DE19721681C1

DE19721681C1 - Planetarium projector system

Info

Publication number: DE19721681C1
Application number: DE1997121681
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr Meier; Klaus-Dieter Dipl Ing Scharf
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2017-05-24
Also published as: JPH11102155A

Abstract

In the appts. to display and project the phenomenon of cyclic movements of planets, in a planetarium, at least one of two possible projector assemblies (13) at or in at least one carrier (1 and/or 2) operates on a straight line through the ecliptic pole (EP) and the intersection (M) of three axes (AA;BB;CC) at right angles to each other. At least one of two possible projector assemblies (13) in on a pivot axis at or in at least one carrier (1 and/or 2) on a straight line through the ecliptic pole (EP) and the intersection (M) of three axes (AA;BB;CC) at right angles to each other, for the projector assembly (13) to rotate round the straight line. The intersection (M) of the axes is as close as possible to the centre of the planetarium.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Darstellung der Phänomeme der Präzessionsbe wegung bei Projektionsplanetarien, die mit einem um drei senkrecht aufeinander stehenden Achsen drehbaren, die Sternprojektoren enthaltenden Planetariumsprojektor ausgestattet sind.The invention relates to a device for representing the phenomena of precession motion with projection planetariums that are perpendicular to one another by three Axis rotatable planetarium projector containing the star projectors are.

Seit der Erfindung des Projektionsplanetariums wird der Sternhimmel durch die Verwendung mehrerer einzelner (im allgemeinen 32) Sternprojektoren erzeugt. Gemäß dem Ziel, einen ge schlossenen festen Sternhimmel zu erhalten, werden die jeweils einen Ausschnitt des Stern himmels erzeugenden Einzelprojektoren in einer festen Position zueinander angeordnet. Zur Simulation aller von der Erde aus beobachtbaren Bewegungen des Sternhimmels ist das nach diesem Prinzip geschaffene Projektionsgerät um mehrere Achsen drehbar (US 1 616 736; US 1 693 969). Diese Achsen unterscheiden sich in ihrer Wirkung, so daß von einer Reihenfolge ihrer Anordnung von "innen nach außen" gesprochen werden kann, nämlich derart, daß die Rotation des Gerätes um eine dieser Achsen die weiter innen liegenden Achsen in ihrer räumlichen Lage mit verändert, während die weiter außen liegenden Achsen ihre Lage im Raum beibehalten.Since the invention of the projection planetarium, the starry sky has been used several individual (generally 32) star projectors. According to the goal, a ge to get a closed solid starry sky, each will be a section of the star celestial single projectors arranged in a fixed position to each other. For This is the simulation of all observable movements of the starry sky from Earth Projection device created according to this principle can be rotated about several axes (US 1,616,736; US 1,693,969). These axes differ in their effect, so that of an order their arrangement can be spoken from "inside out", namely in such a way that the Rotation of the device around one of these axes, the inner axes in its spatial position with changed, while the more distant axes their position in Keep space.

Im klassischen Gerät nach Bauersfeld gibt es eine innerste Achse zur Simulation der Kreisel bewegung der Erde (Präzessionsbewegung), eine mittlere Achse zur Simulation der täglichen Rotation der Erde und eine horizontal im Kuppelraum liegende, äußere Achse zur Simulation der Polhöhenänderung bei der Bewegung des Beobachters auf der Erde zu verschiedenen geographischen Breiten.In the classic device according to Bauersfeld there is an innermost axis for simulating the gyroscope movement of the earth (precession movement), a central axis for the simulation of daily Rotation of the earth and an outer axis lying horizontally in the dome for simulation the polar height change in the movement of the observer on earth to different latitude.

Später wurde eine in der Reihenfolge noch weiter außen liegende vertikal gerichtete, vierte Achse hinzugefügt (Beilage zur "Jenaer Rundschau", 3/86, insbesondere Seite 9). Die Ver wendung dieser Achse entspricht einer Simulation der Blickrichtung des Beobachters in Be zug auf die Himmelsrichtungen. Ihre Nutzung dient in der Praxis auch zur Darstellung von Showeffekten.Later, a fourth, still vertically oriented in the order, became Axis added (supplement to the "Jenaer Rundschau", 3/86, especially page 9). The Ver Turning this axis corresponds to a simulation of the observer's line of sight in Be train to the cardinal points. In practice, their use also serves to display Show effects.

Mit der Einführung dieser Bewegungsmöglichkeiten des Projektionsgerätes sind die Auswir kungen von Ortsveränderungen eines Beobachters auf den Anblick des Sternhimmels natur getreu nachbildbar. Die Natur wird simuliert durch die Schaffung analoger Achsen im Projek tionsgerät. With the introduction of these possibilities of movement of the projection device are the impact changes in the position of an observer at the view of the natural starry sky faithfully reproducible. Nature is simulated by creating analog axes in the project tion device.

Ein davon abweichender Aufbau eines Projektionsplanetariums ist aus DE 13 03 505 (Spitz); US 4 639 224 (Minolta) und US 4 588 384 (Minolta) bekannt. Der Unterschied besteht darin, daß die Geräte zwar auch um drei Achsen einer bestimmten Reihenfolge drehbar sind, deren Anordnung im Gerät jedoch nicht von einer Simulation der Natur ausgeht. Das Prinzip be steht vielmehr darin, daß in der Reihenfolge jeweils eine Achse senkrecht zur nächsten ange ordnet ist. Die astronomischen Bewegungen und Bedingungen werden durch eine entspre chende Software bei der computergesteuerten Bewegung um diese Achsen wirksam.A different construction of a projection planetarium is from DE 13 03 505 (Spitz); US 4,639,224 (Minolta) and US 4,588,384 (Minolta) are known. The difference is that the devices can also be rotated about three axes in a certain order, the Arrangement in the device, however, does not assume a simulation of nature. The principle be it is rather that in the order one axis is perpendicular to the next is arranged. The astronomical movements and conditions are corresponded to by a appropriate software for computer-controlled movement around these axes.

