JP2003262915A - Fixed star projector - Google Patents

Fixed star projector

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JP2003262915A
JP2003262915A JP2002065369A JP2002065369A JP2003262915A JP 2003262915 A JP2003262915 A JP 2003262915A JP 2002065369 A JP2002065369 A JP 2002065369A JP 2002065369 A JP2002065369 A JP 2002065369A JP 2003262915 A JP2003262915 A JP 2003262915A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixed star projector which can downsize a fixed star globe, can decrease the ineffective luminous fluxes leaking outside projection units, can improve the utilization efficiency of luminous fluxes, and can arbitrarily turn stars to be projected on and off over the entire surface or in a specific range and can change their brightness without changing the light quantity of a light source lamp. <P>SOLUTION: The light source lamp 5 with a mirror is lighted by a power source device 11 for a light source. The exit light thereof is reflected perpendicularly by the mirror 6 and is made incident through a focal position 13 on the interior of the fixed start globe 7. Part of the rays is refracted by a concave lens 9 having negative reflecting power and illuminates the projection units 2a, 2b, 2e, and 2f existing on the side opposite to the incident direction of the rays. The other rays are reflected by a convex mirror 10 having a hole at its center and illuminates the projection units 2c and 2d existing on the incident direction side of the rays. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラネタリウムな
どに用いられる恒星投影機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a star projector used for planetarium and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラネタリウムで恒星を半球状のドーム
スクリーン上に投影する際には、例えば図5に示すよう
な従来技術による恒星投影装置42が知られている。半
球状の恒星投影球の中心には光源ランプ43が配置さ
れ、その周りを投影ユニット41a〜41eが光源ラン
プ43を囲むように取り付けられている。
2. Description of the Related Art When projecting a star on a hemispherical dome screen with a planetarium, a conventional star projection device 42 as shown in FIG. 5 is known. A light source lamp 43 is arranged at the center of a hemispherical star projection sphere, and projection units 41a to 41e are attached around the light source lamp 43 so as to surround the light source lamp 43.

【0003】投影ユニットは、図6に示すような構成に
なっている。光源の出射光線はコンデンサーレンズ51
および遮光性の膜に実際の恒星に相当する微細な透過孔
を有する投影原板50を通り、投影レンズ52によっ
て、ある定められた範囲の星野を投影する。全天を複
数、例えば32の投影面に分割し、そのうちの半分の1
6面あるいはそれ以上の数にあたる投影原板を包含する
投影ユニットが、投影面に相当する取り付け角度で取り
付けられている。このような恒星投影球によると、複数
の投影ユニット41から投影された星野をあたかも一様
につながった星空のように再現することができる。
The projection unit is constructed as shown in FIG. The light emitted from the light source is the condenser lens 51.
Then, a projection original plate 50 having fine transmission holes corresponding to an actual star is passed through a light-shielding film, and a projection lens 52 projects a star field in a predetermined range. Divide the whole sky into multiple projection planes, for example 32
A projection unit including projection original plates corresponding to six surfaces or more is mounted at a mounting angle corresponding to the projection surface. According to such a star projection sphere, the star field projected from the plurality of projection units 41 can be reproduced as if the starry sky was uniformly connected.

【0004】恒星投影球をたとえば図7のように組みた
て、日周回転軸44を観測地の緯度に等しい角度に傾け
ると、その観測地の星空を再現することができる。ま
た、日周回転軸44の周りに恒星投影球を回転させる
と、星空の日周運動および経度の変化が再現できる。
By constructing a star projection sphere as shown in FIG. 7 and inclining the daily rotation axis 44 at an angle equal to the latitude of the observing site, the starry sky of the observing site can be reproduced. Further, when the star projection sphere is rotated around the diurnal rotation axis 44, the diurnal motion of the starry sky and changes in longitude can be reproduced.

【0005】図8は恒星投影球を2つ対向して組み合わ
せた従来技術の例である。それぞれ南天と北天の星野に
相当する投影原板を包含した恒星投影球47,48を組
み合わせることにより、南天と北天を合わせた全天の星
野を再現することができる。さらに、日周回転軸44を
中心に回転させると、星空の日周運動および経度の変化
が、また緯度変換軸45を中心に回転させると、設定さ
れた観測地の緯度の変化を再現することができる。64
は地平線下遮光用の遮光半球であり、水平面以下の床な
どに星が映らないようにする役目を果たす。
FIG. 8 shows an example of a conventional technique in which two star projection spheres are combined so as to face each other. By combining the star projection spheres 47 and 48 that include projection original plates corresponding to the southern and northern heavenly fields, respectively, it is possible to reproduce the entire heavenly starfield that combines the southern and northern heavens. Furthermore, rotating the diurnal rotation axis 44 as the center will reproduce the diurnal motion of the starry sky and changes in longitude, and rotating the diurnal rotation axis 45 as the center will reproduce changes in the latitude of the set observation site. You can 64
Is a light-shielding hemisphere for shading below the horizon, which serves to prevent stars from being reflected on floors below the horizontal plane.

