Hyper Vision HPV-X2

高速度ビデオカメラ

1,000万分の1秒を記録するビデオカメラ
Ultra fast capturing at 10 million frames per second
“1,000万コマ/秒”の撮影速度
より大きく，より鮮明な高感度撮影
同期撮影を搭載し，様々なソフトウェアに対応した高い解析能力

島津製作所の高速度ビデオカメラは2025年に発売20周年となりました。20周年特設サイトでは高速度ビデオカメラの歴史やユーザーコメントを紹介しています。

高速度ビデオカメラ
20周年記念サイト

科学技術の進歩の原動力のひとつ，可視化技術。

人の目では見ることのできない，ミクロ領域で起こる事象の拡大観察ができる顕微鏡や，知覚できない波長の光を用いて映像での観察を可能にしたX線撮影装置や赤外線カメラの発明など，可視化技術により医学や工学は飛躍的に進歩を遂げてきました。
わたしたちの目は20分の1秒より短い時間で起こる事象は捉えられません。このため，人の目では見えない瞬間に起こる事象を記録し，スロー再生によって可視化する高速度ビデオカメラが必要とされてきました。
高速度ビデオカメラHyper Visionシリーズは，超高速領域におけるスタンダードな可視化ツールとして，さまざまな分野で超高速現象の解明に貢献しています。

100万分の1秒以下の時間分解が必要な観測対象の数々

高速度ビデオカメラによる事象の高速記録とスロー再生による可視化技術は様々な分野で広く利用されています。
特に高速な観測対象で，100万分の1秒以下の時間分解が必要な利用分野として次のようなものがあります。

その他

特長

Windowsで動作する制御ソフトウェアが付属

Windowsで動作する制御ソフトウェアが付属しており，カメラ本体とPCをLANケーブルで接続し，簡単な設定をするだけで，すぐに高速撮影を開始できます。
進化した次世代バーストイメージセンサFTCMOS2

●超高速撮影を可能にするバースト方式
●CMOS技術に基づく次世代バーストイメージセンサ
従来比6倍の高感度化による信号対ノイズ比の向上

FTCMOS2を搭載するHPV-X2は当社従来製品に対して光感度が6倍に向上しました。
2台のカメラによる高速同期撮影機能

1,000万コマ／秒のフレームレートで2台のカメラによる正確な同期撮影が可能なため，高速現象を2方向から同時に撮影することができます

有孔CFRPの引張試験における破壊観察/HPV-X2

炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic：CFRP)は，複合材料の中でも特に比強度に優れており，軽量化による燃費向上を目的に，航空機や一部の輸送機で使用されています。優れた機械特性を持つ複合材料ですが，一般的に複合材料の特徴として，切欠きがあると強度が著しく低下します。CFPRも例外ではないため，欠陥を有する試験片での試験が重要であり，中央部に切欠きとして円孔をあけた試験片での試験が行われています。
有孔CFRPの引張試験における破壊観察/HPV-X2

炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic：CFRP)は，複合材料の中でも特に比強度に優れており，軽量化による燃費向上を目的に，航空機や一部の輸送機で使用されています。優れた機械特性を持つ複合材料ですが，一般的に複合材料の特徴として，切欠きがあると強度が著しく低下します。CFPRも例外ではないため，欠陥を有する試験片での試験が重要であり，中央部に切欠きとして円孔をあけた試験片での試験が行われています。
一方向CFRPの静的引張試験における破壊観察/HPV-X2

炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic：CFRP)は，複合材料の中でも特に比強度に優れており，軽量化による燃費向上を目的に，航空機や一部の輸送機で使用されています。優れた機械特性を持つ複合材料ですが，材料内に損傷が発生すると，その損傷を起点に瞬時に破壊が進行する脆性的な破壊挙動を示すことが知られています。そのため，CFRPの開発において，材料試験だけでなく，強度の弱い箇所の破壊を確認するために破壊観察も行われています。
高速飛翔体の衝突におけるCFRPの3D-DIC解析/HPV-X2

