JP2015159510A - 撮像装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影条件に応じた天体の移動軌跡を予測し、ライブビュー画面に表示することで、撮影をアシストし、撮影前に、最適な構図、最適なシャッタ速度、最適なインターバル間隔・回数を決定することができる撮像装置および撮像装置の制御方法を提供する。【解決手段】イメージセンサ４と、イメージセンサ４に光学像を結像させるレンズ２と、撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、イメージセンサ４に結像される天体像の移動軌跡を予測する天体軌跡予測部２１と、イメージセンサ４から読み出された画像データによって表される画像、及び移動軌跡を表示する表示部３７を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、難易度の高い天体撮影において撮影経験の少ない撮影者でも、意図に沿った撮影が簡単にでき、天体撮影に精通した撮影者においても本撮影前の試写の回数を減らすことができるなど簡単に天体撮影を行うことができる撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。

デジタルカメラが発売される以前のフィルムカメラの時代より、天体写真撮影の愛好者が多くいた。近年、デジタルカメラの高性能化、多機能化によって以前よりも気軽に天体撮影を行うことができるようになり、より多くの撮影者が天体撮影を楽しむようになってきている。被写体である天体は非常に暗いことから、露光時間が数秒〜数１０分に及ぶ長時間撮影や、複数の画像を１枚の写真に合成するために一定間隔で撮影するインターバル撮影や、長時間露光で連続撮影した多数の写真を繋ぎ合わせ、コマ送り動画にするタイムラプス撮影など、特殊な撮影方法が発展し、幻想的な写真や動画を得ることが可能になった。このように天体写真の撮影方法が発展してきているが、撮影方法が特殊かつ多様なため、他の被写体に比べて天体撮影は比較的難しく、撮影経験、知識が必要とされている。

また、最近では、スマートフォンなどの携帯端末上にネットワーク上に記録された天体情報を読み込み、スマートフォンが向いている方向の星座を表示させる機能が実用に供されている。このような機能は、構図を設定する際に非常に便利である。さらに天体情報センタにネットワーク接続し、流星の軌道情報を取得し、流星の軌跡が構図上で切れないように撮影することができる撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１４２６７３号公報

前述の特許文献１に記載の撮像装置は、流星撮影の場合は有用であるが、流星以外の天体撮影には不向きであり、また、天体撮影は郊外などネットワーク接続が困難な場所で行うことが多々あり、その場合は天体情報を取得できず機能しない。また、スマートフォン等の携帯端末を利用する上述の技術は、構図を決めるアシスト機能としては大変有用であるが、長時間撮影、インターバル撮影、タイムラプス動画等の撮影手法を用いて行う天体撮影の際には、構図・シャッタ速度・インターバル間隔・インターバル撮影回数、動画記録時間などの撮影条件に応じてどのような写真、動画が撮影できるかを推測するが困難である。このため、撮影者の意図に沿った写真を得ることのできる撮影条件を設定するには天体撮影に関する経験や知識による予測が必要である。

さらに天体撮影を長年経験している撮影者であっても、撮影地では本撮影前に何度かの試写を行って構図、露出を細かく確認し、撮影条件を決定する。経験の浅い撮影者においてはそれら撮影条件を決めるノウハウがなく、さらに難易度が高くなる。露光時間も長時間に及ぶため、試写をするにも、撮影が失敗していた場合に、撮影をし直すにも時間がかかり、シャッタチャンスを逃してしまうことも多い。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、撮影条件に応じた天体の移動軌跡を予測し、ライブビュー画面に表示することで、撮影をアシストし、撮影前に、最適な構図、最適なシャッタ速度、最適なインターバル間隔・回数及び最適な撮影開始時間を決定することができる撮像装置および撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る撮像装置は、撮像素子と、上記撮像素子に光学像を結像させるレンズと、撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、上記撮像素子に結像される天体像の移動軌跡を予測する天体軌跡予測部と、上記撮像素子から読み出された画像データによって表される画像、及び上記移動軌跡を表示する表示部と、を備える。

第２の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮影条件は、シャッタ速度である。
第３の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮影条件は、インターバル撮影間隔及びインターバル撮影回数である。

第４の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮影条件は、タイムラプス動画撮影の撮影コマ数である。
第５の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮影条件は、撮影開始時間である。

