JP5034343B2 - 撮像装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えば天体写真等、条件によってある程度の被写体の位置関係等を特定することができる所定の被写体を撮影するのに好適な撮像装置及びプログラムに関する。

旧来より使用されている星座早見盤に代えて、星座や天体の位置や方向などを電子的に計算して表示できるようにしたものがある。例えば、ＧＰＳ次式を備え、観測したい星の軌道データ、観測位置情報、観測年月日及び観測時刻情報をパラメータとして当該星の位置を計算し出力する電子星座早見盤とも言える装置が考えられている。（例えば、特許文献１）
特開平７−１２９０８３号公報

しかしながら、上記のような装置を使用して星座の観察等を行なう場合でも、当該装置の表示部と実際の星空とを交互に比較参照することで実際の星座の位置をようやく確認することができる。

加えて、カメラで星座等を撮影する場合には、所望する星座のある領域を正しく撮影するために、上記装置と実際の星空、及びカメラのファインダの３者を交互に見なければならず、そのための作業が著しく煩雑なものとなる。

一方で、高機能の天体望遠鏡では、所望の天体の赤道座標を入力すれば、その星の現在の視位置に自動的に望遠鏡を向け続ける、コンピュータ制御のモータ駆動による赤道儀に据え付けられた製品もある。この種の製品の接眼レンズ部分にカメラを取付ければ、星の周回移動に合わせて追尾撮影を行なうことができるが、非常に高価であり、装置自体が一般的なものではない。

ところで、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機を内蔵した自動車用のカーナビゲーション装置では、現在位置や地名、周辺の地図等を表示することができ、表示内容、具体的には道路や各種施設、背景等を時刻に合わせて変化させる（晴天下と夜間等）ものが製品化されている。

しかしながら、カメラで撮影しようとする地形や目標物を確認するにあたって、上記カーナビゲーション装置を撮影のために携帯するのは、たとえ同装置がポータブルタイプのものであっても面倒である。加えて、カーナビゲーション装置の画面とカメラのモニタ画面とを見比べて対応付けるのもユーザの負担となる。

本発明は前記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、周囲環境下での位置関係等を特定可能な所定の被写体を撮影する場合に、正確に被写体をとらえて気軽に撮影を行なうことが可能な撮像装置及びプログラムを提供することにある。

本発明は、被写体の画像を撮影する撮像手段と、短時間露光による第１の天体撮影と長時間露光を必要とする第２の天体撮影とを含む天体撮影モードと通常の撮影モードとを含む複数の撮影モードを選択的に設定する設定手段と、前記撮像手段による撮影時において、前記天体撮影モードが設定され、かつ、前記短時間露光による第１の天体撮影であると判断した場合には、自動的に撮影レンズのシャッタ機構を全閉とした状態で短時間露光により撮影された画像データに基づくノイズ除去処理を行い、天体撮影モードが設定され、かつ、前記長時間露光を必要とする第２の天体撮影であると判断した場合には、自動的に複数回の短時間露光により撮影を行って得られた複数の撮影画像を位置合わせして合成する多重合成処理を行い、前記通常の撮影モードが設定されている場合には、前記ノイズ除去処理および前記多重合成処理のいずれも行わずに撮影を行う制御手段と、を具備したことを特徴とする撮像装置または撮像装置の制御プログラムである。

本発明によれば、撮影時において、天体撮影モードが設定されている場合において、短時間露光で十分な天体撮影であると判断した場合には、自動的に撮影レンズのシャッタ機構を全閉とした状態で短時間露光により撮影された画像データに基づくノイズ除去処理を行い、長時間露光を必要とする天体撮影であると判断した場合には、自動的に複数回の短時間露光により撮影を行って得られた複数の撮影画像を位置合わせして合成する多重合成処理を行うようにしたので、ユーザーが天体撮影モードを設定するだけで、短時間露光で十分な天体撮影と長時間露光を必要とする天体撮影のいずれであるかをユーザーが判断して設定変更などの操作を行うことなく、自動的に天体に適したノイズ除去処理や多重合成処理を行って天体を撮影することが可能になる。

（第１の実施の形態）
以下本発明をデジタルカメラに適用した場合の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１はその外観構成を示すもので、図１（Ａ）が主にこのデジタルカメラ１０の左斜め上方から見た前方側、図１（Ｂ）がデジタルカメラ１０の右斜め上方から見た背面側の各斜視図である。

デジタルカメラ１０の前面側にズーム機構を有する撮影レンズ１１が取付けられ、右端のグリップ部上端面にレリーズキー１２が配設されると共に、同グリップ部内には方位・３次元傾斜角センサ１３が内在される。

また、デジタルカメラ１０の上面には、右端側よりモード切替ダイヤル１４、液晶表示部１５、ペンタプリズム部のポップアップ式内蔵フラッシュ１６及び外付けフラッシュ用ホット端子１７、ＧＰＳ受信アンテナ１８等が配設される。

ＧＰＳ受信アンテナ１８は、後述する如く図示しない複数のＧＰＳ衛星からの到来電波を受信してこのデジタルカメラ１０の現在位置を３次元座標（緯度／経度／高度）で正確な現在時刻の情報と共に検出するべく設けられる。

さらにデジタルカメラ１０の背面側には、光学ファインダ１９、カーソルキー２０、数値入力キー２１、及びモニタ表示部とタッチパネル機能を兼ねた電子ファインダ２２が設けられる。

電子ファインダ２２は、バックライト付きのカラー液晶パネルと透明タッチパネルとが一体にして構成され、その基部が２軸ヒンジ機構とされることで表示面／タッチ面を所定の範囲内で任意に可動させることができる。

加えて、デジタルカメラ１０のグリップ部を形成する背面右端乃至右側面の外面は、このデジタルカメラ１０の電源となる電池及び記録媒体となるメモリカードを収納する収納部のカバー２３を兼ねている。

次に図２によりこのデジタルカメラ１０の電子回路の構成について説明する。

上記撮影レンズ１１は、複数の光学レンズ群の光軸中に絞り機構１１ａとシャッタ機構１１ｂとが挿入されるもので、これらを介して得られた撮影光は例えばＣＣＤで構成される撮像素子３１で結像される。

この撮像素子３１は、ドライバ３２により走査駆動されて光像に対応した画素毎の電荷を出力するもので、これがゲイン調整、サンプルホールドされた後にＡ／Ｄ変換器３３でデジタル化されて画像データが形成され、映像信号処理３４に送られる。

映像信号処理３４は、原色系のカラー画像データを輝度色差系の同データに変換し、γ補正等のプロセス処理を施した上で処理後の画像データをバッファメモリとなる画像メモリ３５に保持させる。

この画像メモリ３５に保持された画像データを撮影制御回路３６が読出し、ＣＰＵで構成される主制御回路３７へ送出する。

撮影制御回路３６はまた、上記撮影レンズ１１中の特にフォーカスレンズ及びズームレンズの位置を検出するレンズ位置検出部３８からの検出信号を受け、レンズ駆動部３９に駆動信号を送出して上記各レンズの位置を制御する他、シャッタ・絞り駆動部４０に制御信号を送出して上記撮影レンズ１１中の絞り機構１１ａ及びシャッタ機構１１ｂの動作を制御する。

また、上記撮影レンズ１１の一部を介して測光・測距センサ４１に光が入射され、その検出信号が色温度検出部４２、測光部４３、及び測距部４４へ出力される。

これら色温度検出部４２、測光部４３、測距部４４は、測光・測距センサ４１の検出信号から光像の色温度、光量、及び被写体までの距離をそれぞれ検出、測定し、その結果を共に上記撮影制御回路３６へ出力する。

さらに撮影制御回路３６は、上記内蔵フラッシュ１６を発光駆動する、大容量コンデンサを含んだフラッシュ駆動部４５、及び該内蔵フラッシュ１６での発光照射角度を可変するべく、内蔵フラッシュ１６を構成するキセノン放電管とそのリフレクタとの間隔を可変する照射角駆動部４６に対しても制御信号を送出する。

主制御回路３７は、上記撮影制御回路３６の他に、音声復号化部４７、音声符号化部４８、姿勢検出部４９、ＧＰＳレシーバ５０、入力回路５１、座標入力回路５２、表示メモリ５３、表示駆動部５４、画像処理部５５、圧縮符号化／伸長復号化部５６、画像データメモリ５７、プログラムメモリ５８、データメモリ５９、外部メモリインタフェース６０、入出力インタフェース６１、及び電源制御部６２とも接続される。

音声復号化部４７は、与えられた音声データを復号化してデジタル値の音声信号を得、これをＤ／Ａ変換器６３を介してアナログ化した上でデジタルカメラ１０の背面側に配設されたスピーカ６４により拡声放音させる。

一方、デジタルカメラ１０の前面側に配設されたマイクロホン６５より入力された音声は、Ａ／Ｄ変換器６６でサンプリングされてデジタル化された後に、音声符号化部４８で所定の変調方式による符号化が実行され、主制御回路３７へ出力される。

姿勢検出部４９は、上記方位・３次元傾斜角センサ１３より得られるθｙａｗ、θｐｉｔｃｈ、θｒｏｌｌの各信号によりデジタルカメラ１０のその時点でデジタルカメラ１０の正面が向いている方位と姿勢とを検出し、その検出結果を主制御回路３７へ出力する。

ＧＰＳレシーバ５０は、上記ＧＰＳ受信アンテナ１８で受信された複数のＧＰＳ衛星からの到来電波により、原子時計に基づく正確な現在時刻と現在位置の３次元座標（緯度／経度／高度）とを算出して主制御回路３７へ出力する。

入力回路５１は、上記レリーズキー１２、モード切替ダイヤル１４、カーソルキー２０、数値入力キー２１を含む各種キーの操作を受付けてその操作信号を主制御回路３７へ出力する。

座標入力回路５２は、上記電子ファインダ２２の一部を構成するタッチパネル２２ａでのタッチに基づく２次元座標データを生成して主制御回路３７へ出力する。

表示メモリ５３は、主制御回路３７から与えられる画像データを保持して表示駆動部５４に読出すことで、表示駆動部５４が電子ファインダ２２を構成するカラー液晶パネルでなる表示部２２ｂを駆動表示する。

画像処理部５５は、画像データに対するホワイトバランス、コントラスト、シャープネス等の変換や輝度補正、モノクロ／セピア処理等の各種画像処理を主制御回路３７からの制御に基づいて実行する。

圧縮符号化／伸長復号化部５６は、画像記録時の例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）規格に基づくＤＣＴ（離散コサイン変換）やエントロピー符号化としてのハフマン符号化等により原画像データを圧縮する一方で、画像再生時には上記データ圧縮とは逆の手順で圧縮されているデータを伸長する。

画像データメモリ５７は、上記圧縮符号化／伸長復号化部５６でのデータ圧縮／伸長時の画像データを一時的に保持する。

プログラムメモリ５８は、後述する動作時に主制御回路３７が実行する動作プログラムや同プログラムで使用する定数などのデータ等を固定的に記憶する。

データメモリ５９は、主制御回路３７のワークエリアとして使用される他、天体の位置座標データ、天体の視位置計算データ、建物等の位置座標データ、建物等の視位置計算データ、‥‥等、後述する動作時に使用する各種データを記憶する。

外部メモリインタフェース６０は、このデジタルカメラ１０に記録媒体として装着されるメモリカード６７と主制御回路３７との間で画像データの送受を行なう。

入出力インタフェース６１は、このデジタルカメラ１０に設けられる、例えばＵＳＢ端子でなる入出力端子６８と主制御回路３７との間に通信部６９と共に配置され、画像データを含む各種データの送受を行なう。

