(57)【要約】【課題】  本発明は、長時間天体を撮像する場合に、ガイド撮影を用いず、かつ廉価で簡単に、星が流れないで天体撮影を可能にする天体撮像装置を提供する。【解決手段】  天体撮像装置１を用いて、撮像部７により最初に撮影された画像内における天体の位置データを取得し、その後に撮像された前記画像内における前記天体の前記位置を最初に撮影された画像内における天体の位置に戻した後、画像間で同一座標にある画素値同士を加算して、１つのフレーム画像を生成することにより、上記課題の解決を図る。【選択図】      図１
2007089087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子が搭載され複数回撮像することができる撮像手段と、
前記撮像手段により撮影された第１の画像内における天体の位置を示す第１の位置を取得する天体位置取得手段と、
前記第１の画像より後に撮影された第２の画像内における該天体の位置を示す第２の位置を、前記第１の位置に変更する画像処理を行う天体位置制御手段と、
前記天体位置制御手段により前記画像処理された前記画像群に基づいて、フレーム画像を生成するフレーム画像生成手段と、
を備えることを特徴とする天体撮像装置。
【請求項２】
前記天体撮像装置は、さらに、
前記天体の種類が恒星、惑星、または彗星であるかを判別する天体種類判別手段
を備えることを特徴とする請求項１に記載の天体撮像装置。
【請求項３】
前記天体位置制御手段は、前記天体が惑星である場合、所定時刻における該惑星と基準となる所定の恒星とに関する惑星軌道データベースに基づいて、前記画像処理を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の天体撮像装置。
【請求項４】
前記天体位置制御手段は、前記天体が彗星である場合、所定時刻における該彗星と基準となる所定の恒星とに関する彗星軌道データベースに基づいて、前記画像処理を行い、さらに、該第２の画像内の前記彗星の尾の向きを前記第１の画像内の前記彗星の尾の向きと一致するように該第２の画像内の彗星全体を回転させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の天体撮像装置。
【請求項５】
前記フレーム画像生成手段は、前記画像間で同一座標にある画素値同士を加算して、１つのフレーム画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の天体撮像装置。
【請求項６】
前記天体撮像装置は、さらに、
前記フレーム画像生成手段により生成された前記フレーム画像のうち所定の領域を表示させる表示制御手段
を備えることを特徴とする請求項１に記載の天体撮像装置。
【請求項７】
撮像素子が搭載され複数回撮像することができる撮像装置により撮影された第１の画像内における天体の位置を示す第１の位置を取得する天体位置取得手順と、
前記第１の画像より後に撮影された第２の画像内における該天体の位置を示す第２の位置を、前記第１の位置に変更する画像処理を行う天体位置制御手順と、
前記天体位置制御手順により前記画像処理された前記画像群に基づいて、フレーム画像を生成するフレーム画像生成手順と、
を、コンピュータに実行させる天体撮像制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天体を撮像する天体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天体写真を標準レンズにてディジタルカメラ等により撮影した場合、明るい星を撮影する場合は、数秒〜十数秒の露出時間で撮影できるため、星の日周運動（地球の自転により見かけ上星が空を動いていくこと）に伴う流れ（日周運動により星が移動した軌跡が線状に撮像されること）は、それ程気にならない。しかし、暗い星を撮影する場合、露出時間が数分になり標準レンズでも星が流れてしまう。
【０００３】
また、望遠レンズを使用して拡大した写真を撮影したい場合は、露出時間としては数十秒以上必要である。なお、望遠レンズの場合、拡大しているため、数秒でも星が流れてしまう。
【０００４】
図１２は、従来における、３秒間露出して恒星を撮像した場合の一例を示す。同図は、カメラと三脚を固定し、望遠レンズにて３秒間バルブ開放（長時間シャッターを開けたままにする）にして、ＣＣＤ面上に星が流れて撮影された状態を示す。
【０００５】
従来は、上記のような場合には、赤道儀天体望遠鏡等を使用し、星を追いかけながら撮影する追尾撮影（ガイド撮影）により、星が流れないようにして数十秒以上の長時間露出を行っていた。この方法は、望遠鏡と一体のカメラを地球の地軸に設定し、地球の自転に伴って星を追いかけながら撮影する方法である（例えば、特許文献１。）。
【特許文献１】特開２０００−３０５０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のガイド撮影は、天体望遠鏡の設置等、技術的にある程度の熟練が必要であった。また、望遠鏡の設置については、恒星撮影の場合、望遠鏡と地球の地軸を合わせる必要があった。
【０００７】
惑星や彗星を撮影する場合、通常、恒星に星の移動を合わせてガイド撮影を行っているが、恒星とは異なり、惑星や彗星の動きは不規則であるため、長時間露出をすると、惑星や彗星の撮像がずれてしまっていた。
【０００８】
図１３は、従来における、６０秒露出して彗星を撮像した場合の一例を示す。同図において、恒星とは異なり、惑星や彗星の動きは不規則であることが確認できる。
また、望遠レンズにて撮影をする場合、さらに望遠鏡の設置の精度が要求された。
【０００９】
しかしながら、これらの内容を行うためには高価な機材が必要であり、容易にはできなかった。
上記の課題に鑑み、本発明は、長時間天体を撮像する場合に、ガイド撮影を用いず、かつ廉価で簡単に、星が流れないで天体撮影を可能にする天体撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる天体撮像装置は、撮像素子が搭載され複数回撮像することができる撮像手段と、前記撮像手段により撮影された第１の画像内における天体の位置を示す第１の位置を取得する天体位置取得手段と、前記第１の画像より後に撮影された第２の画像内における該天体の位置を示す第２の位置を、前記第１の位置に変更する画像処理を行う天体位置制御手段と、前記天体位置制御手段により前記画像処理された前記画像群に基づいて、フレーム画像を生成するフレーム画像生成手段と、を備える。
