株式会社 IMAGICA GROUP Advanced Research Group

研究開発から産業分野まで 幅広く活用されているフォトロンのハイスピードカメラ

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画像にこだわる会社「フォトロン」

  
IMAGICA GROUPのグループ会社であるフォトロンは、 1968年にムービーカメラの販売を開始して以来、画像にこだわり画像処理の最先端市場を創造する企業として事業を拡大してきました。国内のテレビ放送局や映像制作プロダクションなどに、放送映像機器に関する設計から導入までを提案するほか、研究機関や製造業に向けて、画像処理に特化したハードウェアやソフトウェアの開発や製造、販売などを行っています。そんなフォトロンの主要な製品の一つが高性能ハイスピードカメラです。

 

フォトロンは国産ハイスピードカメラメーカーとして30年以上の歴史を持ち、企画・開発・製造・販売・保守まで一貫して行っています。生産は山形県米沢市にある自社工場が担っており、ここから全世界に向けてハイスピードカメラを送り出しています。製品ラインナップは多岐に渡り、研究開発用や製造ライン用、システムへの 組み込み用など、顧客のニーズに合わせてさまざまなハイスピードカメラを用意。これらハイスピードカメラを軸に、解析用ソフトウェアや各種撮影用機材を加えた「撮影システム」の提案から導入支援、さらには導入後の運用サポートまで、ハイスピードカメラの運用をトータルでサポートできることが大きな特徴となっています。
    

エンジニアの「見たい」を支援 さまざまな現場で活用されている  

  
フォトロンのハイスピードカメラは国内外の研究機関や大学などで各種実験に使用されているほか、企業では研究開発や製造工程のプロセスの可視化などに使われています。例えば自動車業界ではエンジンの燃焼実験や、衝突安全テスト、エアバッグ試験など幅広く使われていますし、製造現場ではペットボトルのキャップを閉める工程など、目には見えない速さで機械が動いている製造ラインでトラブルが発生しないか監視するなど、エンジニアの「見たい」を支援しています。これら以外にも、スポーツやバイオ・メディカル 分野などさまざまな分野で幅広く活躍しています。
  

肉眼ではとらえられない一瞬をとらえて
鮮明な画像として可視化するハイスピードカメラ

  
ハイスピードカメラは、その使用目的が特殊なためあまりなじみのないものかもしれません。そのため、ハイスピードカメラがどういったものなのか、いったい何ができるのかなどご存じない方も少なくないのではないでしょうか。

そこで、フォトロンの得意分野であるそんなハイスピードカメラとはどのようなものなのか、その基本についてこちらでご紹介します。

 

 

ハイスピードカメラは1秒間を100万フレームに分解して撮影が可能

  
ハイスピードカメラは、目にも留まらないほどの速さでおきている現象を、高速で鮮明に撮影することができるカメラのことをいいます。ハイスピードカメラで撮影した映像はスローモーションで観察することができるため、人の目には捉えられない高速でおきている一瞬の現象を細部まで把握することができ、さらに詳細に分析することが可能です。

 

では、なぜハイスピードカメラが一瞬の現象をとらえることができるのか。一般的なビデオカメラは1 秒間に約 30 コマ(フレーム)の撮影(1秒を30コマに分解して静止画として記録してパラパラ漫画のように連続で再生して動画にしている)を行っています。この1秒間に何コマ撮影できるかを示した値がフレームレート(fps/frames per second)とよばれるものです。この数値が大きいほど撮影する現象や動きをより細かく撮影できるので、ハイスピードカメラの性能を判断する際の重要な指標となります。

 

一般的なビデオカメラのフレームレートが30fpsなのに対して、ハイスピードカメラは1 秒間に100フレーム(100fps)~100万フレーム(1,000,000fps)といったフレームレートで高速撮影を行うことができます。

 

つまりたった1秒の間に起きている現象を、数百フレームから百万フレームにまで分解して撮影することで、肉眼では捉えられない高速でおきている現象が可視化でき、その一瞬で何が起きているのかまで詳細に観察、分析することができるのです。

 

 

例えば、車のエアバッグなどは作動から膨らむまでわずか0.02〜0.03秒ほどと非常に高速に展開されています。これは人間の瞬き(0.1〜0.2秒)よりはるかに速いスピードなので通常のビデオカメラでは、その膨らむ過程やエアバッグがどのような形に広がっているのかなどをとらえることができません。

しかし、ハイスピードカメラで撮影すればわずか0.02~0.0.3秒というエアバッグの展開する過程を、事細かに、非常に鮮明に捉えることができ、開くスピードやエアバッグがどんな形に膨らんでいくのかなどまで詳細に観察や分析が可能になるというわけです。

 

ハイスピードカメラを使い瞬間の現象を3Dモデル動画化
ハイスピードボリュメトリックキャプチャを新開発

   
フォトロンのハイスピードカメラシステムは、世界40か国以上の研究機関や大学企業などで利用されています。ハイスピードカメラによる撮影は目的に合わせて、計測機器や解析ソフトウェアなどの組み合わせが必須ですが、フォトロンでは研究開発者向けの「FASTCAM」シリーズをはじめとした、市場や目的に沿ったソフトウェアやシステムも多数ご用意して、さまざまなニーズにお応えしています。

 

また、この2023年7月より、フォトロンはハイスピードカメラを使用して超高速な現象を3Dモデル動画化する技術High Speed Volumetric Capture(ハイスピードボリュメトリックキャプチャ・HSVCの開発に成功、新たなサービスをスタートしました。

 

ハイスピードボリュメトリックキャプチャは、1秒間に1,000枚以上の撮影が可能な41台のハイスピードカメラを使い、高速現象を3Dモデル動画化するといったサービスです。

 

従来のボリュメトリックキャプチャは静止画でしたが、フォトロンのハイスピードボリュメトリックキャプチャは動画データの3Dをモデルが作成可能です。エアバッグの展開など高速現象のスローモーション動画をモデル化することで、自由な視点で確認でき、さらに3Dモデル化によって3次元での形状解析も可能となります。

 

また、上下左右自由視点から見ることができるためこれまでは死角となり見えていなかった部分の情報もCAEによるシミュレーションに反映できます。そのためハイスピードボリュメトリックキャプチャを使用することで、従来は長い時間を要していた開発工程の短縮化に期待できます。

 

栃木県に開設したハイスピードボリュメトリックキャプチャの専用スタジオ

 

ハイスピードボリュメトリックキャプチャシステムはエアバッグ展開試験だけではなく、さまざまな実験に対応可能ですのでご興味があれば是非フォトロンにお問い合わせください。
  

フォトロン「HSVC」受託サービス 公式サイト

 

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