(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像における複数のエッジに属する複数のエッジ幅の関数であるフォーカス信号を発生する方法において、
境界の斜めに対して、第１の所定方向に沿って測定されたエッジ幅を、前記第１の所定方向から前記境界に垂直した方向へ低減して補正するステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
斜めに対する補正は、前記エッジのピーク勾配であって前記第１の所定方向にある第１の最大勾配、及び前記エッジからの２つの画素以内に最大勾配であって前記第１の所定方向に垂直した第２の所定方向にある第２の最大勾配によって算出される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッジ幅は、前記境界に垂直した方向への前記エッジ幅の投影である補正されたエッジ幅に補正される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年５月２６日に出願された米国仮出願第６１／３４８、６９９号に基づく優先権を主張する。
本発明は大まかに、電子的にオートフォーカスして取り込まれた画像に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラなどのような写真機材は、静止又はビデオ画像への処理のために光を取り込む電子画像センサーをそれぞれ備えることができる。電子画像センサーは一般的に、フォトダイオードのような光取込素子を数百万個含んでいる。
カメラなどのような多くの画像取込装置は、１つのオートフォーカスシステムを備えている。オートフォーカスのプロセスは、１つの画像を取り込む工程と、フォーカスされているか否かを決定するように前記画像を処理する工程と、前記画像がフォーカスされていない場合に、フォーカスレンズのフォーカス位置を変更するための１つのフィードバック信号を発生する工程とを含む。オートフォーカス技術としては、主に、コントラスト測定に関わる技術と、対になる画像の間の位相差に着目する技術との２つがある。前記コントラスト方法においては、隣接画素間の強度差を解析し、１つの最大コントラストが検出されるまで前記フォーカスを調整する。前記コントラスト技術は、静止ピクチャに対応することができるが、モーションビデオに適用することはできない。
前記位相差方法は、１つの入力画像を、別個の複数の画像センサーにより取り込まれる２つの画像に分割することを含む。また、前記２つの画像を比較して１つの位相差を決定する。そして、前記２つの画像がマッチするまで前記フォーカスを調整する。前記位相差方法は、ビームスプリッター及び１つの付加的な画像センサーのような付加的な部品が必要である。さらに、前記位相差の方法は、１つの相対的に小さい帯域における固定検出点を解析する。１つの小さなグループの検出点を有すると、ノイズが１つ以上の点に重ねられる可能性があるため、エラーが発生しやすくなる。この技術は、前記検出点が１つの画像のエッジに重ね合わせられていない場合にも無効である。結果として、前記位相差方法は、前記光を分割するため、１つの光センサーに衝突する光の量が半分又はより多く低減されてしまう。これは、前記画像の光強度が低下した薄暗い設置環境において問題になり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つのフォーカス信号発生器に結合されている１つの画素アレイを含むオートフォーカス画像システムである。前記画素アレイは、１つの幅を有するエッジを少なくとも１つ備える１つの画像を取り込む。前記発生器は、前記エッジ幅及びエッジ幅の種々の統計量の関数であるフォーカス信号を発生する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】１つのオートフォーカス画像ピックアップ装置の実施形態を示す一概略図である。
【図２】１つのオートフォーカス画像ピックアップ装置の代替実施形態を示す一概略図である。
【図３】１つのフォーカス信号発生器を示す一ブロック図である。
【図４】１つの画像信号マトリクスにおける水平方向のＳｏｂｅｌ演算子の演算を示す一説明図である。
【図５】水平勾配によるエッジ幅の算出を示す図である。
【図６Ａ】斜め角Φを有する１つの境界における１つの垂直エッジについてのエッジ幅の算出を示す説明図である。
【図６Ｂ】斜め角Φを有する１つの境界における１つの垂直エッジについてのエッジ幅の算出を示す説明図である。
【図６Ｃ】斜め角Φを有する１つの境界における１つの水平エッジについてのエッジ幅の算出を示す説明図である。
【図６Ｄ】斜め角Φを有する１つの境界における１つの水平エッジについてのエッジ幅の算出を示す説明図である。
【図７】斜めの境界における１つの垂直エッジについて斜め角Φを算出し、エッジ幅を補正するプロセスを示す一フローチャートである。
【図８】１つの垂直連結エッジを示す一説明図である。
【図９Ａ】１つのグループのぎっしり詰まっている垂直バーを示す一説明図である。
【図９Ｂ】図９Ａにわたる１つの画像信号を示す一グラフである。
【図９Ｃ】図９Ａにわたる１つの水平方向のＳｏｂｅｌ勾配を示す一グラフである。
【図１０】浅い変調深度を有するぎっしり詰まっているエッジを消去するためのプロセスを示す一フローチャートである。
【図１１】１つの精細なフォーカス信号を算出するためのエッジ幅の一範囲を説明する複数のエッジ幅の一ヒストグラムである。
【図１２】１つの風景を示す一説明図である。
【図１３】図１２の風景のフォーカス走査期間における１つの狭いエッジのカウントの変化を示す一グラフである。
【図１４】図１２の風景のフォーカス走査期間における１つの概略フォーカス信号の変化を示す一グラフである。
【図１５】１つのフォーカス位置の範囲にわたる１つの精細なフォーカス信号の変化を示す一グラフである。
【図１６】１つの風景における複数のオブジェクト及びこれらのオブジェクトのうちの１つにおける１つの選択マークを表示する装置を示す一説明図である。
【図１７】１つの排除較正器の第１の実施形態を示す一ブロック図である。
【図１８】１つの排除較正器の第２の実施形態を示す一ブロック図である。
【図１９】１つのエッジの特性に対して排除範囲を決定するプロセスを示す一フローチャートである。
【図２０】複数のエッジの特性に対して一連の排除範囲を決定するプロセスを示す一フローチャートである。
【図２１】異なる焦点距離においてそれぞれ１つの異なる照明下でエッジを有する１つの風景を示す一説明図である。
【図２２】図２１の一領域（柱時計）における、複数のエッジの最大輝度を示す第１のヒストグラム、及び十分鮮明なエッジのみを示す第２のヒストグラムである。
【図２３】図２１の一領域（柱時計）における、複数のエッジの色相を示す第１のヒストグラム、及び十分鮮明なエッジのみを示す第２のヒストグラムである。
【図２４】図２１の一領域（柱時計）における、複数のエッジにおける輝度変化の大きさを示す第１のヒストグラム、及び十分鮮明なエッジのみを示す第２のヒストグラムである。
【図２５】フォーカス走査のプロセスを示す一フローチャートである。
【図２６】異なるフォーカス位置において取り込まれた図１２の風景の複数の画像を示す一説明図である。
【図２７】異なるフォーカス位置において取り込まれた図１２の風景の複数の画像を示す一説明図である。
【図２８】異なるフォーカス位置において取り込まれた図１２の風景の複数の画像を示す一説明図である。
【図２９】図１３のフォーカス位置ＦＡ、ＦＢ及びＦＣで色相に対する鮮明なエッジのカウントを示す一グラフである。
【図３０Ａ】フォーカス位置ＦＡ（「山、太陽及び地平線」）に対する色相の排除範囲を示す一グラフである。
【図３０Ｂ】フォーカス位置ＦＢ（「自動車」）に対する色相の排除範囲を示す一グラフである。
【図３０Ｃ】フォーカス位置ＦＣ（「人」）に対する色相の排除範囲を示す一グラフである。
【図３１】１つの表示装置においてハイライトされた図１３のフォーカス位置ＦＡに対応する鮮明なフォーカスでのエッジを示す一説明図である。
【図３２】１つの表示装置においてハイライトされた図１４の鮮明なフォーカス位置ＦＢでのエッジを示す説明図である。
【図３３】画像取込装置における、ユーザが次の比較的遠い又は近い鮮明なフォーカス位置に飛ぶことを要求することに用いられるボタンを示す説明図である。
【図３４】シークモードでのフォーカス制御システムについてのフローチャートである。
【図３５】フォーカス位置ＦＢへのシーク及び後の追跡モードへの切替の期間においてフォーカス位置に対する狭いエッジのカウントを示す一グラフである。
【図３６】図３５に対応するフォーカス位置ＦＢへのシーク期間における概略フォーカス信号を示す一グラフである。
【図３７】フォーカスシステムを追跡モードに切り替えた代替実施形態におけるフォーカス位置に対する狭いエッジのカウントを示す一グラフである。
【図３８】図３７のシークモードでのフォーカス制御システムについての一フローチャートである。
【図３９】精細なフォーカス信号を最小値に維持するフォーカス制御システムの実施形態にかかる１つの移動オブジェクトを追跡する期間における精細なフォーカス信号の変化を示す一グラフである。
【図４０】鮮明なフォーカスの獲得期間に精細なフォーカス信号がどのように時間に従って変化するかを示す一グラフである。
【図４１】精細なフォーカス信号を最小値からの一オフセット量に維持するフォーカス制御システムの代替実施形態について、１つの移動オブジェクトを追跡する期間における精細なフォーカス信号の変化を示すグラフである。
【図４２Ａ】１つの選択領域が１つの風景における鳥を選択し、排除較正器が鮮明にフォーカスされる場合にこの鳥に対して較正する時に取り込まれた第１の画像を示す一説明図である。
【図４２Ｂ】前記鳥が画像取込フレームの第２の位置に移動した後に取り込まれた第２の画像を示す一説明図である。
【図４２Ｃ】前記鳥が第２の位置から第３の位置に移動した後に取り込まれた第３の画像を示す説明図である。
【図４３】図４２Ａにおける、連結エッジの長さを示す第１のヒストグラム、及び連結されている十分鮮明なエッジ（鳥）のみを示す第２のヒストグラムである。
【図４４】図４２Ａにおける、エッジの垂直軸からの斜め角を示す第１のヒストグラム、及び十分鮮明なエッジ（鳥）のみを示す第２のヒストグラムである。
【図４５】１つのフォーカス信号発生器の代替実施形態を示すブロック図である。
【図４６】１つのオートフォーカス画像ピックアップ装置の代替実施形態を示す概略図である。
【図４７】１つの主画素アレイと１つの補助画素アレイとを有する１つのオートフォーカス画像ピックアップ装置の実施形態を示す概略図である。
【図４８】１つの主画素アレイと１つの補助画素アレイとを有する１つのオートフォーカス画像ピックアップ装置の代替実施形態を示す概略図である。
【図４９】１つの主画素アレイと１つの補助画素アレイとを有する１つのオートフォーカス画像ピックアップ装置の代替実施形態を示す概略図である。
【図５０】異なるフォーカス位置において、１つの主画素アレイからの１つのエッジ幅の変化及び１つの補助画素アレイからの１つのエッジ幅の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明は、１つのフォーカス信号発生器に結合されている１つの画素アレイを含むオートフォーカス画像システムを開示する。前記画素アレイは、１つの幅を有するエッジを少なくとも１つ備える１つの画像を取り込む。前記フォーカス信号発生器は、１つのエッジ幅及び／又は複数のエッジ幅の統計量の関数であるフォーカス信号を発生する。１つのプロセッサーが、前記フォーカス信号及び／又は前記複数のエッジ幅の統計量を受信し、１つのフォーカスレンズの１つのフォーカス位置を調整する。前記エッジ幅は、勾配の利用を含む様々な技術により決定することができる。複数のエッジ幅を示す一ヒストグラムにより、１つの特定の画像がフォーカスされているか否かを決定することができる。１つの大きな個体数の薄いエッジ幅を有するヒストグラムが、１つのフォーカスされている画像を示す。
構成
参照番号に基づいて図面をさらに詳しく参照すると、図１は、１つのオートフォーカス画像取込システム１０２の一実施形態を示す。前記システム１０２は、１つのデジタルスチルカメラの一部であってもよいが、このシステムが１つの画像の制御されたフォーカスが必要ないずれの装置に実施されてもよいことを理解すべきである。前記システム１０２は、１つのフォーカスレンズ１０４と、１つの画素アレイと、回路１０８と、１つのＡ／Ｄ変換器１１０と、１つのプロセッサー１１２と、１つの表示装置１１４と、１つのメモリカード１１６と、１つのドライブモータ／回路１１８とを含んでもよい。１つの風景からの光が前記レンズ１０４を介して入射される。前記画素アレイ及び回路１０８は、前記Ａ／Ｄ変換器１１０により１つのデジタル信号に変換される１つのアナログ信号を発生する。前記画素アレイ１０８は、例えば、バイエルパターンのようなモザイクカラーパターンを組み入れてもよい。前記デジタル信号は、例えば色補間、フォーカス位置制御、色補正、画像圧縮／解凍、ユーザインターフェース制御及び表示装置制御のような様々な処理を実行する前記プロセッサー１１２に送信されてもよく、前記フォーカス信号発生器１２０に送信されてもよい。前記フォーカス信号発生器１２０及び前記プロセッサー１１２が異なるパッケージに備わっている場合には、前記デジタル信号１３０に対して色補間を行って前記フォーカス信号発生器１２０のためにそれぞれの画素における欠落色信号を見積もるため、１つの色補間ユニット１４８を利用してもよい。または、前記フォーカス信号発生器１２０及び前記プロセッサー１１２が１つのパッケージ１４４に備わっている場合には、前記フォーカス信号発生器１２０は、図２に示すようにバス１４６における前記プロセッサー１１２からの補間されたカラー画像、又は前記Ａ／Ｄ変換器１１０から発生される元の画像信号から導き出された１つの単一画像信号、例えば、１つの階調信号を入力してもよい。
前記フォーカス信号発生器１２０は、さらにプロセッサー１１２から１つのグループの制御信号１３２を受信し、そして、複数の信号１３４を前記プロセッサー１１２に出力してもよい。出力信号１３４は、フォーカス信号１３４と、狭いエッジのカウントと、前記画像におけるエッジ幅の一統計量を示す１組の数字とのうちの１つ以上を含んでもよい。前記プロセッサー１１２は、前記ドライブモータ／回路１１８に送信されて前記フォーカス信号１０４を制御する１つのフォーカス制御信号１３６を発生することができる。１つのフォーカスされている画像は、最終的に前記表示装置１１４に供給され、及び／又は前記メモリカード１１６に記憶される。１つのフォーカス位置を調整するためのアルゴリズムは、前記プロセッサー１１２により実行されてもよい。
