(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一光源を有するパターンボックスと、パターンボックスと被評価カメラとの間に配置した被写体と、被写体を撮像した被評価カメラから出力された信号に基づいてカメラの評価項目の特性を測定する測定機器とを備えたカメラの性能評価システムにおいて、
前記被写体が、
前記評価項目に応じた機能・特性を有する第一の領域及び該第一の領域と同じ機能・特性を有する第二の領域を含む評価チャートと、
前記評価チャートに貼り付けられ、前記第一の領域及び前記第二の領域に対してそれぞれ異なった特性の光源を擬似的に形成する一又は複数の光学フィルタとを備える
ことを特徴とするカメラの性能評価システム。
【請求項２】
前記光学フィルタが、ＮＤフィルタ又は色温度変換フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載のカメラの性能評価システム。
【請求項３】
前記評価項目が、少なくとも、ダイナミックレンジ、複数光源下での階調再現性、及び複数光源下でのホワイトバランスのいずれかを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のカメラの性能評価システム。
【請求項４】
評価項目に応じた機能・特性を有する第一の領域及び該第一の領域と同じ機能・特性を有する第二の領域を含む評価チャートと、前記評価チャートに貼り付けられ、前記第一の領域及び前記第二の領域に対してそれぞれ異なった特性の光源を擬似的に形成する一又は複数の光学フィルタとを備える被写体を、単一光源を有するパターンボックスと被評価カメラとの間に配置して、前記被写体を撮像した前記被評価カメラから出力された信号に基づいて、少なくとも、ダイナミックレンジ、複数光源下でのホワイトバランスのいずれかを含む評価項目を測定する
ことを特徴とするカメラの性能評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラの性能評価システム及びカメラの性能評価方法に関し、更に詳細には、ワイドダイナミックレンジ・カメラのダイナミックレンジ、複数光源下での階調再現性、及び複数光源下でのホワイトバランス等を評価するために最適なカメラの性能評価システム及びカメラの性能評価方法を提供することである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、カメラの性能評価は、単一光源を有するパターンボックスと所定の評価チャート（テストチャート）とを備えるカメラ評価システムを使って行われる。評価項目は、黒から白又は白から黒に変化する被写体を写したときの濃淡再現性、即ち階調再現性、白いものを白いものと表現できる機能であるホワイトバランス、解像度等である。
評価チャートは、例えば、最低被写体照度、感度等を測定するためのグレースケール・チャート、解像度を測定するための解像度チャート、シェーディング等を測定するための全面白チャートなど、評価項目に合わせて種々のチャートがある。
例えば、グレースケール・チャートとは、画像を構成する画素が白から黒、又は黒から白の連続値になっているチャートである。このような画素を数値表現するために量子化といった操作で離散的な整数値に変換することが多い。この数値のことを濃度レベル又はグレースケールと言う。
従来のカメラの性能評価システムでは、評価チャートの基準となる場所に対応した映像信号のレベルをレンズ等を操作することによって、基準値にあわせた後、各種性能を評価している。
【０００３】
ここで、図５を参照して、従来のカメラの性能評価システムの構成を説明する。図５は従来のカメラの性能評価システムの構成を示すブロック図である。
従来のカメラの性能評価システム１０は、単一光源を備え、カメラの性能を評価する測定基準環境を生成するパターンボックス（以下、ＰＴＢと言う）１２と、ＰＴＢ１２と被評価カメラとの間に配置された被写体１４と、被写体１４を撮像した被評価カメラから出力された信号に基づいて評価項目の特性を測定する測定機器１６と、測定機器１６から出力された測定結果を表示するモニタ１８とを備えている。
被写体１４には、通常、前述した種々の評価チャートが、評価項目に応じて、使用される。
【０００４】
ところで、近年、ダイナミックレンジの広いワイドダイナミックレンジ・カメラ（以下、ＷＤカメラと言う）が注目されている。
