JP2020166277A - 星空再現装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】星と景色を同時に撮影した星景写真で、環境光がある写真と、環境光がない高精細な星空の、両方の鑑賞が可能な星空再現装置を提供する。【解決手段】シートがＮ層貼りあわせられた積層シートで、２つの整数値ＭならびにＬ（Ｍ＞Ｌ）で、、シートがＬ層積層されて光線が通過可能なＬ層透過孔が形成され、一定の減光作用を有するシートがＭ層まで貼り合わされて、Ｌ層透過孔とは異なる位置にＭ層貫通透過孔が貫通して形成され、L層の積層シートには、観察者が視認する積層シートの表面に入射する光を反射する第１の遮光印刷と、積層シートの裏面から入射する光を透過する第２の遮光印刷を有することにより、L層の積層シートのうち少なくとシートの一方向から入射する光線のうちＬ層透過孔を通過するＬ層通過光線とＭ層貫通透過孔を通過するＭ層通過光線が互いに異なる減光率で減光されてそれぞれ明るさの異なる透過光星として視認可能である。【選択図】図５６

Description

この発明は、天文教育に用いる星空を再現するための星空再現装置であって、肉眼による観察だけではなく、双眼鏡や望遠鏡による眼視観察やカメラを用いた写真観察などの観察体験を、複数の学習者に効率よく提供するための星空再現装置に関するものである。特に本発明は、プラネタリウム内で肉眼、双眼鏡、天体望遠鏡をそれぞれ用いた模擬的な天体観察体験を効果的に行える星空再現装置に関するものである。
一般の市民、特に子どもたちを中心とした若い世代が宇宙や天文への興味関心を高め、科学的なアプローチを学ぶためには、星空を実際に観察する体験が重要である。その体験は、星空の解説を聞きながら肉眼で受動的に星空を観察するだけでなく、肉眼では暗くて見えない天体を、自ら双眼鏡や天体望遠鏡を用いて詳細に観察したり、天体望遠鏡を用いても肉眼では見えない暗い天体や、肉眼では見えない波長の光で輝く天体を、写真撮影によって詳細に観察するような、発展的な学習につながる星空体験である。
その目的のために、教育施設は天体望遠鏡やカメラなどの観察装置を用いた「星空観察会」を実施している。しかしながら、星空観察会は、以下に示す理由から、良質な星空体験を提供する機会になっていない。
１．都会の空は街の明かりで明るいため、観察者は暗い星が見えない。
２．観察会が開催される場所や開催される季節や時間帯に制約があり、観察会で観察者が観察できる天体は限定される。
３．星空観察会が開催されても、悪天候により観察者が星を観察できない場合がある。
そうしたなか、投影式のプラネタリウムや直接星を再現する様々な星空再現装置が提案されている。これらを用いると、主催者は日中でも天候に左右されず美しい星空を再現して観察者に星空体験を提供することができる。
特許文献１や特許文献２に示される星空再現装置は、従来からプラネタリウムとして広く使用されている装置である。内面に白色のスクリーンが形成されるドーム状の建築物の中心付近に設置される投影機は、暗くされたドームの内面に星の像を投影する。恒星投影機では再現できない暗い天体は、プロジェクターで投影される。これらにより、ドーム内の観察者は疑似的な星空を観察できる。
また、参考文献３から散光文献６に示される星空再現装置は、星像がドームの表面などに直接形成される方式である。特許文献３に示される星空再現装置は、アルミ箔が貼られた紙である。紙の表面には穴が開けられているので、観察者がそのシートをテレビなどの背景光にかざすと、星空を観察できる。特許文献４に示される星空再現装置は、夜光塗料で星空が描画された壁紙や天井紙を備えている。特許文献５に示される星空再現装置は、ドーム内面に配置されたＬＥＤなどの発光素子を備え、発光素子により星が形成される。
特許文献６に示される星空再現装置は光ファイバーを備えている。光ファイバーの端はドーム壁面に固定される。観察者は光ファイバーによって導かれた光を、星として観察する。
特許公開２００９−２１０９１２号公報 特許公開２００８−２２５２９４号公報 実用新案公開平７−４３５３３号公報 実用新案登録第３０５３６２０号公報 特許公開昭６３−２８５５７７ 実用新案登録第３０８１７６９号公報
星空再現装置には、肉眼による観察だけではなく双眼鏡や望遠鏡による眼視観察やカメラを用いた写真観察などの観察体験を「安価に」「高い品質で」「効率的に」提供するために、以下に掲げる複数の目標性能を備えなければいけない。しかしながら、以下に説明するように、従来の星空再現装置はその性能を十分有していない。本発明が解決しようとする課題は、従来技術がこれらの目標性能を達成できないという課題である。その課題を以下に具体的に説明する。
まずは星空再現装置に求められる１２項目の目標性能について説明する。その後に従来の技術の課題を詳細に説明する。
＞目標性能１．広いダイナミックレンジ
肉眼でも観察できる明るい天体から、望遠鏡やデジカメによる写真撮影でないと観察できない十分暗い天体まで再現されることが、重要である。
星空再現装置は、金星（−４．７等）から、写真撮影で観察可能な恒星（約２０．３等）まで、最大で２５等級の明るさの差、すなわち１００億倍明るさが違う天体を再現しなければならない場合がある。暗い星のデータとして、アメリカ海軍天文台が発行する全天スターカタログＵＳＮＯＢ１．０に掲載されている、約２０等星までの１０億個の星のデータが利用できる。またアメリカ航空宇宙局が運営するハッブル宇宙望遠鏡が撮影した深宇宙の観測データには、さらに暗い星のデータが含まれる。これらの観測データを基に星空を再現するには、広いダイナミックレンジが必要になる。
＞目標性能２．高精細な星像
望遠鏡で拡大した時でもシャープに輝く星として観察できるように、高精細で歪の無い星像が再現されることが、重要である。
人間の眼で星を観察した時に、点と認識されるためには、視直径が１分角以下である必要がある。そのため、例えば直径１５メートルのドーム式のプラネタリウムの中央付近から肉眼の７倍の倍率を有する望遠鏡で壁面に再現される星を観察した場合に、点で観察されるためには、壁面に再現される星の直径は０．３ｍｍ以下にする必要がある。また星は、歪が無い形状で再現される必要がある。
＞目標性能３．正確な星の色の再現
全ての星が正確な色で再現されることが重要である。
人間の眼の色の判別能力は、光が暗いと低い。そのため、肉眼で観察する場合は暗い星の色を再現する必要性は少ない。しかしながら、写真で撮影すると、暗い星でも色は明確に識別される。そのため、全ての星が、正確な色で再現される必要がある。
＞目標性能４．低コスト
目標性能１〜目標性能３を達成するためのコストを低くすることが重要である。
例えば、目標性能１〜目標性能３を達成できる恒星投影器を製作するためには、明るい光源ランプや、光ファイバーなどを用いた精密な恒星原版、歪が少ない明るく高性能な投影レンズなどを用いる必要がある。また、暗い天体を観察するためには、集光力が大きな大口径の望遠鏡が必要になる。これらの恒星投影器や大口径の望遠鏡は高価である。
プラネタリウムでは、一人の解説員が多数の学習者に星空の体験を提供できる。しかし解説員が望遠鏡を用いて観察者に星空体験を提供する場合は、望遠鏡の操作や観察者への解説のために望遠鏡毎に指導員が必要になり人件費が多くなる。コストを低くするためには少ない解説員で多くの観察者に星空体験が提供できることが必要である。
＞目標性能５．歪の無い星の位置関係
限りなく遠方に存在する実際の星を観察するのと同様に、望遠鏡で観察する星の天空上の位置に関わらず、星を歪の無い位置関係で観察できることが重要である。
投影式のプラネタリウムで再現される星は、有限の距離に再現されるので、観察者の位置によって星の位置関係に歪が生じる。ドーム中心で観察する観察者は、歪が無い星空を観察できる。しかしドーム中心には恒星投影機が存在するためそれは不可能である。そのため、観察用の座席は、できるだけドーム中心に近い位置に設置される。望遠鏡で観察する場合でも、星の天空上の位置に関わらず、観察される星の位置関係はできるだけ歪が少ないことが重要である。
＞目標性能６．観察距離の確保
望遠鏡と観察対象との距離を大きく取れることが重要である。
市販されている天体望遠鏡は通常、無限遠の距離にある天体を想定して設計されている。したがって、天体望遠鏡と観察対象との距離が近いと、ピントが調整範囲で合わない弊害や、光学的な収差が増加する等の弊害が出る。場合によっては高い費用を掛けて特注の望遠鏡を準備する必要がある。
また多数の観客に効率良く観察体験を提供するためには複数の望遠鏡を設置する必要がある。複数の望遠鏡を設置すると、望遠鏡と観察対象との距離が有限であるので視差が生じて、星の位置関係に歪が生じる。視差の大きさは、望遠鏡と観察対象との距離が大きいほど少なくなる。こうした理由から、望遠鏡と観察対象との距離はできるだけ大きく取れることが必要である。
＞目標性能７．導入体験の提供
観察する天体を望遠鏡の視野に導入する体験が提供できることが重要である。
星空再現装置を活用して星空に触れる体験には、望遠鏡を覗いて星空を観察するだけでなく、目的の天体を望遠鏡に導入する操作の体験も含まれる。例えば、実際の星空観察会でボランティアで活躍するスタッフを育成する為に、事前に望遠鏡による天体導入を習得したい場合などがこれにあたるが、こうした体験が提供できることが必要である。
＞目標性能８．天空上の複数の天体の観察
天空上に存在する複数の天体を観察できることが重要である。
季節ごとに異なる星空を再現することでより多くの天体を観察できる。その際、天球上の位置がほぼ真反対に位置する天体、例えば、夏の銀河に位置する「いて座」と、冬の銀河に位置する「オリオン座」と、銀河北極に位置する「かみのけ座」と、銀河南極に位置する「ちょうこくしつ座」にそれぞれ存在する星雲・星団を、望遠鏡で見比べるような観察体験が提供できるのが望ましい。
＞目標性能９．望遠鏡で観察する天体の天空上の位置の把握
望遠鏡で観察している天体の天空上の位置が確認できることが重要である。
頭上に輝く満天の星空の下で、興味ある天体を望遠鏡で自ら観察することは、インターネットなどで提供される天体の画像を見ることでは得られない、ワクワクする体験である。
しかしながら望遠鏡で天体を観察する場合、観察者は天体の位置を天空上で把握することが難しい。そのため、望遠鏡で観察している天体が、頭上に広がる星空のどの位置に存在するのかを、分かりやすく把握できることが必要になる。
＞目標性能１０．セッティングの効率化
明るさや大きさが異なる複数の天体を観察する場合でも、望遠鏡のセッティング変更をできるだけ少なくして、効率的に観察できることが重要である。
プラネタリウムの観客の数は、数十人に及ぶので、望遠鏡を覗く体験は効率的に提供されなければならない。
観察する天体が複数の場合、それぞれの天体の位置や明るさ、大きさに応じて、望遠鏡のセッティングを変更する必要がある。具体的には、天体が暗い場合はレンズが大きく集光能力が大きな望遠鏡を使用する必要があるし、天体の大きさに適した倍率になるように接眼レンズを変更する必要がある。
こうした望遠鏡のセッティングの変更は人手が必要になるし、時間が掛る。したがって、多人数の観客に効率的に観察体験を提供するために、望遠鏡のセッティングの効率化は必要である。
＞目標性能１１．観察者に応じた解説情報の提供
複数の観察者それぞれに適した解説情報が提供できることが重要である。
観察者の学齢や使用言語、過去の観察体験の有無、天体に対する興味や知識のレベルは多様である。そのため、観察する天体の解説情報を提供するにあたっては、観察者の違いに応じて最適な情報提供がなされることが必要である。
＞目標性能１２．星景写真の体験機会の提供
観察者が地上物の模型をドーム内に持ち込み、様々な星景写真の撮影を体験できることが重要である。
近年デジタル一眼カメラの性能が著しく向上し、一般の消費者が入手できる製品でも美しい星空の写真を撮影することが可能となっている。そうしたなか、星空と地上の景色を伴に撮影する「星景写真」が、星空に身近に接する機会として提案されている。そのため、山や木々や建物などの地上物の模型と星空を一緒に撮影する星景写真の体験を提供できることが必要である。
次に、これらの目標性能の実現に関して、従来技術の課題について詳細に説明する。なお、従来技術の名称は、すべて星空再現装置と称する。
特許文献１の星空再現装置は、従来の投影式プラネタリウムの改良提案であり、恒星原版の星の位置に光ファイバーの一端が固定され、他端が束ねられ、その端面に、液晶を通過したランプの光がレンズにより結像されるような構成になっている。液晶を制御することで、任意の星を暗くしたり消したり着色したりできる。しかしながら、現在の技術レベルでは、液晶の透過率のダイナミックレンジは、高々10,000程度であり、光ファイバーの太さや恒星原版の穴の直径の変化などを利用しても、100億倍のダイナミックレンジを達成することは困難であり、目標性能１には及ばない。
一方、特許文献２の星空再現装置では、特許文献１の課題を改善したもので、明るい星は通常の投影式プラネタリウムを用いて投影し、一定以上暗い星はプロジェクターで投影することで、幅広い明るさの星を再現可能になり、目標性能１の実現は可能である。
しかしながら、特許文献２などの星空再現装置では、肉眼による観察が前提であり、すなわち肉眼で「点」に見える１分角の視野角の恒星像を目標に設計がなされている。そのため、例えば目標性能２、すなわち７倍の望遠鏡で拡大して見ても「点」で見える約９秒角の視野角の高精細な恒星像を再現するためには新たな課題が生じる。
すなわち特許文献１及び特許文献２の星空再現装置では、光ファイバーや恒星原版に、より小さい穴を開ける必要があり、目標性能１が求める明るい星の再現と背反することとなる。
また、特許文献２の暗い星を投影するプロジェクターに関しては、現在の技術で高精細と言われる４Ｋプロジェクター（長辺方向で４０９６ピクセルの分解能がある）であっても、例えば半球の子午線を長辺方向でカバーするように投影すると、その１ピクセルは約２．６分角の大きさで投影される。これは肉眼で観察して点で見える大きさの２．６倍にあたり、解像度が不足する。仮に、複数の４Ｋプロジェクターを使用して全天を分割して再現して肉眼で「点」で見えるレベルの高精細な映像を投影するように構成した場合、１台１５０万円ほどの高価なプロジェクターが２〜４台必要になり高価な設備となる。こうしたコスト的な課題から、財政状況が厳しい地域を含めた全国の全てのプラネタリウムに導入できるほどには至っていない。
ましてや、目標性能２を達成するためにはさらに7倍の解像度の向上が必要であり、仮にその解像度を実現しようとすると、４Ｋプロジェクターが１００台以上必要になり、極めてコストの高い装置となり、目標性能４に背反し、装置が広く普及するための足かせになる。
また特許文献１などの投影式プラネタリウムは、光源と恒星原版と投影レンズからなる投影ユニットが複数備わって、全天の星空を分割して投影しているが、この投影レンズには光学的な収差が有り、ドームに描写される星像には歪が発生する。また特許文献２の暗い星を投影するプロジェクターも、同様に投影レンズが必要になるため、ドームに描写される星像には歪が発生する。
この歪の程度は、星を明るく投影できるＦ値が小さい「明るい」レンズほど、また投影ユニットの数を削減して装置のコストを下げるために１つの投影ユニットで投影する星空の範囲を広げる「広角」なレンズほど顕著になり、目標性能２を達成するためには従来よりも高性能な投影レンズが必要となり、目標性能４に背反する。
またレンズの価格を抑えるためにより「暗い」レンズにすると目標性能１の達成に背反する。またより「狭角」のレンズにすると全天をカバーするための投影ユニットの数が多数必要になり装置が高価になって目標性能４に背反する。
このように、特許文献１や特許文献２の投影式プラネタリウムやプロジェクターなどを用いた星空再現装置は、目標性能１、目標性能２、目標性能４をともに高いレベルで達成することは困難であるという深刻な課題がある。
次に特許文献３から特許文献６のそれぞれの星空再現装置の課題を説明する。
これらの星空再現装置は、星像を直接ドーム壁面などに再現する方式を採用しているため、特許文献１や特許文献２の星空再現装置で必要な投影レンズなどの要素が不要であることと、ドーム状に製作した場合にドーム中心に投影機などの装置を設置する必要が無いなどの特徴がある。
このうち特許文献３の星空再現装置は、形成する穴の大きさで星の明るさを変化させるが、この方式は肉眼で観察する等級範囲の星を再現するには有効であるが、目標性能１を実現するために例えば１００億倍の明るさ変化を実現しようとすると、最も明るい星と最も暗い星の直径比率を１０万倍にする必要がある。 具体的には、目標性能２を達成するために、マイナス４．７等星の金星を直径０．３ｍｍの穴で再現した場合、２０．３等星の星は、直径０．００３ミクロンにする必要があるが、これは光の波長の１００分の１以下であり実現するのは極めて困難である。
また、特許文献４の星空再現装置では、蓄光塗料や蛍光塗料で星を印刷すれば、比較的安価に暗い星を再現できるが、蓄光塗料や蛍光塗料の発光輝度には限度があり、目標性能２を達成するために小さなサイズの恒星像とした上で充分明るい星を再現することが困難であることから、目標性能１と目標性能２を同時に実現することは困難である。また蛍光塗料を紫外線ランプで発光させる方式では、むやみに強い紫外線で発光させようとすると、紫外線ランプに含まれる可視光の影響が出て背景が明るくなり目標性能１の妨げとなるし、観察者の着衣などに含まれる蛍光物質が発光し観察の妨げとなるし、紫外線を直視すると眼に影響があるなどの課題もある。
また、特許文献５の星空再現装置では、任意の位置に星を再現するためにはＬＥＤを天球に敷き詰める必要があり、目標性能２を達成するために例えば直径１５メートルのドームで直径０．３ｍｍ以下のＬＥＤを２ｍｍ間隔でドームに敷き詰めるためには、ＬＥＤが1億個以上必要であり、製造が極めて困難であるとともにコストが極めて高価になり目標性能４に背反するという課題がある。
また、特許文献６の星空再現装置では、目標性能１を達成するためには、暗い星を多数再現するために光ファイバーの配線が多数になり、その施工にコストがかかり目標性能４に背反するという課題がある。
そして、特に本発明が課題としているのは、従来の星空再現装置では、実施例の説明でも詳細に説明しているように、目標性能５、目標性能６、目標性能８、目標性能１０、目標性能１１を達成することが困難であるという課題である。
こうした課題を解決するために、本発明の請求項１の星空再現装置は、内面に星空を投影可能な半球面を有する天井部と、天井部の半球面の下端部に連結する略垂直の壁面を有する壁部と、壁部が設置される床部と、床部の中央付近であり天井部の半球面の中心付近に設置され天井部の半球面に星空を投影する星空投影手段と、床部に設置された複数の観客席と、観客席と壁面との間であって望ましくは壁面に近接した位置に設置され、星空の一部の詳細像を再現する部分星空再現手段と、観客席と壁面との間であって星空投影手段を中心に部分星空再現装置と対向した位置に設置され、部分星空再現手段で再現される星空の一部の詳細像を観察可能な天体望遠鏡と、からなる。
また、前記部分星空再現手段は、前記天井部の半球面の下端部よりも下に配置されていることを特徴としている。
また、前記部分星空再現手段と天体望遠鏡の対を複数対備えるとともに、少なくとも２つの対は、それぞれの天体望遠鏡の視野方向が互いに交差する位置に設置されていることを特徴としている。
また前記天体望遠鏡は、観察する天体の解説情報を観察者に提供する解説情報提供手段を有することを特徴としている。
また前記解説情報提供手段は、天体観察のための視野内に、天体観察のための解説情報を視認可能に提供する、視野内情報提供手段を有することを特徴としている。
また前記天体望遠鏡は、観察者の視度の違いよって合焦状態を調整可能な合焦状態変更手段を有することを特徴としている。
また観察者を識別する観察者識別情報を入力する観察者識別情報入力手段と、入力した観察者識別情報に基づき観察者固有の情報をサーバーから入力する観察者固有情報入力手段を有するとともに、観察者固有の情報に基づき、解説情報の提供内容または合焦状態を変更することを特徴としている。
また観察者の固有の情報をサーバーへ記録する、観察者固有情報設定手段を有する。
本発明は、次のような作用・効果を奏する。すなわち、本発明の星空再現装置は、内面に星空を投影可能な半球面を有する天井部と、天井部の半球面の下端部に連結する略垂直の壁面を有する壁部と、壁部が設置される床部と、床部の中央付近であり天井部の半球面の中心付近に設置され天井部の半球面に星空を投影する星空投影手段と、床部に設置された複数の観客席とを有するとともに、観客席と壁面との間であって望ましくは壁面に近接した位置に設置され、星空の一部の詳細像を再現する部分星空再現手段と、観客席と壁面との間であって星空投影手段を中心に部分星空再現装置と対向した位置に設置され、部分星空再現手段で再現される星空の一部の詳細像を観察可能な天体望遠鏡を備えるため、天体望遠鏡を用いて部分星空再現手段で再現される星空の一部の詳細像を観察する際に、歪の無い星の位置関係で天体観察が可能であり、目標性能５が達成できる。