【００１１】
このように構成することにより、長時間天体を撮像する場合に、ガイド撮影を用いず、かつ廉価で簡単に、星が流れないで天体撮影をすることができる。
また、前記天体撮像装置は、さらに、前記天体の種類が恒星、惑星、または彗星であるかを判別する天体種類判別手段を備える。
【００１２】
このように構成することにより、前記天体の種類に応じた天体画像位置制御を行うことができる。
また、前記天体位置制御手段は、前記天体が惑星である場合、所定時刻における該惑星と基準となる所定の恒星とに関する惑星軌道データベースに基づいて、前記画像処理を行う。
【００１３】
このように構成することにより、恒星とは異なり、見かけ上不規則な動きをする惑星について、天体画像位置制御を行うことができる。
また、前記天体位置制御手段は、前記天体が彗星である場合、所定時刻における該彗星と基準となる所定の恒星とに関する彗星軌道データベースに基づいて、前記画像処理を行い、さらに、該第２の画像内の前記彗星の尾の向きを前記第１の画像内の前記彗星の尾の向きと一致するように該第２の画像内の彗星全体を回転させる。
【００１４】
このように構成することにより、恒星とは異なり、見かけ上不規則な動きをする彗星について、天体画像位置制御を行うことができる。
また、前記フレーム画像生成手段は、前記画像間で同一座標にある画素値同士を加算して、１つのフレーム画像を生成する。
【００１５】
このように構成することにより、フレーム画像を構成する各画素の画素値を増幅させることができるので、光量に関する感度を向上させたのと同様の効果を得ることができる。
また、前記天体撮像装置は、さらに、前記フレーム画像生成手段により生成された前記フレーム画像のうち所定の領域を表示させる表示制御手段を備える。
【００１６】
このように構成することにより、フレーム画像の縁近傍にある天体の光量を確保することができる。
また、本発明にかかる天体撮像制御プログラムは、撮像素子が搭載され複数回撮像することができる撮像装置により撮影された第１の画像内における天体の位置を示す第１の位置を取得する天体位置取得手順と、前記第１の画像より後に撮影された第２の画像内における該天体の位置を示す第２の位置を、前記第１の位置に変更する画像処理を行う天体位置制御手順と、前記天体位置制御手順により前記画像処理された前記画像群に基づいて、フレーム画像を生成するフレーム画像生成手順と、を、コンピュータに実行させる。
【００１７】
このように構成することにより、長時間天体を撮像する場合に、ガイド撮影を用いず、かつ廉価で簡単に、星が流れないで天体撮影をすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明を用いることにより、長時間天体を撮像する場合に、ガイド撮影を用いず、かつ廉価で簡単に、星が流れないで天体撮影をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態では、以下を行う。まず、天体写真をカメラで撮影する場合、星の光量が少ないため、数十秒〜数十分バルブ開放撮影を行う。その場合、地球の自転により星が移動するため、星が流れた写真になる。それを流れない写真にするため、移動した星の位置データを露出開始時（移動する前）の位置データに戻すという画像位置制御処理を行って、その画像位置制御処理したデータをメモリに格納する。
【００２０】
彗星や惑星のように、恒星とは異なり不規則な動きをする天体の場合は、撮影日時、場所、撮影される天体の位置をカメラに設定して撮影を行い、天体の軌道データベースに基づいて、同様に画像位置制御処理を行う。
【００２１】
また、本発明の他の実施形態では、天体の移動により撮影エリアの縁近傍にある天体について、光量が十分に確保できない場合があるため、ＣＣＤの撮影エリアよりも内側に撮影エリアを設けて光量を確保する。
【００２２】
それでは、以下に本発明の実施形態の詳細について説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態における天体撮像装置のハードウェア構成を示す図であり、例えばディジタルカメラ等である。天体撮像装置１は、主に、ＣＰＵ２、入力部３、メモリ４、伝送制御部５、表示部６、撮像部７、記録部８、記録媒体駆動部９、及びバス１０から構成される。
【００２３】
入力部３は、各種のデータや信号等を入力するためのものである。メモリ４は、後述する撮影処理を実行する撮影プログラムの他、撮像部７の各機能を制御し実行するための制御プログラムが収納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
【００２４】
撮像部７は、被写体を撮像し画像を得るためのものである。表示部６は、撮像部７により撮像された画像やその他の情報を表示するためのものである。記憶部８は、撮像部７により撮像された画像を格納したり、その他様々な情報やプログラム等を記録したりするためのものである。
【００２５】
記録媒体駆動部９は、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭカード等の記録媒体を駆動するためのものである。
【００２６】
伝送制御部５は、例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット等の外部のネットワーク、もしくはコンピュータ、またはその他の周辺機器と有線または無線で接続し、データを相互伝送するためのものである。
【００２７】
バス１０により、ＣＰＵ２、入力部３、メモリ４、伝送制御部５、表示部６、撮像部７、記録部８、及び記録媒体駆動部９は接続されており、ＣＰＵ２がバス１０を介してこれらの各部を制御している。
【００２８】