第６の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記天体軌跡予測部は、上記天体像の移動軌跡を、現在のリアルタイム表示画像に表示されている天体像に基づいて予測する。
第７の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記天体軌跡予測部は、撮影日時と撮影場所の情報を元に、空の明るさの変化を予測し、上記表示部は、上記天体軌跡予測部によって予測された空の明るさを、リアルタイム表示画像に上書き描画して表示する。

第８の発明に係る撮像装置の制御方法は、撮像素子と、上記撮像素子に光学像を結像させるレンズを有する撮像装置の制御方法であって、撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、上記撮像素子に結像される天体像の移動軌跡を予測する予測ステップと、上記撮像素子から読み出された画像データによって表される画像、及び上記移動軌跡を表示部に表示する表示ステップと、を有する。

本発明によれば、撮影条件に応じた天体の移動軌跡を予測し、ライブビュー画面に表示することで、撮影をアシストし、撮影前に、最適な構図、最適なシャッタ速度、最適なインターバル間隔・回数及び最適な撮影開始時間を決定することができる撮像装置および撮像装置の制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの撮影動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの天体軌跡予測の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、天体の軌跡を予測する方法を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、星空の部分を判別する方法を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、シャッタ速度を変更した場合の天体軌跡の予想を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、インターバル撮影時の天体軌跡の予想を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、タイムラプス撮影時の天体軌跡の予想を示す図である。

以下、本発明を適用したカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。本発明の好ましい実施形態に係るカメラは、デジタルカメラであり、概略、イメージセンサから読み出される画像データに基づく画像データを表示部にライブビュー表示すると共にレリーズ釦の操作に応じて記録用に画像処理した画像データを外部メモリに記録する。また、このカメラは、撮影前に、シャッタ速度、レンズの焦点距離情報等の撮影条件、緯度情報、重力に対する向き、方位情報とレンズの焦点距離情報に基づいて、星や月、太陽などの天体の移動方向や移動量を予測し、ライブビュー画像に重畳して表示部に表示する。

図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。本実施形態におけるカメラは、撮像部１、画像処理部１０、被写体認識部１５、天体軌跡描画部１７、システム制御部２０、ＧＰＳ（Global Positioning System）３４、センサ部３５、およびバス３１とこれに接続された各部を有する。なお、本実施形態においては、レンズ２は、カメラ本体と一体に構成されているが、交換レンズとしても勿論かまわない。

撮像部１内には、レンズ２、メカシャッタ３、イメージセンサ４が設けられている。レンズ２は、イメージセンサ４に被写体の光学像を結像する。このレンズ２内には、開口系が変化し、露出量を調節するための絞り値を決定する絞りを備える。レンズ２は、現在設定されている焦点距離等の情報を検出し、システム制御部２０に出力する。また、メカシャッタ３は、開閉動作によりイメージセンサ４への露出や遮光を行い、シャッタ速度を制御する。

イメージセンサ４は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子を含み、レンズ２により結像された被写体の光学像を画素毎に電気信号に変換し、画像データを、画像処理部１０およびバス３１に出力する。バス３１は、各ブロック間で信号の送受信を行うための信号線である。

画像処理部１０は、イメージセンサから出力された画像データに画像処理を施す。この画像処理部１０は、画像合成部１１および現像処理部１３を有し、画像合成部１１は、加算合成部１１ａ、比較合成部１１ｂ、加算平均合成部１１ｃ、動画生成部１１ｄを有する。

加算合成部１１ａは、イメージセンサ４から読み出された複数の画像データの内、それぞれ対応する画素毎に出力を加算して合成画像を生成する。比較合成部１１ｂはイメージセンサ４から読み出された複数の画像データの内、それぞれ対応する画素毎に出力を比較し出力が大きい方の画素出力を合成画像の画素データとする比較明合成、または出力が小さい方の画素出力を合成画像の画素データとする比較暗合成によって合成画像を生成する。

加算平均合成部１１ｃは、イメージセンサ４から読み出された複数の画像データの内、それぞれ対応する画素毎の出力を加算平均して合成画像を生成する。動画生成部１１ｄは連続的に読み出された複数フレームの画像データを時系列に繋ぎ合わせて動画像データを生成する。また、動画生成部１１ｄは、タイムラプラス動画撮影時によって取得した画像データに基づいて動画像データを生成する。

現像処理部１３は、画像合成部１１で生成されたＲＡＷ画像データに対して、デモザイキング、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、画像圧縮などの現像処理を行う。

