ハイスピードカメラとは？活用事例や選び方のポイント・周辺機器の情報も紹介
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ハイスピードカメラを導入すれば、肉眼では認識できない高速の動きを可視化できます。性能が高く高価格なカメラのため、導入に迷っている企業の方もいるでしょう。
この記事ではハイスピードカメラで高速撮影できる仕組みや、業務用と個人用の違い、活用事例、ハイスピードカメラの選び方と周辺機器について解説します。
目次
ハイスピードカメラとは？
ハイスピードカメラとは高速で撮影した静止画をスローモーション再生して、動画として記録するカメラです。高速撮影できる仕組みや業務用・個人用のハイスピードカメラの違いを解説します。
高速撮影ができる仕組み
ビデオカメラは静止画を連続して撮影し、つなげて再生することで動画化する仕組みです。なかでもハイスピードカメラは1秒に100コマ以上の静止画を撮影できます。
普通のビデオカメラのコマ数は1秒に30コマ程度が一般的なため、普通のカメラでは見逃してしまうような細かな動きを捉えられます。
業務用と個人用の違い
ハイスピードカメラには業務用と個人用が販売されています。業務用のハイスピードカメラはアスリートのトレーニング、企業の研究などに活用されています。
業務用のハイスピードカメラは撮影速度が速く、1秒に1,000〜数万コマ以上撮影できるため、細かな動きの変化を見逃しません。
また解像度も高く、高解像度で撮影した映像を圧縮処理せずそのまま動画として視聴できるため、滑らかで高画質な点が特徴です。
一方で個人用のハイスピードカメラは1秒に撮影できるコマ数が100コマ程度で、研究用よりも捉えられる動きが制限されます。
また解像度も業務用よりは低く、撮影した映像を圧縮処理する仕組みになっており、一般的な使用・保存に耐えられるように設定されています。
ハイスピードカメラの活用事例
ハイスピードカメラがどのように活用されているか、実際の事例を紹介します。
製造ラインの異常検知
ハイスピードカメラを使用して、製造ラインの異常検知などがおこなわれています。製造ラインの映像をハイスピードカメラで記録し、万が一ライン上に異常があればアラートを発して、ラインを止めて内容を確認できる仕様です。
肉眼では見落とすようなミスもハイスピードカメラなら検知できるため、製造工程で起きるミスや事故を防止できます。
先進技術の研究
ハイスピードカメラは先進技術の研究にも使われています。たとえば自動車が壁に衝突する様子を撮影し、衝撃を受ける箇所や破損の様子を参考に、耐衝撃性能の向上に活かしたり、エアバッグが展開する様子を撮影して、より安全性を高める研究が実施されています。
ハイスピードカメラを選ぶ際のポイント
ハイスピードカメラを選ぶ際のポイントは以下の11個です。
- 撮影速度
- シャッター速度
- カメラ感度
- イメージセンサー
- 解像度
- メモリ容量
- トリガー検知
- データ転送機能
- カメラのサイズや重量
- 耐衝撃性
- 本体価格
1点ずつ内容を説明します。
撮影速度
ハイスピードカメラを選ぶ際に重視すべきは、撮影速度です。1秒に何コマ撮影できるかが「コマ/秒」で表記されています。研究や製造ラインの異常検知などに利用する場合は、事業用の撮影可能なコマ数が数千以上と多いカメラを選ぶようにしましょう。
たとえば製造ラインの様子を撮影したい場合は、撮影箇所を通過するためにかかる時間に対して、何枚の画像が必要か検討して適切なコマ数を選びます。
たとえば車が衝突した際の衝撃を検証するようなケースでは、1,000〜5,000コマ/秒の撮影速度のカメラを選択すると良いでしょう。
シャッター速度
1コマの画像撮影時にシャッターを開き、露光させる時間を表したものがシャッター速度です。シャッター速度が速いほど鮮明に映像を撮影できるため、撮影したい映像や対象に合わせてシャッター速度を選びましょう。
カメラ感度
カメラ感度とはイメージセンサーが光を電気信号に変換する感度を意味します。感度が高ければ照明が暗くても明るい画像を撮影できます。
カメラ感度は「ISO 〇〇」のように数値と合わせて表記されますが、メーカーによって測定方法が異なるため、実機を用いて撮影画像を比較してから感度を決めましょう。
イメージセンサー