また、天体望遠鏡と観察対象である部分星空再現手段で再現される星空の一部の詳細像との距離が、天井部の半球面に投影される天体を観察する場合よりも大きく取れるため、無限遠の距離にある天体を想定して設計されている市販の天体望遠鏡を使用する場合でも、ピントが調整範囲で合わない弊害や、光学的な収差が増加する等の弊害が少なく、高い費用を掛けて特注の望遠鏡を準備する必要がなく、目標性能６が達成できる。
また、天空上に存在する複数の天体を直接観察するのではなく、部分星空再現手段でそれぞれ再現し、それぞれ天体望遠鏡で観察可能であるため、天球上の位置がほぼ真反対に位置する天体、例えば、夏の銀河に位置する「いて座」と、冬の銀河に位置する「オリオン座」と、銀河北極に位置する「かみのけ座」と、銀河南極に位置する「ちょうこくしつ座」にそれぞれ存在する星雲・星団を望遠鏡で見比べるような観察体験を提供できるので、目標性能８が達成できる。
また、観察する複数の天体が大きさや明るさがことなるが複数の天体の場合でも、それぞれの部分星空再現装置に、天体望遠鏡の仕様に合わせた最適なサイズと明るさで天体の詳細像を再現することができるため、明るさや大きさが異なる複数の天体を複数の天体望遠鏡でそれぞれ観察する場合でも、それぞれの天体望遠鏡のセッティングを天体毎に行う必要が無く、効率的に観察できるので、目標性能１０が達成できる。
また本発明の天体望遠鏡は、解説情報提供手段を有しているので、観察する天体の解説情報を観察者に提供できるという効果がある。また、視野内情報提供手段を有しているので、天体観察のための視野内に天体観察のための解説情報を視認可能に提供でき、解説と天体を同時に視認でき理解しやすいし、音声による解説でないため複数の天体望遠鏡でそれぞれことなる解説を提供する場合でも邪魔にならないという効果がある。またひとつの部分星空再現手段を複数の天体望遠鏡で観察するような場合でも、観察者毎に異なる解説情報を提供できるという効果がある。また、天体望遠鏡は、観察者の視度の違いよって合焦状態を調整可能な合焦状態変更手段を有するので、合焦操作が不要になり円滑な観察が行えるという効果がある。また、観察者を識別する観察者識別情報を入力する観察者識別情報入力手段と、入力した観察者識別情報に基づき観察者固有の情報をサーバーから入力する観察者固有情報入力手段を有するとともに、観察者固有の情報に基づき、解説情報の提供内容または合焦状態を変更するため、観察する天体の解説情報を提供するにあたって観察者の違い、例えば観察者の学齢や使用言語、過去の観察体験の有無、天体に対する興味や知識のレベルに応じて最適な情報提供やセッティングがなされるという効果がある。また観察者の固有の情報をサーバーへ記録する、観察者固有情報設定手段を有するので、観察者の天体観察体験の蓄積に基づいて、提供される解説情報やセッティングの情報が、より効果的なものにできるという効果がある。このように、目標性能１１が達成される。
このように、本発明により、従来の星空再現装置では達成が困難であった目標性能が達成されるという効果がある。
また本明細書中に記載した第１の実施例の星空再現装置は、次のような作用・効果を奏する。
すなわち、一定の減光作用を有するシートに形成される透過孔は、背景から光で照射して観察すると、シートの減光を受ける透過孔以外の部分と減光を受けない透過孔をそれぞれ通過する透過光線の明るさの違いから、透過孔の部分が星状の透過光星として観察される。
この透過光星は、透過孔の直径等によって異なる等級の星を再現できるが、微細な穴を加工する限界からくる最少直径と、望遠鏡等で観察した際に点で見える限界から来る最大直径によって、穴の直径の変化だけで再現できる星の等級の幅には限度がある。
しかし本発明の第１の実施例の星空再現装置は、一定の減光作用を有するシートが合計Ｎ層（Ｎは２以上）貼りあわせられた積層シートであって、少なくとも１以上Ｎ以下の整数値のうち互いに異なる２つの整数値ＭならびにＬ（Ｍ＞Ｌ）において、シートがＬ層積層された状態でそれらを光線が通過可能なＬ層透過孔が形成され、さらに加えてシートがＭ層まで貼り合わされた状態でＬ層透過孔とは異なる位置にＭ層貫通透過孔が貫通して形成されることにより、シートの一方向から入射する光線のうちＬ層透過孔を通過するＬ層通過光線とＭ層貫通透過孔を通過するＭ層通過光線が互いに異なる減光率で減光される。
そのため、Ｌ層透過孔と同一の直径のＭ層貫通透過孔であっても、Ｌ層通過光線はＭ層通過光線に比べて（Ｍ−Ｌ）層のシートの減光分暗く観察される。すなわち、Ｌ層透過孔とＭ層貫通透過孔において直径の違いにより再現できる星の明るさの変化に加えて、（Ｍ−Ｌ）層分のシートの減光による星の明るさ変化が加わる。
なお、Ｌ層まで積層されたシートに、さらに（Ｍ−Ｌ）層分のシートを積層する際には、シート自体が一定の減光性能を有するため、その貼りあわせ位置にずれがあってもシートを通過する光線に対する減光性能は一定で変化せず、L層通過光線に作用する減光率に影響を与えない。また同様に（Ｍ−Ｌ）層分のシートを積層する際に貼りあわせ位置にずれがあっても、Ｍ層貫通透過孔は（Ｍ−Ｌ）層分のシートが積層された後にＭ層のシートを貫通して形成されるので、Ｍ層通過光線はＭ層のシートを貫通して通過してシートの減光を受けることは無い。
このように、穴の直径の違いだけで再現していた従来の方式に加え、シートの減光による変化を加えることができるので、より幅広い等級の星を再現できるという効果がある。
またこの基本的な作用効果を、たとえば、２等級の減光作用を有するシートを５層積層した多層シート（Ｎ＝５）において、Ｌの値を１〜４としてそれぞれ、直径０．５ｍｍと直径０．３ｍｍの透過孔の加工をＭ＝Ｌ＋１の状態で累積的に施すことで、貫通透過孔が貫通するシートの層数を１層〜５層、すなわち透過孔を通過する光に減光作用を及ぼすシートの層数を４層〜０層とすることができ、その結果、８等級、６等級、４等級、２等級、０等級の減光作用を付与することが可能になり、直径の違いによる１等級の変化に比べて幅広い等級の星を再現できるという効果がある。
その結果、天体望遠鏡などの観察に対応するためにあまり大きな直径の星像が採用できない場合で、かつ、加工の難易度からあまり小さな直径の穴を形成できない場合でも、積層数を大きくすることで、より幅広い等級範囲の星を再現できるという効果がある。
なお上記事例では、２等級の減光作用を有するシートを複数積層し、直径０．５ｍｍと直径０．３ｍｍの貫通透過孔をシートを積層しながら繰り返し形成することで、１等級刻みの明るさの星を再現しているが、シートの減光率や貫通透過孔の直径はこれに限らない。例えばシートの減光率を３等級とし、貫通透過孔を、直径０．５ｍｍ、直径０．３ｍｍ、直径０．１８ｍｍと、１等級刻みで３種類とすることで、同様に１等級刻みの明るさの星を再現できる。また同様に、シートの減光率を４等級とし、貫通透過孔を、直径０．５ｍｍ、直径０．３ｍｍ、直径０．１８ｍｍ、直径０，１１ｍｍと１等級刻みで４種類とするとともに、積層シートを７層として、最も明るい星を再現する貫通透過孔を７層すべて貫通する直径０．５ｍｍの貫通透過孔とし、最も暗い星を再現する貫通透過孔を１層のみ貫通する直径０．３ｍｍの貫通透過孔とすることで、その等級差を、積層シートの６層ｘ４等級＋直径の差１等級＝２５等級とすることが可能となり、１００億倍のダイナミックレンジが実現可能である。
また、貫通透過孔を加工する際には、できるだけ加工負荷が少ないのが工具の摩耗も少なくて望ましい。それに関して本発明では、より多くの数存在する暗い星は、より少ない層数、すなわち被加工物である積層シートの厚さが薄い状態で貫通透過孔を加工することになるので、工具の加工負荷が削減され、工具が長持ちしてコスト削減になるという優れた効果がある。
また積層シートをエアドームのドーム素材として使う場合、引っ張り強度が必要になるが。積層構造により一定の厚さが確保されるので引っ張り強度が維持できるという効果もある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、複数の発光素子と、発光素子を点灯制御する発光素子点灯制御手段と、前記積層シートの裏面側に敷設され、その一端に入射した発光素子からの光を導いて前記シートを貫通して観察者側に露出する端面に導光する複数の光ファイバーと、を備えており、観察者が前記透過光星と光ファイバーによって導かれた発光素子からの光による発光素子星とを同時に観察可能であり、かつ、発光素子星の平均輝度をＡ、透過光星の平均輝度をＢとした場合に、Ａ＞Ｂであることを特徴としているので、光ファイバーによって超高輝度ＬＥＤなどの発光素子の光を積層シートの表面側に導き、透過光星とは独立した輝度で発光素子星を再現でき、透過光星だけで再現するよりもより幅広い等級範囲の星を再現できるという効果がある。
具体的には、まず２等級の減光率のシートを８層積層した積層シートの場合、１層目のシートに形成される直径０．１８ｍｍの貫通透過孔からなる透過光星と、８層のシートをすべて貫通する直径０．３ｍｍの貫通透過孔からなる透過光星を観察すると、シートによる減光で１４等級と、直径の違いによる１等級で、合計で１５等級の違いが生じる。そして、積層シートを貫通して敷設される複数の光ファイバーの端面を照明する発光素子の輝度を1万倍、すなわち１０等級の範囲で調整できるようにする。そして、最も暗い発光素子で照明される光ファイバーによる発光素子星を観察した時の明るさを、最も明るい透過光星の明るさと等しくするように積層シート背面の照明輝度を調整することで、積層シートの観察者側から観察する最も明るい発光素子星の明るさと、最も暗い透過光星の明るさを、２５等級、すなわち１００億倍の違いで再現することができる。こうすることで、積層シートの積層数を削減し、製作が容易になるという効果がある。
また１つあたりの星を再現するコストは透過光星よりも発光素子星は高価になるが、発光素子星で再現する星の平均輝度Ａを透過光星で再現する星の平均輝度Ｂよりも大きくすることで、明るい星ほど個数が少ないという自然法則に従って、全体のコストが安価になるという効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、前記積層シートの観察者側の表面を紫外線で照らす、ＵＶランプと、ＵＶランプを点灯制御するＵＶランプ点灯制御手段とを備えるとともに、前記積層シートの観察者側の表面には、紫外線で発光する蛍光インクにより星像が印字された印刷面が配置され、観察者が、ＵＶランプにより発光する蛍光インクによる印刷発光星と、前記透過光星を同時に観察可能であり、かつ、透過光星の平均輝度をＢ、印刷発光星の平均輝度をＣとした場合に、Ｂ＞Ｃであることを特徴としているので、ＵＶランプにより発光する蛍光インクによる印刷発光星を透過光星とは独立した輝度で再現でき、透過光星だけで再現するよりもより幅広い等級範囲の星を再現できるという効果がある。
具体的には、まず２等級の減光率のシートを８層積層した積層シートの場合、１層目のシートに形成される直径０．１８ｍｍの貫通透過孔からなる透過光星と、８層のシートをすべて貫通する直径０．３ｍｍの貫通透過孔からなる透過光星を観察すると、シートによる減光で１４等級と、直径の違いによる１等級で、合計で１５等級の違いが生じる。そして、最も明るい印刷発光星と最も暗い印刷発光星の輝度を1万倍、すなわち１０等級の範囲で蛍光インクによる星像を印刷する。そして、最も明るい印刷発光星を観察した時の明るさを、最も暗い透過光星の明るさと等しくするように積層シート背面の照明輝度を調整することで、積層シートの観察者側から観察する最も明るい透過光星の明るさと、最も暗い印刷発光星の明るさを、２５等級、すなわち１００億倍の違いで再現することができる。こうすることで、積層シートの積層数を削減し、製作が容易になるという効果がある。
また第１の実施例は次のような構成が可能である。すなわち２等級の減光率のシートを５層積層した積層シートとして、１層目のシートに形成される直径０．１８ｍｍの貫通透過孔からなる透過光星と、５層のシートをすべて貫通する直径０．３ｍｍの貫通透過孔からなる透過光星の等級差を９等級にする。そして、積層シートを貫通して複数の光ファイバーを敷設し、その端面を照明する発光素子の輝度を４０００倍、すなわち９等級の範囲で調整できるようにする。そして、最も暗い発光素子で照明される光ファイバーによる発光素子星を観察した時の明るさを、最も明るい透過光星の明るさと等しくするように積層シート背面の照明輝度を調整する。そして、最も明るい印刷発光星と最も暗い印刷発光星の輝度を６４０倍、すなわち７等級の範囲で蛍光インクによる星像を印刷する。そして、最も明るい印刷発光星を観察した時の明るさを、最も暗い透過光星の明るさと等しくするようにＵＶランプにより積層シート内側を照明する紫外線の照明輝度を調整する。そうすることで、最も明るい発光素子星と最も暗い印刷発光星の等級差は２５等級すなわち１００億倍の明るさの違いの星を再現できる。その際、前述の構成に対して、透過光星で再現する星の明るさの範囲をさらに少なくすることができるので、積層シートの積層数を削減し、製作がさらに容易になるという効果がある。
また印刷発光星は印刷工程で製作できるため、シートに貫通孔を加工する透過光星にくらべて、星と星をよりせまい間隔で印刷することが可能である。また１つあたりの星を再現するコストは透過光星よりも安価である。こうした特徴から、印刷発光星で再現する星の平均輝度を透過光星で再現する星の平均輝度よりも小さくしてより暗い星を印刷発光星で担うようにすることは、星空解説装置に固有な次のような効果を奏する。すなわち、暗い星ほど個数が多く他の星と接近して存在する確率が高いという宇宙の自然法則に照らし合わせると、より多くの近接する星を再現でき、かつ、より多くの星を安価な印刷発光星で再現することができる。また平均輝度が低いのでＵＶランプの輝度をむやみに高くする必要がなく、真っ暗な部屋の中で観察者の衣服がＵＶランプで光ったりする弊害もない。また、印刷発光星で再現する星のなかでも、より多数存在するより暗い星の方を再現するための蛍光インクに、発光輝度の高い高価な蛍光インクを水で薄めて輝度を低くした低輝度の蛍光インクを使用できるので、全体のコストを安価にできるという効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、積層シートの表面に映像を投影可能なプロジェクターを備えているので、星空再現装置で再現される星空に関する解説情報を積層シートの表面に投影することで、観察者が観察する天体の近傍に、天体の解説情報を表示可能になり、天体の理解がより進むという効果がある。
また投影用ランプの輝度を暗くしたり、別途減光フィルターを用いる等で積層シートの表面に投影する映像の輝度を暗くすることで、透過光星や印刷発光星で再現される星よりも暗い星を映像で再現できるようになり、より幅広い明るさの星空を再現可能になるという効果がある。
また状況に応じて異なる映像、たとえば赤外線で観察した場合のガス雲や暗い恒星の様子と、Ｘ線で観察した場合のガス雲や暗い恒星の様子などを、選択的に再現することも可能になるという効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、表面に映像が表示可能なディスプレイと、ディスプレイの映像の光を反射するとともに積層シートからの光を透過することでディスプレイの映像と積層シートからの光を同一視可能にする反射透過板とを備えているので、星空再現装置で再現される星空に関する解説情報をディスプレイの表面に表示することで、観察者が星空再現装置で再現される星空とディスプレイの解説情報を望遠鏡の視野内に同時に視認することが可能になり、観察する天体の近傍に天体の解説情報を表示するなどが可能になり、天体の理解がより進むという効果がある。
またディスプレイの輝度を暗くすることで、観察者が視認するディスプレイ表面の星を、透過光星や印刷発光星で再現される星よりも暗くできるため、より幅広い明るさの星空を再現可能になるという効果がある。
また状況に応じて異なる映像、たとえば赤外線で観察した場合のガス雲や暗い恒星の様子と、Ｘ線で観察した場合のガス雲や暗い恒星の様子などを、選択的に再現することも可能になるという効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、表面に映像が表示可能な第２のディスプレイを備え、その第２のディスプレイは、前記積層シートを観察する観察者の視野の中でその表示が視認可能となる第1の位置と、前記積層シートを観察する観察者の視野からその表示が退避する第２の位置とに選択的に位置づけ可能であるので、前記積層シートに再現される星空を観察する視野を変更することなく、第２のディスプレイの映像を視認できるという効果がある。例えば、第２のディスプレイが第２の位置に位置づけされた状態では、積層シートで再現される星座全体を観察可能であり、その直後に第２のディスプレイを第１の位置に位置づけすることで、第２のディスプレイに表示された天体を観察できるという効果がある。これは特に、高精細ではあるがコストの関係で画面を大きくできない小型の高精細ディスプレイを使用して月や惑星などの映像を表示し、その表面模様などを観察する際に有効である。またその場合は次の構成要素も有すると特に有効である。すなわち観察する視野の一部を第２のディスプレイで再現し、その外側の視野領域の星空を、プロジェクターによる投影映像や、反射透過板を反射して視認されるディスプレイの映像で再現することが可能となる。例えば、木星の本体は第２のディスプレイで縞模様などまで高精細に表示し、第２のディスプレイでは表示領域からはみ出てしまう位置にあるガリレオ衛星などは、プロジェクターやディスプレイで表示するような応用が可能になるという優れた効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、積層シートの背面照射光を生成する透過光用発光素子を備えた略平面状の照明パネルと、照明パネルの輝度を変更可能な照明パネル点灯制御手段を備え、照明パネルが積層シートに近接して配置されることで、積層シートの一側面を異なる輝度で照明可能であるため、星空再現装置を設置する場所が積層シートの背面照射光となる適切な環境照明状態に無い場合でも、適切な照度で積層シートの一側面を照明することができるので、様々な環境の場所で装置を活用できるという効果がある。
また、積層シートの一側面の照明輝度を変更可能であるため、観察者が使用する望遠鏡の光学的な仕様を変更しなくても、照明輝度を高めることで観察される天体の限界等級を高めることが可能である。これはすなわち、より大きな集光力を持つ望遠鏡で観察することと同じ効果があり、高価で大型な大口径の望遠鏡を使用しなくても、安価な小口径の望遠鏡を使用したままで、暗い天体を詳細に観察できるという効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、積層シートを照明パネルに交換可能に装着する積層シート装着手段を備えるので、望遠鏡を用いて複数の天体を順次観察したい時に、積層シートを交換すれば良く、複数の積層シートそれぞれに照明パネルを備える必要が無くコストが削減できるという効果がある。また、積層シート装着手段に装着した積層シートで再現される星空を観察できるように、望遠鏡の向きやピント位置を設置した望遠鏡の設定を、複数の積層シート毎に変更する必要が無く、効率的な観察が行えるという効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、前記複数の発光素子と発光素子点灯制御手段がともに固定された基枠と、前記光ファイバーを備えた積層シートを基枠に着脱可能に装着する積層シート装着手段とを備え、積層シート装着手段は、積層シートの装着時に、所定の発光素子と光ファイバーについて発光素子の発光面に対向する位置に光ファイバーの入射面を位置づけするので、複数の積層シートを使用する場合に発光素子と発光素子点灯制御手段を積層シート毎に必要とせず、積層シートを安価に構成できるという効果がある。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、積層シートの背面照射光を生成する透過光用発光素子を備えた略平面状の照明パネルと、照明パネルの輝度を変更可能な照明パネル点灯制御手段を備え、照明パネルが積層シートに近接して配置されることで、積層シートの一側面を異なる輝度で照明可能であるとともに、前記発光素子点灯制御手段または前記照明パネル点灯制御手段は、観察者が観察する透過光星と前記発光素子星の明るさが所定のバランスになるように動作するため、例えば観察者が使用する望遠鏡の集光力を一時的に疑似的に拡大したいと思って透過光星の明るさを明るくした場合でも、透過光星と発光素子星の間で等級のバランスが崩れることが無くそれぞれの星が正しい明るさで再現されるという効果がある。そのため高価で大型な大口径の望遠鏡を使用しなくても、安価な小口径の望遠鏡を使用したままで、暗い天体を詳細に観察できるという優れた効果が得られる。
また第１の実施例の星空再現装置は、前述の効果に加え、次のような効果がある。