Der Vorteil dieser Methode liegt in einer größeren Flexibilität. Entsprechend ihrer Konzipie rung sind mit der Bauersfeldschen Lösung nur geozentrische und gegenwartsnahe Bewe gungen nachbildbar, während die im vorhergehenden Abschnitt dargestellte, rein mathema tische Lösung einerseits auch planetozentrische und Raumfahrtdarstellungen ermöglicht und zum anderen kurzzeitige oder schnelle Umschaltungen in der Darstellung zur Vergangenheit und Zukunft gestattet.The advantage of this method is greater flexibility. According to their concept The Bauersfeld solution is only geocentric and contemporary evidence conditions can be reproduced, while the purely mathematic shown in the previous section table solution on the one hand also enables planetocentric and space displays on the other hand, short or fast changes in the display to the past and future allowed.

Aufgrund dieser Vorteile wird heute diese mathematische Lösung sehr oft der klassischen vorgezogen. Sie besitzt allerdings auch folgenden Nachteil:Because of these advantages, this mathematical solution is very often the classic one today preferred. However, it also has the following disadvantage:

Durch das Vorhandensein der Präzessionsachse bei der Bauersfeldschen Variante lassen sich alle in der Natur durch die Präzession hervorgerufenen und beobachtbaren Phänomene durch die alleinige Rotation des Gerätes um diese innerste Achse darstellen. Bei der dreiach sigen mathematischen Lösung fehlt diese Achse. Die geforderte Bewegung des Sternhimmels läßt sich zwar trotzdem dadurch realisieren, daß die Präzessionsbewegung rechnerisch aufge teilt wird in drei variable Anteile nach bestimmten mathematischen Funktionen, die von den drei realisierten Achsen als zusätzliche Anteile übernommen werden und in der Kombination die gewünschte Drehung des Sternhimmels ergeben.Due to the presence of the precession axis in the Bauersfeld variant, all phenomena caused and observable in nature by precession through the sole rotation of the device around this innermost axis. With the triple This mathematical solution lacks this axis. The required movement of the starry sky can nevertheless be realized in that the precession movement arithmetically is divided into three variable parts according to certain mathematical functions by the three realized axes are taken over as additional shares and in the combination result in the desired rotation of the starry sky.

Die Auswirkungen der Präzession wird aber gerade erst anschaulich durch die Verlagerung des Sternhimmels gegen die ebenfalls projizierten astronomischen Grundlinien, wie Äquator und Ekliptik. Entsprechend der naturgetreuen Simulation nehmen diese Projektionen nicht an der Präzessionsbewegung, wohl aber an der täglichen und an der Polhöhenänderung teil. Die Bauersfeldsche Variante erlaubt nun die sehr einfache Lösung, die Projektoren für diese Linien mechanisch an demjenigen Geräteteil zu befestigen, welches nicht an der Bewegung um die innerste, wohl aber an den Bewegungen um alle anderen Achsen teilnimmt. In der dreiachsigen mathematischen Variante gibt es kein solches Geräteteil. Die Projektoren für Äquator und Ekliptik müssen gemeinsam mit den Sternprojektoren untereinander mecha nisch fest verbunden angeordnet werden. Es ist also keine Verschiebung beider projizierten Bildinhalte gegeneinander mehr möglich. Somit entfallen auch wesentliche Darstellungsmög lichkeiten sowohl für den Astronomieunterricht als auch für die Veranschaulichung aller jener Erscheinungen, die auf der Verschiebung des Frühlingspunktes gegen den Sternhimmel be ruhen. Das betrifft besonders auch Ereignisse von kulturhistorischer Bedeutung, welche be liebte Darstellungen mit der klassischen Planetariumsanordnung sind.The effects of precession are only just becoming clear through the shift of the starry sky against the also projected astronomical baselines, such as the equator and ecliptic. According to the lifelike simulation, these projections do not take place the precession movement, but part of the daily and the change in polar height. The Bauersfeld variant now allows the very simple solution, the projectors for this To mechanically attach lines to the part of the device that is not moving around the innermost, but probably takes part in the movements around all other axes. In the triaxial mathematical variant there is no such device part. The projectors for Equator and ecliptic must mecha with each other together with the star projectors nisch be firmly connected. So there is no shift of both projected Image content against each other more possible. This means that there is also no essential representation possibilities for both astronomy lessons and for the illustration of all of them Apparitions that relate to the shift of the spring point against the starry sky rest. This applies particularly to events of cultural-historical importance, which be loved representations with the classic planetarium arrangement.

So werden heute zwei Auswegmöglichkeiten praktiziert. Zum einen wird in Durchbrechung des mathematischen Prinzips der zueinander senkrechten Achsanordnung zusätzlich die na turanaloge und aufwendige, vierte, innerste Präzessionsachse auch bei dem als Starball aus gebildeten Planetariumsprojektor eingefügt, wie der GOTO Space Simulator HELIOS zeigt (Druckschrift der Fa. GOTO, Tokyo, JP), oder man beschränkt die Benutzung von Äquator und Ekliptik auf ein einziges Datum, für welches die projizierten Linien die richtige, aber nicht, wie für alle anderen Kalenderdaten geforderte, veränderbare Lage haben. Bei der Be nutzung eines Planetariums z. B. für Unterrichtszwecke sind aber gerade diese Darstellungen von grundlegender Bedeutung. Ihr Fehlen wird deshalb für diesen Einsatz sehr vermißt.So today two options are practiced. On the one hand, is in breakthrough of the mathematical principle of the perpendicular axis arrangement, the na Analogue and complex, fourth, innermost precession axis also in the case of a star ball formed planetarium projector inserted, as the GOTO Space Simulator HELIOS shows (Printed by GOTO, Tokyo, JP), or the use of the equator is restricted and ecliptic on a single date for which the projected lines are correct, but not have, as required for all other calendar dates, changeable position. At the Be use of a planetarium z. B. for teaching purposes are just these representations fundamental. Their absence is therefore very much missed for this application.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Projektor für Äquator, Ekliptik, aktuellen Himmelspol und zugehörige Gradnetzlinien und Beschriftungen für die dreiachsige mathe matische Variante zu schaffen, der die naturgetreue Darstellung der Phänomeme der Präzes sionsbewegung gestattet, so daß die Nachteile des Standes der Technik in einfacher Weise und ohne Realisierung einer zusätzlichen inneren, analogen, vierten Achse beseitigt werden.The invention has for its object a projector for equator, ecliptic, current Celestial pole and associated graticule lines and labels for the three-axis math to create a mathematical variant of the true-to-life representation of the phenomena of precision Sions movement allowed, so that the disadvantages of the prior art in a simple manner and be eliminated without realizing an additional inner, analog, fourth axis.

