Nishi KAZUKI (西 一樹)

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research, Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Fund Type: competitive_research_funding, Overall Grant Amount: - (direct: 3200000, indirect: 960000)
モバイル端末・車載・監視用カメラなどの小型カメラモジュールは光学アライメント調整が難しく、組み立て精度不足により画質低下を招くことが問題になっている。特にレンズ・イメージセンサ間の僅かな傾きにより生じる「片ボケ」（画像上でボケが不均一になる現象）は画質上無視できない問題である。本研究では、テストチャートの撮影と画像解析だけでセンサの傾きを高精度に検出可能な方法として、テストチャート・レンズ・イメージセンサ間の幾何学的配置と画像の振幅・位相の関係を利用することにより、キャリブレーションフリーな測定系を実現し有効性を検証する。本年度は以下について実施した。
画像の振幅情報によるセンサ傾き測定法の確立： ２つの方法による計算プログラムを作成した。１つはエッジチャートの撮影画像に対して、エッジに近接して並ぶ画素方向の輝度分布を抽出し、その画素間差分からエッジ付近でのボケ広がり度合いを求め、画像の各位置でこれを計算しボケ量に関する画像分布を得る方法である。もう１つは正弦波チャートの撮影画像に対して、画像の各位置でのコントラストを画像の輝度振幅情報から取得する方法である。光学設計ソフトによる検証実験として、イメージセンサに一定の傾きを付与した状態でチャートを傾けながら撮影しボケ量の画像分布をその都度求め、これが最も水平になるときのチャートの傾き角が、付与したセンサの傾き角との間でシャインプルーフの原理が成り立つことを確認した。
画像の位相情報によるセンサ傾き測定法の確立： 正弦波チャートに対する撮影画像の輝度分布をフーリエ変換することで位相成分を抽出し、その画素間差分をとることにより画像各点での局所周波数を計算するプログラムを作成した。光学設計ソフトを用いた検証実験では、画像の局所周波数分布が最も水平になるときのチャート傾きがセンサ傾きに一致することを確認した。

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research, Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 3400000, indirect: 1020000)
This study aims at developing the high-accuracy measurement of image resolution with a sub-pixel definition, and applying it to the high-sensitive measurement of the shutter vibration and the biased image blurring. On the slanted-edge method specified as the international standard of the image resolution measurement, we have developed a numerical simulation tool for verification of the measurement accuracy and the new solution in the frequency domain. On the tripod and shutter vibration, we have investigated the main cause of the vibration by means of the camera image analysis, the laser interferometer and the numerical analysis based on the finite element method. On the measurement of the biased image blurring, we have developed the method for measuring the tilt of the image sensor from the test chart orientation by using the contrast distribution of the camera image and the focusing condition in all the image surface. Finally, we have checked the validity through some experiments.

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research, Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Fund Type: competitive_research_funding, Overall Grant Amount: - (direct: 0, indirect: 0)
This subject aims at developing the measurement and evaluation system for shutter vibrations, optical distortions and inclinations of image sensor. For the shutter vibration measurement, the pattern matching technique using the reference pattern photographed in advance has been introduced and the detection error below 0.02 pixels has been achieved. For the optical distortion measurement, a new method using the specially designed lattice pattern has been proposed and the validity has been confirmed through simulations and camera experiments. Furthermore, the MTF measurement method with a high SNR has been developed. The verification experiments show that it successfully estimates the inclination between lens and image sensor.