(57)【要約】  【課題】  比較的安価でありながら、撮影対象物に影響を与えることなく、撮影に必要な露光量を確保することのできる高速撮影システムを提供する。  【解決手段】  撮影に同期した同期信号を出力可能な高速度ビデオカメラ１３と、その同期信号によりＯＮ及びＯＦＦが可能なＬＥＤを用いた光源１４とを備えた撮影システムとする。或いは、各撮影フレームの露光タイミングに同期してＯＮ及びＯＦＦが可能なＬＥＤを用いた光源１４でもよい。ＬＥＤは比較的安価である上、ハロゲンランプ、メタルハライドランプに比べて赤外線成分が少なく、同一光量を照射しても、撮影対象物の発熱量が少ない。また、入力に対する応答性も良いため、１００万コマ／秒という高速撮影にも十分追従してＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができ、これによっても撮影対象物の発熱量を低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)撮影に同期した同期信号を出力可能な高速度ビデオカメラと、
b)前記同期信号によりＯＮ及びＯＦＦが可能なＬＥＤを用いた光源と、
を備えることを特徴とする高速撮影システム。
【請求項２】
a)各撮影フレームの露光タイミングに同期した同期信号を出力可能な高速度ビデオカメラと、
b)前記同期信号によりＯＮ及びＯＦＦが可能なＬＥＤを用いた光源と、
を備えることを特徴とする高速撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破壊、爆発、燃焼などの高速の現象を撮影するために用いられる高速撮影ビデオカメラと、そのための照明を含むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば爆発、破壊、燃焼、衝突、放電などの高速の現象を短時間だけ連続的に撮影するための高速撮影装置（高速ビデオカメラ）が従来より開発されている（例えば非特許文献１、２など）。こうした高速撮影装置では、最高で１００万枚／秒程度のきわめて高速度の撮影が可能となっている。
【非特許文献１】“撮影速度１００万コマ／秒の超高速度ビデオカメラを開発（2001年9月27日付プレスリリース”、［online］、株式会社島津製作所、［平成１５年６月２日検索］、インターネット、〈URL : http://www.shimadzu.co.jp/news/press/010927.html〉
【非特許文献２】丸野  浩昌、近藤  泰志、江藤  剛治，「画素周辺記録型撮像素子を用いた高速度ビデオカメラ」，応用光学 2002 Vol.2 No.12 p.5-8，2002年12月10日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような高速撮影では露光不足が問題となる。例えば、１００万コマ／秒の撮影速度では、通常のビデオカメラ（３０コマ／秒）と比較すると、１コマ当たりの露光量は約１／３０００となる。そのため、従来はハロゲンランプ、メタルハライドランプなどの強力な連続発光の光源や、短時間だけ強力な光量が得られるフラッシュランプ、或いは撮影周期に同期したパルスレーザー光源が用いられていた。
【０００４】
しかし、ハロゲンランプやメタルハライドランプの光は赤外線成分を多く含む上、強力なものを使用するために発光量も大きいことから、撮影対象物を加熱してしまう。場合によってはこれにより撮影対象物を変質させたり損傷を与え、計測結果に影響を及ぼす可能性がある。また、フラッシュランプでは発光時間に制限がある（通常、約1msec）ため、比較的長時間の撮影には対応することができない。さらに、発光後のチャージのために時間が必要であり、繰り返し発光の周期を速くすることができないという問題もある。
【０００５】
レーザー光源の場合にはこれらの問題はないが、装置が非常に高価、大型であり、取り扱いも煩雑である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、比較的安価でありながら、撮影対象物に影響を与えることなく、撮影に必要な露光量を確保することのできる高速撮影システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明に係る高速撮影システムは、
a)撮影に同期した同期信号を出力可能な高速度ビデオカメラと、
b)前記同期信号によりＯＮ及びＯＦＦが可能なＬＥＤを用いた光源と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る高速撮影システムの別の態様のものは、
a)各撮影フレームの露光タイミングに同期した同期信号を出力可能な高速度ビデオカメラと、
