JP2003207417A

JP2003207417A - ハロ測定方法及び装置

Info

Publication number: JP2003207417A
Application number: JP2002002972A
Authority: JP
Inventors: Masato Ikeda; 政人池田; Toshiyuki Mizuno; 利幸水野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像素子を用いたカメラ等に組み込まれたレ
ンズの収差により発生するハロと呼ばれる有害光を精度
良く測定する。【解決手段】概略均一輝度の不透明な面に、複数の透
明部と、透明部より透過率の低い被写体を配置し、透明
部の画像は、被測定カメラで記録される階調範囲を超え
て露光される様に撮影し、透過率の低い方の被写体の画
像は、その階調範囲に収まる様に撮影する。透過率の低
い被写体の画像の輝度値から推定される、撮影した際の
透明部の相対輝度値から、ハロを求める。ハロ量は、透
明部とその周辺の不透明な面での輝度分布において、透
明部の相対輝度値に対して、相対的に定められた輝度レ
ベルに対する広がり幅で表現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像素子を用いたカ
メラ等に組み込まれたレンズの収差により発生するハロ
と呼ばれる有害光を測定する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像素子を用いたカメラ等のレンズ系を
通った点像の光束は、像面の一点に集まるのが理想的で
ある。しかし、光学系の球面収差やコマ収差などの収差
により、一点に集まらないことによってかぶりが発生す
る。この現象は、画像のシャープネスやコントラストを
損ね、特に、高輝度部の周囲にかぶりを起こすことによ
り、暗部が明るく浮き、締まりのない描写となる。この
現象は、画面全体にかぶるフレアと区別され、「ハロ」
と呼ばれる。

【０００３】銀塩カメラ等の交換レンズにおいては、専
用の測定器でＭＴＦ、またはＯＴＦの測定を行い、ハロ
を評価している。また、組み込みレンズのカメラ（レン
ズ交換不可）の光学系においては、インメガチャートな
どを用いて、コントラスト（ＣＴＦ）を測定している。

【０００４】しかしながらこれらは、実際のダイナミッ
クレンジの広い被写体に対しての評価においては、実際
に撮影した画像との対応が視覚的に取り難い。

【０００５】このため、銀塩カメラでは、図５に示すよ
うな、不透明な面に透明部を配置したものを撮影し、透
明部とその周辺の不透明な面の画像を見てハロを評価し
ている。

【０００６】ところが、前述した従来方法では、デジタ
ルカメラで撮影された画像の輝度値は通常８ビットで表
されるので、最大でも１：２５６の比率であり、実際の
撮影における明るさ比１：１０００以上に比べかなり少
なく、ダイナミックレンジが狭い。この様に、従来の方
法では基準の輝度値が低いので有害なハロでも検出され
ないことがあった。

【０００７】そこで、レンズ交換の出来ないデジタルカ
メラの改良された従来方法は、透明部４１を撮影する際
に露光量を２倍、３倍などに強制的に多めにし、不透明
な面４３部へかぶり量が大きくなるように撮影した後
に、前記標準的な露光量で撮影された値で求めた透明部
４１の画像輝度値に露光倍数で補正されたものと、不透
明な面４３部へかぶり量が大きくなるように撮影した画
像の、透明部４１の画像とその周辺の不透明な面での輝
度分布を見て、ハロを測定する方法が取られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した改良された従
来の方法でも、露光量を２倍、３倍とした場合、カメラ
の露光量の正確さが露光毎、カメラ毎で異なるのが一般
的なので、実際に露光された量は正確には分からない。
このため、ハロの絶対量や複数のデジタルカメラを測定
比較する場合、不透明な面へのかぶり量だけでは優劣が
つかないことがある。更に、不透明な面へのかぶり量を
画像処理により差し引き、見かけ上コントラストを高め
る方法を採っている場合があり、よりハロが不明とな
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は撮像素子を用い
たカメラにおいて、概略均一輝度の不透明な面に、複数
の透明部と、透明部より透過率の低い被写体を配置し、
透明部の被写体の画像は、被測定カメラで記録される階
調範囲を超えて露光される様に撮影し、透明部より透過
率の低い被写体は、その階調範囲に収まる様に撮影し
て、ハロを求める手段を用いる。

