(57)【要約】      （修正有）【課題】星空を軌跡で撮影するモードにおいて、長秒露光した画像同士を比較明合成して軌跡画像を生成するとき、軌跡が途切れないようにする。【解決手段】光学像を電気信号に変換する撮像手段と、撮像手段の露光量を制御する露光制御手段と、星空を撮影するモードを選択する星空撮影モード選択手段と、を有し、前記星空撮影モードは星空を１度の撮影で画像を生成するモードと、星空を複数回撮影して得られる画像を合成することで最終画像を生成するモード、前記露光制御手段が設定する前記複数回撮影するモードの１回当たりのシャッター秒時は、１度の撮影で画像を生成するモードのシャッター秒時よりも短いことを特徴とする。【選択図】図６
2017073741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段の露光量を制御する露光制御手段と、
星空を撮影するモードを含む複数の撮影モードから撮影モードを選択する選択手段と、を有し、
前記星空を撮影するモードは星空を１度の撮影で画像を生成するモードと、星空を複数回撮影して得られる画像を合成することで最終画像を生成する軌跡撮影モードとを有し、
前記露光制御手段が設定する前記軌跡撮影モードの１回当たりのシャッター秒時は、前記１度の撮影で画像を生成するモードのシャッター秒時よりも短いことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記軌跡撮影モードの１回当たりのシャッター秒時は８秒以下とする
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記軌跡撮影モードのＩＳＯ感度は、１度の撮影で画像を生成するモードのＩＳＯよりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記軌跡撮影モードの１回当たりのシャッター秒時は
撮影レンズの焦点距離に応じて決定することを
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記軌跡撮影モードの１回当たりのシャッター秒時は
前記撮像手段の有する撮像素子の画素ピッチに応じて決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項６】
測位手段を有し、
前記軌跡撮影モードの１回当たりのシャッター秒時は
撮影地点の緯度に応じて決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像装置の角度を検出する角度検出手段を有し、
前記軌跡撮影モードの１回当たりのシャッター秒時は
撮影時の仰角に応じて決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項８】
撮像手段の露光量を制御する露光制御ステップと、
星空を撮影するモードを含む複数の撮影モードから撮影モードを選択する選択ステップと、を有し、
前記星空を撮影するモードは星空を１度の撮影で画像を生成するモードと、星空を複数回撮影して得られる画像を合成することで最終画像を生成する軌跡撮影モードを有し、
前記露光制御ステップで設定する前記軌跡撮影モードの１回当たりのシャッター秒時は、前記１度の撮影で画像を生成するモードのシャッター秒時よりも短いことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像装置の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、請求項８に記載の撮像装置の制御方法の各工程を実行させるためのプログラムが記憶されたコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１１】
撮影レンズからの光学像を電気信号に変換して画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段の露光量を制御する露光制御手段と、
複数回撮影して得られる画像を合成することで最終画像を生成する軌跡撮影モードを含む複数の撮影モードから撮影モードを選択する選択手段と、を有し、
前記露光制御手段は、前記軌跡撮影モードにおける１回当りのシャッター秒時を、前記撮影レンズの焦点距離及び前記撮像手段の有する撮像素子の画素ピッチに応じて決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
前記軌跡撮影モードにおける１回当りのシャッター秒時は、
撮影地点の緯度に応じて決定することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記軌跡撮影モードにおける１回当りのシャッター秒時は、
撮影時の仰角に応じて決定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記軌跡撮影モードにおける１回当りのシャッター秒時は８秒以下であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記軌跡撮影モードにおける１回当りのシャッター秒時は、