b)前記同期信号によりＯＮ及びＯＦＦが可能なＬＥＤを用いた光源と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る高速撮影システムでは、高速度ビデオカメラが出力する同期信号に基づき、ＬＥＤを用いた光源が撮影に同期して撮影対象に光を照射する。ＬＥＤはハロゲンランプ、メタルハライドランプに比べて赤外線成分が少なく、同一光量を照射しても、撮影対象物の発熱量が少ない。また、入力に対する応答性も良いため、１００万コマ／秒という高速撮影にも十分追従してＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができ、これによっても撮影対象物の発熱量を低減することができる。なお、もちろん、ＬＥＤを用いた光源は上記レーザー光源よりは遙かに安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
樹脂材料試験片の引張試験時、試験片が破断する状況を観察するために本発明に係る高速撮影システムを利用した例を図１及び図２により説明する。引張試験機１１には、それを制御するための制御部１２が接続されている。制御部１２は、その信号出力端子から、試験時の各種時点（例えば引っ張り開始時、所定変位到達時、所定荷重到達時等）で相当の信号を出力できるようになっている。撮影システムは、高速度ビデオカメラ１３と、ＬＥＤを光源に用いたＬＥＤ照明１４、及びそれを制御する照明コントローラ１５から成る。ＬＥＤ照明１４は大出力ＬＥＤを使用したものであり、十数μ秒以下の応答速度を有する。高速度ビデオカメラ１３から照明コントローラ１５へは、１回の撮影の開始及び終了時点に同期した撮影タイミング信号と、撮影中の各フレームの露光開始時点に同期した露光タイミング信号が送信される。一方、引張試験機１１の制御部１２からは、前記信号が高速度ビデオカメラ１３に出力される。
【００１１】
このシステムを用いて行われる、樹脂材料試験片の引張試験における試験片の破断時の状況を撮影するための手順を次に説明する。まず、上下チャックの間に試験片１６をセットし、操作者が制御部１２の試験開始ボタンを押す。制御部１２は、引張試験機１１の上部クロスヘッド１１ａを所定の速度で上方に移動させることにより試験片１６を引っ張る。クロスヘッド１１ａの変位が予め定められた値に達した時点で、制御部１２は所定変位到達信号を高速度ビデオカメラ１３に送信する。この信号を受けたビデオカメラ１３は、撮影を開始する。同時に、撮影開始タイミング信号を照明コントローラ１５に送信し、その後、各フレーム毎に露光タイミング信号を照明コントローラ１５に送信し続ける（図２(a)）。高速度ビデオカメラ１３は、予め定められた撮影時間ｔmが経過した時点で撮影を終了し、撮影終了タイミング信号を照明コントローラ１５に送信する。
【００１２】
照明コントローラ１５は、撮影開始タイミング信号を受信した時点でＬＥＤ照明１４への電源供給を開始する。これによりＬＥＤが点灯し、予めセットされた通り、試験片１６の略中央を大光量で照明する。このとき、照明にハロゲンランプ等の連続光源を使用すると、樹脂等の試験片の場合、温度上昇を生じて引張試験の結果に影響を与えるが、本実施例のようなＬＥＤ照明１４を使用することにより、そのような外的影響を最小限に止めることができる。
【００１３】
前記の通り、ＬＥＤの応答速度が十分に高いため、一般的にはＬＥＤ照明１４は図２(b)に示すように間欠照明を行うことが望ましい。この場合は、照明コントローラ１５は、試験機１１の制御部１２から送信されてくる露光タイミング信号（図２(a)）に応じてＬＥＤ照明１４に間欠的に電力を供給する。間欠照明の場合、連続点灯の場合と比較すると、より大きな電流を流して発光輝度を上げることが可能となる。
【００１４】
高速度ビデオカメラ１３の撮影速度が速くなり、１フレーム当たりの露光時間ｔeがＬＥＤの応答速度に近くなってきた場合は、図２(c)に示すように、連続的に照明を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例である、引張試験機の高速撮影システムの概略構成図。
【図２】実施例の高速撮影システムにおける露光タイミング及びＬＥＤ照明の発光タイミングを表すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００１６】
１１…試験機
１１ａ…上部クロスヘッド
１２…制御部
１３…高速度ビデオカメラ
１４…ＬＥＤ照明
１５…照明コントローラ
１６…試験片
【図１】
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【図２】
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