JP7032711B2 - 天体案内装置、天体案内方法、およびプログラム - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 平成２８年５月１０日 株式会社ビクセンのウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｉｘｅｎ．ｃｏ．ｊｐ／ａｐｐ／ｐｌａｎｅｔｂｏｏｋ．ｈｔｍｌ）にて公開

特許法第３０条第２項適用 平成２８年７月２５日 株式会社ビクセンのウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｉｘｅｎ．ｃｏ．ｊｐ／ａｐｐ／ｐｌａｎｅｔｂｏｏｋ．ｈｔｍｌ）にて公開

本技術は、天体案内を行う装置、方法、およびプログラムの技術に関する。

近年、天体案内装置としては、画像表示ディスプレイを備える情報携帯端末によって現在位置および現在時刻に基づき、ユーザが現在位置で見ることができる星空をいわゆる天球画像として画像表示ディスプレイに表示するものが提案されている。

たとえば、特許文献１および特許文献２には、日時情報取得部により取得された日時情報と位置情報取得部により取得された位置情報とに基づいて、天体または天体群から、日時情報および位置情報が示す日時および観測位置において使用者に視認され得る天体または天体群の候補を抽出することが記載されている。

特開２０１０－２６６８１７号公報 特開２０１０－２６６８１８号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、ユーザが現在位置で見ることができる星空を天球画像として画像表示ディスプレイに表示するのみで、当該天体画像において、ユーザが観察したい天体がどの位置にあるのかまでは分からない。したがって、ユーザは情報携帯端末を動かしながら目的の天体を探索する必要があった。

また、特に天文に詳しくない利用者にとっては、目的の天体が、いつ、どの位置に見えるかを簡単に知ることは難しく、手軽に天空を観察したいという要求を満足させることが難しいといった課題があった。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザが観察したい天体がどの位置にあるのかを、ユーザの現在位置において表示されている天球画面上から簡易に探し出すことができる天体案内装置、天体案内方法、および、プログラムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本技術に係るある態様は、天体案内装置の方位、位置、傾きの各情報からユーザが見ている向きの天球画像を表示する表示部と、ユーザからの入力操作を受け付ける入力部と、前記表示部及び前記入力部を制御する制御部とを備える天体案内装置であって、前記制御部は、ユーザの操作により選択された少なくとも一つの探索天体の前記天球画像上における第１の天球座標と、前記表示部に表示された前記天球画像中の所定の起点の第２の天球座標とを結ぶガイドラインを表示し、前記天体案内装置の方向（方位）、位置、角度（傾き）に基づいて前記ガイドラインの方向及び高度を連続的に更新して表示する制御を行う天体案内装置である。

また、本技術に係るある態様は、コンピュータに、表示部に探索天体の候補を表示するステップと、入力部への入力操作により少なくとも一の前記探索天体の選択を受け付けるステップと、前記表示部に天体案内装置の方位、位置、傾きの各情報からユーザが見ている向きの天球画像を表示するとともに、前記表示部に表示されたユーザが見ている向きの天球画像上に、選択された前記探索天体の第１の天球座標と、前記表示部に表示された天球画像中の所定の起点の第２の天球座標とを結ぶガイドラインを表示するステップと、天体案内装置の方向（方位）、位置、角度（傾き）に基づいて前記ガイドラインの方向及び高度を連続的に更新して表示するステップとを実行させる天体案内方法である。

また、本技術に係るある態様は、コンピュータに、表示部に探索天体の候補を表示する処理と、入力部への入力操作により少なくとも一の前記探索天体の選択を受け付ける処理と、前記表示部に天体案内装置の方位、位置、傾きの各情報からユーザが見ている向きの天球画像を表示するとともに、前記表示部に表示されたユーザが見ている向きの天球画像上に、選択された前記探索天体の第１の天球座標と、前記表示部に表示された天球画像中の所定の起点の第２の天球座標とを結ぶガイドラインを表示する処理と、天体案内装置の方向（方位）、位置、角度（傾き）に基づいて前記ガイドラインの方向及び高度を連続的に更新して表示する処理とを実行させるためのプログラムである。

本技術によれば、探索対象となる天体が、現在見ている向きの天球画像においてどちらの方向に存在するのか容易に把握でき、また、ガイドラインに沿って端末装置の方向や角度を変えることにより、目的の探索天体を天球画像上に表示させることができ、探索天体の天球上の位置を容易に把握することができる。

図１は、端末装置とネットワークおよびサーバ装置を示す図である。 図２は、端末装置の外観を示す図である。 図３は、端末装置の内部構成を説明する図である。 図４は、端末装置の表示パネルに表示される天球画像を説明する図である。 図５は、天球画像中の方位補助画像を説明する図である。 図６は、天球画像の起点から探索天体までを結ぶガイドラインが表示された天球画像を説明する図である。 図７は、直線状のガイドラインがディスプレイの上辺に伸びる天球画像を説明する図である。 図８は、曲線状のガイドラインがディスプレイの右側縁に向かって略水平方向に伸びる天球画像を説明する図である。 図９は、曲線状のガイドラインがディスプレイの上辺に向かって伸びる天球画像を説明する図である。 図１０は、ユーザが現在視認している天球画像における第２の天球座標から、探索天体が存在する第１の天球座標に至る方位角を横軸とし、第１の天球座標の高度を縦軸として示すグラフである。 図１１は、探索天体の候補を表示する選択ウインドウを説明する図である。 図１２は、望遠鏡システムを示す図である。

以下、本技術が適用された天体案内装置、天体案内方法、およびプログラムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本技術は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

以下では、本発明を天体案内装置として携帯情報端末装置に適用した例を用いて説明する。なお、本発明における天体案内装置としては、携帯情報端末装置に限られず、本発明に必要な機能を備えた端末装置を広く含むものとすることは言うまでもない。