【0006】図9は各投影ユニットに取りつけられた公
知の地平線下遮光装置の一例を示す図である。投影レン
ズ52を覆うように取り付けられた遮光半球64が、ベ
アリング65によって光軸66を中心として、またベア
リング68によって軸67を中心として自由に回転でき
るように保持されている。遮光半球64の一部にはおも
り69が取り付けられており、この働きで、遮光半球は
常に水平位を保ち、投影レンズ52から出射する光線の
うち、水平より下方向に向かう光を遮断する。これによ
り、床や壁に星が映ることを防止できる。
FIG. 9 is a view showing an example of a publicly known horizon-bottom shading device attached to each projection unit. A light-shielding hemisphere 64 mounted so as to cover the projection lens 52 is held by a bearing 65 so as to be freely rotatable about an optical axis 66 and a bearing 68 about an axis 67. A weight 69 is attached to a part of the light-shielding hemisphere 64. By this function, the light-shielding hemisphere always keeps the horizontal position, and blocks the light rays emitted from the projection lens 52 that are directed downward from the horizontal. This can prevent stars from being reflected on the floor or walls.

【0007】図10は、恒星投影機全体を被いで囲むこ
とにより図9と同様の効果を得る公知の遮光装置の他の
例を示す図である。遮光板60は、多数枚重ねられ、水
平よりも上方向に向かう光のみ通すように取り付けられ
ている。これにより、床や壁に星が映ることを防ぐこと
ができる。
FIG. 10 is a diagram showing another example of a known shading device that obtains the same effect as that of FIG. 9 by surrounding the entire star projector with a cover. A large number of light-shielding plates 60 are stacked and attached so that only light directed upward from the horizontal can pass through. This can prevent the stars from being reflected on the floor or walls.

【0008】図11は、投影ユニットで投影される恒星
像の輝度を向上させる従来技術の例を示す図である。光
源から出射した光線をコンデンサーレンズ53で受け、
複数の光ファイバから成る光ファイバ束54の端面に集
光させる。各々の光ファイバの反対側の端面の位置を、
投影原板の透過孔にそれぞれ一致させ、図6の従来技術
よりも効率良く透過孔に光線を導くことにより、投影像
の輝度を向上させている。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a conventional technique for improving the brightness of a star image projected by the projection unit. The light rays emitted from the light source are received by the condenser lens 53,
The light is focused on the end face of the optical fiber bundle 54 composed of a plurality of optical fibers. The position of the opposite end face of each optical fiber,
The brightness of the projected image is improved by matching the transmission holes of the original projection plate with each other and guiding the light rays to the transmission holes more efficiently than in the prior art of FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術によ
る恒星投影装置では、投影される恒星像を出来るだけ明
るくするために強力な光源を用いる必要があるが、例え
ばハロゲンランプ等の光源は強い発熱も伴い、光源を十
分冷却することが必要となる。しかしながら、恒星球の
内部は容積が限られた空間であり、また光源からの漏れ
を防ぐためには大きな冷却口をむやみに設けることがで
きず、恒星球内部の発熱を抑えることが困難となってい
た。また、そのために大きなワット数の光源を用いるこ
とができず、恒星像の輝度を十分に上げることができな
かった。さらに発熱による温度上昇で光源および投影ユ
ニットが損傷を受けることを防ぐためには恒星投影球を
ある程度大きくする必要が生じ、恒星投影球の小形化の
妨げとなっていた。
In these star projection devices according to the prior art, it is necessary to use a powerful light source in order to make the projected star image as bright as possible. For example, a light source such as a halogen lamp generates a strong heat. Accordingly, it is necessary to sufficiently cool the light source. However, the inside of the stellar sphere is a space with a limited volume, and in order to prevent leakage from the light source, it is impossible to unnecessarily provide a large cooling port, and it is difficult to suppress heat generation inside the stellar sphere. It was Moreover, because of this, a large wattage light source could not be used, and the brightness of the star image could not be sufficiently increased. Further, in order to prevent the light source and the projection unit from being damaged by the temperature rise due to heat generation, it is necessary to make the star projection sphere large to some extent, which hinders the miniaturization of the star projection sphere.

【0010】従来技術では、光源の出射光のうち、投影
ユニットに入射することなく無効となる光束が大きな割
合を占め、投影機の効率低下を招き光量の低下となるた
め大ワット数の電球を必要とし、このような理由からも
投影機の小形化を妨げる原因となっていた。さらには、
ハロゲンランプなどの光源ランプには寿命が存在するた
め、定期的に交換が可能な構造としなければならない
が、従来技術では光源ランプが恒星球中心に置かれるた
め、光源ランプを容易かつ安全に交換できるような構造
とすることに設計上の制約があり、投影装置の小形化や
コストダウンに制約を生じていた。
In the prior art, a large proportion of the light emitted from the light source is the light flux that is not made incident on the projection unit, resulting in a decrease in projector efficiency and a decrease in light quantity. It was necessary, and for this reason also hindered the downsizing of the projector. Moreover,
Since light source lamps such as halogen lamps have a limited lifespan, it must be constructed so that they can be replaced periodically.In the conventional technology, the light source lamp is placed in the center of the stellar sphere, so it is easy and safe to replace it. There was a design constraint in making such a structure possible, and there were constraints in downsizing and cost reduction of the projection apparatus.

