WO2022172650A1 - 評価装置、評価方法、撮影手段の製造方法、およびプログラム - Google Patents

評価装置、評価方法、撮影手段の製造方法、およびプログラム Download PDF

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WO2022172650A1
WO2022172650A1 PCT/JP2022/000140 JP2022000140W WO2022172650A1 WO 2022172650 A1 WO2022172650 A1 WO 2022172650A1 JP 2022000140 W JP2022000140 W JP 2022000140W WO 2022172650 A1 WO2022172650 A1 WO 2022172650A1
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image
evaluation
vibration
photographing means
blur
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French (fr)
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友美 上杉
晃一 鷲巣
浩崇 進藤
環 根岸
龍一郎 安田
公介 木矢村
徹 松本
優 成田
剛 内藤
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キヤノン株式会社
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/68Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
    • H04N23/681Motion detection
    • H04N23/6811Motion detection based on the image signal
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B43/00Testing correct operation of photographic apparatus or parts thereof
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/73Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time

Definitions

  • the present invention relates to an evaluation device that evaluates the anti-vibration performance of imaging means.
  • Patent Document 1 a chart is photographed by the camera under measurement with the camera under measurement (imaging means) fixed to a vibration table of a vibration excitation device, and the resulting image is analyzed by a computer.
  • a measuring device is disclosed for measuring the effect of the blur correction function of a camera to be measured.
  • an object of the present invention is to provide an evaluation apparatus, an evaluation method, a manufacturing method of a photographing means, and a program capable of highly accurately evaluating the vibration isolation performance of the photographing means around the optical axis.
  • An evaluation device as one aspect of the present invention is an evaluation device for evaluating the vibration isolation performance around the optical axis of a photographing means, which is arranged opposite to the photographing means and is located at a position different from the optical axis of the photographing means.
  • a subject having a first feature point on the subject; vibrating means for vibrating the photographing means; and evaluation means for evaluating an image of the subject photographed by the photographing means while being vibrated by the vibrating means.
  • an evaluation device an evaluation method, a method for manufacturing a photographing device, and a program capable of highly accurately evaluating the anti-vibration performance of the photographing device around the optical axis.
  • It is a perspective view of the evaluation device in a 1st embodiment. 4 is a flow chart of a blurring evaluation method according to the first embodiment; It is a trajectory image in the first embodiment. 5 is a graph of vibration isolation performance evaluation in the first embodiment. It is a perspective view of another evaluation device in a 1st embodiment. 4 is another trajectory image in the first embodiment; It is a perspective view of the evaluation apparatus in 2nd Embodiment. It is a trajectory image in the second embodiment. It is a graph of centroid locus extraction in the second embodiment. It is a graph of shake calculation in the second embodiment.
  • FIG. 9 is a flow chart of a method for measuring blur in the second embodiment; 9 is a flow chart of a blurring evaluation method according to the second embodiment; It is a graph of vibration isolation performance evaluation in the second embodiment. It is a graph of theoretical blur calculation in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a control diagram of subject scanning in the second embodiment; It is a block diagram of a trajectory change measuring means in the second embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of mounting errors of the measurement camera in the second embodiment; It is a perspective view of another evaluation device in a 2nd embodiment. It is a schematic diagram of the evaluation apparatus in 3rd Embodiment.
  • FIG. 11 is a blurred trajectory image in the third embodiment; 10 is a flowchart of a method of calculating a lens principal point position in the third embodiment; 10 is a flow chart of a blurring evaluation method according to the third embodiment; FIG. 11 is another blurred trajectory image in the third embodiment; FIG. It is a graph of vibration isolation performance evaluation in the third embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of angular shake measurement in the third embodiment; It is a perspective view of the evaluation apparatus in 4th Embodiment. It is explanatory drawing of the collimate light source in 4th Embodiment.
  • FIG. 12 is a vibration isolation performance evaluation flowchart in the fifth embodiment; FIG. It is a vibration-proof performance evaluation graph in 5th Embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of an evaluation apparatus 100 that executes a camera shake amount measurement method (blur evaluation method) according to the present embodiment and evaluates the effect of a blur correction function (hereinafter referred to as anti-vibration performance).
  • a camera shake amount measurement method blue evaluation method
  • anti-vibration performance a blur correction function
  • a method for evaluating image stabilization performance in the direction around the optical axis is provided to achieve higher accuracy. Evaluation of anti-vibration performance is performed.
  • a method for evaluating vibration reduction performance against blurring around the optical axis of an imaging means, which has not been subject to evaluation in the past will be described.
  • a measurement camera (photographing means) 11 is fixed to a vibration base (vibration means) 12, and the vibration means 12 is rotationally vibrated about the optical axis 10 of the measurement camera 11 in the direction of an arrow 12R (rotational direction). be.
  • the vibrating table 12 is driven based on the vibrating waveform data 13 .
  • the excitation waveform data 13 is an average model shake waveform when the photographer holds the measurement camera 11 and takes an image.
  • the measurement camera 11 is arranged to face (oppose) a chart (subject) 14 having a point image (first feature point) 14a. Image data (object image) of the chart 14 photographed by the measurement camera 11 is input to anti-vibration performance evaluation means (evaluation means) 15 .
  • a point image 14a is provided at a peripheral position a distance L (arrow 14b) away from the center of the chart 14 (the optical axis 10 of the measurement camera 11, ie, the center of the imaging composition of the measurement camera). That is, the chart 14 has a point image 14a at a position different from the optical axis 10 of the measurement camera 11 (a position not at the center of the imaging composition of the measurement camera 11).
  • FIG. 2 is a flow chart of a blur evaluation method for evaluating the anti-vibration performance of the measurement camera 11 .
  • Each step in FIG. 2 is mainly executed by the anti-vibration performance evaluation means 15 .
  • step S201 the drive of the vibration table 12 is stopped and the anti-vibration function of the measurement camera 11 is turned on.
  • step S202 the exposure time of the measurement camera 11 is set. For example, if the focal length of the optical system (photographing lens) of the measurement camera 11 is 100 mm and the size of the image sensor is a full-size format (36 mm in width and 24 mm in height), the initial exposure time is set to 1/100 second.
  • step S203 the measurement camera 11 photographs the chart 14 with the set exposure time.
  • step S ⁇ b>204 the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the blur amount in the exposure time set for the measurement camera 11 .
  • the purpose is to acquire by averaging for each exposure time set by Note that the blur amount 32R is obtained from one image (image of the same subject that is the same in terms of time) shot in step S203. That is, it is not the case that a plurality of images are continuously photographed and the point image change of each image at that time or the synthesized image is used as the blur amount.
  • step S205 the anti-vibration performance evaluation means 15 determines whether or not the measurement camera 11 has taken a specified number of images (for example, 10 images). Steps S203 and S204 are repeated until the measurement camera 11 captures the specified number of images. On the other hand, if the measurement camera 11 has captured the specified number of images, the process proceeds to step S206.
  • a specified number of images for example, 10 images.
  • step S206 the anti-vibration performance evaluation means 15 determines whether or not the exposure time to be measured as the exposure parameter has been completed. Steps S202 to S205 are repeated until the exposure time of the object to be measured is completed. On the other hand, if the exposure time for the object to be measured has ended, the process proceeds to step S207.
  • the exposure time is set by increasing the exposure time each time the flow chart loops, and exiting step S206 at a predetermined exposure time (1/2 second or the like).
  • step S ⁇ b>207 the evaluation device 100 drives the vibration table 12 based on the vibration waveform data 13 .
  • step S208 the exposure time is set in the same manner as in step S202.
  • step S209 similarly to step S203, the measurement camera 11 photographs the chart 14 with the set exposure time.
  • step S ⁇ b>210 the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the amount of blurring in the exposure time set for the measurement camera 11 .
  • This corresponds to the step of determining the blur amount 33R from the blur trajectory 33 shown in FIG.
  • the blur amount 33R is obtained from one image (image of the same subject that is the same in terms of time) shot in step S209. That is, it is not the case that a plurality of images are continuously photographed and the point image change of each image at that time or the synthesized image is used as the blur amount.
  • step S211 the anti-vibration performance evaluation means 15 determines whether or not the measurement camera 11 has already taken a specified number of images (for example, 100 images) with the same exposure time. Steps S209 and S210 are repeated until the measurement camera 11 captures the specified number of images. On the other hand, if the measurement camera 11 has captured the specified number of images, the process proceeds to step S212. Since the excitation waveform data 13 uses an irregular waveform, the blur amount obtained from the measurement camera 11 is a different value for each measurement. Therefore, the amount of blurred blur is stabilized by shooting a plurality of times in a loop of steps S209 to S211 and averaging them in step S210 to obtain an average amount of blurred blur.
  • a specified number of images for example, 100 images
  • step S212 the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the difference between the average blurring amount recorded in step S210 and the reference blurring amount recorded in step S204 for each exposure time and records it as the blurring amount ⁇ . Subsequently, in step S213, similarly to step S206, the anti-vibration performance evaluation unit 15 determines whether or not the exposure time to be measured as the exposure parameter has completely ended. Steps S208 to S212 are repeated until the exposure time of the object to be measured is completed. On the other hand, when the exposure time of the object to be measured has ended, this flow ends. The exposure time is set by increasing the exposure time each time the flowchart loops, and exiting step S213 at a predetermined exposure time (1/2 second or the like).
  • FIG. 4 is a graph of vibration isolation performance evaluation.
  • the horizontal axis represents the exposure time, and the exposure time increases toward the right.
  • the vertical axis is the blur amount around the optical axis and the residual blur correction ⁇ .
  • a solid-line curve 41 is the residual blur correction curve around the optical axis obtained in step S212 when the image stabilization function of the measurement camera 11 is turned on.
  • a dashed curve 42 is a theoretical curve of the amount of blurring around the optical axis when the anti-vibration function of the measurement camera 11 is turned off. Since the blur amount theoretical curve is described in Patent Document 1, detailed description thereof will be omitted.
  • the exposure times A and B at which the theoretical curve 42 intersects the predetermined allowable blur amount threshold value 43 of the blur correction residual blur curve 41 are read from the graph.
  • the larger the interval n (44) between the exposure times A and B the higher the image stabilization performance around the optical axis.
  • FIG. 5 is a perspective view of another evaluation device 100a in this embodiment.
  • two feature points a point image (first feature point) 14a and a point image (second feature point) 14c, are provided in different left and right regions of the chart 14.
  • FIG. FIGS. 6A and 6B are trajectory images in the evaluation device 100a. Similar to FIGS. Ask.
  • the reason why the trajectories 33a and 33b differ in size is that the optical axis 10 of the measurement camera 11 and the vibration axis of the vibration table 12 are deviated from each other. Therefore, the blurring amount 33Ra and 33Rb obtained from each are averaged to obtain the blurring amount around the optical axis.
  • the vibration isolation performance around the optical axis can be evaluated with high accuracy.
  • the evaluation devices 100 and 100a of the present embodiment evaluate the anti-vibration performance around the optical axis of the photographing means (measuring camera 11).
  • the evaluation device is arranged to face the photographing means, and detects a first feature point (point image 14a) and a second has a subject (chart 14) including a feature point (point image 14c) of .
  • the evaluation device includes a vibrating means (vibrating table 12) that vibrates the photographing means, and an image (single piece of image) is evaluated (analyzed).
  • the anti-vibration performance evaluation means 15 uses the average value of the blur for each of the first feature point (point image 14a) and the second feature point (point image 14c) provided in different regions, Evaluate the blur around the optical axis of the photographing means that remained in the image because the means could not completely correct it. This makes it possible to evaluate the anti-vibration performance against blurring around the optical axis.
  • the number of feature points is not limited to two, and may be three or more.
  • the vibration isolation performance can be evaluated with high accuracy by executing the vibration isolation performance evaluation method in that direction.
  • FIG. 7 is a perspective view of an evaluation device 100b that executes the camera shake amount measurement method (blur evaluation method) in this embodiment and evaluates the anti-vibration performance.
  • the chart image captured by the measurement camera 11 is input to the trajectory change measuring means (measuring means) 16 .
  • the trajectory change measuring means 16 obtains the trajectory of the center of gravity, which will be described later, from the photographed chart image, and sends the result to the anti-vibration performance evaluating means 15 .
  • the chart 14 can be scanned in the direction of the arrow 72 by the actuator (scanning means) 71, and the chart 14 is scanned in the direction of the arrow 72 while the measurement camera 11 photographs the chart 14.
  • FIG. 8 is an image (trajectory image) captured by the measurement camera 11 in a state where camera shake occurs.
  • the first feature point (point image 14a) and the second feature point (14c) arranged at a position not centered in the image 81 are scanned during imaging, resulting in point image images 82a and 82b.
  • the trajectory of The trajectory change measuring means 16 obtains horizontal projections of the images 82a and 82b and obtains the center of gravity of luminance at each horizontal position.
  • FIG. 9(a) is a graph of the centroid trajectory extraction binarized after obtaining the centroid of the image in FIG. respectively.
  • a waveform 91a is a trajectory waveform (first centroid trajectory) obtained by connecting the vertical pixel centroid positions of the point image 82a in each horizontal pixel. 2).
  • the trajectory waveforms 91a and 91b have opposite polarities. Therefore, the locus waveform 91c (FIG. 9(b)), which is the difference between them, extracts only rotational blurring around the optical axis, and blurring in other directions is canceled. Note that the above processing is performed by the anti-vibration performance evaluation means 15 .
  • the trajectory of the center of gravity is obtained in this way, the influence of the reference blur amount caused by the optical performance and image processing unique to the measurement camera described in the first embodiment can be eliminated. Further, by obtaining the difference between the trajectory waveforms of the left and right images sandwiching the optical axis 10, it is possible to cancel the shakes other than around the optical axis, such as angular shakes and shift shakes, so that high-precision vibration isolation evaluation becomes possible.
  • FIG. 10(a) is a blur calculation graph obtained by dividing the trajectory waveform 91 in FIG. In FIG. 10(a), exposure times 101a to 101d are also shown.
  • a value obtained by multiplying the imaging magnification of the measurement camera 11 by the constant scanning speed of the chart 14 is the image plane velocity on the imaging device of the measurement camera 11 .
