JP2016005160A5 - - Google Patents

Description

本発明の一実施形態の撮像装置は、撮像手段が出力する信号に基づいて、天体の移動情報を取得する取得手段と、前記取得された移動情報に応じて、複数の駆動位置に撮影面上に写る天体の位置ずれを補正する補正手段を駆動制御することで、前記天体の位置ずれを補正するとともに撮影範囲を移動する制御手段と、各々の撮影範囲での撮影によって複数得られる前記天体の画像を合成する合成手段とを備える。

図１は、本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。
図１中に示す撮像装置は、像振れ補正制御機構を備えたデジタルカメラである。
ズームユニット１０１は、変倍を行うズームレンズを含む。ズーム駆動制御部１０２は、ズームユニット１０１を駆動制御する。像振れ補正レンズユニット１０３は、光軸に対して垂直な平面内の位置を変更することが可能な像振れ補正レンズ（ＩＳレンズ）を含む。光学式像振れ補正制御部１０４は、像振れ補正レンズユニット１０３の移動を制御する。像振れ補正レンズユニット１０３は、光学式像振れ補正制御部１０４が制御する駆動量にしたがって、手振れ検出部１１７によって検出される手振れによる像ブレを光学的に補正する光学式像振れ補正を行う。すなわち、カメラシステム制御部１１８および光学式像振れ補正制御部１０４は、手振れ検出部１１７によって検出された手振れによる像ブレを光学的に補正する光学式像振れ補正を行う制御手段として機能する。

電源部１１３は、システム全体に用途に応じて電源を供給する。外部入出力端子部１１４は、外部との間で通信信号及び映像信号を入出力する。操作部１１５は、システムを操作するための操作情報を入力する。記憶部１１６は、映像情報など様々なデータを記憶する。手振れ検出部１１７は撮像装置の振れ（手振れ量）を検出する。カメラシステム制御部１１８はシステム全体を制御する。なお、光学式像振れ補正制御部１０４は、カメラシステム制御部１１８の一部であっても、独立していてもよい。

操作部１１５は、像振れ補正（防振）モードを選択可能にする像振れ補正スイッチを含む。像振れ補正スイッチにより像振れ補正モードが選択されると、カメラシステム制御部１１８が、光学式像振れ補正制御部１０４に像振れ補正動作を指示し、この指示を受けた光学式像振れ補正制御部１０４が、像振れ補正オフの指示がされるまで像振れ補正動作を行う。

また、操作部１１５には、動画記録スイッチが含まれている。スイッチ押下後に動画撮影を開始し、記録中に再度スイッチを押すと記録を終了する。なお、動画撮影中にもシャッタレリーズボタンを押下することで、静止画撮影を行うことが可能である。さらに、操作部１１５には、再生モードを選択するための再生モード選択スイッチも含まれている。再生モード選択スイッチによって再生モードが選択された時には、カメラシステム制御部１１８は、像振れ補正動作を停止する。この時、像振れ補正レンズユニット１０３のアクチュエータへの通電を切っても良いし、アクチュエータへ通電して所定位置に固定するように制御しても良い。

また、操作部１１５には、ズーム変倍の指示を行う変倍スイッチが含まれている。変倍スイッチによってズーム変倍の指示が入力されると、カメラシステム制御部１１８を介してこの指示を受けたズーム駆動制御部１０２が、ズームユニット１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームユニット１０１を移動させる。また、フォーカス駆動制御部１０８が、映像信号処理部１１１から出力された映像信号に基づいて、フォーカスユニット１０７を駆動してピント調節を行う。本実施形態の制御方法は、図１に示す撮像装置が備える各処理部の機能によって実現される。