電源制御部６２は、このデジタルカメラ１０の電源となる電池７０からの供給電圧を受け、これを安定化して上記主制御回路３７へ与える一方で、電池７０のモニタ管理等を行なう。

次いで上記実施の形態の動作について説明する。
図３及び図４は、このデジタルカメラ１０での撮影制御の処理内容を示すものであり、この制御動作は主として主制御回路３７がプログラムメモリ５８に記憶されている動作プログラムや定数等の固定データに基づいて実行する。

その当初に撮影モードや撮影条件等をユーザが任意に設定する（ステップＡ０１）。

この設定に基づき、天体撮影モードが設定されたか否かを判断する（ステップＡ０２）。ここで天体撮影モードが設定されたと判断した場合にのみ、このデジタルカメラ１０の現在位置を入力するか、あるいは自動的な測位処理を行なう（ステップＡ０３）。

図５は、ＧＰＳを用いた自動的な測位処理の内容を示すサブルーチンであり、その当初には、ＧＰＳレシーバ５０がすでに起動されて動作中であるか否かを判断する（ステップＢ０１）。

ここで、まだ起動されておらず動作中ではないと判断した場合にのみ、あらためてＧＰＳレシーバ５０での動作を起動させ（ステップＢ０２）、その後起動が完了して測位が可能となるのを待機する（ステップＢ０３）。

このステップＢ０３で起動が完了したと判断した場合、もしくは上記ステップＢ０１ですでに起動されていると判断した場合に、次いでＧＰＳ受信アンテナ１８を用いて複数のＧＰＳ衛星からの到来電波を受信し、まず測位信号中の疑似乱数列ＰＲＮ（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｍｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ）によるコードを受信復調して疑似距離を計測する（ステップＢ０４）。

次いで、各ＧＰＳ衛星の天体歴情報、及び起動データを取得し（ステップＢ０５）、各ＧＰＳ衛星の位置及び現在位置からの距離を算出する（ステップＢ０６）。

そして、この算出結果から、現在デジタルカメラ１０が位置している正確な３次元座標、すなわち経度λ、緯度φ、及び高度ｈを現在時刻と共に算出する（ステップＢ０７）。

これら各座標値に基づき、測地系座標への変換処理を行ない（ステップＢ０８）、結果としてこのデジタルカメラ１０の位置する現在位置を取得して、主制御回路３７へ出力し（ステップＢ０９）、以上でこのサブルーチンを終了する。

図３のメインルーチンでは、ステップＡ０３での測位処理に続き、今度は方位・３次元傾斜角センサ１３、姿勢検出部４９を用いてこのデジタルカメラ１０の向き（方位、仰俯角、傾斜角など）を検出する（ステップＡ０４）。

次いで、デジタルカメラ１０の現在位置と、検出したカメラの向き、及びその時点での撮影レンズ１１のズーム倍率から電子ファインダ２２で本来見えるはずの概略の天体探索範囲を設定する（ステップＡ０５）。

この設定した天体探索範囲に基づき、探索する天体の赤道座標（赤経αと赤緯δ）を設定し（ステップＡ０６）、現在の日時と現在位置に基づいて探索する天体の視位置を算出して（ステップＡ０７）、算出した天体の視位置すなわち方位角Ａｚ、高度角ψを順次データメモリ５９に記憶する（ステップＡ０８）。

そして、探索する天体の視位置をすべて算出したか否かを判断し（ステップＡ０９）、まだ算出を終えていないと判断すると上記ステップＡ０６からの処理に戻り、以後探索する天体の視位置をすべて算出すると判断するまでステップＡ０６〜Ａ０９の処理を繰返し実行する。

図６は、天体の視位置シミュレーション画像の画面表示に関する処理の流れを示すものである。まず、天体の位置座標データ（図６（Ａ））に対し、現在日時データ及び現在位置データを入力することで、天体の視位置を計算する（図６（Ｂ））。

計算結果を２次元画像として投影描画することで（図６（Ｃ））、シミュレーション視野画像を生成する（図６（Ｄ））。

図７は、天体の視位置の上記計算処理の概念を説明するものである。同図で、緯度φ、経度λに位置するカメラの観測点と、天体の位置を示す点の赤道座標（赤経α，赤緯δ）、及び天体の視位置である時角（Ｈｏｕｒ Ａｎｇｌｅ）ＨＡ、方位角（Ａｚｉｍｕｓ）Ａｚ、高度角（仰角：Ｌａｔｉｔｕｄｅ）ψの関係を示す。すなわち、
cosψsinAz＝cosδsinHA、
cosψcosAz＝-cosφsinδ+sinφcosδcosHA、
sinψ＝sinφsinδ+cosφcosδcosHA、
（但し、方位角Ａｚは南〜西回り。）
図８は、天体を構成するシリウス、カノープス等、主要な恒星の位置座標データ（赤経α，赤緯δ）であり、これらのデータは上記データメモリ５９に予め天体の位置座標データとして記憶しておくものとする。

図９及び図１０は、恒星や星座など、天体（星）の視位置の計算処理の具体的なサブルーチンを示すものである。まず、デジタルカメラ１０の現在位置（緯度φ、経度λ、高度ｈ）を測位した結果を入力する（ステップＣ０１）。ここで、角度の単位が°［ｄｅｇ］、高度の単位が［ｍ］で入力された場合には、それぞれ図示する計算式により［ｒａｄ］［ｋｍ］に変換する。

また、惑星位置などを詳細に求める場合には、緯度φを地心緯度φ′に変換しておく。ここで、地心緯度φ′は、次式
φ′＝tan^-1(0.9983055+0.000011^＊h[km])^＊tan(φ)
で与えられる。

次いで、計算日時（ＹＹ／ＭＭ／ＤＤ、ｈｈ／ｍｍ／ｓｓ）及びグリニッジ標準時刻ＧＭＴとの時差ＴＤを入力する（ステップＣ０２）。

合わせて、探索する天体の赤道座標（赤経α，赤緯δ）を図示する式により設定する（ステップＣ０３）。

上記入力された計算日時と時差から、準ユリウス日（ＭＪＤ１、修正ユリウス日ＭＪＤ２）を次式
MJD1＝INT(365.25^＊YY)+INT(YY/40)-INT(YY/100)
+INT(30.59^＊(MM-2))+DD+721088.5-2400000.5
MJD2＝MJD1+hh/24+mm/1440+ss/86400=TD/24
(但し、MM≦2の場合は、MM＝MM+12、YY=YY-1とする。)
により計算する（ステップＣ０４）。

次いで、準ユリウス日ＭＪＤ２より、グリニッジ恒星時θ_Gを次式
ST＝0.671242+1.002737909^＊(MJD2-40000)
ST＝ST-INT(ST)
(但し、INT()は整数化する関数。)
θ_G[hour]＝24[hour]*ST
θ_G[rad]＝2π*ST
を計算する（ステップＣ０５）。

次に、当該経度での地方恒星時「θ_G−経度λ（西経を＋、東経を−とする）」及び天体の赤経αより、当該天体の時角ＨＡを次式
HA[hour]＝θ_G[hour]-λ[deg]/15-[hour]
HA[rad]＝HA[hour]^＊15^＊π/180
を用いて求める（ステップＣ０６）。

次いで、当該天体の方位角Ａｚ（南〜西回り）を次式
S1：cosψsinAz＝cosδ*sinHA
C1：cosψcosAz＝-cosLAT^＊sinδ+sinLAT^＊cosδ^＊cosHA、
Az＝tan^-1(S1/C1)
により計算する（ステップＣ０７）。

さらに、時角ＨＡ、天体の赤緯δを用い、当該天体の高度角ψを次式
S2：sinψ＝sinLAT^＊sinδ+cosLAT^＊cosδ^＊cosHA、cosδ*sinHA
C2：cosψ＝√((1-(S2))²)または√((S1)²+(C1)²)
ψ＝tan^-1(S2/C2)
により算出する（ステップＣ０８）。

なお、上記方位角Ａｚ、高度角ψの計算式中におけるｔａｎ^-1(Ｓｎ/Ｃｎ)（ｎ＝１，２）の計算では、０°〜３６０°（０〜２π）の範囲に拡大できるように象限の判別を行ない、θ＝ｔａｎ^-1(Ｓｎ/Ｃｎ)とすると
Ｃ＞０、Ｓ＞０の場合には、θ＝tan^-1(Sn/Cn)のままでよいが、
Ｃ＞０、Ｓ＜０の場合には、θ＝２π−θの形に変換する。
同様に、Ｃ＜０の場合には、θ＝π−θの形に変換する。
また、Ｃ＝Ｓ＝０の場合には、θ＝不定（または天頂）とし、
Ｃ＝０、Ｓ＞０の場合には、θ＝π／２
Ｃ＝０、Ｓ＜の場合には、θ＝３π／２
π−θの形に変換する。

上記のように求めた当該天体の視位置、すなわち方位角Ａｚ及び高度角ψを出力する（ステップＣ０９）。
以上の計算を、各天体に関して繰返して実行する。

また、上記図９及び図１０で説明した通常の天体（星）の視位置の計算に加えて、太陽、月、惑星の視位置を計算する場合の詳細な処理内容についても図１１及び図１２を用いて説明する。

図１０及び図１１は、太陽、月、惑星の視位置の視位置の計算処理のサブルーチンである。太陽を除く恒星のように赤道座標上でほとんど動かない天体と違い、太陽や月、及び太陽系の各惑星では、その赤道座標が日々変化するので、まずその赤道座標を求める必要がある。赤道座標（赤経α，赤緯δ）が求まると、視位置（方位角Ａｚ、高度角ψ）の計算は上記図９及び図１０で説明した恒星の場合とほぼ同様に行なうことができる。

処理手順としては、まず、デジタルカメラ１０の現在位置（緯度φ、経度λ、高度ｈ）を測位した結果を入力する（ステップＤ０１）。ここで、角度の単位が°［ｄｅｇ］、高度の単位が［ｍ］で入力された場合には、それぞれ図示する計算式により［ｒａｄ］［ｋｍ］に変換する。

また、惑星位置などを詳細に求める場合には、緯度φを地心緯度φ′に変換しておく。ここで、地心緯度φ′は、次式
φ′＝tan^-1(0.9983055+0.000011^＊h[km])^＊tan(φ)
で与えられる。

次いで、計算日時（ＹＹ／ＭＭ／ＤＤ、ｈｈ／ｍｍ／ｓｓ）及びグリニッジ標準時刻ＧＭＴとの時差ＴＤを入力する（ステップＤ０２）。

合わせて、太陽、月の地心黄道座標を算出する（ステップＤ０３）。太陽の赤道座標は、日々の変化は小さいので頻繁に計算する必要がない一方で、約１年で黄道１２星座の中を一周するので、季節による変化は大きい。

太陽の赤道座標は、まず後述の位置略算式等を用いて、地球を中心とする太陽の地心黄道座標（黄経λ_Ｓ、黄緯β_Ｓ、距離ｒ_Ｓ）を求める。求めた地心の黄道座標を、次式
U＝cosβ*cosλ
V＝cosβ*sinλ*cosｅ-sinβ*sinｅ
（但し、黄道傾斜角ｅ＝23.43929。）
W＝cosβ*sinλ*sinｅ+sinβ*cosｅ
α＝tan^-1(V/U)
δ＝sin^-1(W)
により地心の赤道座標（赤経α，赤緯δ）に変換する。

