JP2023126838A - 天体追尾装置および天体追尾方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間露光時に天体を追尾する天体追尾装置及び天体追尾方法を提供する。【解決手段】撮影光学系２内で並進移動可能な防振レンズ２ａを駆動して手振れ補正を行う第１防振部３と、回転及び並進移動可能な撮像素子１２を駆動して手振れ補正を行う第２防振部１３とを有する撮影装置（１，１０）のための天体追尾装置において、防振レンズ及び撮像素子が各センタ位置にある状態で天体追尾に係るパラメータに基づき撮像素子の有効結像領域内を移動する天体像の移動方向及び移動速度を予測する予測部１５と、予測部の予測結果に基づき有効結像領域内で天体像を最も長時間追尾できる防振レンズ及び撮像素子の各初期位置を決定する演算部１５と、防振レンズ及び撮像素子を各センタ位置から各初期位置に移動させた後に、天体像を有効結像領域内の同じ位置に静止させるように第１防振部及び第２防振部の少なくとも一方を駆動制御する追尾制御部１５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、撮影光学系と撮像素子を有する撮影装置において、天体等を追尾できるようにした天体追尾装置および天体追尾方法に関する。

天体は天の北極を中心に回転移動しているため、長時間に亘って撮影すると光跡が流れた写真となってしまう。そこで、撮影装置内に設けられた防振機構を利用して、天体像を追跡し、天体像を静止させて撮影できるようにしたデジタルカメラが提案されている（特許文献１参照）。このデジタルカメラの防振機構は、撮像素子と撮影レンズ内の光学系を移動させることができ、天体像の移動に応じて、撮像素子と光学系を移動させ、天体像を静止させている。

特開２０１０－１２２６７２号公報

特許文献１に開示されたデジタルカメラでは、天体等を追尾する際、カメラ本体側の防振機構は、天体像の回転運動を打ち消すことによって静止させるためのみに使用し、撮影レンズ側の防振機構は天体像の水平および垂直方向の運動を打ち消すことによって静止させるために使用している。カメラ本体側の防振機構と、撮影レンズ側の防振機構の両方を使用しても良い旨の記載はあるが、具体的に２つの防振機構をどの様に制御するかについて記載はない。そのため、算出した最長駆動可能位置へ、撮像素子を移動させるための可動部を制御することについて記載がない。特許文献１に記載のデジタルカメラは、最も長く駆動する際の初期位置は光軸位置であり、撮影レンズ側の防振機構のみを駆動するので、露光時間（観察時間）を長くすることができない。このため、露光時間を長くするために、カメラ本体を動かすことによって被写体との位置を再設定し直し、また、再設定し直す前の設定との整合を取らなければならなかった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、長時間の露光時間（観察時間）の間、天体等の被写体を追尾可能な天体追尾装置および天体追尾方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の天体追尾装置は、撮影光学系内において並進移動可能な防振レンズを駆動して手振れ補正を行う第１防振部と、回転及び並進移動可能な撮像素子ユニットを駆動して手振れ補正を行う第２防振部とを有する撮影装置のための天体追尾装置において、上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットがそれぞれのセンタ位置にある状態で、天体追尾に係るパラメータに基づいて、上記撮像素子ユニットにおける有効結像領域内を移動する天体像の移動方向及び移動速度を予測する予測部と、上記予測部の予測結果に基づいて、上記有効結像領域内において上記天体像を最も長い時間追尾できる上記防振レンズの初期位置及び上記撮像素子ユニットの初期位置を決定する演算部と、上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットを上記それぞれのセンタ位置から上記それぞれの初期位置に移動させた後に、上記天体像を上記有効結像領域内の同じ位置に静止させるように上記第１防振部及び上記第２防振部の少なくとも一方を駆動制御する追尾制御部と、を具備する。

本発明の一態様の天体追尾方法は、撮影光学系内において並進移動可能な防振レンズを駆動して手振れ補正を行う第１防振部と、回転及び並進移動可能な撮像素子ユニットを駆動して手振れ補正を行う第２防振部とを有する撮影装置のための天体追尾方法において、上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットがそれぞれのセンタ位置にある状態で、天体像が上記撮像素子ユニットにおける有効結像領域内を移動する移動方向及び移動速度を予測し、上記予測の結果に基づいて、上記有効結像領域内において上記天体像を最も長い時間追尾できる上記防振レンズの初期位置及び上記撮像素子ユニットの初期位置を決定し、上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットを上記それぞれの初期位置に移動させた後に、上記有効結像領域内の同じ位置に上記天体像を静止させるように上記第１防振部及び第２防振部の少なくとも一方を駆動制御する。

本発明の別の一態様の天体追尾方法は、並進移動可能なレンズと、回転及び並進移動可能な撮像素子ユニットとを有する撮影装置のための天体追尾方法において、上記レンズ及び上記撮像素子ユニットがそれぞれの可動領域のセンタに位置する状態で、上記撮像素子ユニットにおける有効結像領域内を天体像が移動する移動方向及び移動速度を予測し、上記予測した移動方向及び移動速度に基づいて、長時間の追尾動作が可能な上記レンズの初期位置及び上記撮像素子ユニットの初期位置を決定し、上記レンズ及び上記撮像素子ユニットを上記それぞれのセンタ位置から上記それぞれの初期位置に移動させ、上記予測した移動方向及び移動速度に基づいて上記レンズ及び上記撮像素子ユニットの少なくとも一方を駆動して、上記有効結像領域内の同じ位置に上記天体像を静止させる。

本発明によれば、長時間の露光時間（観察時間）の間、天体等の被写体を追尾可能な天体追尾装置および天体追尾方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、撮像素子と光学系の移動範囲の第１の例（第１追尾モード）を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、撮像素子と光学系の移動範囲の第２の例（第２追尾モード）を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、撮像素子と光学系の移動範囲の第３（第３追尾モード）の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、天体の動きと像面移動速度を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、天体像が日周運動によって撮像素子上を移動する様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、防振機構の感度を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、上述の第１および第２の例におけるＸ方向およびＹ方向の可動量リミットを説明する図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、上述の第２の例におけるθ方向の可動量リミットを説明する図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの天体撮影の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの天体撮影の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの天体撮影の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの天体撮影の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの天体撮影の動作の変形例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、天体の追尾を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態に係る天体追尾装置として撮影装置であるデジタルカメラ（以下、「カメラ」と称す）に適用した例について説明する。このカメラは、撮像部を有し、この撮像部によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像をカメラ本体の背面等に配置した表示部にライブビュー表示する。撮影者はライブビュー表示を観察することにより、構図やシャッタタイミングを決定する。レリーズ操作時には、画像データが記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像データは、再生モードを選択すると、表示部に再生表示することができる。

また、このカメラは、レンズ鏡筒１内に配置された光学系の一部（防振レンズ２ａ）が光軸に直交する面において移動するレンズ側防振機構（レンズ側防振ユニット）を有する。また、カメラ本体（ボディ）１０に配置された撮像素子１２が光学系の光軸に直交する面において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能であり、さらに光軸に直交する面内において、光軸を中心に回転可能なカメラ本体（ボディ）側防振機構を有する。天体像を撮影（露光）または観察する際には、カメラの位置情報（緯度φ等）、撮影方位情報（方位Ａ）、撮影高度情報（高度ｈ）、および光学系の焦点距離情報（焦点距離ｆ）を入力する。これらの入力情報を用いて、レンズ側防振機構およびカメラ側防振機構を駆動し、天体像を追尾し、天体像を静止させた状態で撮影する。

図１は、本実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。このカメラは、レンズ鏡筒１とボディ（カメラ本体）１０を有する交換レンズ式カメラ（一眼カメラ）である。レンズ鏡筒１は、ボディ１０に装着自在に構成されている。なお、交換レンズ式カメラに限らず、レンズ鏡筒とボディが一体に構成されたカメラであってもよい。

レンズ鏡筒１内には、撮影レンズ２、防振レンズ駆動部３、レンズ側ブレ補正マイコン４、レンズ側システムコントローラ５、焦点距離検出部６が設けられている。

撮影レンズ２は、フォーカスレンズ、ズームレンズ、固定レンズ、および防振用レンズ２ａ（図２参照）を有し、撮像素子１２上に被写体像を形成する。フォーカスレンズは、図示しないレンズ駆動部によって光軸方向に移動され、焦点調節がなされる。ズームレンズは、手動または図示しないレンズ駆動部によって光軸方向に移動され、焦点距離が変更される。防振用レンズ２ａは、防振レンズ駆動部３によって光軸方向と直交する面内でＸ軸方向およびＹ軸方向に移動され、防振動作および天体像の追尾動作を行うことができる。なお、Ｘ軸方向はボディの長手方向であり、Ｙ軸方向はＸ軸方向と直交する方向である（図２参照）。撮影レンズ２は、防振レンズを有する撮影光学系として機能する。

防振レンズ駆動部３はレンズ駆動回路を有し、防振用レンズ２ａを駆動する。特に、防振レンズ駆動部３は、レンズ側ブレ補正マイコン４から制御信号に基づいて、撮影レンズ２の光軸と直交する面内において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に、防振用レンズ２ａを駆動する。また防振レンズ駆動部３は、防振用レンズ２ａのＸ軸方向、Ｙ軸方向における位置を検出する位置センサを有する。例えば、この位置センサは、特開２０１７－０３７１３０号公報の図３に開示されているような磁石とホール素子等によって構成してもよい。この場合には、防振レンズ駆動部３内の固定部側に磁石を、また可動部側にホール素子を配置し、ホール素子が出力する電圧の大小に基づいて、防振用レンズ２ａの現在位置を認識する。

レンズ側ブレ補正マイコン４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記憶したメモリ、および周辺回路を有するプロセッサである。上述した磁石とホール素子によって位置検出する場合には、レンズ側ブレ補正マイコン４内で処理できるように、ホール素子から取得した電圧信号をＡＤ変換回路によってＡＤ変換し、デジタル信号として現在の位置を認識する。レンズ側ブレ補正マイコン４は、レンズ側システムコントローラ５からの制御信号に基づいて、手ブレ補正のために防振用レンズ２ａの可動部の現在位置が目標位置になるように駆動制御を行う。この目標位置は、加速度センサやジャイロセンサ等の出力に基づいて、撮像面でのブレ量を算出し、そのブレ量を打ち消すために、どれだけ防振レンズ２ａを移動させればよいかを算出することによって得られる位置である。この算出された目標位置は、防振レンズ駆動部３に出力される。

また、レンズ側ブレ補正マイコン４は、追尾モードが設定されている場合には、天体像を静止させて撮影できるように、防振用レンズ２ａの可動部の現在位置が目標位置になるように駆動制御も行う。この目標位置は、天体の移動を像面上で打ち消すために、どれだけ防振レンズ２ａの可動部を移動させればよいかを算出した値（積分値）と、基準位置（初期位置）の和であり、防振レンズ駆動部３に対して出力される位置情報である。天体の移動量は、各センサの出力に基づいて、撮像面での単位時間当たりの天体移動量を算出することによって得られる。防振レンズ駆動部３は、防振レンズを移動することによって手振れを補正する第１防振部として機能する。また、防振レンズ駆動部３は、第１防振部によって移動された防振レンズの位置を検出する第１位置検出部として機能する。

レンズ側システムコントローラ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記憶したメモリ、および周辺回路を有するプロセッサである。レンズ側システムコントローラ５は、ボディ側システムコントローラ１５と通信を行うための通信回路を有する。レンズ側システムコントローラ５は、ボディ側システムコントローラ１５からの制御信号に基づいて、レンズ鏡筒１内の絞り制御、フォーカスレンズの焦点調節、および防振用レンズ２ａの制御等、レンズ鏡筒１内の全体制御を行う。