Im folgenden wird in Anlehnung an den üblichen Sprachgebrauch der mechanische Träger für die Fixsternprojektoren auch als "Starball" bezeichnet, obwohl die Form des Trägers zwar häufig eine Kugel oder ein Teil einer Kugel ist, aber überhaupt nicht notwendigerweise die Form einer Kugel haben muß. Wichtig ist nur, daß die einzelnen Fixsternprojektoren in der richtigen Position zueinander am Träger angeordnet sind.In the following, based on the usual use of language, the mechanical support also known as a "star ball" for the fixed star projectors, although the shape of the support is is often a sphere or part of a sphere, but not necessarily that at all Must have the shape of a sphere. It is only important that the individual fixed star projectors in the the correct position to each other are arranged on the carrier.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs mit den im kennzeichnenden Teil aufgeführten Mitteln gelöst, indem eine Projek toranordnung für Äquator, Ekliptik und dazugehörige Gradnetzlinien an den Starball der be sagten dreiachsigen Variante derart angesetzt wird, daß zwei spezielle Bedingungen erfüllt werden.According to the invention, this object is achieved in a device according to the preamble of the first Claim solved with the means listed in the characterizing part by a project Gate arrangement for equator, ecliptic and associated graticule lines on the star ball of the be said triaxial variant is used in such a way that two special conditions are met will.

In den weiteren Ansprüchen sind Einzelheiten und weitere Ausführungsformen der Erfin dung dargelegt.In the further claims, details and further embodiments of the invention are explained.

Zunächst sei daran erinnert, daß die Präzessionsbewegung bei der mathematischen Variante durch Aufspaltung der Bewegung in die drei Anteile nach mathematischen Funktionen für die drei Achsen realisiert werden kann, so daß ihre gleichzeitige kombinierte Benutzung den Starball mit seinen Fixsternprojektoren um eine virtuelle, nicht real existierende Achse zwi schen dem projizierten Ekliptiknord- und Ekliptiksüdpol rotieren läßt. An dieser Rotation nehmen alle Punkte des Starballs teil mit Ausnahme derjenigen, die selbst auf dieser virtuel len Achse, also auf der Verbindungsgeraden von den durch die Sternprojektoren an der Pla netariumskuppel dargestellten Ekliptikpolen liegen. Die mathematischen Funktionen sind de finitionsgemäß so bestimmt, daß diese Gerade während der erzeugten Präzessionsbewegung im Kuppelraum räumlich festliegt und ihre Richtung nicht ändert. Auf dieser Geraden wird im oder am Starball die erfindungsgemäße Projektoranordnung angebracht. Das ist die erste Bedingung.First of all, it should be remembered that the precession movement in the mathematical variant by splitting the motion into three parts according to mathematical functions for the three axes can be realized so that their simultaneous combined use of the Starball with its fixed star projectors around a virtual, non-real axis between rotates the projected north and south ecliptic poles. On this rotation participate in all points of the Starballs with the exception of those who are themselves on this virtuel len axis, i.e. on the connecting straight line from the through the star projectors on the pla netarium dome shown ecliptic poles. The mathematical functions are de determined by definition that this straight line during the generated precession movement is spatially fixed in the dome and does not change direction. On this straight line, in or the projector arrangement according to the invention is attached to the starball. That is the first Condition.

Gemäß der Simulation der natürlichen Verhältnisse müssen die mit der Projektoranordnung projizierten Bildinhalte von Äquator, Ekliptik, Linien und Beschriftungen während der Rotati on des projizierten Sternhimmels in der beschriebenen Weise um den Ekliptikpol raumfest in der Kuppel stehen bleiben. Dieses wird erreicht, wenn die genannte Projektoranordnung im Starball drehbar angeordnet ist, wobei einerseits gemäß der ersten Bedingung die Drehachse auf der beschriebenen Verbindungsgeraden liegen soll und andererseits die Bewegung mit derselben Geschwindigkeit wie beim Starball, jedoch mit entgegengesetzter Richtung erfol gen soll. Dieses ist die zweite Bedingung.According to the simulation of the natural conditions, those with the projector arrangement projected image contents of the equator, ecliptic, lines and labels during the rotati on the projected starry sky in the manner described around the ecliptic pole the dome stop. This is achieved when the projector arrangement mentioned in Starball is arranged rotatably, the one hand according to the first condition, the axis of rotation should lie on the connecting line described and on the other hand the movement with the same speed as the Starball, but in the opposite direction should. This is the second condition.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Darstellung der Phänomene der Präzessionsbewe gung erfüllt diese beiden Forderungen. Obwohl die Achse für die Präzessionsbewegung nicht mehr mechanisch realisiert ist, sondern eine virtuelle Achse darstellt, kann trotzdem ei ne Lagerung für die drehbare Projektoranordnung zusammen mit einer kleinen Antriebsein heit fest im Starball installiert werden, weil einerseits eine raumfeste Gerade während der Präzessionsbewegung durch die Projektion des Sternhimmels selbst festgelegt wird, und an dererseits die Sternprojektoren fest mit dem Starball verbunden sind.The inventive device for representing the phenomena of precession movement tion meets these two requirements. Although the axis for the precession movement is no longer realized mechanically, but represents a virtual axis, can still be ne storage for the rotatable projector arrangement together with a small drive be firmly installed in the starball, because on the one hand there is a fixed straight line during the Precession movement is determined by the projection of the starry sky itself, and at on the other hand, the star projectors are firmly connected to the starball.

Weiterhin ist die notwendige Geschwindigkeitsfunktion für die Rotation dieser Projektoranordnung ohnehin vor der Aufspaltung in die drei Anteile für die Rotation des Starballs als gewünschte Präzessionsbewegung gegeben und kann damit unmittelbar über nommen werden.Furthermore, the necessary speed function for the rotation of this Projector arrangement anyway before splitting into the three parts for the rotation of the Starballs given as the desired precession movement and can thus immediately over be taken.