被写体認識部１５はイメージセンサ４から読み出した画像のうち天体（星等）の部分と、地上の景色が写っている部分を認識し、現在ライブビュー画像の中から天体の部分を認識する。具体的な認識方法については、図５を用いて後述する。

ＧＰＳ３４は、衛星からの電波をＧＰＳ受信機が受信し、カメラが地球上のどの位置にあるかを測位し、緯度情報を取得する。センサ部３５は、加速度センサと地磁気センサを備えている。加速度センサは固定されているカメラの重力方向を検出し、重力に対してカメラがどちらの方向を向いているかを検出する。地磁気センサはカメラが東西南北どちらの方向を向いているかを検出する。

システム制御部２０内の天体軌跡予測部２１は、ＧＰＳ３４から得られた緯度情報、センサ部３５内の加速度センサから得た重力方向に対するカメラの向き、センサ部３５内の地磁気センサから得た方位情報とレンズの焦点距離情報等に基づいて、ライブビュー画面に写っている天体の移動方向、移動量を算出する。この天体軌跡予測部２１は、撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、撮像素子に結像される天体像の移動軌跡を予測する天体軌跡予測部として機能する。撮影条件としては、シャッタ速度、インターバル撮影間隔及びインターバル撮影回数、タイムラプス動画撮影の撮影コマ数、または撮影開始時間である。また、天体軌跡予測部は、天体像の移動軌跡を、現在のリアルタイム表示画像に表示されている天体像に基づいて予測する。

天体軌跡描画部１７は、被写体認識部１５で検出した現在写っている天体像と天体軌跡予測部２１で算出した天体の移動方向、移動量を元にして撮影者が本撮影用に設定した撮影条件に応じた天体予想軌跡をライブビュー画面に重畳するように描画する。

バス３１には、前述の撮像部１、画像処理部１０、ＧＰＳ３４、センサ部３５、被写体認識部１５、天体軌跡描画部１７の他に、内部メモリ３３、外部メモリ３６、表示部３７、入力ＩＦ３８、システム制御部２０が接続されている。

内部メモリ３３は、カメラ動作に必要な各種設定情報や、画像処理時に途中経過の画像データを一時的に記憶する。内部メモリ３３は、フラッシュメモリ、ＳＤＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性のメモリによって構成される。

外部メモリ３６は、カメラ本体に装填自在、または内部に固定された不揮発性の記憶媒体であり、例えば、ＳＤカードやＣＦカード等である。この外部メモリ３６は、現像処理部１３で現像処理された画像データを記録し、また再生時には、記録された画像データが読み出され、カメラの外部に出力可能である。

表示部３７は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶や有機ＥＬなどの背面表示部やＥＶＦ（電子ビューファインダ）を有し、現像処理部１３によって現像された画像を表示する。表示部３７は、撮像素子から読み出された画像データによって表される画像、及び天体像の移動軌跡を表示する表示部として機能する。

入力ＩＦ３８は、レリーズ釦等の操作部材や、背面表示部等におけるタッチ操作を入力するためのタッチパネル等を有し、ユーザ操作に基づいて各種のモード設定やレリーズ等撮影動作の指示を行う。

システム制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し、内部メモリ３３内に記憶されたプログラムに従ってカメラの各部を制御することにより全体制御を行う。また、システム制御部２０は、前述の撮像部１、画像処理部１０、ＧＰＳ３４、加速度センサ・地磁気センサ等のセンサ部３５、天体軌跡予測部２１、被写体認識部１５、天体軌跡描画部１７等の全体制御を行う。

次に、図２および図３に示すフローチャートを用いて、本実施形態におけるカメラの主として天体軌跡予測に係る動作について説明する。このフローチャートは、内部メモリ３３に記憶されたプログラムに従って、システム制御部２０が各部を制御することにより実行する。

図２に示すフローがスタートすると、まず、ライブビュー表示を行う（Ｓ１）。ここでは、イメージセンサ４からの画像信号を画像処理部１３においてライブビュー表示用に画像処理を行い、表示部３７においてライブビュー画像を表示する。ライブビュー表示においては、所定時間間隔でイメージセンサ４から画像信号を読み出す度にライブビュー画像が更新される。表示部３７にライブビュー画像が表示されると、撮影者は、ライブビュー画像を確認しながら、構図、ピント位置、撮影条件を被写体に合わせて設定する。