焦点距離検出部６は、ズームエンコーダ等のセンサを有し、撮影レンズ２内のズームレンズの位置に基づいて、撮影レンズ２の焦点距離情報ｆを検出する（図１０ＡのＳ３参照）。検出した焦点距離情報ｆは、ボディ側システムコントローラ１５に送信する。なお、焦点距離情報ｆを、直接、ボディ側システムコントローラに送信してもよいが、レンズ側システムコントローラ５内の通信回路を通じて、ボディ側システムコントローラ１５に送信してもよい。

ボディ１０内であって、撮影レンズ２の光軸上に、シャッタ１１が配置されている。シャッタ１１は、フォーカルプレーンシャッタ等のメカニカルシャッタであり、撮像素子１２上への被写体光束の露光時間を制御する。

撮像素子１２は、撮影レンズ２によって被写体像が形成される位置付近に配置される。撮像素子１２は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサ等である。撮像素子１２は、画素が２次元状に配列され、撮影レンズ２によって形成された被写体像をフォトダイオードによって光電変換し、光電変換信号を生成する。この光電変換信号に基づいて、画像信号が出力され、ライブビュー表示用および記録画像用に画像処理が施される。なお、画像信号を用いて、コントラスト値（焦点評価値）を算出し、このコントラスト値を用いてフォーカスレンズの焦点調節を行ってもよい。また、撮像素子１２の撮像面に位相差画素を配置し、この位相差画素に基づくデフォーカス量を用いて、撮影レンズの焦点調節を行うようにしてもよい。

防振駆動部１３は、駆動回路を有し、撮像素子１２を光軸と直交する平面内のＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、また光軸周りに回転駆動する。すなわち、防振駆動部１３は、ボディ側ブレ補正マイコン１４からの制御信号に基づいて、撮像素子１２に対して種々の駆動を行う。例えば、防振駆動部１３は、手ブレを打ち消すように、または天体像を追尾するように、またはその両方を同時に行うように、撮像素子１２を駆動する。また、防振駆動部１３は、撮像素子１２の中心を撮影レンズ２の光軸と一致する位置に移動させ（センタリング動作）、または、天体像を追尾し静止状態で撮影するために所定の初期位置へ移動させる。

また、防振駆動部１３は、撮像素子１２のＸ軸方向、Ｙ軸方向、および回転方向の位置を検出する位置センサを有する。防振駆動部１３（撮像素子１２）の位置を検出する位置センサは、Ｘ方向、Ｙ方向に加えて、もう１つ方向のセンサを追加することでも実現できる。この位置センサは、例えば、特開２０１６－１５２６０２号公報の図３および図４に開示されているような磁石とホール素子等によって構成してもよい。この場合には防振駆動部１３の固定部側に磁石を、また可動部側にホール素子を配置し、ホール素子が出力する電圧の大小に基づいて、防振駆動部１３（撮像素子１２）の現在位置を認識する。

なお、レンズ側ブレ補正マイコン４と同様に、ホール素子から取得した電圧信号をボディ側ブレ補正マイコン１４内のＡＤ変換回路によってＡＤ変換し、デジタル信号として現在の位置を認識する。これによって、ホール素子で取得した電圧信号をボディ側ブレ補正マイコン１４内で処理でき、デジタル信号としてボディ側可動部の現在位置を認識することができる。また、撮像素子１２を駆動源としてパルスモータを使用する場合には、ホール素子等を設けずに、パルスモータに印加するパルス数によって位置検出を行ってもよい。この場合には、印加パルス数をカウントによる検出が位置センサの機能にあたる。

防振駆動部１３は、撮像素子１２を含む撮像素子ユニットを移動することによって手振れを補正する第２防振部として機能する。防振駆動部１３は、第２防振部によって移動された撮像素子ユニットの位置を検出する第２位置検出部として機能する。

地磁気センサ１６は、磁界の向きを計測し、撮影方位Ａを求める（図１０ＡのＳ３参照）。計測結果はボディ側ブレ補正マイコン１４に出力される。加速度センサ１７は、単位時間当たりの速度、すなわち加速度を検出し、検出結果をボディ側ブレ補正マイコン１４に出力する。角速度センサ１８は、ボディ１０に加えられた単位時間当たりの回転角、すなわち角速度を検出し、検出結果をボディ側ブレ補正マイコン１４に出力する（図１０ＡのＳ３における高度ｈ参照）。

ボディ側ブレ補正マイコン１４は、加速度センサ１７、角速度センサ１８からの検出結果を入力し、ボディ１０に加えられた手ブレ量を検出し、この検出結果に基づいて、手ブレを打ち消すように、防振駆動部１３によって撮像素子１２を駆動制御する。また、ボディ側ブレ補正マイコン１４は、地磁気センサ１６からの検出結果に基づいて、撮影方位Ａを算出し、後述するＧＰＳセンサ２１からの検出結果に基づいて、現在地を算出し、加速度センサ１７・角速度センサ１８からの検出結果に基づいて、撮影方位Ａと撮影高度ｈを算出する（図１０ＡのＳ３参照）。ボディ側ブレ補正マイコン１４は、ボディ側システムコントローラ１５からの制御信号に従い、前述の算出結果や時計回路２４が出力する現在時刻等に基づいて、撮像素子１２の現在位置が目標位置になるように、防振駆動部１３の可動部の駆動制御を行う。この駆動制御によって、カメラの撮像素子１２上に結像される天体像が静止状態となる。また、ボディ側システムコントローラ１５、レンズ側システムコントローラ５、レンズ側ブレ補正マイコン５によって撮影レンズ２の防振用レンズ２ａの駆動制御を行う。

ボディ側システムコントローラ１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記憶したメモリ、および周辺回路を有するプロセッサである。ボディ側システムコントローラ１５は、レンズ側システムコントローラ５と通信を行うための通信回路を有する。ボディ側システムコントローラ１５は、プログラムに従って、ボディ１１内の各部を制御し、またレンズ側システムコントローラ５によってレンズ鏡筒１内の各部を制御することによって、ボディ１１およびレンズ鏡筒１からなるカメラの全体制御を行う。全体制御の一部として、ボディ側システムコントローラ１５は、防振レンズ２ａおよび撮像素子１２を撮影レンズ２の光軸と直交する面内で並進駆動、回転駆動することによって、天体等の被写体を追尾する。

ボディ側システムコントローラ１５は、撮像素子ユニットに対して被写体像が移動する移動方向及び移動速度を算出する算出部として機能する（図１０ＡのＳ１３、Ｓ２３、Ｓ２９、図１０ＣのＳ４７、Ｓ４９、Ｓ５１等参照）。ボディ側システムコントローラ１５は、撮像素子ユニットにおける有効結像領域内の所定位置に、被写体像が存在しているか否かを判定する判定部として機能する（図１０ＣのＳ５２、Ｓ５５、Ｓ５６等参照）。なお、ここで有効結像領域とは、撮像素子１２上にあるエリアであり、防振部が回転、並進することによって、結像された像が動いていないとみなすことができる領域をいう。被写体像が有効結像領域内にあるか否かの判定は、検出された天体群の動きから算出される第１または第２防振部の目標位置と、第１または第２防振部の位置センサによって算出された現在位置の差（偏差）が十分小さいと推定できる領域内にあるか否かである。第１または第２防振部の可動部がメカ端に当たっていても、偏差が画質上の許容値の範囲内であれば、有効結像領域内として扱うことができる。

ボディ側システムコントローラ１５は、算出部によって算出された移動方向及び移動速度に基づいて、第１防振部及び第２防振部の少なくとも一方を駆動制御して、撮像素子ユニットにおける有効結像領域内の所定位置に被写体像が常に位置するように追尾する追尾制御部として機能する（例えば、図１０ＣのＳ５３、Ｓ５７、Ｓ５９参照）。また、ボディ側システムコントローラ１５は、第１防振部または第２防振部の一方を第１の移動速度で駆動させて当該被写体像を有効結像領域内において第１の方向へ可動部の現在位置を目標位置にシフトさせ（図１０ＢのＳ２１、Ｓ２３参照）、判定部によって更にシフト可能であると判定された際には第１防振部または第２防振部の他方を第２の移動速度で駆動させて当該被写体像を有効結像領域内において第２の方向へ可動部の現在位置を目標位置にシフトさせる追尾動作（図１０ＣのＳ５５、Ｓ５７、Ｓ５９参照）を行うことが可能な追尾制御部として機能する。

上述の追尾制御部は、最初に第１位置検出部および第２位置検出部のいずれか一方からの出力に基づいていずれか一方の位置検出部に対応する防振部がシフト可能な第１目標位置にシフトするまで第１防振部を駆動制御し（例えば、図１０ＣのＳ５７参照）、次に第１および第２位置検出部のいずれか他方の位置検出部からの出力に基づいていずれか他方の防振部がシフト可能な第２目標位置にシフトするまでいずれか他方の防振部を制御する（例えば、図１０ＣのＳ５９参照）。追尾制御部は、第１防振部及び第２防振部の一方の防振部のみの駆動で、撮像素子ユニットの有効結像領域内において被写体像の位置が最大移動可能距離となると判定部によって判定された場合には、他方の防振部によって駆動できるか判定し、この判定の結果、他方の防振部が駆動可能であれば、他方に防振部を駆動する（例えば、図１０ＣのＳ５５～Ｓ５９参照）。

上述の追尾制御部は、撮像素子ユニットを適正な位置に回転駆動させて被写体像の方向を補正する必要がある場合には、最初に第２防振部を駆動することによって被写体像を回転させ（図１０ＣのＳ５３参照）、次に第１防振部及び上記第２防振部の一方を駆動することによってレンズを当該レンズの光軸と垂直な方向に駆動し（図１０ＣのＳ５７参照）、最後に第１防振部及び第２防振部の他方を駆動することによって撮像素子ユニットを当該レンズの光軸と垂直な方向に駆動する（図１０ＣのＳ５９参照）。

ボディ側システムコントローラ１５は、撮像素子ユニットの結像領域上において単位時間当たりに被写体が移動する方向と移動量を予測する予測部として機能する（図１０ＣのＳ２１、Ｓ２７参照）。ボディ側システムコントローラ１５は、予測部に基づいて、撮像素子ユニットの有効結像領域内において最も長い時間追尾できるレンズの初期位置及び撮像素子ユニットの初期位置を演算する演算部として機能する（図１０ＣのＳ２１、Ｓ２７参照）。ボディ側システムコントローラ１５は、演算部の出力に基づいて第１防振部及び上記第２防振部を駆動することによってレンズ及び撮像素子を初期位置に移動させ、撮像素子上の被写体像の位置が最長時間駆動可能となる初期位置に移動させてから追尾を開始させる追尾制御部として機能する（図１０ＣのＳ２９参照）。追尾動作は、被写体像が有効結像領域内にあるか否かの判定が不合格になる直前、もしくは指定された時間になるまで繰り返される（例えば、図１０ＣのＳ６２参照）。

通信部１９は、通信回路を有し、有線通信または無線通信によって、ボディ１０の外部と通信を行う。例えば、撮像素子１２に取得された画像データを、Ｗｉｆｉ等によって外部の携帯電話に送信し、また、外部から画像データを受信する。その他にも、携帯電話からＧＰＳ情報等のセンサ情報を、外部の機器から受信してもよい。また、無線通信に限らず、ＵＳＢ端子等を通じて、外部機器と有線通信を行ってもよい。

