WO2022176469A1 - フォーカス制御装置、レンズ装置、及び撮像装置 - Google Patents

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WO2022176469A1
WO2022176469A1 PCT/JP2022/001232 JP2022001232W WO2022176469A1 WO 2022176469 A1 WO2022176469 A1 WO 2022176469A1 JP 2022001232 W JP2022001232 W JP 2022001232W WO 2022176469 A1 WO2022176469 A1 WO 2022176469A1
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control unit
focus
state
control device
focal length
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PCT/JP2022/001232
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訓 岡本
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富士フイルム株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS 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
    • G03B13/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B13/32—Means for focusing
    • G03B13/34—Power focusing
    • G03B13/36—Autofocus systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules

Definitions

  • the present invention relates to focus control devices, lens devices, and imaging devices.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 discloses that, after manual focusing, for example, when performing focus adjustment by autofocus for the purpose of assisting focus adjustment by manual focus, the amount of movement of the focus lens by autofocus is limited to a predetermined amount or less. Have been described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 describes changing a focus movement amount threshold used for determining whether or not the focus lens should be moved to the phase difference in-focus position according to the zoom position.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200000 discloses a photographing lens equipped with a device for detecting a focus state based on a high-frequency component of a luminance signal obtained by capturing an image with a plurality of focus state detection imaging elements for capturing an image of subject light, according to the photographing state. It is described that the frequency of the luminance signal is converted by an electrical filter to detect the focus state.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200001 discloses that a focus evaluation value generation unit that generates a focus evaluation value indicating the level of contrast from video signals obtained from two imaging elements in a system that performs AF using the optical path length difference method includes a focus evaluation value that indicates the level of contrast from the video signal. It describes that a high-pass filter for extracting signals of band frequency components is arranged, the cut-off frequency of the high-pass filter is changed, and a focus evaluation value having characteristics corresponding to the setting state of the photographing lens is generated.
  • One embodiment according to the technology of the present disclosure provides a focus control device, a lens device, and an imaging device that can suppress changes in angle of view unintended by the user.
  • a focus control device of the present invention includes a branching unit that branches an optical path of subject light that has passed through an imaging optical system with a variable focal length into a first optical path that proceeds to a first imaging element and a second optical path other than the first optical path. a second imaging device that receives the pupil-divided subject light that travels along the second optical path and outputs a phase difference signal; a control unit that executes automatic focus control that drives a focus mechanism included in the imaging optical system, wherein the control unit does not execute the automatic focus control in a second state in which the focal length is less than the threshold value. , the movable range of the focus mechanism is set according to the phase difference signal obtained in the first state.
  • a lens device of the present invention includes the focus control device and the imaging optical system.
  • a lens device of the present invention includes the focus control device and the first imaging device.
  • the present invention it is possible to provide a focus control device, a lens device, and an imaging device that can suppress changes in the angle of view unintended by the user.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an imaging device 100 including a lens device 1 to which the focus control device of Embodiment 1 is applied;
  • FIG. FIG. 7 is a diagram showing an example of a focus position limit on the wide-angle side by a control unit 28;
  • 4 is a flowchart showing an example of focus control processing by the control unit 28;
  • 4 is a flowchart showing an example of first processing by a control unit 28;
  • 8 is a diagram showing an example of setting of the first movable range in the first process by the control unit 28;
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of second processing by the control unit 28;
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of setting of the second movable range in the second process by the control unit 28; 9 is a flowchart showing an example of third processing by the control unit 28; FIG. 10 is a diagram showing an example of setting of a third movable range in a third process by the control section 28; FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of an imaging device 100B including a lens device 1 to which the focus control device of Embodiment 2 is applied; 10 is a flowchart showing a specific example 1 of focus control by the control unit 28 of the second embodiment; FIG. 4 is a diagram showing an example of reduction of high frequency components of a phase difference signal by the LPF 101; FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an imaging device 100 including a lens device 1 to which the focus control device of Embodiment 1 is applied.
  • the image capturing apparatus 100 is suitable for commercial use such as broadcasting or movies.
  • the imaging device 100 shown in FIG. 1 includes a lens device 1 and an imaging device main body 3 to which the lens device 1 is attached.
  • the lens device 1 may be a lens device fixed to the imaging device main body 3 or an interchangeable lens device detachable from the imaging device main body 3 .
  • the lens device 1 includes an imaging optical system 10 including a plurality of lenses and a diaphragm 14.
  • the plurality of lenses includes a focus lens 11, a zoom lens 12, a master lens group 15, and a blur correction lens 17 in the example of FIG.
  • the focus lens 11, the zoom lens 12, the diaphragm 14, the master lens group 15, and the blur correction lens 17 are arranged in this order from the object side.
  • FIG. 1 is for illustration purposes only, and the imaging optical system 10 is not limited to having only the illustrated lenses, and may include a plurality of lenses (not illustrated).
  • the focus lens 11 and the zoom lens 12 are supported so as to be movable parallel to the optical axis K1 of the imaging optical system 10 .
  • the focus lens 11 is a focus mechanism for changing the focus position of the imaging optical system 10 .
  • a zoom lens 12 is a zoom mechanism for changing the focal length of the imaging optical system 10 .
  • the blur correction lens 17 is movably supported within a plane perpendicular to the optical axis K1 of the imaging optical system 10 .
  • the optical axis K1 of the imaging optical system 10 is a virtual ray representing a light beam passing through the imaging optical system 10, and includes, for example, the focus lens 11, the zoom lens 12, the master lens group 15, and the blur correction. is the axis of rotational symmetry of the lens 17 for use.
  • the lens device 1 further includes a beam splitter 16 including a reflecting surface 16a, an AF optical system 20, a second imaging element 27, a control section 28, and a driving mechanism 29.
  • the drive mechanism 29 includes a drive mechanism for the focus lens 11 and a drive mechanism for the zoom lens 12. These driving mechanisms are composed of motors such as stepping motors.
  • the driving mechanism 29 controls the focus position of the imaging optical system 10 by moving the focus lens 11 parallel to the optical axis K1 under the control of the control unit 28 .
  • the driving mechanism 29 controls the focal length of the imaging optical system 10 by moving the zoom lens 12 parallel to the optical axis K1 under the control of the control unit 28 .
  • the beam splitter 16 is arranged between the master lens group 15 and the blur correction lens 17 on the optical axis K1.
  • the beam splitter 16 splits the optical path of the subject light that has passed through the imaging optical system 10 into a first optical path leading to the first imaging element 31 and a second optical path other than the first optical path (an optical path leading to the mirror 22). It is an example of a branch part.
  • the beam splitter 16 transmits part of the subject light (for example, 80% of the subject light) that has entered the imaging optical system 10 and passed through the diaphragm 14 and the master lens group 15 as it is. (For example, 20% of the subject light) is reflected by the reflecting surface 16a in a direction intersecting the optical axis K1.
  • the position of the beam splitter 16 is not limited to that shown in FIG. It should be placed in front.
  • a half mirror may also be used as the beam splitter 16 .
  • a half mirror can be constructed by forming a metal thin film on glass, for example.
  • the AF optical system 20 is an optical system that guides subject light reflected by the beam splitter 16 to the second imaging element 27 .
  • the AF optical system 20 includes a condenser lens 21 , a mirror 22 , and a condenser lens 26 .
  • the condenser lens 21 is arranged on the optical path of the light reflected by the reflecting surface 16 a of the beam splitter 16 and allows the light to pass through and enter the mirror 22 .
  • the mirror 22 is arranged on the optical path of the subject light that has passed through the condensing lens 21 , and reflects this light to enter the condensing lens 26 .
  • the condenser lens 26 is arranged on the optical path of the subject light reflected by the mirror 22 , and allows the light to pass through and enter the second image sensor 27 .
  • FIG. 1 is for illustration purposes only, and the lens configuration of the AF optical system 20 is not limited to the illustrated lens, and may include a plurality of lenses (not illustrated). Alternatively, the mirror 22 of the AF optical system 20 may be removed and the light reflected by the beam splitter 16 may be directly incident on the second imaging device 27 .
  • the second image pickup device 27 is an example of a second image pickup device that receives subject light that travels along the second optical path and undergoes pupil division and outputs a phase difference signal.
  • the second image pickup device 27 is an image plane phase difference image pickup device having phase difference detection pixels that receive subject light incident from the condenser lens 26, that is, subject light that travels along the second optical path, with pupil division. .
  • the second imaging element 27 outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject optical image formed by the imaging optical system 10 as phase difference signals capable of calculating phase difference information.
  • the second imaging element 27 receives one of a pair of luminous fluxes that have passed through two different portions aligned in one direction in the pupil region of the imaging optical system 10, and detects a signal corresponding to the amount of received light. and pixels for receiving the other of the pair of light beams and detecting a signal corresponding to the amount of light received are arranged two-dimensionally over the entire light receiving surface. Light coming from different directions is incident on each pixel of the second imaging element 27 . Phase difference information can be obtained by providing a light shielding film in the pixels of the second imaging element 27 and receiving only one of the lights from different directions.
  • the control unit 28 calculates phase difference information based on the pair of image signals output from the second imaging element 27, and calculates defocus information based on the calculated phase difference information.
  • the defocus information is information indicating the current out-of-focus amount and out-of-focus direction.
  • the control unit 28 controls the focus position of the imaging optical system 10 by controlling the driving of the focus lens 11 by the driving mechanism 29 based on the calculated defocus information. Further, the control unit 28 controls the focal length of the imaging optical system 10 by controlling the driving of the zoom lens 12 by the driving mechanism 29 according to, for example, the user's zoom operation.
  • the control unit 28 is composed of a processor and ROM (Read Only Memory) memory such as RAM (Random Access Memory) and flash memory. When flash memory is used, the stored program can be rewritten as needed.
  • the control unit 28 implements each function by executing a program including a focus control program stored in an internal ROM.
  • the imaging device main body 3 includes a first imaging device 31 such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor arranged on the optical axis K1 of the lens device 1, and a first imaging device. and an image processing unit 32 for processing an image signal obtained by capturing an optical image of a subject by the element 31 to generate captured image data.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • CCD Charge Coupled Device
  • the captured image data generated by the image processing unit 32 is recorded in a recording medium (not shown) of the imaging device body 3, for example. Also, the captured image data generated by the image processing unit 32 may be sequentially displayed as a live image on a display device (not shown) of the imaging device main body 3 .
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the limitation of the focus position on the wide-angle side by the control unit 28.
  • the horizontal axis represents the focal length of the imaging optical system 10 that changes depending on the position of the zoom lens 12 , and corresponds to the angle of view in imaging using the lens device 1 .
  • the right side of the horizontal axis is the long focal length side of the imaging optical system 10, and corresponds to the telephoto side.
  • the left side of the horizontal axis is the side where the focal length of the imaging optical system 10 is short, and corresponds to the wide-angle side.
  • the vertical axis is the focus position of the imaging optical system 10 that changes depending on the position of the focus lens 11 .
  • the upper side of the vertical axis is the side farther from the imaging device 100
  • the lower side of the vertical axis is the side closer to the imaging device 100 .
  • the AF area 201 is an area equal to or greater than the threshold TH in the focal length of the imaging optical system 10 .
  • a state in which the focal length of the imaging optical system 10 is in the AF area 201 is an example of the first state of the present invention.
  • the non-AF area 202 is an area below the threshold TH in the focal length of the imaging optical system 10 .
  • a state in which the focal length of the imaging optical system 10 is in the non-AF area 202 is an example of the second state of the present invention.
  • the threshold TH is the shortest focal length that ensures a certain degree of accuracy in AF (automatic focus) control, and is determined based on the characteristics of the imaging optical system 10 and the like.
  • AF control is control for driving the focus lens 11 (focus mechanism) based on the phase difference signal obtained by the second image sensor 27 .
  • the control unit 28 executes AF control in the first state in which the focal length of the imaging optical system 10 is the AF area 201 .
  • the control unit 28 does not execute the AF control, and the phase difference signal ( That is, the movable range 212 of the focus lens 11 is set according to the result of AF control.
  • the movable range 212 of the focus lens 11 is, for example, the movable range 212 of the focus lens 11 allowed when the user of the imaging device 100 performs a manual focus operation to change the focus position of the imaging optical system 10 (that is, the movable range of the focus position). range).
  • Setting the movable range 212 of the focus lens 11 means that the control unit 28 performs control to limit the driving range of the focus lens 11 within the movable range 212 .
  • the control unit 28 performs control to ignore manual focus operations exceeding the movable range 212 of the focus lens 11.
  • the driving range of the focus lens 11 is limited within the movable range 212. - ⁇ In addition, in the case where the manual focus operation is transmitted to the drive mechanism 29 without going through the control unit 28, the control unit 28 controls the drive mechanism 29 to mechanically limit the movable range 212 of the focus lens 11. , the driving range of the focus lens 11 is limited to the movable range 212 .
  • the focus position 211 is the focus position of the imaging optical system 10 driven by the AF control in the AF area 201, and corresponds to the driving state of the focus lens 11 driven by the AF control in the AF area 201.
  • the driving state of the focus lens 11 is, for example, the position of the focus lens 11 in the direction of the optical axis K1. Since the focus position 211 is set by AF control in the AF area 201, it matches the subject with high accuracy.
  • the control unit 28 sets the movable range 212 in the non-AF area 202 based on the focus position 211 .
  • the control unit 28 sets a focus position range centering on the focus position 211 as the movable range 212 .
  • the movable range 212 is not limited to the range centered on the focus position 211 and may be a range slightly deviated from the range centered on the focus position 211 .
  • the movable range 212 may range from a position closer to the focus position 211 to a position farther from the focus position 211 .
  • control unit 28 sets a movable range 212 that widens as the focal length of the imaging optical system 10 becomes shorter. Accordingly, in the non-AF area 202, the focus position of the imaging optical system 10 is limited to a range closer to the focus position 211 as the focal length of the imaging optical system 10 approaches the threshold value TH.
  • control unit 28 executes AF control in the first state in which the focal length of the imaging optical system 10 is equal to or greater than the threshold TH.