  • Dividing the image plane velocity by the pixel size of the image sensor yields the number of moving pixels per time (pixel velocity). Therefore, by multiplying the exposure time (for example, 1/60 second) by the pixel speed, the number of moving pixels per exposure time can be obtained, so the number of pixels on the horizontal axis in FIG. 10A, a plurality of calculation regions from exposure time 101a (for example, 1/60 second) to exposure time 101d (for example, 1/8 second) are separated from calculation start point 101.
  • the amount of blurring is obtained by the number of pixels in an interval 91d between the maximum and minimum values of the locus waveform 91c at each exposure time (for example, exposure time 101a).
  • the areas S1 and S2 where the locus waveform 91c divides a rectangle 103 surrounded by the maximum and minimum values of the locus waveform and the exposure time 101a are obtained.
  • the smaller one is divided by the exposure time 101a to obtain the blur amount.
  • FIG. 10(b) there is little blur between the calculation start point 101 and the section 104, and the deterioration of the image is small, and the blur increases in a short time thereafter.
  • the amount of blurring 91d does not correctly represent image degradation due to blurring.
  • FIG. 10(a) it is possible to obtain the amount of blurring during the divided exposure times 101a to 101d at once.
  • the measurement camera 11 is photographed for each exposure time, but the method of the present embodiment does not require such work.
  • the solid line calculation start point 101 set in FIG. 10(a) is shifted to the right by one pixel to set dashed line calculation areas 95a to 95d from the dashed line calculation start point 95 (FIG. 10(d)). to find the amount of blur.
  • the blur amount Ask for a large number of images are acquired using the measurement camera 11 at each exposure time, and the blur amount is obtained by processing the obtained images. .
  • the blur amount is obtained from the blur amount of the image captured by the measurement camera 11 .
  • a method can accurately separate the image blur (reference blur amount) peculiar to the measurement camera 11 when vibration is not applied and the image blur (blur amount) due to blur when vibration is applied. difficult to do.
  • it is possible to obtain an accurate amount of blurring directly from the center-of-gravity trajectory waveform of the point image. By obtaining the waveform difference, it is possible to remove the disturbance blur, which is the in-phase component noise.
  • FIG. 11 is a flowchart of a simple measurement method for photographing the chart 14 with the measurement camera 11.
  • step S1101 the exposure time of the measurement camera 11 is set.
  • the exposure time is set to 4 seconds, which is double the maximum exposure time of 2 seconds, when measuring the amount of blur with an exposure time of 1/60 second to 2 seconds.
  • the lighting is adjusted so that the proper exposure is achieved with the set exposure time, aperture value, and ISO sensitivity, or an ND filter is attached to the imaging system of the measurement camera 11.
  • FIG. 1 is a flowchart of a simple measurement method for photographing the chart 14 with the measurement camera 11.
  • step S1102 the anti-vibration function of the measurement camera 11 is turned on. As will be described later, in this embodiment, it is not necessary to measure the shake amount when the anti-vibration function is off.
  • step S1103 the vibration table 12 is operated to start vibrating the measurement camera 11 in the direction of the arrow 12R.
  • step S1104 the chart 14 is scanned in the arrow 72Y direction.
  • step S1105 the imaging of the point images 14a and 14c being operated by the measurement camera 11 during excitation is started.
  • step S1106 the process repeats step S1106 and waits until the photographing for four seconds, for example, is completed.
  • the images in FIG. 8 are temporally identical images of the same subject, and are not images obtained by continuously photographing a plurality of images or a composite image thereof.
  • FIG. 12 is a flow chart of a blurring evaluation method by the trajectory change measuring means 16 and the anti-vibration performance evaluating means 15 for calculating the remaining blur correction around the optical axis of the measurement camera 11 from the image obtained in the flow of FIG.
  • step S1201 the trajectory change measuring means 16 captures one image 81 in FIG. Subsequently, in step S1202, the trajectory change measuring means 16 trims the image 81 with frames 83a and 83b. Subsequently, in step S1203, the trajectory change measuring means 16 obtains the position of the center of gravity of the point images in the images of the frames 83a and 83b, and extracts the trajectory waveforms 91a and 91b of FIG. 9(a). The trajectory change measuring means 16 also obtains a differential trajectory waveform 91c from the trajectory waveforms 91a and 91b.
  • step S1204 the anti-vibration performance evaluation means 15 sets the blur amount calculation start point 101 shown in FIG. 10(a). Subsequently, in step S1205, the anti-vibration performance evaluation means 15 sets a calculation region for the shake amount. Specifically, the anti-vibration performance evaluation unit 15 sets a section of the first calculation region (exposure time 101a) for the locus waveform 91c, as shown in FIG. 10(a). Subsequently, in step S1206, the blur amount of the locus waveform 91c in the set calculation area is obtained using the method shown in FIG. Note that up to step S1205, the vertical axis represents vertical pixels as shown in FIG. For example, ⁇ m.
  • step S1207 the anti-vibration performance evaluation means 15 determines whether or not the calculation of the shake amount for the set calculation area has been completed. If the calculation of the amount of blurring has not ended, the process returns to step S1205 to set the next section (for example, the second calculation area (exposure time 101b) in FIG. 10A), and in step S1206 the blurring amount in that calculation area is set. Record the amount R. On the other hand, after recording the shake amounts R of all calculation areas (exposure times 101a to 101d) in FIG.
  • step S1208 the anti-vibration performance evaluation means 15 sets the next calculation start point. That is, the antivibration performance evaluation means 15 sets the calculation start point 105 in FIG. 10(d). Subsequently, in step S1209, the anti-vibration performance evaluation unit 15 determines whether or not the shake amount R of each calculation region at the set calculation start point has been calculated. If there is an uncalculated calculation start point, the process returns to step S1205, and the anti-vibration performance evaluation means 15 continues calculation of the shake amount. On the other hand, when the calculation of the amount of blur R for each calculation region at all calculation start points is completed, the process proceeds to step S1210. In step S1210, the anti-vibration performance evaluation means 15 averages the recorded blurring amounts R at each calculation start point for each section calculation area to obtain an average blurring amount R. FIG.
  • FIG. 13 is a graph of vibration isolation performance evaluation, showing the average blur amount R obtained by the above blur calculation.
  • the horizontal axis represents the exposure time, and for example, the calculation regions of the exposure times 101a to 101d in FIG. 10(a) are arranged in order corresponding to the exposure time. On the horizontal axis, the exposure time becomes longer toward the right.
  • the vertical axis is the average shake amount R.
  • a solid-line curve 1301 is the average blur amount R curve obtained in the flow of FIG.
  • a dashed curve 1302 is the blur amount when the anti-vibration function is turned off.
  • curve 1302 is a theoretical curve obtained by plotting not the results obtained from the measurement camera 11 but numerical values obtained theoretically. The reason why the theoretical curve can be used will be explained below.
  • the amount of blurring can be obtained using the centroid locus waveform of the point image. Therefore, the optical performance and image processing specific to each camera model do not affect the amount of blurring, and only the vibration reduction performance can be evaluated.
  • the anti-vibration function is turned off, the amount of shake based on the excitation waveform data 13 of the shaking table 12 can be obtained for any camera. No need to measure.
  • the theoretical curve 1302 is obtained as in the following (1) to (4), similarly to step S1204 and subsequent steps in FIG.
  • FIG. 14 is a graph of theoretical blur calculation, in which the horizontal axis indicates the waveform data setting time and the vertical axis indicates the amount of blur. (1) As shown in FIG.
  • a calculation start point 1402 is set, and blur amounts R in respective calculation areas 1402a to 1402d at the calculation start point 1402 are obtained in the same manner as in FIG. 10C.
  • An average blur amount R is obtained by averaging the blur amount R at each calculation start point in each calculation area.
  • the exposure times A and B at the intersections of the theoretical curve 1302 of FIG. 13 obtained by the above calculations and the average blur amount R curve 1301 with the anti-vibration function ON and the predetermined allowable blur amount threshold value 1303 are read from the graph.
  • FIGS. 15(a) and 15(b) are control diagrams for subject scanning.
  • a release signal which is a photographing start signal of the measurement camera 11, is input to scanning instruction means (measurement synchronization means) 1501.
  • the scanning instruction means 1501 receives the release signal and instructs the actuator (scanning means) 71 to scan the chart 14 .
  • the positional relationship of the trajectories 82a and 82b of the point image images in the image 81 is always kept constant. Note that since constant-speed scanning is not performed for a while from the start of scanning of chart 14, the correct exposure time cannot be set in that section. Therefore, the calculation start point 101 shown in FIG. 10D is set within the constant-speed scanning section, and the blur amount is not calculated with the locus waveform 106 during scanning acceleration.
  • a position detection means (measurement synchronization means) 1502 for detecting the scanning position of the chart 14 is provided.
  • the position detection means 1502 sends to the measurement camera 11 the position at which the chart 14 is scanned at constant speed.
  • the measurement camera 11 takes an image at the timing output from the position detection means 1502 . Even with such a configuration, the positional relationship in the image 81 of the trajectories 82a and 82b of the point image images is always kept constant. Since the chart during scanning acceleration is not photographed, the calculation start point 101 can be set at the start point of the locus waveform 91c, and the calculated blur amount can be increased.
  • the trajectory change measuring means 16 extracts the trajectory of the center of gravity of the pair of point images from the image captured by the measurement camera 11, and creates a differential trajectory waveform.
  • FIG. 16 is a block diagram of the trajectory change measuring means 16.
  • Center-of-gravity locus extraction units 1601a and 1601b extract loci of the center of gravity of loci 83a and 83b of point image images inside trimming frames 83a and 83b of an image 81 photographed by the measurement camera 11, respectively.
  • the extracted loci of the center of gravity 91a and 91b are subtracted by the subtractor 1602 to obtain the locus of the center of gravity 91c.
  • the angular blur and shift blur which are in-phase component noise, are cancelled, leaving only the rotational blur around the optical axis.
  • FIG. 17A and 17(b) are explanatory diagrams of the mounting error of the measurement camera 11.
  • FIG. FIG. 17A shows a state in which the optical axis 1702 of the measurement camera 11 is offset 1703 with respect to the rotational vibration axis 1701 of the vibration table 12 and attached.
  • shift blurring occurs at the center of the screen of the measurement camera 11 due to rotational excitation.
  • 17(b) when the optical axis 1702 of the measurement camera 11 is tilted 1704 with respect to the rotation excitation axis 1701 of the vibration table 12, the rotation excitation causes the measurement camera 11 to move.
  • Angular blur occurs. Since the locus change of the point image image due to such shift blurring and angular blurring can be canceled by the subtraction unit 1602, the vibration isolation performance against stable rotation around the optical axis can be evaluated regardless of whether the measurement camera 11 is attached.
  • the scanning direction of the chart 14 is preferably along the horizontal direction of the measurement camera 11. Therefore, the adder 1603 adds the trajectories 91a and 91b of the center of gravity to obtain the slope of the waveform 1604 in which the trajectory of the shake caused by the rotation is cancelled. Then, the scanning direction of the chart 14 is adjusted by adjusting means (not shown) so that the tilt disappears (becomes horizontal). If the measurement camera 11 shown in FIGS. 17(a) and 17(b) is attached to the vibrating table 12 at a large distance, even the subtraction unit 1602 cannot sufficiently cancel the trajectory change due to the shift shake and the angle shake. Even in such a case, it is possible to adjust the mounting error by observing the variation of the trajectory waveform 1604 of the adding section 1603 . That is, the trajectory change measuring means 16 uses the addition section 1603 to determine whether the measurement environment is good or bad.
  • the point images 14a and 14c of the chart 14 as the feature points are shifted and scanned in the direction of the arrow 72, but the feature points are not limited to the point images, and the point light sources are shifted in the direction of the arrow 72 as the feature points. It may be scanned. Alternatively, collimated light sources 1801a and 1801b may tilt and scan in the directions of arrows 1802a and 1802b, as in the evaluation apparatus 100c shown in FIG.
  • the pair of point images are scanned to obtain the locus of the center of gravity.
  • the evaluation device 100b evaluates the anti-vibration performance of the photographing means (measuring camera 11) around the optical axis.
  • the evaluation device has a first feature point (point image 14a) and a second feature point (point image 14a), at least one of which is located at a position other than the center of the imaging composition (at least one is provided at a peripheral position) facing the photographing means. It has a chart 14 containing feature points (point images 14c).
  • the evaluation device also has an actuator (scanning means) 71 for scanning the chart 14 and a vibrating means (vibrating table 12) for vibrating the imaging means.
  • the evaluation device includes vibration isolation performance evaluation means 15 for evaluating a trajectory image (single image) of the first feature point and the second feature point photographed by the photographing means while being vibrated by the vibrating means.
  • the evaluation device obtains a first barycentric trajectory of the first feature point and a second barycentric trajectory of the second feature point from the trajectory images of the first feature point and the second feature point photographed by the photographing means. It has a trajectory change measuring means 16 for acquiring.
  • Anti-vibration performance evaluation means 15 determines the amount of blurring around the optical axis that could not be corrected by the photographing means from the first locus of gravity and the second locus of gravity (a plurality of waveforms of the locus of gravity) acquired by the locus change measuring means 16. By evaluating , the anti-vibration performance against blurring around the optical axis is evaluated.
  • the trajectory change measuring means 16 obtains a differential trajectory (differential trajectory waveform) between the first trajectory of the center of gravity and the second trajectory of the center of gravity, and the anti-vibration performance evaluating means 15 evaluates the blur around the optical axis from the differential trajectory. By doing so, we evaluate the anti-vibration performance against blurring around the optical axis. Further, the trajectory change measuring means 16 determines the quality of the measurement environment composed of the photographing means, the vibrating means, and the object based on the summed trajectory (summed trajectory waveform) of the first and second trajectories of the center of gravity. judge.
  • FIGS. 19A to 19D are schematic diagrams of an evaluation device 100d that executes the camera shake amount measurement method (blur evaluation method) according to the present embodiment, FIG. 19A being a side view, FIG. ) shows a top view, FIG. 19(c) shows a rear view, and FIG. 19(d).
