(57)【要約】【課題】  通常の撮影に比べて長時間の露光を必要とする天体撮影において天体の日周運動によるずれが問題となる。専用架台のような大掛かりな設備を用いることなく、より安価に天体撮影を可能とする撮影装置および撮影方法を提供することを目的とする。【解決手段】  所定時間を計時する計時手段と、所定時間内に天球上を移動する天体の日周運動による移動量を算出する算出手段と、撮像素子を撮影装置内に移動可能に固定し、かつ算出した移動量分天体が移動したときに撮像素子上におけるずれに相当する位置に撮像素子を移動させる位置決め手段を具備した撮影装置とする。【選択図】  図１
2008289052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
日周運動をする天体を撮影するための撮影装置であって、
撮像素子と、
所定時間を計時する計時手段と、
前記所定時間内に天球上を移動する前記天体の日周運動による移動量を算出する算出手段と、
前記撮像素子を前記撮影装置内に移動可能に固定し、かつ前記算出手段が算出する移動量分天体が移動したときに撮像素子上におけるずれに相当する位置に該撮像素子を移動させる位置決め手段と、
を具備することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記算出手段はさらに測位手段を備え、
天体の移動量を算出する際、この測位手段により測定した前記撮影装置の位置情報を用いることを特徴とする、請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記位置決め手段は、
前記撮影装置内で前記撮像素子を回動させる回転手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記位置決め手段は、
撮影終了までに前記撮像素子を移動させる移動量に基づき、撮影開始時に撮影終了時まで前記天体を追尾可能な位置に該撮像素子を位置決めることを特徴とする、請求項１に記載の撮影装置。
【請求項５】
撮像素子を備えた撮影装置を用いて日周運動をする天体を撮影する方法であって、
前記撮影装置の設置場所における、所定時間内に天球上を移動する前記天体の日周運動による移動量を算出し、
前記所定時間経過毎に、前記移動量分天体が移動したときに前記撮像素子上におけるずれに相当する位置に撮像素子を位置決めする
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項６】
前記移動量を算出する際、場所を検出するための測位手段を用いて前記撮影装置の設置位置を求めることを特徴とする請求項５に撮影方法。
【請求項７】
前記位置決めする際は、前記撮像素子を上下、左右あるいは回転移動のいずれかを組み合わせて位置決めすることを特徴とする請求項５に記載の撮影方法。
【請求項８】
所定時間経過ごとの前記位置決めを開始する前に、
撮影終了までに前記撮像素子を移動させる移動量に基づき、最初に撮影開始時に撮影終了時までに前記天体を追尾可能な位置に該撮像素子を位置決めする
ことを特徴とする請求項５に記載の撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の撮影装置および撮影方法に関し、特に天体を撮影する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば天体撮影のように光量の微量な被写体を撮影する場合、露光不足を補うためにシャッターを開放して露光時間を長くするといった手法がとられている。この場合、天体は地球の自転により徐々に位置を変えてゆくため、露光時間を長くするほど像がずれてしまうという問題がある。このずれを回避する目的で天体の日周運動に合わせて自動追尾する赤道儀式架台を用いることができる。
【０００３】
しかしながら赤道儀式架台は天体の自動追尾には適しているが装置自体が大掛かりになりやすく容易に導入できるものではない。より安価に天体観測ができる方法が望まれる。
【０００４】