  • control unit 28 does not execute the AF control, and in the first state, according to the phase difference signal obtained by the second imaging device 27
  • the movable range of the focus lens 11 is set (for example, based on the focus position 211 set by the AF control in the first state).
  • the focus position of the imaging optical system 10 (driving state of the focus lens 11) is equal to or greater than the threshold TH.
  • the movable range 212 is maintained based on the phase difference signal obtained in the first state. Therefore, it is possible to suppress a rapid change in the focus position of the imaging optical system 10 by the AF control that is activated when the focal length of the imaging optical system 10 shifts from the non-AF area 202 to the AF area 201 thereafter. Therefore, it is possible to suppress a change in angle of view that is not intended by the user due to breathing.
  • the control unit 28 sets the movable range 212 so that the shorter the focal length of the imaging optical system 10 is, the wider the movable range 212 is. Accordingly, in the non-AF area 202, the focus position of the imaging optical system 10 is limited to a range closer to the focus position 211 as the focal length of the imaging optical system 10 approaches the threshold value TH. Therefore, it is possible to further suppress breathing when the focal length of the imaging optical system 10 shifts from the second state to the first state.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of focus control processing by the control unit 28.
  • the control unit 28 executes focus control processing shown in FIG. 3, for example, when the focal length of the imaging optical system 10 changes.
  • a change in the focal length of the imaging optical system 10 is caused by, for example, a user operation (zoom-out operation or zoom-in operation), but may be caused by automatic control in the imaging device 100 .
  • control unit 28 determines whether or not the focal length of the imaging optical system 10 has changed to the wide-angle side (step S31).
  • a change in the focal length of the imaging optical system 10 to the wide-angle side is a change in which the focal length of the imaging optical system 10 becomes shorter.
  • step S31 if there is a change in the focal length to the wide-angle side (step S31: Yes), the control unit 28 executes first processing described later with reference to FIGS. End the process.
  • step S31 if the focal length has not changed to the wide-angle side, that is, if the focal length of the imaging optical system 10 has changed to the telephoto side (step S31: No), the control unit 28 causes the imaging device 100 to take an image. It is determined whether or not the target subject is moving fast (step S33).
  • subject detection is performed based on an image captured by at least one of the first imaging element 31 and the second imaging element 27 to detect the subject.
  • the execution subject of subject detection may be the control unit 28 or may be a control unit of the imaging device 100 different from the control unit 28 .
  • the control unit 28 calculates the subject speed (moving speed of the subject) based on the results of multiple subject detections at different times, and determines whether or not the subject speed exceeds a predetermined value. I do.
  • the subject speed may be, for example, two-level information of "fast” and "slow", or information of three or more levels.
  • step S33 if the movement of the subject is not fast (step S33: No), the control unit 28 executes the second process described later with reference to FIGS. 6 and 7 (step S34), and ends the series of processes.
  • step S33 if the subject moves quickly (step S33: Yes), the control unit 28 executes the third process described later with reference to FIGS. 8 and 9 (step S35), and ends the series of processes.
  • step S33 if the control unit 28 cannot determine whether or not the subject is moving fast (for example, if the subject cannot be detected), the control unit 28 proceeds to step S35, for example, in the same manner as when the subject is moving fast. Execute the third process.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the first processing by the control section 28.
  • the control unit 28 executes, for example, the process shown in FIG. 4 as the first process.
  • this first processing is executed when the focal length of the imaging optical system 10 changes to the wide-angle side.
  • control unit 28 clears the currently set movable range 212 (step S41).
  • control unit 28 determines whether or not the focal length of the imaging optical system 10 is within the AF area 201, that is, whether or not it is in the first state (step S42).
  • step S42 if the focal length of the imaging optical system 10 is the AF area 201 (step S42: Yes), the control unit 28 adjusts the focus lens 11 based on the phase difference signal obtained by the second imaging element 27.
  • AF control for driving is executed (step S43), and the series of first processing ends. That is, AF control is executed when the focal length of the imaging optical system 10 has changed to the wide-angle side but the focal length of the imaging optical system 10 has not fallen below the threshold TH.
  • step S42 if the focal length of the imaging optical system 10 is not the AF region 201, that is, if the focal length of the imaging optical system 10 is the non-AF region 202 (step S42: No), the controller 28 A first movable range is calculated based on the focus position 211 at (step S44).
  • step S44 the control unit 28 calculates a first movable range centered on the focus position in the AF area 201.
  • the focus position in the AF area 201 is, for example, the focus position last set by AF control in the past first state. If there is no history of the AF area 201, or if a long time has passed since the last AF area 201, the control unit 28 performs rough distance measurement, which will be described later.
  • the first movable range may be calculated based on the derived focus position.
  • control unit 28 sets the movable range 212 of the focus lens 11 to the first movable range calculated in step S44 (step S45), and ends the series of first processes.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of setting of the first movable range in the first process by the control section 28.
  • the control unit 28 sets the first movable range around the focus position 211 set by the AF control in the past AF area 201 as the movable range 212 .
  • the control unit 28 sets the movable range 212 to a first movable range that is narrower than when the focal length of the imaging optical system 10 is changed to the telephoto side (for example, see FIGS. 7 and 9).
  • the focus position of the imaging optical system 10 is limited to a range closer to the focus position 211, so that breathing can be further suppressed when the second state transitions to the first state.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the second processing by the control section 28.
  • the control unit 28 executes, for example, the process shown in FIG. 6 as the second process.
  • this second process is executed when the focal length of the imaging optical system 10 is changed to the telephoto side and the subject is not moving fast.
  • control unit 28 clears the currently set movable range 212 (step S61).
  • control unit 28 determines whether or not the focal length of the imaging optical system 10 is within the AF area 201, that is, whether or not the focal length of the imaging optical system 10 is equal to or greater than the threshold TH (step S62).
  • step S62 if the focal length of the imaging optical system 10 is the AF area 201 (step S62: Yes), the control unit 28 adjusts the focus lens 11 based on the phase difference signal obtained by the second imaging element 27. AF control for driving is executed (step S63), and the series of second processing ends.
  • step S62 if the focal length of the imaging optical system 10 is in the non-AF area 202 (step S62: No), the focal length of the imaging optical system 10 has changed to the telephoto side within the range of less than the threshold TH. .
  • the control unit 28 performs distance measurement (for example, calculation of defocus information) based on the phase difference signal obtained by the second image sensor 27 (step S64). Since this distance measurement is in the second state in which the focal length of the imaging optical system 10 is in the non-AF area 202, the accuracy is low and the distance measurement is rough.
  • control unit 28 calculates the second movable range based on the rough distance measurement in step S64 (step S65). For example, the control unit 28 calculates the second movable range around the focus position derived based on the rough distance measurement in step S64. Next, the control unit 28 sets the movable range 212 of the focus lens 11 to the second movable range calculated in step S65 (step S66), and ends the series of second processes.
  • the control unit 28 not only performs distance measurement based on the phase difference signal obtained by the second imaging element 27, but also adjusts the focus lens 11 based on the distance measurement result.
  • AF control for driving may be performed. Since the AF control in this case is the AF control in the second state in which the focal length of the imaging optical system 10 is the non-AF area 202, the AF control is low in accuracy and rough.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of setting of the second movable range in the second process by the control section 28. As shown in FIG. In steps S65 and S66 shown in FIG. 6, the control unit 28 sets the second movable range centering on the focus position based on the rough distance measurement as the movable range 212. As shown in FIG.
  • the control unit 28 sets the second movable range as the movable range 212, which is wider than when the focal length of the imaging optical system 10 is changed to the wide-angle side.
  • the control unit 28 sets the second movable range as the movable range 212, which is narrower than when the subject moves fast or when it cannot be determined whether the subject moves fast (eg, see FIG. 9).
  • the focus position of the imaging optical system 10 is limited to a range closer to the focus position 211, so that breathing can be further suppressed when the second state transitions to the first state.
  • FIG. 8 is a flow chart showing an example of the third process by the control unit 28.
  • the control unit 28 executes, for example, the process shown in FIG. 8 as the third process.
  • this third process cannot determine whether the focal length of the imaging optical system 10 has changed to the telephoto side and the subject moves quickly, or whether the subject moves quickly. is executed if
  • Steps S81 to S86 shown in FIG. 8 are the same as steps S61 to S66 shown in FIG.
  • the control unit 28 calculates the third movable range based on the rough distance measurement in step S84.
  • the control unit 28 calculates the third movable range around the focus position derived based on the rough distance measurement in step S84.
  • the control unit 28 sets the movable range 212 of the focus lens 11 to the third movable range calculated in step S85.
  • This third movable range is a wider range than the second movable range in the second process.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of setting of the third movable range in the third process by the control section 28. As shown in FIG. In steps S85 and S86 shown in FIG. 8, the control unit 28 sets the third movable range centering on the focus position based on rough distance measurement as the movable range 212. In the example shown in FIG.
  • the control unit 28 sets the third movable range as the movable range 212, which is wider than when the moving speed of the subject is not fast (for example, see FIG. 8).
  • the control unit 28 sets the third movable range as the movable range 212, which is wider than when the moving speed of the subject is not fast (for example, see FIG. 8).
  • the control unit 28 controls the width according to the subject speed based on the pixel data obtained by at least one of the first imaging element 31 and the second imaging element 27. set the movable range 212 of . Specifically, the control unit 28 sets a wider movable range 212 in the non-AF area 202 as the subject speed increases (the subject moves faster). As a result, when the movement of the subject is not fast (see FIGS. 6 and 7), a relatively narrow movable range 212 is set to further suppress breathing when transitioning from the second state to the first state. When the movement is fast (see FIGS. 8 and 9), a relatively wide movable range 212 can be set to prevent a situation in which focusing is impossible.
  • the control unit 28 performs the rough distance measurement described above, for example.
  • the movable range 212 is set according to the phase difference signal obtained by the second imaging device 27 in two states. As a result, even if the focal length of the imaging optical system 10 changes within a range less than the threshold TH and the focus position in the AF area 201 cannot be referred to, the movable range 212 based on the focus position roughly matching the subject can be set. can be set to suppress breathing when transitioning from the second state to the first state.
  • control unit 28 sets a wider movable range 212 than when shifting from the first state to the second state (for example, see FIGS. 4 and 5).
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of an imaging device 100B including the lens device 1 to which the focus control device of Embodiment 2 is applied. 10, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the imaging device 100B includes an LPF (Low Pass Filter) 101 in addition to the configuration of the imaging device 100 shown in FIG.
  • the LPF 101 performs a process of stepping down only high frequency components higher than a specific cutoff frequency for the phase difference signal output from the second imaging element 27 to the control unit 28 .
  • the LPF 101 is configured such that the degree of reduction of high-frequency components is variable under the control of the second imaging element 27 .
  • the LPF 101 is configured by an analog circuit.
  • the LPF 101 may be an analog circuit incorporated in the second imaging element 27 .
  • the LPF 101 is configured by a digital circuit (digital filter). Also, in this case, the LPF 101 may be a digital circuit incorporated in the control unit 28, or may be realized in software by the control unit 28 executing a program.
  • FIG. 11 is a flow chart showing a specific example 1 of focus control by the control unit 28 of the second embodiment.
  • the case where the LPF 101 is provided as a separate configuration from the control section 28 will be described.
  • control unit 28 acquires the current focal length of the imaging optical system 10, and sets the low-pass intensity (the degree of decrease in high-frequency components) corresponding to the acquired focal length in the LPF 101 (step S111).
  • the low-pass intensity according to the focal length will be described later with reference to FIG.
  • the control unit 28 acquires the phase difference signal output from the second imaging element 27 and processed by the LPF 101 (step S112).
  • control unit 28 calculates defocus information based on the phase difference signal acquired in step S112 (step S113).
  • control unit 28 performs control to drive the focus lens 11 based on the defocus information calculated in step S113 (step S114), and ends the series of processes.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of how the LPF 101 reduces the high-frequency component of the phase difference signal.
  • the correlation calculation by the controller 28 based on the phase difference signal will be described.
  • the control unit 28 selects a first signal group included in one image signal and a first signal group included in the other image signal.
  • a correlation calculation is performed between the first signal group and the second signal group, and a phase difference, which is the amount of deviation in the pupil division direction between the first signal group and the second signal group, is detected based on the result of the correlation calculation.
  • this correlation calculation is performed by setting the data of the first signal group to A[1] . . . A[k], the data of the second signal group to B[1] .
  • This is a process of calculating the correlation value of two data when the two data are shifted by "d" in the direction of pupil division.
  • a correlation value can be obtained from an area S[d] surrounded by two data waveforms obtained by the following equation (1). A smaller correlation value indicates a higher degree of matching between the two data.
  • a graph showing changes in the correlation value when the shift amount d between the two data is plotted on the horizontal axis and the area S [d], which is the correlation value of the two data, is plotted on the vertical axis is called a correlation curve.
  • a curve is the result of the correlation calculation. Since this correlation curve includes at least one trough (portion where the correlation value is minimal), the shift amount d corresponding to one of the troughs included in the correlation curve is the same between the first signal group and the first signal group. 2 is detected as a phase difference in the pupil splitting direction of the signal group.
  • the control unit 28 controls the position of the focus lens 11 by causing the drive mechanism 29 to drive the focus lens 11 according to the drive amount corresponding to the detected phase difference.
  • Information indicating the correspondence relationship between the phase difference and the driving amount of the focus lens 11 is obtained in advance when the lens device 1 is manufactured, etc., and is stored in a memory accessible by the control unit 28 .
  • the control unit 28 reads the drive amount corresponding to the phase difference from the memory and transmits the read drive amount to the drive mechanism 29 .
  • the drive mechanism 29 moves the focus lens 11 by the transmitted drive amount.
  • a correlation curve 121 shown in FIG. 12 is a correlation curve obtained from the phase difference signal output from the second imaging element 27 when the focal length of the imaging optical system 10 is relatively short, assuming that the LPF 101 is not provided. be.
  • the focal length of the imaging optical system 10 is relatively short, the angle of view is widened, subjects at different distances are mixed in the imaging range, or the subject has a high frequency, and the correlation curve 121 includes high frequency components. become a thing. Therefore, it becomes difficult for the control unit 28 to accurately calculate the defocus information.