【００１０】更に、透過率の低い被写体は、透過率既知
のＮＤフィルターであることを特徴とし、透過率の低い
被写体の画像の輝度値から推定される、撮影した際の透
明部の相対輝度値から、ハロ量を求める手段を用いる。

【００１１】ハロ量は、透明部とその周辺の不透明な面
での輝度分布において、透明部の相対輝度値に対して、
相対的に定められた輝度レベルに対する広がり幅の１／
２とする。

【００１２】また、透明部とその周辺の不透明な面での
輝度分布において、透明部の中心に対してハロの発生に
偏りがある場合、ハロ量は、透明部の相対輝度に対し
て、相対的に定められた輝度レベルに対する広がり幅の
うち、透明部の中心からハロの広がりが多い側の幅と、
ハロの広がりが少ない側の幅とで表す。

【００１３】更に、複数の透明部は、円形、またはスリ
ット状、またはその両者が混在しているものを用いる。

【００１４】（作用）本発明は撮像素子を用いたカメラ
において、概略均一輝度の不透明な面に、複数の透明部
と、透明部より透過率の低い被写体を配置し、透明部の
画像は、被測定カメラで記録される階調範囲を超えて露
光される様に撮影し、透過率の低い方の被写体の画像
は、その階調範囲に収まる様に撮影することにより、透
過率の低い被写体の画像の輝度値から、撮影した際の透
明部の相対輝度値が正確に推定される。この透明部の相
対輝度値に対して定められた輝度レベルでのハロの広が
り、すなわち、透明部とその周辺の不透明な面での輝度
分布からハロが求められることになる。

【００１５】ハロ量は、透明部とその周辺の不透明な面
での輝度分布において、透明部の相対輝度に対して、相
対的に定められた輝度レベルに対する広がり幅の１／２
とすることで、定量化できる。

【００１６】なお、透明部の中心に対してハロの発生に
偏りがある場合は、透明部とその周辺の不透明な面での
輝度分布において、透明部の相対輝度に対して、相対的
に定められた輝度レベルに対する広がり幅のうち、透明
部の中心からハロの広がりが多い側の幅と、ハロの広が
りが少ない側の幅とで表すことで、ハロに対称性がない
場合でも、定量的に表現することが出来る。

【００１７】更に、複数の透明部は、円形、またはスリ
ット状、またはその両者が混在しているものとすること
で、例えば、円形では、その位置でのハロの発生状況し
か得られないが、縦のスリット状にすることで、縦方向
の位置の変化によるハロの発生量の違いを評価すること
が出来る。このように、透明部のパターンを選択するこ
とにより、評価する目的にあわせた測定が可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の実施例を図
に基づいて説明する。図１は本発明によるハロ測定装置
の概略図であり、被写体（チャート）配置を示したもの
である。１０は本体で、図示しない内部に熱陰極管ラン
プが有り、反対側より照明され、透過率が０％の不透明
な面１３が設けてある。前記不透明な面１３の四隅に
は、カメラの撮影する範囲（画角）を決めるための指標
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが設けてある。カメラ
で撮影する範囲の画角寸法は横＝５３０ｍｍ、縦＝４０
０ｍｍで概略４：３のデジタルカメラの画角比率を有し
ており、不透明な面１３の大きさは、これより一回り大
きくなっている。一回り大きくするのは、不透明な面を
撮影した画像に、チャートの外からの要因によるハロが
発生するのを避けるためである。

【００１９】画面中央には透過率が１００％（透過光学
濃度０）で直径が３ｍｍの大きさの被写体１１ａ（以下
高輝度被写体と呼称する）を複数配置してある。図１の
１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、高輝度被写体のパターンを
表すものである。ここでは、高輝度被写体として１１ａ
のパターンを用いたが、高輝度被写体のパターンは、こ
れに限定されるものではなく、１１ｂ、１１ｃなどのパ
ターンを用いても良い。更に、透過率が１０％（透過光
学濃度１）で大きさが５０ｍｍ角の被写体１２（以下露
光用被写体と呼称する）は、１５０ｍｍ程離して配置さ
れる。

