JP2011141483A - プラネタリウムにおける星空の分割投映方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プラネタリウムにおける分割投映において、投映恒星数を著しく増加させた場合においても、これまでと同様の星の位置精度を保った上で分割境界線が目立たず、自然で正確な星空を再現することを可能とし、一方、位置精度が許容範囲を超えた場合でも目視により調整すべき方向を容易に判断して調整することを可能とする。
【解決手段】 複数の投映機からの分割投映像の合成によりドームスクリーン上に全天の星空を投映するに際し、分割投映像１を相互に重複しないようにつなぎ合わせて投映すると共に、これらの分割投映像の形状を非凸図形とする。
【選択図】 図１

Description

この発明はプラネタリウムに関し、より詳細には複数の投映機からの分割投映像をつなぎ合わせてドームスクリーン上に全天の星空を投映する場合の分割投映方法に関する。

プラネタリウムにおいては、複数の投映機からの分割投映像の合成によりドームスクリーン上に全天の星空を投映している。すなわち、図９に示すように全天Ａを複数の面に分割し、投映光学系上に投映原板を配した複数の投映機によりそれぞれの分割面に分割投映像Ｂを投映し、これらをつなぎ合わせて星空を再現している。この場合、分割投映像の形状は正多面体あるいは、切頂多面体であることが通常であり、分割投映像の形状は図形の各内角が１８０度を越えることのない凸多角形となる（特許文献１）。

複数の投映機からの分割投映像のつなぎ合わせにより一つの映像を完成させることはプラネタリウムに特有の技術ではなく、映像一般の投映技術においては慣用されている技術であることは勿論である（例えば、特許文献２）。

前記のプラネタリウムにおけるつなぎ合わせにおいては、各投映像のつなぎ合わせ箇所は重複や隙間が生じることなく連続するように設計されることが原則であり、実際のプラネタリウムの製造においては設計通りつなぎ合わせが行われるように、各投映機同士の配置の誤差や投映倍率の誤差が生じないように最新の注意が払われた。

これに対し、映像一般の投映技術においては、各投映像の隣接する一部を互いに重なるように配することにより、各投映機同士の配置や投映倍率の精度が多少甘くても、投映像同士に隙間が生ぜずつながりをスムーズとする方法が早くから提案されていた（例えば、特許文献３）。

そして、この場合、重なり合う箇所において同一の画像をそれぞれの投映機から重畳して投映する方法（例えば、特許文献４）の他、画像をそれぞれの投映機に振り分けて投映する方法（例えば、特許文献５）が提案されており、後者の場合は画像のずれが防止される効果が得られていた。

一方、プラネタリウムの分野においては、天の川などの自然な再現を目的に通常肉眼では点像として認識できない６等星よりも暗い星を投映する場合のように投映する星の数が増加した際に、設計通りつなぎ合わせが行われていないと分割境界線が目立ってしまうという問題が顕在化した。そこで、重なり合う箇所において画像をそれぞれの投映機に振り分けて投映する前記の映像一般の投映技術を適用し、各投映像の隣接する一部を互いに重なるように配すると共に、重なり合う箇所に投映すべき恒星群をそれぞれの投映機に振り分けて投映する方法が提案されていた（特許文献６）。具体的には、この方法においては両投映原板に互いに重なり合う部分を設け、その部分の星の投映割合を重なり合う位置によってそれぞれの投映原板に振り分けることで、それぞれの投映原板の星の数を調整している。前記特許文献６では、分割投映像に関して開示されている実施例において角を持たない凸図形が示されている。

また、特許文献７においても、隣り合う恒星原板に重複部分を設け、該当する星の等級によって描画する原板を決定する方法が開示されているが、分割投映像に関しては図５、６、８において凸図形であることが示されている。なお、同文献において図１１、１２は原板同士を重複させる部分の恒星の振り分け方を示すために重複箇所毎の恒星の限界等級を示したグラフである。
特開平９−２１８６４１号公報 特開平５−１９３４７号公報 特開昭５８−１２５９８６号公報 特開平３−５８０８２号公報 特開昭６４−２７３７４号公報 特開２００１−１３４１７２公報 特開２００３−１２２２４７公報

自然な星空を再現するために、多数の星を投映するようなプラネタリウムにおいて、特許文献６に記載の方法は非常に有効である。この方法によれば、投映機の組付け誤差が大きな場合や、プラネタリウム投映機の設置位置が正しくない場合においても、分割境界線がある程度目立たない星空を再現することができる。