  • the correlation curve 122 shown in FIG. 12 corresponds to the phase difference signal output from the second imaging element 27 when the imaging apparatus 100 is provided with the LPF 101 as shown in FIG. 10 and the focal length of the imaging optical system 10 is relatively short. is a correlation curve obtained from By reducing the high frequency components of the phase difference signal by the LPF 101, the correlation curve 122 also has reduced high frequency components. Therefore, the control unit 28 can accurately calculate the defocus information.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of low-pass intensity according to focal length.
  • the horizontal axis indicates the focal length of the imaging optical system 10
  • the vertical axis indicates the low-pass intensity of the LPF 101 (degree of reduction of high frequency components).
  • Correspondence information 130 indicates a correspondence relationship between the focal length of the imaging optical system 10 and the low-pass intensity of the LPF 101 .
  • the shorter the focal length of the imaging optical system 10 the lower the low-pass intensity of the corresponding LPF 101.
  • a constant high low-pass intensity is associated with the shortest constant range
  • a constant low pass intensity is associated with the longest constant range.
  • the low-pass intensity is associated, and in the middle range the low-pass intensity decreases linearly as the focal length increases.
  • Correspondence information 130 is stored in a memory accessible by the control unit 28 .
  • the correspondence information 130 may be table information that associates the focal length of the imaging optical system 10 with the low-pass intensity of the LPF 101, or a function that can derive the low-pass intensity of the LPF 101 from the focal length of the imaging optical system 10. good too.
  • control unit 28 derives the low-pass intensity corresponding to the current focal length of the imaging optical system 10 from the correspondence information 130, and sets the derived low-pass intensity in the LPF 101.
  • the correspondence information 130 shown in FIG. 13 is an example, and various changes are possible.
  • the low-pass intensity may linearly decrease over the entire focal length of the imaging optical system 10 as the focal length decreases.
  • the low-pass intensity of the LPF 101 may be nonlinearly decreased as the focal length of the imaging optical system 10 is shortened.
  • a focal length less than a threshold value may be associated with a first low-pass strength, and a focal length greater than or equal to the threshold value may be associated with a second low-pass strength lower than the first low-pass strength.
  • the low-pass intensity may be set to 0, that is, the processing of the LPF 101 may be disabled.
  • the processing of the LPF 101 may be made non-executable.
  • the imaging apparatus 100B drives the focus lens 11 in accordance with the phase difference information obtained by performing the processing of the LPF 101 on the phase difference signal based on the split pupil light of the subject.
  • Highly accurate focus control is possible even when the focal length of the imaging optical system 10 is on the wide-angle side. Therefore, it is possible to suppress a change in the angle of view unintended by the user due to breathing when the focal length of the imaging optical system 10 changes from the wide-angle side to the telephoto side.
  • the degree of reduction of high frequency components in the processing of the LPF 101 can be set according to the degree of difficulty in focus control.
  • the shorter the focal length of the imaging optical system 10 the higher the degree of reduction of the high-frequency component, thereby suppressing the decrease in accuracy of focus control due to the widening of the angle of view. It is possible to suppress the influence of the processing of the LPF 101 on the focus control.
  • FIG. 14 is a flow chart showing a specific example 2 of focus control by the control unit 28 of the second embodiment. Also in this example, the case where the LPF 101 is provided as a configuration separate from the control unit 28 will be described. Also, in this example, it is assumed that the processing method of the low-pass filter of the LPF 101 is variable under the control of the second image sensor 27 . By changing the processing method of the LPF 101, the degree of reduction of the high frequency component of the phase difference signal in the LPF 101 changes.
  • control unit 28 acquires the current focal length of the imaging optical system 10, and sets the processing method (degree of reduction of high-frequency components) according to the acquired focal length in the LPF 101 (step S141).
  • a processing method of the LPF 101 according to the focal length will be described later with reference to FIG. Steps S142 to S145 shown in FIG. 14 are the same as steps S112 to S115 shown in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the processing method of the LPF 101 depending on the focal length.
  • the horizontal axis indicates the focal length of the imaging optical system 10 and the vertical axis indicates the processing method of the LPF 101 .
  • Correspondence information 150 indicates the correspondence relationship between the focal length of the imaging optical system 10 and the processing method of the LPF 101 .
  • the shorter the focal length of the imaging optical system 10 the higher the degree of reduction of the high-frequency component in the processing method of the corresponding LPF 101.
  • the focal length of less than 100 [mm] is associated with "horizontal 4 mixing”
  • the focal length of 100 [mm] or more and less than 500 [mm] is associated with "horizontal 2 mixing”
  • 500 [mm] or more are associated with "no mixing”.
  • “Horizontal 4-mixing” is a mixing process that mixes (averages the pixel values of) four horizontally adjacent pixels in the target image to form one pixel. The number of pixels of the target image is reduced to 1/4 by “horizontal 4-mixture”.
  • “Horizontal 2-mixing” is a mixing process of mixing two horizontally adjacent pixels in a target image into one pixel. The number of pixels of the target image is halved by “horizontal 2 mixing”. "No blending” is processing that does not blend pixels.
  • a simple average value of pixel values may be calculated, or a weighted average value of pixel values may be calculated.
  • a weighting factor for weighted averaging may be determined based on a Gaussian function.
  • Correspondence information 150 is stored in a memory accessible by the control unit 28 .
  • the correspondence information 150 may be table information that associates the focal length of the imaging optical system 10 with the LPF method of the LPF 101, or a function that can derive the LPF method of the LPF 101 from the focal length of the imaging optical system 10. good too.
  • step S141 shown in FIG. 14 the control unit 28 derives the LPF method corresponding to the current focal length of the imaging optical system 10 from the correspondence information 150, and sets the derived LPF method to the LPF 101.
  • the processing methods of the switchable LPF 101 include a blending process in which three horizontally adjacent pixels in the target image are blended into one pixel, and a blending process in which five or more horizontally adjacent pixels in the target image are blended.
  • a blending process may be included in which the pixels are combined into one pixel.
  • control unit 28 causes the LPF 101 to execute processing in AF control in a state where the focal length of the imaging optical system 10 is less than a threshold value (for example, 500 [mm]). 10, the processing of the LPF 101 may not be executed in AF control.
  • a threshold value for example, 500 [mm]
  • the imaging device 100B may set the degree of reduction of high frequency components in the LPF 101 by switching the processing method of the LPF 101.
  • FIG. 14 the imaging device 100B may set the degree of reduction of high frequency components in the LPF 101 by switching the processing method of the LPF 101.
  • FIG. 16 is a flow chart showing a specific example 3 of focus control by the control unit 28 of the second embodiment. Also in this example, the case where the LPF 101 is provided as a configuration separate from the control unit 28 will be described.
  • the control unit 28 performs AF control using pixels included in the detection area of the second image sensor 27, and the detection area of the second image sensor 27 is variable. The setting of the detection area may be performed by a user's operation, or may be automatically performed based on the result of subject detection described above.
  • control unit 28 acquires the current focal length of the imaging optical system 10 and the current size of the detection area, and determines the low-pass intensity (degree of decrease in high-frequency components) according to the acquired focal length and detection area size. ) is set in the LPF 101 (step S161). Steps S162 to S165 shown in FIG. 16 are the same as steps S112 to S115 shown in FIG.
  • a memory accessible by the control unit 28 stores correspondence information in which the low-pass intensity is associated with each combination of the focal length of the imaging optical system 10 and the size of the detection area of the second imaging element 27.
  • This correspondence information may be table information that associates the combination of the focal length and the size of the detection area with the low-pass intensity, or a function that can derive the low-pass intensity from the combination of the focal length and the size of the detection area. There may be.
  • this correspondence information if the focal length of the imaging optical system 10 is the same, the larger the detection area of the second imaging element 27 is, the higher the low-pass intensity (decrease degree) is associated.
  • control unit 28 derives the low-pass intensity corresponding to the current focal length of the imaging optical system 10 from the correspondence information, and sets the derived low-pass intensity in the LPF 101.
  • control unit 28 may set the degree of reduction of high frequency components in the LPF 101 by switching the processing method of the LPF 101, as described with reference to FIGS.
  • the correspondence information associates the processing method of the LPF 101 with each combination of the focal length of the imaging optical system 10 and the size of the detection area of the second imaging element 27 .
  • the imaging device 100B performs AF control using pixel data obtained from pixels included in the variable detection area of the second imaging element 27, and the larger the detection area, the more high-frequency components of the phase difference signal. Increase the degree of reduction.
  • FIG. 17 is a flow chart showing a specific example 4 of focus control by the control unit 28 of the second embodiment. Also in this example, the case where the LPF 101 is provided as a configuration separate from the control unit 28 will be described. Also, in this example, the control unit 28 acquires the subject type based on the subject detection described above.
  • the subject type is the subject type such as blue sky, person, or leopard.
  • control unit 28 acquires the current focal length of the imaging optical system 10 and the current subject type, and sets the low-pass intensity (the degree of decrease in high-frequency components) in the LPF 101 according to the acquired focal length and subject type. (Step S171). Steps S172 to S175 shown in FIG. 17 are the same as steps S112 to S115 shown in FIG.
  • a memory accessible by the control unit 28 stores correspondence information in which the low-pass intensity is associated with each combination of the focal length of the imaging optical system 10 and the subject type of the second imaging element 27 .
  • This correspondence information may be table information that associates combinations of focal lengths and subject types with low-pass intensities, or may be functions that can derive low-pass intensities from combinations of focal lengths and subject types.
  • a relatively low low-pass intensity is associated with a subject type such as a blue sky having few high-frequency components
  • a subject type such as a leopard with a high-frequency repeating pattern of spots is associated with is associated with a relatively high low-pass strength.
  • step S171 shown in FIG. 17 the control unit 28 derives the low-pass intensity corresponding to the current focal length of the imaging optical system 10 from the correspondence information, and sets the derived low-pass intensity in the LPF 101.
  • control unit 28 may set the degree of reduction of high frequency components in the LPF 101 by switching the processing method of the LPF 101, as described with reference to FIGS.
  • the correspondence information associates the processing method of the LPF 101 with each combination of the focal length of the imaging optical system 10 and the subject type of the second imaging element 27 .
  • the imaging device 100B determines the degree of decrease in the high-frequency component of the phase difference signal based on the subject type determination result based on the pixel data obtained by at least one of the first imaging element 31 and the second imaging element 27. set.
  • the degree of decrease in the high frequency component of the phase difference signal according to the degree of the high frequency component according to the subject type, thereby suppressing a decrease in accuracy of focus control.
  • the detection area of the second imaging element 27 is divided into a plurality of areas, and the LPF 101 may be configured to be able to reduce the high-frequency component to a different degree with respect to the phase difference signal for each area. Also, the subject detection described above may be executed for each area included in the detection area of the second imaging element 27 .
  • control unit 28 may execute, for example, step S171 shown in FIG. 17 for each area included in the detection area of the second imaging element 27. That is, the control unit 28 acquires the current focal length of the imaging optical system 10 and the subject type of the target area with each area included in the detection area of the second imaging element 27 as the target area, and acquires the acquired focal length and A low-pass intensity corresponding to the object type is set in a portion of the LPF 101 corresponding to the target area. However, the control unit 28 may perform this process by using only a portion of the areas included in the detection area of the second image sensor 27 as the target area.
  • control unit 28 sets the degree of reduction of the high-frequency component of the phase difference signal according to the determination result of the type of subject according to a plurality of areas included in the detection area of the second imaging element 27. good too.
  • the degree of reduction of the high frequency component of the phase difference signal can be appropriately set according to each subject. .
  • control unit 28 reduces the high-frequency component of the phase difference signal based on the combination of the focal length of the imaging optical system 10, the size of the detection area of the second imaging element 27, and the subject type based on subject detection. You can set the degree.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing another example of the imaging device 100B according to the second embodiment. 18, the same parts as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. As shown in FIG. 18, the imaging device 100B may include an optical LPF 181 instead of the LPF 101. FIG.
  • the optical LPF 181 is an optical filter provided in the AF optical system 20, and is, for example, an optical low-pass filter that divides incident light rays into ordinary rays and extraordinary rays and blurs them.
  • the degree of reduction of the high-frequency component in the optical LPF 181 can be changed by, for example, providing a plurality of optical low-pass filters with different degrees of reduction of the high-frequency component, and switching the optical low-pass filter among them placed on the optical path of the AF optical system 20. It can be realized by
  • the control unit 28 sets the degree of reduction of high frequency components in the optical LPF 181 based on the focal length of the imaging optical system 10, etc., in the same manner as the setting of the degree of reduction of high frequency components in the LPF 101 based on the focal length of the imaging optical system 10, etc. I do.
  • the target of processing for reducing the high-frequency component of the phase difference signal is not limited to the phase difference signal, and may be subject light for obtaining the phase difference signal.
  • the LPF 101 and the optical LPF 181 are used to reduce the high frequency components of the phase difference signal.
  • a reducing bandpass filter may be used. Even in this case, of the main frequency components contained in the phase difference signal, the relatively low frequency component is set as the transmission frequency of the bandpass filter, and the relatively high frequency component is set as the attenuation frequency of the bandpass filter. effect can be obtained.
  • the imaging device 100B may perform processing for reducing a specific frequency component of the phase difference signal based on the subject light that has been branched and pupil-divided.
  • Embodiment 3 As Embodiment 3, a configuration obtained by combining Embodiments 1 and 2 will be described.
  • the configuration of the imaging device according to the third embodiment is similar to that of the imaging device 100B according to the second embodiment shown in FIG. 10 or 18, for example.
  • the control unit 28 of Embodiment 3 executes the control of Embodiment 1 above, and also executes the distance measurement of Embodiment 2 as rough distance measurement included in the control of Embodiment 1 above. good too.
  • control unit 28 executes steps S111 to S114 shown in FIG. 11 as rough distance measurement in step S64 in the second process shown in FIG.
  • the movable range 212 is set based on the highly accurate distance measurement result (focus position). As a result, breathing can be suppressed when shifting from the second state to the first state.