前記撮影レンズの焦点距離及び前記撮像素子の画素ピッチから、前記撮像素子の撮像面上での星の移動量が所定の移動量に収まるように決定することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記撮像素子はベイヤ配列であり、
前記軌跡撮影モードにおいて、
前記撮影レンズの焦点距離及び前記撮像素子の画素ピッチから、前記撮像素子の撮像面上での星の移動量が２画素の移動量に収まるように決定することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記撮像素子はベイヤ配列であり、
前記軌跡撮影モードにおいて、
前記撮影レンズの実焦点距離が８．８ｍｍ、前記撮像素子の画素ピッチが２．４μｍであるときに、１回当りのシャッター秒時を８秒以下に決定することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１８】
撮影レンズからの光学像を電気信号に変換して画像を出力する撮像手段の露光量を制御する露光制御ステップと、
複数回撮影して得られる画像を合成することで最終画像を生成する軌跡撮影モードを含む複数の撮影モードから撮影モードを選択する選択ステップと、を有し、
前記露光制御ステップでは、前記軌跡撮影モードにおける１回当りのシャッター秒時を、前記撮影レンズの焦点距離及び前記撮像手段の有する撮像素子の画素ピッチに応じて決定することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の移動する軌跡を撮像できる撮像装置及び撮像装置の制御方法に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像機器が一般に普及している。これらの撮像機器は撮影画像をその場で確認できる機能を提供しており、ユーザーにとって撮影の利便性が向上している。
【０００３】
またコンパクトデジタルカメラの撮像素子の感度が向上し、ＳＮも改善されてきていることから、星空を手軽に撮影できるモードを搭載するモデルも存在する。満点の星空を撮影するモードや、星が時間とともに移動する軌跡を撮影するモードなどがある。
【０００４】
星空の軌跡を撮影するモードは複数回撮影を行い、比較明合成を行う手法が特許文献１にて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６２７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし文献１の方法等で星空の軌跡を撮影すると、軌跡が撮影と撮影の間で途切れてしまうという問題がある。これは撮影の露光中に絶えず星は移動しているが、撮影と撮影の間にまたがるときに、星が露光されている画素の出力は２枚の画像にまたがることになり、それぞれの画像に対する星の画素の出力は通常の半分になってしまう。このため複数枚撮影して比較明合成を行うと、軌跡は途切れる問題が発生してしまう。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、被写体の軌跡を撮像する撮像装置及び撮像装置の制御方法において、軌跡が途切れた画像が生成されにくい撮像装置及び撮像装置の制御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】
【０００８】
上記課題を解決する為に、本発明の撮像装置は、光学像を電気信号に変換する撮像手段と、撮像手段の露光量を制御する露光制御手段と、星空を撮影するモードを選択する選択手段と、を有し、前記星空撮影モードは星空を１度の撮影で画像を生成するモードと、星空を複数回撮影して得られる画像を合成することで最終画像を生成するモードを有し、前記露光制御手段が設定する前記複数回撮影するモードの１回当たりのシャッター秒時は、１度の撮影で画像を生成するモードのシャッター秒時よりも短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
課題を解決するための手段に記載した構成により、
星空の軌跡を撮影するモードにおいて、星の軌跡に途切れがない高画質な画像を撮影することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のブロック図である。
【図２】本実施形態の星空の撮影モードを選択する画面である。
【図３】本実施形態の星空夜景撮影モードのフローを示した図である。
【図４】本実施形態の星空軌跡撮影モードのフローを示した図である。
【図５】比較明合成により途切れが発生する原因を示した図である。
【図６】本実施形態の星空撮影モードのプログラム線図を示した図である。
【図７】本実施形態の途切れ改善のシャッター速度と焦点距離の関係を示した表である。
【図８】本実施形態の星の移動と焦点距離を式に変換するための図である。