しかしながら、前記のような方法を用いて投映を行なう場合、正確な組立や調整、設置作業を行なわずとも分割境界線の目立たない星空が再現されてしまうため、適切な組立調整作業、あるいは据付作業が行なわれているのか目視により判断することが困難となった。そのため、正確な組立や調整、設置作業が困難になりドーム上に再現される星空の星々の位置が正確であるとは限らない問題が生じてしまう。

組立や調整け精度が悪くなれば、投映機ごとに星々の相対的な位置が正しくないことになるし、設置位置が悪くなれば、ドームスクリーンとの相対的位置関係で、実際の星空よりも拡大されて投映される星空と縮小されて投映される星空が混在してしまうことになる。また、特許文献７に記載の方法においても、どのような等級ごとの分布を用いるかによって差はあるものの同様の問題が生じる。

星の数が数万個程度と少なかった従来のプラネタリウムにおいても、特別な場合を除いて、星の位置は可能な限り正確であることが要求されてきた。星の数が非常に多くなった場合の対策として提案されている前記の方法では、別途測定をしなければ、これまでと同等の精度で組立調整、あるいは据付けが行なわれたか否かが判断できない問題を生じた。

この発明のプラネタリウムにおける星空の分割投映方法は以上の従来技術の問題点に鑑みて創作されたものであり、投映する星の数が非常に多い場合であっても、組立調整作業や据付調整作業を投映像の目視により容易に実現できることを可能とし、これまでと同等の星の位置の再現精度を確保すると共に、分割境界線の目立たない星空を再現することを目的とする。

前記目的を達成するために、この発明の星空の分割投映方法は複数の投映機からの分割投映像の合成によりドームスクリーン上に全天の星空を投映するに際し、分割投映像を相互に重複しないようにつなぎ合わせて投映すると共に、これらの分割投映像の形状を非凸図形としたことを特徴とする。

すなわち、この発明においては分割投映領域に設計上の重複する部分を設けずに、旧来用いられてきた凸図形（図形の各内角が１８０度を越えることのない図形）ではなく、非凸図形としている。

プラネタリウムの製造上で生ずるわずかな誤差は、基本的に投映倍率の誤差と投映機相互の配置の誤差である。これらのうち、相互配置の誤差は調整によって最小限に抑えることが可能であるが、投映倍率の誤差を調整することは非常に困難である。

この誤差は投映像の大きさの違いとなって現れるから、各原板の投映範囲が凸図形である場合、倍率の誤差を直接反映した量の隙間あるいは重複箇所として投映ユニットの中心から放射状の方向に現れる。

しかしながら、非凸図形である場合、その投映ユニットの中心からの放射状の方向では同量の値であっても、実際の隙間あるいは重複は、描画領域の接線方向と直交した成分となるため、放射状方向とのなす角が小さいほど少なくなり、原板の分割境界線は目立たなくなる。

一方で、中心位置の誤差は、許容される量を超えると、ズレている方向では、周囲に比べて明るくなり、逆の方向では暗くなり、また直交する方向では繰返される明暗の模様になり目立つようになることから、調整すべき方向を容易に判断することができる。

以上のように、この発明による分割投映方法によれば、投映恒星数を著しく増加させた場合においても、これまでと同様の星の位置精度を保った上で分割境界線が目立たず、自然で正確な星空を再現することが可能となり、一方、位置精度が許容範囲を超えた場合は目視により調整すべき方向を容易に判断して調整することが可能となる効果を奏する。

この発明の投映方法による分割投映像を示す概念図。 この発明の投映方法による分割投映像を示す概念図。 この発明の投映方法と従来技術の投映方法の作用を示す概念図。 この発明の投映方法の作用を示す概念図。 この発明の投映方法と従来技術の投映方法の作用を示す概念図。 この発明の投映方法と従来技術の投映方法の作用を示す概念図。 この発明の投映方法と従来技術の投映方法の作用を示す概念図。 この発明の投映方法と従来技術の投映方法の作用を示す概念図。 従来技術の投映方法の構成図。

図１に、例として非凸図形で構成される分割投映像１の一部を示す。この分割投映像１の形状は曲線（ｓｉｎカーブ）で構成されており、図に示すように波型となっている。図２は分割投映像１同士が相互に重複しないように正確につなぎ合わせられた状態を示す図である。

