JP2006191203A - 塵埃除去装置、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像素子と撮影光学系との間の光路上に配置されたカバーガラス等に塵埃が付着している場合でも、該塵埃による影響の少ない綺麗な画像を得られる撮像装置及び塵埃除去装置を提供する。
【解決手段】 カバーガラス２２の表面に塵埃付着防止用コーティング層を形成するとともに、圧電素子が積層されてなる加振機構２３を設け、その圧電素子の積層方向における一端部をカバーガラス２２の一端部適所に当接させ、且つ、圧接部材２４によりカバーガラス２２を加振機構２３の前記一端部側に付勢した状態で、加振機構２３にパルス状の駆動信号を印加する。これにより、カバーガラス２２に大きな加速度、延いては塵埃に大きな慣性力を作用させて、該塵埃をカバーガラス２２の表面から落下させるようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像装置の技術分野に属し、特に、撮像素子と撮影光学系との間の光路上に配置されたフィルタやガラス等、塵埃が付着すると撮影画像の画質に影響を及ぼす虞のある塵埃付着対象体に塵埃が付着している場合の対策技術に関する。

従来、例えば一眼レフレックスタイプのカメラにおいて、交換レンズの着脱時にローパスフィルター等のフィルタに付着する塵埃の存在に起因して発生する撮影画像の画質低下を抑制するための技術が種々提案されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、モニタカメラの前面に取り付けられたフードガラスに付着した水滴を除去することを目的として、フードガラスの裏面に圧電振動子を接着剤により取り付け、フードガラスと振動子とを含む共振系を共振周波数で振動させることにより、振動子の所定位置に定在波を発生させ、この定在波によりフードガラスを振動させる技術が開示されている。

特許文献２には、ＣＣＤラインセンサを板ばねを介して撮像装置本体に支持し、ピエゾ素子に周波数と振幅とを経時的に変化させた電圧を印加することにより、ピエゾ素子に発生した変形をＣＣＤラインセンサに振動として与える技術が記載されている。

特許文献３には、湿度による光学フィルタの曇りを防止することを目的として、ファインダの光学フィルタに防曇用の被膜を施す技術が開示されている。

また、船舶や汽車の分野において、視界を確保することを目的として、円形のガラス窓を旋回させて、遠心力により雨水や波飛沫を吹き飛ばす技術が知られている。
登録実用新案２５４１５６６号公報 特開平８−７９６３３号公報 実公平８−７７４０号公報

しかしながら、特許文献１，２にあっては、付着物を除去するべく振動伝達物に伝達される振動は、定在波や周波数及び振幅が経時的に変化する振動であり、このような振動では、撮像素子と撮影光学系との間の光路上に配置されたフィルタやガラス等の塵埃付着対象体に付着している塵埃を十分に除去するのは困難である。

また、特許文献３においては、湿度による光学フィルタの曇りを防止することを目的としたものであり、撮像素子と撮影光学系との間の光路上に配置されたフィルタやガラス等の塵埃付着対象体に付着した塵埃を除去する技術ではない。

また、円形のガラス窓を旋回させて雨水や波飛沫を吹き飛ばす前述の技術においては、船舶等の運転時の視界を確保できる程度のものであり、デジタルカメラにおけるフィルタ等に付着する塵埃の除去に応用することを考えた場合、このような微小な塵埃までをも除去できる能力を有するまでには至らず、撮影画像の十分な画質を得るのは困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、撮像素子と撮影光学系との間の光路上に配置されたカバーガラス等に塵埃が付着している場合であっても、該塵埃による影響の無い又は少ない綺麗な画像を得ることのできる塵埃除去装置、撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被写体の光像を結像する撮影光学系と前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された撮像素子との間の光路上に配設された塵埃付着対象体に付着した塵埃を除去するための塵埃除去装置であって、前記塵埃付着対象体は、所定の方向に変位可能に構成されており、所定の部材を用いて前記塵埃付着対象体に対し前記所定の方向の衝撃を加える衝撃付与手段を備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、所定の方向に変位可能に構成された塵埃付着対象体に対し、所定の部材を用いてその所定の方向の衝撃を与える衝撃付与手段を備えたので、従来に比して、塵埃付着対象体上の塵埃に大きな慣性力を作用させることができ、塵埃付着対象体に付着した塵埃を該塵埃付着対象体の表面から除去しやすくなる。これにより、撮像素子の受光面に塵埃の像（塵埃の陰影）が映し出されることを無くす、又は撮像素子の受光面に映し出される塵埃の像（塵埃の陰影）の数や量を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の塵埃除去装置において、前記衝撃付与手段は、駆動信号が印加されることにより伸縮する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子にパルス状の駆動信号を出力する駆動信号出力手段とを備え、前記駆動信号出力手段により印加されたパルス状の駆動信号により発生する前記電気機械変換素子の伸縮動作を前記衝撃として前記塵埃付着対象体に伝達することを特徴とするものである。

この発明によれば、電気機械変換素子にパルス状の駆動信号を印加し、これにより発生する電気機械変換素子の伸縮動作を衝撃として塵埃付着対象体に伝達するようにしたから、塵埃付着対象体に短時間の間に大きく変位させることができ、塵埃付着対象体に付着している塵埃を該塵埃付着対象体の表面から除去することが可能となる。また、衝撃付与手段を電気機械変換素子と駆動信号出力手段とにより構成したから、比較的簡単な構成で小型の衝撃付与手段を構成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の塵埃除去装置において、前記衝撃付与手段は、前記塵埃付着対象体と当接する当接部材と、前記塵埃付着対象体を前記当接部材に付勢する付勢手段とを備え、前記当接部材の形状又は変位を利用して前記塵埃付着対象体に対し前記所定の方向の衝撃を発生させることを特徴とするものである。

この発明によれば、塵埃付着対象体と当接する当接部材の形状又は変位を利用して塵埃付着対象体に対し所定の方向の衝撃を発生させるようにしたから、塵埃付着対象体に付着している塵埃を該塵埃付着対象体の表面から除去することが可能となる。また、衝撃付与手段を塵埃付着対象体と当接する当接部材と塵埃付着対象体を当接部材に付勢する付勢手段とにより構成したから、比較的簡単な構成で小型の衝撃付与手段を構成することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の塵埃除去装置において、前記衝撃付与手段に動作を開始させる指示を入力するための入力操作手段を備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、衝撃付与手段に動作を開始させる指示を入力するための入力操作手段を備えたから、装置の使用者の意図するタイミングで塵埃除去動作を実行させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の塵埃除去装置において、前記撮像素子の撮像動作により得られる画像を用いて塵埃付着対象体上の塵埃の有無を検知する検知手段と、前記検知手段により塵埃付着対象体上の塵埃の存在が検知されると、前記衝撃付与手段に動作を開始させる制御手段とを備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、撮像素子の撮像動作により得られる画像を用いて塵埃付着対象体上の塵埃の有無を検知する検知手段と、この検知手段により塵埃付着対象体上の塵埃の存在が検知されると、前記衝撃付与手段に動作を開始させる制御手段とを備えたから、塵埃除去動作の実行を自動的に行う構成を実現することができる。

請求項６に記載の発明は、被写体の光像を結像する撮影光学系を備えたレンズユニットと、前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された撮像素子を備えた装置本体とを備え、前記レンズユニットが前記装置本体に対して着脱可能に構成された撮像装置であって、請求項１ないし５のいずれかに記載の塵埃除去装置を備えたことを特徴とする撮像装置である。

この発明によれば、レンズユニットが装置本体に対して着脱可能に構成された撮像装置に、請求項１ないし５のいずれかに記載の塵埃除去装置を備えたから、装置本体内に侵入する可能性の高い撮像装置において、その塵埃の除去動作を行う構成を実現することができる。

請求項７に記載の発明は、被写体の光像を結像する撮影光学系を備えたレンズユニットと、前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された撮像素子、前記撮像素子を収納するパッケージ、及び前記撮像素子と前記撮影光学系との間の光路上に配設され、所定の方向に変位可能に前記パッケージに支持されたカバーガラスを備えてなる撮像ユニットを有する装置本体とを備え、前記レンズユニットが前記装置本体に対して着脱可能に構成された撮像装置であって、前記塵埃付着対象体は、前記カバーガラスであり、請求項１ないし５のいずれかに記載の塵埃除去装置を備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、撮像素子と前記撮影光学系との間の光路上に配設されたカバーガラスに付着した塵埃を、請求項１ないし５のいずれかに記載の塵埃除去装置により除去することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の撮像装置において、前記塵埃付着対象体の表面に、該表面への塵埃の付着力を低減させるための塵埃付着防止用コーティング層が形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、塵埃付着対象体の表面に、該表面への塵埃の付着力を低減させるための塵埃付着防止用コーティング層を形成したから、塵埃付着対象体の表面への塵埃の付着を防止または付着する塵埃の数や量を低減することができる。

請求項１に記載の発明によれば、撮像装置に該塵埃除去装置を搭載したとき、塵埃の影響の無い又は少ない綺麗な撮影画像を得ることができる。

請求項２、３に記載の発明によれば、塵埃付着対象体に付着している塵埃を該塵埃付着対象体の表面からできるだけ除去可能な構成が実現されるとともに、撮像装置に塵埃除去装置を搭載する場合に、該撮像装置の大型化を抑制することができる。

請求項４に記載の発明によれば、レンズユニットが装置本体に対して着脱可能に構成された撮像装置に塵埃除去装置を搭載する場合に、装置本体に塵埃が侵入している可能性の高いレンズユニットの装着後に、塵埃除去動作を実行させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、安定して高品質な撮影画像を生成することができるとともに、塵埃除去装置の使用者が塵埃除去動作の実行を指示する必要が無い分、該装置の利便性を向上することができる。

請求項６に記載の発明によれば、レンズユニットの着脱時に塵埃が装置本体内に侵入しても、この塵埃による画像劣化の無い又は少ない綺麗な撮影画像が得られる撮像装置を実現することができる。

請求項７に記載の発明によれば、撮像素子の撮像面（受光面）に導かれた被写体像に、カバーガラスに付着した塵埃の像（陰影）が含まれるのを防止または抑制することができ、被写体像にできるだけ忠実な撮影画像を得ることができる。

請求項８に記載の発明によれば、塵埃の影響の無い又は少ない綺麗な撮影画像を得ることができる。

以下、本発明に係る撮像装置の第１の実施形態について説明する。図１は、撮像装置の第１の実施形態に係るデジタルカメラの構成を示す正面図、図２は、デジタルカメラの構成を示す背面図、図３は、デジタルカメラの内部構成を示す図である。なお、図１〜図３において、同一の部材等については、同一の符号を付している。

図１，図２に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ１は、箱形のカメラ本体１Ａに交換レンズ（レンズユニット）２が交換可能（着脱可能）に取り付けられる一眼レフレックスタイプのカメラである。

デジタルカメラ１は、カメラ本体１Ａの前面略中央に取り付けられる交換レンズ２と、上面適所に配設された第１モード設定ダイヤル３と、上方角部に配設されたシャッターボタン４と、背面左側に配設されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５と、ＬＣＤ５の下方に配設された設定ボタン群６と、ＬＣＤ５の側方に配設された方向キー７と、方向キー７の内側に配設されたプッシュボタン８と、ＬＣＤ５の上方に配設された光学ファインダー９と、光学ファインダー９の側方に配設されたメインスイッチ１０と、メインスイッチ１０の近傍に配設された第２モード設定ダイヤル１１と、光学ファインダー９の上方に配設された接続端子部１２とを備えている。

交換レンズ２は、光学素子としてのレンズを鏡胴内において図１の紙面に垂直な方向に複数配置して構成されている。交換レンズ２に内蔵される光学素子として、変倍を行うズームレンズ１３（図６参照）と、焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ１４（図６参照）とが備えられており、それぞれ光軸方向に駆動されることで、変倍や焦点調節が行われる。

交換レンズ２には、その鏡胴の外周適所に該鏡胴の外周面に沿って回転可能な図略の操作環が備えられており、ズームレンズ１３は、前記操作環の回転方向及び回転量に応じて光軸方向に移動し、その移動先の位置に応じたズーム倍率（撮影倍率）に設定される手動式のズームレンズである。なお、交換レンズ２は、図略の取外しボタンを押圧操作することで、カメラ本体１Ａから取り外すことができる。

第１モード設定ダイヤル３は、デジタルカメラ１の上面と略平行な面上で回動可能な略円盤状の部材であり、静止画や動画を撮影する撮影モードや記録済みの画像を再生する再生モード等、デジタルカメラ１に搭載されたモードや機能を択一的に選択するためのものである。図示はしないが、第１モード設定ダイヤル３の上面には、各機能を示すキャラクターがそれぞれその外周縁に沿って所定の間隔で表記されていて、カメラ本体１Ａ側の適所に設けられた指標と対向する位置にセットされたキャラクターに対応する機能が実行される。

シャッターボタン４は、途中まで押し込む半押し操作と完全に押し切る全押し操作との２段階で押圧操作されるボタンであり、主に後述する撮像ユニット１９（図３、図４参照）による露光動作のタイミングを指示するためのものである。シャッターボタン４の半押し操作が行われることで、露出制御値（シャッタースピード及び絞り値）等の設定が行われる撮像待機状態に設定され、全押し操作が行われることで、後述する記憶部５４（図６参照）に記録する被写体の画像を生成するための撮像ユニット１９による露光動作が開始される。

シャッターボタン４の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン４の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。

ＬＣＤ５は、カラー液晶パネルを備えてなり、撮像ユニット１９により撮像された画像の表示や記録済みの画像の再生表示等を行うとともに、デジタルカメラ１に搭載される機能やモードの設定画面を表示するものである。なお、ＬＣＤ５に代えて、有機ＥＬやプラズマの表示装置であってもよい。

