フォトセンサの光軸確認

全日本大会の技術交流会で一部のマウスのフォトセンサ用赤外線を見て遊んでいたが、その方法を紹介する。

マウスのフォトセンサはなかなか難しく、素子の選定、回路や定数もさることながら、レイアウトをどうするかも悩ましい。 小さい素子を使うと半値角が大きかったり、側面から散乱する光も気になる。 高強度の発光素子はだいたい赤外エミッタであり、その発光状態は人の目では確認できない。

いいカメラはしっかり赤外光をカットしているので見えないが、ちょっと甘いカメラだとわずかに見えることがある。 本来普通のカメラに使われる撮像素子は可視光域から近赤外域まで感度があり、光学フィルタによって赤、緑、青だけを通すようにしてカラー画像を作っている。 そのフィルタが甘いと赤外光が見えてしまうということになる。

つまり、余計なフィルタがないカメラだと赤外光が見えるということになる。 通常、フィルタは素子と一体になっているはずなのでフィルタの除去はできないが、どうも安いWEBカメラはカラーフィルタとは別に赤外フィルタを設けているらしい。 確かに安い光学フィルタだと青だけ通すバンドパスフィルタであっても実は赤外域も通ってしまうというのはよくあることなのでありうる話だとは思う。

試しにということで、手元にあった サンワサプライの 400-CAM103 というWEBカメラを分解してみると、それっぽいのが貼り付けてあった。しかも、わりと雑に貼り付けてあるだけなので簡単に外すことができる。

これを外してみると...見える。

なるほど。こういう光が出ているのか。

赤外光だけを見ることができると諸々の確認はしやすくなる。そこで、可視光カットフィルタ（Fujifilm, IR 76）をかませてみる。

それらしく赤外光だけが見えた。なお、ここでは紫っぽい色に見えているが、RGBフィルタのどれが赤外光をどの程度通すのかはカメラ次第なので違うカメラを使うと色としての見え方は変わるはず。

これで見えるには見えるが、ISOや露光などがオートだと明るすぎる。カメラが勝手に調整してしまうのが厄介なので、マニュアル設定できる適当なソフトウェアが何かないか探したところ、 OBS Studio が良さそうだったので試した。 カメラのプロパティ内「映像を構成」から自動を解除することができた。これで露出を下げると、わりと壁全体を照らしているのがわかる。

可視光カットフィルタを外すと、多少は可視光も見えるが、マウスからの赤外線の方がずっと強いことも確認できた。実際にはパルス発光なので瞬間的な明るさはさらに強く、通常の室内環境だと外乱光の影響はなさそう。

再び可視光カットフィルタを入れて路面の反射を見てみると、そこそこ照らされている。防ぎようはない気がするが、こういうのを把握しておくことは重要。

また、カメラから外した赤外カットフィルタっぽい板は確かに赤外光をカットしている。

20年マウスやっててはじめてちゃんとマウスの赤外発光状況を可視化した。