JP6246175B2 - Imaging apparatus for imaging subject trajectory and control method of imaging apparatus - Google Patents
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Description
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 The present invention relates to an imaging apparatus capable of imaging a trajectory of a moving subject and a method for controlling the imaging apparatus.
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。 In recent years, imaging devices such as home video cameras and digital still cameras have become popular. These imaging devices provide a function for confirming a photographed image on the spot, and the convenience of photographing is improved for the user.
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。 Moreover, since the sensitivity of the image sensor of the compact digital camera has been improved and the SN has also been improved, there is also a model equipped with a mode in which the starry sky can be easily photographed. There are a mode for shooting a starry sky, and a mode for shooting a trajectory of stars moving with time.
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。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133826 proposes a method of shooting a starry sky locus by shooting a plurality of times and performing comparatively bright synthesis.
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。
However, when the starry sky locus is photographed by the method of
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。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus and an imaging apparatus control method that hardly generate an image with an interrupted trajectory, in an imaging apparatus that captures a trajectory of a subject. .
上記課題を解決する為に、本発明の撮像装置の1つの形態は、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前記撮像素子の2画素の長さに収まるように、前記露光時間を制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, one form of an imaging apparatus according to the present invention includes an imaging unit having an imaging element, a control unit for controlling an exposure time of the imaging unit, and the imaging unit images the starry sky a plurality of times. Generating means for generating a starry sky image representing a star movement trajectory by combining the images, and the control means is configured such that the amount of star movement on the image plane of the image pickup device in each photographing is the amount of movement of the image pickup device. The exposure time is controlled so as to be within the length of two pixels .
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。
With the configuration described in the means for solving the problem,
In the mode for photographing the star trail, it is possible to photograph a high-quality image without any interruption in the star trail.
<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。
<First Embodiment>
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
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。
10 is a photographic lens, 12 is a mechanical shutter having an aperture function, 14 is an image sensor that converts an optical image into an electrical signal, and 16 is an analog / digital (A / D) that converts an analog signal output of the
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。
A
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。
An
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。
Further, the
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。
Further, the
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。
A
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。
The data of the A /
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。
Reference numeral 28 denotes an image display unit composed of a TFT LCD or the like, and display image data written in the
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。 If the image data captured using the image display unit 28 is sequentially displayed, the electronic viewfinder function can be realized.
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。
The image display unit 28 can arbitrarily turn on / off the display according to an instruction from the
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。
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。
This makes it possible to write a large amount of images to the
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。
The
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。
Reference numeral 31 denotes a non-volatile memory composed of a flash ROM or the like. The program code executed by the
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。 Reference numeral 32 denotes a compression / decompression circuit that compresses and decompresses image data by adaptive discrete cosine transform (ADCT) or the like. Write to.
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。
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。
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。
A
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。
The exposure control means 40 and the distance measurement control means 42 are controlled using the TTL method. Based on the calculation result obtained by calculating the captured image data by the
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。
A
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。
ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。 Here, a specific description of these operating means will be given.
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。
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。
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。
A
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。
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。 Reference numeral 70 denotes an operation unit including various buttons, a touch panel, a rotary dial, and the like, which include a menu button, a set button, a macro button, a multi-screen playback page break button, a flash setting button, a single shooting / continuous shooting / self-timer switching button, and the like. . Menu move + (plus) button, menu move-(minus) button, playback image move + (plus) button, playback image move-(minus) button, shooting image quality selection button, exposure compensation button, date / time setting button, etc. There is also.
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。
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。 74 is a thermistor for measuring the temperature inside the camera. Since defective pixels of the image sensor are affected by temperature, it is necessary to change the flaw correction processing depending on the temperature at the time of shooting. The thermistor is disposed near the image sensor in the image pickup apparatus, and measures the temperature of the image sensor itself.
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。
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。
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。
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。
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。
A
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。
Reference numeral 112 denotes a connector for connecting the
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。
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。
The
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。 Reference numeral 210 denotes a recording medium such as a memory card or a hard disk.
図2は、星空の撮影モードを選択する画面である。 FIG. 2 is a screen for selecting a starry sky shooting mode.