月は、地球を約１日で一周する軌道を回っているので、その赤道座標の変化が大きく、短時間毎に更新計算する必要がある。同様に、月の位置略算式を用いて、月の地心黄道座標（黄経λ_Ｍ、黄緯β_Ｍ、距離ｒ_Ｍ）を求める。求めた地心の黄道座標を、上記太陽の場合と同様に月の地心赤道座標（赤経α，赤緯δ）に変換する。

太陽系を構成する水星乃至冥王星の各惑星は、各惑星の位置略算式を用いて、各惑星の太陽を中心とする日心黄道座標（黄経λ'_Ｐ、黄緯β'_Ｐ、動経ｒ'_Ｐ）を求める（ステップＤ０４）。求めた日心の黄道座標を、次式
X＝ｒ'_Ｐ*cos(β'_Ｐ)^＊cos(λ'_Ｐ)
Y＝ｒ'_Ｐ*cos(β'_Ｐ)^＊sin(λ'_Ｐ)
Z＝ｒ'_Ｐ*sin(β'_Ｐ)
を用いて日心黄道直交座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換する（ステップＤ０５）。

次に、上記太陽の地心黄道座標（黄経λ_Ｓ、黄緯β_Ｓ、距離ｒ_Ｓ）を用いて、次式
A＝X+ｒ_Ｓ*cos(β_Ｓ)^＊cos(λ_Ｓ)
B＝Y+ｒ_Ｓ*cos(β_Ｓ)^＊sin(λ_Ｓ)
C＝Z+ｒ_Ｓ*sin(β_Ｓ)
により各惑星の日心の黄道直交座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、各惑星の地心の黄道直交座標（Ａ，Ｂ，Ｃ）に変換する（ステップＤ０６）。

さらに、各惑星の地心の黄道直交座標（Ａ，Ｂ，Ｃ）を次式
λ_Ｐ＝tan^-1(B/A)
β_Ｐ＝tan^-1(C/√(A²+B²))
ｒ_Ｐ＝√(A²+B²+C²)
により地心の黄道座標（黄経λ_Ｐ、黄緯β_Ｐ、距離ｒ_Ｐ）に変換する（ステップＤ０７）。

そして、光行差、章動を補正して上記地心黄道座標（黄経λ_Ｐ、黄緯β_Ｐ、距離ｒ_Ｐ）を視黄経λ_Ｐ、視黄緯β_Ｐ、視距離ｒ_Ｐに変換した上で（ステップＤ０８）、上述の太陽や月の場合と同様に各惑星の地心赤道座標（赤経α，赤緯δ）に変換する（ステップＤ０９）。

以上、太陽、月、及び各惑星の地心赤道座標（赤経α，赤緯δ）と地方恒星時からそれぞれの視位置、すなわち時角ＨＡ、方位角Ａｚ、及び高度角ψを計算して出力する（ステップＤ１０）。
なお、ここで太陽、月、惑星の位置略算式についても説明しておく。
惑星の軌道位置は、６つの軌道要素、すなわち惑星軌道の長半径ａ、離心率ｅ、元期における平均近点離角Ｍ０、黄道軌道面傾斜ｉ、昇交点黄経Ω、及び近日点引数ωにより、ケブラー方程式等を解くことで、任意時点での惑星位置を算出できる。

ところで、軌道要素に基づく位置計算は２体問題に基づくものであるのに対し、実際の惑星の運動は純粋な２体問題ではなく、軌道要素が年月に連れて変化していくため、一般には次の書籍などに記載されているような惑星の位置略算式を用いて計算することが多い。
「新こよみ便利帳−天文現象・暦計算のすべて」（歴計算研究会編、恒星社厚生閣、１９９１／４）
「天体の位置計算 増補版」（長沢 工 著、地人書館、１９８５／０９）
例えば、各惑星の日心黄経、日心黄緯、動径（太陽、月の場合には地心黄経、地心黄緯、距離）の項目毎に複数項の定数を記憶しておき、ユリウスの日（ＪＤ）またはユリウス世紀（Ｔ）などの時間毎に各定数を計算式に代入して複数項の計算を繰返して総和すると、各項目の近似値が比較的簡単且つ充分な精度で計算できる。

具体的には、ユリウス日をＪＤ（＝上述の準ユリウス日（ＭＪＤ）＋2400000.5）、歴表時を
ET＝時+分/60＋秒/3600-(±時差)−(±経度差/15°)
とすると、
T＝(JD-245145.0)/36525.0+ET/(24*36525.0)
で求められる時間Ｔ（元期J2000.0＝２０００年１月１日正午からのユリウス世紀に相当）に対して、太陽、月、各惑星それぞれの黄経、黄緯、距離（動径）の各項目毎に、それぞれにＡ_ｉ、Ｔ_ｉ'、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）等のｎ組の定数（但し、Ｔ_ｉ'はＴまたは１のいずれか）を予め記憶しておき、次式の近似計算式Ｓ_ｉを順次計算してその総和Σ_ｉＳ_ｉを求めることで略算できる。すなわち
S_ｉ＝(A_ｉ*T_ｉ'*cos(B_ｉ*T+C_ｉ))
S＝Σ_i(i=1~n)S_ｉ
例えば、太陽の地心黄経λ_Sの略算用の各定数は以下の通りである。
A₁＝36000.7695、T₁=T、B₁= 0、 C₁= 0、
A₂＝ 280.4659、T₂=1、B₂= 0、 C₂= 0、
A₃＝ 1.9147、T₃=1、B₃=35999.05、C₃=267.52、
A₄＝ 0.02 、T₄=1、B₄=71988.1、 C₄=265.1、
A₅＝ -0.0048、T₅=T、B₅= 0、 C₅=268.0、
（以下、地心黄緯δ_Ｓ、地心距離ｒ_Ｓ用の定数も含め、煩雑になるので略）
月の地心黄道座標（視黄経λ_Ｍ、視黄緯β_Ｍ、視距離ｒ_Ｍ）も、太陽と同様の略算式と、各項目毎の略算用の定数Ａ_ｉ、Ｔ_ｉ'、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）により計算できる。
例えば、月の地心視黄経λ_Ｍの略算用の各定数は以下の通りである。
A₁＝481267.8809、T₁=T、B₁= 0、 C₁= 0、
A₂＝ 218.3162、T₂=1、B₂= 0、 C₂= 0、
A₃＝ 6.2888、T₃=1、B₃=477198.868、C₃= 44.963、
A₄＝ 1.274 、T₄=1、B₄=413335.35、 C₄= 10.74、
A₅＝ 0.6583、T₅=1、B₅=890534.22、 C₅=145.7、
（以下、地心視黄緯δ_Ｍ、地心視距離ｒ_Ｍ用の定数も含め、煩雑になるので略）
各惑星の日心黄道座標（黄経λ'_Ｐ、黄緯β'_Ｐ、動径ｒ'_Ｐ）も、太陽、月の地心黄道座標と同様の略算式
S＝Σ_i(i=1~n)(A_ｉ*T_ｉ'*cos(B_ｉ*T+C_ｉ))
と、それぞれの惑星、各項目毎の略算用の定数Ａ_ｉ、Ｔ_ｉ'、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を記憶しておくことで、計算できる。

例えば、水星（Ｍｅｒｃｕｒｙ）の日心黄経λ'_P(Mercury)の略算用の各定数は以下の通りである。
A₁＝149474.07 、T₁'=T、B₁= 0、 C₁= 0、
A₂＝ 252.2502、T₂'=1、B₂= 0、 C₂= 0、
A₃＝ 23.4405、T₃'=1、B₃=149472.5153、C₃= 84.7947、
A₄＝ 2.9818、T₄'=1、B₄=298945.031、 C₄=259.589、
A₅＝ 0.5258、T₅'=1、B₅=448417.55、 C₅= 74.38、
（以下、日心黄緯δ'_P(Mercury)、日心動径ｒ'_P(Mercury)用の定数、及び他の惑星の定数も含め、煩雑になるので略）
上記の各位置略算式では、項数ｎを多く計算するほど精確な位置を求めることができるが、データメモリ５９内の天体の位置座標データ、視位置計算データ等の記憶容量が少ない場合や、主制御回路３７での演算速度が遅い場合、及び電子ファインダ２２での表示分解能が低い場合には、本例のような概算用途であれば４〜５項程度でも充分な精度での概算が得られる。

以上のように探索範囲にある天体に関してすべての視位置の計算と記憶とを終えると、メインルーチンである図３に戻り、次いで撮影レンズ１１、測光・測距センサ４１と色温度検出部４２、測光部４３を用いて被写体像の光量と色温度に伴う露出設定及びホワイトバランス設定の各処理を実行する（ステップＡ１０）。

合わせて、撮影レンズ１１中のズームレンズ及びフォーカスレンズを必要により適宜移動させるズーム処理及びＡＦ処理を実行した後（ステップＡ１１）、撮像素子３１で撮像し、画像メモリ３５に保持している被写体像を電子ファインダ２２にてスルー画像Ｐ_０として表示する（ステップＡ１２）。

このとき、同時に天体撮影を行なうモードが設定されているか否かを判断する（ステップＡ１３）。

天体撮影のモードが設定されていると判断した場合した場合にのみ、その時点での撮影レンズ１１の焦点距離（ｆ）と撮像素子３１のサイズ（Ｘ’）、デジタルズーム倍率（Ｍｄ）により電子ファインダ２２で表示すべき被写体像の画角（θ）を算出する（ステップＡ１４）。

その後、このデジタルカメラ１０の向きと、上記ステップＡ１４で算出した被写体像の画角（θ）に応じて、視野に入る各天体の像位置を計算し、天体視位置と天体情報を被写体像と重畳して電子ファインダ２２により表示する（ステップＡ１５）。

図６（Ｇ）は、撮像素子３１で撮像し、Ａ／Ｄ変換器３３、映像信号処理３４で画像信号処理を施すことで得られるスルー画像の内容を例示するものである。

一方で、上記図６（Ｄ）で示したシミュレーション画像に対し、図６（Ｅ）に示すように半透明化変換と文字データ、メモリ等の画像を付加した画像を生成することで、図６（Ｆ）に示すように天体の視位置シミュレーション画像Ｐ_３を生成することができる。

この天体の視位置シミュレーション画像Ｐ_３とスルー画像Ｐ_０とを重畳することで、電子ファインダ２２では図６（Ｈ）に示すような表示が実行される。なお、この図６（Ｈ）に示した画像例は、本実施の形態の説明を紙面で容易に行なうために明暗パターンを逆にしたものであるが、実際の電子ファインダ２２では、図６（Ｉ）に示す如く夜景を対象とするものであるので全体を暗色で表示し、且つ天体を構成する恒星、月等を明色で表示することで、より自然な画像表示を実現する。

図１３は、このとき電子ファインダ２２で表示される画像のより詳細な例を示すものである。同図では、電子ファインダ２２の画面最上端で、電池残量Ｉ０１、フラッシュマーク（発光禁止）Ｉ０２、ホワイトバランスモード（太陽光）Ｉ０３、撮影モードＩ０４、画像サイズＩ０５、画質Ｉ０６、残り枚数Ｉ０７を並列して表示する一方で、同画面最下端で現在位置（経度及び緯度）Ｉ０８と現在日時Ｉ０９とを表示している。

