(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像のシャープネスの度合いを示すためにフォーカス信号を前記画像中の複数のエッジから生成する方法であって、
前記フォーカス信号は前記複数のエッジの中の各エッジの幅に基づいて決定され、
前記各エッジはそれぞれ画像信号のピーク勾配を有し、かつ、前記画像信号のピーク勾配に依存するしきい値を割り当てられ、
前記方法は、
前記各エッジの幅を決定するにあたって、前記しきい値より低い画像信号の勾配を持つ点を前記幅の範囲から除外するステップを備え、
前記しきい値は、前記複数のエッジ間で変化し、
大きなピーク勾配を有するエッジに対応する前記しきい値は、小さいピーク勾配を有する別のエッジに対応する前記しきい値よりも高い、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記各エッジのしきい値は、前記各エッジのピーク勾配の所定割合であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記勾配は、１次のエッジ検出演算によって生成されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記１次のエッジ検出演算は、Sobelエッジ検出演算であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年１０月２２日に出願された米国仮出願第６１／０００，０５３号、および２００８年４月１１日に出願された米国非仮出願第１２／０８２，５７７号に基づく優先権を主張する。
本発明は大体、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、この装置におけるレンズのフォーカスを変更するための１つのフィードバック信号を生成する工程とを含む。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になってしまう。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】
【発明の効果】
【０００３】
本発明は、１つのコントローラに結合されている１つの画像センサーを含むオートフォーカス画像システムである。前記画像センサーは、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。前記コントローラは、前記エッジの幅の関数である１つのフォーカス信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】１つのオートフォーカス画像システムを示す一説明図である。
【図２】１つのオートフォーカスプロセスを示す一フローチャートである。
【図３】前記システムにおける１つのコントローラを示す一概略図である。
【図４】前記コントローラの別の実施形態を示す一概略図である。
【図５】前記コントローラの別の実施形態を示す一概略図である。
【図６】１つのガウシアンフィルターのインパルス応答を示す一グラフである。
【図７ａ】１つの閾値フィルターを示す一グラフである。
【図７ｂ】複数の画像の画素の複数の水平勾配と垂直勾配を示す一説明図である。
【図７ｃ】複数の水平エッジを示す一説明図である。
【図７ｄ】複数の垂直エッジを示す一説明図である。
【図８ａ】垂直エッジ及び水平エッジに対して４５度に近い１つの角度を有する複数の画素の前記勾配を示す説明図である。
【図８ｂ】垂直エッジ及び水平エッジに対して４５度に近い１つの角度を有する複数の画素の前記勾配を示す説明図である。
【図８ｃ】図８ａ及びｂに示す前記画素のアレイからのエッジの前記分割確認を示す説明図である。
【図８ｄ】図８ａ及びｂに示す前記画素のアレイからのエッジの前記分割確認を示す説明図である。
【図８ｅ】勾配ヒステリシスを用いる垂直エッジの確認を示す一説明図である。
【図８ｆ】勾配ヒステリシスを用いる水平エッジの確認を示す一説明図である。
【図９】１つのエッジの幅を決定する１つのプロセスを示す一フローチャートである。
【図１０ａ】１つの選択されたエッジの前記画素を示す一説明図である。
【図１０ｂ】１つの閾値を超えた複数の勾配を有する前記画素を示す一説明図である。
【図１０ｃ】１つのフォーカスされているエッジと１つのフォーカスされていないエッジに用いられる輝度値を示す一説明図である。
【図１０ｄ】１つのフォーカスされているエッジと１つのフォーカスされていないエッジに用いられる複数の勾配値を示す一説明図である。
