JP3826878B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラなどの撮像装置においては、撮像素子表面などに存在する異物（ゴミなど）が画像に写り込んでしまうという問題がある。特に、レンズ交換式のデジタルカメラにおいては、レンズの着脱等に伴い、ゴミなどの異物が撮像装置の内部に侵入し易いため、上記のような事態が発生しやすい。このようなゴミは、画像を劣化させてしまうため、除去することが好ましい。
【０００３】
このような異物除去技術としては、たとえば特許文献１が存在する。この特許文献１では、ＣＣＤ撮像素子に対する照明部材（バックライト）がカメラの内部に設けられており、照明部材による光照射を伴って撮像された画像に基づいて異物の位置が検出される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１２３１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、高コスト部材である照明部材を異物の検出のためにわざわざ設ける必要があるため、コストアップにつながるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、撮像素子表面などに存在する異物（ゴミ等）をより簡易に検出することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、撮像装置であって、撮影光学系からの被写体像を光電変換を用いて撮像する撮像素子と、前記撮像素子による撮像動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、互いに異なる複数の画像を前記撮像素子によって取得し、前記複数の画像にわたる不変部分を異物領域として検出し、当該異物領域に基づいて異物の位置を求めることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、検出された前記異物領域を補正した画像を生成し、当該補正後の画像を記録することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る撮像装置において、前記複数の画像は、撮像時の焦点位置または露出値が互いに相違する状態で取得されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記異物の検出結果を表示する表示手段、をさらに備え、前記撮影光学系は、前記撮像装置の本体に設けられたレンズ装着部に対して着脱自在な撮影レンズを有しており、前記表示手段は、前記撮像素子における前記異物の位置を、前記撮像素子の清掃作業者が前記本体の前記レンズ装着部側に設けられた開口部から前記撮像素子を見るときと同じ状態で表示することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２の発明に係る撮像装置において、前記複数の画像は、適正化された撮影パラメータで撮影された記録用の第１画像と異物検出用の参照画像である第２画像とを含み、前記制御手段は、前記第１画像における前記異物領域に対する補正を施し、補正後の第１画像を記録することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜Ａ．構成＞
図１〜図３は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１（撮像装置）の外観の概略構成を示す図である。図１はデジタルカメラ１の平面図、図２は図１のII−II位置から見た断面図、図３はデジタルカメラ１の背面図に相当する。
【００１４】
これらの図に示すように、デジタルカメラ１は、略直方体状をしているカメラ本体部２と、カメラ本体部２に着脱可能に装着される撮影レンズ３（撮影光学系）とを備えている。図１に示すように、デジタルカメラ１は撮影画像を記録するメモリカード８が着脱可能に収納されるようになっている。また、デジタルカメラ１は、４本の単三形乾電池Ｅ１〜Ｅ４を直列接続する電源電池Ｅを駆動源としている。
【００１５】
図２に示すように、ズームレンズである撮影レンズ３はレンズ群３０を備えている。ここでは、撮影レンズ３として２群ズームレンズを示しており、レンズ群３０は、大きく２つのレンズ群３００，３０１に分類される。なお、図２および図３においては、図示の都合上、レンズ群３００，３０１をそれぞれ一枚のレンズとして示している。ただし、実際には各レンズ群３００，３０１は、一枚のレンズに限定されず、複数枚のレンズの集合体として構成されていても良い。
【００１６】
一方、カメラ本体部２の内部には、レンズ群３００を駆動するためのモータＭ１、およびレンズ群３０１を駆動するモータＭ２とが設けられている。これらのモータＭ１，Ｍ２の駆動により、レンズ群３００，３０１を互いに独立して光軸方向に移動することによって、撮影レンズ３のズーム倍率の変更を行うことが可能である。また、これらのモータＭ１，Ｍ２を用いて、レンズ群３００，３０１を駆動することによって、撮影レンズ３の合焦状態を変更すること、すなわち、フォーカス動作を行うことが可能である。
【００１７】
また、撮影レンズ３のレンズ群３０の後方位置の適所にカラー撮像素子３０３が設けられている。カラー撮像素子３０３は、ＣＣＤからなるエリアセンサの各画素の表面に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた単板式カラーエリアセンサで構成される。このカラー撮像素子（以下、単に「ＣＣＤ」とも称する）３０３は、例えば、水平方向２５６０画素、縦方向１９２９０画素の約５００万画素を有している。
【００１８】
カメラ本体部２の前面には、図１のようにグリップ部Ｇが設けられ、カメラ本体部２の上端点の適所にポップアップ形式の内蔵フラッシュ５が設けられている。また、図３の如く、カメラ本体部２の上面にはシャッタボタン９が設けられている。このシャッタボタン９については、フォーカス調整用などのトリガーとして用いる半押し状態（以下、状態Ｓ１とも称する）と、記録用撮影のトリガーとして用いる全押し状態（以下、状態Ｓ２とも称する）とを検出し、判別する機能を有している。