【図９】本実施形態の撮影方位とシャッター速度の関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して本実施形態を説明する。  図１は、本実施形態における撮像装置の一例としてのデジタルカメラ１００の構成を示す図である。なお、図１に示す機能ブロックの１つ以上は、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ＣＰＵやＭＰＵ等のプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。従って、以下の説明において、異なる機能ブロックが動作主体として記載されている場合であっても、同じハードウェアが主体として実現されうる。
【００１２】
１０は撮影レンズ、１２は絞り機能を備える機械式シャッター、１４は光学像を電気信号に変換する撮像素子、１６は撮像素子１４のアナログ信号出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器である。本実施形態では撮像素子１４を各色のカラーフィルタを有するベイヤ配列（Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）の画素構成でＣＭＯＳセンサであるとして説明するが、本発明を適用できるセンサの態様はこれに限らない。
【００１３】
１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２及びシステム制御回路５０により制御される。１２の機械式シャッター以外にも、１８の撮像素子のリセットタイミングの制御によって、電子シャッタとして、蓄積時間を制御することが可能であり、動画撮影などに使用可能である。
【００１４】
２０は画像処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６からのデータ或いはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また２０の画像処理回路によって画像の切り出し、変倍処理を行うことで電子ズーム機能が実現される。
【００１５】
また、画像処理回路２０においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行う。画像処理回路２０で得られた演算結果に基づいてシステム制御回路５０が露光制御手段４０、測距制御手段４２に対してＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓｅ）方式のＡＦ処理、ＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）処理を行っている。
【００１６】
さらに、画像処理回路２０においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理も行っている。
【００１７】
２２はメモリ制御回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換器１６のデータが画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６のデータが直接メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に書き込まれる。
【００１９】
２８はＴＦＴ  ＬＣＤ等から成る画像表示部であり、メモリ２０に書き込まれた表示用の画像データはメモリ制御回路２２を介して画像表示部２８により表示される。
【００２０】
画像表示部２８を用いて撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ファインダー機能を実現することが可能である。
【００２１】
また、画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示により任意に表示をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、表示をＯＦＦにした場合には画像処理装置１００の電力消費を大幅に低減することが出来る。
【００２２】
３０は撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。
【００２３】
これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。
【００２４】
また、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用することが可能である。
【００２５】
３１はＦｌａｓｈＲＯＭ等で構成された不揮発性メモリである。システム制御回路５０が実行するプログラムコードは不揮発性メモリ３１に書き込まれ、逐次読み出しながらプログラムコードを実行する。また、不揮発性メモリ内にはシステム情報を記憶する領域や、ユーザー設定情報を記憶する領域を設け、さまざまな情報や設定を次回起動時に読み出して、復元することを実現している。