しかして、電子ファインダ２２の中央を含む大部分で、天体の視位置シミュレーション画像と被写体像のスルー画像とを重畳した画像Ｉ１０を表示する。合わせて、同画像Ｉ１０の左端側で、撮影レンズ１１の焦点距離Ｉ１１とズーム倍率のスケール表示Ｉ１２を、同右端側でデジタルカメラ１０の仰角との指針と目盛Ｉ１３を表示する。

重畳画像Ｉ１０においては、その中央にフォーカス枠を兼ねる照準Ｉ１４を表示し、左右方向の中央位置にデジタルカメラ１０の方位角の指針と目盛Ｉ１５とを表示する。加えて、天体の等高度線Ｉ１６及び方位線Ｉ１７を配した上で、各恒星や星座、あるいは太陽、月、惑星などの視位置を表示している。同図は、２００５年７月２２日の１９時００分の東京から方位角３４０°、高度角２０°の場合の表示例を示し、主要な星座や恒星等の名称を併せて表示することで、より見やすいものとすることができる。

なお、上記ステップＡ１３で天体撮影モードが設定されていないと判断した場合には、上記のようにステップＡ１４，Ａ１５の処理は行なわない。

その後、メインルーチンでは図４に進み、レリーズキー１２の操作による撮影指示があるか否かを判断する（ステップＡ１６）。

ここでレリーズキー１２の操作がないと判断した場合には、その他のキー処理を実行する一方で（ステップＡ１７）、レリーズキー１２が操作されたと判断した場合には、次いで天体撮影モードが設定されており、且つ単数、短時間（例えばＢ（バルブ）撮影または３０［秒］未満）露光の撮影であるか否かを判断する（ステップＡ１７）。

天体撮影モードが設定され、且つ単数、短時間露光の撮影であると判断した場合には、一旦撮影レンズ１１のシャッタ機構１１ｂをあえて全閉として被写体像が撮像素子３１上に全く入射しない状態で撮影（ダークフレーム撮影）してその画像データを画像データメモリ５７に保持する（ステップＡ１８）。

その上で、今度はシャッタ機構１１ｂを開けて設定された撮影条件に基づく撮影処理を実行する（ステップＡ１９）。この撮影により得た画像データから、上記画像データメモリ５７に保持しているダークフレーム撮影に基づく画像データを対応する各画素単位で減算することにより、個々の撮像素子３１の画素構造に起因するノイズ成分を除去する処理を実行する（ステップＡ２０）。

このノイズ成分を除去した後の画像データを圧縮符号化／伸長復号化部５６にてデータ圧縮して符号化し、撮影条件や撮影時の天体情報等を添付してファイル化した上でメモリカード６７に記録し（ステップＡ２１）、以上で上記図３及び図４の一連の処理を一旦終了して、次の撮影に備えるべく再び始めからの処理に戻る。

また、上記ステップＡ１７で天体撮影モードが設定されていないか、または設定されていても単数、短時間露出の撮影ではないと判断した場合には、次いで同じく天体撮影モードが設定されており、且つ複数枚の合成による長時間露光（多重露光）撮影であるか否かを判断する（ステップＡ２２）。

天体撮影モードが設定され、且つ複数枚の合成による長時間露光撮影が選択されていると判断した場合には、まず１回目の露光として予め設定されているシャッタ速度に従った短時間露光で撮影を実行した上で（ステップＡ２３）、撮影時の天体の視位置を算出し（ステップＡ２４）、算出した視位置に応じて撮影画像を回転処理した画像データを一旦画像データメモリ５７に保持する（ステップＡ２５）。

その上で、所定枚数分の撮影を終えたか否かを判断し（ステップＡ２６）、終えていないと判断した場合には所定のインターバル時間だけ待機処理を行なった後に（ステップＡ２７）、再び上記ステップＡ２３に至って、同様の処理を繰返す。

以上、ステップＡ２３〜Ａ２７の処理を設定された露光回数分だけ繰返し実行した後、ステップＡ２６で所定枚数分の撮影を終えたと判断すると、その時点で画像データメモリ５７に保持した一連の画像データを位置合わせした多重合成処理を実行し（ステップＡ２８）、処理後の合成された画像データを圧縮符号化／伸長復号化部５６によりデータ圧縮して符号化し、撮影条件や撮影時の天体情報等を添付してファイル化した上でメモリカード６７に記録し（ステップＡ２９）、以上で上記図３及び図４の一連の処理を一旦終了して、次の撮影に備えるべく再び始めからの処理に戻る。

また、上記ステップＡ２２で天体撮影モードでの長時間露光（多重露光）撮影でもないと判断した場合には、天体撮影モードが設定されておらず、通常の撮影モードであることとなるので、レリーズキー１２の操作に応じ、設定されている各種の撮影条件に基づいて撮影を実行した上で（ステップＡ３０）、撮影により取得した画像データを圧縮符号化／伸長復号化部５６によりデータ圧縮して符号化し、撮影条件や撮影時の天体情報等を添付してファイル化した上でメモリカード６７に記録し（ステップＡ３１）、以上で上記図３及び図４の一連の処理を一旦終了して、次の撮影に備えるべく再び始めからの処理に戻る。

このように、時刻と方位、現在位置等の周囲環境を指定することで位置関係を特定することが可能な天体を被写体を撮影する場合に、当該天体のモデルをスルー画像に重畳させてガイド画像として表示させることで、天体に不慣れなユーザであってもきわめて容易、且つ正確に所望する被写体をとらえて撮影を行なうことが可能となる。

なお、上記図１３で示した電子ファインダ２２での重畳画像Ｉ１０の表示に代えて、図１４に示すような半天図Ｉ２０または全天図を表示するものとしてもよい。例えばこの図１４では、所望の星座の方向を検索し、星座を一覧表示するために電子ファインダ２２で半天図Ｉ２０を表示した状態を示す。

同図中、画面下部で現在位置Ｉ２１（地名、経度、緯度）と現在日時Ｉ２２（年、月、日、時、分、時差）を表示する一方で、画面の大部分を使って、地平線Ｉ２３を直径とする半円状の半天図Ｉ２０を表示する。地平線Ｉ２３下には方位（東西南北）を表示すると共に、半円状の円弧の中央部を天頂とし、主要な恒星の固有名、星座名、及び星座を結ぶ線を表示している。

図１５及び図１６は、デジタルカメラ１０の向き（方位角、仰角）に応じた天体位置の変位表示を例示するものである。これらの図は、２００４年１２月２２日の１９時００分の東京を例にとって示すものである。

図１５（ａ）は、デジタルカメラ１０の方位角θｙａｗ＝２９０°、仰角θｐｉｔｃｈ＝＋７０°の時のデジタルカメラ１０を所持したユーザＵと天体との位置関係を示すものであり、このときにデジタルカメラ１０の電子ファインダ２２で表示される内容を図１５（Ａ）に示す。

同様に、図１５（ｂ）は、デジタルカメラ１０の方位角θｙａｗ＝２９０°、仰角θｐｉｔｃｈ＝＋４０°の時のデジタルカメラ１０を所持したユーザＵと天体との位置関係を示すものであり、このときにデジタルカメラ１０の電子ファインダ２２で表示される内容を図１５（Ｂ）に示す。

さらに、図１６（ｃ）は、デジタルカメラ１０の方位角θｙａｗ＝２９０°、仰角θｐｉｔｃｈ＝＋２０°の時のデジタルカメラ１０を所持したユーザＵと天体との位置関係を示すものであり、このときにデジタルカメラ１０の電子ファインダ２２で表示される内容を図１６（Ｃ）に示す。

このように、上記デジタルカメラ１０の向きに応じて電子ファインダ２２に表示する天体の視位置の方位、高度角を自動的に変えて表示できるものとなる。

次いで図１７乃至図１９により上記デジタルカメラ１０の向きとデジタルカメラ１０の撮影レンズ１１の焦点距離から電子ファインダ２２で表示する天体の視位置を算出する場合の内容について説明する。

図１７（Ａ）に示す如く、ＸＹＺ空間において天体での視位置を、方位角Ａｚ、高度角（仰角）ψで表すものとする。このとき、図１７（Ｂ）に示すようにデジタルカメラ１０の向きをｕｖｗ空間（ｗ軸がカメラ光軸）でθｙａｗ、θｐｉｔｃｈ、θｒｏｌｌで表す。このうち、θｒｏｌｌがデジタルカメラ１０を左右にも傾けた状態での角度を示す。

上記視位置（方位角Ａｚ、高度角ψ）をｕｖｗ空間中でのカメラ座標に変換し、カメラの向き（θｙａｗ、θｐｉｔｃｈ、θｒｏｌｌ）に応じた像位置を算出する場合の内容を図１８に示す。

図１８（Ａ）はその側面図であり、上記Ａｚ、ψ、θｐｉｔｃｈを用いてｘ，ｙ，ｚ，ｗ，ｗ_ｘｙを算出している。さらに図１８（Ｂ）はその上面図であり、これらと上記θｙａｗを基にｕ，ｖ，ｕ’，ｖ’を算出している。

このようにして得られた算出結果に基づき、図１９に示すように、撮像素子３１の結像面または電子ファインダ２２での表示座標（Ｓｘ，Ｓｙ）を次式を用いて求める。すなわち、
u_r＝u'cos(θ_roll)+v'sin(θ_roll)
v_r＝-u'sin(θ_roll)+v'cos(θ_roll)
Sx＝Wv/2＋u_r
Sy＝Hv/2−v_r
となる。なお、撮影レンズ１１による倒立像を電子ファインダ２２では正立像で表示する。

次に、図２０により撮影レンズ１１の焦点距離ｆと撮影画角θとの関係を示す。図２０（Ａ）に示すように、レンズの焦点距離ｆあるいは光学ズームの倍率Ｍを変えると、上記図１９での表示位置の計算でも示したように、撮影レンズ１１の撮影画角が変化するために、天体の表示位置や表示範囲が変わる。撮影レンズ１１の結像面のイメージサイズをＸ’とすると、図示する如く
X'/2f＝tan(θ/2)の関係により
撮像画角θ＝2tan^-1(X'/2f)
被写界範囲X＝X'×L/f
となる。

なお、光学ズームではなくデジタルズーム機能の実行時には、撮影レンズ１１での撮像画角は変わらないが、記録画角または電子ファインダ２２視野での表示画角（θ’）は変化するため、デジタルズーム倍率をＭｄ（Ｍｄ≧１）とすると、
θ'＝θ/M
となり、天体の視位置の狭い範囲が、電子ファインダ２２ではＭｄ倍に拡大して表示されることとなる。

上述の天体の視位置の電子ファインダ２２上での表示位置も、上記撮影レンズ１１の焦点距離ｆ（または光学ズーム倍率Ｍ）だけでなく、デジタルズーム倍率Ｍｄに合わせて、像位置Ｐ’(ｕ’，ｖ’)となる天体の視位置を
Ｐ’(Ｍｄ＊ｕ’，Ｍｄ＊ｖ’)
に相当する位置に変換して表示する必要がある。

図２０（Ｂ）は、撮像素子３１として１／２．５インチ型のＣＣＤを用いた場合の横方向の画角を示すもので、焦点距離ｆ［ｍｍ］、光学ズーム倍率Ｍ、デジタルズーム倍率Ｍｄ、撮影画角θ［°］及び表示・記録画角θ’［°］の関係を例示する。