【0011】図11の従来技術で恒星の輝度を向上させ
た場合、投影原板上にランダムに配置される透過孔に恒
星の数に匹敵する光ファイバを一致させて接続しなけれ
ばならないため、製造コストがかかり、製品全体のコス
トアップの原因となる問題が生じていた。また、図8に
示すように、全天の恒星を投影するように組みたてる
と、光源が回転体の内部に収納されるため、光源に電力
を送るためにスリップリング等の部品を必要とし、コス
トアップになるのみならず、スリップリングの接点が磨
耗部品となるため、メンテナンスが必要になるなどの問
題点を生じていた。
When the brightness of a star is improved by the conventional technique shown in FIG. 11, it is necessary to connect the transmission holes randomly arranged on the projection original plate with the optical fibers of which the number is equal to the number of the stars. There has been a problem that the cost is high and the cost of the entire product is increased. Further, as shown in FIG. 8, when the light source is assembled so as to project all-sky stars, the light source is housed inside the rotating body, so parts such as a slip ring are required to send power to the light source. However, not only the cost is increased, but also the contact of the slip ring becomes a worn part, which causes a problem that maintenance is required.

【0012】つぎに図7や図8のような従来技術では、
光源として電源電圧を変えることによりゼロから100
%まで任意の範囲で調光が可能なハロゲンランプが多く
用いられてきたが、ハロゲンランプはメタルハライドラ
ンプなどの放電ランプと比較して効率や色温度などの面
で劣り、リアルで明るい恒星像を再現することができな
いでいた。プラネタリウムの恒星投影装置では、さまざ
まな演出に応じて恒星の明るさをゼロから100%まで
スムースに可変できることが必要となるが、メタルハラ
イドランプなどの放電ランプは、原理的にその光量をゼ
ロから100%までスムースに変化させることが困難で
ある。プラネタリウム用の光源として用いる場合は、調
光のために各投影レンズにシャッタや絞りなどの機構を
装着するなどの必要があり、投影装置のコストアップの
原因となっていた。
Next, in the prior art as shown in FIGS. 7 and 8,
From zero to 100 by changing the power supply voltage as a light source
%, Halogen lamps that can control light in an arbitrary range have been widely used, but halogen lamps are inferior in terms of efficiency and color temperature compared to discharge lamps such as metal halide lamps, and produce a real bright star image. I couldn't reproduce it. In planetarium stellar projection devices, it is necessary to be able to smoothly change the brightness of the star from zero to 100% according to various effects, but in principle, discharge lamps such as metal halide lamps have a light intensity of zero to 100%. It is difficult to change smoothly up to%. When used as a light source for a planetarium, it is necessary to equip each projection lens with a mechanism such as a shutter and a diaphragm for dimming, which causes a cost increase of the projection apparatus.