レリーズＳＷ２０は、レリーズ釦に連動するスイッチであり、スイッチのオンオフ状態は、ボディ側システムコントローラ１５に出力される。ユーザは、ボディ１０に撮影準備を指示する場合には、半押しされ、撮影を指示する場合には、全押しする。レリーズ釦が全押しされると、ボディ１０は撮影を開始する。レリーズＳＷ２０以外にも、撮影モード等を設定するために、ユーザがカメラボディに指示を入力するための操作部材（インターフェース）を有する。この操作部材としては、タッチパネルを有していてもよい。操作部材によって、後述する追尾モード等を設定することができる。

ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ２１は、衛星測位システムであり、地球上の現在位置を検出し、検出結果をボディ側システムコントローラ１５に出力する。電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２２は、接眼窓を通じて小型の電子モニタを観察できるファインダである。ＥＶＦ２２としては、ボディ１０の外装に配置された表示モニタであってもよく、２種類のＥＶＦを備えていてもよい。

メモリカード２３は、電気的書き換え可能な不揮発性メモリを有する記録媒体であり、ユーザはメモリカード２３をボディ１０に出し入れすることができる。メモリカード２３には、撮像素子１２によって取得された画像データが記録され、また記録された画像データは読み出し可能である。時計回路２４は、カレンダー情報や、現在の日時情報を計測しており、これらの情報をボディ側システムコントローラ１５に出力する。

次に、図１２を用いて、撮像素子１２における有効結像領域内の所定位置に被写体像が常に位置するように、第１防振部（レンズ側の防振部）及び第２防振部（ボディ側の防振部）の少なくとも一方を駆動制御して追尾することについて説明する。

図１２（ａ）において、撮像素子１２は、有効可動領域ＩＬの範囲内で防振駆動部１３によって移動可能である。領域ＳＴＡは、撮像素子１２の画素群の中で、ユーザが狙った星が存在するエリアである。図１２（ｂ）は、防振駆動部１３（第１防振部）による追尾動作をしない状態で、長時間に亘って被写体像（例えば、星等の天体像）を撮影した場合を示す。この場合には、被写体像の軌跡ＳＴＡＴが撮影される。

被写体像を静止した状態で撮影するためには、被写体像が撮像素子１２上で常に同じ位置にあるように、すなわち、撮像素子１２上の同じ画素群に被写体像があればよい。そこで、図１２（ｃ）領域ＳＴＡにおける被写体の移動方向および移動速度（図１２（ｃ）のＭＤ参照）を算出する。この算出された移動方向及び移動速度に基づいて、図１２（ｄ）（ｅ）に示すように、撮像素子１２を防振部１３によって被写体を追尾し、撮影を行う。この追尾動作を行うことにより、被写体の存在する領域ＳＴＡは、撮像素子１２上において、常に同じ位置となる。このため、移動する星等の被写体を長時間撮影しても、静止した状態で撮影したような画像となる。

なお、図１２に示す例では、撮像素子１２を移動させていた。しかし、これに限らず、防振レンズ駆動部３によって防振レンズ２ａを駆動することによって、または両方を組み合わせることによって、被写体を追尾させるようにすればよい。この場合には、図７を用いて後述するＩＳ感度ｎに基づいて、移動速度等を算出して、防振レンズ２ａの駆動を制御する。これらのどの場合においても、撮像素子上のある画素群で被写体が静止していると見なせるようにするように駆動制御すればよい。

次に、図２を用いて、カメラに第１追尾モードが設定された場合において、撮像素子１２と撮影レンズ２内の防振レンズの位置関係について説明する。第１追尾モードは、後述する図１０ＡのＳ５においてＮｏと判定された場合の処理に相当する。

図２において、撮像素子１２は、撮像素子有効可動領域ＩＬの範囲内で、防振駆動部１３によって移動可能である。また、撮影レンズ２内の防振レンズ２ａは、レンズ有効可動領域ＬＬの範囲内で、防振レンズ駆動部３によって移動可能である。図２（ａ）は、撮像素子１２の中心は撮影レンズ２の光軸と一致しており、また防振レンズ２ａの中心も撮影レンズ２の光軸と一致している。

第１追尾モードは、撮像素子１２と防振レンズ２ａは互いに光軸を中心とし、像面移動方向が適切になるように別々に移動する。例えば、Ｘ軸とＹ軸に垂直なＺ軸方向の十分に遠い位置から見て、防振レンズと撮像素子の中心の相対ズレが大きければ大きいほど像のずれが大きい光学系を考えると、図２（ｂ）に示すように、撮像素子１２と防振レンズ２ａが、逆方向に移動すれば、片側の動作範囲よりも最大像面移動距離が大きくなる。図２（ｂ）は、例えば、図２（ａ）の状態から追尾を開始し、天体が回転などなく、Ｘ方向に最大量だけ移動し、最大露光時間が経過した後の防振レンズ２ａと撮像素子１２の位置を表した図である。この結果、星等の天体像を追尾可能な最大露光時間が長くなる。すなわち、図２（ａ）（ｂ）に示す例では、Ｘ方向だけ考えると、撮像素子１２は－Ｘ方向にＬ１だけ移動可能であり、また防振レンズ２ａは＋Ｘ方向にＬ２だけ移動可能である。このため、天体像を追尾するために、Ｌ１＋Ｌ２の距離だけ移動することができる。

図２（ｃ）は、例えば、図２（ａ）の状態から追尾を開始し、天体群が像面上で光軸を中心として回転方向にも移動し、最大露光時間が経過した後の防振レンズ２ａと撮像素子１２の位置を表した図である。図２（ｃ）では、撮像素子１２が角度θだけ回転している。後述するように、天体像はＸ軸方向およびＹ軸方向への並進駆動に加えて、θ周りの回転駆動がある。防振レンズ２ａでは回転駆動を行っても、天体像を静止させることができない。これに対して、ボディ側の撮像素子１２は回転することによって、天体像の回転運動を静止させることができる。ボディ１０側で、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の並進駆動に加えて、θ方向の回転駆動を行い、レンズ鏡筒１側でＸ軸方向およびＹ軸方向の並進駆動を行ってもよい。また、ボディ１０側ではθ方向の回転駆動のみを行い、レンズ鏡筒１側でＸ軸方向およびＹ軸方向の並進駆動のみを行うように、役割を分けてもよい。本実施形態においては、Ｘ軸とＹ軸に垂直なＺ軸方向の十分に遠い位置から見て、防振レンズと撮像素子の中心の相対ズレが大きければ大きいほど像のずれが大きい光学系を考えている。しかし、これに限らず、防振レンズの移動による像のずれ方が逆になる光学系においても、同様に考えることができる。本明細書において、以下に紹介する実施形態においても、像面の移動量に着目すれば全て同様に考えることができる。

次に、図３を用いて、カメラに第２追尾モードが設定された場合において、撮像素子１２と撮影レンズ２内の防振レンズの位置関係について説明する。第２追尾モードは、後述する図１０ＡのＳ１１においてＮｏと判定された場合の処理に相当する。

図３において、撮像素子１２は撮像素子有効可動領域ＩＬの範囲内で、防振駆動部１３によって移動可能である。また、撮影レンズ２内の防振レンズ２ａは、レンズ有効可動領域ＬＬの範囲内で、防振レンズ駆動部３によって移動可能である。図３（ａ）は、図２（ａ）と同様に、撮像素子１２の中心は撮影レンズ２の光軸と一致しており、また防振レンズ２ａの中心も撮影レンズ２の光軸と一致している。

第２追尾モードでは、長時間追尾のために、撮像素子１２と防振レンズ２ａは、天体追尾前に防振レンズ２ａと撮像素子１２の初期位置として、星等の天体像追尾時の移動方向と逆方向に移動する。この場合、並進方向の相対像面移動量がほぼない（理想的には０）ようになるように、撮像素子１２と防振レンズ２ａを移動させる。例えば、図３（ｂ）に示すように、天体像が移動方向Ｑに移動する場合には、撮像素子１２と防振レンズ２ａを、Ｑ方向と逆方向の－Ｑ方向に移動させる。また、このとき、撮像素子１２は、移動方向とＸ軸方向となす角度θだけ傾ける。第２追尾モードでは、撮影開始前に、図３（ｂ）に示すような、撮像素子１２と防振レンズ２ａが、有効可動領域ＬＬ、ＩＬに当て付くような位置（初期位置１と称する）に移動させ、移動後に撮影を開始する（図１０ＡのＳ１３、Ｓ１５参照））。なお、有効可動領域はメカ端など物理的にこれ以上移動できない領域で決まってもよいし、位置検出の精度が十分とれる領域でもよい。

天体写真Ｆ１は、図３（ａ）における撮像素子１２および防振レンズ２ａにおいて撮影した画像である。これに対して、天体写真Ｆ２は、図３（ｂ）における撮像素子１２および防振レンズ２ａにおいて撮影した画像である。撮像素子１２または防振レンズ２ａのいずれか一方のみを駆動させると、図３（ｃ）に示すように、撮影したい星等が撮像面から外れてしまう可能性がある。そこで、撮像素子１２および防振レンズ２ａの両方を並進相対像面移動量がほぼない状態（理想的には０）になるように同じ方向に移動（シフト）させている。両方とも同じ方向に移動すると、撮影したい天体を撮像面に投影したまま、露光時間を拡大することができる。

本実施形態における第２追尾モードは、図３（ｂ）に示すように、撮像素子１２と防振レンズ２ａの両方を、初期動作でいずれか一方に寄せている。しかし、いずれか一方、例えば、撮像素子１２のみを片側に寄せてしまうと、図３（ｃ）に示すように、星等の天体像が画面から外れてしまう。すなわち、図３（ｃ）に示す例では、撮像素子１２のみを撮像素子有効可動領域ＩＬの左下端部側に寄せ、防振レンズ２ａは、その中心位置をレンズ有効可動領域ＬＬの中心と一致させたままである。この場合には、天体写真Ｆ３の画面内には、星ＳＴ１、ＳＴ２のみとなり、星ＳＴ３は画面外に出てしまう。この場合には、ユーザは、撮影レンズの向きを変え、星ＳＴ１～ＳＴ３が画面内に入るように調整しなければならない。

次に、図４を用いて、カメラに第３追尾モードが設定された場合の、撮像素子１２と撮影レンズ２内の防振レンズの位置関係について説明する。第３追尾モードは、後述する図１０ＡのＳ１１においてＹｅｓと判定された場合の処理に相当する。

第３追尾モードでは、第２追尾モードによる追尾と比較して、さらに長時間追尾を行うために、天体の移動方向、移動速度、またその積分値が算出され、防振レンズ２ａおよび撮像素子１２は、それぞれ天体追尾する方向とは逆方向に移動する。例えば、上述の算出が終了した後に、図４（ａ）に示すように、算出結果に基づき、撮像素子１２が撮像素子有効可動領域ＩＬの一旦側に当て付け、防振レンズ２ａは撮像素子１２とは反対側に当て付ける。そして、撮像素子１２と防振レンズ２ａの移動方向を、それぞれ逆方向とする。例えば、図４（ａ）に示すように、天体像が移動方向Ｑに移動している場合には、撮像素子１２を撮像素子有効可動領域ＩＬの左下側の一端に寄せ、防振レンズ２ａをレンズ有効可動領域ＬＬの右上側の一端に寄せる。この状態で、ユーザは星等の天体像の構図調整を行う。