すなわち、積層シートの背面照射光を生成する透過光用発光素子を備えた略平面状の照明パネルと、照明パネルの輝度を変更可能な照明パネル点灯制御手段を備え、照明パネルが積層シートに近接して配置されることで、積層シートの一側面を異なる輝度で照明可能であるとともに、前記ＵＶランプ点灯制御手段または前記照明パネル点灯制御手段は、観察者が観察する透過光星と前記印刷発光星の明るさが所定のバランスになるように動作するため、例えば観察者が使用する望遠鏡の集光力を一時的に疑似的に拡大したいと思って透過光星の明るさを明るくした場合でも、透過光星と印刷発光星の間で等級のバランスが崩れることが無くそれぞれの星が正しい明るさで再現されるという効果がある。そのため高価で大型な大口径の望遠鏡を使用しなくても、安価な小口径の望遠鏡を使用したままで、暗い天体を詳細に観察できるという優れた効果が得られる。
第１の実施例の分解斜視図である。 第１の実施例のライトボックスの中心切断図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例のバックライトＬＥＤの配置を示す図である。 第１の実施例のライトボックスの下面図である。 第１の実施例の星空シートの裏面斜視図である。 第１の実施例のコンタクト基板と本体基板の詳細図である。 第１の実施例の星空シートが装着された時のコンタクト基板と本体基板の位置関係を示す一部断面図である。 第１の実施例の星空シートに再現されている星と星座線の態様を示す図である。 第１の実施例の星空シートでハイライト表示される領域の拡大図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの断面図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例のＵＶランプにより照射される領域を示す図である。 第１の実施例の電子回路のブロック図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の第１の印刷発光星の印刷方式を示す図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の第２の印刷発光星の印刷方式を示す図である。 第１の実施例のワンチップＣＰＵのＲＡＭのデータ構成図である。 第１の実施例の星空シート関連情報のうちモード情報を示す図である。 第１の実施例の星空シート関連情報のうちシーン情報を示す図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の星空シート関連情報のうち白色チップＬＥＤの輝度基準値を示す図である。 第１の実施例のメインルーチンのフローチャートである。 第１の実施例ならびに第２の実施例の赤外線リモコンの信号入力割り込みルーチンのフローチャートである。 第１の実施例ならびに第２の実施例の点灯制御用タイマ割り込みルーチンのフローチャートである。 第２の実施例の星空再現装置１を示す一部分解斜視図である。 第２の実施例のライトボックスの中心切断図である。 第２の実施例のドラムと積層シートの切り替え動作を示す一部断面正面図である。 第２の実施例のドラムと積層シートの切り替え動作を示す背面図である。 第２の実施例の第１の星空シートの裏面斜視図である。 第２の実施例のコンタクト基板と本体基板の詳細図である。 第２の実施例の星空シートが位置づけされた時のコンタクト基板と本体基板の位置関係を示す一部断面図である。 第２の実施例の星空シートに再現されている星の態様を示す図である。 第２の実施例の星空再現装置１の一部断面側面図である。 第２の実施例のプロジェクターユニットの構成を示す図である。 第２の実施例の星空シートに投影されるプロジェクターの投影画像の位置を示す図である。 第２の実施例のディスプレイユニットの設定位置を示す正面図である。 従来のプラネタリウム施設の設備の配置図を示す 第２の実施例の星空再現装置やその他の設備の傾斜型ドーム内の配置を示す図である。 第２の実施例の星空再現装置やその他の設備の水平型ドーム内の配置を示す側面図である。 第２の実施例の星空再現装置やその他の設備の水平型ドーム内の配置を示す上面図である。 第２の実施例の第１の星空シートで再現される星空を示す図である。 第２の実施例の第２の星空シートで再現される星空を示す図である。 第２の実施例の第３の星空シートで再現される星空を示す図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第３部でプロジェクターで投影される画像を示す第１の図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第３部でプロジェクターで投影される画像を示す第２の図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第３部でプロジェクターで投影される画像を示す第３の図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第４部でプロジェクターで投影される画像を示す図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第５部の前半でプロジェクターで投影される画像を示す図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第５部の後半でプロジェクターで投影される画像を示す図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第６部の前半でプロジェクターで投影される画像を示す図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第６部の後半でプロジェクターで投影される画像を示す図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第６部の後半でディスプレイで表示される画像を示す第１の図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第６部の後半で観察者が観察する様子を示す図である。 第２の実施例のプラネタリウム番組の第６部の後半でディスプレイで表示される画像を示す第２の図である。 第２の実施例で静止画の画像に大気のゆらぎを加える手順を示すフローチャートである。 第２の実施例の望遠鏡２の構造を示す一部断面図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの第２の実施態様を示す断面図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの第３の実施態様を示す断面図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの第４の実施態様を示す断面図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの第４の実施態様において室内光で観察した状態を示す図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの第４の実施態様において透過光で観察した状態を示す図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの第４の実施態様における各要素の印刷濃度を示す図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートの第５の実施態様を示す断面図である。 第２の実施例の天体導入操作体験用のダミー望遠鏡を示す図である。 第２の実施例のディスプレイユニットの変形例を示す図である。 第１の実施例ならびに第２の実施例の積層シートを製作する方法を示すフローチャートである。 第２の実施例のワンチップＣＰＵのＲＡＭのデータ構成図である。 第２の実施例のメインルーチンのフローチャートである。 第２の実施例の合焦位置補正動作のフローチャートである。 第２の実施例の星空シート関連情報のうちモード情報を示す図である。 第２の実施例の星空シート関連情報のうちシーン情報を示す図である。 積層シートをページに含んだ書籍を示す図である。 第３の実施例の星空再現装置の斜視図である。 第３の実施例の星空再現装置の断面図である。 第３の実施例の部分星空シートを示す図である。 第３の実施例の部分星空シートの連結部分の断面図である。 第３の実施例の星空再現装置の組み立て方法を示す図である。 積層シートの簡易的な観察方法を示す図である。 第４の実施例の星空再現装置の斜視図である。 第４の実施例の星空再現装置の断面図である。 第４の実施例の変形例を示す斜視図である。 第４の実施例の変形例を示す断面図である。 第５の実施例の使用状況を示す一部断面斜視図である。 第５の実施例の中央断面図である。 第５の実施例の変形例を示す断面図である。 循環回動支持装置を舞台の天井から見た図である。 循環回動支持装置の駆動ガイドとレールを示す一部断面詳細図である。 星空再現装置と望遠鏡の配置レイアウトの実施態様を示す図である。
本発明の星空再現装置１を、利用シーンが異なる３つの実施形態として、それぞれ第１の実施例、第２の実施例、第３の実施例として実現した。
そのうち第１の実施例は、ライトボックス１００に星空シート２００を手動で装着して使用する形式の実施例である。また第１の実施例は、望遠鏡を所有する利用者が、星空再現装置１を日中の室内ないしは夜間の屋外で使用して、町内の子どもたちを対象とした疑似的な星空観察会で使用する事例である。また第１の実施例は、本発明が目指す１２の目標性能のうち重要な目標性能である目標性能１〜目標性能４を達成する事例である。また第１の実施例は、星空再現装置１の星空シート２００の製造方法の事例である。また第１の実施例は、本発明の星空再現装置１の製造方法を実施するためひ必要不可欠な素材の提供方法の事例である。
第２の実施例は、全国に存在する既存の投影式プラネタリウム施設のドーム４内に設置されて使用される事例であり、本出願の特許請求の範囲に記載した発明の実施例である。第２の実施例は、ドラム１１に巻き取られて装填された複数の星空シート２００がライトボックス１００に自動的に装着されることにより、観客が望遠鏡やデジカメを活用して複数の星空を観察する観察プログラムが提供される事例である。第２の実施例では、観察者の過去の天体観察の体験や、本発明の星空再現装置による体験の履歴を記録・参照することで、本発明の効果をさらに高め、観察者に最適な星空観察体験を提供できる方法の事例である。
第２の実施例で観客に提供されるプログラム番組は、第１部から第５部に分かれる。
第１部では、全天の星座の位置関係や星の動きなどを肉眼で観察する星空観察体験が提供される。第２部では、特定の星座を双眼鏡を用いて詳しく観察する星座観察体験が提供される。第３部では、狭い星空領域に点在する星雲や星団などを天体望遠鏡を用いて詳細に観察する星雲星団観察体験が提供される。第３部では、天体望遠鏡を操作して観察する天体を望遠鏡の視野へ導入する体験が指導者に提供される。第４部では、肉眼では捉えられない暗い天体や肉眼では見えない波長の天体を天体望遠鏡に装着したデジタルカメラを用いて写真撮影する写真撮影体験が提供される。第５部では、月や惑星の観察体験が提供される。
第３の実施例は、プラネタリウム施設が存在しない地域の学校等へ出張して星空観察体験を提供するために使用される組み立て式のエアドームタイプの事例である。
本発明の第１の実施例を、図１〜図２１を参照に説明する。なお後述する第２の実施例や第３の実施例を説明する他の図面を含め、同じ技術的思想の構成要素は同じ符号で示す。
箱形状のライトボックス１００の開口部の端面には、磁石１０１が複数埋め込まれている。その開口部を覆うように透明板１０２がライトボックス１００に固定されている。透明板１０２の周辺部を覆う枠形状の鉄製の装着枠１０３は、磁石１０１の吸着力によりライトボックス１００に吸着される。また装着枠１０３の形状は、透明板１０２から出る光が外部に漏れないような形状となっている。
星空シート２００は透明板１０２と装着枠１０３の間に配置され、磁石１０１による吸引力により透明板１０２と装着枠１０３により挟持される。利用者が装着枠１０３を外して他の星空シート２００が交換できるように、磁石１０１による吸引力は適度な力に設定される。
ライトボックス１００の下側板の内側には本体基板３００が取り付けられている。本体基板３００には、ワンチップＣＰＵ３０１、ＬＥＤ駆動ＩＣ３０２、電源ＩＣ３０３が備わり、外部電源１０６により電圧が加えられるとワンチップＣＰＵ３０１はリセットしてあらかじめ内部のＲＯＭに記録されたプログラムが動作する。ワンチップＣＰＵ３０１のマイクロプロセッサとしての動作については一般的であるので詳細な説明は省略する。またＲＡＭに記録される変数の構成や、ＲＯＭに記録されたプログラムの動作は後ほど説明する。
ライトボックス１００の透明板１０２と対向する内面には、図３に示すように縦８段ｘ横８列にならんだ６４個のバックライトＬＥＤ１０５が取り付けられている。縦２段ｘ横２列に並んだ４個のバックライトＬＥＤ１０５からなる正方形領域のユニットは、図中ａ方向に４列、図中ｂ方向に４段の合計１６ユニット設けられている。この説明では６４個のバックライトＬＥＤ１０５は、ユニットのａ方向の１〜４の数値とｂ方向の１〜４の数値とユニット内の連番１〜４の数値を用いて「ＬＥＤ１２３」のように表示する。
またバックライトＬＥＤ１０５は、本体基板３００と接続される。ワンチップＣＰＵ３０１は、ＬＥＤ駆動ＩＣ３０２によって各ユニットに含まれるバックライトＬＥＤ１０５をＰＷＭ制御方式により輝度を変更可能に点灯駆動する。ワンチップＣＰＵ３０１は、１６ユニットの明るさを別々のタイミングで増減させることで、自然の星の瞬きのように再現したり、一部のユニットのみを明るく点灯することでハイライト表示を行う。なお、本実施例ではバックライトＬＥＤ１０５とＬＥＤ駆動ＩＣ３０２によってバックライトを構成しているが、面状に発光する有機ＥＬ素子と有機ＥＬ駆動ＩＣでバックライトを構成してもよい。その場合、有機ＥＬ素子が面状に発光するために、有機ＥＬ素子と透明版１０２との距離をほぼ密着できるくらい狭めることが可能となり、その結果ライトボックス１００の厚さを薄くでき、観測に使用しない時は室内のインテリアとして壁に掛けて置くという利用にも向くという効果がある。
またライトボックス１００上面から突出するランプアーム１０７の先端には、複数の紫外線ＬＥＤからなるＵＶランプ１０９が固定されている。ＵＶランプ１０９は星空シート２００の星の再現領域全体（Ｕ１）を広く照射する１個の広角ＵＶランプ（ＵＶ１）と、星空シート２００の１６の領域（Ｕ１１〜Ｕ４４）をそれぞれ個別に照射する１６個の狭角ＵＶランプ（ＵＶ１１〜ＵＶ４４）で構成されている。星空シート２００の１６の領域（Ｕ１１〜Ｕ４４）は、縦４段ｘ横４列の異なる領域、すなわち、図中ａ方向に４列、図中ｂ方向に４段に分割され、ａ方向の１〜４、ｂ方向の１〜４の数値を用いてＵ１１〜Ｕ４４と表記される。
ワンチップＣＰＵ３０１は、広角ＵＶランプ（ＵＶ１）と狭角ＵＶランプ（ＵＶ１１〜ＵＶ４４）をＬＥＤ駆動ＩＣ３０２によってＰＷＭ制御によってそれぞれ点灯制御するので、星空シート２００の表面全体および１６の領域はそれぞれ所定の照度で紫外線が照射される。なお、バックライトＬＥＤ１０５のユニットの領域と、狭角ＵＶランプの各照射領域は、正面から見て同じ領域に設定されている。なおこれらの紫外線ＬＥＤは可視光線の漏えいをカットするための可視光カットフィルターを備えると、星空がむやみに明るくならずに望ましい。
またランプアーム１０７の先端には赤外線センサー１０８（ＩＲ）が固定されている。複数の入力キー（「０」〜「９」、「＋」、「−」）を備える赤外線リモコン１１１から発せられる赤外線信号は、赤外線センサー１０８に受信されると、本体基板３００のワンチップＣＰＵ３０１に入力され、操作したキーに対応した所定の動作が起動されるようになっている。
またランプアーム１０７の先端には、星空シート２００全面をうっすらと照射することで都会の空の明るさを再現するための光害ランプ１１０（ＬＥＤ０）が固定されており、バックライトＬＥＤ１０５と同様に、本体基板３００に接続されてワンチップＣＰＵ３０１とＬＥＤ駆動ＩＣ３０２によって点灯制御される。
またライトボックス１００の側面には、輝度調整ボリューム３０４が取り付けられている。輝度調整ボリューム３０４は本体基板３００に接続されてワンチップＣＰＵ３０１に備わるＡＤコンバーターを介してその設定値がワンチップＣＰＵ３０１に入力される。
また周辺環境の明るさを測定する照度センサー３０７がライトボックス１００の側面に固定されている。照度センサー３０７は本体基板３００に接続されえワンチップＣＰＵ３０１に備わるＡＤコンバーターを介してその測定値がワンチップＣＰＵ３０１に入力され、昼間での不要な動作を防止する等の動作に反映できるようになっている。
本体基板３００の下面には、８個の白色チップＬＥＤ３０５（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ８）が取り付けられている。ワンチップＣＰＵ３０１は白色チップＬＥＤ３０５を、ＬＥＤ駆動ＩＣ３０２によってそれぞれ独立にＰＷＭ制御して点灯制御する。白色チップＬＥＤ３０５の発光面はライトボックス１００下面に形成されたＬＥＤ開口窓１０４から外側へ露出している。
また本体基板３００の下面には４本のコンタクトプローブ３０６ａ〜３０６ｄが取り付けられている。コンタクトプローブ３０６ａは＋５Ｖ電源に接続される。コンタクトプローブ３０６ｂはグランドに接続される。コンタクトプローブ３０６ｃはワンチップＣＰＵ３０１のデータ通信用のＳＤ信号に接続される。コンタクトプローブ３０６ｄはワンチップＣＰＵ３０１のデータ通信用のＳＡ信号に接続される。コンタクトプローブの先端は白色チップＬＥＤ３０５と同様にライトボックス下面に形成されたＬＥＤ開口窓１０４から外側へ露出し、星空シート２００が装着された際に、後述するコンタクト基板２０６のコンタクトパッド２０９ａ〜２０９ｄと接触して、ワンチップＣＰＵ３０１が、不揮発性メモリー２０８に記録された星空シート２００に関係する情報を読み込む。
ここで白色チップＬＥＤ３０５は発光素子に相当し、またワンチップＣＰＵ３０１とＬＥＤ駆動ＩＣ３０２の構成ならびに後述するプログラムによって実現される機能は、発光素子点灯制御手段に相当する。
これらＵＶランプ１０９はＵＶランプに相当し、ワンチップＣＰＵ３０１とＬＥＤ駆動ＩＣ３０２の構成ならびに後述するプログラムによって実現される機能は、ＵＶランプ点灯制御手段に相当する。
またライトボックス１００は照明パネルに相当し、特にバックライトＬＥＤ１０５は透過光用発光素子に相当する。またワンチップＣＰＵ３０１とＬＥＤ駆動ＩＣ３０２の構成ならびに後述するプログラムによってバックライトＬＥＤ１０５の点灯制御を行う機能は、照明パネル点灯制御手段に相当する。
また、本体基板３００と白色チップＬＥＤ３０５を備えたライトボックス１００と透明板１０２による構成は、基枠に相当する。また磁石１０１と装着枠１０３とライトボックス１００に形成されたＬＥＤ開口窓１０４による構成は、積層シート装着手段に相当する。
次に図５から図１０を用いて星空シート２００について説明する
本実施例の星空シート２００は、図８に示すように冬の代表的な星座であるオリオン座の星空を再現する。図９に示すオリオン大星雲は天体望遠鏡で観察する特定の領域として、解説プログラムでも特に取り上げられる。
星空シート２００はライトボックス１００に着脱可能である。利用者は、再現する星空の領域が異なる複数の星空シート２００の中から一つを選択して、ライトボックス１００に装着して使用する。実施例ではオリオン座の星空シートについて説明するが、他の星座の星空シートでも同様である。
星空シート２００は、透明板１０２に対向する方向を外側、その反対側の観察者側を内側とする。以降の実施例の説明でも同様である。
星空シート２００の下部には、複数のプラスティック光ファイバー２３０（ｆ１〜ｆ８）の一端部が集まるファイバー集積部２０５が形成されている。ファイバー集積部２０５には、弾性を有するゴム性接着剤２０７を介してコンタクト基板２０６が固定されている。コンタクト基板２０６には、光ファイバー挿通孔２１２が複数形成されている。光ファイバー挿通孔２１２には、プラスティック光ファイバー２３０の端部が挿通固定される。
本実施例のオリオン座の星空シートでは、ｆ１〜ｆ６のプラスティック光ファイバーは、オリオン座を構成する０．１８等星〜２．７５等星の主要な恒星を再現するために使用される。このうちｆ３は途中の分岐部２３１で３本のプラスティック光ファイバーｆ３ａ〜ｆ３ｃに分岐し、オリオン座のベルト付近にあるほぼ同等な明るさの３つ星を再現する。
ｆ１〜ｆ６のプラスティック光ファイバーは、ファイバー集積部２０５からそれぞれの星の位置まで星空シート２００の外側面に敷設される。そしてそれぞれの星の位置で星空シート２００に形成された貫通孔を挿通して星空シート２００の内側へ出される。そしてその端面が内側へ露出するように貫通孔の外側の部分で透明接着剤によって固定される。
ｆ７のプラスティック光ファイバーは、オリオン座の形状を示す星座線の表示のために使用される。またｆ８のプラスティック光ファイバーは天体望遠鏡で拡大して観察する特定領域を示す領域線の表示のために使用される。