  • the vibrating table 12 has a yaw vibrating table 12Y that rotates in the direction of arrow 12aY about the axis of vibrating center 12bY, and a pitch vibrating table 12P that rotates in the direction of arrow 12aP about axis 12bP, and the axis 12bR. It is composed of a roll vibrating table 12R that rotates in the direction of an arrow 12aR.
  • the vibration tables 12P, 12Y, and 12R are driven by vibration waveform data 13, respectively.
  • the excitation waveform data 13 is an average model shake waveform when the photographer grips the camera on each of the shaking tables 12P, 12Y, and 12R and takes an image.
  • the measurement camera 11 fixed on the vibration table 12e faces the chart 14 as a subject at a distance 14b. Image data of the chart captured by the measurement camera 11 is input to the anti-vibration performance evaluation means 15 .
  • the chart 14 is shown as a point image 14a in FIG. 19(d), it is not limited to this.
  • the measurement camera 11 is provided at a point away from each vibration center 12bP, 12bY, 12bR of the vibration table 12.
  • the distance between the principal point position (lens principal point position 11b) of the imaging optical system of the measurement camera 11 and the excitation centers (first excitation centers) 12bP and 12bY is an offset PY (12cPY).
  • the distance between the lens principal point position 11b and the excitation center (second excitation center) 12bR is an offset R (12cR).
  • the blur amount on the imaging surface of the measurement camera 11 that is vibrated by the vibrating table 12 is obtained by the following formula (1).
  • Equation (1) Amount of blur on the image plane
  • Image magnification (ratio of subject size and actual size on imaging plane)
  • f focal length (focal length of the imaging optical system)
  • Angular deviation (rotation angle of shaking table)
  • Y Shift blur (movement amount of lens principal point position)
  • the amount of blurring on the image plane is determined by two types of blurring caused by the photographer: angular blurring and shift blurring.
  • the amount of image plane blur due to angular blur is determined by the relationship between the rotation angle ⁇ (12aY, 12aP) excited by the vibration table 12 and the focal length f. 1901y, 1901r) and the image magnification ⁇ .
  • the movement amount Y is obtained by the following formulas (2) and (3).
  • the blur amount due to the shift blur is added to the imaging plane, and the blur amount on the imaging plane when the photographer holds the camera can be reproduced correctly. In this way, the state in which the photographer holds the camera can be correctly reproduced under the following environment.
  • the offset amount L1 which is the offset PY (12cPY) that is the set offset amount, is obtained by equation (4).
  • a is, for example, the distance between the photographer's head and the camera, 5 to 20 cm
  • the offset amount L2 which is the offset R (12cR)
  • the chart distance 14a is the lens focal length of 10 cm.
  • the image magnification is set to about 0.1. Note that the chart distance may be adjusted according to the type of lens such as a telephoto lens, a wide-angle lens, and a macro lens.
  • the lens principal point position 11b can be obtained by the following method. (1) Determine the estimated principal point position, mark it on a lens barrel or the like, and fix the measurement camera 11 to the table 12e of the vibration table 12 at a position offset (L0) from the excitation center to the estimated principal point position. (2) With the anti-vibration function turned off, vibrate only the vibrating table 12P with a constant amplitude and a constant period.
  • the exposure time of the measurement camera 11 is made longer than the vibration period.
  • the vibration parameters are reduced and the calculation is simplified.
  • Photographing is performed, and the shake amount .delta. Calculation of the shake amount ⁇ will be described later with reference to FIG. 20 .
  • the shift blur amount Y is obtained by calculating back from equation (1).
  • Equation (2) the distance L1 from the center of excitation to the position of the lens principal point is obtained.
  • FIG. 20(a) is an image of a point image 14a on the subject 14 photographed by the measurement camera 11, and the anti-vibration performance evaluation means 15 detects a trajectory 2003 due to blurring of the photographed image data. Then, the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the length 2003P of the trajectory in the direction 2002P of the deterioration of the image plane caused by the excitation by the vibrating table 12P, and uses it as the blurring amount.
  • FIG. 20(b) is an image of a point image 14a on the object 14 captured by the measurement camera 11 without being vibrated. Then, the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the locus length 2004P and uses it as a reference blur amount.
  • the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the blurring amount when the measurement camera 11 is vibrated and the reference blurring amount when the measurement camera 11 is not vibrated, and calculates the blurring amount when the camera is vibrated from the difference between them. Ask.
  • FIG. 21 is a flowchart showing a method for calculating the lens principal point position of the measurement camera 11 by the anti-vibration performance evaluation means 15.
  • step S2101 the vibration table 12 is stopped.
  • step S2102 the point image 14a is photographed by the measurement camera 11 in which the shaking table 12 is stopped and in a state without blurring.
  • step S2103 the anti-vibration performance evaluation unit 15 obtains and records the blur amount of the point image 14a. This is a step of obtaining a reference blur amount peculiar to the measurement camera 11 by obtaining the blur amount 2004P in FIG.
  • step S2104 the process returns to step S2101 until all the number of shots to be measured is completed.
  • the number of shots to be measured is set to 20, for example, in consideration of variations in measurement.
  • step S2105 the anti-vibration performance evaluation unit 15 averages the reference bokeh amounts obtained for each shooting to obtain an average reference bokeh amount.
  • step S2106 the vibrating table 12P is vibrated. As described above, the vibrating tables 12Y and 12R are not vibrated in order to simplify the calculation of the lens principal point position.
  • step S2107 similarly to step S2102, the measurement camera 11 captures the point image 14a.
  • step S2108 similarly to step S2103, the anti-vibration performance evaluation unit 15 obtains and records the blur amount of the point image 14a. This is the step of obtaining the blur amount 2003P in FIG.
  • step S2109 similarly to step S2104, the process returns to step S2107 until all the number of shots to be measured is completed.
  • the number of shots to be measured is set to 20, for example, in consideration of variations in measurement.
  • the anti-vibration performance evaluation unit 15 averages the amount of blurring obtained for each shooting to obtain an average amount of blurring.
  • step S2111 the anti-vibration performance evaluation unit 15 subtracts the average reference blur amount obtained in step S2105 from the average blur amount obtained in step S2111 to obtain the blur amount.
  • step S2112 the anti-vibration performance evaluation means 15 determines that the distance L1 from the excitation center to the lens principal point position is sought. A point at a distance L1 from the vibration center on the lens barrel of the measurement camera 11 is the lens principal point position.
  • the offset amount from the excitation center to the lens principal point position is set to a frequently observed value during photography, and the measurement camera 11 is fixed to the table 12e.
  • the offset PY (12cPY) from the lens principal point position 11b to the excitation center obtained in FIG. 21 is taken as the value of equation (4).
  • L1 120 mm.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a vibration isolation performance evaluation method (shake evaluation method) of the measurement camera 11 by the vibration isolation performance evaluation means 15.
  • FIG. 22 steps having the same functions as those in the flow chart of FIG.
  • step S2201 the exposure time of the measurement camera 11 is set.
  • the focal length of the photographing lens in the measurement camera 11 is 100 mm and the size of the image pickup device is a full-size format (36 mm in width and 24 mm in height), it is initially set to 1/100 second.
  • step S ⁇ b>2202 the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the blur amount in the set exposure time of the measurement camera 11 .
  • This is a step of obtaining the blur amounts 2302P and 2302Y in FIG. 23B in a state where there is no blur, and obtains the reference blur amount, which is the blur peculiar to the measurement camera 11, by averaging for each exposure time set in step S2201. It is intended to
  • step S2203 the process returns to step S2201 until the exposure time to be measured is completed.
  • the exposure time is set by increasing the exposure time each time the flowchart loops, and exiting step S2203 at a predetermined exposure time (1/2 second or the like).
  • step S2204 the vibration tables 12P, 12Y, and 12R are driven based on the vibration waveform data 12d. Subsequently, in step S2205, the exposure time is set as in step S401.
  • step S ⁇ b>2206 the anti-shake performance evaluation means 15 obtains the amount of blurring in the set exposure time of the measurement camera 11 .
  • This is a step for obtaining blurring amounts 2303P and 2303Y in FIG. 23A in the state of blur, and is obtained by averaging for each exposure time set in step S2205.
  • step S2207 the process returns to step S2106 until, for example, 100 shots are taken with the same exposure time. Since the excitation waveform data uses an irregular waveform, the blur amount obtained from the measurement camera 11 differs for each measurement. Therefore, the amount of blurred blur is stabilized by shooting a plurality of times in the loop of steps S2107 to S2207 and averaging them in step S2206 to obtain an average amount of blurred blur.
  • step S2208 the anti-vibration performance evaluation means 15 obtains the difference between the average blurring amount recorded in step S2207 and the reference blurring amount recorded in step S2202 for each exposure time, and records it as the blurring amount. Subsequently, in step S2209, similarly to step S2203, the process returns to step S2205 until the exposure time to be measured ends.
  • the exposure time is set by increasing the exposure time each time the flow chart loops. When the exposure time reaches a predetermined exposure time (1/2 second or the like), step S2209 is exited and the flow ends.
  • FIG. 24(a) is a graph of the shake amount obtained in step S2208.
  • FIG. 24(a) is a graph for evaluation of image stabilization performance in a state where image deterioration due to shift shake occurs.
  • the horizontal axis represents the exposure time, and the exposure time increases toward the right.
  • the vertical axis is the blur amount.
  • a solid-line curve 2401a is the blur curve obtained in step S2208 when the vibration isolation function of the measurement camera 11 is turned on, and a broken-line curve 2402 is a theoretical blur curve amount when the vibration reduction function of the measurement camera 11 is turned off. be.
  • 2002-200003 describes a theoretical curve in a state in which there is no shift blur, and this curve is also used in the present embodiment, and a curve obtained by multiplying the amount of shift blur by a magnification G is used.
  • the magnification G is obtained by the following formula (5).
  • FIG. 24(b) is a graph for evaluation of anti-vibration performance in a state in which image deterioration due to shift shake does not occur.
  • a solid curve 2401b is a blur curve obtained when the vibration isolation function of the measurement camera 11 is turned on, and a dashed curve 2402b is a theoretical blur curve amount when the vibration compensation function of the measurement camera 11 is turned off. Since image deterioration due to shift blurring does not occur, the theoretical blurring amount is a value that is not multiplied by the magnification shown in equation (5).
  • the exposure times C and D at which the predetermined allowable blur amount threshold value 2403 intersects with the blur curve 2402b when the anti-vibration function is off and the blur curve 2401b when the anti-vibration function is on are read from the graph. Then, the interval m (204b), which is the anti-vibration performance in a state where there is no image deterioration due to shift shake, is evaluated.
  • the image stabilization performance of the measurement camera 11 can be expressed as follows.
  • n steps with image deterioration due to shift blur, at image magnification ⁇
  • Anti-vibration performance m steps (no image deterioration due to shift shake)
  • image stabilization performance against image deterioration due to shift blur can be extracted from blur including shift blur and expressed as follows.
  • ⁇ Shift blur correction performance mn steps (at image magnification ⁇ )
  • the lens principal point position is offset by an appropriate amount from the excitation center of the vibration table 12 based on the method of obtaining the lens principal point position 11b in the measurement camera 11 and the obtained lens principal point position 11b, thereby improving the vibration isolation performance. evaluate. This enables highly accurate vibration isolation performance evaluation.
  • the object (chart 14), the photographing means (measuring camera 11) for photographing the object, and the photographing means are fixed, and the excitation center different from the lens principal point position of the photographing means is set. and an anti-vibration performance evaluation means 15 .
  • the anti-vibration performance evaluation means 15 can evaluate the anti-vibration performance from the subject image of the photographing means obtained during vibration by the vibrating means.
  • the anti-vibration performance evaluation means 15 evaluates the amount of image deterioration due to shift shake obtained by vibrating the photographing means (measuring camera 11) by offsetting the excitation centers 12bP and 12bY of the shaking table 12, and A lens principal point position 11b at . Then, the anti-vibration performance evaluation means 15 offsets the obtained lens principal point position 11b from the excitation center of the vibrating table 12, and determines the angle blur due to the image deterioration due to the angular blur and shift blur when the photographing means is vibrated. and anti-vibration performance due to shift shake.
  • the anti-vibration performance evaluation means 15 evaluates the anti-vibration performance due to the angular shake from the image deterioration due to the angular shake when the photographing means is vibrated by aligning the lens principal point position 11b with the excitation center of the vibration table 12. evaluate. Then, the anti-vibration performance evaluation means 15 determines the difference between the anti-vibration performance due to the angular shake and the anti-vibration performance due to the shift shake as the anti-vibration performance due to the shift shake.
  • FIG. 26 is a perspective view of the evaluation device 100d in this embodiment.
  • the evaluation apparatus 100d differs from the configuration in FIG. 19C in that the chart 14, which is the object, has a collimated light source 14c and a point light source 14d (non-collimated light source).
  • the light source control means 2601 controls lighting of the collimate light source 14c and the point light source 14d.
  • the light source control means 2601 turns on the point light source 14d and turns off the collimate light source 14c.
  • the point light source 14d corresponds to the point image 14a in the first embodiment, and the anti-vibration performance evaluation means 15 can obtain the anti-vibration performance due to the shift shake and the angular shake shown in FIG. 24(a).
  • the anti-vibration performance evaluation means 15 evaluates the anti-vibration performance due to only the angular shake shown in FIG. can ask. This is because the collimated light source 14c is parallel light and can be regarded as a light source from infinity.
  • the image magnification can be regarded as substantially zero, so even if shift blurring occurs, image deterioration due to it does not occur. That is, as shown in FIG. 19(a), even when the lens principal point position 11b is offset from the excitation center 12bP and 12bY, if the object is the collimated light source 14c, image deterioration due to shift blurring will occur. do not have.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of the collimated light source 14c. It comprises a lens barrel 2701 , a lens 2702 fixed to the lens barrel 2701 , a diaphragm 2704 arranged at the focal length position of the lens 2702 , a diffusion plate 2703 provided behind the diaphragm 2704 , and a light source 2705 . Since the diaphragm 2704 is provided at the focal length position of the lens 2702, the light flux 2706 emitted from the diaphragm 2704 passes through the lens 2702 and becomes parallel light (collimated light).