  • the distance measurement in step S64 in the second process shown in FIG. 6 has been described, the distance measurement in the second embodiment may also be performed as the distance measurement in step S74 in the second process shown in FIG. Further, although the processing shown in FIG. 11 has been described as the distance measurement of the second embodiment, various other distance measurement methods of the second embodiment can also be used.
  • Modification 1 In each of the above-described embodiments, the configuration of the image plane phase difference method in which the pupil is divided by providing a light shielding film on some of the pixels of the second image sensor 27 has been described.
  • the configuration for obtaining is not limited to the image plane phase difference method.
  • phase difference signals may be Also in the configuration of the separator lens system, light beams at different angles are made incident on the pixels of the second imaging device 27, and a pair of image signals having different phases are obtained as phase difference signals in the same manner as in the configuration of the image plane phase difference system. can be done.
  • control unit 28 may be capable of switching between execution and non-execution of AF control. This switching may be performed according to a user's operation, or may be automatically performed based on each piece of information that can be acquired by the control unit 28 .
  • control unit 28 When executing AF control, the control unit 28 performs control to set the degree of decrease of the specific frequency of the phase difference signal according to the focal length of the imaging optical system 10 .
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing an example of an imaging device 100C including an imaging device body 3 to which the focus control device of the present invention is applied.
  • the focus control device of Embodiment 1 is applied to the imaging device main body 3, but the focus control device of Embodiment 2 may be applied to the imaging device main body 3.
  • the imaging device 100C shown in FIG. 19 has the configuration of the imaging device 100 shown in FIG. is.
  • the beam splitter 16 is provided closer to the subject than the first imaging element 31 is.
  • the control unit 28 acquires information on the focal length of the lens device 1 attached to the imaging device main body 3 from the lens device 1, and calculates the focal length of the imaging optical system 10.
  • the movable range of the focus lens 11 may be set based on.
  • the control unit 28 transmits information on the focal length of the lens device 1 via the communication interface of the connection portion (lens mount) between the lens device 1 and the imaging device main body 3. Acquisition and control of the driving mechanism 29 are performed.
  • Modification 4 Although the configuration for branching the subject light and obtaining the phase difference signal by the second imaging element 27 provided separately from the first imaging element 31 has been described, the configuration is not limited to such a configuration, and the phase difference signal is obtained by the first imaging element 31. A configuration for obtaining a signal may be employed.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of an imaging device 100D that obtains a phase difference signal using the first imaging element 31.
  • FIG. 20 the focus control device of Embodiment 1 is applied to the imaging device main body 3, but the focus control device of Embodiment 2 may be applied to the imaging device main body 3.
  • An imaging device 100D shown in FIG. 20 has a configuration in which the beam splitter 16, the AF optical system 20, and the second imaging element 27 are omitted from the configuration of the imaging device 100C shown in FIG.
  • the image plane phase difference method using the first image sensor 31 is adopted, and the first image sensor 31 outputs a phase difference signal separately from the pixel data for recording.
  • the control unit 28 performs each of the above controls based on the phase difference signal output from the first imaging element 31 .
  • a branching unit that branches an optical path of subject light that has passed through an imaging optical system with a variable focal length into a first optical path proceeding to a first imaging element and a second optical path other than the first optical path; a second imaging element that receives the subject light that has traveled along the second optical path and has undergone pupil division, and that outputs a phase difference signal; a control unit that executes automatic focus control for driving a focus mechanism included in the imaging optical system based on the phase difference signal in a first state in which the focal length is equal to or greater than a threshold; with The control unit is In a second state in which the focal length is less than the threshold, the automatic focus control is not executed, and the movable range of the focus mechanism is set according to the phase difference signal obtained in the first state. Focus control device.
  • the focus control device is setting the movable range in the second state based on the drive state of the focus mechanism driven according to the phase difference signal obtained in the first state; Focus control device.
  • the focus control device is stopping the automatic focus control when transitioning from the first state to the second state; setting the movable range based on the drive state of the focus mechanism; Focus control device.
  • the focus control device is In the second state, setting the movable range having a width corresponding to the focal length; Focus control device.
  • the focus control device is In the second state, the shorter the focal length, the wider the movable range is set; Focus control device.
  • the focus control device is In the second state, setting the movable range having a width corresponding to the speed of the subject based on pixel data obtained by at least one of the first imaging device and the second imaging device; Focus control device.
  • the focus control device is In the second state, setting the movable range wider as the subject speed increases; Focus control device.
  • the focus control device is In the second state, when the focal length changes in a range less than the threshold, setting the movable range according to the phase difference signal obtained in the second state. Focus control device.
  • the focus control device is In the second state, when the focal length changes within the range of less than the threshold, setting the movable range wider than when transitioning from the first state to the second state, Focus control device.
  • the focus control device according to (8) or (9),
  • the control unit is In the second state, if the focal length changes within the range of less than the threshold, performing low-pass filter processing on the pixel data obtained by the second imaging device in the second state; setting the movable range according to the phase difference signal obtained by the processing; Focus control device.
  • the focus control device is setting the degree of reduction of high-frequency components in the processing according to the focal length; Focus control device.
  • the focus control device according to (8) or (9), The control unit is In the second state, if the focal length changes within the range of less than the threshold, performing processing to reduce a specific frequency component from the pixel data obtained by the second imaging device in the second state; setting the movable range according to the phase difference signal obtained by the processing; Focus control device.
  • the focus control device is setting the degree of reduction of the specific frequency component in the process according to the focal length; Focus control device.
  • a lens device comprising:
  • An imaging device comprising:
  • phase difference detection device of the present invention By applying the phase difference detection device of the present invention to an imaging device for broadcasting, it is possible to suppress changes in the angle of view unintended by the user.
