内部のメカニズムです。 最新のデジタル カメラのほとんどは、 メカニカルシャッターと電子シャッター. これにより、カメラが写真を撮るのにかかる時間が短縮され、特に暗い場所で撮影された写真のシャープネスが向上します。

　 メカニカルシャッター XNUMX 枚の金属製またはプラスチック製のブレードで構成されており、これらのブレードが連携して、同時に通過できる光の量を制御します。 カメラのボタンを押すと、これらのブレードが開き、レンズを通ってイメージ センサーに光が入ります。 ボタンを離すと、これらのブレードが再び閉じて、光が入らなくなります。

　 電子シャッター 動作するために物理的なコンポーネントを使用しないという点で、機械的な対応物とは大きく異なります。代わりに、コンピューターアルゴリズムによって生成される電子信号に依存しています。 このタイプのシャッターを使用することで、カメラの露光時間をこれまで以上に高速化することが可能になり、これまで以上に詳細で鮮明なシーンをキャプチャできます!

露光時間の制御に加えて、シャッターはモーション ブラーの作成やその他の目的にも使用できます。 クリエイティブな効果 これは、従来のフィルムカメラでは撮影できなかったものです。

絞り値

　 アパーチャ カメラ本体のレンズと呼ばれる部分にある穴です。 絞りは、通過する光の量を制御し、コントラストの高い画像または低い画像を作成するためにユーザーが調整できます。 開口部のサイズを測定できます Fストップで、数値が小さいほど開口部が大きい (光量が多い) ことを示します。 一般的に、レンズの小さい Fストップ 数を「」と呼びます。速いですより高い F ストップを持つレンズよりも多くの光をより速く通過させることができるからです。

絞りも影響する 被写界深度 – 画像のどの程度が鮮明で、一度に焦点が合っているか。 絞りが大きい (F ストップが小さい) と被写界深度が浅くなり、絞りが小さい (F ストップが大きい) と被写界深度が深くなります。つまり、一度に多くのフレームに焦点が合います。 これは、興味深い構図を作成するときにも非常に効果的です。たとえば、被写体を背景から際立たせたり、逆に前景と背景の両方の要素をシャープにして焦点を合わせたりすることができます。

センサー

カメラの 画像センサ デバイスの光捕捉力の源です。 どのデジタル カメラまたはフィルム カメラにも XNUMX つあります。 さまざまなサイズがあります。 大型フルフレームセンサー 35mm フィルムのフレームと同じサイズで、 小さなセンサー 爪の大きさ。

センサーの仕事は、入射光を電気信号に変換してさらに処理することです。 実際には、センサーは光を捉えてアナログ電圧を生成し、これを増幅してデジタル信号に変換し、保存と処理を容易にする必要があります。

センサーの XNUMX つの主要コンポーネントは、 フォトサイト （独身者 ピクセル センサー上) とその マイクロレンズ (各フォトサイトにどれだけの光が集中しているかを確認します)。 これらの XNUMX つの要素の組み合わせにより、各フォトサイトが正確な量の光を捉えてから、さらに処理することができます。 この量は、シャッター速度、絞り、 ISO 設定など

さらに、最新のデジタル カメラには、多くの場合、何らかの種類の機能が付属しています。 ノイズリダクションテクノロジー これにより、デジタル画像を保存または処理する前に、ランダムな筋や汚れをデジタル画像から取り除くことができます。 この技術は、入ってくる画像データを分析し、カメラのセンサーによって拾われた無関係な情報を削除することによって機能します。 鮮明な画像が見える.

Viewfinder

ビューファインダー カメラの基本コンポーネントの XNUMX つであり、写真を撮る前に画像をフレーミングするために使用されるデバイスです。 単純な拡大レンズとウィンドウを備えた最も単純な光学バージョンから、カメラの LCD 画面に表示される複雑な電子バージョンまで、さまざまな形をとることができます。

ビューファインダーの基本的な機能は、特に暗い場所やシャッタースピードが遅い場合に、写真家がショットの焦点を合わせ続けるのを助けることです。 また、写真家は イメージを正確に構成する 撮影する前に、ショットで必要なものをキャプチャできるようにします。

最も基本的なタイプのビューファインダーは、カメラ本体の主レンズを通して目的のシーンを簡単にフレーミングする光学ウィンドウまたは小さなレンズを提供します。 このタイプのビューファインダーは、コンパクトカメラやその他の固定レンズカメラ、およびプロ用の一眼レフ (SLR) カメラに搭載されており、被写体をすばやく正確にフレーミングするための基本的な形式を提供します。

として知られている電子フォーム 電子ビューファインダー（EVF）は、従来の光学式バージョンを、液晶ディスプレイ (LCD) を使用してカメラ本体のミラーアイ システムを介して電子的に画像を表示するものに置き換えます。 電子ビューファインダーは、従来のファインダーに比べて次のような大きな利点を提供できます。

