外部トリガーでカメラ撮像する方法

カメラ

こんばんは、黒猫です。

今日は、カメラを上位の機器から制御する方法について紹介します。
上位の機器の信号入力でカメラを同期させてシャッターを切るってことはよくありますよね。
仕事で使ったことがあるものについて書いていこうと思います。

ソフトウェアトリガーとハードウェアトリガー

カメラに入力するトリガーとして、ソフトウェアトリガーとハードウェアトリガーがあります。
名前の通り、ソフトウェアトリガーはソフト上から信号を入力する方法で、ハードウェアトリガーはハードから信号を入力します。
それぞれ詳しく見ていきましょう。

ソフトウェアトリガー

ソフトウェアトリガーは、PLCなどの上位機器からカメラに入力する信号のことを指します。
カメラでストリームオープン、ストリームスタートを行なった後にソフトウェアトリガーを入力すると、画像が撮像されます。
ただし、カメラが撮像動作を行なっている間にソフトウェアトリガーを入力しても撮像は受け付けません。

ソフトウェアトリガーはカメラと通信している状態なら入力することが可能で非常に使いやすいですが、
デメリットもあります。
その一つとして、多数のカメラ制御を行うのが苦手というものがあります。

多数のカメラがある場合、ソフトウェアトリガーは、一つのカメラに対してトリガーを入力後、次のカメラへと処理を移します。
ですので、全てのカメラを同時に撮像させたいときには非常に不向きなトリガー入力方式になります。
同期させる方法は次に紹介するハードウェアトリガーのほうが得意です。

ハードウェアトリガー

ハードウェアトリガーは、カメラの外部IOコネクタから信号入力することを指します。
カメラでストリームオープン、ストリームスタートを行なった後にハードウェアトリガーを入力すると、画像が撮像されます。
使い方はソフトウェアトリガーと同じですが、多数のカメラを制御するのはハードウェアトリガーの方が良いです。

上位機器からハードウェアトリガーを入力すると、全てのカメラに同時に信号が出力されます。
同時に信号が出力されるので、全てのカメラにラグなしで信号が入力され、同じタイミングで信号が入ってきます。

外部IOコネクタを使用するという手間はありますが、ラグが内容に処理するためにはハードウェアトリガーでの同期をお勧めします。

光量設定と撮像について

外部トリガーにてカメラの撮像処理を行う理由は多々あると思いますが、
ここでは物体がセンサーを横切った時にその物体を撮像するという状況で使用する例について紹介します。

動く物体を撮像するためには、カメラに多く光を取り込んで、明るくする必要があります。
なぜなら、シャッタースピードを速くしなければいけないからです。
その方法としては、

  • 照明を使用する(ストロボ照明等)
  • 明るいレンズを使用する
  • カメラのゲインを上げる

が挙げられます。

照明は、明るくすればするほど綺麗に撮れますが、発熱や消費電力の面からあまり強い照明を常時発光させるのは
良い選択ではありません。
ストロボ照明を使用するという手がありますが、照明とカメラの同期がうまくできるような工夫をする必要があります。

明るいレンズがある場合は是非とも使いましょう。

カメラのゲインを上げるという方法もありますが、撮像画像が粗くなるというデメリットもありますので、シャッタースピードと
折り合いをつけて設定する必要があります。

また、撮像時には分解能を考える必要があります。
分解能とは、カメラの視野を画素数で割ったものということができます。
例えば、100万画素で100mm角の視野のカメラでは、一辺あたり10万画素なので

100 / 100000 = 0.001mm

の分解能を持つことがわかります。

物体が高速で動いている場合、この分解能よりもシャッタースピードを早めないとブレてしまいます。

動物体を撮像するときのカメラを選定するときには、

  • 明るさは大丈夫か
  • シャッタースピードは適切か
  • 外部機器と接続可能か

という点をおさえて選定するのが良いと思います。

 

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