ダイナミックレンジとは、カメラが解像・再現できる入射光量の範囲、つまり解像・再現できる最小限の入射光量と最大限の入射光量との範囲を意味し、ワイドダイナミックレンジとは、この光量範囲が広いことを言う。つまり、ＷＤカメラの特性であるダイナミックレンジは、評価チャートの基準領域の光量に対して何倍の光量まで解像・再現可能であるかを示す、カメラの性能の評価項目の一つである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカメラの性能評価システムには、次のような問題があった。
第１の問題は、ＷＤカメラのワイドダイナミックレンジを正確に測定できないという問題である。即ち、従来のカメラの性能評価システムで、被写体として使用している評価チャートは、非ワイドダイナミックレンジ・カメラに適用されるダイナミックレンジ範囲内で、カメラの各種性能を評価するための評価チャートであって、それらの評価チャートを使って、ＷＤカメラのダイナミックレンジを評価することは、極めて難しい。
第２の問題は、ＰＴＢの光源が一つであるため、クリアチャートやカラーバーチャートを用いても、単一光源下での階調再現性、或いはホワイトバランスの評価しかできないという問題もあって、複数光源下での階調再現性、或いは複数光源下でのホワイトバランスを評価するという要請を満足させることができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ワイドダイナミックレンジ・カメラのダイナミックレンジを含めて、更に各種多様のカメラ性能を複数光源下で容易に評価できるカメラの性能評価システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ワイドダイナミック機能は、トンネルの中と外と言った光源光量の異なる場所を同じ画像の中に収めることを目的としているので、ワイドダイナミック機能は、通常、画像の加工によって、つまり、カメラの露光時間、又はレンズの絞り等による露光量比が異なる複数の画像を合成することにより、実現される。
従って、ワイドダイナミック機能が有効なシーンは、人工照明と太陽などと言った複数個の光源を組み合わせたシーンであるから、ダイナミックレンジの測定には、複数光源を用いることが重要になる。
そこで、本発明者は、前述した従来のカメラの性能評価システムの問題を解決するためには、光学フィルタを被写体に少なくとも部分的に貼り付けること、又はそれと同等の機能を有する被写体を使用することで、単一光源から擬似的に複数光源を作り出すことにより、カメラのダイナミックレンジ、複数光源下での階調再現性、及び複数光源下でのホワイトバランスを評価することができることを見い出した。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るカメラの性能評価システムは、単一光源を有するパターンボックスと、パターンボックスと被評価カメラとの間に配置した被写体と、被写体を撮像した被評価カメラから出力された信号に基づいてカメラの評価項目の特性を測定する測定機器とを備えたカメラの性能評価システムにおいて、
被写体が、評価項目に応じた機能・特性を有する第一の領域及び該第一の領域と同じ機能・特性を有する第二の領域を含む評価チャートと、評価チャートに貼り付けられ、第一の領域及び第二の領域に対してそれぞれ異なった特性の光源を擬似的に形成する一又は複数の光学フィルタとを備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明で、カメラとは、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を含む広い概念の撮像装置を意味する。
評価チャートを光学フィルタで覆うやり方には制約はなく、例えば貼着しても良い。本発明は、評価チャートを光学フィルタで覆うことにより、単一光源で複数光源を疑似的に形成することができる。これにより、ダイナミックレンジ、複数光源下での階調再現性、及び複数光源下でのホワイトバランス等の評価項目の特性を正確に測定することができる。本発明の好適な実施態様では、階調再現性を評価する際には、評価チャートとしてグレースケール・チャートを、光学フィルタとしてＮＤフィルタを使用する。また、ホワイトバランスを評価する際には、評価チャートとしてクリアチャート又はカラーバーチャートを、光学フィルタとして色温度変換フィルタを使用する。
【００１０】