【００１９】
一方、カメラ本体部２の背面には、電子ビューファインダ（以下、「ＥＶＦ」）２０と液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」）１０とが設けられている。なお、光学ファインダーとは異なり、撮影待機状態においてＣＣＤ３０３からの画像信号のライブビュー表示を行うＥＶＦ２０とＬＣＤ１０とがファインダーとしての機能を担っている。
【００２０】
また、ＬＣＤ１０は記録モードにおいて撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてメモリカード８に記録された撮影画像を再生表示することなどが可能である。
【００２１】
カメラ本体部２の背面左方には、電源スイッチ１４が設けられている。電源スイッチ１４はスライドスイッチからなり、接点を上側の「ＯＦＦ」位置に設定すると電源がオフになり、接点を下側の「ＯＮ」位置に設定すると電源がオンになるとともに動作モードが記録モードに設定される。
【００２２】
カメラ本体部２の背面右方には、４連スイッチ１５が設けられている。４連スイッチ１５は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の４方向のボタンＳＵ、ＳＤ、ＳＬ、ＳＲを押下することによって各種操作を行うことが可能となっている。例えば、ＬＣＤ１０に表示されるメニュー画面で選択された項目を変更したり、インデックス画面で選択された再生対象のコマを変更するためのスイッチとして機能する。また、記録モードにおいて左右方向のボタンＳＬ，ＳＲは、ズーム倍率を変更するためのスイッチとして機能する。具体的には、モータＭ１，Ｍ２の駆動により２つのレンズ群３００，３０１の相対的な位置関係が変更されることによって、ズーム倍率が変更される。より詳細には、右方向スイッチＳＲを押下するとワイド側に連続的に移動し、左方向スイッチＳＬを押下するとテレ側に連続的に移動する。
【００２３】
また、４連スイッチ１５の下方には、取消スイッチ３３、実行スイッチ３２、メニュー表示スイッチ３４及びモード切替スイッチ３１等のスイッチ群１６が設けられている。取消スイッチ３３は、メニュー画面で選択された内容を取り消すためのスイッチである。実行スイッチ３２は、メニュー画面で選択された内容を確定するまたは実行するためのスイッチである。メニュー表示スイッチ３４は、ＬＣＤ１０にメニュー画面を表示させたり、メニュー画面の内容を切り換えたりするためのスイッチである。モード切替スイッチ３１は、デジタルカメラ１における動作モードの切り替えスイッチである。
【００２４】
このデジタルカメラ１は、「記録モード」と「再生モード」と「異物検出モード」と「異物補正モード」とを有している。「記録モード」は、通常の写真撮影の機能を果たすモードであり、撮影モード（ないし通常撮影モード）とも称するモードである。「再生モード」は、記録画像をＬＣＤ１０に再生するモードである。「異物検出モード」は、ＣＣＤ３０３の表面等に存在する異物を検出するモードである。この異物検出モードでは、検出された異物の存在位置がＬＣＤ１０に表示される。「異物補正モード」は、撮影中に異物を検出し、補正した後の画像を記録するモードである。起動時には、自動的に記録モードが選択されているが、モード切替スイッチ３１を押下する毎にモードを循環的に切り替えることができる。
【００２５】
次に、デジタルカメラ１の内部構成について説明する。図４は、デジタルカメラ１の構成を示す機能ブロック図である。
【００２６】
撮影レンズ３は、レンズ群３００，３０１とともに、内部に透過光量を調節するための絞り３０２を備えている。なお、図４においては、図示の都合上、絞り３０２がレンズ群３０１の後側に配置されるように示しているが、絞り３０２の配置はこのようなものに限定されない。たとえば、絞り３０２は、レンズ群３０１（ないし３００）の内部に設けられていても良く、または、両レンズ群３００，３０１の間に設けられていてもよい。
【００２７】
ＣＣＤ３０３（撮像素子）は、撮影レンズ３を通して入射された被写体からの光を所定の露光時間だけ受光して画像信号に光電変換して取り込む。ＣＣＤ３０３は、光電変換後の画像信号を信号処理部１２０に出力する。このようにして、撮影レンズ３からの被写体像が画像として取得される。
【００２８】
信号処理部１２０は、ＣＣＤ３０３から出力される画像信号に所定のアナログ信号処理及びデジタル信号処理を行うものである。画像信号の信号処理は画像データを構成する各画素の受光信号毎に行われる。信号処理部１２０は、アナログ信号処理回路１２１、Ａ／Ｄ変換回路１２２、画像処理回路１２４、及び画像メモリ１２６を備えている。
【００２９】
アナログ信号処理回路１２１はアナログ信号処理を行うものであり、主にＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路及びＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路からなり、ＣＣＤ３０３から出力される画素信号のサンプリングノイズの低減と信号レベルの調整を行う。ＡＧＣ回路におけるゲインコントロールには、絞り３０２の絞り値とＣＣＤ３０３の露光時間とで適正露出が得られなかった場合の撮影画像のレベル不足を補償する場合も含まれる。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換回路１２２はアナログ信号処理回路１２１から出力されるアナログ信号である画素信号（画像信号）をデジタル信号である画素データ（画像データ）に変換するものである。Ａ／Ｄ変換回路１２２は各画素で受光された画素信号を、例えば、１０ビットのデジタル信号に変換し、０〜１０２３の階調値を有する画素データとする。変換後の画素データ（画像データ）は、画像メモリ１２６に一旦格納される。
