JP2017053996A - 星空の表示方法および該方法に用いる星空ディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】白色の光を拡散しつつ透過する性質をもった基材1の上に、多数の恒星を描いた星空のパターンが印刷されるか、または写真工程により作成されて画像面2を形成する。基材1の裏側にバックライト3が配置され、星パターン8に対応する位置の基材1の裏面側に明るい星を表現するためのLEDランプ4が設けられている。星パターン8の発光部からは明るい星の光が視認でき、星パターン7は暗い星として視認できる。
【選択図】図1
Description
これらプラネタリウムでは、精密加工によって製造された恒星原板の像を投影する光学式投影機に加えて、ディジタル映像をプロジェクタで投影するディジタル式投影機や、この両者を複合された装置等が開発され、多種多様な星空や宇宙の映像を提供するに至っている。
著名なものは、米アドラープラネタリウムに展示されているアトウッド・スフィアーであり、直径およそ5mほどの球殻の表面に多数の本物の星に相当する穴をあけ、観客は球殻の中に入り星空を観察するものである。
ドーム状スクリーンに星空を投影するプラネタリウム投影機では、映像を投影するという方法のため、対象物を明るい色のものにする必要がある。投影する像の明るさには限りがあるため、室内を暗黒にしなければならず、専用のプラネタリウム施設では問題ないが、これを外光の入る空間で行おうとすると、僅かな光によっても演出効果が妨げられ、応用範囲が限られるという問題点があった。
これは入力装置によって観測地の位置が入力された際に、メモリ回路に格納された夜空の明度マップを参照して、観測地の位置に対応する座標から夜空の明度データを読み込み、補間演算などにより観測値の明度を求め、メモリ回路に格納された夜空の明度−恒星調光テーブルを参照して、恒星用調光装置に調光すべき恒星調光信号を送出し、メモリ回路に格納された夜空の明度−照明調光テーブルを参照して、照明用調光装置に調光すべき照明調光信号を送出するように構成された光学式プラネタリウム装置を用いる星空の表示方法を開示したものである。
この出願は、今回提案しようとしている出願と発明の名称が「星空の表示方法」として同じであるものの、その内容が上記問題を解決するようなことに繋がる技術を開示するものではない。
すなわち、本発明は夜空を構成する星の大多数が暗い星である特質に着目したもので、その目的は、暗い星は廉価に、大量かつ正確に再現し、一部の限られた明るい星は自ら発光するLED光源やファイバ端などを用いて再現して、これらを複合することにより、壮大な星空を限られたコストで再現し、さらに限られた完全遮光された専用の部屋だけではなく、例えば商業店舗など照明に照らされた場所でも星空を効果的に演出できる星空の表示方法およびその方法に用いる星空ディスプレイ装置を提供することにある。
本発明による請求項2記載の星空の表示方法は、請求項1記載の発明において、前記全体照明は、基材の裏面に配置されたバックライトであることを特徴とする。
本発明による請求項3記載の星空の表示方法は、請求項1記載の発明において、前記全体照明は、基材の表面に配置されたフロント照明または環境光であることを特徴とする。
本発明による請求項4記載の星空の表示方法は、請求項1,2または3記載の発明において、前記局所光源は、所定の星に相当する位置の裏面に配置されたランプであることを特徴とする。
本発明による請求項5記載の星空の表示方法は、請求項1,2または3記載の発明において、前記局所光源は、所定の星に相当する位置の裏面から設置された光ファイバの末端であることを特徴とする。
本発明による請求項6記載の星空の表示方法は、請求項1,2または3記載の発明において、前記局所光源は、所定の星に相当する位置の表面に配置されたランプであることを特徴とする。
本発明による請求項7記載の星空の表示方法は、請求項1,2,3,4,5または6記載の発明において、前記局所光源の明るさを、基材の表面に配置した照度センサにより計測された照度に連動して変化させることを特徴とする。
本発明による請求項8記載の星空の表示方法は、請求項1,2,3,4,5,6または7記載の発明において、前記局所光源の明るさを小刻みに変化させることによりまたたき効果を得ることを特徴とする。
本発明による請求項9記載の星空ディスプレイ装置は、多数の恒星を描いた星空のパターンを印刷または写真工程で作成した画像面を有する基材と、前記基材の上の所定の個所に配置した1以上の発光部と、前記発光部を明るい星として視認させるための局所光源と、前記画像面の星空のパターンを視認させるためのバックライトまたはフロントライトとを備え、所定の星のみを明るく輝かせることを特徴とする。
本発明による請求項10記載の星空ディスプレイ装置は、請求項9記載の発明において、前記基材は、光透過性と拡散性を有し、前記基材の裏面側に配置されたバックライトまたは局所光源により照明されることを特徴とする。