［ネットワーク構成］
まず、携帯情報端末装置について図１を用いて簡単に説明する。端末装置１０は、通信機能を有しており、インターネット等の無線または有線のネットワーク２０を介して、各種のサーバ装置３０に接続されている。端末装置１０は、図１に示すように、端末装置１０ａ，１０ｂ，・・・，１０ｃのように複数台が、ネットワーク２０を介してサーバ装置３０に接続することが可能とされている。以下では、端末装置１０ａ，１０ｂ，・・・，１０ｃを端末装置１０として便宜上１台の装置として説明を行う。

端末装置１０は、サーバ装置３０から各種サービスや、アプリケーションプログラムの配信を受け、データやプログラムのダウンロードが可能とされている。以下で、本発明の例を説明する際には、端末装置１０にアプリケーションプログラムがダウンロードされ、これを実行する形で説明を進めるが、ダウンロードしたアプリケーションプログラムに限られず、端末装置１０にあらかじめ記憶されているプログラムで実行するようにしてもよく、ハードウェア処理にて実現するようにしてもよいことは言うまでもない。

［装置構成］
つぎに、端末装置１０の外観について図２を用いて簡単に説明する。端末装置１０は、図２に示すように、筐体１１と、ディスプレイ１２と、タッチパネル１３と、ハードウェアキー１４と、カメラ１５等を備えている。

つぎに、端末装置１０の内部構成について図３を用いて簡単に説明する。端末装置１０は、図３に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１と、内部メモリ５２と、外部メモリ５３と、方位センサ５４と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｙｔｅｍ）センサ５５と、加速度センサ５６と、無線通信部５７と、図２で説明したディスプレイ１２と、タッチパネル１３と、ハードウェアキー１４と、カメラ１５とを備えており、これらがシステムバスを通じて接続されている。

つぎに、端末装置１０の各部について詳細な説明を行う。

筐体１１は、端末装置１０の外殻を構成し、各部を内蔵するケースであり、樹脂、金属、カーボンファイバ等の各種部材で形成されている。

ディスプレイ１２は、端末装置１０の表示部を構成し、文字や画像を表示することが可能とされている。ディスプレイ１２としては、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等を用いることができる。ディスプレイ１２には、後述する天球画像を表示するために好適な各種デバイスを用いることができることは言うまでもない。

タッチパネル１３は、端末装置１０の入力部の一つを構成し、ディスプレイ１２に重ねあわされて形成され、ユーザからの入力操作を受け付けることが可能とされている。タッチパネル１３は、マトリクス状の透明電極を重ね合わせた構造とされており、電極間の電気抵抗や静電容量に基づき、ユーザの押圧操作、タッチ操作、ホバリング操作（非接触操作）等により、ディスプレイ１２に表示された画像をユーザの指等で操作することで、ユーザからの入力操作を検出することができる。

なお、タッチパネルの操作としては、タップ操作、スワイプ操作、スライド操作、フリック操作、ピンチイン／アウト操作、マルチタッチ操作、シェイク操作等の各種の入力操作を用いることができる。本実施の形態における操作として、詳細は後述するが、選択操作には、タップ操作を用い、日時変化操作には、スライド操作を用い、拡大縮小操作には、ピンチイン／アウト操作を用いるものとする。なお、操作方法は、適宜設定することができるが、ユーザの直感的な操作を可能とするために、上述の操作例が最も好ましい。なお、操作方法については、汎用技術であるため、詳細な説明を割愛する。

ハードウェアキー１４は、端末装置１０の入力部の一つを構成し、押圧操作等のユーザからの入力操作を受け付けることが可能とされている。ハードウェアキー１４は、タッチパネル１３と異なる入力操作態様で用いられ、モードの切り替え操作、電源操作等、単一の操作に機能を割り振り、アプリケーションプログラムごとに使い分けられる。

カメラ１５は、端末装置１０の入力部の一つを構成し、写真を撮像することが可能とされている。カメラ１５は、アレイ状のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等とレンズにより構成されているが、汎用的な技術であるため詳細な説明を割愛する。カメラ１５は、ユーザ自身を撮像することにより、ユーザの動作をとらえる、いわゆるモーションキャプチャ技術により、ユーザの入力操作を受け付けることも可能とされている。

ＣＰＵ５１は、端末装置１０の制御部の一つを構成し、図示しない他のコントローラとともに、端末装置１０内部の各構成要素を制御する制御部である。ＣＰＵ５１は、内部バスを通じて、内部メモリ５２、外部メモリ５３、方位センサ５４、ＧＰＳセンサ５５、加速度センサ５６、無線通信部５７、ディスプレイ１２、タッチパネル１３、ハードウェアキー１４、カメラ１５等と接続されている。

ＣＰＵ５１は、内部メモリ５２または外部メモリ５３に記憶されたアプリケーションプログラムに基づき、各構成要素を適宜制御することができ、本発明の例では、後述する天球画像やガイドラインを生成し表示する処理を行うことができる。

内部メモリ５２および外部メモリ５３は、端末装置１０の記憶部を構成し、例えば不揮発性の半導体メモリによって構成され、各種のアプリケーションプログラムやデータを記憶可能とされている。特に内部メモリ５２は、端末装置１０が内蔵する記憶部であり、オペレーティングシステムやコアプログラムが格納されている。外部メモリ５３は、端末装置１０から着脱可能とされており、アプリケーションプログラムやデータを外部装置によって記憶したものを端末装置１０に装着して用いるようにしてもよい。本発明の例においては、内部メモリ５２および外部メモリ５３について、特にアプリケーションプログラムやデータの格納先を特定しないが、システムに応じて適宜使い分けるようにすればよいことは言うまでもない。