ライブビュー表示を行うと、次に、撮影モードの設定を行う（Ｓ３）。撮影者は、入力ＩＦ３８を介して撮影モードの設定を行うので、このステップでは設定された撮影モードの入力を行う。撮影モードとしては、例えば、露出マニュアルモード、シャッタ速優先モード、バルブ撮影やインターバル撮影、タイムラプス動画モードの設定が可能である。

撮影モードの１つである露出マニュアルモードは、絞り値やシャッタ速度値等を撮影者が手動設定可能なモードである。また、シャッタ速度優先モードは、撮影者がシャッタ速度を設定すると、適正露光となるように絞り値等を自動調節するモードである。バルブ撮影は、撮影者が撮影の開始と終了を指示することができ、この間、露光が続行されるモードである。天体写真のように、暗い被写体に適した撮影モードである（図６参照）。インターバル撮影は、予め決められた時間間隔で撮影を繰り返すモードであり、月などの天体が、動いていく様子を１枚の画像で撮影することができる（図７参照）。またタイムラプス動画モードは、所謂ぱらぱら漫画であり、インターバル撮影した画像を所定時間間隔で順次再生表示するモードである（図８参照）。

撮影モードの設定を行うと、次に天体軌跡予測モードが否かの判定を行う（Ｓ５）。天体軌跡予測モードは、撮影条件に応じた天体の移動軌跡を予測し、ライブビュー画面に表示するモードである。このカメラでは、天体軌跡予測を行うに適した撮影モード、例えば、前述の露出マニュアルモード、シャッタ速優先モード、バルブ撮影やインターバル撮影、タイムラプス動画モードが設定されると、続いて、入力ＩＦ３８を介して天体軌跡予測モードの設定入力が可能となる。このステップでは、天体軌跡予測モードが設定されているか否かを判定する。なお、天体軌跡予測モードの設定は、上述の方法以外でも勿論かまわない。

ステップＳ５における判定の結果、天体軌跡予測モードであった場合には、天体軌跡予測を行う（Ｓ７）。ここでは、天体軌跡予測部２１が、撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、天体の移動軌跡の予測を行い、予測結果をライブビュー画像に重畳して表示部３７に表示する。この天体の移動軌跡の詳しい動作については、図３に示すフローチャートを用いて後述する。

ステップＳ７において天体軌跡予測を行うと、またはステップＳ５における判定の結果、天体軌跡予測モードでなかった場合には、次に、レリーズか否かを判定する（Ｓ９）。撮影者はシャッタチャンスになると、レリーズ釦を操作するので、ここでは、レリーズ釦が操作されたか否かを判定する。この判定の結果、レリーズされていない場合には、ステップＳ１に戻り、ライブビュー表示等の動作を実行する。

ステップＳ９における判定の結果、レリーズであった場合には、本撮影を開始し（Ｓ１１）、本撮影の撮影動作が終わると、撮影終了とする（Ｓ１３）。撮影モードとして露出マニュアルモードやシャッタ速優先モードが設定されている場合には、撮影者が設定したシャッタ速度で撮影が行われる。また、バルブ撮影モードが設定されている場合には、ステップＳ１１で本撮影を開始し、ステップＳ１３において撮影者が再度指示を行う（レリーズを再度押下するなどして）と撮影を終了する。インターバル撮影やタイムラプス動画撮影が設定されている場合には、撮影者が撮影前に設定したインターバル撮影回数や撮影コマ数だけ撮影して撮影終了する。

ステップＳ１３において本撮影が終了すると、次に、画像・動画像データ生成・記録を行う（Ｓ１５）。本撮影が終了したことから、このステップでは、イメージセンサ４から画像信号を読み出し、画像処理部１０において、記録用の画像処理を行い、この画像処理を施した静止画像または動画像（タイムラプス動画モードでは動画像）の画像データを外部メモリ３６に記録する。また、画像処理された画像データに基づいて、所定時間の間、表示部３７に記録画像の表示を行い、撮影シーケンスを終了する。

次に、図３を用いて、ステップＳ７の天体軌跡予測の動作について説明する。天体軌跡予測のフローに入ると、まず、ＧＰＳ緯度情報およびカメラの向き情報を検知する（Ｓ２１）。このステップでは、システム制御部２０は、ＧＰＳ３４からカメラの置かれている位置の緯度情報を入力する。また、センサ部３５内の加速度センサから重力の方向に対してカメラがどちらの方向（上下方向）を向いているか、またセンサ部３５内の地磁気センサから、カメラが東西南北のどちらの方向を向いているかの方位情報を入力する。これによって、カメラが天空のどの方向を向いているかが分かる。