So kann ein fester Bildinhalt z. B. für Äquator und Ekliptik in der Form eines oder mehrerer Dias in der Projektoranordnung installiert sein. Es werden die richtigen Verhältnisse für jedes gewünschte Datum geliefert. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist damit in der Lage, beim dreiachsigen Starball die Nachteile gegenüber der aufwendigen vierachsigen Variante zu be seitigen, welche in einem hohen Konstruktions- und Fertigungsaufwand für den Einbau der Drehmöglichkeit des Starballs um eine vierte Achse mit vollständigem Schleifringsatz, mit La gerung und kompletter Rechnersteuerung für eine Drehung um die vierte Achse besteht. So a fixed picture content e.g. B. for equator and ecliptic in the form of one or more Slides can be installed in the projector assembly. There will be the right proportions for everyone requested date delivered. The device according to the invention is thus able to triaxial starball the disadvantages compared to the elaborate four-axis variant sided, which in a high design and manufacturing effort for the installation of Possibility of rotating the star ball around a fourth axis with complete slip ring set, with La and complete computer control for a rotation around the fourth axis.

Eine Ausführungsform der Einrichtung ist so aufgebaut, daß die mindestens eine Projekto ranordnung einen Teilprojektor oder mehrere Teilprojektoren zur Projektion von festen Bil dinhalten umfaßt, wobei die Teilprojektoren justierbar fest zueinander in einem gemeinsa men Träger angeordnet sind. Sie sind in eine gewünschte Projektionsposition einstellbar und gegenseitig in einer festen räumlichen Position in der Projektoranordnung angeordnet.An embodiment of the device is constructed so that the at least one projector arrangement a partial projector or several partial projectors for the projection of fixed images Contained, the sub-projectors adjustable to each other in a common men carrier are arranged. They can be set to a desired projection position and arranged mutually in a fixed spatial position in the projector arrangement.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Projektoranordnung ein Rundum- oder Panoramaprojektor ist, der im oder am träger angeordnet ist, wobei die opti sche Achse dieses Projektors in der durch den Ekliptikpol EP und durch den Schnittpunkt M verlaufenden Geraden liegt. Das äußere optische Glied dieses Projektors ist als Ringlinse aus gebildet, welche mit einer reflektierenden Oberfläche oder mit reflektierenden Oberflächen teilen versehen ist. Um den Ekliptikpol selbst projizieren zu können, kann die Ringlinse eine freie zentrale Öffnung oder einen nicht reflektierenden, transparenten Mittelbereich besitzen.An advantageous embodiment of the invention is that the projector arrangement All-round or panoramic projector, which is arranged in or on the carrier, the opti cal axis of this projector in the through the EP ecliptic pole and through the intersection M straight line. The outer optical link of this projector is made of a ring lens formed which with a reflective surface or with reflective surfaces share is provided. To project the ecliptic pole yourself, the ring lens can be a have a free central opening or a non-reflective, transparent central area.

Der Vorteil besteht darin, daß nicht mehr der gesamte Projektor, sondern nur noch das Dia der Rundumprojektion in einer geeigneten Fassung um die optische Achse gedreht wird. Der Antrieb und die Lagerung für die Drehung sowie die gesamte übrige Projek toranordnung sind fest im Starball installiert.The advantage is that no longer the entire projector, but only the slide the all-round projection is rotated in a suitable version around the optical axis. Of the Drive and bearing for the rotation as well as the entire rest of the project Gate arrangements are permanently installed in the starball.

Der Planetariumsprojektor ist so innerhalb der Planetariumskuppel zu positionieren, daß der Schnittpunkt M der drei Achsen im Mittelpunkt der Kuppel oder in dessen Nähe liegt.The planetarium projector must be positioned within the planetarium dome so that the Intersection M of the three axes lies in the center of the dome or in the vicinity.

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

Fig. 1 einen vierachsigen Planetariumsprojektor als Stand der Technik, Fig. 1 is a four-axis projector Planetarium as prior art,

Fig. 2 einen dreiachsigen Starballprojektor als Stand der Technik, Fig. 2 is a three-axis Star ball projector as prior art,

Fig. 3 die Lage einer erfindungsgemäßen Einrichtung an einem dreiachsigen Starball, Fig. 3 shows the position of a device according to the invention to a three-axle ball Star,

Fig. 4 die Lage der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einem Starballprojektor mit zwei exzentrisch angeordneten Halbkugeln, Fig. 4, the position of the device according to the invention in a Star ball projector with two eccentrically arranged hemispheres

Fig. 5 eine Projektoranordnung mit Teilprojektoren und Fig. 5 shows a projector arrangement with partial projectors and

Fig. 6 eine als Ringprojektor ausgebildete Projektoranordnung. Fig. 6 is a ring formed as a projector projector arrangement.

Fig. 7 eine am Träger angesetzte Projektoranordnung in maßstabgerechter Ausführung. Fig. 7 is a projector arrangement attached to the carrier in a scale version.

Der in der Fig. 1 dargestellte, dem Stand der Technik angehörende klassische Planetarium sprojektor besitzt Drehmöglichkeiten um vier Achsen AA, BB, CC und DD und umfaßt die mechanischen Träger 1 und 2 mit den Fixsternprojektoren 3 und 4 für die Fixsterne der Nord- und Südhalbkugel. Diese mechanischen Träger 1 und 2 sind über keilförmige Baugruppen 5 und 6 drehbar mit einem Mittelteil 7 verbunden. Dieses Mittelteil 7 ist in einer als Traggestell 8 oder Gerätestützen bezeichneten Baugruppe um die Achse BB drehbar gelagert, wobei das Traggestell 8 um die Achse AA drehbar in einer als Unterbau 9 bezeichneten Baugruppe ge lagert ist.The conventional planetarium projector shown in FIG. 1, which belongs to the prior art, has the possibility of rotation about four axes AA, BB, CC and DD and comprises the mechanical supports 1 and 2 with the fixed star projectors 3 and 4 for the fixed stars of the northern and southern hemisphere . These mechanical supports 1 and 2 are rotatably connected to a central part 7 via wedge-shaped assemblies 5 and 6 . This middle part 7 is rotatably mounted in a subassembly referred to as a support frame 8 or device supports, about the axis BB, the support frame 8 being rotatably supported about the axis AA in a subassembly 9 referred to as a substructure.