プラスティック光ファイバー２３０はガラス製の光ファイバーと異なり、線状の導光部から一定の割合で光が漏れ出る。表面に傷をつけるような加工を施すことで、その漏れ出る割合を調整できる。恒星を再現するために使用するｆ１〜ｆ６のプラスティック光ファイバーについては漏れ出る量をゼロとする。発光ラインとして使用するｆ７、ｆ８のプラスティック光ファイバーについては漏れ出る量を増やして線状で光るようにする。
ｆ７、ｆ８のプラスティック光ファイバーは、星空シート２００の内側を敷設された後、貫通孔を挿通して星空シート２００の内側へ出されて、所定のルートで敷設された後、再び貫通孔を挿通して星空シート２００の外側面へ戻る。こうした敷設を繰り返すことで、非連続な線分も再現できる。最後の端面は目立たないように星空シート２００の外側へ戻しておく。
また、透明樹脂で作られた星フィルター２１０がコンタクト基板２０６の下面に固定されている。星フィルター２１０の表面の、光ファイバー挿通孔２１２の直下の位置には、各プラスティック光ファイバー２３０で再現する星や星座線等のラインの色に対応したフィルター印刷２１１が施されている。
星空シート２００がライトボックス１００に装着された際には、ファイバー集積部２０５は星空シート２００の面に直角方向に折り曲がり白色チップＬＥＤ３０５の発光面と装着枠１０３の間に保持される。コンタクト基板２０６の外周部はライトボックス１００下面のＬＥＤ開口窓１０４の壁面に嵌り、位置決めされる。
その結果、複数のプラスティック光ファイバー２３０のそれぞれの端面は、白色チップＬＥＤ３０５の発光面と対向する位置にそれぞれ位置決めされる。また本体基板３００のコンタクトプローブ３０６ａ〜３０６ｄの先端が、コンタクト基板２０６のコンタクトパッド２０９ａ〜２０９ｄとそれぞれ接触し、電気接点を構成する。
このような構成になっているため、星空シート２００がライトボックス１００に装着され、白色チップＬＥＤ３０５が点灯すると、白色チップＬＥＤ３０５の発光面から出た光は、星フィルター２１０のフィルター印刷２１１を通過して着色された後、光ファイバー挿通孔２１２に固定されたプラスティック光ファイバー２３０の端面に入射する。入射した光は光ファイバー２３０によって導光され、ｆ１〜ｆについては星座の星の位置でプラスティック光ファイバー２３０の端面から射出されて点状の発光素子星として観察され、ｆ７やｆ８については星空シート２００の内側を敷設している部分で漏れ出る光により線状の発光ラインとして観察される。
星空シート２００の積層シート２２０は図５の一部断面図に示すような積層構造を有し、内側から、第１紙層２０１、アルミ箔層２０２、第２紙層２０３、第３紙層２０４が、それぞれ不燃性の接着剤で接合されている。
第１紙層２０１、第２紙層２０３、第３紙層２０４は、それぞれ水酸化アルミニウムが混抄されることで自己消化性を有する約０．１５ｍｍの厚さの白色の不燃紙である。本実施例では、光の透過係数が約１６％で、等級で示すと２等級の減光特性を有する。このうち少なくとも第１紙層２０１は、紫外線によって発光する蛍光性の物質を含まない紙が望ましい。また、アルミ箔層２０２は、光の透過率が０％で完全に光を遮断可能なように、厚さ９マイクロメートル程度の厚さを有するアルミ箔が望ましい。
この第１紙層２０１、アルミ箔層２０２、第２紙層２０３、第３紙層２０４は、シートに相当する。また第１の実施例は、Ｎ＝４の場合に相当する。
積層シート２２０には図８に示すように、再現しようとする星空（実施例ではオリオン座）に含まれる星のうち３〜４等星（Ｈ１）の星から８〜９等星（Ｈ６）の星を再現するために、多数の穴が形成されている。これらの穴は、第１紙層２０１、アルミ箔層２０２、第２紙層２０３、第３紙層２０４のうち、いずれの層を貫通しているかによって、３種類の穴（群）に分類される。具体的には、３〜４等星の穴（Ｈ１）と４〜５等星の穴（Ｈ２）が第３群、５〜６等星の穴（Ｈ３）と６〜７等星の穴（Ｈ４）が第２群、７〜８等星の穴（Ｈ５）と８〜９等星の穴（Ｈ６）が第１群に属する。このうちＨ１、Ｈ３、Ｈ５はそれぞれ直径０．３ｍｍの穴、Ｈ２、Ｈ４、Ｈ６はそれぞれ直径０．１９ｍｍの穴である。この穴の面積比は２．５１倍であり、同一群に属する穴のうち、直径の違いにより１等級の差が発生する。
図１０は、３つの群に属するＨ１、Ｈ３、Ｈ５の穴が、どのような構造を有するのかを示す積層シート２２０の断面図である。
第１群の穴２１２は、第１紙層２０１とアルミ箔層２０２を貫通している。第２群の穴２１３は、第１紙層２０１とアルミ箔層２０２と第２紙層２０３を貫通している。第３群の穴２１４は、第１紙層２０１とアルミ箔層２０２と第２紙層２０３と第３紙層２０４を貫通している。第２紙層２０３の表面には、第１群の穴２１２の軸線が通過する位置を中心に、第１群の穴２１２を覆うように所定の色の第１フィルター印字２１５が形成される。第１フィルター印字２１５は、第１群の穴２１２の軸線に沿って通過する光線に所定の色を付与する。
同様に、第３紙層２０４の表面で、第２群の穴２１３の軸線が通過する位置を中心に、第２群の穴２１３を覆うように所定の色の第２フィルター印字２１６が形成される。第２フィルター印字２１６は、第２群の穴２１３の軸線に沿って通過する光線に所定の色を付与する。
同様に、第３紙層２０４に開口した第３群の穴２１４を覆うようにフィルターシール２１７が貼り付けられている。フィルターシール２１７は、第３群の穴２１４の軸線に沿って通過する光線に所定の色を付与する。
次に、これらの穴の形成方法について説明する。
第１群の穴２１２は、第１紙層２０１とアルミ箔層２０２が接合された後に、図示しない穴あけ加工装置により、第１紙層２０１ないしはアルミ箔層２０２側から、所定の太さの加工針が挿入または貫通されることで形成される。
また、第２群の穴２１３は、第１群の穴２１２が加工され、第２紙層２０３がアルミ箔層２０２に接合された後に、穴あけ加工装置により、第１紙層２０１ないしは第２紙層２０３側から、所定の太さの加工針が挿入ないしは貫通されることで形成される。
また、第３群の穴２１４は、第２群の穴２１３が加工され、第３紙層２０４が第２紙層２０３に接合された後に、穴あけ加工装置により、第１紙層２０１ないしは第３紙層２０４側から、所定の太さの加工針が挿入ないしは貫通されることで形成される。
ここで、第１群の穴２１２、第２群の穴２１３、第３群の穴２１４それぞれの穴が、再現する星の色に基づいて複数の色に分類されるとともに、それぞれの穴群の加工時に、同じ色の穴がすべて形成された後に、第１紙層２０１から着色塗料を塗布することで、それぞれの穴群の穴のうち、同色の穴に同色の着色塗料が充填されるようにしてもよい。
また、第３群の穴２１４が加工された後に、光透過性を持ち、結露や酸素から表面を保護する保護機能を有した保護塗料を、第１紙層２０１の表面から塗布してもよい。この保護塗料は、一部が穴の中に進入して充填され、乾燥後に光を導く導光経路を形成し、各層の接着が不十分であった時に層が分離するのを防止したり、あけられた穴が時間とともに縮小するのを防止して星の明るさを一定に保つ効果などを奏する。
バックライトＬＥＤ１０５から発せられた光は、第３紙層２０４の表面に達し、第１群の穴２１２の軸線、第２群の穴２１３の軸線、第３群の穴２１４の軸線に沿って進入し、連通する穴ないしは導光経路を通過して、第１紙層２０１に開口する穴から射出され、観察者の眼に届く。
この際、それぞれの穴を通過した光は、紙やフィルターなどの要素を通過する際に、減光・着色作用が働き、観察者の眼には、それぞれ明るさや色の異なる透過光星として視認される。
すなわちＨ１による透過光星を基準とした場合、Ｈ２は直径の差により＋１等級、Ｈ３はＨ１と同じ直径であるが第３紙層２０４による減光で＋２等級、Ｈ４は直径の差と第３紙層２０４による減光で合計＋３等級、Ｈ５はＨ１と同じ直径であるが第２紙層２０３と第３紙層２０４による減光で＋４等級、Ｈ６はＨ５に直径の差が加わり合計で＋５等級の減光となる。
ここで、上記実施例の積層シート２２０は、Ｎ＝４の場合を示す実施例であり、第１群の穴２１２は、同様にＬ＝２（第１紙層２０１とアルミ箔層２０２の２層）の場合のＬ層透過孔に該当し、第２群の穴２１３は、Ｍ＝３（第１紙層２０１とアルミ箔層２０２と第２紙層２０３の３層）の場合のＭ層貫通透過孔に該当する。また第１群の穴２１２の軸線に沿って通過する光はＬ層通過光線に該当し、第２群の穴２１３の軸線に沿って通過する光はＭ層通過光線に該当する。
なお本発明は、この実施例で採用したＮ，Ｌ，Ｍの値に限定されるものではない。例えばＮ＝６とすることで、第５紙層まで使用し、第１群から第５群までの透過光星を構成し、より等級幅の広い星を再現することも可能である。
また、この実施例では、内側から第１紙層２０１、アルミ箔層２０２、第２紙層２０３、第３紙層２０４で構成されているが、これに限定されるものではない。
図５４は積層シート２２０の第２の実施態様を示す断面図である。積層シート２２０は、内側から、アルミ箔層２２１、第１紙層２２２、第２紙層２２３、第３紙層２２４の構造を有する。アルミ箔層２２１はエッチング技術等を用いてあらかじめ微細な透過孔２２５が形成されると穴あけ工程を省略できて効率的である。またアルミ箔層２２１は、透明ＰＥＴフィルムとアルミ箔のラミネート素材であっても良い。エッチングによってアルミ箔に透過孔が形成されれば、光は透過し、透過孔として作用する。
アルミ箔層２２１にエッチングで微細な透過孔２２５を形成させるには、複数の実施方法が可能である。第１の方法は、アルミ箔層２２１の表面に、アルミと化学反応してアルミを除去できるエッチング物質を含む液体をインクジェットプリンターで印刷し、印刷した部分のアルミを除去することで透過孔２２５とする方法である。また第２の方法は、アルミ箔層２２１の表面を、エッチング物質に反応しないレジスト物質を塗布してレジスト層を形成し、レジスト物質と化学反応してレジスト層の一部を除去できる物質を含む液体をインクジェットプリンターで印刷し、印刷した部分のレジスト層を除去し、アルミ箔層２２１をエッチング物質を含む液体に浸してレジスト層が除去された部分のアルミを除去することで、微細な透過孔２２５を形成する方法である。
エッチング技術でアルミ箔に透過孔２２５を形成する方式では、機械的に穴を開けるのではなく、エッチング工程で穴を形成できるので、微細な穴を多数形成するのに適している。この例は、積層シート２２０において、Ｎ＝４の場合を示す実施例であり、穴２２５は、Ｌ＝１（アルミ箔層２２１の１層）の場合のＬ層透過孔に該当し、穴２２６は、Ｍ＝２（アルミ箔層２２１と第１紙層２２２の２層）の場合のＭ層貫通透過孔に該当する。また穴２２５の軸線に沿って通過する光はＬ層通過光線に該当し、穴２２６の軸線に沿って通過する光はＭ層通過光線に該当する。
図５５は積層シート２２０の第３の実施態様を示す断面図である。積層シート２２０は、内側から、第１紙層２２９、アルミ箔層２３０、第２紙層２３１、第３紙層２３２で構成される。アルミ箔層２３０にはエッチング技術等を用いてあらかじめ微細な透過孔２３３が形成されていても良い。この場合、シートによる減光を最も多く受ける穴２３３を通過する光線は、内側まで貫通する他の透過孔２３４を通過する光線などと異なり、穴２３３を通過した後に第１紙層２２９により散光されるので、恒星状には観察されない散光状の星雲のような天体を再現する際に有効である。
なお本実施例の積層シート２２０は上記の実施態様を含め、シートに光が全く通過しないアルミ箔（２０２、２２１、２３０）によって星空の背景の暗い部分を再現している。しかし本発明はこれに限定されず、星空の背景の暗い部分を再現するためにアルミ箔以外の金属箔を採用しても良いし、光の透過率が充分高い黒色の印刷を表面に施したシートであっても良い。
図５６は積層シートの第４の実施態様を示す断面図である。この実施態様は、光の透過率が５％程度と充分低い黒色の印刷を表面に施したシートを用いる場合の例である。積層シート２２０は、内側から、第１紙層２３５、第２紙層２３６、第３紙層２３７、第４紙層２３８で構成される。第１紙層２３５の内側表面には第１の遮光印刷２３５ａが施され、第１紙層２３５の外側表面は第２の遮光印刷２３５ｂが施され、第２紙層２３６の内側表面には第３の遮光印刷２３６ａが施され、第２紙層２３６の外側には第４の遮光印刷２３６ｂが施されている。積層シート２２０全体の透過率は、シートの素材の透過率（１６％）に加え、４層の異なる印刷表示の印刷面が加わる。
図５７は積層シート２２０の第４の実施態様における、室内光で観察した際の各要素の表示状態を示す図である。図５８は積層シート２２０の第４の実施態様における、ライトボックス１００の光による透過光によって観察した際の各要素の表示状態を示す図である。図５９は、図５７と図５８の表示態様になるように設定した、第１の遮光印刷２３５ａ〜第４の遮光印刷２３６ｂにおける各要素の透過率と第１紙層２３５〜第５紙層２３８の透過率と、室内光で観察した際の各要素の反射率とライトボックス１００の光による透過率を示す図である。なおここでは反射率と透過率は等しいとする。
第１の遮光印刷２３５ａの印刷の反射率は、図５９に示すように、室内光で観察した際に、銀河２３５５や散光星雲２３５６のような非恒星状の天体や星座線２３５１や星名２３５０のような説明情報や山２３５７やホテルの窓２３５８などの地上の風景などが図５７に示すような態様で視認されるように定められている。
第２の遮光印刷２３５ｂや第３の遮光印刷２３６ａや第４の遮光印刷２３６ｂの透過率は、図５９に示すように、室内光を消して観察した際に、積層シート２２０の背面を照射する光線が第１紙層２３５〜第４紙層２３８の素材の透過率と減光と第１の遮光印刷２３５ａ〜第４の遮光印刷２３６ｂの印刷による透過率の積からなる合計の透過率が、図５８に示すような態様で視認されるように定められている。
具体的には、室内光を消してバックライトで観察した際に、背景の空２３５２の部分の透過率を０．０００００００２程度と十分暗くなるように設定する。続いて、星名２３５０や星座線２３５１や輝星２３５３の部分は、背景の空２３５２と同様の透過率になるように設定する。これにより、透過光で観察した際に、これらの要素は背景の空２３５２に埋もれて視認されなくなる。
次に、銀河２３５５と散光星雲２３５６の部分の透過率は、背景の空２３５２の約６倍程度に設定し、わずかに光って視認されるように設定する。また、ホテルの窓２３５８は、銀河２３５５の約２倍の明るさで視認されるように設定する。また山２３５７の部分は、背景の空２３５２よりも暗く設定され、銀河２３５５や星空の背景２３５２を背景に、漆黒の山２３５７が存在する様子が再現される。
実施例では第１の遮光印刷２３５ａ〜第４の遮光印刷２３６ｂの透過率に関する調整を行う事例を示したが、色についても、第１の遮光印刷２３５ａの反射光による着色と、積層シート全体の透過光による着色をそれぞれ調整するように各印刷の色を選択できることは言うまでもない。
また実施例では第１紙層２３５と第２紙層２３６の第１の遮光印刷２３５ａ〜第４の遮光印刷２３６ｂの透過率に関する調整を行う事例を示したが、第２紙層を使用せず、第１紙層の第１の遮光印刷２３５ａで反射光による表示を行い、第２の遮光印刷２３５ｂを調整することで透過光による表示を行うようにしても良い。
また積層シート２２０の第４の実施態様において、第１群の穴は、第１紙層２３５と第２紙層２３６が接合された後に第１紙層２３５と第２紙層２３６を貫通するように形成される。また第２群の穴は、第１群の穴が形成された後に第３紙層２３７が接合された後に、第１紙層２３５と第２紙層２３６と第３紙層２３７を貫通して形成される。また第３群の穴は、第２群の穴が形成された後に第４紙層２３８が接合され、その後に第１紙層２３５と第２紙層２３６と第３紙層２３７と第４紙層２３８を貫通して形成される。
したがって積層シート２２０の第４の実施態様は、本発明の第１の実施例と同様に、透過光星により幅広い等級の星を再現できるという作用効果をそのまま有する。さらに透過光星とともに、非恒星状天体である銀河や散光星雲などの天体や山などの風景の様子を観察者が同時に観察できる。そのため、より本物に近い星空が再現できるという優れた効果がある。
このように積層シート２２０の第４の実施態様は、日中は室内の可視光線の反射光によって美しい星空の写真として鑑賞でき、夜間に室内が暗くなった際にはバックライトによる透過光による美しい星空を鑑賞できるようなすぐれた星空再現装置１を実現できる。また本発明の第１の実施例と同様に、発光素子星や後述する印刷発光星を備えるようにすれば、さらに幅広い等級の星を再現できることは言うまでもない。
図６０は、積層シート２２０の第５の実施態様を示す図である。シートの積層数が多くなると、透過孔の深さが直径に比較して大きくなる。すると積層シート２２０の内側から観察する角度が変化すると、透過光星の輝度が変化する「指向性」の影響が大きくなるという課題がある。そこで、一定以上の層数を貫通する透過孔を貫通加工した後に、透過孔の長さに等しい光ファイバー２３９を挿入固定する。すると光ファイバー２３９の外側の端面に入射した光は光ファイバー２３９により内側の端面へ導かれるので、内側から観察する際に指向性が少なくなるという効果がある。
次に星空シート２００の表面に印刷プロセスで形成される印刷発光星について説明する。
積層シート２２０には図８に示すように、再現しようとする星空（実施例ではオリオン座）に含まれる星のうち９〜１０等星（Ｕ１）の星から１４〜１５等星（Ｕ６）の星を再現するために、第１紙層２０１の内側の表面に、紫外線により発光する蛍光インク２１８により微細な点が印刷されており、ＵＶランプ１０９から発せられた紫外線を受けて光ることで印刷発光星として観察できるようになっている。
これによって、積層シート２２０の内側に位置する観察者は、白色チップＬＥＤ３０５からの光により観察される発光素子星（ｆ１〜ｆ６）と、積層シート２２０の外側を照射するバックライトＬＥＤ１０５からの光により観察される透過光星（Ｈ１〜Ｈ６）と、ＵＶランプ１０９の紫外線により発光する印刷発光星（Ｕ１〜Ｕ６）とを、それぞれ観察できるようになっている。
なお実施例では積層シート２２０の第１紙層２０１の材質は白色の不燃紙による例を示したが、これに限定されるものではなく、不燃紙ではなくても良いし、黒色のシート素材を用いてもよいし、白色のシート素材の内側表面に黒色印刷を施しても良い。後述する積層シート２２０の第２の実施例のように印刷をアルミ箔層に施すようにしても良い。この際、蛍光インク２１８の印刷性能を高めるためにアルミ箔面にコロナ処理を行うのが望ましい。また同様に、アルミ箔に蛍光インク２１８で印刷を施した後に、透明の保護塗料を施すと、乾燥した後の蛍光インク２１８が剥離することを防止できる。
このようにすると、以下のような効果が生じる。すなわち、ＵＶランプの光にはわずかながら可視光成分が含まれるため、照射される積層シートの表面が可視光によって照らされて、本来真っ暗であるはずの星以外の「空」の部分がわずかに光ってしまい、微細な星が見えなくなる。同様に、紫外線によって発光する成分があると紙自体が発光してしまい、微細な星が見えなくなる。しかし積層シート２２０の第１紙層２０１の表面が黒色であると可視光成分による「空」の部分の輝度上昇を減らすことができる。またＵＶランプ１０９の紫外線の反射光が少なくなり観察者の妨げにならない。また反射した紫外線によって観察者の着衣や付帯施設が不要に発光することを防止できる。印刷をアルミ箔に施した場合も、紫外線によって発光しないので、同様の効果が得られる。
また実施例では積層シート２２０の第１紙層２０１の内側の表面に印刷発光星を印刷したが、これに限定されるものではなく、例えば着脱可能な光透過性シートの表面に印刷発光星を印刷するとともに、印刷発光星の再現が必要な時に積層シート２２０の観察者側表面に装着ないしは恒久的に固定して使用するようにしてもよい。こうすることで、積層シート２２０の第１紙層２０１の表面に印刷発光星の印刷を行わなくて良いので、第１紙層２０１の表面に可視光線で視認できる星座絵等の印刷を施すことが容易となり、天体観察として使用しない日中の間に、星空再現装置をインテリアとして使用する際に有用である。
この蛍光インクは、インクジェットプリンターによって印刷される。インクジェットプリンターは現在既知の技術によるものであるため詳細の説明は省略するが、それぞれ異なるインクが充填可能な複数のインクカートリッジと、それぞれのインクカートリッジのインクを微小な液滴として吐出する複数の吐出ノズルを備えたインクヘッドと、シートの搬送機構と、シートの搬送方向に直交する方向にインクヘッドを搬送するインクヘッド搬送手段とを有し、シートを搬送するとともにインクヘッドを移動しながら所定のタイミングで複数の吐出ノズルの中から１以上の吐出ノズルからインクの液滴を吐出し、その吐出された液滴をシートに着弾させて印字を形成することで、シートの任意の位置に、任意のインクの組み合わせで印字が可能になっている。本実施例では最大２１個のインクカートリッジとインクヘッドを備えたインクジェットプリンターを使用する。
続いて本実施例の第１の印刷発光星の印刷方式について説明する。