ユーザが図４（ａ）の状態で構図調整を行うと、カメラのブレ補正マイコン１４は、再度、ＧＰＳに基づく現在地、撮影方位と撮影高度、現在時刻、撮影レンズの焦点距離等に基づいて、カメラの撮像素子１２上に結像している天体像が静止状態となるような、像面移動速度を算出し、さらに最大露光時間（撮影時間）を算出する。図４（ａ）の状態から追尾動作を開始すると、撮像素子１２はＱ方向に移動し、防振レンズ２ａは－Ｑ方向に移動する。すなわち、撮像素子１２と防振レンズ２ａはそれぞれ逆方向に移動する。第３追尾モードは、手動調整を行うことによって、レンズ側とボディ側の両方の最大可動量まで使用することができる。なお、手動調整を省略すると（例えば、図１０ＢのＳ２５～Ｓ３１を省略し、Ｓ３１において初期位置２からの最大露光時間を算出する）、天体の位置がずれることがある。しかし、ユーザが天体の位置がずれることを気にしなければ、そのまま露光開始することで、長い時間の天体撮影は可能である。

次に、図５ないし図９を用いて、天体の動きと像面移動速度について説明する。図５は、像面速度を算出するに当たって使用する天体の位置関係を示す図である。ユーザは現在位置ＰＳにおり、恒星ＳＴの天体写真を撮影しようとしている。図５における各位置は以下の通りである。

Ｐ：天の北極
Ｚ：天頂
Ｎ：真北
Ｓ：真南
ＳＴ：対象恒星（説明の便宜上、この対象恒星は撮影画面の中心であり、撮影レンズの光軸Ｏの延長線上に位置するものとする。）
φ：現在位置の緯度
Ａ：撮影方位（撮影レンズが狙う恒星Ｓの方位、撮影レンズの光軸と天球との交点の方位）
ｈ：撮影高度（撮影レンズが狙う恒星Ｓの高度、撮影レンズの光軸と天球との交点の高度）
Ｈ：恒星Ｓの時角（通常、時角の単位は時間が使われるが、ここでは角度（1時間＝１５度）に換算して扱うこととする。）
δ：恒星Ｓの赤緯
θ：天球面上において、天の極と対象恒星Ｓ（天体）とを最短で結ぶ曲線と、天頂と対象恒星Ｓ（天体）とを最短で結ぶ曲線とがなす角。

天体は天の北極Ｐを中心に回転しており、撮影方位Ａ、高度ｈの恒星ＳＴを撮影する場合、時角Ｈと赤緯δの関係は、下記（１）式、（２）式となる。
ｔａｎＨ＝ｓｉｎＡ／（ｃｏｓθ・ｔａｎ（ｈ）＋ｓｉｎφ・ｃｏｓＡ） ・・・（１）
ｓｉｎδ＝ｓｉｎ（ｈ）・ｓｉｎφ－ｃｏｓ（ｈ）・ｃｏｓφ・ｃｏｓＡ ・・・（２）

図６は、星等の天体ＳＴ４、ＳＴ４ａと、撮影レンズ２と、撮像素子１２との関係を示す。すなわち、恒星ＳＴ４が、所定時間後にＳＴ４ａの位置に移動する場合、撮影方位でΔＡ、撮影高度でΔｈだけ移動し、天頂に対してΔθだけ傾く。また、撮像素子１２上では、恒星ＳＴ４の画像は、水平方向のΔＸ、垂直方向にΔＹだけ移動し、Δθだけ傾く。なお、撮影レンズ２の焦点距離はｆ、光軸中心はＯである。

星などの天体の移動量を算出するために、検出しなければならない量は、以下のような値である。
・撮影方位Ａ・・・方位センサ（地磁気センサ１６）などから取得
・撮影高度ｈ・・・重力センサ（加速度センサ１７、角速度センサ１８）などから取得
・カメラの位置（緯度φ）・・・ＧＰＳなどから取得

天体の単位時角あたりの撮影方位変化、撮影高度変化、角度変化は以下の式で算出できる。
ｄＡ／ｄＨ＝ｓｉｎφ＋ｃｏｓφ・ｔａｎ（ｈ）・ｃｏｓＡ ・・・（３）
ｄｈ／ｄＨ＝－ｓｉｎＡ・ｃｏｓφ ・・・（４）
ｄθ／ｄＨ＝ｃｏｓＡ・ｃｏｓφ／ｃｏｓ（ｈ） ・・・（５）
なお、ｃｏｓ（ｈ）が０に近づくときには、対策として特開２０１５－２１５４２７に示される式で算出してもよい。

実際には、撮像素子１２から恒星ＳＴを見ると、同一高度ｈで方位変化しているように見えるので、単位時角での同一高度での方位変化量は下記（６）式で算出できる。
ｄα／ｄＨ＝ ａｒｃｃｏｓ（ｓｉｎ２（ｈ）＋ ｃｏｓ２（ｈ）・ｃｏｓ（ｄＡ／ｄＨ）） ・・・（６）
但し、ｄαは、単位時角に同一高度で変化した天体の方位角変化量である。

撮像素子１２上の単位自角辺りのＸ方向、Ｙ方向、回転方向の像面移動量は、上述の天体移動量に焦点距離ｆを考慮し、以下の（７）式～（９）式で算出できる。
ΔＸ＝ｆｔａｎ（ｄα／ｄｈ） ・・・（７）
ΔＹ＝ｆｔａｎ（ｄＡ／ｄＨ） ・・・（８）
Δθ＝ｄθ／ｄＨ ・・・（９）
なお、（９）式は、角度次元のためｔａｎは不要である。また、上述の値はカメラが地軸に対して傾けてない場合であるが、傾けた場合は、その方向の計算が異なる。その場合には、傾きを考慮して算出すればよい。

上述の（７）式～（９）式によって、撮像素子１２上における星等の天体の像面移動速度（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を算出できる。しかし、防振レンズ２ａおよび撮像素子１２の移動量ではない。天体を追尾し、静止状態で撮影するには、防振レンズ２ａおよび撮像素子１２の移動速度を求めなければならない。防振レンズ２ａおよび撮像素子１２によって天体を追尾するには、３通りの駆動方法がある。この３通りの駆動方法を説明する前に、図７を用いて、防振ユニット（ＩＳ）のＩＳ感度について説明する。

図７（ａ）は、防振レンズ２ａの光軸と、撮像素子１２の中心位置が一致している場合を示す。すなわち、レンズ鏡筒１内の防振ユニット（ＩＳ）の可動部は防振レンズ２ａであり、ボディ１０内の防振ユニット（ＩＳ）の可動部は、防振駆動部１３と一体に移動される撮像素子１２である。

図７（ｂ）は、ボディ１０内の防振ユニット（ＩＳ）のみを動かす場合を示す。この場合には、防振レンズ２ａは移動しないが、ボディ１０内の防振ユニット（ＩＳ）である撮像素子１２は移動する。ボディ１０内の防振ユニット（ＩＳ）の移動量が「１」であれば、撮像素子１２における移動量も「１」であり、ＩＳ感度は「１」である。

図７（ｃ）は、レンズ鏡筒１内の防振ユニット（ＩＳ）のみを動かす場合を示す。この場合には、ボディ１０内の防振ユニット（ＩＳ）は移動しないが、レンズ鏡筒１内の防振ユニット（ＩＳ）である防振レンズ２ａは移動する。レンズ鏡筒１内の防振ユニット（ＩＳ）の移動量が「１」であっても、撮像素子１２における光線のズレ量は「１」ではなく、「ｎ」となる。防振レンズ２ａは、光学レンズであり、恒星からの光線を屈折するため、撮像素子１２での光線ズレ量は「１」ではなく「ｎ」となる。この「ｎ」がＩＳ感度となる。

次に、防振レンズ２ａおよび撮像素子１２の３通りの駆動方法について説明する。なお、これらの方法で共通するのは、回転操作は撮像素子１２によって行うことである。

（１） 第１の駆動方法
第１の駆動方法は、回転は撮像素子１２のみで行い、並進移動（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向への移動）は防振レンズ２ａのみで行う。この駆動方法のメリットは、演算が単純になることである。また、回転のみをボディ側の撮像素子１２に割り振るので、回転方向の移動が大きい天体でも長時間に亘って追従できる。またレンズ側の位置検出部とボディ側の位置検出部のデジタル分解能が異なる場合であっても、回転方向と並進方向をそれぞれ分けて駆動するので、誤差が目立たないこともメリットである。なお、後述する図１０Ｃは、第２の駆動方法を主として採用している。しかし、図１０Ｃにおいて、ステップＳ５３→Ｓ５５→Ｓ５７→Ｓ６１のみの場合は（すなわち、Ｓ５５→Ｓ５６→Ｓ５９を実行しない）、第１の駆動方法にあたる。

第１の駆動方法における速度は、以下の通りである。
レンズ側のＸ方向速度：ΔＸ
レンズ側のＹ方向速度： ΔＹ
ボディ側のＸ方向速度：０
ボディ側のＹ方向速度：０
ボディ側の回転速度：Δθ
なお、ΔＸは（７）式、ΔＹは（８）式、Δθは（９）式参照（後述する第２、第３の駆動方法も同じ）。

（２）第２の駆動方法
第２の駆動方法は、回転はボディ側でのみ行い、Ｘ方向とＹ方向の並進運動はレンズ側で行う。レンズ側で駆動が終わってから後に、ボディ側で駆動を行う。または、逆に、ボディ側で駆動が終わってから後に、レンズ側で駆動を行う。ボディ側で回転量が少なく、回転を行うよりも先にレンズ側でＸ、Ｙ方向の可動量リミットに達してしまう場合、あまりをボディ側においてＸ、Ｙ方向の駆動を行うことによって、撮影可能時間を延長することができる。なお、前述したように、図１０ＣのステップＳ５３～Ｓ６１において、第２の駆動方法によって、防振部の駆動を行っている。

第２の駆動方法における速度は、以下の通りである。
レンズ側のＸ方向速度：ΔＸ／ｎ
レンズ側のＹ方向速度：ΔＹ／ｎ
ボディ側のＸ方向速度：ΔＸ （レンズ側と同時には動かない）
ボディ側のＹ方向速度：ΔＹ （レンズ側と同時には動かない）
ボディ側の回転速度：ｄθ／ｄＨ
前述したように、レンズ側のＸ、Ｙ方向と、ボディ側のＸ、Ｙ方向とは、同時には動かさない。また、「ｎ」は、前述した防振ユニット（ＩＳ）の感度である。

（３）第３の駆動方法
第３の駆動方法は、回転はボディ側でのみ行い、Ｘ方向とＹ方向の並進運動はレンズ側とボディ側で同時に行う。第３の駆動方法は、基本的には第２の駆動方法と同じである。Ｘ方向およびＹ方向に並進有働を行う際に、レンズ側とボディ側での切り替えポイントがなく、その部分による段差などは発生しない。また、同時に動いているので、レンズ側とボディ側での位置検出の分解能段差の影響は見えにくい。なお、図１１のステップＳ５３～Ｓ６１において、第３の駆動方法によって、防振部の駆動を行っている。

第３の駆動方法における速度は、以下の通りである。
レンズ側のＸ方向速度：ΔＸ／ｎ＊ＬＸ／（ＢＸ＋ＬＸ） ・・・（１０）
レンズ側のＹ方向速度：ΔＹ／ｎ＊ＬＹ／（ＢＹ＋ＬＹ） ・・・（１１）
ボディ側のＸ向速度：ΔＸ＊ＢＸ／（ＢＸ＋ＬＸ） ・・・（１２）
ボディ側のＹ方向速度：ΔＹ＊ＢＹ（ＢＹ＋ＬＹ） ・・・（１３）
ボディ側の回転速度：ｄθ／ｄＨ ・・・（１４）