ステップＳ２１においてＧＰＳ緯度情報等を検知すると、次に、レンズ焦点距離情報を入手する（Ｓ２３）。このステップでは、システム制御部２０は、レンズ２から設定されている焦点距離情報を入力する。天体軌跡予測にあたっては、焦点距離に応じて決まる撮影画角内の表示を行うことから、このステップで焦点距離情報を取得する。なお、単焦点レンズの場合には、撮影画角が決まっていることから、このステップで焦点距離情報を取得する必要はない。レンズ交換式のカメラであれば電源の立ち上げ後の任意のタイミングで取得すればよい。単焦点レンズ一体式のカメラであればレンズ情報を取得するまでもなく、そのレンズの焦点距離情報を天体軌跡予測に反映させればよい。またレンズ交換式のカメラにそのカメラメーカ以外のメーカ製のレンズを取り付けた場合などで、レンズと本体との通信ができない場合には、撮影者が焦点距離情報を入力ＩＦを介して入力するようなユーザインターフェースを用意し、入力された焦点距離情報を用いてもよい。

ステップＳ２１およびＳ２３において、ＧＰＳ緯度情報等を取得すると、天体の軌跡を予測することが可能となる。そこで、ステップＳ２５以下を説明する前に、図４を用いて、天体の軌跡の予測について説明する。

今、カメラ４０は、図４（ａ）に示すように、地球５０上の緯度の場所Ｐに存在し、カメラ方向４３を向いており、撮影範囲４１内を撮影可能である。なお、地球５０は地軸５１を回転中心として、自転方向５３の方向に自転しているとする。

次に図４（ｂ）に示すように、カメラ４０を中心とした天球座標系で天体の移動軌跡を考える。今、カメラ４０は天球座標系の地面５５上にあるとする。緯度が分かると図４（ｂ）に示すように地軸５１の向きが決まり、天体の移動方向６１を把握できる。天体は地軸５１の方向に対して東から西の方向に回転して移動する。地球は２４時間で１周自転するため天球上での天体の回転速度は、１時間に１５°である。センサ部３５の加速度センサと地磁気センサから入手した方位情報に基づいて、カメラ４０が天球のどの方向を撮影しているかが把握できる。さらにレンズ２の焦点距離から撮影画角が分かるため、撮影画角内（撮影範囲４１）での天体の移動速度を見積もることができる。

さらに地球の自転に加えて太陽は地球の公転の影響を、月は地球に対する公転を考慮することでより精確に移動軌跡を見積もることができる。具体的には、太陽は、図４（ｃ）に示すように、天の赤道（地軸と直交する円）６３に対して約２３．４°傾いた方向の円（黄道６５）上を１日で１度移動する。月は黄道６５に対してさらに約５度傾いた円（白道６７）上を約２７．２日で１周する。以上のようにして画角内（撮影範囲４１）での天体の移動軌跡を予測することができる。

図３に戻り、ステップＳ２３において、レンズ焦点距離情報を入手すると、次に、本撮影条件を反映する（Ｓ２５）。ここでは、天体軌跡予測部２１が、撮影者が入力ＩＦ３８を介して設定した本撮影の撮影条件を反映した天体の移動軌跡を予測する。

ここでいう撮影条件とは、シャッタ速度優先モード、マニュアル露出モードおいてはシャッタ速度であり、シャッタ速度に基づいて軌跡の予測を行う。バルブ撮影モードでは撮影前にシャッタ速度を決めることはないが、撮影者が何秒（分、時間）で撮影するか、また現時刻から何秒（分または時間）後に撮影するかを示す撮影開始時刻を、入力ＩＦ３８を介して入力するので、これらの情報に基づいて軌跡の予測を行う。インターバル撮影モードでは何秒（分または時間）おきに撮影するかを示すインターバル間隔、インターバル撮影回数、撮影開始時刻が、タイムラプス動画ではインターバル間隔、撮影コマ数、撮影開始時刻が撮影条件になる。

ステップＳ２５において、本撮影条件を反映させると、次に、画像内天体検出を行う（Ｓ２７）。ここでは、被写体認識部１５が、画像内天体検出を行う。星は非常に暗い被写体であるため、露出条件に応じて写る天体の数や明るさが異なる。そこで、ライブビュー画像に現れている天体の像に基づいて、天体の軌跡を予測することで、どのような写真や動画が撮影できるかを精度良く予測する。また、最近では星と地上の景色を一枚の写真または動画におさめる星景撮影が行われるため、地上の景色と星空を分離して星空の部分にだけ天体軌跡予測を表示する必要がある。

