デジカメの撮影時刻を正確に知る方法 - はやぶさ２の撮影のために

これもまた田中憲明 さんのツィート を拝見しての記事です。

　　「星の子館 - 天文台 - 2015年12月3日の「はやぶさ２地球スイングバイ」観測キャンペーン 」

にこんなことが書いてあります。

　　位置の変化が早いので、撮影後の検証のためには、可能であれば0.1秒・最低でも1秒の精度が必要です。

動画だったらかなり精度のいい時刻決定が可能です。掩蔽観測のときの時刻の分解能は（けっきょく不確かさは±0.04秒にはなりますが）0.01秒ですし、撮影対象のイベントや撮影条件によっては1/10000秒で時刻を特定できる場合もあります。

でもはやぶさ２となるとどう考えても動画での撮影はムリでしょう（大口径のレンズ・反射鏡+フレーム蓄積ができるカメラだったら行けるかも）

ではどうやってスチル写真の時刻を特定するか？

考え始めるとおもしろいテーマです。

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アイデア１

いろいろ考えたのですがオーソドックスなこれがもっと単純・確実な（＝安全な）方法でしょう。

ボイスレコーダを録音状態にしておき、GPSの１PPSで電子ブザーを鳴らしながらその音とシャッター音とを録音する方法です。

GPS/１PPS以外に使えるものとしては固定電話の117でもいいかと思います（ただし、スマホの117、IP電話の117はやめた方がいいです）短波の受信機があればBPMが使えます。詳細は「時刻標準について」、「GPS受信モジュールあれこれ」を参考にしてください。

あとでGoldWaveのようなアプリを使えばシャッター音がした時間をけっこう正確に知ることができます。


次の画像はスマホの117がどのくらい進み遅れがあるか調べたときの例。

これはGPS受信モジュール１PPS出力を直接録音端子に接続しているので１PPS信号はヒゲ状になっています。また測位情報はふつうにやっていれば同時に録音はされませんし、必要もないです。超絶根気がある人ならば測位情報の録音から時刻を知ることができるかもしれません（実際にやったことがあります）


正確な時刻がわかるのはシャッター音がした時刻であって露光が開始された時刻ではないです。この方法はシャッター音がしてから実際に露光が始まるまでの時間を調べておかなければなりません（また最初に117とかBPMとか時刻がわかるものを録音しておくか、時計を読み上げる声を録音しておく必要があります）

アイデア２

動画と同じように何らかのタイムコードを画像に埋め込むことを考えます。タイムインサータ的方法を考えたのですが

　　タイムインサータに相当するディスプレイ（LEDアレイでも可）を作る電子工作
　　時刻情報をセンサーに照射するための光学設計
　　それを実現する機械工作

ととてもやってられません。第一露出時間が数秒にわたるケースだと露出の開始、終了を正確に知るような仕組みは恐ろしく難しくなります。

アイデア３

逆転の発想的手法もあります。
上の二つはシャッターを押す時刻を記録しようというわけですが、逆に指定した時刻にシャッターを切るという方法です。

例えばスイッチを押したら次のGPS１PPS出力時に合わせてリモコンでシャッターを切るという方法です。ちょっと（リモコンを赤外線LEDで自作するなどPICなどを使った）電子工作が必要になるのですが、この方法はシャッターを切った時刻をSDカードなどに記録しておくなんてこともできますし、いちばんシステマチック(?)な気がします。

リモコンでシャッターを切ってから実際に露光が開始されるまでのタイムラグを調べる必要があるのは上と同じです。

　　参考「ほよほよのブログ - SONY NEX インターバルタイマーを自作する 」

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趣味としてはアイデア3が一番おもしろいし、実用的だと思います。ただ相手ははやぶさ２のスイングバイで一発勝負ですから（プログラムのバグとか機器の故障で）失敗したら取り返しがつきません。

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参考

　　「日本惑星協会
　　　　 - 2015年12月03日「はやぶさ2」地球スイングバイの観測について（東京を基準として解説したもの） 」

　　「星の子館 - 天文台
　　　　 - 2015年12月3日の「はやぶさ２地球スイングバイ」観測キャンペーン 」
　　　　「2015年12月3日の「はやぶさ2」地球スイングバイの観測について（参考情報 その1） 」
　　　　「2015年12月3日の「はやぶさ２地球スイングバイ」観測キャンペーン(観測の参考情報 その2) 」

関連

　　「はやぶさ２スイングバイの位置光度予測図(11月22日版)」
　　「はやぶさ2のスイングバイを東京で見たら - 位置予測の試み」
　　「JAXAのデータではやぶさ２の視位置を予測する」
　　「デジカメの撮影時刻を正確に知る方法 - はやぶさ２の撮影のために」

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