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。 The user can select the starry sky shooting mode by operating the operation unit 70 while referring to sample images of the shot images in each mode as shown in FIG. In the present embodiment, as a starry sky shooting mode, a starry night view mode for shooting a star as a point in one shooting, and a starry sky trajectory mode for shooting a plurality of times for shooting a trajectory of moving stars. Have.
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。
For the selected mode, the
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。
3 and 4 are flowcharts showing the night sky shooting mode and the starry locus shooting mode, respectively. Each step is executed by each unit in accordance with the instruction from the
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。
When the user presses the
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。
If the stored shooting mode is the starry night view mode, processing is performed by each unit in the flow shown in FIG. In step S101, the aperture, shutter speed, and ISO sensitivity are set based on the photometric result. Although details will be described later with reference to FIG. 5, in this mode, exposure control is performed so that stars have appropriate brightness as dots. In S102, a still image is taken based on the exposure control set in S101. In S103, the captured image is developed using the
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。 Next, if the stored shooting mode is the starry sky trajectory mode, the user sets a total shooting time in advance in S201. A long shooting time is set when it is desired to capture a star trail for a long time, and a short shooting time is set when a short locus is desired. Usually, shooting times of 1 to 2 hours are often set.
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。
In step S202, the aperture based on the photometric result and the shutter speed and ISO sensitivity for one shooting are set. Although details will be described later with reference to FIG. 5, in this embodiment, in this mode, the trajectory of moving stars is left in the image, and exposure control and shooting are performed so that the trajectory is not interrupted in the final image. . In S203, still images are continuously shot based on the exposure control and shooting settings set in S202. In S204, a comparatively bright combination process with the images captured up to the previous time is performed after the second imaging. In the case of the first shooting, the
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。 Since stars always move in the sky as seen by the photographer, the positions of the stars differ between the images to be synthesized. For this reason, by performing comparison, it is possible to synthesize a continuous trajectory without erasing the star trajectories of the two trajectories reflecting the movement of the stars. In S205, it is determined whether or not the time set in advance by the user has elapsed. If the set time is not reached, the process returns to S203 and repeats the shooting / combination processing. If the set time is exceeded, the shooting is completed. The process proceeds to S206.
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。
In S206, the captured image is developed using the
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。 FIG. 5 is an image diagram for explaining the cause of discontinuity in the star trajectory when the starry sky photographed image is synthesized by the comparatively bright synthesis process.
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。 FIG. 5A schematically shows the brightness of stars in images taken on the Nth and N + 1th images during long-second shooting. For example, when shooting for a long time of about 30 seconds, the stars move in the sky due to the rotation of the earth. Therefore, especially for stars with a size that spans multiple pixels, the amount of exposure compared to the center portion of the end portion There are few, and it becomes thin.
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。 When such two images are comparatively brightly combined, the light from the star straddles the two images, and the output per sheet is halved in the main combining process, which is the selective combining. For this reason, when comparatively bright combination is performed in long-second shooting, the interruption of the image may be conspicuous.
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。 On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), if the shooting is performed in a reasonably short time, stars that do not appear as if the star trajectory does not appear in the star image per image stop and the image is low in light and shade. By comparing and synthesizing each other, the trajectory is less likely to be interrupted.
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。 FIG. 6 is a diagram showing a program diagram in the starry sky shooting mode.
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。 In the figure, the program diagram of the starry night view mode and the starry sky locus mode is written.
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。 The program diagram in the starry night view mode is a program diagram that balances the shutter speed at which the stars do not flow easily and the high-sensitivity noise that is not noticeable. The aperture goes to the open side as soon as possible, and then the ISO sensitivity is increased while increasing the shutter speed.
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。 On the other hand, the program chart in the starry sky locus mode has a shutter speed that is shorter than the movement of the star and gives priority to the shutter speed that can be synthesized by suppressing the interruption of the star locus. In this embodiment, the shutter speed is a maximum of 8 seconds. Keep it below. When the shutter speed reaches the maximum time, the aperture is opened and finally the ISO sensitivity is increased.
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。 As described above, the shutter speed in the starry sky trajectory mode is shorter than that in the starry night view mode even under the exposure conditions of the scene considered to be the darkest starry sky.
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。 Thus, in the starry sky trajectory mode, it is possible to prevent the trajectory from being interrupted in the combined image by setting a shutter speed of 8 seconds or less even in a dark scene.