In diesem Planetariumsprojektor sind die einzelnen Fixsternprojektoren 3 und 4 auf den me chanischen Trägern 1 und 2 in einer festen Relation zueinander angeordnet, wobei diese mechanischen Träger 1 und 2 letzten Endes um die vier Achsen AA, BB, CC und DD gedreht werden können. Diese vier Achsen besitzen dabei eine Reihenfolge in der Weise, daß bei ei ner Drehung um die hier als innerste Achse bezeichnete Achse DD, die Lage der übrigen Achsen AA, BB und CC im Raum fest bleibt. Bei einer Drehung um die Achse CC bleiben die Achsen AA und BB fest, und die Lage der Achse DD verändert sich.In this planetarium projector, the individual fixed star projectors 3 and 4 on the mechanical supports 1 and 2 are arranged in a fixed relation to one another, these mechanical supports 1 and 2 ultimately being able to be rotated about the four axes AA, BB, CC and DD. These four axes have a sequence in such a way that the position of the other axes AA, BB and CC in space remains fixed in the case of a rotation about the axis DD referred to here as the innermost axis. When rotating about the axis CC, the axes AA and BB remain fixed and the position of the axis DD changes.

Entsprechend bewirkt eine Rotation um die Achse BB gleichzeitig eine Verlagerung der Achse CC und DD jedoch keine Beeinflussung der Lage der Achse AA im Raum. Bei einer Drehung um die hier als äußerste bezeichnete Achse AA werden alle übrigen Achsen BB, CC und DD im Raum verlagert.Accordingly, a rotation about the axis BB simultaneously causes a displacement of the axis CC and DD, however, do not influence the position of the AA axis in space. With a turn all the other axes BB, CC and DD are around the axis AA designated here as the outermost shifted in space.

Alle vier Achsen AA, BB, CC und DD schneiden sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt M, welcher gleichzeitig auch der Mittelpunkt der kugelförmigen inneren Oberfläche der Planeta riumskuppel ist.All four axes AA, BB, CC and DD intersect at a common intersection point M, which is also the center of the spherical inner surface of the planeta rium dome is.

Die einzelnen Baugruppen, aus denen das Projektionsgerät besteht, unterscheiden sich deut lich voneinander durch ihre Teilnahme an den Rotationen um diese vier Achsen. Die Träger 1 und 2 mit den Fixsternprojektoren 3 und 4 nehmen an den Rotationen um alle vier Achsen AA, BB, CC und DD teil, wobei beide Träger 1 und 2 eine gegenseitig feste Lage zueinander besitzen.The individual components that make up the projection device differ significantly from one another in that they participate in the rotations around these four axes. Carriers 1 and 2 with fixed star projectors 3 and 4 take part in the rotations around all four axes AA, BB, CC and DD, both carriers 1 and 2 having a mutually fixed position with respect to one another.

Die keilförmigen Baugruppen 5 und 6 nehmen an den Bewegungen um die Achsen AA, BB und CC teil, bleiben aber unbewegt bei einer Rotation um die Achse DD. Diese Baugruppen 5 und 6 tragen z. B. Projektoren für die Darstellung von Äquator, Ekliptik und dazugehörige Gradnetzlinien, die hier und im folgenden mit Ekliptikprojektor 10; 10' und Äquatorprojektor 11; 11' bezeichnet werden.The wedge-shaped assemblies 5 and 6 take part in the movements about the axes AA, BB and CC, but remain stationary with a rotation about the axis DD. These modules 5 and 6 carry z. B. projectors for the representation of the equator, ecliptic and associated graticule lines, which here and below with ecliptic projector 10 ; 10 'and equatorial projector 11 ; 11 'are referred to.

Das Mittelteil 7 nimmt an den Bewegungen um die Achse CC und DD nicht teil, verändert jedoch seine Lage bei Rotationen um die Achsen AA und BB. Entsprechend bleibt das Trag gestell 8 in seiner Lage unverändert bei Bewegungen um die Achsen BB, CC und DD, wäh rend es an einer Rotation um AA teilnimmt. Der Unterbau 9 bleibt stets auch bei Rotation um alle vier Achsen raumfest. The middle part 7 does not take part in the movements about the axes CC and DD, but changes its position when rotated about the axes AA and BB. Accordingly, the support frame 8 remains unchanged in its position with movements around the axes BB, CC and DD, while it participates in a rotation around AA. The substructure 9 always remains spatially fixed even when rotating about all four axes.

Die astronomische Bedeutung der einzelnen Rotationen in der analogen Nachbildung der Natur ist die folgende:The astronomical significance of the individual rotations in the analog replica of the Nature is the following:

Rotation um Achse DD: Kreiselbewegung der Erde. Die Achse DD zeigt zu den beiden Eklip tikpolen Nord und Süd.Rotation around axis DD: gyroscopic movement of the earth. The axis DD points to the two eclipses tikpolen north and south.

Rotation um Achse CC: Tägliche Rotation der Erde. Achse CC zeigt zu den Himmelspolen Nord und Süd.Rotation around axis CC: Daily rotation of the earth. Axis CC points to the celestial poles North and south.

Rotation um Achse BB: Variation der geographischen Breite des Beobachtungsortes. die Ach se BB zeigt zum Ost- und Westpunkt für den jeweiligen Beobachter.Rotation around axis BB: variation of the latitude of the observation site. the oh se BB points to the east and west point for the respective observer.

Rotation um Achse AA: Variation der Blickrichtung des Beobachters. Die Achse AA zeigt zum Zenit und Nadir des Beobachtungsortes.Rotation around axis AA: variation of the observer's line of sight. The axis AA points to Zenith and Nadir of the observation site.

