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Raspberry PiのカメラモジュールをHDMIケーブルで接続する

HDMIケーブルで接続したラズパイドラレコのカメラモジュール ガジェット全般

ラズパイに専用のカメラモジュールを接続するために通常はFFC、フレキシブルフラットケーブルを使用しますが、これが何かと使いにくいです。

私はラズパイで自作したドラレコにUSB型データ通信端末やUPSモジュールを搭載しているため、車内でも特に高温になりやすいダッシュボードには設置したくありません。特にUPSモジュールはリチウムイオンバッテリーを搭載しているので危険です。しかしそうするとカメラモジュールとラズパイ本体をかなり離れた位置に設置することになります。

フレキシブルフラットケーブルは帯状なので取り回しが悪いですし、下手に折り曲げると簡単に断線してしまうのがネック。非直線で数メートルもの距離を繋ぐのは絶対的に向いていません。そうでなくてもドラレコを自作する過程で1本お亡くなりになってしまいました。。

そこでArducam CSI HDMIケーブル拡張モジュールを購入してみました。

これを使用するとフレキシブルフラットケーブルを接続する端子をHDMIに変換することが可能です。つまりカメラモジュールをHDMIケーブルで接続することが可能になるので、断線のリスクがほとんどなくなり、設置場所の自由度が非常に高くなります。

そんなHDMIケーブル拡張モジュールについて簡単なレビューを書いておきます。

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ラズパイとカメラモジュールを離れた場所に設置する方法

ドラレコに限らず監視カメラ等、ラズパイとカメラモジュールを離れた場所に設置したい、というケースは少なからずあると思います。

遠くに設置したいなら接続に使用するケーブルを長くすれば良いわけですが、その方法はいくつか考えられます。

長いフレキシブルフラットケーブルに交換する

まずは単純に長いフレキシブルフラットケーブルを使用する方法です。

カメラモジュールに同梱されているものは長くてもせいぜい30cm程度ですが、Amazon等で探せば100cmまでのフレキシブルフラットケーブルが見つかります。既存のフレキシブルフラットケーブルと交換するだけで済むので、コストはもっとも抑えられるでしょう。

しかし先述したようにフレキシブルフラットケーブルは取り回しが悪く、断線のリスクも高いのであまり積極的に採用したい方法ではありません。また100cmを超える距離を繋ぎたいなら延長用のアダプターが必要になり、コストも高くなりそうです。

USB接続のWebカメラを使用する

ラズパイ用のカメラモジュールではなく、USB接続のPC用Webカメラを使用するという方法もあります。

USBならしっかりとした延長用のケーブルが1,000円以下で手に入りますし、5mくらいまでなら安全に延長することが可能です。またマイクが搭載されている製品なら、別途マイクを用意しなくてもWebカメラだけで音声付きの映像を録画することもできます。

ただしあまり延ばし過ぎると、電圧降下による電力のロスが大きくなって動作が不安定になるかもしれません。

また安価なWebカメラだと最大フレームレートが30fpsのものしか選べません。それどころか1万円台のWebカメラでさえ30fps止まりのものが珍しくないです。

一方でラズパイ用のカメラモジュールの場合、1,000円以下の安物でも60fps以上のフレームレートに対応していたりします。例として公式カメラモジュールのV2なら720@60fps、または480p@90fpsで撮影することが可能です。残念ながら1080pの場合は最大30fpsとなりますが、フレームレート重視ならカメラモジュールのほうがコスパが優れています。

もしフレームレートだけでなく解像度も妥協したくないならWebカメラを選択しましょう。例えばASUSのROG Eyeが実勢価格が1万円以下でありながら1080p@60fpsに対応しています。

フレキシブルフラットケーブルをHDMIに変換する

最後にフレキシブルフラットケーブルをHDMIに変換するArducam CSI HDMIケーブル拡張モジュールを使用する方法です。

ラズパイとカメラモジュール、それぞれの接続端子をHDMIに変換する基板を取り付けることで、HDMIケーブルで接続することを可能にします。

これなら直接フレキシブルフラットケーブルで繋ぐよりも断線のリスクを抑えつつ、最大10mまで延長することが可能です。

デメリットを挙げるとすれば変換基板だけで約2,500円、それに加えてHDMIケーブルが必要なのでコストはそこそこかかります。

また接続端子のピン数が少ないRaspberry Pi Zero系統のモデルでは使えません。実際にRaspberry Pi Zero WHでは動作しないことを確認しました。