方位センサ５４は、端末装置１０の方位を検出する構成であり、例えば、地磁気センサやジャイロセンサを用いることが可能である。方位センサ５４は、後述するように、ディスプレイ１２に天球画像を表示する際に、端末装置１０の方位に応じて表示される天球画像を変更したり、検出した方位情報を付加したり、または、天球画像の生成、探索天体の軌道演算等に用いることができる。

ＧＰＳセンサ５５は、端末装置１０の地球上の現在位置を検出する構成であり、ＧＰＳ衛星からの電波を複数受信することで三角測量を行い端末装置１０の緯度、経度を検出することができる。ＧＰＳセンサ５５は、後述するように、ディスプレイ１２に天球画像を表示する際に、端末装置１０の現在位置に応じて表示される天球画像を変更したり、検出した位置情報を付加したり、または、天球画像の生成、探索天体の軌道演算等に用いることができる。

加速度センサ５６は、端末装置１０の傾きを検出する構成であり、光学式、機械式、半導体式等の各方式を用いることができる。本発明の例では、より小型簡便な構成である半導体式を用いることが好ましい。加速度センサ５６は、後述するように、ディスプレイ１２に天球画像を表示する際に、端末装置１０の傾きに応じて、表示される天球画像を変更する場合等に用いることができる。

無線通信部５７は、端末装置１０と図示しない無線基地局と通信を行う構成であり、送受信アンテナ、変調復調回路等により構成されている。無線通信部５７は、無線基地局と通信を行い、ネットワーク２０を介して端末装置１０とサーバ装置３０との間で通信を可能としている。なお、無線通信部５７は、図示しない無線基地局と通信を行うことから、無線基地局の位置情報またはセル情報に基づき、端末装置１０の位置を間接的に検出することが可能であり、ＧＰＳセンサ５５の情報を用いることができない場合に、代替情報として位置情報を得ることも可能である。本発明の例では、ＧＰＳセンサ５５を省いた構成を説明していないが、ＧＰＳセンサ５５を省略可能であることは言うまでもない。

なお、本構成では、図示、説明を省略しているが、ネットワーク接続方式は無線方式に限定されず、ネットワーク接続を行うために有線方式を妨げるものではない。従って、無線通信部５７以外にケーブル直結によるネットワーク接続を行う構成を備えるようにしても良いことは言うまでもない。

なお、端末装置１０は、方位センサ５４、ＧＰＳセンサ５５、加速度センサ５６の情報に基づき、端末装置１０の方位、位置、傾きを検出することができる。これら検出された情報は、天球画像１００を演算する際の現在地情報として用いることができ、正確な天球画像１００を演算描写及び表示すること、及び探索天体１１０までのガイドライン１１１を生成、表示することが可能となる。

［ディスプレイ表示］
つぎに、端末装置１０のディスプレイ１２に表示される画像等に基づき、各機能及び動作を説明する。

端末装置１０は、タッチパネル１３等への入力操作に基づき、ＣＰＵ５１の制御によって、制御アプリケーションプログラムを起動し、図４に示すように、ディスプレイ１２に天球画像１００を表示する。このとき、ＣＰＵ５１は、方位センサ５４、ＧＰＳセンサ５５、加速度センサ５６の情報に基づき、端末装置１０の方位、位置、傾きを検出し、ディスプレイ１２に現在ユーザが見ている向きの天球画像を表示するように画像表示制御を行う。すなわち、端末装置１０をカメラのように見立て、ユーザの見たい方角に端末装置１０をかざすと、その向きに応じた天球画像が表示される。

天球画像１００には、地平線１０１、方位１０２、方位線１０３、高度線１０４、方位補助画像１０５、天体１０６、星座像１０７、時刻スライダーボタン１３０、時刻スライダー線１３１、日時情報１３２、日付スライダーボタン１３５、日付スライダー線１３６、モード変更ボタン１４０、設定ボタン１４５、探索天体選択ボタン１５０、図示しない恒星、惑星、メシエ天体等の各種天体１０６が含まれる。

ここで、本実施の形態において、天球とは、地球から見える天体の方向を表すために無限遠の距離にある仮想の球面を指すものとする。また、方位、高度については、天球上の緯度、経度を指すものとする。天球画像１００は、天球上に上述した各天体および方位等の情報を表示した星図を展開した画像である。

地平線１０１は、天球画像１００のうち、ユーザが地上で見ることができる天球の部分と、地平線の下で見えなくなる天球の部分の境界を表す線であり、現在の端末装置１０の位置、方位、傾きに応じて、端末装置１０を向けた方向に地平線がある場合に表示される。本発明の例においては、ユーザが見ることができない地平線の下の領域についても、適宜輝度を落とした状態で情報を付加している。また、端末装置１０の向きによっては地平線１０１が表示されない場合があることは言うまでもない。

方位１０２は、地平線１０１上の方位を示す文字、図形また記号である。本発明の例においては、漢字により「東」「西」「南」「北」とともに、その間を補完する「南西」「南東」「北西」「北東」を用いているが、アルファベット「Ｗ」「Ｅ」「Ｓ」「Ｎ」等の表記を用いてもよいことは言うまでもない。端末装置１０では、方位１０２の情報により天球画像１００の向きをユーザにとって把握しやすくしている。

方位線１０３、高度線１０４は、上述で定義したが、天球上の方位、高度をわかりやすく表示する線であり、必要に応じて赤経線及び赤緯線表示に切り替えてもよく、また表示・非表示を切り替えられるようにしてもよい。なお、赤経、赤緯については、天球上の緯度、経度を指すものとする。

方位補助画像１０５は、天球画像１００が実際の天球上のどの部分に対応するかを説明するための補助画像であり、図５に示すように、現在の天球画像１００の位置を示すボックス３０１と、天頂３０２と、地平線３０３と、方位３０４とが含まれている。方位３０４については、方位補助画像１０５のサイズが天球画像１００と比較して小さいため、漢字表記にするとつぶれてしまう恐れがあることからアルファベット表記としている。なお、方位３０４は、ディスプレイ１２の解像度が許す限り、方位１０２と同様に、漢字表記や記号を用いることもできることは言うまでもない。