【0013】また、図8のような従来技術では、床や壁
に星が映らないようにするため、図9に示すような特別
なシャッタ装置を各レンズに取りつける必要があった。
しかしながら、装置のコストアップや、誤作動、メンテ
ナンス性などの問題を生じていた。さらに図10のよう
な装置では、覆いが投影機全体を囲むために装置全体が
かさばり、運搬性などに障害があり、デザインにも制約
が生じていた。本発明の目的は以上の従来技術の問題点
を解決することができる恒星投影機を提供することにあ
る。
Further, in the prior art as shown in FIG. 8, it is necessary to attach a special shutter device as shown in FIG. 9 to each lens in order to prevent stars from being reflected on the floor or walls.
However, there have been problems such as an increase in the cost of the device, malfunction, and maintainability. Further, in the device as shown in FIG. 10, since the cover surrounds the entire projector, the entire device is bulky, and there is an obstacle in transportability, and the design is restricted. It is an object of the present invention to provide a star projector capable of solving the above problems of the prior art.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による恒星投影機は、複数の投影ユニットを含
む恒星投影球によって星空を分割投映するプラネタリウ
ムにおける星空の恒星投影機において、前記恒星投影球
の外部に置いた光源からの射出光線を、中空回転軸を通
じて恒星投影球の内部に導き、前記恒星投影球の中心付
近に配置した負の屈折力を持つレンズまたは凸面を有す
る反射鏡よりなる光学ユニットにより光線を屈折または
反射させることによって発散光を作り、前記発散光の各
光線方向を前記複数の投影ユニットの光軸に一致させ星
野投影面に一様に照明するように構成されている。本発
明は上記恒星投影機において、前記恒星投影球の中心付
近に配置した負の屈折力を持つレンズまたは凸面を有す
る反射鏡の表面を、複数の平面または曲面で構成し、こ
れらの面で発散させられる発散光の各光線方向を前記各
投影ユニットが存在する方向にのみ導くように前記レン
ズまたは反射鏡と前記各投影ユニットを配置することに
より各投影ユニットに効率的に光線を導くように構成さ
れている。本発明は上記恒星投影機において、前記恒星
投影球の回転軸と直交し、恒星投影球を傾ける作用を持
つ回転軸中を通じて光源からの射出光線を導き、ミラー
またはプリズムを用いて恒星投影球の回転軸中心に導
き、各投影ユニットに効率的に光を導くように構成され
ている。本発明は、上記恒星投影機において、前記恒星
投影機を2組対向して組み合わせることにより、回転軸
による投影死角を解消し、全天をくまなく投影するよう
に構成されている。本発明は上記恒星投影機において、
前記光源からの光路中に光学濃度を可変できる調光素子
を配置し、恒星の投影光度を変化させることを可能に構
成されている。本発明における前記調光素子は、任意の
パターンで濃度もしくは透過率を可変できるか、または
任意のパターンで反射率もしくは反射角を可変できる素
子であり、恒星の投影光度を任意のパターンで変化させ
ることを可能に構成されている。本発明における前記調
光素子は、液晶素子,可動シャッタまたはDMD(ディ
ジタル・マイクロ・デバイス)素子で構成される。
In order to achieve the above object, a star projector according to the present invention is a star projector for a starry sky in a planetarium for projecting a starry sky by a star projection sphere including a plurality of projection units. A light ray emitted from a light source placed outside the projection sphere is guided to the inside of the star projection sphere through a hollow rotation axis, and a lens having a negative refractive power or a reflector having a convex surface is arranged near the center of the star projection sphere. Divergent light is made by refracting or reflecting light rays by the optical unit, and each ray direction of the divergent light is made to coincide with the optical axis of the plurality of projection units so as to illuminate the star plane projection surface uniformly. There is. The present invention is the above star projector, wherein the surface of a lens having a negative refractive power or a reflecting mirror having a convex surface arranged near the center of the star projection sphere is constituted by a plurality of flat surfaces or curved surfaces, and divergence occurs at these surfaces. By arranging the lens or reflecting mirror and the projection units so that the respective light beams of the divergent light can be guided only in the direction in which the projection units exist, the light beams are efficiently guided to the projection units. Has been done. The present invention, in the above-mentioned stellar projector, directs an emitted light beam from a light source through a rotation axis that is orthogonal to the rotation axis of the stellar projection sphere and has a function of tilting the stellar projection sphere, and uses a mirror or prism to It is configured to guide light to the center of the rotation axis and efficiently guide light to each projection unit. The present invention is configured such that, in the above star projector, two sets of the star projectors are opposed to each other and are combined to eliminate the projection dead angle due to the rotation axis and to project the whole sky. The present invention, in the above star projector,
A dimming element capable of varying the optical density is arranged in the optical path from the light source to change the projected luminous intensity of a star. The light control element in the present invention is an element that can change the density or the transmittance in any pattern, or can change the reflectance or the reflection angle in any pattern, and changes the projected luminous intensity of a star in any pattern. It is configured to be possible. The light control element in the present invention is composed of a liquid crystal element, a movable shutter or a DMD (digital micro device) element.

【0015】すなわち、光源ランプを恒星投影球の外部
に設置し、これからの出射光をミラーやプリズム等の光
学部品を用いて恒星球の内部に導き、この光線を負の屈
折力を持つ凹レンズまたは凸面鏡から成る光学素子を用
いて屈折、反射させることにより、あたかも恒星投影球
の中心に光源が設置されているのと同様に、各投影ユニ
ットに光線を導くようにしたことを特徴とする。また、
上記の凹レンズおよび凸面鏡を、一様な曲面だけでな
く、複数の平面または曲面の集合で構成することによ
り、投影ユニット外に漏れる無効な光束を減少させ、光
束の利用効率を向上させたことを特徴とする。さらに、
光源ランプの光量を変化させることなく、投影される星
を全面または特定範囲でオンオフしたり明るさを任意に
可変させるため、光源ランプの出射光路中に透過率を可
変できる素子もしくはシャッターを挿入したことを特徴
とする。
That is, the light source lamp is installed outside the star projection sphere, and the emitted light from this is guided inside the star sphere using optical parts such as mirrors and prisms. By refracting and reflecting using an optical element composed of a convex mirror, a light beam is guided to each projection unit as if the light source is installed at the center of the star projection sphere. Also,
By constructing the concave lens and the convex mirror with not only a uniform curved surface but also a plurality of flat surfaces or curved surfaces, it is possible to reduce the invalid light flux leaking out of the projection unit and improve the light flux utilization efficiency. Characterize. further,
An element or shutter that can change the transmittance is inserted in the exit light path of the light source lamp to turn on / off the projected stars on the entire surface or in a specific range and change the brightness arbitrarily without changing the light intensity of the light source lamp. It is characterized by having done.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図1は、本発明による恒星
投影機の第1の実施の形態を示す概略図である。ミラー
付光源ランプ5は、光源用電源装置11により点灯され
る。この出射光はミラー6により直角に反射され、焦点
位置13を経て、恒星投影球7の内部に入射する。この
光線の一部は、負の屈折力を持つ凹レンズ9により屈折
され、光線入射方向と反対側に位置する投影ユニット2
a,2b,2eおよび2fを照明する。一方、他の光線
は中央に孔を持った凸面鏡10により反射され、光線入
射方向側に位置する投影ユニット2cおよび2dを照明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a star projector according to the present invention. The light source lamp 5 with a mirror is turned on by the power source device 11 for the light source. The emitted light is reflected at a right angle by the mirror 6, passes through the focal point position 13 and enters the star projection sphere 7. A part of this ray is refracted by the concave lens 9 having a negative refracting power, and the projection unit 2 located on the side opposite to the ray incident direction.
Illuminate a, 2b, 2e and 2f. On the other hand, the other light rays are reflected by the convex mirror 10 having a hole in the center and illuminate the projection units 2c and 2d located on the light ray incident direction side.