【００２６】
３２は適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮伸長する圧縮・伸長回路であり、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータをメモリ３０に書き込む。
【００２７】
４０は絞り機能を備えるシャッター１２を制御する露光制御手段であり、フラッシュ４８と連動することによりフラッシュ調光機能も有するものである。
【００２８】
４２は撮影レンズ１０のフォーカシングを制御する測距制御手段、４４は撮影レンズ１０のズーミングを制御するズーム制御手段である。
【００２９】
４８はフラッシュであり、ＡＦ補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。
【００３０】
露光制御手段４０、測距制御手段４２はＴＴＬ方式を用いて制御されており、撮像した画像データを画像処理回路２０によって演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が露光制御手段４０、測距制御手段４２に対して制御を行う。
【００３１】
５０は画像処理装置１００全体を制御するシステム制御回路である。
【００３２】
６０、６２、６４、６６、７０及び７２は、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。
【００３３】
ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。
【００３４】
６０はモードダイアルスイッチで、電源オフ、自動撮影モード、通常撮影モード（静止画）、星空の撮影モード、パノラマ撮影モード、動画撮影モード、再生モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを切り替え設定することが出来る。
【００３５】
６２はシャッタースイッチＳＷ１で、シャッターボタンの操作途中でＯＮとなり、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理等の動作開始を指示する。
【００３６】
６４はシャッタースイッチＳＷ２で、シャッターボタンの操作完了でＯＮとなる。フラッシュ撮影の場合、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理を行った後に、ＡＥ処理で決定された露光時間分、撮像素子１４を露光させる。フラッシュ撮影の場合、この露光期間中に発光させて、露光期間終了と同時に露光制御手段４０により遮光することで、撮像素子１４への露光を終了させる。その後、システム制御回路５０が撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に画像データを書き込む読み出し処理を行う。さらに、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２で圧縮を行う。さらに記録媒体２００に画像データを書き込む記録処理を行う。シャッタースイッチＳＷ２への指示は、これら一連の処理の動作開始を指示する。
【００３７】
６６は表示切替スイッチで、画像表示部２８の表示切替をすることが出来る。この機能により、光学ファインダー１０４を用いて撮影を行う際に、ＴＦＴ  ＬＣＤ等から成る画像表示部への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることが可能となる。
【００３８】
７０は各種ボタン、タッチパネルや回転式ダイアル等からなる操作部で、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、フラッシュ設定ボタン、単写／連写／セルフタイマー切り替えボタン等がある。またメニュー移動＋（プラス）ボタン、メニュー移動−（マイナス）ボタン、再生画像移動＋（プラス）ボタン、再生画像移動−（マイナス）ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付／時間設定ボタン等もある。
【００３９】
７２はユーザーが撮像画像の倍率変更指示を行うズーム操作手段としてのズームスイッチ部である。以下、ズームスイッチ７２ともいう。このズームスイッチ７２は、撮像画角を望遠側に変更させるテレスイッチと、広角側に変更させるワイドスイッチからなる。このズームスイッチ７２を用いることにより、ズーム制御手段４４に撮影レンズ１０の撮像画角の変更を指示し光学ズーム操作を行うトリガとなる。また、画像処理回路２０による画像の切り出しや、画素補間処理などによる撮像画角の電子的なズーミング変更のトリガともなる。
【００４０】
７４はカメラ内部の温度を測定するサーミスタである。撮像素子の欠陥画素は温度による影響を受けるため、撮影時の温度により傷補正処理を変えてやる必要がある。サーミスタは撮像装置内の撮像素子の近くに配置し、撮像素子自体の温度を測定する。