図２は、本実施形態における撮像部７のハードウェア構成の概略を示す図である。図２において、撮像部７は、レンズ２１、絞り２２、ＣＣＤ２３、光学系駆動部２４、取込制御部２６、アナログ処理部２７、Ａ／Ｄ変換部２８、バッファ２９、信号処理回路３０、圧縮伸長回路３１から構成される。
【００２９】
光学系駆動部２４は、レンズ２１および絞り２２を駆動するためのものである。ＣＣＤ（電荷結合素子）２３は、撮像素子である。アナログ処理部２７は、ＣＣＤ２３から出力された電気信号をサンプリングするＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路やＣＤＳ回路が出力する電気信号を増幅する可変利得増幅器（ＡＧＣアンプ：ＶＧ（可変）アンプ）等である。
【００３０】
取込制御部２６は、ＣＣＤ２３およびアナログ処理部２７を制御している。Ａ／Ｄ変換部２８は、アナログ処理部２７が出力する電気信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタルの画像データを出力する。
【００３１】
バッファ２９は、Ａ／Ｄ変換部２８から出力された画像データを一時的格納する。圧縮伸長回路３１は、画像データを圧縮したり伸長したりする。光学系駆動部２４、センサ２５、取込制御部２６、バッファ２９、信号処理回路３０、及び圧縮伸長回路３１は、バス１０により接続されている。
【００３２】
次に、本実施形態における天体撮像装置１により、恒星、彗星、及び惑星を撮影する場合について図３及び図４を用いて説明する。
図３は、本実施形態における天体撮像装置１により撮像された恒星の天体画像を示す。図３（ａ）は、撮影当初の天体画像を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）から１秒後の天体画像を示す。図３（ｃ）は、図３（ａ）から２秒後の天体画像を示す。図３（ｄ）は、図３（ａ）から３秒後の天体画像を示す。これらの撮像をするに際して、カメラを三脚に固定して撮影している（固定撮影法）。
【００３３】
図３において、ＣＣＤ上の星画像データを例えば１秒単位でメモリ４に格納している。さて、恒星が動いた距離だけずらしてメモリ４に格納する。そして、例えば３秒露出しても１フレームあたりの星の位置は全フレームに渡って動かないようにデータ処理する。これについて、図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
【００３４】
図３（ａ）には、撮影当初の天体画像として恒星４０が撮影されている。図３（ｂ）〜（ｄ）の場合、図３（ａ）の撮影時からそれぞれ時間が経過しているため、図３（ｂ）〜（ｄ）で撮像された恒星の位置は、本来は各図に示した「○」で示される位置である。しかし、本実施形態における画像処理を施すことにより、この「○」で示される恒星の位置は、「●」で示す位置にずらされる。この「●」で示す位置は、図３（ａ）は、撮影当初の観測画像内の恒星４０の位置である。
【００３５】
このように、撮影当初の観測画像内の恒星４０の位置を基準位置として、それ以降に撮影した画像内の恒星をその基準位置にずらせば、固定撮影法で撮影したにもかかわらず、ガイド撮影法で撮影した天体観測画像と同様の天体観測画像を得ることができる。
【００３６】
図４は、本実施形態における天体撮像装置１により撮像された彗星の観測画像を示す。恒星のみを撮影する場合、恒星が地球の自転により移動しているため、図３の方法で撮影できる。しかしながら、惑星や彗星を撮影する場合は、恒星とは異なり、惑星や彗星は見かけ上不規則な動きをするため、図４の方法を採用する。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、撮影する日付及び場所の設定を行う。すなわち、撮影時の、「年」、「月」、「日」、「時」、「分」、「秒」、及び「撮影場所」（例えば、「東京」地方等）を設定する。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、撮影するエリアの位置情報をカメラに設定する。エリアの位置情報について説明する。通常、数百ｍｍの望遠レンズを使用した場合、１フレーム内に数個の恒星が入ってくる。その内の少なくとも２つの恒星の位置を天体撮像装置１に記憶する。このとき、彗星の位置及び向き等も記憶する。
【００３９】
次に、図４（ｃ）に示すように、例えば１秒おきにその撮影エリアを撮影し、その画像内の彗星の位置及び向きを、図４（ｂ）の彗星の位置及び向きに合わせるように画像処理を施す。
【００４０】
そして、後述する光量補正を行って図４（ｄ）に示すように、６０秒後撮影が完了してフレーム画像が得られる。図４では、彗星について説明したが、惑星についても同様である。
【００４１】
次に、図３及び図４で説明した天体画像位置制御の詳細な処理内容について説明する。
図５Ａ及び図５Ｂ（以下、図５という）は、本実施形態における天体画像位置制御のフローチャートを示す。まず、ユーザは、天体撮像装置１の電源をＯＮにして所定の操作をして、ＣＰＵ２の制御により天体撮像装置１のメモリ４または記録部８にインストールされている本発明にかかるプログラムを起動させる。そして、ＣＰＵ２は、本発明にかかるプログラムに基づいて、以下の処理を実行する。
【００４２】
ユーザは天体撮像装置１の入力部３より撮影時の「年」、「月」、「日」、「時」、「分」、「秒」を入力して、これらの入力情報を天体撮像装置１に設定する（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と称する。）。例えば、「西暦２００５年８月２３日２３時２７分４５秒」というように正確な時刻を電波時計、時報等により設定したり、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によりネットワークを経由で設定したりする。正確な時刻を設定する理由は、秒単位まで設定しないと、星の位置に誤差が発生するためである。この設定情報は、メモリ４または記録部８に格納される。
【００４３】
次に、ユーザは天体撮像装置１の入力部３より撮影時の「撮影場所」を入力して、この入力情報を天体撮像装置１に設定する（Ｓ２）。例えば、「撮影場所」として「東京（地方）」等、概略の場所を指定することができる。なお、撮影場所の設定は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等を利用して設定してもよい。