前記画素アレイ及び回路１０８、Ａ／Ｄ変換器１１０、フォーカス信号発生器１２０、及びプロセッサー１１２は、全て１つのパッケージに備わっていてもよい。または、前記画素アレイ及び回路１０８、Ａ／Ｄ変換器１１０、及びフォーカス信号発生器１２０は、図１に示すような前記プロセッサー１１２から離れる画像センサー１５０として、１つのパッケージ１４２に備わっていてもよい。または、フォーカス信号発生器１２０及びプロセッサー１１２は、図２に示すような前記画素アレイ１０８及びＡ／Ｄ変換器１１０から離れる１つのカメラコントローラ１６０として、１つのパッケージ１４４に備わっていてもよい。
フォーカス信号発生器
図３は、１つの画像供給ユニット２０２から画像を受信する１つのフォーカス信号発生器１２０の一実施形態を示す。前記画像供給ユニット２０２は、図１における色補間器１４８または図２におけるプロセッサー２１２であってもよい。前記フォーカス信号発生器１２０は、１つのエッジ検出・幅測定（ＥＤＷＭ）ユニット２０６と、フォーカス信号算出器２１０と、長さフィルター２１２と、幅フィルター２０９と、排除フィルター２０７と、排除較正器２０５とを含んでもよい。それは、それぞれ「精細」２２２及び「排除」２３２を出力することにより制御される、１つの精細スイッチ２２０及び１つの排除スイッチ２３０をさらに含んでもよい。前記フォーカス信号発生器１２０は、幅フィルター２０９から１つの狭いエッジのカウント、また、フォーカス信号算出器２１０から１つのフォーカス信号を供給してもよい。前記フォーカス信号は、１つの精細なフォーカス信号と１つの概略フォーカス信号との間に設定可能であり、「精細」２２２を入力することによって選択可能である。または、精細なフォーカス信号も概略フォーカス信号も、算出されて出力信号１３４の一部として出力されてもよい。前記エッジ検出・幅測定ユニット２０６は、画像供給ユニット２０２に供給される画像を受信する。前記排除較正器２０５は、前記フォーカス信号発生器１２０に入力されるコマンド及び制御信号（較正コマンド、インデックス及びＲ／Ｗ）を受信する。図１及び図２の文脈においては、これらのコマンド及び制御信号は、制御信号「精細」２２２及び「排除」２３２と共に、プロセッサー１１２により信号１３２に供給されてもよい。そして、図１及び図２の文脈においては、前記出力信号１３４は、出力信号１３４を解析して前記画像における１つの鮮明なオブジェクトを検出することによって複数のオブジェクトの画像が前記画素アレイ１０８において鮮明にフォーカスされるように、前記フォーカスレンズ１０４のフォーカス位置を制御する１つのフォーカスシステムコントローラとして機能するプロセッサー１１２に供給されてもよい。以下、前記フォーカス信号発生器１２０の各種の構成要素について説明する。
ＥＤＷＭユニット２０６は、前記入力画像を、前記画像の３つの信号、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）が１つの単一画像信号に変換されるように変換してもよい。１つの画像を１つの単一画像に変換するには、幾つかの技術が利用される。複数のＲＧＢ値を用いて１つの輝度又は色度値を算出することができ、あるいは、１つの特定比率のＲＧＢ値を用いて前記単一画像信号を形成することができる。例えば、前記輝度値は、Ｙ＝０．２１２６＊Ｒ＋０．７１５２＊Ｇ＋０．０７２２＊Ｂ、ただし、Ｙ＝輝度値、という式により算出されることができる。前記単一画像信号はその後、１つのガウスフィルター又はいずれかのローパスフィルターによって、隣接画素の間に画素信号値を円滑化にしてノイズを除去するように処理される。
前記フォーカス信号発生器１２０、１２０’、１２０’’は、階調信号に限らない。それは、前記画像信号における１つ以上のエッジを検出するために、何れか１つの画像信号に対して操作を行ってもよい。または、それは、例えば、Ｙ、Ｒ−Ｇ又はＢ−Ｇのような複数の画像信号の何れかの組み合せに対して操作を行ってもよい。それは、複数のエッジを検出するために、個別に前記Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号の一つ一つ、又はその何れか１つ个以上の組合わせに対して操作を行ってもよい。それは、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号の一つ一つ又はその何れかの組合わせに対して複数のエッジ幅の統計量を形成してもよい。それは、１つ以上の画像信号からの複数のエッジ幅の統計量によって１つのフォーカス信号を形成してもよい。
それから、前記処理された画像の１つの勾配が算出される。前記勾配を算出するには、ラプラシアン（Ｌａｐｌａｃｉａｎ）法とソーベル（Ｓｏｂｅｌ）法を含む様々な方法がある。例えば、それぞれ１つのＳｏｂｅｌ−Ｘ演算子と１つのＳｏｂｅｌ−Ｙ演算子で、垂直及び水平エッジをそれぞれ検出するために、複数の前記列及び複数の前記行に亘った勾配が算出されてもよい。画素位置［ｋ，ｑ］におけるＳｏｂｅｌ−Ｘ演算子（ただし、ｋは行数且つｑは列数）は、Ｓｘ［ｋ，ｑ］＝Ｕ［ｋ，ｑ＋１］−Ｕ［ｋ，ｑ−１］という式から得られる。同一位置におけるＳｏｂｅｌ−Ｙ演算子は、Ｓｙ［ｋ，ｑ］＝Ｕ［ｋ＋１，ｑ］−Ｕ［ｋ−１，ｑ］、ただし、Ｕ＝処理された画像の画像信号、という式から得られる。
配向タグ付け
それぞれの画素は、垂直又は水平勾配の大きさが所定の下限（「消去閾値」）、例えば、１つの８ビットの画像には５、を超えている場合に、水平エッジ（「Ｈ」）又は垂直エッジ（「Ｖ」）のタグが付けられ、或いは、そうではない場合に、エッジが無い。前記下限によって、陰影やノイズの緩和による偽のエッジが消去される。１つの画素は、その水平勾配の大きさがその垂直勾配の大きさを１つの所定のヒステリシス量以上、例えば、１つの８ビットの画像には２、を超えている場合に、垂直エッジのタグが付けられ、逆の場合も同様である。２つの勾配の大きさに前記ヒステリシス量よりも小さい差がある場合に、前記画素は、その最も近く隣接した１つの定められた方向タグを有するものの方向タグと同じ方向タグが得られる。例えば、前記画像を行ごとに左から右へかつ１行ずつに下へ走査すると、隣接画素の検査順番として、まずは上の画素、次は左上の画素、次は左の画素、最後は右上の画素であってもよい。このヒステリシスの適用は、隣接画素がそれぞれほぼ同じ水平及び垂直勾配の大きさを有する場合に同様のタグを得ることを確保するのに役立つ。図４は水平及び垂直勾配を有する６×６アレイにおけるタグ付けの結果を示す。それぞれのユニットにおいては、水平勾配が左上方、垂直勾配が右方にあり、また、方向タグが底部にある。このステップで、エッジ画素がボールド体で印刷されて方向タグを得る資格が与えられるものは、５を超えている水平又は垂直勾配の大きさを有する画素のみである。
前記画像、前記勾配、及び前記タグは、垂直エッジには水平に、水平エッジには垂直に走査されてもよい。同一行において同一の水平勾配極性を有しかつ全てが垂直エッジに対してタグ付けした各グループの連続画素は、このグループの左側又は右側に同じような隣接画素がない場合に、１つの垂直エッジが示されてもよい。同様に、同一列において同一の垂直勾配極性を有しかつ全てが水平エッジに対してタグ付けした各グループの連続画素は、このグループの上側又は下側に同じようなことを満たす隣接画素がない場合に、１つの水平エッジが示されてもよい。これによって、水平及び垂直エッジを識別することができる。
エッジ幅
それぞれのエッジは、勾配の大きさが前記エッジにおけるピーク勾配の大きさの１つの所定の分数よりも小さい画素を除去することによって精細化されてもよい。図５は、エッジのピーク勾配の大きさの３分の１に等しい精細化閾値を利用し、前記エッジ幅を前記元の９から下へ３に精細化する前記ステップを示す。このエッジ精細化は主な勾配成分を区別し、前記勾配成分は、勾配が多くの画素において緩やかに減衰することを起こし得る複数の重なった陰影がある１つの画像にもかかわらず、前記エッジの鮮明さの視覚認知を支配する見掛けのエッジ幅を設定する。
エッジ幅は、既知方法の何れか１つにより算出されてもよい。エッジ幅の算出方法の１つとしては、ただ、１つのエッジにおける画素数を数えることである。図５にはエッジ幅を算出する１つの代替方法を示す。図５において、前記精細化閾値３０４からの補間により、１つの精細化されたエッジの第１の外部画素（画素３）とその隣接した外部画素（画素２）との間に第１の分数画素位置（２．４）が求められる。同様に、第２の外部画素（画素５）とその隣接した外部画素（画素６）との間に第２分数画素位置（５．５）が求められる。前記エッジ幅は、この２つの分数画素位置間の差、５．５−２．４＝３．１として求められる。
斜め補正
１つの画像において、異なる輝度や色相を有する２つの領域間の境界は、前記画像がより多くフォーカスされ又はより少なくフォーカスされる場合に、厚く又は薄くなる。この境界の厚さは、前記境界に垂直した方向における前記境界の幅である。
前記境界が垂直であると、前記境界に垂直した方向は水平方向である。境界が水平であると、前記境界に垂直した方向は垂直方向である。
前記境界において、１つの画像信号（例えば、明度、青色度信号、又は赤色度信号）は、境界の一側から他側への遷移を有する。この境界の視覚上認知範囲は、前記遷移が最も急峻な所の近傍に亘っている。
前記境界が垂直であると、前記遷移の急峻さは一側から他側へ境界の向こうに水平に発生される１つの勾配信号に反映される。勾配信号がピークに達する所の隣接領域、及びそれによる前記隣接領域の幅は、それぞれ前記境界の視覚認知範囲及び前記境界の厚さに対応する。前記隣接領域は、水平勾配が１つのピーク勾配の１つの所定の分数を超えている１つのグループの隣接画素である。前記隣接領域は、本明細書に先ごろ定義されたように１つの垂直エッジであり、前記隣接領域の幅は前記垂直エッジのエッジ幅である。前記垂直境界はその後、垂直に配列された複数のその垂直エッジを含むと見なすことができる。
同様に、前記境界は水平であると、水平に配列された複数の水平エッジを含むと見なすことができ、そのエッジ幅が前記水平境界の厚さを示す。
しかし、１つの画像では複数の領域間の何れの境界も垂直又は水平配向であるというわけではない。垂直及び水平方向に対して斜めで、また一般に一方に対しては他方より少なく傾いている境界が多い。図６Ａから６Ｄにこの場合を示す。図６Ａにおいて、境界４１０は領域４２０と領域４３０との間にある真っ直ぐな境界であり、時計回りによって斜め角Φで１つの垂直破線から傾いている。図６Ｂにおいて、境界４１２は領域４２２と領域４３２との間にある真っ直ぐな境界であり、逆時計回りによって斜め角Φで１つの垂直破線から傾いている。図６Ｃにおいて、境界４１４は領域４２４と領域４３４との間にある真っ直ぐな境界であり、逆時計回りによって斜め角Φで１つの水平破線から傾いている。図６Ｄにおいて、境界４１６は領域４２６と領域４３６との間にある真っ直ぐな境界であり、時計回りによって斜め角Φで１つの水平破線から傾いている。
図６Ａから６Ｄに示すように、前記境界を垂直に越えた幅である境界（ｂとして示す）の厚さは斜め角Φと関わりが無い。図６Ａ及び６Ｂにおいて前記境界を越えた前記水平方向に測定され、また同様に図６Ｃ及び６Ｄにおいて前記境界を越えた前記垂直方向に測定された幅（ａとして示す）は、これらの境界における前記エッジ（図６Ａ及び６Ｂの垂直エッジ；図６Ｃ及び６Ｄの水平エッジ）のエッジ幅である。しかし、それは、垂直及び水平境界の場合と異なり、境界の厚さを示さなくなる。前記エッジ幅ではなく前記境界の厚さは、前記境界が垂直でも水平でもない場合に前記境界が前記画像でどのようにフォーカスされていない尺度を保留する。前記エッジ幅を利用することは、前記エッジ幅がこれらのエッジに属する境界の斜めに配慮することなくフォーカス信号を形成するので、フォーカス信号が前記画像において境界の配向に影響される原因となる。これは本発明において発見されて解决された望ましくない効果である。
この問題の解决手段としては、前記エッジから１つの所定方向（例えば、水平方向又は垂直方向）に測定されたエッジ幅を補正して前記エッジに属する境界の幅を取得し、そして前記補正されていないエッジ幅の代わりに前記補正されたエッジ幅を前記フォーカス信号の算出に入力する。前記境界の幅は前記境界を垂直に越えて測定される。
前記エッジの前記幅は、前記エッジ幅が測定される（前記エッジ幅に垂直する）前記所定の方向から境界方向に垂直した方向にそのエッジ幅を映写することにより求められてもよい。エッジ方向からの前記境界の斜め角をΦと示し、前記エッジ幅にｃｏｓ（Φ）又はその近似値を乗じることにより補正を行ってもよい。
前記斜め角Φを求めるには、様々な方法がある。一つの方法は、前記エッジにおける垂直及び水平勾配からｔａｎ（Φ）又はその近似値を求めることに関連する。１つの実例では、１つの隣接領域（前記エッジにおいてもよく、又はエッジと重なった２次元の隣接領域であってもよい）におけるそれぞれの画素に対して比率ｙ／ｘ（ただし、ｘが前記エッジ方向に垂直する勾配で、ｙが前記エッジ方向に平行する勾配）を求め、そして前記隣接領域における前記比率の平均値（重み付け平均値であってもよい）を求める。
複数のエッジ幅から１つのフォーカス信号を算出するために、これらの所定方向のうちの１つ又はその他において測定された前記複数のエッジ幅が、それらをそれぞれのエッジの方向に垂直する方向での幅に低減させることにより補正される。前記エッジ検出・幅測定ユニット２０６は複数のエッジ幅に対してこのような補正を行う。図６Ａに示すように、前記測定された幅ａは、１つの直角三角形の斜辺の長さであり、そのベース（幅ｂでマークする）が陰影付きの境界を垂直（これによって前記エッジ方向に垂直）に越えている。前記補正された幅ｂは、前記境界に垂直した方向への前記測定された幅ａの映写から得られる。この映写は、ｂ＝ａｃｏｓ（Φ）から求められるが、２０％以下の正確性が得られれば、近似値を使ってもよい。前記角度Φ又はｃｏｓ（Φ）そのものは、この技術において１つの画像におけるエッジ方向を求める何れかの既知方法、又は図７に示すフローチャートにおいて記述されるより正確な方法によって求められる。
それぞれの水平又は垂直エッジのエッジ幅は、前記水平又は垂直配向（所定の方向）からの斜めに対して補正されてもよい。図６Ａ、６Ｂは、前記垂直線から傾斜した１つの境界（及びこれによる前記境界を形成する複数のエッジ）について水平方向に測定されたエッジ幅に対する補正計算を示す。図６Ｃ、６Ｄは、水平線から傾斜した１つの境界（及びこれによる前記境界を形成する複数のエッジ）について垂直方向に測定されたエッジ幅に対する補正計算を示す。前記補正は、１つの所定の方向（例えば垂直方向又は水平方向）に測定された前記エッジ幅に因子ｃｏｓ（Φ）（ただし、Φが前記所定の方向からの斜め角）を乗じることにより行われてもよい。この斜め角Φはさらに、排除フィルター２０７及び排除較正器２０５に利用されてもよい。
実例により、図７は１つの垂直線から傾斜した境界における複数のエッジについての斜めのエッジ幅を補正するための一プロセスの一フローチャートを示す。（水平線から傾斜した境界における水平エッジについては、フローチャートにおいて「行」を「列」に置換し、「水平」で「垂直」を置き換える。）