ここで、ディスプレイ１２では、表示することができる物理的なサイズが有限であるため、天球全体を表現することは困難であり、天球画像１００は、天球のごく一部の領域を表示するにとどまる。したがって、方位補助画像１０５は、より広域の方位情報を提供し、探索天体がどの方位にあるのか、ユーザからの確認を容易とするように設けられている。

ここで、天頂は、天球上において観測者の真上に当たる点を指す。より正確には、地平線からの仰角９０度の位置を示す点である。天頂３０２は、時刻情報に基づき、天球上のどの位置が天頂であるかを示す目印であり、広範囲の天球上で、天球画像１００がどの領域に位置するかを容易に視認することができるように表示されている。

また、方位補助画像１０５が表示される位置は、天球画像１００内で移動せず、固定表示するようにしている。本発明の例においては、方位補助画像１０５の表示位置を、図中、天球画像１００の右上方に固定している。なお、方位補助画像１０５は、探索天体１１０の軌道によっては、探索天体１１０の表示画像と重ならない範囲で、他の領域に表示するようにしてもよいし、ユーザの任意の位置に移動することができるようにしてもよい。

天体１０６は、例えば、惑星、小惑星、月、太陽、恒星、メシエ天体、彗星、衛星、人工衛星、宇宙ステーション等であり、星座線１０７は、天球画像１００上の図示しない恒星等を線で結び星座の形を視認しやすくするために付加する線図であり、いずれも天球画像１００上における探索対象となるものである。

星座線１０７は、ユーザに星座を特定しやすくするとともに、ユーザが星座に基づき探索対象となる天体１０６の位置の把握を容易とすることができるような効果を奏するものである。

つぎに、メシエ天体は、星雲，星団，銀河の等の主要天体をカタログ化したものであり、Ｍ１，・・・，Ｍ１０のようにナンバリングされているものを示すものである。特にメシエ天体は、他の天体と比較して特徴的な広がりを持つため視認されやすく、メシエ天体を天球画像１００に表示することで、探索対象となる天体１０６の位置把握を容易とすることができる。

つぎに、惑星は、水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星等の太陽系に属する惑星を示すものである。特に惑星は、他の天体と比較して明るいため視認されやすく、惑星を天球画像１００に表示することで、星空の位置把握を容易とし、探索対象となる天体１０６の位置把握を容易とすることができる。

なお、図示しない恒星、惑星、メシエ天体等を、天球画像１００に表示してもよいが、図４の情報が煩雑となるため表示を省略する。また、以後の図の天球画像１００の説明においては、必要な場合を除き、地平線１０１、方位１０２、方位線１０３、高度線１０４、方位補助画像１０５、天体１０６、星座像１０７の表示を省略する。

天体１０６は、実際の天球上の見かけ上の大きさと一致するように、天球画像１００上のサイズが設定された表示画像として表される。なお、天体１０６は、視認性を向上させるために、天球上の見た目の大きさと一致させない処理を行うようにしてもよい。

［ガイドライン］
次いで、天球画像１００上に表示される探索天体１１０について説明する。端末装置１０は、図６に示すように、ユーザが観察したい天体の候補を提示し、天球画像１００において選択された探索天体１１０が表示される向きに端末装置１０の向きをガイドするガイドライン１１１を表示する。ここでは探索天体１１０として金星を設定した場合を例示する。天球画像１００の左上には設定された探索天体１１０のイラストとともに高度及び方位情報が表示される。ユーザは、天球画像１００に表示されるガイドライン１１１に沿って端末装置１０の方向や角度を操作することにより、容易に天球画像１００に目的とする探索天体１１０を表示させることができる。

ガイドライン１１１は、ユーザの操作により選択された探索天体１１０の第１の天球座標と、ディスプレイ１２に表示された天球画像１００の所定の起点、例えば天球画像１００の中心の第２の天球座標とを結ぶラインである。ＣＰＵ５１は、ユーザの操作により選択された探索天体１１０の天球画像１００上における２次元座標（第１の天球座標）を算出する。また、ＣＰＵ５１は、端末装置１０の方位、位置、傾きの各情報からディスプレイ１２に現在ユーザが見ている向きの天球画像を表示するとともに、ガイドライン１１１の始点となる当該天球画像１００の中心の２次元座標（第２の天球座標）を算出する。

なお、探索天体１１０が星座図、メシエ天体であるときは、天球画像１００上における位置は、探索天体１１０のあらかじめ定められた一点、例えば著名な恒星、星雲の中心、星座図の中心等を第１の天球座標として設定する。

そして、ＣＰＵ５１は、第１、第２の天球座標データに基づいて、現在ユーザが見ている向きの天球画像１００にガイドライン１１１を表示する。ガイドライン１１１は端末装置１０の方向や角度に応じて、探索天体１１０までの方向や高度が連続的に更新されて表示される。したがって、ユーザは、探索対象となる天体１１０が、現在見ている向きの天球画像１００においてどちらの方向に存在するのか容易に把握でき、また、ガイドライン１１１に沿って端末装置１０の方向や角度を変えることにより、目的の探索天体１１０を天球画像１００上に表示させることができ、探索天体１１０の天球上の位置を容易に把握することができる。

なお、第２の天球座標は、ディスプレイ１２に表示されているユーザが現在見ている向きの天球画像１００の中心からやや下方にオフセットした位置としてもよい。探索天体１１０は、天球画像１００の上方にあることが多いため、天球画像１００において第２の天球座標の上方を広く確保することが好ましいためである。