なお、ＢＸとＬＸ、ＢＹとＬＹは、それぞれのレンズとボディにおけるＸ、Ｙ方向の割り振り係数であり、ＢＸ＋ＬＸ＝１、ＢＹ＋ＬＹ＝１となる係数を算出する。また、第１、第２、第３の駆動方法に、手ブレ信号を載せてもよく、また手ブレ補正動作中に第１、第２、第３の駆動方法を使用してもよい。このように、本実施形態においては、防振レンズ２ａおよび撮像素子１２における、第１の方向、第１の移動速度、第２の方向、第２の移動速度は、被写体の像の移動量及び移動速度から可動時間が最長になるように、上述した第１、第２、第３の駆動方法の中で割り振り可能である。

次に、図８および図９を用いて、防振レンズ２ａと撮像素子１２の駆動範囲の限界（可動量リミット）、および最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬについて説明する。図２ないし図４においては防振レンズ２ａの駆動範囲を円形で示したが、ここでは、撮像素子１２および防振レンズ２ａの駆動範囲を長方形として説明する。駆動範囲の形状は、円形や長方形に限らず、どんな形でもよく、以下の説明と同様の考え方で可動量リミットを求めることができる。

まず、図８を用いて、第１追尾モードが設定された場合の可動量リミットを説明する。第１追尾モードにおいては、センタから移動を開始する。仮想最大像面移動量ＸＬＩＭ、ＹＬＩＭは、ボディ側の有効可動領域と、ＩＳ感度を考慮したレンズ側の有効可動領域の和となることから、下記（１５）式～（１８）式で与えられる。なお、仮想最大像面移動量ＸＬＩＭ_Ｂは、図８（ａ）において、ＬＢＸ／２に相当し、ＸＬＩＭ_Ｌは、図８（ｂ）において、ＬＢＬ／２に相当する。
ＸＬＩＭ＝ＸＬＩＭ_Ｂ＋ＸＬＩＮ_Ｌ＊ｎ ・・・（１５）
＝ＬＢＸ／２＋ｎ＊ＬＬＸ／２ ・・・（１６）
ＹＬＩＭ＝ＹＬＩＭ_Ｂ＋ＹＬＩＮ_Ｌ＊ｎ ・・・（１７）
＝ＬＢＹ／２＋ｎ＊ＬＬＹ／２ ・・・（１８）

時刻ｔでの可動部４角形における頂点の並進像面移動量ｄＸｐｉ（ｔ）、ｄＹｐｉ（ｔ）は、下記（１９）式および（２０）式で与えられる。
ｄＸｐｉ（ｔ）＝∫ΔＸｄｔ（０～ｔまでの積分） ・・・（１９）
ｄＹｐｉ（ｔ）＝∫ΔＹｄｔ（０～ｔまでの積分） ・・・（２０）

また、時刻ｔにおいて、四角形の可動部における頂点の回転による移動量ｄＸＢθｉ（ｔ）、ｄＹＢθｉ（ｔ）は、初期の回転中心をＸＢθ（０）、ＹＢθ（０）とすると、下記（２１）式および（２２）式で与えられる。
ｄＸＢθｉ（ｔ）＝ｃｏｓθ（ｔ）＊（ＸｉＢ（０）－ＸＢθ（０））－ｓｉｎθ（ｔ）＊（ＹｉＢ（０）－ＹＢθ（０））＋ＸθＢ（０）－ＸｉＢ（０） ・・・（２１）
ｄＹＢθｉ（ｔ）＝ｃｏｓθ（ｔ）＊（ＹｉＢ（０）－ＹＢθ（０）＋ｓｉｎθ（ｔ）＊（ＸｉＢ（０）－ＸＢθ（０））＋ＹθＢ（０）－ＹｉＢ（０） ・・・（２２）

従って、時刻ｔまでの総移動量ｄＸｉ（ｔ）、ｄＹｉ（ｔ）は、下記（２３）式および（２４）式で与えられる。
ｄＸｉ（ｔ）＝ｄＸｐｉ（ｔ）＋ｄＸＢθｉ（ｔ） ・・・（２３）
ｄＹｉ（ｔ）＝ｄＹｐｉ（ｔ）＋ｄＹＢθｉ（ｔ） ・・・（２４）

次に、ボディとレンズの防振ユニット（ＩＳ）の駆動範囲内の各点で、防振ユニット値（ＩＳ）が当てつかない条件ｉ＝１，２，３，４として、
ＸＬＩＭ－ｄＸｉ（ｔｘｉ）＞０ ・・・（２５）
ＹＬＩＭ－ｄＹｉ（ｔｙｉ）＞０ ・・・（２５）
を満たす、最大のｔｘｉ，ｔｙｉ値を算出する。算出された全てのｔｘｉ，ｔｙｉのうち、最小の値をＴｌｉｍ_ｔｍｐとする。

但し、算出されたＴｌｉｍ_ｔｍｐは、ボディ側での回転可能最大量を超えて回転している可能性がある。そこで、ボディ内で回転によって当て付いていないか、以下の（２６）式および（２７）式に示す判定を満たしている場合に、防振ユニット（ＩＳ）は当て付いてないと判定する。
ＸＬＩＭ_Ｂ－ｄＸＢθｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）＞０ ・・・（２６）
ＹＬＩＭ_Ｂ－ｄＹＢθｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）＞０ ・・・（２７）
なお、この場合には、ボディ側でのＸ方向およびＹ方向への移動よりも先に、レンズ側におけるＸ方向およびＹ方向への移動を優先したほうがよい。ボディ側の撮像素子１２は回転することができるのに対して、レンズ鏡筒側の防振レンズ２ａは並進しかできない。このため、並進成分についてレンズ側を使用すれば、この後、更に撮像素子１２において並進成分と回転成分について移動させることにより、長時間露光が可能となる。

上記（２６）式および（２７）式が成り立っていない場合には、
ＸＬＩＭ_Ｂ－ｄＸＢθｉ（ｔｉｘ）＞０ ・・・（２８）
ＹＬＩＭ_Ｂ－ｄＹＢθｉ（ｔｉｖ）＞０ ・・・（２９）
を満たす、最大のｔｘｉ，ｔｙｉ値を算出する。算出された全てのｔｘｉ，ｔｙｉのうち、最小の値をＴｌｉｍ_ＦＩＮＡＬとする。Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを最終露光時間とし、これを超える露光時間が設定された場合には、Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬに露光時間をクリップする。

次に、図８および図９を用いて、第２追尾モードが設定された場合の可動量リミットを説明する。第２追尾モードにおいては、前述したように、ボディ側の防振ユニットとレンズ側の防振ユニットは、初期位置１に移動する。この第２追尾モードでは、ユーザが途中で撮影方向を調整しなくてもよい。また、第２追尾モードでは、第１追尾モードに比較して露光時間を長くすることができる。ボディ側とレンズ側の初期位置１を算出する例について説明する。なお、第１追尾モードの場合の可動量リミットの説明と同様に、ボディ側防振ユニットおよびレンズ側防振ユニットの駆動範囲を長方形として説明する。駆動範囲の形状は、円形や長方形に限らず、どんな形でもよく、以下の説明と同様の考え方で可動量リミットを求めることができる。

まず、初期位置において、ボディ側の撮像素子１２が回転していない場合について説明する。レンズが第１追尾モードを想定した時に使用していない移動量を算出する。
ｎ＊ＬＬＸ／２－｜ｄＸｐｉ（Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬ）｜＞０ ・・・（３０）
ｎ＊ＬＬＹ／２－｜ｄＹｐｉ（Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬ）｜＞０ ・・・（３１）
上記（３０）式を満たし、かつ上記（３１）式を満たす場合には、並進方向の移動量でなく、回転方向の移動量がボトルネックとなり、最大露光時間が上限として決まっている。この移動量に基づいて最終露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを再計算する。撮影中動作の前に天体追尾移動方向と逆方向に回転移動をすることによって、露光時間を拡大できる。

ボディ側防振ユニット（撮像素子１２）を回転移動させた場合の露光時間を算出する。まず、
ＸＬＩＭ_Ｂ＞ｄＸＢθｉ（ｔｘ） ・・・（３２）
ＹＬＩＭ_Ｂ＞ｄＹＢθｉ（ｔｙ） ・・・（３３）
を満たす最大のｔｘ，ｔｙを算出し、ｔｘ、ｔｙの最小値ｔθを算出する。このときの角度θを算出する。回転追尾と逆方向にθを回転させた位置を初期位置にすることで、回転可能量が増える。－θの初期位置から、回転動作のみで、可動リミットにあたるまでに時間を同様に算出し、この時間を最終露光時間Ｔｌｉｍ_ｔｍｐとする。

上述した（３２）式、（３３）式を用いて、最終露光時間Ｔｌｉｍ_ｔｍｐを算出する方法は、回転だけであれば、露光時間を２倍にすることができる。しかし、露光時間が回転動作で律速されず、並進動作によって律速される場合がある。この場合には、
ｎ＊ＬＬＸ／２－｜ｄＸｐｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）｜＞０ ・・・（３４）
ｎ＊ＬＬＹ／２－｜ｄＹｐｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）｜＞０ ・・・（３５）
上記（３４）式および（３５）式の両方を満たす場合に、最大露光時間は、Ｔｌｍ_ＦＩＮＡＬ＝Ｔｌｉｍ_ｔｍｐとなる。

また、上記（３４）式を満たさない場合、すなわち、
ｎ＊ＬＬＸ／２－｜ｄＸｐｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）｜＜０ ・・・（３６）
の場合には、像面移動の残りを、
ＸＺ_ＲＥＳＴｉ＝ｎ＊ＬＬＸ／２－｜ｄＸｐｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）｜ ・・・（３７）
ＹＺ_ＲＥＳＴｉ＝ｎ＊ＬＬＹ／２－｜ｄＹｐｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）｜ ・・・（３８）
として、同様に、時刻Ｔｌｉｍ_ｔｍｐでのボディ可動部の各頂点での位置を算出し、そこから可動リミットまでの残りＸＢ_ＲＥＳＴｉ、ＹＢ_ＲＥＳＴｉを計算する。像面移動方向のボディの可動リミットまでの残りＸＢ_ＲＥＳＴｉがＸＺ_ＲＥＳＴｉを超えていれば、超えた時間だけ、露光時間を拡大することができる。

また、上記（３５）式を満たさない場合、すなわち、
ｎ＊ＬＬＹ／２－｜ｄＹｐｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）｜＜０ ・・・（３９）
の場合には、像面移動の残りを、
ＹＺ_ＲＥＳＴｉ＝ｎ＊ＬＬＹ／２－｜ｄＹｐｉ（Ｔｌｉｍ_ｔｍｐ）｜ ・・・（３８）
として、同様に、時刻Ｔｌｉｍ_ｔｍｐでのボディ側の可動部の各頂点での位置を算出し、そこから可動リミットまでの残りＹＢ_ＲＥＳＴｉを計算する。像面移動方向のボディ側の可動リミットまでの残りＹＢ_ＲＥＳＴｉがＹＺ_ＲＥＳＴｉを超えていれば、超えた時間だけ、露光時間を拡大することができる。