Der in Fig. 2 dargestellte, zum Stand der Technik gehörende, dreiachsige Starball umfaßt die mechanischen Träger 1 und 2 mit den Fixsternprojektoren 3 und 4 und, dazwischen ange ordnet, ein Mittelteil 12, in welchem der Schnittpunkt M der drei vorgesehenen Achsen AA, BB und CC liegt. Die Achse DD fehlt bei dieser Variante. Diese innerste Achse DD wird je doch als " virtuelle Achse" aufrechterhalten, indem durch eine kombinierte Bewegung nach vorgegebenen mathematischen Funktionen um die Achsen AA, BB, CC eine Drehung derart erzeugt wird, daß alle Punkte des Planetariumsprojektor, die im Moment des Beginns der kombinierten Bewegung auf der durch die Achse DD (Fig. 1) definierten Geraden liegen, auch während der kombinierten Bewegung eine feste Lage in der Kuppel des Planetariums beibehalten. Durch diese Bedingung sind gerade die erwähnten mathematischen Funktionen festgelegt. Die Einrichtung nach Fig. 2 gestattet, die astronomische Bewegung des Stern himmels um den Ekliptikpol EP durch die kombinierte Bewegung um die drei verbleibenden Achsen AA, BB und CC zu simulieren.Shown in FIG. 2, belonging to the prior art, three-axis starball comprises the mechanical supports 1 and 2 with the fixed star projectors 3 and 4 and, in between, arranged a center part 12 in which the intersection point M of the three relevant axes AA, BB and CC lies. The axis DD is missing in this variant. However, this innermost axis DD is maintained as a "virtual axis", in that a rotation is generated by a combined movement according to predetermined mathematical functions about the axes AA, BB, CC in such a way that all points of the planetarium projector which at the moment of the combined start Movement lie on the straight line defined by the axis DD ( FIG. 1), also maintain a fixed position in the dome of the planetarium during the combined movement. The mathematical functions mentioned are precisely defined by this condition. The apparatus of Fig. 2 permits the astronomical sky to simulate movement of the star to the ecliptic pole EP by the combined movement about the remaining three axes AA, BB and CC.

Die Projektoren 10; 10'; 11; 11' für Ekliptik und Äquator und dazugehörige Linien müssen bei dem Starballprojektor nach Fig. 2 wegen des Fehlens der keilförmigen Baugruppen 5 und 6 gemeinsam mit den Fixsternprojektoren 3 und 4 auf den Trägern 1 und 2 untergebracht sein. Damit sind jedoch die Fixsterne nicht mehr gegen diese Darstellungen und Linien be weglich. Für die astronomische Darstellung bedeutet das eine Einschränkung auf einen en gen Zeitraum. In der Praxis wird hier meist das Jahr 2000 ausgewählt. Es entfällt somit die richtige Darstellung sowohl historischer als auch zukünftiger Situationen.The projectors 10 ; 10 ';11; 11 'for the ecliptic and equator and associated lines must be accommodated together with the fixed star projectors 3 and 4 on the supports 1 and 2 in the starball projector according to FIG. 2 because of the absence of the wedge-shaped assemblies 5 and 6 . However, the fixed stars are no longer movable against these representations and lines. For the astronomical representation, this means a restriction to a narrow period of time. In practice, the year 2000 is usually selected here. The correct representation of both historical and future situations is therefore omitted.

Dieser entscheidende Mangel wird, wie in Fig. 3 dargestellt, erfindungsgemäß dadurch be seitigt, daß am Träger 1 des dreiachsigen Planetariumsprojektors eine um eine Achse 14 drehbare Projektoranordnung 13 für Äquator, Ekliptik, Himmelspol und zugehörige Linien und Beschriftungen zusätzlich zu den Fixsternprojektoren 3 und 4 vorgesehen ist. Wesentlich dabei ist, daß die Achse 14 auf der Verbindungsgeraden vom Schnittpunkt M der Achsen AA; BB und CC zum projizierten Ekliptikpol EP liegt und daß mit der Bewegung um die Ach se 14 gerade die Rotation der Träger 1 und 2 mit den Fixsternprojektoren 3 und 4 wieder aufgehoben wird und damit die Projektoranordnung 13 während einer solchen Rotation raumfest stehenbleibt. Diese Projektoranordnung 13 könnte auch statt auf dem Träger 1 auf dem Träger 2 oder je zur Hälfte auf dem Träger 1 und dem Träger 2 angeordnet sein. Zum Antrieb der Projektoranordnung 13 ist eine Antriebeinheit 15, die mit der Achse 14 direkt oder über zwischengeschaltete Getriebeglieder (nicht dargestellt) in Wirkverbindung steht, fest im oder am Träger 1 angeordnet.This decisive deficiency is, as shown in Fig. 3, according to the invention eliminated by the fact that on the carrier 1 of the three-axis planetarium projector a rotatable about an axis 14 projector arrangement 13 for equator, ecliptic, celestial pole and associated lines and labels in addition to the fixed star projectors 3 and 4 is provided. It is essential that the axis 14 on the connecting straight line from the intersection M of the axes AA; BB and CC to the projected Ekliptikpol EP lies and that with the movement around the axis 14 se just the rotation of the carrier 1 and 2 with the fixed star projectors 3 and 4 is canceled again and thus the projector arrangement 13 remains stationary during such a rotation. This projector arrangement 13 could also be arranged on the carrier 2 instead of on the carrier 1 or in each case half on the carrier 1 and the carrier 2 . To drive the projector arrangement 13 , a drive unit 15 , which is in operative connection with the axis 14 directly or via interposed transmission members (not shown), is fixedly arranged in or on the carrier 1 .

Fig. 4 zeigt einen Planetariumsprojektor, der nicht, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Kugelgestalt hat, sondern mit zwei exzentrisch an einem Mittelteil 16 angeordneten mechanischen Trä gern 1 und 2 ausgerüstet ist, wobei am Teil 1, um die Achse 14 drehbar und durch die An triebseinheit 15 antreibbar, die Projektoranordnung 13 angeordnet ist. Die Achsen AA, BB und CC schneiden sich, wie es weiter oben bereits dargelegt wurde, im Mittelpunkt M. Die Achse 14 der Projektoranordnung 13 ist so ausgerichtet, daß sie auf der Verbindungslinie Mittelpunkt M-Ekliptikpol EP liegt, also nicht mehr radial zu dem in Fig. 4 halbkugelförmig dargestellten Träger 1 mit dem Mittelpunkt E. Fig. 4 shows a planetarium projector, which, as shown in Fig. 3, does not have a spherical shape, but is equipped with two eccentrically arranged on a central part 16 mechanical carriers like 1 and 2 , the part 1 being rotatable about the axis 14 and can be driven by the drive unit 15 , the projector arrangement 13 is arranged. The axes AA, BB and CC intersect, as has already been explained above, in the center M. The axis 14 of the projector arrangement 13 is oriented such that it lies on the connecting line center M-ecliptic pole EP, that is to say no longer radially to that in Fig. 4 hemispherical support 1 shown with the center point E.