鋼球発射装置により発射された鋼球は，真空チャンバ内に設置されたCFRP試験片に衝突します。真空チャンバ正面の左右にはそれぞれ観察窓が設けられており，観察窓を通して鋼球衝突時の様子を2台の高速度ビデオカメラHPV-X2にて撮影しました。得られた撮影画像は，DIC解析ソフトVIC 3D(Correlated Solutions社 )を用いて3D-DIC解析を行いました。
高速飛翔体の衝突におけるCFRPの3D-DIC解析/HPV-X2

鋼球発射装置により発射された鋼球は，真空チャンバ内に設置されたCFRP試験片に衝突します。真空チャンバ正面の左右にはそれぞれ観察窓が設けられており，観察窓を通して鋼球衝突時の様子を2台の高速度ビデオカメラHPV-X2にて撮影しました。得られた撮影画像は，DIC解析ソフトVIC 3D(Correlated Solutions社 )を用いて3D-DIC解析を行いました。
自動車エンジンの燃料噴射ノズル出口近傍/HPV-X2

インジェクタによる燃料噴霧の撮影動画
自動車エンジンの燃料噴射ノズルから1mm下方/HPV-X2

インジェクタによる燃料噴霧の撮影動画
自動車エンジンの燃料噴射ノズルから2mm下方/HPV-X2

インジェクタによる燃料噴霧の撮影動画
自動車エンジンの燃料噴出ノズルから4mm下方/HPV-X2

インジェクタによる燃料噴霧の撮影動画
壁面への衝突の様子/HPV-X2

ノズルから噴霧された燃料は，最終的にはシリンダ壁面に衝突します。Fig.7に燃料のシリンダ壁面への衝突の様子の動画と画像を示します。Fig.7の画像(2)において約40 µmの液滴が壁面に衝突する様子を鮮明に撮影することができました。衝突後に生じた液滴の中には画像(9)の矢印が示すような10 µmの大きさの液滴も確認できました。
ガラスの4点曲げ試験における破壊観察/HPV-X2

近年，スマートフォンやタブレット等，ガラスを使った携帯製品が増えています。携帯して用いられる品物は，曲げや落下等の外力に耐える強度が必要とされるため，ガラスも十分な強度が必要となります。ガラスは切断の際に，切断面に微小な傷(マイクロクラック)ができ，3点(または4点)曲げ試験では，この傷を起点に破壊が始まると言われています。
つまり，3点(または4点)曲げ試験の破壊観察を行うことにより，切断面の傷の状態や加工方法の評価が可能といえます。
今回は透明ガラスの4点曲げ試験を行い，破壊の様子を高速度ビデオカメラで撮影しました。
超音波周波数における金属板の曲げ疲労試験の観察/HPV-X2

今回は試験片の中央部の移動量を求めました。Fig.5に試験片中央部の移動量と時間の関係を示します。
キャビテーションの高速度撮影/HPV-X2

レーザーを集光させたときのキャビテーションの発生の様子（動画）
ゼラチン内に点在する気泡の超音波振動/HPV-X2

ゼラチン中の微細な気泡に超音波を照射した時の様子（動画）
水中衝撃波の高速度撮影/HPV-X2

微小なアジ化銀(AGN3)の水中爆発により生じた衝撃波（動画）
ガラスの打ち抜き試験における破壊観察-試験結果1/HPV-X2

ガラスは紀元前から使用され，今日では窓や食器など生活に欠かせないものとなっています。また，最近ではスマートフォンやタブレットなどの電子機器にも利用されています。このように幅広く使用されているガラスですが，その破壊現象は非常に早く目視で確認することができません。今回は，高速衝撃試験機を用いてスライドガラスの打ち抜き試験を行い，そのときの破壊の様子を高速度ビデオカメラで撮影しました。
ガラスの打ち抜き試験における破壊観察-試験結果2/HPV-X2

ガラスは紀元前から使用され，今日では窓や食器など生活に欠かせないものとなっています。また，最近ではスマートフォンやタブレットなどの電子機器にも利用されています。このように幅広く使用されているガラスですが，その破壊現象は非常に早く目視で確認することができません。今回は，高速衝撃試験機を用いてスライドガラスの打ち抜き試験を行い，そのときの破壊の様子を高速度ビデオカメラで撮影しました。
超音波の照射によるマイクロバブルおよび細胞挙動の観察/HPV-X2