【００４４】
次に、ユーザは、天体撮像装置１を三脚に固定して設置し、被写体である対象の星の方向へファインダーを向ける（Ｓ３）。このとき、一般的には複数の恒星がファインダーの中に入る。
【００４５】
次に、ユーザは、そのファインダーを向けた方向を１枚撮影する（Ｓ４）。撮影した画像は、ＣＰＵ２の制御によりメモリ４に格納される（Ｓ５）。以下、Ｓ４で撮影された画像を基準画像Ｋという。
【００４６】
次に、ユーザは、その撮像された天体画像内にある複数の恒星のうち少なくとも２つの恒星（本実施形態では２つ）の位置を設定する（Ｓ６）。具体的には、天体撮像装置１の表示部６に基準画像Ｋを表示させて、表示部に表示されるカーソルにより、ユーザがその２つの恒星を指定する。そうすると、画像内における指定した恒星の位置（座標）がＣＰＵ２の制御によりメモリ４に格納される。以下では、この指定した２つの恒星を基準恒星という。
【００４７】
例えば、オリオン座に天体撮像装置１のファインダーを向けた場合、恒星ベテルギウスと恒星ヘラトリクスがファインダー内に入ったとし、この２つの恒星を位置基準恒星Ｒとして設定する。
【００４８】
次に、ＣＰＵ２は、基準画像Ｋに含まれる天体のうち所定の等級よりも明るい天体を抽出し、その位置（座標）をメモリ４に格納する（Ｓ７）。すなわち、ＣＰＵ２は、基準画像Ｋから画素ごとの輝度値を算出し、そのうち予め設定した閾値以上の輝度値を有する画素の位置（座標）をメモリ４に格納する。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２は、星（天体）の種類（恒星、惑星、または彗星）を判定する（Ｓ８）。ここでの処理は、まず、ＣＰＵ２は、Ｓ７で取得した星の位置を全天恒星の位置が格納されているデータベース（以下、全天恒星位置データベースという）に照合する。ＣＰＵ２は、照合の結果、一致した星は恒星と判定し、不一致な星は惑星または彗星と判定する。不一致な星が惑星または彗星であるかの判定については、図６を用いて説明する。
【００５０】
図６は、本実施形態における画像内で表される（ａ）惑星及び（ｂ）彗星を示す。惑星の場合、図６（ａ）に示すように１画素４５として得られたり、または縦方向と横方向の画素の差が殆どない複数の画素の集合（略円状の画素の集合）として得られたりする。
【００５１】
一方、彗星の場合、図６（ｂ）に示すように、彗星本体４６から尾４７が伸びていることから、ある一方向に連続して隣接する画素の集合（すなわち、細長の画素の集合）として得ることができる。
【００５２】
したがって、ＣＰＵ２の制御により、これらの特徴をパターン認識することで、惑星または彗星を判定することができる。
以下の処理では、１秒周期で撮影し、６０秒間で得られる６０フレームの画像を重ね撮影すると仮定する。では、具体的な処理について説明する。
【００５３】
ＣＰＵ２は、１秒カウントし（Ｓ９）、撮像部７を制御して天体画像を撮影する（Ｓ１０）。撮影された天体画像は、ＣＰＵ２の制御によりメモリ４に格納される。前回である１秒前に撮影した天体画像と比較して、恒星、惑星、彗星が移動している。
【００５４】
次に、ＣＰＵ２は、Ｓ８において恒星と判定されたか否かを判断する。Ｓ８において恒星と判定された場合（Ｓ１１で「Ｙｅｓ」へ進む）、ＣＰＵ２は、Ｓ１０で撮影された天体画像内の各恒星の位置を、基準画像Ｋ内の対応する恒星の位置に戻す（Ｓ１２）。例えば、ＣＰＵ２は、Ｓ１０で撮影された天体画像から、Ｓ７と同様にして所定の等級以下（所定の等級よりも明るい）の星を構成する画素または画素群を抽出し、その画素または画素群を平行移動させて、基準画像Ｋにおいて対応する同一の座標に移動させる。
【００５５】
Ｓ８において恒星と判定されていない場合（Ｓ１１で「Ｎｏ」へ進む）、ＣＰＵ２は、Ｓ８において惑星と判定されたか否かを判断する（Ｓ１３）。Ｓ１３において恒星と判定された場合（Ｓ１３で「Ｙｅｓ」へ進む）、ＣＰＵ２は、メモリ４または記録部８もしくは記録媒体駆動部９にセットされている外部記録媒体に格納されている惑星軌道データベース（図７参照）を用いて、惑星と判定された星の位置を基準画像Ｋ内の対応する惑星の位置に戻す（Ｓ１４）。Ｓ１４の処理について、図７を用いて説明する。
【００５６】
図７は、本実施形態における惑星軌道データベースの一例を示す。惑星軌道データベースは、「時間（年／月／日／時／分／秒）」における「惑星の位置」、「基準恒星の位置」、「惑星と基準恒星の位置関係」、「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤのエリア角度０．００３（ｒａｄ）、５００万画素とする））」、「ＣＣＤ上の補正値」を示している。この惑星軌道データベースは、全天恒星を複数に分割した単位で存在し、かつ撮影場所の数だけ作成されている。図７の惑星軌道データベースは、東京地方についての一例である。
【００５７】
惑星軌道データベースは、「時間（年／月／日／時／分／秒）」、「惑星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」、「惑星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」、「基準恒星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」、「基準恒星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」、「惑星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」、「惑星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」、「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｘ軸））」、「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｙ軸））」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」のデータ項目からなる。