図６は、撮像装置による撮影処理の例を説明するフローチャートである。
カメラシステム制御部１１８は、撮影モードの選択に応じて、撮影処理、像振れ補正制御機構の処理の変更を行う。まず、カメラシステム制御部１１８が、操作部１１５に含まれる撮影モード選択スイッチによって選択された撮影モードが、広角撮影モードであるかを判断する（ステップＳ１００）。撮影モードが、広角撮影モードである場合は、処理がステップＳ１０１に進む。撮影モードが、広角撮影モードでない場合は、処理がステップＳ１０８に進み、通常撮影処理を行う。通常撮影処理の詳細は、図７を参照して後述する。

次に、カメラシステム制御部１１８が、選択された撮影モードが、広角撮影モードのうち、天体広角撮影モードであるかを判断する（ステップＳ１０１）。撮影モードが、天体広角撮影モードである場合は、処理がステップＳ１０２に進む。撮影モードが、天体広角撮影モードでなく、通常の広角撮影モードである場合は、ステップＳ１０７に進み、通常の広角撮影処理を行う。通常の広角撮影処理の詳細は、図８を参照して後述する。

ステップＳ１０２において、カメラシステム制御部１１８が、フォーカス駆動制御部１０８に指示することによって、フォーカスユニット１０７を無限遠に設定する。天体撮影は被写体が暗く、ＡＦ（オートフォーカス）でピントを合わせることが困難であるので、フォーカスを無限遠に設定することでピントずれを防いでいる。

図７は、撮像装置による通常撮影処理の例を説明するフローチャートである。
通常撮影処理では、手持ちでも、三脚等に載せた固定した状態でも撮影されることを想定している。まず、カメラシステム制御部１１８が、操作部１１５に含まれるスイッチＳＷ１がＯＮになったかを判断する（ステップＳ２００）。スイッチＳＷ１がＯＮになっていない場合は、処理がステップＳ２００に戻る。スイッチＳＷ１がＯＮになった場合は、処理がステップＳ２０１に進む。

図８は、撮像装置による広角撮影処理の例を説明するフローチャートである。
広角撮影処理では、例えば、撮像装置を三脚等に載せて固定した状態での撮影を想定している。まず、カメラシステム制御部１１８が、スイッチＳＷ１がＯＮになったかを判断する（ステップＳ３００）。スイッチＳＷ１がＯＮになっていない場合は、処理がステップＳ３００に戻る。スイッチＳＷ１がＯＮになった場合は、処理がステップＳ３０１に進む。

次に、フォーカス駆動制御部１０８が、ＡＦ処理を実行し、絞り・シャッタ駆動制御部１０６が、ＡＥ処理を実行する（ステップＳ３０１）。続いて、カメラシステム制御部１１８が、操作部１１５に含まれるスイッチＳＷ２がＯＮになったかを判断する（ステップＳ３０２）。スイッチＳＷ２がＯＮになっていない場合は、処理がステップＳ３０２に戻る。スイッチＳＷ２がＯＮになった場合は、処理がステップＳ３０３に進む。

次に、カメラシステム制御部１１８が、光学式像振れ補正制御部１０４により像振れ補正レンズユニット１０３を所定位置まで駆動することで、撮影範囲を移動させる（ステップＳ３０３）。カメラシステム制御部１１８が、移動先の撮影範囲での撮影処理を実行する（ステップＳ３０４）。例えば、カメラシステム制御部１１８は、像振れ補正制御機構を制御して、像振れ補正レンズユニット１０３が可動端まで駆動するようにする。これにより、通常撮影処理時の画角よりも広角の画像を合成により得ることができるようにする。

次に、カメラシステム制御部１１８が、所定回数の撮影が完了したかを判断する（ステップＳ３０５）。所定回数の撮影が完了していない場合は、処理がステップＳ３０３に戻る。所定回数の撮影が完了した場合は、処理がステップＳ３０６に進む。