図１３に示すように、再現する星の等級種類（９〜１０等星（Ｕ１）、１０〜１１等星（Ｕ２）、１１〜１２等星（Ｕ３）、１２〜１３等星（Ｕ４）、１３〜１４等星（Ｕ５）、１４〜１５等星（Ｕ６）の６段階）と星の色（スペクトル型で、Ｏ型、Ｂ型、Ａ型、Ｆ型、Ｇ型、Ｋ型、Ｍ型の７種類）に対応してそれぞれの蛍光インクと印刷サイズで印刷される。
すなわち、印刷発光星の印刷方式で使用する蛍光インクは、再現する星の等級を明るい方から２等級段階ずつに３種類、また星の色をそれぞれ７種類、合計で２１種類の蛍光インクが使用される。また、印刷のサイズは、同一のインクで再現する星の明るさのうち、明るいものを０．３ｍｍの直径で、暗いものを０．１９ｍｍの直径で印字することで、同一のインクで１等級ことなる２つの明るさの星を再現することができるようになっている。
従来技術では、紫外線を受けると光の３原色に対応した赤、緑、青でそれぞれ光る３種類の蛍光インクの組み合わせにより、輝度や色の異なる印字を行っている。一方、本発明に掛る星空再現装置においては、できる限り微小の点状の印字を形成することが必要であり、インクヘッドから吐出される最少液滴量での印字を採用したい。
しかしながら、星の色の微妙な違いを光の３原色の蛍光インクで再現するためには液滴量を微小な範囲で調整する必要があるが、最少液滴量においてそれを行うことは困難である。また、複数の色の蛍光インクの液滴を同一の場所に正確に着弾させないと、混合される前の原色の光が観察されて本来の星とは異なる表現になってしまうが、最少液滴量の複数のインクヘッドの液滴をずれなく着弾させることは技術的に困難である。このように、従来のインクジェットプリンターの技術を星空再現装置の星の再現に活用することは、さまざまな課題がある。
本発明では、再現する星の等級や色に対応して用意された複数の蛍光インクの中から、それぞれの星に対して１種類の蛍光インクで印字することが可能であるため、インクヘッドの最少液滴吐出量で印刷してもこうした課題が発生しないという効果がある。これは、通常の画像印刷と異なり、点状の印字が中心となる本発明に掛る星空再現装置においては特段の効果を奏すると言える。
次に第２の印刷発光星の印刷方式について説明する。
ここでは、印刷発光星が、それぞれ異なる輝度や色で光る複数種類の蛍光インクと、所定の波長の色を吸収することで透過光ないしは反射光に色変化や濃度変化を付与する複数の吸収インクを備えるインクジェットプリンターによって、蛍光インクと吸収インクの組み合わせで印字されるようになっている。
具体的には、図１４に示すように、基準の「白色」として定めるＦ型の星の色で光る、輝度が異なる３種類の蛍光インクと、蛍光インクの光を吸収することでそれぞれ、Ｏ型、Ｂ型、Ａ型、Ｇ型、Ｋ型、Ｍ型の星の色となるように色を付与する６種類の吸収インク、合計９種類のインクを備える。吸収インクは顔料タイプではなく、染料タイプのインクが望ましい。
そして図１４に示すように、再現する星の等級と星の色に対応して、使用する蛍光インクと吸収インクと、それぞれの印字のサイズが選択されて印字される。
この方式では、従来の技術と同様に複数のインクヘッドから吐出される液滴により印字を形成するが、印刷発光星の光を与える蛍光インクは単一のインクであるため従来のような課題は発生しない。すなわち、蛍光インクの印字と吸収インクの印字が着弾位置のずれによって多少ずれたとしても、吸収インクの作用がアナログ的に減少するだけで、従来のような原色の光が観察されるような大きな弊害は発生しない。この課題を解決するために吸収インクによる印字サイズをやや大きめに設定すれば、吸収インクの作用は蛍光インクによる印字に対して一様に作用させることが可能である。この場合でも、吸収インクは光を発しないので、観察される星のサイズは蛍光インクにより形成される印字サイズで定まるので、第１の印刷発光星の印刷方式と同様に、単一インクによる最少液滴による微細な点状の星を再現できるという効果を維持できる。
さらに、第１の印刷発光星の印刷方式が２１種類のインクカートリッジが使用できるインクジェットプリンターが必要であるのに対して、第２の印刷発光星の印刷方式は９種類で良く、必要になるインクの種類が削減できるという顕著な効果がある。
なお、第２の印刷発光星の印刷方式は、上記方式のほか、蛍光インクと吸収インクの組み合わせを、Ｏ型、Ｂ型、Ａ型、Ｆ型、Ｇ型、Ｋ型、Ｍ型の星の色で発光する７種類の蛍光インクと、蛍光インクの光を広い波長域に渡って均一に減光するいわゆる減光フィルターの効果を与える２種類の濃度からなる吸収インクとしても良い。この場合でも、図１３、図１４に示す方式と同様な効果を奏することは言うまでもない。
また、第２の印刷発光星の印刷方法は、上記方式の他、蛍光インクを装着した第１のインクジェットプリンターと、吸収インクを装着した第２のインクジェットプリンターを使用して、同一のシートに対して印刷を行う方式でも良い。この場合、蛍光インクと吸収インクの着弾位置に多少ずれがあっても、吸収インクによる印字サイズをやや大きめに設定すれば問題がないことはすでに説明した通りである。
次に、本実施例の積層シート２２０、具体的には図１０に示す構造を有する積層シート２２０を製作する方法について図６３のフローチャートに基づき説明する。
まずＳ５００において製作者は、再現する星に関して、それぞれの星の恒星基礎データ「ＳｔａｒＩｎｆｏ」、すなわち位置データ「ＳｔａｒＰｏｓ」と明るさデータ「ＳｔａｒＭａｇ」と色データ「ＳｔａｒＣｏｌｏｒ」を既存のスターカタログなどから取得し、Ｓ５０１へ進む。
ここで、恒星基礎データ「ＳｔａｒＩｎｆｏ」はスターカタログから取得する以外にも、ハッブル宇宙望遠鏡やすばる望遠鏡などの観測結果の画像や天文マニアが撮影した天体写真データから画像処理によって恒星状の星像を抽出し、その位置「ＳｔａｒＰｏｓ」とその画像内での相対的な明るさにその画像内でのベースの星の等級を加えて算出した星の明るさ「ＳｔａｒＭａｇ」と、色「ＳｔａｒＣｏｌｏｒ」を抽出することで、恒星基礎データ「ＳｔａｒＩｎｆｏ」を取得するようにしてもよい。
この場合、抽出された恒星基礎データに基づき、画像処理の手法により元画像からその恒星像を差し引くことで、恒星状の天体として認識されない銀河の光芒や散光星雲などの非恒星状天体画像「ＮｅｂｒａＩｍａｇｅ」を抽出することも可能である。この抽出方法は天文学の分野では通常に実施されている既存技術なので詳細は省略する。こうして得られた非恒星状天体画像「ＮｅｂｒａＩｍａｇｅ」が得られた場合は、以下に示す積層シート２２０の製作方法に加え、非恒星状天体画像「ＮｅｂｒａＩｍａｇｅ」が示す明るさと色で発光するように、第１紙層２０１の表面にＵＶインクで印刷する工程を追加してもよい。
また、積層シート２２０を図５６に示す第４の実施態様の構造とするとともに、第１の遮光印刷２３５ａと第２の遮光印刷２３５ｂと第３の遮光印刷２３６ａと第４の遮光印刷２３６ｂに施す印刷に関して、非恒星状天体画像が示す明るさと色で透過光が観察されるように、背景からの光に減光率と着色を与えるような印刷を施すような工程としてもよい。
次にＳ５０１において製作者は、積層シート２２０の透過光星仕様情報「ＳｈｅｅｔＩｎｆｏ」を取得し、Ｓ５０２へ進む。ここで透過光星仕様情報「ＳｈｅｅｔＩｎｆｏ」は、積層するシートが貫通透過孔に及ぼす減光率に関連したシート等級情報「ＳｈｅｅｔＭａｇ」、シートに形成される貫通透過孔の穴径により定まる等級に関連した穴径等級情報「ＨａｌｌＭａｇ」、星の色に対応して使用されるフィルター印刷の色に関連したフィルター色情報「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」と、それぞれの色のフィルター印刷が透過光に及ぼす減光率に関連したフィルター等級情報「ＦｉｌｔｅｒＭａｇ」などからなる。具体的には次のような透過光星仕様情報となる。
すなわち、第２紙層と第３紙層のシート等級情報「ＳｈｅｅｔＭａｇ（第２紙層）」「ＳｈｅｅｔＭａｇ（第３紙層）」として同じ値で＋２等級であり、穴の直径番号「ＤｉａＮｏ」に対する穴径等級情報「ＨａｌｌＭａｇ（ＤｉａＮｏ）」は、最も大きな穴の直径番号「ＤａＮｏ＝ＭａｘＤｉａＮｏ＝０」である直径０．３ｍｍの貫通透過孔について「ＨａｌｌＭａｇ（０）」が０等級と基準となり、次に小さい直径の穴である直径番号「ＤｉａＮｏ＝１」である直径０．１８ｍｍの貫通透過孔に対しては「ＨａｌｌＭａｇ（１）」として＋１等級である。また、最も小さい直径の穴で再現する場合の直径による減光等級である、最大穴減光等級「ＨａｌｌＭａｇＭａｘ」が＋２として指定される。同様にフィルター色情報とフィルター等級情報は、星の色をスペクトル型で表現した場合にそれぞれ「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ（スペクトル型）」ならびに「ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（スペクトル型）」であり、特に「ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（スペクトル型）」に関しては、Ｏ型、Ｂ型、Ａ型、Ｆ型、Ｇ型、Ｋ型、Ｍ型それぞれに対して、ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｏ型）＝０．１等級、ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｂ型）＝０．０８等級、ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ａ型）＝０．０５等級、ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｆ型）＝０等級、ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｇ型）＝０．０５等級、ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｋ型）＝０．１等級、ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｍ型）＝０．２等級である。
なおこの値はあくまで説明のための例示であり実際は、使用するフィルター印刷に応じた適切な値が設定されることは言うまでもない。
次にＳ５０２において製作者は、その積層シート２２０に形成される複数の穴群に対して、それぞれの貫通透過孔に対して減光作用を及ぼすシートによる減光率、すなわち貫通透過孔を加工した後に積層されるシートによる減光率の和「ＧｕｎＭａｇ」を計算し、Ｓ５０３へ進む。
具体的には、実施例の場合、第１群の穴には第２紙層と第３紙層が減光作用を及ぼすので、「ＧｕｎＭａｇ（第１群）＝ＳｈｅｅｔＭａｇ（第２紙層）＋ＳｈｅｅｔＭａｇ（第３紙層）＝４等級」となり、同様に、第２群の穴には第３紙層が減光作用を及ぼすので、「ＧｕｎＭａｇ（第２群）＝ＳｈｅｅｔＭａｇ（第３紙層）＝２等級」、第３群の穴には、シートによる減光作用はなく、シールによる着色による減光のみであり、これは「ＦｉｌｔｅｒＭａｇ」で考慮されるので、「ＧｕｎＭａｇ（第３群）＝０等級」となる。
次にＳ５０３において製作者は、透過光星最少等級「ＭａｇＭｉｎ」に、その積層シート２２０の透過光星として再現する最も明るい星の恒星基礎データにおける明るさを指定し、Ｓ５０４へ進む。今回の実施例では、「ＭａｇＭｉｎ＝３等級」とする。
次にＳ５０４〜Ｓ５１０のステップにおいて製作者は、恒星基礎データ「ＳｔａｒＩｎｆｏ」と透過光星仕様情報「ＳｈｅｅｔＩｎｆｏ」に基づき、それぞれの星を透過光星として再現するために必要な、透過光星加工情報「ＷｏｒｋＩｎｆｏ」のうち、貫通透過孔が貫通するシートの積層情報「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ」と貫通透過孔の穴径「ＨａｌｌＤｉａ」とフィルター印刷の色「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」を求める。貫通透過孔の加工位置は、「ＳｔａｒＰｏｓ」から一意に求められるので説明は省略する。
具体的には、Ｓ５０４において製作者は、処理する星を１つ選択し、その星の色「ＳｔａｒＣｏｌｏｒ」に基づいて、その色のフィルター印刷の色「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」とフィルター等級情報「ＦｉｌｔｅｒＭａｇ」を求め、Ｓ５０５へ進む。例えばその星の色が「Ｋ型」であった場合、フィルター印刷の色は「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ（Ｋ型）」であり、フィルター等級情報は「ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｋ型）＝０．１等級」として求められる。
次にＳ５０５において製作者は、その星の明るさからフィルター等級情報を引いて、その星の修正等級「ＳｔａｒＭａｇ２」に設定して、Ｓ５０６へ進む。
具体的には、選択した星の明るさが「ＳｔａｒＭａｇ＝６等星」の場合、ＳｔａｒＭａｇ２＝ＳｔａｒＭａｇ−ＦｉｌｔｅｒＭａｇ（Ｋ型）＝６等級−０．１等級＝５．９等級になる。
次にＳ５０６において製作者は、その星の修正等級「ＳｔａｒＭａｇ２」と透過光星最小等級「ＭａｇＭｉｎ」の差、すなわち、「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ＝ＳｔａｒＭａｇ２−ＭａｇＭｉｎ」を計算して、シート減光等級「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ」に設定し、Ｓ５０７へ進む、具体的にこの星の例では、「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ＝５．９等級−３等級＝２．９等級」となる。
次にＳ５０７において製作者は、「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ」が評価され、負数になった場合、一番大きな直径の貫通透過孔の透過光星の明るさよりも明るい星を再現する必要になるので、その星は、透過光星で再現するのではなく発光素子星で再現すると判断し透過光星としての計算は終了し、次の星の処理に移るためにＳ５０４へ戻る。また「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ」が、０以上の正数の場合は、Ｓ５０８へ移る。この星の例では、負数ではないのでＳ５０８に移る。
次にＳ５０８において製作者は、「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ」と、シートの減光を最も受ける群における「ＧｕｎＭａｇ」と最大穴減光等級「ＨａｌｌＭａｇＭａｘ」の和、を比較し、大きい場合は透過光星として再現できる最も暗い星よりも暗い星となるので、その星は、透過光星として再現するのではなく印刷発光星で再現すると判断し透過光星としての計算は終了し、次の星の処理に移るためにＳ５０４へ戻る。小さい場合はＳ５０９へ移る。
この星の例では、「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ＝２．９等級」であり、シートの減光を最も受ける群における「ＧｕｎＭａｇ＝４等級」と最大穴減光等級「ＨａｌｌＭａｇＭａｘ＝２等級」の和の６等級よりも小さいので、Ｓ５０９へ移る。
次にＳ５０９において製作者は、その透過光星を再現するための群番号「Ｇｕｎ」を求め、Ｓ５１０へ進む。具体的には、シートの減光を最も受ける群から最も少ないシートの減光を受ける群に対して、その「ＧｕｎＭａｇ」の値と、「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ」を評価し、
ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ ＞ ＧｕｎＭａｇ（Ｇｕｎ）
となる群番号「Ｇｕｎ」を求める。群番号が定まれば、後ほど、貫通透過孔が貫通するシートの積層情報「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ」が決定する。
この星の例では、
ＧｕｎＭａｇ（第１群）＝４等級 ≧ ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ＝２．９等級 ＞ ＧｕｎＭａｇ（第２群）＝２等級
であることから、「Ｇｕｎ＝第２群」となる。
次にＳ５１０において製作者は、その星の「ＧｕｎＭａｇ（Ｇｕｎ）」と「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ」の差に相当する等級の減光を与える貫通透過孔の直径番号「ＤｉａＮｏ」を、穴径等級情報「ＨａｌｌＭａｇ」に基づき決定し、Ｓ５１１へ進む。
具体的には、最も小さい穴径の直径番号から、最も大きい穴径の直径番号（０）の順番で、「ＧｕｎＭａｇ（Ｇｕｎ）」と「ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ」の差を評価し、
ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ−ＧｕｎＭａｇ（Ｇｕｎ）≧ ＨａｌｌＭａｇ（ＤｉａＮｏ）
となる直径番号「ＤｉａＮｏ」を求める。
実施例では、「ＨａｌｌＭａｇ（０）＝０等級」、「ＨａｌｌＭａｇ（１）＝１等級」、最も小さい穴径（０．１８ｍｍ）の直径番号は「１」であるため、例の星に関して前記評価を行った結果は、
ＳｈｅｅｔＤｅｃＭａｇ−ＧｕｎＭａｇ（Ｇｕｎ）＝２．９等級―２等級＝０．９等級 であるで、 ＨａｌｌＭａｇ（１）＝１等級 ＞ ０．９等級 ≧ ＨａｌｌＭａｇ（０）＝０等級 となり、「ＤｉａＮｏ＝０」となる。
次にＳ５１１において製作者は、Ｓ５０９で求めた群番号「Ｇｕｎ」に関して、その群の貫通透過孔が貫通するシートの積層情報「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ」とＳ５１０で求めた直径番号「ＤｉａＮｏ」の貫通透過孔の穴径「ＨａｌｌＤｉａ」を求め、Ｓ５１２へ進む。
具体的に、例の星では、「Ｇｕｎ＝第２群」なので、「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ＝第１紙層・アルミ箔層」となり、「ＤｉａＮｏ＝０」なので、「ＨａｌｌＤｉａ＝０．３ｍｍ」となる。
次にＳ５１２において製作者は、全ての星について評価が終了したか判断し、終了していない場合はＳ５０４へ進み、終了していればＳ５１３に進む。
次にＳ５１３では製作者は、透過光星として再現されることとして評価された全ての星の「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ」「ＨａｌｌＤｉａ」「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」のデータに基づいて、シート貼り合わせ積層加工、貫通透過孔の穴あけ加工、着色フィルターの印刷等の、積層シート２２０の製作工程を実施し、この製作方法を終了する。
具体的に実施例の積層シートを製作するために製作者は、第１紙層２０１とアルミ箔層２０２を貼り合わせて積層した後に、「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ＝第１紙層・アルミ箔層」として評価された全ての星に関して、第１紙層２０１の内側面の「ＳｔａｒＰｏｓ」から導かれる位置に、「ＨａｌｌＤｉａ」で示される直径の貫通透過孔２１２を加工して、第１群の穴を形成する。
続いて製作者は、第２紙層の内側のそれぞれの星の「ＳｔａｒＰｏｓ」から導かれる位置に「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」に基づいた着色印字２１５を印刷する。そして製作者は、それぞれの着色印字２１５がそれぞれの星の貫通透過孔２１２の位置に合致するように第２紙層２０３をアルミ箔層２０２に貼り合せて積層する。ないしは製作者は、第２紙層２０３をアルミ箔層２０２に貼り合せて積層した後に、第２紙層２０３の外側のそれぞれの星の「ＳｔａｒＰｏｓ」から導かれる位置に「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」に基づいた着色印字を印刷する。後者の方法では、貼り合せ工程での位置ずれの影響が少ないという利点がある。
続いて製作者は、「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ＝第１紙層・アルミ箔層・第２紙層」として評価された第２群の全ての星に関して「ＳｔａｒＰｏｓ」から導かれる位置に「ＨａｌｌＤｉａ」で示される直径の貫通透過孔２１３を加工して、第２群の穴を形成する。
続いて製作者は、第３紙層２０４の内側のそれぞれの星の「ＳｔａｒＰｏｓ」から導かれる位置に「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」に基づいた着色印字２１６を印刷する。そして製作者は、それぞれの着色印字２１６がそれぞれの星の貫通透過孔２１３の位置に合致するように第３紙層２０４を第２紙層２０３に貼り合せて積層する。ないしは製作者は、第３紙層を第２紙層に貼り合せて積層した後に、第３紙層の外側のそれぞれの星の「ＳｔａｒＰｏｓ」から導かれる位置に「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」に基づいた着色印字を印刷する。後者の方法では、貼り合せ工程での位置ずれの影響が少ないという利点がある。