設定ボタン群６は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンである。また、本実施形態では、後述する塵埃除去動作の実行を開始する指示を入力するための塵埃除去ボタン６ａが設定ボタン群６に含まれている。

方向キー７は、円周方向に一定間隔で配置された複数の押圧部（図中の三角印の部分）を備える環状の部材を有し、各押圧部に対応して備えられた図略の接点（スイッチ）により押圧部の押圧操作が検出されるように構成されている。また、プッシュボタン８は、方向キー７の中央に配置されている。

方向キー７及びプッシュボタン８は、撮影倍率の変更（ズームレンズのワイド方向やテレ方向への移動）、ＬＣＤ５に再生する記録画像のコマ送り、及び撮影条件（絞り値、シャッタースピード、フラッシュ発光の有無等）の設定等の指示を入力するためのものである。

光学ファインダー９は、被写体が撮影される範囲を光学的に表示するものである。メインスイッチ１０は、左右にスライドする２接点のスライドスイッチからなり、左にセットするとデジタルカメラ１の主電源がオンされ、右にセットすると主電源がオフされる。

第２モード設定ダイヤル１１は、第１モード設定ダイヤル３と同様の機械的構成を有し、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うものである。接続端子部１２は、図略のフラッシュ等の外部装置を当該デジタルカメラ１と接続するための端子である。

図３に示すように、カメラ本体１Ａの内部には、光学ファインダー９と、ＡＦ駆動ユニット１５と、撮像ユニット１９と、シャッターユニット２７と、ミラーボックス２８と、位相差ＡＦモジュール３３と、全体制御部３７とが備えられている。

ＡＦ駆動ユニット１５は、ＡＦアクチュエータ１６と、エンコーダ１７と、出力軸１８とを備えてなる。ＡＦアクチュエータ１６は、駆動源を発生するＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ等のモータ及びモータの回転数を減速するための図略の減速系を含むものである。

エンコーダ１７は、詳細には説明しないが、ＡＦアクチュエータ１６から出力軸１８に伝達される回転量を検出するものであり、検出した回転量は、交換レンズ２内の撮影光学系３８の位置算出に用いられる。出力軸１８は、ＡＦアクチュエータ１６から出力される駆動力を交換レンズ２内の後述するレンズ駆動機構４０に伝達するものである。

図４は、撮像ユニット１９の構造を示す分解斜視図である。撮像ユニット１９は、カメラ本体１Ａの背面側の領域において該背面に略平行に配設されており、図４に示すように、撮像素子２０と、パッケージ２１と、カバーガラス２２と、加振機構２３と、圧接部材２４と、捕捉部材２６とを備えて構成されている。

撮像素子２０は、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）カラーエリアセンサである。撮像素子２０は、その受光面が撮影光学系３８の光軸に直交する平面と略平行となるようにパッケージ２１内に配置され、撮影光学系３８（図６参照）により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。

パッケージ２１は、例えばセラミックやプラスチック等の材質からなり、撮像素子２０を収納する例えば直方形状の部材である。パッケージ２１は、複数の電極２１ａを有しており、図３において、紙面に垂直な方向をＸ軸、図３の上下方向をＹ軸、これらＸ軸及びＹ軸に垂直な方向（撮影光学系３８の光軸Ｌ方向）をＺ軸とする３次元座標系を想定した場合、前記電極２１ａとＸＹ平面上に配設された基板２５上の端子との接続を介して該基板２５上に設置されている。

パッケージ２１には、Ｚ軸方向からみたとき、四角形状の第１中空部２１ｂと、この第１中空部２１より小さい四角形状の第２中空部２１ｃとがＸ軸方向に連続することにより、Ｘ軸方向に凸形状を有した中空部２１ｄが形成されている。この中空部２１ｄ内には、撮像素子２０が収納されるとともに、後述のカバーガラス２２、加振機構２３と、圧接部材２４が配設されている。

カバーガラス２２（特許請求の範囲における塵埃付着対象体の一例）は、パッケージ２１内において前記撮像素子２０の前面側（撮影光学系３８側）に配置され、撮影光学系３８からの光を撮像素子２０に導きつつパッケージ２１内に侵入しようとする塵埃から撮像素子２０を保護するためのものである。

本実施形態のデジタルカメラ１は、カメラ本体１Ａに対して交換レンズ２が交換可能であるため、その交換レンズ２の着脱時に、カメラ本体１Ａの内部に塵埃が侵入する場合がある。この塵埃としては、例えば、地面からの土ほこり、工場における燃焼対象の燃焼による燃焼灰、自動車等からの排気ガスに含有している燃焼灰、衣服等から発生する繊維状の綿ほこり等がある。

このように、カバーガラス２２は、前記各種の塵埃から撮像素子２０を保護するために設けられたものであるが、撮影光学系３８と撮像素子２０との間の光路上に配置されているため、交換レンズ２の着脱時にカメラ本体１Ａの内部に侵入してきた塵埃がこのカバーガラス２２の表面に付着すると、撮影画像にその塵埃の陰影が映し出されることとなり、撮影画像の品質低下を招来することとなる。

そこで、本実施形態では、カバーガラス２２の表面への塵埃の付着を抑制又は防止すべく、カバーガラス２２の表面に、フッ素樹脂やシリコン樹脂等を被覆して塵埃付着防止用コーティング層を形成し、カバーガラス２２の表面への塵埃の付着力が小さくなるようにしている。

加振機構２３は、例えばチタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛などの材料で生成されるセラミックから構成された圧電素子が積層されてなる積層型圧電素子であり、その積層方向における一端部がカバーガラス２２の一端部適所に当接した状態で、パッケージ２１の前記第２中空部２１ｃ内に配設されている。

加振機構２３の図略の電極部は、基板２５に配設された後述の全体制御部（図６参照）と信号線２３ａで接続されており、該信号線２３ａを介して全体制御部３７からパルス状の駆動信号（駆動電圧）が与えられると、各圧電素子が前記積層方向に変形（伸縮）する。加振機構２３は、この圧電素子の特性を用いてカバーガラス２２に急速な変位（衝撃）を与えることにより、カバーガラス２２に前記塵埃付着防止用コーティング層を形成してもなお該カバーガラス２２の表面に付着している塵埃をカバーガラス２２の表面から落下させる。

すなわち、一般に、粉体粒子（サイズの小さい塵埃）の付着は、静電気力、分子間力、液架橋力等により発生するといわれており、その粒子のサイズが小さくなると、該粒子の質量に対する表面積の比が大きくなり、また、前述の静電気力等はこの表面積に比例することから、サイズの小さい塵埃はカバーガラス２２に付着しやすい。

そして、カバーガラス２２に急速な変位（衝撃）を付与すると、該カバーガラス２２に付着していた塵埃には現状の位置に留まろうとする慣性力が作用する。この慣性力の大きさは、粒子の質量と加速度に比例するから、塵埃に作用する慣性力が前記付着力より大きくなるような加速度の変位（振動）をカバーガラス２２に与えることで、該塵埃を落下させることができる。

変位の加速度は、加振機構２３に印加する駆動信号の波形によって異なる。図５（ａ）は、加振機構２３に印加する正弦波の駆動信号の波形と、この正弦波の駆動信号を印加した場合の加速度の変化とを示すグラフであり、図５（ｂ）は、加振機構２３に印加するパルス波の駆動信号の波形と、このパルス波の駆動信号を印加した場合の加速度の変化を示すグラフである。なお、図５（ａ），（ｂ）において、駆動信号を示すグラフの横軸は時間、縦軸は電圧であり、加速度の変化を示すグラフの横軸は時間、縦軸は加速度であり、また、駆動信号の波形の振幅（駆動電圧の最大値）は、両駆動信号で同一（電圧Ｖ１）としている。

図５（ａ）に示すように、加振機構２３に印加する駆動信号が正弦波である場合には、カバーガラス２２の変位の加速度は、最大値（振幅）をＡ１とする前記駆動信号の周期に対応した正弦波状に変化する。一方、図５（ｂ）に示すように、加振機構２３に印加する駆動信号がパルス波である場合には、図５（ａ）に示す駆動信号を印加する場合に比して、各圧電素子が短時間の間に急速に伸縮するため、加速度の最大値Ａ２が正弦波の駆動信号（図５（ａ））である場合に比して大きくなる（Ａ２＞Ａ１）。本実施形態では、カバーガラス２２に付着している塵埃をできるだけ除去すべく、加振機構２３には図５（ｂ）に示すようなパルス状の駆動信号を出力して、カバーガラス２２に作用する加速度を大きくするようにしている。加振機構２３は、特許請求の範囲の衝撃付与手段に相当する。

図４に戻り、圧接部材２４は、交差角が変化するように弾性的に変形可能なＶ字形状の部材からなり、カバーガラス２２を加振機構２３の一端部側に付勢する付勢手段（ばね）としての機能を有するものである。圧接部材２４は、交差部２４ａをカバーガラス２２の端面に、端部２４ｂ，２４ｃをパッケージ２１の内壁面適所にそれぞれ当接させた状態で、Ｘ軸方向においてカバーガラス２２に対して加振機構２３と反対側の位置に配設されている。なお、圧接部材２４は、前述のものに限らず、巻きばねや板ばね等、カバーガラスを加振機構２３に付勢するものであれば何でもよい。

カバーガラス２２の下端面近傍には、前記加振機構２３の動作により落下した塵埃を捕捉するための捕捉部材２６が配設されている。捕捉部材２６は、例えばスポンジ等の多孔質の部材からなり、加振機構２３の動作によりカバーガラス２２の表面から落下した塵埃を捕捉することで、一旦カバーガラス２２の表面から離散した塵埃がカメラ本体１Ａの内部を飛散し、再度カバーガラス２２やレンズの表面等に付着するのを防止又は抑制するようにしている。パッケージ１９の開口２１ｄは、弾性体からなるシール部材により、カバーガラス２２とともに閉鎖されており、撮像素子２０への塵埃の付着を防止するようにしている。

図３に戻り、シャッターユニット２７は、フォーカルプレーンシャッター（以下、単にシャッターという）を有してなり、ミラーボックス２８の背面と撮像ユニット１９との間に配設されている。

光学ファインダー９は、カメラ本体１Ａの略中央に配設されたミラーボックス２８の上部に配設されており、焦点板２９と、プリズム３０と、接眼レンズ３１と、ファインダー表示素子３２とを備えて構成されている。プリズム３０は、焦点板２９上の像の左右を反転させ接眼レンズ３１を介して撮影者の眼に導き、被写体像を視認できるようにするものである。ファインダー表示素子３２は、ファインダー視野枠９ａ内（図２参照）に形成される表示画面の下部に、シャッター速度、絞り値、露出補正値等を表示する。

位相差ＡＦモジュール３３は、ミラーボックス２８の底部に配設されており、周知技術である位相差検出方式により合焦位置を検出するものである。位相差ＡＦモジュール３３は、本出願人が提案した例えば特開平１１−８４２２６号に開示されている構成を有するものであり、詳細な構成の説明は省略する。

ミラーボックス２８は、クイックリターンミラー３４とサブミラー３５とを備えて構成されている。クイックリターンミラー３４は、回動支点３６を中心として、図３の実線で示すように、撮影光学系３８の光軸Ｌに対して略４５度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、カメラ本体１Ａの底面と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で回動自在に構成されている。

サブミラー３５は、クイックリターンミラー３４の背面側（撮像ユニット１９側）に配設されており、図３の実線で示すように、傾斜姿勢にあるクイックリターンミラー３４に対して略９０度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、水平姿勢にあるクイックリターンミラー３４と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で、クイックリターンミラー３４に連動して変位可能に構成されている。クイックリターンミラー３４及びサブミラー３５は、後述のミラー駆動機構４４（図６参照）により駆動される。

シャッターボタン４の全押し操作が行われるまでの期間、クイックリターンミラー３４及びサブミラー３５が傾斜姿勢となり、クイックリターンミラー３４は、撮影光学系３８による光束の大部分を焦点板２９方向に反射するとともに残りの光束を透過させ、また、サブミラー３５は、クイックリターンミラー３４を透過した光束を位相差ＡＦモジュール３３に導く。このとき、光学ファインダー９による被写体像の表示と位相差ＡＦモジュール３３による位相差検出方式の焦点調節動作とが行われる一方、撮像ユニット１９には光束が導かれないため、ＬＣＤ５による被写体の画像の表示は行われない。

一方、シャッターボタン４が全押しされたとき（記録用画像の撮像中）には、クイックリターンミラー３４及びサブミラー３５が水平姿勢となり、クイックリターンミラー３４及びサブミラー３５は光軸Ｌから退避するため、撮影光学系３８を透過した光束は略全て撮像ユニット１９に導かれる。このとき、ＬＣＤ５による被写体の画像表示が行われる一方、光学ファインダー９による被写体の画像表示や位相差ＡＦモジュール３３による位相差検出方式の焦点調節動作は行われない。

全体制御部３７は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の後述する記憶部６５（図６参照）が内蔵されたマイクロコンピュータからなるものであり、詳細な機能については後述する。

次に、カメラ本体１Ａに装着される交換レンズ２について説明する。図３に示すように、交換レンズ２は、撮影光学系３８と、鏡胴３９と、レンズ駆動機構４０と、レンズエンコーダ４１と、記憶部４２とを備える。

撮影光学系３８は、撮影倍率（焦点距離）を変更するためのズームレンズ１３（図６参照）と、焦点位置を調節するためのフォーカスレンズ１４（図６参照）と、カメラ本体１Ａに備えられる後述の撮像ユニット１９等へ入射される光量を調節するための絞り４３とが、鏡胴３９内において光軸Ｌ方向に保持されてなり、被写体の光像を取り込んで該光像を撮像ユニット１９等に結像するものである。焦点調節動作は、撮影光学系３８がカメラ本体１Ａ内のＡＦアクチュエータ１６により光軸Ｌ方向に駆動されることで行われる。なお、撮影倍率（焦点距離）の変更（ズーム動作）は、前述したように図略のズームリングにより手動で行われる。