【0017】8は光線の透過、非透過を制御できるシャ
ッタまたは一様に光線の透過率を変化させることができ
る調光素子(以下、「調光素子等」という)であり、制
御回路12によりコントロールされる。これを入射光路
中に挿入することにより、ミラー付き光源ランプ5には
変化を与えずに、恒星投影像をオンオフしたり、明るさ
を可変することができる。
Reference numeral 8 denotes a shutter capable of controlling transmission / non-transmission of light rays or a light control element (hereinafter referred to as “light control element etc.”) capable of uniformly changing the light transmittance. Controlled. By inserting this into the incident optical path, the star projection image can be turned on / off and the brightness can be changed without changing the light source lamp 5 with a mirror.

【0018】また、調光素子を任意の遮光パターンを作
り出せるもの、例えば、透過型ディスプレイに用いられ
るような、任意の遮光パターンを作り出せるマトリック
ス形の液晶素子を用いることができる。このマトリック
ス形の液晶素子を光軸上で焦点位置13から適度に離し
た位置に設置し、液晶素子の遮光パターンを適度にコン
トロールすることにより任意の範囲の恒星のみを遮光す
ることが可能となる。この液晶素子を用いることによ
り、例えば地平線の下に隠れて本来は投影したくない範
囲の恒星を消したり、または星空に何らかの映像を重ね
合せて投影する際に、映像と重なる部分の恒星のみを消
すこと等が可能となる。調光素子等としてその他に可動
シャッター,DMD素子を用いることができる。
Further, it is possible to use a light control element capable of producing an arbitrary light-shielding pattern, for example, a matrix type liquid crystal element capable of producing an arbitrary light-shielding pattern such as used in a transmissive display. It is possible to block only the stars in an arbitrary range by installing this matrix type liquid crystal element at a position on the optical axis that is appropriately separated from the focal point position 13 and controlling the light blocking pattern of the liquid crystal element appropriately. . By using this liquid crystal element, for example, you can hide the stars in the area that you do not want to project by hiding under the horizon, or when superimposing some image on the starry sky, project only the part of the star that overlaps the image. It can be erased. In addition, a movable shutter or DMD element can be used as the light control element.

【0019】図1の実施の形態は、恒星球7の中心に配
置する発散のための光学系として凹レンズと凸面鏡を組
み合わせた例を示したが、凹レンズのみ、または凸面鏡
のみで構成してもよい。凹レンズのみで構成する場合に
は、図1の凸面鏡で光が反射して届く位置まで屈折光が
達するように凹レンズの屈折率を広げるようにすれば良
い。また、凸面鏡のみで構成する場合には反対に図1の
凹レンズで光が屈折して届く位置まで反射光が達するよ
うに凸面鏡の反射面を広角にし、かつ設置角度を調整す
れば良い。
Although the embodiment of FIG. 1 shows an example in which a concave lens and a convex mirror are combined as an optical system for divergence arranged at the center of the star sphere 7, it may be constituted by only a concave lens or only a convex mirror. . When only the concave lens is used, the refractive index of the concave lens may be expanded so that the refracted light reaches the position where the light is reflected by the convex mirror in FIG. On the other hand, in the case of only the convex mirror, the reflecting surface of the convex mirror may be wide-angled and the installation angle may be adjusted so that the reflected light reaches the position where the light is refracted by the concave lens in FIG.

【0020】本発明は、光源ランプがほぼ固定位置にあ
るから、電源装置11との接続にはスリップリングなど
を必要とせず直接電線で接続する構成を採用することが
できる。また、光源ランプは恒星球の外に配置されるか
ら、恒星球内部の発熱量は従来例に比べて遥かに少ない
ものとなり、恒星球の小形化が実現できる。さらに恒星
球内部の冷却のため大きな冷却口を設ける必要がなく、
遮光も簡便となる。さらには光源ランプはほぼ固定され
た位置に配置されるから、光源ランプの冷却が容易とな
るだけでなく交換などのメンテナンス作業性も改善され
る。
In the present invention, since the light source lamp is located at a substantially fixed position, a slip ring or the like is not required for connection with the power supply device 11, and a structure in which the light source lamp is directly connected by an electric wire can be adopted. Further, since the light source lamp is arranged outside the stellar sphere, the amount of heat generated inside the stellar sphere is much smaller than that of the conventional example, and the size of the stellar sphere can be reduced. Furthermore, it is not necessary to provide a large cooling port for cooling the inside of the star sphere,
Shading is also simple. Further, since the light source lamp is arranged at a substantially fixed position, not only the light source lamp can be cooled easily, but also maintenance workability such as replacement is improved.