次いで、図２１により焦点距離ｆ（ズーム倍率Ｍ）及び画角に応じて、天体の視位置の表示画面の範囲が可変する状態を例示するものである。

図２１（ａ）は焦点距離が６［ｍｍ］（光学ズーム倍率１倍）、図２１（ｂ）は焦点距離が１８［ｍｍ］（光学ズーム倍率３倍）、図２１（ｃ）は焦点距離が３０［ｍｍ］（光学ズーム倍率５倍）の場合の電子ファインダ２２の表示視野を左側のズーム倍率用のインジケータと共に示すものであり、図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）はそれぞれ上記各焦点距離（光学ズーム倍率）における実際の表示内容を例示するものである。

このように、撮影レンズ１１でのズーム倍率を可変する操作を行なうことにより、撮影画角が可変することで、これに連動して電子ファインダ２２で表示される範囲も自動的に可変設定されることとなる。

最後に、図２２によりファインダ視野に入る天体などの範囲の設定例を示す。
上記図３のステップＡ０７、図９及び図１０の天体視位置の計算処理において、すべての天体の視位置を計算して、その中から視野範囲に入る視位置の天体を表示するものとすると、デジタルカメラ１０に備えられる主制御回路３７が実行しなければならない計算の時間と量が膨大なものとなってしまう。そのため、予め視野範囲に入り得る天体のみを計算することとすれば、計算の時間と量を大幅に削減できる。

図２２によりそのような範囲を限定した計算を行なう場合について説明する。まず、図２２（Ａ）に示すように電子ファインダ２２の視野ＦＶを定義するものとする。すなわち、電子ファインダ２２の横方向のサイズをＷｆ、縦方向のサイズをＨｆ、横画角をθ_Ｗ、縦画角をθ_Ｈ、対角画角をθ_Ｄとし、ファインダの四隅の各座標を図示のように定義するものとする。

図２２（Ｂ）に示す如く、視野ＦＶに天頂Ｚを含まない場合には、方位角Ａｚ、高度各ψが図中にハッチングで示した扇形の範囲にある赤道座標を次式
(θyaw-θ_Ｗ/2)≦Az≦(θyaw+θ_Ｗ/2)、且つ
(θpitch-√(θ_Ｗ ²+θ_Ｈ ²)/2)≦ψ≦(θpitch+√(θ_Ｗ ²+θ_Ｈ ²)/2)
により逆算して、その天体範囲のみを計算すればよい。

また、図２２（Ｃ）に示す如く、視野ＦＶに天頂Ｚを含む場合には、同様に図中にハッチングで示した円形の範囲にある赤道座標を次式
(θpitch-√(θ_Ｗ ²+θ_Ｈ ²)/2)≦ψ≦90°
により逆算して、その天体範囲のみを計算すればよい。

なお、上記図２２（Ｂ），（Ｃ）の場合にあって、デジタルズーム倍率Ｍｄが１を越えている場合には、
θ_Ｗ＝θ_Ｗ/Md、且つ
θ_Ｈ＝θ_Ｈ/Md
であるものとして計算する必要がある。

こうして視野ＦＶに入る可能性のある範囲のみ天体の計算を行なうことで、主制御回路３７の負担を大幅に軽減することができる。

以上、第１の実施の形態によれば、昼夜や天気、夜間でも周囲光が絶えない都会か否かなどの周囲環境を問わず、実際に肉眼では星が見えない状態であっても、デジタルカメラ１０を向けた先にある星や星座を電子ファインダ２２で簡単に見ることができる。

また、天体マニアや天体写真家にとっても、周囲光が明るいなどの理由で星や星座を探し難い場合に、所望する対象が本来あるべき方向を簡単に視認することができる。

さらに、撮影対象となる星や星座の位置を確実に把握した上で撮影を開始することができるため、長時間露光や多重露光等の撮影を行なう場合の失敗を極力減少させることができる。

（第２の実施の形態）
以下本発明をデジタルカメラに適用した場合の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、その外観構成に関しては上記図１に示したものと、電子回路の構成については上記図２に示したものとそれぞれ基本的にほぼ同様であるので、同一部分には同一符号を用いるものとして、ここではその図示と説明とを省略する。
なお、データメモリ５９には、全天の恒星図データが予め記憶されているものとする。

次に上記実施の形態の動作について説明する。
図２３は、このデジタルカメラ１０で天体撮影を行なう天体撮影モード時の処理内容を示すものであり、その制御動作は主として主制御回路３７がプログラムメモリ５８に記憶されている動作プログラムや定数等の固定データに基づいて実行する。

その当初には、デジタルカメラ１０の現在位置と日時、及び撮影レンズ１１が対向している方向のデータを取得する（ステップＥ０１）。

現在位置及び日時のデータは、ＧＰＳ受信アンテナ１８を介して図示しない複数のＧＰＳ衛星からの到来電波によりＧＰＳレシーバ５０が経度、緯度、高度と現在時刻の情報として得られる。

一方、デジタルカメラ１０の向きのデータは、方位・３次元傾斜角センサ１３からの検出信号を姿勢検出部４９で処理することにより、デジタルカメラ１０の方位、仰俯角、傾斜角などを表す情報として取得できる。

次いで、電子ファインダ２２で表示すべき視野の方位、高度角を計算する（ステップＥ０２）。

こうして電子ファインダ２２で表示する方位と高度角とが算出できると、上記取得した現在日時と視野範囲に該当する恒星の赤経、赤緯の範囲を計算する（ステップＥ０３）。

図２４（Ａ）は、データメモリ５９に記憶される全天の恒星図データの一部を例示するものである。すなわちデータメモリ５９には、赤経（α：０〜２４ｈ）軸と赤緯（δ：−９０°〜＋９０°）軸との天の赤道座標に対応付けて、恒星や星座の位置を記録した全天の恒星図データを予め用意しているものとする。

しかして、現在位置と現在日時に応じてこのデジタルカメラ１０の現在の地方視恒星時（θ_Ｇ−経度λ）を計算し、またデジタルカメラ１０の向き情報から求めた電子ファインダ２２の視野ＦＶの方位角（θｙａｗ）と高度角（θｐｉｔｃｈ）、及び左右傾斜角（θｒｏｌｌ）により、そのときの視野ＦＶに入る恒星の赤経、赤緯の範囲、もしくは電子ファインダ２２の視野ＦＶの四隅の赤経、赤緯を逆算して求めることで、図２４（Ｂ）に示すように視野ＦＶに入る赤経、赤緯の恒星図の範囲を切出すことができる（ステップＥ０４）。

こうして切出した恒星図の範囲に対し、座標系の向きと視野ＦＶでの向きに応じて変形、拡大縮小、及び回転処理を施すことで、電子ファインダ２２での表示に適した恒星図を得ることができる（ステップＥ０５）。

さらに、この恒星図に対し、視野ＦＶ上での等方位線、及び等高度線の座標目盛りなどに合わせて座標変換または歪曲補正、伸縮補正を施すことで図２４（Ｃ）に示すような恒星図のガイド表示を電子ファインダ２２にて表示させることができる（ステップＥ０６）。以上で上記図３及び図４の一連の処理を一旦終了して、次の撮影に備えるべく再び始めからの処理に戻る。

このように本第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態のように、視野に入るすべての天体の視位置を天文計算により得るようなことをせずとも、例えば視野の四隅位置の座標など、視野の範囲を規定する天体の赤道座標を逆算して求めるだけでよいので、計算量や計算時間を極力少ないものとして、多数の天体の視位置を比較的簡易に表示させることが可能となる。

なお、予めデータメモリ５９に記憶しておく恒星図のデータは、赤経／赤緯の直交座標ずに代えて、等積図法、等距図法、等角図法などにより投影作図した天球図データとして記憶しておき、必要な範囲を切出した後の変換や変形に要する処理をより簡易化することもできる。

（第３の実施の形態）
以下本発明をデジタルカメラに適用した場合の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、その外観構成に関しては上記図１に示したものと、電子回路の構成については上記図２に示したものとそれぞれ基本的にほぼ同様であるので、同一部分には同一符号を用いるものとして、ここではその図示と説明とを省略する。

次に上記実施の形態の動作について説明する。
図２５及び図２６は、このデジタルカメラ１０で太陽または月の視位置に基づく撮影制御の処理内容を示すものであり、その制御動作は主として主制御回路３７がプログラムメモリ５８に記憶されている動作プログラムや定数等の固定データに基づいて実行する。

その当初には、撮影モードや撮影条件等をユーザが任意に設定する（ステップＦ０１）。

この設定に基づき、屋外撮影で、且つ天体の視位置による撮影を行なう天体撮影モードが設定されたか否かを判断する（ステップＦ０２）。ここで天体撮影モードが設定されていないと判断した場合には、その設定された内容に応じた他の撮影処理を実行するが（ステップＦ０３）、本実施の形態の動作とは直接関係しないために、その説明は省略する。

一方、上記ステップＦ０２で天体撮影モードが設定されたと判断すると、次にこのデジタルカメラ１０の現在位置を入力するか、あるいは自動的な測位処理を行なう（ステップＦ０３）。

図５は、ＧＰＳを用いた自動的な測位処理の内容を示すサブルーチンであり、その当初には、ＧＰＳレシーバ５０がすでに起動されて動作中であるか否かを判断する（ステップＢ０１）。

ここで、まだ起動されておらず動作中ではないと判断した場合にのみ、あらためてＧＰＳレシーバ５０での動作を起動させ（ステップＢ０２）、その後起動が完了して測位が可能となるのを待機する（ステップＢ０３）。

このステップＢ０３で起動が完了したと判断した場合、もしくは上記ステップＢ０１ですでに起動されていると判断した場合に、次いでＧＰＳ受信アンテナ１８を用いて複数のＧＰＳ衛星からの到来電波を受信し、まず測位信号中の疑似乱数列ＰＲＮ（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｍｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ）によるコードを受信復調して疑似距離を計測する（ステップＢ０４）。

次いで、各ＧＰＳ衛星の天体歴情報、及び起動データを取得し（ステップＢ０５）、各ＧＰＳ衛星の位置及び現在位置からの距離を算出する（ステップＢ０６）。

そして、この算出結果から、現在デジタルカメラ１０が位置している正確な３次元座標、すなわち経度λ、緯度φ、及び高度ｈを現在時刻と共に算出する（ステップＢ０７）。

これら各座標値に基づき、測地系座標への変換処理を行ない（ステップＢ０８）、結果としてこのデジタルカメラ１０の位置する現在位置を取得して、主制御回路３７へ出力し（ステップＢ０９）、以上で図５のサブルーチンを終了する。

図２５のメインルーチンでは、ステップＦ０３での測位処理に続き、太陽及び月を探索すべき天体として、その赤道座標（赤経α、赤緯δ）を計算または設定により取得する（ステップＦ０５）。

太陽及び月の赤道座標の計算に関しては、上記図１０及び図１１でも説明したように、まず計算日時（ＹＹ／ＭＭ／ＤＤ、ｈｈ／ｍｍ／ｓｓ）及びグリニッジ標準時刻ＧＭＴとの時差ＴＤを入力する（ステップＤ０２）。

合わせて、太陽、月の地心黄道座標を算出する。太陽の赤道座標は、日々の変化は小さいので頻繁に計算する必要がない一方で、約１年で黄道１２星座の中を一周するので、季節による変化は大きい。