【図１１ａ】１つのエッジの画素に用いられる複数の輝度値を示す一説明図である。
【図１１ｂ】２つのエッジの画素に用いられる複数の勾配値を示す一説明図である。
【図１２】１つのコントローラの１つの代替の実施形態を示す一概略図である。
【図１３】エッジの極性を決定するための１つのプロセスを示す一フローチャートである。
【図１４】１つのコントローラの１つの代替の実施形態を示す一概略図である。
【図１５】エッジの幅を決定するための１つのプロセスを示す一フローチャートである。
【図１６ａ】１つのフォーカスされていない画像に用いられるエッジの幅の一ヒストグラムである。
【図１６ｂ】１つのフォーカスされている画像に用いられるエッジ幅の一ヒストグラムである。
【図１７ａ】１つのフォーカスされていない画像に用いられる重み付けされたエッジの幅を有する一ヒストグラムである。
【図１７ｂ】１つのフォーカスされている画像に用いられる重み付けされたエッジの幅を有する一ヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明は、１つのコントローラに結合されている１つの画像センサーを含むオートフォーカス画像システムを開示する。前記画像センサーは、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。前記コントローラは、前記エッジの幅の関数である１つのフォーカス信号を生成する。また、１つのレンズが、前記フォーカス信号を受信して１つのフォーカスを調整する。前記エッジの幅は、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。エッジの幅を示す１つの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１つのヒストグラムが、１つのフォーカスされている画像を示す。
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つのレンズ１０４と、１つの絞り１０６と、１つの画像センサー１０８と、１つのＡ／Ｄ変換器１１０と、１つのプロセッサー１１２と、１つのディスプレー１１４と、１つのメモリカード１１６と、１つのレンズアクチュエータ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。前記絞り１０６は、前記画像センサー１０８に入射される光の量を制御する。前記画像センサー１０８は、前記Ａ／Ｄ変換器１１０によって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生成する。その後、前記デジタル信号は、例えば補間などの様々な処理を行う前記プロセッサー１１２に送信される。前記プロセッサー１１２は、前記絞り１０６及び前記レンズ１０４の両者を制御するように前記レンズアクチュエータ１１８に送信される１つのフォーカス制御信号を生成する。１つのフォーカスされている画像は、最終的に前記ディスプレー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。前記プロセッサー１１２は、フォーカスのためのアルゴリズムを実行する。前記画像センサー１０８、Ａ／Ｄ変換器１１０、及びプロセッサー１１２は、全て同一の集積回路チップに設置されてもよい。
図２は、１つの画像をオートフォーカスする１つのプロセスを示す一フローチャートである。ブロック２０２には、現在のフォーカス位置で１つの画像を取り込む。ブロック２０４には、１つのフォーカス信号ＦＥＶを決定するために前記画像を処理する。判断ブロック２０６には、前記プロセッサーは、前記フォーカス信号ＦＥＶに基づいて前記画像がフォーカスされているか否かを決定する。前記画像がぼやけていると認められる場合、前記プロセスはブロック２０８に進み、１つの別のフォーカス位置を選んでプロセスブロック２０２、２０４及び２０６の工程を繰り返す。前記画像がフォーカスされると、前記プロセスが終了される。