  • imaging device 3 imaging device body 10 imaging optical system 11 focus lens 12 zoom lens 15 master lens group 16 beam splitter 16a reflecting surface 17 blur correction lens 20 optical system for AF 21, 26 condenser lens 22 mirror 27 second imaging element 28 control unit 29 drive mechanism 31 first imaging device 32 image processing unit 100, 100B, 100C, 100D imaging device 101 LPF 121, 122 correlation curve 130, 150 correspondence information 181 optical LPF 201 AF area 202 Non-AF area 211 Focus position 212 Movable range K1 Optical axis

Abstract

ユーザの意図しない画角変化を抑制することのできるフォーカス制御装置、レンズ装置、及び撮像装置を提供する。　ビームスプリッタ（１６）は、焦点距離が可変な撮像光学系（１０）を通過した被写体光の光路を、第１撮像素子（３１）に進む第１光路と第１光路以外の第２光路に分岐させる。第２撮像素子（２７）は、第２光路を進み瞳分割された被写体光を受光し位相差信号を出力する。制御部（２８）は、撮像光学系（１０）の焦点距離が閾値以上である第１状態において、位相差信号に基づいてフォーカスレンズ（１１）を駆動する自動フォーカス制御を実行する。また、制御部（２８）は、撮像光学系（１０）の焦点距離が閾値未満の第２状態において、自動フォーカス制御を非実行とし、第１状態で得られた位相差信号に応じてフォーカスレンズ（１１）の可動範囲（２１２）を設定する。

Description

フォーカス制御装置、レンズ装置、及び撮像装置
　本発明は、フォーカス制御装置、レンズ装置、及び撮像装置に関する。
　焦点距離が可変な撮像レンズを用いる撮像装置において広角側の焦点距離を用いる場合、撮像範囲内に距離の異なる被写体が混在したり、被写体が高周波になったりして高精度なオートフォーカスが困難である。これに対して、広角側の焦点距離を用いる場合はオートフォーカスを無効にする構成が知られている。広角側の焦点距離では、被写界深度が深いため、オートフォーカスを無効にしてもピント外れの問題は生じにくい。一方で、焦点距離が広角側から望遠側に変化すると、オートフォーカスが自動的に作動するため、フォーカス位置の変化による画角変化（ブリージング）が生じる。
　なお、特許文献１には、マニュアルフォーカス後、例えばマニュアルフォーカスによるフォーカス調整を補助する目的でオートフォーカスによりフォーカス調整を行う場合に、オートフォーカスによるフォーカスレンズの移動量を所定量以下に制限することが記載されている。特許文献２には、位相差合焦位置にフォーカスレンズを移動させるべきか否かを判別するために用いるフォーカス移動量閾値を、ズーム位置に応じて変更することが記載されている。
　特許文献３には、被写体光を撮像する複数のピント状態検出用撮像素子により撮像し、得られる輝度信号の高周波成分に基づいてピント状態を検出する装置を備えた撮影レンズにおいて、撮影状態に応じて電気的フィルタにより輝度信号の周波数が変換されてピント状態が検出されることが記載されている。特許文献４には、光路長差方式のＡＦを実行するシステムにおいて２つの撮像素子から得られた映像信号からコントラストの高低を示す焦点評価値を生成する焦点評価値生成部に、映像信号から高域周波数成分の信号を抽出するハイパスフィルタが配置され、ハイパスフィルタのカットオフ周波数が変更され、撮影レンズの設定状態に応じた特性の焦点評価値が生成されることが記載されている。
日本国特開２００３－２４１０７７号 日本国特開２００８－２０３２９４号 日本国特開２００３－２８７６７３号 日本国特開２００５－１５６７３６号
　本開示の技術に係る１つの実施形態は、ユーザの意図しない画角変化を抑制することのできるフォーカス制御装置、レンズ装置、及び撮像装置を提供する。
　本発明のフォーカス制御装置は、焦点距離が可変な撮像光学系を通過した被写体光の光路を、第１撮像素子に進む第１光路と上記第１光路以外の第２光路に分岐させる分岐部と、上記第２光路を進み瞳分割された上記被写体光を受光し位相差信号を出力する第２撮像素子と、上記焦点距離が閾値以上である第１状態において、上記位相差信号に基づいて上記撮像光学系に含まれるフォーカス機構を駆動する自動フォーカス制御を実行する制御部と、を備え、上記制御部は、上記焦点距離が上記閾値未満の第２状態において、上記自動フォーカス制御を非実行とし、上記第１状態で得られた上記位相差信号に応じて上記フォーカス機構の可動範囲を設定するものである。
　本発明のレンズ装置は、上記フォーカス制御装置と、上記撮像光学系と、を備えるものである。
　本発明のレンズ装置は、上記フォーカス制御装置と、上記第１撮像素子と、を備えるものである。
　本発明によれば、ユーザの意図しない画角変化を抑制することのできるフォーカス制御装置、レンズ装置、及び撮像装置を提供することができる。
実施の形態１のフォーカス制御装置を適用したレンズ装置１を備える撮像装置１００の一例を示す模式図である。 制御部２８による広角側でのフォーカス位置の制限の一例を示す図である。 制御部２８によるフォーカス制御処理の一例を示すフローチャートである。 制御部２８による第１処理の一例を示すフローチャートである。 制御部２８による第１処理における第１可動範囲の設定の一例を示す図である。 制御部２８による第２処理の一例を示すフローチャートである。 制御部２８による第２処理における第２可動範囲の設定の一例を示す図である。 制御部２８による第３処理の一例を示すフローチャートである。 制御部２８による第３処理における第３可動範囲の設定の一例を示す図である。 実施の形態２のフォーカス制御装置を適用したレンズ装置１を備える撮像装置１００Ｂの一例を示す模式図である。 実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例１を示すフローチャートである。 ＬＰＦ１０１による位相差信号の高周波成分の減少の一例を示す図である。 焦点距離に応じたローパス強度の一例を示す図である。 実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例２を示すフローチャートである。 焦点距離に応じたＬＰＦ１０１の処理方式の一例を示す図である。 実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例３を示すフローチャートである。 実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例４を示すフローチャートである。 実施の形態２の撮像装置１００Ｂの他の一例を示す模式図である。 本発明のフォーカス制御装置を適用した撮像装置本体３を備える撮像装置１００Ｃの一例を示す模式図である。 第１撮像素子３１によって位相差信号を得る撮像装置１００Ｄの一例を示す模式図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
＜実施の形態１のフォーカス制御装置を適用したレンズ装置１を備える撮像装置１００＞
　図１は、実施の形態１のフォーカス制御装置を適用したレンズ装置１を備える撮像装置１００の一例を示す模式図である。撮像装置１００は、放送用又は映画用等の業務用の撮像装置に好適である。
　図１に示す撮像装置１００は、レンズ装置１と、レンズ装置１が装着される撮像装置本体３とを備える。レンズ装置１は、撮像装置本体３に対して固定されたレンズ装置であってもよいし、撮像装置本体３に対して着脱可能な交換式のレンズ装置であってもよい。
　レンズ装置１は、複数のレンズと絞り１４とを含む撮像光学系１０を備える。この複数のレンズは、図１の例では、フォーカスレンズ１１と、ズームレンズ１２と、マスターレンズ群１５と、ブレ補正用レンズ１７と、を含む。フォーカスレンズ１１と、ズームレンズ１２と、絞り１４と、マスターレンズ群１５と、ブレ補正用レンズ１７は、この順番で被写体側から順に並べて配置されている。なお、図１はあくまで説明のためのものであり、撮像光学系１０は、レンズ構成が図示されたレンズのみからなるものに限らず、図示されない複数のレンズを含むものであってもよい。
　フォーカスレンズ１１及びズームレンズ１２は、撮像光学系１０の光軸Ｋ１と平行に移動可能に支持されている。フォーカスレンズ１１は、撮像光学系１０のフォーカス位置を変更するためのフォーカス機構である。ズームレンズ１２は、撮像光学系１０の焦点距離を変更するためのズーム機構である。ブレ補正用レンズ１７は、撮像光学系１０の光軸Ｋ１に対して垂直な面内で移動可能に支持されている。なお、撮像光学系１０の光軸Ｋ１とは、撮像光学系１０を通過する光束の代表となる仮想的な光線であり、例えば、フォーカスレンズ１１、ズームレンズ１２、マスターレンズ群１５、及びブレ補正用レンズ１７の回転対称軸である。
　レンズ装置１は、さらに、反射面１６ａを含むビームスプリッタ１６と、ＡＦ用光学系２０と、第２撮像素子２７と、制御部２８と、駆動機構２９と、を備える。
　駆動機構２９は、フォーカスレンズ１１の駆動機構と、ズームレンズ１２の駆動機構と、を含む。これらの駆動機構は、ステッピングモータ等のモータによって構成される。例えば、駆動機構２９は、制御部２８からの制御により、フォーカスレンズ１１を光軸Ｋ１と平行に移動させることで撮像光学系１０のフォーカス位置を制御する。また、駆動機構２９は、制御部２８からの制御により、ズームレンズ１２を光軸Ｋ１と平行に移動させることで撮像光学系１０の焦点距離を制御する。
　ビームスプリッタ１６は、光軸Ｋ１上でマスターレンズ群１５とブレ補正用レンズ１７との間に配置されている。ビームスプリッタ１６は、撮像光学系１０を通過した被写体光の光路を、第１撮像素子３１に進む第１光路と、第１光路以外の第２光路（ミラー２２に向かう光路）と、に分岐させる分岐部の一例である。
　ビームスプリッタ１６は、撮像光学系１０に入射し絞り１４及びマスターレンズ群１５を通過した被写体光の一部（例えば被写体光の８０％）をそのまま透過させ、この被写体光の一部を除いた残り（例えば被写体光の２０％）を光軸Ｋ１に対して交差する方向に反射面１６ａにて反射させる。
　ビームスプリッタ１６の位置は、図１に示したものに限らず、光軸Ｋ１上で撮像光学系１０の最も被写体側にあるレンズ（例えばフォーカスレンズ１１）よりも後ろかつブレ補正用レンズ１７よりも前に配置されていればよい。また、ビームスプリッタ１６としてハーフミラーが用いられてもよい。ハーフミラーは例えばガラス上に金属の薄膜を形成することで構成することができる。
　ＡＦ用光学系２０は、ビームスプリッタ１６によって反射した被写体光を第２撮像素子２７に導く光学系である。具体的には、ＡＦ用光学系２０は、集光レンズ２１と、ミラー２２と、集光レンズ２６と、を備える。
　集光レンズ２１は、ビームスプリッタ１６の反射面１６ａで反射された光の光路上に配置されており、この光を通過させてミラー２２に入射させる。ミラー２２は、集光レンズ２１を通過した被写体光の光路上に配置されており、この光を反射させて集光レンズ２６に入射させる。集光レンズ２６は、ミラー２２で反射した被写体光の光路上に配置されており、この光を通過させて第２撮像素子２７に入射させる。
　なお、図１はあくまで説明のためのものであり、ＡＦ用光学系２０は、レンズ構成が図示されたレンズのみからなるものに限らず、図示されない複数のレンズを含むものであってもよい。また、ＡＦ用光学系２０のミラー２２を削除し、ビームスプリッタ１６で反射された光を第２撮像素子２７に直接入射させる構成であってもよい。
　第２撮像素子２７は、第２光路を進み瞳分割された被写体光を受光し位相差信号を出力する第２撮像素子の一例である。この例では、第２撮像素子２７は、集光レンズ２６から入射した被写体光、すなわち第２光路を進む被写体光を瞳分割して受光する位相差検出画素を有する像面位相差撮像素子である。第２撮像素子２７は、撮像光学系１０によって結像される１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を、位相差情報を算出可能な位相差信号として出力する。
　例えば、第２撮像素子２７は、撮像光学系１０の瞳領域の一方向に並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束のうちの一方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する画素と、この一対の光束のうちの他方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する画素とのペアが、受光面の全体に二次元状に配列されたものである。第２撮像素子２７の各画素には、異なる方向から来た光が入射する。第２撮像素子２７の画素の中に遮光膜を設け、異なる方向からの光の一方のみを受光することによって、位相差情報を得ることができる。
　制御部２８は、第２撮像素子２７から出力される一対の画像信号に基づいて位相差情報を算出し、算出した位相差情報に基づいてデフォーカス情報を算出する。デフォーカス情報は、現在のフォーカス外れ量及びフォーカス外れ方向を示す情報である。制御部２８は、算出したデフォーカス情報に基づいて、駆動機構２９によるフォーカスレンズ１１の駆動を制御することにより、撮像光学系１０のフォーカス位置を制御する。また、制御部２８は、例えばユーザによるズーム操作などに応じて、駆動機構２９によるズームレンズ１２の駆動を制御することにより、撮像光学系１０の焦点距離を制御する。
　制御部２８は、プロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びフラッシュメモリ（Flash Memory）等のＲＯＭ（Read Only Memory）メモリとにより構成される。フラッシュメモリを用いる場合は、記憶されているプログラムを必要に応じて書き換えることができる。制御部２８は、内蔵するＲＯＭに格納されたフォーカス制御プログラムを含むプログラムを実行することで各機能を実現する。
　撮像装置本体３は、レンズ装置１の光軸Ｋ１上に配置されたＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサ又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサ等の第１撮像素子３１と、第１撮像素子３１により被写体光像を撮像して得られる画像信号を処理して撮像画像データを生成する画像処理部３２と、を備える。
　画像処理部３２により生成された撮像画像データは、例えば撮像装置本体３の記録媒体（不図示）に記録される。また、画像処理部３２により生成された撮像画像データは、順次、ライブ画像として撮像装置本体３の表示装置（不図示）によって表示されてもよい。
＜制御部２８による広角側でのフォーカス位置の制限＞
　図２は、制御部２８による広角側でのフォーカス位置の制限の一例を示す図である。図２において、横軸は、ズームレンズ１２の位置によって変化する撮像光学系１０の焦点距離であり、レンズ装置１を用いた撮像における画角に対応する。横軸の右側は、撮像光学系１０の焦点距離が長い側であり、望遠側に対応する。横軸の左側は、撮像光学系１０の焦点距離が短い側であり、広角側に対応する。
　縦軸は、フォーカスレンズ１１の位置によって変化する撮像光学系１０のフォーカス位置である。縦軸の上側は撮像装置１００から遠い側であり、縦軸の下側は撮像装置１００に近い側である。
　ＡＦ領域２０１は、撮像光学系１０の焦点距離における閾値ＴＨ以上の領域である。撮像光学系１０の焦点距離がＡＦ領域２０１にある状態は、本発明の第１状態の一例である。非ＡＦ領域２０２は、撮像光学系１０の焦点距離における閾値ＴＨ未満の領域である。撮像光学系１０の焦点距離が非ＡＦ領域２０２にある状態は、本発明の第２状態の一例である。閾値ＴＨは、ＡＦ（自動フォーカス）制御においてある程度の精度が確保される最短の焦点距離であり、撮像光学系１０の特性等に基づいて決定される。ＡＦ制御は、第２撮像素子２７により得られる位相差信号に基づいてフォーカスレンズ１１（フォーカス機構）を駆動する制御である。
　制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離がＡＦ領域２０１である第１状態においてＡＦ制御を実行する。また、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離が非ＡＦ領域２０２である第２状態において、ＡＦ制御を非実行とし、ＡＦ領域２０１で第２撮像素子２７により得られた位相差信号（すなわちＡＦ制御の結果）に応じてフォーカスレンズ１１の可動範囲２１２を設定する。
　フォーカスレンズ１１の可動範囲２１２は、例えば撮像装置１００のユーザが撮像光学系１０のフォーカス位置を変更するマニュアルフォーカス操作を行った場合に許容されるフォーカスレンズ１１の可動範囲２１２（すなわちフォーカス位置の可動範囲）である。
　フォーカスレンズ１１の可動範囲２１２を設定するとは、制御部２８が、フォーカスレンズ１１の駆動範囲を可動範囲２１２内に制限する制御を行うことである。例えばユーザからのマニュアルフォーカス操作に応じて制御部２８がフォーカスレンズ１１を駆動する構成の場合、制御部２８は、フォーカスレンズ１１の可動範囲２１２を超えるマニュアルフォーカス操作は無視する制御を行うことにより、フォーカスレンズ１１の駆動範囲を可動範囲２１２内に制限する。また、マニュアルフォーカス操作が制御部２８を介さずに駆動機構２９に伝達される構成の場合、制御部２８は、駆動機構２９を制御してフォーカスレンズ１１の可動範囲２１２を機械的に制限することにより、フォーカスレンズ１１の駆動範囲を可動範囲２１２に制限する。