生理食塩水を満たしたサンプルセルに，がん細胞とポリ塩化ビニルのマイクロカプセル(直径約5 µm)を入れ，水槽底面にセットします。超音波ホーンのフォーカスをサンプルセルに合わせ，1 MHzの超音波を3波照射し，その様子をHPV-X2にて観察しました。
透明積層材と樹脂球の高速衝突/HPV-X2

透明積層材（ポリカーボネート）のブロックと樹脂球（ナイロン球）の高速衝突による破壊過程の画像です。衝突によって発生した応力波によりブロック内にクラックが発生・成長していく様子を捉えています。
ガス銃から秒速3.5kmで射出された樹脂球と透明積層材との高速衝突の様子をカメラとストロボ光源を対向させるバックライト方式で撮影しています。

（法政大学・新井先生，ISAS/JAXA・佐藤先生，熊本大学・川合先生ご提供）

撮影速度：200万コマ／秒
視野幅：約150 mm
CFRPの雷撃試験/HPV-X2

航空機の構成材料として採用が進む炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の被雷による損傷挙動を調べるための雷撃試験の模様です。CFRPの繊維方向に沿って走る雷電流により樹脂が瞬時にガス化する様子を捉えています。

撮影速度：100万コマ／秒
視野幅：約150 mm
超音速風洞実験/HPV-X2

超音速旅客機から発生する衝撃波はソニックブームと呼ばれる轟音を地上にもたらすため，これを低減するための空力設計が研究されています。画像はマッハ2の超音速風洞実験の様子で気流の微妙な変動を高速度カメラによって捉えています。

撮影速度：20万コマ／秒
視野幅：約80 mm
半導体デバイスの絶縁破壊/HPV-X2

半導体集積回路の基本であるMOS（金属-絶縁膜-シリコン）デバイスの故障発生の様子です。絶縁破壊により金属の薄膜電極が閃光を発しながら絶縁膜から剥離していく様子を捉えています。

（東北大学・須川研究室ご提供）

撮影速度：100万コマ／秒
視野幅：約0.8 mm
自動車エンジンの燃料噴射ノズル(インジェクタ)/HPV-X2

エンジンの燃料噴射ノズルから液体燃料を噴射し，均一な径の微粒子へ変える微粒化過程の解析は，高出力かつ高効率なエンジンの開発に欠かせません。画像はノズル先端の細孔から高速噴射された液体燃料が，円錐状の膜を形成し，液滴へと変化していく様子を捉えています。

（岡山大学・河原先生ご提供）

撮影速度：200万コマ／秒
視野幅：約1.2 mm
燃料の微粒化過程ノズル出口付近/HPV-X2

燃料噴射ノズルから放出された燃料がノズルから離れるに従って微粒子へ変化していく様子を撮影しています。

（岡山大学・河原先生ご提供）

撮影速度：1,000万コマ／秒
視野幅：約1.2 mm
ノズル出口付近
燃料の微粒化過程ノズルから1mm付近/HPV-X2

燃料噴射ノズルから放出された燃料がノズルから離れるに従って微粒子へ変化していく様子を撮影しています。

（岡山大学・河原先生ご提供）

撮影速度：1,000万コマ／秒
視野幅：約1.2 mm
ノズルから1mm付近
燃料の微粒化過程ノズルから2mm付近/HPV-X2

燃料噴射ノズルから放出された燃料がノズルから離れるに従って微粒子へ変化していく様子を撮影しています。

（岡山大学・河原先生ご提供）

撮影速度：1,000万コマ／秒
視野幅：約1.2 mm
ノズルから2mm付近
点火プラグ/HPV-X2

点火プラグの電極間で発生する火花放電の様子を撮影しています。画像の左から右へ向かって噴射されている燃料の影響によって火花形状が大きく曲げられていることがわかります。

（岡山大学・河原先生ご提供）

撮影速度：100万コマ／秒
視野幅：約30 mm
炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の高速引張試験/HPV-X2