図３は、１つのオートフォーカスコントローラ３０４に接続される１つの画像供給ユニット３０２を示す。前記ユニット３０２は、複数の画像を前記コントローラ３０４に供給する。前記コントローラ３０４は、１つの電子装置の一部、例えば、１つのカメラ又は１つの類似装置における１つのプロセシングユニットとして使用されてもよい。１つの画像供給ユニット３０２は、１つのデジタルスチルカメラであってもよいが、この一実施形態に限定されない。前記ユニット３０２は、１つのスキャナー、１つのデジタルビデオカメラ、１つのウェブカメラ、又は、デジタル画像を供給するのみならず、前記画像から前記レンズまでの焦点距離を調整することができるいずれの装置であってもよい。前記ユニット３０２は、１つのメモリカード、複数のデジタル画像を有する１つのハードディスク、又は、前記コントローラ３０４に様々な程度の焦点距離を有するデジタル画像を供給することができるいずれの装置であってもよい。
前記フォーカスコントローラ３０４は、１つのエッジ検出ユニット３０６と、１つの幅測定ユニット３０８と、１つのフォーカス信号生成ユニット３１０とを含んでもよい。前記エッジ検出ユニット３０６は、前記画像供給ユニット３０２より供給された前記デジタル画像におけるデータから、エッジの存在を検出する。前記検出されたエッジはその後、前記幅測定ユニット３０８に送信され、そこで前記エッジの幅が測定されて算出される。前記算出されたエッジの幅は、前記フォーカス信号生成ユニット３１０に供給され、そこで前記エッジの前記幅に基づいて前記画像の鮮明さが測定される。前記画像の前記鮮明さは、前記コントローラ３０４から生成された１つのフォーカス信号３１２によって表される。
図４は、１つの画像供給ユニット４０２に接続される１つのフォーカスコントローラ４００の別の実施形態を示す。前記コントローラ４００は、１つの勾配測定ユニット４０４と、１つのフォーカス信号生成ユニット４０６とを含む。前記勾配測定ユニット４０４は、前記画像供給ユニット３０２より供給された前記デジタル画像におけるデータから、エッジの存在を検出する。前記検出されたエッジはその後、前記フォーカス信号生成ユニット４０６に送信され、そこで画像の鮮明さを示す１つのフォーカス信号４０８を生成する。
図５は、１つの画像５０２を受信する１つのエッジ検出ユニット３０６の一実施形態を示す。前記エッジ検出ユニット３０６は、１つの画像における３つの信号である赤、緑及び青を１つの単一信号に変えるように前記画像を変換する１つのＲＧＢ変換ユニット５０４を含む。この信号は、前記画像を１つの階調画像に変換することにより生成される。１つの画像を１つの階調画像に変換するには、いく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値を用いて前記階調画像を形成することができる。例えば、前記輝度値は、下記の式により算出されることができる。
Ｙ＝０．２１２６＊Ｒ＋０．７１５２＊Ｇ＋０．０７２２＊Ｂ、ただし、Ｙ＝輝度値。
前記階調画像からの前記信号はその後、前記画像に対して１つの事前のノイズ除去を行う１つのノイズ除去ユニット５０６によって処理される。前記ノイズ除去ユニット５０６は、１つのローパスフィルター又は１つのガウシアンフィルターであってもよい。図６は、１つのガウシアンフィルターのインパルス応答を示す。前記ガウシアンフィルターは、周囲の画素の間の画素信号値を円滑にする。
図５に示すように、前記処理された画像の前記勾配はその後、１つの勾配生成ユニット５０８により算出される。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）法などの様々な方法がある。一実施形態には、前記エッジ検出ユニット３０６は、垂直エッジと水平エッジをそれぞれ検出する。したがって、複数列に亘った前記勾配と複数行に亘った前記勾配を算出することによって、それぞれ１つのＳｏｂｅｌ−Ｘ演算子と１つのＳｏｂｅｌ−Ｙ演算子で垂直エッジと水平エッジをそれぞれ検出する。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、下記の式Ｓｘ［ｋ，ｑ］  ＝  Ｇ［ｋ，ｑ＋１］  -  Ｇ［ｋ，ｑ−１］から得られる。同一位置におけるＳｏｂｅｌ−Ｙ演算子は、下記の式Ｓｙ［ｋ，ｑ］＝Ｇ［ｋ＋１，ｑ］-Ｇ［ｋ−１，ｑ］から得られる。
前記勾配が算出されると、１つのフィルターにより、１つの斜めエッジ割当ユニット５１０において複数の斜めエッジを水平エッジ又は垂直エッジに割り当てる。前記フィルターは、１つの簡易な閾値フィルター又は１つのヒステリシスフィルターの形になっていてもよい。図７ａは、１つの閾値フィルターを示す。図７ｂは、１つの画像の一部からの複数の画素、及びそれぞれの画素の水平勾配と垂直勾配を示す。それぞれの画素の前記水平勾配は、それぞれ１つの画素を表す正方形のそれぞれの左上隅に示される一方、前記垂直勾配は右下隅に示される。図７ａに示す前記閾値フィルターは、その水平勾配がその垂直勾配よりも大きい場合、１つのエッジを１つの垂直エッジとして標記し、逆の場合も同じである。図７ｃと図７ｄは、図７ｂに示す前記勾配によりそれぞれ水平エッジＨと垂直エッジＶとして標記される複数の画素を示す。