　図２の例において、フォーカス位置２１１は、ＡＦ領域２０１におけるＡＦ制御によって駆動された撮像光学系１０のフォーカス位置であり、ＡＦ領域２０１におけるＡＦ制御によって駆動されたフォーカスレンズ１１の駆動状態に対応する。フォーカスレンズ１１の駆動状態は、例えば光軸Ｋ１方向におけるフォーカスレンズ１１の位置である。フォーカス位置２１１は、ＡＦ領域２０１におけるＡＦ制御によって設定されているため、被写体に対して高い精度で合っている。
　制御部２８は、フォーカス位置２１１に基づいて、非ＡＦ領域２０２における可動範囲２１２を設定する。例えば、制御部２８は、フォーカス位置２１１を中心とするフォーカス位置の範囲を可動範囲２１２として設定する。ただし、可動範囲２１２は、フォーカス位置２１１を中心とした範囲に限らず、フォーカス位置２１１を中心とした範囲から僅かにずれた範囲であってもよい。例えば、可動範囲２１２は、フォーカス位置２１１よりも近い位置から、フォーカス位置２１１より遠い位置までの範囲であればよい。
　また、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離が短いほど広くなる可動範囲を可動範囲２１２として設定する。これにより、非ＡＦ領域２０２において、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨに近づくほど、撮像光学系１０のフォーカス位置がフォーカス位置２１１に近い範囲に制限される。
　このように、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ以上である第１状態において、ＡＦ制御を実行する。また、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ未満の第２状態において、ＡＦ制御を非実行とし、第１状態で第２撮像素子２７により得られた位相差信号に応じて（例えば第１状態でのＡＦ制御により設定されたフォーカス位置２１１に基づいて）フォーカスレンズ１１の可動範囲を設定する。
　これにより、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ未満の第２状態において、撮像光学系１０のフォーカス位置（フォーカスレンズ１１の駆動状態）が、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ以上である第１状態で得られた位相差信号に基づく可動範囲２１２に保たれる。したがって、その後、撮像光学系１０の焦点距離が非ＡＦ領域２０２からＡＦ領域２０１に移行する場合に作動するＡＦ制御によって撮像光学系１０のフォーカス位置が急激に変化することを抑制することができる。このため、ブリージングによるユーザの意図しない画角変化を抑制することができる。
　また、制御部２８は、第２状態において、撮像光学系１０の焦点距離が短いほど広い可動範囲２１２を設定する。これにより、非ＡＦ領域２０２において、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨに近づくほど、撮像光学系１０のフォーカス位置がフォーカス位置２１１に近い範囲に制限される。このため、撮像光学系１０の焦点距離が第２状態から第１状態に移行する場合のブリージングをより抑制することができる。
＜制御部２８によるフォーカス制御処理＞
　図３は、制御部２８によるフォーカス制御処理の一例を示すフローチャートである。制御部２８は、例えば撮像光学系１０の焦点距離の変化時に、図３に示すフォーカス制御処理を実行する。撮像光学系１０の焦点距離の変化は、例えばユーザ操作（ズームアウト操作やズームイン操作）によるものであるが、撮像装置１００における自動的な制御によるものであってもよい。
　まず、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離の広角側への変化があったか否かを判断する（ステップＳ３１）。撮像光学系１０の焦点距離の広角側への変化とは、撮像光学系１０の焦点距離が短くなる変化である。
　ステップＳ３１において、焦点距離の広角側への変化があった場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）は、制御部２８は、図４，図５において後述する第１処理を実行し（ステップＳ３２）、一連の処理を終了する。
　ステップＳ３１において、焦点距離の広角側への変化がなかった場合、すなわち撮像光学系１０の焦点距離が望遠側に変化した場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）は、制御部２８は、撮像装置１００による撮像対象の被写体の移動が速いか否かを判断する（ステップＳ３３）。
　例えば、撮像装置１００においては、第１撮像素子３１及び第２撮像素子２７の少なくともいずれかによって得られた撮像画像に基づいて被写体を検出する被写体検出が行われる。被写体検出の実行主体は、制御部２８であってもよいし、制御部２８とは異なる撮像装置１００の制御部であってもよい。制御部２８は、異なる時刻における複数の被写体検出の結果に基づいて被写体速度（被写体の移動速度）を算出し、その被写体速度が所定値を超えるか否かを判定することにより、ステップＳ３３の判断を行う。被写体速度は、例えば「速い」、「遅い」の２段階の情報でもよいし、３段階以上の情報でもよい。
　ステップＳ３３において、被写体の移動が速くない場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）は、制御部２８は、図６，図７において後述する第２処理を実行し（ステップＳ３４）、一連の処理を終了する。
　ステップＳ３３において、被写体の移動が速い場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）は、制御部２８は、図８，図９において後述する第３処理を実行し（ステップＳ３５）、一連の処理を終了する。なお、ステップＳ３３において、制御部２８は、被写体の移動が速いか否かを判定できない場合（例えば被写体検出できていない場合）は、例えばステップＳ３５に移行、すなわち被写体の移動が速い場合と同様に第３処理を実行する。
＜制御部２８による第１処理＞
　図４は、制御部２８による第１処理の一例を示すフローチャートである。図３に示したステップＳ３２において、制御部２８は、例えば図４に示す処理を第１処理として実行する。図３において説明したように、この第１処理は、撮像光学系１０の焦点距離の広角側への変化があった場合に実行される。
　まず、制御部２８は、現在設定中の可動範囲２１２をクリアする（ステップＳ４１）。次に、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離がＡＦ領域２０１であるか否か、すなわち第１状態であるか否かを判断する（ステップＳ４２）。
　ステップＳ４２において、撮像光学系１０の焦点距離がＡＦ領域２０１である場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）は、制御部２８は、第２撮像素子２７により得られた位相差信号に基づいてフォーカスレンズ１１を駆動するＡＦ制御を実行し（ステップＳ４３）、一連の第１処理を終了する。すなわち、撮像光学系１０の焦点距離の広角側への変化があったが撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨを下回らなかった場合はＡＦ制御が実行される。
　ステップＳ４２において、撮像光学系１０の焦点距離がＡＦ領域２０１でない場合、すなわち撮像光学系１０の焦点距離が非ＡＦ領域２０２である場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）は、制御部２８は、ＡＦ領域２０１でのフォーカス位置２１１に基づく第１可動範囲を算出する（ステップＳ４４）。
　ステップＳ４４において、例えば、制御部２８は、ＡＦ領域２０１でのフォーカス位置を中心とする第１可動範囲を算出する。ＡＦ領域２０１でのフォーカス位置とは、例えば過去の第１状態においてＡＦ制御により最後に設定されたフォーカス位置である。なお、ＡＦ領域２０１であった履歴がない場合、又は最後にＡＦ領域２０１であったときから長時間が経過している場合、制御部２８は、後述の粗い測距を行い、その測距によって導出したフォーカス位置に基づく第１可動範囲を算出してもよい。
　次に、制御部２８は、フォーカスレンズ１１の可動範囲２１２を、ステップＳ４４により算出した第１可動範囲に設定し（ステップＳ４５）、一連の第１処理を終了する。
＜制御部２８による第１処理における第１可動範囲の設定＞
　図５は、制御部２８による第１処理における第１可動範囲の設定の一例を示す図である。図４に示したステップＳ４４，Ｓ４５において、制御部２８は、過去のＡＦ領域２０１におけるＡＦ制御によって設定されたフォーカス位置２１１を中心とする第１可動範囲を、可動範囲２１２として設定する。
　また、撮像光学系１０の焦点距離の広角側への変化時には、被写界深度が深くなるため、フォーカス位置のずれによる画質への影響が小さくなり、フォーカス位置を変更する必要性が弱まる。このため、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離の望遠側への変化時（例えば図７，図９参照）よりも狭い第１可動範囲を可動範囲２１２として設定する。これにより、非ＡＦ領域２０２において、撮像光学系１０のフォーカス位置がフォーカス位置２１１により近い範囲に制限されるため、第２状態から第１状態に移行する場合のブリージングをより抑制することができる。
＜制御部２８による第２処理＞
　図６は、制御部２８による第２処理の一例を示すフローチャートである。図３に示したステップＳ３４において、制御部２８は、例えば図６に示す処理を第２処理として実行する。図３において説明したように、この第２処理は、撮像光学系１０の焦点距離の望遠側への変化があり、かつ被写体の移動が速くない場合に実行される。
　まず、制御部２８は、現在設定中の可動範囲２１２をクリアする（ステップＳ６１）。次に、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離がＡＦ領域２０１であるか否か、すなわち撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ以上か否かを判断する（ステップＳ６２）。
　ステップＳ６２において、撮像光学系１０の焦点距離がＡＦ領域２０１である場合（ステップＳ６２：Ｙｅｓ）は、制御部２８は、第２撮像素子２７により得られた位相差信号に基づいてフォーカスレンズ１１を駆動するＡＦ制御を実行し（ステップＳ６３）、一連の第２処理を終了する。
　ステップＳ６２において、撮像光学系１０の焦点距離が非ＡＦ領域２０２である場合（ステップＳ６２：Ｎｏ）は、撮像光学系１０の焦点距離が、閾値ＴＨ未満の範囲で望遠側に変化した状況である。この場合、制御部２８は、第２撮像素子２７により得られた位相差信号に基づく測距（例えばデフォーカス情報の算出）を実行する（ステップＳ６４）。この測距は、撮像光学系１０の焦点距離が非ＡＦ領域２０２である第２状態における測距であるため、精度が低い、粗い測距となる。
　次に、制御部２８は、ステップＳ６４の粗い測距に基づく第２可動範囲を算出する（ステップＳ６５）。例えば、制御部２８は、ステップＳ６４の粗い測距に基づいて導出したフォーカス位置を中心とする第２可動範囲を算出する。次に、制御部２８は、フォーカスレンズ１１の可動範囲２１２を、ステップＳ６５により算出した第２可動範囲に設定し（ステップＳ６６）、一連の第２処理を終了する。
　なお、制御部２８は、ステップＳ６４の粗い測距において、制御部２８は、第２撮像素子２７により得られた位相差信号に基づく測距だけでなく、測距結果に基づいてフォーカスレンズ１１を駆動するＡＦ制御を行ってもよい。この場合のＡＦ制御は、撮像光学系１０の焦点距離が非ＡＦ領域２０２である第２状態におけるＡＦ制御であるため、精度が低い、粗いＡＦ制御となる。
＜制御部２８による第２処理における第２可動範囲の設定＞
　図７は、制御部２８による第２処理における第２可動範囲の設定の一例を示す図である。図６に示したステップＳ６５，Ｓ６６において、制御部２８は、粗い測距に基づくフォーカス位置を中心とする第２可動範囲を、可動範囲２１２として設定する。
　また、撮像光学系１０の焦点距離の望遠側への変化時には、被写界深度が浅くなるため、フォーカス位置のずれによる画質への影響が大きくなり、フォーカス位置を変更する必要性が強まる。このため、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離の広角側への変化時よりも広い第２可動範囲を可動範囲２１２として設定する。これにより、非ＡＦ領域２０２において、フォーカス位置のずれによる画質への影響が大きいにも関わらずフォーカス位置の変更の制限によりピント合わせできなくなる事態を抑制することができる。
　ただし、被写体の移動速度が速くない場合は、そもそもフォーカス位置のずれが生じにくいため、フォーカス位置を変更する必要性が弱まる。このため、制御部２８は、被写体の移動が速い場合や被写体の移動が速いか否かを判定できない場合（例えば図９参照）よりも狭い第２可動範囲を可動範囲２１２として設定する。これにより、非ＡＦ領域２０２において、撮像光学系１０のフォーカス位置がフォーカス位置２１１により近い範囲に制限されるため、第２状態から第１状態に移行する場合のブリージングをより抑制することができる。
＜制御部２８による第３処理＞
　図８は、制御部２８による第３処理の一例を示すフローチャートである。図３に示したステップＳ３５において、制御部２８は、例えば図８に示す処理を第３処理として実行する。図３において説明したように、この第３処理は、撮像光学系１０の焦点距離の望遠側への変化があり、かつ被写体の移動が速い場合、又は被写体の移動が速いか否かを判定できない場合に実行される。
　図８に示すステップＳ８１～Ｓ８６は、図６に示したステップＳ６１～Ｓ６６と同様である。ただし、ステップＳ８５において、制御部２８は、ステップＳ８４の粗い測距に基づく第３可動範囲を算出する。例えば、制御部２８は、ステップＳ８４の粗い測距に基づいて導出したフォーカス位置を中心とする第３可動範囲を算出する。また、ステップＳ８６において、制御部２８は、フォーカスレンズ１１の可動範囲２１２を、ステップＳ８５により算出した第３可動範囲に設定する。この第３可動範囲は、第２処理における第２可動範囲よりも広い範囲である。
＜制御部２８による第３処理における第３可動範囲の設定＞
　図９は、制御部２８による第３処理における第３可動範囲の設定の一例を示す図である。図８に示したステップＳ８５，Ｓ８６において、制御部２８は、粗い測距に基づくフォーカス位置を中心とする第３可動範囲を、可動範囲２１２として設定する。
　被写体の移動が速い場合、又は被写体の移動が速いか否かを判定できない場合は、フォーカス位置のずれが生じやすいため、フォーカス位置を変更する必要性が強まる。このため、制御部２８は、被写体の移動速度が速くない場合（例えば図８参照）よりも広い第３可動範囲を可動範囲２１２として設定する。これにより、非ＡＦ領域２０２において、フォーカス位置のずれによる画質への影響が大きく、かつフォーカス位置のずれが生じやすいにも関わらずフォーカス位置の変更の制限によりピント合わせできなくなる事態を抑制することができる。
　図６～図９に示したように、制御部２８は、第２状態において、第１撮像素子３１及び第２撮像素子２７の少なくともいずれかにより得られる画素データに基づく被写体速度に応じた広さの可動範囲２１２を設定する。具体的には、制御部２８は、非ＡＦ領域２０２において、被写体速度が大きい（被写体の移動が速い）ほど広い可動範囲２１２を設定する。これにより、被写体の移動が速くない場合（図６，図７参照）には比較的狭い可動範囲２１２を設定して第２状態から第１状態に移行する場合のブリージングをより抑制し、被写体の移動が速い場合（図８，図９参照）には比較的広い可動範囲２１２を設定してピント合わせできなくなる事態を抑制することができる。
　また、制御部２８は、第２状態において、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ未満の範囲で変化する場合（図６～図９参照）、例えば上記の粗い測距を行うことにより、第２状態で第２撮像素子２７により得られた位相差信号に応じて可動範囲２１２を設定する。これにより、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ未満の範囲で変化してＡＦ領域２０１でのフォーカス位置が参照できない場合であっても、大まかに被写体に合ったフォーカス位置に基づく可動範囲２１２を設定し、第２状態から第１状態に移行する場合のブリージングを抑制することができる。
　また、このとき、制御部２８は、第１状態から第２状態に移行する場合（例えば図４，図５参照）よりも広い可動範囲２１２を設定する。これにより、上記の粗い測距によるフォーカス位置が被写体から多少ずれていても、フォーカス位置の変更の制限によりピント合わせできなくなる事態を抑制することができる。
（実施の形態２）
　実施の形態２について、実施の形態１と異なる部分について説明する。
＜本発明のフォーカス制御装置を適用したレンズ装置１を備える撮像装置１００Ｂ＞
　図１０は、実施の形態２のフォーカス制御装置を適用したレンズ装置１を備える撮像装置１００Ｂの一例を示す模式図である。図１０において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
　撮像装置１００Ｂは、図１に示した撮像装置１００の構成に加えてＬＰＦ(Low Pass Filter:ローパスフィルタ)１０１を備える。ＬＰＦ１０１は、第２撮像素子２７から制御部２８へ出力される位相差信号に対して、特定の遮断周波数より高い高周波成分のみを逓減させる処理を行う。また、ＬＰＦ１０１は、第２撮像素子２７からの制御によって、高周波成分の減少度合いが可変に構成されている。
　例えば、第２撮像素子２７が出力する位相差信号がアナログ信号であり、制御部２８において位相差信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する構成の場合、ＬＰＦ１０１はアナログ回路によって構成される。また、この場合に、ＬＰＦ１０１は、第２撮像素子２７に組み込まれたアナログ回路であってもよい。
　また、第２撮像素子２７が出力する位相差信号がデジタル信号である構成の場合、ＬＰＦ１０１はデジタル回路（デジタルフィルタ）によって構成される。また、この場合に、ＬＰＦ１０１は、制御部２８に組み込まれたデジタル回路であってもよいし、制御部２８がプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現されるものであってもよい。