【００５８】
「惑星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」には、地軸に対する惑星の角度（ｒａｄ）が格納されている。「惑星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」には、経度０に対する惑星の角度（ｒａｄ）が格納されている。
【００５９】
「基準恒星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」には、地軸に対する基準恒星の角度（ｒａｄ）が格納されている。「基準恒星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」には、経度０に対する惑星の角度（ｒａｄ）が格納されている。
【００６０】
「惑星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」には、惑星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」から「基準恒星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」を差し引いた値が格納されている。「惑星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」には、「惑星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」から「基準恒星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」を差し引いた値が格納されている。
【００６１】
「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｘ軸））」には、「惑星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」をＣＣＤのエリア角度０．００３（ｒａｄ）、５００万画素として換算した値が格納されている。「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｙ軸））」には、「惑星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」をＣＣＤのエリア角度０．００３（ｒａｄ）、５００万画素として換算した値が格納されている。
【００６２】
「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」には、ｎ回目に撮影された時刻に一致するデータ項目「時間」に対応する「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｘ軸））」から１回目に撮影された時刻に一致するデータ項目「時間」に対応する「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｘ軸））」を差し引いた値が格納されている。「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」には、ｎ回目に撮影された時刻に一致するデータ項目「時間」に対応する「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｙ軸））」から１回目に撮影された時刻に一致するデータ項目「時間」に対応する「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｙ軸））」を差し引いた値が格納されている。
【００６３】
この惑星軌道データベースに格納されているデータ項目のうち、「時間（年／月／日／時／分／秒）」、「惑星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」、「惑星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」、「基準恒星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」はベンダー各社により記憶媒体等で提供されるデータである。ユーザは撮影の前にその記憶媒体を記録媒体駆動部９にセットしておく。そうすると、ＣＰＵ２は、その記憶媒体から格納されているデータを読み込み、そのデータをメモリ４上に展開する。そして、ＣＰＵ２は、その読み込んだデータに基づいて、「惑星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」、「惑星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」のデータを作成する。さらに、ＣＰＵ２は、その作成した「惑星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」、「惑星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」と、撮像部７の固有の情報とにより、「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｘ軸））」、「惑星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｙ軸））」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」のデータを作成する。
【００６４】
ＣＰＵ２は、Ｓ６で設定した２つの基準恒星の位置情報に基づいて、これらを基準恒星とする惑星軌道データベースを取得し、そのうち、「撮影場所」毎に設けられている惑星軌道データベースからＳ２で設定された「撮影場所」に対応する惑星軌道データベースを読み出す。その結果、例えば、図７の惑星軌道データベースが読み出される。
【００６５】