エッジを割り当てるためのもう１つの技術としては、１つのヒステリシスを使用することである。前記画素は、前記列に沿って頂部から底部へ走査され、且つ左から右へ順次に列ごとに走査されると想定する。（１つの代替の走査方法として、前記行に沿って水平的に走査し、且つ頂部から底部へ順次に列ごとに走査してもよい。）走査された複数の画素に対しては、１つの画素を１つの垂直エッジ又は１つの水平エッジに割り当てるように実行する。１つの現在の画素に対して、最も近い３つの走査された画素は、頂部、左側及び左上側に位置づけられる。これらの３つの画素のうち、最大の勾配を持つ１つの画素（垂直か水平にかかわらず）が、１つの参照画素として選定される。前記参照画素として選定されたエッジ方向が前記現在の画素の好ましい方向である。１つの正勾配のヒステリシス値が設定される。前記好ましい方向が水平方向である場合、前記水平勾配が前記垂直勾配と前記勾配のヒステリシス値の合計ほど大きくないと、前記現在の画素を水平画素として標記し、逆の場合には、前記画素を垂直画素として標記する。前記好ましい方向が垂直方向である場合、前記垂直勾配が前記水平勾配と前記勾配のヒステリシス値の合計ほど大きくないと、前記現在の画素を垂直画素として標記し、逆の場合には、前記画素を水平画素として標記する。図８ｅと８ｆは、１つのヒステリシス２を用いる１つの垂直エッジ勾配図と１つの水平エッジ勾配図をそれぞれ示す。前記閾値フィルター方法と比べれば、前記ヒステリシスフィルター方法の利点の１つとしては、例えば図８ａに示す状況のように、ほぼ等しい垂直及び水平勾配の大きさによる、水平及び垂直エッジへの１つの４５度に近いエッジにおける画素のランダム割当に起因するエッジ破断の可能性が低いことである。つまり、結果的に、図８ｃと８ｄに示すように、１つのエッジが複数の狭いエッジに分けられることになる可能性がある。これは、後で、これらの問題を示していない図８ｅと８ｆに示す結果と比較される。
図５を再び参照すると、１つのエッジ精細化ユニット５１２により、前記斜めエッジ割当ユニット５１０から与えられた前記エッジを精細化する。この精細化は、多くのエッジが一緒に密集することによって複数のエッジを互いに重ね合わせ得る場合に必要となる。エッジの精細化により、前記複数の重ね合わせたエッジにおける最も急峻なエッジのみを残すことが確保される。精細化後、前記処理された画像がノイズを除去するためのノイズ除去ユニット５１４に供給される。前記ノイズ除去ユニット５１４は、１つの所定の窓の外にある勾配レベルを有するエッジを除去することができる。前記ノイズ除去ユニット５１４は、明るいエリア及び暗いエリアにおいてノイズによる偽のエッジが除去されることを確保するためのものである。１つの処理されたデータ信号５１６がユニット５１４によって供給される。
図９は、前記エッジ精細化ユニット５１２により行われる１つのプロセスを示す。プロセスブロック９０２において、まず同一のエッジにおける複数の画素での最大勾配を見出す。複数の画素が隣接し、非ゼロ勾配を有し且つ同じ勾配極性を有すると、これらの画素は同一のエッジにある。次に、ブロック９０４において、１つの所定の閾値よりも小さい大きさの勾配を除去する。残された勾配は、ブロック９０６と９０８において前記ゲレンデの始まりと終わりをそれぞれ選択するために走査される。図１０ａは、１つのエッジのすべての勾配値の一傾向を示し、この傾向はエッジの精細化が行われる前に位置２から位置９までを示している。前記傾向の位置４でのピークは、前記エッジの最も目立った位置を示す。エッジの精細化は、エッジの密集により勾配信号の１つの重ね合わせが生じ得る場合に行われる。したがって、前記エッジの幅を算出する際に、前記勾配傾向のピークに隣接する複数の顕著な勾配値のみを考える。閾値１００４は、前記エッジのピーク勾配値１００２の１つの所定の分数として算出される。したがって、前記閾値１００４より小さい勾配値をもつ画素を除去し、この例において前記閾値１００４より大きい勾配値をもつ３つの画素しか残す。したがって、この特定エッジの前記幅は３つの画素の幅である。前記ゲレンデの前記始まりは位置３に修正されると共に、前記終わりは位置５に修正される。