ステップ５０２からステップ５０６において、斜め角Φが求められる。それぞれの垂直エッジに対して、ステップ５０２において、水平勾配の大きさがピークに達する列の位置を位置づけ、水平勾配ｘを求める。ステップ５０４において、前記列の位置に沿って、そして、２つの画素以内に最も大きな大きさを有する垂直勾配を求め、そしてｙをこの垂直勾配にする。
ステップ５０６において、斜め角Φ  ＝ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）を求める。ステップ５０６において、斜め角がルックアップ表を調べることによって求められる。ステップ５０２〜５０６は、斜め角を求める１つの特定手順及び方法を示しているが、その代わりにこの技術における他の手順及び方法を使用してもよい。
最後に、ステップ５０８において、当業者が実際によく行うように、ｃｏｓ（Φ）で又はその近似値で乗算することにより前記エッジ幅を縮尺する。
図７に示すプロセスの第１の変形としては、入力値ｘ及びｙの種々の組み合わせに対するエントリーを有する１つのルックアップ表を提供することによって、ステップ５０６及び一部のステップ５０８を置き換える。入力値ｘ及びｙの組合わせのそれぞれに対して、前記ルックアップ表は１つのエッジ幅補正因子を返す。前記ルックアップ表により出力されるエッジ幅補正因子は、ｃｏｓ（ｔａｎ−１（ｙ／ｘ））に対する２０％以下（好ましくは５％以下）の近似値であってもよい。そして、前記エッジ幅は、この補正因子で乗算されて１つの斜め補正されたエッジ幅を形成する。
第２の変形としては、垂直勾配ｙと水平勾配ｘとの商ｙ／ｘを算出して商ｑを発生し、そしてｑをｑの各種の値のエントリーを有するルックアップ表に入力する。ｑのそれぞれの値に対して、前記ルックアップ表は１つのエッジ幅補正因子を返す。前記エッジ幅補正因子は、ｃｏｓ（ｔａｎ−１（ｑ））に対する２０％以下（好ましくは５％以下）の近似値であってもよい。
（前記補正因子が２０％以下に当たるような）斜め角Φ（又はその近似値）を求めた後に補正因子ｃｏｓ（Φ）（又はその近似値）を求め、又は（第１及び第２の変形に記載したように）斜め角Φを求めずに補正因子を直接に求めるためには、ステップ５０２〜５０６においてｘ及びｙの値を得てもよいが、その代わりに他の方法を採用してもよい。
第３の変形としては、前記エッジにおける複数の画素のそれぞれに対して次のことを実行する。（ａ）１つの画素について水平勾配ｘ及び垂直勾配ｙの両方を求める。（ｂ）前記画素についてｑ  ＝  ｙ／ｘを求める。そして、（ｃ）ｑに対応する１つの補正因子、例えば、ｃｏｓ（ｔａｎ−１（ｑ））又はその２０％以下の近似値を求める。最後に、前記複数の画素のそれぞれからの補正因子において平均化することによって前記エッジ幅の補正因子を求める。前記平均値は、重み付け平均値、例えば、比較的大きい水平勾配を有する画素に比較的小さい水平勾配を有する別の画素より大きい重みを与えるものであってもよい。
第４の変形としては、ステップ５０４において、前記ピーク水平勾配から２列及び２行において大きさが最も大きい垂直勾配を求め、そしてｙをこの垂直勾配にする。
これらの方向や他の方向に沿って別の変形が可能である。
選別閾値
隣接した複数のエッジは、それらのピーク勾配の大きさが１つの比較的広いエッジのピーク勾配の大きさに隣接する１つの所定の分数より低いと、１つのフォーカス信号に寄与することを全体的に防止され、又はそれらの寄与を衰減させることができる。図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃは解決されている問題を示す。
図９Ａは、それぞれが両画素分の幅の２つの狭い黒色空間によって隔てられた３つの垂直白色バーを示す。前記真ん中の白色バーは両画素分の幅の狭いバーである。図９Ｂは、１つの鮮明な画像及び１つのぼやけた画像について図９Ａ中の画像において水平に描いた画像信号を示す。図９Ｃは前記鮮明な画像及びぼやけた画像について図９ＢのＳｏｂｅｌｘ勾配を描いている。図９Ｃにおいて、前記ぼやけた画像の第１のエッジ（画素２〜５）は前記鮮明な画像の第１のエッジより広く、そして、予想されたように、最後のエッジ（画素１３〜１５）も同じである。しかし、２つの最も狭いエッジ（画素９と１０、及び画素１１と１２）は２つの画像において２という幅がある。図９Ｂにおいて、画素９と１０及び画素１１と１２における対応するゲレンデは、それぞれ２つの画素を取って遷移を完成する。しかし、前記ぼやけた画像は、比較的広いエッジから比較的狭いエッジへのピーク勾配の大きさが５０％も著しく減少されている。一方、前記鮮明な画像は、比較的広いと比較的狭いエッジとの間で変化が１０％より少ない。
異符号付きの勾配を有する比較的広いエッジに隣接した比較的狭いエッジに対するピーク勾配の大きさにおける、例えば２０％以上のような著しい減少は、前記ぼやけた画像がよくフォーカスされていないことを示唆し、これによって、前記比較的狭いエッジは、前記ぼやけた画像が鮮明である指示に頼るべきではない。
同様に、交互勾配極性を有する互いに隣接する複数のエッジは、この指示に頼るべきではなく、それらのエッジ幅が小さくても、互いに緊密に近接すれば、例えば、１画素しか離れなければ（「最小エッジ隙間」）よい。前記最小エッジ隙間は、例えば１又は２又はその間のような画素数で表す。
さらに、１つのエッジが消去閾値より小さい１つのピーク勾配を有するので消去され得たと仮定すると、同じ勾配極性を有し、最小エッジ隙間に鮮明＿エッジ＿幅（鮮明＿エッジ＿幅とは、１つの鮮明なエッジのエッジ幅を指定するように割り当てられる数である）をかけたものの２倍しか離れない２つの連続エッジは、２つの互いに隣接するエッジの一方又は両方からの寄与を消去又は降格させるための条件として用いられてもよい。
この検出における隣接は、例えば、（ａ）前記エッジの一方又は両方のピーク勾配及び／又は前記エッジの一方又は両方のエッジ幅の関数である所定のゼロ交差閾値を超えた勾配信号による前記エッジに隣接したゼロ交差の急峻さの検出、（ｂ）これらのエッジ又は２つのエッジの一方のエッジ幅の関数である最小エッジ隙間における異符号付きの勾配であって、それぞれが前記エッジの一方又は両方のピーク勾配及び／又は前記エッジの一方又は両方のエッジ幅の関数である所定の閾値を超えた大きさを有する勾配の検出、及び（ｃ）前記エッジの複数のピーク間での前記エッジの一方又は両方のエッジ幅の関数である所定のピーク間の間隔の閾値より少ないピーク間の間隔の検出といった近接性試験のうちの何れか１つによって決定されてもよい。
前記エッジ検出・幅測定ユニット２０６は、１つの比較的広いエッジから設けられる選別閾値、及びオン／オフにできる変調選別フラグに基づき、ぎっしり詰まっている比較的狭いエッジを消去するための下記のアルゴリズムを実行してもよい。
それぞれのエッジに対して、反対極性の直後のエッジに用いられる選別閾値及び選別フラグは、図１０に示すフローチャートのプロセスによって決定される。
前記選別閾値及び選別フラグが与えられると、下記条件の１つが成立すれば、１つのエッジが消去される。（ａ）このエッジに対して選別フラグがオフになる。（ｂ）このエッジに対して、前記エッジのピーク勾配の大きさが選別閾値以上である。条件（ａ）及び（ｂ）には、条件（ｃ）エッジ幅が鮮明＿エッジ＿幅＋１以上であることが加えられてもよい。ここで、１つの数が、１つの鮮明なエッジのエッジ幅を指定するように鮮明＿エッジ＿幅に割り当てられ、前記「＋１」は、エッジが（ａ）及び（ｂ）を満たさないと消去される鮮明＿エッジ＿幅を超えたエッジ幅の範囲を設定するように変更されてもよい。図９Ａ〜９Ｃに示す実例には、鮮明＿エッジ＿幅が２であってもよい。
図１０はそれぞれのエッジについて１つの選別閾値及び１つの選別フラグを決定するフローチャートである。垂直エッジに対しては、一行に沿って左から右へ走査すると仮定しているが、これに限定されない。（水平エッジに対しては、一列に沿って上部から底部へ走査すると仮定しているが、これが要求されていない。）鮮明＿エッジ＿幅に１つの数が割り当てられ、図９Ａ〜９Ｃに示す実例には２であってもよい。ステップ７０２において第１のエッジで開始し、ステップ７２０において、それぞれのエッジは、そのエッジ幅が１に鮮明＿エッジ＿幅に加えられたもの以上であるか否かようにクエリーを行われ、前記値１は本明細書に用いられる最小エッジ隙間値であるが、例えば０．５〜２．０での１つの異なる値を使用してもよい。「はい」とすると、前記エッジは１つの比較的広いエッジであり、ステップ７０６でその後反対極性を有する直後のエッジに対する選別閾値を前記エッジのピーク勾配の大きさのβ倍に設定し、βが０．３〜０．７で、好ましくは０．５５であり、そしてステップ７０８で次のエッジに対して選別フラグをオンにする、そして次のエッジへ進む。「いいえ」とすると、前記エッジは比較的広いエッジではなく、ステップ７３０でその後、同じ勾配極性の前のエッジとの間隔が最小エッジ隙間の２倍（又は、１つの異なる所定の数）に鮮明＿エッジ＿幅を加えたものより大きいか、かつ、反対極性の直前のエッジがある場合に最小エッジ隙間より大きいかを調べる。「はい」とすると、ステップ７１０でその後、次のエッジに対して前記選別フラグをオフにする。「いいえ」とすると、次のエッジに対して前記選別フラグ及び前記選別閾値を保持し、次のエッジへ進む。βは１つの所定の分数であってもよく、又は所定の式によって算出される分数、例えば１つのエッジ幅の関数であってもよい。後ろの場合には、βは前記画像の部分によって異なってもよい。
説明及び実施を簡単化するために、図１０におけるフローチャートは、１に鮮明＿エッジ＿幅を加えたもの以上のエッジ幅を有するエッジを比較的広いエッジにしてその他のエッジ（比較的狭いエッジ）から分離している。しかし、比較的広いエッジの意味はこれに限らず、比較的広いエッジとは、単に比較的狭いエッジより広いものである。
長さフィルター
以下、長さフィルター２１２の機能について説明する。広義では、長さフィルター２１２はそれぞれが１つの同様の配向の１つ以上のエッジに接続するエッジへの選り好みを作成する。同様の配向のその他のエッジに接しない隔離したエッジに比べて、同様に配向してグループにおいて互いに接続された１つのグループのエッジ（「連結エッジ」）は、ノイズに起因する可能性が高くない。上述したように一緒に連結された同様の配向のエッジが多ければ、ノイズに起因する可能性が低くなる。ノイズに起因する前記グループの確率は、グループにおけるエッジ数が増えるとともに指数関数的に低下され、また直線的な低下よりずっと早い。この特性は、特に、画像において又は対象領域において信号対雑音が例えば１０未満と弱いような薄暗い照射又は短い露光の場合に、ノイズの抑制に用いられることができる。前記選り好みは、何れの適当な方法で実施されて表現されてもよい。後述される複数の方法は単に例示に過ぎない。
第１の方法としては、１つの連結長さ閾値より小さい長さを有する垂直／水平連結エッジのエッジに属するエッジを消去する。前記連結長さ閾値は、前記対象領域が比較的薄暗い場合に比較的に大きくしてもよい。例えば、前記連結長さ閾値は、２のような小さな値から始まってもよいが、対象領域における信号対雑音比が５に低下される場合に８に増える。前記連結長さ閾値は、前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’、例えば、信号１３２の一部となる図３に示すような「長さコマンド」信号によって提供されてもよい。または、前記閾値は、１つの式に基づいて前記フォーカス信号発生器で算出されてもよい。
第２の方法としては、それぞれのエッジに対して前記長さフィルター２１２で１つの長さ重みを提供し、そしてこの長さ重みを前記フォーカス信号算出器２１０でのフォーカス信号の算出に適用する。１つの比較的長い連結エッジの一部となる１つのエッジは、１つの比較的短い連結エッジの一部となる１つのエッジより大きい重みを受け取る。例えば、前記長さ重みは前記連結エッジの長さの平方であってもよい。従って、フォーカス信号に対するそれぞれのエッジの寄与は、すべての寄与を加算する前に因子Ａ／Ｂ（ただし、Ｂは前記フォーカス信号の算出に入れられる全てのエッジの長さ重みの合計であり、Ａは前記エッジの長さ重みである）を乗じてフォーカス信号を形成してもよい。同様に、信号１３４の一部として出力される前記エッジ幅のヒストグラムは、すべてのエッジに＋１のように同量に寄与する代わりに、比較的長い連結エッジのメンバーとしてのエッジがそれらのそれぞれのエッジ幅に対応する区間により多く寄与するようにすることができるので好ましい。従って、例えば、それぞれのエッジはＡ／Ｃに寄与することができ、ただし、Ｃは前記エッジに亘るＡの平均値である。同様に、狭いエッジのカウントは、比較的長い連結エッジのメンバーとしてのエッジがより多く寄与するようにすることができる。従って、例えば、それぞれのエッジによる寄与は、Ａ／Ｄを乗じてもよく、ただし、Ｄが狭いエッジのカウントで数えられるエッジの間にＡの平均値である。
上部（最左側）及び底部（最右側）のエッジを除き、それぞれのエッジが２つの他の垂直（水平）エッジ（一方はその上方（左側）、他方はその下方（右側））に接触する１つのグループのＮの垂直（水平）エッジは、１つの長さＮの垂直（水平）連結エッジである。前記上部（最左側）エッジはその下方（右側）の１つのエッジに接触するのみが必要である。前記底部（最右側）エッジはその上方（左側）の１つのエッジに接触するのみが必要である。図８は１つの垂直連結エッジ及びその長さを示す。図８において、ユニットＲ２Ｃ３及びＲ２Ｃ４は第１の垂直エッジを形成し、ユニットＲ３Ｃ３、Ｒ３Ｃ４及びＲ３Ｃ５は一緒に第２の垂直エッジを形成し、また、ユニットＲ４Ｃ４及びＲ４Ｃ５は一緒に第３の垂直エッジを形成している。前記第１及び第３の垂直エッジはそれぞれ１つの他の垂直エッジのみに接触するのに対し、前記第２の垂直エッジは２つの他の垂直エッジに接触する。前記第１、第２及び第３の垂直エッジは一緒に長さ３を有する１つの垂直連結エッジを形成する。
１つの垂直（水平）連結エッジに２つ以上の分岐がある、即ち、１行（列）に２つのエッジがある場合（図示せず）には、前記長さが連結エッジにおけるエッジ総数として定義されてもよい。又は、前記長さは、そ中の最上部（最左側）エッジから最底部（最右側）エッジまでの垂直（水平）距離に１を加えたものとして定義されてもよい。
上述した提案の他に、１つの連結長さを定義する他の可能な方法がある。例えば、１つの連結エッジの長さの定義は、前記長さが前記連結エッジにおける少なくとも３までのエッジメンバー数に比例する特性を有しなければならない。これは、お互いに接触することによって相互に接続されている比較的多いエッジにより、連結エッジがノイズに起因される確率を指数関数的に低下させ、これに従って、前記長さが、連結エッジにおける１つの適当な数までのエッジメンバー数に対する比例を表現すべきであり、前記数が前記連結エッジにおいて単一のメンバーに対して前記数を超える信頼度を十分に向上させるという既に記述された推論に一致する。前記長さフィルター２１２は、連結長さ１を有するエッジにあまり重点を置かず、又はそれを消去して、広義では差別することができる。前記長さフィルター２１２は、連結長さ２を有するエッジを差別することができる。前記長さフィルター２１２は、連結長さ３を有するエッジを差別してノイズによる影響をさらに低下することができる。前記長さフィルター２１２は、前記プロセッサーからのコマンドに基づいてこれらの動作の何れか１つを行うことができる。