レンズ駆動機構４０は、例えばヘリコイド及びヘリコイドを回転させる図略のギヤ等で構成され、カプラーＣを介してＡＦアクチュエータ１６からの駆動力を受けて、撮影光学系３８を一体的に光軸Ｌと平行な矢印Ａ方向に移動させるものである。撮影光学系３８の移動方向及び移動量は、それぞれＡＦアクチュエータ１６の回転方向及び回転数に従う。

レンズエンコーダ４１は、撮影光学系３８の移動範囲内において光軸Ｌ方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながら鏡胴３９と一体的に移動する図略のエンコーダブラシとを備えてなり、撮影光学系３８の焦点調節時の移動量を検出するためのものである。

記憶部４２は、当該交換レンズ２がカメラ本体１Ａに装着され、カメラ本体１Ａ内の全体制御部３７からデータの要求があった場合に、該カメラ本体１Ａ内の全体制御部３７に記憶内容を提供するものである。記憶部４２は、レンズエンコーダ４１から出力される撮影光学系３８の移動量の情報や絞り４３の現在の開口径等を記憶する。

次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の電気的な構成について説明する。図６は、カメラ本体１Ａに交換レンズ２が装着された状態でのデジタルカメラ１全体の電気的な構成を示すブロック図である。また、図１〜図４と同一の部材等については、同一の符号を付している。また、図６の点線は、交換レンズ２内に搭載される部材等であることを示している。

図６に示すように、撮影光学系３８は、図３に示す撮影光学系３８に相当するものであり、撮影倍率（焦点距離）を変更するためのズームレンズ１３と、焦点位置を調節するためのフォーカスレンズ１４とを鏡胴３９内に備えてなる。ＡＦアクチュエータ１６、エンコーダ１７、出力軸１８、レンズ駆動機構４０及びレンズエンコーダ４１は、それぞれ図３に示すＡＦアクチュエータ１６、エンコーダ１７、出力軸１８、レンズ駆動機構４０及びレンズエンコーダ４１に相当するものである。記憶部４２は、図３に示す記憶部４２に相当するものである。ミラーボックス２８は、クイックリターンミラー３４及びサブミラー３５を備え、位相差ＡＦモジュール３３は、図３に示す位相差ＡＦモジュール３３に相当するものである。

撮像素子２０は、図４に示す撮像素子２０に相当するものであり、後述のタイミング制御回路４７により、撮像素子２０の露出動作の開始及び終了や、撮像素子２０における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。

ミラーユニット４４は、クイックリターンミラー３４及びサブミラー３５を含むものである。ミラー駆動機構４４は、クイックリターンミラー３４やサブミラー３５を傾斜姿勢と水平姿勢との間で駆動するものであり、その動作は、全体制御部３７により制御される。

信号処理部４５は、撮像素子２０から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。信号処理部４５は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路とＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路とを有し、ＣＤＳ回路により画像信号のノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路により画像信号のレベル調整を行う。

Ａ／Ｄ変換部４６は、信号処理部４５により出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画素信号を、複数のビット（例えば１０ビット）からなるデジタルの画素信号にそれぞれ変換するものである。以下、このＡ／Ｄ変換部４６によるＡ／Ｄ変換処理後の画素信号を、アナログの画素信号と区別するため、画素データというものとする。

タイミング制御回路４７は、全体制御部３７から出力される基準クロックＣＬＫ０に基づいてクロックＣＬＫ１，ＣＬＫ２を生成し、クロックＣＬＫ１を撮像ユニット１９に、また、クロックＣＬＫ２をＡ／Ｄ変換部４６にそれぞれ出力することにより、撮像ユニット１９及びＡ／Ｄ変換部４６の動作を制御する。

画像処理部４８は、Ａ／Ｄ変換部４６によるＡ／Ｄ変換処理後の画素データに対し、黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正回路４９、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の画素データのレベル変換を行うホワイトバランス回路（図６ではＷＢ回路と表記）５０、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色の画素データのγ特性を補正するγ補正回路５１を備えるものである。

画像メモリ５２は、撮影モード時には、画像処理部４８から出力される画像データを一時的に記憶し、この画像データに対し全体制御部３７により後述の処理を行うための作業領域として用いられるとともに、再生モード時には、全体制御部３７が後述の記憶部５４から読み出した画像データが一時的に記憶されるメモリである。

ＶＲＡＭ５３は、ＬＣＤ５の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ５に再生表示される画像を構成する画素信号のバッファメモリである。ＬＣＤ５は、図２に示すＬＣＤ５に相当するものである。

記憶部５４は、半導体記憶素子からなるメモリカードやハードディスクなどからなり、全体制御部３７で生成された画像を保存するものである。

入力操作部５５は、前述の第１モード設定ダイヤル３、シャッターボタン４、設定ボタン群６、方向キー７、プッシュボタン８、メインスイッチ１０及び第２モード設定ダイヤル１１等を含み、操作情報を全体制御部３７に入力するためのものである。

塵埃除去部５６は、撮像ユニット１９内のカバーガラス２２を振動させる加振機構２３と、該カバーガラス２２を加振機構２３側に付勢する圧接部材２４と、カバーガラス２２の下端面近傍に配置された捕捉部材２４とを含むものである（図４参照）。

本実施形態のデジタルカメラ１は、前述のように、カバーガラス２２に付着した塵埃を除去する機能に加えて、カバーガラス２２上の塵埃の有無や、カバーガラス２２に付着した塵埃により画像中に含まれる塵埃像（塵埃による陰影）を検出する機能を備えており、その機能を実現するための構成として、以下に説明する補助光照射部５７が備えられている。図７は、補助光照射部５７の構成を示す斜視図である。

図７に示すように、補助光照射部５７は、ミラーボックス２８の下方に配設された、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等からなる発光部５８と、該発光部５８とクイックリターンミラー３４との間に配設され、該発光部５８からの光を拡散させるレンズ５９と、クイックリターンミラー３４の背面（図３の矢印Ｓで示す面）に設けられた小ミラー６０とを備えて構成されている。発光部５８により出力された光は前記レンズ５９により拡散され、その拡散された光が小ミラー６０により撮像素子２０に向けて反射されて、その反射光が撮像素子２０の受光面に導かれる。

発光部５８は、その大きさが十分に小さく点光源とみなせるものであり、クイックリターンミラー３４が傾斜姿勢となったときに（記録用撮像動作を行う期間以外のときに）、その発光部５８からの光が撮像素子２０の受光面（撮像面）全体に照射されるように、発光部５８、レンズ及び小ミラー６０の配置位置が設定されている。なお、発光部５８から出力される光の光量は、後述する塵埃検出時において行われる撮像素子２０の撮像動作で得られる画像が白飛び（輝度が大き過ぎて画像が白くなる現象）しない程度に設定されているとともに、その分光分布は略白色に設定されている。なお、小ミラー６０は、撮影光学系３８からクイックリターンミラー３４を介して導かれた光については、サブミラー３５に向けて透過させるようになっている。

全体制御部３７は、図４に示すデジタルカメラ１内の各部材の駆動を関連付けて撮影動作や再生動作の制御を行うものである。また、本実施形態では、全体制御部３７は、カバーガラス２２に付着した塵埃の除去や、該除去動作によってもなおカバーガラス２２上に残存する塵埃の存在に起因する撮影画像の劣化を復元する処理を行うようになっており、これらの処理を実行すべく、機能的に、光透過率算出部６１、塵埃サイズ検出部６２、塵埃除去制御部６３、復元処理部６４及び記憶部６５を備えている。

以下、カバーガラス２２に付着した塵埃に関する一連の処理について説明を行うが、この処理の概略をまず説明した後、前記各部６１〜６４による詳細な処理の説明を行うこととする。図８、図９は、全体制御部３０により行われる、カバーガラス２２に付着した塵埃に関する一連の処理を示すフローチャートである。

図８に示すように、全体制御部３７は、塵埃除去ボタン６ａにより塵埃の除去を指示する旨の入力が行われると（ステップ♯１でＹＥＳ）、カバーガラス２２に塵埃が付着しているか否かを検出する処理を実行し（ステップ♯２）、塵埃を検出しなかった場合には（ステップ♯３でＮＯ）、一連の処理を終了する。

一方、全体制御部３７は、塵埃を検出した場合には（ステップ♯３でＹＥＳ）、塵埃除去部５６を用いて、カバーガラス２２から塵埃を除去する処理を実行する（ステップ♯４）。そして、全体制御部３７は、再度、カバーガラス２２に塵埃が付着しているか否かを検出する処理を実行し（ステップ♯５）、塵埃を検出しなかった場合には（ステップ♯６でＮＯ）、一連の処理を終了する一方、再び塵埃を検出した場合には（ステップ♯６でＹＥＳ）、ステップ♯５で実行した塵埃検出処理により得られた後述の塵埃像（外光を遮光した状態で行った撮像動作により得られる画像）を記憶しておく（ステップ♯７）。

その後、図９に示すように、撮影者により撮影の指示が行われると、全体制御部３７は、一連の撮影動作の完了後（ステップ♯１１でＹＥＳ）、塵埃像を記憶しているか否かを確認する（ステップ♯１２）。塵埃像を記憶している場合には（ステップ♯１２でＹＥＳ）、後述する復元処理（撮影した画像から塵埃の影響を除去又は抑制する処理）を行った後（ステップ♯１３）、画像データを所定の形式に変換して記憶部５４に格納する（ステップ♯１４）。一方、全体制御部３７は、塵埃の像を記憶していない場合には（ステップ♯１２でＮＯ）、塵埃検出処理の開始を指示するように促す旨を例えばＬＣＤ５に表示するなどして（ステップ♯１５）、前記復元処理を実行することなくステップ♯１４の処理を実行する。

次に、各部の詳細な処理内容について説明する。なお、前述した塵埃の中には、その種類や付着量によっては、撮影光学系３８から導かれた被写体光を完全に遮断する（光の透過率が０％）場合も考えられるが、一般的には、若干の光が該塵埃を透過することから、撮影画像に生じた塵埃像は、撮影光学系３８から導かれた光が該塵埃の存在によって減衰してなる像と考えることができる。本実施形態では、検出及び除去対象の塵埃は、該撮像素子２０の受光面への光を完全に遮断するものではなく、一部の光を透過するものであるという前提で説明することとする。

光透過率算出部６１は、撮像ユニット１９（カバーガラス２２）への入射光の光量をその受光面全体に対して均一にした状態において、各画素への実際の入射光量が、塵埃の影響を受けていない場合の光量に対してどれだけの割合であるか、換言すれば、前記の状態において、撮像素子２０の各画素によりそれぞれ撮像された各画像の画素値の、塵埃の影響を受けていない場合の画素値に対する割合を各画素の位置についてそれぞれ算出するものである。以下、この割合を光透過率といい、光透過率算出部６１による光透過率の算出方法について説明する。

光透過率算出部６１は、まず、塵埃除去ボタン６ａが押圧されると、絞り４３及びシャッターユニット２７を閉鎖して外光を遮断した上で発光部５８を点灯させる。これにより、サブミラー３５は傾斜姿勢であるため、前記発光部５８による光のみが、レンズ５９により拡散された上でカバーガラス２２の各部に均一に導かれる。

この状態で、光透過率算出部６１は、撮像素子２０に撮像動作を１回行わせた後、カバーガラス２２のＸ軸方向（図４参照）への移動と同期させて撮像素子２０に撮像動作を複数回行わせる。このときに行うカバーガラス２２の移動には、前述の塵埃除去動作に用いた加振機構２３を用いる。なお、通常、カバーガラス２２に付着する塵埃のサイズは、概ね数ミクロンから数十ミクロンで、大きなものでも数百ミクロン以下である。これらの塵埃が塊状でカバーガラス２２に付着している可能性は低いと考えられるので、カバーガラス２２の総移動量は例えば１ｍｍ程度でよい。

カバーガラス２２上に塵埃が付着している場合、この一連の撮像動作によって得られる複数の撮影画像を比較すると、その塵埃の像が各撮影画像でＸ軸方向に異なる位置に現れる。

図１０は、一定の時間間隔でカバーガラス２２の移動及び撮像素子２０の撮像動作を行わせた場合に、該撮像素子２０におけるＸ軸方向に並ぶ或る画素列に属する画素の画素値を示すグラフであり、図１０（ａ）は、カバーガラス２２の移動開始と同時（時刻Ｔ＝０）に撮像素子２０に撮像動作を行わせたときの画素値、図１０（ｂ）〜（ｄ）は、時刻Ｔ＝０から時間Δｔずつ経過した時点（時刻Ｔ＝Δｔ，２Δｔ，３Δｔ）で撮像素子２０に撮像動作を行わせたときの画素値を示す。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）においては、前記画素列に属する画素に対してＸ座標を設定し、各画素の位置を座標で表している。

また、図１１は、カバーガラス２２の表面に塵埃が付着している場合に、撮像素子２０に対する該塵埃の投影状態を示す斜視図であり、図１２は、同じくその状態を示す側面図である。なお、発光部５８やレンズ５９の実際の配設位置は、前述したとおり（図７に示すように）、ミラーボックス２８の下方に配設されているが、この図１１，図１２においては、この実際の配設位置と光学的に等価と考えられる、カバーガラス２２と対向する位置に示している。

図１１、図１２に示すように、カバーガラス２２の表面に塵埃Ｍが付着している場合、この塵埃Ｍの背後に位置する所定領域の画素には、他の画素に比して補助光照射部５７からの光が減衰されるため、この画素から出力される画素信号の画素値は、それ以外の画素から出力される画素信号の画素値に比して小さくなる。図１１、図１２に示すカバーガラス２２上の斜線部分は塵埃Ｍを示し、撮像素子２０上の斜線部分は、塵埃Ｍの陰影を示している。