【００２０】露光用被写体１２の透過率はどの程度の明
暗比まで測定するかによって選択されるが、通常は露光
ＥＶ値で３段（８倍）〜４段（１５倍）増程度で十分で
あるので１０％とした。前記、露光用被写体は、透過率
既知のＮＤフィルターを用いている。高輝度被写体は、
本実施例では、透過率を１００％としたため、素通しと
している。なお、やや離して配置するのは、露光用被写
体１２によって高輝度被写体１１ａの周囲の不透明な面
にハロが発生し、高輝度被写体１１ａにより発生したハ
ロと区別がつかなくなることを防ぐためである。

【００２１】具体的なハロの測定方法を図２のフローチ
ャートにより説明する。ステップ１は、被測定カメラで
の撮影準備である。カメラの撮影画角全体が不透明な面
１３で満たされるように、不透明な面１３の四隅に設け
られているカメラの撮影する範囲（画角）を決めるため
の指標１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに、被測定カメ
ラ画角が合うように被写体距離を設定し、更に、概略正
対させる。この時、チャート外の影響によりハロが発生
しないように、非測定カメラの画角周辺には、高輝度の
ものを置かないようにする。

【００２２】ステップ２は、露出の調整と撮影で、露光
用被写体１２の中央部での輝度値が所望の値になるよう
な露光量を決定する。露光量は予めの撮影でデジタルカ
メラの指示するオートかマニュアルで絞りとシャッター
スピードの設定を行う。必要なら、ＮＤフィルターなど
も使い最適な露光量を決めた後、撮影を行う。

【００２３】ステップ３は、画像からのデータの読み取
りで、撮影されたハロ測定用画像から、露光用被写体１
２の中央付近輝度値と、複数ある高輝度被写体１１ａと
その周辺の不透明な面での輝度分布を、画像用applicat
ion softで読み取る。本実施例では、画面縦の画素数は
１２００なので、高輝度被写体は９画素、露光用被写体
は１５０画素の大きさに写される。従って露光用被写体
の中央５０画素以内、実際には被写体の中央１０画素程
度を露光用被写体の中央付近輝度値として使用すること
になる。

【００２４】ステップ４は、デジタルカメラによる非線
形な輝度圧縮をリニアな輝度に変換する。本実施例では
被写体明るさと画像明るさの関係を透過濃度について階
段状に変化させたＮＤフィルターを撮影することにより
求める、既知の方法で予め求めている。

【００２５】ステップ５はハロを求める段階である。図
３は、ステップ４で得られた変換された後の、露光用被
写体１２の中央付近輝度値と、高輝度被写体１１ａとそ
の周辺の不透明な面での輝度分布のデータを示してい
る。ここでは、説明を簡単にする為、高輝度被写体１１
ａの中心を通る一方向の輝度分布のみを示しているが、
必用に応じて、画像の縦・横方向の２方向、また光学系
のサジタル方向・メリジオナル方向の２方向、更には、
２次元分布のデータなどを用いることも可能である。

【００２６】図３の場合、デジタルカメラによる非線形
な輝度圧縮をリニアな輝度に変換した後、露光用被写体
の中央付近輝度値が２２５となるような露光量で撮影さ
れている。ここでは、露光用被写体の輝度値として２２
５を用いたが、ハロの状況を見ながら任意に設定すれば
よい。

【００２７】デジタルカメラのダイナミックレンジをほ
ぼ一杯に使うなら、γ特性の影響で誤差が大きくならな
い範囲で高めに設定すればよい。逆に、あまり輝度値を
低く設定すると、ハロが検出できなくなってしまう。本
発明のデジタルカメラで撮影された画像の輝度値は８ビ
ットで表されるので、輝度値は図３のように０〜２５５
で表現される。高輝度被写体の透過率は１００％、露光
用被写体の透過率は１０％であることから、この二つの
濃度比率は１０：１であるので、これから高輝度被写体
の相対輝度値を求めることが出来る。