それでも、可動部の各頂点が当てつくようであれば、－θから微少量ｄθだけ初期値を変更し、その状態で、同様の演算を行う。これを繰り返し、回転方向と並進方向の両方で最も露光時間が長い条件、初期位置を算出し、最大露光時間を算出する。この際、ボディ側防振ユニット（ＩＳ）の可動部の初期位置を変えて計算を行っても良いが、回転方向以外はボディ側防振ユニット（ＩＳ）を移動させた分、レンズ側防振ユニット（ＩＳ）もＩＳ感度を考慮し移動させる。

次に、第３追尾モードが設定された場合の可動量リミットを説明する。第３追尾モードは、前述したように、天体の移動方向、移動速度、その積分値をもとに、天体追尾する方向とは逆方向に防振レンズ２ａおよび撮像素子１２をそれぞれ移動し、そこを初期位置とする。例えば、上述の計算の結果に基づいて、ボディ側の防振ユニットを有効可動領域ＩＬの一旦側に寄せ、レンズ側の防振ユニットをボディ側防振ユニットとは反対側に寄せ、この位置を初期位置とする。そして、この初期位置から、ボディ側防振ユニットとレンズ側防振ユニットをそれぞれ逆方向に移動させる。第２追尾モードの場合に比較し、第３追尾モードで撮影した場合の方が、露光時間を長くすることができる。

第３追尾モードでは、まず、第１追尾モードにおける通常動作と同様に、各頂点の動きを計算する。次いで、ボディおよびレンズにおけるそれぞれの防振ユニットの可動部が、追尾方向と逆方向の可動リミット端にいると仮定して、その位置から各頂点の動きを計算する。そして、各防振ユニットが各可動リミットに当たらない最大の露光時間を算出する。

続いて、可動リミット端まで可動部を動かし、ユーザに再度、画角微調整を促す。天体パラメータ、ボディおよびレンズ内のパラメータを基に、撮影方向をＸ方向およびＹ方向のいずれにも移動させずに露光時間を、第１追尾モードで追尾する場合に比較して、長くできるレンズ側防振ユニットの防振レンズ２ａおよびボディ側防振ユニットの撮像素子１２の初期位置３を算出する。

ボディ側防振ユニットの可動部（撮像素子１２）について、微調整された位置から軌跡の計算を行い、回転によって可動部が可動端に当てつかない場合、そのときの露光時間を最大露光時間とする。可動部が可動端に当て付く場合、内側に可動部を僅かに移動させ、当てつかないように可動部の位置調整を行い、そこから再度露光時間を計算する。

次に、図１０Ａないし図１０Ｄに示すフローチャートを用いて、本実施形態における天体撮影の動作について説明する。このフローは、ボディ側システムコントローラ１５内のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムに従って、ボディ１０およびレンズ鏡筒１内に各部を制御することによって実現する。なお、レンズ鏡筒１が交換レンズ鏡筒の場合には、交換レンズ鏡筒がカメラ本体に装着された際に、撮影レンズ２の焦点距離ｆ、感度ｎ等のレンズ情報を、交換レンズ鏡筒からカメラ本体に送信する。

図１０Ａに示す天体撮影のフローが開始すると、まず、防振ユニットをセンタに戻す（Ｓ１）。ここでは、レンズ側ブレ補正マイコン４は、レンズ駆動３を制御することによって、防振レンズ２ａを駆動範囲の中心に移動させる（図２（ａ）参照）。また、ボディ側ブレ補正マイコン１４は、防振駆動部１３を制御することによって、撮像素子１２を駆動範囲の中心に移動させる（図２（ａ）参照）。

続いて、天体位置パラメータとして、方位Ａ、高度ｈ、緯度φを各センサから取得し、また焦点距離情報を取得する（Ｓ３）。ここでは、天体位置パラメータとして、恒星ＳＴの方位Ａ、高度ｈおよび緯度φを取得する（図５参照）。方位Ａおよび高度ｈは、地磁気センサ１６、加速度センサ１７、および角速度センサ１８の出力に基づいて算出する。緯度φは、ＧＰＳセンサ２１によって取得する。

次に、長時間露光モードか否かを判定する（Ｓ５）。本実施形態においては、天体を追尾する際に、ユーザは、長時間露光モードを、ボディ１０の操作部を操作することによって、予め設定することができる。長時間露光モードが設定されていない場合には、前述の第１追尾モードによって、天体を追尾し、天体撮影を行う。長時間露光モードが設定された場合には、前述の第２または第３追尾モードによって、天体を追尾し、天体撮影を行う。ユーザは、意図する露光時間に応じて、適宜、追尾モードの設定を行う。

ステップＳ５における判定の結果、長時間露光モードが設定されていない場合には、センタ位置からの最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する（Ｓ７）。このステップでは、図８を用いて説明した第１追尾モードにおける最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する。すなわち、ボディ側ブレ補正マイコン１４またはボディ側システムコントローラ１５内のＣＰＵは、天体の移動速度に基づいて、初期動作を行わない状態で、センタ位置から可動リミットまで移動するに要する最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する。この追尾モードでは、センタ位置が初期位置となる。

ステップＳ５における判定の結果、長時間露光モードであった場合には、次に、撮影方向を手動で微調整するか否かについて判定する（Ｓ１１）。前述したように、第３追尾モードにおける最大露光時間は、第１及び第２追尾モードにおける最大露光時間と比較して、長くすることができる。しかし、第３追尾モードでは、撮像素子１２と防振レンズ２ａを、可動リミットまで移動させると、ユーザの意図する一部の天体が、撮影画面からはみ出る可能性がある（図３（ｃ）の画像Ｆ３参照）。このような場合には、一旦、構図を変えて、意図する天体が撮影画面内に収まるようにしてから、最大露光時間を算出し、追尾を行う。ユーザは、操作部によって第２追尾モードまたは第３追尾モードを設定することができる。このステップでは、撮影方向の微調整を行う第３追尾モードで天体撮影するか、それとも撮影方向の微調性を必要としない第２追尾モードで天体撮影を行うか否かについて、ユーザの設定に基づいて判定する。

ステップＳ１１における判定の結果、撮影方向を手動で微調整しない場合には、レンズおよびボディの初期位置１を算出する（Ｓ１３）。ここでは、ステップＳ３で取得した天体位置パラメータ、ボディ内パラメータ、およびレンズ内パラメータに基づいて、撮影方向を変更せずに、露光時間を第１追尾モードで追尾する場合よりも長くできるレンズとボディの初期位置１を算出する。図３（ｂ）を用いて説明したように、第２追尾モードでは、防振レンズ２ａと撮像素子１２を、それぞれ有効可動領域ＬＬ、ＩＬの一端側に当て付く初期位置１まで移動させる。このステップでは、この初期位置１を算出する。なお、初期位置１としては、レンズ側の防振レンズ２ａの初期位置と、ボディ側の撮像素子１２の初期位置がある。ここでは、レンズ側とボディ側の初期位置を総称して初期位置１という。

ステップＳ１３において初期位置１を算出すると、天体追尾動作として、初期位置１に移動する（Ｓ１５）。ここでは、ボディ側ブレ補正マイコン１４が防振駆動部１３によって撮像素子１２を初期位置１に移動させる。またレンズ側ブレ補正マイコン４が防振レンズ駆動部３によって防振レンズ２ａを初期位置１に移動させる（図３参照）。

初期位置１に移動すると、初期位置１からの最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する（Ｓ１７）。このステップでは、図８および図９を用いて説明した第２追尾モードにおける最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する。すなわち、ボディ側ブレ補正マイコン１４またはボディ側システムコントローラ１５内のＣＰＵは、天体の移動速度に基づいて、初期位置１から可動リミットまで移動するに要する最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する。

ステップＳ１１における判定の結果、撮影方向を手動で微調整する場合には、レンズとボディの初期位置２を算出する（Ｓ２１）。ここでは、ステップＳ３において取得した天体パラメータ、ボディ内パラメータ、およびレンズ内パラメータに基づいて、撮影方向を変更させて良い状態で、露光時間を第２追尾モードの場合と比較して長くできるレンズとボディの初期位置２を算出する。図４を用いて説明したように、第３追尾モードでは、防振レンズ２ａを有効可動領域ＬＬの一端側に当て付かせ、撮像素子１２を有効可動領域ＩＬの他端側に当て付かせる、初期位置２まで移動させる。このステップでは、この初期位置２を算出する。

初期位置２を算出すると、天体追尾動作として初期位置２に移動する（Ｓ２３）。ここでは、ボディ側ブレ補正マイコン１４が防振駆動部１３によって撮像素子１２を初期位置２に移動させる。またレンズ側ブレ補正マイコン４が防振レンズ駆動部３によって防振レンズ２ａを初期位置２に移動させる。なお、初期位置２としては、レンズ側の防振レンズ２ａの初期位置と、ボディ側の撮像素子１２の初期位置がある。ここでは、レンズ側とボディ側の初期位置を総称して初期位置２という。

初期位置２に移動すると、ユーザに撮影方向の微調を促す表示を行う（Ｓ２５）。前述したように、第３追尾モードでは、一部の天体が撮影画面からはみ出る可能性があるので、ユーザに撮影方向を微調整することを促すダイヤログをＥＶＦ２２に表示を行う。また、微調整が終了すると、ユーザにＯＫ釦等を操作してもらうように表示する。

なお、ユーザが撮影方向の微調性を行わなくても、第１及び第２防振部が初期位置２に保持されている状態で、最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出してもよい。すなわち、図１０ＢのＳ２５～Ｓ２９を省略し、Ｓ３１において、初期位置２における最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出し、ステップＳ４１に進み、追尾動作を行ってもよい。この場合には、ユーザが撮影方向を微調整しないので、星等の天体が画面内から外れてしまう可能性がある。しかし、ユーザが、このことを気にしなければ、追尾時間を最大限にすることができる。この場合には、ボディ側システムコントローラ１５が、防振レンズおよび撮像素子ユニットを、撮像面上において追尾方向とは逆方向に移動させ、その位置を第２の初期位置とし、当該第２の初期位置から再度移動方向及び移動速度を再算出し、第１防振部または第２防振部の一方を第１の移動速度で駆動させて当該被写体像を有効結像領域内において第１の方向へシフトさせ、更にシフト可能であると判定された際には第１防振部または第２防振部の他方を第２の移動速度で駆動させて当該被写体像を有効結像領域内において第２の方向へシフトさせる追尾動作を露光時間に達するまで繰り返す追尾制御部として機能する。

ユーザによる微調整が終わると、次に、レンズとボディの初期位置３を算出する（Ｓ２７）。ここでは、ユーザが微調整した位置を基準にして初期位置３を算出する。この初期位置３は、ステップＳ３において取得した天体パラメータ、ボディ内パラメータ、およびレンズ内パラメータに基づいて、撮影方向を変更せずに、露光時間を第２追尾モードの場合と比較して長くできるレンズとボディの位置である。微調整された初期位置３から軌跡の計算を行い、回転移動により有効可動領域の端部に当て付かない場合、そこまで移動する時間を最大露光時間とする。有効可動領域の端部に当て付く場合、可動部を微小に内側に移動させ、当て付かないように可動部の位置調整を行い、そこから再度露光時間を計算する。

初期位置３を算出すると、天体追尾動作として初期位置３に移動する（Ｓ２９）。ここでは、ボディ側ブレ補正マイコン１４が防振駆動部１３によって撮像素子１２を初期位置３に移動させる。またレンズ側ブレ補正マイコン４が防振レンズ駆動部３によって防振レンズ２ａを初期位置３に移動させる。なお、初期位置３としては、レンズ側の防振レンズ２ａの初期位置と、ボディ側の撮像素子１２の初期位置がある。ここでは、レンズ側とボディ側の初期位置を総称して初期位置３という。