図３には前記エッジ検出・幅測定ユニット２０６の直後に設けることを示しているが、その他の配置も可能である。例えば、前記長さフィルター２１２は、前記フォーカス信号算出器２１０の前及び前記排除スイッチ２３０の後ろに挿入されてもよい。ここで、前記長さフィルター２１２により処理されたエッジは、「精細」及び「排除」コマンド信号に応じて前記幅フィルター２０９及び排除フィルター２０７の何れか一方又は両方を通過するものである。
１つのフォーカス信号発生器の一代替実施形態において、前記精細スイッチ２２０は、前記フォーカス信号算出ユニット２１０が前記幅フィルター２０９にろ過されていない第１組のデータ及びろ過された第２組を受信し、それぞれに対して１つの異なるフォーカス信号、前者への概略フォーカス信号、後者への精細フォーカス信号を算出し、そしてこの両方を前記プロセッサー１１２、１１２’に出力するように、除去されてもよい。
幅フィルター
次に、図３を参照して前記幅フィルター２０９の動作を理解する。図１１は複数のエッジ幅の一ヒストグラム、即ち、複数のエッジ幅に対する複数のエッジのカウントの一グラフを描いている。エッジ幅２（即ち、上述鮮明＿エッジ＿幅）には、前記画像に複数の鮮明なエッジが存在することを示唆する１つのピークがある。しかし、エッジ幅４及び５には、たぶん対応する画像オブジェクトの焦点外れに起因するぼやけた複数のエッジが鮮明なエッジを発生する複数のオブジェクトよりも前記フォーカスレンズから離れた異なる距離にあることを示唆する複数のピークがある。１つのフォーカス信号を算出するには、幅が１つの所定の範囲（「狭いエッジの範囲」）外にある複数のエッジは、前記幅フィルター２０９によって、あまり重点を置かないようにしてもよい。前記幅フィルター２０９は、前記フォーカス信号の算出に用いるために、前記狭いエッジの範囲外にある複数のエッジ幅に対して１つの比較的小さい重みを作成してもよい。例えば、複数のエッジ幅には重み１．０が割り当てられるのに対して、上限８４０の右側にある＋１より大きい複数のエッジ幅に重み０が割り当てられ、その間にある複数のエッジ幅に０〜１．０の重みが割り当てられ、エッジ幅によって単調に低減される。または、前記幅フィルター２０９は、これらのエッジがフォーカス信号の算出に入ることを完全に防止することができる。適当な上限及び下限８３０、８４０は、画素アレイ１０８でのクロストーク、フォーカス信号発生器１２０に受信された画像に対して欠落色を発生する補間方法、及び前記エッジ検出・幅測定ユニット２０６に採用されるローパスフィルターに用いられるフィルター係数を含む幾つかの要素に依存する。適当な上限及び下限８３０、８４０及び前記パラメータの鮮明＿エッジ＿幅は、前記画像ピックアップ装置１０２、１０２’に対して、種々の鮮明度を有する画像を取り込んで前記エッジ幅のヒストグラムを調べることによって決定されてもよい。例えば、１つの鮮明な画像がエッジ幅２に１つのピークを有すると、適当な上限及び下限はそれぞれ１．５及び３で、前記鮮明＿エッジ＿幅は２．０に設定されてもよい。前記下限と上限及び鮮明＿エッジ＿幅は上述したように決定され、そして前記プロセッサー１１２、１１２’’によって前記フォーカス信号発生器１２０、１２０’、１２０’’に供給されてもよい。「精細コマンド」がオンになると、このように算出された精細なフォーカス信号は、狭いエッジの範囲外にあるエッジ幅にあまり重点を置かないようにする。
また、前記幅フィルター２０９は、エッジ幅が狭いエッジの範囲内にある複数のエッジの総数を算出し、出力信号１３４の一部として出力してもよい。狭いエッジのカウントは、前記フォーカスシステムコントローラ（プロセッサー１１２）に出力されて、鮮明な画像の存在の検出及び／又は追跡の開始のために用いられてもよい。
フォーカス信号
次に、図３の前記フォーカス信号算出器２１０を参照すると、前記フォーカス信号算出器２１０は、複数のエッジ幅を受信して１つのフォーカス信号を出力する。前記フォーカス信号は、全てのエッジ幅の重み付け平均値として算出されてもよく、前記重みはそれぞれのエッジ幅に対するエッジのカウントであり、即ち、フォーカス信号＝Σｗｉｅｉ／Σｗｉ、ただし、ｅｉはエッジ幅、ｗｉは重み、ここで、ｗｉ＝ｃｉ、ｃｉはエッジ幅ｅｉにおけるエッジのカウントであり、ｉは複数のエッジ幅の一ヒストグラムの区間数である。または、それぞれのエッジ幅における重みは、エッジ幅のエッジのカウントに前記エッジ幅そのものを乗じたもの、即ち、ｗｉ＝ｃｉｅｉであってもよい。また、前記幅フィルター２０９からの重みで表される選り好みは、それぞれのエッジ幅を乗じてもよい。例えば、前記幅フィルター２０９により発生される重みΩｉに対しては、ΣΩｉ＝１、フォーカス信号はΣΩｉｗｉｅｉ／ΣΩｉｗｉとして算出されてもよい。制御信号「精細」がオン、「排除」がオフになると、前記フォーカス信号は、図１１に示す実例では、鮮明なエッジ幅の値である２．０に非常に近い１つの値となり、２．０〜３．０のエッジ幅を発生する焦点距離範囲における複数のオブジェクトの細部のうちで、ほとんどが実質的に鮮明にフォーカスされていることを示唆している。制御信号「精細」がオフ、「排除」がオフになると、前記フォーカス信号は５．０に近い値となり、画像において焦点外れの細部がかなり多く存在していることを示唆している。前記精細スイッチ２２０をオンにすると、前記フォーカス信号が少しぼやけたオブジェクトにより多く応答し、完全にぼやけたオブジェクトにより少なく応答することが可能になる。前記精細スイッチ２２０がオンになると、前記フォーカス信号を精細なフォーカス信号と呼び、前記精細スイッチ２２０がオフになると、概略フォーカス信号と呼ぶことにする。上述したように、前記長さフィルター２１２により表現される前記重要性は、例えば、フォーカス信号の算出に入らないようにあまり重点が置かれていないエッジを消去したり、１つの対応するエッジ幅の区間のカウントｅｉに寄与するエッジの重みを低減させたりする複数の方法のうちの１つにより、前記フォーカス信号に組み込まれてもよい。
図１５は、１つのオブジェクトが鮮明にフォーカスされる所の近傍のフォーカス位置の調整に対する前記精細なフォーカス信号の応答をスケッチする。前記精細なフォーカス信号は、大体、前記フォーカス位置により１つの画像が鮮明にフォーカスにされるような鮮明＿エッジ＿幅において、１つの最小値に達するが、そうでなければ増える。前記精細なフォーカス信号は、既に焦点が合った、又はその状態に非常に近いオブジェクトの追跡に用いられてもよい。移動オブジェクトに対しては、前記精細なフォーカス信号は、焦点距離が変わり続ける場合にも、前記フォーカス制御システムにより、これらのオブジェクトが鮮明にフォーカスされることを保つようにする。前記精細なフォーカス信号はまた、前記オブジェクトが、幅が狭いエッジの範囲に収まるエッジを生じさせるように、鮮明にフォーカスされないがこの状態に十分に近い１つのオブジェクトの鮮明なフォーカスを取得する（「取得」）ことに用いられてもよい。前記エッジ幅のヒストグラムは、前記鮮明＿エッジ＿幅から離れたオブジェクトに対応するエッジ幅において１つのピークを示しており、その結果、前記精細なフォーカス信号が鮮明＿エッジ＿幅より大きいことになるので、前記フォーカス制御システムは、前記精細なフォーカス信号値が前記鮮明＿エッジ＿幅へ向かうようにフォーカス位置を調整することで、前記オブジェクトによるエッジ幅のピークを鮮明＿エッジ＿幅に等しいエッジ幅の値に集中することにより、応答を行ってもよい。
基本の使用方法
図１２〜１６は、狭いエッジのカウント、概略フォーカス信号及び精細なフォーカス信号が鮮明な画像を実現するためにフォーカス制御の実施に如何に用いられるかを示す。
図１２は、前景における「人」、背景における「山、太陽及び地平線」、及びその間における「自動車」のように、異なる焦点距離において３つのグループのオブジェクトを有する１つの戸外風景を示す。
図１３は、前記フォーカスレンズ１０４のフォーカス位置が図１２に示す風景を遠くから近くへ走査する場合に時間に対して描かれた狭いエッジのカウントの図である。前記狭いエッジのカウントは、フォーカス位置において１つのオブジェクトを画素アレイ１０８における鮮明な画像に導入する場合にピークに達する。従って、前記狭いエッジのカウントは走査中に、「山、太陽及び地平線」、「自動車」及び「人」に対してこの順で１つずつ、合計３つのピークを示す。
図１４は時間に対して描かれた概略フォーカス信号を示す。前記概略フォーカス信号は、前記フォーカス位置が狭いエッジのカウントがピークに達する３つのフォーカス位置のそれぞれに近い場合に１つの最小値を示す。しかし、それぞれの最小値において、前記概略フォーカス信号は、焦点外れの他のオブジェクトにより寄与された比較的大きいエッジ幅に起因して、前記鮮明＿エッジ＿幅レベル、この実例には２．０にあるのではない。
図１５は、図１２の風景における「自動車」に対する鮮明なフォーカス位置の近傍にあるフォーカス位置に対して描かれた精細なフォーカス信号を示す。前記精細なフォーカス信号は、複数のぼやけたオブジェクト（「人」及び「山、太陽及び地平線」）が存在するにもかかわらず、鮮明＿エッジ＿幅、この実例には２を本質的に達成する。図１１を再び参照すると、幅４及び５における２つのピークは、それらの２つのグループのぼやけたオブジェクトにより寄与されるが、これは、前記幅フィルター３２４が重みを低減させ、又は上限８４０の右側のエッジ幅による寄与を完全に消去したと理解することができる。
フォーカス制御システムは、概略フォーカス信号を利用して、検索モードで最寄りの鮮明なフォーカス位置を検索することができる。それは、フォーカス位置を現在のフォーカス位置から離れるように移動して前記概略フォーカス信号が増加するか低減するかを決定することができる。例えば、前記フォーカス位置が内向き（外向き）に移動する場合に前記概略フォーカス信号が増加（低減）すると、現在のフォーカス位置から比較的遠い鮮明なフォーカス位置が存在する。前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’はその後、１つのフォーカス駆動信号を供給し、隣接する鮮明なフォーカス位置への方向においてフォーカスレンズ１０４を移動することができる。
フォーカス制御システムは、前記風景における変化、前記オブジェクトの移動、又は前記画像ピックアップ装置の移動にもかかわらず、前記精細なフォーカス信号を利用して、既に鮮明にフォーカスされたオブジェクトを追跡して対応する画像の鮮明さ（上述したように「追跡モード」）を保ってもよい。１つのオブジェクトが鮮明にフォーカスされる場合に、上記の変化があるにもかかわらず、前記精細なフォーカス信号レベルは安定している。これによって、前記精細なフォーカス信号における変更は、前記オブジェクトの画像ピックアップ装置からの焦点距離の変更を示唆する。前記フォーカス制御システムを、最小値に近い１つの所定の精細なフォーカス信号レベル、例えば、この実例には２．０〜２．５、特に２．１に「ロックする」ことにより、前記精細なフォーカス信号レベルにおける何れかの変動は、直ちに前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’に前記オブジェクトの焦点距離の変更を通知する。前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’はその後、１つの方向を決めて、フォーカスレンズ１０４を移動させて前記精細なフォーカス信号レベルを「ロックされた」レベルに回復させることができる。従って、前記画像ピックアップ装置１０２、１０３、１０３’、１０３’’は、１つの移動オブジェクトを追跡することができる。
例えば、プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’におけるアルゴリズムにおいて実施されるようなフォーカス制御システムは、狭いエッジのカウントを利用して検索モードから追跡モードへの変更をトリガしてもよい。前記追跡モードにおいて、前記フォーカス制御システムは、前記精細なフォーカス信号により前記オブジェクトを「ロックする」。フォーカス位置が前記オブジェクトの鮮明なフォーカス位置に十分に近づく前に、前記フォーカス制御システムは、前記概略フォーカス信号により移動方向を確認し、レンズの移動速度を調整してもよい。１つのオブジェクトが鮮明にフォーカスされる場合に、狭いエッジのカウントはシャープにピークに達する。前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’は、追跡モードに切り替えて、精細なフォーカス信号を、狭いエッジのカウントにおける鮮明な上昇、又はピークの到達、又はその両方を検出した場合のフォーカス位置の制御に用いてもよい。鮮明なフォーカス位置によって異なる閾値は、端末間のフォーカス位置「走査」から見つけられたそれぞれのグループのオブジェクトに割り当てられ、そしてその後、狭いエッジのカウントがこの閾値を超えると、対応するグループのオブジェクトを検出する。静止風景に対して、例えば、静止画像の撮影に対しては、終端間フォーカス位置走査は、狭いエッジのカウントがピークに達する毎に１つの最大のカウントがあるように、最大のカウントのリストを返すことができる。例えば、最大のカウントの５０％を取ることにより、前記最大のカウントのリストから、閾値のリストを生成することができる。
図１６は、表示装置１１４と、複数のボタンを含む入力装置１０７と、前記表示装置１１４においてハイライトされた選択マーカー１９２０とを有する画像ピックアップ装置１０２を示す。ユーザは前記入力装置１０７を利用して、前記選択マーカー１９２０を作成、成形及び操作することができる。この実例において複数のボタンを含むことを示しているが、前記入力装置１０７は、表示装置１１４でのタッチ又はストロークの位置を検出するために、前記表示装置１１４をオーバレイするタッチスクリーンを含んでもよい。前記入力装置１０７、及び前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’又は１つの入力装置１０７に用いられる別個専用コントローラ（図示せず）は、選択領域を決定することができる。用于描述前記選択領域を記述するための複数のパラメータは、バス１３２を介して（又は、フォーカス信号発生器１２０が前記プロセッサー１１２の一部である場合に、前記プロセッサー１１２において内部で）、前記フォーカス信号発生器１２０、１２０’、１２０’’に転送されることができる。それに応じて、前記フォーカス信号発生器１２０は、フォーカス信号の算出、又は狭いエッジのカウント、又はその両方を前記パラメータに記述される選択領域におけるエッジに限定し、又は前記選択領域外にあるエッジにあまり重点を置かないようにすることができる。こうすると、前記フォーカス信号より意図せぬオブジェクトを軽く扱うことができ、そして前記概略フォーカス信号でも単一の最小値、及び１．０以下の鮮明なエッジ幅における最小レベルを示す。