［水平方向偏向］
ここで、ＣＰＵ５１は、天球画像においてガイドライン１１１が第２の天球座標と第１の天球座標とを結ぶ直線から地平線側に膨出した軌跡を描くように制御することが好ましい。探索天体１１０がユーザの背面側に位置する場合、ユーザが現在見ている向きの天球画像１００において、ガイドライン１１１がディスプレイ１２の上辺側に伸びる軌跡を描くと、ユーザが当該ガイドライン１１１に沿って端末装置１０を移動させていくにつれてのけ反るような姿勢を強いられてしまう。

すなわち、探索天体１１０が天頂を超えてユーザの背面側に、例えば後頭部付近にある場合、ユーザと正対している端末装置１０のディスプレイ１２に表示される天球画像１００には、図７に示すように、ディスプレイ１２の上方に向かってガイドライン１１１が伸びる。この場合、ユーザは、ユーザはディスプレイ１２を見ながら、このガイドライン１１１に沿って端末装置１０を上方に移動させるとともにディスプレイ１２を水平に傾ける。このため、ユーザは、当該ガイドライン１１１に沿って端末装置１０を移動させていくにつれてのけ反るような姿勢を強いられてしまう。

そこで、本発明は、天球画像１００においてガイドライン１１１が第２の天球座標と第１の天球座標とを結ぶ直線から地平線側に膨出した軌跡を描くように制御する。これにより、ガイドライン１１１がディスプレイ１２の左右側縁側に向かって略水平方向に伸びた後、漸次上方に向かう軌跡を描くこととなり、ユーザが背面側にのけ反らせる姿勢を取る必要がなくなる。具体的に、図８に示すように、ガイドライン１１１は、略水平方向に伸びてディスプレイ１２の右側縁に向かっている。ユーザは、ガイドライン１１１に沿って端末装置１０を移動させると、端末装置１０を水平方向に回動させることとなる。これは探索天体１１０に対して方位を合わせる動作となる。ガイドライン１１１は、端末装置１０の方位と探索天体１１０の方位が近接していくと、漸次ディスプレイ１２の上方に向かって延びていくように表示が変化していく。

そして、ユーザの向きと探索天体１１０との方位とがほぼ一致した場合、図９に示すように、ガイドライン１１は略直線の状態となり、端末装置１０を上方に移動させながら水平方向に傾けていくと、ガイドライン１１１の先に探索天体１１０が現れる（図６）。これは探索天体１１０に対して高度を合わせる動作となる。ガイドライン１１１は、天球画像１００において第２の天球座標と第１の天球座標が近づくにつれて長さが短くなっていく。ユーザは予め探索天体１１０と方位を合わせているため、仰角９０°以内に探索天体１１０は位置することから、天頂より後方に体をのけ反らせる必要は無く、簡易な姿勢で探索天体１１０を見つけることができる。

また、ガイドライン１１１は、第２の天球座標から略水平方向に伸びた後に漸次上方に向かう曲線を描くことから、ユーザが端末装置１０をガイドライン１１１の方向に回動させるように誘導しやすい効果もある。すなわち、直線のみからなるガイドラインを表示した場合には、ユーザが単にガイドラインが示す方向に端末装置１０を水平移動させ、方位角が変化しない恐れもある。しかし、ガイドラインが曲線を描くことで、ユーザに方位角を変化させるような回動動作を促すことができ、適切に探索天体１１０までガイドすることができる。

このように、天球画像１００においてガイドライン１１１が第２の天球座標と第１の天球座標とを結ぶ直線から地平線側に膨出した軌跡を描く方法の一例について説明すると、例えば、第２の天球座標から第１の天球座標へ至る方位角をｎ分割し、第１の天球座標と第２の天球座標との間の分割された座標における一方の座標軸（例えば高度）の値を、第１の天球座標の一方の座標軸（例えば高度）の値に対して、第２の天球座標側から１／ｎ、１／ｎ－１、・・・１／ｎ－（ｎ－１）とするガイドラインを描画することができる。また、方位角は等分割することが好ましい。

図１０は、ユーザが現在視認している天球画像１００における第２の天球座標から、探索天体１１０が存在する第１の天球座標に至る方位角を横軸とし、第１の天球座標の高度を縦軸として示すグラフである。図１０に示す例では、第２の天球座標から第１の天球座標へ至る方位角を２０分割し（ｎ＝２０）、ガイドラインの始点となる第２の天球座標を第０点、第１の天球座標の方位角を第２０点とし、第２の天球座標の高度を６０°とすると、第１点は６０°×１／２０＝３°、第２点は６０°×１／１９≒３．２°、第２０点は６０°×１／１＝６０°となる。図１０に示すガイドラインパラメータＰ１は、第０点から第２０点までの各点を通る軌跡を描く略曲線となる。

図１０に示すグラフからなるガイドラインパラメータＰ１は、第１の天球座標の高度に対して掛ける係数を分割数の逆数とし、第２の天球座標側から順次分割数を減らしているため、第２の天球座標側において水平方向に伸びていき、第１の天球座標に近づくにつれて上方に立ち上がる軌跡を描く。

また、第０点から第１点までの傾きが第１点以降のガイドラインパラメータ１１１の軌跡に対して不自然に大きい場合には、第１点～第１９点までの値を修正してもよい。例えば、図１０に示す修正ガイドラインパラメータＰ２は、第１点～第１９点までの値を一律３°引いている。これにより、修正ガイドラインパラメータＰ２は、第０点～第２０点まで、略水平方向に伸びた後、自然に立ち上がる軌跡を描くことができる。

なお、第２の天球座標から第１の天球座標に至る方位角の分割数は、適宜設定できる。ユーザの向いている方位と探索天体１１０の方位とが離れている場合は分割数を多く設定することで、第２の天球座標側からガイドライン１１１を略水平方向に長く伸ばすことができ、ユーザの向きを探索天体１１０の方位にガイドしやすくなるとともに、滑らかな曲線に近いガイドライン１１１を描くことができる。また、ユーザの向いている方位と探索天体１１０の方位とが離れている場合は分割数を増やし、近づくにつれて段階的に減らすようにしてもよい。