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。 FIG. 7 is a table showing the relationship between the shutter speed and the focal length for improving discontinuity.
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。 The shutter speed described with reference to FIG. 6 is a shutter speed when a focal length is taken at 24 mm in 35 mm format conversion. If the focal length changes, the movement of the stars on the imaging surface per unit time (within the angle of view) increases, so the shutter speed at which interruption is improved differs. For example, it is effective to set it to 3.8 seconds or less at a focal length of 50 mm.
この関係は図8を用いて、詳細に後述する。 This relationship will be described later in detail with reference to FIG.
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。 FIG. 8 is a diagram for converting star movement and focal length into equations.
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。
Generally, as shown in FIG. 8A, the lens focal length, the angle of view, and the line length on the imaging surface of the
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。
Angle of view: θ Focal length: f Line length on the imaging surface: d
Considering this relationship in association with stars on the imaging surface, the angle of view can be replaced with the rotation angle of the star, and the line length on the imaging device can be replaced with the amount of movement of the star, so as shown in FIG. Can be read as
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。
Star rotation angle: θ Focal length: f Amount of star movement on the imaging surface: d
Further, the shutter speed Tv is obtained as follows using the rotation angle θ of the star.
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。 Here, the reason why the trajectory is not interrupted if the exposure is 8 seconds or less in the present embodiment will be described below.
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。 When a star is exposed with the configuration of the Bayer array as in the present embodiment, it does not appear as an image unless light from the star is received over at least two pixels. On the other hand, with respect to a star that can receive light across a plurality of pixels of two or more pixels, if a movement amount of two or more pixels is allowed, shading appears in the locus.
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。 For example, if the sensor size is a 1-type image sensor and the number of pixels is 20 million, the pixel pitch is 2.4 μm. A lens having a focal length of 24 mm in terms of 35 mm has an actual focal length of 8.8 mm. Since the distance for moving this two pixels on the image sensor is 2.4 μm × 2, it is expressed by the following equation.
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。 If 7.5 sec is rounded up to the camera standard exposure time, 8 sec is obtained. That is, a star receiving light with a size of about one pixel under the above-described shooting conditions is highly likely not to be captured as an image unless exposed for about 8 seconds. In addition, if a star straddling two or more pixels is exposed for more than 8 seconds, there is a high possibility that the trajectory will be shaded due to the movement of the star. Therefore, in the starry sky trajectory mode of this embodiment, as shown in FIG. 6, the diagram is configured so that an exposure time of 8 seconds is obtained under many exposure conditions at a pixel pitch of 2.4 μm and a focal length of 24 mm in terms of 35 mm. Yes. Incidentally, when the pixel pitch is 1.6 μm under the same conditions, the exposure time of 5 seconds is appropriate.
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。 FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the shooting direction and the shutter speed.
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。 As shown in FIG. 9, the optimum shutter speed at which the trajectory is not interrupted differs depending on the latitude of the shooting point and the shooting elevation angle. The above-mentioned number of the focal length of 24 mm and the shutter speed of 8 seconds is an example in the case of shooting in the direction of the celestial equator where the moving speed of the star is fastest. If the elevation angle is shifted from this, the moving speed of the stars will slow down, so the shutter time can be lengthened.
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。
When this is represented in the figure, it is assumed that the shooting point P is at a position of latitude α ° on the earth. At this time, the direction perpendicular to the rotation axis of the earth is the celestial equator direction, and the moving speed of the star is the fastest. The imaging elevation angle with respect to the celestial equator direction is β, the optimum shutter speed previously obtained from the focal length is Tv, and the optimum shutter speed Tv ′ at the imaging elevation angle β has the following relationship.
Tv ′ = Tv × cos β
Thereby, the optimal shutter speed which changes with imaging | photography elevation angles can be calculated | required. In order to perform the control according to the latitude on the earth of the imaging apparatus as described above, a positioning means such as GPS (not shown) and an angle detection means such as a gyro sensor or a gravity sensor for detecting the angle of the imaging apparatus are provided. That's fine.