【0021】図2は、本発明による恒星投影機の第2の
実施の形態を示す概略図である。この実施の形態は北天
恒星球と南天恒星球の2つを組み込んだものである。電
源装置21aで点灯されるミラー付光源ランプ15aの
出射光は、制御装置22aで制御される調光素子18a
を通り、凹レンズ31aで出射角を調整された後、ミラ
ー32aでほぼ直角に反射する。さらにプリズム33a
で角度を修正された後、負の屈折力を持つレンズ19a
により発散すなわち出射角を拡げられ、北天恒星球34
a内の投影ユニット23a,23b,23cおよび23
dを照明する。一方、15aに対する位置にあるミラー
付光源ランプ15bの出射光は同様にして南天恒星球3
4b内の投影ユニット24a,24b,24cおよび2
4dを照明する。これにより、全天をほとんど死角なく
恒星を投影することができる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the star projector according to the present invention. This embodiment incorporates two northern star spheres and a southern star sphere. Light emitted from the mirror-equipped light source lamp 15a turned on by the power supply device 21a is controlled by the control device 22a.
After passing through, the exit angle is adjusted by the concave lens 31a, and the light is reflected by the mirror 32a at a substantially right angle. Further prism 33a
After the angle is corrected by, the lens 19a having a negative refractive power
The divergence, that is, the exit angle is expanded by the
Projection units 23a, 23b, 23c and 23 in a
Illuminate d. On the other hand, the light emitted from the mirror-equipped light source lamp 15b, which is located at a position relative to 15a, is similarly emitted from the south star sphere 3
Projection units 24a, 24b, 24c and 2 in 4b
Illuminate 4d. As a result, stars can be projected on the whole sky with almost no blind spots.

【0022】北天恒星球と南天恒星球を共に日周軸4を
中心に回転させれば星空の日周運動が、緯度軸3を中心
に回転させれば緯度の変化を再現することができる。調
光素子18aおよび18bを、任意の遮光パターンを作
り出せる、たとえば透過形液晶パネルを用いれば、第1
の実施の形態と同様に、地平線下の星を遮断したり、特
定範囲の恒星のみを消すことなどが可能になることはも
ちろんである。
By rotating both the northern and southern star spheres around the diurnal axis 4, the diurnal motion of the starry sky can be reproduced, and by rotating around the latitudinal axis 3, the change in latitude can be reproduced. . If the light control elements 18a and 18b can form an arbitrary light-shielding pattern, for example, if a transmissive liquid crystal panel is used,
Of course, it is possible to block the stars below the horizon and to erase only the stars in a specific range, as in the above embodiment.

【0023】図3は、第1の実施の形態1および2にお
いて、負の屈折力を持つレンズ9ならびに19aおよび
19bの表面を一様な曲面でなく、複数の曲面39a〜
39jで構成した凹レンズ系の外観図である。凹レンズ
系の光軸から外に向かって屈折率が大きくなるように表
面がカットされている。各カット面は曲面でなく、平面
であっても良い。
FIG. 3 shows that in the first and second embodiments, the surfaces of the lenses 9 and 19a and 19b having negative refracting power are not a uniform curved surface but a plurality of curved surfaces 39a to 39a.
It is an external view of the concave lens system comprised by 39j. The surface is cut so that the refractive index increases outward from the optical axis of the concave lens system. Each cut surface may be a flat surface instead of a curved surface.