  • the parallel light is the light source of the object at an infinite position, and the image magnification is inversely proportional to the photographing distance, so the photographing magnification of the measurement camera 11 is extremely small. Therefore, the image magnification coefficient in equation (1) becomes zero, and the blur amount on the image plane becomes a function only of the angular blur and the focal length of the photographic optical system.
  • the luminous flux 2706 in the collimated light source 14c ideally becomes a parallel luminous flux, but in practice the luminous flux spreads. In order to prevent this, it is necessary to minimize the size of the luminous flux emitted from the diaphragm 2704 and lengthen the focal length of the lens 2702 .
  • a diffusion plate 2703 is provided in front of a light source (LED) 2705 in order to eliminate unevenness in the luminous flux emitted from the diaphragm 2704 .
  • the light source 2705 may use a laser beam that is close to a point light source instead of an LED.
  • the evaluation apparatus of this embodiment has a plurality of subjects (collimated light source 14c and point light source 14d) and imaging means (measurement camera 11) for imaging the subjects.
  • the evaluation device includes a vibration means (vibration table 12) to which the photographing means is fixed and which has a vibration center different from the position of the principal point of the lens of the photographing means; and an anti-vibration performance evaluation means 15 for evaluating blurring from a plurality of subject images.
  • the plurality of objects are the collimated light source 14c and the point light source 14d, and the light source control means 2601 evaluates the camera shake due to the shift blur and the angular blur of the photographing means when the point light source is turned on, and evaluates the camera blur due to the angular blur of the photographing means when the collimated light source is turned on Evaluate camera shake.
  • FIG. 28 is a simple flow chart for evaluation of the vibration isolation performance of the measurement camera 11 by the vibration isolation performance evaluation means 15. Steps having the same functions as those in the flowchart of FIG. It is also assumed that the lens principal point position 11b of the measurement camera 11 has already been obtained.
  • the lens principal point position 11b of the measurement camera 11 is, as shown in FIG. is installed in
  • step S2801 the point image 14a is captured using the measurement camera 11 in which the shaking table is stopped and there is no blurring, and the image magnification ⁇ is calculated.
  • an object with a known length such as a scale is also photographed, the number of pixels of the object with a known length in the photographed image data is read by the vibration isolation performance evaluation means 15, and the image magnification ⁇ is determined. Calculate and record.
  • the image magnification is the ratio of the size of the subject on the imaging plane to the size of the actual subject, using the number of pixels of the object of known length read by the anti-vibration performance evaluation means 15, the following formula (6 ).
  • Lk Actual known length
  • Pk Number of pixels of known length on imaging plane
  • Ls Diagonal length of imaging plane
  • Ps Number of pixels corresponding to diagonal length of imaging plane
  • Ls and Ps are imaging Although the diagonal length of the surface is the target, if there is a location such as vertical width or horizontal width in which the length and the number of pixels correspond to each other on the imaging surface, that value may be used instead for calculation. Note that this step may be omitted if the shooting distance is known in advance.
  • the amount of blur which is the amount of image deterioration obtained in S2208, includes shift blur and angular blur.
  • the lens principal point position 11b is aligned with the vibration centers 12bP and 12bY, and only the vibration tables 12P and 12Y are driven without driving the vibration table 12R, and the flow described in FIG. 28 is repeated.
  • the amount of blurring obtained in S2208 is only angular blurring, so the amount of blurring due to shift blurring can be obtained by subtracting the amount of blurring obtained this time from the amount of blurring previously obtained.
  • the image magnification or the object distance is adjusted to the conditions at the time of the previous measurement when the lens principal point position and the excitation center are separated.
  • FIG. 29(a) is a vibration reduction performance evaluation graph in a state in which image deterioration occurs only due to shift shake at image magnification ⁇ .
  • the horizontal axis represents exposure time, and the exposure time increases toward the right.
  • the vertical axis is the blur amount.
  • a solid-line curve 2901a is a shift blur curve obtained when the anti-vibration function of the measurement camera 11 is turned on, and is a curve due to the shift blur obtained by the method described in the previous explanation of the flow.
  • a dashed curve 2902a is a theoretical shift blur amount curve when the anti-vibration function of the measurement camera 11 is turned off. A method for calculating the theoretical shift blur amount will be described later.
  • the shift blur is determined by the relationship between the movement amount Y (1901x, 1901y, 1901r) of the lens principal point 11b and the image magnification.
  • the amount of shift blur that occurs on the imaging plane of the camera is the amount of movement of the lens principal point caused by the vibration component that coincides with the in-plane direction, and the image magnification. multiplied by Therefore, when the rotation angle of the excitation waveform data is small, the theoretical shift shake amount Yth can be obtained from equations (1), (2), and (3) as follows.
  • Yxt L1 ⁇ t1
  • Yyt L1 ⁇ t2+L2 ⁇ t3 (9)
  • Yxt Sum of movement amounts by excitation waveform data in arrow 1901x and arrow 1901r directions
  • Yyt Movement amount by excitation waveform data in arrow 1901y direction
  • Rotation angle of excitation waveform data ⁇ t2: Rotation angle of excitation waveform data around Y ⁇ t3: Rotation angle of excitation waveform data around R Calculate the theoretical shift blur amount at each exposure time from Equation (7) and display it on a graph.
  • FIG. 29B is a vibration isolation performance evaluation graph obtained by normalizing each shift blur in FIG.
  • a solid curve 2901b is a normalized shift blur curve of 2901a in FIG. 29(a).
  • a dashed curve 2902b is a theoretical shift blur amount curve obtained by normalizing 2902a in FIG.
  • the shift blur that occurs on the image plane of the camera is expressed by multiplying the amount of movement of the lens principal point by the image magnification. Therefore, even if the movement amount of the lens principal point is the same, the value of the shift blur on the image plane changes if the image magnification differs.
  • the image magnification is fixed to enable comparison of the blur amount ⁇ including the shift blur under the same conditions, but it is not always possible to compare under the same conditions. do not have. Therefore, in order to uniformly compare horizontal shift blur regardless of the image magnification, it is necessary to normalize the blur amount.
  • the theoretical shift blur amount Yth and the shift blur ⁇ y are normalized by the following equations (10) and (11).