初期位置３に移動すると、初期位置３からの最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する（Ｓ３１）。このステップでは、第３追尾モードにおける最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する。すなわち、ボディ側ブレ補正マイコン１４またはボディ側システムコントローラ１５内のＣＰＵは、天体の移動速度に基づいて、初期位置３から可動リミットまで移動するに要する最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出する。

ステップＳ７、Ｓ１７、またはＳ３１において、最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを算出すると、次に、露出時間はＴｌｉｍ_ＦＩＮＡＬ以内か否かを判定する（Ｓ４１）。ユーザは、天体撮影に先立って、操作部を操作することによって、露光時間を設定する。このステップでは、設定された露光時間が、ステップＳ７、Ｓ１７、またはＳ３１において設定された最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬ以内か否かを判定する。

ステップＳ４１における判定の結果、露出時間が最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬ以内でない場合には、露出時間＝Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬにする（Ｓ４３）。最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬまでは、目的とする恒星ＳＴを追尾することができる。しかし、ユーザによって設定された露出時間が最大露光時間Ｔｌｉｍ_ＦＩＮＡＬを超えると、目的とする恒星ＳＴを追尾することができない。そこで、露出時間をＴｌｉｍ_ＦＩＮＡＬに制限する。

ステップＳ４３において露出時間の再設定を行うと、またはステップＳ４１における判定結果がＹｅｓであった場合には、露出を開始する（Ｓ４５）。ここでは、ユーザがレリーズ釦を操作し、レリーズＳＷ２０がオンとなると、ボディ側システムコントローラ１５は、シャッタ１１を開かせ、撮像素子１２に被写体像を光電変換させる。

露出を開始すると、次に、天体位置パラメータとして、方位Ａ、高度ｈ、緯度φ、焦点距離ｆを、各センサから取得する（Ｓ４７）。露出を開始すると、ステップＳ４７以下において、天体の追尾を開始する。まず、ステップＳ３と同様に、各センサから最新の各種パラメータを取得する。

続いて、天体位置パラメータから天体移動速度ｄＡ／ｄＨ，ｄｈ／ｄＨ，ｄθ／ｄＨを算出する（Ｓ４９）。ここでは、前述した（３）式を用いてｄＡ／ｄＨを算出し、（４）式を用いてｄｈ／ｄＨを算出し、（５）式を用いてｄθ／ｄＨを算出する。

続いて、天体移動速度から単位時角当たりの像面天体移動量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する（Ｓ５１）。ここでは、前述の（７）式を用いてΔＸを算出し、（８）式を用いてΔＹを用いて算出し、（９）式を用いてΔθを算出する。

像面天体移動量を算出すると、次に、ボディ可動部位置は可動リミット内か否かを判定する（Ｓ５２）。ここでは、防振駆動部１３が撮像素子１２の有効可動領域内にあるか否かを判定する。この判定の結果、可動リミット内にある場合には、ボディ可動部をΔθで駆動制御する（Ｓ５３）。ここでは、ボディ側ブレ補正マイコン１４は、ステップＳ５１において算出したΔθで、防振駆動部１３によって、撮像素子１２の回転駆動を行う。

ステップＳ５３において駆動制御を行うと、またはステップＳ５２における判定の結果、ボディ可動部位置が可動リミット内にない場合には、レンズ可動部位置は可動リミット内にあるか否かを判定する（Ｓ５５）。ここでは、ステップＳ５１で算出したΔＸ、ΔＹが、防振レンズ２ａの有効可動領域ＬＬ内にあるか否かを判定する。

ステップＳ５５における判定の結果、可動リミット内の場合には、レンズ可動部をΔＸ／ｎ、ΔＹ／ｎで駆動制御する（Ｓ５７）。ここでは、レンズ駆動部である防振レンズ２ａを駆動する場合に、図７（ｃ）を用いて説明したように、天体移動量ΔＸ、ΔＹに対してＩＳ感度ｎで除算することによって、レンズ駆動部の移動量を算出する。レンズ側ブレ補正マイコン４は、防振レンズ駆動部３によって、算出した移動量に基づいてレンズ可動部（防振レンズ２ａ）を駆動する。

一方、ステップＳ５５における判定の結果、可動リミット内でない場合には、ボディ可動部位置は可動リミット内か否かを判定する（Ｓ５６）。ここでは、防振駆動部１３が撮像素子１２の有効可動領域内にあるか否かを判定する。この判定の結果、可動リミット内にある場合には、ボディ可動部をΔＸ、ΔＹで駆動制御する（Ｓ５９）。ここでは、ボディ可動部である撮像素子１２を駆動する場合に、ステップＳ５１において算出した天体移動量ΔＸ、ΔＹに基づいて、ボディ側ブレ補正マイコン１４は、撮像素子１２を駆動する。

ステップＳ５７においてレンズ可動部を駆動すると、またはステップＳ５９においてボディ可動部を駆動すると、次に、露出時間が経過したか否かを判定する（Ｓ６１）。ここでは、ステップＳ４５において露出を開始してから、ユーザが設定した露出時間、またはステップＳ４３において設定された露出時間が、経過したか否かを判定する。

ステップＳ６１における判定の結果、露出時間が経過していない場合には、直前の動作でボディ可動部とレンズ可動部の両方が動いているか否かを判定する（Ｓ６２）。露出終了となる露出時間が経過していない場合には、レンズ側の防振部とボディ側の防振部の両方が可動リミットまで動いてしまった場合には、追尾動作を行うことができない。このステップでは、２つの防振部の動作状態に基づいて判定する。この判定の結果、いずれか一方の防振部が可動リミットに達していない場合には、ステップＳ４７に戻り、露出を続行する。

ステップＳ６１における判定の結果、露出時間が経過した場合、またはステップＳ６２における判定の結果、ボディ可動部とレンズ可動部の両方共、動いていない場合には、露出を終了する（Ｓ６３）。ここでは、ここでは、ボディ側システムコントローラ１５は、シャッタ１１を閉じさせ、露出を終了する。

次に、撮影画像データを取得する（Ｓ６５）。ここでは、ボディ側システムコントローラ１５は、撮像素子１２から撮影画像データを読み出す。続いて、画像処理を行う（Ｓ６７）。ここでは、ボディ側システムコントローラ１５内に設けられている画像処理回路が、ステップＳ６５において読み出した撮影画像データに対して、画像処理を施す。

画像処理を行うと、次に、撮影画像をモニタに表示し、また撮影画像をメモリカードに記録する（Ｓ６９）。ここでは、ステップＳ６７において画像処理を施した撮影画像データを用いて、ＥＶＦ２２に撮影画像を表示する。また、記録用に画像処理が施された撮影画像データをメモリカード２３に記録する。

このように、本実施形態に係る天体撮影のフローチャートにおいては、長時間露光モードでない場合には（Ｓ５Ｎｏ）、防振レンズ２ａおよび撮像素子１２を、撮影レンズの光軸中心に移動させてから（図２参照）、追尾動作を行うようにしている。また、この時の最大露光時間を算出し（Ｓ７参照）、この最大露光時間が、設定露出時間より長い場合には、この最大露光時間をリミット時間としている（Ｓ４１、Ｓ４３参照）。

また、本実施形態に係る天体撮影のフローチャートにおいては、長時間露光モードの場合には防振ユニットを初期位置に移動した後に、撮影方向の微調整を行うか否かを判定している（Ｓ１１参照）。そして、撮影方向の微調整を行わない場合には、初期位置１、すなわち防振レンズ２ａと撮像素子１２を、それぞれ有効可動領域ＬＬ、ＩＬの異なる端部側に移動させてから（図３（ｂ）、Ｓ１３、Ｓ１５参照）、追尾動作を行うようにしている。また、この時の最大露光時間を算出し（Ｓ１７参照）、この最大露光時間が設定露出時間より長い場合には、この最大露光時間をリミット時間としている（Ｓ４１、Ｓ４３参照）。

また、本実施形態に係る天体撮影のフローチャートにおいては、防振ユニットを初期位置に移動した後に、撮影方向の微調整を行ってもよい場合には（Ｓ１１Ｙｅｓ）、初期位置２、すなわち、すなわち防振レンズ２ａと撮像素子１２を、それぞれ有効可動領域ＬＬ、ＩＬの同じ端部側に移動させる（図４（ａ）、Ｓ２１、Ｓ２３参照）。この後、ユーザ等によって、撮影方向が微調整された場合には、この微調整から天体の軌跡を演算し、回転によって可動部（撮像素子１２）が有効可動領域ＩＬに当て付かない場合には、可動部がその位置まで移動するに要する時間を最大露光時間とする。一方、可動部が当て付く場合には、可動部を僅かに内側に動かし、当て付かない可動部の位置調整を行う。当て付かない可動部の位置が決まると、その位置から再度露光時間を計算する（Ｓ２７～Ｓ３１参照）。

また、本実施形態に係る天体撮影のフローチャートにおいては、ステップＳ４５において露出を開始すると、ステップＳ４７以下において、天体追尾を実行する。まずＳ４７～Ｓ５１において、天体位置パラメータ等に基づいて、追尾のための像面天体移動量（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を算出する。像面移動量を算出すると、ボディ可動部が可動リミット範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ５２）、可動リミット範囲内にある場合には、ボディ可動部による駆動がなされる（Ｓ５３）。また、レンズ可動部が可動リミット範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ５５）、可動リミット範囲内にある場合にはレンズ可動部による駆動がなされる（Ｓ５７）。ステップＳ５２～Ｓ５９において、像面天体移動量（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）だけ駆動すると、露出出時間が経過していない場合には、再びステップＳ４７に戻り、再度、像面移動量を算出し、ボディ可動部およびレンズ可動部による駆動を行って、天体の追尾を続行する。

また、本実施形態に係る天体撮影のフローチャートにおいては、判定部によって被写体像が有効結像領域内に存在可能であると判定された際には（Ｓ５５Ｙｅｓ又はＳ５６Ｙｅｓ）、第１防振部（レンズ可動部）または第２防振部（ボディ可動部）の一方を第１の移動速度で駆動させて被写体像を有効結像領域内において第１の方向へシフトさせ（Ｓ５７又はＳ５９）、シフト後に（Ｓ６２Ｎｏ）、判定部によって更にシフト可能であると判定された際には（Ｓ５６ＹｅｓまたはＳ５５Ｙｅｓ）、第１防振部または第２防振部の他方を第２の移動速度で駆動させて被写体像を有効結像領域内において第２の方向へシフトさせる追尾動作を行う（Ｓ５９またはＳ５７）。

なお、図１０Ｃに示すフローチャートにおいては、レンズ可動部が可動リミット内にあるか否かを先に判定しているが（Ｓ５５参照）、ボディ可動部が可動リミット内にあるか否かの判定を先に行っても勿論構わない。すなわち、防振部（防振可動部（撮像素子１２用の防振駆動部１３、防振レンズ２ａ用の防振レンズ駆動部３））を駆動する順番として、先にレンズ可動部（防振レンズ２ａ用の防振レンズ駆動部３）を先に駆動し、その後にボディ可動部（撮像素子１２用の防振駆動部１３）を駆動していたが、この順番は逆にしても勿論構わない。

