DD267403A3

DD267403A3 - PROJECTORLESS PLANETARIUM

Info

Publication number: DD267403A3
Application number: DD30239187A
Authority: DD
Inventors: Juergen Reiche; Ludwig Meier; Wolfgang Heilemann
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1987-05-04
Filing date: 1987-05-04
Publication date: 1989-05-03
Also published as: JPS63285577A; DE3805394A1; JPH0642119B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein projektorloses Planetarium zur wirklichkeitsnahen Darstellung des Sternhimmels und der Bewegungen und Erscheinungsformen der Himmelskoerper, welches eine Kuppel 1 umfasst, an dessen Innenflaeche die Objekte und Vorgaenge dem Besucher optisch dargeboten werden. An der Innenflaeche 2 der Kuppel 1 ist eine Vielzahl von lichtaussendenden Leuchtelementen 3 vorgesehen, die die gesamte Innenflaeche 2 bedecken und die einzeln oder in Gruppen mit Hilfe eines Rechners und einer Ansteuereinrichtung aktivierbar sind. Die Position eines jeden dieser Leuchtelemente 3 ist an der Innenflaeche 2 eindeutig nach Hoehe und Azimut festgelegt. Fig. 1The invention relates to a projectorless planetarium for realistic representation of the starry sky and the movements and manifestations of the celestial bodies, which comprises a dome 1, on whose Innenflaeche the objects and Vorgerenge the visitor visually presented. On the inner surface 2 of the dome 1, a plurality of light-emitting luminous elements 3 is provided, which cover the entire inner surface 2 and which can be activated individually or in groups with the aid of a computer and a drive device. The position of each of these lighting elements 3 is determined on the Innenflaeche 2 uniquely by height and azimuth. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Die Erfindung betrifft ein projektorloses Planetarium mit Kuppel, insbesondere zur wirklichkeitsgetreuen Darstellung des ' Sternhimmels und der Bewegungen der Himmelskörper. Dieses Planetarium ist ferner geeignet, meteorologische Phänomene, Darstellungen der Ozeanologie, der Atom·, Festkörper- und Kristallstrukturen und ähnliches dem Besucher anschaulich darzustellen.The invention relates to a projectorless planetarium with dome, in particular for the faithful representation of the 'starry sky and the movements of the celestial bodies. This planetarium is also suitable for demonstrating meteorological phenomena, representations of oceanology, atomic, solid-state and crystal structures and the like to the visitor.

Charakteristik det bekannten Standes der TechnikCharacteristics of the known prior art

Alle bisherigen bekannton Planetarien beruhen auf dem Prinzip, Bildinhalte oder Lichteffekte an der Innenfläche der Kuppel durch Projektion, Bestrahlung oder durch einfache Beleuchtung zu erzeugen. Fixstern- und entsprechende Zusatzprojektoren werden zur umfassenden Darstellung benutzt. Durch die installierten festen oder beweglichen optisch-mechanischen Projektoren werden Dias, Filme, Sternplatten und andere Bildinhalte an die Innenflache der Kuppel, die gleichzeitig Zuschauerraum ist, projiziert. Zu solchen Projektoren gehören beispielsweise das eigentliche Planetariumsgrundgerät, verschiedene Spezialeffekt- und modifizierte Dia- und Filmprojektoren. Zu den letztgenannten Einrichtungen gehören auch Projektionseinrichtungen mit Fischaugenoptik. Derartige Projektionseinrichtungen sind u.a. beschrieben in der .Jenaer Rundschau" 31,3, und in der Beilage .Moderne Planetariumstechnik" sowie in der Firmendruckschrift der Fa. Opton Oberkochen, DE, „Weltraum in Raum", Nr.58-06Od-MA/02 PTo, und in der Druckschrift der Fa. Minolta, JP, .Invitation to the universe". In der Druckschrift der Fa. IMAX Systems Corp., Toronto, CA, .Omnimax-Thaetre" ist weiterhin eine Wertwinkelfilmprojektion beschrieben und dargestellt.All previous bekannton planetariums are based on the principle of producing image content or lighting effects on the inner surface of the dome by projection, irradiation or by simple illumination. Fixed star and corresponding additional projectors are used for comprehensive presentation. The installed fixed or movable optical-mechanical projectors project slides, films, star plates and other image content onto the interior surface of the dome, which is also auditorium space. Such projectors include, for example, the actual planetarium basic unit, various special effect and modified slide and film projectors. The latter facilities also include fish eye optics. Such projection devices are i.a. described in the .Jenaer Rundschau "31,3, and in the supplement" Modern planetarium technology "as well as in the company publication of the company Opton Oberkochen, DE," space in space ", no. 58-06Od-MA / 02 PTo, and in the publication of the company Minolta, JP, "InVitation to the universe". In the document of IMAX Systems Corp., Toronto, CA, "Omnimax-Thaetre", a value angle film projection is further described and illustrated.