図１０（ａ）に示すグラフにおいて、比較的大きく凹んだ部分が塵埃Ｍにより光が減衰されてなる像が投影された画素領域であり、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すように、カバーガラス２２をＸ軸方向に移動させるに伴って、この凹部分がＸ軸方向に移動していく。

なお、図１０の（ａ）〜（ｄ）に示すように、発光部５８の照射光の指向性や、発光部５８から撮像素子２０までの距離、あるいは補助光照射部５７内のレンズ５９の所謂周辺光量落ち等に起因して、Ｘ軸方向両側に行くほど画素値が漸減しているが、以下においては、塵埃Ｍが存在する位置を除いて、略同一の画素値であるとみなして説明を行う。

今、時刻Ｔにおける位置（Ｘ座標）ｘの画素Ｘの画素値をＬ（ｘ，Ｔ）と表すものとし、Ｘ軸方向の或る位置ｘ₁に位置する画素Ｘ₁（以下、この画素を注目画素Ｘ₁という）に着目して説明する。光透過率算出部６１は、各時刻Ｔ＝０，Δｔ，２Δｔ，３Δｔにおける注目画素Ｘ₁の画素値Ｌ（ｘ₁，０），Ｌ（ｘ₁，Δｔ），Ｌ（ｘ₁，２Δｔ），Ｌ（ｘ₁，３Δｔ）を互いに比較する。

その結果、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、注目画素Ｘ₁の時刻Ｔ＝０における画素値Ｌ（ｘ₁，０）は、他の時刻Ｔ＝Δｔ，２Δｔ，３Δｔにおける当該注目画素Ｘ₁の画素値Ｌ（ｘ₁，Δｔ），Ｌ（ｘ₁，２Δｔ），Ｌ（ｘ₁，３Δｔ）に比して非常に（極端に）小さく、注目画素Ｘ₁の時刻Ｔ＝Δｔ，２Δｔ，３Δｔにおける画素値Ｌ（ｘ₁，Δｔ），Ｌ（ｘ₁，２Δｔ），Ｌ（ｘ₁，３Δｔ）は、Ｌ（ｘ₁，Δｔ）≒Ｌ（ｘ₁，２Δｔ）≒Ｌ（ｘ₁，３Δｔ）となり、且つ、その移動中に当該注目画素Ｘ₁が出力する画素値の中で最大であることが判る。

したがって、光透過率算出部６１は、時刻Ｔ＝０における画素値（ｘ₁，０）を当該注目画素Ｘ₁に塵埃の陰影が投影された場合の画素値（塵埃の影響を受けている画素値）として設定するとともに、時刻Ｔ＝Δｔ，２Δｔ，３Δｔにおける画素値Ｌ（ｘ₁，Δｔ）（≒Ｌ（ｘ₁，２Δｔ）≒Ｌ（ｘ₁，３Δｔ））を、当該注目画素Ｘ₁に塵埃の陰影が投影されていない場合の画素値（塵埃の影響を受けていない画素値）として設定する。

そして、光透過率算出部６１は、時刻Ｔ＝０における注目画素Ｘ₁の画素値Ｌ（ｘ₁，０）を前記画素値Ｌ（ｘ₁，Δｔ）で除算する。これにより、注目画素Ｘ₁の位置における光透過率を算出することができる。なお、この光透過率は、百分率に換算するため０〜１００までの値となる。

他の画素についても同様に行って、各画素の位置における光透過率の分布を導出する。図１３は、撮像素子２０におけるＸ軸方向に並ぶ或る画素列に属する各画素の位置における光透過率の分布の一例を示すグラフであり、例えば図１３では、位置ｘがｘ₂≦ｘ≦ｘ₃までの範囲に位置する画素に塵埃像が投影されていることが判る。

このように、算出された光透過率が小さい画素に、カバーガラス２２に付着している塵埃像が投影されていると考えられることから、光透過率が所定の閾値より小さい画素からなる領域を検出することで、撮像素子２０に投影される塵埃像及びそのサイズを検出することができる。

ところで、このような光透過率の算出方法に代えて、次のような算出方法も採用可能である。

すなわち、デジタルカメラ１の出荷時等（塵埃がカバーガラス２２にほとんど付着していないと考えられるとき）に、外光を遮断した状態で発光部５８を点灯し各画素の画素値（以下、基準画素値という）を記憶する。その後、撮影者により塵埃除去ボタン６ａにより検出指示が行われると、前述のようにカバーガラス２２を移動することなく発光部５８を点灯し、撮像素子２０に１回だけ撮像動作を行わせて各画素の画素値を得る。そして、各画素の画素値を当該画素の前記基準画素値で除算し、この除算値を百分率に変換して光透過率を算出する。

このような算出方法によれば、撮影画像に含まれる塵埃の画像を簡単に検出することができるため、先に説明した算出方法に比して、塵埃の等倍画像を導出する処理が簡単となる。したがって、カバーガラス２２のＸ軸方向への移動と同期させて撮像素子２０による複数回の撮像動作により得られた複数の撮影画像を用いて光透過率を算出する前述の算出方法に比して、塵埃の等倍画像の導出に要する時間を短縮化することができるとともに、この処理を実現するプログラムの設計を容易に行うことができる。

ただし、前述の算出方法では、出荷時点と検出指示時点とでは時間差があり、発光部５８の光量や配光分布あるいは撮像素子２０の感度等は、時間の経過とともに変化する可能性がある。例えば、発光部５８の光量がデジタルカメラ１の出荷時点と検出指示時点とで変化していると、一致すべき前記出荷時点で得た基準画素値と検出指示時点において塵埃の影響を受けていない場合の画素値とが異なるため、正確な光透過率が得られない。このように、出荷時点と検出指示時点とでは時間差があると、塵埃の影響とは関係の無い各部材の経時的変化等の他の要因によって画素値に誤差が生じ、光透過率の算出精度が低下する虞がある。

これに対し、本実施形態では、同一画素について、塵埃の存在により光が減衰されたときの画素値と、前記塵埃による光の減衰を受けていないときの画素値とを略同時期に得るようにすることで、発光部５８の光量や配光分布、撮像素子２０の感度等を略同一条件とし、この条件下において光透過率を算出するから、前述のような各部材の経時的変化等による影響を排除することができ、高い精度で光透過率を算出することができるという利点を有する。

本実施形態の撮像素子２０は、前述したように、分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列の撮像素子であり、以上のような処理で導出された各画素の位置における光透過率は、各画素に配設されたカラーフィルタに対応する色成分の光透過率である。

例えば、Ｒ（赤）のカラーフィルタが配設された画素については赤色の光の光透過率が、Ｇ（緑）のカラーフィルタが配設された画素については緑色の光の光透過率が、Ｂ（青）のカラーフィルタが配設された画素については青色の光の光透過率がそれぞれ導出されている。

ここで、図１３では、撮像素子２０におけるＸ軸方向に並ぶ或る画素列に属する各画素についての光透過率の分布を滑らかな曲線で表したが、実際には、この時点では、図１４（ａ）に示すように、例えばＲ（赤）とＧ（緑）の画素が交互に並ぶ水平画素列Ｗ１にあっては図１４（ｂ）に示すように、また、例えばＧ（緑）とＢ（青）の画素が交互に並ぶ水平画素列Ｗ２にあっては図１４（ｃ）に示すように、それぞれカラーフィルタ自体の光の透過率（透過特性）の影響も受けたグラフ（分布）となる。

このように、各画素の位置において、当該画素に配設されるカラーフィルタの色以外の色の光透過率が欠落しているので、本実施形態では、各画素の位置におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光の透過率を得るために、当該画素の周辺に位置する画素の画素値を用いた補間処理により、その欠落している色成分の画素値を算出するようにしている。図１５は、この補間処理を説明するための図である。

図１５（ａ）に示すように、例えば矢印Ｘに示すＧ（緑）のカラーフィルタが配設された画素の位置については、該画素からＧ（緑）成分の画素値が得られている一方、Ｒ（赤）成分及びＢ（青）成分の画素値が不足している。そのため、この不足しているＲ（赤）成分の画素値を、当該画素の周辺に位置する画素のうち、Ｒ（赤）のカラーフィルタが配設された画素の画素値を用いて算出し、また、不足しているＢ（青）の画素値を、当該画素の周辺に位置する画素のうち、Ｂ（青）のカラーフィルタが配設された画素の画素値を用いて算出する。

すなわち、図１５（ａ）において矢印Ｘで示すＧ（緑）のカラーフィルタが配設された画素の位置については、Ｒ（赤）成分の画素値を、例えば図１５（ｂ）に示すように、その左右に位置する２つの画素から得られるＲ（赤）の画素値の平均値とし、また、Ｂ（青）成分の画素値を、例えば図１５（ｃ）に示すように、その上下に位置する２つの画素から得られるＢ（青）の画素値の平均値とする。

また、例えば矢印Ｙに示すＲ（赤）のカラーフィルタが配設された画素の位置については、不足しているＧ（緑）成分の画素値を、例えば図１５（ｄ）に示すように、当該画素に隣接するＧ（緑）のカラーフィルタが配設された４つの画素のうち中間の画素値を有する２つの画素の画素値の平均値とする。また、不足しているＢ（青）の画素値を、例えば図１５（ｅ）に示すように、当該画素に隣接するＢ（青）のカラーフィルタが配設された４つの画素の画素値の平均値とする。

また、同様にして、例えば矢印Ｚに示すＢ（青）のカラーフィルタが配設された画素の位置については、不足しているＧ（緑）成分の画素値を、例えば図１５（ｆ）に示すように、当該画素に隣接するＧ（緑）のカラーフィルタが配設された４つの画素のうち中間の画素値を有する２つの画素の画素値の平均値とする。また、不足しているＲ（赤）の画素値を、例えば図１５（ｇ）に示すように、当該画素に隣接するＲ（赤）のカラーフィルタが配設された４つの画素の画素値の平均値とする。なお、このような補間演算の対象とする画素の選定方法は、前述のものに限られない。

以上のようにして、各時刻Ｔ＝０，Δｔ，２Δｔ，３Δｔにおいて、欠落している色成分の画素値を周囲の画素の画素値を用いた補間処理により導出する。そして、前述の光透過率の算出方法と同様に、各色成分について、当該画素Ｘに塵埃の陰影が投影されていない場合の画素値と、塵埃の陰影が投影された場合の画素値とを導出し、これらの画素値から各画素の位置における各色成分の光透過率を算出することができる。

例えば、図１６に示すように、各時刻Ｔ＝０，Δｔ，２Δｔ，３Δｔにおいて、或るＧ（緑）の画素の画素値が「７０」，「４６．５」，「７０．２」，「６９．９」となったものとすると、塵埃の影響を受けていないときの画素値が「７０」、塵埃の影響を受けているときの画素値が「４６．５」と設定され、この画素のＧ（緑）成分の光透過率（４６．５／７０）×１００が算出される。

また、当該画素においては、Ｒ（赤）成分及びＢ（青）成分の画素値が、前記のようにその周囲の画素からの補間処理により導出される。例えば、図１６の点線で示すように、各時刻Ｔ＝０，Δｔ，２Δｔ，３ΔｔにおけるＲ（赤）成分の画素値「７７」，「５３．２」，「７７．１」，「７６．９」が補間により導出され、各時刻Ｔ＝０，Δｔ，２Δｔ，３ΔｔにおけるＢ（青）成分の画素値「８９」，「６５．３」，「８９．１」，「８８．８」が補間により導出されたものとする。

このとき、Ｒ（赤）成分においては、塵埃の影響を受けていないときの画素値が「７７」、塵埃の影響を受けているときの画素値が「５３．２」と設定され、この画素のＧ（緑）の光の透過率（５３．２／７７）×１００が算出される。また、Ｂ（青）成分においては、塵埃の影響を受けていないときの画素値が「８９」、塵埃の影響を受けているときの画素値が「６５．３」と設定され、この画素のＧ（緑）の光の透過率（６５．３／８９）×１００が算出される。

以上のような処理により、図１７に示すように、各画素の位置における各色成分の光透過率の分布を導出することができる。なお、図１６では、時刻Ｔ＝Δｔのときに、各色成分における画素値が他の時刻Ｔ＝０，２Δｔ，３Δｔにおける画素値に比して大きく異なることから、この時刻Ｔ＝Δｔのときに、塵埃像が当該画素に投影されたものと考えることができる。また、図１７に示すように、Ｂ（青）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）の順に光透過率が全体的に大きくなっているが、これは、カラーフィルタ自体の光の透過率（透過特性）や塵埃の色に因るものである。

カバーガラス２２の移動のピッチについては次のようなことを考慮して設定するとよい。すなわち、塵埃の付着量が少ない場合には、比較的大きな移動ピッチで１回だけカバーガラス２２を移動するようにし、その移動前後で撮像動作を行うだけで、光透過率を算出することができる。その撮像動作により得られる２つの撮影画像から、当該画素に塵埃の陰影が投影されていない場合の画素値と、塵埃の陰影が投影された場合の画素値とが導出されるからである。しかし、この方法を、複数の塵埃が近接した位置に存在している場合にも採用すると、異なる塵埃が同一の画素に異なる時刻に撮像される虞があり、塵埃の区別を行うことができないことから、この場合には、移動ピッチを小さくし、撮影回数を増やすのが望ましい。

なお、移動ピッチを画素ピッチと同一に設定すると、塵埃像のサイズについては画素の２倍に相当するサイズの塵埃像まで、また、隣接する塵埃像間の間隔については画素の２倍に相当する間隔の付着状態までについて、各画素の位置における光透過率を算出することができる。以下、この理由を説明する。