Arducam CSI HDMIケーブル拡張モジュールのレビュー

HDMIケーブル拡張モジュール

Arducam CSI HDMIケーブル拡張モジュールの使い方は解説するまでもない気がしますが、紹介がてら簡単にまとめておきます。

Arducam CSI HDMIケーブル拡張モジュールの使い方

同じ変換基板が2枚入っていて1枚はラズパイ、もう1枚はカメラモジュールとそれぞれフレキシブルフラットケーブルで接続します。

カメラモジュールと変換基板は付属のM2ネジで固定することが可能です。ただし、その場合は市販のカメラホルダーは使えなくなってしまう可能性があるので注意してください。

私は以下のブログを参考にさせていただき、カメラホルダーを3Dプリンターで自作、そして市販のカメラマウンターでフロントガラスに取り付けました

【STL】Raspberry Pi カメラモジュール V2を三脚に固定するマウンタ | 日記というほどでも
CMOS/CCDモジュールを交換した場合でも使用できる、Raspberry Piカメラモジュールを三脚に直接固定できるマウンタを作成しました。

もっとも私の場合は広角レンズ仕様のカメラモジュールを使いたかったので、いずれにしてもカメラホルダーを自作する必要があったのですが。

それはともかく、ラズパイとカメラモジュールに基板を取り付けたら、あとは基板同士をHDMIケーブルで繋ぐだけです。製品仕様としては最大10mのHDMIケーブルで動作することを確認、サポートされています。

ラズパイを起動すると、特別なことは何もしなくても普通に接続した場合と同じようにカメラモジュールが認識されました。もし認識されていなければ各ケーブルがしっかりと接続されているか確認してみてください。

オーディオテクニカの車載用HDMIケーブルで接続

HDMIケーブルについては、私はオーディオテクニカの車載用HDMIケーブル、AT-BC93/5.0を使用しました。

カメラモジュールを設置するバックミラー裏あたりのフロントガラスから、ラズパイを放り込む助手席下まで引き込むためには4mは必要そうだったので、5mのAT-BC93を購入しました。なお同製品には3mのモデルもあります。

もっと安くて長いHDMIケーブルもありますが、万が一にでも熱で壊れて配線をやり直すことになったりしたらすごく面倒そうなのが気になりました。実際に車のAピラーを外すなど配線作業を行いましたが、あまり何度もやりたい作業ではないです。。

耐熱仕様や車載用を謳っているくらいなので耐久性も高いでしょうし、特にドラレコのような用途ならAT-BC93をおすすめしておきます。

もし屋内の交換作業がやりやすい環境で使用するなら、別に普通のHDMIケーブルでもまったく構わないと思います。

5mのHDMIケーブルで接続しても問題なく録画可能

以上の理由から5mのHDMIケーブルで使ってみたわけですが、録画についてはまったく問題なく使えています。

ただraspividコマンドのプレビューオプションを利用してリアルタイムでディスプレイに映像を表示させた場合、ノイズが走って映像が乱れることがありました。

録画した映像については綺麗でまったく問題がないので個人的には支障がありませんし、しっかりとした検証を行ったわけではありません。もしかしたらディスプレイやカメラモジュールが原因なのかもしれませんし、変換基板が不良だとは言い切れないです。

そして実害がない以上、今のところ検証する気はありませんので悪しからず。。

私としては目的を達成できたので大満足の製品です。

まとめ

ダッシュボードにラズパイを設置、放置するのは熱が気になるという場合、このArducam CSI HDMIケーブル拡張モジュールを使ってHDMIケーブルで接続するのがおすすめです。

フレキシブルフラットケーブルと違ってしなやかで丈夫ですし、設置できる場所が文字通り広がります。カメラの角度も調整しやすくなりますし、ラズパイドラレコに最適です。

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