画像内の天体の検出方法は種々あるが、例えば、図５（ａ）に示すように、カメラを固定した状態で、一定時間をおいて２枚の画像を取り込み、この２枚の画像を比較することにより、天体の部分を検出できる。すなわち、画像７１は、２枚の画像を重ね合わせたものであり、画像７２は輝点７４の周辺を拡大したものである。画像７２から分かるように、輝点７４は、Ｎコマ目の輝点（星像）７４ａからＮ＋１コマ目の輝点（星像）７４ｂに移動しており、この移動量は（Δｘ、Δｙ）である。

現在撮影しているライブビュー画像中での天体の移動方向及び移動量は予測できるので、（Δｘ、Δｙ）が天体の移動軌跡の方向・移動量と近似している場合は、その輝点を天体と判断する。このようにして画像内の天体と判断できる輝点を抽出する。それ以外のある程度の輝度を有する画像部分は背景として判断する。

画像内の天体の検出方法として、図５（ｂ）に示すように、撮影者による画面上での指示を検出するようにしてもよい。すなわち、表示部３７にタッチパネルやスタイラスペン等による入力ＩＦ機能を持たせ、撮影者が画像内の背景部分または空の部分を領域設定するようにしても良い。図５（ｂ）に示す例では、表示部３７に表示された画像７５において、タッチパネル上の範囲７７を天体部分としてタッチすることにより、天体部分を入力することができる。天体撮影では被写体が暗いことが多いので、画像出力のみでは正確に背景と空を分離することが難しい場合があり、そのような場合に有効な方法である。

ステップＳ２７において、画像内天体検出を行うと、次に、天体軌跡計算を行う（Ｓ２９）。天体軌跡予測部２１は、ステップＳ２１、Ｓ２３において検出した、現在のカメラの緯度、方位情報、レンズの焦点距離と、ステップＳ２７の画像内天体検出で検出した画像内の天体情報に基づいて、天体の移動方向、移動量を計算する。さらにステップＳ２５において検出した本撮影条件を考慮して最終的な天体移動軌跡を見積もる。このステップＳ２９は、撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、撮像素子に結像される天体像の移動軌跡を予測する予測ステップとして機能する。

ステップＳ２９において天体軌跡計算を行うと、次に、天体軌跡描画・表示を行う（Ｓ３１）。ここでは、ステップＳ２９に予測された天体軌跡に基づいて、天体軌跡描画部１７が、ライブビュー画像に予測される天体軌跡を重畳するように上書きし、この合成された天体軌跡の画像を表示部３７に表示する。このステップＳ３１は、撮像素子から読み出された画像データによって表される画像、及び天体像の移動軌跡を表示部に表示する表示ステップとして機能する。

ステップＳ３１において、天体軌跡描画・表示を行うと、撮影条件変更がなされたか否かを判定する（Ｓ３３）。ここでは、ステップＳ２１〜Ｓ２５における種々の撮影条件が変更されたか否かを判定する。この判定の結果、例えば、カメラの向きが変えられ、また焦点距離が変更される等撮影条件が変更した場合には、変更した条件のステップに戻り、天体軌跡予測を行う。一方、撮影条件変更がなされていない場合には、元のフローに戻る。

次に、図６ないし図８を用いて、天体軌跡の表示例を示す。本撮影時のシャッタ速度によって、どのように天体の移動軌跡が撮影できるかを知りたい場合は、図６に示すように、シャッタ速度を変更する。図６（ａ）は、現在のライブビュー画像である。シャッタ速度を１０分に変更すると、現在ライブビュー画像に現れている星が１０分撮影した場合にどのように写るのかを予測し、ライブビュー画像に描画し、表示部３７に表示する（図６（ｂ）参照）。撮影者が、更にシャッタ速度を変更すると、再度変更された撮影条件に対応する天体軌跡を算出、描画する（図６（ｃ）参照）。撮影者、表示部３７に表示された予測画像を確認し、好みの長さにシャッタ速度を設定して本撮影を行うことができる。