【００４１】
８６はアルカリ電池の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉイオン電池等の二次電池、ＡＣアダプター等からなる電源手段である。
【００４２】
９０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインタフェース、９２はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。
【００４３】
１０２は、画像処理装置１００のレンズ１０を含む撮像部を覆う事により、撮像部の汚れや破損を防止するバリアである保護手段である。
【００４４】
１０４は光学ファインダであり、画像表示部２８による電子ファインダー機能を使用すること無しに、光学ファインダのみを用いて撮影を行うことが可能である。
【００４５】
１１０は通信手段でＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＬＡＮ、無線通信、等の各種通信機能を有する。
【００４６】
１１２は通信手段１１０により画像処理装置１００を他の機器と接続するコネクタ或いは無線通信の場合はアンテナである。
【００４７】
２００はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。
【００４８】
記録媒体２００は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２、画像処理装置１００とのインタフェース２０４、画像処理装置１００と接続を行うコネクタ２０６を備えている。
【００４９】
２１０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。
【００５０】
図２は、星空の撮影モードを選択する画面である。
【００５１】
ユーザーは操作部７０を操作して、例えば図２のような各モードでの撮影画像のサンプル画像を参照しながら星空の撮影モードを選択することができる。本実施形態では、星空の撮影モードとして、１度の撮影で星を点として撮影するための星空夜景モードと、星が移動する軌跡を撮影するために複数回の撮影を行う星空軌跡モードとを有する。
【００５２】
選択されたモードはシステム制御回路５０がメモリ３０にモード情報を書き込み、ユーザーが選択したモードを記憶させる。
【００５３】
図３、図４は、星空夜景撮影モード、星空軌跡撮影モードのフローをそれぞれ示した図である。各ステップはシステム制御回路５０あるいはシステム制御回路５０の指示により各部で実行されるものとする。本フローに入る前には予め星空夜景の撮影としての各種設定がユーザーにより行われているものとする。各種設定とは例えばホワイトバランス、ノイズ低減処理の強さの設定、星空撮影モードにおける露光時間（マニュアルで設定する場合）、星空軌跡モードにおけるトータルの撮影時間などである。
【００５４】
ユーザーがシャッタースイッチ６４を押下して撮影指示がなされたら、システム制御回路５０はメモリ３０に記憶されたモードを読み出し、指定された撮影モードの撮影処理を行う。
【００５５】
記憶された撮影モードが星空夜景モードであるならば、図３に示すフローで各部により処理が行われる。Ｓ１０１で測光結果に基づいた絞り・シャッター速度・ＩＳＯ感度を設定する。詳細は図５を用いて後述するが、このモードでは星が点として適切な明るさとなるように露出制御がなされる。Ｓ１０２ではＳ１０１で設定された露出制御に基づき静止画の撮影を行う。Ｓ１０３では撮影された画像に対して画像処理回路２０を使用して現像処理を行い、Ｓ１０４でシステム制御回路５０は、画像処理回路２０で現像処理された画像を所定の符号化方式で符号化するなどして記録媒体２００へ書き込みを行う。本実施形態では、現像処理後に記録しているが、現像処理を行わずにいわゆるＲＡＷ画像として記録していてもよい。
【００５６】
次に記憶された撮影モードが星空軌跡モードであるならば、Ｓ２０１でユーザーは予めトータルの撮影時間を設定する。星の軌跡を長く写したいときには長い撮影時間を設定し、短い軌跡を撮影したい場合は、短い撮影時間を設定する。通常１〜２時間の撮影時間が設定される場合が多い。
【００５７】
Ｓ２０２で測光結果に基づいた絞り、１回当りの撮影のシャッター秒時・ＩＳＯ感度を設定する。詳細は図５を用いて後述するが、本実施形態ではこのモードにおいて、星が移動する軌跡を画像に残し、かつ軌跡が最終画像で途切れないように露出制御及び撮影を行うことを特徴とする。Ｓ２０３ではＳ２０２で設定された露出制御と撮影設定に基づき静止画の撮影を連続して行う。Ｓ２０４では、撮影の２回目以降、前回までに撮影された画像との比較明合成処理を行う。撮影の１回目である場合、画像処理部２０は比較明合成処理を行うためのメモリ上に撮影画像を保持して次に進む。Ｓ２０４では、前回までの撮影画像を合成した合成画像と、今回撮影された撮影画像とで比較明の合成処理を行う。比較明合成処理は画像間で対応する画素同士の画素レベルを比較して、画素レベルが低くない方を残す処理である。本実施形態では、ベイヤ配列で得られるＲＧＢの信号の状態で合成を行うものとし、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの画素同士で画素レベルの比較を行う。しかし、これに限らず、ＲＧＢ信号をＹＵＶ（輝度と色差）４２２信号などに変換してから画像間のＹとＵＶ信号をそれぞれ比較するなどしてもよい。また、比較する単位は必ずしも１画素単位とは限らず、例えばベイヤ配列の状態のＲＧＢにおいても１ベイヤ単位（ＲＧ１Ｇ２Ｂ）でその平均値、中間値などの代表値同士の比較で行ってもよい。