In der Fig. 5 ist eine erfindungsgemäße Projektoranordnung 13 für Äquator und Ekliptik und zugehörige Linien und Beschriftungen dargestellt, welcher auf der Achse 14 sitzt, die bei spielsweise in einem Lager 17 an oder im Träger 1 gelagert ist. Im Träger 1 ist ferner die mit der Achse 14 direkt oder über Getriebeelemente in Wirkverbindung stehende Antriebseinheit 15 fest angeordnet. Die Projektoranordnung 13 besitzt mehrere Teilprojektoren 18, von de nen jeder zur Projektion eines bestimmten Bildinhaltes dient und die in ihrer Position so an geordnet sind, daß sie einen lückenlosen Anschluß der projizierten Bildinhalte über eine Ringzone von 360° gewährleisten. Vorteilhaft, aber nicht zwingend, ist es, die einzelnen Teilprojektoren 18 von einer gemeinsamen zentralen Lichtquelle (nicht dargestellt) mit Licht zu versorgen.In FIG. 5, a projector arrangement according to the invention 13 for the equatorial and ecliptic and associated lines and labels is shown seated on the axis 14, which is stored at play, in a bearing 17 on or in the carrier 1. In the carrier 1 , the drive unit 15 , which is directly connected to the axle 14 or is operatively connected via gear elements, is also fixed. The projector arrangement 13 has a plurality of partial projectors 18 , each of which serves for the projection of a certain image content and which are arranged in their position in such a way that they ensure a seamless connection of the projected image contents over a ring zone of 360 °. It is advantageous, but not mandatory, to supply the individual partial projectors 18 with light from a common central light source (not shown).

In der Fig. 6 wird eine als Ringprojektor ausgebildete Projektoranordnung gezeigt, welche ei ne Beleuchtungsanordnung für ein zu projizierendes Dia 19 mit einer Lichtquelle 20 und ei ner Kondensoroptik 21, sowie eine Abbildungsanordnung mit einem festen optischen Sy stem 22 und einer als Reflektor ausgebildeten Ringlinse 23 umfaßt.In FIG. 6 designed as a ring projector projector arrangement is shown which ei ne lighting arrangement for a to be projected slide 19 with a light source 20 and ei ner condensing 21, and an imaging assembly with a fixed optical Sy stem 22 and a ring lens 23 designed as a reflector includes.

Die Ringlinse 23 besitzt eine reflektierende Oberfläche 24, die den Abbildungsstrahlengang zur Kuppelinnenfläche umlenkt und eine 360° umfassende Abbildung ermöglicht. Das Dia 19 mit dem zu projizierenden Bildinhalt ist vorteilhaft in einer Halterung 25 angeordnet, wel che direkt oder über Getriebeelemente 27 mit einem als Motor dienenden Antrieb 26 ver bunden ist, durch den die Halterung 25 zusammen mit dem darauf befindlichen Dia 19 um die optische Achse 28 des Ringprojektors gedreht werden kann. Dieser Ringprojektor ein schließlich des Antriebes 26 und der Getriebeelemente 27 ist im oder am mechanischen Trä ger 1 fest installiert und hat den Vorteil, daß nur noch die massearme Halterung 25 mit dem Dia 19 um die optische Achse 28 gedreht werden muß. Die mit der Drehachse des Dias 19 zusammenfallende optische Achse 28 muß auf der Verbindungsgeraden Mittelpunkt M- Ekliptikpol EP liegen.The ring lens 23 has a reflective surface 24 , which deflects the imaging beam path to the inner surface of the dome and enables 360 ° imaging. The slide 19 with the image content to be projected is advantageously arranged in a holder 25 , which is connected directly or via gear elements 27 with a motor 26 serving as a drive, through which the holder 25 together with the slide 19 located thereon about the optical axis 28 of the ring projector can be rotated. This ring projector finally the drive 26 and the gear elements 27 is permanently installed in or on the mechanical carrier 1 and has the advantage that only the low-mass holder 25 with the slide 19 has to be rotated about the optical axis 28 . The optical axis 28 coinciding with the axis of rotation of the slide 19 must lie on the connecting straight line center point M-ecliptic pole EP.

Durch die Anordnung des Ringprojektors ergibt sich ein weiterer Vorteil. Da der Mittenbe reich 29 der Ringlinse 23 für die Ringprojektion des Bildinhaltes nicht gebraucht wird, kann dieser Bereich 29 lichtdurchlässig ausgebildet sein und somit zusätzlich zur Projektion, z. B. des Ekliptikpols EP selbst, genutzt werden, welcher ja in dieser Richtung liegt.The arrangement of the ring projector gives another advantage. Since the Mittenbe area 29 of the ring lens 23 is not used for the ring projection of the image content, this area 29 can be made translucent and thus in addition to the projection, for. B. the ecliptic pole EP itself, which is in this direction.

In Fig. 7 ist eine am Träger 1 angesetzte Projektoranordnung 13 annähernd maßstabgerecht dargestellt, um die Größenverhältnisse bei einer zu realisierenden Projektoranordnung 13 zu den Sternprojektoren 3 und dem Träger 1 zu veranschaulichen (Maßstab etwa 1 : 2) und da mit die deutliche Verringerung des Aufwandes gegenüber der mechanischen und elektri schen Realisierung für die Gerätedrehung um eine vierte Achse zu demomstrieren. So betra gen z. B. der Durchmesser des Trägers in diesem Ausführungsbeispiel 1100 mm und der Durchmesser der Projektoranordnung 115 mm.In Fig. 7, a projector arrangement 13 attached to the carrier 1 is shown approximately to scale in order to illustrate the size relationships in a projector arrangement 13 to be realized with the star projectors 3 and the carrier 1 (scale approximately 1: 2) and thus with the significant reduction in the effort demomstrate compared to the mechanical and electrical implementation for rotating the device around a fourth axis. So amount to z. B. the diameter of the carrier in this embodiment 1100 mm and the diameter of the projector assembly 115 mm.