本発明に係るカメラの性能評価方法は、評価項目に応じた機能・特性を有する第一の領域及び該第一の領域と同じ機能・特性を有する第二の領域を含む評価チャートと、評価チャートに貼り付けられ、第一の領域及び第二の領域に対してそれぞれ異なった特性の光源を擬似的に形成する一又は複数の光学フィルタとを備える被写体を、単一光源を有するパターンボックスと被評価カメラとの間に配置して、被写体を撮像した被評価カメラから出力された信号に基づいて、少なくとも、ダイナミックレンジ、複数光源下でのホワイトバランスのいずれかを含む評価項目を測定することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、実施形態例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
カメラの性能評価システムの実施形態例
本実施形態例は、本発明に係るカメラの性能評価システムの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のカメラの性能評価システムの構成を示すブロック図、図２（ａ）は評価チャートを説明する図、図２（ｂ）は光学フィルタを説明する図、及び図２（ｃ）は評価チャート上に光学フィルタを貼着してなる被写体を説明する図、図３（ａ）は評価チャートとしてのカラーバー・チャートを説明する図、及び図３（ｂ）は色変換フィルタを説明する図である。図３（ａ）では、斜線の有無、斜線のピッチを変えることにより、それぞれ、色が異なることを示している。
本実施形態例のカメラの性能評価システム２０は、図１に示すように、被写体２２の構成が異なることを除いて、図５に示した従来のカメラの性能評価システム１０と同じ構成を備えている。
本実施形態例のカメラの性能評価システム２０の被写体２２は、評価項目に応じて選択された評価チャート２４と、評価チャート２４を覆う光学フィルタ２６とから構成されている。
【００１２】
本実施形態例では、評価チャート２４は、図２（ａ）に示すように、上半分の領域２４Ａ及び下半分の領域２４Ｂが同じ機能、特性の一枚の評価チャートである。上半分の領域２４Ａ及び下半分の領域２４Ｂには、それぞれ、相互に光透過度が異なる２枚のＮＤ（Neutral Density ）フィルタ２６Ａ、Ｂが貼付されている。
ＮＤ（Neutral Density ）フィルターとは、入力光あるいは出力光の光量を調整するために使用される分光選択吸収を示さない中性濃度（無彩色）のフィルタである。
ＮＤフィルタ２６Ａ、Ｂは、図２（ｂ）に示すように、光の透過度が相互に異なり、ＮＤフィルタ２６Ａ、Ｂをそれぞれ評価チャート２４の上半分の領域２４Ａ及び下半分の領域２４Ｂに貼付することにより、被写体２２の上半分の領域２２Ａ及び下半分の領域２２Ｂは、図２（ｃ）に示すように、それぞれ、照度の相互に異なる擬似的な２つの光源から光が照射されているようになる。
【００１３】
また、評価チャート２４として、図３（ａ）に示すカラーバーチャートを使い、それぞれ、評価チャート２４の上半分の領域２４Ａ及び下半分の領域２４Ｂに図３（ｂ）に示す２枚の色温度の異なる色温度変換フィルタ２８Ａ（図３（ｂ）では色温度変換フィルタ▲１▼と表示）、色温度変換フィルタ２８Ｂ（図３（ｂ）では色温度変換フィルタ▲２▼と表示）を貼付することにより、色温度の相互に異なる疑似的な２個の光源を形成することができる。
更には、評価チャート２４の上半分の領域２４Ａ及び下半分の領域２４Ｂに、ＮＤフィルタ２６Ａ、Ｂ及び色温度変換フィルタ２８Ａ、Ｂをそれぞれ貼付することにより、色温度及び照度が相互に異なる２個の光源を疑似的に形成することができる。
【００１４】
尚、本実施形態例では、相互に特性の異なる２枚のフィルタを評価チャートに貼付した例を示しているが、３枚以上のフィルタをそれぞれ評価チャートに貼付することにより、所定の特性が相互に異なる３個以上の光源を疑似的に形成することができる。
【００１５】
カメラの性能評価方法の実施形態例
本実施形態例は、実施形態例のカメラの性能評価システム２０を使った、本発明に係るカメラの性能評価方法の実施形態の一例である。
（１）ホワイトバランスの評価
上述のカメラの性能評価システム２０を使って、カメラのホワイトバランスを評価するためには、評価チャート２４として、クリアチャート又はカラーバーチャートを使い、光学フィルタ２６として１枚の色温度変換フィルタを貼付して被写体２２を構成し、測定機器１６としてベクターを使用する。
光学フィルタ２６として色温度変換フィルタを使用することにより、色温度が相互に異なる２個以上の光源を疑似的に形成することができるので、複数光源下でのカメラのホワイトバランスを評価することができる。尚、ホワイトバランスの評価では、２枚の色温度変換フィルタを使用する必要はない。
【００１６】
（２）階調再現性の評価
上述のカメラの性能評価システム２０を使って、カメラの階調再現性を評価するためには、評価チャート２４としてグレースケール・チャートを使い、光学フィルタ２６として１枚のＮＤフィルタを使って評価チャート２４上を覆って被写体２２を構成する。