撮影モードとして、インターバル撮影モードが設定されている場合に、どのように天体の移動軌跡が撮影できるかを知りたい場合には、図７に示すように、インターバル間隔、回数等を変更する。すなわち、入力ＩＦ３８を介して、インターバル間隔と回数、撮影開始時間を入力する。

図７（ａ）は、現在のライブビュー画像である。例えば、間隔５分（５ｍｉｎ）、回数５回、撮影開始０分（０ｍｉｎ）後に設定すると、図７（ｂ）に示すように、月が５回分の移動軌跡として描画される。この表示状態から、撮影者が撮影条件を変更すると、変更した撮影条件に対応する予測軌跡を再計算し、描画する。例えば、インターバル間隔を８分（８ｍｉｎ）に伸ばすと、図７（ｃ）に示すように、５個の月の間隔がその分伸びる。インターバル回数を７回に増やすと、図７（ｄ）に示すように、月の軌跡が２個増える。撮影開始を１０分（１０ｍｉｎ）後にすると、図７（ｅ）に示すように、１０分後から撮影を開始する場合の予測として、５個の月の軌跡が１０分だけずれて描画される。このようにして撮影者は撮影条件を変更して天体軌跡予測を確認し、好みの条件に設定して本撮影を開始することができる。

撮影モードとして、タイムラプス動画撮影モードが設定されている場合には、インターバル撮影間隔と撮影コマ数、撮影開始時刻に応じたコマ送りの予測動画を生成する。どのような天体の移動軌跡で画像が再生されるかを知りたい場合には、図８（ａ）（ｂ）に示すように、インターバル間隔とインターバル回数を入力すればよい。そして、撮影者は入力ＩＦ３８を介して予測動画再生をスタートすると、図８（ｃ）〜（ｇ）に示すように、コマ送り動画が再生される。撮影者はこの動画を確認し、好みの条件と合わなければ撮影条件を変更する。変更された撮影条件に応じた予測動画を再度生成し、撮影者の再生指示による再生する。撮影者は好みの条件を決めて本撮影を開始する。

以上のように、本実施形態においては、天体軌跡の予測画像、動画を確認して撮影者は撮影条件を決めることができる。撮影条件だけでなく、構図（カメラの向き）やレンズ焦点距離が変更された場合にも同様に天体軌跡予測を再計算、再描画しライブビュー表示を行い、撮影をアシストすることができる。

なお、撮影日時の情報を考慮して、空の明るさ変化も予測画像に反映させるようにしてもよい。夜が暮れる夕方や夜が明ける朝方に掛かるような長時間撮影においては、撮影中に空の明るさが変化し、撮影失敗の原因となることがある。緯度情報と撮影日時、カメラの方位情報に基づいて太陽の位置情報を求め、本撮影時の空の明るさ変化を予測画像に反映させることができる。太陽の位置情報としては、ＧＰＳ３４から出力される経度情報から求めてもよい。

この空の明るさの変化も予測し表示させるには、天体軌跡予測部２１が、撮影日時と撮影場所の情報に基づいて、空の明るさの変化を予測し、表示部３７が、天体軌跡予測部２１によって予測された空の明るさを、リアルタイム表示画像に上書き描画して表示すればよい。

具体的には、撮影モードとして、シャッタ速度優先モード、露出マニュアル設定モード、またはバルブ撮影モードが設定されている場合には、シャッタ速度に応じて空の明るさ変化を反映させた予測画像を表示するとよい。また撮影モードとして、インターバル撮影モードが設定されている場合に、インターバル撮影モードで撮影した画像を比較明合成する場合等には、空の部分は撮影した複数コマのうち一番明るいコマの空の明るさが反映されるため、一番明るいコマの明るさを予測画像として表示すると良い。タイムラプス動画においては、コマ送り動画に空の明るさ変化も考慮して予測動画を生成することでより精度の高い予測が行える。

なお、本発明の一実施形態においては、カメラ内にＧＰＳ３４を配置していたが、カメラと無線接続した機器と連携して緯度情報を入手しても良い。例えば、スマートフォンなどではＧＰＳ機能を搭載したものが市販されており、このスマートフォンで検出した緯度情報をＷｉＦｉなどの無線通信機能を用いてカメラに転送しても良い。

また、緯度情報については撮影者が入力ＩＦを介してカメラにセットした撮影地情報から取得してもよい。例えば、現在の撮影地（または撮影地に最寄り）の都市名を入力するだけでも大凡の緯度の情報が分かる。ＧＰＳから取得する緯度情報に比べると緯度の精度が低下する場合が想定されるが、ある程度の精度で天体の軌跡予測が可能となる。