【００５８】
星は常に撮影者から見て空を移動しているので、合成する画像間で星の位置が異なっている。このため比較明を行うことで、星の移動が反映された軌跡２枚の画像の星の軌跡を消すことなく、連続した軌跡に合成することができる。Ｓ２０５ではユーザーが予め設定した時間が経過したかを判定するので、設定された時間に満たない場合はＳ２０３に戻り撮影・合成処理を繰り返し、設定された時間を超えているならば撮影を完了し、Ｓ２０６へ進む。
【００５９】
Ｓ２０６では撮影された画像に対して画像処理回路２０を使用して現像処理を行い、Ｓ２０７でシステム制御回路５０は、画像処理回路２０で現像処理された画像を所定の符号化方式で符号化するなどして記録媒体２００へ書き込みを行う。この際、複数の静止画を合成することで合成した画像それぞれの星を繋いで軌跡とした最終画像を生成して記録している。なお、星空撮影モードと同様、現像前のＲＡＷ画像として合成画像（最終画像）を記録してもよい。
【００６０】
図５は、星空の撮影画像を比較明合成処理により合成した場合に、星の軌跡に途切れが発生する原因を説明するためのイメージ図である。
【００６１】
図５（ａ）には長秒撮影時のＮ枚目とＮ＋１枚目に撮影された画像における星の明るさを模式的に示している。例えば３０秒程度の長秒撮影を行ったときには、星は地球の自転により空を移動するので、特に複数画素に跨がる大きさの星は、端の部分が中心の部分に比べて露光量が少なく、薄くなってしまう。
【００６２】
このような２画像を比較明合成すると、星からの光が２つの画像にまたがり、選択合成である本合成処理では１枚あたりの出力は半分になってしまう。このため長秒撮影で比較明合成を行うと、画像の途切れが目立ってしまうことがある。
【００６３】
これに対し図５（ｂ）のように１回当りの撮影を適度に短秒で撮影すると、１枚当たりの星の画像に星の軌跡の濃淡が出ないような星が止まり濃淡が少ない画像同士を比較明合成して、軌跡の途切れが発生しにくくなる。
【００６４】
図６は、星空撮影モードのプログラム線図を示した図である。
【００６５】
図中には星空夜景モードと、星空軌跡モードのプログラム線図が書かれている。
【００６６】
星空夜景モードのプログラム線図は、星が流れにくいシャッター速度と、高感度によるノイズが目立たないようにすることのバランスを取ったプログラム線図になっている。絞りは早めに開放側に行き、その後シャッター速度を上げつつ、ＩＳＯ感度も上げていく。
【００６７】
一方、星空軌跡モードのプログラム線図は、星の移動よりも短いシャッター速度であって、星の軌跡の途切れを抑制して合成できるシャッター速度を優先し、本実施形態ではシャッター速度は最長８秒以下に抑える。シャッター速度が最長秒時に行き着いたところで、絞りを開けていき、最後にＩＳＯ感度を上げていく。
【００６８】
上記の通り、最も暗い星空とみなされるシーンの露光条件においても、星空軌跡モードのシャッター速度は、星空夜景モードよりも短くなる。
【００６９】
このように星空軌跡モードでは、暗いシーンにおいても８秒以下のシャッター速度を設定することで、合成後の画像について、軌跡の途切れが発生することを抑制することができる。
【００７０】
図７は、途切れ改善のシャッター速度と焦点距離の関係を示した表である。
【００７１】
図６で説明したシャッター速度は、焦点距離を３５ｍｍフォーマット換算で２４ｍｍで撮影した場合のシャッター速度である。焦点距離が変われば、単位時間当たりの撮像面上（画角内）の星の動きは大きくなるため、途切れが改善するシャッター速度は異なる。例えば、焦点距離５０ｍｍでは３．８秒以下に設定するのが有効である。
【００７２】
この関係は図８を用いて、詳細に後述する。
【００７３】
図８は、星の移動と焦点距離を式に変換するための図である。
【００７４】
一般的に図８（ａ）のようにレンズ焦点距離、画角と、撮像素子１４での撮像面上の線長は以下の関係となる。
【００７５】
【数１】
2017073741.tif 000003
【００７６】
画角：θ    焦点距離：ｆ    撮像面上の線長：ｄ
この関係を撮像面上の星と対応づけて考えると、画角は星の回転角度、撮像素子上の線長は星の移動量に置き換えることができるので、図８（ｂ）のように以下で読み替えられる。
【００７７】
【数２】
2017073741.tif 000004
【００７８】
星の回転角度：θ    焦点距離：ｆ    撮像面上の星の移動量：ｄ