太陽の赤道座標は、まず後述の位置略算式等を用いて、地球を中心とする太陽の地心黄道座標（黄経λ_Ｓ、黄緯β_Ｓ、距離ｒ_Ｓ）を求める。求めた地心の黄道座標を、次式
U＝cosβ*cosλ
V＝cosβ*sinλ*cosｅ-sinβ*sinｅ
（但し、黄道傾斜角ｅ＝23.43929。）
W＝cosβ*sinλ*sinｅ+sinβ*cosｅ
α＝tan^-1(V/U)
δ＝sin^-1(W)
により地心の赤道座標（赤経α，赤緯δ）に変換する。

月は、地球を約１日で一周する軌道を回っているので、その赤道座標の変化が大きく、短時間毎に更新計算する必要がある。同様に、月の位置略算式を用いて、月の地心黄道座標（黄経λ_Ｍ、黄緯β_Ｍ、距離ｒ_Ｍ）を求める。求めた地心の黄道座標を、上記太陽の場合と同様に月の地心赤道座標（赤経α，赤緯δ）に変換する。

こうして太陽及び月の赤道座標を取得すると、次に方位・３次元傾斜角センサ１３、姿勢検出部４９を用いてこのデジタルカメラ１０の向き（方位、仰俯角、傾斜角など）を検出する（ステップＦ０６）。

次いで、デジタルカメラ１０の現在位置と、上記取得した探索天体である太陽及び月の赤道座標とにより、探索する天体の視位置すなわち方位角Ａｚ、高度角ψを算出する（ステップＦ０７）。

太陽及び月地心赤道座標（赤経α，赤緯δ）からそれぞれの視位置、すなわち時角ＨＡ、方位角Ａｚ、及び高度角ψを計算する際の略算式について説明する。
惑星の軌道位置は、６つの軌道要素、すなわち惑星軌道の長半径ａ、離心率ｅ、元期における平均近点離角Ｍ０、黄道軌道面傾斜ｉ、昇交点黄経Ω、及び近日点引数ωにより、ケブラー方程式等を解くことで、任意時点での惑星位置を算出できる。

ところで、軌道要素に基づく位置計算は２体問題に基づくものであるのに対し、実際の惑星の運動は純粋な２体問題ではなく、軌道要素が年月に連れて変化していくため、一般には次の書籍などに記載されているような惑星の位置略算式を用いて計算することが多い。
「新こよみ便利帳−天文現象・暦計算のすべて」（歴計算研究会編、恒星社厚生閣、１９９１／４）
「天体の位置計算 増補版」（長沢 工 著、地人書館、１９８５／０９）
例えば、太陽、月の地心黄経、地心黄緯、距離の項目毎に複数項の定数を記憶しておき、ユリウスの日（ＪＤ）またはユリウス世紀（Ｔ）などの時間毎に各定数を計算式に代入して複数項の計算を繰返して総和すると、各項目の近似値が比較的簡単且つ充分な精度で計算できる。

具体的には、ユリウス日をＪＤ（＝上述の準ユリウス日（ＭＪＤ）＋2400000.5）、歴表時を
ET＝時+分/60＋秒/3600-(±時差)−(±経度差/15°)
とすると、
T＝(JD-245145.0)/36525.0+ET/(24*36525.0)
で求められる時間Ｔ（元期J2000.0＝２０００年１月１日正午からのユリウス世紀に相当）に対して、太陽及び月の黄経、黄緯、距離の各項目毎に、それぞれにＡ_ｉ、Ｔ_ｉ'、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）等のｎ組の定数（但し、Ｔ_ｉ'はＴまたは１のいずれか）を予め記憶しておき、次式の近似計算式Ｓ_ｉを順次計算してその総和Σ_ｉＳ_ｉを求めることで略算できる。すなわち
S_ｉ＝(A_ｉ*T_ｉ'*cos(B_ｉ*T+C_ｉ))
S＝Σ_i(i=1~n)S_ｉ
例えば、太陽の地心黄経λ_Sの略算用の各定数は以下の通りである。
A₁＝36000.7695、T₁=T、B₁= 0、 C₁= 0、
A₂＝ 280.4659、T₂=1、B₂= 0、 C₂= 0、
A₃＝ 1.9147、T₃=1、B₃=35999.05、C₃=267.52、
A₄＝ 0.02 、T₄=1、B₄=71988.1、 C₄=265.1、
A₅＝ -0.0048、T₅=T、B₅= 0、 C₅=268.0、
（以下、地心黄緯δ_Ｓ、地心距離ｒ_Ｓ用の定数も含め、煩雑になるので略）
月の地心黄道座標（視黄経λ_Ｍ、視黄緯β_Ｍ、視距離ｒ_Ｍ）も、太陽と同様の略算式と、各項目毎の略算用の定数Ａ_ｉ、Ｔ_ｉ'、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）により計算できる。
例えば、月の地心視黄経λ_Ｍの略算用の各定数は以下の通りである。
A₁＝481267.8809、T₁=T、B₁= 0、 C₁= 0、
A₂＝ 218.3162、T₂=1、B₂= 0、 C₂= 0、
A₃＝ 6.2888、T₃=1、B₃=477198.868、C₃= 44.963、
A₄＝ 1.274 、T₄=1、B₄=413335.35、 C₄= 10.74、
A₅＝ 0.6583、T₅=1、B₅=890534.22、 C₅=145.7、
（以下、地心視黄緯δ_Ｍ、地心視距離ｒ_Ｍ用の定数も含め、煩雑になるので略）
上記の各位置略算式では、項数ｎを多く計算するほど精確な位置を求めることができるが、データメモリ５９内の天体の位置座標データ、視位置計算データ等の記憶容量が少ない場合や、主制御回路３７での演算速度が遅い場合、及び電子ファインダ２２での表示分解能が低い場合には、本例のような概算用途であれば４〜５項程度でも充分な精度での概算が得られる。

以上のように探索天体である太陽及び月に関して視位置の計算を終えると、メインルーチンである図２５に戻り、算出した各視位置のデータをデータメモリ５９に記憶する（ステップＦ０８）。

次いで、撮影レンズ１１中のズームレンズ及びフォーカスレンズを必要により適宜移動させるズーム処理及びＡＦ処理を実行した後（ステップＦ０９）、撮像素子３１で撮像し、画像メモリ３５に保持している被写体像を電子ファインダ２２にてスルー画像として表示する（ステップＦ１０）。

このとき、その時点での撮影レンズ１１の焦点距離（ｆ）と撮像素子３１のサイズ（Ｘ’）、及びデジタルズーム倍率（Ｍｄ）により電子ファインダ２２で表示すべき被写体像の撮影画角（θ）を算出する（ステップＦ１１）。
なお、当該画角θは、次式
撮影画角θ＝2tan^-1(X'/2f)
表示及び記録画角θ'＝θ/Md
で求められる。

こうして得た結果に基づき、カメラの向きと画角に対して、探索天体（太陽の視位置が視野内か、あるいは視野の近傍にあるか否か、その程度を判別した上で（ステップＦ１２）、視野中心から所定角度１以内にあるか否かを判断する（ステップＦ１３）。

図２７（Ａ）は、探索天体である太陽と被写体、及びデジタルカメラ１０の相対位置関係を示すもので、太陽の方位角Ａｚ、高度角ψが、カメラの向き（方位θｙａｗ、仰角θｐｉｔｃｈ）と上記表示画角θ’に対して、下記所定角１が例えば「θ'／２＋ε」であるものとして、第１の条件、
Az−θyaw≦所定角１、且つ
ψ−θpitch≦所定角１
が成り立つか否かにより、被写体を撮影した場合に探索天体の影響を受ける可能性があるか否かを判断する。

ここで所定角度１以内にあると判断した場合にのみ、太陽、満月などの当該天体が被写体を含む視野内または視野近傍にあるものとして、例えば電子ファインダ２２にて
「太陽が視野内または近くにありますので注意して下さい」
のような文字列によるガイドメッセージを表示することで、デジタルカメラ１０のユーザに対して警告を行ない、肉眼や撮像素子３１の損傷、撮影の失敗等を未然に防ぐものとする。

その後、上記ステップＦ１４の処理の実行の有無に拘わらず、映像信号処理３４で実行するホワイトバランス処理のために、太陽の高度角に応じた色温度となるようホワイトバランスの設定を行なう（ステップＦ１５）。

図２７（Ｂ）は、一日における太陽の高度角の変化と、設定するホワイトバランスの色温度との関係を示すものである。通常の屋外、晴天下で撮影を行なう場合、太陽の高度によって太陽光源の色温度が変化し、朝夕などの高度角が低く、地平線に近い状態では、光源の色温度が２０００〜３０００Ｋ（ケルビン）と低くなるので、やや赤みがかって撮影されてしまう。

反対に、真昼など太陽高度が高く、天頂に近い場合には、高原の色温度が５０００〜６７００（ケルビン）と高くなるので、やや青みがかって撮影されてしまう。

したがって、太陽の高度角ψに基づいて、季節や時刻、地域により太陽の高度が変化した場合でも、太陽の高度角に対応する色温度となるようにホワイトバランスを自動的に設定し、映像信号処理３４における画像信号の各原色のＲＧＢ成分、あるいは色差のＣｂ，Ｃｒ成分の等の利得を調整することにより、容易にホワイトバランス調整を実行して、太陽高度の影響を排除した設定を行なうことができるものとなる。

その後、レリーズキー１２の操作による撮影指示があるか否かを判断する（ステップＦ１６）。

ここでレリーズキー１２の操作がないと判断した場合には、上記ステップＦ０６からの処理に戻って、同様の処理を繰返し実行する一方で、レリーズキー１２が操作されたと判断した場合には、次いで太陽、満月などの天体が視野の近く、すなわち視野中心から正逆各方向に逆光角度２の範囲内にあるか否かを第２の条件として、逆光補正が必要か否かを判断する（ステップＦ１７）。

この第２の条件は、具体的には所定各２を例えば４５°として
｜Az−θyaw｜≦所定角２
が成り立つか否かを演算により判断する。

逆光補正が必要であると判断した場合には、逆光用の測光及び露出条件を設定するべく、例えば自動的に撮像エリアの中央を重点的にスポット測光して露光値を計測する（ステップＦ１８）。

次いで、逆光用の撮影条件であるものとした撮影処理を実行する（ステップＦ１９）。

この場合には、＋１〜２［ＥＶ］程度の露出補正をかける、デイライトシンクロ機能により強制的にポップアップ式内蔵フラッシュ１６を閃光駆動する、等の方法のいずれかを実行するもので、これにより背景のみが適正な露出で主要な被写体が所謂「黒つぶれ」を起こしてしまうような事態を回避する。

しかして、撮影により得た画像データを圧縮符号化／伸長復号化部５６にてデータ圧縮して符号化し、撮影条件や撮影時の天体情報等を添付してファイル化した上でメモリカード６７に記録し（ステップＦ２０）、以上で上記図２５及び図２６の一連の処理を一旦終了して、次の撮影に備えるべく再び始めからの処理に戻る。

また、上記ステップＦ１７で逆光補正は必要ないと判断した場合には、そのまま通常の測光処理、例えばマルチエリア測光等により露光値を計測する（ステップＦ２１）。

次いで、予め上記ステップＦ０１で設定された撮影条件に従った撮影処理を実行し（ステップＦ２２）、撮影により得た画像データを圧縮符号化／伸長復号化部５６にてデータ圧縮して符号化し、撮影条件や撮影時の天体情報等を添付してファイル化した上でメモリカード６７に記録し（ステップＦ２３）、以上で上記図２５及び図２６の一連の処理を一旦終了して、次の撮影に備えるべく再び始めからの処理に戻る。

