ウルトラハイスピードカメラ ULTRANAC Neo | 映像計測

ULTRA HIGH SPEED CAMERAウルトラハイスピードカメラ

ULTRANAC Neo: 超高速一体型モノクロ

ULTRANAC Neo（ウルトラナックネオ）は、ナック独自の光学技術とデジタル技術を追求した超高速デジタルフレーミングカメラです。放電、プラズマ、衝撃波、飛しょう体、爆発、燃焼、噴霧、マイクロマシンなどの高速現象を、最高2億コマ/秒、1,000×860ピクセル、記録枚数24フレームで鮮明に可視化します。

最高2億コマ/秒の超高速で撮影可能

最高2億コマ/秒の撮影速度で24フレーム（CCDのダブルシャッター機能で12+12フレーム）の超高速撮影が可能です。撮影した各フレームは1,000×860ピクセルのデジタルデータとして記録されます。
制御ソフトウェアで残像補正と光学歪み補正が可能

カメラ制御ソフトウェアIVV Imprint上で、24フレームモード時に発生する残像を補正する機能や、内部の光学系により発生する光学歪みを補正する機能が標準で備わっています。
多彩な撮影モードとトリガーモードで容易に超高速現象と同期

各フレームごとに最大8回の多重露光が可能であり、遅延回路を内蔵しているため、5nsステップで50ns～10msの遅延時間の設定が可能です。露光パルス信号出力と4チャンネルの外部トリガー信号出力を備え、タイミングパルスジェネレーターなどの外部機器がなくても、カメラ単体で高速現象との同期撮影が可能です。
Velocity Trap機能内蔵

高速衝突試験などの飛翔体計測を行う際、通過センサーを用いて2か所のポイントでトリガーをピックアップし、2系統の信号入力を行うことで、トリガー入力タイミング、あらかじめ設定したトリガーポイントと撮影ポイント間の距離情報を用い、撮影ごとにトリガーDelay時間を算出して撮影を開始するVelocity Trap機能を有しています。これにより、飛翔速度が分からない飛翔体、試験ごとに速度にバラつきがある実験でも、適切なタイミングで撮影を行うことが可能です。
各フレームの撮影間隔・露光時間を任意に設定可能

各フレームの露光時間、フレームごとの撮影間隔をそれぞれ独立して任意に設定可能です。例えば、水中放電の撮影で、放電現象を5ns間隔で12フレーム撮影し、発生したキャビテーション現象を1μs間隔で残りの12フレームで撮影するというような撮り方も可能です。
ULTRANACについて

ULTRANAC内部構造概略図

ULTRANACはトンネル型ビームスプリッター、特別に設計されたイメージインテンシファイアー（以下I.I.）、および高精細CCDカメラで構成されています。撮影レンズから入射した像をトンネル型ビームスプリッターにより分割投影し（*1）、I.I.光電面の12個のセグメントエリアに同時に結像させます（*2）。I.I.の各セグメントエリアのゲートタイミングを制御することで、撮影タイミングが異なる12フレームの連続画像がI.I.蛍光面上に結像します。I.I.蛍光面上の画像は4,872×3,248 pixelの高精細CCDカメラにより一括撮影し、ソフトウェアにより各画像の位置補正を施しながら1フレーム（1,000×860 pixel）ごとの連続画像として切り出しを行ないます。

*1　トンネル型ビームスプリッタ分割投影

*2　セグメントI.I.
ウルトラハイスピードカメラ仕様比較表

撮影速度		500〜2億コマ/秒
露光時間		5ns〜1.3ms（5nsステップ）
遅延時間		50ns〜10ms（5ns ステップ）
記録画素数		（H）1,000×（V）860pixel 全ての撮影速度において1,000×860pixelの記録が可能
濃度階調		12bit
記録枚数		24フレーム（12＋12）（12フレームと13フレームの間隔は最小10μs）
多重露光		各フレーム毎に最大8回
イメージインテンシファイア	サイズ	直径40mm
	光電面	S25
	波長感度	400～850nm（UVタイプも選択可能）
光学系	レンズマウント	Fマウント ※絞りリングのないレンズにも対応
光学系	フォーカス	光学式ビューファインダー ※ソフト上ライブ表示も可能
トリガー信号入力		TTL信号（立上り/立下り）、接点（make/break）
インターフェース		1,000BASE-T
信号出力		露光信号×1、ストロボ信号×4
制御ソフト		IVV Imprint
外形寸法		約（W）142×（H）167×（D）680 mm ※突起部ハンドルなどを除く
質量		約11kg ※レンズ除く
カメラ電源		DC20-32V
消費電力		約35W（MAX）

構成図

ULTRANAC Neoシステム構成図
構成

ULTRANAC Neo本体
AC/DCパワーシステム
カメラ制御ソフトウェアIVV Imprint
取扱説明書
オプション

制御コンピューター
撮影レンズ各種
照明各種
三脚各種
パルスジェネレーター
トリガー装置各種
専用キャリングケース

撮影例

レーザーブレイクダウン

20,000,000コマ/秒

ストリーマ放電

100,000,000コマ/秒

プラズマ

100,000,000コマ/秒

超高速衝突

20,000,000コマ/秒

放電前駆現象

200,000,000コマ/秒
チャンバー内ガス圧:Ar+N2（50/50）13.3kPa、印加電圧:-10kV
カメラ設置イメージ
＜レーザー加速高速飛翔体撮影＞
大阪大学レーザー科学研究所の激光XIIレーザーをターゲットに照射し、微小ターゲットを秒速数10km/s以上に加速して岩石等に高速衝突させる際の挙動を超高速カメラで撮影しました。
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大阪大学レーザー科学研究所にて弘中陽一郎准教授撮影
＜HIDランプ放電前駆現象の可視化（垂直倒立微動架台による撮影）＞
各種ガス圧・ガス条件下で、気体の絶縁破壊がどのように発生するかを知るために、放電の前駆現象を2億コマ/秒（5ns間隔）で観察しました。真空チャンバー装置の上部可視化窓から撮影するために、専用の垂直倒立微動架台で観察領域に合わせ位置を微調整することが可能です。
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津山工業高等専門学校植月唯夫教授撮影