• 解像度の向上
• 調整可能な視度設定
• 組み込みの露出補正コントロール
• マクロ作業などの特定のタイプの写真用のエンボス補助具
• オートフォーカス機能が向上し、オブジェクト追跡の精度が向上
• 顔検出機能 – ハイエンドのデジタル一眼レフでしか利用できない機能
• さらに、通常はオプティカル バージョンにはない多くの利点があります。

カメラのしくみ

カメラ 通常はデジタル形式で画像をキャプチャして記録するために使用されるデバイスです。 しかし、カメラはどのように機能しますか？ 基本的に、カメラはオブジェクトからの光の反射を利用します。 これらの反射をキャプチャし、レンズ、フィルター、およびデジタル センサーの複雑なプロセスを介して画像に変換します。

この記事では、 カメラ内部の仕組み 美しいビジュアルを撮影する方法:

レンズに光が入る

光はレンズを通ってカメラに入ります。レンズは、光線を集束させて平行にするために特別に湾曲したガラスまたはプラスチック片です。 レンズによってフィルムに投影される画像は、XNUMX つの要因に依存します。 焦点距離 & 開口サイズ. 焦点距離 焦点を合わせるためにオブジェクトがどれだけ近くまたは遠くにある必要があるかを決定します。 開口サイズ 一度にレンズを通過する光の量を決定します。

カメラのセンサーのサイズも、取り込める光の量に影響します。大きなセンサーは、小さなセンサーよりも多くの光を取り込めます。 画像の被写界深度を浅くしたい場合は、大きなセンサーも重要です。これは、焦点が合っているオブジェクトのみがシャープで、この領域外のものはぼやけているため、被写体をより強調できるためです。

光がレンズを通ってイメージセンサーやフィルムに集光されると、この光は色、明るさ、コントラストに関する情報に変換されます。 この情報を使用して、数百万のピクセルで構成される画像を作成できます (絵の要素) これらが合わさって、私たちが見ているものの全体像を形成します。

光がアパーチャを通過する

光が通過する アパーチャ、レンズに開けられた穴です。 これにより、光がイメージセンサーのある場所にアクセスして当たるようになります。 の 横隔膜 開口部の調整は、入る光の量を調整するのに役立ちます。 イメージセンサー上で処理できるように十分な光が存在することを確認し、ショット内のオブジェクトが最もぼやけているか、焦点が合っているかを示す方法としても機能します。

ほとんどのカメラには、この絞り値を変更するためのダイヤルがあり、探している結果の種類に基づいて増減します。 明らかに、より多くの光をショットに取り入れたい場合は、作成中に絞り値を開きます。 ぼけ味 フォーカス エリア内にないものについては、横隔膜をさらに閉じる必要があります。

光が通過し、 ギラツキ防止フィルター そしてイメージセンサーへ。 光がカメラのこの部分に到達すると、形が電気エネルギーに変わり、画像を提供するデジタル情報として記録されます。 色温度とISO設定 カメラのモデルに応じたその他の高度な機能とともに、撮影条件に基づいて正確に。

センサーに光が集中する

光がカメラのレンズを通過すると、被写体で反射し、デジタル カメラのセンサーに焦点を合わせます。 これは「キャプチャ」として知られています。 センサーは、各ピクセル位置に配置されたシリコン フォトダイオードで構成された数百万の微視的で感光性のピクセル (またはフォトサイト) で構成されています。 十分な光がピクセル (またはフォトサイト) に当たると、電荷が生成され、コンピューターで処理できる電気信号に変換されます。 モデルによっては、この信号が表示または再生用の視覚情報または音声情報に変換されます。

イメージ センサー内のすべてのフォトサイトには独自のアンプが含まれており、単一のピクセルのダイナミック レンジの量が増加するため、全体的な画質が向上します。 一部のカメラには、設計の一部としてノイズ低減アルゴリズムも組み込まれており、エラー信号を低減し、データ キャプチャの精度を高めています。

イメージ センサーのピクセル数は、画質を決定する上で大きな役割を果たします。 ピクセル数が多いほど、画像の解像度が高くなります、一方、通常、ピクセル数が少ないほど、画像の解像度が低くなり、粒状性とノイズが多くなります。 センサーが大きいほど一般的に優れています 小さいものよりも優れており、必要に応じて、ダイナミック レンジが向上し、低照度性能が向上し、被写界深度が浅くなるため、専門的な浅いフォーカス コントロール効果が得られます。

シャッター開閉

　 シャッター 開閉する小さくて薄いカーテンで、発表された瞬間にカメラで光を記録できます。 シャッターは、光がイメージ センサーを通過する時間とタイミングの両方を制御します。 デジタル カメラには、物理​​シャッターとデジタル シャッターの XNUMX 種類のシャッターがあります。

物理シャッター: 物理的なシャッターは、多くの場合数分の XNUMX 秒で機械的に開いたり閉じたりするため、露光時間が長く続きます。 それは一般的に見られます デジタル一眼レフ 手動または電子的に開閉できる XNUMX つのブレードに似ており、カメラのイメージング チップに到達する光の量を制御します。