このように、太陽や月など特定の天体の視位置に応じて、デジタルカメラ１０を被写体に向けるだけで、該特定の天体が入ってしまう場合や、ホワイトバランスの調整、逆光補正など、撮影を著しく阻害し、あるいはデジタルカメラ１０やこのデジタルカメラ１０を使用するユーザの健康を損ねてしまうことを確実に回避して、自動的に撮影条件の設定を行なって失敗の内撮影を行なうことができる。

（第４の実施の形態）
以下本発明をデジタルカメラに適用した場合の第４の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、その外観構成に関しては上記図１に示したものと、電子回路の構成については上記図２に示したものとそれぞれ基本的にほぼ同様であるので、同一部分には同一符号を用いるものとして、ここではその図示と説明とを省略する。

図２８及び図２９に本実施の形態の動作の概要を示す。
上記第１乃至第３の実施の形態で太陽や月、恒星、惑星等の天体の撮影を行なうものとしたのに対し、本実施の形態では、被写体となりうる山や地形、建物、橋等の建造物を含む地理情報をスルー画像上に反映させる。

すなわち、上記被写体となりうる各種の地理情報をデータ化して予めデータメモリ５９に記憶しておき（Ｇ０１）、撮影時のデジタルカメラ１０の位置や向き、傾斜等のデータを入力する（Ｇ０２）。

これらを基に、カメラ視野範囲内の被写体の位置座標（経度λ、緯度φ、高度ｈ）から被写体の視位置（方位Ａｚ、高度角ψ）を推測計算する（Ｇ０３）。

また、カメラの向き（方位θｙａｗ、仰角θｐｉｔｃｈ、傾斜角θｒｏｌｌ）と撮影画角θ（またはデジタルズームの場合には表示画角θ’＝θ／Ｍｄ）に応じて、視野範囲内の被写体の３次元シミュレーション画像を生成する（Ｇ０４）。

一方で、撮像素子３１で得られる実際の被写体像をＡ／Ｄ変換及び各種プロセス処理を施して被写体のスルー画像を作成する（Ｇ０５）。

しかして、被写体のスルー画像上に、被写体の３次元シミュレーション画像を半透過処理した上で重畳して電子ファインダ２２で表示させることで（Ｇ０６）、図２９に示すような合成画像を得ることができる。

図２９では、シミュレーションで描画した被写体の輪郭をその名称と共に表示している例を示すもので、実際の被写体に対して多少のずれを生じているものの、充分に被写体を正確に判断することができる。同図では、電子ファインダ２２上に実際の被写体とシミュレーションで得た被写体とを合成表示している他に、右端側でカメラの高度角ψとの指針仰角の目盛りを表示し、同時にカメラの方位角Ａｚの指針と目盛りを表示している。

このような表示状態にあってレリーズキー１２の操作により撮影を実行した場合、撮影により得られた画像データと共に被写体の地理情報と撮影条件等の撮影情報とが符号化されて１つのデータファイルとして、記録媒体であるメモリカード６７に記録されることとなる。

図３０及び図３１は、このデジタルカメラ１０で地上の風景を含む撮影モード（以下「被写体位置ファインダモード」と称する）時に実行する制御の処理内容を示すものであり、その制御動作は主として主制御回路３７がプログラムメモリ５８に記憶されている動作プログラムや定数等の固定データに基づいて実行する。

その当初には、撮影モードや撮影条件等をユーザが任意に設定する（ステップＨ０１）。

この設定に基づき、屋外撮影で、且つ地上の風景をシミュレーション画像として合成表示する被写体位置ファインダモードが設定されたか否かを判断する（ステップＨ０２）。

ここで被写体位置ファインダモードが設定されていると判断した場合にのみ、次にこのデジタルカメラ１０の現在位置を入力するか、あるいは自動的な測位処理を行なう（ステップＨ０３）。

図５は、ＧＰＳを用いた自動的な測位処理の内容を示すサブルーチンであり、その当初には、ＧＰＳレシーバ５０がすでに起動されて動作中であるか否かを判断する（ステップＢ０１）。

ここで、まだ起動されておらず動作中ではないと判断した場合にのみ、あらためてＧＰＳレシーバ５０での動作を起動させ（ステップＢ０２）、その後起動が完了して測位が可能となるのを待機する（ステップＢ０３）。

このステップＢ０３で起動が完了したと判断した場合、もしくは上記ステップＢ０１ですでに起動されていると判断した場合に、次いでＧＰＳ受信アンテナ１８を用いて複数のＧＰＳ衛星からの到来電波を受信し、まず測位信号中の疑似乱数列ＰＲＮ（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｍｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ）によるコードを受信復調して疑似距離を計測する（ステップＢ０４）。

次いで、各ＧＰＳ衛星の天体歴情報、及び起動データを取得し（ステップＢ０５）、各ＧＰＳ衛星の位置及び現在位置からの距離を算出する（ステップＢ０６）。

そして、この算出結果から、現在デジタルカメラ１０が位置している正確な３次元座標、すなわち経度λ、緯度φ、及び高度ｈを現在時刻と共に算出する（ステップＢ０７）。

これら各座標値に基づき、測地系座標への変換処理を行ない（ステップＢ０８）、結果としてこのデジタルカメラ１０の位置する現在位置を取得して、主制御回路３７へ出力し（ステップＢ０９）、以上で図５のサブルーチンを終了する。

図３０のメインルーチンでは、ステップＨ０３での測位処理により得た現在位置の座標を経度λ_０、緯度φ_０、及び高度ｈ_０として保持した後に、方位・３次元傾斜角センサ１３、姿勢検出部４９を用いてこのデジタルカメラ１０の向き（方位、仰俯角、傾斜角など）を検出する（ステップＨ０４）。

次いで、デジタルカメラ１０の現在位置と向きから、ファインダ視野に入る概略の被写体位置範囲を設定する（ステップＨ０５）。

この設定内容に基づき、データメモリ５９に記憶している地理情報中から１つの被写体の位置座標（経度λ、緯度φ、高度ｈ）を読出す（ステップＨ０６）。

読出した１つの被写体の位置座標により、カメラの現在位置に基づいて視野内での視位置を算出する（ステップＨ０７）。

図３２は、このステップＨ０７のサブルーチンの内容を示すもので、図３３にその概念を示す模式図ある。まず上記ステップＨ０３で得たデジタルカメラ１０の現在位置の座標（経度λ_０、緯度φ_０、及び高度ｈ_０）を入力し（ステップＩ０１）、次に直前の上記０６で得た被写体の位置座標（経度λ、緯度φ、高度ｈ）を入力する（ステップＩ０２）。

これら各位置座標により、デジタルカメラ１０のある現在地と被写体の各位置座標から次式
x＝(r+h)^*cos(φ)^*cos(λ)
y＝(r+h)^*cos(φ)^*sin(λ)
z＝(r+h)^*sin(φ)^*
（但し、ｒ：当該地点の地球半径。）
に従って地心中心の直交座標ＸＹＺに変換する（ステップＩ０３）。

こうして得た直交座標ＸＹＺを、Ｚ軸の周りに現在地の経度λ_０だけ回転し、次式
x'＝(r+h)^*cos(φ)^*cos(λ)
y'＝(r+h)^*cos(φ)^*sin(λ)
z'＝(r+h)^*sin(φ)^*
により直交座標Ｘ’Ｙ’Ｚ’に変換する（ステップＩ０４）。

次に、直交座標Ｘ’Ｙ’Ｚ’を、今度はＹ軸の周りに（π／２−φ_０）だけ回転し、次式
x"＝x'*cos(π/2-φ_０)-z'*sin(π/2-φ_０)
y"＝y'
z"＝x'*sin(π/2-φ_０)+z'*cos(π/2-φ_０)h)
-(R+h_０)
により直交座標Ｘ”Ｙ”Ｚ”に変換する（ステップＩ０５）。

現在地から被写体の地点までの距離Ｒ、方位角Ａｚ、及び高度角ψを次式
X＝x"-x"_０
Y＝y"-y"_０
Z＝z"-z"_０
R＝√(X²+Y²+Z²)
Az＝tan^-1(Y/X)
ψ＝sin^-1(Z/R)
により求め（ステップＩ０７）、求めた距離Ｒ、方位角Ａｚ、及び高度角ψを出力して（ステップＩ０７）、以上で図３２のサブルーチンを一旦終了し、上記図３０の処理に戻る。

図３０のメインルーチンでは、求めた被写体の視位置（距離Ｒ、方位角Ａｚ、及び高度角ψ）を画像データメモリ５７に記憶した後（ステップＨ０８）、視野範囲内に位置するすべての被写体に対して視位置の計算を行なったか否か、換言すればまだ同様の計算を行なうべき被写体があるか否かを判断する（ステップＨ０９）。

まだ計算を行なっていない被写体があると判断すると、上記ステップＨ０６からの処理に戻り、新たな被写体に対する視位置の計算を実行する。

こうしてステップＨ０６〜Ｈ０９の処理を繰返し実行することで、デジタルカメラ１０の視野範囲内に位置するすべての被写体の視位置を算出し終えると、ステップＩ０９でこれを判断して続くステップＨ１０に至る。

なお、上記ステップＨ０２で撮影モードが被写体位置ファインダモードではないと判断した場合には、上記ステップＨ０３〜Ｈ０９の処理は行なわない。

ステップＨ１０では、測光・測距センサ４１、色温度検出部４２、及び測光部４３により測光処理とホワイトバランス調整処理とを実行する。その後、撮影レンズ１１中のズームレンズ及びフォーカスレンズを必要により適宜移動させるズーム処理及びＡＦ処理を実行する（ステップＨ１１）。

以上で被写体像全体に対する適正な撮影状態が得られるので、その時点で撮像素子３１で撮像し、画像メモリ３５に保持している被写体像を電子ファインダ２２にてスルー画像として表示する（ステップＨ１２）。

ここで再び、撮影モードが被写体位置ファインダモードであるか否かを判断する（ステップＨ１３）。

被写体位置ファインダモードであると判断した場合にのみ、その時点での撮影レンズ１１の焦点距離（ｆ）と撮像素子３１のサイズ（Ｘ’）、及びデジタルズーム倍率（Ｍｄ）により電子ファインダ２２で表示すべき被写体像の撮影画角（θ）を算出する（ステップＨ１４）。
なお、当該画角θは、次式
撮影画角θ＝2tan^-1(X'/2f)
表示及び記録画角θ'＝θ/Md
で求められる。

こうして得た結果に基づき、カメラの向きと表示画角に対して、視野に入る被写体の像位置を計算し、視位置の被写体情報を合成（または３次元ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）描画）した後に半透明化処理し、実際に得られる被写体像上に重畳して電子ファインダ２２で表示する（ステップＨ１５）。

図３４は、このとき電子ファインダ２２で表示するために生成する、３次元ＣＧ描画処理の処理の詳細を示し、図３５にその各処理段階での描画モデルを示す。

その処理当初には、まず視野に入る被写体の地図情報を基に３次元のモデリング処理を施す（ステップＪ０１）。

このモデリング処理としては、図示する如く地理座標・等高線モデル、ワイヤーフレーム・モデル、サーフェス・モデル、ソリッドモデル等を施すことで（ステップＪ０２〜Ｊ０５）、地図情報から３次元空間内の凹凸を忠実に再現したモデルを得る。図３５（Ａ）−１は地理座標・等高線モデル、図３５（Ａ）−２はワイヤーフレーム・モデルの例を示す。