  • the broken blur curve 2902b in FIG. 29(b) is a graphical representation obtained by normalizing the theoretical shift blur amount at each exposure time from Equation (10).
  • a solid-line blur curve 2901b is obtained by normalizing the amount of shift blur when the anti-vibration function of the camera is turned on by using equation (11) and expressing it on a graph.
  • the normalized shift blur correction performance from FIG. H can be read from the graph.
  • the larger the interval t (2904b) between the exposure times G and H the higher the image stabilization performance of the shift shake is evaluated as a camera.
  • shift blur is obtained based on the configuration of the third embodiment, but shift blur may be obtained using the configuration of the fourth embodiment.
  • the present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.
  • a circuit for example, ASIC
  • each embodiment it is possible to provide an evaluation device, an evaluation method, and a program capable of highly accurately evaluating the anti-vibration performance around the optical axis of a photographing means. Further, according to each embodiment, it is possible to provide a method for manufacturing an imaging means capable of highly accurate blur correction.

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Abstract

【課題】撮影手段の光軸回りに対するブレ補正機能の効果を高精度に評価することが可能なブレ評価装置を提供する。 【解決手段】撮影手段(11)の光軸回りの防振性能を評価する評価装置(100)であって、撮影手段に対向して配置され、撮影手段の光軸(10)とは異なる位置に第1の特徴点(14a)を有する被写体(14)と、撮影手段を加振する加振手段(13)と、加振手段により加振された状態において撮影手段で撮影された被写体の画像を評価する評価手段(15)とを有する。

Description

評価装置、評価方法、撮影手段の製造方法、およびプログラム
 本発明は、撮像手段の防振性能を評価する評価装置に関する。
 特許文献1には、加振装置の加振台に被測定カメラ(撮像手段)を固定した状態で、チャートを被測定カメラで撮影し、その結果得られた画像をコンピュータで解析することにより、被測定カメラのブレ補正機能の効果を測定する測定装置が開示されている。
国際公開第2013/076964号
 しかしながら、特許文献1に開示された測定装置では、撮影手段の光軸回りの防振性能を高精度に評価することができない。
 そこで本発明は、撮影手段の光軸回りの防振性能を高精度に評価することが可能な評価装置、評価方法、撮影手段の製造方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
 本発明の一側面としての評価装置は、撮影手段の光軸回りの防振性能を評価する評価装置であって、前記撮影手段に対向して配置され、該撮影手段の光軸とは異なる位置に第1の特徴点を有する被写体と、前記撮影手段を加振する加振手段と、前記加振手段により加振された状態において前記撮影手段で撮影された前記被写体の画像を評価する評価手段とを有する。
 本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
 本発明によれば、撮影手段の光軸回りの防振性能を高精度に評価することが可能な評価装置、評価方法、撮影手段の製造方法、およびプログラムを提供することができる。
第1実施形態における評価装置の斜視図である。 第1実施形態におけるブレ評価方法のフローチャートである。 第1実施形態における軌跡画像である。 第1実施形態における防振性能評価のグラフである。 第1実施形態における別の評価装置の斜視図である。 第1実施形態における別の軌跡画像である。 第2実施形態における評価装置の斜視図である。 第2実施形態における軌跡画像である。 第2実施形態における重心軌跡抽出のグラフである。 第2実施形態におけるブレ算出のグラフである。 第2実施形態におけるブレ測定方法のフローチャートである。 第2実施形態におけるブレ評価方法のフローチャートである。 第2実施形態における防振性能評価のグラフである。 第2実施形態における理論ブレ算出のグラフである。 第2実施形態における被写体走査の制御図である。 第2実施形態における軌跡変化測定手段のブロック図である。 第2実施形態における測定カメラの取り付け誤差の説明図である。 第2実施形態における別の評価装置の斜視図である。 第3実施形態における評価装置の模式図である。 第3実施形態におけるブレボケ軌跡画像である。 第3実施形態におけるレンズ主点位置の算出方法のフローチャートである。 第3実施形態におけるブレ評価方法のフローチャートである。 第3実施形態における別のブレボケ軌跡画像である。 第3実施形態における防振性能評価のグラフである。 第3実施形態における角度ブレ測定の説明図である。 第4実施形態における評価装置の斜視図である。 第4実施形態におけるコリメート光源の説明図である。 第5実施形態における防振性能評価フローチャートである。 第5実施形態における防振性能評価グラフである。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
 (第1実施形態)
 まず、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態における手ブレ量測定方法(ブレ評価方法)を実行し、ブレ補正機能の効果(以下、防振性能と呼ぶ)を評価する評価装置100の斜視図である。本実施形態および後述の第2実施形態では、撮影手段の光軸回りのブレが像劣化を引き起こすことに着目し、光軸回りの方向の防振性能評価方法を提供することで、より高精度に防振性能の評価を行う。まず、従来は評価の対象ではなかった撮像手段の光軸回りのブレに対する防振性能の評価方法を説明する。
 測定カメラ(撮影手段)11は、加振台(加振手段)12に固定され、加振手段12は測定カメラ11の光軸10を中心にして矢印12R方向(回転方向)に回転加振される。そして加振台12は、加振波形データ13に基づいて駆動される。加振波形データ13は、撮影者が測定カメラ11を把持し、撮影を行う際の平均的なモデルブレ波形である。測定カメラ11は、点像(第1の特徴点)14aを有するチャート(被写体)14と正対(対向)して配置されている。測定カメラ11で撮影したチャート14の画像データ(被写体の画像)は、防振性能評価手段(評価手段)15に入力される。本実施形態において、チャート14の中央(測定カメラ11の光軸10、すなわち測定カメラの撮像構図の中心)から距離L(矢印14b)だけ離れた周辺位置に点像14aが設けられている。すなわちチャート14は、測定カメラ11の光軸10とは異なる位置(測定カメラ11の撮像構図の中心ではない位置)に点像14aを有する。
 次に、測定カメラ11の防振性能の評価について説明する。図2は、測定カメラ11の防振性能を評価するブレ評価方法のフローチャートである。図2の各ステップは、主に、防振性能評価手段15により実行される。
 まずステップS201において、加振台12の駆動を止めると共に、測定カメラ11の防振機能をオンにする。続いてステップS202において、測定カメラ11の露光時間を設定する。例えば、測定カメラ11の光学系(撮影レンズ)の焦点距離が100mm且つ撮像素子のサイズがフルサイズフォーマット(横36mm、縦24mm)の場合には、初期の露光時間を1/100秒に設定する。続いてステップS203において、測定カメラ11は、設定された露光時間でチャート14を撮影する。続いてステップS204において、防振性能評価手段15は、測定カメラ11に設定した露光時間におけるボケ量を求める。これは、ブレのない状態において、図3(b)に示される移動軌跡の点画像32からボケ量32Rを求めるステップに相当し、測定カメラ11に特有のボケである基準ボケ量をステップS202にて設定される露光時間ごとに平均して取得することを目的とする。なおボケ量32Rは、ステップS203にて撮影された1枚の画像(時間的に同一の同一被写体画像)から求められる。すなわち、複数の画像を連続撮影し、そのときの各画像或いは合成画像の点像変化をボケ量とするものではない。
 続いてステップS205において、防振性能評価手段15は、測定カメラ11が規定枚数(例えば10枚)の画像が撮影済であるか否かを判定する。測定カメラ11が規定枚数の画像を撮影するまで、ステップS203、S204を繰り返す。一方、測定カメラ11が規定枚数の画像を撮影した場合、ステップS206に進む。
 ステップS206において、防振性能評価手段15は、露光パラメータとして測定対象の露光時間が全て終了したか否か判定する。測定対象の露光時間が全て終了するまで、ステップS202~S205を繰り返す。一方、測定対象の露光時間が全て終了した場合、ステップS207に進む。露光時間の設定は、フローチャートのループが回るごとに露光時間を長くし、所定の露光時間(1/2秒など)でステップS206を抜ける。
 ステップS207において、評価装置100は、加振台12を加振波形データ13に基づいて駆動する。続いてステップS208において、ステップS202と同様に露光時間を設定する。続いてステップS209において、ステップS203と同様に、測定カメラ11は、設定された露光時間でチャート14を撮影する。続いてステップS210において、防振性能評価手段15は、測定カメラ11に設定された露光時間におけるブレボケ量を求める。これは、ブレのある状態において、図3(a)に示されるブレ軌跡33からブレボケ量33Rを求めるステップに相当し、ステップS208にて設定される露光時間ごとに平均して取得する。ボケ量33Rは、ステップS209にて撮影された1枚の画像(時間的に同一の同一被写体画像)から求められる。すなわち、複数の画像を連続撮影し、そのときの各画像或いは合成画像の点像変化をボケ量とするものではない。
 続いてステップS211において、防振性能評価手段15は、同一露光時間で、測定カメラ11が規定枚数(例えば100枚)の画像が撮影済であるか否かを判定する。測定カメラ11が規定枚数の画像を撮影するまで、ステップS209、S210を繰り返す。一方、測定カメラ11が規定枚数の画像を撮影した場合、ステップS212に進む。加振波形データ13は不規則な波形を用いているため、測定カメラ11から得られるブレボケ量は測定ごとに異なる値になる。そこでステップS209~S211のループで複数回撮影し、ステップS210で平均化して平均ブレボケ量とすることで、ブレボケ量を安定化させる。
 ステップS212において、防振性能評価手段15は、ステップS210にて記録した平均ブレボケ量とステップS204にて記録された基準ボケ量との差を各露光時間で求めてブレ量δとして記録する。続いてステップS213において、ステップS206と同様に、防振性能評価手段15は、露光パラメータとして測定対象の露光時間が全て終了したか否か判定する。測定対象の露光時間が全て終了するまで、ステップS208~S212を繰り返す。一方、測定対象の露光時間が全て終了した場合、本フローを終了する。露光時間の設定は、フローチャートのループが回るごとに露光時間を長くし、所定の露光時間(1/2秒など)でステップS213を抜ける。
 ステップS212にて求めたブレ量δとオフセットLとに基づいて、光軸回りのブレ補正残りθ=tan(δ/L)が求められる。光軸回りのブレ補正残りθは、図4のグラフに示される。図4は、防振性能評価のグラフである。図4において、横軸は露光時間であり、右に行くほど露光時間が長くなる。また縦軸は、光軸回りのブレ量とブレ補正残りθである。実線の曲線41は、測定カメラ11の防振機能をオンにしたときにステップS212から求めた光軸回りのブレ補正残り曲線である。破線の曲線42は、測定カメラ11の防振機能をオフしたときの光軸回りのブレ量の理論曲線である。ブレ量理論曲線については、特許文献1に記載されているため、その詳細な説明を省略する。理論曲線42とブレ補正残りブレ曲線41の所定の許容ブレ量閾値43との各々の交点となる露光時間A、Bをグラフから読み取る。ここで、露光時間A、Bの間隔n(44)が大きいほど、光軸回りの防振性能が高いカメラとして評価される。
 図5は、本実施形態における別の評価装置100aの斜視図である。評価装置100aでは、チャート14の左右の異なる領域に2つの特徴点である点像(第1の特徴点)14aおよび点像(第2の特徴点)14cが設けられている。図6(a)および図6(b)は、評価装置100aにおける軌跡画像であり、図3(a)および図3(b)と同様に、ブレ軌跡33a、33bからブレボケ量33Ra、33Rbをそれぞれ求める。ここでブレ軌跡33a、33bの大きさが異なるのは、測定カメラ11の光軸10と加振台12の加振軸とがずれていることが原因である。そのため、各々から得られるブレボケ量33Ra、33Rbを平均化して光軸回りのブレボケ量とする。このように、複数点の軌跡画像を平均化することで、光軸回りの防振性能を精度よく評価することができる。
 以上のように、本実施形態の評価装置100、100aは、撮影手段(測定カメラ11)の光軸回りの防振性能を評価する。評価装置は、撮影手段に対向して配置され、撮像構図の中心ではない位置(光軸10とは異なる位置、すなわち周辺に対応する位置)に第1の特徴点(点像14a)および第2の特徴点(点像14c)を含む被写体(チャート14)を有する。また評価装置は、撮影手段を加振する加振手段(加振台12)、および、加振手段により加振された状態において撮影手段で撮影された被写体(同一被写体)の画像(一枚の画像)を評価(解析)する評価手段(防振性能評価手段15)を有する。
 好ましくは、防振性能評価手段15は、異なる領域に設けられた第1の特徴点(点像14a)と第2の特徴点(点像14c)のそれぞれに関するブレの平均値を用いて、撮影手段が補正しきれずに画像に残った撮影手段の光軸回りのブレを評価する。これにより、光軸回りのブレに対する防振性能を評価することができる。なお、複数の特徴点は、2つに限定されるものではなく、3つ以上の特徴点であってもよい。
 本実施形態によれば、光軸回りのブレが像劣化を引き起こすことに着目し、その方向の防振性能評価方法を実行することで、高精度に防振性能を評価することができる。
 (第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。図7は、本実施形態における手ブレ量測定方法(ブレ評価方法)を実行し、防振性能を評価する評価装置100bの斜視図である。評価装置100bにおいて、測定カメラ11で撮影したチャート画像は、軌跡変化測定手段(測定手段)16に入力される。軌跡変化測定手段16は、撮影されたチャート画像から後述する重心軌跡を求め、その結果を防振性能評価手段15に送る。
 ここで、本実施形態における特徴は三つある。第一に、チャート14はアクチュエータ(走査手段)71により矢印72方向に走査可能であり、測定カメラ11がチャート14を撮影している間にチャート14は矢印72方向に走査されることである。第二に、チャート14には2つの点像14a、14cが設けられており、軌跡変化測定手段16は測定カメラ11が撮影した点像画像の各軌跡位置における重心を求めることである。第三に、点像14aから得られた軌跡波形と点像14cから得られた軌跡波形との差の変化に基づいて、光軸回りの回転ブレの防振性能を評価することである。以下、これらの特徴について詳述する。
 図8は、手ブレが発生している状態において測定カメラ11が撮影した画像(軌跡画像)である。図8において、画像81には中心ではない位置に配置された第1の特徴点(点像14a)および第2の特徴点(14c)が撮影中に走査されたことによる点像画像82a、82bの軌跡が写し込まれる。軌跡変化測定手段16は、画像82a、82bの水平方向の射影を求めると共に各水平位置における輝度の重心を求める。