【0024】図4は図3の凹レンズを用いた恒星球の一
部断面図である。光源側からの入射光束35は、多面レ
ンズ36に入射し、出射構成面37a,37bおよび3
7cを経て投影ユニット38a,38bおよび38cに
ぞれぞれ入射する。このとき投影ユニット38a,38
bおよび38cと出射構成面37a,37bおよび37
cの位置関係を適切に保つことにより、出射構成面37
a,37bおよび37cを通った光は、単一曲面のレン
ズを使った場合より高い比率で投影ユニットに入射す
る。このような構成により従来問題となっていた光束の
ロスが大幅に低減し、輝度を向上させるとともに必要ラ
ンプ電力を低減することができる。図3および図4では
発散光学系として負の屈折力を持つレンズについて多面
レンズを採用する例を説明したが、同様の原理により、
凸面鏡の表面を複数の面で構成したものと同じ効果が得
られるのはもちろんである。
FIG. 4 is a partial sectional view of a star sphere using the concave lens of FIG. An incident light flux 35 from the light source side is incident on the multifaceted lens 36, and exit surface 37a, 37b and 3 are formed.
After 7c, the light enters the projection units 38a, 38b and 38c, respectively. At this time, the projection units 38a, 38
b and 38c and the emitting surface 37a, 37b and 37
By properly maintaining the positional relationship of c, the emission component surface 37
Light that has passed through a, 37b and 37c is incident on the projection unit at a higher rate than if a single curved lens were used. With such a configuration, the loss of luminous flux, which has been a problem in the past, can be significantly reduced, the brightness can be improved, and the required lamp power can be reduced. In FIGS. 3 and 4, an example in which a polyhedral lens is used as a lens having a negative refractive power as a divergence optical system has been described.
Of course, the same effect as that obtained by forming the surface of the convex mirror by a plurality of surfaces can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
従来技術のように恒星球内部に光源を配置してもよいの
で、恒星球を従来例に比べ大幅に小形化することが可能
になる。また、恒星球の外部に光源ランプを配置するた
め光源ランプの冷却が容易になったのみならず、ランプ
の交換やメンテナンスが簡単になるという効果がある。
さらに、従来例では光源に広い配光特性を必要としたた
め、使用できる光源の種類がきわめて限られていたが、
本発明によれば、光源ランプの光量を変化させずに調光
することを容易に行えるようにしたので、調光が難しい
ためプラネタリウムへの応用が限られていた放電ランプ
を容易に採用することが可能となる。さらには、一方に
出射光を放射する光源を用いることができるので、例え
ば近年液晶プロジェクタ用などに普及し、市場拡大に伴
いコストダウンと性能向上の著しい、プロジェクタ用メ
タルハライドランプや高圧水銀ランプなどを使用するこ
とが可能となり、設計の自由度の向上や光源ランプのコ
ストダウン、調達性の向上、および輝度向上の道が開け
る。
As described above, according to the present invention,
Since the light source may be arranged inside the star sphere as in the prior art, the star sphere can be made much smaller than the conventional example. Further, since the light source lamp is arranged outside the star sphere, not only the light source lamp can be easily cooled, but also replacement and maintenance of the lamp are facilitated.
Furthermore, in the conventional example, since the light source needed a wide light distribution characteristic, the type of light source that could be used was extremely limited.
According to the present invention, since it is possible to easily perform dimming without changing the light amount of the light source lamp, it is difficult to dimming, so that it is easy to adopt a discharge lamp whose application to the planetarium is limited. Is possible. Furthermore, since a light source that emits emitted light can be used for one side, for example, metal halide lamps for projectors, high-pressure mercury lamps, etc., which have become popular for liquid crystal projectors in recent years, and whose cost and performance are significantly improved with the expansion of the market. It will be possible to use it, and open the way to increase the degree of freedom in design, reduce the cost of light source lamps, improve procurement, and improve brightness.

【0026】また本発明によれば、従来と異なり複雑な
機械式のシャッタ機構やサイズがかさむ覆いを用いずに
地平線下の星を遮光できるため、機械式シャッタに比べ
て低コストで、覆いを用いる方法に比べて装置をコンパ
クト化することができる。
Further, according to the present invention, the stars under the horizon can be shielded from light without using a complicated mechanical shutter mechanism or a cover having a large size unlike the conventional one, so that the cover can be manufactured at a lower cost than the mechanical shutter. The device can be made more compact than the method used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による恒星投影機の第1の実施の形態を
示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a star projector according to the present invention.

【図2】本発明による恒星投影機の第2の実施の形態を
示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of a star projector according to the present invention.

【図3】負の屈折率を持つレンズの表面形状の一例を示
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a surface shape of a lens having a negative refractive index.

【図4】図3のレンズを適用した状態を示す部分概略図
である。
FIG. 4 is a partial schematic view showing a state where the lens of FIG. 3 is applied.

【図5】従来の恒星投影装置の一例を説明するための部
分概略図である。
FIG. 5 is a partial schematic diagram for explaining an example of a conventional star projection device.

【図6】投影ユニットの構造を説明するための断面図で
ある。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the structure of the projection unit.

【図7】図5の恒星投影装置の組立例を示す概略図であ
る。
FIG. 7 is a schematic view showing an example of assembly of the star projection device of FIG.

【図8】従来の恒星投影装置の他の例を説明するための
部分概略図で、恒星投影球を2つ対向して組み合わせた
ものである。
FIG. 8 is a partial schematic view for explaining another example of a conventional star projection device, which is a combination of two star projection spheres facing each other.

【図9】投影ユニットの他の構造を説明するための断面
図で、光線導入に光ファイバを用いた例である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining another structure of the projection unit, which is an example in which an optical fiber is used for introducing a light beam.

【図10】各投影ユニットに取り付けられる従来の地平
線下遮光装置の一例を示す概略図である。
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a conventional under-horizontal light shielding device attached to each projection unit.

【図11】従来の地平線下遮光装置の他の例を示す概略
図である。
FIG. 11 is a schematic view showing another example of a conventional horizon under-light shielding device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2a〜2f,23a〜23d,24a〜24d,38a
〜38b 投影ユニット 4 日周軸 5,15a,15b ミラー付光源ランプ 6,32a,32b ミラー 7 恒星球 8 調光素子等 9,31a,31b 凹レンズ 10 凸面鏡 11 光源用電源装置 12 制御回路 13 焦点位置 18a,18b 調光素子 19a,36 レンズ 21a,21b 電源装置 22a,22b 制御装置 33a,33b プリズム 34a 北天恒星球 34b 南天恒星球 35 光束 37a〜37c,39a〜39j 出射構成面
2a to 2f, 23a to 23d, 24a to 24d, 38a
˜38b Projection unit 4 Diurnal axis 5, 15a, 15b Mirror light source lamp 6, 32a, 32b Mirror 7 Stellar sphere 8 Dimmer element 9, 31a, 31b Concave lens 10 Convex mirror 11 Power source device for light source 12 Control circuit 13 Focus position 18a, 18b Dimmer element 19a, 36 Lens 21a, 21b Power supply device 22a, 22b Control device 33a, 33b Prism 34a Northern star sphere 34b South star sphere 35 Luminous flux 37a-37c, 39a-39j Emission configuration surface