図５に示すノイズ除去ユニット５１４は、それぞれのエッジを検査し、且つ前記エッジにおける勾配の大きさが小さすぎるか否かを決定し、小さすぎる場合に、前記エッジを放棄する。これは、１つの薄暗い領域においてノイズによる、又は、１つの明るい領域において風景の反射率の１つの微小な変化による、実のエッジではなく偽のエッジを除去するという利点がある。ノイズ除去ユニット５１４の一実施形態としては、前記輝度信号（又は、一般的に、ＲＧＢ変換ユニット５０４の出力信号）の前記エッジにおける始まり位置と終わり位置との間の差を取る。エッジ精細化ユニット５１２により供給され、且つ図９に示す前記フローチャートのブロック９０６と９０８に描かれた複数の位置での大きさは、前記同一の始まり位置及び終わり位置での信号の平均値の１つの所定の分数（エッジ放棄閾値とも言う）と比較される。前記差が小さいと、前記エッジを偽のエッジとして放棄する。前記ノイズ除去ユニット５１４の別の実施形態には、前記エッジにおける最大の勾配の大きさを前記エッジの始まり位置及び終わり位置での輝度信号（又は、一般的に、ＲＧＢ変換ユニット５０４の前記出力信号）の平均値の１つの所定の分数と比較し、前記最大の勾配の大きさがより小さい場合に、前記エッジを偽のエッジとして放棄する。
図１０ｃは、１つのエッジ遷移の幅によりフォーカスフィードバック信号を生成する一方法を示す。ライン１００６は、前記同一のエッジにおける１つの相対的にフォーカスされていない画像の画像信号である。ライン１００８は、１つのエッジにおける１つの相対的に鮮明なフォーカスされている画像の１つの画像信号を示す。その信号値は、前記画像の輝度又は色度チャンネルのうちの１つであってもよい。前記水平軸は、左から右への１つの画素のカウントである。前記垂直軸は前記信号値である。前記比較的に悪くフォーカスされている画像信号１００８は、画素３から画素７までの、左側の比較的に低い信号値から右側の比較的に高い信号値への遷移を作るために、約５つの画素が必要である。比較的に良くフォーカスされている画像信号１００８は、画素４から６への前記遷移を作るために、約３つの画素が必要である。前記比較的に悪くフォーカスされている画像信号１００６の前記遷移の幅は５であるため、前記比較的に良くフォーカスされている画像信号１００８の前記遷移の幅、すなわち、３より大きい。
図１０ｄは、１つの複数の隣接画素におけるピーク勾配の１つの分数に基づく閾値および勾配を用いて前記遷移の幅を算出することを示す。したがって、前記勾配はＳｏｂｅｌ演算子で算出される。例えば、画素５での勾配は、画素７での１つの信号値から画素５での信号値を引いて得られるものである。前記遷移のゲレンデの急峻さに比例する値さえ生成すれば、１つの別の勾配算出方法を用いてもよい。ライン１０１０は、前記比較的に悪くフォーカスされている画像信号１００６の１つの勾配曲線を示す。ライン１０１２は、鮮明にフォーカスされている画像信号１００８の１つの勾配曲線を示す。前記フォーカスされている画像のピーク値は６０であるのに対し、前記比較的に悪くフォーカスされている画像のピーク値は、３０ぐらいの１つの低い値である。前記勾配閾値は、前記複数の隣接画素におけるピーク値の３分の１（１／３）として算出され、この場合、それぞれ、１０１２に対しては６０、１０１０に対しては３０となり、これにより、それぞれ、１０１２に対して２０、１０１０に対して１０を生じさせる。前記勾配閾値は、それぞれ１０１４のラインと１０１６のラインとして示される。１００８についてエッジ遷移の幅を算出するために、閾値１０１６よりも高い勾配値１０１２を有する隣接画素を数えすると、３が得られる。同様に、１００６については、前記同一の手順により５が得られる。
図１１ａは、２つの連続的なエッジの複数の画素の輝度信号値、及び１つの第１のエッジ１１０２と１１０４の平均値を示す。図１１ｂは、前記同一の画素の勾配の大きさを示す。１つの第１のエッジは、位置２から位置５までである。１つのかなり低いピーク勾配をもつ１つの第２のエッジは、位置８から位置９までである。図１１ａに示す平均値から、それぞれ第１のエッジと第２のエッジに対するエッジ放棄閾値レベル１１０６と１１０８を見出す。前記第１のエッジのピーク勾配は位置４に現れ、且つ前記エッジ放棄閾値１１０６よりずっと高いため、前記第１のエッジ１１０２を放棄しない。一方、前記第２のエッジは、位置８にあって前記エッジ放棄閾値１１０８よりも低い１つのピーク勾配を有するため、前記第２のエッジ１１０４を放棄する。一例として、前記エッジ放棄閾値は前記エッジの輝度信号の平均値の５％であってもよい。前記エッジ放棄閾値を算出する際に、前記エッジ信号の平均値は、前記エッジにおけるすべての画素の平均値、又は、始まり位置および終わり位置での平均値、又は、前記エッジにおける平均信号レベルを比例的に表すいずれの公式であってもよい。