こうして得た３次元モデルに対してレンダリング処理を施すことで、現実に肉眼で見える視野範囲の被写体情報を描画する。
すなわち、まず投影・座標変換処理（ステップＪ０６）により上記３次元モデルを現在位置から見た２次元画像として透視投影処理する。

図３５（Ｂ）がこの２次元の透視投影画像を例示するもので、具体的には平行投影処理（ステップＪ０７）または透視投影処理（ステップＪ０８）を実行する。座標変換では、ローカル座標系で指定した形状をワールド座標系に配置し、視点位置、視軸方向にある支点座標系をワールド座標系で決定した上で、このワールド座標系の位置を視軸上にあるｕｖｎ座標系（視野窓の座標系）の位置に変換する。

その後、該投影処理により得た２次元画像中から、視野範囲に合わせたクリッピング処理（ステップＪ０９）を実行することで、図３５（Ｃ）に示すように視野窓内に必要な部分のみを切出す。

さらに、図３５（Ｄ）に示す如く、現在の視点位置から画面に現れる部分を決定し、視野に入らない部分、すなわち各被写体の背後の位置となる隠れ線、隠れ面の各消去処理（ステップＪ１０）を実行する。

この消去処理としては、Ｚソート法（ステップＪ１１）、Ｚバッファ法（ステップＪ１２）、スキャンライン法（ステップＪ１３）、及びレイ・トレーシング法（ステップＪ１４）のいずれかを用いる。

次に、比較の当たり具合や反射、透過の様子を計算し、設定ライティング条件に基づいて、被写体表面の明暗や陰影付けを行なうシェーディング処理、及び地面にできる影を描画するシャドウイング処理を実行する（ステップＪ１５）。

これらの処理内容としては、フラット・シェーディング法（ステップＪ１６）、グーロー・シェーディング法（ステップＪ１７）、フォン・シェーディング法（ステップＪ１８）、レイ・トレーシング法（ステップＪ１９）、及びラジオシティ法（ステップＪ０２）のいずれかを用いる。

図３５（Ｅ）は、この時点で得られる画像を例示するもので、シェーディング処理により陰影を付加した上で、被写体情報、地理情報等も重畳表示している状態を示す。

さらに、被写体画像の各表面に模様や細かな凹凸等を貼り付けるマッピング処理を行なうことで（ステップＪ２１）、画像により現実感を与えるものとしてもよい。このマッピング手法としては、テクスチャ・マッピング法（ステップＪ２２）、バンプ・マッピング法（ステップＪ２３）、透明マッピング法（ステップＪ２４）、反射マッピング法（ステップＪ２５）、及び環境マッピング法（ステップＪ２６）等のいずれか少なくとも１つを用いる。

最後に、上記一連のデジタル処理に伴う境界線部分のギザギザなどを滑らかにするアンチ・エリアシング処理などを行ない（ステップＪ２７）、以上で一連の３次元ＣＧ描画処理の処理を終了する。

しかして、上記図３１のメインルーチンでは、上記ステップＨ１５で視位置に応じた合成画像を半透明化処理し、実際に得られる被写体像上に重畳して電子ファインダ２２で表示しながら、レリーズキー１２の操作による撮影指示があるか否かを判断する（ステップＨ１６）。

ここでレリーズキー１２の操作がないと判断した場合には、レリーズキー１２以外のキー操作あるいは表示に斯かる処理を実行する一方で（ステップＨ１９）、レリーズキー１２が操作されたと判断した場合には、その時点で設定されている撮影条件に従った撮影処理を実行し（ステップＨ１７）、撮影により得た画像データを圧縮符号化／伸長復号化部５６にてデータ圧縮して符号化し、撮影条件や撮影時の被写体情報等を添付してファイル化した上でメモリカード６７に記録し（ステップＨ１８）、以上で上記図３０及び図３１の一連の処理を一旦終了して、次の撮影に備えるべく再び始めからの処理に戻る。

このように、夜間や距離の中、あるいは知らない土地で撮影を行なうような場合でも、デジタルカメラ１０の電子ファインダ２２での表示により、視野に本来見えるべき山、地形、主要な建物などの位置や方向を視認することができるので、撮影すべき被写体を間違えることなく識別できる。

例えば、観光地の展望台などで、景色の案内図等がないような場合でも、デジタルカメラ１０を所望の方向に向けるだけで、被写体となる山や主要な建物、町などの名前や位置を識別した上で撮影を実行することができる。

また、３次元のＣＧ描画処理機能を設け、現在位置以外の場所も入力して検索できるようにすると、被写体となる地形や建造物によるリアルな仮想的な景色や俯瞰図より、撮影場所の把握や撮影構図の選定、撮影条件の計画なども容易に行なうことができる。

なお、上記のように第１乃至第４の実施の形態は、いずれも本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限るものではなく、例えばカメラ機能を有する携帯電話機、カメラ機能と通信機能を有するＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ：個人向け情報携帯端末）やポータブルタイプのパーソナルコンピュータなど、各種小型電子機器にも同様に適用することができる。

その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施の形態に係るデジタルカメラの外観構成を示す斜視図。 同実施の形態に係るデジタルカメラの電子回路の構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る撮影時の制御処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る撮影時の制御処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る図３のＧＰＳによる測位処理のより詳細な処理内容を示すサブルーチンのフローチャート。 同実施の形態に係る天体の視位置シミュレーション画像の画面表示を段階的に説明する図。 同実施の形態に係る天体の赤道座標と天体の視位置との関係を示す図。 同実施の形態に係る恒星の位置座標データを例示する図。 同実施の形態に係る図３の天体の視位置の計算の詳細な処理内容を示すサブルーチンのフローチャート。 同実施の形態に係る図３の天体の視位置の計算の詳細な処理内容を示すサブルーチンのフローチャート。 同実施の形態に係る図３の天体（太陽、月、惑星）の視位置の計算の詳細な処理内容を示すサブルーチンのフローチャート。 同実施の形態に係る図３の天体（太陽、月、惑星）の視位置の計算の詳細な処理内容を示すサブルーチンのフローチャート。 同実施の形態に係るファインダ画角に合わせた天体視位置の非指令を示す図。 同実施の形態に係る半天図のファインダ表示例を示す図。 同実施の形態に係るカメラの向きに応じた天体位置の自動表示の遷移状態を例示する図。 同実施の形態に係るカメラの向きに応じた天体位置の自動表示の遷移状態を例示する図。 同実施の形態に係る天体視位置のファインダ表示位置の計算を説明する図。 同実施の形態に係る天体視位置のファインダ表示位置の計算を説明する図。 同実施の形態に係る天体視位置のファインダ表示位置の計算を説明する図。 同実施の形態に係るレンズ焦点距離と画角の関係を説明するための図。 同実施の形態に係る焦点距離（ズーム倍率、画角）に応じた天体位置の自動表示の遷移状態を例示する図。 同実施の形態に係るファインダ視野に入る被写体の位置の探索範囲の設定例を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る天体の視位置の計算の処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る天体の視位置の表示過程を説明する図。 本発明の第３の実施の形態に係る撮影時の制御処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る撮影時の制御処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る太陽の影響の判断内容を説明する図。 本発明の第４の実施の形態に係る動作処理の概要を示す図。 同実施の形態に係る電子ファインダでの合成表示画面を例示する図。 同実施の形態に係る撮影時の制御処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る撮影時の制御処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る図３０の被写体の視位置の計算の詳細な処理内容を示すサブルーチンのフローチャート。 同実施の形態に係る図３２での処理概念を視覚化して示す図。 同実施の形態に係る図３１の被写体の３次元ＣＧ描画処理の詳細な内容を示すサブルーチンのフローチャート。 同実施の形態に係る図３４での各処理段階での描画モデルを例示する図。

符号の説明

１０…デジタルカメラ、１１…撮影レンズ、１２…レリーズキー、１３…方位・３次元傾斜角センサ、１４…モード切替ダイヤル、１５…液晶表示部、１６…内蔵フラッシュ、１７…外付けフラッシュ用ホット端子、１８…ＧＰＳ受信アンテナ、１９…光学ファインダ、２０…カーソルキー、２１…数値入力キー、２２…電子ファインダ、２３…カバー、３１…撮像素子、３２…ドライバ、３３…Ａ／Ｄ変換器、３４…映像信号処理、３５…画像メモリ、３６…撮影制御回路、３７…主制御回路、３８…レンズ位置検出部、３９…レンズ駆動部、４０…シャッタ・絞り駆動部、４１…測光・測距センサ、４２…色温度検出部、４３…測光部、４４…測距部、４５…フラッシュ駆動部、４６…照射角駆動部、４７…音声復号化部、４８…音声符号化部、４９…姿勢検出部、５０…ＧＰＳレシーバ、５１…入力回路、５２…座標入力回路、５３…表示メモリ、５４…表示駆動部、５５…画像処理部、５６…圧縮符号化／伸長復号化部、５７…画像データメモリ、５８…プログラムメモリ、５９…データメモリ、６０…外部メモリインタフェース（Ｉ／Ｆ）、６１…入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース、６２…電源制御部、６３…Ｄ／Ａ変換器、６４…スピーカ、６５…マイクロホン、６６…Ａ／Ｄ変換器、６７…メモリカード、６８…入出力端子、６９…通信部、７０…電池。

Claims (3)

1. 被写体の画像を撮影する撮像手段と、
   短時間露光による第１の天体撮影と長時間露光を必要とする第２の天体撮影とを含む天体撮影モードと通常の撮影モードとを含む複数の撮影モードを選択的に設定する設定手段と、
   前記撮像手段による撮影時において、前記天体撮影モードが設定され、かつ、前記短時間露光による第１の天体撮影であると判断した場合には、自動的に撮影レンズのシャッタ機構を全閉とした状態で短時間露光により撮影された画像データに基づくノイズ除去処理を行い、天体撮影モードが設定され、かつ、前記長時間露光を必要とする第２の天体撮影であると判断した場合には、自動的に複数回の短時間露光により撮影を行って得られた複数の撮影画像を位置合わせして合成する多重合成処理を行い、前記通常の撮影モードが設定されている場合には、前記ノイズ除去処理および前記多重合成処理のいずれも行わずに撮影を行う制御手段と、
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像手段による撮影時の天体の視位置を算出する算出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記多重合成処理を行う場合に、前記算出手段により各撮影に対応して得られた天体の視位置に基づいて前記複数の撮影画像を位置合わせして合成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 被写体の画像を撮影する撮像手段を備えた撮像装置のコンピュータを、
   短時間露光による第１の天体撮影と長時間露光を必要とする第２の天体撮影とを含む天体撮影モードと通常の撮影モードとを含む複数の撮影モードを選択的に設定する設定手段と、
   前記撮像手段による撮影時において、前記天体撮影モードが設定され、かつ、前記短時間露光による第１の天体撮影であると判断した場合には、自動的に撮影レンズのシャッタ機構を全閉とした状態で短時間露光により撮影された画像データに基づくノイズ除去処理を行い、天体撮影モードが設定され、かつ、前記長時間露光を必要とする第２の天体撮影であると判断した場合には、自動的に複数回の短時間露光により撮影を行って得られた複数の撮影画像を位置合わせして合成する多重合成処理を行い、前記通常の撮影モードが設定されている場合には、前記ノイズ除去処理および前記多重合成処理のいずれも行わずに撮影を行う制御手段と、
   して機能させることを特徴とするプログラム。

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