被写体２２によって画面内に照度の差を作り出し、測定機器１６として波形モニターやオシロスコープ等を使うことにより、複数光源下での再現可能な階調再現性の測定が可能になる。尚、階調再現性の評価では、２枚のＮＤフィルタを使用する必要はない。
【００１７】
また、被写体２２として図４に示すようなパターンを備えた被写体を用いても、階調再現性を測定することはできる。例えば、図４に示すチャートは、Ｘ１からＸ６４までの１０個の照度の異なるパターンを備えている。図４では、斜線の有無、斜線のピッチを変えることにより、照度の異なることを示している。
図４に示す被写体を被写体２２として用いた場合の評価手法の一例を以下に示す。
１）所望通りに輝度比が異なるＮＤフィルターをグレースケール・チャートに重ねる。これにより、図４に示すような輝度比の異なる被写体２２を用意することができる。又は、このような機能を有する被写体を用意して良い。
２）ＷＤカメラをワイドダイナミックレンジモードでない状態に切り換え、つまりＷＤカメラのワイドダイナミックレンジモードをオフにした状態で、図４の被写体２２の低輝度部分の「Ｘ１」のパターン（最左端のパターン）に対応した映像信号のレベルを１００％にあわせる。
３）ワイドダイナミックレンジモードをオンにする。
４）グレースケール・チャートの各階調に対応する映像の信号レベルを測定機器１６を通して測定することにより、階調再現性を評価することができる。
以上の手順を経ることにより、ＷＤカメラの階調再現性評価をすることができる。
【００１８】
（３）ダイナミックレンジの評価
Ａ）ダイナミックレンジの評価を行う場合、階調再現性の評価で用いたＮＤフィルタを毎回交換することにより再現範囲を評価することもできる。
【００１９】
Ｂ）また、別法として、図４に示すパターンを有する被写体を被写体２２として用いることにより、簡単にダイナミックレンジ測定することができる。以下に、図４のパターンを使って、ダイナミックレンジ評価手法を説明する。
１）ＷＤカメラのワイドダイナミックレンジモードをオフにした状態で、図４の「Ｘ１」のパターン（最左端のパターン）に対応した映像信号のレベルを１００％にあわせる。
２）ＷＤカメラのワイドダイナミックレンジモードをオンにする。
３）図４の各階調に対応する映像の信号レベルを測定機器１６を通して測定することにより、描写可能なダイナミックレンジを評価する。
この手法を用いることにより、ＷＤカメラのダイナミックレンジを容易にかつ正確に評価をすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、単一光源を備えたパターンボックスからの光が被写体に照射されると、当該被写体において、第一の領域と第二の領域とでは異なった特性の光源を擬似的に生成することができる。これにより、わざわざ複数の光源を用意しなくてよいので、それぞれ特性の異なる複数光源下と同等の階調再現性及びホワイトバランスの評価等を容易に行うことができる、という効果がある。また、光学フィルタを複数用いる場合には、単一光源から、例えば、所定の照度比及び色温度を有する複数の模擬的な光源を同時に形成することもできます。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例のカメラの性能評価システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）はグレースケール・チャートを説明する図、図２（ｂ）は光学フィルタを説明する図、及び図２（ｃ）は被写体を説明する図である。
【図３】図３（ａ）は評価チャートとしてのカラーバー・チャートを説明する図、及び図３（ｂ）は色変換フィルタを説明する図である。
【図４】ダイナミックレンジを測定するためのチャートを説明する図である。
【図５】従来のカメラの性能評価システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０……従来のカメラの性能評価システム、１２……パターンボックス（ＰＴＢ）、１４……被写体、１６……測定機器、１８……モニタ、２０……実施形態例のカメラの性能評価システム、２２……被写体、２４……評価チャート、２６……光学フィルタ、２６Ａ、Ｂ……ＮＤフィルタ、２８Ａ、Ｂ……色温度変換フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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