本発明による請求項11記載の星空ディスプレイ装置は、請求項9記載の発明において、前記基材の表面側からの照明により基材上に形成された星空のパターンを表示することを特徴とする。
本発明による請求項12記載の星空ディスプレイ装置は、請求項9,10または11記載の発明において、前記発光部は、基材の所定の個所に1以上配置され、前記基材の所定の個所に孔を開け、該孔に光源からの光を導入するための光ファイバを挿入して前記発光部を発光させることを特徴とする。
本発明による請求項13記載の星空ディスプレイ装置は、請求項9,10または11記載の発明において、前記局所光源はランプであることを特徴とする。
図1は、本発明による星空の表示方法を実現するための星空ディスプレイ装置の実施の形態を説明するための概略図で、主要部を断面で示したものである。
基材1は、白色の光を拡散しつつ透過する性質をもった母材であり、例えば紙,乳白アクリル,ターポリン生地等が利用できる。基材1は平板であり、この平板の基材1上に、星空の画像面2を形成する。画像面2は、多数の恒星を描いた星空のパターンが、印刷されるか、または写真工程によって作成されたものである。例えば、インクジェットプリンタ等で印刷しても良いし、銀塩写真の印画紙,フィルムを用いても良い。
なお、星空の中の暗い星パターンには符号7を付し、特に明るい星に相当する星パターンには、発光部に相当する部分として符号8を用いている。この星パターン8の位置の裏面には局所光源となるLEDランプ4が配置されている。このLEDランプ4の光により、特に明るい星パターン8は、図示していないが他の同面積の星パターンよりも強く輝いて見える。したがって星パターンの面積をいたずらに大きくすることなく、鋭く明るい星のイメージを再現することができる。
LEDランプ4の光は基材1中の貫通孔5を通り星パターン8に相当する拡散板6を効率的に照明する。このように、貫通孔5を通った光が一様に視認できるよう、薄い拡散板6が取り付けられているが、LEDランプ4自体の表面が拡散性を有していればこの拡散板6は省略してもよい。LEDランプ4の発光面をそのまま貫通孔5を通じて露出させる構成にすることも可能である。
明るい星に相当する位置にLEDチップ10を載せて、明るい星として視認させている。このLEDチップ10は発光部として局所光源を構成するものである。
LEDチップ10は、表面に配置する極細い配線12によって図示しない電源に接続されているが、LEDチップ10の裏側か傍部分の基材1に小孔をあけて、この小孔より配線を基材1の裏に通しても良い。発光部としてのLEDチップ10の周辺のLEDチップの電極や基板が目につかないように、遮光カバー11を設けている。このように遮光カバー11を設けることで、発光部の見た目の改善を図っている。なお、特に気にならない大きさであれば遮光カバー11は省略してもよい。
貫通孔21に光ファイバ20の末端が挿入され、その端面(出力端)が、画像面2上に設けた拡散板22の裏面に対面接触している。光ファイバ20の反対側末端は図示しない光源装置を有しており、光源装置の光を光ファイバ20に入射させ末端面20aまで導いている。この構成により明るい星を形成する発光部分(拡散板22)に光が導かれ明るい星が輝いて見える。
光ファイバ20の出射端は図4のように基材1に設けた貫通孔21に挿入してもよいが、基材1に貫通孔21を開けることなく明るい星パターン対応位置の基材1の裏面に光ファイバ20の出射端を接続する構成にすることもできる。
基材1の前面側にフロントライト30が配置され、明るい星を表示させる位置の画像面2上にLEDチップ14が配置されている。LEDチップ14は極細い配線12によって図示しない電源に接続されている。
これは、透過光と異なり表面からの光を当てる構造になっており、構成が簡便になるという利点がある。明るい星の表示は、画像面2の表面に実装したLEDチップでなくても、図1,図2の構成と同様、明るい星対応の位置の基材1の裏側に個別のLEDを設けてもよい。また、図4の構成と同様、光ファイバを用いてもよい。
この実施の形態は、基材1の裏面側にバックライト3を配置したものであり、画像面2の上に明るい星を表示するLEDチップ34を搭載した構造の星空ディスプレイ装置の例である。
画像面2か、その近辺に照度センサ40が設置されている。照度センサ40の出力信号はセンサアンプ31に入力し、センサアンプ31によって照度値に変換される。この照度値は、演算装置32に入力され、演算装置32は必要な局所照明の出力を算出する。演算装置32は算出した出力に基づきLEDドライバ33を駆動するための信号を送出する。LEDドライバ33の駆動信号は配線35によりLEDチップ34に入力し、局所照明のLEDは駆動されて発光する。
INTE=F*GAIN_F+B*GAIN_B ・・・(1)
従って、局所照明のLEDの出力はこのINTEに比例した値にすればよい。
もし、バックライト3が存在しない実施の形態であれば、局所照明のLEDの出力はもっぱら、照度値Fによって決定される。
図7は上記に説明した、バックライトの明るさを制御できる星空ディスプレイ装置の実施の形態を示す図である。