＜実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例１＞
　図１１は、実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例１を示すフローチャートである。この例では、ＬＰＦ１０１が制御部２８とは別の構成として設けられる場合について説明する。
　まず、制御部２８は、現在の撮像光学系１０の焦点距離を取得し、取得した焦点距離に応じたローパス強度（高周波成分の減少度合い）をＬＰＦ１０１に設定する（ステップＳ１１１）。焦点距離に応じたローパス強度については図１３において後述する。次に、制御部２８は、第２撮像素子２７から出力され、ＬＰＦ１０１により処理された位相差信号を取得する（ステップＳ１１２）。
　次に、制御部２８は、ステップＳ１１２により取得した位相差信号に基づくデフォーカス情報を算出する（ステップＳ１１３）。次に、制御部２８は、ステップＳ１１３により算出したデフォーカス情報に基づいてフォーカスレンズ１１を駆動する制御を行い（ステップＳ１１４）、一連の処理を終了する。
＜ＬＰＦ１０１による位相差信号の高周波成分の減少＞
　図１２は、ＬＰＦ１０１による位相差信号の高周波成分の減少の一例を示す図である。ここで、まず、位相差信号に基づく制御部２８による相関演算について説明する。制御部２８は、第２撮像素子２７から位相差信号として出力される一対の画像信号のうち、一方の画像信号に含まれる第１の信号群と、他方の画像信号に含まれる第１の信号群と、の相関演算を行い、相関演算の結果に基づいて、第１の信号群と第２の信号群の瞳分割方向におけるずれ量である位相差を検出する。
　この相関演算は、具体的には、第１の信号群のデータをＡ［１］…Ａ［ｋ］とし、第２の信号群のデータをＢ［１］…Ｂ［ｋ］とし、これら２つのデータを瞳分割方向に“ｄ”ずらしたときの２つのデータの相関値を演算する処理である。相関値は、下記の（１）式によって求まる２つのデータ波形によって囲まれる面積Ｓ［ｄ］によって求めることができる。相関値が小さいほど、２つのデータの一致度が高いことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　２つのデータのずらし量ｄを横軸にとり、２つのデータの相関値である面積Ｓ［ｄ］を縦軸にとったときの相関値の変化を示すグラフのことを相関カーブといい、この相関カーブが相関演算の結果となる。この相関カーブには、少なくとも１つの谷部（相関値が極小となる部分）が含まれるため、相関カーブに含まれる谷部のいずれかに対応するずらし量ｄが、第１の信号群と第２の信号群の瞳分割方向での位相差として検出される。
　制御部２８は、検出した位相差に対応する駆動量にしたがって駆動機構２９にフォーカスレンズ１１を駆動させて、フォーカスレンズ１１の位置を制御する。位相差とフォーカスレンズ１１の駆動量との対応関係を示す情報は、レンズ装置１の製造時等に予め求められており、制御部２８がアクセス可能なメモリに記憶されている。制御部２８は、位相差に対応する駆動量をメモリから読み出し、読みだした駆動量を駆動機構２９に伝達する。駆動機構２９は、伝達された駆動量だけ、フォーカスレンズ１１を移動させる。
　図１２に示す相関カーブ１２１は、仮にＬＰＦ１０１を設けないと仮定し、撮像光学系１０の焦点距離が比較的短い場合に、第２撮像素子２７から出力される位相差信号から得られる相関カーブである。撮像光学系１０の焦点距離が比較的短い場合は、画角が広くなり、撮像範囲内に距離の異なる被写体が混在したり、被写体が高周波になったりして、相関カーブ１２１は高周波成分を含むものとなる。したがって、制御部２８がデフォーカス情報を精度よく算出することが困難な状況となる。
　図１２に示す相関カーブ１２２は、図１０に示したように撮像装置１００にＬＰＦ１０１を設け、撮像光学系１０の焦点距離が比較的短い場合に、第２撮像素子２７から出力される位相差信号から得られる相関カーブである。ＬＰＦ１０１によって位相差信号の高周波成分を減少させることにより、相関カーブ１２２も高周波成分が減少したものとなる。このため、制御部２８がデフォーカス情報を精度よく算出することが可能な状況となる。
＜焦点距離に応じたローパス強度＞
　図１３は、焦点距離に応じたローパス強度の一例を示す図である。図１３において、横軸は撮像光学系１０の焦点距離を示し、縦軸はＬＰＦ１０１のローパス強度（高周波成分の減少度合い）を示している。対応情報１３０は、撮像光学系１０の焦点距離とＬＰＦ１０１のローパス強度との対応関係を示している。
　図１３に示すように、対応情報１３０においては、撮像光学系１０の焦点距離が短いほど、対応するＬＰＦ１０１のローパス強度が低くなっている。なお、図１３に示す対応情報１３０の例では、撮像光学系１０の焦点距離のうち、最短の一定範囲においては一定の高いローパス強度が対応付けられており、最長の一定範囲においては一定の低いローパス強度が対応付けられており、中間の範囲においては焦点距離が長くなるほどローパス強度が線形に低下している。
　制御部２８がアクセス可能なメモリには、対応情報１３０が記憶されている。対応情報１３０は、撮像光学系１０の焦点距離とＬＰＦ１０１のローパス強度とを対応付けるテーブル情報であってもよいし、撮像光学系１０の焦点距離からＬＰＦ１０１のローパス強度を導出可能な関数等であってもよい。
　制御部２８は、例えば図１１に示したステップＳ１１１において、現在の撮像光学系１０の焦点距離に対応するローパス強度を対応情報１３０から導出し、導出したローパス強度をＬＰＦ１０１に設定する。
　なお、図１３に示した対応情報１３０は一例であり、種々の変更が可能である。例えば、対応情報１３０において、撮像光学系１０の焦点距離の全域に渡って、焦点距離が短いほどローパス強度が線形に低くなっていてもよい。また、対応情報１３０において、撮像光学系１０の焦点距離が短いほどＬＰＦ１０１のローパス強度が非線形に低くなっていてもよい。また、対応情報１３０において、閾値未満の焦点距離には第１ローパス強度が対応付けられ、閾値以上の焦点距離には第１ローパス強度より低い第２ローパス強度が対応付けられていてもよい。
　また、撮像光学系１０の焦点距離が閾値以上である状態においては、ローパス強度を０に、すなわちＬＰＦ１０１の処理を非実行としてもよい。例えば、図１３に示す対応情報１３０の例において、撮像光学系１０の焦点距離のうち、最長の一定範囲においてはローパス強度＝０が対応付けられていてもよい。すなわち、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離が閾値未満である状態においてはＡＦ制御においてＬＰＦ１０１の処理を実行させ、撮像光学系１０の焦点距離が閾値以上である状態においてはＡＦ制御においてＬＰＦ１０１の処理を非実行としてもよい。
　このように、撮像装置１００Ｂは、分岐して瞳分割した被写体光に基づく位相差信号に対してＬＰＦ１０１の処理を行うことで得られた位相差情報に応じてフォーカスレンズ１１を駆動することで、撮像光学系１０の焦点距離が広角側である状況でも高精度なフォーカス制御が可能になる。このため、撮像光学系１０の焦点距離が広角側から望遠側に変化した際のブリージングによるユーザの意図しない画角変化を抑制することができる。
　さらに、ＬＰＦ１０１の処理における高周波成分の減少度合いを撮像光学系１０の焦点距離に応じて設定することで、フォーカス制御が困難になる度合いに応じて高周波成分の減少度合いを設定することができる。具体的には、撮像光学系１０の焦点距離が短いほど高周波成分の減少度合いを高くすることで、画角が広くなることによるフォーカス制御の精度の低下を抑制し、画角が狭い場合にはＬＰＦ１０１の処理によるフォーカス制御への影響を抑制することができる。
＜実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例２＞
　図１４は、実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例２を示すフローチャートである。この例でも、ＬＰＦ１０１が制御部２８とは別の構成として設けられる場合について説明する。また、この例では、ＬＰＦ１０１のローパスフィルタの処理方式が、第２撮像素子２７からの制御によって可変に構成されているとする。ＬＰＦ１０１の処理方式を変更することにより、ＬＰＦ１０１における位相差信号の高周波成分の減少度合いが変化する。
　まず、制御部２８は、現在の撮像光学系１０の焦点距離を取得し、取得した焦点距離に応じた処理方式（高周波成分の減少度合い）をＬＰＦ１０１に設定する（ステップＳ１４１）。焦点距離に応じたＬＰＦ１０１の処理方式については図１５において後述する。図１４に示すステップＳ１４２～Ｓ１４５は、図１１に示したステップＳ１１２～Ｓ１１５と同様である。
＜焦点距離に応じたＬＰＦ１０１の処理方式＞
　図１５は、焦点距離に応じたＬＰＦ１０１の処理方式の一例を示す図である。図１５において、横軸は撮像光学系１０の焦点距離を示し、縦軸はＬＰＦ１０１の処理方式を示している。縦軸の上の処理方式ほど、高周波成分の減少度合いが高い処理方式である。対応情報１５０は、撮像光学系１０の焦点距離とＬＰＦ１０１の処理方式との対応関係を示している。
　図１５に示すように、対応情報１５０においては、撮像光学系１０の焦点距離が短いほど、対応するＬＰＦ１０１の処理方式が、高周波成分の減少度合いが高い処理方式となっている。具体的には、１００［ｍｍ］未満の焦点距離には「水平４混」が対応付けられ、１００［ｍｍ］以上かつ５００［ｍｍ］未満の焦点距離には「水平２混」が対応付けられ、５００［ｍｍ］以上の焦点距離には「混合なし」が対応付けられている。
　「水平４混」は、対象画像において水平方向に隣接する４つの画素を混合（画素値を平均）して１画素とする混合処理である。「水平４混」により対象画像の画素数は１／４になる。「水平２混」は、対象画像において水平方向に隣接する２つの画素を混合して１画素とする混合処理である。「水平２混」により対象画像の画素数は１／２になる。「混合なし」は、画素の混合を行わない処理である。
　画素の混合方法としては、画素値の単純平均値を算出するものであってもよいし、画素値の加重平均値を算出するものであってもよい。加重平均の際の重み付け係数は、ガウシアン関数に基づいて決定されてもよい。
　制御部２８がアクセス可能なメモリには、対応情報１５０が記憶されている。対応情報１５０は、撮像光学系１０の焦点距離とＬＰＦ１０１のＬＰＦ方式とを対応付けるテーブル情報であってもよいし、撮像光学系１０の焦点距離からＬＰＦ１０１のＬＰＦ方式を導出可能な関数等であってもよい。
　制御部２８は、例えば図１４に示したステップＳ１４１において、現在の撮像光学系１０の焦点距離に対応するＬＰＦ方式を対応情報１５０から導出し、導出したＬＰＦ方式をＬＰＦ１０１に設定する。
　なお、図１５に示した対応情報１５０は一例であり、種々の変更が可能である。例えば、切替可能なＬＰＦ１０１の処理方式には、対象画像において水平方向に隣接する３つの画素を混合して１画素とする混合処理や、対象画像において水平方向に隣接する５つ以上の画素を混合して１画素とする混合処理が含まれていてもよい。
　また、図１５の例のように、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離が閾値（例えば５００［ｍｍ］）未満である状態においてはＡＦ制御においてＬＰＦ１０１の処理を実行させ、撮像光学系１０の焦点距離が閾値以上である状態においてはＡＦ制御においてＬＰＦ１０１の処理を非実行としてもよい。
　図１４，図１５に示したように、撮像装置１００Ｂは、ＬＰＦ１０１の処理方式を切り替えることによって、ＬＰＦ１０１における高周波成分の減少度合いを設定してもよい。
＜実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例３＞
　図１６は、実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例３を示すフローチャートである。この例でも、ＬＰＦ１０１が制御部２８とは別の構成として設けられる場合について説明する。また、この例において、制御部２８は、第２撮像素子２７における検出エリアに含まれる画素によりＡＦ制御を行うとともに、第２撮像素子２７における検出エリアは可変である。検出エリアの設定は、ユーザ操作によって行われてもよいし、上記の被写体検出の結果に基づいて自動的に行われてもよい。
　まず、制御部２８は、現在の撮像光学系１０の焦点距離と、現在の検出エリアの大きさを取得し、取得した焦点距離及び検出エリアの大きさに応じたローパス強度（高周波成分の減少度合い）をＬＰＦ１０１に設定する（ステップＳ１６１）。図１６に示すステップＳ１６２～Ｓ１６５は、図１１に示したステップＳ１１２～Ｓ１１５と同様である。
　例えば、制御部２８がアクセス可能なメモリには、撮像光学系１０の焦点距離及び第２撮像素子２７の検出エリアの大きさの組み合わせごとにローパス強度が対応付けられた対応情報が記憶されている。この対応情報は、焦点距離及び検出エリアの大きさの組み合わせとローパス強度とを対応付けるテーブル情報であってもよいし、焦点距離及び検出エリアの大きさの組み合わせからローパス強度を導出可能な関数等であってもよい。この対応情報においては、撮像光学系１０の焦点距離が同じであれば、第２撮像素子２７の検出エリアが大きいほど高いローパス強度（減少度合い）が対応付けられている。
　制御部２８は、例えば図１６に示したステップＳ１６１において、現在の撮像光学系１０の焦点距離に対応するローパス強度を対応情報から導出し、導出したローパス強度をＬＰＦ１０１に設定する。
　なお、図１６に示した処理において、制御部２８は、図１４，図１５において説明したように、ＬＰＦ１０１の処理方式を切り替えることによってＬＰＦ１０１における高周波成分の減少度合いを設定してもよい。この場合、対応情報は、撮像光学系１０の焦点距離及び第２撮像素子２７の検出エリアの大きさの組み合わせごとにＬＰＦ１０１の処理方式が対応付けられたものとする。
　このように、撮像装置１００Ｂは、第２撮像素子２７の可変の検出エリアに含まれる画素により得られた画素データを用いてＡＦ制御を行い、その検出エリアが大きいほど位相差信号の高周波成分の減少度合いを高める。これにより、第２撮像素子２７の検出エリアが大きいほど、すなわち検出エリア内に距離の異なる被写体が混在したり、検出エリア内の被写体が高周波になったりしやすいときほど高周波成分の減少度合いを高め、フォーカス制御の精度の低下を抑制することができる。
＜実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例４＞
　図１７は、実施の形態２の制御部２８によるフォーカス制御の具体例４を示すフローチャートである。この例でも、ＬＰＦ１０１が制御部２８とは別の構成として設けられる場合について説明する。また、この例において、制御部２８は、上記の被写体検出に基づく被写体種別を取得する。被写体種別は、青空、人物、豹といった被写体の種別である。
　まず、制御部２８は、現在の撮像光学系１０の焦点距離と、現在の被写体種別を取得し、取得した焦点距離及び被写体種別に応じたローパス強度（高周波成分の減少度合い）をＬＰＦ１０１に設定する（ステップＳ１７１）。図１７に示すステップＳ１７２～Ｓ１７５は、図１１に示したステップＳ１１２～Ｓ１１５と同様である。
　例えば、制御部２８がアクセス可能なメモリには、撮像光学系１０の焦点距離及び第２撮像素子２７の被写体種別の組み合わせごとにローパス強度が対応付けられた対応情報が記憶されている。この対応情報は、焦点距離及び被写体種別の組み合わせとローパス強度とを対応付けるテーブル情報であってもよいし、焦点距離及び被写体種別の組み合わせからローパス強度を導出可能な関数等であってもよい。この対応情報においては、例えば、高周波成分が少ない青空などの被写体種別に対しては比較的低いローパス強度が対応付けられており、高周波の繰り返しパターンの斑点模様を有する豹などの被写体種別に対しては比較的高いローパス強度が対応付けられている。
　制御部２８は、例えば図１７に示したステップＳ１７１において、現在の撮像光学系１０の焦点距離に対応するローパス強度を対応情報から導出し、導出したローパス強度をＬＰＦ１０１に設定する。
　なお、図１７に示した処理において、制御部２８は、図１４，図１５において説明したように、ＬＰＦ１０１の処理方式を切り替えることによってＬＰＦ１０１における高周波成分の減少度合いを設定してもよい。この場合、対応情報は、撮像光学系１０の焦点距離及び第２撮像素子２７の被写体種別の組み合わせごとにＬＰＦ１０１の処理方式が対応付けられたものとする。
　このように、撮像装置１００Ｂは、第１撮像素子３１及び第２撮像素子２７の少なくともいずれかにより得られる画素データに基づく被写体種別の判定結果に基づいて、位相差信号の高周波成分の減少度合いを設定する。これにより、被写体種別に応じた高周波成分の度合いに応じて位相差信号の高周波成分の減少度合いを設定し、フォーカス制御の精度の低下を抑制することができる。
　また、第２撮像素子２７の検出エリアは複数のエリアに分割されており、ＬＰＦ１０１は、このエリアごとの位相差信号に対して異なる度合いで高周波成分を減少可能な構成としてもよい。また、上記の被写体検出も、第２撮像素子２７の検出エリアに含まれるエリアごとに実行可能な構成としてもよい。
　この場合に、制御部２８は、例えば図１７に示したステップＳ１７１を、第２撮像素子２７の検出エリアに含まれるエリアごとに実行してもよい。すなわち、制御部２８は、第２撮像素子２７の検出エリアに含まれる各エリアを対象エリアとして、現在の撮像光学系１０の焦点距離と、対象エリアの被写体種別を取得し、取得した焦点距離及び被写体種別に応じたローパス強度をＬＰＦ１０１のうち対象エリアに対応する部分に設定する。ただし、制御部２８は、第２撮像素子２７の検出エリアに含まれる各エリアのうち一部のみを対象エリアとしてこの処理を行ってもよい。
　このように、制御部２８は、第２撮像素子２７の検出エリアに含まれる複数のエリアに応じて、被写体種別の判定結果に応じた、位相差信号の高周波成分の減少度合いの設定を行ってもよい。これにより、第２撮像素子２７の検出エリアに種別が異なる複数の被写体が含まれている場合に、それぞれの被写体に合わせて適切に、位相差信号の高周波成分の減少度合いを設定することができる。