図３はこの発明の投映方法と従来技術の投映方法の作用の違いを示す図である。図中符号（３−１）はこの発明の投映方法による分割投映像１、（３−２）は従来技術の投映方法による分割投映像１０であり、ここでは分割投映像同士に隙間が生じた状態を図示している。

前記の（３−１）、（３−２）はそれぞれ同量の隙間が生じた例を示すものであるが、従来技術の凸図形で構成される分割投映像１０同士の隙間Ｓ１０は直線であるが、この発明の分割投映像１同士の隙間はｓｉｎカーブとすることでカーブの頂上／底部では直線の場合と同じだけの隙間Ｓ１が生じるが、それ以外のカーブの斜面の隙間Ｓ２は小さくなる。すなわち、図４に示すようにカーブの頂上／底部の隙間Ｓ１の間隔Ａ−Ａに比べて、斜面の隙間Ｓ２の間隔Ｂ−Ｂは狭くなる。

プラネタリウムは、ドームの中心に設置される機械であるため、映し出される星の位置が正しくない最大の要因は、投映する倍率に誤差がある場合がもっとも大きくなる。この発明の投映方法においては、ｓｉｎカーブとすることでこの方向（投映中心から放射方向) の誤差が目立たなくなる。

図５はこの発明の投映方法と従来技術の投映方法を示す図である。図中符号（５−１）はこの発明の投映方法による分割投映像１、（５−２）は従来技術の投映方法による分割投映像１０であり、ここではこの発明の投映方法による非凸図形で構成される分割投映像１として、直線で構成された鋸刃状のものを図示している。

図６は前記の図５に示したこの発明の投映方法の分割投映像同士、従来技術の投映方法の分割投映像同士に投映機相互の配置の誤差により位置ずれが生じた状態を示す図である。この場合、（６−２）の従来技術の投映方法の分割投映像１０同士には重複箇所Ｓ１１と隙間Ｓ１０が生じ、重複箇所は明るい線として、隙間は暗い線としてはっきりと見えてしまう。

これに対し、この発明の投映方法による分割投映像１同士の重複箇所と隙間は狭く目立たちにくい。この場合、非凸図形を曲線により構成すると重複箇所や隙間の濃淡が変化してより目立ちにくくなる。

一方、この発明の投映方法において、ずれが許容範囲を超えて重複箇所や隙間がはっきりと目立つ場合は分割投映像の頂点あるいは底部の組み合わさる部分が投映中心から放射状の方向の精度を示し、斜面がそれと直交する方向の精度を示し、この図における分割投映像のように非凸図形を回転対称なものとすれば、どの方向に大きくずれているのかが一目瞭然となり、目視による調整を容易に行うことができる。

図７は前記の図５に示したこの発明の投映方法の分割投映像同士、従来技術の投映方法の分割投映像同士に投映機相互の投映倍率の誤差により隙間が生じた状態を示す図である。この場合、（７−１）のこの発明の投映方法による分割投映像１同士の隙間は前記したように目立たちにくいが、（７−２）の従来技術の投映方法の分割投映像１０同士には、投映倍率が小さい分割投映像１０Ａの周囲に環状の隙間Ｓ１０が生じ、暗い線としてはっきりと見えてしまうことなる。

図８は前記の図５に示したこの発明の投映方法の分割投映像同士、従来技術の投映方法の分割投映像同士に投映機相互の投映倍率の誤差により重複箇所が生じた状態を示す図である。この場合、（８−１）のこの発明の投映方法による分割投映像１同士の重複箇所は前記したように目立たちにくいが、（８−２）の従来技術の投映方法の分割投映像１０同士には、投映倍率が大きい分割投映像１０Ａの周囲に環状の重複箇所Ｓ１１が生じ、明るい線としてはっきりと見えてしまうことなる。

Claims (4)

1. 複数の投映機からの分割投映像の合成によりドームスクリーン上に全天の星空を投映するに際し、分割投映像を相互に重複しないようにつなぎ合わせて投映すると共に、これらの分割投映像の形状を非凸図形としたことを特徴とするプラネタリウムにおける星空の分割投映方法。
2. 非凸図形は直線で構成された図形である請求項１記載のプラネタリウムにおける星空の分割投映方法。
3. 非凸図形は曲線で構成された図形である請求項１記載のプラネタリウムにおける星空の分割投映方法。
4. 非凸図形は直線と曲線で構成された図形である請求項１記載のプラネタリウムにおける星空の分割投映方法。

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