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。
In the present embodiment, in the description of FIG. 8, the shooting elevation angle is calculated on the assumption that the direction of the optical axis center is in the celestial equator direction. To get the best shutter speed. In addition, since an example is given with a calculation formula ignoring distortion aberration due to the lens, for example, calculation may be performed in consideration of each shooting condition stored in advance in the
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。 The program diagram of FIG. 6 also intersects the program diagram in the starry night view mode and the starry locus mode, but may be set so as not to intersect.
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。 The standard shooting time is 8 seconds. However, as the resolution increases as the number of pixels of the image sensor increases, the strictness of the standard shooting time changes. You should change it.
(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。
(Other embodiments)
The object of the present invention can also be achieved as follows. That is, a storage medium in which a program code of software in which a procedure for realizing the functions of the above-described embodiments is described is recorded is supplied to the system or apparatus. The computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads out and executes the program code stored in the storage medium.
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。 In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the novel function of the present invention, and the storage medium and program storing the program code constitute the present invention.
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。 Examples of the storage medium for supplying the program code include a flexible disk, a hard disk, an optical disk, and a magneto-optical disk. Further, a CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, or the like can also be used.
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。 Further, by making the program code read by the computer executable, the functions of the above-described embodiments are realized. Furthermore, when the OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code, the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. Is also included.
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。 Furthermore, the following cases are also included. First, the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Thereafter, based on the instruction of the program code, the CPU or the like provided in the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing.
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。 In addition, the present invention is not limited to devices such as digital cameras, but includes built-in or external connection of imaging devices such as mobile phones, personal computers (laptop type, desktop type, tablet type, etc.), game machines, etc. It can be applied to any device. Therefore, the “imaging device” in this specification is intended to include any electronic device having an imaging function.
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
DESCRIPTION OF
64 Shutter switch SW2
66 Display change switch 70
Claims (11)
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前記撮像素子の2画素の長さに収まるように、前記露光時間を制御することを特徴とする撮像装置。 Imaging means having an imaging element;
Control means for controlling the exposure time of the imaging means;
Generating means for generating a starry sky image representing a moving trajectory of stars by photographing the starlit sky a plurality of times and synthesizing the images;
The said control means controls the said exposure time so that the movement amount of the star on the image surface of the said image pick-up element in each imaging | photography may be settled in the length of 2 pixels of the said image pick-up element .
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前記撮像素子の2画素の長さに収まるように、前記露光時間を制御することを特徴とする撮像方法。 A control step for controlling an exposure time of an imaging means having an imaging element;
A shooting step of shooting the starry sky multiple times with the exposure time set in the control step;
Generating a starry sky image representing a moving locus of a star by combining a plurality of images obtained in the photographing step; and
In the control step, the exposure time is controlled so that a moving amount of a star on an image plane of the image sensor in each photographing is within a length of two pixels of the image sensor.
前記撮像手段の露光時間を制御する制御手段と、Control means for controlling the exposure time of the imaging means;
前記撮像手段が星空を撮像して得られた複数枚の画像を合成することにより、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、Generating means for generating a starry sky image representing a moving trajectory of stars by combining a plurality of images obtained by imaging the starry sky with the imaging means;
前記制御手段は、前記複数枚の画像のうちの1枚あたりの画像において、前記撮像素子の像面上を星が移動することによる露光量の違いに起因して星の軌跡に濃淡が生じるのを抑制するように、前記露光時間を制御することを特徴とする撮像装置。In the image per one of the plurality of images, the control means causes the star trajectory to be shaded due to a difference in exposure amount due to a star moving on the image plane of the image sensor. An image pickup apparatus, wherein the exposure time is controlled so as to suppress the above.
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、A shooting step of shooting the starry sky multiple times with the exposure time set in the control step;
前記撮影ステップで得られた複数枚の画像を合成することにより、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、Generating a starry sky image representing a moving trajectory of a star by synthesizing a plurality of images obtained in the photographing step; and
前記制御ステップにおいて、前記複数枚の画像のうちの1枚あたりの画像において、前記撮像素子の像面上を星が移動することによる露光量の違いに起因して星の軌跡に濃淡が生じるのを抑制するように、前記露光時間を制御することを特徴とする撮像方法。In the control step, in the image per one of the plurality of images, the star trajectory is shaded due to the difference in the exposure amount due to the movement of the star on the image plane of the image sensor. An imaging method characterized in that the exposure time is controlled so as to suppress the above.
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