Die Projektoranordnung 13 besitzt ein Gehäuse 30, welches an einer Halterung 31 befestigt ist. Die Halterung 31 ist in einer im Träger 1 angeordneten Aufnahme 32 in Lagern 33 um die Achse M-EP drehbar gelagert, wobei diese Achse die Verbindungsgerade g gemäß Fig. 3 darstellt. Die Antriebseinheit 15 steht über ein Getriebe 34 mit der Halterung 31 in Wirk verbindung und bewirkt die Drehung der Projektoranordnung 13 um die Achse M-EP. Im Innern des Gehäuses 30 ist vorteilhaft eine zentrale Lichtquelle 35 vorgesehen, welche die Teilprojektoren 18 und 18' (z. B. für Äquator, Ekliptik, Gradnetzlinien und Beschriftungen) oder auch weitere Projektoren (nicht dargestellt) mit Licht versorgt. Die Teilprojektoren 18 und 18' müssen sich nicht diametral gegenüberstehen. Ihre optischen Achsen 37 und 38 müssen nur so gerichtet sein, daß einerseits mit dem ausgeleuchteten Bildfeld der beabsich tigte Bildinhalt wirklich erfaßt wird und andererseits das sie verlassende Licht (durch gestri chelte Linien 39; 40 in Fig. 7 gekennzeichnet) nicht durch die Fixsternprojektoren 3 oder an dere am Träger angeordnete Teile abgeschattet wird.The projector arrangement 13 has a housing 30 which is fastened to a holder 31 . The holder 31 is rotatably mounted in a holder 32 arranged in the carrier 1 in bearings 33 about the axis M-EP, this axis representing the connecting line g according to FIG. 3. The drive unit 15 is operatively connected via a gear 34 to the holder 31 and effects the rotation of the projector arrangement 13 about the axis M-EP. In the interior of the housing 30 , a central light source 35 is advantageously provided, which supplies the partial projectors 18 and 18 '(for example for the equator, ecliptic, degree network lines and inscriptions) or also other projectors (not shown) with light. The sub-projectors 18 and 18 'need not be diametrically opposed. Their optical axes 37 and 38 only have to be directed so that on the one hand, the intended image content is really captured with the illuminated image field and, on the other hand, the light leaving them (indicated by dashed lines 39 ; 40 in FIG. 7) not by the fixed star projectors 3 or shaded on the parts arranged on the carrier.

Der Planetariumsprojektors wird so in der Planetariumskuppel (nicht dargestellt) aufgestellt, daß sein Mittelpunkt M in oder in unmittelbarer Nähe des Mittelpunktes der Planetariums kuppel liegt.The planetarium projector is placed in the planetarium dome (not shown) that its center M is in or in the immediate vicinity of the center of the planetarium dome lies.

Claims

1.Device for representing the phenomena of precession movement in projection planetariums with at least one carrier which can be rotated about three axes which are arranged perpendicular to one another and intersect at a point, none of these axes being the precession axis running through the ecliptic pole and the carrier being equipped with fixed star projectors for Representation of the starry sky and with at least one projector arrangement for representing the equator, ecliptic, current celestial pole and associated graticule lines and labels, characterized in that at least one of two possible projector arrangements ( 13 ) on or in the at least one carrier ( 1 and / or 2 ) a straight line g is arranged which runs through the ecliptic pole (EP) and through the intersection (M) of the three mutually perpendicular axes (AA; BB; CC).

2. Device according to claim 1, characterized in that the at least one of two possible projector arrangements ( 13 ) on a in or on the support ( 1 ) mounted axis of rotation ( 14 ) is arranged in the through the intersection (M) and the ecliptic pole (EP) extending straight line (g) and the projector arrangement ( 13 ) can be rotated about this straight line g.

3. Device according to claim 2, characterized in that during the rotation of the carrier ( 1 ) about a virtual, by the simultaneous suitable combined use of the three mutually perpendicular axes (AA; BB; CC) real usable, connecting the ecliptic poles EP Axis for simulating the precession movement of the starry sky, the projector arrangement ( 13 ), which can be rotated about the straight line g, is rotated at the same rotational speed, but with the opposite direction of rotation as the carrier ( 1 ), for the spatial fixation of the projected image contents in the planetarium dome.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one projector arrangement ( 13 ) comprises one or more partial projectors ( 18 ) for the projection of fixed image content.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the partial projectors ( 18 ) are adjustable in a desired projection position.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the partial projectors ( 18 ) are arranged in a fixed spatial mutual position to one another in the at least one projector arrangement ( 13 ).

7. Device according to claim 1, characterized in that the at least one projector arrangement ( 13 ) is an all-round or panoramic projector, which is arranged in or on the carrier ( 1 ), the optical axis ( 28 ) of this projector in the by the ecliptic pole (EP) and straight line (g) passing through the intersection point M.

8. Device according to claim 1 and 7, characterized in that the outer optical member of the all-round or panoramic projector is a ring lens ( 23 ) which is provided with a reflective surface ( 24 ) or with reflective surface parts.

9. Device according to claim 8, characterized in that the ring lens ( 23 ) has a free central opening or a central area ( 29 ) through which the ecliptic pole (EP) itself can be projected.

10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the slide ( 19 ) or object to be projected from the respective all-round or panoramic projector is provided in or on the respective carrier ( 1 ) receiving these projectors and that this slide ( 19 ) is arranged in a holder 25 which can be rotated about the optical axis ( 28 ) of the all-round or panoramic projector by a drive or motor ( 26 ) arranged in the carrier ( 1 ).

11. The device according to claim 10, characterized in that for the fixed fixing of the projected image contents in the planetarium dome, the holder ( 25 ) with the slide ( 19 ) is rotated with the same, but in the opposite direction of rotation speed as the carrier ( 1 ).

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 1 ) is designed as a star ball.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the intersection (M) of the three axes (AA; BB; CC) in the center of the Planetarium dome or is positioned in the vicinity.