次に、図１１に示すフローチャートを用いて、図１０Ａないし図１０Ｄに示した天体撮影の動作の変形例を説明する。図１０Ａないし図１０Ｄに示すフローでは、レンズとボディの位置分解能が大きく異なる場合に、レンズの追尾駆動が終了してから、ボディの追尾駆動を行っていると、露光初期と露光末期でＸ方向とＹ方向の分解能が異なり、撮影画像に影響が表れる可能性がある。そこで、図１１に示す変形例は、この点を改善している。この変形例は、図１０ＣにおけるステップＳ５５，Ｓ５６，Ｓ５７，Ｓ５９を、図１１のステップＳ５５ａ，Ｓ５６ａ，Ｓ５８，Ｓ６０に置き換えただけである。そこで、この相違点を中心に説明する。

ステップＳ５１において像面天体移動量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出し、ステップＳ５２における判定の結果、ボディ可動部が可動リミット内にあれば、ステップＳ５３においてボディ可動部をΔθで駆動制御する。続いて、ボディ可動部が可動リミット内であれば（Ｓ５５ａＹｅｓ）、ボディ可動部をΔＸ＊Ｂｘ／（Ｌｘ＋Ｂｘ）、ΔＹ＊Ｂｙ／（Ｌｙ＋Ｂｘ）で駆動制御する（Ｓ５８）。

一方、ボディ可動部が可動リミット内にない場合には（Ｓ５５ａＮｏ）、レンズ可動部位置が可動リミット内か否かを判定し（Ｓ５６ａ）、可動リミット内である場合には（Ｓ５６ａＹｅｓ）、レンズ可動部をΔＸ／ｎ＊Ｌｘ／（Ｌｘ＋Ｂｘ）、ΔＹ／ｎ＊Ｌｙ／（Ｌｙ＋Ｂｙ）で駆動制御する（Ｓ６０）。Ｌｘ、Ｂｘ、Ｌｙ、Ｂｙは、０～１の間でどのような数値でも良い。さらに、これらの値を一律で意図的に少なくしてもよい。天体以外の地上のものも同時に移したい場合、あえて追尾の性能を少なくすることによって、地上のもののぶれが抑えられるためである。

ステップＳ５８、Ｓ６０において、ボディ可動部とレンズ可動部の駆動制御を行うと、ステップＳ６１以下において、一実施形態と同様の処理を行う。

このように、天体撮影のフローの変形例においては、駆動量ΔＸ、ΔＹを、レンズとボディにおけるＸ、Ｙ方向の割り振り係数、ＢＸとＬＸ、ＢＹとＬＹを用いて、それぞれ正規化しているので、露光初期と露光末期で分解能が異なることがなく、精度よく追尾を行うことができる。すなわち、分解能に応じてＸ方向およびＹ方向に、ボディ可動部とレンズ可動部の駆動制御がなされる。分解能が露光初期と露光末期で異なると、Ｘ方向とＹ方向の駆動量が異なってしまう。本変形例では、分解能が一定であることから、露光初期から露光末期まで駆動量が一定であり、精度よく追尾を行うことができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態や変形例においては、第１及び第２防振部が初期位置に保持されている状態で、撮像素子ユニットの有効結像領域内に存在する被写体像の移動方向及び移動速度を算出し（例えば、図１０ＣのＳ４７、Ｓ４９、Ｓ５１参照）、第１及び第２防振部の少なくとも一方が駆動された時に、被写体像を算出された移動方向及び移動速度でシフトさせても当該被写体像が有効結像領域内で存在しているか否かを判定し（例えば、図１０ＣのＳ５５参照）、被写体像が有効結像領域内に存在可能であると判定された際には第１防振部または第２防振部の一方を第１の移動速度で駆動させて当該被写体像を有効結像領域内において第１の方向へシフトさせ（例えば、図１０ＣのＳ５７参照）、更にシフト可能であると判定された際には（例えば、図１０ＣのＳ５６参照）、第１防振部または第２防振部の他方を第２の移動速度で駆動させて当該被写体像を有効結像領域内において第２の方向へシフトさせる追尾動作を行っている（例えば、図１０ＣのＳ５９参照）。このため、長時間の露光時間（観察時間）の間、天体等の被写体を追尾可能である。

また、本発明の一実施形態や変形例においては、撮像素子ユニットの有効結像領域内の所定位置に、被写体像が存在するか否かを判定し、撮像素子ユニットに対して被写体像が移動する移動方向及び移動速度を算出している（例えば、図１０ＣのＳ４９参照）。そして、算出された移動方向及び移動速度に基づいて、撮像素子ユニットにおける有効結像領域内の所定位置に、被写体像が常に位置するように第１防振部および第２防振部の少なくとも一方を駆動制御して当該被写体像を追尾している（例えば、図１０ＣのＳ５１～Ｓ５９参照）。

なお、本発明の一実施形態や変形例においては、レンズ側ブレ補正マイコン４がレンズ側の可動部（防振レンズ２ａ）の駆動制御を行い、ボディ側ブレ補正マイコン１４がボディ側の可動部（撮像素子１２９の駆動制御を行い、天体等の被写体の追尾を行っていた。しかし、レンズ鏡筒とボディ内の両可動部を補正するブレ補正マイコンを設け、一元的にレンズ側およびボディ側の可動部の駆動制御を行い、天体等の被写体の追尾を行うようにしていた。さらに、追尾のための可動部は、ブレ補正用の可動部を兼用していたが、追尾専用の可動部を設けてもよい。

また、本発明の一実施形態や変形例においては、被写体として星等の天体を追尾する例について説明した。しかし、被写体としては、星等の天体に限らず、例えば、空を航行する航空機等の移動体であっても本発明を適用できる。天体の場合には、撮影地点や高度等が分かれば追尾が可能であるが、移動体の場合には初期時点で移動体の移動方向等の情報を取得し、追尾すればよい。

また、本発明の一実施形態や変形例においては、ボディ側ブレ補正マイコン１４およびボディ側システムコントローラ１５内に、種々の周辺回路を設けていた。しかし、これらのプロセッサとは別に、種々の周辺回路の機能を実現するためのプロセッサを設けてもよい。また、ＣＰＵや周辺回路は、ＣＰＵとプログラムによってソフトウエア的に構成してもよく、ヴェリログ（Verilog）によって記述されたプログラム言語に基づいて生成されたゲート回路等のハードウエア構成でもよく、またＤＳＰ（Digital Signal Processor）を利用して構成してもよい。これらは適宜組み合わせてもよいことは勿論である。また、ＣＰＵに限らず、コントローラとしての機能を果たす素子であればよい。また、ＣＰＵに限らず、コントローラとしての機能を果たす素子であればよく、ハードウエアとして構成された１つ以上のプロセッサが行うようにしてもよい。例えば、ＣＰＵで実現される機能は、それぞれが電子回路として構成されたプロセッサであっても構わないし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路で構成されたプロセッサにおける各回路部であってもよい。または、１つ以上のＣＰＵで構成されるプロセッサが、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み込んで実行することによって、各部としての機能を実行するようにしても構わない。

また、本実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもミラーレスカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラ、医療用カメラ、顕微鏡等の科学機器用のカメラ、自動車搭載用カメラ、監視用カメラでも構わない。いずれにしても、天体等の被写体を追尾する機器であれば、本発明を適用することができる。

また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。

また、本発明の一実施形態においては、フローチャートを用いて、本実施形態における動作を説明したが、処理手順は、順番を変えてもよく、また、いずれかのステップを省略してもよく、ステップを追加してもよく、さらに各ステップ内における具体的な処理内容を変更してもよい。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１・・・レンズ鏡筒、２・・・撮影レンズ、３・・・レンズ駆動部、４・・・レンズ側ブレ補正マイコン、５・・・レンズ側システムコントローラ、６・・・焦点距離検出部、１０・・・カメラボディ、１１・・・シャッタ、１２・・・撮像素子、１３・・・駆動部、１４・・・ボディ側ブレ補正マイコン、１５・・・ボディ側システムコントローラ、１６・・・地磁気センサ、１７・・・加速度センサ、１８・・・角速度センサ、１９・・・通信部、２０・・・レリーズＳＷ、２１・・・ＧＰＳセンサ、２２・・・ＥＶＦ、２３・・・メモリカード、２４・・・時計回路

Claims (7)

1. 撮影光学系内において並進移動可能な防振レンズを駆動して手振れ補正を行う第１防振部と、回転及び並進移動可能な撮像素子ユニットを駆動して手振れ補正を行う第２防振部とを有する撮影装置のための天体追尾装置において、
   上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットがそれぞれのセンタ位置にある状態で、天体追尾に係るパラメータに基づいて、上記撮像素子ユニットにおける有効結像領域内を移動する天体像の移動方向及び移動速度を予測する予測部と、
   上記予測部の予測結果に基づいて、上記有効結像領域内において上記天体像を最も長い時間追尾できる上記防振レンズの初期位置及び上記撮像素子ユニットの初期位置を決定する演算部と、
   上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットを上記それぞれのセンタ位置から上記それぞれの初期位置に移動させた後に、上記天体像を上記有効結像領域内の同じ位置に静止させるように上記第１防振部及び上記第２防振部の少なくとも一方を駆動制御する追尾制御部と、
   を具備することを特徴とする天体追尾装置。
2. 上記演算部が決定する上記初期位置は、上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットの有効可動領域内の端部であることを特徴とする請求項１に記載の天体追尾装置。
3. 上記端部は、上記天体像の移動方向とは逆方向の端部であることを特徴とする請求項２の天体追尾装置。
4. 撮影光学系内において並進移動可能な防振レンズを駆動して手振れ補正を行う第１防振部と、回転及び並進移動可能な撮像素子ユニットを駆動して手振れ補正を行う第２防振部とを有する撮影装置のための天体追尾方法において、
   上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットがそれぞれのセンタ位置にある状態で、天体像が上記撮像素子ユニットにおける有効結像領域内を移動する移動方向及び移動速度を予測し、
   上記予測の結果に基づいて、上記有効結像領域内において上記天体像を最も長い時間追尾できる上記防振レンズの初期位置及び上記撮像素子ユニットの初期位置を決定し、
   上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットを上記それぞれの初期位置に移動させた後に、上記有効結像領域内の同じ位置に上記天体像を静止させるように上記第１防振部及び第２防振部の少なくとも一方を駆動制御する、
   ことを特徴とする天体追尾方法。
5. 上記初期位置として、上記天体像の移動方向とは逆方向の上記防振レンズ及び上記撮像素子ユニットの有効可動領域内の端部に移動させることを特徴とする請求項４の天体追尾方法。
6. 上記撮像素子ユニットの端部において、上記撮像素子ユニットの長手方向と上記天体像の移動方向がなす角度に応じて上記撮像素子ユニットを傾けることを特徴とする請求項５の天体追尾方法。
7. 並進移動可能なレンズと、回転及び並進移動可能な撮像素子ユニットとを有する撮影装置のための天体追尾方法において、
   上記レンズ及び上記撮像素子ユニットがそれぞれの可動領域のセンタに位置する状態で、上記撮像素子ユニットにおける有効結像領域内を天体像が移動する移動方向及び移動速度を予測し、
   上記予測した移動方向及び移動速度に基づいて、長時間の追尾動作が可能な上記レンズの初期位置及び上記撮像素子ユニットの初期位置を決定し、
   上記レンズ及び上記撮像素子ユニットを上記それぞれのセンタ位置から上記それぞれの初期位置に移動させ、
   上記予測した移動方向及び移動速度に基づいて上記レンズ及び上記撮像素子ユニットの少なくとも一方を駆動して、上記有効結像領域内の同じ位置に上記天体像を静止させる、
   ことを特徴とする天体追尾方法。

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