高速引張試験機によるCFRP破断の様子を捉えました。CFRPは限界荷重で瞬時に破壊するため，その過程を詳細に観察するためには1,000万コマ／秒の撮影速度が必要となります。

撮影速度：1,000万コマ／秒
視野幅：約10 mm
高速引張試験におけるひずみ分布のダイナミック観察 - ダンベル試験片/HPV-X2

様々な形状の樹脂試験片の高速引張試験における破壊観察を行い，さらにDIC解析することで試験片表面のひずみ分布を可視化しました。

(1) ダンベル試験片
試験速度：10 m/s
撮影速度：250 kfps
高速引張試験におけるひずみ分布のダイナミック観察 - 有孔試験片 1/HPV-X2

様々な形状の樹脂試験片の高速引張試験における破壊観察を行い，さらにDIC解析することで試験片表面のひずみ分布を可視化しました。
(2) 有孔試験片
試験速度：10 m/s
撮影速度：1 Mfps
高速引張試験におけるひずみ分布のダイナミック観察 - 有孔試験片 2/HPV-X2

様々な形状の樹脂試験片の高速引張試験における破壊観察を行い，さらにDIC解析することで試験片表面のひずみ分布を可視化しました。
(2) 有孔試験片
試験速度：10 m/s
撮影速度：5 Mfps
高速引張試験におけるひずみ分布のダイナミック観察 - 切り欠き試験片 1/HPV-X2

様々な形状の樹脂試験片の高速引張試験における破壊観察を行い，さらにDIC解析することで試験片表面のひずみ分布を可視化しました。
(3) 切り欠き試験片
試験速度：10 m/s
撮影速度：1 Mfps
高速引張試験におけるひずみ分布のダイナミック観察 - 切り欠き試験片 2/HPV-X2

様々な形状の樹脂試験片の高速引張試験における破壊観察を行い，さらにDIC解析することで試験片表面のひずみ分布を可視化しました。
(3) 切り欠き試験片
試験速度：10 m/s
撮影速度：5 Mfps
レーザアブレーション成膜装置/HPV-X2

レーザパルスを標的物質に照射すると，物質表面がはぎ取られ（アブレーション），プルームと呼ばれる発光を伴った粒子が飛び出します。レーザアブレーション成膜装置はこの現象を利用しており，膜を形成したい基板を標的物質と対向して配置し，アブレーションによって発生した粒子を基板上へ堆積して製膜します。画像は左から水平に照射されたレーザパルスによるプルームの発生・消滅過程を観察したものです。

（京都大学・田部研究室ご提供）

撮影速度：1,000万コマ／秒
視野幅：約50 mm
がん細胞に近接する微細気泡の超音波による崩壊過程/HPV-X2

薬剤と微細気泡を封入したマイクロカプセルをがん細胞の近くまで誘導し，超音波照射によりカプセルを破壊して，薬剤をがん細胞中へ導入する，ドラッグデリバリーシステムの研究がすすめられています。画像はがん細胞に近接する微細気泡が膨張・収縮し崩壊する過程で，細胞へ機械的な影響を及ぼす様子を撮影しています。

（北海道大学・人間情報工学研究室ご提供）

撮影速度：1,000万コマ／秒
視野幅：約130 µm
微細気泡の高速収縮/HPV-X2

微小な管の先端で放電により発生した微細気泡が収縮し消滅する様子を捉えています。微細気泡消滅時に発生する高速な流れを利用したマイクロメスなどの応用が研究されています。

（芝浦工業大学・山西研究室ご提供）

撮影速度：100万コマ／秒
視野幅：約0.2 mm
インクジェットプリンタ/HPV-X2

インクジェットプリンタの開発においては，ノズルから吐出される微細なインクを拡大し，その挙動を詳細に観察する必要があり，高速度カメラが用いられます。

（金沢大学・榎本先生ご提供）

撮影速度：500万コマ／秒
視野幅：約0.2 mm
クラック進展/HPV-X2

高速飛翔体の衝突によってガラスが破壊され，クラックが高速に進展していく過程が明瞭に観察できます。
フラッシュ点灯の瞬間/HPV-X2

キセノン・フラッシュランプが点灯する瞬間に，点灯時のスパークの伝搬過程と，ランプ陰極から気体が発生する様子が観察できます。
CFRPの高速引張試験(1,000万コマ/秒)/HPV-X2