なお、第２の天球座標と第１の天球座標とを結ぶ直線から地平線側に膨出した軌跡を描く方法は、当該方法に限られることはなく、適宜設計することができる。このとき、ガイドライン１１１は、少なくともユーザの向いている方位と探索天体１１０の方位との差が９０°未満となるまでは、ディスプレイ１２の側縁側に伸びる軌跡となることが、ユーザののけ反り姿勢を防ぐうえで好ましい。

また、本発明は、ユーザによる端末装置１０の動きに応じて、ガイドライン１１１によって結ばれる第１の天球座標から第２の天球座標までの距離を表示してもよい。この距離は、ユーザによって把握しやすいパラメータで表示することが好ましく、例えば、理論上、天球に表示されるガイドライン１１１の最長距離を１００として、実際にユーザが指定した探索天体１１０までのガイドライン１１１の距離を１００以内の数字で表示してもよい。数値が減少することで、ユーザは探索天体１１０に近づくことが分かり、数値が増えることにより探索天体１１０から離れていることが分かる。あるいは、ガイドライン１１１の距離に応じて色や太さを変化させたり、点線や破線から実線に変化させたり、濃淡を変えたり、点滅と点灯を切り替えたりする等、その表示態様を変化させるようにしてもよい。また、探索天体１１０がユーザの見ている天球画像１００内に現れたときにガイドライン１１１の表示態様を変化させてもよい。

また、端末装置１０がタブレット端末やスマートホン等の携帯端末である場合において、ディスプレイ１２の発光を控えるべき場面や、輝度を落とした場合のガイド補助として振動を用いてもよい。例えば、端末装置１０は、ガイドライン１１１の方向に当該携帯端末を把持するユーザの手を誘導するように、偏心モーターによってガイドライン１１１が示す方向に慣性を与えるように振動を制御してもよい。また、探索天体１１０の近傍に近づいたときや、探索天体１１０と端末装置１０の方向が略一致したとき等に所定の振動パターンや音で報知するようにしてもよい。

［時刻・日付のスライド］
つぎに、時刻スライダーボタン１３０及び日付スライダーボタン１３５は、ユーザのタッチパネル１３へのスライド操作によって、移動するソフトウェアボタンである。

時刻スライダー線１３１は、時刻スライダーボタン１３０の移動範囲を示す線であり、天球画像１００に表示された天体１０６等の動きと時刻情報とが対応付けられている。また、日付スライダー線１３６は、日付スライダーボタン１３５の移動範囲を示す線であり、天球画像１００に表示された天体１０６等の動きと日付情報とが対応付けられている。

日時情報１３２は、時刻スライダーボタン１３０の時刻スライダー線１３１上の位置、及び日付スライダーボタン１３５の日付スライダー線１３６上の位置に対応する日時情報をテキスト表示したものである。

日時情報１３２は、時刻スライダーボタン１３０及び日付スライダーボタン１３５のスライド操作により、連続的に変化し、この時刻情報に基づいて、探索天体１０６の位置を含め、軌道計算を行い、天球画像１００を生成する基準日時となる。ユーザは、時刻スライダーボタン１３０及び日付スライダーボタン１３５をスライド操作させることにより、所定の日時に探索天体１１０がどの方向に現れるのかを事前に確認することができる。

なお、モード変更ボタン１４０は、デバイス追従モードと手動スクロールモードとを切り替えるソフトウェアボタンである。デバイス追従モードでは、ユーザの見たい方角に端末装置１０をかざすと、端末装置１０の傾きや方向に追従してその向きに応じた天球画像が表示される。手動スクロールモードでは、天球画像１００の表示が端末装置１０の傾きや方向に追従せずに固定化され、ユーザによるタッチパネルのスワイプ操作に応じて天球画像の表示方向を変更する。

設定ボタン１４５は、方位線及び高度線表示又は赤経線及び赤緯線表示の選択、あるいは方位線及び高度線表示又は赤経線及び赤緯線表示の表示・非表示を切り替える設定ウインディスプレイ１２ドウを表示させるソフトウェアボタンである。

探索天体選択ボタン１５０は、探索天体１１０の候補を表示しユーザに選択させる選択ウインドウ１５０ａを表示させるソフトウェアボタンである。選択ウインドウ１５０ａは、図１１に示すように、ガイドライン１１１によって案内可能な天体の一覧が表示される。端末装置１０は、ユーザが当該一覧に表示された天体から少なくとも一つを選択することにより、選択された天体を探索天体１１０として設定し、現在位置の天球画像１００の中心から探索天体１１０までを結ぶガイドライン１１１を表示する。

以上のように構成された端末装置１０は、各種ハードウェア構成とソフトウェア構成とを組み合わせて、端末装置１０の方位、位置、傾きを検出し、ディスプレイ１２に現在ユーザが見ている向きの天球画像を表示する。また、端末装置１０は、ユーザによって探索天体が設定されると、現在位置の天球画像１００の中心から探索天体１１０までを結ぶガイドライン１１１を表示し、ユーザが観察したい天体がどの位置にあるのかを、ユーザの現在位置において表示されている天球画面上から簡易に探し出すことができる。

［天体案内方法］
次いで、ガイドライン１１１を表示するまでの処理の一例を具体的に説明する。

まず、端末装置１０は、図４に示すように、ＣＰＵ５１の制御により、端末装置１０の方位、位置、傾きの各情報からユーザの現在位置において、現在ユーザが見ている向きの天球画像１００を表示するとともに、天球画像１００中に、モード変更ボタン１４０、設定ボタン１４５、探索天体選択ボタン１５０を表示する。