ずれを修正するという点に着目した場合、たとえばカメラなどの手持ち撮影で発生する手振れによる被写体のずれを防止するための機構はすでに提案されている（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７１５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常の撮影に比べて長時間の露光を必要とする天体撮影において天体の日周運動によるずれが問題となる。また、専用架台を用いれば解決できるものの導入コストが次の問題となる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、大掛かりな設備を用いることなく、より安価に天体撮影を可能とする撮影装置および撮影方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる撮影装置とすれば、
日周運動をする天体を撮影するための撮影装置であって、撮像素子と、所定時間を計時する計時手段と、前記所定時間内に天球上を移動する前記天体の日周運動による移動量を算出する算出手段と、前記撮像素子を前記撮影装置内に移動可能に固定し、かつ前記算出手段が算出する移動量分天体が移動したときに撮像素子上におけるずれに相当する位置に該撮像素子を移動させる位置決め手段と、を具備することを特徴とする撮影装置が提供される。
【０００８】
また、本発明にかかる撮影方法は、
撮像素子を備えた撮影装置を用いて日周運動をする天体を撮影する方法であって、前記撮影装置の設置場所における、所定時間内に天球上を移動する前記天体の日周運動による移動量を算出し、前記所定時間経過毎に、前記移動量分天体が移動したときに前記撮像素子上におけるずれに相当する位置に撮像素子を位置決めすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
大掛かりな設備を用いることなく、より安価に天体撮影を可能とする撮影装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（本実施形態）
図１は、本実施形態にかかる撮影装置の一例を示す図である。図１では、筐体１００、架台１０１、三脚１０２、レンズ１０３、ＣＣＤ１０４および被写体１０５が示されている。
【００１１】
筐体１００は、撮像素子を物理的に移動させることで撮影時の手振れによる像の乱れを防止する機構を備えたカメラ本体である。本実施形態では被写体からの光線をＣＣＤ(charge coupled device)により電気信号に変えメモリに蓄積するデジタルカメラを想定している。撮影時、ＣＣＤ素子を微妙に移動させることで手振れ防止を実現する機能を備えたカメラが多く販売されている。
【００１２】
架台１０１は、筐体１００を所定の位置に固定するための装置である。
【００１３】
三脚１０２は、架台１０１を支えることで筐体１００を撮影場所に固定するためのものである。撮影で頻繁に利用される三脚を想定しているが、撮影現場に固定できるような機構を備えていればどのような形状でもかまわない。
【００１４】
レンズ１０３は、被写体からの光線を集光し焦点を結ぶ機能を有する。筐体１００に装着される交換レンズのような着脱可能なものであっても良い。
【００１５】
ＣＣＤ１０４は、半導体素子により構成され、素子上に入射した光線を電気信号に変える機能を有する。このＣＣＤ１０４は筐体１００に装着されているものの、これを筐体１００内に支える位置決め機構によって筐体１００内部で移動可能に保たれている。このデジタルカメラを日常の撮影で使用する場合、この移動機構を用いて筐体１００の手振れに相当する分ＣＣＤ１０４を移動させるようにすると、手振れ防止機能として利用することができる。
【００１６】
撮影対象天体１０５は、本実施形態では天球に浮かぶ天体であり、観測点が地球上にある限り地球の自転運動により自転軸を中心とした日周運動をする。日周運動は１日で一回りするほどの緩慢なものであるが、長時間一つの天体にレンズを向け続ける場合や望遠で狙う場合などは、この日周運動が無視できない。
【００１７】
図２は、本実施形態にかかる機能ブロック図の一例を示す図である。図２では、制御部２００、メモリ２０１、操作部２０２、移動量算出部２０３、光学系駆動部２０４、位置決め部２０５の各機能ブロックが示されている。
【００１８】
制御部２００は、本実施形態にかかる撮影装置全体の制御を司る部分であり、あらかじめ組み込まれているプログラムに従って所定の処理を遂行するように構成されている。
【００１９】
メモリ２０１は、たとえば半導体素子により構成されたメモリであって、制御部２００が処理するプログラムを記憶し、また処理の過程で情報を記憶する場合にも利用される。