今、図１８（ａ）に示すように、例えば画素と同じ大きさを有する塵埃像が一方向に１画素おきに投影される場合を想定する。図１８（ａ）において、上下方向は画素値の大きさを示している。図１８（ａ）に示すように、カバーガラス２２の移動前において、隣接する２つの塵埃像間の境界と隣接する２つの画素間の境界とが一致するように投影されている場合には、カバーガラス２２を１画素分ずつ移動させたときに、各画素には、塵埃像と塵埃像の無い像とが交互に投影され、各画素からは、相対的に大きな画素値（出力）と小さい画素値（出力）が交互に出力されることとなる。

ところが、図１７（ｂ）に示すように、カバーガラス２２の移動前において、各塵埃像が隣接する２つの画素間にまたがって投影されている場合には、カバーガラス２２を１画素分ずつ移動させたとき、どのタイミングにおいても塵埃像（移動前とは異なる塵埃像）が２つの画素間にまたがって投影されることとなる。

この場合、カバーガラス２２の移動前及び移動後において各画素により撮像される画像は、塵埃像と塵埃像を含まない画像とが混合した像となるため、各画素から、塵埃の無い像が投影されるときの画素値及び塵埃像のみが投影されるときの画素値は得られず、図１８（ａ）に示す場合に各画素から出力される大きな画素値と小さい画素値との中間の画素値が出力される。

このようなことから、カバーガラス２２の移動前における塵埃像の位置がどのような位置であっても、各画素から塵埃像のみが投影されている場合の画素値を得る（画素が塵埃像のみを撮像する期間を生成する）ためには、塵埃像が２画素分の大きさを有していることが必要であることが判る。また、カバーガラス２２の移動前における塵埃像の位置がどのような位置であっても、各画素から塵埃像を含まない画像が投影されている場合の画素値を得る（画素が塵埃像を含まない画像を撮像する期間を生成する）ためには、隣接する２つの塵埃像間に２画素分に相当する間隔が必要であることが判る。

図６に戻り、塵埃サイズ検出部６２は、光透過率算出部６１により検出された塵埃像のサイズから、塵埃のサイズを検出するものである。

前述したように、撮像素子２０の受光面とカバーガラス２２とは、光軸方向に所定の距離だけ離間して配置されており、また、補助光照射部５７から放射状の光が出射されることから、撮像素子２０の受光面に投影される塵埃像は、実際の塵埃のサイズより大きくなる。

ここで、光透過率算出部６１による光透過率算出処理時と被写体の撮影時とで、撮像ユニット１９への入射光の光路（光軸及び光線の方向）が同一であれば、光透過率算出処理時に撮像素子２０に投影される塵埃像と撮影時に撮像素子２０に投影される塵埃像とはサイズが一致するから、光透過率算出処理時に検出される塵埃像（光透過率の分布）をそのまま用いて、塵埃の陰影を撮影画像から除去する後述の復元処理を行うことが可能である。

しかし、本実施形態のように、一眼レフレックスタイプのデジタルカメラ１においては、交換レンズ２の種類ごとに絞り４３の位置やレンズの形状が異なり、また、撮影時に設定される絞り値に応じて絞り開口径の大きさが変化するため、光透過率算出処理時と撮影時とで、撮像ユニット１９への入射光の光路（光軸及び光線の方向）、延いては塵埃像のサイズが一致しないことが多い。

そして、撮影時において各画素に入射される被写体光は様々である（各画素で一様（均一）ではない）から、各画素への入射光が、カバーガラス２２上の塵埃により減衰されたものであるか否かは判別できない。したがって、その撮影画像から該撮影画像に含まれる塵埃像を識別することはできない。

そこで、本実施形態では、図１９（ａ）に示すように、光透過率算出部６１により算出された光透過率の分布（光透過率算出処理時に撮像素子２０に投影される塵埃像のサイズ）と、発光部５８からカバーガラス２２及び撮像素子２０の受光面までの距離等を用いて、図１９（ｂ）に示すように、一旦、塵埃のサイズを算出し、図１９（ｃ）に示すように、この塵埃のサイズと撮影時の絞り値等の撮影条件とに基づいて、撮影時に撮像素子２０に投影される塵埃像のサイズを導出するようにしている。

図１１に示すように、この実際の配設位置と光学的に等価と考えられる、カバーガラス２２と対向する位置に配設されているものと仮定した場合において、図１２に示すように、発光部５８からカバーガラス２２までの距離をＬｇ、発光部５８の発光点Ｐから撮像素子２０の受光面までの距離をＬｓとしたとき、光透過率算出処理時に撮像素子２０に投影される塵埃像のサイズは実際の塵埃のサイズのＬｓ／Ｌｇ倍である。

ところで、塵埃のサイズは、塵埃が付着しているカバーガラス２２の表面位置での光の透過率の分布から導出することができるが、この表面位置での光の透過率の分布を導出するためには、その表面位置に撮像素子２０の受光面が位置していると仮定し、その状態での各画素の位置における光透過率を求める必要があり、本実施形態では、例えば、次のような方法を用いて導出する。図２０は、この光透過率の導出方法を説明するための図である。

図２０において、矢印Ｑ１は、説明の簡単化のため光軸を原点とするＸ軸方向の画素列にのみ着目した場合における各画素の画素値ｄ₁，ｄ₂，…を示し、矢印Ｑ２は、塵埃が付着しているカバーガラス２２の表面位置に撮像素子２０の受光面が位置していると仮定した場合において、前記画素値ｄ₁，ｄ₂，…の画素データを生成する前記表面位置での像のみによって、前記表面位置に位置する撮像素子２０の各画素から出力される画素データの画素値ｄ₁’，ｄ₂’，…を示し、矢印Ｑ３は、塵埃が付着しているカバーガラス２２の表面位置に撮像素子２０の受光面が位置していると仮定した場合に、その表面位置に位置する撮像素子２０の各画素から出力される画素データの画素値ｄ₁”，ｄ₂”，…を示すものである。

矢印Ｑ１に示す各画素の画素値ｄ₁，ｄ₂，…から、矢印Ｑ２に示す画素値ｄ₁’，ｄ₂’，…を算出する場合、各画素の画素値ｄ₁，ｄ₂，…に対しＬｇ／Ｌｓ（＝ｒとする）を乗算することにより算出することができる。

そして、矢印Ｑ２に示す画素値ｄ₁’，ｄ₂’，…から、矢印Ｑ３に示す画素値ｄ₁”，ｄ₂”，…を算出するに際し、周知技術であるバイリニア法を用いて算出する。例えば、ｒ＞１／２であるとすると、図２０に示すように、表面位置に位置する撮像素子２０の或る画素ｇ１は、画素値ｄ₁’を生成する像全部と画素値ｄ₂’を生成する像の一部とを受光することとなり、その画素ｇ１の画素値ｄ₁”は、図２０から、
ｄ₁”＝ｒ×ｄ₁＋（１−ｒ）×ｄ₂
となり、また、例えば画素ｇ２の画素値ｄ₂”は、
ｄ₂”＝｛ｒ−（１−ｒ）｝×ｄ₂＋［１−｛ｒ−（１−ｒ）｝］×ｄ₃
となる。

これにより、塵埃が付着しているカバーガラス２２の表面位置に撮像素子２０の受光面が位置していると仮定した場合の撮像素子２０の各画素における光透過率を導出することができ、その結果、この光透過率の分布を用いて塵埃のサイズを検出することができる。

このように、撮像素子２０により検出される塵埃像は、カバーガラス２２に付着している塵埃の実際のサイズより拡大されているから、カバーガラス２２の位置での塵埃像を構成する画像データを導出するためには、撮像素子２０の各画素から出力された画像データを縮小する必要があるが、画像データは離散的に取り扱われているため、画素のピッチを連続的に小さくすることができない。そこで、前述のように、縮小した塵埃の画像データを元の画素ピッチに変換し、この変換処理に例えば前記バイリニア法等の補間法を採用している。

なお、本実施形態では、１つの点光源から放射状の光がカバーガラス２２に照射されて、撮像素子２０の受光面上に塵埃像が形成されるものであり、異なる位置に点光源が２つ配設されている場合に発生する、一方の点光源のみによる陰影の部分（輪郭のボケ）は無いから、前述の補間方法により正確な塵埃のサイズを検出することができる。

塵埃除去制御部６３は、光透過率算出部６１により算出された光透過率について、所定の閾値以下の光透過率を有する画素が所定数以上存在した場合、又は塵埃サイズ検出部６２により検出された塵埃のサイズが所定の閾値以下の場合に、カバーガラス２２に付着した塵埃を除去するべく、塵埃除去部５６の動作を制御するものである。

すなわち、塵埃除去制御部６３は、前述したように、塵埃除去部５６における加振機構２３にパルス状の駆動信号を出力することにより、カバーガラス２２の急速な変位を生じさせ、これにより、カバーガラス２２上の塵埃を落下させる。

なお、一般に、灰色などの均一な被写体の画像を撮像した場合に、ムラとして検知できる画素値の低下度合いは、３〜５％程度と言われている、すなわち、画素の画素値が他の画素値より約３〜５％低いとき、その画素により撮像された画像は人間の眼でムラとして視認されることから、塵埃除去制御部６３による塵埃除去処理の要否判断に用いる前記光透過率についての前記閾値は、塵埃像を受光していない画素の画素値に対して９５〜９７％の画素値の範囲内で設定するとよい。

また、塵埃除去制御部６３による塵埃除去処理は、光透過率が前記閾値以下の画素が１つでも存在した場合に実行するようにしてもよいし、光透過率が前記閾値以下の画素の画素数についての閾値を予め設定しておき、光透過率が前記閾値以下の画素の数が、その画素数についての前記閾値以上となった場合に実行するようにしてもよい。さらに、カバーガラス２２の急速な変位を生じさせる時間は、適宜設定するとよい。

さらに、加振機構２３により与えられた衝撃によって塵埃に作用する慣性力は、該塵埃の質量に比例することから、軽量な塵埃はカバーガラス２２の表面から落下し難い。したがって、軽量と考えられる例えば小さい塵埃が存在していることを検知した場合には、複数回、カバーガラス２２に衝撃を加えるようにしてもよい。

塵埃除去制御部６３による塵埃除去処理が完了すると、光透過率算出部６１及び塵埃サイズ検出部６２は、光透過率算出処理及び塵埃サイズ検出処理を再度実行し、塵埃が付着しているカバーガラス２２の表面位置に撮像素子２０の受光面が位置していると仮定した場合の撮像素子２０の各画素における光透過率を記憶部６５に格納する。

復元処理部６４は、撮影画像から塵埃像（塵埃の陰影）を除去または抑制する復元処理（図９に示すステップ♯１３の処理）を施すものである。

まず、前述したように、カバーガラス２２に付着する同一の塵埃であっても、光透過率算出部６１による光透過率算出時に求めた塵埃像のサイズと、撮影時における塵埃像のサイズとは通常一致しない。光透過率算出時においては、光源が点光源であるため、撮像素子２０に投影される塵埃像は、実際の塵埃の形状を拡大したものとなるが、図２１の矢印Ｔで示すようなボケはない。

一方、撮影時においては、所定の大きさを有する絞り４３の開口から或る幅を有する光束が導かれ、また、この光束は平行光で構成されるものではないため、撮像素子２０に投影される塵埃像は、実際の塵埃の形状を拡大したものとなるとともに、図２１の矢印Ｔで示すようなボケを有するものとなる。

図２１は、撮影光学系３８の光軸Ｌを通るＸ−Ｚ断面をみた場合において、撮影時における画素位置と光透過率との関係を示す図である。なお、撮影時に絞り４３の開口から出射される光は完全な拡散状態であるとする。

図２１に示すように、絞り４３の開口における一端部Ｐ１付近を通過する光線のうち、カバーガラス２２上の塵埃Ｍの一端を通る光線Ｌ１が到達する撮像素子２２上の点をＥ１、該塵埃Ｍの他端を通る光線Ｌ２が到達する撮像素子２２上の点をＥ２とするとともに、絞り４３の開口における他端部Ｐ２付近を通過する光線のうち、カバーガラス２２上の塵埃Ｍの一端を通る光線Ｌ３が到達する撮像素子２２上の点をＥ３、該塵埃Ｍの他端を通る光線Ｌ４が到達する撮像素子２２上の点をＥ４とする。

このとき、点Ｅ１から点Ｅ４の間に位置する画素には、塵埃Ｍを透過した光線のみが到達する一方、点Ｅ１から点Ｅ３の間及び点Ｅ４から点Ｅ２の間に位置する画素には、塵埃Ｍを透過した光線だけでなく、塵埃Ｍによって減衰されること無く入射する光線があり、この部分が前記ボケとなる。その光線の量は、点Ｅ１から点Ｅ３に向けて、また、点Ｅ４から点Ｅ２に向けて多くなる。

したがって、図２１に示すように、点Ｅ１から点Ｅ４の間に位置する画素の位置における光透過率が最も小さくなるとともに（図２１の光透過率ｓ）、点Ｅ１から点Ｅ３に向けて、また、点Ｅ４から点Ｅ２に向けて光透過率が大きくなり、点Ｅ２及び点Ｅ３より外側に位置する画素の位置における光透過率は略１００％となる。なお、最小の光透過率ｓは、塵埃が付着しているカバーガラス２２の表面位置に撮像素子２０の受光面が位置していると仮定して導出した撮像素子２０の各画素における光透過率に相当するものである。

次に、点Ｅ１と点Ｅ３との間、及び点Ｅ４と点Ｅ２との間に位置する画素の光透過率の変化を示す関数を導出する方法について説明する。

図２１に示すように、絞り４３とカバーガラス２２との光軸方向の距離をａ、カバーガラス２２と撮像素子２０との光軸方向の距離をｂ、絞り４３の開口における一端部Ｐ１と塵埃Ｍの他端部との図２１における上下方向（Ｘ軸方向）の距離をｃ、絞り４３の開口の直径をＬとするとともに、図２１の上下方向（Ｘ軸方向）に並ぶ画素について、絞り４３の開口における下端部Ｐ２に相当する位置を原点とする座標系を設定すると、点Ｅ２に対応する画素位置ｖ及び点Ｅ４に対応する画素位置ｕは、
ｖ＝Ｌ−ｃ×｛（ａ＋ｂ）／ａ｝
ｕ＝（Ｌ−ｃ）×｛（ａ＋ｂ）／ａ｝
となる。