【００３１】
画像処理回路１２４は、Ａ／Ｄ変換後のデジタルデータとしての画素データに対して、各種の画像処理を施す。具体的には、画像処理回路１２４は、黒レベル補正回路、ＷＢ（ホワイトバランス）回路、カラーバランス評価回路、画素補間回路、色補正回路、γ補正回路、色分解回路、空間フィルタ、解像度変換回路、圧縮伸長処理回路等を有している。このうち、黒レベル補正回路は、Ａ／Ｄ変換後の画像データの黒レベルを補正する回路である。また、ＷＢ回路は撮影画像のホワイトバランスを調整するものである。ＷＢ回路は、カラーバランス評価回路による撮像画像のカラーバランスに関する評価結果等を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素データのレベルを変換する。画素補間回路は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類の色フィルタが分散配置されたベイヤー配列を有するＣＣＤ３０３において、各画素位置における３つの色成分Ｒ，Ｇ，Ｂのうち実際には存在しない２つの色成分を補間により求める回路であり、色補正回路は、フィルタの分光感度特性を補正する回路である。γ補正回路は画素データのγ特性を補正する回路であり、予め設定されたγ補正用テーブル等を用いて各画素データのレベルを補正する。色分解回路は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）信号を（Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂ）信号に変換する回路である。空間フィルタはローパスフィルタおよびハイパスフィルタ等を用いてエッジ強調などの各種のフィルタ処理を行う回路である。解像度変換回路は所望の解像度に変換する回路であり、圧縮伸長処理回路はＪＰＥＧ等の所定形式のデータへの圧縮処理、およびその逆の伸長処理を行う回路である。
【００３２】
画像メモリ１２６は画像データを一時保持するメモリである。画像メモリ１２６は２フレーム分以上の画像データを格納し得る記憶容量を有しており、たとえば、２フレーム分、詳細には５００万画素×２＝１０００万画素分の画像データを格納する記憶容量を有している。また、画像処理回路１２４における各処理は、画像メモリ１２６に格納された画像データに対して施される。
【００３３】
発光制御部１０２は、全体制御部１５０から入力される発光制御信号に基づいてフラッシュ（照明光源）５の発光を制御する。発光制御信号には発光準備の指示、発光タイミング及び発光量等が含まれる。
【００３４】
レンズ制御部１３０は撮影レンズ３内のレンズ群３００，３０１および絞り３０２の各部材の駆動を制御するものである。レンズ制御部１３０は、絞り３０２の絞り値を制御する絞り制御回路１３１と、モータＭ１，Ｍ２を駆動することによりズームの変倍率を変更する（言い換えれば画角を変更する）ズーム制御回路１３２と、モータＭ１，Ｍ２を駆動することによりフォーカス制御を行うフォーカス制御回路１３３とを備えている。
【００３５】
絞り制御回路１３１は全体制御部１５０から入力される絞り値に基づいて絞り３０２を駆動し、その開口量を当該絞り値に設定する。フォーカス制御回路１３３は全体制御部１５０から入力されるＡＦ制御信号に基づいてモータＭ１，Ｍ２の駆動量を制御し、レンズ群３００，３０１を焦点位置に設定する。ズーム制御回路１３２は、４連スイッチ１５による入力等に応じて全体制御部１５０から入力されるズーム制御信号に基づいて、モータＭ１，Ｍ２を駆動してレンズ群３００，３０１を移動させる。これによって、ズームの状態が、ワイド側あるいはテレ側へと移動する。
【００３６】
表示部１４０は、ＬＣＤ１０及びＥＶＦ２０への表示を行うものである。表示部１４０には、ＬＣＤ１０、ＥＶＦ２０とともに、ＬＣＤ１０に再生表示されるの画像データのバッファメモリとなるＬＣＤＶＲＡＭ１４１及びＥＶＦ２０に再生表示される画像データのバッファメモリとなるＥＶＦＶＲＡＭ１４２を備えている。
【００３７】
撮影待機状態においては、ＣＣＤ３０３により１／３０（秒）毎に撮影された画像（ライブビュー用画像）の各画素データが、信号処理部１２０による所定の信号処理を施された後、画像メモリ１２６に一時記憶される。そして、全体制御部１５０によって読み出され、データサイズが調整された後にＬＣＤＶＲＡＭ１４１及びＥＶＦＶＲＡＭ１４２に転送され、ＬＣＤ１０及びＥＶＦ２０にライブビュー表示として表示される。これによりユーザは、被写体像を視認することができる。また、本撮影直後には、ＬＣＤ１０に本撮影による画像（アフタービュー画像）が一定期間表示される。さらに、再生モードにおいては、メモリカード８から読み出された画像が全体制御部１５０によって所定の信号処理が施された後に、ＬＣＤＶＲＡＭ１４１に転送され、ＬＣＤ１０に再生表示されることとなる。
【００３８】
操作部１０１は、上述したカメラ本体部２に設けられた撮影や再生に関する操作部材の操作情報を全体制御部に入力するものである。操作部１０１から入力される操作情報にはシャッタボタン９、電源スイッチ１４、４連スイッチ１５及びスイッチ群１６等の各操作部材の操作情報が含まれる。
【００３９】
また、手ぶれ補正部１１１は、カメラ撮影時の手ぶれを補正する機能を有している。具体的には、手ぶれ補正部１１１は、ジャイロ等からの検出信号に基づいて、その手ぶれ振動を抑制するようにＣＣＤ３０３を変位させることにより、その手ぶれを補正する。
【００４０】
全体制御部１５０は、マイクロコンピュータからなり、撮影機能及び再生機能を集中制御するものである。全体制御部１５０にはカードインターフェース１０３を介してメモリカード８が接続されている。また、通信用インターフェース１０５を介してパーソナルコンピュータＰＣが外部接続されるようになっている。
【００４１】