また、シャッター速度Ｔｖは星の回転角度θを用いて以下のように求められる。
【００７９】
【数３】
2017073741.tif 000005
【００８０】
ここで、本実施形態において８秒以下の露光であれば軌跡が途切れないとしている理由を以下に示す。
【００８１】
本実施形態のようなベイヤ配列の構成で星を露光するとき、最低でも２画素にわたって星からの光を受光していないと像として現れない。また、一方で２画素以上の複数画素に跨がって光を受光できている星については、２画素以上の移動量を許すと、軌跡に濃淡が現れることになる。
【００８２】
例えば、センササイズが１型の撮像素子で画素数２０００万画素であれば、画素ピッチは２．４μｍである。３５ｍｍ換算で焦点距離２４ｍｍのレンズは、実焦点距離は８．８ｍｍである。これを撮像素子上で２画素移動する距離は２．４μｍ×２となるので、以下の式で表される。
【００８３】
【数４】
2017073741.tif 000006
【００８４】
７．５ｓｅｃをカメラ標準露光時間に切り上げると、８ｓｅｃとなる。すなわち、上記撮影条件で１画素程度の大きさで光を受光している星は、８秒程度露光しないと像として捉えられない可能性が高い。また、２画素以上の複数画素に跨がる星は８秒を超えて露光されると、星の移動が反映されて軌跡に濃淡が生じてしまう可能性が高くなるということになる。従って、本実施形態の星空軌跡モードでは、図６のように画素ピッチ２．４μｍ、３５ｍｍ換算で焦点距離２４ｍｍにおいて多くの露光条件下で８秒の露光時間をとるように線図を構成している。ちなみに他は同条件で画素ピッチが１．６μｍである場合は、５秒の露光時間が適正となる。
【００８５】
図９は、撮影方位とシャッター速度の関係を表した図である。
【００８６】
図９のように、撮影地点の緯度や撮影仰角により、軌跡を途切れさせない最適なシャッター速度は異なる。先に述べた焦点距離２４ｍｍでシャッター速度８秒という数字は、星の移動速度が最も速い天の赤道方向を向いて撮影した場合の例である。これより仰角をずらしていくと、星の移動速度は遅くなるので、シャッター秒時を長くすることができる。
【００８７】
これを図で表すと、撮影地点Ｐは地球上の緯度α°の位置にあるとする。このとき地球の自転軸に垂直な方向が天の赤道方向で、星の移動速度が最も速く写る。この天の赤道方向に対する撮影仰角をβとして、先に焦点距離により求めた最適なシャッター速度をＴｖとし、撮影仰角βにおける最適なシャッター速度Ｔｖ’は以下のような関係になる。
Ｔｖ’＝Ｔｖ×ｃｏｓβ
これにより、撮影仰角によって異なる最適なシャッター速度を求めることができる。上記のような撮像装置の地球上の緯度に応じた制御を行うためには、不図示のＧＰＳなどの測位手段と撮像装置の角度を検出するジャイロセンサや重力センサなどの角度検出手段を有すればよい。
【００８８】
本実施例では、図８の説明において、撮影仰角は光軸中心の方向が天の赤道方向にある前提で計算を行ったが、実際には撮影画面中の最も星の移動が速い方位で計算をして、最適なシャッター速度を求めると、よりよい。また、レンズによる歪曲収差を無視した計算式で例を挙げたので、例えばメモリ３０に予め記憶した各撮影条件および像高における撮影画像の歪曲収差補正量を加味して、計算を行ってもよい。
【００８９】
図６のプログラム線図も、星空夜景モードと星空軌跡モードでプログラム線図を交差させているが、交わらないように設定してもよい。
【００９０】
基準となる撮影秒時を８秒としたが、撮像素子の画素数アップにより、解像度が高まっていくと基準となる撮影秒時の厳しさが変わるので、撮像素子により基準となる撮影秒時を変更したほうがよい。
【００９１】
（他の実施形態）
本発明の目的は以下のようにしても達成できる。すなわち、前述した各実施形態の機能を実現するための手順が記述されたソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給する。そしてそのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ、ＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するのである。
【００９２】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体およびプログラムは本発明を構成することになる。
【００９３】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、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、光磁気ディスクなどが挙げられる。また、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等も用いることができる。
【００９４】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行可能とすることにより、前述した各実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００９５】