続いて製作者は、「ＳｈｅｅｔＳｔａｃｋ＝第１紙層・アルミ箔層・第２紙層・第３紙層」として評価された第３群の星に関して「ＳｔａｒＰｏｓ」から導かれる位置に「ＨａｌｌＤｉａ」で示される直径の貫通透過孔２１４を加工して、第３群の穴を形成する。そして製作者は、貫通透過孔２１４を覆うように「ＦｉｌｔｅｒＣｏｌｏｒ」に基づいた着色印字が施された着色シール２１７を貼付する。
本発明の星空再現装置１の積層シート２２０の製作方法は、上記のような方法であるため、製作者は、スターカタログや天体写真などから抽出された、再現すべき星空に含まれる様々な明るさや色の星に関する恒星基礎データと、積層シート２２０の透過光星仕様情報に基づいて、本発明の星空再現装置の構成の特徴である複数のシートによる多層構造を構成する適切なシートを適切な作業手順で積層し、適切な直径の貫通透過孔を加工し、星空再現装置を製作できるという効果がある。
この際、透過光星に色を付与する着色印字のインクによって透過光線が減光されるが、その減光効果を踏まえて正しい貫通透過孔とその直径を選択できるので、透過光星を正確な明るさと色で再現できるという効果がある。
また再現する星空に関する構成基礎データが同一であっても、星空再現装置の利用目的に応じて透過光星仕様情報を変更することで、その目的に合った星空再現装置を製作できるという効果がある。
なお上記説明の方法のすべてのステップを製作者が行っているが、その一部又は全体を、人間以外の装置等で置き換えても、同様な効果が生じることは言うまでもない。
上記説明では、本発明の星空再現装置の製作方法のうちＳ５００〜Ｓ５１２の手順で、この星空再現装置の製作に必要な素材の作成に必要な情報を決定し、その情報を基に、Ｓ５１３においてシート貼り合わせ積層加工、貫通透過孔の穴あけ加工、着色フィルターの印刷等の加工を実施して積層シート２２０を完成させる手順を示した。このなかでＳ５００〜Ｓ５１２の手順はこの星空再現装置の製作方法の特徴的な手順であるが、本発明の課題を達成するためにはこれに限定されることは無く、次に示すような様々な実施態様が有効である。
例えば、スターカタログや天体写真などから再現すべき星空に含まれる星の恒星基礎データを抽出して好みのサイズとレイアウトと再現する星の等級範囲を指定して画面に表示したり印刷したりする星図作成プログラムはすでに存在している。この星図作成プログラムに、Ｓ５００〜Ｓ５１２の手順を実施するプログラムを組み込む。そして製作者が星図作成プログラムを利用してＳ５００〜Ｓ５１２を実施して、生成されたデータに基づきプリンターでこの製作方法を実施する為に必要な素材のうち印刷工程が必要なシートを印刷する。そして製作者は印刷したシートを積層したり貫通透過孔を加工することでＳ５１３の手順を実施する。こうした手順を実施して星空再現装置の積層シート２２０を製作しても同様な効果が得られる。
また消費者である第１の製作者がＳ５００〜Ｓ５１２の手順を実施する。そして第１の製作者は生成したデータと第１の製作者の情報と決済情報を付加した注文データを生成してインターネットの注文処理サーバーへ送信して発注する。そして第２の製作者がその注文データを取得し、Ｓ５１３を実施可能な設備を有した工場においてその注文データに含まれるデータに基づきＳ５１３の手順を実施して積層シート２２０を製作する。そして第２の製作者は、製作した積層シート２２０を第１の製作者へ送付するとともに決済情報に基づき製作費用を第１の製作者から決済する。こうした手順を実施して星空再現装置の積層シート２２０を製作しても同様な効果が得られる。
また次のような手順も有効である。すなわち、第２の製作者がＳ５００〜Ｓ５１２を実施して得られた情報に基づいてＳ５１３の手順を実施するために必要な素材を製作する。そして第２の製作者は、製作した素材を、それぞれの貫通透過孔を加工するための穴あけ道具等と伴に製作キットとして第１の製作者に提供する。消費者としての第１の製作者は製作キットに含まれる素材を用いて、シートを積層したり、貫通透過孔を加工したりするなど、Ｓ５１３の残りの手順を実施する。こうした手順を実施して星空再現装置の積層シート２２０を製作しても同様な効果が得られる。さらにこの手順の場合、消費者である第１の製作者は手作り体験を楽しめるという効果もある。
ここで、「製作方法を実施する為に必要な素材」は、もっぱら本発明の星空再現装置の製作方法を実施する為に必要不可欠な素材を言う。具体的には、第１群の穴を開けるための穴あけ位置や穴径などの情報を指示する印刷が表面に施された第１紙層２０１や、アルミ箔層２０２や、第１群の穴に対応した着色印刷２１５が施された第２紙層２０３や、第２群の穴を開けるための穴あけ位置や穴径などの情報を指示する印刷が表面に施された第２群用穴あけ指示シートや、第２群の穴に対応した着色印刷２１６が施された第３紙層２０４や、第３群の穴を開けるための穴あけ位置や穴径などの情報を指示する印刷が表面に施された第３群用穴あけ指示シートなどの単体やその組み合わせなどである。
また、第２の製作者が、製作方法を実施する為に必要な素材のうち、第１紙層２０１とアルミ箔層２０２をあらかじめ積層したうえで第１群の穴を加工して半完成品としての穴あけ済積層シートを製作し、それを製作キットに含めて消費者である第１の製作者へ提供するようにしても良い。その場合、Ｓ５１３の手順のうち消費者である第１の製作者が行う穴あけ作業は、第１群以外の第２群や第３群の穴を加工するだけで良く、穴あけ作業の作業量を大きく削減できる効果がある。これにより、より広い消費者が第１の製作者としてこの製作方法を実施して星空再現装置を製作できるという効果がある。
また、第３の製作者があらかじめＳ５００〜Ｓ５１２の手順を実施した上で、この製作方法を実施する為に必要な素材のうち印刷工程が必要なシートを確実に印刷できるような印刷データを作成し、その印刷データをＷｅｂサイト等で掲載する。そして製作イベント主催者である第２の製作者はその印刷データを取得し、自身で所有するプリンターでシートを印刷して第１の製作者へ提供する。そして第１の製作者は印刷されたシートを積層したり、貫通透過孔を加工したりするなど、Ｓ５１３の残りの手順を実施する。こうした手順を実施して星空再現装置の積層シート２２０を製作しても同様な効果が得られる。さらにこの手順の場合、消費者である第１の製作者は手作り体験を楽しめるという効果もある。また製作イベント主催者である第２の製作者は、消費者にこの製作方法を実施する体験を簡単に提供することができるという効果がある。
また図６９に示すように、第２の製作者がＳ５００〜Ｓ５１２を実施して得られた情報に基づいて製作したこの製作方法を実施する為に必要な素材２２０９を、星空再現装置の製作方法や星空再現装置により再現される星空に関する解説情報が掲載された説明ページ２２１１とともに書籍２２１０として製本しても良い。その場合、この製作方法を実施する為に必要な素材２２０９は、消費者である第１の製作者へ書籍２２１０として提供される。第１の製作者は購入後に書籍２２１０から素材２２０９を分離し、シートの貼り合わせ積層加工や貫通透過孔の穴あけ加工など、Ｓ５１３のうち残りの作業を実施でき、積層シート２２０の製造方法を簡単に実施できるという効果がある。さらにこの手順の場合、書籍に記載された星空に関する解説情報を参考にして星空再現装置を利用でき、学習効果が高まるという効果がある。
また、図７５に示すように積層シート２２０を簡単な方法で観察するようにしても良い。具体的には、積層シート２２０に、インターネットの解説情報提供サーバー２２００へアクセスするためのアクセス情報２２０１を掲載する。そして利用者が所持するパソコン２２０２や携帯情報端末２２０３を用いてアクセス情報２２０１に基づき解説情報情報提供サーバー２２００から解説情報を取得する。そして解説情報を画面２２０４で表示する。そしてその画面２２０４の上に積層シート２２０を重ねて置いて画面２２０４の光で積層シート２２０の背面を照射して透過光星を観察する。こうすると簡単な操作で解説に基づいて積層シート２２０を観察できる。
この際、画面２２０４のそれぞれの場所の輝度を時間的に変化させて星の瞬きを再現する動画にすると効果的である。
この際、積層シート２２０の複数の場所に位置する表示要素、例えば１等星アルデバランの名称を示す星名表示２２０６の透過光の輝度を音声解説の内容に同期して変化させるように、その表示要素の位置に対応する画面２２０４の表示画像２２０７を変化させる。これにより必要に応じて表示要素の表示態様を変化させることが可能で、同一の積層シート２２０で再現される天体や解説表示がより多様にできるという効果がある。またこの際、画面２２０４に液晶画面のような画素毎の表示が制御可能な表示素子を用いれば、積層シート２２０の外面に画面を密着させることで積層シート２２０の表示要素の表示態様をきめ細かく制御できる。
また、画面２２０４の一部に解説表示のための解説表示領域２２０５を設定し、積層シート２２０の解説表示領域２２０５に対応した位置に解説表示領域２２０５を観察するための窓２２０８を形成し、解説表示領域２２０５に表示された解説情報を観察者が視認できるようにしてもよい。こうすると、天体の詳細画像やグラフや参考画像を必要に応じて表示したり、聴覚に障害のある観察者が字幕で音声解説情報が視認できるなどの効果がある。
なお星空再現装置１を日中に利用する場合は、積層シート２２０を覆うようなフードを用意して覗き穴から観察するようにすると、周囲の光が遮光されて透過光星を美しく観察できる。
次に、図１２のシステム構成図、ワンチップＣＰＵのＲＡＭエリアのデータ構成図（図１５）、同じくＲＯＭに記録されたプログラムのフローチャート（図１９、図２０、図２１）に基づいて、ワンチップＣＰＵの動作を説明する。まず、図１９のメインルーチンの動作を説明する。
Ｓ１においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＬＥＤ駆動ＩＣ３０２を介して点灯制御されるＬＥＤ素子群、すなわちバックライトＬＥＤ１０５（ＬＥＤ１１１〜ＬＥＤ４４４）、白色チップＬＥＤ３０５（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ８）、光害ランプ１１０（ＬＥＤ０）、広角ＵＶランプ（ＵＶ１）、狭角ＵＶランプ（ＵＶ１１〜ＵＶ４４）を全て消灯し、Ｓ２へ進む。
Ｓ２においてワンチップＣＰＵ３０１は、不揮発性メモリーに記録されている星空シート番号の読み込みを試み、正しいデータが読み込めればＳ３へ進み、読み込めなかった場合はＳ２を繰り返す。ここでは正しく装着されているのでＳ３へ進む。
Ｓ３においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＲＡＭの変数、ＭｏｄｅＮｏとＳｔｅｐＮｏをともに１にセットしてＳ４へ進む。
Ｓ４においてワンチップＣＰＵ３０１は、不揮発性メモリーに記録されている星空関連情報の中から、ＭｏｄｅＮｏとＳｔｅｐＮｏに基づいて、その動作モードの指定のステップにおける、継続時間を示すＴｉｍｅ、シーン番号を示すＳｃｅｎｅＮｏと遷移条件を示すＴｒｉｇ、その動作モードに含まれるステップ数を示すＭａｘＳｔｅｐＮｏを読み込み、それぞれＲＡＭに記録した後、Ｓ５へ進む。
Ｓ５においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＳｔｅｐＮｏに対応したシーン情報を読み込んだ後、Ｓ６へ進む。
Ｓ６においてワンチップＣＰＵ３０１は、後述する点灯制御用タイマ割り込みルーチンで制御されるＬＥＤ素子群それぞれの輝度やシンチレーション量を示すデータをセットした後、Ｓ７へ進む。ここで情報がセットされると、ワンチップＣＰＵ３０１は、後述する点灯制御用タイマ割り込みルーチンのＳ２０１において、所定の輝度とシンチレーションの量でＬＥＤ素子群をそれぞれ駆動する動作を並列して実行する。ここでは素子群は多数に及ぶので詳細なデータ構造の説明は省略する。
Ｓ７においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｓ４以降に経過した時間が、Ｔｉｍｅｒ以上経過したかどうか判断し、ＮｏであればＳ７の動作を繰り返す。ＹｅｓであればＳ８へ進む。
Ｓ８においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｔｒｉｇが０（時間が経過したら次のステップに自動的に次に進む）か判断し、ＹｅｓであればＳ１５へ進み、ＮｏであればＳ９へ進む。
Ｓ９においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｔｒｉｇが１（時間が経過した後に赤外線リモコンのボタンで「０」が押されたら次に進む）か判断し、ＹｅｓであればＳ１３へ進み、ＮｏであればＳ１０へ進む。
Ｓ１０においてワンチップＣＰＵ３０１は、後述するリモコン信号割り込み処理で検出・入力した赤外線リモコンの操作ボタン情報ＫｅｙＮｏを参照し、「０」〜「９」のボタンが押されていたか判断し、ＮｏであればＳ１０の動作を繰り返し、ＹｅｓであればＳ１１へ進む。
Ｓ１１においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＫｅＮｏのボタンの数値をＭｏｄｅＮｏに設定し、Ｓ１２へ進む。
Ｓ１２においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＳｔｅｐＮｏを１に初期化して、Ｓ４へ戻る。
Ｓ１３においてワンチップＣＰＵ３０１は、赤外線リモコンの操作ボタン情報ＫｅｙＮｏを参照して「０」が押されたか判断し、ＮｏであればＳ１３の動作を繰り返し、ＹｅｓであればＳ１４へ進む。
Ｓ１４においてワンチップＣＰＵ３０１は、いったんＫｅｙＮｏを「−」（操作なし）にセットし、Ｓ１５に進む。
Ｓ１５においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＳｔｅｐＮｏを＋１して、Ｓ１６へ進む。
Ｓ１６においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＳｔｅｐＮｏがＭａｘＳｔｅｐＮｏを越えているか判断し、ＹｅｓであればＳ３へ戻り、ＮｏであればＳ４へ進む。
次に、図２０のリモコン信号入力割り込みルーチンの動作を説明する。
赤外線リモコンの操作信号が入力されると、ワンチップＣＰＵ３０１はこの割り込みルーチンを実行する。
Ｓ１０１においてワンチップＣＰＵ３０１は、赤外線リモコンで操作されたボタン情報を読みだし、ＫｅｙＮｏに設定した後、割り込みルーチンを終了する。
ここで、赤外線を用いて赤外線リモコンの操作データを送信し、赤外線センサーで受信された信号に基づいてそのボタン情報を検出する技術は、一般的な技術であるので詳細の説明は省略する。
次に、図２１の点灯制御用タイマ割り込みルーチンの動作を説明する。このルーチンは、ワンチップＣＰＵ３０１に備わるタイマによって発生するにタイマ割り込みルーチンである。
Ｓ２０１においてワンチップＣＰＵ３０１は、メインルーチンのＳ６において設定された、ＬＥＤ素子群それぞれの輝度やシンチレーション量を示すデータに基づいて、ＰＷＭ制御（パルス幅制御）を行い、Ｓ２０２へ進む。なお、タイマ割り込みによって発生するタイマ割り込みルーチンにおいて、所定の設定値に基づき、ＬＥＤ素子をＰＷＭ制御する技術は、一般的な技術であるので、詳細は省略する。
Ｓ２０２においてワンチップＣＰＵ３０１は、ワンチップＣＰＵ３０１に接続されている輝度調整ボリュームの値を読み込み、基準値との比率Ｖｏｌｕｍｅを計算し、Ｓ２０３へ進む。
Ｓ２０３においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｖｏｌｕｍｅに基づき、光害ランプ（ＬＥＤ０）の輝度を除くＬＥＤ素子群の輝度を変更する。この際、輝度調整ボリュームの操作に基づいて、ＬＥＤ素子群の輝度が全体的に所定の比率で変更される。その結果、バックライトＬＥＤ（ＢＬ１１１〜ＢＬ４４４）で再現される透過光星の明るさと、ＵＶランプ（ＵＶ０、ＵＶ１１〜ＵＶ４４）で再現される印刷発光星の明るさと、白色チップＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６）で再現される発光素子星の明るさのバランスは変化することなく、星空の再現に問題を生じない。
次に、実施例を利用者が使用する際の動作について、装着された星空シートの不揮発性メモリーに記録された星空シート関連情報（図１６〜図１８）に基づき説明する。
まず利用者は、暗くできる室内、ないしは夜間の屋外に星空再現装置を設置し、星空再現装置から１０ｍ離れた位置に天体望遠鏡を設置する。次に装着枠をライトボックスから取り外し、複数の星空シートのなかから選択した星空シートを透明板と装着枠の間に装着する。すると、コンタクト基板が所定の位置に設置され、コンタクトピンがコンタクトパッドに接触し電子的に接続される。
次に電源スイッチを入れて電源が印可されるとワンチップＣＰＵ３０１はリセットがかかり、メインルーチンがスタートし、最初は動作モードが「１」の場合、すなわち、星空観賞モードで動作がスタートする。
その後、前述したワンチップＣＰＵ３０１のプログラム動作にしたがって動作すると次のようになる。
すなわち、星空観賞モード（ＭｏｄｅＮｏ＝１）は、１つのステップからなるモードであり、ＳｃｅｎｅＮｏ＝２、すなわち、山間部の空を再現したシーンを、Ｔｉｍｅｒ＝１０、すなわち１０秒間継続した後、赤外線リモコンのボタン操作で「１」〜「９」が押されるまでループするように動作する。
ここで、山間部の空を再現するシーンでは、図１７に示すように、背景の空の明るさを決める光害ランプ（ＬＥＤ０）はかなり暗い１０の輝度である。また明るい星である発光素子星の明るさを決める白色チップＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ６）の輝度は、図１８に示すオリオン座の星によって定まる基準値の輝度（最少８〜最大８５）になる。この基準値は、その星空シートを観察する想定の距離、ここでは１０ｍから観察した際に、実際の星と同じ等級で観察できるための輝度を表す値が設定されている。また、中間の明るさの星である透過光星の明るさを決めるバックライトＬＥＤ（ＢＬ１１１〜ＢＬ４４４）の輝度は、同様に図１８に示すオリオン座の星によって定まる基準値（＝１００）がすべてのバックライトＬＥＤの値として設定され、また、シンチレーションの値は地上から観察した際に発生する標準的な瞬きを再現するための±３０％の値が設定される。これはハイライト表示のない標準的な瞬きを再現することを示している。また暗い星である印刷発光星の明るさを決めるＵＶランプ（ＵＶ０、ＵＶ１１〜ＵＶ４４）の輝度は、広角ＵＶランプ（ＵＶ０）が５０に設定され、狭角ＵＶランプ（ＵＶ１１〜ＵＶ４４）は非点灯の０になる。これは、ハイライト表示のないことを示す。また、発光ラインの明るさを決める白色チップＬＥＤ（ＬＥＤ７、ＬＥＤ８）の輝度は非点灯の０になる。これは解説のための発光ラインを使用しないことを示す。
この結果、星空シートで再現される星は、自然豊かな山間部で、光害の無い暗い夜空に瞬く、美しい星空が再現されることが分かる。
次に、観察者が赤外線リモコンの「２」のボタンを押すと、ワンチップＣＰＵ３０１はすでに説明したプログラム動作にしたがって動作し、図１６で示される「光害解説」という名称の動作を行う。この動作モードでは、利用者はインターネットの動画サイトなどの解説コンテンツを再生しながら鑑賞するのが望ましい。
この動作モードでは、操作者が赤外線リモコンの「０」のボタン操作を押すことで、４つのシーンのうち「都会の空」と「山間部の空」と「宇宙から見た星空」のシーンが進行していく。
ここで図１７で示されるように、「都会の空」においては、光害ランプ（ＬＥＤ０）がかなり明るく（＝１００）、白色チップＬＥＤ（ＬＥＤ１〜６）、バックライトＬＥＤ（ＢＬ１１１〜ＢＬ４４４）、広角ＵＶランプ（ＵＶ１）はそれぞれ「山間部の空」で採用されている基準値から２等級暗い。ここでは、光害のために明るくなってしまった夜空で、汚れた空気によって減光されて暗くなった星が再現される。また「宇宙から見た星空」は、大気が無い宇宙空間で観察する星空が再現される。すなわち、光害がゼロで漆黒の夜空が再現され、シンチレーションがゼロで星がまったく瞬かないことが特徴である。
その後、シーンは「山間部の空」に戻り、赤外線リモコンの「１」〜「９」が押されるまでその状態が維持される。
以上の動作モードのうち、「星空観賞」モードは寝室の壁面に設置して裸眼で星空を楽しむのに向いている。また「光害解説」モードは、星空全体の変化を裸眼で確認する環境学習に向いている。いずれも裸眼による観察の目的で使用される。
