「インスタントカメラの仕組みって?」

2017-01-06

しおん

こんにちは(*´▽`*)しおんです。

 

クリスマス、終わりましたね。

僕は男子会で大量のご飯をごちそうになってました。

まぐろケーキに牛昆布締め、チキンにから揚げと肉ばっかりのフルコース(*´▽`*)

 

ところで美味しいものが目の前で出ると、思わず記念にパシャリ、と撮ってしまいますよね。

僕も料理の写真を撮ったのですが、そのときふと思いました。

カメラってどんな仕組みなんだろう(・・?

 

ということで調べてみました。

今回はデジタルカメラではなく、初期のころのインスタントカメラの仕組みを解説しようと思います(*´▽`*)

 

・インスタントカメラとは何か

インスタントカメラ、最近めっきり見なくなりましたね。僕が小学校のときくらいからデジカメが流行りだして、最近じゃスマホの流行もありすっかり絶滅したシロモノですよね。

それでもフィルムとか、ネガとかいう言葉に聞き覚えのある方は多いのではないでしょうか。

 

写真をとるとき、フィルムは対象の光に応じて反応を起こします。

以下のように光情報を保存できるわけです。[1]


これは坂本龍馬の「写真」です。この時代になるとデジカメもへったくれもないので、相当昔から写真が存在していたことがうかがえます。

 

光に応じて反応?どうしてそんなことが起きるの?

ってのが当然の疑問ですよね。今日はそこをつきつめていこうと思います。

 

・光に応じて分解、臭化銀

フィルムの本体はコイツです。臭化銀(AgBr)[2]

くすんだ金色をしていますね。こやつは光に当たると分解して

AgBr+光→Ag+Br 

となるのです。不思議な話ですね。この反応は光に応じて起きるので、対象の光情報はAgがどれだけできたかに変換されます。

 

・光による反応? 

でもよく考えると、光がどのように作用して銀を析出させているのでしょう。

光は物質ではないのに、なぜ?

それは光にもエネルギーがあるからです。[3]

具体的には光の振動数に比例するエネルギーを持ちます。

この図において、図での高さがエネルギーの大きさを表しています。

電子が光のエネルギーを受け取ることで、価電子帯といって原子核にとらわれて自由にうごけなかった状態だったのが、伝導帯といって自由に動き回れる状態になるのです\( ‘ω’)

電子の抜け去った原子核は正孔といって+の電荷をもちます。

 

この自由になった電子ですが、右の図における再結合の場合が重要で、フィルムでは格子欠損や不純物によって、エネルギー順位が他より低くなっている場所があります。これを感光核とよびます。

 

電子は感光核に捕まえられてしまい、感光核が負に帯電します。

そこで正に帯電している銀の陽イオンがやってくることで、銀イオンは還元されます。

 

Gurney-Mott の感光説

上記の反応をGurney-Mott の感光説とよびます。

以下に引用するので詳しくは読んでみてください。

 

『感光材料の乳剤層に光が当たると、その中に含まれるハロゲン化銀が光化学変化 をおこし潜像が生成されるがその時個々のハロゲン化銀がどのようになっているか説明したもの。

1. ハロゲン化銀に光があたると結晶内部に伝導帯電子と正孔を生じる

2. 伝導帯電子は結晶内を動き回りエネルギー準位の低い点(感光核・増感中心) に捕獲される。 ここまで電子過程

3. 伝導帯電子を捕獲した感光核は負に帯電し結晶内部の格子間銀イオンを引き 寄せる。 4. 伝導帯電子と格子間銀イオンが結合し銀イオンを生成する。

5. このようにして出来た銀原子はさらにつぎの伝導帯電子を捕獲して格子間銀 イオンを引き付けて銀原子を生成していく。 ここまでイオン過程このような電子過程とイオン過程を繰り返すことにより現像され易い大きさの銀原子の集合体(潜像)に成長する』

出典「歯学部 2 年生・編入 3 年生講義 生体理工学 II 写真理論・放射線技術http://www.dent.niigata-u.ac.jp/radiology/edu/basics/basics_techniques.pdf

 

 

ということで今日は臭化銀によって感光する反応をメインにカメラの仕組みを説明してみました。現像とかについては気が向いたらまたします。

僕はそろそろ二時なので寝ます。

 

読んでくれてありがとうございました\( ‘ω’)

りけぷらのしおんでした。

 

参考文献、画像出典

[1]https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9D%82%E6%9C%AC%E9%BE%8D%E9%A6%AC

[2]https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%AD%E3%82%B2%E3%83%B3%E5%8C%96%E9%8A%80

[3]「秋田工業高等専門学校 H19 年度 3E 電子デバイス工学 講義資料」 http://akita-nct.jp/~tanaka/kougi/2007nen/3e/4-5recombination.pdf


サムネイル画像:https://goo.gl/v8hH0J

 

しおん

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