図１１に示すように、ユーザが探索天体選択ボタン１５０をタップ操作することにより、ガイドライン１１１によって案内可能な探索天体１１０の候補一覧が表示された選択ウインドウ１５０ａが表示される。探索天体１１０の候補は、あらかじめ内部メモリ５２または外部メモリ５３に記憶しておいてもよいし、サーバ装置３０から適宜取得するようにしてもよい。より好ましくは、現在日時に近い日時においてみることのできる天体や、日食、月食、彗星や、惑星の接近等の天文イベントに関する天体を適宜抽出して選択ウインドウに表示するようにすることが好ましい。天文の知識に乏しいユーザには、過剰な情報を提示するよりも、直近に見ることができる天文イベントに関する天体を提示することで、より天体観測に興味がわくからである。

ユーザによって探索天体１１０が指定されると、ＣＰＵ５１は、探索天体１１０の天球画像１００上における２次元座標（第１の天球座標）を算出する。また、ＣＰＵ５１は、ガイドライン１１１の始点となるディスプレイ１２に現在ユーザが見ている向きの天球画像１００の中心の２次元座標（第２の天球座標）を算出する。そして、ＣＰＵ５１は、図８、図９、図６に示すように、第１、第２の天球座標データに基づいて、現在ユーザが見ている向きの天球画像１００にガイドライン１１１を表示する。

ガイドライン１１１は、端末装置１０の方向や角度に応じて探索天体１１０までの方向や高度が連続的に更新されて表示される。したがって、ユーザは、探索対象となる天体１１０が、現在見ている向きの天球画像１００においてどちらの方向に存在するのか容易に把握でき、また、ガイドライン１１１に沿って端末装置１０の方向や角度を変えることにより、第２の天球座標が第１の天球座標に近づいていき、天球画像１００に探索天体１１０を表示させることができる。

このとき、上述したように、ＣＰＵ５１は、天球画像においてガイドライン１１１が第２の天球座標と第１の天球座標とを結ぶ直線から地平線側に膨出した軌跡を描くように制御する。これにより、ガイドライン１１１がディスプレイ１２の左右側縁側に向かって略水平方向に伸びる軌跡を描くこととなり、ユーザが背面側にのけ反らせる姿勢を取る必要がなくなる。

すなわち、ユーザは、ガイドライン１１１に沿って端末装置１０を移動させると、端末装置１０を水平方向に回動させることとなる。これは探索天体１１０に対して方位を合わせる動作となる。第１、第２の天球座標の方位がほぼ一致すると、ガイドライン１１１はディスプレイ１２の上方に向かって略直線状に延びている。そして、ユーザの向きと探索天体１１０との方位とがほぼ一致した状態で、端末装置１０を上方に移動させながら水平方向に傾けていくと、ガイドライン１１１の先に探索天体１１０が現れる。これは探索天体１１０に対して高度を合わせる動作となる。ユーザは予め探索天体１１０と方位を合わせているため、仰角９０°以内に探索天体１１０は位置するため、天頂より後方に体をのけ反らせる必要は無く、簡易な姿勢で探索天体１１０を見つけることができる。

［日時の変化に伴う探索天体の表示］
また、ユーザが時刻スライダーボタン１３０及び日付スライダーボタン１３５をスライド操作させることにより、ＣＰＵ５１は、探索天体１１０を含む天球画像１１０に現れる天体１０６の軌道計算を行い、所定の日時における第１、第２の天球座標を算出し、ガイドライン１１１を表示する。ここで、日時情報１３２には、時刻スライダーボタン１３０及び日付スライダーボタン１３５で設定した日時が表示される。これにより、ユーザは、例えば特定の日時に、現在位置において探索天体１１０が視認可能であるか、あるいは探索天体１１０及び天体１０６がどの方向に現れるのかを事前に確認することができる。

［拡大・縮小］
端末装置１０は、ユーザのタッチパネル１３への入力操作により、具体的にはタッチパネル１３へのピンチイン／アウト操作によって、天球画像１００を拡大縮小することができるように構成してもよい。

図示は省略するが、タッチパネル１３へのピンチイン／アウト操作によって、拡大率を所定の範囲で変化させることができる。その範囲は、例えば、天体１０６の表示画像が天球画像１００上の１点になる縮小する範囲から、天体画像１１０の大きさに拡大する範囲とする。

［プログラム処理］
以上のように、ディスプレイ１２に表示される天球画像１００を中心に端末装置１０の動作を説明したが、具体的な処理プログラムは、ＣＰＵ５１によって実行される。端末装置１０は、上述したようにコンピュータとしての機能を有しており、ＣＰＵ５１が内部メモリ５２または外部メモリ５３から読みだしたプログラムを実行することにより上述の機能を実現することができる。

すなわち、ＣＰＵ５１は、コンピュータに、ディスプレイ１２に探索天体１１０の候補を表示する処理と、探索天体選択ボタン１５０への入力操作により少なくとも一の探索天体１１０の選択を受け付ける処理と、ディスプレイ１２に表示された天球画像１００上に、選択された探索天体１１０の第１の天球座標とディスプレイ１２に表示された天球画像中心の第２の天球座標とを結ぶガイドライン１１１を表示する処理とを実行させる。

［望遠鏡システム］
最後に、本発明を望遠鏡システムに適用した場合について、図１２を用いて簡単に説明する。

望遠鏡システム２００は、図１２に示すように、望遠鏡２０１と、望遠鏡を所定の軸周りに回動可能に保持する赤道義２０２と、赤道義２０２を制御し各種ユーザの入力を受け付けるコンソール端末２０３からなる。

ここで、本発明の例で説明した端末装置１０を、コンソール端末２０３と兼用もしくは、コンソール端末２０３と有線通信または無線通信で接続し連係動作可能とするようにしてもよい。以下で、端末装置１０とコンソール端末２０３を連携した場合の効果について説明する。