次に、ＣＰＵ２は、その惑星軌道データベースから、Ｓ１で設定された撮影時刻にＳ９でカウントされた秒数を加算した時刻に対応する「時間（年／月／日／時／分／秒）」のレコードを取得する。さらに、ＣＰＵ２は、その取得したレコードの「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」の値を取得する。
【００６６】
そして、ＣＰＵ２は、惑星と判定された星を表す画像領域の位置（座標）を、その取得した「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」の値の分だけ移動させる。
【００６７】
それでは、図５の説明に戻る。Ｓ１３において恒星と判定されなかった（Ｓ１３で「Ｎｏ」へ進む）、すなわち彗星と判定された場合（Ｓ１５）、ＣＰＵ２は、メモリ４または記録部８もしくは記録媒体駆動部９にセットされている記録媒体に格納されている彗星軌道データベース（図８参照）を用いて、彗星と判定された星の位置を基準画像Ｋ内の対応する彗星の位置に戻す（Ｓ１６）。Ｓ１６の処理について、図８を用いて説明する。
【００６８】
図８は、本実施形態における彗星軌道データベースの一例を示す。彗星軌道データベースは、「時間（年／月／日／時／分／秒）」における「彗星の位置」、「基準恒星の位置」、「彗星と基準恒星の位置関係」、「彗星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤのエリア角度０．００３（ｒａｄ）、５００万画素とする））」、「ＣＣＤ上の補正値」を示している。この彗星軌道データベースは、全天恒星を複数に分割した単位で存在し、かつ撮影場所の数だけ作成されている。図８の彗星軌道データベースは、東京地方についての一例である。
【００６９】
彗星軌道データベースは、「時間（年／月／日／時／分／秒）」、「彗星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」、「彗星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」、「彗星の位置（経度０からの尾の角度（ｒａｄ））」、「基準恒星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」、「基準恒星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」、「彗星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」、「彗星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」、「彗星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｘ軸））」、「彗星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｙ軸））」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（尾の補正）」のデータ項目からなる。
【００７０】
図８の彗星軌道データベースは、図７の惑星軌道データベースに、データ項目「彗星の位置（経度０からの尾の角度（ｒａｄ））」とデータ項目「ＣＣＤ上の補正値（尾の補正）」を追加したものに相当する。
【００７１】
「彗星の位置（経度０からの尾の角度（ｒａｄ））」には、彗星の尾が経度０からどのくらいの角度（ｒａｄ）傾いているかの値が格納されている。「ＣＣＤ上の補正値（尾の補正）」には、「彗星の位置（経度０からの尾の角度（ｒａｄ））」に格納されている角度の分だけ逆方向に回転させれば最初の角度に戻ることより、「彗星の位置（経度０からの尾の角度（ｒａｄ））」に格納されている値に“マイナス１”を乗じた値が格納されている。
【００７２】
この惑星軌道データベースに格納されているデータ項目のうち、「時間（年／月／日／時／分／秒）」、「彗星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」、「彗星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」、「彗星の位置（経度０からの尾の角度（ｒａｄ））」、「基準恒星の位置（地軸との角度（ｒａｄ））」、「基準恒星の位置（経度０からの角度（ｒａｄ））」はベンダー各社により記憶媒体等で提供されるデータである。ユーザは撮影の前にその記憶媒体を記録媒体駆動部９にセットしておく。そうすると、ＣＰＵ２は、その記憶媒体から格納されているデータを読み込み、そのデータをメモリ４上に展開する。そして、ＣＰＵ２は、その読み込んだデータに基づいて、「彗星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」、「彗星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」のデータを作成する。さらに、ＣＰＵ２は、その作成した「彗星と基準恒星の位置関係（地軸方向のずれ（ｒａｄ））」、「彗星と基準恒星の位置関係（経度方向のずれ（ｒａｄ））」と、撮像部７の固有の情報とにより、「彗星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｘ軸））」、「彗星と基準恒星の位置関係（ＣＣＤ上のずれドット（Ｙ軸））」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（尾の補正）」のデータを作成する。
【００７３】
ＣＰＵ２は、「撮影場所」毎に設けられている彗星軌道データベースからＳ２で設定された「撮影場所」に対応する彗星軌道データベースを読み出す。その結果、例えば、図８の彗星軌道データベースが読み出される。
【００７４】
次に、ＣＰＵ２は、その彗星軌道データベースから、Ｓ１で設定された撮影時刻にＳ９でカウントされた秒数を加算した時刻に対応する「時間（年／月／日／時／分／秒）」のレコードを取得する。さらに、ＣＰＵ２は、その取得したレコードの「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（尾の補正）」の値を取得する。
【００７５】