一方、観察者が赤外線リモコンの「３」のボタンを押すことで選択される「オリオン座解説」は、天体望遠鏡を用いた利用の際に有用な動作モードである。この動作モードでは、星空再現装置から１０ｍほど離れた位置に設置された口径８センチ程度の天体望遠鏡とデジタルＣＣＤカメラを用いて観察するのが望ましい。
「オリオン座解説」のモードは、図１７に示すように、「都会の星」「山間部の星」「星座絵」の３つのシーンが１分毎に切り替わり「オリオン大星雲の位置」のシーンまで自動的に進む。これは、インターネットの動画サイトなどの解説コンテンツを再生しながら鑑賞することを想定している。
「星座絵」のシーンでは、発光ラインの一つであるオリオン座の星座線を再現するプラスティック光ファイバー（ｆ７）が発光して、オリオン座の姿が再現される。その際、星座線を見やすくするために、発光素子星や透過光星、印刷発光星などの星々は、１等級ほど暗い。
「オリオン大星雲の位置」では、解説動画でオリオン大星雲の説明が提供され、観察者は説明にしたがってオリオン大星雲の位置を探す。この時、プラスティック光ファイバー（ｆ８）が発光してオリオン座大星雲（Ｍ４２）の位置を示す発光ラインが表示されるので、観察者はオリオン大星雲を容易に見つけられる。
従来の星空再現装置では、星座線や特定の天体の位置を表示するためには、投影装置で星座絵を投影したり、蓄光塗料を使って星座絵を描画したり、蛍光インクで描画した星座絵をＵＶランプで光らせる等していた。しかし投影装置は設備が必要であるという問題がある。蓄光塗料は発光のコントロールができないという問題がある。蛍光インクで描画すると印刷発光星といつも同時に表示されてしまうという問題がある。
しかし本発明の星空再現装置は、ＵＶランプの動作とは無関係に輝度を調整可能な線状の発光ラインで天体の位置を表示できるので、解説に応じて星座絵などを簡単に適切に再現できるという効果がある。
この時、星々は「山間部の星」と同様に再現される。また印刷発光星で再現される最も暗い星（Ｕ６）が空の明るさに埋もれてしまわないように、光害ランプ（ＬＥＤ０）の輝度はゼロに設定され、地球上でもっとも暗い星空を再現する。そのためデジタルＣＣＤカメラでオリオン大星雲を長時間撮影した場合でも、カブリが無い。
この時、観察者は双眼鏡や天体望遠鏡を用いて、オリオン大星雲を詳細に観察する。双眼鏡を用いると、観察者は淡いガス雲の光の広がりや暗い恒星を確認できる。オリオン大星雲の中心付近にあるトラペジウムに向かう暗黒の切れ込みも確認できる。次に観察者は口径８ｃｍの天体望遠鏡を用いて観察する。すると淡いガス雲がより観察され、鳥が飛んでいるような形に見えてくる。またトラペジウムも詳細に確認できる。
実際の天体観察では、さらに大口径の３０ｃｍクラス以上の望遠鏡を使用すると、ガス雲の複雑な暗黒帯の切れ込みがよりはっきりとわかりすばらしい眺めが楽しめるが、こうした大口径の天体望遠鏡は高価であり、限られたスペースの中で使用するには大きすぎるという問題がある。また大口径の天体望遠鏡は焦点距離が長いので、近距離にある星空シートに対して焦点が合わないという問題も生じる。
次のシーンである「オリオン大星雲詳細」では、オリオン大星雲が存在する領域に含まれる発光素子星、透過光星、印刷発光星に関係するＬＥＤ素子が、それぞれ基準の輝度から２等星明るくなるように設定される。
具体的には、オリオン座Ｌｏｔ星（２．７５等星）を発光素子星として再現するプラスティック光ファイバ（ｆ６）に対応したＬＥＤ６と、オリオン大星雲が存在する星空領域の透過光星を再現するバックライトＬＥＤ（ＢＬ３３１〜ＢＬ３３４）と、同じくオリオン大星雲が存在する星空領域の印刷発光星を再現する狭角ＵＶライト（ＵＶ３３）が、それぞれ基準の輝度から２等星明るくなるように設定される。
２等星明るくなると星の輝度は１６倍明るくなる。これは、口径８ｃｍの望遠鏡の集光力を１６倍に拡大したことに等しい。したがって、口径で換算すると４倍にあたる口径３２ｃｍの大口径の天体望遠鏡を使って観察しているのと同様な観察体験が提供できる。この際、特定の領域に含まれる発光素子星、透過光星、印刷発光星の明るさのバランスは変化しないように動作するので、実際に大口径の天体望遠鏡で見たのと同様な星空が観察できる。
なお、ワンチップＣＰＵのプログラムと、不揮発性メモリーに記録された星空シート関連情報に記録された情報によって実現されているこの機能は、発光素子点灯制御手段や透過光用発光素子点灯制御手段やＵＶランプ点灯制御手段に特徴的な機能に相当する。
本発明の星空再現装置の実施例は以上のような構成と作用を有するので、「発明の効果」で説明したような効果が生れる。以下の説明では「発明の効果」で説明した作用効果をより具体的に補足できる項目について説明する。
まず実施例の星空再現装置は、発光素子星により０．１８等星から約３等星の明るい星が再現され、透過光星により３等星〜９等星までの中間の明るさの星が再現され、印刷発光星により９等星〜１５等星までの暗い星が再現される。このうち透過光星は、機械的な穴あけ加工で形成されるが、安価な技術で加工できる最少直径は０．１ｍｍ程度が限度である。また星空再現装置を約１０ｍ離れた位置から天体望遠鏡等で１０倍に拡大して観察した時に実際の星空を観察したのと同様に精細な星空が観察できるようにするために、人間の眼で「点」として判断される１分角以下とするためには、星の最大視直径は６秒角以下にする必要がある。これは星の直径を０．３ｍｍ以下にする必要がある。
こうしたことから実施例では、０．１９ｍｍ〜０．３ｍｍの穴にしている。これは等級差で１等級である。それぞれの穴で、上下０．５等級に含まれる星を再現する場合、２等級の等級幅の星を再現できるに過ぎない。しかしながら本発明の星空再現装置では、実施例に示すような積層シートの構造を有しているため、６等級の等級幅の星を再現できるという効果がある。
また本発明の星空再現装置では、「自然の星は等級が明るいほど数が少なく、暗いほど数が多い」という自然法則を活用して、それぞれ再現方法の原理が異なる発光素子星と印刷発光星の組み合わせを最適化しているため、単純に従来技術を組み合わせるだけの方式では達成できない効果が生れている。
すなわち、印刷発光星は、ＵＶランプの輝度を高くすると、ＵＶランプの光にわずかに含まれる可視光成分の強度が上がり、照射される積層シートの第１紙層の表面が可視光によって照らされ、本来真っ暗であるはずの星以外の「空」の部分がわずかに光り、微細な星が見えなくなる。そのため、むやみにＵＶランプの輝度を高くできない。これは特に紫外線発光タイプのＬＥＤで顕著である。
一方、印刷される星の直径は、望遠鏡で拡大しても点で観察できるようにするため、むやみに面積を大きくできない。また蛍光インクの発光効率、すなわち単位面積当たりの輝度も上限がある。こうしたことから、印刷発光星で再現可能な星の明るさには上限があるという欠点がある。
その一方で、印刷発光星は、インクジェットプリンターによる印刷工程で形成できることから、透過光星や発光素子星に比べ、多数の星を比較的高速に安価に形成可能という利点がある。したがって、再現する星のうち、たくさん存在する暗い星の再現に印刷発光星の技術を適用することが効果的である。
また透過光星は、星ひとつひとつを加工針により加工する必要があるので、印刷発光星に比べて１個あたりの星の形成コストは大きい。しかし一方で、アルミ箔等の高い遮光性能を持つ遮光層によって星以外の「空」の部分の光は遮光されるので、バックライトＬＥＤの輝度を高くしても、積層シートの第１紙層の表面に印刷されている印刷発光星の微細な発光を邪魔することはなく、高いコントラストの星空を再現できる。そのため、高い輝度を有するバックライトＬＥＤを使用して積層シートの外側を高い照度で照射することで、印刷発光星に比べて単位面積あたりの輝度を高く設定できる。したがって、印刷発光星で再現する星の等級よりも明るい星の再現に透過光星の技術を適用することは効果的である。
また発光素子星は、プラスティック光ファイバーを積層シートに敷設する必要があるなど、印刷発光星や透過光星に比べると１個あたりの星の形成コストは大きい。しかし一方で、プラスティック光ファイバーの入射面は白色チップＬＥＤの発光面に近接して配置され、光を高い効率で集光して、発光素子星として積層シートの内面に導くことができる。そのため、一定の距離離れた位置に分散して配置されるバックライトＬＥＤの光が透過することで再現される透過光星に比べて、発光素子星は明るい星を再現できる。したがって、透過光星で再現する星の等級よりも明るい星の再現に発光素子星の技術を適用することは効果的である。また明るい星ほど数が少ないので、コスト上昇を抑えられるという効果がある。
このように、本発明の星空再現装置の実施例は、０．１８等星の輝星から１５等星までの幅広い明るさの星を、１０ｍ離れた位置の天体望遠鏡で１０倍の倍率で観察しても点で見える０．３ｍｍ以下の大きさで、効果的に、かつ安価に再現できるという優れた効果を奏する。こうした設計思想を用いることで、本発明の目標性能１に掲げた２５等級、１００億倍のダイナミックレンジの実現も可能になる。
また、実施例はオリオン座を再現する星空シートについて詳細に説明したが、同様にして様々な星空領域の、さまざま縮尺の複数の星空シートを作成することが可能である。その場合でも、装着枠を外して簡単に交換できるので、バックライトや本体基板などは１台準備するだけで良く大変経済的である。
また、星空シートに関連した情報が不揮発性メモリーにあらかじめ記録されているので、星空シートを交換したのと同時にワンチップＣＰＵがこれを入力し、星々を自動的に適切な輝度で点灯制御するように動作するという優れた効果がある。これは科学館等での学習施設として使用する際に、学習者が学びたい星空シートを選択して装置に装着するとともに、関連する解説動画コンテンツを再生しながら赤外線リモコンを使って動作モードを切り替えながら柔軟に学習が行えるという効果が期待できる。
また、本発明はこの実施例に限定されるものではなくさまざまな実施態様が可能である。
たとえば、本実施例の場合、星空シートに関連する情報は不揮発性メモリーに記録されているが、これに限定されず、装着された星空シートに適した星空シート関連情報がその他の記憶手段に記録されていてもよい。例えば、星空シートの表面に２次元バーコード等で星空シート関連情報が記録されており、それをスマートフォンなどの読み取り装置で読み取り、赤外線センサーへ赤外線で発信し、ワンチップＣＰＵが赤外線センサーを介してそれを入力するようにしてもよい。
また、星空シート自体に星空シート関連情報の全てが記録されていなくても、別途インターネットサーバー上に記録されており、星空シートに記録された星空シートの識別ＩＤをインターネットサーバーへ送信して星空シート関連情報の不足分を取得してワンチップＣＰＵに伝達するようにしても良い。この際、インターネットサーバーから星空に関する解説情報を取得して、スマートフォンの画面で参考になる画像を表示しながら解説音声を再生して解説を聞くようにするとさらに学習効果が向上するという効果もある。この応用に関しては、第２の実施例で詳細に説明する。
続いて、本発明の第２の実施例を、図面を参照に説明する。第２の実施例では、標性能１〜目標性能４に加えて、目標性能５〜目標性能１１も実現する。なお図中の符号は、前述する第１の実施例を説明する他の図面を含め、同じ技術的構成のものは同じ符号で表示する。
第２の実施例を説明する前に、特許文献１や特許文献２に示される従来技術の、目標性能５〜目標性能１２に関する課題を説明する。以下の説明では、特に説明が無い限り、特許文献１や特許文献２に示される投影式プラネタリウムを従来技術と呼ぶ。
従来技術では、図３４に示されるように、プラネタリウム施設のドーム４内に、恒星投影器５や、全天映像投影装置６や、観客がドーム４に投影された星空や解説映像を観察するために座る複数の観客席７が設置される。恒星投影器５は、恒星原版に形成される穴を通過するランプの光を恒星投影レンズによってドーム４に投影して星空を再現する。全天映像投影装置６は、高解像度のディスプレイに表示される星空や解説映像などを広角レンズによりドーム４の全面に投影する。特許文献２の従来技術では、恒星投影器５が一定以上明るい星をドーム４に投影し、全天映像投影装置６が一定以下の明るさの星をドーム４に投影する。
従来技術は、こうした構成になっているので、観客が、ドーム４のいずれかの場所に設置される望遠鏡８を用いてドーム４に投影された星空を観察すれば、天体の導入体験や（目標性能７）や、天空の地平線より上に再現される複数の天体の観察（目標性能８の一部）や、望遠鏡で観察している天体の天空上の位置の確認（目標性能９）が行える。
従来技術では、図３４に示されるように、４台の望遠鏡８がドーム４内に設置される。しかしながら、従来技術には次に示す様々な問題が存在する。
第１に、ドーム４の表面に投影された星を歪の無い位置関係で観察するためには、ドーム４の表面の法線方向に望遠鏡８を設置するのが望ましいが、従来技術ではその法線方向には恒星投影器５や全天映像投影装置６が存在するので、その位置に望遠鏡を設置することは困難である。そのため、恒星投影器５や全天映像投影装置６から離れるものの、できるだけドーム４の中心に近い位置に望遠鏡を設置するのが望ましい。
しかしドーム４の中心に近い位置は、肉眼で観察する観客にとっても良好な位置であり、望遠鏡８を設置すると、そこに設置可能な観客席７が少なくなってしまうという問題も発生する。この問題には目をつむり、観客席７を一部撤去して望遠鏡８を設置したとしても、ドーム４の中心位置に望遠鏡８を設置できないために、天体（ＳＴ１）が投影される位置のドーム４の表面の法線と、望遠鏡８と天体を結ぶ線との成す角（θ１）が発生し、星の位置関係が歪んで観察されてしまうという問題が発生する。
また天体の位置によっては、例えば天体（ＳＴ２）を望遠鏡８で観察する場合、さらに成す角（θ２）が大きくなり、星の位置関係が歪んで観察されるという問題があるし、天体（ＳＴ１）と天体（ＳＴ２）のそれぞれの望遠鏡８との距離（Ｌ１、Ｌ２）が変化するため、天体の位置や観察する望遠鏡８の位置によって観察される天体の大きさも変化し、望遠鏡８の合焦位置も変化するという問題も発生する。
このように、従来技術では、目標性能５を達成できないことで様々な問題が発生するという課題がある。
また、天体（ＳＴ１、ＳＴ２）はドーム４の表面に投影されるので、望遠鏡８と天体（ＳＴ１、ＳＴ２）との距離（Ｌ１、Ｌ２）は、いずれもドームの半径（Ｒ）よりも著しく大きくすることはできないという、目標性能６を達成する上での課題がある。これは目標性能５をできるだけ達成しようとして望遠鏡８をドーム中心に近い位置に配置すると特に顕著である。
具体的には、日本国内に存在する既存のプラネタリウム施設のドーム直径は、多くは１２ｍ〜２０ｍの大きさであり、例えば直径１６ｍのドームでは、天体と望遠鏡８の距離は８ｍよりもさほど大きくすることはできない。
目標設定６が達成できないと、無限遠の天体の観察を前提に設計されている市販の天体望遠鏡を用いた時に、焦点位置が大きくずれて使えない、レンズの収差が悪化するなどの問題が発生する。特にこれは、暗い天体を観察する為にレンズの直径が２００ｍｍを越えるような集光力の大きな大口径の望遠鏡などで顕著である。このように、従来技術では、目標性能６を達成できないことに起因して様々な課題が発生する。
また、目標性能８に関しては、従来の技術では、地平線上に再現されている天体であれば望遠鏡を複数準備することで複数同時に観察することが可能である。しかしながら、天球上の位置が大きく離れている天体、例えば、夏の銀河に位置する「いて座」と、冬の銀河に位置する「オリオン座」と、銀河北極に位置する「かみのけ座」と、銀河南極に位置する「ちょうこくしつ座」にそれぞれ存在する複数の星雲・星団を同時にドームに投影することは不可能であるため、それぞれ望遠鏡で同時に観察することはできないという課題があった。
また、従来の技術では、ドーム４に再現される天体は、実際に天空で観察される大きさや明るさで再現されるので、複数の天体を観察する場合に様々な課題が発生する。具体的には視直径が大きく比較的明るい天体を観察する際には低倍率が得やすい焦点距離が小さい小口径の望遠鏡８を使用するのが望ましく、視直径が小さく暗い天体を観察する際には集光力が大きい大口径の望遠鏡８を使用するのが望ましいので、観察する天体に応じて使用する望遠鏡を頻繁に変更する必要がある。また同一の望遠鏡でも倍率を変えるために接眼鏡の交換などが必要になる。
このように、セッティング変更が頻繁に発生するため、多数の観客にサービスを効率的に提供する際の妨げとなる。特に暗い天体を観察する際には、大型の望遠鏡が必要になり、物理的にドーム内に設置することが困難であるし、市販の望遠鏡は無限遠の天体を前提に設計されているので、近距離に付きピントが合わないなどの課題がある。
このように、従来技術は望遠鏡８で観察すべき天体が実際に天空で観察される大きさや明るさで再現されることに起因して、様々な問題が発生し、目標性能１０を達成することが困難という課題がある。
また、目標性能１１に関して、従来より、実際の星空を観察する星空観察会においては、複数の観察者が望遠鏡で効率的に観察するために、同一の天体を複数の望遠鏡で観察することがしばし行われる。これはできるだけ多くの観察者に学習の機会を効率的に提供するために必要であり、本発明に係る星空再現装置でも同じである。そのため、天体の近傍に全天映像投影装置６などを用いて天体の名称や解説を投影すると、天体の理解が深まる。
しかし、従来技術では、同一の天体を複数の望遠鏡８で観察する場合、天体の近傍に投影する解説情報が同一の内容であると、それぞれの望遠鏡８を使用する観察者の学齢が異なったり、母国語とする言語が違ったり、過去の星を見る会などのイベント体験を通じて得た天文に対する知識に違いがあったりすると、全ての観察者に対して適切な解説を選択することが出来ない。限られた投影スペースのなかで、こうした多様な状況を包含した解説情報を全て表示することは視認性に欠け現実的では無く、複数の観察者それぞれに適した解説情報が提供できないという課題がある。また観察者が従来技術の星空再現装置を使って天体観察しても、その履歴が記録されることは無いので、それ以降に星空再現装置を使って類似の天体を観察する際にも、その経験が解説情報や指導員の解説に反映されないという課題があった。
また、目標性能１２に関しては、従来の技術では、ドーム４の中心付近に設置した恒星投影器５や全天映像投影装置５でドーム４の表面に星や映像を投影するため、観察者が、地上物、例えば山や木々、建物、人物など、地上に存在する物の模型をドーム内に持ち込み、星空とともに様々な星景写真を撮影する体験を行おうとすると、恒星投影器５で投影される星像や全天映像投影装置６で投影される映像などが地上物の表面に投影されないような工夫が必要である。
従来の技術のうち、特許文献１の技術は、全天映像投影装置６などで雲や建物などの地上物をドーム４に投影するとともに、恒星投影器５から投影される星のうち、雲や地上物に投影される領域の星を消去することが可能なので、ドーム４表面に星空を投影されるも雲や地上物には星が投影されないような再現方法が可能である。
しかしながら、この技術は、雲や建物など、あらかじめ想定した雲や地上物に対応することはできても、利用者が持ち込む様々な地上物の、さまざまな配置に対して、柔軟に対応することは提案されていない。
さらに特許文献１の技術で地上物と星空の適切な投影状態が成立するのは、ドーム４に投影される星空と地上物などの映像に関してのみであり、ドーム４内に物体が配置された場合や複数の物体が異なる位置に配置されているような場合は、恒星投影器５の位置以外の場所から見た場合でこれを成立さえることは幾何学的に不可能である。したがって、従来技術では、観察者の多様な要望に基づく星景写真の撮影体験を提供することは困難であるという課題がある。
以上の説明から明らかなように、従来の技術には、本発明が目指す１２の目標性能を達成するにあたって極めて多くの課題を有しており、天体望遠鏡等を用いた発展的な学習環境を適切に提供することが困難であった。
次に、こうした従来技術の課題を解決し、本発明が目指す１２の目標性能のうち、目標性能１〜目標性能１１を達成可能な星空再現装置として、第２の実施例について図面に基づいて説明する。
まず、プラネタリウム施設のドーム４内での星空再現装置１の配置について説明する。
図３６、図３７に示すように、プラネタリウム施設のドーム４内には、恒星原版に形成される穴を通過するランプの光を恒星投影レンズによってドーム４に投影することで星空を再現する恒星投影器５や、高解像度のディスプレイに表示される星空や解説映像などを広角レンズによりドーム４に投影する全天映像投影装置６や、観客がドーム４に投影された星空を鑑賞するための複数の観客席７が設置されている。
また、ドーム４に比べて狭い範囲の星空（部分星空領域）を再現するための２台の星空再現装置１が、４台の望遠鏡２と天体導入操作用のダミー望遠鏡３とともにプラネタリウム施設のドーム４内に設置されている。望遠鏡２は、ひとつの星空再現装置１を２台の望遠鏡２で観察できるように割り振られ、その視野方向が星空再現装置１に向くように固定設置される。
なお星空再現装置１の台数や望遠鏡２の台数はこれに限らず、例えばより多くの星空再現装置１に対して、より多くの望遠鏡２を使用しても良い。
ここで星空再現装置１と望遠鏡２の設置位置は、それぞれ、観客席７が設置されるスペースよりも外側で水平線４１よりも下側に設置される。