排除ろ過
以下、排除フィルター２０７、９１０により実施される排除ろ過を説明する。
広義では、１つ以上の画像特性及びそれぞれの特性について定義された１つ以上の排除範囲が与えられると、排除ろ過は何れか１つの特性に収まっていない何れか１つの排除範囲におけるエッジに対して１つの選り好みを作成する。
画像特性の集合は予め定められてもよい。下記は不完全なリストである。色相（図２３）、色相対、色相の変化、飽和度、最大輝度（図２２）、輝度の変化（図２４）、平均輝度、斜め角（図６Ａ〜６Ｄ及び４４）、連結エッジの長さ（図８及び４３）及び最寄りのエッジに対する間隔。
排除フィルターの第１の実施形態としては、前記排除フィルターに付与された何れか１つの特性における何れか１つの排除範囲に属するエッジを消去する。
図２２は最大輝度を１つの排除用の特性として用いることを示す。図２２は、図２１に示す風景から取り込まれた１つの画像の最大輝度に対する１つの全エッジ及び鮮明なエッジのヒストグラムを示し、ここで、柱時計のみが鮮明にフォーカスされている。最大輝度は１つのエッジにおける最高輝度値である。図２２は、複数の鮮明なエッジ（図２１での柱時計に関連する）についての一ヒストグラム、及び画像で鮮明にフォーカスされない他のオブジェクト（電灯の笠、バナナ、大皿、テーブルクロス、電球）及び柱時計に関連する全てのエッジについての一ヒストグラムを示す。図２２において、柱時計は、他のオブジェクトの全体よりも低い最大輝度範囲を占めている。最大輝度範囲の上半部をほぼカバーする１つの排除範囲（図２２参照）は、鮮明にフォーカスされない大部分のエッジを軽く扱い、ひいては完全に排除する。
図２３は色相を排除用の特性として用いることを示す。図２３は、鮮明なエッジ（図２１での柱時計に関連する）についての一ヒストグラム、及び画像で鮮明にフォーカスされない他のオブジェクト及び柱時計に関連する全てのエッジについての一ヒストグラムを示す。この色相ヒストグラムは、１つのエッジの両側に同じ色相値を有すると、前記色相値を含む色相区間がこのエッジから＋２のカウント寄与を取得するのに対し、それぞれの側にそれぞれ異なる色相値を有すると、これらの色相の中の１つを含むそれぞれの色相区間が＋１のカウント寄与を取得する。図２３において、前記柱時計及び前記大皿は、一緒に茶色色相の近傍にある比較的小さい色相範囲を占めている。一緒に前記色相範囲を被覆する他の部分のうち大部分の排除範囲１及び排除範囲２（図２３参照）は、不鮮明なエッジの主な部分ではない大皿によるそれらのエッジを除き、鮮明にフォーカスされない大部分のエッジを排除することになる。１つのエッジは、その両側における２つの色相がこれらの排除範囲のうちの何れか１つに収まると、１つの排除フィルターがこの２つの排除範囲で操作することにより、軽く扱われ、ひいては完全に排除される。
図２４は輝度変化を排除用の特性として用いることを示す。輝度変化は１つのエッジにおける輝度の変化の大きさである。図２３は、複数の鮮明なエッジ（図２１での柱時計に関連する）についての一ヒストグラム、及び画像で鮮明にフォーカスされない他のオブジェクト及び柱時計に関連する全てのエッジについての一ヒストグラムを示す。図２４において、柱時計からのエッジは下部範囲における１つの小さな領域を占めており、上部範囲を被覆する１つの排除範囲（図２４参照）は、鮮明にフォーカスされない大部分のエッジを軽く扱い、ひいては完全に排除することになる。
図４３は、複数の連結エッジの長さの一ヒストグラム、及び図４２Ａの風景の一排除範囲を示す。このようなヒストグラムは、異なるサイズを有するオブジェクトを分離することに用いられる。
最寄りのエッジに対する間隔はもう１つの画像特性である。それぞれの垂直（水平）エッジに対しては、同一行（列）に沿って最寄りの隣接垂直（水平）エッジに対する間隔（「エッジ間隔」）を算出して関連付ける。全てのエッジ及び十分鮮明なエッジのエッジ間隔は、その対応するヒストグラムを有する。その他の特性に対しては、エッジ間隔に対する複数の排除範囲を同様に形成する。エッジ間隔は、多くの葉と枝を有する木のような多くの小さな細部を有するオブジェクトと、自動車のような同様の細部密度を有しない他のオブジェクトとを区別することに用いられる。
排除フィルターの一代替実施形態としては、それぞれのエッジに対して、前記排除フィルター２１２及び／又は９１０において１つの排除重みを発生し、そしてこの排除重みを前記フォーカス信号算出器２１０でのフォーカス信号の算出に適用する。第１の特性の値が前記第１の特性の一排除範囲に収まっている１つのエッジは、前記値が全ての排除範囲外になる１つのエッジに比べて、この特性に対してより小さな重み（「特性重み」）を受け取る。例えば、前記特性重みは、１つの排除範囲の真ん中においては０であり、前記排除範囲内のエッジにおいては１に上昇し、全ての排除エッジ以外のいずれの場所にも１であってもよい。前記排除ろ過は１つの特性のみを利用すると、前記特性重みは前記排除重みである。２つ以上の特性を利用すると、それぞれの特性はそれぞれのエッジに対する１つの特性重みを有し、またいずれの特性重みも一緒に乗じて前記排除重みを形成することができる。従って、それぞれのエッジは第１、第２及び第３の特性重みを有してもよく、ここで、３つの異なる特性が１つの排除連鎖で使用され、前記排除重みが３つの特性重みの全体の積となる。従って、フォーカス信号に対するそれぞれのエッジの寄与は、全ての寄与を加算する前に因子Ｅ／Ｇを乗じてフォーカス信号を形成してもよく、ここで、Ｇがフォーカス信号の算出に入る全てのエッジの排除重みの合計であり、Ｅがエッジの排除重みである。同様に、信号１３４の一部として出力されてもよいエッジ幅のヒストグラムは、いずれのエッジも同じ量、例えば＋１を寄与するのではなく、いずれの特性の何れの排除範囲にあるメンバーでもないエッジが、それらのそれぞれのエッジ幅に対応する区間に対してより多く寄与するようにすることができる。従って、例えば、それぞれのエッジは、前記エッジ幅のヒストグラムの前記区間に対して、＋１の代わりにＥ／Ｈを寄与することができ、ここで、Ｈが前記ヒストグラムにおいて数えられるエッジの間にＥの平均値である。同様に、前記狭いエッジのカウントは、いずれの特性のいずれの排除範囲にあるメンバーでもないエッジがより多く寄与するようにすることができる。従って、例えば、それぞれのエッジによる寄与は、Ｅ／Ｊを乗じてもよく、ここで、Ｊが狭いエッジのカウントにおいて数えられるエッジの間にＥの平均値である。
排除較正
次に、図３の排除較正器２０５を参照すると、前記排除較正器２０５は、複数のエッジ、複数のエッジ幅、及び前記入力画像を受信し、そしてそれらを処理して種々の排除制御パラメータを発生して排除フィルター２０７を配置する。前記排除較正器２０５は、制御信号「較正コマンド」、「インデックス」及び「Ｒ／Ｗ」をさらに受信してもよい。これらの制御信号は、例えば図１又は２のプロセッサー１１２のようなフォーカスシステムコントローラから来てもよい。
前記排除較正器２０５は、特に１つの「較正コマンド」入力制御信号で１つのコマンドにおいて、一般に鮮明なエッジの別々にエッジの１つ以上の画像特性を検査し、これらの特性で１つ以上の排除範囲を発生して十分鮮明ではない大量のエッジを排除するように配置される。十分鮮明なエッジとは、幅が鮮明＿エッジ＿幅の周囲の１つの所定の狭い範囲（「鮮明なエッジ範囲」）に収まるエッジである。鮮明なエッジ範囲は前記狭いエッジの範囲に含まれてもよい。例えば、鮮明なエッジ範囲は鮮明＿エッジ＿幅の周囲の＋／−０．２。鮮明＿エッジ＿幅が２．０であると、鮮明なエッジ範囲は１．８〜２．２であってもよいのに対し、狭いエッジの範囲が１．５〜３．０であってもよい。前記排除範囲は、「Ｒ／Ｗ」入力制御信号で書き込みコマンドを供給することにより、「インデックス」入力制御信号に供給される１つの唯一のインデックス値の下に記憶されてもよい。複数組の排除範囲が記憶されてもよく、それぞれが１つの異なるインデックス値がある。１組の排除範囲は、「インデックス」入力制御信号でその関連するインデックス値を供給し、また「Ｒ／Ｗ」入力制御信号で読み取りコマンドを供給することにより、取り出されてもよい。前記取り出された排除範囲は、これらの排除範囲内にあるエッジを排除するように、図３における排除フィルター２０７によって適用されてもよい。第１の特性の排除範囲は第２の特性の排除範囲の前に適用されてもよい。
図１７は１つの排除較正器の一実施形態の一ブロック図を示す。エッジ統計ユニット９０２は１つの画像、１組のエッジ及び複数のエッジ幅を受信する。これらのエッジに関連する１つ以上の特性についてのヒストグラムである全エッジ統計量を算出する。また、同じ特性であるがエッジ幅が前記鮮明なエッジ範囲に収まるエッジのみについてのヒストグラムである鮮明なエッジの統計量を算出する。全エッジの統計量も鮮明なエッジの統計量も、メモリ−１  ９０４に記憶されてもよい。前記排除算出器９０６は２組の統計量を受け、その中のヒストグラムに基づいて１つ以上の特性で排除範囲を形成するように計算を行い、前記入力制御信号「Ｒ／Ｗ」で書き込みコマンドにおいて入力制御信号「インデックス」において供給される１つのインデックス値の下にこれらの排除範囲を記憶してもよいメモリ−２  ９０８に出力する。
図１８は１つの排除較正器の一代替実施形態の一ブロック図を示す。この実施形態は１つの排除フィルター９１０を図１７の構造に付加する。前記排除フィルター９１０は、複数組の排除範囲の連鎖により、それぞれの組が１つの異なる特性に対応するようにろ過を行う。複数のエッジは、前記連鎖において１組ずつにろ過される。それぞれの繰り返しにおいて、前の繰り返した所に解析された特性に対して算出された１組の排除範囲が複数組の排除範囲の連鎖に付加される。前記排除フィルター９１０に出力され、新たに付加された組にさらにろ過されて得られたエッジ及びエッジ幅（及び、前記排除フィルター９１０が排除フィルターの前記代替実施形態に従う場合には排除重み）は、エッジ統計ユニット９０２に解析され、新しい１組の全エッジの統計量及び鮮明なエッジの統計量（及び、同上の場合には排除重み）を発生する。前記排除算出器９０６は、前記新しい組の全エッジの統計量及び鮮明なエッジの統計量（及び、同上の場合には排除重み）を解析し、次の特性及びその複数組の排除範囲を選択する。前の繰り返しにおいて使用されていない１つの特性が選択される。
図２０におけるフローチャートはこのプロセスを示す。ステップ１０１０において、複数組の排除範囲の連鎖を空きに初期化する。ステップ１０１２において、エッジ統計ユニット９０２は、排除フィルター９１０から受け取られたエッジ及び関連するエッジ幅についての幾つかの特性に対して全エッジの統計量及び鮮明なエッジの統計量を発生する。ステップ１０１４において、排除算出器９０６は、前の繰り返しにおいて使用されていない幾つかの特性に対する排除範囲を算出する。ステップ１０１６において、上述した特性から次の特性を選択し、またその関連する組の排除範囲が前記排除範囲の組の連鎖に付加される。ステップ１０１８において、「十分に良い」（後述）に関する質問が行われる。「はい」と答えると、繰り返しプロセスが完了し、前記複数組の排除範囲の連鎖が前記メモリ−２  ９０８に記憶されてもよい。さもなければ、ステップ１０２０において、前記排除フィルター９１０は、最後に付加された排除範囲を有するステップ１０１２に入力されたこれらのエッジ及びその関連するエッジ幅をさらにろ過し、その後、ステップ１０１２において１つの新しい繰り返しを開始し、エッジの統計量を再算出する。
図２０におけるそれぞれの繰り返しは、幾つかの方法のうちの１つで、前の繰り返しに使用されていない１つの異なる特性を選択してもよい。第１の方法では、それぞれの次の繰り返しが下記順番に沿って次の特性を使用するように、全ての特性の順番を予定することができる。第２の方式では、第１の特性と第２の特性のうちで選択して次の特性になるために、現在の繰り返しに残されたより多くのエッジを軽く扱い、ひいては排除する排除範囲を発生する特性は、その他の特性より好ましい。この選り好みは、前記特性がある１つの分数（例えば、１０％〜５０％、好ましくは２０％）を超えた鮮明なエッジを軽く扱い、又は排除する場合に、逆転されてもよい。次の特性に対するこの選択手順は、図１７の実施形態及び図１８の実施形態に適用可能である。
一般に、第１の特性により、１つの対応する排除範囲の組を利用して再ろ過した後に残されたエッジのうちで十分鮮明なエッジの全エッジに対する比がより大きく増加される結果となる場合には、第１の特性が第２の特性よりも好ましいであってもよい。
幾つかの異なるインデックスに対応する複数の排除範囲は、１つの新しいインデックスの下に記憶された複数の新しい排除範囲を形成するように組合わせてもよい。前記異なるインデックスのうちの１つ以上の下に存在するそれぞれの特性に対して、前記異なるインデックスの下にある前記特性の排除範囲は、前記インデックスに亘って論理積演算を行い、その後、新しい排除範囲を形成するように反転することにより、前記値がその排除連鎖において前記特性を有する少なくとも１つのインデックスに対して前記特性に対する１つの排除範囲にない時にかつその時に限り、１つの値がこのような新しい排除範囲にある。事実上、このような前記特性に対する新しい排除範囲は、前記異なるインデックスの全てから十分鮮明なエッジを排除しようとする。１つ以上の特性は、新しい排除範囲を発生するようにこのように操作されてもよい。このような特性は１つの排除連鎖を形成してもよい。１つの排除較正器は、その下に得られた排除連鎖を記憶するように１組の異なるインデックス及び新しいインデックスを規定する１つのコマンド入力を受け取ってもよい。１つの新しいインデックスの下にこのように形成された１つの新しい排除連鎖は、既に較正された幾つかのオブジェクトからエッジの寄与を排除して風景において残されたオブジェクトを発見するために、取り出されて前記排除フィルター２０７に適用されてもよい。
前記排除較正は、前記較正コマンドの始まりから、ある「十分に良い」条件が満足され、又は、特性が残さなくなるまで、繰り返して実行される。その後、排除範囲の組の連鎖の全体は、前記「インデックス」入力制御信号からのインデックス値とともに前記メモリ−２  ８０８に記憶されてもよく、又は前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’若しくはその両方に伝送されてもよい。前記「十分に良い」という条件は、幾つかの方法のうちの１つによって満足されてもよい。１つの方法では、前記排除範囲の連鎖が所定の数の特性、例えば３つがあると、前記条件が満足される。第２の方法では、例えば、排除ろ過の後に、十分鮮明なエッジではない７５％のエッジが消去されると、前記条件が満足される。第３の方法では、十分鮮明なエッジの数が、排除ろ過の後に、他の部分の数を、ある他の比率で上回ると、前記条件が満足される。「十分に良い」という条件は、上記の何れか１つ又はその組み合わせ、又は排除ろ過の後に残された部分が十分鮮明なエッジ以外のエッジに支配されていないことを表示する他の適当な条件であってもよい。