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の投影ユニットを含む恒星投影球に
よって星空を分割投映するプラネタリウムにおける星空
の恒星投影機において、 前記恒星投影球の外部に置いた光源からの射出光線を、
中空回転軸を通じて恒星投影球の内部に導き、 前記恒星投影球の中心付近に配置した負の屈折力を持つ
レンズまたは凸面を有する反射鏡よりなる光学ユニット
により光線を屈折または反射させることによって発散光
を作り、 前記発散光の各光線方向を前記複数の投影ユニットの光
軸に一致させ星野投影面に一様に照明するように構成し
たことを特徴とする恒星投影機。
1. A star projector for a starry sky in a planetarium for projecting a starry sky by a star projection sphere including a plurality of projection units, wherein a light beam emitted from a light source placed outside the star projection sphere is
A divergent light is guided through the hollow rotation axis into the star projection sphere, and is refracted or reflected by an optical unit composed of a lens having a negative refractive power or a reflecting mirror having a convex surface, which is arranged near the center of the star projection sphere. The stellar projector is characterized in that each ray direction of the divergent light is aligned with the optical axis of the plurality of projection units to uniformly illuminate the projection plane of the star field.
【請求項2】 請求項1記載の恒星投影機において、 前記恒星投影球の中心付近に配置した負の屈折力を持つ
レンズまたは凸面を有する反射鏡の表面を、複数の平面
または曲面で構成し、 これらの面で発散させられる発散光の各光線方向を前記
各投影ユニットが存在する方向にのみ導くように前記レ
ンズまたは反射鏡と前記各投影ユニットを配置すること
により各投影ユニットに効率的に光線を導くことを特徴
とする恒星投影機。
2. The star projector according to claim 1, wherein a surface of a lens having a negative refractive power or a reflecting mirror having a convex surface arranged near the center of the star projection sphere is constituted by a plurality of flat surfaces or curved surfaces. By arranging the lens or the reflecting mirror and the projection units so as to guide the respective light ray directions of the divergent light diverged on these planes only to the directions in which the projection units exist, the projection units are efficiently arranged. A stellar projector characterized by directing light rays.
【請求項3】 請求項1または2記載の恒星投影機にお
いて、 前記恒星投影球の回転軸と直交し、恒星投影球を傾ける
作用を持つ回転軸中を通じて光源からの射出光線を導
き、 ミラーまたはプリズムを用いて恒星投影球の回転軸中心
に導き、 各投影ユニットに効率的に光を導くことを特徴とする恒
星投影機。
3. The star projector according to claim 1 or 2, wherein an output light beam from a light source is guided through a rotation axis that is orthogonal to the rotation axis of the star projection sphere and has a function of tilting the star projection sphere, and a mirror or A star projector characterized by using a prism to guide the light to the center of the rotation axis of the star projection sphere and efficiently guide light to each projection unit.
【請求項4】 請求項3記載の恒星投影機において、 前記恒星投影機を2組対向して組み合わせることによ
り、回転軸による投影死角を解消し、全天をくまなく投
影するように構成したことを特徴とする恒星投影機。
4. The stellar projector according to claim 3, wherein two sets of the stellar projectors are combined so as to face each other, thereby eliminating a projection dead angle due to a rotation axis and projecting the whole sky. Stellar projector characterized by.
【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の恒星投
影機において、 前記光源からの光路中に光学濃度を可変できる調光素子
を配置し、 恒星の投影光度を変化させることを可能にしたことを特
徴とする恒星投影機。
5. The star projector according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a dimming element capable of changing optical density is arranged in an optical path from the light source to change a projected light intensity of a star. A stellar projector characterized in that
【請求項6】 請求項5記載の恒星投影機において、 前記調光素子は、任意のパターンで濃度もしくは透過率
を可変できるか、または任意のパターンで反射率もしく
は反射角を可変できる素子であり、 恒星の投影光度を任意のパターンで変化させることを可
能にしたことを特徴とする恒星投影機。
6. The stellar projector according to claim 5, wherein the light control element is an element capable of varying a density or a transmittance in an arbitrary pattern or a reflectance or a reflection angle in an arbitrary pattern. , A stellar projector characterized by making it possible to change the projected luminosity of a star in an arbitrary pattern.
【請求項7】 請求項6記載の恒星投影機において、 前記調光素子は、液晶素子,可動シャッタまたはDMD
素子であることを特徴とする恒星投影機。
7. The star projector according to claim 6, wherein the light control element is a liquid crystal element, a movable shutter, or a DMD.
A stellar projector characterized by being an element.
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