Eine weitere Methode der Bilderzeugung beruht auf der Grundlage des Scannings unter Verwendung von Laserstrahlen oder die Erzeugung von KohSrenzfiguren. Beim Scanning werden die Laserstrahlen meist über zweidimensional wirkende, optische Ablenkeinrichtungen gezielt an bestimmte Orte der Kuppelfläche gelenkt und zu Bildern fokussiert, die lediglich bpezialeffekte darstellen sollen.Another method of image formation is based on scanning using laser beams or the generation of KohSrenzfiguren. When scanning the laser beams are usually directed via two-dimensionally acting, optical deflectors specifically to certain locations of the dome area and focused on images that are to represent only special effects.

Aus der Druckschrift der Fa. Evans 8t Sutherland, US, »Digiater Hardware Specifications* ist bekannt, den darzustellenden Bildinhalt rechnergestützt auf einer Kathodenstrahlröhre zu erzeugen und diesen durch eine Fischaugenoptik (Superweitwinkelobjektiv) an die Kuppel zu projizieren. Diese Methode besitzt aber verschiedene Nachteile, wie die geringe Helligkeit des projizieren Bildes an der Kuppel, oder bestimmte Verzerrungen am Bildrand. Die Sterne erscheinen als verwaschene Flecken, und ab bestimmten Geschwindigkeiten wird die Darstellung bewegter Vorgänge sprunghaft. Bei den mit Projektoren ausgerüsteten Planetarien wirkt sich als Nachteil aus, daß die Projektionsgeräte im Kuppelraum angeordnet sind. Es müssen Maßnahmen getroffen werden, um eine gegenseitige Abnchattung zu vermeiden. Um eine vielseitige Nutzung des Raumes zu ermöglichen, werden darüber hinaus die Projektoren auf aufwendige Hubeinrichtungen montiert, urn sie durch Absenken aus dem Kuppelraum zu entfernen.From the document of Evans 8t Sutherland, US, "Digiater Hardware Specifications * is known to create the displayed image content computer-aided on a cathode ray tube and project this by a fisheye optics (super wide-angle lens) to the dome. However, this method has various disadvantages, such as the low brightness of the projected image on the dome, or certain distortions at the edge of the image. The stars appear as washed-out spots, and at certain speeds the representation of moving events becomes erratic. In the equipped with projectors planetariums has the disadvantage that the projection devices are arranged in the dome space. Measures must be taken to avoid mutual shadowing. In order to enable a versatile use of the space, the projectors are also mounted on elaborate lifting devices to remove them by lowering the dome space.

