サーマルカメラとは
サーマルカメラとは、物の表面温度を検出し画像として表示するカメラのことです。
サーマルカメラで撮影された画像はサーモグラフィーと呼ばれています。サーマルカメラで撮影されたサーモグラフィーは、人間の目で見た場合や通常のカメラで撮影した画像と異なり、画像中、温度の高い場所は赤く表示され、低いところは青く表示された画像です。この画像から、見ただけでは判断できない表面温度を知ることができます。
また、サーマルカメラは被写体に接触せず、温度を検出することが可能であるため、被対象物に触れるのが難しい場合にも使用されます。
サーマルカメラの使用用途
サーマルカメラは様々な場面で使用され、具体的な使用例は以下の通りです。
- 人の体温測定
- 工場および電気施設等の機械監視
非接触で人の体温を簡易かつ迅速に把握することができるため、人の体温測定に多く使用されています。また、非接触で測定ができるため、工場や電気施設などの機械の運転中の温度変化も、測定者の危険を回避し、測定対象に温度測定の影響を及ぼすことなく測定可能です。
さらに、サーマルカメラは、温度測定以外の目的でも使用されています。温度を感知する機能を利用して、海上のように温度がある程度一定の環境下に温度が異なるものが存在する場合、目視では確認できないほどの存在物でも検知可能です。なお、サーマルカメラは温度を検知するため、夜間や雨などで視界が悪くても存在物を検知することができます。
サーマルカメラの原理
サーマルカメラでは対象物が発する赤外線を検知し、赤外線の強弱を判断して対象物の温度を測定・表示しています。絶対零度以上の物体はすべて赤外線を発しており、このエネルギーは絶対温度の大きさに応じた値になることが分かっているため、赤外線から温度を測ることが可能です。
サーマルカメラは、対象物から発せられた赤外線を内部の検知器で受け取りスキャンした後、A/D変換、温度変換したデータを画像処理して、人の目で見ても分かりやすいように赤や青などの色で示したサーモグラフィー画像として表示しています。
人の視界は可視光の状態に依存するため、天候や時間帯により見え方が左右されますが、サーマルカメラでは対象物が発する赤外線を検知しており、環境の可視光の状態、例えば人間にとって視界が悪くても問題なくサーモグラフィー画像を表示することが可能です。
なお、熱電対や一般家庭でよく使用されている体温計などは、対象物からの熱伝導を利用した接触式で温度を検知しています。これに対して、サーマルカメラは対象物の熱放射を利用しており、直接対象物に触れることなく非接触で温度を測定できる点が大きく異なります。
サーマルカメラの種類
サーマルカメラは、その形態でハンディタイプと据え置き型に分けられ、データの保存方法でオンプレス型とクラウド型に分けられます。
1. ハンディタイプと据え置き型
人間の体温を測定する用途に使用されるサーマルカメラは、ハンディタイプと据え置き型に大きく分けられます。ハンディタイプのサーマルカメラは持ち運びが容易なため、店舗や受付、商業施設など少人数の体温を確実に測定する用途に使用されています。
一方の据え置き型のサーマルカメラは、大人数の体温を一度に測定する場合や恒常的な測定が必要な場所での使用に好適です。なお、据え置き型のサーマルカメラには広範囲の測定に向いているカメラ型やドーム型などの形状があります。
2. オンプレス型とクラウド型
サーマルカメラは、測定データの保存場所により、オンプレミス型とクラウド型に分けられます。オンプレミス型は、自社のサーバーを使用するシステムです。このため、「既存の自社設備を活用できる」「自社システムとの連携などの自由度が高い」というメリットがあります。その反面、運用・保守コストが高いという点がデメリットです。
一方のクラウド型は、クラウドサーバーを使用するシステムです。クラウド型では、「複数拠点でのデータ共有が容易である」「運用・保守コストが安い」というメリットがあります。その一方で、環境によってはセキュリティ面で問題を生じるケースもありますが、サーマルカメラからアプリケーション、安全な接続環境までセットで提供しているサービスもあります。
サーマルカメラのその他情報
1. サーマルカメラによる体温測定
サーマルカメラは通常の体温計と異なり、人間の皮膚の表面温度を測定しています。表面温度は、季節や外部環境の影響を大きく受けるため、冬場に外から部屋の中に入って直後に測定する場合には表面温度は低めに検出され、夏場の運動直後に測定する場合では表面温度は高めに検出されます。
そのため、サーマルカメラを用いて精度高く体温測定をするには、測定前後の環境の違いを考慮した測定を実施することが重要です。精度の高い測定の方法としては、ブラックボディを使用した測定があげられます。
このブラックボディとは、体温キャリブレーション用の装置です。このブラックボディの温度とブラックボディが発する赤外線の強さを基準として、サーマルカメラ内の温度補正を常におこなっています。これにより、サーマルカメラ自体の誤差を低く抑えることが可能です。
2. コロナウイルス感染症対策におけるサーマルカメラ
感染症対策として、日々の体温確認は非常に重要です。サーマルカメラは以下のようなメリットがあることから、既に様々なところに設置され、活用されています。
- 測定対象物に触れることなく、広範囲の温度変化をリアルタイムで計測可能
- 物体の出す遠赤外線をとらえるため、暗闇でも検知可能
- 動いているものであっても素早く撮影して検知可能
- 遠い場所にあるものでも検知可能
- 遠赤外線には透過性があるため、視界を遮るものがあったとしても検知可能
サーマルカメラの導入を検討する場合、使用する場所や、何を検査するかによって、重視すべきポイントは異なります。たとえば、不特定多数の人が行き来するような場所では、AI搭載型のサーマルカメラが有効です。
異常温度を検知した場合にはアラートが出される仕組みになっています。大勢の人の往来があり、各人に時間をかけた検査が難しい空港や病院、大型商業施設などで活用されています。
参考文献
https://www.try-e.co.jp/knowledge/thermography.html
https://www.flir.jp/discover/industrial/Difference-between-thermography-thermal/
https://www.nttpc.co.jp/column/iot_mobile/thermal_camera.html
https://www.rakuten.ne.jp/gold/wtw-cctv-camera/erabikata/taion.html