【初心者向け】カメラの使い方を解説！
・ハイスピードカメラによる基本的な計測フローについて
・時間分解能、撮影速度とは？適正な撮影速度の決め方
・シャッター、露光時間とは？適正な露光時間の決め方
・記録画素数、空間分解能について
このカタログについて
| ドキュメント名 | ハイスピードカメラの基礎知識 設定編 |
|---|---|
| ドキュメント種別 | ホワイトペーパー |
| ファイルサイズ | 13.1Mb |
| 登録カテゴリ | |
| 取り扱い企業 | 株式会社ナックイメージテクノロジー (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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映像が劇的に変わる?!
ハイスピードカメラの
基 礎 知 識
設定編
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⽬次
・はじめに
画像計測 ハイスピードカメラ
・撮影から解析までのプロセス
計測フロー
撮影条件
・撮影速度
適正な撮影速度をどのように決定するか
・記録画素数/空間分解能について
・露光時間について
適正な露光時間をどのように決定するか
・まとめ
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画像計測
画像計測
計測する対象となる現象を
映像（画像）として記録し、
記録された画像から、種々の情報を取得する事。
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画像計測
画像計測
・状態変化の定性観察
・得られた撮影画像から定量計測
変位・速度・加速度・ベクトル・⻑さ・⾓度
形状、⾯積、⻑さ、粒⼦径、数
濃度、温度、圧⼒、厚さ 等
・通常では⾒えない現象を可視化する︓可視化⼿法
シュリーレン法、BOS法、PIV法、X線、偏光、分光、LIF法 等
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画像計測
ハイスピードカメラ
早い移動速度で運動する現象
急速に状態が変化する現象
可視化するためには動きを⽌める。
⾼時間分解能での時系列データ取得が必要。
ハイスピードカメラ
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撮影から解析までのプロセス
撮影対象は︖
観察対象はどのような現象であるのか︖
どのような挙動が捉えたいのか︖
どのような解析結果を得たいのか︖
形状変化があるのか︖どのくらいの速さか︖
被写体の⼤きさは︖
撮影条件、必要機器等を決定
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撮影から解析までのプロセス
計測フロー
撮影準備 検討項⽬
撮影条件 機器選定
機器セッティング
撮影範囲 カメラ
撮影 撮影速度 レンズ
照明
記録画像の確認 露光時間
記録画素数 設置架台
照明⽅法 （三脚等）
データ保存・変換
トリガ トリガ
等々
検証・解析 等々
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検討項⽬ 撮影条件
撮影条件
適正な撮影結果/解析結果を得るためには
⽬的に適した画像を取得する必要がある。
適正な機材を使⽤し
適正な撮影条件で計測を⾏う事が重要。
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検討項⽬ 撮影条件
撮影条件
・時間分解能 ⇔ 撮影速度/露光時間
・空間分解能 ⇔ 記録画素数/撮影エリア
・濃度分解能 ⇔ 記録データビット⻑
・キャリブレーション ⇔ 解析結果精度に影響
・照明⽅法、同期、等
解析結果は記録された画像に依存
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検討項⽬ 機器選定
機器選定
カメラ
ハイスピードカメラ
超⾼速カメラ
イメージインテンシファイア
ICCDカメラ
光学系
撮影レンズ
硬性鏡
フィルター
ミラー
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検討項⽬ 機器選定
機器選定
照明
連続光（LED、クセノン、ハロゲン・・・）
レーザ（CW、パルス）
ストロボ
周辺機器
三脚
パルスジェネレータ
X-Y-Zステージ
波形取り込み装置
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計測フロー
機器セッティング
・機材設置
カメラ設置 三脚、ステージ 等
照明設置
・ケーブル接続
電源、通信ケーブル、トリガケーブル 等など
・レンズ取り付け
・PCとカメラ接続（制御ソフトによりカメラコントロール）
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計測フロー
撮影
・撮影条件設定
撮影速度、露光時間、画素数、トリガタイミング、等
・ピント調整 照明調整
・撮影テスト
・撮影
・画像確認 / 保存
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適正な撮影条件
撮影速度
●撮影速度 ︓コマ/秒 fps pps と表現
1秒間に何枚の画像を記録できるか。
=何秒間隔で画像を記録できるか。
例 1,000コマ/秒
1/1,000秒=1ms 毎に画像を記録する
50,000コマ/秒
1/50,000秒=20μs 毎に画像を記録する
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適正な撮影条件
撮影速度
●撮影速度をどのように決定するか。
溶接、変形・破壊、燃焼、メカ挙動、スポーツ等
現象の形状、状態が変化する場合。
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適正な撮影条件
撮影速度
●撮影速度をどのように決定するか。
現象の形状、状態が変化する場合。
現象の動きを10〜200分割程度で捉える事ができる撮影速度を
⽬安とする。
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適正な撮影条件
撮影速度
●撮影速度をどのように決定するか。
たとえば、10ms継続する現象を200分割（200フレーム）で観察し
たい場合、撮影間隔は 10ms/200 = 50μs
撮影速度は 20,000コマ/秒となる。
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適正な撮影条件
撮影速度
●撮影速度をどのように決定するか。
⾶翔体、噴霧、流体、移動物体、衝撃波、等。
被写体があるスピードで移動する場合。
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適正な撮影条件
撮影速度
●撮影速度をどのように決定するか。
現象のスピードが既知であれば、撮影範囲内で
現象の移動量を何フレーム（何分割）程度で捉えるか
現象の移動量を何画素（pixel）程度とするか
により撮影速度を決定。
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適正な撮影条件
撮影速度
特に解析を⾏う場合、解析⽬的に応じて
最適な移動量＝何画素（pixel）で撮影する事が重要。