ここで、画素位置ｖから画素位置ｕまでの光透過率は、線形的に変化するものと考えると、撮像素子２０の任意の画素位置ｘにおける光透過率は、
０≦ｘ＜ｖのとき １００
ｖ≦ｘ＜ｕのとき （ｘ−１）×（１００−ｓ）／（ｖ−ｕ）＋１００
ｕ≦ｘのとき ｓ
となる。

そして、カバーガラス２２に塵埃が付着している場合、撮影光学系３８からの光（被写体光）は、この塵埃によって減衰されると考えられ、塵埃により減衰された被写体光を受光したときの画素値は、塵埃による減衰を受けていない被写体光を受光したときの画素値に、前述の光透過率を乗算したものと考えることができる。よって、塵埃による減衰を受けていない被写体光を受光したときの画素値は、塵埃により減衰された被写体光を受光したときの画素値を前述の光透過率で除算することにより算出することができる。

例えば、図２１に示すように、画素位置ｘ₁がｖ≦ｘ₁＜ｕのとき、その画素位置ｘ₁における光透過率は、（ｘ₁−１）×（１００−ｓ）／（ｖ−ｕ）＋１００となるから、この画素位置ｘ₁の画素により撮像された画像の画素値をｄとすると、当該画素が塵埃による減衰を受けていない被写体光を受光したときの画素値は、
ｄ÷［（ｘ₁−１）×（１００−ｓ）／（ｖ−ｕ）＋１００］
となる。

このように、撮影画像を撮影したときの撮影条件（絞り４３の開口径、絞り４３の開口の形状、絞り４３とカバーガラス２２との距離、絞り４３と撮像素子２０との距離等を含む）と、塵埃が付着しているカバーガラス２２の表面位置に撮像素子２０の受光面が位置していると仮定して導出した撮像素子２０の各画素における光透過率とを用いて、撮影画像に含まれる塵埃像（塵埃の陰影）を検出し、この塵埃の影響を撮影画像から除去又は抑制することで、綺麗な撮影画像を復元することができる。

以上のように、加振機構２３にパルス状の駆動信号を印加することにより、カバーガラス２２に衝撃を加え、この衝撃により該カバーガラス２２の表面に付着した塵埃を落下させるようにしたので、除去可能な塵埃の数や種類を増やすことができ。その結果、塵埃による影響の少ない綺麗な画像を得ることができる。

また、カバーガラス２２の表面に塵埃付着防止用コーティング層を形成し、カバーガラス２２の表面への塵埃の付着力が小さくなるようにしたから、カバーガラス２２の表面に塵埃が付着するのを未然に防止又は抑制することができ、これによっても、カメラ本体１Ａに侵入した塵埃による影響の少ない綺麗な画像を得ることができる。

また、塵埃除去ボタン６ａの操作で、塵埃除去動作の実行を開始する指示を行えるようにしたから、交換レンズ２の着脱時に限らず、デジタルカメラ１の主電源をオンにしたときや撮影を行う直前等、デジタルカメラ１の使用者の所望のタイミングで塵埃除去動作を実行させることができ、デジタルカメラ１の操作性の向上に貢献することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の形態［１］〜［１５］に説明する変形形態も採用可能である。

［１］前記実施形態では、発光部５８として点光源とみなせるものを採用したが、光源が比較的大きい場合は、この光源から出射される光をピンホールなどの絞りを用いて点状光とし、この点状光をレンズ５９に導いて拡散するように構成するとよい。

［２］塵埃の影響が大きく該塵埃による光の透過率の低下度合いが大きい場合には、塵埃像を撮像した画素の画素値が非常に小さくなり、前述のような復元処理では、高精度に撮影画像の復元を行うことができない虞がある。そこで、塵埃の影響が大きい場合（光透過率が極めて小さくなる場合）には、次のように処理するとよい。

まず、シャッターボタン４の全押し操作により撮影の指示が行われると、全体制御部３７は、予め決定された露出制御値に基いて撮像素子２０に所定時間露光動作を行わせるとともに、この露光動作と並行して、カバーガラス２２を所定の方向（例えばＸ軸方向）に移動させる。前記所定時間の間に移動されるカバーガラス２２の移動量は、例えば１ｍｍでもよいし、或いは数画素相当でもよい。

撮像素子２０の露光中にカバーガラス２２を移動させると、撮像素子２０の画素のうち、露光期間中に塵埃像が通過する期間を有する画素が生じる。この画素の画素値は、塵埃像が通過した期間における受光光量と、それ以外の期間（塵埃の像が通過していない期間）における受光光量との和に相当する値となる。なお、この露光動作により得られる画像は、カバーガラス２２の移動方向に薄く延びた塵埃による陰影が混入した画像となる。

一方、前記光透過率算出部６１により算出された各画素位置における光透過率について、次のような演算処理を行う。

まず、全体制御部３７は、カバーガラス２２の前記移動速度及び露光時間からカバーガラス２２の移動量を算出し、この移動量を画素数に換算する。この換算された画素数をｎとする。また、全体制御部３７は、百分率で表された光透過率の低下分を前記換算画素数ｎで除算し、この除算値を、前記水平方向に１画素ずつｎ画素まで移動した（ずらした）分布をそれぞれ求め、各画素について、移動画素数ごとに得られる当該画素に係る除算値を全て加算する。そして、この得られた加算値を小数に変換する。画素Ｇ_Nについての小数に変換した加算値をＰ_Nとすると、撮影画像における各画素の画素値を（１−Ｐ_N）で除算する。

この一連の処理を具体的な数値を当てはめて説明すると、例えば、水平方向に延びる或る画素列に属する１０個の画素Ｇ１〜Ｇ１０について、カバーガラス２２の移動前の位置（初期位置）に位置するときの光透過率の分布が図２２（ａ）に示すような分布になった場合を想定する。

すなわち、図２２（ｂ）に示すように、カバーガラス２２が前記初期位置に位置するときの画素Ｇ１，Ｇ２，Ｇ８〜Ｇ１０の光透過率を１００、画素Ｇ３の光透過率を８０、画素Ｇ４の光透過率を４０、画素Ｇ５の光透過率を５０、画素Ｇ６の光透過率を７０、画素Ｇ７の光透過率を９０とする。

この場合、図２２（ｂ）に示すように、塵埃の影響を受けたことによる光透過率の低下分は、画素Ｇ１，Ｇ２，Ｇ８〜Ｇ１０は０、画素Ｇ３は２０、画素Ｇ４は６０、画素Ｇ５は５０、画素Ｇ６は３０、画素Ｇ７は１０となる。

そして、カバーガラス２２の移動量から得られる前記換算画素数ｎが１０であった（カバーガラス２２を水平方向に１０画素分に相当する移動量だけ移動した）ものとすると、各画素の光透過率の低下分をこの換算画素数１０で除算する。各画素について得られる除算値を、図２２（ｂ）の矢印（１）で示す。

次に、この除算値を、画素Ｇ１〜Ｇ１０の並び方向（前記水平方向）に１画素ずつ１０画素分まで移動し、各移動画素数における各画素についての除算値を求める。例えば図２２（ｂ）の矢印（１）で示す各画素についての除算値を１画素分移動した分布を図２２（ｂ）の矢印（２）で示し、また、例えば図２２（ｂ）の矢印（１）で示す各画素についての除算値を２画素分移動した分布を図２２（ｂ）の矢印（３）で示す。

このようにして、各画素について、換算画素数１０画素分まで移動した除算値の分布を求め、さらに、各画素Ｇ１〜Ｇ１０において各除算値を加算する。この加算処理により得られた各画素Ｇ１〜Ｇ１０についての加算値を図２２の矢印（４）で示す。さらに、この加算値を小数に変換し、各画素Ｇ１〜Ｇ１０について（１−加算値）を演算し、各画素Ｇ１〜Ｇ１０の位置における撮影画像の各画素値を、対応する（１−加算値）で除算する。

そして、前述のようにカバーガラス２２を移動させながら撮像動作を行うことにより得られた撮影画像における各画素Ｇ１〜Ｇ１０の画素値をｄ₁〜ｄ₁₀とすると、図２２（ｃ）に示すように、例えば画素Ｇ５については、画素値ｄ₅を（１−０．１３（＝０．８７））で除算する。

この処理により、図２２の矢印（５）で示すように、カバーガラス２２を移動させながら撮像動作を行うことにより得られた撮影画像における各画素Ｇ１〜Ｇ１０の画素値が、矢印（６）で示すように、塵埃による影響を受けて画素値が大幅に低下していた画素Ｇ３〜Ｇ８の画素値を大きくすることができ、塵埃による影響を受けていた画素Ｇ１，Ｇ２，Ｇ９，Ｇ１０の位置における画像に対して平滑化することができる。

その結果、光透過率が非常に小さい塵埃がカバーガラス２２に付着している場合でも、撮影画像中の塵埃像が目立たなくなり、塵埃の影響が抑制された綺麗な撮影画像を得ることができる。

［３］前述のように塵埃除去動作を行っても除去できない（落下しない）塵埃は、比較的大きな付着力でカバーガラス２２に付着しているため、デジタルカメラ１の通常の使用によっては落下する可能性は低いと考えられるが、デジタルカメラ１の搬送時に該デジタルカメラ１に加わる振動や、デジタルカメラ１の使用中の落下により該デジタルカメラ１に加わる振動等によって、そのような塵埃がカバーガラス２２の表面から落下する可能性がある。

このとき、撮影時点が光透過率の算出時点から時間が経過しているときには、デジタルカメラ１が記憶している塵埃像と、実際の塵埃の付着状態とが一致していない場合がある。この場合、前記復元処理を行う必要のなくなった画素の画像（塵埃の影響を受けていた画素の画像）に対してまでその復元処理を行うこととなる。

その結果、第１の実施形態のように、塵埃により減衰された被写体光を受光したときの画素値を光透過率で除算するため、例えばデジタルカメラ１が記憶している塵埃像の部分に相当する画素値が周囲の画像の画素値に比して大きくなり、その塵埃像の部分に相当する画像が周囲の画像に比して明るくなるなど、被写体像に忠実な画像とならない虞がある。

そこで、前記変形形態［２］のように、撮像素子２０の露光動作中にカバーガラス２２を水平方向に移動させる構成を採用している場合には、この構成を利用して次のような処理を行うことで、最新の塵埃像を検出することができる。

図２３（ａ）は、撮像素子２０の露光動作中にカバーガラス２２を所定の方向（図２３ではＸ軸方向）に移動させて得た撮影画像の一例を示すものであり、図２３（ｂ）は、記憶部５４に記憶している塵埃像の一例を示すものである。

撮影者からの指示で撮影動作を行ったことにより、例えば図２３（ａ）に示す撮影画像が得られたものとすると、全体制御部３７は、この撮影画像を微分して図２３（ｃ）に示すように画像のエッジを抽出する。

そして、全体制御部３７は、そのエッジの延びる方向がカバーガラス２２の移動方向と一致し、且つカバーガラス２２の移動量と同一又はそれ以上の長さを有する画像を塵埃像の候補として抽出する。例えば図２３（ｃ）において、エッジＥ１〜Ｅ５が塵埃像の候補として抽出されたものとする。なお、画像の方向性を判断する手法としては、例えば座標上の点を直線に投影するハフ変換等の周知技術を採用することができる。

次に、全体制御部３７は、図２３（ｂ）に示す塵埃の記憶画像と、図２３（ｃ）に示すエッジとを比較し、塵埃Ｍ１〜Ｍ５の各記憶画像と各エッジとが対応するものであるか否かを判断する。例えば、図２３（ｃ）におけるエッジＥ１の撮影画像における位置は、記憶画像Ｍ１の撮影画像における位置を含むことから、該エッジＥ１は図２３（ｂ）に示す記憶画像Ｍ１と対応するものであると判断される。また、同様に、図２３（ｃ）におけるエッジＥ２，Ｅ３は、図２３（ｂ）に示す記憶画像Ｍ２，Ｍ３と対応するものである一方、記憶画像Ｍ４，Ｍ５に対応するエッジは図２３（ｃ）に示す撮影画像中には存在しないと判断される。

したがって、撮影画像のうち塵埃の記憶画像Ｍ１〜Ｍ３については前記復元処理を行い、一方、塵埃の記憶画像Ｍ４，Ｍ５については、光透過率の算出時点から撮影時点までの間に、この塵埃の記憶画像Ｍ４，Ｍ５に対応する塵埃がカバーガラス２２から落下（自然落下）したものと考えられるため、前記復元処理は行わない。

なお、図２３（ｃ）においては、記憶画像には無い塵埃像に対応するエッジＥ４’，Ｅ５’が新たに発生していることから、今回の撮影時点と最近の塵埃像の記憶時点との期間に、新たにカバーガラス２２に塵埃が付着したものと考えられる。このように、新たな塵埃がカバーガラス２２に付着したものと判断されるときは、全体制御部３７は、撮影終了後に自動的に塵埃の検出動作（各画素の位置における光透過率の算出動作）を行い、最新の塵埃像を記憶部５４に記憶する。

これにより、復元処理を行う必要のある画素の画像に対してのみ該復元処理を実行されるとともに、新たにカバーガラス２２に付着した塵埃による影響を前記復元処理で除去又は抑制することができ、被写体像に忠実な画像を得ることができる。

