コネクディッド・カーEXPO
出展者による製品・技術セミナー

キャリブレーションレス
ナイトビジョンカメラのご紹介
於：東京ビックサイト西館
2014.1.15

株式会社ビジョンセンシング
小川 文弘

Contents

2014/1/15

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非冷却遠赤外線カメラ技術概要

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ナイトビジョンカメラのご紹介

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商品紹介

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会社概要

Vision Sensing Co,.Ltd.

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１．１ 赤外線とは

目に見えないがすべての物体から放射されている電磁波
ﾌﾞﾛｰﾄﾞﾊﾞﾝﾄﾞﾃﾞｨﾃｸﾀ：3～16um
780nm

380nm

2.5um

近赤外線

紫外線

X線

γ線
10pm

10nm

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380nm

遠赤外ｶﾒﾗ：8～14um

780nm

8.0um

100um

中赤外線

遠赤外線

赤外線

Terahertz
0.1mm

1mm

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Vision Sensing Co,.Ltd.

１．２ 物体の温度と放射電磁波スペクトル

プランクの放射則とステファン－ボルツマンの式

あらゆる物質は、それが持つ温度に相当する電磁波を放射しています

Ｐ＝５．６８×
Ｐ＝５．６８×１０－１２×Ｔ４・・・ステファン－ボルツマンの式

T

完全黒体が放射する電磁波スペクトル2014/1/15

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１．３ マイクロボロメータの構造

受光面にアモルファスシリコンを使用

マイクロボローメータ・ピクセルの構造

赤外吸収→温度上昇
赤外吸収 温度上昇→抵抗値減少
温度上昇 抵抗値減少→電流増加
抵抗値減少 電流増加
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１．４ ディテクタの制御パラメータ
ＧＦＩＤ電圧・・・ゲイン調整

ＶＳＫ電圧・・・オフセット調整

ＴＩＮＴ

・・・露光時間

Ｃ容量・・・CTIA増幅率
増幅率・・・[CTIA:Capacitance trans-impedance amplifier]（全素子一括設定）

C容量=2pF TINT=1293

C容量=4pF TINT=1293

C容量=4pF TINT=600

これらを外部より制御して、撮像温度範囲を指定する
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１．５ 遠赤外線カメラの性能
SiTF=画像上の温度変化１
画像上の温度変化１℃
画像上の温度変化１℃あたりの輝度変化量（図中a）あたりの輝度変化量（図中 ）

ゲイン電圧・TINT・C容量を変える⇒SiTFが変化する
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１．６ 遠赤外線カメラの性能
NETD（雑音等価温度差）（雑音等価温度差）⇒（雑音等価温度差）⇒小さいほど微小温度差を検出
ＮＥＴＤ（ｍＫ）＝面内輝度標準偏差÷ＳｉＴＦ（輝度値/Ｋ）（カメラ性能を評価するために弊社では1ﾌﾚｰﾑの面内輝度標準偏差を使用しています。）

NETD=200mK画像

NETD=100mK画像

画像においては、均一温度面を見た時の画素出力の面内ばらつき
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１．７ 遠赤外線カメラの性能
SiTFおよびおよびNETDを決定する要因を決定する要因および＜感度決定要因＞①センサ感度（ﾊﾟﾗﾒｰﾀ含）
2014/1/15②レンズＦ値③補正技術
8Vision Sensing Co,.Ltd.

１．８ 仏ULIS社の非冷却ディテクタ


開発は狭ピッチ化と高画素化の方向に
1024 x 768
UL 05 25 1
Now
developing !

640 x 480
PICO640P
PICO640E

UL 04 17 1
384 x 288
320 x 240
UL 03 19 1

UL 03 16 2
UL 03 26 2

PICO384P

160 x 120
UL 02 15 2
XxY

25 µm

17 µm

12 µm

Pixel pitch decrease
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２．１ 遠赤外線カメラにおける補正

ディテクタからの出力に含まれるノイズ要因

A. ディテクタ画素ごとの感度ばらつき
B. 環境温度の影響・・・レンズ・カメラ筐体・センサ温度の変化

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２．２ ２点間温度補正（画素感度ばらつき補正）

低温と高温の画像から、各画素のゲインとオフセットを補正
AAD

B

E
20℃

センサーFPAと測定位置

可視光画像2014/1/15

DCE
30℃

熱源温度(Tt)

遠赤外線画像（補正前）

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小さく輝度

C輝度

B

バラツキを20℃

30℃

熱源温度(Tt)

遠赤外線画像（補正後）11２．３ キャリブレーション（環境温度変化の補正）


レンズ・筐体・ディテクタ温度がシフトすると画像も変化する。

補正直後

環境温度変化後

ｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝ装置構成

カメラを恒温槽に設置し、環境温度を変えながら２点間補正を実施
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２．４ キャリブレーションレス動作

環境温度変化時にシャッタを撮影して、補正テーブルを作成し、これをキャリブレーションデータとして逐次保存・更新する。

ULVIPS-PICO384Aの構造

キャリブレーション工程が不要で、カメラ動作中に補正データを自動学習していくので、シャッタ動作頻度が少ない
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３．１ 車載用小型ナイトビジョンカメラULVIPS-PICO384A＜特徴＞
・画素数：３８４×・画素数：３８４×２８８ピクセル
・有効視野角：２８．２×・有効視野角：２８．２×２１．３度
・小型＆低消費電力（定常動作時２．４Ｗ）
・レンズ外シャッタ内臓・差動シリアルデジタル出力
・保護ウィンドウ付
カメラ外観