　また、図１６，図１７に示した処理を組み合わせてもよい。例えば、制御部２８は、撮像光学系１０の焦点距離と、第２撮像素子２７の検出エリアの大きさと、被写体検出に基づく被写体種別と、の組み合わせに基づいて、位相差信号の高周波成分の減少度合いを設定してもよい。
＜実施の形態２の撮像装置１００Ｂの他の例＞
　図１８は、実施の形態２の撮像装置１００Ｂの他の一例を示す模式図である。図１８において、図１０に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１８に示すように、撮像装置１００Ｂは、ＬＰＦ１０１に代えて光学ＬＰＦ１８１を備えていてもよい。
　光学ＬＰＦ１８１は、ＡＦ用光学系２０に設けられた光学フィルタであり、例えば、入射した光線を常光線と異常光線に分けてぼかす光学ローパスフィルタである。光学ＬＰＦ１８１における高周波成分の減少度合いの変更は、例えば高周波成分の減少度合いが異なる複数の光学ローパスフィルタを設けておき、これらのうちＡＦ用光学系２０の光路上に配置する光学ローパスフィルタを切り替えることにより実現することができる。
　制御部２８は、上記の撮像光学系１０の焦点距離等に基づくＬＰＦ１０１における高周波成分の減少度合いの設定と同様に、撮像光学系１０の焦点距離等に基づく光学ＬＰＦ１８１における高周波成分の減少度合いの設定を行う。図１８の例のように、位相差信号の高周波成分を減少させる処理の対象は、位相差信号に限らず、位相差信号を得るための被写体光であってもよい。
　また、上記の実施例では、ＬＰＦ１０１や光学ＬＰＦ１８１を用いて位相差信号の高周波成分を減少させる処理を行う構成について説明したが、ＬＰＦ１０１や光学ＬＰＦ１８１に代えて、下限及び上限を有する周波数の成分を減少させるバンドパスフィルタを用いてもよい。この場合でも、位相差信号に含まれる主な周波数成分のうち、比較的低い周波数成分をバンドパスフィルタの透過周波数とし、比較的高い周波数成分をバンドパスフィルタの減衰周波数とすることで、同様の効果を得ることができる。
　このように、撮像装置１００Ｂは、分岐して瞳分割した被写体光に基づく位相差信号の特定の周波数成分を減少させる処理を行うものであればよい。
（実施の形態３）
　実施の形態３として、実施の形態１，２を組み合わせた構成について説明する。実施の形態３の撮像装置の構成は、例えば図１０又は図１８に示した実施の形態２の撮像装置１００Ｂと同様である。実施の形態３の制御部２８は、上記の実施の形態１の制御を実行するとともに、上記の実施の形態１の制御に含まれる粗い測距として、実施の形態２の測距を実行してもよい。
　一例としては、制御部２８は、図６に示した第２処理におけるステップＳ６４において、粗い測距として図１１に示したステップＳ１１１～Ｓ１１４を実行する。これにより、測距の精度を向上させることができるため、撮像光学系１０の焦点距離が閾値ＴＨ未満の第２状態においても、高精度な測距結果（フォーカス位置）に基づく可動範囲２１２を設定し、第２状態から第１状態に移行する場合のブリージングを抑制することができる。
　図６に示した第２処理におけるステップＳ６４の測距について説明したが、図７に示した第２処理におけるステップＳ７４の測距としても、実施の形態２の測距を実行してもよい。また、実施の形態２の測距として図１１に示した処理について説明したが、実施の形態２の他の各種の測距方法も用いることができる。
（変形例１）
　上記の各実施の形態において、第２撮像素子２７の画素の一部に遮光膜を設けることにより瞳分割する像面位相差方式の構成について説明したが、第２撮像素子２７が位相差信号を得るための構成は像面位相差方式に限らない。例えば、第２撮像素子２７の画素には遮光膜を設けずに、集光レンズ２６と第２撮像素子２７との間に瞳分割を行う複数のレンズ（セパレータレンズ）を設けるセパレータレンズ方式の構成としてもよい。セパレータレンズ方式の構成においても、第２撮像素子２７の画素に対して異なる角度の光線を入射させ、像面位相差方式の構成と同様に位相が異なる一対の画像信号を位相差信号として得ることができる。
（変形例２）
　上記の各実施の形態において、制御部２８は、ＡＦ制御の実行と非実行の切替が可能であってもよい。この切替は、ユーザ操作に応じて行われてもよいし、制御部２８が取得可能な各情報に基づいて自動的に行われてもよい。制御部２８は、ＡＦ制御を実行する場合に、位相差信号の特定周波数の減少度合いを撮像光学系１０の焦点距離に応じて設定する制御を行う。
（変形例３）
　本発明のフォーカス制御装置をレンズ装置１に適用する構成について説明したが、本発明のフォーカス制御装置を撮像装置本体３に適用することもできる。
　図１９は、本発明のフォーカス制御装置を適用した撮像装置本体３を備える撮像装置１００Ｃの一例を示す模式図である。図１９の例では実施の形態１のフォーカス制御装置を撮像装置本体３に適用しているが、実施の形態２のフォーカス制御装置を撮像装置本体３に適用してもよい。
　図１９に示す撮像装置１００Ｃは、図１に示した撮像装置１００の構成において、ビームスプリッタ１６、ＡＦ用光学系２０、第２撮像素子２７、及び制御部２８を撮像装置本体３に設けた構成である。この場合、ビームスプリッタ１６は第１撮像素子３１よりも被写体側に設けられる。
　また、レンズ装置１が交換式である場合に、制御部２８は、撮像装置本体３に取り付けられたレンズ装置１の焦点距離の情報をレンズ装置１から取得して、撮像光学系１０の焦点距離に基づいてフォーカスレンズ１１の可動範囲を設定してもよい。また、レンズ装置１が交換式である場合に、制御部２８は、レンズ装置１と撮像装置本体３との接続部（レンズマウント）の通信インターフェースを介して、レンズ装置１の焦点距離の情報の取得や駆動機構２９の制御を行う。
（変形例４）
　被写体光を分岐し、第１撮像素子３１とは別に設けられた第２撮像素子２７によって位相差信号を得る構成について説明したが、このような構成に限らず、第１撮像素子３１によって位相差信号を得る構成としてもよい。
　図２０は、第１撮像素子３１によって位相差信号を得る撮像装置１００Ｄの一例を示す模式図である。図２０の例では実施の形態１のフォーカス制御装置を撮像装置本体３に適用しているが、実施の形態２のフォーカス制御装置を撮像装置本体３に適用してもよい。
　図２０に示す撮像装置１００Ｄは、図１９に示した撮像装置１００Ｃの構成において、ビームスプリッタ１６、ＡＦ用光学系２０、及び第２撮像素子２７を省いた構成である。この場合、第１撮像素子３１を用いた像面位相差方式の構成とし、第１撮像素子３１は、記録用の画素データとは別に位相差信号を出力する。制御部２８は、第１撮像素子３１から出力される位相差信号に基づいて上記の各制御を行う。
　以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
（１）
　焦点距離が可変な撮像光学系を通過した被写体光の光路を、第１撮像素子に進む第１光路と上記第１光路以外の第２光路に分岐させる分岐部と、
　上記第２光路を進み瞳分割された上記被写体光を受光し位相差信号を出力する第２撮像素子と、
　上記焦点距離が閾値以上である第１状態において、上記位相差信号に基づいて上記撮像光学系に含まれるフォーカス機構を駆動する自動フォーカス制御を実行する制御部と、
　を備え、
　上記制御部は、
　上記焦点距離が上記閾値未満の第２状態において、上記自動フォーカス制御を非実行とし、上記第１状態で得られた上記位相差信号に応じて上記フォーカス機構の可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（２）
　（１）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記第１状態で得られた上記位相差信号に応じて駆動した上記フォーカス機構の駆動状態に基づいて上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（３）
　（２）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第１状態から上記第２状態に移行する場合に、上記自動フォーカス制御を停止し、
　上記フォーカス機構の上記駆動状態に基づいて上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（４）
　（１）から（３）のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記焦点距離に応じた広さの上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（５）
　（４）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記焦点距離が短いほど広い上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（６）
　（１）から（５）のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記第１撮像素子及び上記第２撮像素子の少なくともいずれかにより得られる画素データに基づく被写体速度に応じた広さの上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（７）
　（６）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記被写体速度が大きいほど広い上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（８）
　（１）から（７）のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記焦点距離が上記閾値未満の範囲で変化する場合、上記第２状態で得られた上記位相差信号に応じて上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（９）
　（８）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記焦点距離が上記閾値未満の範囲で変化する場合は、上記第１状態から上記第２状態に移行する場合よりも広い上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（１０）
　（８）又は（９）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記焦点距離が上記閾値未満の範囲で変化する場合は、
　上記第２状態で上記第２撮像素子により得られた画素データに対してローパスフィルタの処理を行い、
　上記処理により得た位相差信号に応じて上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（１２）
　（１０）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記処理における高周波成分の減少度合いを上記焦点距離に応じて設定する、
　フォーカス制御装置。
（１１）
　（８）又は（９）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記第２状態において、上記焦点距離が上記閾値未満の範囲で変化する場合は、
　上記第２状態で上記第２撮像素子により得られた画素データから特定の周波成分を減少させる処理を行い、
　上記処理により得た位相差信号に応じて上記可動範囲を設定する、
　フォーカス制御装置。
（１２）
　（１１）記載のフォーカス制御装置であって、
　上記制御部は、
　上記処理における上記特定の周波成分の減少度合いを上記焦点距離に応じて設定する、
　フォーカス制御装置。
（１３）
　（１）から（１３）のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置と、
　上記撮像光学系と、
　を備えるレンズ装置。
（１４）
　（１）から（１３）のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置と、
　上記第１撮像素子と、
　を備える撮像装置。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２１年２月１９日出願の日本特許出願（特願２０２１－０２５５２８）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　本発明の位相差検出装置は、放送用の撮像装置に適用することで、ユーザの意図しない画角変化を抑制することができる。
　１　レンズ装置
　３　撮像装置本体
　１０　撮像光学系
　１１　フォーカスレンズ
　１２　ズームレンズ
　１５　マスターレンズ群
　１６　ビームスプリッタ
　１６ａ　反射面
　１７　ブレ補正用レンズ
　２０　ＡＦ用光学系
　２１，２６　集光レンズ
　２２　ミラー
　２７　第２撮像素子
　２８　制御部
　２９　駆動機構
　３１　第１撮像素子
　３２　画像処理部
　１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ　撮像装置
　１０１　ＬＰＦ
　１２１，１２２　相関カーブ
　１３０，１５０　対応情報
　１８１　光学ＬＰＦ
　２０１　ＡＦ領域
　２０２　非ＡＦ領域
　２１１　フォーカス位置
　２１２　可動範囲
　Ｋ１　光軸

Claims (15)

  1. 　焦点距離が可変な撮像光学系を通過した被写体光の光路を、第１撮像素子に進む第１光路と前記第１光路以外の第２光路に分岐させる分岐部と、
    　前記第２光路を進み瞳分割された前記被写体光を受光し位相差信号を出力する第２撮像素子と、
    　前記焦点距離が閾値以上である第１状態において、前記位相差信号に基づいて前記撮像光学系に含まれるフォーカス機構を駆動する自動フォーカス制御を実行する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　前記焦点距離が前記閾値未満の第２状態において、前記自動フォーカス制御を非実行とし、前記第１状態で得られた前記位相差信号に応じて前記フォーカス機構の可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  2. 　請求項１記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記第１状態で得られた前記位相差信号に応じて駆動した前記フォーカス機構の駆動状態に基づいて前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  3. 　請求項２記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第１状態から前記第２状態に移行する場合に、前記自動フォーカス制御を停止し、
    　前記フォーカス機構の前記駆動状態に基づいて前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記焦点距離に応じた広さの前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  5. 　請求項４記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記焦点距離が短いほど広い前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子の少なくともいずれかにより得られる画素データに基づく被写体速度に応じた広さの前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  7. 　請求項６記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記被写体速度が大きいほど広い前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか１項記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記焦点距離が前記閾値未満の範囲で変化する場合、前記第２状態で得られた前記位相差信号に応じて前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  9. 　請求項８記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記焦点距離が前記閾値未満の範囲で変化する場合は、前記第１状態から前記第２状態に移行する場合よりも広い前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  10. 　請求項８又は９記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記焦点距離が前記閾値未満の範囲で変化する場合は、
    　前記第２状態で前記第２撮像素子により得られた画素データに対してローパスフィルタの処理を行い、
    　前記処理により得た位相差信号に応じて前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  11. 　請求項１０記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記処理における高周波成分の減少度合いを前記焦点距離に応じて設定する、
    　フォーカス制御装置。
  12. 　請求項８又は９記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記第２状態において、前記焦点距離が前記閾値未満の範囲で変化する場合は、
    　前記第２状態で前記第２撮像素子により得られた画素データから特定の周波成分を減少させる処理を行い、
    　前記処理により得た位相差信号に応じて前記可動範囲を設定する、
    　フォーカス制御装置。
  13. 　請求項１２記載のフォーカス制御装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記処理における前記特定の周波成分の減少度合いを前記焦点距離に応じて設定する、
    　フォーカス制御装置。
  14. 　請求項１から１３のいずれか１項記載のフォーカス制御装置と、
    　前記撮像光学系と、
    　を備えるレンズ装置。
  15. 　請求項１から１３のいずれか１項記載のフォーカス制御装置と、
    　前記第１撮像素子と、
    　を備える撮像装置。
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