 図9(a)は、図8の画像の重心を求めた後に二値化した重心軌跡抽出のグラフであり、横軸は測定カメラ11に設けられた撮像素子の横画素、縦軸は縦画素をそれぞれ示す。波形91aは各横画素における点像82aの縦画素重心位置をつなげた軌跡波形(第1の重心軌跡)、波形91bは各横画素における点像82bの縦画素重心位置をつなげた軌跡波形(第2の重心軌跡)である。ここで測定カメラ11には光軸回りの回転ブレを与えているため、軌跡波形91a、91bは極性が逆になる。そのため、それらの差である軌跡波形91c(図9(b))は光軸回りの回転ブレのみ抽出し、それ以外の方向のブレは相殺される。なお、以上の処理は防振性能評価手段15が行う。
 このように重心軌跡を求めているために、第1実施形態で説明した測定カメラに特有の光学性能や画像処理により発生する基準ボケ量の影響をなくすことができる。また、光軸10を挟んだ左右画像の軌跡波形の差を求めることで、角度ブレやシフトブレなどの光軸回り以外のブレをキャンセルすることができ、高精度の防振評価が可能になる。
 次に、防振性能評価手段15が測定カメラ11の露光時間ごとのブレ量を求める方法について説明する。図10(a)は、図9(b)における軌跡波形91を測定カメラ11の露光時間101a~101dの複数の算出領域で区切ったブレ算出のグラフである。図10(a)において、露光時間101a~101dを併記している。
 測定カメラ11の撮影倍率とチャート14の定速走査速度を乗じた値が測定カメラ11の撮像素子上での像面速度になる。像面速度を撮像素子の画素サイズで割ると、時間当たりの移動画素数(画素速度)が得られる。そのため、露光時間(例えば1/60秒)に画素速度を乗ずるとその露光時間当たりの移動画素数が得られるため、図10(a)の横軸画素数を露光時間と対応させることができる。図10(a)では、露光時間101a(例えば1/60秒)から露光時間101d(例えば1/8秒)までの複数の算出領域を算出始点101から区切る。ブレ量は、図10(b)に示されるように、各露光時間(例えば露光時間101a)における軌跡波形91cの最大最小値の間隔91dにおける画素数で求める。
 或いは別の方法として、図10(c)に示されるように、軌跡波形の最大最小値と露光時間101aで囲まれる長方形103を軌跡波形91cが区切る面積S1、S2を求め、面積S1、S2の小さい方を露光時間101aで割ってブレ量とする。図10(b)において、算出始点101から区間104の間はブレが少なく画像の劣化は少なく、その後の短い時間でブレが増える。そのようなブレの場合には、ブレ量91dではブレによる画像劣化を正しく表していない。それに対して、図10(c)で説明した方法では、露光時間中におけるブレの曲線を反映したブレを求めることができる。
 図10(a)において、区切った露光時間101a~101dの間のブレ量を一度に求めることができる。第1実施形態では露光時間ごとに測定カメラ11を撮影したが、本実施形態の方法ではそのような作業は不要になる。さらに図10(a)で設定した実線の算出始点101を1画素右にずらした破線の算出始点95から破線の算出領域95a~95dを設定し(図10(d))、設定した露光時間ごとにブレ量を求める。図10(d)の測定を軌跡波形91dが連続する区間で順に画素をずらして進め得られた大量のブレ量データを算出領域(露光時間)ごとに平均化することで、安定的にブレ量を求める。第1実施形態では各露光時間において測定カメラ11を用いて大量の画像を取得し、得られた画像を処理することでブレ量を求めたが、本実施形態ではそのような作業も不要になる。
 前述したように、第1実施形態では、測定カメラ11の撮影画像のボケ量からブレ量を求めた。しかしそのような方法では、加振していないときにおける測定カメラ11に特有の画像のボケ(基準ボケ量)と加振しているときにおけるブレによる画像のボケ(ブレ量)とを精度よく分離することは難しい。それに対して、図10(a)~(d)を参照して説明したように、本実施形態では、点像の重心軌跡波形から直接精度の良いブレ量を求めることができ、更に二つの軌跡波形の差を求めることで、同相成分ノイズである外乱ブレを除去することができる。
 図11は、測定カメラ11によるチャート14撮影の簡易的な測定方法のフローチャートである。まずステップS1101において、測定カメラ11の露光時間を設定する。露光時間1/60秒から2秒までのブレ量を測定する場合の露光時間は、最長露光時間2秒の倍である4秒に設定される。チャート14における点像14aの明るさは、設定した露光時間と絞り値およびISO感度で適正露出となるように照明を調整するか、或いは測定カメラ11の撮影系にNDフィルタを取り付ける。
 続いてステップS1102において、測定カメラ11の防振機能をオンにする。後述するように、本実施形態では防振機能オフでのブレ量測定は不要である。続いてステップS1103において、加振台12を動作させて、矢印12R方向に測定カメラ11の加振を開始する。続いてステップS1104において、チャート14を矢印72Y方向に走査する。続いてステップS1105において、加振中の測定カメラ11で操作している点像14a、14cの撮影を開始する。続いてステップS1106において、撮影が例えば4秒の撮影が終了するまでステップS1106を循環して待機する。そして撮影終了後に本フローを終了する。これにより、図8に示されるような一枚の画像が得られる。図8の画像は、時間的に同一の同一被写体画像であり、複数の画像を連続撮影した画像或いはそれらの合成画像ではない。
 図12は、図11のフローで得られた画像から測定カメラ11の光軸回りのブレ補正残りを算出する軌跡変化測定手段16および防振性能評価手段15によるブレ評価方法のフローチャートである。
 まずステップS1201において、軌跡変化測定手段16は、図8の一枚の画像81を取り込む。続いてステップS1202において、軌跡変化測定手段16は、画像81を枠83a、83bで各々トリミングする。続いてステップS1203において、軌跡変化測定手段16は、枠83a、83bの画像における点像の重心位置を求め、図9(a)の軌跡波形91a、91bを抽出する。また軌跡変化測定手段16は、軌跡波形91aと91bから差軌跡波形91cを求める。
 続いてステップS1204において、防振性能評価手段15は、図10(a)に示されるブレ量の算出始点101を設定する。続いてステップS1205において、防振性能評価手段15は、ブレ量の算出領域を設定する。具体的には、防振性能評価手段15は、軌跡波形91cに対して、図10(a)に示されるように、第1の算出領域(露光時間101a)の区間を設定する。続いてステップS1206において、図10(c)に示されるような方法を用いて設定した算出領域における軌跡波形91cのブレ量を求めて、ブレ量Rとする。なお、ステップS1205までは、図10(c)に示されるように縦軸は縦画素であるため、ステップS1206以降は一般化するために画素の大きさを縦画素数に乗じてブレ量Rを例えばμmとする。
 続いてステップS1207において、防振性能評価手段15は、設定した算出領域のブレ量の算出が終了したか否かを判定する。ブレ量の算出が終了していない場合、ステップS1205に戻り、次の区間(例えば図10(a)の第2の算出領域(露光時間101b))を設定してステップS1206でその算出領域におけるブレ量Rを記録する。一方、防振性能評価手段15は、図10(a)における全ての算出領域(露光時間101a~101d)のブレ量Rを記録すると、ステップS1208に進む。
 ステップS1208において、防振性能評価手段15は、次の算出始点を設定する。すなわち防振性能評価手段15は、図10(d)における算出始点105を設定する。続いてステップS1209において、防振性能評価手段15は、設定した算出始点における各算出領域のブレ量Rを全て算出できたか否かを判定する。未算出の算出始点がある場合、ステップS1205に戻り、防振性能評価手段15はブレ量の算出を続ける。一方、全ての算出始点における各算出領域のブレ量Rの算出が終了すると、ステップS1210に進む。ステップS1210において、防振性能評価手段15は、記録された各算出始点におけるブレ量Rを区算出領域別に平均して、平均ブレ量Rを求める。
 図13は、防振性能評価のグラフであり、上記ブレ算出で求められた平均ブレ量Rを示している。図13において、横軸は露光時間であり、例えば図10(a)における露光時間101a~101dの算出領域を露光時間に対応させて順に並べる。横軸は右に行くほど露光時間が長くなる。また縦軸は平均ブレ量Rである。実線の曲線1301は、図12のフローで求めた平均ブレ量R曲線であり、測定カメラ11の防振機能をオンした時のブレ補正残り量となる。破線の曲線1302は、防振機能をオフした時のブレ量となる。ここで曲線1302は、測定カメラ11から得られた結果ではなく理論的に得られる数値をプロットした理論曲線である。以下、理論曲線を用いることができる理由を説明する。
 前述したように、ブレ量は点像の重心軌跡波形を利用して求まる。そのため、カメラの各機種固有の光学性能や画像処理がブレ量に影響することはなく、防振性能のみを評価することができる。そして防振機能をオフした場合には、どのようなカメラであっても加振台12の加振波形データ13に基づいたブレ量が得られるため、防振機能オフにおけるブレ量をカメラごとに測定する必要はない。理論曲線1302は、図12におけるステップS1204以降と同様に、以下の(1)~(4)のように求められる。図14は、理論ブレ算出のグラフであり、横軸は波形データ設定時間、縦軸はブレ量をそれぞれ示す。
(1)図14に示されるように、加振波形データ13である回転角度θにオフセットLを乗ずることで、像面での防振オフ時のブレ量を求める。
(2)算出始点1402を設定し、図10(c)と同様に、算出始点1402における各算出領域1402a~1402dにおけるブレ量Rを求める。
(3)算出始点をずらして各算出領域1402a~1402dにおけるブレ量Rを求める。
(4)各算出始点におけるブレ量Rを各算出領域で平均化して、平均ブレ量Rを求める。
 以上の計算で得られた図13の理論曲線1302および防振機能オンにおける平均ブレ量R曲線1301の所定の許容ブレ量閾値1303との各々の交点となる露光時間A、Bをグラフから読み取る。露光時間Aと露光時間Bとの差1304が大きいほど、光軸回りの回転ブレに対する防振性能が高いことを示す。このため、露光時間Aと露光時間Bとの差1304に基づいて防振性能を評価することができる。
 ここで、測定の精度を向上させる機能について説明する。図8に示される点像画像の軌跡82a、82bの位置と枠83a、83bの位置との関係がずれると、点像画像の正確なトリミングができない。また、画像81における点像画像の軌跡82a、82bの配置が変化すると、光学的な歪により点像画像の軌跡形状が変わる可能性がある。そのため、点像画像の軌跡82a、82bを画像81における常に同じ位置に写し込む機能を設ける。
 図15(a)および図15(b)は、被写体走査の制御図である。図15(a)において、測定カメラ11の撮影開始信号であるレリース信号は、走査指示手段(測定同期手段)1501に入力される。走査指示手段1501は、レリース信号を受けて、アクチュエータ(走査手段)71にチャート14の走査指示を行う。このように、撮影開始とチャート走査のタイミングを揃えておくことで、点像画像の軌跡82a、82bの画像81における位置関係は常に一定に保たれる。なお、チャート14走査開始から暫くは定速走査ではないため、その区間では正しい露光時間を設定できない。そこで、図10(d)に示される算出始点101を定速走査区間内に設定し、走査加速中の軌跡波形106ではブレ量を算出しないようにする。
 図15(b)では、チャート14の走査位置を検出する位置検出手段(測定同期手段)1502を設ける。位置検出手段1502は、チャート14が定速走査になる位置を測定カメラ11に送る。測定カメラ11は、位置検出手段1502から出力されるタイミングで撮影を行う。このような構成でも、点像画像の軌跡82a、82bの画像81における位置関係は常に一定に保たれる。そして、走査加速中のチャートは撮影されないために軌跡波形91cのスタート地点に算出始点101を設定することができ、算出されるブレ量を増やすことができる。
 図9を参照して説明したように、軌跡変化測定手段16は、測定カメラ11の撮影画像から対の点像の重心軌跡を抽出し、その差分軌跡波形を作り出している。図16は、軌跡変化測定手段16のブロック図である。測定カメラ11で撮影した画像81のトリミング枠83a、83bの内側にある点像画像の軌跡83a、83bはそれぞれ重心軌跡抽出部1601a、1601bにより重心軌跡が抽出される。そして抽出された重心軌跡91a、91bは、減算部1602で引き算されて重心軌跡91cとなる。前述したように引き算されることで、同相成分ノイズである角度ブレやシフトブレが相殺され、光軸回りの回転ブレのみが残る。
 図17(a)および図17(b)は、測定カメラ11の取り付け誤差の説明図である。図17(a)は、加振台12の回転加振軸1701に対して測定カメラ11の光軸1702がオフセット1703されて取り付けられた状態を示している。このようにオフセット取り付けが起きると、測定カメラ11の画面中心で回転加振によるシフトブレが発生する。また、図17(b)に示されるように加振台12の回転加振軸1701に対して測定カメラ11の光軸1702がチルト1704されて取り付けられた場合、回転加振により測定カメラ11に角度ブレが発生する。このようなシフトブレや角度ブレによる点像画像の軌跡変化は減算部1602で相殺できるため、測定カメラ11の取り付けによらず安定した光軸回り回転に対する防振性能を評価できる。
 次に、チャート14の走査方向は、測定カメラ11の水平方向に沿わせるのが好ましい。そこで、加算部1603により重心軌跡91a、91bを加算して、回転によるブレ軌跡を相殺された波形1604の傾きを求める。そして、その傾きがなくなるように(水平になるように)チャート14の走査方向を不図示の調整手段で調整する。なお、図17(a)および図17(b)に示される測定カメラ11の加振台12に対する取り付けが大きい場合、減算部1602においてもシフトブレ、角度ブレによる軌跡変化を十分に相殺できなくなる。このような場合でも、加算部1603の軌跡波形1604の変動を見ることで、取り付け誤差を調整することができる。すなわち軌跡変化測定手段16は、加算部1603により測定環境の良否を判定する。
 図7では、各特徴点としてチャート14の点像14a、14cを矢印72方向にシフト走査させるが、特徴点は点像に限定されるものではなく、特徴点として点光源を矢印72方向にシフト走査させてもよい。また図18に示される評価装置100cのように、コリメート光源1801a、1801bを矢印1802a、1802b方向にチルト走査させてもよい。
 このように対の点像を走査させ重心軌跡を求める。これにより、測定カメラ11に特有の光学性能や画像処理状態による影響を受けることがなく、且つ重心軌跡の差分にから光軸回りの回転ブレ補正残りを求める事で他の方向のブレによる誤差がない精度の高いブレ評価が可能である。
 以上説明したように、評価装置100bは、撮影手段(測定カメラ11)の光軸回りの防振性能を評価する。評価装置は、撮影手段に対向し少なくとも一つは撮像構図の中心ではない位置に配置された(少なくとも一つは周辺位置に設けられた)第1の特徴点(点像14a)および第2の特徴点(点像14c)を含むチャート14を有する。また評価装置は、チャート14を走査するアクチュエータ(走査手段)71と、撮影手段を加振する加振手段(加振台12)とを有する。また評価装置は、加振手段により加振された状態において撮影手段で撮影された第1の特徴点および第2の特徴点の軌跡画像(一枚の画像)を評価する防振性能評価手段15を有する。
 また評価装置は、撮影手段で撮影された第1の特徴点および第2の特徴点の軌跡画像から第1の特徴点の第1の重心軌跡および第2の特徴点の第2の重心軌跡を取得する軌跡変化測定手段16を有する。防振性能評価手段15は、軌跡変化測定手段16で取得された第1の重心軌跡および第2の重心軌跡(複数の重心軌跡波形)から、撮影手段が補正しきれなかった光軸回りのブレを評価することで、光軸回りのブレに対する防振性能を評価する。また、軌跡変化測定手段16は、第1の重心軌跡と第2の重心軌跡との差分軌跡(差分軌跡波形)を求め、防振性能評価手段15は差分軌跡から光軸回りのブレを評価することで、光軸回りのブレに対する防振性能を評価する。また、軌跡変化測定手段16は、第1の重心軌跡と第2の重心軌跡との加算軌跡(加算軌跡波形)に基づいて、撮影手段と加振手段と被写体とで構成される測定環境の良否を判定する。
 (第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態および後述の第4実施形態では、カメラが平行シフトしたときのブレ(シフトブレ)が像劣化を引き起こすことに着目し、シフトブレを含むブレの防振性能の評価方法を実行することで高精度な防振性能の評価を行う。