次に、カメラシステム制御部１１８が、映像信号処理部１１１により画像合成処理を行う（ステップＳ３０６）。具体的には、映像信号処理部１１１は、ステップＳ３０３における撮影範囲の移動処理の際の像振れ補正レンズユニット１０３の駆動量に応じて、ステップＳ３０４で撮影された複数の画像を配置して合成する。事前に像振れ補正レンズユニット１０３の駆動量が設定されているので、合成処理も容易となる。最後に、カメラシステム制御部１１８が、合成された画像データと、それぞれの撮影位置で撮影された複数の画像データとを記憶部１１６に記憶して（ステップＳ３０７）、処理を終了する。以上説明したように、広角撮影処理時には、光学式像振れ補正制御部１０４により像振れ補正レンズユニット１０３を可動端まで駆動して撮影することで、できる限り広角の画像を合成できるようにする。

図９は、撮像装置による天体広角撮影処理の例を説明するフローチャートである。
天体広角撮影処理では、例えば、撮像装置を三脚等に載せて固定した状態で天体を撮影することを想定している。まず、カメラシステム制御部１１８が、スイッチＳＷ１がＯＮになったかを判断する（ステップＳ４００）。スイッチＳＷ１がＯＮになっていない場合は、処理がステップＳ４００に戻る。スイッチＳＷ１がＯＮになった場合は、処理がステップＳ４０１に進む。

次に、カメラシステム制御部１１８が、スイッチＳＷ２がＯＮになったかを判断する（ステップＳ４０２）。スイッチＳＷ２がＯＮになっていない場合は、処理がステップＳ４０２に戻る。スイッチＳＷ２がＯＮになった場合は、処理がステップＳ４０３に進む。

次に、カメラシステム制御部１１８が、光学式像振れ補正制御部１０４により像振れ補正レンズユニット１０３を駆動して、撮影範囲を移動させる（ステップＳ４０３）。この際、カメラシステム制御部１１８は、図６のステップＳ１０３で取得した天体の移動情報を用いて、日周運動の位置ずれ補正を行う。天体撮影では、撮影画像１枚ごとに長秒時露光を行うため、複数の位置で撮影する度に、星の位置はわずかながらも変化する。そこで、カメラシステム制御部１１８は、天体の移動情報を用いて、日周運動を考慮した像振れ補正レンズユニット１０３の駆動による位置ずれ補正を行う。すなわち、像振れ補正レンズユニット１０３は、撮影面上に写る被写体の位置ずれを補正するための補正手段として機能する。この位置ずれ補正により、撮影者は、天体の日周運動の影響を気にすることなく、容易に天体の静止撮影を行うことができる。さらに、カメラシステム制御部１１８は、天体の移動方向に応じた順序で、像振れ補正制御機構の駆動により撮影範囲を移動する。これにより、複数の位置で得られた画像の合成により、より広角な画像を得ることができる。続いて、カメラシステム制御部１１８が、移動先の撮影範囲での撮影処理を実行する（ステップＳ４０４）。

また、東の空では、星が上っていくように見える。また、西の空では、星が沈んでいくように見える。したがって、星が上る先、または沈む先から撮影を始めることで、上下に対してもより広角化した画像を合成することができる。すなわち、カメラシステム制御部１１８は、撮影範囲を天体の移動方向に移動させた後に、当該撮影範囲を天体の移動方向と反対方向に移動させる。

図９の説明に戻る。カメラシステム制御部１１８が、所定回数の撮影が完了したかを判断する（ステップＳ４０５）。所定回数の撮影が完了していない場合は、処理がステップＳ４０３に戻る。所定回数の撮影が完了した場合は、各々の駆動位置での撮影によって、天体の撮影画像が、所定回数分得られている。したがって、処理がステップＳ４０６に進む。