また、本発明の一実施形態においては、現在のライブビュー画像に現れている天体に基づいてカメラ内で天体軌跡を予測した。しかし、これに限らず、例えば、カメラにネットワーク接続機能を持たせたり、無線接続したスマートフォンなどの別端末を経由することで、ネットワーク上に記録された天体情報を入手して天体軌跡予測に用いても良い。これによって、現在は画像内に現れていないが、時間が経過すると、画像内に入ってくる天体の軌跡予測も行うことができ、より精度の高い天体軌跡予測が可能となる。

また同様に、ネットワーク上の天体情報から星座の情報を入手して軌跡予測に星座名を表示しても良い。撮影者によっては、地上の景色と合わせて、好みの構図で好みの星座を撮影するという要望を持つことが想定され、この機能を持たせることでより予測機能が充実する。

また、ネットワーク上の天体情報から撮影時の各方向の星座の情報を入手して、ライブビュー画像に表示されている天体と星座の形状等を照合して、カメラの方位、重力方向に対する向きを検出するようにしてもよい。この機能を持たせることで、本発明の一実施形態において、カメラ内に設置するように記載した地磁気センサと加速度センサがなくともある程度の精度で方位情報、重力方向に対する向きを検出することができ、部品点数の削減が可能となる。

また、本発明の一実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、撮影のための機器であれば、本発明を適用することができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態においては、カメラの緯度情報、方位情報、レンズの焦点距離情報を用いて現在ライブビューで撮影されている画角内での天体の移動軌跡を算出することができる。さらに本撮影の撮影条件に応じた予測軌跡を表示させることで天体撮影の初心者には難しい天体撮影でも、撮影条件や構図、焦点距離を決定するアシストをすることで撮影を簡単にし、撮影失敗を防止することができる。さらに撮影経験豊かな撮影者においても試写の回数を減らすことができ、撮影者の負担を軽減することができる。

また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１・・・撮像部、２・・・レンズ（絞り）、３・・・メカシャッタ、４・・・イメージセンサ、１０・・・画像処理部、１１・・・画像合成部、１１ａ・・・加算合成部、１１ｂ・・・比較合成部、１１ｃ・・・加算平均合成部、１１ｄ・・・動画生成部、１３・・・現像処理部、１５・・・被写体認識部、１７・・・天体軌跡描画部、２０・・・システム制御部、２１・・・天体軌跡予測部、３１・・・バス、３３・・・内部メモリ、３４・・・ＧＰＳ、３５・・・センサ部、３６・・・外部メモリ、３７・・・表示部、３８・・・入力ＩＦ、４０・・・カメラ、４１・・・撮影範囲、４３・・・カメラの向き、５０・・・地球、５１・・・地軸、５３・・・自転方向、５５・・・天球座標の地面、６１・・・天体の移動方向、６３・・・天の赤道、６５・・・黄道、６７・・・白道

Claims (8)

1. 撮像素子と、
   上記撮像素子に光学像を結像させるレンズと、
   撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、上記撮像素子に結像される天体像の移動軌跡を予測する天体軌跡予測部と、
   上記撮像素子から読み出された画像データによって表される画像、及び上記移動軌跡を表示する表示部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 上記撮影条件は、シャッタ速度であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記撮影条件は、インターバル撮影間隔及びインターバル撮影回数であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 上記撮影条件は、タイムラプス動画撮影の撮影コマ数であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 上記撮影条件は、撮影開始時間であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 上記天体軌跡予測部は、上記天体像の移動軌跡を、現在のリアルタイム表示画像に表示されている天体像に基づいて予測することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 上記天体軌跡予測部は、撮影日時と撮影場所の情報を元に、空の明るさの変化を予測し、
   上記表示部は、上記天体軌跡予測部によって予測された空の明るさを、リアルタイム表示画像に上書き描画して表示する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
8. 撮像素子と、上記撮像素子に光学像を結像させるレンズを有する撮像装置の制御方法であって、
   撮影条件、撮影時の緯度情報、方位情報、および重力方向に対する向きに基づいて、上記撮像素子に結像される天体像の移動軌跡を予測する予測ステップと、
   上記撮像素子から読み出された画像データによって表される画像、及び上記移動軌跡を表示部に表示する表示ステップと、
   を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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