全体制御部１５０は、撮影機能及び再生機能における数々の具体的な処理を行うための処理プログラムや上述したデジタルカメラ１の各部材の駆動を制御するための制御プログラムが記憶されたＲＯＭ１５１と、処理プログラム及び制御プログラムに従って数々の演算作業を行うための作業領域となるＲＡＭ１５２とを備えている。なお、記録媒体であるメモリカード８に記録されているプログラムデータをカードインターフェース１０３を介して読み出し、ＲＯＭ１５１に格納することができるようになっている。従って、これらの処理プログラム及び制御プログラムは、メモリカード８からデジタルカメラ１中にインストールされることが可能である。なお、処理プログラム及び制御プログラムは、通信用インターフェース１０５を介してパーソナルコンピュータＰＣからインストールされるようになっていてもよい。
【００４２】
全体制御部１５０は、ＣＣＤ３０３付近における異物の検出動作を制御する異物検出部１５３を有している。なお、この異物検出部１５３は、上記の処理プログラム等がマイクロコンピュータ等を用いて実行されることによって、機能的に実現される機能部である。
【００４３】
＜Ｂ．動作＞
＜異物検出モード＞
この実施形態においては、複数枚（ここでは２枚）の画像をその撮影時の状態を変更して撮影し、その複数の画像から異物の位置を検出する場合について説明する。より詳細には、レンズ群３０を移動させて、フォーカスの状態（合焦状態）を変更し、比較的低いコントラストの画像と比較的高いコントラストの画像との２枚の画像を撮影する。ここで、異物に対応する領域（異物領域とも称する）では、この撮影状態の変化の前後でそのコントラストが一定となり、一方、異物領域以外の領域では、合焦状態から比較的遠い画像は、合焦状態に比較的近い画像に対して低コントラストとなる。このような原理を利用して、ＣＣＤ３０３表面上において異物が存在する部分（異物存在部分）を検出するのである。
【００４４】
図５は、この実施形態に係るデジタルカメラ１の動作（より詳細には、異物検出モードにおける動作）を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、この図５を参照しながら、「異物検出モード」における動作について説明する。なお、ここでは、所定の操作によって、デジタルカメラ１の動作モードが既に異物検出モードに設定されているものとする。
【００４６】
まず、ステップＳＰ１において、シャッタボタン９が半押し状態Ｓ１にまで押下されていると判断されると、ステップＳＰ２に進む。ステップＳＰ２では、自動露出制御（ＡＥ制御）、自動合焦制御（ＡＦ制御）が行われる。
【００４７】
ステップＳＰ３においてシャッタボタン９が全押し状態Ｓ２にまで押下されていると判断されると、ステップＳＰ４に進む。
【００４８】
その後、ステップＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６のループを所定回数繰り返すことによって、所定枚数Ｎの画像が取得される。
【００４９】
具体的には、ステップＳＰ４においては、第ｎ枚目（まずはｎ＝１）の画像の取得動作が行われる。次のステップＳＰ５においては、所定枚数Ｎ（ここではＮ＝２）の画像の撮影が終了したか否かが判断され、終了していない場合にはステップＳＰ６に進む。ステップＳＰ６では、レンズ群３０を駆動することによって、合焦状態を変更し、再びステップＳＰ７に進む。ステップＳＰ７では第ｎ枚目（ここではｎ＝２）の画像が取得される。そして、ステップＳＰ５において撮像枚数ｎが所定数Ｎに到達した、言い換えれば所定数Ｎの画像の取得が終了した、と判定されると、ステップＳＰ７に進む。
【００５０】
図６および図７は、それぞれ、第１枚目の撮影画像Ｐ１および第２枚目の撮影画像Ｐ２を例示する図である。画像Ｐ１は、ＡＥ制御およびＡＦ制御により適正化された撮影パラメータ（ここでは、焦点位置、シャッタスピード、絞り値）で撮影された画像であり、その主被写体が合焦状態となっている。また、画像Ｐ２は、焦点位置の変更（合焦状態の変更）によって、その主被写体が非合焦状態となっている画像である。そのため、画像Ｐ２は、画像Ｐ１に比べて全体的にぼけた画像となっており、画像Ｐ１に比べてそのコントラストが比較的低くなっている。
【００５１】
ただし、黒色の領域Ｄにおいては、画像Ｐ１および画像Ｐ２の相互間でそのコントラストは変化しておらず一定である。この領域Ｄは、ＣＣＤ３０３表面の異物を撮影した領域（異物領域）である。すなわち、異物領域Ｄにおいては、その合焦状態が互いに異なる２枚の画像間にわたって、そのコントラストは不変である。
【００５２】
このような性質を利用すれば、複数の画像にわたる不変部分を異物領域として検出することができる。すなわち、ＣＣＤ３０３の表面における異物存在部分（異物の位置）を検出することが可能である。
【００５３】
この実施形態では、複数の画像にわたる特定の対応画素間におけるコントラストの相違が所定程度よりも大きい場合に、その特定の対応画素の位置に異物が存在する（言い換えれば、その対応画素を撮像素子の表面における異物存在部分として検出する）と判定するものとする。
【００５４】
具体的には、ステップＳＰ７では、２枚の画像について、対応画素毎にコントラストを比較する。
【００５５】
より具体的には、ステップＳＰ８で、各対応画素について、その周辺画素とのコントラストが２枚の画像間で変化しない場合には、その画素が異物の位置に対応する画素であると判定する。より詳細には、画像Ｐ１内の特定の画素についてのコントラスト評価値と画像Ｐ２内のその対応画素についてのコントラスト評価値との差の絶対値が所定の閾値以下である場合に、コントラストが変化していないとみなすものとする。
【００５６】
異物は、通常、数画素ないし数十画素程度の大きさを有しているため、少なくとも異物領域内のいずれかの画素についての周辺画素とのコントラストは一定となると考えられる。したがって、このような不変領域の検出により異物の検出が可能である。また、コントラストは周辺画素の画素値の情報をも利用して得られるため、ノイズの影響等を抑制することもできる。