Aus den DE-AS1236838 und 1251987 sind ferner Planetarien in Form von Himmelsgloben, bestehend aus einem gewölbten Hohlkörper, bekannt, der eine, an der Innenfläche aufgebrachte, durch eine Lichtquelle von innen her beleuchtete, unveränderliche Darstellung des Sternhimmels aufweist. Die Zeichnung des Sternhimmele kann mit lumineszierender FarbeFrom DE-AS1236838 and 1251987 planetariums are also known in the form of Himmelsgloben, consisting of a curved hollow body, which has a, applied to the inner surface, illuminated by a light source from the inside, invariable representation of the starry sky. The drawing of the star can be with luminescent color

hergestellt werden und leuchtet bei Bestrahlung mit UV-Licht. Der Hauptnachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß eine dynamische Darstellung der Himmelsvorgänge nicht möglich ist, sodaß viele Vorgänge nicht dargestellt werden können, wie z.B. Finsternisse, Sternschnuppen und andere Ereignisse am Himmel.be prepared and light when irradiated with UV light. The main drawback of this device is that a dynamic representation of the sky processes is not possible, so that many processes can not be represented, e.g. Eclipses, shooting stars and other events in the sky.

Es Ist ferner auo der Zeitschrift .Spektrum der Wissenschaft", 1987,4, S. 56, eine Metallhohlkugel bekannt, die an den wichtigsten Sternpositionen mit kleinen Lampen oder beleuchteten Löchern bestückt ist, wobei sich der Beobachter im Innenraum der drehbar angeordneten Kugel üefinaet. Diese Einrichtung gestattet jedoch nur eine statische Darstellung des Fixsternhimmels. Dynamische Vorginge sind nicht darstellbar, desgleichen nicht Veränderungen am Sternhimmel.It is also the magazine "Spectrum of Science", 1987, 4, p. 56, discloses a metal hollow sphere which is equipped at the most important star positions with small lamps or illuminated holes, wherein the observer in the interior of the rotatably arranged ball üefinaet. However, this device allows only a static representation of the fixed star sky. Dynamic Vorginge are not displayed, as well as changes in the starry sky.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Darstellungsmöglichkeiten in Planetarien wesentlich zu erweitern.It is an object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to significantly expand the display options in planetariums.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetarium mit Kuppel zu schaffen, mit welchem ohne Verwendung einer Projektionseinrichtung vor allem Himmelskörper, ihre Bewegungen, sowie weitere Vorgänge am Himmel und Spezialeffekie wirklichkehsgeti <iu und in hoher Qualhät und Helligkeit dargestellt und demonstriert werden können.The invention has for its object to provide a planetarium with dome, with which without the use of a projection device especially celestial bodies, their movements, as well as other processes in the sky and Spezialeffekie genkehsgeti <iu and can be displayed and demonstrated in high Qualhät and brightness.

Erfindungegemäß wird diese Aufgabe bei einem projektorlosen Planetarium zur wirklichkeitsnahen Darstellung des Sternhimmels und der Bewegung und der Erscheinungsformen der Himmelskörper, umfassend eine Kuppel, an deren Innenfläche kleine Lampen oder Leuchtelemente zur Darstellung der Sterne in ihren festen Positionen vorgesehen sind, dadurch gelöst, daß die Innenfläche der Kuppel nahezu lückenlos mit Leuchtelementen belegt ist, wobei die Leuchtelemente bezüglich des jeweils an dieter Stelle der Kuppel darzustellenden Bildinhaltes einzeln und in Gruppen mit Hilfe eines Rechners und einer Ansteuereinrichtung aktivierbar sind und daß dia Position eines jeden dieser Leuchtelemente an der Innenfläche der Kuppel eindeutig nach Höhe und Azimut festgelegt ist.According to the invention, this object is achieved in a projectorless planetarium for realistic representation of the starry sky and the movement and manifestations of celestial bodies, comprising a dome, on whose inner surface small lamps or lighting elements are provided for displaying the stars in their fixed positions, achieved in that the inner surface the dome is almost completely covered with lighting elements, wherein the lighting elements with respect to the respective dieter dome of the dome image content individually and in groups by means of a computer and a drive means are activated and that the position of each of these light elements on the inner surface of the dome clearly after Altitude and azimuth is set.