［４］前記変形形態［２］，［３］においては、撮影時におけるカバーガラス２２の移動量を一定としたが、塵埃の付着状態（塵埃の量を含む）に応じて変化させるようにしてもよい。塵埃による被写体光の光透過率の低下分を一定と仮定し、図２４（ａ）に示すように、その光透過率の低下分をＤ、塵埃の付着長さをＷ画素、撮影時におけるカバーガラス２２の移動量をＭ画素とする。なお、説明の簡単化のため、塵埃像は隣接画素にステップ的に移動するものと仮定する。

カバーガラス２２の各部位は、その移動期間中に、該移動が開始される前の初期位置と、Ｍ画素までステップ的に移動したときのＭ個の各ステップ位置との計（Ｍ＋１）個の位置に位置することとなり、前記光透過率の低下分Ｄに相当する画素値の低下分が、各位置で均等に分割されることになるから、前記カバーガラス２２の各部位が前記各位置に位置するときの各画素の位置における光透過率の低下分（分割低下分）は、Ｄ／（Ｍ＋１）となる。

そして、各画素の位置における光透過率の低下分は、前記カバーガラス２２の各部位が前記各位置に位置するときの当該画素の位置における光透過率の低下分（分割低下分）の和となる。ここで、各画素の位置における光透過率の分割低下分の和を求める場合に、各画素に対応するステップ数（カバーガラス２２の各部位がとり得る位置の数に相当）のうち最大値は、カバーガラス２２の移動量Ｍと塵埃の付着長さＷとの関係に応じて異なる。

図２４（ｂ）は、前記カバーガラス２２の各部位が前記各位置に位置するときの各画素の位置における光透過率の低下分を示す図である。図２４（ｂ）の矢印Ａで示すように、カバーガラス２２の移動量Ｍが（Ｗ−２）個までの範囲においては、前記ステップ数の最大値は（Ｍ＋１）個となり、カバーガラス２２の移動量Ｍが（Ｗ−１）個以上となると、前記ステップ数の最大値はＷ個となることが判る。

したがって、光透過率の低下分の和のうちの最大値Ｄ’は、
Ｄ’＝（Ｍ＋１）×｛Ｄ／（Ｍ＋１）｝ （Ｍ≦Ｗ−２のとき）
Ｄ’＝Ｗ×｛Ｄ／（Ｍ＋１）｝ （Ｍ≧Ｗ−１のとき）
となる。

したがって、前述したように、灰色などの均一な被写体の画像を撮像した場合に、ムラとして検知できる画素値の低下度合いは３〜５％程度と言われていることから、光透過率算出部６１及び塵埃サイズ検出部６２により、前記光透過率の低下分Ｄ及び塵埃の付着長さＷを求め、前記最大値Ｄ’が３〜５（％）となるように、カバーガラス２２の移動量Ｍを決定することにより、復元処理を行わなくても撮影画像中の塵埃の陰影を目立たないものにすることができる。なお、さらに復元処理を行えばより一層綺麗な撮影画像を生成することができる。

［５］塵埃の検出動作や復元処理は、デジタルカメラ１の電源投入時や交換レンズの装着直後、あるいは所定枚数撮影するごとに自動的に実行するようにしてもよい。また、塵埃除去動作も、この塵埃の検出動作に連動して自動的に実行するようにしてもよい。これにより、塵埃の影響の無い又は少ない綺麗な撮影画像を安定して生成することができるとともに、撮影者が塵埃検出動作や塵埃除去動作の開始の指示を行う必要がなくなり、手間が省けるため、デジタルカメラ１の操作性の向上に貢献することができる。

なお、塵埃の検出動作、塵埃の除去動作及び復元処理は、デジタルカメラ１側で自動的に開始するように構成した場合、塵埃の検出動作、塵埃の除去動作及び復元処理の各動作を択一的に実行の指示を行えるように構成してもよい。

［６］塵埃の除去動作を実施しても残存する塵埃が多かったりそのサイズが大きかったりする場合には、前述の復元処理を実行しても綺麗な画像が得られない虞がある。このような場合には、残存する塵埃像のサイズや画素値について所定の閾値を設定し、残存する塵埃像のサイズや画素値がこの閾値を超えたときに、撮影者による撮影動作を禁止し、専門家に修理やサービス（点検）を依頼するように促す構成としてもよい。

［７］第１の実施形態においては、塵埃の検出動作を行って、塵埃を検出した場合に塵埃の除去動作を行うようにしたが、デジタルカメラ１の使用者からの指示があると、塵埃の検出動作を行わず、直ぐに塵埃の除去動作を行うようにし、その後に、塵埃の検出動作を行うようにしてもよい。

［８］カバーガラス２２の移動態様（移動方向）は、水平方向（図４のＸ軸方向）に限られるものではなく、図４のＸ−Ｙ平面内において、例えばＹ軸方向やＸ軸及びＹ軸の双方に交差する斜め方向に移動したり、円形や矩形あるいは多角形等の種々の図形を描くように移動させたりしてもよい。

カバーガラス２２の接する塵埃の付着部位と該塵埃の重心との関係や塵埃の形状などにより、該塵埃が落下しやすい慣性力の方向が異なる。したがって、矩形あるいは多角形等のように複数の方向に慣性力が作用するようにカバーガラス２２を移動させると、塵埃がカバーガラス２２から落下する可能性を高くすることができる。

また、自然界においては、境界線（例えば地平線、水平線、建物の壁、木の幹等）など特徴となる像は水平方向や垂直方向の成分が多く、斜め方向や円形状の成分は少ないと言われている。したがって、カバーガラス２２を移動させて復元処理を行う前記変形形態［３］においては、前記のようにカバーガラス２２を円形や矩形あるいは多角形等の種々の図形を描くように移動させたときに、検出した円形や多角形の図形の像を塵埃の像と判断してもその判断が誤っている可能性は低い。

これにより、カバーガラス２２を円形や矩形あるいは多角形等の種々の図形を描くように移動させ、そのときに得られる像の形状について判断するだけで、塵埃の検出を行うことができ、前記復元処理における撮影画像の劣化の検出処理を容易に行うことができる。

［９］検出した塵埃像をＬＣＤ５に表示するようにしてもよい。この場合、光透過率の分布をＬＣＤ５に表示するようにしてもよいし、撮影画像に重ねて塵埃による陰影を所定の色（例えば比較的目立つ赤色等の色）で表示するようにしてもよい。

また、光透過率や塵埃の付着面積等を数値化して、画像の劣化度合いを予測し、撮影者に報知するようにしてもよい。これにより、撮影者が塵埃の付着状態を把握することができるため、塵埃除去や画像の復元処理、あるいはカメラ本体１ａ内の清掃・サービス依頼・撮影のやり直し等の要否を判断することができる。

［１０］前記復元処理は、デジタルカメラ１内で実行するものに限らず、パーソナルコンピュータなどの外部の電子機器で実行するようにしてもよい。

この場合、まず、デジタルカメラ１は撮影画像と、その撮影時点に対して最近の光透過率又はその撮影直後に検出した光透過率とを対応させて例えば記憶部５４に記憶させる。また、撮影時にカバーガラス２２を移動させている場合には、その移動量や移動速度等の情報も併せて前記記憶部５４等に記憶させる。

そして、パーソナルコンピュータにこの記憶部５４が装着されると、パーソナルコンピュータが前記記憶部５４から前記撮影画像等を読み出し、所定のプログラムにしたがって前記復元処理を行う。これにより、操作者は、ＬＣＤ５より大きな画面で、塵埃による撮影画像の劣化具合を確認しながら復元処理の要否を判断することができる。

［１１］前記第１の実施形態では、カバーガラス２２上の塵埃除去動作を行う場合に、カバーガラス２２の振動の振幅は、圧電素子の積層方向における伸縮量に略同等となるが、加振機構２３に出力する駆動信号を一定のままで、この振幅より大きな振幅値でカバーガラス２２を振動させたい場合には、例えば、図２５に示すような構造を採用するとよい。

図２５（ａ）に示すように、本実施形態では、前記第１の実施形態のように加振機構２３（圧電素子）を直接カバーガラス２２に当接させた状態で、該加振機構２３の伸縮運動（振動）をカバーガラス２２に伝達するのではなく、加振機構２３の伸縮運動（振動）を梃子の原理を用いて間接的にカバーガラス２２に伝達する構成とされている。

本実施形態の加振機構２３’は、第１の実施形態の加振機構２３と同様の構成を有する積層型圧電体６６（以下、単に圧電体６６という）と、後述するアーム部材６７とを有して構成されており、圧電体６６は、その圧電素子の積層方向に平行な軸がカバーガラス２２の表面又は該表面に平行な平面に対して平行となるように、一方の端部が固定された状態で設置されている。

また、アーム部材６７は、圧電体６６の伸縮運動（振動）を梃子の原理を用いて間接的にカバーガラス２２に伝達するための部材であり、比較的長尺の基部６７ａと、該基部６７ａの各端部から突設された突出部６７ｂ，６７ｃとを有する「コ」字型に構成されている。また、アーム部材６７は、一方の突出部６７ｂの先端が加振機構２３の他端部に、また、他方の突出部６７ｃの先端がカバーガラス２２の一端側面に当接されており、基部６７ａの長さ方向における中央位置より加振機構２３側に偏心した位置に設けられた回転軸６８により回転自在に支持されている。

この構成により、図２５（ｂ）に示すように、アーム部材６７が回転軸６８を中心として回転したとき、カバーガラス２２の一端側面に当接する側の突出部６７ｃの変位量Ｘ２が、加振機構２３の一端部に当接する側の突出部６７ｂの変位量Ｘ１より大きくなる（Ｘ２＞Ｘ１）ため、カバーガラス２２を圧電体６６の振動振幅より力学的に大きく振動させることができる。

なお、振幅の増幅率Ｘ２／Ｘ１は、回転軸６８の位置からアーム部材６７の各突出部６７ｂ，６７ｃまでの距離Ｈ１，Ｈ２の比Ｈ２／Ｈ１に応じて決定するものであり、必要なカバーガラス２２の変位量に基づいて設定するとよい。

［１２］塵埃除去のためのカバーガラス２２への衝撃の付与やその駆動を行う構成は、前記第１の実施形態や変形形態［１１］のように圧電素子を用いて構成したものに限らず、例えば次のような構成を有するものであってもよい。図２６は、カバーガラス２２の駆動や加振を行う構成の他の形態の一例を示す図である。

図２６に示すように、本実施形態におけるカバーガラス２２の加振機構２３”は、モータ６８と偏心カム６９とを備えて構成されており、カバーガラス２２のＸ軸方向における一端側面の近傍に配設されている。

偏心カム６９は、所定の部位においてモータ６８の駆動軸６８ａに連結されており、該モータ６８の作動によりその連結部分を回転中心として回転する。また、偏心カム６９は、外周面の各部位と前記回転中心Ｏとの距離の関係が一方の周方向に向かって連続的に大きくなる形状を有した部材であり、その外周面がカバーガラス２２の前記一端側面に当接した状態で設置されている。

カバーガラス２２の他端側面には、該カバーガラス２２を偏心カム６９側に付勢する付勢手段としての機能を有するコイルばね７０が取り付けられており、このコイルばね７０による付勢力によって、カバーガラス２２の前記一端側面が偏心カム６９の外周面に摺接する。

図２７は、偏心カム６９の回転動作に応じたカバーガラス２２の移動の状態を示す図であり、図２７（ａ−１）〜（ａ−４）は、カバーガラス２２の前記一端側面と当接する偏心カム６９の部位に応じた該カバーガラス２２のＸ軸方向における位置の変化をそれぞれ図２６の上側からみて示した図、図２７（ｂ）は、カバーガラス２２の位置変化を示すグラフであり、横軸は時刻ｔ、縦軸は、図２７（ａ−３）におけるカバーガラス２２の位置を基準とする該カバーガラス２２のＸ軸方向（図２７（ａ）の右側を正とする）における位置である。

図２７（ａ−１）〜（ａ−４）に示すように、偏心カム６９の外周の各部位のうち、前記回転中心Ｏとの距離が最も小さい部位をＨ１、前記回転中心Ｏとの距離が最も大きい部位をＨ２とすると、図２７（ａ−１）に示すように、偏心カム６９の前記部位Ｈ１がカバーガラス２２の前記一端側面に当接するとき（図２７（ｂ）の時刻ｔ１）には、カバーガラス２２は図２７（ａ）の最も右側に位置し、この状態から偏心カム６９が上から見て反時計回りに回転していくと、カバーガラス２２の一端側面と当接する偏心カム６９の部位と回転中心Ｏとの距離が大きくなるため、図２７（ａ−２）に示すように、カバーガラス２２は図２７（ａ）の左側（Ｘ軸負方向）に移動していく。図２７（ａ−２）に示す状態は、図２７（ｂ）の時刻ｔ１〜ｔ２の間の一状態を示している。

そして、さらに偏心カム６９が回転し、図２７（ａ−３）に示すように、前記回転中心Ｏとの距離が最も大きくなる偏心カム６９の部位Ｈ２がカバーガラス２２の一端側面と当接すると（図２７（ｂ）の時刻ｔ２）、カバーガラス２２はとり得る位置の中で最も左側に位置し、さらに偏心カム６９が回転して、図２７（ａ−４）に示すように、前記偏心カム６９の部位Ｈ２がカバーガラス２２の一端側面から離れる（図２７（ｂ）の時刻ｔ３）と、カバーガラス２２の一端側面と対向する偏心カム６９の部位の径が急激に変化するため（部位Ｈ１，Ｈ２間の段差のため）、カバーガラス２２は、コイルばね７０の付勢力により短時間の間に図２７（ａ）の右側に移動し、図２７（ａ−１）の状態となる（図２７（ｂ）の時刻ｔ４）。