【００５７】
その後、異物検出部１５３は、異物に対応する画素として検出されたこの画素の位置を記憶しておく（ステップＳＰ９）。
【００５８】
一方、ステップＳＰ８で、各対応画素について、その周辺画素とのコントラストが２枚の画像間で変化すると判定される場合には、その画素は異物の位置に対応する画素ではない、言い換えれば、その画素位置には異物は存在しない、と判定し、ステップＳＰ１０に進む。
【００５９】
ステップＳＰ１０では、全ての画素についての判定処理等が終了したか否かを判定する。ステップＳＰ１０で全ての画素について、異物に対応する画素であるか否かの判定処理等（ステップＳＰ７，ＳＰ８，ＳＰ９）が終了すると、ステップＳＰ１１に進む。
【００６０】
ステップＳＰ１１では、検出された異物の位置をＬＣＤ１０に表示する。ここでは、ステップＳＰ４で取得された複数の画像のうち最初に撮影された画像Ｐ１に対して所定の画像処理を施して、異物の位置を示すものとする。なお、表示画像は、画像Ｐ１に限定されず、その他の画像Ｐ２などであってもよい。あるいは、被写体に関する画像から異物領域のみを抽出した画像と所定色（たとえば青色一色）の背景画像とを合成した画像を表示するようにしても良い。
【００６１】
図８〜図１２は、異物検出時の表示状態について説明する図である。
【００６２】
まず図８は、被写体と撮影レンズとＣＣＤとの位置関係を示す概念図であり、主要被写体ＭＢ（ここでは人物）からの光が撮影レンズ３を透過してＣＣＤ３０３に結像する様子を示している。図８では、上下左右が反転した状態で被写体ＭＢからの光がＣＣＤ３０３に結像する場合が示されている。なお、通常撮影モードでは、ＣＣＤ３０３に結像した画像は、１８０度回転した状態で記録用画像として記録される。
【００６３】
また、図９は、ステップＳＰ１１におけるデジタルカメラ１のＬＣＤ１０およびＥＶＦ２０での表示状態を示す図である。また、図１０はＥＶＦ２０での表示状態を拡大して示す図であり、図１１はＬＣＤ１０での表示状態を拡大して示す図である。図９〜図１１に示すように、ＥＶＦ２０では通常撮影時における撮影画像に相当する画像Ｖ０が表示されており、ＬＣＤ１０では画素検出モード特有の画像Ｖ１が表示されている。ＬＣＤ１０に表示された画像Ｖ１は、図１０の画像Ｖ０を１８０度回転させた上で、さらに左右を反転させた画像に相当する。あるいは、画像Ｖ１は、図１０の画像Ｖ０の上下のみを反転させた画像であるとも表現できる。ＬＣＤ１０に表示された画像は、次述するように、画面内における異物の検出位置が、清掃作業者からみたＣＣＤ３０３内における異物の実際の存在位置と同様に配置されるような画像である。
【００６４】
さらに、図１２は、撮影レンズ３を取り外した状態のデジタルカメラ１を、図２の矢印ＡＲ１の向きの視線で正面から見た図であり、ＣＣＤ３０３清掃時の清掃作業者（操作者）の視点からみたＣＣＤ３０３付近の様子を示している。
【００６５】
撮影レンズ３は、デジタルカメラ１の本体に設けられたレンズマウントＭＴ（レンズ装着部）に対して着脱自在である。清掃時には、操作者は、撮影レンズ３をレンズマウントＭＴから取り外して、図２の矢印ＡＲ１の向きの視線でデジタルカメラ１の内部を見ながら（すなわち図１２のような場景を見ながら）、清掃することになる。言い換えれば、操作者は、カメラ本体部２のレンズマウントＭＴ側から（より詳細には、レンズマウントＭＴ側に設けられた開口部から）カメラ本体部２の内部奥側に設けられたＣＣＤ３０３を見ることになる。ここでは、図１２において、異物（ゴミ）がＣＣＤ３０３の右下に付着している場合が示されている。
【００６６】
このような清掃時において、ＥＶＦ２０に表示されているような画像（図１０）のみが表示されている場合には、異物の位置を直感的に把握することが困難である。図１０においては、異物が右上に表示されており、ＣＣＤ３０３内における実際の存在位置（右下）とは異なっているからである。
【００６７】
これに対して、ＬＣＤ１０に表示された画像においては、その画面内における異物の検出位置（異物領域）が、清掃作業者からみたＣＣＤ３０３内における異物の実際の存在位置（異物存在位置）と同じ状態で表示されている。より詳細には、異物領域の画像中央からの変位方向と異物存在位置のＣＣＤ３０３中央からの変位方向とが同一である（ここでは、両変位方向がともに右下向きである）。
【００６８】
この場合、ＬＣＤ１０において、異物が画面内において右下に表示されているので、操作者は、ＬＣＤ１０に表示された画像（図１１）を見れば、異物の位置がＣＣＤ３０３の右下であることを理解できる。このように、ＣＣＤ３０３上における異物の位置が清掃作業者の視点（図１２に示すような視点）に合わせて表示されるので、清掃作業者は直感的に異物の位置を把握することができる。したがって、清掃時における利便性が高い。
【００６９】
以上のように、この実施形態においては、合焦状態を変更して全般的にそのコントラストが互いに異なる複数の画像をＣＣＤ３０３によって取得し、それらの複数の画像を用いてＣＣＤ３０３の表面に存在する異物を検出することができる。上述の従来技術のように別途の照明装置を設ける必要がないので、簡易な構成で異物を検出することができる。
【００７０】
＜異物補正モード＞
つぎに、「異物補正モード」における動作について説明する。
【００７１】
図１３は、実施形態に係るデジタルカメラ１の動作（より詳細には、異物補正モードにおける動作）を示すフローチャートである。ここでは、所定の操作によって、デジタルカメラ１の動作モードが既に異物補正モードに設定されているものとする。
【００７２】
この異物補正モードにおいても上記の異物検出モードと同様に、焦点位置を変更して撮影した複数の画像を用いて異物の位置を求めるようにしてもよいが、ここでは、この異物補正モードでは、露出状態に関する撮影パラメータを変更して撮影した複数の画像を用いて異物の位置を求める場合を例示する。具体的には、ＡＥ制御で適正された第１枚目の画像と（フォーカス位置ではなく）露出状態に関する撮影パラメータを変更した上で撮影した第２枚目の画像に基づいて、コントラストの不変部分を異物領域として検出することによって、異物の位置を求める。