CFRP片の高速引張試験機による材料試験において，試験片が短冊状に分裂した後に瞬間的に断裂する様子が詳細に観察できます。
（試験速度10m/s）
(1,000万コマ／秒)
CFRPの高速引張試験(500万コマ/秒)/HPV-X2

CFRP片の高速引張試験機による材料試験において，試験片が短冊状に分裂した後に瞬間的に断裂する様子が詳細に観察できます。
（試験速度10m/s）
(1,000万コマ／秒)
ウォータージェット/HPV-X2

ノズルから高速に噴射された液体が細かい水滴になって霧散していく過程が詳細に観察できます。
インクジェットの吐出/HPV-X2

撮影概要
プリンタヘッドの先端ノズルから吐出された液体試料を観察し，試料が液滴に形状変化する過程や必要としない飛沫の発生状況をHPV-X2で撮影。微小領域を拡大撮影するので高速度ビデオカメラが必要となります。
応用分野
プリンタブルエレクトロニクス関連製品の研究開発
高速飛翔体の衝突/HPV-X2

撮影概要
二段式軽ガス銃から約3km/sの速度で射出された樹脂弾が，ターゲットに高速衝突する瞬間を，HPV-X2により撮影。衝突によりプラズマ化した樹脂弾の強い発光と，爆発的拡散が確認できます。
応用分野
宇宙開発におけるスペースデブリからの保護機構の研究開発。宇宙物理学における隕石衝突の解明。
樹脂球の高速衝突-1/HPV-X2

撮影概要
二段式軽ガスガンから約3.5km/sの速度で射出された樹脂球を透明な樹脂ブロックへ撃ち込み，高速衝突によりブロック内部に生じた応力波の伝播や，亀裂の進展をHPV-Xで撮影。
応用分野
材料の破壊機構の解明。
樹脂球の高速衝突-2/HPV-X2

撮影概要
二段式軽ガスガンから約3.5km/sの速度で射出された樹脂球を透明な樹脂ブロックへ撃ち込み，高速衝突によりブロック内部に生じた応力波の伝播や，亀裂の進展をHPV-Xで撮影。
応用分野
材料の破壊機構の解明。
過電流によるLEDの破壊進展/HPV-X2

最高1,000万コマ/秒の超高速連続撮影
超高速度で高解像度撮影が可能
FP mode : 400×250 pixel (to 5 M fps,)
HP mode : 50,000 pixel （to 10 M fps,)
最大撮影枚数128/256コマ
FP mode : 128 frame (to 5 M fps,)
HP mode : 256 frame（to 10 M fps,)
ミルククラウン/HPV-X2

最高1,000万コマ/秒の超高速連続撮影
超高速度で高解像度撮影が可能
FP mode : 400×250 pixel (to 5 M fps,)
HP mode : 50,000 pixel （to 10 M fps,)
最大撮影枚数128/256コマ
FP mode : 128 frame (to 5 M fps,)
HP mode : 256 frame（to 10 M fps,)
極超音速球体による燃焼波・爆轟波の着火 , 爆轟(ばくごう)の伝播/HPV-X2

最高1,000万コマ/秒の超高速連続撮影
超高速度で高解像度撮影が可能
FP mode : 400×250 pixel (to 5 M fps,)
HP mode : 50,000 pixel （to 10 M fps,)
最大撮影枚数128/256コマ
FP mode : 128 frame (to 5 M fps,)
HP mode : 256 frame（to 10 M fps,)
The world through the lens of a high-speed video camera

高速度ビデオカメラ

サプライズバースデイパーティの様子を島津のハイスピードカメラで撮影しました。 50万FPS（50万コマ/秒）のスピードで撮影されたシーンも！スローモーションの世界をのぞいてみましょう。

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Hyper Vision HPV-X2

科学技術の進歩の原動力のひとつ，可視化技術。

100万分の1秒以下の時間分解が必要な観測対象の数々

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