クロニクスセミナー 2011

非冷却赤外線カメラとアプリケーション

2011.07.07
VISION SENSING
Ikuyo Tokutake
Chronix Seminar 2011

Contents「ULVIPS」の特徴
TEC-Less−シャッタレス
評価キット
パーシャルスキャン
2次元熱センサーカメラ「ULVIPS」の仕様とラインナップ
レンズラインナップ
中赤外線カメラ
赤外線カメラのアプリケーション
会社概要
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VISION SENSING

「ULVIPS」の特徴「ULVIPS」の特徴 TEC-Less−シャッタレスChronix Seminar 2011

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「ULVIPS」の特徴−TEC-Lessシャッタレスー【ボロメータ形式のセンサーの特徴】
１．画素ごとの感度ばらつき⇒ 画素補正テーブル作成にシャッタ動作が必要

２．周囲温度変化の影響
温度変化時にシャッタ動作⇒⇒温度変化時にシャッタ動作
TEC-Less シャッタレス
又は又は環境温度や素子の温度に合わせて、カメラ冷却機能（TEC）が必要（TEC=Thermo（TEC=Thermo
ElectricElectricCooler）Cooler）
カメラ冷却機能（TEC）が必要

補正テーブルを逐次自動で更新する機能！

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「ULVIPS」の特徴−TEC-Lessシャッタレスー
１．画素ごとの感度ばらつき
周囲温度：TR
レンズ温度：TL

入力画像

ｾﾝｻ温度：Tｓ

遠赤外線カメラディテクタ出力画像⇒ 均一な温度面（シャッタ）を見せて画素ばらつき補正テーブルを作成し補正する。
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「ULVIPS」の特徴−TEC-Lessシャッタレスー
１．画素ごとの感度ばらつき
ACA
D

B

E
20℃

センサーFPAと測定位置

D

小さく

C
E
30℃

熱源温度(Tt)

輝度

輝度

B

バラツキを20℃

30℃

熱源温度(Tt)

Step1：低温と高温の均一熱源をカメラで撮影し画像を取得する

カメラ

全体均一な熱源

恒温槽（内部温度：一定）

実験環境

Step2：各画素が同じ傾きになるように画素の補正テーブルを作成する
Step3：画像取得時に補正テーブルにて各画素を補正し出力する

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「ULVIPS」の特徴−TEC-Lessシャッタレスー
１．画素ごとの感度ばらつき

ディテクタからの生画像

画素ばらつき補正後画像

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「ULVIPS」の特徴−TEC-Lessシャッタレスー
２．周囲温度変化の影響

周囲温度変化により、以前の補正テーブルが使えなくなる
シャッタ補正後の画像

環境温度変化後（上昇）⇒ 変化後の周囲温度で 再度 シャッタにより補正テーブ
ルを作成する必要がある！
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「ULVIPS」の特徴−TEC-Lessシャッタレスー
２．周囲温度変化の影響

カメラ

全体均一な熱源

恒温槽（内部温度：変化）
勾配試験結果(0.5℃/分)

Step1：ある環境温度で均一熱源温度を変えながら画像を取得する。

55.00

環境温度
FPA温度

45.00

カメラ温度

Step2：Step1の作業を、周囲温度を変えながら行う。

25.00

15.00

5.00

18600

18000

17400

16800

16200

15600

15000

14400

13800

13200

12600

12000

11400

10800

9600

時間(秒）

10200

9000

8400

7800

7200

6600

6000

5400

4800

4200

3600

3000

2400

1800

600

1200

-5.00
0

温度（℃）

35.00

Step3：取得した画像から、シャッタレス補正テーブルを作成し、カメラに書込む。

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「ULVIPS」の特徴−TEC-Lessシャッタレスー
２．周囲温度変化の影響

周囲温度が変化しても画像が変化しない。

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「ULVIPS」の特徴「ULVIPS」の特徴 評価キット