例えば、ユーザが、端末装置１０において、探索天体１１０が今見ることが可能であると判断した場合に、ディスプレイ１２に表示された天球画像に基づき、望遠鏡２０１を探索天体１１０を中心とする方向へ移動させるべく、赤道義２０２をコントロールする。このような動作をすることで、端末装置１０で、簡単に探索天体１１０を見つけるだけでなく、望遠鏡２０１を簡単に探索天体１１０に合わせこむことが可能となり、ユーザの利便性が向上する。また、探索天体１１０を拡大表示すると、たんに端末装置１０を手で把持した状態では手振れによってディスプレイ１２から容易に外れてしまうが、コンソール端末２０３と連携することにより、望遠鏡２０１の微動ハンドルによって容易に探索天体１１０に照準を合わせることができる。

以上、本発明の例をもとに説明した。本発明は上述した実施例並びに各実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。上記実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 端末装置、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 端末装置、１１ 筐体、１２ ディスプレイ、１３ タッチパネル、１４ ハードウェアキー、１５ カメラ、２０ ネットワーク、３０ サーバ装置、５１ ＣＰＵ、５２ 内部メモリ、５３ 外部メモリ、５４ 方位センサ、５５ ＧＰＳセンサ、５６ 加速度センサ、５７ 無線通信部、１００ 天球画像、１０１ 地平線、１０２ 方位、１０３ 方位線、１０４ 高度線、１０５ 方位補助画像、１０６ 天体、１０７ 星座線、１０９ 方位補助画像、１１０ 探索天体、１１１ ガイドライン、１３０ 時刻スライダーボタン、１３１ 時刻スライダー線、１３２ 日時情報、１３５ 日付スライダーボタン、１３６ 日付スライダー線、１４０ モード変更ボタン、１４５ 設定ボタン、１５０ 探索天体選択ボタン、２００ 望遠鏡システム、２０１ 望遠鏡、２０２ 赤道義、２０３ コンソール端末

Claims (10)

1. 天体案内装置の方位、位置、傾きの各情報からユーザが見ている向きの天球画像を表示する表示部と、ユーザからの入力操作を受け付ける入力部と、前記表示部及び前記入力部を制御する制御部とを備える天体案内装置であって、
   前記制御部は、
   ユーザの操作により選択された少なくとも一つの探索天体の前記天球画像上における第１の天球座標と、前記表示部に表示された前記天球画像中の所定の起点の第２の天球座標とを結ぶガイドラインを表示し、前記天体案内装置の方向（方位）、位置、角度（傾き）に基づいて前記ガイドラインの方向及び高度を連続的に更新して表示する制御を行う天体案内装置。
2. 前記制御部は、天球画像において前記ガイドラインが前記第２の天球座標と前記第１の天球座標とを結ぶ直線から地平線側に膨出した軌跡を描く請求項１に記載の天体案内装置。
3. 前記制御部は、前記第２の天球座標から前記第１の天球座標へ至る方位角をｎ分割し、
   前記第１の天球座標と前記第２の天球座標との間の前記分割された座標における一方の座標軸の値を、前記第１の天球座標の前記一方の座標軸の値に対して、第２の天球座標側から１／ｎ、１／ｎ－１、・・・１／ｎ－（ｎ－１）とするガイドラインを描画する請求項１に記載の天体案内装置。
4. 前記第１の天球座標及び前記第２の天球座標が、地平座標系である請求項１～３のいずれか１項に記載の天体案内装置。
5. 一方の座標軸は高度である請求項４に記載の天体案内装置。
6. 前記入力部からのユーザの入力操作により日付及び／又は時刻情報を連続的に変化させ、
   前記変化させた日付及び／又は時刻情報に基づき、前記表示部に、前記天球画像上で前記探索天体を連続的に移動させながら表示するとともに、前記変化させた日付及び／又は時刻情報に基づき、前記表示部に、前記ガイドラインを連続的に可変しながら表示する制御を行う請求項１に記載の天体案内装置。
7. 前記探索天体が星座図、メシエ天体であるときは、前記天球画像上における位置は、前記探索天体のあらかじめ定められた一点とする請求項１～６のいずれか１項に記載の天体案内装置。
8. 前記ガイドラインは、前記第２の天球座標と前記第１の天球座標との距離に応じて表示状態が変化する請求項１～７のいずれか１項に記載の天体案内装置。
9. コンピュータに、
   表示部に探索天体の候補を表示するステップと、
   入力部への入力操作により少なくとも一の前記探索天体の選択を受け付けるステップと、
   前記表示部に天体案内装置の方位、位置、傾きの各情報からユーザが見ている向きの天球画像を表示するとともに、前記表示部に表示されたユーザが見ている向きの天球画像上に、選択された前記探索天体の第１の天球座標と、前記表示部に表示された天球画像中の所定の起点の第２の天球座標とを結ぶガイドラインを表示するステップと、
   天体案内装置の方向（方位）、位置、角度（傾き）に基づいて前記ガイドラインの方向及び高度を連続的に更新して表示するステップと、
   を実行させる天体案内方法。
10. コンピュータに、
    表示部に探索天体の候補を表示する処理と、
    入力部への入力操作により少なくとも一の前記探索天体の選択を受け付ける処理と、
    前記表示部に天体案内装置の方位、位置、傾きの各情報からユーザが見ている向きの天球画像を表示するとともに、前記表示部に表示されたユーザが見ている向きの天球画像上に、選択された前記探索天体の第１の天球座標と、前記表示部に表示された天球画像中の所定の起点の第２の天球座標とを結ぶガイドラインを表示する処理と、
    天体案内装置の方向（方位）、位置、角度（傾き）に基づいて前記ガイドラインの方向及び高度を連続的に更新して表示する処理と、
    を実行させるためのプログラム。

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