【００７３】
まず、ステップＳＰ２１において、シャッタボタン９が半押し状態Ｓ１にまで押下されていると判断されると、ステップＳＰ２２に進む。ステップＳＰ２２では、自動露出制御（ＡＥ制御）、自動合焦制御（ＡＦ制御）が行われる。
【００７４】
ステップＳＰ２３においてシャッタボタン９が全押し状態Ｓ２にまで押下されていると判断されると、ステップＳＰ２４に進む。
【００７５】
その後、ステップＳＰ２４，ＳＰ２５において、複数枚（ここでは２枚）の画像が取得される。
【００７６】
具体的には、ステップＳＰ２４においては、第１枚目の画像の取得動作が行われ、ステップＳＰ２５においては、第２枚目の画像の取得動作が行われる。第１枚目の画像は、記録用の画像として取得される画像であり、ここではＡＥ制御およびＡＦ制御により適正化された撮影パラメータで撮影された画像（焦点位置、シャッタスピード、絞り値などのうちの少なくとも１つのパラメータが適正化された状態で撮影された画像）である。また、第２枚目の画像は、異物検出用の参照画像として取得される画像であり、ここでは第１枚目の画像の取得時に比べて大きな露出値（たとえば３倍の露出値）となるように露出制御パラメータを変更した後に撮影される画像である。第２枚目の画像は、露出オーバーとなるような撮影パラメータに基づいて撮影された画像であるとも表現できる。
【００７７】
ステップＳＰ２６においては、ステップＳＰ２４，ＳＰ２５で撮影された２枚の画像を用いて異物の位置が検出される。
【００７８】
そして、この検出結果に基づいて、全体制御部１５０の制御下において、第１枚目の画像に対する補正動作（ステップＳＰ２７）が行われる。具体的には、様々な補正技術を用いることができる。たとえば、異物領域内の特定画素（補正対象の画素）の周辺画素の画素値の平均値を当該特定画素の画素値とするような補正処理を施すようにすればよい。
【００７９】
さらに、補正後の画像が記録媒体に記録される（ステップＳＰ２８）。その後、ステップＳＰ２９において撮影続行が決定された場合にはステップＳＰ２１に戻り、同様の動作を繰り返す。
【００８０】
以上のように、ＡＥ制御およびＡＦ制御が適切に施された記録用の画像（第１枚目の画像）内の異物領域に対する補正が施されて、その第１枚目の画像が記録されるので、仮に異物が撮像素子に付着している状態においても、異物による悪影響を抑制した撮影画像を得ることができる。たとえば、清掃により異物を一旦除去した後に異物がＣＣＤ３０３に再付着した状態で、再度の清掃を待たずに画像を撮像した場合であっても、撮影した画像における異物（ゴミ）の影響を抑制することができる。
【００８１】
＜Ｃ．複数の画像の取得に関する変形例＞
上記実施形態においては、最初の画像を撮影した後、合焦状態または露出状態を変更（ステップＳＰ５など）して再撮像（ステップＳＰ４など）を行うことによって、異物検出用の複数の画像を取得していたが、これに限定されない。これらの異物検出用の複数の画像は、互いにそのコントラスト等が全般的に異なるものとして取得されればよい。
【００８２】
＜ズーム倍率設定変更＞
たとえば、レンズ群３０の駆動によりズーム倍率（焦点距離）を変更して複数の画像を撮像して取得するようにしてもよい。具体的には、ＡＥ制御およびＡＦ制御により撮影パラメータが適正化された第１枚目の画像を取得した後、上記のステップＳＰ５で合焦状態を変更する代わりに（あるいは合焦状態の変更とともに）ズーム倍率を変更してから第２枚目の画像を取得するようにしてもよい。この場合、第１枚目の画像と第２枚目の画像とはその撮影範囲が互いに異なるため、両画像間の対応画素は互いに異なる位置の被写体を撮影したものとなる。したがって、異物領域Ｄ以外では、第１枚目の画像と第２枚目の画像とは、画素毎のコントラストが変化することになる。これに対して、異物領域Ｄにおいては、ズーム倍率（撮影画角）が異なる２枚の画像間にわたって、そのコントラストは不変である。したがって、上記と同様にして、コントラストの変化を検出することによって、異物の位置を特定することができる。
【００８３】
＜絞り値設定変更＞
あるいは、撮像時の絞り値が互いに相違する状態で複数の画像を取得するようにしてもよい。具体的には、ＡＥ制御およびＡＦ制御により撮影パラメータが適正化された第１枚目の画像を取得した後、上記のステップＳＰ５で合焦状態を変更する代わりに（あるいは合焦状態の変更とともに）絞り値を（たとえば、より小さなＦ値になるように）変更してから第２枚目の画像を取得するようにしてもよい。この場合、第１枚目の画像と第２枚目の画像とは、その被写界深度が互いに異なるため、いわゆる「ぼけ」の状態が異なる画像となる。したがって、異物領域Ｄ以外では、第１枚目の画像と第２枚目の画像とは、画素毎のコントラストが変化することになる。これに対して、異物領域Ｄにおいては、ズーム倍率（撮影画角）が異なる２枚の画像間にわたって、そのコントラストは不変である。したがって、上記と同様にして、コントラストの変化を検出することによって、異物の位置を特定することができる。
【００８４】
＜ズーム倍率変更動作中＞
さらには、撮影中（露光中）にもレンズ群３０の駆動によりズーム倍率を変更させつつ複数の画像を撮像して取得するようにしてもよい。具体的には、レンズ群３０を移動させてズーム倍率を変更する動作、すなわちズーム倍率変更動作中に、２枚の画像を撮像するようにしてもよい。この場合においては、撮像時点においてもズーム倍率の変更動作が継続されている点で前述の変形例と異なっている。
【００８５】
図１４は、このようにして撮像された画像の一例を示す図である。この撮影画像は、露光中（撮像中）のズーム倍率の変更動作に起因する一種のぶれ状態の発生に伴って、放射状に流れた画像となっている。
【００８６】
そして、同様の撮影動作を繰り返すことによって複数の画像を撮影し、これらの複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出すればよい。