図１９は、それぞれの特性に対して複数の排除範囲を発生するための図１７及び１８に示す排除算出器９０６についての一フローチャートである。前記特性の範囲は、それぞれの区間が前記範囲の１つの分数を被覆するように複数の区間に分けられてもよく、全ての区間が合わせて全体の範囲を被覆し、隣接した複数の区間が共通の境界を共用することを除き重ね合わせない。ステップ１００２において、第１の区間から、前記排除範囲が空になる。ステップ１００４において、前記十分鮮明なエッジのカウントを前記全エッジのカウントと比較する。この区間における十分鮮明なエッジのカウントがゼロであり、又はこの区間における全エッジのカウントの１つの所定の分数、例えば４分の３より小さいと、この区間を前記排除範囲に含む。全ての区間が完了するまで、ステップ１００４及び１００６を繰り返す。
１つの排除較正器は、十分鮮明なエッジを画像における１つの所定領域にさらに限定することによって、１つの別個の組の排除範囲（「ポインテッド排除範囲」）を作成してもよい。このために、鮮明なエッジの統計量は、所定領域以外にあるエッジを排除するために、さらに締め付けられる。前記領域は、例えば、図１６において、前記表示装置１１４で前記表示された画像に重ね合わせるように示される選択領域１９２０より形成されてもよい。前記選択領域１９２０は、鮮明にフォーカスされるように望まれる１つのオブジェクトを表示する。従って、前記選択領域１９２０の外にあるが前記選択領域１９２０におけるオブジェクトと同じ焦点距離において１つの異なるオブジェクトがあると、前記異なるオブジェクトは、排除範囲の形成に干渉せずに、前記所望のオブジェクトに関わらないエッジを抑制する。前記排除較正器は、前記選択領域における十分鮮明なエッジへのさらなる限定に対応する１つの別個の組の排除範囲を作成して記憶してもよい。その代わりに、前記所定の領域は、一般にデジタルカメラの表示装置及びカメラのビューファインダーの中央において、よく矩形形状又は円形形状をしている所定のフォーカス領域（図示せず）として形成されてもよい。その代わりに、前記所定の領域は、前記表示装置１１４に重なった１つのタッチスクリーンセンサーにより形成されてもよい。前記タッチスクリーンセンサーは、例えば１つの触針及びフィンガーのうちの１つ以上によるタッチの１回以上のストロークを感知し、このような情報をタッチ位置としてプロセッサーに供給し、対応する選択領域を決定することができる。
一緒に前記フォーカス信号発生器１２０に備わっていることを示しているが、前記排除較正器２０５の１つ以上の素子はその代わりに、前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’に備わってもよい。例えば、前記排除算出器９０６及びメモリ９０８は、前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’に備わってもよい。この構造において、前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’は、前記排除算出器９０６に用いるために、信号１３４を介して全エッジ及び鮮明なエッジの統計量（図１７及び１８に示す）を受信する。前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’は、全体にそれ自身において、又は前記フォーカス信号発生器１２０、１２０’と結合して、図１９及び／又は２０におけるフローチャートのプロセスを実行してもよい。
排除に関する使用
排除較正器２０５及び排除フィルター２０７は、１回に取り込まれた１つの画像において鮮明にフォーカスされるオブジェクトに属しない複数のエッジを消去するために、一緒に、１つの排除範囲連鎖を形成することに用いられてもよい。その後、同一の排除範囲連鎖は、前記オブジェクトが前記背景オブジェクトに対して移動しても、それらの他のエッジを消去することに用いられてもよい。こうすると、前記オブジェクトの前記エッジが前記フォーカス信号を支配し続けることが可能になる。排除ろ過は、図３において前記幅フィルター２０９が前記精細スイッチ２２０にバイパスされるかどうかにかかわらず、行われることができる。前記幅フィルター２０９がバイパスされると、すなわち、前記フォーカス信号が概略フォーカス信号であると、図１１において４．０及び５．０のエッジ幅での前記２つの外れピークは消去されてもよく、これにより、前記予め焦点が合ったオブジェクトは関連するピーク８２０が前記狭いエッジの範囲外に移動するほど焦点外れに移動したとしても、前記概略フォーカス信号がやはり１つの良いフィードバック信号を前記フォーカス制御システムに供給してフォーカス位置をどのぐらい調整するかを見積もり、所定のオブジェクトを狭いエッジの範囲内に回復させることができ、ここで前記精細なフォーカス信号が１つのより正確なフィードバック制御信号を供給し、最終的に前記オブジェクトを鮮明にフォーカスされるように回復させることができる。
再較正はいつでも、例えば、１つの所定のオブジェクトの追跡期間において、１つの「較正」コマンドを前記排除較正器２０５に発行することによって行われてもよい。前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’は、その下に所定のオブジェクトに対する既存の較正された排除範囲が記憶されるインデックスと同一のインデックスを前記排除較正器２０５に供給してもよい。前記インデックスは、現在前記較正フィルター２０７に使用される複数組の排除範囲の連鎖を取り出すためのインデックスであってもよい。既存のインデックスと同一のインデックスを発行することにより、前記既存のインデックスに対応する前の較正された排除範囲及び連鎖を１つの新しい複数組の排除範囲の連鎖に取り替える。
所定のオブジェクトの上及び／又は周囲に１つの選択領域が発生される時に、上述したように、十分鮮明なエッジを選択領域内のみに制限するために、再較正が行われてもよい。前記「ポインテッド排除範囲」又は「ポインテッド排除連鎖」は、例えば、前記プロセッサー１１２が上述した方法のうちの１つで１つの所定領域に供給される１つのユーザコマンドを受信する時に、非ポインテッド排除範囲又は連鎖の代わりに、前記排除フィルター２０７に送信されて前記排除フィルター２０７に使用されてもよい。
再較正は、前記オブジェクトに関する１つ以上の画像特性が変更するように、風景における所定のオブジェクトの移動中において実行されてもよい。例えば、ユーザは、所定のオブジェクトがハイライトされなくなり、鮮明なエッジを表示するハイライトが益々多く無くなる次第、前記所定のオブジェクトの上及び／又は周囲の１つの所定領域を命令する。
再較正に対して、同一のインデックスの供給の代わりに、プロセッサー１１２は、１つの新しい複数組の排除範囲の連鎖を記憶するために１つの新しいインデックスを供給してもよい。複数組の排除範囲の再較正された連鎖は、既存のインデックス及びその関連する複数組の排除範囲の連鎖を重ね書くことなく、１つの新しいインデックスの下に記憶されてもよい。どの特性が変化したか、どの特性が変化しないかを識別するために、新しい及び既存のインデックスからの複数組の排除範囲の連鎖を比較してもよい。既存のインデックスから新しいインデックスへ変化しない特性は、新しい連鎖において早くなるように進められてもよい。変化する特性は、前記連鎖から消去されてもよい。従って、長い間に変化しない特性は、長い間に同一のオブジェクトを追跡するために保留される。特性の新しい連鎖における排除範囲を既存の連鎖における排除範囲に置き換えることにより、特性に関する再ろ過の後、十分鮮明なエッジの全エッジに対する比が著しく変化する結果となると、前記特性は、変更されたと考えられてもよい。前記比率における著しい変化は百分率であることよい、例えば５０％。
ほぼ鮮明にフォーカスされることで前記鮮明なエッジ範囲においてエッジを発生する１つの所定のオブジェクトに対し、排除較正器２０５及び排除フィルター２０７は、焦点外れのオブジェクトに寄与されるエッジの消去を促すことにより、前記精細なフォーカス信号（それに対して幅フィルターがバイパスされていない）に対する寄与が前記所定のオブジェクトに寄与されるエッジに支配され、フォーカス鮮明さの表示として精細なフォーカス信号の正確性の改善を与える。
所定のオブジェクトの上及び／又は周囲に選択領域１９２０が発生される時に、前記フォーカス信号発生器１２０は、前記プロセッサー１１２の制御（図示せず）下でフォーカス信号の算出における選り好みを選択領域１９２０のみに対応するエッジ（「好ましいエッジ」）を与えてもよい。好ましいエッジに対する選り好みは、複数の方法のうちの１つで与えられてもよい。バス１３０で前記フォーカス信号発生器１２０に供給される画像は、前記選択領域１９２０内に限定れてもよい。又は、１つの重みを前記フォーカス信号の算出に入るエッジに適用してもよく、これにより、前記選択領域１９２０の外及び／又は前記選択領域１９２０から離れたエッジが前記好ましいエッジよりも低い重みを有し、ひいてはゼロである（即ち、フォーカス信号の計算から排除されることに相当する）。又は、好ましいエッジではないエッジは、前記フォーカス信号発生器１２０におけるユニットのうちの何れか１つ、例えばエッジ検出・幅測定ユニット２０６、幅フィルター２０９及び排除フィルター２０７で消去されてもよい。選り好みを領域内エッジに与える方法は上述に限定されない。前記選択領域１９２０の内部と外部との間に厳格又は鮮明な区別も必要ではない。当業者は、前記選択領域に対応し、前記選択領域外の複数のエッジに逆らってこのような選り好みを受け取れるように複数のエッジを選択すればよいことを容易に理解することができる。
１つの所定のオブジェクトの上又は周囲に１つの選択領域１９２０が発生される時に、前記プロセッサー１１２は１つの選り好みを好ましいエッジに適用する１つの概略フォーカス信号を発生するように前記フォーカス信号発生器を制御してもよい。これにより、所定のオブジェクトに関わらないエッジを消去することができる。例えば、図１４には、このような選り好みを適用しない場合にフォーカス位置を遠くから近くへ走査する概略フォーカス信号を示す。前記概略フォーカス信号は複数の最小値を示すが、ただ位置ＦＢでの１つの最小値が前記自動車に起因する。前記自動車に対してこのような選り好みを適用することにより、例えば図１６に示す選択領域１９２０を使用することにより、位置ＦＣで前記前景「人」に対応する、及び位置ＦＡで前記背景「山、太陽及び地平線」に対応する最小値を消去することができる。また、前記「自動車」に対応する位置ＦＢにおける概略フォーカス信号レベルは、鮮明なエッジ幅に比較的近い１つの値を有する。フォーカス制御システム１０２は、既知の制御方法の１つであるＰＩコントローラを適用することにより、現在の概略フォーカス信号レベルと鮮明＿エッジ＿幅との間の差を評価することで、前記フォーカスレンズ１０４のフォーカス位置を制御し、前記フォーカス位置ＦＢと現在のフォーカス位置との間の差を低減させてもよい。前記フォーカス制御システム１０２は、現在のフォーカス信号レベルが鮮明＿エッジ＿幅に十分近い範囲、例えば狭いエッジの範囲に低下した場合に切り替えて精細なフォーカス信号を使用してもよい。
制御−走査
図２５は、風景でオブジェクトの鮮明な画像を提供するフォーカス位置の検索において一端から他端までの範囲でフォーカス位置を移動する際に、図１及び２のプロセッサー１１２のようなフォーカスシステムコントローラがフォーカス位置を調整し、フォーカス信号を測定する一フローチャートである。ステップ１４００において、前記フォーカス位置は遠端に設定される。図３の前記排除較正器２０５に対する全てのインデックスは、図１７及び１８のメモリ−２  ９０８における排除範囲データとともに消去されてもよい。ステップ１４０２において、前記フォーカス位置は１歩近く移動される。ステップ１４０４において、フォーカス位置が近端であると、走査が完了する。さもなければ、ステップ１４０６において、狭いエッジのカウントがピークに達したかを確かめる。そうでなければ、ステップ１４０２に戻して始まるように、次の繰り返しへ進む。そうであれば、このフォーカス位置に対して１つの新しいインデックスを作成し、前記フォーカス位置を記録して、エッジの統計量を収集するように１つの較正コマンドを前記排除較正器２０５に送信し、複数組の排除範囲の連鎖を形成し、前記排除範囲の連鎖を記憶するようにインデックス及び１つの書き込みコマンドを送信し、そして次の繰り返し、ステップ１４０２に戻して始まるように、次の繰り返しへ進む。
複数の鮮明な画像が求められるフォーカス位置のそれぞれに対する走査プロセスの期間において、複数組の排除範囲の連鎖が形成されてもよい。これらのオブジェクトのうちの何れか１つに対する後の検索において、前記排除範囲は、その他のオブジェクトに寄与されるエッジを軽く扱って区別することを促進するために、フォーカス信号発生器に適用されてもよく、これにより、概略フォーカス信号が単一の谷を示すことができ、さらに、前記谷が前記鮮明＿エッジ＿幅に近い最小値を有し、これで前記精細なフォーカス信号も焦点外れのオブジェクトにより少なく干渉され、ここで、その前記鮮明＿エッジ＿幅からの外れにより、前記オブジェクトが鮮明にフォーカスされるように前記フォーカス位置をどのぐらい調整するかを正確に見積もる。所定のオブジェクトがその他のオブジェクトに対して移動しても、両方とも相変わらず有用で信頼性がある。
一例として、図１３は図１２に示す風景を走査する際に時間に対して描かれた狭いエッジのカウントのグラフである。前記狭いエッジのカウントは、フォーカス位置が、１つのオブジェクトが図１又は２に画素アレイ１０８において１つの鮮明な画像を映写するようにするものである度に、ピークに達するので、それがピークになると、複数の十分鮮明なエッジの存在を示す。図２６、２７及び２８は、前記フォーカスレンズが、狭いエッジのカウントがピークに達するそれらのフォーカス位置のそれぞれにある際に取り込まれた画像を示す。
図１４は、前記「排除」信号をオフにすることにより前記排除フィルター２０７がバイパスされる場合に、走査中に前記フォーカス信号発生器１２０より出力される概略フォーカス信号を示す。前記概略フォーカス信号は、前記フォーカス位置が、オブジェクトが鮮明にフォーカスされるようにする３つのフォーカス位置のそれぞれに近づける時に対応する最小値を正確に示す。しかし、前記概略フォーカス信号の最小値は、焦点外れの他のオブジェクトに寄与される複数のぼやけたエッジからの干渉により、鮮明＿エッジ＿幅レベル、この実例には２．０に存在しない。上述したように、前記排除較正器２０５を較正した後に「排除」信号をオンにすると、その後、前記オブジェクトが走査中に所在する場所から移動したとしても、それぞれのグループのオブジェクトに対するインデックスを利用して排除範囲を取り出すことにより、前記概略フォーカス信号が３つのグループのオブジェクトのそれぞれに対して１つの単一の全体的な最小値を示すことが可能になる。図２９及び図３０Ａ〜３０Ｃは、前記３つのグループのオブジェクトのそれぞれに対する色相の排除範囲が如何に形成されるかを示す。