【００２０】
操作部２０２は、本実施形態にかかる撮影装置に備えられた、たとえばシャッターボタン、撮影モード選択ダイヤルおよび状態表示ＬＣＤなどを指す。操作部２０２を操作することで制御部２００にコマンドを指示することができる。
【００２１】
移動量算出部２０３は、本実施形態にかかる撮影装置が固定された位置および向けられた方位に基づき、撮影対象天体１０５が日周運動により所定期間に天球を移動する移動量を算出する機能を有する。ここで算出した移動量は制御部２００を介してＣＣＤ１０４の位置決め情報として利用される。
【００２２】
撮影装置が固定された位置等の情報をＧＰＳ(Global Positioning System)を用いて自動的に設定できるように構成することもできる。この場合には撮影者が操作部２０２を操作して位置情報等を入力する手間を省くことができる。
【００２３】
光学系駆動部２０４は、レンズ１０３の焦点距離を調節し撮影対象天体１０５の鮮明な像をＣＣＤ１０４上に結ぶための移動機構を備えている。カメラ等に備えられた光学系は撮影装置毎にさまざまであり、光学系駆動部２０４の構成、レンズ１０３の枚数は特に限定しない。
【００２４】
位置決め部２０５は、筐体１００にＣＣＤ１０４を保持する機能を有し、さらに筐体１００内におけるＣＣＤ１０４の位置を変えることができるように構成されている。位置決め部２０５は制御部２００からの指示により、この指示に応じた位置にＣＣＤ１０４を位置決めする。このようにＣＣＤ１０４の位置をずらすことで、撮影対象天体１０５が日周運動することによって生じるずれを吸収することができる。
【００２５】
図３は、本実施形態にかかる位置決め部２０５の一例を示す図である。図３には、保持盤３００、上下移動機構３０１、左右移動機構３０２および回転機構３０３が示されている。
【００２６】
保持盤３００は、ＣＣＤ１０４を筐体１００内に保持するための円盤状の部材である。
【００２７】
上下移動機構３０１は、筐体１００に対する保持盤３００の上下方向の位置決めをする機能を有する。
【００２８】
左右移動機構３０２は、筐体１００に対する保持盤３００の左右方向の位置決めをする機能を有する。
【００２９】
回転機構３０３は、保持盤３００を回転させる機能を有し、筐体１００を回転させることなくＣＣＤ１０４に入射した像の傾きを修正することを可能とする。
【００３０】
この機構自体は昨今搭載されるようになった手振れ防止のための機構と似ており、従来手振れ防止機能の一部として搭載されるこれらの機構を流用することができる。このため赤道儀式架台といった天体撮影専用の機構が要らない。
【００３１】
図４は、天体の日周運動の一例を示す図である。自転軸を中心とした日周運動により、天球のどの方向の天体を対象とするかで撮影対象天体１０５の移動する方向が変化する。さらに自転軸方向から離れるほど移動速度は増し、一方回転運動は少なくなる性質がある。
【００３２】
つまり長時間天体の像をＣＣＤ１０４上の同じ位置に結ぶためには左右上下方向と、回転方向の考慮が必要となる。たとえば撮影開始時点の撮影対象天体１０５が結ぶ像が筐体１００に対し像４０２の位置にある場合、撮影終了時点の撮影対象天体１０５が結ぶ像４０３は図４に示すように上下方向と回転方向の両方のずれが生じてしまう。
【００３３】
筐体１００を固定したまま撮影対象天体１０５をＣＣＤ１０４上の同じ位置に結像させるためには、ＣＣＤ１０４の方を撮影開始位置４００から徐々に撮影終了位置４０１まで上下左右および回転させながら移動させるようにすれば良い。
【００３４】
図５は、本実施形態にかかる撮影フローの一例を示す図である。
【００３５】
まず本実施形態の撮影装置で試し撮影し（ステップＳ０１）、星図と照合しながら撮影対象天体１０５が正確に撮影装置で捉えられているかを確認する。誤りがある場合には架台１０１、三脚１０２の位置を調整して正確な撮影位置を決める（ステップＳ０２）。
【００３６】
つぎに撮影対象天体１０５の天球上の位置、撮影装置の据えられた位置、撮影時刻等の情報から移動量算出部２０３が撮影対象天体１０５の天球上での所定期間内における移動量および移動方向を算出する（ステップＳ０３）。位置情報、撮影時刻等の情報はたとえばＧＰＳのような測位システムにより入手するようにすれば、正確かつ利便性を高めることができる。これ以外にも架台１０１の傾きを架台１０１に設けたポテンショメータで測定しても良いし、傾斜センサーを設けて迎え角を、あるいは電子コンパスを備えて方位を電子的に入力するように構成しても良い。