 図19(a)~(d)は、本実施形態における手ブレ量測定方法(ブレ評価方法)を実行する評価装置100dの模式図であり、図19(a)は側面図、図19(b)は上面図、図19(c)は背面図、図19(d)をそれぞれ示す。加振台12は、加振中心12bYの軸を中心にして矢印12aY方向に回転するヨー加振台12Yと軸12bPを中心にして矢印12aP方向に回転するピッチ加振台12Pと軸12bRを中心にして矢印12aR方向に回転するロール加振台12Rで構成されている。加振台12P、12Y、12Rはそれぞれ、加振波形データ13により駆動される。加振波形データ13は、各々の加振台12P、12Y、12Rで撮影者がカメラを把持し、撮影を行うときの平均的なモデルブレ波形である。加振テーブル12e上に固定された測定カメラ11は、被写体であるチャート14と距離14bで正対している。測定カメラ11で撮影したチャートの画像データは、防振性能評価手段15に入力される。なおチャート14は、図19(d)では点像14aで示されているが、これに限定されるものではない。
 図19(a)~(d)に示されるように、測定カメラ11は、加振台12の各加振中心12bP、12bY、12bRから離れた点に設けられている。測定カメラ11の撮影光学系の主点位置(レンズ主点位置11b)と加振中心(第1の加振中心)12bP、12bYとの距離は、オフセットPY(12cPY)である。また、レンズ主点位置11bと加振中心(第2の加振中心)12bRとの距離は、オフセットR(12cR)である。このように各軸加振中心に対しレンズ主点位置11bをオフセットさせることで、撮影者がカメラを把持したときと同じ状態を再現している。
 ここで、オフセットによる撮像面上におけるブレ量の影響を説明する。加振台12により加振される測定カメラ11の撮像面上でのブレ量は、以下の式(1)で求められる。
  δ=(1+β)×f×tanθ+β×Y ・・・(1)
  δ:像面でのブレ量
  β:像倍率(撮像面における被写体大きさと実際の大きさとの比)
  f:焦点距離(撮影光学系の焦点距離)
  θ:角度ブレ(加振台の回転角度)
  Y:シフトブレ(レンズ主点位置の移動量)
 式(1)から分かるように、像面でのブレ量は、撮影者により発生する角度ブレとシフトブレの2種類のブレで決まる。角度ブレによる像面ブレ量は、加振台12により加振される回転角度θ(12aY、12aP)と焦点距離fとの関係で決まり、シフトブレはレンズ主点位置11bの移動量Y(1901x、1901y、1901r)と像倍率βとの関係で決まる。ここで移動量Yは、以下の式(2)、(3)で求められる。
  Yy=L1×θ1 ・・・(2)
  Yx=L1×θ2+L2×θ3 ・・・(3)
  Yy:矢印1901y方向の移動量
  Yx:矢印1901xおよび矢印1901r方向の移動量の和
  L1:オフセットPY(12cPY:第1の方向のオフセット量)
  L2:オフセットR(12cR:第2の方向のオフセット量)
  θ1:矢印12aP周りの角度ブレ
  θ2:矢印12aY周りの角度ブレ
  θ3:矢印12aR周りの角度ブレ
 式(1)~(3)から明らかなように、測定カメラ11を加振台12の加振中心からオフセットさせることで、撮像面上にシフトブレによるブレ量が加わり、撮影者がカメラを把持する状態における撮像面上のブレ量を正しく再現できる。このように、以下の環境により撮影者がカメラを把持した状態を正しく再現できる。
 ・3軸周りに回転できる加振台を用いる。
 ・各加振中心と撮影レンズ主点位置をオフセットさせる。
 ここで、設定オフセット量であるオフセットPY(12cPY)であるオフセット量L1は式(4)で求められる。
  L1=a+(1+β)*f ・・・(4)
 式(4)において、aは例えば撮影者頭部とカメラの距離である5から20cm、オフセットR(12cR)であるオフセット量L2は頻度の高い10から40cm、チャート距離14aはレンズ焦点距離の10倍程度に設定し像倍率0.1とする。なおチャート距離は、望遠レンズ、広角レンズ、マクロレンズなどレンズの種類により調整してもよい。
 次に、防振性能の評価について説明する。現在の多くのカメラやレンズには防振機能(ブレ補正システム)が搭載されており、防振機能の精度である防振性能の評価は、特許文献1などに開示されている。ここで図19(a)~(d)の測定環境を用いて防振性能を評価するには、まず測定カメラ11のレンズ主点位置11bを知る必要がある。レンズ主点位置11bは、以下の方法で求めることができる。
(1)推定主点位置を決めてレンズ鏡筒などに記し加振中心から推定主点位置までオフセット(L0)させた位置で測定カメラ11を加振台12のテーブル12eに固定する。
(2)防振機能をオフにした状態において、一定振幅且つ一定周期で加振台12Pのみを加振する。このとき測定カメラ11の露光時間は加振周期より長くする。なお、加振台12Y、12Rは加振しないことで加振パラメータを減らし、計算を簡素化する。
(3)撮影を行い防振性能評価手段15による後述する処理で撮像面でのブレ量δを求める。ブレ量δの算出に関しては、図20を参照して後述する。
(4)加振台の角度θ、チャート距離14a、レンズの焦点距離fが既知のために、式(1)を逆算してシフトブレ量Yを求める。
(5)式(2)を用いて、加振中心からレンズ主点位置までの距離L1が求まる。
 図20(a)は、測定カメラ11が撮影した被写体14における点像14aの画像であり、防振性能評価手段15は撮影された画像データのブレによる軌跡2003を検出する。そして防振性能評価手段15は、加振台12Pにより加振されることで生じる像面劣化の方向2002Pにおける軌跡の長さ2003Pを求め、ブレボケ量とする。図20(b)は、測定カメラ11が加振されない状態で撮影した被写体14における点像14aの画像であり、防振性能評価手段15は撮影された画像データのブレによる軌跡2004を検出する。そして防振性能評価手段15は、軌跡の長さ2004Pを求め基準ボケ量とする。このように防振性能評価手段15は、測定カメラ11が加振された時のブレボケ量と加振されないときの基準ボケ量を求め、それらの差からカメラが加振された時のブレ量を求める。
 図21は、防振性能評価手段15による測定カメラ11のレンズ主点位置算出方法を示すフローチャートである。まずステップS2101において、加振台12を停止する。続いてステップS2102において、加振台12が停止されブレのない状態とした測定カメラ11で、点像14aを撮影する。続いてステップS2103において、防振性能評価手段15は、点像14aのボケ量を求め記録する。これは、ブレのない状態において図20(b)のボケ量2004Pを求め測定カメラ11に特有の基準ボケ量を取得するステップである。
 続いてステップS2104において、測定する撮影枚数が全て終了するまで、ステップS2101に戻る。測定する撮影枚数は、測定バラツキを考慮して例えば20枚に設定される。ステップS2105において、防振性能評価手段15は、撮影ごとに求めた基準ボケ量を平均化し平均基準ボケ量とする。続いてステップS2106において、加振台12Pを加振する。前述したように、加振台12Y、12Rを加振させないのは、レンズ主点位置の算出の簡素化のためである。続いてステップS2107において、ステップS2102と同様に、測定カメラ11で点像14aを撮影する。続いてステップS2108において、ステップS2103と同様に、防振性能評価手段15は、点像14aのブレボケ量を求めて記録する。これは、ブレのある状態において図20(a)のボケ量2003Pを求めブレボケ量の取得するステップである。
 続いてステップS2109において、ステップS2104と同様に、測定する撮影枚数が全て終了するまでステップS2107に戻る。測定する撮影枚数は、測定バラツキを考慮して例えば20枚に設定される。ステップS2110において、防振性能評価手段15は、撮影ごとに求めたブレボケ量を平均化し、平均ブレボケ量とする。続いてステップS2111において、防振性能評価手段15は、ステップS2111にて求めた平均ブレボケ量からステップS2105で求めた平均基準ボケ量を差し引いて、ブレ量を求める。続いてステップS2112において、防振性能評価手段15は、ステップS2111で求められたブレ量δと式(1)、(2)とに基づいて、加振中心からレンズ主点位置までの距離L1が求まる。測定カメラ11のレンズ鏡筒上において加振中心からの距離L1の点がレンズ主点位置である。
 レンズ主点位置が求まった後、加振中心からレンズ主点位置までのオフセット量を撮影の際に多くみられる頻度の高い値に設定して、測定カメラ11をテーブル12eに固定する。具体的には、図21で求まったレンズ主点位置11bから加振中心までのオフセットPY(12cPY)を式(4)の値とする。例えば、焦点距離100mmのレンズで像倍率0.1の時はL1=120mmとなる。また、撮影レンズの光軸11aとロール加振台の回転中心までのオフセットRは、例えばL2=20cmとする。
 図22は、防振性能評価手段15による測定カメラ11の防振性能評価方法(ブレ評価方法)を示すフローチャートである。なお図22において、図3のフローチャートと同一機能のステップは、同じステップ番号で示し説明を省略する。
 ステップS2201において、測定カメラ11の露光時間を設定する。例えば、測定カメラ11における撮影レンズの焦点距離が100mm且つ撮像素子のサイズがフルサイズフォーマット(横36mm、縦24mm)の場合、初期に1/100秒に設定する。
 ステップS2202において、防振性能評価手段15は、測定カメラ11の設定露光時間におけるボケ量を求める。これは、ブレのない状態において図23(b)のボケ量2302P、2302Yを求めるステップであり、測定カメラ11に特有のボケである基準ボケ量をステップS2201で設定する露光時間別に平均して取得することを目的としている。
 ステップS2203において、測定する露光時間が全て終了するまでステップS2201に戻る。露光時間の設定は、フローチャートのループが回るごとに露光時間長くして行き、所定の露光時間(1/2秒など)でステップS2203を抜ける。
 ステップS2204において、加振台12P、12Y、12Rを加振波形データ12dに基づいて駆動する。続いてステップS2205において、ステップS401と同様に露光時間を設定する。
 ステップS2206において、防振性能評価手段15は、測定カメラ11の設定露光時間におけるブレボケ量を求める。これは、ブレのある状態において図23(a)のブレボケ量2303P、2303Yを求めるステップであり、ステップS2205で設定する露光時間別に平均して取得する。続いてステップS2207において、同一露光時間で、例えば100枚撮影するまでステップS2106に戻り、100枚撮影終了後にステップS2208に進む。加振波形データは不規則な波形を用いているため、測定カメラ11から得られるブレボケ量は測定ごとに異なる。そこで、ステップS2107~S2207のループで複数回撮影し、ステップS2206で平均化して平均ブレボケ量とすることで、ブレボケ量を安定化させる。
 ステップS2208において、防振性能評価手段15は、ステップS2207で記録した平均ブレボケ量とステップS2202で記録された基準ボケ量との差を各露光時間で求めて、ブレ量として記録する。続いてステップS2209において、ステップS2203と同様に、測定する露光時間が終了するまでステップS2205に戻る。露光時間の設定は、フローチャートのループが回るごとに露光時間長くして行き、所定の露光時間(1/2秒など)でステップS2209を抜けて本フローを終了する。
 図24(a)は、ステップS2208で求めたブレ量のグラフである。図24(a)はシフトブレによる像劣化が発生している状態における防振性能評価グラフであり、横軸は露光時間であり右に行くほど露光時間が長くなる。また縦軸はブレ量である。実線の曲線2401aは測定カメラ11の防振機能をオンにしたときにステップS2208で求めたブレ曲線であり、破線の曲線2402は測定カメラ11の防振機能をオフした時の理論ブレ曲線量である。特許文献1には、シフトブレのない状態における理論曲線の記載があり、本実施形態でもその曲線を利用すると共に、シフトブレが加わる分ブレ量に倍率Gをかけた曲線とする。倍率Gは、以下の式(5)で求められる。
  G=((1+β)*f+L1*β)/f ・・・(5)
 そして、防振機能オフのときのブレ曲線2402aおよび防振機能オンのときのブレ曲線2401aとの所定の許容ブレ量閾値2403との各々の交点となる露光時間A、Bをグラフから読み取る。ここで露光時間AとBの間隔n(2404a)が大きいほど、角度ブレとシフトブレの防振性能が高いカメラとして評価される。以上、シフトブレが発生している状態での防振性能評価について説明した。
 次に、シフトブレが発生していない状態での防振性能の評価方法を説明する。図25の測定環境と図1の測定環境との違いは、レンズ主点位置11bと加振中心12bP、12bYとを一致させている点にある。そして加振台12Rは駆動させず、加振台12P、12Yのみ駆動させて、図22を参照して説明したフローを繰り返すことで、図24(b)のグラフを得る。図24(b)は、シフトブレによる像劣化が発生しない状態における防振性能評価グラフである。実線の曲線2401bは測定カメラ11の防振機能をオンにしたときに求めたブレ曲線であり、破線の曲線2402bは測定カメラ11の防振機能をオフしたときの理論ブレ曲線量となる。シフトブレによる像劣化が発生しないため、理論ブレ量は式(5)で示される倍率をかけていない値となる。
 防振機能オフのときのブレ曲線2402bおよび防振機能オンのときのブレ曲線2401bとの所定の許容ブレ量閾値2403との各々の交点となる露光時間C、Dをグラフから読み取る。そして、シフトブレによる像劣化がない状態における防振性能である間隔m(204b)を評価する。
 図24(a)および図24(b)によりシフトブレを含むブレによる像劣化がない状態とある状態の防振性能が評価できるため、測定カメラ11の防振性能は以下のように表記できる。
 ・防振性能:n段(シフトブレによる像劣化あり、像倍率β時)
 ・防振性能:m段(シフトブレによる像劣化無し)
 或いは、シフトブレを含むブレからシフトブレによる像劣化に対する防振性能のみを取り出して以下のように表記できる。
 ・シフトブレ補正性能:m-n段 (像倍率β時)
 このように、測定カメラ11におけるレンズ主点位置11bを求める方法と求めたレンズ主点位置11bに基づいて加振台12の加振中心からレンズ主点位置を適正量オフセットさせて防振性能を評価する。これにより、高精度の防振性能評価が可能になる。
 以上のように、本実施形態は、被写体(チャート14)と、被写体を撮影する撮影手段(測定カメラ11)と、撮影手段が固定され、撮影手段のレンズ主点位置とは異なる加振中心を有する加振手段(加振台12)と、防振性能評価手段15とを有する。防振性能評価手段15は、加振手段で加振中に得られた撮影手段の被写体画像から防振性能を評価することができる。
 また防振性能評価手段15は、加振台12の加振中心12bP、12bYに対し撮影手段(測定カメラ11)をオフセットして加振することで得られたシフトブレによる像劣化量から、撮影手段におけるレンズ主点位置11bを求める。そして防振性能評価手段15は、得られたレンズ主点位置11bと加振台12の加振中心とを設定オフセットさせ、撮影手段を加振したときにおける角度ブレとシフトブレによる像劣化から角度ブレとシフトブレによる防振性能を評価する。また、防振性能評価手段15は、レンズ主点位置11bと加振台12の加振中心とを一致させて撮影手段を加振したときにおける角度ブレによる像劣化から角度ブレによる防振性能を評価する。そして防振性能評価手段15は、角度ブレとシフトブレによる防振性能との差をシフトブレによる防振性能とする。また、設定オフセット量は、L1=a(1+β)*f、L2=b(a=5~20、b=10~40)である。また、被写体と撮影手段との距離は、像倍率が0.1(10f)となるように設定される。
 (第4実施形態)
 次に、本発明の第4実施形態について説明する。図26は、本実施形態における評価装置100dの斜視図である。評価装置100dは、被写体であるチャート14がコリメート光源14cと点光源14d(ノンコリメート光源)とを有する点で、図19(c)の構成とは異なる。光源制御手段2601は、コリメート光源14cと点光源14dの点灯を制御する。
 ここで光源制御手段2601が点光源14dを点灯させ、コリメート光源14cを消灯させているときを考える。このとき点光源14dは第1実施形態における点像14aに相当し、防振性能評価手段15は、図24(a)に示されるシフトブレと角度ブレによる防振性能を求めることができる。それに対して、光源制御手段2601が点光源14dを消灯させ、コリメート光源14cを点灯させているときの防振性能評価手段15は、図24(b)に示される角度ブレのみによる防振性能を求めることができる。それは、コリメート光源14cが平行光であり、無限からの光源とみなせるためである。そのため、測定カメラ11のピントをコリメート光源14cに合わせると像倍率を略セロとみなせるため、シフトブレが発生していてもそれによる像劣化は起きない。すなわち図19(a)に示されるように、レンズ主点位置11bと加振中心12bP、12bYとがオフセットした測定であっても、被写体がコリメート光源14cであればシフトブレによる像劣化の影響を受けない。
 図27は、コリメート光源14cの断面図である。鏡筒2701と鏡筒2701に固定されたレンズ2702とレンズ2702の焦点距離位置に配置された絞り2704および絞り2704の背面に設けられた拡散板2703、光源2705により構成されている。絞り2704はレンズ2702の焦点距離位置に設けられているために絞り2704から出射する光束2706はレンズ2702を通して平行光(コリメート光)となる。平行光は無限位置の被写体光源であり、像倍率は撮影距離に反比例するために測定カメラ11の撮影倍率は極めて小さくなる。そのため、式(1)における像倍率係数がゼロになり像面でのブレ量は角度ブレと撮影光学系の焦点距離のみの関数になる。