この構成によれば、カバーガラス２２を比較的低速でＸ軸方向に移動させる期間と、カバーガラス２２に非常に高速でＸ軸方向に移動させる期間とを有している。したがって、本実施形態の加振機構２３’においても、撮影時に行うカバーガラス２２の比較的低速の移動と、カバーガラス２２に付着している塵埃の除去を行うべく該カバーガラス２２に付与する衝撃的な移動（変位）との両方を実現することができる。

［１３］一眼レフレックスタイプのデジタルカメラ１においては、レンズの形状や特性あるいは絞り交換レンズ２ごとの光透過率の演算処理を容易にするため、撮像素子２０の受光面に対する発光部５８の光学位置を、使用頻度の高い標準の交換レンズ２の絞りの前記受光面に対する光学位置と略一致させようにするとよい。

［１４］本件が課題とするカメラ本体１Ａ内に侵入した塵埃の付着の対象物は、前記カバーガラス２２に限られるものではなく、交換レンズ２をカメラ本体１Ａから取り外したときに外部に露出する部材や、撮影光学系３８と撮像素子２０との間の光路上に配置される部材全てを含む。

例えば、被写体光の近赤外領域の波長成分を除去する干渉膜や光を吸収する色素を用いた赤外カットフィルタ、複屈折現象を用いて被写体光から所定以上の周波数成分を除去するハイカットフィルタ等を含む。

［１５］カバーガラス２２に付着している塵埃のサイズ等を検出する際に、カバーガラス２２に光を照射する発光部５８や該発光部５８からの光を拡散させるレンズ５９の配設位置は、前記第１の実施形態における位置に限られず、例えば図２８に示すように、交換レンズ２が取り付けられるカメラ本体１Ａのレンズマウント７１の背後にスペースが或る場合には、そのスペースにそれらを配設してもよい。

これにより、発光部５８やレンズ５９がカバーガラス２２に対向するため、レンズ５９から拡散された照射光を屈折させる必要が無くなり、前記第１の実施形態において設けられていた小ミラー６０が不要となる。

この場合、カバーガラス２２に対し補助光が撮影光学系３８の光軸とは異なる方向（斜め方向）から照射されるため、塵埃の大きさや検出位置が撮影時のものと異なるが、発光部５８からカバーガラス２２までの距離や、発光部５８から出力される補助光の光軸と、撮影光学系３８の光軸とのずれに基いて、この補助光が照射された場合の塵埃像を、絞り４３の位置から撮影光学系３８の光軸方向にカバーガラス２２に補助光が照射された場合の塵埃像に補正することが可能である。

また、図２９（ａ）に示すように、前記発光部５８やレンズ５９をレンズマウント７１の背後の左右２箇所に設けると、以下に説明するように、光軸方向（図４に示すＺ軸方向）における塵埃の位置を検出することも可能となる。

図２９（ｂ），（ｃ）は、発光部５８等をレンズマウント７１の背後の左右２箇所に設けた場合に、この光軸方向における塵埃の位置を検出する方法を説明するための図である。なお、本実施形態では、発光部５８Ｌ及び発光部５８Ｒと塵埃との間の光軸方向における距離は同一であるものとし、また、カバーガラス２２だけでなくハイカットフィルタ等のフィルタ類も該カバーガラス２２に対して光軸方向に所定の距離を介して配置されているものとする。

図２９（ａ）に示すように、全体制御部３７は、発光部５８Ｌと発光部５８Ｒとを順次（択一的に）点灯し、それぞれの点灯時において撮像素子２０に撮像動作を行わせる。この撮像動作により得られた画像に含まれる塵埃像は、図２９（ｂ）に示すように、左右方向に異なる位置に現れる。なお、図２９（ｂ）の上側の図は、発光部５８Ｌを点灯して撮像動作を行ったときの撮影画像を示し、下側の図は、発光部５８Ｒを点灯して撮像動作を行ったときの撮影画像を示している。

そして、全体制御部３７は、両撮影画像から同一のサイズ及び輪郭を有する塵埃像を検出し、図２９（ｂ）に示すように、それぞれ検出された塵埃像の重心位置Ｇ_L，Ｇ_R、及び両重心位置Ｇ_L，Ｇ_R間の間隔ｒを算出する。ここで、この両重心位置Ｇ_L，Ｇ_Rの間隔ｒは、周知技術である三角測距の原理により、光軸方向における撮像素子２０の受光面から塵埃までの距離と比例関係（１対１で対応する関係）にある。

図２９（ｃ）は、撮像素子２０の受光面から光軸方向に距離Ｘ１だけ離間した位置にカバーガラス２２が、また、撮像素子２０の受光面から光軸方向に距離Ｘ２（＜Ｘ１）だけ離間した位置にハイカットフィルタ７２がそれぞれ配置され、カバーガラス２２上に塵埃Ｍ１が、ハイカットフィルタ７２上に塵埃Ｍ２が付着している場合において、発光部５８Ｌを点灯して撮像動作を行ったときに得られる撮影画像中に含まれる塵埃Ｍ１の像の重心位置Ｇ_L1と、発光部５８Ｒを点灯して撮像動作を行ったときに得られる撮影画像中に含まれる塵埃Ｍ１の像の重心位置Ｇ_R1と、発光部５８Ｌを点灯して撮像動作を行ったときに得られる撮影画像中に含まれる塵埃Ｍ２の像の重心位置Ｇ_L2と、発光部５８Ｒを点灯して撮像動作を行ったときに得られる撮影画像中に含まれる塵埃Ｍ２の像の重心位置Ｇ_R2とを示している。

前述したように、発光部５８Ｌと発光部５８Ｒとを順次点灯し、それぞれの点灯時において得られた撮影画像中にそれぞれ含まれる各塵埃像の重心位置間の間隔は、光軸方向における撮像素子２０の受光面から塵埃までの距離と１対１で対応する関係にあることから、両重心位置Ｇ_L1，Ｇ_R1の間隔ｒ₁は、撮像素子２０とカバーガラス２２との光軸方向における距離Ｘ１に対応し、また、両重心位置Ｇ_L2，Ｇ_R2の間隔ｒ₂は、撮像素子２０とハイカットフィルタ７２との光軸方向における距離Ｘ２に対応する。

このことから、発光部５８Ｌと発光部５８Ｒとを順次点灯し、それぞれの点灯時において撮像素子２０に撮像動作を行わせたときに得られる撮影画像について、その各撮影画像に含まれる両塵埃像の重心位置の間隔が例えばｒ₁であったとすると、その塵埃像を形成した塵埃は、カバーガラス２２上に付着していると判断することができ、また、各撮影画像に含まれる両塵埃像の重心位置の間隔が例えばｒ₂であったとすると、その塵埃像を形成した塵埃は、ハイカットフィルタ７２上に付着していると判断することができ、さらには、撮影画像に含まれる両塵埃像の重心位置の間隔がｒ₁でもｒ₂でもなかった場合には、カバーガラス２２及びハイカットフィルタ７２以外の付着対象物に塵埃が付着しているものと判断することができる。

このように、発光点を撮像素子２０の受光面と平行な面上に複数設けることで、光軸方向（図４に示すＺ軸方向）における塵埃の位置を検出することができ、その結果、塵埃が付着している対象物に応じた所定の処置方法を選択することができる。

撮像装置の第１の実施形態に係るデジタルカメラの構成を示す正面図である。 デジタルカメラの構成を示す背面図である。 デジタルカメラの内部構成を示す図である。 撮像ユニットの構造を示す分解斜視図である。 （ａ）は、加振機構に印加する正弦波の駆動信号の波形と、この正弦波の駆動信号を印加した場合の加速度の変化とを示すグラフであり、（ｂ）は、加振機構に印加するパルス波の駆動信号の波形と、このパルス波の駆動信号を印加した場合の加速度の変化を示すグラフである。 カメラ本体に交換レンズが装着された状態でのデジタルカメラ全体の電気的な構成を示すブロック図である。 補助光照射部の構成を示す斜視図である。 全体制御部により行われる、カバーガラスに付着した塵埃に関する一連の処理を示すフローチャートである。 全体制御部により行われる、カバーガラスに付着した塵埃に関する一連の処理を示すフローチャートである。 一定の時間間隔でカバーガラスの移動及び撮像素子の撮像動作を行わせた場合に、該撮像素子におけるＸ軸方向に並ぶ或る画素列に属する画素の画素値を示すグラフである。 カバーガラスの表面に塵埃が付着している場合に、撮像素子に対する該塵埃の投影状態を示す斜視図である。 カバーガラスの表面に塵埃が付着している場合に、撮像素子に対する該塵埃の投影状態を示す側面図である。 撮像素子におけるＸ軸方向に並ぶ或る画素列に属する各画素の位置における光透過率の分布の一例を示すグラフである。 撮像素子におけるＸ軸方向に並ぶ或る画素列に属する各画素についての光透過率の分布を示す図である。 各画素の位置におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光の透過率を得るための補間処理を説明するための図である。 欠落している色成分の画素値を周囲の画素の画素値を用いた補間処理により導出する方法を説明するための図である。 補間処理により得られた各画素の位置における各色成分の光透過率の分布を示す図である。 カバーガラスの移動ピッチを画素ピッチと同一とした場合に、塵埃像のサイズについては画素の２倍に相当するサイズの塵埃像まで、隣接する塵埃像間の間隔については画素の２倍に相当する間隔の付着状態までについて、各画素の位置における光透過率を算出することができる理由を説明するための図である。 撮影時に撮像素子に投影される塵埃像のサイズを導出する方法を説明するための図である。 カバーガラスの表面位置での光の透過率の分布を導出する方法を説明するための図である。 撮影光学系の光軸を通るＸ−Ｚ断面をみた場合において、撮影時における画素位置と光透過率との関係を示す図である。 水平方向に延びる或る画素列に属する１０個の画素Ｇ１〜Ｇ１０について、カバーガラスが初期位置に位置するときの光透過率の分布の一例を示す図である。 （ａ）は、撮像素子の露光動作中にカバーガラスを所定の方向に移動させて得た撮影画像の一例を示すものであり、（ｂ）は、記憶部に記憶している塵埃像の一例を示すものである。 撮影時におけるカバーガラスの移動量を塵埃の付着状態（塵埃の量を含む）に応じて変化させる場合の光透過率の算出方法を説明するための図である。 加振機構に出力する駆動信号を一定のままで、圧電素子の積層方向における振動の振幅より大きな振幅値でカバーガラスを振動させるための構造の一例を示す図である。 カバーガラスの駆動や加振を行う構成の他の形態の一例を示す図である。 偏心カムの回転動作に応じたカバーガラスの移動の状態を示す図である。 カバーガラスに光を照射する発光部や該発光部からの光を拡散させるレンズの他の配設形態を示す図である。 発光部やレンズをレンズマウントの背後の左右２箇所に設けた構成及び光軸方向における塵埃の位置の検出方法を説明するための図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１Ａ カメラ本体
２ 交換レンズ（レンズユニット）
６ａ 塵埃除去ボタン
１９ 撮像ユニット
２０ 撮像素子
２１ パッケージ
２２ カバーガラス
２３ 加振機構
２４ 圧接部材
２６ 捕捉部材
３８ 撮影光学系
５６ 塵埃除去部
５７ 補助光照射部
５８ 発光部
５９ レンズ
６０ 小ミラー
６１ 光透過率算出部
６２ 塵埃サイズ検出部
６３ 塵埃除去制御部
６４ 復元処理部
６５ 記憶部

Claims (8)

1. 被写体の光像を結像する撮影光学系と前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された撮像素子との間の光路上に配設された塵埃付着対象体に付着した塵埃を除去するための塵埃除去装置であって、
   前記塵埃付着対象体は、所定の方向に変位可能に構成されており、
   所定の部材を用いて前記塵埃付着対象体に対し前記所定の方向の衝撃を加える衝撃付与手段を備えることを特徴とする塵埃除去装置。
2. 前記衝撃付与手段は、
   駆動信号が印加されることにより伸縮する電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子にパルス状の駆動信号を出力する駆動信号出力手段とを備え、
   前記駆動信号出力手段により印加されたパルス状の駆動信号により発生する前記電気機械変換素子の伸縮動作を前記衝撃として前記塵埃付着対象体に伝達することを特徴とする請求項１に記載の塵埃除去装置。
3. 前記衝撃付与手段は、
   前記塵埃付着対象体と当接する当接部材と、
   前記塵埃付着対象体を前記当接部材に付勢する付勢手段とを備え、
   前記当接部材の形状又は変位を利用して前記塵埃付着対象体に対し前記所定の方向の衝撃を発生させることを特徴とする請求項１に記載の塵埃除去装置。
4. 前記衝撃付与手段に動作を開始させる指示を入力するための入力操作手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の塵埃除去装置。
5. 前記撮像素子の撮像動作により得られる画像を用いて塵埃付着対象体上の塵埃の有無を検知する検知手段と、
   前記検知手段により塵埃付着対象体上の塵埃の存在が検知されると、前記衝撃付与手段に動作を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の塵埃除去装置。
6. 被写体の光像を結像する撮影光学系を備えたレンズユニットと、
   前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された撮像素子を備えた装置本体とを備え、
   前記レンズユニットが前記装置本体に対して着脱可能に構成された撮像装置であって、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の塵埃除去装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
7. 被写体の光像を結像する撮影光学系を備えたレンズユニットと、
   前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された撮像素子、前記撮像素子を収納するパッケージ、及び前記撮像素子と前記撮影光学系との間の光路上に配設され、所定の方向に変位可能に前記パッケージに支持されたカバーガラスを備えてなる撮像ユニットを有する装置本体とを備え、
   前記レンズユニットが前記装置本体に対して着脱可能に構成された撮像装置であって、
   前記塵埃付着対象体は、前記カバーガラスであり、請求項１ないし５のいずれかに記載の塵埃除去装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
8. 前記塵埃付着対象体の表面に、該表面への塵埃の付着力を低減させるための塵埃付着防止用コーティング層が形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。

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