次に、カメラシステム制御部１１８が、撮像信号処理部１１０を制御して、黒引き撮影を行う（ステップＳ４０６）。黒引き撮影とは、撮像センサのダークノイズ（長時間ノイズ） だけが含まれたダークフレーム画像を撮影する処理、つまり、遮光状態で撮像された黒画像を取得する処理である。通常、長秒時露光の撮影では、撮影の直後に、露光時間と同じ時間だけ黒引き撮影を行い、ノイズリダクション処理を行う。しかし、天体広角撮影処理では、撮影範囲を移動して撮影する毎に黒引き撮影処理を行うと、それぞれの撮影処理時間により多くの時間がかかってしまう。したがって、各々の撮影処理の間に天体の日周運動により天体の位置が移動するのを防ぐため、カメラシステム制御部１１８は、設定された撮影枚数分の画像のうち、最終の画像の撮影後に黒引き撮影を行う。

次に、カメラシステム制御部１１８が、映像信号処理部１１１により画像合成処理を行う（ステップＳ４０７）。具体的には、カメラシステム制御部１１８は、まず、移動したそれぞれの撮影範囲での撮影により得られた全ての画像に対し、ステップＳ４０７で得られたダークフレーム画像の黒引き撮影を行う。そして、カメラシステム制御部１１８が、映像信号処理部１１１により、ステップＳ４０３における撮影範囲の移動処理の際の像振れ補正レンズユニット１０３の駆動量に応じて、黒引き撮影後の複数の画像を配置して合成する（ステップＳ４０８）。最後に、カメラシステム制御部１１８が、合成された画像データと、合成元の複数の画像データとを記憶部１１６に記憶して（ステップＳ４０９）、処理を終了する。すなわち、カメラシステム制御部１１８は、天体の移動情報に応じて、複数の駆動位置に像振れ補正レンズユニット１０３を駆動制御することで、天体の位置ずれを補正するとともに撮影範囲を移動する。そして、カメラシステム制御部１１８は、各々の撮影範囲での撮影によって複数得られる天体の撮影画像を合成する。

Claims (10)

1. 撮影手段が出力する信号に基づいて、天体の移動情報を取得する取得手段と、
   前記取得された移動情報に応じて、複数の駆動位置に撮影面上に写る天体の位置ずれを補正する補正手段を駆動制御することで、前記天体の位置ずれを補正するとともに撮影範囲を移動する制御手段と、
   各々の撮影範囲での撮影によって複数得られる前記天体の撮影画像を合成する合成手段とを備える
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記移動情報は、少なくとも前記天体の移動方向を含んでおり、
   前記制御手段は、前記天体の移動方向に応じた順序で前記撮影範囲を移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記補正手段の駆動により前記撮影範囲を前記天体の移動方向に移動させた後に、当該撮影範囲を前記天体の移動方向と反対方向に移動させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記天体の日周運動による当該天体の位置ずれを補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記合成手段が、前記各々の駆動位置での前記撮影によって複数得られる前記天体の撮影画像を合成した後に、前記制御手段は、前記撮影手段を制御して、遮光状態で撮像された黒画像を取得する処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記取得手段は、前記撮影手段が出力する信号から動きベクトルを算出し、前記動きベクトルに基づいて、前記天体の移動情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記取得手段は、ＧＰＳセンサによる位置情報、撮影時の日時情報、方位角センサによる方位情報、重力センサによる前記撮像装置の姿勢情報のうちの少なくとも１つに基づいて前記天体の移動情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記制御手段は、
   さらに、露光時間と、撮影枚数とを設定し、
   前記設定された露光時間と撮影枚数とに応じて、前記補正手段の駆動量を変更する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記制御手段は、前記補正手段の駆動量に応じて、前記露光時間と、前記撮影枚数の設定可能範囲とを変更する
   ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 撮像装置の制御方法であって、
    撮影手段が出力する信号に基づいて、天体の移動情報を取得する取得工程と、
    前記取得された移動情報に応じて、複数の駆動位置に撮影面上に写る天体の位置ずれを補正する補正手段を駆動制御することで、前記天体の位置ずれを補正するとともに撮影範囲を移動する制御工程と、
    各々の駆動位置での撮影によって複数得られる前記天体の撮影画像を合成する合成工程とを有する
    ことを特徴とする制御方法。