基材1の裏側に配置するバックライトに、5個のLEDチップ41〜45を用いている。画像面2に設けた照度センサ40と、センサ信号を増幅するセンサアンプ31とによって検出された照度は、演算装置32で、検出された照度に対するLEDチップが制御されるべき明るさの値が算出される。この算出された値に基づく信号がLEDドライバ33に送られ、LEDドライバ33は配線37によりLEDチップ41〜45に駆動信号を送り、バックライトであるLEDチップ41〜45が発光する明るさを任意の明るさに制御する。
B*GAIN_B=INTE−F*GAIN_F
となる。さらに、
B=(INTE−F*GAIN_F)/GAIN_B ・・・(2)
として計算できる。
したがって(2)式で算出されたバックライトの明るさBの値に比例する出力でバックライトの明るさを制御すればよいことになる。
この場合、局所照明の明るさは一定とする。
瞬き制御回路1〜n(51〜5n)は、本物の星のような瞬きに相当するランダム、かつ小刻みに変動する電圧信号を発生する。この電圧信号をLEDドライバ1〜n(61〜6n)に入力して、局所照明のLED(図8の例ではLEDランプ4−1〜4−n)を駆動すると、それぞれのLEDは星のように明滅する。この瞬き制御回路1〜n(51〜5n)とLEDドライバ1〜n(61〜6n)のセットにより、多数存在する局所照明のLEDをそれぞれ駆動することができる。
本来、全ての星の瞬きパターンは個別に異なるが、多数ある局所照明のLEDすべてに別個の瞬き制御回路を用意するとコストが高くなるため、一つの瞬き制御回路とLEDドライバがいくつかの個別のLEDを駆動するようにし、これらの組み合わせがランダムになっていると、コストが抑えられて見た目には不自然の少ない瞬きを再現することができる。
2 画像面
3 バックライト
4,4−1〜4−n LEDランプ
5,21 貫通孔
6,22 拡散板
7 星パターン
8 明るい星の星パターン
10,14,34,41〜45 LEDチップ
11 遮光カバー
12,35,36,37 配線
20 光ファイバ
30 フロントライト
31 センサアンプ
32 演算装置
33 LEDドライバ
40 照度センサ
51〜5n 瞬き制御回路1〜n
61〜6n LEDドライバ1〜n
Claims (13)
- 基材の片面に、多数の恒星を描いた星空のパターンを印刷または写真工程で形成し、
基材を一様に照明する全体照明によりパターン全面を一様に照明すると共に、星空のパターン上の所定の星に相当する位置に、所定の星のみを表示する局所光源を配置することにより、所定の星のみを明るく輝かせることを特徴とする星空の表示方法。 - 前記全体照明は、基材の裏面に配置されたバックライトであることを特徴とする請求項1記載の星空の表示方法。
- 前記全体照明は、基材の表面に配置されたフロント照明または環境光であることを特徴とする請求項1記載の星空の表示方法。
- 前記局所光源は、所定の星に相当する位置の裏面に配置されたランプであることを特徴とする請求項1,2または3記載の星空の表示方法。
- 前記局所光源は、所定の星に相当する位置の裏面から設置された光ファイバの末端であることを特徴とする請求項1,2または3記載の星空の表示方法。
- 前記局所光源は、所定の星に相当する位置の表面に配置されたランプであることを特徴とする請求項1,2または3記載の星空の表示方法。
- 前記局所光源の明るさを、基材の表面に配置した照度センサにより計測された照度に連動して変化させることを特徴とする請求項1,2,3,4,5または6記載の星空の表示方法。
- 前記局所光源の明るさを小刻みに変化させることによりまたたき効果を得ることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6または7記載の星空の表示方法。
- 多数の恒星を描いた星空のパターンを印刷または写真工程で作成した画像面を有する基材と、
前記基材の上の所定の個所に配置した1以上の発光部と、
前記発光部を明るい星として視認させるための局所光源と、
前記画像面の星空のパターンを視認させるためのバックライトまたはフロントライトとを備え、
所定の星のみを明るく輝かせることを特徴とする星空ディスプレイ装置。 - 前記基材は、光透過性と拡散性を有し、
前記基材の裏面側に配置されたバックライトまたは局所光源により照明されることを特徴とする請求項9記載の星空ディスプレイ装置。 - 前記基材の表面側からの照明により基材上に形成された星空のパターンを表示することを特徴とする請求項9記載の星空ディスプレイ装置。
- 前記発光部は、基材の所定の個所に1以上配置され、
前記基材の所定の個所に孔を開け、該孔に光源からの光を導入するための光ファイバを挿入して前記発光部を発光させることを特徴とする請求項9,10または11記載の星空ディスプレイ装置。 - 前記局所光源はランプであることを特徴とする請求項9,10または11記載の星空ディスプレイ装置。
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