検索−表示装置とユーザ向き
図３１〜３３は、前記フォーカス位置により複数のエッジが鮮明にフォーカスされるようにする場合に、図１又は２の表示装置１１４において複数のエッジが如何にハイライトされるかを示す。ハイライトされた鮮明なエッジ又は十分鮮明なエッジは、１つの十分鮮明ではないフォーカスエッジが表示装置において依然として鮮明に見えるように画像取込解像度が表示装置の解像度よりずっと高い場合に、ユーザに特に有用である。これにより、ユーザは風景で複数のオブジェクトのうちのどのオブジェクトが鮮明にフォーカスされているかを見分けられないようなよく見られる問題も解決される。このようにどのオブジェクトが鮮明にフォーカスされているかが通知されると、ユーザは、その後、１つの比較的遠いオブジェクトにフォーカスするように図１６の画像取込装置１０２の外向きボタン１９１２を押し、又は、１つの比較的近いオブジェクトにフォーカスするようにきボタン１９１０を押し、又は、これらのユーザコマンドを入力可能なユーザ入力装置及び方法のうちの何れか１つを利用することができる。また、前記画像取込装置１０２は、図３３に示すように、エッジにおいてフォーカスされるオブジェクトに重なった１つの点滅する輪郭２１００を表示してもよい。一般には、当業者が容易に認識するように、１つ以上の十分鮮明なエッジを示すことができれば、何れの表示方法を利用してもよい。
検索モード
図３４は、所定の方向において第Ｎのオブジェクトをシークする一フローチャートである。ステップ２２００において、前記フォーカスレンズ１０４は、第Ｎ−１のピークを飛び越すまで移動する。ピークの飛び越しは、ピーク検出用の複数の信号（「ピーク検出信号」）のうちの１つを利用して検出されてもよい。候補ピーク検出信号の１つは、図３６に示すように、取り込まれた画像において鮮明なエッジが発生された複数のオブジェクトがあるそれぞれの位置に１つの局部的な最小値を得る概略フォーカス信号である。図１２の風景に対して、前記自動車が鮮明にフォーカスされるようにするために、前記フォーカスレンズは、前記人が鮮明にフォーカスされているフォーカス位置ＦＣを跳び越し、前記概略フォーカス信号が１つの局部的な最小値（ほぼ鮮明＿エッジ＿幅の値２．０に達した）に達したフォーカス位置を過ぎるように、一番裏から外へ移動する。候補ピーク検出信号のもう１つは、狭いエッジのカウントである。図３５は、フォーカス位置が、前記人が取り込まれた画像において１つの鮮明な画像を発生した位置を過ぎるように一番裏から外へ移動する時の狭いエッジのカウントを示す。
図３４でのフローチャートのステップ２２０２において、第Ｎのピークを見つけない限り、ステップ２２０６において同一の方向にフォーカスレンズを移動し続け、そして２２０２に同じクエリーに回帰する。見つけると、ステップ２２０４に移行して追跡モードをオンにする。第Ｎのピークの検出は、複数のピーク検出信号のうちの１つを利用することができる。候補ピーク検出信号の１つは前記概略フォーカス信号である。候補のもう１つは前記狭いエッジのカウントである。ステップ２２０２に対しては、ステップ２２００に比べて異なるピーク検出信号が使用されてもよい。追跡は、図３４のフローチャートの後に続いた図３５及び３６に示すように前記ピークが検出された後、又は、図３８のフローチャートの後に続いた図３７に示すように前記ピーク値に接近するかつ十分近い時に、オンにされてもよい。（「十分近い」ということは、例えば前の走査からの前に検出されたピーク値の１つの所定の分数を超えてもよい。）
検索に関するユーザ制御
シークすべきフォーカス位置に関連する数字Ｎは、複数の方法の１つによって設置されてもよい。
第１の方法には、前記装置１０２は、複数の鮮明なフォーカス位置のうちに外又は内へナビゲートするために、例えば図１６に示すボタン１９１２及び１９１０のようなユーザ制御を備えてもよい。例えば、前記ボタン１９１２を押すごとに次のより遠い鮮明なフォーカス位置を選定するのに対し、前記ボタン１９１０を押すごとに次のより近い鮮明なフォーカス位置を選定してもよい。前記装置１０２は、１つの鮮明なエッジ又は１つの鮮明なオブジェクトにおいて、例えば図３１に示すハイライト２０００のようなハイライトを表示することができる。これらの鮮明なフォーカス位置は、走査中に記憶されてもよい。走査中に発見されたそれぞれの鮮明なフォーカス位置でのハイライト２０００、又は対応する鮮明なエッジ、又はその両方は、走査中に形成されて、例えば前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’のようなメモリに記憶されることができる。それぞれの鮮明なフォーカス位置で表示される画像は、一緒に記憶されてもよい。例えば、ボタン１９１２及び１９１０を介して鮮明なフォーカス位置のうちでより遠く及びより近く飛ぶような、１つの目的フォーカス位置へナビゲートする期間に、前記選定された鮮明なフォーカス位置に対応するハイライトは、前記メモリから取り出されて前記表示装置１９０２で表示されてもよい。前記選定された鮮明なフォーカス位置に対応する先に記憶された表示画像は、前記記憶された表示画像においてどのオブジェクトが前記選定された鮮明なフォーカス位置で鮮明なエッジを起こしたかを示すために、前記ハイライト２０００とともに表示されてもよい。これによって、ユーザは、前記選定された鮮明なフォーカス位置が彼又は彼女の所定の目的鮮明さに対応するか否か、或いは、彼又は彼女がより遠く又はより近くナビゲートする必要があるか否かを決めることができる。従って、例えば、人の頭部と自動車の左側のような、図１６に前記表示装置１９０２において前記画像中に重なったエッジを起こした異なる焦点距離における複数の異なるオブジェクトでも、ユーザは目的オブジェクトを選択することができる。前記プロセッサー１１２は、これによって、目的とする鮮明なフォーカス位置及びそれに関連する記憶された鮮明なフォーカス位置又は排除連鎖又はインデックス又はその何れかの組合わせに対するユーザの選択を決定する。前記走査から目的とする鮮明なフォーカス位置が最も近いと発見すると、Ｎが１である。それがその直後にあるものと、Ｎが２であり、以下同様。前記排除範囲の関連する連鎖は、取り出されて前記排除フィルター２０７に適用されてもよく、ここで、前記関連する連鎖は、予め１つのインデックスの下で較正され、作成され、記憶されておいた。
第２の方法には、１つの事前の走査が採られていない。前の段落に記述されたユーザインターフェースにより、ユーザはＮ歩でより遠く又はより近くナビゲートすることができる。例えば、ユーザは、外向き検索が現在のフォーカス位置から第１の鮮明なフォーカス位置へ、そして第２の鮮明なフォーカス位置を経て、第３の鮮明なフォーカス位置に止まるように命令するために、ボタン１９１２を３回押してもよい。前記フォーカスシステムコントローラ１１２は、Ｎを３に初期化する図３４でのフローチャートに従って、外へ向かって前記第３の鮮明なフォーカス位置に移動するように前記コマンドフォーカスレンズ１０４を命令する。ユーザがその後、ボタン１９１０を一回押すことにより、目的とする鮮明なフォーカス位置を第２の鮮明なフォーカス位置に変更するように命令すると、前記フォーカスシステムコントローラ１１２は、Ｎを１に初期化する図３４でのフローチャートに従い、ただし、今度は内向きにフォーカス位置を移動することにより、前記第２の鮮明なフォーカス位置に移動するように前記コマンドフォーカスレンズ１０４を命令する。前記装置１０２は、終点において又は進行中に１つの鮮明なフォーカス位置を見つめるたびに、鮮明なエッジでハイライト２０００を表示することができる。
上述した方法はいずれも、異なる焦点距離における複数のオブジェクトからの複数のエッジが重なるようなフォーカスが難しい状況に応対することに有用である。このような状況の一例としては、１つの金網及び前記金網の後ろにある１匹のニワトリである。前記フォーカス位置により前記金網が鮮明にフォーカスされるのに対し、前記ニワトリが所望のオブジェクトであると、ユーザは、前記ユーザインターフェース、例えば、外向きボタン１９１２を１回押すことにより、外へ向かって一歩でナビゲートすることができる。それに応じて、前記フォーカスシステムコントローラ１１２は、前記ニワトリに対する鮮明なフォーカス位置である次の鮮明なフォーカスが検出されるまで、外へ移動するようにフォーカスレンズ１０４を命令する。一方、フォーカス位置により前記ニワトリが鮮明にフォーカスされるのに対し、前記金網が所望のオブジェクトであると、ユーザは、前記ユーザインターフェース、例えば、内向きボタン１９１０を１回押すことにより、内へ向かって一歩でナビゲートすることができる。それに応じて、前記フォーカスシステムコントローラ１１２は、前記金網に対する鮮明なフォーカス位置である次の鮮明なフォーカスが検出されるまで、内へ移動するように前記フォーカスレンズ１０４を命令する。何れの場合にも、１つのオブジェクトが鮮明にフォーカスされるたびに、前記表示装置１９０２において鮮明なオブジェクト又はそのエッジをハイライトすることができ、これにより、ユーザは、どのオブジェクトが鮮明にフォーカスされているかを決定することができる。
鮮明にフォーカスされている１つのオブジェクト又はそのエッジを表示装置においてハイライトするステップ、１つの比較的遠い又は比較的近いオブジェクトが鮮明にフォーカスされるように次のフォーカス位置へのシークを開始及び／又は与えるユーザインターフェースを用意するステップ、ユーザにより前記ユーザインターフェースを介して１つの対応するコマンドを入力する時に前記次の鮮明なフォーカス位置をシークするステップ、及び、前記最終的なフォーカス位置に遷移する期間において鮮明にフォーカスにされているオブジェクト又はそのエッジをハイライトするステップは、前記フォーカス信号が如何に形成されるか、又は鮮明にフォーカスされるオブジェクト又はそのエッジが如何に決定されるかにかかわらず、装置１０２のユーザに有用である。前記フォーカス信号は、本願において１つの画像における複数のエッジ幅を測定することにより発生されてもよい。または、前記装置１０２は、１つのエッジに亘って１つのコントラストを測定し、また、前記フォーカスレンズ１０４のフォーカス位置が変更される時に前記コントラストにおいてピークになることを検出することによって前記エッジの鮮明なフォーカスを検出してもよい。または、前記装置１０２は、前記画像を複数のグループの隣接画素に分割し、例えば、それぞれのグループが１６×１６画素を有し、それぞれのグループにおいて測定されたコントラストを１つの風景から反射する可視光の信号、例えば、輝度を示す最大値と最小値との差とし、前記フォーカスレンズ１０４のフォーカス位置が変更される時に前記コントラストにおいてピークになることを検出することにより前記グループ画素における鮮明なフォーカスを検出し、また、前記グループの画素に対応して前記表示装置１９０２に表示される前記画像の一部をハイライトすることによって、１つのフォーカス信号を発生してもよい。または、前記装置１０２は、何れかの従来方法によって１つのフォーカス信号を発生してもよい。
追跡モード
例えば、図１又は２におけるプロセッサー１１２のようなフォーカスシステムコントローラは、追跡モードが始まる際に１つの精細なフォーカス信号を受信するために、前記フォーカス信号発生器１２０へ前記「精細」制御信号をオンにしてもよい。それはまた、ほぼフォーカスされたオブジェクトが較正されておいた場合に、対応する排除範囲を取り出すために、「排除」制御信号をオンにし、その対応するインデックスを前記フォーカス信号発生器１２０における排除較正器２０５に供給してもよい。そうでなければ、１つの較正コマンドを排除較正器２０５に発行して較正を行い、１つの新しいインデックスを提供して前記較正された排除範囲を記憶し、その後、前記排除フィルター２０７に使用されるようにそれらを取り出すことができる。このようにして、不要のオブジェクトによる干渉を大きく減衰させることにより、精細なフォーカス信号の正確性が改善される。
前記フォーカスシステムコントローラは、図３９に示すように、前記精細なフォーカス信号をできるだけ前記最小値に最も近いように維持するためにフォーカス位置を調整してもよく、又は、その代わりに、図４０及び４１に示すように、前記精細なフォーカス信号を鮮明＿エッジ＿幅から一オフセット量で離れて最小値よりも高いように維持するために前記フォーカス位置を制御する方法を実行することができる。（鮮明＿エッジ＿幅は図４０〜４１でｈＦＢと表示する。）精細なフォーカス信号を鮮明＿エッジ＿幅及び最小値よりも一オフセット量で高く維持する利点としては、前記オブジェクトにおいていずれの移動による精細なフォーカス信号における微細な変化が、前記オブジェクトが接近しているか遠く離れているかについての手がかりを与えることである。前記フォーカス位置が、精細なフォーカス信号が前記最小値になるようにする望ましいフォーカス位置より遠い（従って、前記精細なフォーカス信号レベルが最小値より高い）と、前記精細なフォーカス信号を低減させる前記オブジェクトの移動は、外へ導かれ、すなわち、現在のフォーカス位置により鮮明な画像が形成される風景位置に接近するはずである。一方、前記オブジェクトの移動により精細なフォーカス信号が増加されると、前記オブジェクトは、内へ移動し、すなわち、前記風景位置から離れるはずである。その反面、前記フォーカス位置が前記望ましいフォーカス位置より近いと、正反対は本当である。前記フォーカスシステムコントローラは、それから直ちに前記定められた方向において前記フォーカスレンズを移動することができる。これを図４１に示すが、ここで、前記精細なフォーカス信号はいつも少々離れた後同じレベルに戻すように示されている。これに対し、図３９には、前記精細なフォーカス信号を最小値にターゲットする前記フォーカスシステムコントローラが前記オブジェクトの移動方向を直ちに決定することができず、また、前記オブジェクトの移動が始まる時にミスを起こすことで、前記精細なフォーカス信号において初期増加がさらに早くなる恐れがあり、そしてそうしてから始めて、方向の誤った推測を認識してそれ自身を補正することになる。図３９において、前記オブジェクトが同一の方向において移動し続けるという仮定の下に、後に来るリップルが図４１と同じように維持されているので、前記フォーカスシステムコントローラは前記方向において再びミスを起すことがない。しかし、もし前記オブジェクトの方向が変わるとすれば、最小フォーカス信号レベルをターゲットする前記フォーカスシステムコントローラは再びミスを起し得る。一般には、前記精細なフォーカス信号を前記最小値より大きいオフセット量にターゲットする前記フォーカスシステムコントローラは、速度が変動するオブジェクトの移動により良く対応することができる。