【００８７】
＜合焦状態変更動作中＞
あるいは、撮影中（露光中）にもレンズ群３０を駆動して合焦状態を変更させつつ複数の画像を撮像して取得するようにしてもよい。具体的には、レンズ群３０を移動させて合焦状態（焦点位置）を変更する動作、すなわちフォーカシング動作（合焦状態変更動作）中に、２枚の画像を撮像するようにしてもよい。この場合においては、撮像時点においてもフォーカシング動作が継続されている点で前述の変形例と異なっている。そして、同様の撮影動作を繰り返すことによって複数の画像を撮影し、これらの複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出すればよい。
【００８８】
＜手ぶれモード解除＞
さらには、デジタルカメラ１の有する手ぶれ補正モードを解除して手ぶれを発生しやすくした状態で複数の画像を撮像して取得するようにしてもよい。具体的には、操作者による設定内容にかかわらず（仮に手ぶれ補正を常に行うという設定状態になっていたとしても）、デジタルカメラ１の動作モードが異物検出モードに設定されたときには、異物検出部１５３はこの手ぶれ補正モードを強制的に解除し手ぶれ補正を行わないように制御する。このような異物検出モードにおいて、操作者は適宜に手ぶれを発生させながらシャッタボタン９を全押し状態Ｓ２にまで押下し、押下後もしばらく手ぶれを発生させ続ける。デジタルカメラ１は、このシャッタボタン９の全押し状態Ｓ２への押下に応答して、複数の画像を取得し、これらの複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出すればよい。
【００８９】
＜疑似手ぶれの発生＞
あるいは、撮影中（露光中）にもデジタルカメラ１の手ぶれ補正機構により疑似的な手ぶれを発生させるようにしてもよい。具体的には、手ぶれ補正機構を用いて、手ぶれを抑制するようにＣＣＤ３０３を移動させるのではなく、逆に手ぶれを疑似的に発生させるようにＣＣＤ３０３を移動させればよい。異物検出モードにおいて、デジタルカメラ１は、シャッタボタン９の全押し状態Ｓ２への押下に応答して、ＣＣＤ３０３を振動させつつ複数の画像を取得し、これらの複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出すればよい。
【００９０】
＜シャッタスピード変更＞
または、シャッタスピードを、手ぶれが発生するような長い時間に設定した上で撮影した少なくとも１枚の画像を含む複数の画像を撮影するようにしてもよい。具体的には、シャッタスピードを、たとえば１秒から数秒程度に設定して、複数の画像を撮影し、これらの複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出すればよい。あるいは、適正化された撮影パラメータで撮影された１枚の画像と、手ぶれが発生するような長い露光時間で撮影された他の１枚の画像とを用いて、異物領域を検出するようにしてもよい。
【００９１】
＜アウトフォーカス＞
あるいは、焦点位置を制御範囲（遠側端から近側端までの範囲）外の所定値に設定した上で撮像した少なくとも１枚の画像を含む複数の画像を撮像し、これら複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出すればよい。あるいは、制御範囲内の所定の焦点位置（たとえば、ＡＦ制御の結果として決定される焦点位置など）での撮影画像を取得した後、焦点位置を制御範囲（遠側端から近側端までの範囲）外の所定値に設定した上で少なくとも１枚の画像を撮像し、これら複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出するようにしてもよい。
【００９２】
＜フラッシュ発光＞
または、フラッシュ発光の強度（あるいは有無）を変更した上で、複数の画像を撮影するようにしてもよい。たとえば、フラッシュ発光を伴う画像とフラッシュ発光を伴わない画像とを撮影し、これらの複数の画像間におけるコントラストの不変部分を異物領域として検出すればよい。
【００９３】
＜過去の撮影画像を利用＞
あるいは、今回（現在）撮影する画像だけでなく過去に撮影した画像をも用いるようにしてもよい。
【００９４】
たとえば、異物検出モードにおいて、過去の（１枚または複数枚の）撮影画像と現在の（１枚または複数枚の）撮影画像とを比較するようにしてもよい。より詳細には、異物検出モードにおける、前回の撮影画像と今回の撮影画像とを比較するようにしてもよい。特に、この場合には、前回の撮影時点に付着していた異物が完全に除去できているか否かを確認することが可能になる。
【００９５】
あるいは、異物補正モードにおいて、前回の撮影画像と今回の撮影画像とを比較し、その不変部分を異物領域として検出し、その異物領域内の各画素に対して補正処理を行うようにすればよい。前回の撮影画像において、今回の撮影画像と同一箇所に異物が写っている場合には、正確に異物領域が検出される。これによれば、異物の除去が困難な場合であっても、その異物の影響を抑制した画像を取得することが可能になる。あるいは、異物の存在を承知の上で撮影を続行したい場合などにも有用である。
【００９６】
なお、過去の撮影画像については、必ずしも１枚の画像全体のデータを用いる必要はない。たとえば、異物が完全に除去されているか否かを確認するためには、前回の撮影画像データのうちの異物領域内の各画素のデータと、今回の撮影画像データとを用いて、不変領域を検出するようにしても良い。あるいは、異物領域の位置のみを示すデータを用いるようにしても良い。
【００９７】
＜Ｄ．その他＞
また、上記実施形態では、ステップＳＰ１１のＬＣＤ１０の表示において、撮影画像に重ねて異物領域（異物位置）を示す場合を例示したがこれに限定されない。たとえば、ＣＣＤ３０３を表現する画像（簡略化された図形等により模擬的に表現するものを含む）に異物領域を重ねて合成表示するようにしても良い。
【００９８】