イメージセンサーとは光を取り込み、電気信号に変換するための部品です。カラーとモノクロの2種類があり、用途に応じて使い分けられます。
モノクロのイメージセンサーは高感度で、暗い撮影環境やシャッター速度を速くしたい場合に利用されます。
カラーのイメージセンサーは色彩を含めて動画を撮影できるため、対象の色も含めて研究・調査したい場合はカラーのイメージセンサーを選びましょう。
解像度
解像度とは画像を構成する点（画素）の多さを表す数値です。解像度が高いほど画素数が高く、高画質な映像を撮影できます。
ハイスピードカメラでは「1024×1024pixel」のように横×高さpixelにて表記されるため、撮影対象に応じて解像度を選びましょう。
メモリ容量
メモリ容量とは、ハイスピードカメラで撮影した映像を記録する媒体の容量を意味します。1秒に撮影できるコマ数が多いハイスピードカメラは、それだけ記録媒体の容量も必要です。
解像度が1024×1024で1秒に1,000コマの撮影速度、モノクロで12bitの映像を撮影した場合、わずか1秒の動画で1.5GBの容量を確保しなければなりません。
撮影する秒数や撮影速度、解像度によって適切なメモリ容量を選びましょう。
トリガー検知
トリガー検知とは、撮影のきっかけを検知する機能です。被写体の動きを検知して撮影を自動的に始めたり、リモコンのような外部機器による操作で撮影したり、停止したりと調整できます。
データ転送機能
ハイスピードカメラのメモリに記録された映像は、本体電源をオフにすると自動的に削除されます。そのため保存しておきたい映像は、外部機器への転送が必要です。
ハイスピードカメラの撮影データは大きいため、データ転送速度が速いものを選ばないと、なかなか転送が完了しません。録画映像のデータ容量をもとにして、転送方式や速度を選びましょう。
カメラのサイズや重量
ハイスピードカメラのサイズや重量も、用途に応じて検討しましょう。設置場所が固定の場合はサイズが大きく重量があっても問題ありませんが、設置場所を変えて撮影したい場合は小型カメラが必要です。
耐衝撃性
ハイスピードカメラを選ぶ際は、耐衝撃性にも配慮しましょう。たとえば衝撃が発生しやすい工場や溶接技術の研究などで、耐衝撃性能が弱いハイスピードカメラを使用すると故障するケースがあります。
使用環境に応じて耐衝撃性を含めて製品を選びましょう。
本体価格
ハイスピードカメラは非常に高価なカメラで、低価格な製品で約30万円から、研究や製造ラインの監視に使用される事業用のカメラは120万円以上です。自社で利用するハイスピードカメラの用途に応じて、価格と性能が見合った製品を選びましょう。
準備すべきハイスピードカメラの周辺機器
ハイスピードカメラを利用する際は、以下の周辺機器も用意しておきましょう。
三脚
ハイスピードカメラを固定するために三脚やマウントが必要です。設置スペースが狭い場合は、アームを利用する場合もあります。カメラの重量に耐えられる三脚を用意しましょう。
レンズ
ハイスピードカメラもレンズの付け替えが可能な製品が多いため、用途に応じてレンズを選びましょう。レンズの変更によって焦点距離やズーム倍率などを変更できます。
照明機材
ハイスピードカメラは撮影速度やシャッター速度に反比例して、画像が暗くなる性質があります。そのため鮮明な映像を記録するために、高輝度の照明機材を用意しましょう。
光量や照射する範囲、波長などを検討して、適切な照明を選んでください。
データロガー
ハイスピードカメラにデータロガーを接続することで、被写体の動きに自動的に撮影タイミングを合わせられます。撮影タイミングを限定したい場合は用意しましょう。
解析ソフト
解析ソフトとは、ハイスピードカメラで撮影した映像を解析し、必要なデータを取り出すために使います。解析ソフトによって解析できる分野が異なるため、用途に合わせてソフトを選びましょう。
まとめ
ハイスピードカメラは1秒に100コマ以上の静止画を撮影し、肉眼では捉えられない細かな動きを認識できるカメラです。事業用では先進技術の研究や製造ラインの監視に使われています。
ハイスピードカメラを選ぶ際は、使用用途から撮影速度やシャッター速度などを選び、性能と使い勝手・コストを比較して選びましょう。
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