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「ULVIPS」の特徴−評価キットー
詳細なカメラ設定
ＧＦＩＤ電圧・・・ゲイン調整

ＶＳＫ電圧・・・オフセット調整

ＴＩＮＴ・・・露光時間

これらを外部より制御でき、最適な画像を出力する
Ｃ容量・・・CTIA増幅率ことが可能！
[CTIA:Capacitance trans-impedance amplifier]（全素子一括設定）↓・レンズの評価、交換時に有効！
・独自のターゲット用に設定のカスタマイズが可能
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「ULVIPS」の特徴−評価キットー
カメラ＋レンズ＋ソフトウェアをセットにした“エントリーキット”【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
画像保存（BMP/RAW/CSV）
ヒストグラム表示
このキット内で使用している 関数は、任意座標輝度表示（露光時間設定/カメラ補正 etc）
ラインプロファイル表示.netの環境下で ライブラリーとして使用可能！
カラムプロファイル表示
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「ULVIPS」の特徴−評価キットー
開発サイクル
パラメータ設定評価
画像を取得し、評価を実施

GFID=3.525V
VSK=5.335V
TINT=360MC
FPA=55℃
C容量=4pF

補正テーブル作成
２点間温度補正実行

ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝに最適な独自LWIRカメラの完成！
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「ULVIPS」の特徴「ULVIPS」の特徴 パーシャルスキャン

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「ULVIPS」の特徴−パーシャルスキャンー
1000 fps の 高速画像取得可能！
【問題】そのままの撮影画像では熱時定数が問題になり尾が引く画像に・・・

円形熱源熱時定数だけをキャンセルする
画像処理を考案！
温度変化を測定することが可能！
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「ULVIPS」の特徴−パーシャルスキャンー
300mm/sで移動する円形熱源を240fpsで撮影

静止画像

生画像

処理後画像

パーシャルスキャンと特殊画像処理により熱時定数の影響をキャンセルすることが可能！
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「ULVIPS」の特徴「ULVIPS」の特徴 2次元熱センサーカメラ

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「ULVIPS」の特徴−2次元熱センサーカメラー
従来の仕様＋αのカメラ
カメラの中に判定機能などをつけることでシーケンサーやFA機器への接続可能に！

柱上トランスブレーカーボックス

電気設備・製造プロセスの温度監視に最適
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会社概要「ULVIPS」の仕様とラインナップ

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「ULVIPS」の仕様とラインナップ
出力：USB/CameraLink/NTSC
温度補正方式①シャッタレス補正テーブル方式②２点間温度補正テーブル方式
画像補正処理：欠陥画素補正ｵｰﾄｵﾌｾｯﾄ調整
デジタルズーム（ｵﾌﾟｼｮﾝ）
外部非同期トリガ対応
パーシャルスキャン機能
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「ULVIPS」の仕様とラインナップ
遠赤外線カメラのエントリーモデル

ＵＬＶＩＰＳ−０２１５２Ｓ・画素数：１６０×１２０ピクセル
・素子感度：３mＶ／Ｋ
・素子ＮＥＴＤ：１２０ｍＫ以下
・ＡＤ分解能：１２ｂｉｔ
・素子ピッチ：２５μm
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：１２ｂｉｔ
・素子ピッチ：２５μm
高感度かつ高分解能で微小温度差検出に威力ＵＬＶＩＰＳ−０４１７１Ｓ・画素数：６４０×４８０ピクセル
・素子感度：５mＶ／Ｋ
・素子ＮＥＴＤ：１２０ｍＫ以下
・ＡＤ分解能：１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：２５μm

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「ULVIPS」の仕様とラインナップ
素子ピッチを小さくしながら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：６mＶ／Ｋ
・素子ＮＥＴＤ：１００ｍＫ以下
・ＡＤ分解能：１４ｂｉｔ
・素子ピッチ：１７μm
ＱＶＧＡサイズの超高感度モデル