図１２は、１つの画像１２０２を受信する前記エッジ検出ユニット３０６の別の実施形態を示す。前記画像は、１つの画像における３つの信号である赤、緑と青を１つの信号に変換する１つのＲＧＢ変換ユニット１２０４に供給される。前記信号は、前記画像を１つの階調画像に変換することにより生じられる。１つの画像を１つの階調画像に変換するには、いくつかの方法がある。例えば、複数のＲＧＢ値を用いて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値を用いて前記階調画像を形成することができる。例えば、前記輝度値は、下記の式により算出されることができる。
Ｙ＝０．２１２６＊Ｒ＋０．７１５２＊Ｇ＋０．０７２２＊Ｂ、ただし、Ｙ＝輝度値。
前記階調画像からの前記信号は、前記画像に対して１つの事前のノイズ除去を行うノイズ除去ユニット１２０６によって処理される。前記ノイズ除去ユニット１２０６は、１つのローパスフィルター又は１つのガウシアンフィルターであってもよい。その後、１つの勾配生成ユニット１２０８により前記処理された画像の勾配を算出する。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。前記算出された勾配は前記画像におけるエッジを表し、前記画像の鮮明さの決定に用いることができる。前記勾配生成ユニット１２０８は、処理されたデータ１２１０を供給する。
図１３は、前記勾配生成ユニット５０８と１２０８により実行可能な１つのプロセスの一フローチャートである。ブロック１３０２において、前記ソーベルエッジ検出演算子が前記画像に応用される。前記ソーベル演算子は、この演算子に与えられた信号に基づいて、前記画像における一変化を検出する。例えば、上記のように、前記画像の輝度、色度、又はただ前記赤、緑、青の値の間での１つの比率を、信号Ｇとして前記ソーベル演算子に送信してもよい。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、この式、Ｓｘ［ｋ，ｑ］＝Ｇ［ｋ，ｑ＋１］-Ｇ［ｋ，ｑ−１］から得られる。同一位置におけるＳｏｂｅｌ  Ｙ演算子は、この式、Ｓｙ［ｋ，ｑ］＝Ｇ［ｋ＋１，ｑ］-Ｇ［ｋ−１，ｑ］から得られる。この実施形態において、前記ソーベル演算子は、１つの負の勾配を表すことにより信号レベルにおける１つの低減の変化を検出し、また、１つの正の勾配を用いることにより１つの増加の変化を検出する。前記ソーベル演算子の適用方式によっては、別の表示方法で信号レベルにおける変化を表すことができる。ブロック１３０４において、極性の差により前記エッジ及びそれぞれの幅を決定することができる。
図３に示すように、前記幅測定ユニット３０８は、前記エッジ検出ユニット３０６により確認されたエッジを受信する。一実施形態において、前記幅測定ユニット３０８は、例えば図９の工程９０６と９０８に生じられたエッジのそれぞれの始まり位置と終わり位置を受信し、さらに図５に示すノイズ除去ユニット５１４に送信する。前記エッジの幅は、前記終わり位置と前記始まり位置との間の差に１を加算して得られるものである。
１つの例示として、１つの垂直エッジ勾配図を示す図８ｅを検討する。左から右へ水平的に、且つ前記一番上の行から一番下の行へ順次に走査し、また５よりも低い勾配の大きさが放棄され且つ５よりも高い勾配の大きさが受け入れられるすべての画素を考えると、幅測定ユニット３０８に伝えられた第１のエッジは行Ｒ１、列Ｃ１から行Ｒ１、列Ｃ３までの１つの幅３を有する。第２のエッジは行Ｒ２、列Ｃ２から行Ｒ２、列Ｃ４までの１つの幅３を有する。第３のエッジは行Ｒ３、列Ｃ３から行Ｒ３、列Ｃ５までの１つの幅３を有する。第４及び最後のエッジは行Ｒ４、列Ｃ４から行Ｒ４、列Ｃ６までの１つの幅３を有する。
図８ｆにおける前記水平エッジ勾配図は、置き換える、即ち、前記列に沿って頂部から底部へ垂直的に、且つ前記左側の列から前記右側の列へ順次に走査することを除き、上述と同様にして走査される。列Ｃ５における１つの幅１を有する１つの第１のエッジ、及び列Ｃ６における１つの幅２を有する１つの第２のエッジが見出された。