Dabei ist es voi (eilhaft, wenn die Leuchtelemente in Heiligkeit und/oder Farbe steuerbar sind und eine Fiächenausdehnung besitzen, die vom Standpunkt des Beobachters aus kleiner ist als die Winkelauflösung der Augen der Beobachter.It is advantageous if the lighting elements are controllable in holiness and / or color and have a surface area which, from the point of view of the observer, is smaller than the angular resolution of the eyes of the observers.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn mehrere Leuchtelemente in einer Matrix auf einer Trägerplatte angeordnet sind, die auch Zuleitungen ui:d Anschlüsse der Leuchteleme-ite umfaßt und die an der Kuppelinnenfläche befestigt ist.It is also advantageous if a plurality of light-emitting elements are arranged in a matrix on a carrier plate, which also includes leads ui: d terminals of the Leuchteleme-ite and which is attached to the dome inner surface.

Eine weitere vorteilhafte Anordnung besteht darin, daß drei Leuchtelemente und eine schallabsorbierende öffnung auf der Trägerplatte vorgesehen sind, wobei vorzugsweise jedes dieser drei Leuchtelemente in einer anderen Farbe strahlt oder eine andere Farbe wiedergibt und für sich ansteuerbar st.A further advantageous arrangement is that three light-emitting elements and a sound-absorbing opening are provided on the support plate, wherein preferably each of these three light elements radiates in a different color or represents a different color and steerable for himself.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Vielzahl von aus mehreren Trägerplatten zusammengesetzten Mati ixanordnunge.i vorgesehen sind,, wobei die Matrixanordnungen an der Innenfläche der Kuppel befestigt sind und diese lückenlos überdecken.Furthermore, it is advantageous if a plurality of composite of several support plates Mati ixanordnunge.i are provided, the matrix assemblies are attached to the inner surface of the dome and cover this gap.

Die Leuchtelemente können durch Glühfäden, Lumlnoszenzdloden, Glimmlampen, Plasmadispl.iys, Leuchtkondensatoren oder hinterstrahlte LCD realisiert sein. Die Helligkeit der Leuchtelemente ist durch Variation des Polarisierungszustandes, der Absorption, der Apertur und/oder der Interferenz veränderbar.The light elements can be realized by filaments, Lumlnzzenzdloden, glow lamps, Plasmadispl.iys, light capacitors or backlit LCD. The brightness of the light elements can be varied by varying the polarization state, the absorption, the aperture and / or the interference.

Zur eindeutigen Anstauerbarkeit der Leuchtelemente ist es von Vorteil, wenn der Rechner eine Speicheranordnung umfaßt, in welcher jedem Leuchtelement ein fester Speicherplatz zugeordnet ist, derart, daß eine Speie ieradresse eindeutig einem Leuchtelement entspricht.For the clear stowability of the lighting elements, it is advantageous if the computer comprises a memory arrangement in which each luminous element is assigned a fixed memory space, such that a speie ieradresse clearly corresponds to a lighting element.

Das Wesen der Erfindung besteht vor allem darin, daß die Innenfläche des Planetariums nahezu lückenlos mit Leuchtelementen belegt ist, die in einer Vielzahl von Matrixanordnungen zusammengefaßt sind. Diese Leuchtelemente können, jedes für sich, durch einen Rechner und eine Ansteuereinrichtung angesteuert werden, wobei eine vorteilhafte Rechnersteuerung sowohl der hardwaremäßigen Strukturierung als auch der softwaremäßigen Lösung vorzusehen ist.The essence of the invention consists in the fact that the inner surface of the planetarium is almost completely covered with luminous elements, which are combined in a variety of matrix arrangements. Each of these light elements can be controlled by a computer and a control device, wherein an advantageous computer control of both the hardware structuring and the software-based solution is to be provided.