デジタルシャッター: デジタル シャッターは、物理的なバリアを使用せずに光を取り入れるため、メカニカル シャッターとは動作が異なります。 入射光が電子的に検出される方法に影響を与える 限られた時間でそれを検出した後、すぐにオフにすることによって。 このプロセスは、 物理シャッターのみを使用した場合よりも長い持続時間. デジタルシャッターには、長時間使用すると画像がぼやける可能性のある振動を引き起こしやすい可動部品がないため、画質も向上します。

画像は処理されて保存されます

画像がカメラ本体によって受信された後、搭載された電子機器によって処理され、キャプチャと保存の準備が行われます。 これには、次のようなさまざまな操作が含まれる場合があります。 デモザイク、ノイズリダクション、色補正、ダイナミックレンジ設定の設定. 画像は、カメラのビデオプロセッサ上または内部のメモリに保存されます。

次に、使用するカメラの種類に応じて (アナログまたはデジタル）、写真はいずれかとして保存されます ネガフィルムまたはデジタルファイル. アナログカメラでは、写真はカメラ本体に収納されたフィルムのロールにネガカラー写真として記録されます。 デジタル カメラは、写真を JPEG や RAW などのデジタル ファイルとして保存し、処理せずにコンピューターやその他のデバイスに即座に転送できます。

一部のカメラは、次のような高度な機能を提供します。 ISO感度（光感度）の手動調整、オートフォーカス機能、手動露出制御、さらにはシャッターボタンをスナップする前に写真の構図と露出設定を即座に確認できるライブビュー表示画面さえも備えています。 最近のデジタル カメラの多くは、内蔵型も採用しています。 Wi-Fiテクノロジー そのため、画像はソーシャル メディア ネットワークを通じてオンラインで簡単に共有できます。

まとめ

結論として、カメラは思い出を捉え、物語を語る素晴らしいツールです。 彼らの複雑な技術により、他の方法では時間の経過とともに失われる画像をキャプチャして保持することができます。 あなたがプロの写真家であろうと、趣味でカメラを使っているだけであろうと、 カメラの仕組みを理解することは、素晴らしい写真を撮るために不可欠です. 時間をかけて カメラの機能と機能を理解する 最大限に活用できるようにします。

カメラ コンポーネントの概要とそれらがどのように連携するか

写真は何世紀にもわたって存在してきましたが、最新のカメラは、最近の技術の進歩まで不可能だった方法で動作します。 デジタルカメラの重要なコンポーネントは、 被写体からの光をイメージセンサーに集光するレンズ. イメージ センサーは基本的に、数百万の小さなアレイです。 光検出器 (ピクセル) 光を電気信号に変換することで、画像を撮影してデータとして保存することができます。 信号が記録されると、カメラのプロセッサによってさらに処理され、デジタル ファイルとして保存される前に色とシャープネスが強調されます。

最近のほとんどの消費者向けカメラには、写真の品質を向上させ、よりリアルに見せるための他のコンポーネントがいくつかあります。 これらには以下が含まれます：

• オートフォーカス機構
• 電子シャッター
• 露出計
• ホワイトバランスセンサー
• フラッシュユニット
• 低照度感度の強化
• 画像安定化システム
• ディスプレイ画面 写真のプレビュー用。

シャッターボタンを押すと、これらすべての重要なコンポーネントが連携して、設定や好みに応じた高品質の画像が作成されます。

カメラを使うメリット

カメラを使用すると、思い出に残る瞬間をキャプチャしたり、動画をキャプチャしてストーリーを伝えたり、アートワークを作成したりするなど、多くの利点があります。 デジタル カメラで写真をキャプチャすると、従来のフィルム カメラではできない方法で思い出を保存できます。 ビデオなどの動画は、静止画ではできない方法でストーリー、イベント、または状況をキャプチャすることもできます。 これは、ストーリーテリングや 芸術的表現と創造性.

ビデオを使用すると、クリエイターはさまざまな角度やショットを試して、作品に深みと視覚的な興味を与えることもできます. さらに、カメラは、さまざまなレンズや次のような機能を使用することで、創造的な表現の自由を提供します。 露出設定とホワイトバランスコントロール. より高度な写真家には、次のような画像の制御に関してさらに多くのオプションがあります。 絞り制御またはタイムラプス設定 これにより、手作業では不可能な独自のディテールを捉えることができます。

最後に、カメラは、被写体がポートレートであれ、風景であれ、選択したものであれ、被写体を撮影する構図と技術を通じて、アーティストの表現のはけ口を提供します。 これらすべての利点が組み合わさって、感情を引き出すことができるアートを作成し、 永遠の思い出 デジタルカメラで。

こんにちは、私はキムです。母親であり、メディア作成と Web 開発のバックグラウンドを持つストップモーション愛好家です。 私は絵を描くこととアニメーションに大きな情熱を持っており、今はストップモーションの世界に真っ向から飛び込んでいます。 私のブログでは、私が学んだことを皆さんと共有しています。