更に、以下の場合も含まれる。まず記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う。
【００９６】
また、本発明はデジタルカメラのような撮影を主目的とした機器にかぎらず、携帯電話、パーソナルコンピュータ（ラップトップ型、デスクトップ型、タブレット型など）、ゲーム機など、撮像装置を内蔵もしくは外部接続する任意の機器に適用可能である。従って、本明細書における「撮像装置」は、撮像機能を備えた任意の電子機器を包含することが意図されている。
【符号の説明】
【００９７】
１０  撮影レンズ
１２  シャッター
１４  撮像素子
１６  Ａ／Ｄ変換器
１８  タイミング発生回路
２０  画像処理回路
２２  メモリ制御回路
２８  画像表示部
３０  メモリ
３２  画像圧縮・伸長回路
４０  露光制御部
４２  測距制御部
４４  ズーム制御部
４８  フラッシュ
５０  システム制御回路
６０  モードダイアルスイッチ
６２  シャッタースイッチＳＷ１
６４  シャッタースイッチＳＷ２
６６  表示切替スイッチ
７０  操作部
７２  ズームスイッチ
７４  サーミスタ
２００  記録媒体
２０２  記録部
２０４  インタフェース
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月16日(2016.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を有する撮像手段と、
前記撮像手段の露光時間を制御する制御手段と、
前記撮像手段が星空を複数回撮影して画像合成することで星の移動軌跡を表す星空画像を生成する生成手段と、を備え、
前記制御手段は、各撮影における前記撮像素子の像面上での星の移動量が所定の移動量に収まるように、前記露光時間を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記撮像素子の画素ピッチと焦点距離に基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記所定の移動量は前記撮像素子の２画素の長さに相当することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、撮影地点の緯度に応じて前記露光時間を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、撮影時の仰角に応じて前記露光時間を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像手段と、
前記撮像手段の露光時間を制御する制御手段と、
前記撮像手段が星空を１回撮影して星空画像を生成する第１モードと、前記撮像手段が星空を複数回撮影して画像合成することで星の移動軌跡を表す星空画像を生成する第２モードを選択可能とする選択手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２モードにおける各撮影の露光時間が前記第１モードにおける露光時間よりも短くなるように制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記第２モードにおける各撮影のＩＳＯ感度は、前記第１モードにおけるＩＳＯ感度よりも高く設定してあることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
撮像素子を有する撮像手段の露光時間を制御する制御ステップと、
前記制御ステップで設定された露光時間で星空を複数回撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップで得られた複数枚の画像を合成して星の移動軌跡を表す星空画像を生成する生成ステップと、を備え、
前記制御ステップにおいて、各撮影における前記撮像素子の像面上での星の移動量が所定の移動量に収まるように、前記露光時間を制御することを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
前記制御ステップにおいて、前記撮像素子の画素ピッチと焦点距離に基づいて制御することを特徴とする請求項８に記載の撮像方法。
【請求項１０】
前記所定の移動量は前記撮像素子の２画素の長さに相当することを特徴とする請求項８または９に記載の撮像方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決する為に、本発明の撮像装置は、撮像素子を有する撮像手段と、前記撮像手段の露光時間を制御する制御手段と、前記撮像手段が星空を複数回撮影して画像合成することで星の移動軌跡を表す星空画像を生成する生成手段と、を備え、前記制御手段は、各撮影における前記撮像素子の像面上での星の移動量が所定の移動量に収まるように、前記露光時間を制御することを特徴とする。