【００３７】
撮影装置の位置決めがされ、撮影対象天体１０５の移動量等が求まると撮影を開始することができる（ステップＳ０４）。このとき撮影終了までの撮影対象天体１０５の移動量と方向が分かっていることから、より長時間追尾撮影できるようＣＣＤ１０４の撮影開始時点の位置を、あらかじめ移動方向と逆方向の位置に設定してもよい。
【００３８】
制御部２００は計時機能を備えており、たとえばあらかじめ定めた時間を計ることができる。撮影対象天体１０５を追尾する際にＣＣＤ１０４上に結ばれる像のずれの影響が無視できるような最小の所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ０５）。
【００３９】
この所定時間が経過した場合（Ｙｅｓ）、位置決め部２０５にＣＣＤ１０４を移動させるように指示する（ステップＳ０６）。一度の移動指示で移動する移動方向および移動量は、ステップＳ０３で移動量算出部２０３が算出したそれぞれの値に基づいて天体の移動する軌跡を求めることができる。天体の軌跡が求まれば所定時間内に撮影対象天体１０５が天球上を移動する方向と移動量が計算できる。計時開始時に撮影対象天体１０５がＣＣＤ１０４上に像を結ぶ位置が分かっているので、計時時間経過後に撮影対象天体１０５の像がＣＣＤ１０４上のどの位置にずれて投影されるかが計算できる。
【００４０】
つぎに露光設定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ０７）。露光設定時間はさまざまな条件によって異なってくるが、たとえば撮影装置の光学性能と撮影対象天体１０５自身の動きに基づき、この天体の撮影に必要な時間が設定される。通常は撮影開始までに適切な時間を設定する。
【００４１】
露光設定時間に達していない場合（Ｎｏ）、撮影対象天体１０５を追尾すべく再び最小の所定時間単位でＣＣＤ１０４を移動させ続ける。
【００４２】
露光設定時間が経過すると（Ｙｅｓ）、一連の撮影フローを終了する。
【００４３】
このように構成すると、大掛かりな設備を用いることなく、より安価に天体撮影を可能とする撮影装置が提供できる。
【００４４】
（本実施形態の変形例）
上記撮影装置はＣＣＤ素子を移動させることで手振れによる像のずれを補償するものであるが、直接ＣＣＤ素子を移動させるのではなくレンズなどの光学系を操作することでＣＣＤ上の像の投影位置を制御するような機構とすることができる。
【００４５】
この変形例によっても本実施形態の場合同様、大掛かりな設備を用いることなく、より安価に天体撮影を可能とする撮影装置が提供できる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに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から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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態にかかる撮影装置の一例を示す図である。
【図２】本実施形態にかかる機能ブロック図の一例を示す図である。
【図３】本実施形態にかかる位置決め部の一例を示す図である。
【図４】天体の日周運動の一例を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる撮影フローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００・・・筐体、１０１・・・架台、１０２・・・三脚、１０３・・・レンズ、１０４・・・ＣＣＤ、１０５・・・撮影対象天体、２００・・・制御部、２０１・・・メモリ、２０２・・・操作部、２０３・・・移動量算出部、２０４・・・光学系駆動部、２０５・・・位置決め部、３００・・・保持盤、３０１・・・上下移動機構、３０２・・・左右移動機構、３０３・・・回転機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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