キャリブレーションレス動作により、補正テーブルを自動生成
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３．２ 夜間動画撮影例

撮影条件：夜間・ミニバンフロントガラス下に設置
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３．３ ＵＬＶＩＰＳシリーズ カメララインナップ
監視から検査まで幅広い用途に適用可能
ＵＬＶＩＰＳ－０３１６２Ｓ・画素数：３８４×２８８ピクセル
・素子感度：４mＶ／Ｋ
・素子ＮＥＴＤ：１２０ｍＫ以下
・ＡＤ分解能：１２/１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：２５μm

展示中！

17μm素子で高感度を実現した最新モデル
17μm素子で高感度を実現した最新モデル
ＵＬＶＩＰＳ－０４２７２Ｓ・画素数：６４０×４８０ピクセル
・素子感度：７mＶ／Ｋ
・素子ＮＥＴＤ：１００ｍＫ以下
・ＡＤ分解能：１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：１７μm

監視用途に最適なＸＧＡｻｲｽﾞの超高画素ﾓﾃﾞﾙ
ＵＬＶＩＰＳ－０５２５１Ｓ・画素数：１０２４×７６８ピクセル
・素子感度：９mＶ／Ｋ以下・素子ＮＥＴＤ：６０ｍＫ・ＡＤ分解能：１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：１７μm

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３．４ ＵＬＶＩＰＳシリーズ
展示中！

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カメララインナップ

ＶＧＡサイズの超高感度モデル
ＵＬＶＩＰＳ－０４３２２Ｓ・画素数：６４０×４８０ピクセル
・素子感度：１０mＶ／Ｋ以下・素子ＮＥＴＤ：５５ｍＫ・ＡＤ分解能：１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：１７μm

展示中！

小型サーモグラフィカメラ
ＬＣＣ－２０００・画素数：４８×４７ピクセル
・受光素子：サーモパイル
・素子ＮＥＴＤ：０．５Ｋ
・ＡＤ分解能：１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：１００μm

展示中！

近赤外線カメラ
ＮＩＲ－Ｃａｍ６４０・画素数：６４０×５１２ピクセル
・受光面材料：ＩｎＧａＡｓ
・センサＴＥＣ内臓・ＡＤ分解能：１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：２５μm

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３．５ カメラ評価キット


ディテクタ感度変更や２点間温度補正が可能 開発に最適！
＜主な機能＞
・温度補正テーブル作成
・ダイナミックレンジ調整（表示ﾋﾞｯﾄ選択）
・ディテクタパラメータ設定
・FPA/内部温度表示
内部温度表示・静止画・動画保存（BMP/RAW/CSV/AVI））・ヒストグラム表示
・任意座標輝度表示温度
・ラインプロファイル表示・カラムプロファイル表示

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３．６ 遠赤外線用レンズ


広角から望遠・顕微鏡まで幅広い選択が可能！

f=2.7～100mm単焦点・最大f=225mmズームレンズもご用意
カスタムレンズ開発も承ります2014/1/15

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４．１ 会社概要
会社名：株式会社ビジョンセンシング
 設立：2008年12月16日
 所在地：大阪市北区与力町１－５
 代表取締役：水戸 康生
 資本金：3,300万円
 従業員：11名


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４．２ 会社沿革
07年8月 遠赤外線カメラの開発を開始
 08年12月 大阪市浪速区恵美須町にて創業
 09年4月
本社を大阪市北区与力町に移転
 09年9月
シャッタレスカメラを発売開始
 10年4月
大阪府中小企業・経営革新企業に認定
 10年12月 中小企業ものづくり助成事業でＸＧＡカメラ開発
 11年4月
韓国の協力企業と海外営業開始
 12年3月
ﾌﾛｱ拡張移転・同5月ｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝﾂｰﾙ1号機納品
 13年6月
近赤外線カメラ開発・販売開始＜所属団体・研究会等＞
日本ｻｰﾓｸﾞﾗﾌｨ協会、大商、JAXA次世代赤外線ｾﾝｻ研究会等

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４．３ 事業内容
１）遠赤外線カメラ事業
遠赤外線カメラ事業①ULVIPSシリーズ
シリーズ 開発/製造
開発 製造/販売
製造 販売＜光学・基板・FPGA/ﾌｧｰﾑｳｪｱ・ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ開発＞
ﾌｧｰﾑｳｪｱ・ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ開発＞＜光学・基板・②カスタム遠赤外線カメラ開発＜宇宙向け・ヘリコプター/船舶搭載用＞＜宇宙向け・ヘリコプター 船舶搭載用＞③量産支援ビジネス＜量産設計支援・キャリブレーション装置販売＞

２）画像処理システム開発（遠赤外・可視画像問わず）

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ご静聴ありがとうございました。

弊社ブースで撮影デモ実施中です。
みなさまのお越しをお待ちしております。
（小間番号西３－１３）

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