そして、ＣＰＵ２は、彗星と判定された星を表す画像領域（尾に相当する画像領域も含む）の位置（座標）を、その取得した「ＣＣＤ上の補正値（Ｘ方向）」、「ＣＣＤ上の補正値（Ｙ方向）」の値の分だけ移動させる。さらに、ＣＰＵ２はその移動させた彗星を示す画像領域（尾に相当する画像領域も含む）を「ＣＣＤ上の補正値（尾の補正）」の値（ｒａｄ）の分だけ回転させる。
【００７６】
それでは、図５の説明に戻る。Ｓ１２、Ｓ１４、またはＳ１６の処理が終了したら、ＣＰＵ２はその補正した天体画像をメモリ４に格納する（Ｓ１７）。
次に、５９秒分カウントされて６０フレーム分の天体画像を撮影するまでＳ９〜Ｓ１７の処理を繰り返す（Ｓ１８）。
【００７７】
次に、ＣＰＵ２は、上記で取得し補正した６０フレームの天体画像をメモリ４より読み出し（Ｓ１９）、その各フレームにおける対応する画素値同士を加算して、１つのフレームデータにする（Ｓ２０）。１つのフレームデータとされた天体画像は、ＣＰＵ２の制御によりメモリ４または記録部８に格納される。これらの処理については、図９及び図１０を用いて説明する。
【００７８】
図９は、本実施形態における恒星及び惑星の場合の光量補正方法を示す。尚、説明の都合上１画素で説明するが、実際の星画像は多数の画素からなっている。５１−１は、１回目の露出後（１フレーム目）のメモリ上に展開されたフレーム画像の概念図である。５１−２は、フレーム画像５１−１上の各画素の画素を数値化したもの（画素値）である。ＣＰＵ２は、このようなフレーム画像の数値化を６０フレーム分行い、フレーム画像間において、同一座標にある画素値同士を加算し、１フレームデータ５３にする。
【００７９】
図９において、１フレーム目について、（３，３）の位置にある恒星６０を数値化すると、画素値４が得られる。同様に、２フレーム目についても（３，３）の位置にある恒星６０を数値化すると、画素値４が得られる。これを６０フレーム分繰り返すと、１フレームデータ５３では、（３，３）の位置に４×６０＝２４０の画素値が得られる。
【００８０】
また、１フレーム目について、（６，７）の位置にある惑星６１を数値化すると、画素値２が得られる。同様に、２フレーム目についても（６，７）の位置にある惑星６１を数値化すると、画素値２が得られる。これを６０フレーム分繰り返すと、１フレームデータ５３では、（６，７）の位置に２×６０＝１２０の画素値が得られる。
【００８１】
図１０は、本実施形態における彗星の場合の光量補正方法を示す。７１−１は、１回目の露出後（１フレーム目）のメモリ上に展開されたフレーム画像の概念図である。７１−２は、フレーム画像７１−１上の各画素の画素を数値化したもの（画素値）である。ＣＰＵ２は、このようなフレーム画像の数値化を６０フレーム分行い、フレーム画像間において、同一座標にある画素値同士を加算し、１フレームデータ７３にする。
【００８２】
図１０において、８０は、彗星本体を示す画素である。８１は、彗星本体８０の尾を示す画素である。８２は、恒星を示す画素である。１フレーム目について、（６，７）の位置にある彗星本体８０を数値化すると、画素値２が得られる。これを６０フレーム分繰り返すと、１フレームデータ７３では、（６，７）の位置に２×６０＝１２０の画素値が得られる。
【００８３】
また、１フレーム目について、（５，６）、（４，５）の位置にある彗星の尾８１を数値化するとそれぞれ、画素値１が得られる。これを６０フレーム分繰り返すと、１フレームデータ７３では、（５，６）、（４，５）の位置にそれぞれ１×６０＝６０の画素値が得られる。
【００８４】
このように全フレームの画素値を加算することにより、各フレームについての露出時間が短いため、光量が少なく、感度が低下するという弊害を抑制することができる。
以上より、従来のような高価なガイド撮影装置（赤道儀天体望遠鏡を含む）がなくても、星が移動しない写真を容易に撮影することができる。また、従来の方式では、望遠鏡のセッティング等に高度な技術が必要であったが、本発明では誰でもすぐに星が移動しない写真を撮影することができる。また、目標の彗星が移動しない彗星が撮影できるのは勿論のこと、その周囲の恒星も移動しない写真を撮影することができる。
【００８５】
なお、本発明では、移動した天体を最初に撮影したフレームの位置に合わせる為に惑星軌道データベースや彗星軌道データベースを用いてその補正量を算出したが、これに限定されず、周知の天体の位置計算を用いて天体の位置を算出して補正値を算出してもよい。
【００８６】
また、本実施形態において、惑星軌道データベースや彗星軌道データベースは記録媒体で提供されたが、これに限定されず、例えば、インターネット等のネットワークから伝送制御部５を介して、天体撮像装置１のメモリ４または記録部８に格納されてもよい。
【００８７】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態で天体撮影を行うと、１フレームの隅にある天体はフレーム撮影を重ねるごとにフレームの外へ出てしまい、十分な光量を得ることができない（なぜなら、全フレーム画像にその天体が撮影されていないからである。）。また、逆に、露出開始時はフレームの外であったが露出中にフレーム内に入ってきた天体も、同様に十分な露出光量を得ることができない。
【００８８】
そこで、本実施形態では、実際に撮影できるフレームをＣＣＤの撮影可能なエリアよりも内側にして、撮影できるフレームの縁にある天体の光量を確保する。なお、本実施形態における撮影装置１のハードウェア構成及び天体の移動に伴う位置情報の制御方法は、第１の実施形態と同様である。
【００８９】
図１１は、本実施形態における天体撮像装置１により撮像された彗星の観測画像を示す。枠１００は、ＣＣＤにより撮影可能なエリア（第１の撮像領域）を示す。枠１０１は、ＣＣＤの実際の撮像エリア（メモリに格納される画像部分に相当するエリア（第２の撮像領域））を示す。
【００９０】
図１１（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、撮影する日付及び場所の設定を行う。次に、図１１（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様に、撮影するエリアの位置情報をカメラに設定する。
【００９１】