例示した排除に関する使用
図４２Ａ〜４２Ｃは、背景オブジェクトに対して移動するオブジェクト（鳥）を追跡する前記フォーカス制御システムの能力を示す。図４２Ａにおいて、前記鳥は鮮明にフォーカスされており、前記フォーカスシステムコントローラは１つの較正コマンドを前記排除較正器２０５に発行し、前記「精細」制御信号をオンにして１つの精細なフォーカス信号を発生し、前記「排除」制御信号をオンにして図４２Ａに鮮明ではない郵便箱を排除する。前記排除較正器２０５は、それぞれ図４３及び４４に排除範囲が示される連結エッジの長さ及び斜め角という２つの特性を見つけて、前記鳥から前記郵便箱を排除する。
次に、図４２Ｂにおいて、前記鳥は前記郵便箱の近傍に飛んで休む。図４２Ａ〜４２Ｂにおいて、前記フォーカス制御システムは、前記鳥を鮮明なフォーカスに維持するように追跡し続ける。前記鳥が前記郵便箱に休むようになると、前記郵便箱による複数のエッジも十分鮮明なエッジであるが、それらは、前記排除フィルター２０７により、それぞれ図４３及び４４に排除範囲が示される連結エッジの長さ及び斜め角という２つの特性を利用することによって排除される。前記精細なフォーカス信号は、前記郵便箱ではなく前記鳥によるエッジの鮮明さを示し続ける。最後に、前記鳥が飛んでいくと、前記フォーカス制御システムは、まったくより多くのエッジが本来なら精細なフォーカス信号を支配したが、所定のオブジェクトが同一の焦点距離に留まるフォーカス制御信号を誤って報告してしまうことによって、前記郵便箱に誤ってロックされることがなく、引き続き、前記鳥をその画像が鮮明なフォーカスに維持されるように追跡する。
特定の利点
前記フォーカス信号発生器の１つの利点としては、異なる画像の最小フォーカス信号が同一値に近いことである。これにより、前記レンズが同一の位置に保持されることになり、前記カメラが振るえていても、前記画像が依然として鮮明のままである。もう１つの利点としては、異なる焦点距離を有する風景に対する最大と最小のフォーカス信号の間の範囲が、最適なフォーカスが取得できることを確保するのに十分に広いことである。
さらに、もう１つの利点は、フォーカス信号値が風景におけるオブジェクトの照明にも、その色や反射率にも依存しないことである。１つのフォーカス信号を発生する従来のコントラスト方法は、上述した因子の全てに強く依存するコントラスト信号を発生することで、１つの新しいオブジェクトがこの風景に入ると、鮮明な焦点距離にあっても、前記ントラスト方法により発生されたフォーカス信号がいつも変化する。
代替実施形態
図４５は、フォーカス信号発生器１２０’の一代替実施形態を示す。フォーカス信号発生器１２０’は、複数のエッジ及び複数のエッジ幅の統計量を出力する。コントローラ１２０’に出力されるエッジ幅の統計量は、異なるエッジ幅におけるエッジのカウントを含む１つのエッジ幅のヒストグラム、エッジ幅のカウントが最大値に達する所での１つのエッジ幅、異なるエッジ幅におけるエッジのカウントに近いスプライン関数を示す１組の係数、及びエッジ幅の関数を示すことができる何れかのデータのうちの１つ以上であってもよい。全数調査ユニット２４０は、前記フォーカス信号発生器１２０’の他のユニットのうちの１つ以上で算出されるデータを受信してエッジ幅の統計量を算出することができる。一般に、前記フォーカス信号発生器１２０’は、１つのエッジ幅分布の指示の信号を出力することができる。
図４６に示すように、このように信号１３４で１つの代替オートフォーカス画像ピックアップ装置１０２’におけるプロセッサー１１２’の一代替実施形態に供給されるエッジ幅の統計量は、上述した方法又はその同等のものにより、１つの概略及び／又は精細なフォーカス信号及び１つの狭いエッジのカウントを算出するように、前記プロセッサー１１２’により使用されてもよい。さらに、前記フォーカス信号発生器１２０’に算出された何れのデータも、出力信号１３４の一部としてプロセッサー１１２’に出力されてもよい。例えば、前記排除範囲及び連鎖は、例えば、図１９又は図２０のフローチャートによって排除範囲及び連鎖を算出するためのエッジ特性の統計量のようなエッジの統計量とともに、前記プロセッサー１１２’に送信されてもよい。
前記プロセッサー１１２’は、図１のプロセッサー１１２に含まれる機能の外に、１つのフォーカス信号及び／又は１つの狭いエッジのカウントを内部で発生させてもよい。
前記画素アレイ１０８、Ａ／Ｄ変換器１１０、色補間器１４８、及び発生器１２０’は、前記プロセッサー１１２’から離れた画像センサー１５０’を一緒に含み、１つのパッケージ１４２に備わってもよい。
さらに、フォーカス信号発生器の別の実施形態としては、全数調査ユニット２４０を図１の発生器１０２に付加し、上記発生器で算出された１つ以上の統計量を前記プロセッサー１１２に出力してもよい。
補助画素アレイ
図４７は、オートフォーカス画像ピックアップシステム１０３の代替実施形態を示す。システム１０２に含まれる素子の外に、前記システム１０３は、１つのハーフミラー２８５０と、１つのフルミラー２８５２と、１つの光学ローパスフィルター２８４０と、１つの主画素アレイ２８０８と、１つの主Ａ／Ｄ変換器２８１０とを含んでもよい。前記ハーフミラー２８５０は、入射される光ビームを、第１のスプリットビーム及び第２のスプリットビームに分割し、その一方を透過させ、他方を反射させることができる。前記第１のスプリットビームは、最後に、前記第１のスプリットビームを検出してアナログ信号に変換する前記主画素アレイ２８０８に到達する前に、さらに前記光学ローパスフィルター２８４０を透過してもよい。前記第２のスプリットビームは、最後に、図１に示すシステム１０２における画素アレイ１０８に対応する前記補助画素アレイ１０８’’に到達する前に、前記フルミラー２８５２により反射されてもよい。第２の光ビームに対する第１の光ビームの光度の比は、１対１、又は１比１よりも大きくなり得る。例えば、この比は４対１になり得る。
前記主画素アレイ２８０８は、例えばバイエルパターンのようなカラーモザイクパターンのカラーフィルターアレイに被覆されてもよい。前記光学ローパスフィルター２８０８は、前記画素アレイ２８０８にフォーカスされた最小光点がエイリアシングを引き起こすほど小さすぎないようにする。モザイクパターンのカラーフィルターが前記画素アレイ２８０８を被覆する場合に、エイリアシングは、色補間の後にカラーモアレ偽像を引き起こし得る。例えば、前記光学ローパスフィルターを利用することにより、前記主画素アレイ２８０８における１つの光点の可視光パワーの８４％を取り囲む円の最小直径（「最小主直径」）は、１．５倍の画素の幅より大きいが、２倍の画素の幅より小さいように維持される。例えば、前記主画素アレイ２８０８は４．５  μｍの画素の幅を有するのに対し、光学ローパスフィルタリング無しで最小直径が２．０μｍであると、前記光学ローパスフィルター２８４０は、光点の直径が６．７μｍ以上になるようにするために選択されてもよい。
前記補助画素アレイ１０８’’は、１つ以上の光検出器アレイを含んでもよい。これらのアレイのそれぞれは、カラーモザイクパターンのカラーフィルターアレイに被覆されても、被覆されなくてもよい。前記補助画素アレイ１０８’’におけるこの（これらの）アレイは、Ａ／Ｄ変換器１１０によりデジタル信号１３０に変換されるアナログ信号で画像を出力する。これらの画像は前記フォーカス信号発生器１２０に送信される。色補間器１４８は、複数のカラーフィルターに被覆される画素から発生される画像に対して、欠落色を発生することができる。補助画素アレイ１０８’’が複数の光検出器アレイを含むと、それぞれのアレイは、前記主画素アレイ２８０８により取り込まれた画像の一部に対応する１つの子画像を取り込むことが可能である。前記複数のアレイは、物理的に１百個の画素の幅以上に離れてもよく、また、１つの半導体基板を共有しても、共有しなくてもよい。補助画素アレイ１０８’’における前記画素アレイは、１つの半導体基板を共有しない場合に、一緒に１つのパッケージ（図示せず）に収容されてもよい。
主Ａ／Ｄ変換器２８１０は、前記主画素アレイ２８０８からのアナログ信号をデジタル主画像データ信号２８３０に変換する。前記デジタル主画像データ信号２８３０は、前記主画素アレイ２８０８において取り込まれた画像が色補間、色補正及び画像圧縮／解凍のような画像処理を受ける前記プロセッサー１１２に送信され、最後にメモリカード１１６に記憶されるものである。
前記補助画素アレイ１０８’’における光検出器アレイは、前記主画素アレイ２８０８の画素の幅（「主画素の幅」）よりも小さい画素の幅（「補助画素の幅」）を有してもよい。前記補助画素の幅は、前記主画素の幅の半分ほどであってもよい。１つの補助画素が１つのカラーフィルターにカバーされ、前記補助画素の幅が光学ローパスフィルタリング無しで最小可視光点の１．３倍よりも小さいと、前記補助画素アレイ１０８’’における最小直径（「最小補助直径」）が１．３〜２倍の大きさに増加されるが、やはり最小主直径より小さく、好ましくは１．５になるように、前記補助アレイ１０８’’の前に第２の光学ローパスフィルターが挿入されてもよい。前記補助画像が最終的な取込画像としてユーザに見せられるので、前記補助画像における微細なモアレは問題ではない。
図５０は、前記主画素アレイ２８０８からの主画像（中実の曲線）、及び前記補助画素アレイ１０８’’からの補助画像（中空の曲線）について、エッジ幅が１つの鮮明なフォーカス位置をめぐって如何に変化するかを示す。前記補助画像は、たとえ前記主画像が目的とする鮮明なエッジ幅である２に達する場合にも、より鮮明なゲレンデを与える。前記補助画像は、ユーザに見せられないため、エイリアシングによるモアレが前記補助画像において、最終的画像におけるように重要ではないので、目的とする鮮明なエッジ幅以下に達することが許容される。これにより、前記鮮明なエッジ幅よりも下位及び上位のゲレンデが鮮明になる。このより鮮明なゲレンデは、また、前記補助画素の幅が前記主画素の幅より小さいことによって達成される。
図５０における陰影領域は、主画像が鮮明なフォーカスに維持されるようにフォーカス位置を制御するための１つの良好な領域を示す。フォーカス位置における外向きの変化により、補助画像でエッジ幅が増加するのに対し、内向きの変化により、それが低減することになる。主画像のエッジ幅が鮮明なエッジ幅に近いように維持するために、真ん中の補助エッジ幅値を前記陰影領域内にターゲットして、補助画像から発生されたエッジ幅をフィードバック信号として用いる１つの線形フィードバック制御システムが用いられてもよい。
前記補助画素アレイ１０８’’、Ａ／Ｄ変換器１１０、フォーカス信号発生器１２０は、一緒に１つのパッケージ１４２に収容されて１つの補助センサー１５０を構成してもよい。前記補助センサー１５０は、色補間器１４８をさらに含んでもよい。
図４８は、フォーカス信号発生器１２０をフォーカス信号発生器１２０’に置き換えた外に、装置１０３と同様のオートフォーカス画像ピックアップ装置１０３’の代替実施形態を示す。前記補助画素アレイ１０８’’、Ａ／Ｄ変換器１１０、フォーカス信号発生器１２０’は、一緒に１つのパッケージ１４２に収容されて１つの補助センサー１５０’を構成してもよい。前記補助センサー１５０は、色補間器１４８をさらに含んでもよい。
図４９は、オートフォーカス画像ピックアップ装置１０３’’の代替実施形態を示す。前記フォーカス信号発生器１２０及び前記プロセッサー１１２’’は、前記補助画素アレイ１０８’’から離れてカメラコントローラとしてパッケージ１４４に収容されてもよい。前記プロセッサー１１２’’は、プロセッサー１１２’’が前記主画素アレイ２８０８及び前記補助画素アレイ１０８’’から画像を受け取る外に、プロセッサー１１２と同様である。前記プロセッサー１１２’’は、前記プロセッサー１１２が図２で信号１３０に対して実行可能な処理と同様に、信号２８３０で受け取られた画像に対して色補間、色補正、圧縮／解凍、及びメモリカード１１６への記憶を行うことができる。図２とは違って、ここで信号１３０で受け取られた画像は、圧縮／解凍されたり、メモリカード１１６に記憶されたりする必要がない。前記プロセッサー１１２’’は、補助画素アレイ１０８’’でのカラーフィルターに被覆された画素に対して、信号１３０で受け取られた画像に色補間を行い、そして信号１４６で色補間された画像をフォーカス信号発生器１２０に送信することができる。
前記オートフォーカス画像ピックアップシステム１０２、１０２’、１０３、１０３’、１０３’’は、それぞれ前記プロセッサー１１２、１１２’、１１２’’及び／又は前記フォーカス信号発生器１２０、１２０’が本願に記述された機能のうちの１つ以上を実行するようにする指令を含む１つのコンピュータプログラム記憶媒体（図示せず）を備えてもよい。一例として、前記指令は、前記プロセッサー１１２又は前記発生器１２０’が図７のフローチャートに基づいて１つのエッジ幅に対して斜め補正を行うようにしてもよい。別の実例として、前記指令は、前記プロセッサー１１２’又は前記発生器１２０が幅フィルター２０９に関する上述に基づいて１つのエッジ幅のろ過を実行するようにしてもよい。または、前記プロセッサー１１２、１１２’又は前記発生器１２０、１２０’は、ファームウェア及びハードウェアの組合わせ、又は、本願に含まれる機能のうちの１つ以上に対する単純なハードウェアの実装を有するように配置されてもよい。例えば、発生器１２０には、単純なハードウェアにおいて斜め補正を実施し、ファームウェアにおいて命令により長さフィルター２１２を実施してもよい。
メモリカード１１６はシステム１０２の一部として示されているが、その代わりに、その中に記憶された画像がユーザによりアクセス可能であり、また、前記システム１０２から離れて外部にある１つの異なる位置に転写可能であるハードドライブのような、何れの不揮発性記憶媒体も使用してもよい。
前記システムに使用される１つ以上のパラメータ、例えば、鮮明＿エッジ＿幅は、前記システムにおける１つの装置での不揮発性メモリに記憶されてもよい。前記装置はフラッシュメモリ装置、プロセッサー又は画像センサー、又はこれらから離れた装置となるフォーカス信号発生器であってもよい。前記システムに使用される１つ以上の式、例えば、連結長さ閾値を算出するため、又は、βを算出するための式は同様に、パラメータとして、又は、コンピュータが実施可能な指令として、前記装置のうちの１つ以上での不揮発性メモリに記憶されてもよい。
特定の典型的な実施形態を記述して上記図面において示したが、これらの実施形態は本発明を制限するものではなく、単に説明するものであり、また、本発明は当業者により様々な別の変形が発生されることができるため、上記した特定の構造と配置に限定されないことを理解すべきである。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４２Ｃ】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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