図１４は、前記フォーカス信号生成ユニット３１０の一実施形態を示す。前記幅測定ユニット３０８からの幅１４０２は、前記画像の鮮明さを測定するために前記フォーカス信号生成ユニット３１０により利用される。所定の閾値以外にある幅が放棄される一方、幅選択ユニット１４０４で残りのエッジが選択される。１つのフォーカス信号算出ユニット１４０６は、前記選択されたエッジ幅に基づいて１つのフォーカス信号１４０８を生じさせる。又は、前記幅測定ユニット３０８により算出されたすべての前記幅の平均幅は、前記フォーカス信号１４０８として用いることができる。
図１５は、前記複数のエッジ幅の平均値を決定するための１つのプロセスを示す一フローチャートである。ブロック１５０２と１５０４において、所定の閾値に基づいてエッジ幅が放棄される。ブロック１５０６と１５０８において、前記フォーカス信号は、前記残りの幅の平均値を取ること、又はそれデータに対する別の操作で算出することができる。前記別の操作は、例えば、よりに広い幅によりに重い重みを付けてからその平均値を取ることでる。
図１６ａと図１６ｂは、１つのぼやけた画像および１つの鮮明な画像の典型的な幅の分布をそれぞれ示す。前記ｘ軸は前記幅のサイズを示し、前記ｙ軸は前記エッジの個体数を示す。したがって、ぼやけた画像は約４〜５個の画素幅のよりに広い幅を有するのに対し、鮮明な画像は約２〜３個の画素幅のよりに狭い幅を有することが認められる。１つの画像の鮮明さと前記エッジの幅との関連性は、生じられたフォーカス信号のベースとなる。
図１６ｂのような１つのフォーカスされている位置から図１６ａのような１つのフォーカスされていない位置までのヒストグラムの典型的な変化は、前記フォーカスされていない位置でのよりに広い区間におけるピークの個体数が前記フォーカスされている位置でのよりに狭い区間におけるピークの個体数よりも少ないことである。これは、下記の通りに理解されることができる。前記フォーカスされている位置には、多くの狭いエッジがある。これらの狭いエッジは、その勾配が所定の閾値以下にあるので、フォーカスされていない位置において無くなる、又は、合わせて広いエッジを形成して、その数が少なくなる。経験的には、広いエッジの数はエッジの幅に反比例している。１つのフォーカスされていない位置での前記広いエッジの区間が、フォーカスされている位置でのよりに狭いエッジの区間が有するカウントに類似するカウントを有するように、前記影響に対抗するためには、よりに広い区間がよりに大きい重みを受けるような方法で、それぞれの区間における個体数に１つの異なる重みをかける。図１７ａは１つのぼやけた画像の重み付けされる前の１つの幅の分布を示し、図１７ｂは前記重み付けされた後の１つの幅の分布を示す。この実施形態において、それぞれの幅に対して、前記エッジの個体数に付けられた前記重みは前記幅そのものである。例えば、幅２にある１０個のエッジの１つの個体数があると、これらの１０個のエッジに２をかけて１つの新たな個体数として２０が得られる。
前記オートフォーカスコントローラの１つの利点としては、複数の異なる画像の最小フォーカス信号ＦＥＶがほぼ同じ値を有することである。これにより、前記カメラが震えていても、前記レンズが同じ位置に保持され、前記画像の鮮明さがそのままであることが確保される。もう１つの利点としては、最適なフォーカスが得られるように、異なる焦点距離を有する１つの風景の最大と最小フォーカス信号の間に十分に広いレンジがあることである。
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、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８ｂ】
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【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６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図８ｆ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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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１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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