【００２８】ハロ量は、図３で表現される高輝度被写体
とその周囲の不透明な面での輝度分布において、高輝度
被写体の相対輝度値に対して、相対的に定められた輝度
レベルＨ、本実施例では輝度値７５での広がりの幅がＤ
なので、Ｄ／２として求められる。なお、相対的に定め
られた輝度レベルは、７５に限定されるものではなく、
ハロの状況を見ながら適宜設定してよい。但し、ハロの
絶対量や複数のデジタルカメラの測定を比較する場合
は、ハロの広がり幅を求めるときの輝度レベルの値を、
高輝度被写体の相対輝度値に対して、一定の比率になる
ようにした上で比較しなければならない。測定は以上の
手順で終了する。

【００２９】（実施例２）図４は本発明によるハロ測定
装置の第２の実施例で、発生するハロに対称性がない場
合のハロ量の求め方を説明するためのものである。ステ
ップ１〜４までの測定手順は、実施例１と同じなので省
略し、ステップ５で実施例１と異なるところのみを説明
する。

【００３０】ここで発生しているハロは、実施例１の図
３と異なり、一点鎖線で示された高輝度被写体の最高輝
度レベルとなる位置に対して、対称性がない。ハロ量と
しては、実施例１のように、高輝度被写体とその周囲の
不透明な面での輝度分布において、高輝度被写体の相対
輝度値に対して、相対的に定められた輝度レベルＨ、本
実施例では輝度値７５での広がり幅がＤなので、Ｄ／２
として求められる。しかし、これでは、ハロの発生状況
に非対称性があることが表現できない。そこで、高輝度
被写体の中心に対してハロの発生に偏りがある場合、ハ
ロ量としたＤ／２とは別に、透明部の中心からハロの広
がりが多い側の幅Ｄ１と、ハロの広がりが少ない側の幅
Ｄ２として表現する。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、撮像素子を用いたカメラにおいて、ハロと呼
ばれる有害光を、実景の被写体に即したように高輝度部
の周囲に発生するハロ量を正確に測定することが可能と
なる。このため、画像の良否判定が正確にできるので、
画質の向上や複数のデジタルカメラを測定比較する場
合、正確な判断が下せるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のハロ測定装置の概略
を説明する図である。

【図２】本発明のハロ測定装置での測定手順を示すフ
ローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施例によるハロ量の求め方
を説明するための被写体配置を説明する図である。

【図４】本発明の第２の実施例によるハロ量の求め方
を説明するための被写体配置を説明する図である。

【図５】従来の実施例の測定被写体配置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０、４０本体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、４１透過率１００％の高輝
度被写体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ高輝度被写体のパターン１２透過率１０％の露光用被写体１３、４３透過率０％の不透明な面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄカメラの撮影する範
囲（画角）を決めるための指標

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハロ測定において、概略均一輝度の不透
明な面に、複数の透明部と、透明部よりも透過率の低い
被写体を配置し、透明部の画像は、被測定カメラで記録
される階調範囲を超えて露光される様に撮影し、透明部
より透過率の低い被写体の画像は、その階調範囲に収ま
る様に撮影して、ハロを求めることを特徴とするハロ測
定方法及び装置。
【請求項２】請求項１における透過率の低い被写体
は、透過率既知のＮＤフィルターであることを特徴と
し、透過率の低い被写体の画像の輝度値から推定され
る、撮影した際の透明部の相対輝度値から、ハロ量を求
めることを特徴とする請求項１記載のハロ測定方法及び
装置。
【請求項３】請求項２におけるハロ量は、透明部とそ
の周辺の不透明な面での輝度分布において、請求項２で
求めた透明部の相対輝度値に対して、相対的に定められ
た輝度レベルに対する広がり幅の１／２とすることを特
徴とする請求項１記載のハロ測定方法及び装置。
【請求項４】請求項２におけるハロ量は、透明部とそ
の周辺の不透明な面での輝度分布において、透明部の中
心に対してハロの発生に偏りがある場合、請求項２で求
めた透明部の相対輝度値に対して、相対的に定められた
輝度レベルに対する広がり幅のうち、透明部の中心から
ハロの広がりが多い側の幅と、ハロの広がりが少ない側
の幅とで表すことを特徴とする請求項１記載のハロ測定
方法及び装置。
【請求項５】請求項１における複数の透明部は、円
形、またはスリット状、またはその両者が混在している
ことを特徴とする請求項１記載のハロ測定方法及び装
置。