あるいは、このＣＣＤ３０３の周辺領域をも含む領域を表現する画像（たとえば図１２に相当するような画像）に異物領域を重ねて合成表示するようにしてもよい。これによれば、ＣＣＤ３０３の周辺領域の様子に基づいてＣＣＤ３０３の配置状態を確認できるので、さらに異物の位置を確認しやすくなる。
【００９９】
さらに、上記実施形態においては、複数の画像にわたる不変部分を、複数の画像にわたるコントラストの不変部分として求める場合（より具体的には、複数の画像にわたる対応画素間におけるコントラストの相違に基づいて異物を検出する場合）を例示したが、これに限定されない。たとえば、複数の画像にわたる不変部分を、複数の画像にわたる画素値自体の不変部分として求めるようにしてもよい。より具体的には、複数の画像の対応画素間の画素値自体の相違が所定程度（たとえば数％程度）より小さいときに、その対応画素が不変領域（異物領域）であるとして判定するようにすればよい。
【０１００】
また、上記実施形態においては、２枚の画像を用いて異物を検出する場合を例示したが、これに限定されず、３枚以上の画像を用いて異物を検出するようにしても良い。具体的には、３枚以上の全ての画像にわたる不変領域を異物領域として検出しても良いし、あるいは、３枚以上の画像の中から２枚の画像を選択する複数の組合せのうち所定数以上（たとえば過半数以上）の組合せにおいて不変領域であると判定された領域を異物領域として検出するようにしても良い。より多数の画像を用いることによれば、異物位置の検出精度を向上させることが可能である。
【０１０１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１ないし請求項５の発明によれば、互いに異なる複数の画像を撮像素子によって取得し、それらの複数の画像にわたる不変部分を異物領域として検出し、その異物領域に基づいて異物の位置を求めることができる。上述の従来技術のように別途の照明装置を設ける必要がないので、非常に簡易な構成で異物を検出することができる。
【０１０２】
特に、請求項２に記載の発明によれば、検出された異物領域を補正した画像が生成され、当該補正後の画像が記録されるので、仮に異物が撮像素子に付着している状態においても、異物による悪影響を抑制した撮影画像を得ることができる。
【０１０３】
また、請求項４に記載の発明によれば、撮像素子における異物の位置が、清掃作業者が本体のレンズ装着部側に設けられた開口部から撮像素子を見るときと同じ状態で表示されるので、異物の位置を直感的に把握できる。
【０１０４】
さらに、請求項５に記載の発明によれば、適正化された撮影パラメータで撮影された記録用の第１の画像を、異物による悪影響が抑制された状態で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの平面図である。
【図２】図１のII−II位置から見た断面図である。
【図３】デジタルカメラの背面図である。
【図４】デジタルカメラの構成を示す機能ブロック図である。
【図５】異物検出モードにおけるデジタルカメラの動作を示すフローチャートである。
【図６】第１枚目の撮影画像を示す図である。
【図７】第２枚目の撮影画像を示す図である。
【図８】被写体とレンズとＣＣＤとの位置関係を示す概念図である。
【図９】デジタルカメラのＬＣＤおよびＥＶＦでの表示状態を示す図である。
【図１０】ＥＶＦでの表示状態を拡大して示す図である。
【図１１】ＬＣＤでの表示状態を拡大して示す図である。
【図１２】ＣＣＤ付近の様子を清掃作業者の視点で示す図である。
【図１３】異物補正モードにおけるデジタルカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１４】変形例に係る撮影画像を示す図である。
【符号の説明】
１ デジタルカメラ
２ カメラ本体部
３ 撮影レンズ
５ 内蔵フラッシュ
８ メモリカード
９ シャッタボタン
２０ ＥＶＦ
３１ モード切替スイッチ
３０３ ＣＣＤ（カラー撮像素子）
Ｄ 異物領域
ＭＢ 被写体
ＭＴ レンズマウント

Claims (5)

1. 撮像装置であって、
   撮影光学系からの被写体像を光電変換を用いて撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子による撮像動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、互いに異なる複数の画像を前記撮像素子によって取得し、前記複数の画像にわたる不変部分を異物領域として検出し、当該異物領域に基づいて異物の位置を求めることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、検出された前記異物領域を補正した画像を生成し、当該補正後の画像を記録することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記複数の画像は、撮像時の焦点位置または露出値が互いに相違する状態で取得されることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記異物の検出結果を表示する表示手段、
   をさらに備え、
   前記撮影光学系は、前記撮像装置の本体に設けられたレンズ装着部に対して着脱自在な撮影レンズを有しており、
   前記表示手段は、前記撮像素子における前記異物の位置を、前記撮像素子の清掃作業者が前記本体の前記レンズ装着部側に設けられた開口部から前記撮像素子を見るときと同じ状態で表示することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項２に記載の撮像装置において、
   前記複数の画像は、適正化された撮影パラメータで撮影された記録用の第１画像と異物検出用の参照画像である第２画像とを含み、
   前記制御手段は、前記第１画像における前記異物領域に対する補正を施し、補正後の第１画像を記録することを特徴とする撮像装置。

Images