ＵＬＶＩＰＳ−０３２６２Ｓ・画素数：３８４×２８８ピクセル
・素子感度：１０mＶ／Ｋ以下・素子ＮＥＴＤ：６５ｍＫ・ＡＤ分解能：１２ｂｉｔ
・素子ピッチ：２５μm
監視用途に最適なＸＧＡサイズの超高画素モデル

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：１６ｂｉｔ
・素子ピッチ：１７μm

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会社概要

レンズラインナップ

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レンズ ラインナップ
遠赤外線レンズ（光学材料にゲルマニウムを使用）

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レンズ ラインナップ
遠赤外線レンズ（光学材料にゲルマニウムを使用）

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レンズ ラインナップ
遠赤外線レンズ（光学材料にゲルマニウムを使用）

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レンズ ラインナップ
顕微光学系レンズ

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レンズ ラインナップ
アサーマルレンズ

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会社概要

中赤外線カメラ

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中赤外線カメラ
新製品紹介
ブロードバンドディテクタ「UL03 131」を使用

中赤外領域

遠赤外領域

・画素数：384×288ピクセル
・素子感度：５mＶ／Ｋ
・素子ＮＥＴＤ：１00ｍＫ以下
・ＡＤ分解能：16ｂｉｔ
・素子ピッチ：35μm

レンズを交換することにより、感度波長特性領域を選択可能
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中赤外線カメラ
白熱電球画像遠赤外線画像（8〜12um）

可視画像

中赤外線画像（3〜5um）

ガラス越しにフィラメントの熱画像を取得可能

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会社概要

赤外線カメラアプリケーション

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赤外線カメラアプリケーション -1シリコンベアウェハー
遠赤外線を透過する・・・クラック検査に応用可能

ULVIPS-04272Sシャッタレスモード＋f=25mmレンズ
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VISION SENSING赤外線カメラアプリケーション -2リチウムバッテリ用シート検査
銅箔上に焼成された材料のはがれを検出

ULVIPS-04272Sシャッタレスモード＋f=25mmレンズ
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VISION SENSING

赤外線カメラアプリケーション -31000m先まで人物の識別が可能

距離：300m

距離：1000m

ULVIPS-04272Sシャッタレスモード＋f=100mmレンズ
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赤外線カメラアプリケーション -4500m先のブッシュに隠れた人物の検出が可能

可視画像

遠赤外画像

ULVIPS-04272Sシャッタレスモード＋f=100mmレンズ
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赤外線カメラアプリケーション -5XGA と QVGA の比較

QVGA f=50mmレンズ

XGA f=100mmレンズ

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会社概要

会社概要

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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：５名Chronix Seminar 2011

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会社概要 ー企業ドメインー

image

画像
画像を捕える･･･Senser
画像を加工するハードウェア･･･Platform
画像を加工する方法･･･Algorithm

inspect

検査
最先端のセンシング技術で得た画像を、高速画像処理ハードウェア上に、独自アルゴリズムを搭載して、検査システムとして提供

infrared

赤外線
赤外線技術を応用したシステムの開発
カメラ・光源・画像処理が一体となったシステムを提案

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会社概要 ー企業ドメインー
１）遠赤外線カメラ事業①カメラ開発/設計/製造/販売（小ロットまで）＜光学・基板・FPGA/ﾌｧｰﾑｳｪｱ・ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ開発＞②カメラ受託開発/設計/試作（量産支援）＜技術支援/ｼｬｯﾀﾚｽ技術供与/ｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝ/ｺﾝｻﾙﾃｨﾝｸﾞ＞

２）画像処理システムの開発①遠赤外線および可視画像処理システム開発＜ｻﾝﾌﾟﾙ評価/検査ｼｽﾃﾑ提案/処理ｽｸﾘﾌﾟﾄ開発＞②検査システムコンサルティング業務
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VISION SENSINGご静聴ありがとうございました。

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