Vorteilhaft ist dabei eine hierarchische Strukturierung der Hardware, insbesondere der Anordnung der Leuchtelemente auf Trägerplatten in Matrixanordnungen und die parallele oder serielle Übertragung der Informationen der Speicheranordnung zu den zu beaufschlagenden Leuchtelementen. Dazu kann beispielsweise die nach Höhe und Azimut gekennzeichnete Position eines jeden Leuchtelementes an der Kuppelinnenfläche eindeutig einer Adresse in einem Bildspeicher zugeordnet sein.In this case, hierarchical structuring of the hardware, in particular the arrangement of the luminous elements on carrier plates in matrix arrangements, and the parallel or serial transmission of the information of the memory arrangement to the luminous elements to be acted upon are advantageous. For this purpose, for example, the position marked by the height and azimuth of each luminous element on the dome inner surface can be unambiguously assigned to an address in an image memory.

AusfuhrungsbeJspld

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawing show

Fi(|. 1: einen Ausschnitt der Kuppel mit Trägerplatten und Leuchtelementen,Fig. 1: a section of the dome with support plates and luminous elements,

Fig. 2: schematisch die Anordnung der Leuchtelemente und Trägerplatten mit den Leuchtelementen in Matrixanordnungen,2 shows schematically the arrangement of the luminous elements and carrier plates with the luminous elements in matrix arrangements,

Fig. 3: eine mit Leuchtdioden und Schallöffnung versehene Trägerplatte,3 shows a provided with light emitting diodes and sound opening carrier plate,

Fig.4: eine Trägerplatte mit Glühfadenmatrix und4 shows a carrier plate with filament matrix and

Fig. 5: eine Matrix aus Leuchtelomenten mit Schablonen aus Polarisationsfolion.5 shows a matrix of luminous moments with stencils of polarization foil.

Fig. 1 zeigt einen Teil der Kuppel 1 eines Planetariums, an deren Innenfläche 2 mit Leuchtelementen 3 bestückte Trägerplatten 4 befestigt sind, wobei mehrere dieser Trägerplatten 4, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, zu Matrixanordnungen 5 zusammengesetzt sind. Die gesamte, für die Darstellung der Objekte und Vorgänge notwendige Innenfläche 2 der Kuppel 1 ist mit derartigen Matrixanordnungen 5 lückenlos oder nahezu lückenlos belegt. Diese Leuchtelemente sind einzeln oder in Gruppen mit Hilfe eines nicht dargestellten Rechners und einer Ansteuereinrichtung zwecks Lichterzeugung aktivierbar, wobei die Position eines jeden dieser Leuchtelemente 3 an der Innenfläche 2 der Kuppel 1 eindeutig nach Höhe und Azimut festgelegt ist. Die Louchtelemente sind so beschaffen, daß sie entweder selbst Licht aussenden oder angebotenes Licht in gewünschterFig. 1 shows a part of the dome 1 of a planetarium, on whose inner surface 2 equipped with lighting elements 3 carrier plates 4 are fixed, wherein a plurality of these support plates 4, as shown schematically in Fig. 2, are assembled into matrix assemblies 5. The entire, necessary for the representation of the objects and processes inner surface 2 of the dome 1 is occupied with such matrix arrangements 5 gapless or almost complete. These light elements can be activated individually or in groups with the aid of a computer, not shown, and a drive device for the purpose of generating light, wherein the position of each of these light elements 3 on the inner surface 2 of the dome 1 is determined uniquely in terms of height and azimuth. The luchtelemente are designed so that they either emit light itself or offered light in the desired

Physically influence way. As lighting elements can also incandescent lamps, light-emitting diodes, neon lamps, Plasma displays, light capacitors or backlit LCD application find. Fig. 3 shows ei.ie carrier plate 4, on which three light emitting diodes β are arranged as light elements in a matrix. On

elnem'freion Platz auf der Trfigerpiatte 4 ist eine schallabsorbierende Öffnung 7 vorgesehen, die der Beeinflussung der Akustikin der Kuppel 1 dient. Es ist vorteilhaft, wenn jede der drei Lumineszenzdioden 6 in einer anderen Farbe, z.B. rot, grün, gelb,leuchtet und in ihrer Helligkeit veränderbar ist. Durch entsprechende Ansteuerung o'er Leuchtelemente können auch farbigea space on the Trfigerpiatte 4 a sound-absorbing opening 7 is provided, which serves to influence the acoustics in the dome 1. It is advantageous if each of the three light-emitting diodes 6 is in a different color, e.g. red, green, yellow, lights up and its brightness can be changed. By appropriate control o'er lighting elements can also be colored

