Tilt measurement of image sensor for mobile camera

モバイル端末・車載・監視用カメラなどの小型カメラモジュールは、レンズ・イメージセンサの組み立て精度不足により画質低下を招き、特に「片ボケ」（画像上でボケが不均一になる現象）は無視できない問題である。本研究では、テストチャートの撮影とその画像解析だけでセンサ傾きの高精度検出を可能する方法として、テストチャート・レンズ・イメージセンサ間の幾何学的配置と画像の振幅・位相の関係を利用することにより、キャリブレーションフリーな測定系を実現することを目的としている。本年度は以下について実施した。傾斜エッジ法の高精度化：　センサ傾きにともなうボケの僅かな変化を検出するために国際標準のMTF計測法である傾斜エッジ法の高精度化を行った。ビン処理によるローパス効果を補正するフィルタ処理を導入することにより、ボケ検出に不可欠な高域のMTF推定精度の向上を図っている。従来法と比較して高精度であることを数値シミュレーションにより確認した。画像の振幅情報によるセンサ傾き測定法の確立：　正弦波チャートの撮影画像から各位置でのコントラストを画像の輝度振幅情報から求める方法について、光学設計ソフトによる数値シミュレーションおよび昨年度試作した実験装置により検証を行った。数値シミュレーションでは期待通りの結果が得られたが、カメラ撮影実験ではディストーションの影響が大きくセンサ傾きの正確な測定が可能になるまでには至らなかった。画像の位相情報によるセンサ傾き測定法の確立：　正弦波チャートの撮影画像から位相成分を抽出し、画素間差分をとることにより画像各位置での局所周波数を求めることでセンサ傾きを推定する方法について有効性を検証した。ここでも数値シミュレーションでは所望の結果が得られたが、カメラ撮影実験では外乱の影響が大きいことが確認できた。ただし振幅情報を用いた場合より検出感度が高いことがわかった。

モバイル端末・車載・監視用カメラなどの小型カメラモジュールは、レンズ・イメージセンサの組み立て精度不足により画質低下を招き、特に「片ボケ」（画像上でボケが不均一になる現象）は無視できない問題である。本研究では、テストチャートの撮影とその画像解析だけでセンサ傾きの高精度検出を可能する方法として、テストチャート・レンズ・イメージセンサ間の幾何学的配置と画像の振幅・位相の関係を利用することにより、キャリブレーションフリーな測定系を実現することを目的としている。本年度は以下について実施した。傾斜エッジ法の高精度化：　センサ傾きにともなうボケの僅かな変化を検出するために国際標準のMTF計測法である傾斜エッジ法の高精度化を行った。ビン処理によるローパス効果を補正するフィルタ処理を導入することにより、ボケ検出に不可欠な高域のMTF推定精度の向上を図っている。従来法と比較して高精度であることを数値シミュレーションにより確認した。画像の振幅情報によるセンサ傾き測定法の確立：　正弦波チャートの撮影画像から各位置でのコントラストを画像の輝度振幅情報から求める方法について、光学設計ソフトによる数値シミュレーションおよび昨年度試作した実験装置により検証を行った。数値シミュレーションでは期待通りの結果が得られたが、カメラ撮影実験ではディストーションの影響が大きくセンサ傾きの正確な測定が可能になるまでには至らなかった。画像の位相情報によるセンサ傾き測定法の確立：　正弦波チャートの撮影画像から位相成分を抽出し、画素間差分をとることにより画像各位置での局所周波数を求めることでセンサ傾きを推定する方法について有効性を検証した。ここでも数値シミュレーションでは所望の結果が得られたが、カメラ撮影実験では外乱の影響が大きいことが確認できた。ただし振幅情報を用いた場合より検出感度が高いことがわかった。