次に、図１１（ｃ）に示すように、第１の実施形態と同様に、例えば１秒おきにその撮影エリアを撮影し、その画像内の彗星の位置及び向きを、図１１（ｂ）の彗星の位置及び向きに合わせるように画像処理を施す。
【００９２】
そして、第１の実施形態と同様に、図１１（ｄ）に示すように、６０秒後撮影が完了して最初に撮影した位置（この場合、図１１（ｂ）での位置）に天体が撮影された天体画像が得られる。
【００９３】
図１１（ｂ）において、恒星１１０，１１１，１１２、彗星１１３があるが、このうち枠１０１の近傍に位置する恒星１１０，１１１，１１２に着目する。
恒星１１０は、撮影当初、図１１（ｂ）に示すように、枠１０１の外側かつ枠１００の内側にある。したがって、その枠１００と枠１０１との間の領域にある恒星１１０は、データとしては格納されていないが、ＣＣＤでは撮影されている。恒星１１０は、時間の経過とともに枠１０１に表れる。
【００９４】
そこで、枠１００をフレーム画像として第１の実施形態で説明した処理対象のフレーム画像とし、撮影当初の位置に戻す画像処理を行う。そして、ＣＰＵ２の制御により、その画像処理を行った枠１００のフレーム画像のうち枠１０１に相当する部分をメモリに格納して表示部に表示させる。その結果、恒星１１０は、最終的には表示されない（図１１（ｄ）参照）。
【００９５】
恒星１１１，１１２は、撮影当初、図１１（ｂ）に示すように、枠１０１の内側にある。したがって、その枠１０１との間の領域にある恒星１１１，１１２は、データとしては格納されており、ＣＣＤにも実際に撮影されている。恒星１１１，１１２は、時間の経過とともに枠１０１から外れる。
【００９６】
そこで、枠１００の内側にある間はＣＣＤで撮影可能であるので、枠１００をフレーム画像として第１の実施形態で説明した処理対象のフレーム画像とし、撮影当初の位置に戻す画像処理を行う。そして、ＣＰＵ２の制御により、その画像処理を行った枠１００のフレーム画像のうち枠１０１に相当する部分をメモリに格納して表示部に表示させる。その結果、恒星１１１，１１２は、枠１０１から外れていても、第１の実施形態と同様に位置を補正することができる（図１１（ｄ）参照）。
【００９７】
なお、本実施形態では、ＣＣＤの撮影可能領域を枠１００とし、ＣＣＤの実際の撮像エリアを枠１０１としたが、これに限定されず、枠１００の領域の大きさは任意でよい。この場合、枠１０１は、枠１００の内側にあればよい。また、枠１００と枠１０１との関係は、例えば、総画素数に対する有効画素数であってもよい。
【００９８】
以上より、本実施形態ではＣＣＤの有効撮像エリアよりも内側に実際の撮像エリアを設けることにより、撮像エリアの縁にある天体の光量を確保することができるため、縁にある暗い天体も中央の暗い天体と同様の光量を得ることができる。
【００９９】
なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。また、本発明にかかるプログラムは、プログラム提供者側からネットワークから伝送制御部５を介して、例えば記録部８に格納されることも、また市販され、流通している可搬型記憶媒体に格納され、記録媒体駆動部９にセットされて、ＣＰＵ２によって実行されることも可能である。
【０１００】
また、本発明が適用される撮像装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の実施の形態に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】第１の実施形態における天体撮像装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態における撮像部７のハードウェア構成の概略を示す図である。
【図３】第１の実施形態における天体撮像装置１により撮像された恒星の天体画像を示す。
【図４】第１の実施形態における天体撮像装置１により撮像された彗星の観測画像を示す。
【図５Ａ】第１の実施形態における天体画像位置制御のフローチャート（その１）を示す。
【図５Ｂ】第１の実施形態における天体画像位置制御のフローチャート（その２）を示す。
【図６】第１の実施形態における画像内で表される（ａ）惑星及び（ｂ）彗星を示す。
【図７】第１の実施形態における惑星軌道データベースの一例を示す。
【図８】第１の実施形態における彗星軌道データベースの一例を示す。
【図９】第１の実施形態における恒星及び惑星の場合の光量補正方法を示す。
【図１０】第１の実施形態における彗星の場合の光量補正方法を示す。
【図１１】第２の実施形態における天体撮像装置１により撮像された彗星の観測画像を示す。
【図１２】従来における、３秒間露出して恒星を撮像した場合の一例を示す。
【図１３】従来における、６０秒露出して彗星を撮像した場合の一例を示す。
【符号の説明】
【０１０２】
１      天体撮像装置
２      ＣＰＵ
３      入力部
４      メモリ
５      伝送制御部
６      表示部
７      撮像部
８      記録部
９      記録媒体駆動部
１０    バス
２１    レンズ
２２    絞り
２３    ＣＣＤ
２４    光学系駆動部
２６    取込制御部
２７    アナログ処理部
２８    Ａ／Ｄ変換部
２９    バッファ
３０    信号処理回路
３１    圧縮伸長回路
【図１】
2007089087.tif 000003
【図２】
2007089087.tif 000004
【図３】
2007089087.tif 000005
【図４】
2007089087.tif 000006
【図５Ａ】
2007089087.tif 000007
【図５Ｂ】
2007089087.tif 000008
【図７】
2007089087.tif 000009
【図８】
2007089087.tif 000010
【図１１】
2007089087.tif 000011
【図１２】
2007089087.tif 000012
【図６】
2007089087.tif 000013
【図９】
2007089087.tif 000014
【図１０】
2007089087.tif 000015
【図１３】
2007089087.tif 000016