 ここで、コリメート光源14cにおける光束2706は理想的には平行光束になるが、実際には光束の広がりが起きる。それを防ぐため、絞り2704からの出射する光束の大きさをできるだけ小さくすることと、レンズ2702の焦点距離を長くする必要がある。絞り2704から出射する光束のムラをなくすため、光源(LED)2705の前に拡散板2703を設けている。なお光源2705は、LEDではなく点光源に近いレーザービームを用いてもよい。
 このように、コリメート光源14cと点光源14dを用いると、第3実施形態のように測定カメラ11の加振台への取り付け位置変更を行わなくてよいため、位置変更による測定誤差をなくすことができる。
 以上のように、本実施形態の評価装置は、複数の被写体(コリメート光源14cと点光源14d)と、被写体を撮影する撮影手段(測定カメラ11)とを有する。また評価装置は、撮影手段が固定され、撮影手段のレンズ主点位置とは異なる加振中心を有する加振手段(加振台12)と、加振手段で加振中に得られた撮影手段の複数の被写体画像からブレを評価する防振性能評価手段15とを有する。また、複数の被写体はコリメート光源14cと点光源14dであり、光源制御手段2601により点光源点灯時には撮影手段のシフトブレおよび角度ブレによるカメラのブレを評価し、コリメート光源点灯時には撮影手段の角度ブレによるカメラのブレを評価する。
 (第5実施形態)
 次に、本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態では、正規化されたシフトブレによる防振性能評価法を提供することで、像倍率または撮影距離によらないシフトブレの防振性能の評価を行う。なお、本実施形態における手ぶれ量測定方法の構成は、第3の実施形態(図19)と同様であるため、その説明を省略する。また本実施形態において、防振性能評価手段15は測定カメラ11の撮影画像データより像倍率を求めることができる。詳細については後述する。
 次に、図28を参照して、シフトブレの防振性能評価方法の一連のフローについて説明する。図28は、防振性能評価手段15による測定カメラ11の防振性能評価簡易フローチャートであり、図22のフローチャートと同一機能のステップは同じステップ番号で示し、それらの説明は省略する。また、測定カメラ11のレンズ主点位置11bは既に求まっているものとする。測定カメラ11のレンズ主点位置11bは、図19のように加振台12の加振中心12bP、12bYからL1(オフセットPY(12cPY))、12bRからL2(オフセットR(12cR))離れた位置に設置されている。
 ステップS2801において、加振台が停止されブレのない状態とした測定カメラ11を用いて点像14aを撮影し、像倍率βを算出する。点像14aを撮影する際、スケールなど長さが既知の物も一緒に撮影し、防振性能評価手段15によって撮影画像データ内の既知の長さの物の画素数を読み取り、像倍率βを算出し記録する。ここで像倍率は撮像面における被写体の大きさと実際の被写体の大きさの比であるため、防振性能評価手段15で読み取った既知の長さの物の画素数を用いると以下の式(6)ように求めることができる。
  β=(Lk/Pk)/(Ls/Ps) ・・・(6)
  Lk:実際の既知の長さ
  Pk:撮像面での既知の長さの画素数
  Ls:撮像面の対角長
  Ps:撮像面の対角長に対応する画素数
 ここでは、LsとPsは撮像面の対角長を対象としているが、縦幅や横幅など、撮像面において長さと画素数の対応が取れている箇所があればその値を代わりに用いて計算してもよい。なお、予め撮影距離がわかっている場合は、このステップを省略してもよい。
 本フローでは、レンズ主点位置11bと加振中心12bP、12bY、12bRが一致していないため、S2208から求めた像劣化量であるブレ量の中にはシフトブレと角度ブレが含まれている。ここからシフトブレのみのブレ量を取得するためには、前述のように求められたブレ量から角度ブレを取り除く必要がある。よって、今度はレンズ主点位置11bと加振中心12bP、12bYと一致させ、加振台12Rは駆動させず、加振台12P、12Yのみ駆動させて図28で説明したフローを繰り返す。これによりS2208から求めたブレ量は角度ブレのみとなるため、先に求めたブレ量から今回求めたブレ量を差し引くことでシフトブレによるブレ量を求めることができる。なおレンズ主点位置と加振中心を一致させる際、像倍率ないし撮影距離はレンズ主点位置と加振中心を離した先の測定時の条件に合わせる。
 次に、図29(a)を参照して、理論シフトブレ量の算出方法について説明する。図29(a)は、像倍率β時のシフトブレのみによって像劣化が発生している状態における防振性能評価グラフであり、横軸は露光時間であり右に行くほど露光時間が長くなる。また縦軸はブレ量である。実線の曲線2901aは測定カメラ11の防振機能をオンにしたときのシフトブレ曲線であり、先のフロー説明時に述べた方法で求めたシフトブレによる曲線である。破線の曲線2902aは測定カメラ11の防振機能をオフした時の理論シフトブレ量曲線である。この理論シフトブレ量の算出方法については後述する。実線2903は所定の許容ブレ量閾値である。2904aは露光時間EとFの間隔sである。
 シフトブレは、第3の実施形態でも述べた通り、レンズ主点11bの移動量Y(1901x、1901y、1901r)と像倍率の関係で決まる。防振機能をオフにしたカメラを加振台で加振した場合、カメラの撮像面上に生じるシフトブレ量は、その面内方向と一致する加振成分によって生じるレンズ主点の移動量に像倍率をかけたものとなる。よって加振波形データの回転角度が小さい場合、理論シフトブレ量Ythは式(1)、(2)、(3)から以下のように求めることができる。
  Yth=β * Yt
     =β *(Yxt^2+Yyt^2)^(1/2) ・・・(7)
  Yxt=L1×θt1 ・・・(8)
  Yyt=L1×θt2+L2×θt3 ・・・(9)
  Yt:加振波形データによる像面内方向の移動量
  Yxt:矢印1901xおよび矢印1901r方向の加振波形データによる移動量の和
  Yyt:矢印1901y方向の加振波形データによる移動量
  θt1:P周りの加振波形データの回転角度
  θt2:Y周りの加振波形データの回転角度
  θt3:R周りの加振波形データの回転角度
 式(7)から各露光時間での理論シフトブレ量を求めグラフ上で表したものが、図29(a)の破線のブレ曲線2902aである。図29(a)から像倍率β時のシフトブレの補正性能を読み取る場合、防振機能オフの時のブレ曲線2902aおよび防振機能オンにおけるブレ曲線2901aと2903との各々の交点となる露光時間E、Fをグラフから読み取ればよい。ここで露光時間EとFの間隔s(2904a)が大きいほどシフトブレの防振性能が高いカメラとして評価される。
 次に、図29(b)を参照して、シフトブレの正規化方法について説明する。図29(b)は、図29(a)の各シフトブレを正規化した防振性能評価グラフであり、横軸は露光時間、縦軸はブレ量である。実線の曲線2901bは図29(a)の2901aを正規化したシフトブレ曲線である。破線の曲線2902bは図29(a)の2902aを正規化した理論シフトブレ量曲線、2904bは露光時間GとHの間隔tである。
 前述のとおり、カメラの像面で生じるシフトブレは、レンズ主点の移動量に対して像倍率を乗じたもので表される。よって、像面におけるシフトブレはレンズ主点の移動量が同じであっても、像倍率が異なれば値が変わってしまう。これに対し第3、第4の実施形態においては像倍率を一定にすることで同条件下でのシフトブレを含むブレ量δの比較を可能にしているが、必ずしも同じ条件で比較できるとは限らない。そのため、像倍率によらず一律で横並びにシフトブレの比較を行うには、ボケ量の正規化が必要になる。理論シフトブレ量Yth及びシフトブレδyの正規化は、以下の式(10)、(11)のとおりである。
  Ytn = Yth/β ・・・(10)
  δyn = δy/β ・・・(11)
  Ytn:正規化理論シフトブレ量
  δyn:正規化シフトブレ量
 これにより、理論シフトブレ量Yt及びシフトブレδyは像倍率βに関係なく比較が可能になる。また、像倍率は撮影距離と反比例の関係があるため、像倍率に代わり撮影距離を用いてシフトブレ量の正規化を行ってもよい。但し、撮影距離と像倍率は完全に1対1の関係が成り立つわけではないため、正規化された値はそれぞれ別のものとなる。
 式(10)から各露光時間での理論シフトブレ量を正規化し、グラフ上で表したものが図29(b)の破線のブレ曲線2902bである。また、式(11)によりカメラの防振機能オン時のシフトブレ量を正規化し、グラフ上で表したものが実線のブレ曲線2901bである。図29(b)から正規化されたシフトブレの補正性能を読み取る場合、防振機能オフの時のブレ曲線2902bおよび防振機能オンにおけるブレ曲線2901bと2903との各々の交点となる露光時間G、Hをグラフから読み取ればよい。ここで露光時間GとHの間隔t(2904b)が大きいほどシフトブレの防振性能が高いカメラとして評価される。
 以上の方法により、像倍率または撮影距離によらないシフトブレの防振性能の評価を行うことができる。なお、本実施例では第3の実施形態での構成を基にシフトブレを求めているが、第4の実施形態での構成によってシフトブレを求めてもよい。
 (その他の実施形態)
 本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
 各実施形態によれば、撮影手段の光軸回りの防振性能を高精度に評価することが可能な評価装置、評価方法、およびプログラムを提供することができる。また各実施形態によれば、高精度にブレ補正が可能な撮影手段の製造方法を提供することができる。
 以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
 

Claims (22)

  1.  撮影手段の光軸回りの防振性能を評価する評価装置であって、
     前記撮影手段に対向して配置され、該撮影手段の光軸とは異なる位置に第1の特徴点を有する被写体と、
     前記撮影手段を加振する加振手段と、
     前記加振手段により加振された状態において前記撮影手段で撮影された前記被写体の画像を評価する評価手段と、を有することを特徴とする評価装置。
  2.  前記被写体は、前記第1の特徴点とは異なる位置に第2の特徴点を有し、
     前記評価手段は、前記第1の特徴点と前記第2の特徴点のそれぞれに関するブレの平均値を用いて、前記撮影手段の前記光軸回りの防振性能を評価することを特徴とする請求項1に記載の評価装置。
  3.  前記被写体を走査する走査手段を更に有し、
     前記被写体は、前記第1の特徴点とは異なる位置に第2の特徴点を有し、
     前記評価手段は、前記画像として、前記加振手段により加振された状態において前記撮影手段で撮影された前記第1の特徴点および前記第2の特徴点に関する一枚の軌跡画像を評価することを特徴とする請求項1に記載の評価装置。
  4.  前記撮影手段で撮影された前記軌跡画像から前記第1の特徴点の第1の重心軌跡および前記第2の特徴点の第2の重心軌跡を取得する測定手段を更に有し、
     前記評価手段は、前記第1の重心軌跡および前記第2の重心軌跡に基づいて、前記光軸回りの防振性能を評価することを特徴とする請求項3に記載の評価装置。
  5.  前記測定手段は、前記第1の重心軌跡と前記第2の重心軌跡との差分軌跡を取得し、
     前記評価手段は、前記差分軌跡に基づいて、前記光軸回りの防振性能を評価することを特徴とする請求項4に記載の評価装置。
  6.  前記測定手段は、前記第1の重心軌跡と前記第2の重心軌跡との加算軌跡に基づいて、測定環境の良否を判定することを特徴とする請求項4または5に記載の評価装置。
  7.  撮影手段の防振性能を評価する評価装置であって、
     被写体を撮影する前記撮影手段を固定した状態で、該撮影手段のレンズ主点位置とは異なる加振中心で該撮影手段を加振する加振手段と、
     前記加振手段により加振された状態において前記撮影手段で撮影された前記被写体の画像を評価する評価手段と、を有することを特徴とする評価装置。
  8.  前記評価手段は、前記加振手段の前記加振中心に対して前記撮影手段をオフセットして加振することで得られたシフトブレによる像劣化量に基づいて、前記レンズ主点位置を求めることを特徴とする請求項7に記載の評価装置。
  9.  前記評価手段は、前記レンズ主点位置と前記加振手段の前記加振中心とをオフセットさせて前記撮影手段を加振した状態において撮影された前記被写体の画像の像劣化量に基づいて、角度ブレおよびシフトブレに対する防振性能を評価することを特徴とする請求項7または8に記載の評価装置。
  10.  前記評価手段は、
     前記レンズ主点位置と前記加振手段の前記加振中心とをオフセットさせて前記撮影手段を加振した状態において撮影された前記被写体の画像の像劣化量と、
     前記レンズ主点位置と前記加振手段の前記加振中心とを一致させて前記撮影手段を加振した状態において撮影された前記被写体の画像の像劣化量との差分に基づいてシフトブレに対する防振性能を評価することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の評価装置。
  11.  前記評価手段はさらに、前記レンズ主点位置と前記加振手段の前記加振中心とを一致させて前記撮影手段を加振した際の像劣化量に基づいて、角度ブレによる防振性能を評価することを特徴とする請求項10に記載の評価装置。
  12.  前記撮影手段の光学系の焦点距離をf、前記撮影手段により撮影される前記被写体の像倍率をβとするとき、
     前記加振手段の前記加振中心は、第1の加振中心および第2の加振中心を有し、
     前記レンズ主点位置と前記第1の加振中心とオフセット量L1および前記レンズ主点位置と前記第2の加振中心とのオフセット量L2はそれぞれ、L1=a(1+β)*f、L2=b(a=5~20、b=10~40)であることを特徴とする請求項7乃至11のいずれか一項に記載の評価装置。
  13.  前記評価手段は、前記撮影手段が撮像した被写体の像倍率と前記被写体の画像の像劣化量とに基づいて、前記像倍率で正規化した、シフトブレに対する防振性能を評価することを特徴とする請求項7乃至12のいずれか一項に記載の評価装置。
  14.  前記評価手段は、前記加振手段が停止している際に前記撮影手段により得られた前記被写体の画像から前記撮影手段が撮像した被写体の像倍率を求めることを特徴とする請求項13に記載の評価装置。
  15.  前記像倍率は、前記撮影手段により得られた前記被写体の画像における既知の長さの物の画素数から算出されることを特徴とする請求項14に記載の評価装置。
  16.  前記被写体と前記撮影手段との距離は、像倍率が0.1となるように設定されていることを特徴とする請求項7乃至13のいずれか一項に記載の評価装置。
  17. 前記評価手段は、前記被写体と前記撮影手段との撮影距離を取得し、
    前記撮影距離と前記被写体の画像の像劣化量とに基づいて、前記撮影距離で正規化した、シフトブレに対する防振性能を評価することを特徴とする請求項7乃至12のいずれか一項に記載の評価装置
  18.  前記被写体は、複数の光源を有することを特徴とする請求項7乃至17のいずれか一項に記載の評価装置。
  19.  前記複数の光源を制御する光源制御手段を更に有し、
     前記複数の光源は、コリメート光源および点光源を有し、
     前記評価手段は、
     前記光源制御手段により前記点光源が点灯している場合、前記撮影手段のシフトブレおよび角度ブレによるブレを評価し、
     前記光源制御手段により前記コリメート光源が点灯している場合、前記撮影手段の前記角度ブレによるブレを評価することを特徴とする請求項18に記載の評価装置。
  20.  撮影手段の光軸回りの防振性能を評価する評価方法であって、
     前記撮影手段に対向させて、該撮影手段の光軸とは異なる位置に第1の特徴点を有する被写体を配置するステップと、
     加振手段を用いて前記撮影手段を加振するステップと、
     前記加振手段により加振された状態において前記撮影手段で撮影された前記被写体の画像を評価するステップと、を有することを特徴とする評価方法。
  21.  撮影手段の製造方法であって、
     前記撮影手段に対向して、該撮影手段の光軸とは異なる位置に第1の特徴点を有する被写体を配置するステップと、
     加振手段を用いて前記撮影手段を加振するステップと、
     前記加振手段により加振された状態において前記撮影手段で撮影された前記被写体の画像を評価するステップと、を有することを特徴とする撮影手段の製造方法。
  22.  請求項20に記載の評価方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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