Representations are shown to the observer. Associated with the carrier plates 4 are corresponding printed circuit boards 8 and 9, with

denen die Lumineszenzdioden 6, bzw. die Leuchtelemente, durch entsprechende Anschlüsse 11 und 12 verbunden sind.to which the light-emitting diodes 6, or the light-emitting elements, are connected by corresponding connections 11 and 12.

It is advantageous to arrange the conductor tracks of the printed circuit boards 8 and 9 in rows 14 and columns 13. So have the Luminescence diodes 6 z. B. in each column 13 a common power supply and in each line 14 a common Ground connection. Thus, each luminous element in each color is individually addressable, and the entire matrix array 5 can in Multiplexing be controlled. 4 shows a carrier plate 15 with associated printed circuit boards 16 and 17 with conductor tracks 18 and 19 for lines and Spallenansteuerung, wich.- a filament 20 existing matrix array 21 is arranged. The filaments 20

befinden sich in einem evakuierten Gehäuse 22. Bei dieser Matrixanordnung 21 körnen zur Realisierung unterschiedlicherare located in an evacuated housing 22. In this matrix arrangement 21 granules for the realization of different

Colors filter arrays are provided, which also for the realization of stereoscopic effects according to Figure 5 templates Polarizing foils 23 and 24 of different polarization direction.g comprise. The brightness of the lighting elements 3, depending on the nature of these elements by changing the polarization state or the Interference of light or by changing the absorption or aperture varies. For clear control of the lighting elements 3 It is advantageous to a computer ir ^,! t to provide memory arrangement, in

welchor einem jeden Leuchtelement 3 ein fester Speicherplatz zugeordnet ist, d.h., we>\n die Speicheranordnung (Bildspeicher)alle Elemente quasi 1:1 .abbildet'' und eine Speicheradresse eindeutig einem Leuchtelement 3 entspricht.which assigns a fixed memory space to each luminous element 3, that is to say that the memory arrangement (image memory) images all elements quasi 1: 1 'and a memory address uniquely corresponds to a luminous element 3.

Claims

1. projectorless planetarium for realistic representation of the starry sky and the movement and manifestations of the celestial bodies, comprising a dome, on whose inner surface k 'tmpen or lighting elements for representing the stars in their fixed positions are vo> ι, characterized in that the inner surface (2 ) of the dome! (1) almost gap is occupied by light-emitting elements (3), wherein the light-emitting elements (3) can be activated individually and in groups with the aid of a computer and a control device with respect to the image content to be displayed on each of these black leather dome (1), and that the position of each of these light-emitting elements (3) on the inner surface (2) of the dome (1) is clearly defined in terms of height and azimuth.

2. Planetarium according to claim 1, characterized in that the lighting elements (3) are controllable in brightness and / or color and have a surface area which is smaller from the location of the observer than the angular resolution of the eyes of the observer.

3. Planetarium according to claim 1 and 2, characterized in that a plurality of Lichtiemenie (3) in a matrix on a support plate (4) are arranged, which also leads and terminals (11; 12) of the light-emitting elements (3) and which at the Inner dome of the dome (1) is attached.

4. Planetarium according to claim 1 to 3, characterized in that in each case three lighting elements (3) and a sound-absorbing opening (7) on the support plate (4) are provided, wherein preferably each of these three lighting elements (3) radiates in a different color or represents a different color and is controllable.

5. Planetarium according to claim 1 to 4, characterized in that a plurality of multi-carrier plates (4) composite matrix assemblies (5) are provided, wherein the matrix assemblies (5) on the inner surface (2) of the dome (1) are attached and cover them up completely.