ファインバブルの撮影方法 | ハイスピードカメラで透明体を鮮明に観察するコツ
目次
■はじめに
ファインバブルは高速で移動する透明体であるため、汎用的なカメラでは次のような現象が
発生することがあります。
- ● 高速で動くためスロー再生するとブレる
- ● 透明体であるため輪郭が不明瞭になる
本記事では30fpsと200fpsで映像を比較し、ファインバブルを鮮明に撮影する条件を
ご紹介します。
■ファインバブルとは
- ● 直径100μm未満の泡の総称です。
- ● 1μm以上の泡はマイクロバブルと呼ばれています。
- ● 1μm未満のものはウルトラファインバブル（ナノバブル）と呼ばれています。
[200fps（ハイスピードカメラ）で撮影したマイクロバブル]
■ファインバブルを汎用的のカメラ(30fps程度)で撮影
まず1µm～99µmのマイクロバブルを30fpsの汎用的なカメラで撮影します。
マイクロバブル発生機を使用し、円筒形のガラスの部分から観察します。
| [30fps] | ||
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[問題点]
微細な泡が高速で移動するために、泡がブレてしまいます。
移動も三次元的な動きを伴うために、ピントが合わせづらいです。
また、輪郭が不明瞭であるために、泡一つ一つの観察ができません。
このように汎用的なカメラではファインバブルを鮮明に撮影することが困難です。
これらを踏まえてハイスピードカメラを軸にレンズやカメラを調整し、改めて実験をしました。
■ファインバブルを鮮明に撮影するコツ
泡をきれいに撮るためには下記の3点が重要です。
- ● ハイスピードカメラ（高フレームレートでシャッター速度が速く、高速で動く物体をとらえるため）
- ● 絞り付きレンズ（焦点深度を深めるため）
- ● 平行光照明（透明体の輪郭を明瞭にするため）
この4つが重要で、高フレームレートの観点からハイスピードカメラを使用します。
① カメラ CHU135-B-KR
- ● 今回の撮影条件を満たすため、1秒間に200コマ（高フレームレート）の
高速撮影に対応したカメラを使用しました。
また、明るくクッキリした映像が得られるモノクロカメラを使用します。 - ● ハイスピードカメラ撮影、スロー書き出しが可能なソフトが標準で付属します。
（再生はメディアプレイヤーなどの再生ソフトで行います。）
② レンズ WL0207-12MP
- ● 被写界深度の深く調整できる、絞りがあるレンズを選定しました。
- ● ファインバブルは多数発生して奥行き方向にも広がるため、
被写界深度を深くして撮影しました。
③ 照明 LVP-XBG80/80W
- ● 平行の光で回り込みを少なくし、マイクロバブルの輪郭が鮮明に映るようにします。
ファインバブルに限らず、透明体を観察するのに有効な照明です。
詳しくはこちらの技術コラムをご覧ください
その他の撮影条件
④ カメラスタンド GR-STD2
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● 今回マイクロバブル発生機が横からの観察が必要だったので
3Dアーム付きカメラスタンドを使用しました。 -
● 3Dアームを使えば様々な角度に対応でき、水平方向にカメラを向けることが可能です。
⑤ カメラ設定
- ● シャッタースピードはフレームレートより早く、
今回は1/2000秒（500μsec）に設定しました。 - ● フレームレートを速く設定するだけではだけではブレてしまうことがあります。
- ● シャッタースピードを速くすることでブレのない映像を得ることができます。
※暗い映像となるので照明を明るくすることが必要です。 -
● ブレのない鮮明な映像を撮影するには、フレームレートとシャッタースピードの
両方を適切に設定する必要があります。 - ● それぞれの役割や設定については、下記の技術コラムで詳しく解説しています。
★実際に撮影
【実際の観察セット】
【実際にマイクロバブルをハイスピード撮影した動画】
【設定】
コマ数：200fps
シャッタースピード：1/2000秒（500μsec）
照明：シャッタースピードを上げ、画面が暗くなったため2台使用
視野：8.71×7mm
【ハイスピードカメラと普通のカメラとの比較映像】
[200fps] (ハイスピードカメラ) |
[30fps] |
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[200fps] (ハイスピードカメラ)
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[30fps]
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■撮影だけでなく、計測や解析もできます！
【ファインバブルの粒径を計測】
泡の計測には計測ソフトMFShipを使用しました。
動画からキャプチャした画像で簡易的な計測をしています。
45.5μmほどの大きさの泡まで計測できました。
角度や円の面積など、さまざまな計測ができるソフトです。
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動画での流体解析または静止画による粒径計測
【ファインバブルの動きを解析】
物体の流れや動きを数値化できるソフトです。
【ハイフレームレートカメラを用いた高速連写】
動画撮影だけでなく、ハイフレームレートカメラを使用して、
高速でインターバル静止画を撮影するシステムもご用意しております。
動画でなく静止画で撮影できるので、計測や画像処理で使いやすく、容量も少なくなります。
■まとめ
ファインバブル（極小の動きの速い透明体）を撮影するときは、
ハイスピードカメラをはじめとした適切な機材や設定により鮮明に撮影することができます。
また、鮮明に撮影することで、その後の計測や解析にも活用できる素材を残すことができます。
松電舎では観察や計測のシステムをまとめてご提案できます。
実際にお試しいただきたい場合はデモ機のお貸出しも可能です。
[松電舎のマイクロバブル観察セット]
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CHU135-B-KR |
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0.25×～0.7× 高解像度可変倍率レンズ(1.1インチ 12MP対応) WL0207-12MP |
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LVP-XBG80/80W |
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GR-STD2 |