なお、ドーム４内の星空再現装置１と望遠鏡２の個数と配置位置はこれに限らず、他の実施態様が可能である。図８５は星空再現装置１と望遠鏡２の配置レイアウトの別の実施態様である。床面が円形のドームや四角形の部屋の外壁に近い位置に星空再現装置１と望遠鏡２を設置する。星空再現装置１と望遠鏡２は１対をなし、それぞれ対向する位置に配置される。星空再現装置１は、床から２ｍほど情報に設置されると、望遠鏡２や観察者８３がその下に位置しても対向する望遠鏡２からの観察視野を妨げない。高い位置に星空再現装置１を設置することが困難な場合は、壁面にそって星空再現装置１と望遠鏡２を交互に設置することで、同様に望遠鏡２や観察者８３が、隣に位置する星空再現装置１を観察する望遠鏡２からの観察視野を妨げない。
図８５のような配置にすると、プラネタリウムに参加する多数の観察者８３に星空観察体験を提供する際に、複数対の星空再現装置１と望遠鏡２を用いて観察体験を提供できるという効果がある。その際、望遠鏡２の間隔を広くとることが可能で、それぞれの望遠鏡２の近傍で観察機会を待つ観客が待機するスペースが確保されるという効果がある。
なおこの配置方法の工夫は、第１の実施例の星空再現装置１を使用する場合でも有効である。
また星空再現装置１は、近距離観察者８２が双眼鏡９やデジカメ１０を用いて星空再現装置１を観察するために必要な距離を確保できるように、できるだけドーム４の壁面に近い位置に設置される。
また望遠鏡２は、星空再現装置１とできるだけ距離を多く取れる位置、すなわち星空再現装置１とドーム４の中心を挟んで対向する方向で、望遠鏡観察者８３が望遠鏡２を使用できるようなスペースが確保できる位置で、かつ、星空再現装置１を観察する際に恒星投影器５や全天映像装置６、観客席７に着席する観客８１の頭部が光路上で邪魔しない位置に設置される。
次に図２２、図２３、図２４、図２５、図３０、図３１、図３２、図３３、図６２により、第２の実施例の星空再現装置１の構造について説明する。星空再現装置１はテーブル下１４に固定される脚１４０１によってドーム４の床に設置される。テーブル下１４には、ライトボックス１００と赤外線センサー１０８とＵＶランプ１０９が所定の位置に固定されている。また本体基板３００と２次元バーコードセンサー１７が固定されている。
また、ドラム軸１１０１により回動可能に支持されるとともに、タイミングベルト１１０３を介してドラム駆動モーター１１０４で回転駆動されるように構成された２本のドラム１１がテーブル下１３に設置されている。
この２台のドラム１１には、星空シート２００が固定される保持窓１２０１が複数形成された星空シート保持シート１２が、両端がそれぞれドラム１１に固定されるとともにドラム１１の側面に巻きつけられ、２台のドラム１１の回動により保持窓１２０１に固定された星空シート２００をライトボックス１００に対して所定の位置に位置づけ可能になっている。２次元バーコードセンサー１７とドラム駆動モーター１１０４はワンチップＣＰＵ３０１に接続され、後述するプログラムの動作で作動するようになっている。
またテーブル上１３が、２本の柱１３０１と２本のドラム軸１１０１によってテーブル下１４の上方に固定される。また、プロジェクター１６０１とフィルター円盤１６０３とフィルター円盤駆動モーター１６０８からなるプロジェクターユニット１６が、テーブル下１４とテーブル上１３にそれぞれ１ユニットずつ備わり、図３２に示すように星空シート２００の表面を上下（１６０１ａ、１６０１ｂ）に分割してそれぞれに映像を投影可能な位置に固定されている。なお図３１に示すように、フィルター円盤１６０３には、減光率がそれぞれ高・中・低である、高減光フィルター１６０５、中減光フィルター１６０６、低減光フィルター１６０７が固定されている。中減光フィルター１６０６は高減光フィルター１６０５よりも１６倍減光率が低い。また、フィルター円盤１６０３にはフィルターが取りつかない窓１６０４も形成されている。
プロジェクター１６０１とフィルター円盤駆動モーター１６０８はワンチップＣＰＵ３０１に接続される。ワンチップＣＰＵ３０１は、後述するプログラムの動作でフィルター円盤駆動モーター１６０８を作動させる。フィルター円盤駆動モーター１６０８はフィルター円盤１６０３を回動し、プロジェクター１６０１の投影レンズ１６０２の前に位置づけられるフィルターを交換する。
なおフィルター円盤１６０３を使用する代わりに、プロジェクター１６０１の光源の輝度を変更可能にして、高減光フィルター１６０５を装着した時と同様に光源の輝度を低くするようにしても良い。
なお、プロジェクターユニット１６の代わりに、図６２に示すように、表面に映像が表示可能なディスプレイ１３０２をテーブル上１３に固定し、ディスプレイ１３０２の映像の光を反射するとともに星空シート２００からの光を透過することでディスプレイ１３０２の映像と星空シート２００からの光を同一視可能にするハーフミラー１３０３を備えることで、星空再現装置で再現される星空に関する解説情報をディスプレイ１３０２の表面に表示し、観察者が星空再現装置で再現される星空とディスプレイ１３０２の解説情報を望遠鏡の視野内に同時に視認できるような構成にしても良い。ディスプレイ１３０２は、バックライト照明の輝度が、極低輝度、低輝度、中期度、高輝度と変更可能である。この構成は演説者に原稿などの散光情報を提供するプロンプターの構成と等しい。
これ以降の説明で、プロジェクター１６０１をディスプレイ１３０２に読み替えても効果は同様である。その場合、フィルター円盤１６０３で設定されるフィルターとバックライト照明の輝度の対応を、フィルターが取りつかない窓１６０４の時は高輝度、低減光フィルター１６０７の時は中期度、中減光フィルター１６０６の時は低輝度、高減光フィルターの時は極低輝度とする。また、図４１から図４８に示す画像は２台のプロジェクター１６０１の画像を上下に合成した画像であるが、プロジェクター１６０１をディスプレイ１３０２に読み替えた場合は、合成した画像をディスプレイ１３０２で表示される画像とみなせばよい。
なおこのディスプレイ１３０２とハーフミラー１３０３は、それぞれディスプレイと反射透過板に相当する。
また、高精細な画像を表示可能なディスプレイ１５０１とディスプレイ保持板１５０２と腕１５０３と回転軸１５０４とからなるディスプレイユニット１５が回転軸１５０４を中心に回動可能にテーブル下１４に取り付けられていて、ディスプレイユニット駆動モーター１５０５により、ライトボックス１００の前に位置づけされた星空シート２００の前面に位置付けされ望遠鏡２によって星空シート２００を観察する観察者の視野の中でディスプレイ１５０１の表示が視認可能となる第１の位置と、テーブル下１４に近接する位置に位置づけされ観察者の視野の中から退避する第２の位置に位置づけできるようになっている。
なおディスプレイ保持板１５０２の表面は、プロジェクター１６０１によって映像が投影可能なスクリーン状の投影面になっていて、中央付近に形成された窓の大きさは、投影面の裏面に取り付けられるディスプレイ１５０１の画像表示エリア以下の大きさになっており、ディスプレイユニット１５が第１の位置に位置づけされた際に、２台のプロジェクター１６０１によって投影された映像と、ディスプレイ１５０１によって表示された映像によって、ディスプレイ保持板１５０２の全面に渡ってつなぎ目の無い映像が再現可能になっている。なおディスプレイ１５０１とディスプレイユニット駆動モーター１５０５はそれぞれワンチップＣＰＵ３０１に接続され、後述するプログラムの動作で作動するようになっている。
図２４は、ドラム１１に装着された星空シート保持シート１２の複数の星空シート２００が、ドラム１１の回動に伴ってライトボックス１００の前面に位置づけられた状態を星空再現装置１の正面から見た図であり、同様に図２５は背面から見た図である。この時、星空シート２００の外周部に固定された磁石２５０とライトボックス１００の外周部に固定された磁石１０１と本体基板に固定された磁石３５０の吸引作用により、星空シート２００はライトボックス１００の透明板１０２と本体基板３００に押し付けられるようになっている。またその時、２次元バーコードセンサーセンサー１７が、星空シート２００の最も外側の第３紙層２０４の表面に印刷された２次元バーコード２４０を撮像して、ワンチップＣＰＵ３０１のプログラムによってバーコードに記録された情報とバーコードの位置が読み取れるようになっている。この２次元バーコード２４０に記録される情報は星空シート２００に固有の情報を含み、ワンチップＣＰＵ３０１で動作するプログラムが、その星空シート２００に適した動作が行えるようになっている。また２次元バーコード２４０の検出位置に基づきドラム駆動モーター１１０４を駆動し、ドラム１１の回転位置が適切な位置となるように制御される。
また図２６〜図２９に示すように、星空シート２００ならびに本体基板３００は、第１の実施例と類似の構成であるが、第１の実施例と異なる部分は以下の部分である。すなわち、第２の実施例の星空シート２００は、下部の光ファイバー集積部２０５が存在しないこと、積層シート２２０の面の下部にコンタクト基板２０６が配置されていること、コンタクト基板に不揮発性メモリー２０８やコンタクトパッド２０９ａ〜２０９ｄが存在しないこと、星空シート２００の外周部に磁石２５０が固定されていること、星空シート２００の種類や識別するための２次元バーコードが第３紙層２０４の表面に印刷されていること、星座線や詳細領域を表示するために第１紙層２０１に敷設される光ファイバーｆ７と光ファイバーｆ８が無いことが第１の実施例と異なる。
またワンチップＣＰＵ３０１は、第１の実施例で説明した機能に加え以下の機能を有する。すなわち、ワンチップＣＰＵ３０１は、プロジェクター１６０１やディスプレイ１５０１に映像を出力させるための映像出力手段と、全天映像投影装置６で投影される映像にダミー望遠鏡３の視野方向や望遠鏡２の視野範囲を示す視野表示６１を挿入するための視野表示映像出力手段と、インターネット等に接続された情報提供サーバーから情報を取得したり解説者が持つ携帯端末へ解説のための参考情報を送信したりするためのネットワーク通信手段と、観察者識別情報読み取り装置８３２が観察者８３の所持するＩＤカード８３１から読み取った観察者識別情報を入力する観察者識別情報入力手段と、読み取り装置ドラム駆動モーター１１０４やディスプレイユニット駆動モーター１５０４やフィルター円盤駆動モーター１６０８と、望遠鏡２のドローチューブ駆動モーター２３などのモーターをそれぞれ駆動するモーター駆動手段と、望遠鏡２の接眼レンズ検出センサー２５やピント調整ボタン２３０２からの検出信号を入力する望遠鏡設定情報入力手段と、天体導入用ダミー望遠鏡３のＨ軸センサーやＺ軸センサーからの検出データを入力する導入情報入力手段有する。
第２の実施例のワンチップＣＰＵ３０１は、これらの複数の手段をすべて備えた素子として説明するが、実際はこれに限らず、スティックＰＣやパソコンなど複数の素子で構成された複合的な電子制御手段であっても良い。
また、情報提供サーバーに情報を記録して取得するのではなく、パソコンのハードディスクなどにあらかじめ情報を記録してそれをアクセスする方法で取得しても良い。
その他に、モーター駆動機能コンタクト基板２０６と平行な位置で光ファイバーｆ１〜ｆ７の端面が白色チップ３０５の発光面に位置づけられるようにライトボックス１００から延長する支持板に固定されていること、磁石２５０を備えること、コンタクトプローブ３０６ａ〜３０６ｄが無いこと、などが異なる。それ以外の構造は同一であるので説明は省略する。
次に、第２の実施例の星空再現装置１で星空を再現するための画像データ等のコンテンツを説明する。なお本発明は以下に掲げる事例に限定されず、様々な星空コンテンツに対応できることは言うまでもない。
図３８、図３９、図４０は、星空シート保持シート１２に取り付けられた複数（実施例では３枚）の第１の星空シート２００ａ〜第３の星空シート２００ｃの発光素子星や透過光星や自発光星で再現される星空をそれぞれ示す図である。具体的に図３８は第１の星空シート２００ａで再現されるオリオン座５０の全体の星空を示す図である。オリオン座５０には、三ツ星５１や小三ツ星５２などの星の並びが特徴的である。、また図３９は第２の星空シート２００ｂで再現されるオリオン大星雲全体の星空を示す図であり、オリオン大星雲に含まれるトラペジウム５２０４などが再現されている。また図４０は第３の星空シート２００ｃで再現されるオリオン大星雲の中心部の星空を示す図であり、トラペジウム５２０４が詳細に再現されている。
図４１〜図４６ならびに図５１は、２台のプロジェクターユニット１６によって投影される映像を合成した図である。それぞれの画像の上半分は、テーブル上１３に固定されたプロジェクターユニット１６で投影され、下半分はテーブル下１４に固定されたプロジェクターユニット１６で投影される。これらの映像は、ディスプレイユニット１５が第１の位置に位置づけされた時にはディスプレイ保持板１５０２の表面に投影され、第１の位置に位置づけされた時には、星空シート２００の表面に投影される。
図４１はオリオン座のベルト付近にある三ツ星５１あたりの星空を現す映像である。図４２は図４１の視野を下方向に移動した時にオリオン座の小三ツ星５２の中の一番北側の星５２０１が見えてくる時の星空を現す映像である。図４３は図４２の視野をさらに下方向へ移動した時に、オリオン座の小三ツ星５２を構成する星５２０１〜５２０３が見えてきた時の星空を現す映像である。特に小三ツ星５２の真ん中にはオリオン大星雲があり散光星雲５２０３の淡い光芒が再現されている。また図４１〜図４３の映像の明るさは、プロジェクターユニット１６にフィルターが装着されていない最も明るい表示状態の時に、観察者８３が望遠鏡２を用いて観察すると、本物の星空を観察するのと同じ明るさで観察されるような明るさに調整されている。
また図４４はオリオン大星雲を拡大した時の映像である。また図４５はオリオン大星雲の中心付近をさらに拡大した時の星空を表す映像である。星空シート２００ｃで再現される最も暗い天体よりもさらに暗い天体を含んでいる。また図４６はオリオン大星雲の中心付近を電波望遠鏡で観察した際の電波強度の分布５２０５を表す映像である。
図４４と図４５で示される映像の輝度は、プロジェクターユニット１６に高減光フィルター１６０５が装着されて最も暗い表示状態の時に、観察者８３が望遠鏡２を用いて観察すると、最も明るい星が、星空再現シート２００で再現される星空の最も暗い星と同じ明るさとなるように調整されている。
また、中減光フィルター１６０６は高減光フィルター１６０５よりも１６倍減光率が低い。そのため装着されている表示状態の時には、観察者８３が望遠鏡２に比べて１６倍の集光力（レンズの口径で４倍）の望遠鏡を用いて観察した時に、本物の星空を観察するのと同じ明るさで表示される。
また低減光フィルター１６０７が装着されている表示状態の時には、観察者８３が望遠鏡２と同じ光学性能の望遠鏡にデジタルカメラを装着して本物の星空を写真撮影した時に観察される写真を見るのと同じ明るさで表示されるように、フィルターの濃度が設定されている。
図４７と図４８は、ディスプレイユニット１５が第１の位置に位置づけされた時にディスプレイ１５０１の投影面に表示される映像を示す図である。図４７は月の全体の様子を表す映像である。図４８は図４７の月の欠け際のクレーター部分を拡大して表す映像であり、ディスプレイ１５０１に図４９ないしは図５１に示す月のクレーター部分の拡大映像が表示される時に、プロジェクターユニット１６によってディスプレイ保持板１５０２の表面に投影される映像を示す図である。ここで、図４８に示される映像は、中央のディスプレイ１５０１が位置する部分は黒くなっており、ディスプレイ１５０１で表示されているクレーターの映像とともに観察されると、図５０に示すように、つなぎ目を感じずに連続した月面として観察されるように、クレーターの画像位置や輝度が調整されている。
なお、ディスプレイ１５０１やプロジェクター１６０１で表示される映像は、いわゆる静止画以外にも、動画であっても良い。例えば、図４１から図４３の映像は、後述するメインプログラムの説明でも言及するように、天体導入体験をする観客８４が天体導入用ダミー望遠鏡３を操作することで変化する視野方向３１のデータやその時点で再現されている星空に関連した情報からワンチップマイコン３０１がその視野方向３１の所定の視野角の範囲の星空に含まれる星の位置や明るさを算出し、それに基づきプロジェクター１６０１で表示する映像を生成するようにしても良い。この一連の星空の再生技術は、現在の星空再生プログラム等では既知の技術なので詳細は省略する。
また例えば、図４９や図５０や図５１のクレーターの拡大のように、表面の模様などを観察する体験で使用される映像などでは、静止画の画像に基づいて、大気のゆらぎを加えて本物を観察したような効果を加えた動画であっても良い。
具体的には、図５２に示すように、Ｓ１において、あらかじめ恒星状の天体を望遠鏡で観察してビデオ等で撮影し、Ｓ２において時間軸に沿ったフレームの画像について、その星像の明るさと直径をそれぞれ測定し、Ｓ３において時間に伴う明るさの変化、直径の変化に関する近似式を求め、Ｓ４においてゆらぎ効果を付加する元画像を入力し、Ｓ５においてＳ３で取得したゆらぎ効果の近似式を用いて任意の時刻の静止画の任意の位置の画素に及ぼされる明るさと直径の変化を演算してゆらぎ効果を付加したゆらぎ画像を生成し、Ｓ６においてＳ５で得られた複数のゆらぎ画像を映像フレームにしたゆらぎ映像として生成する方法も採用できる。
この方式では、大気のゆらぎの影響のない宇宙で撮影した惑星の高精細な映像を基に、地球上で観察した場合の大気の揺らぎの影響の有無やその大きさなどを適宜変更して体験でき、本物の星空を観察している臨場感が得られるという効果がある。
次に、望遠鏡２について説明する。望遠鏡２は、図３７に示すように、ドーム４内の位置に４台設置され、その観察方向は使用する星空再現装置１の方向にそれぞれ固定されているのが望ましい。実施例では、２台の望遠鏡２ａ、２ｂは星空再現装置１ａを観察するように、２台の望遠鏡２ｃ、２ｄは星空再現装置１ｂを観察するように固定されている。
また望遠鏡２は図５３に示すように、土台２９に固定された鏡筒２１の先端に対物レンズ２２が固定され、後部には、鏡筒に対して直線移動するように保持されたドローチューブ２４が備わり、ドローチューブ２４に固定されたラック２４０１が、ドローチューブ駆動モーター２３の回転軸に固定された駆動ギア２３０１と噛み合い、ドローチューブ駆動モーター２３の回転軸の回動によってドローチューブ２４が前後に駆動されるようになっている。またドローチューブ２４には接眼レンズ２７が交換可能に取り付けられている。
こうした構成により、対物レンズ２２によって結像する星空再現装置１で再現される星の光を、接眼レンズ２７で拡大して観察できるようになっている。
また接眼レンズ２７に装着されている接眼レンズの種類を検出する接眼レンズ検出センサー２５が鏡筒に取り付けられている。また鏡筒２１には、ピント調整のための操作を入力するピント調整ボタン２３０２が固定されていて、「＋」方向と「−」方向の操作を入力できるようになっている。またデジタルカメラ２８が図の位置に取り付けられている。また、つまみ２６０１の操作によって、対物レンズ２２からの星の光を反射せずに接眼レンズ２７に通過させる第１のフリップ位置と、対物レンズ２２からの星の光を反射してデジタルカメラ２８に導く第２のフリップ位置とに位置づけ可能なフリップミラー２６が取り付けられている。ドローチューブ駆動モーター２３と、接眼レンズ検出センサー２５と、ピント調整ボタン２３０２は、それぞれケーブルを介して星空再現装置１のワンチップＣＰＵ３０１に接続されている。
図６１は天体導入操作体験用のダミー望遠鏡３を示す図である。ダミー望遠鏡３は、図３７に示すように、ドーム４内の恒星投影器５に近い位置に設置されている。メイン鏡筒３４は高価なレンズが備わっていないダミーの鏡筒である。ガイドスコープ３２はメイン鏡筒３４に取り付けられる。メイン鏡筒３４は、垂直なＺ軸を中心とする水平回転と水平なＨ軸を中心とする垂直回転で任意の天空方向に向けられるように支持され、脚部３３を介して地面に設置される。またＺ時とＨ軸周りの回転位置はそれぞれＺ軸センサーとＨ軸センサーで検出され、星空再現装置１のワンチップＣＰＵ３０１に接続される。ワンチップＣＰＵ３０１は、後述するプログラムにしたがって動作し、ダミー望遠鏡が向く方向の天体の座標を計算する。ダミー望遠鏡３は、高価な対物レンズを装備していない以外は、一般的な経緯台式の望遠鏡と同じ構成であるので、詳細の説明は省略する。
次に第２の実施例のワンチップＣＰＵ３０１の動作について、ワンチップＣＰＵのＲＡＭエリアのデータ構成図（図６４）、同じくＲＯＭに記録されたプログラムのフローチャート（図６５、図６６）ならびに、ＲＯＭないしは図示しない外部の記録手段やインターネットサーバー等に記録された星空関連情報（図６７、図６８）にしたがって説明する。
図６５は、第２の実施例のメインルーチンのフローチャートである。
Ｓ２１においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＬＥＤ駆動ＩＣ３０２を介して点灯制御されるＬＥＤ素子群、すなわちバックライトＬＥＤ１０５（ＬＥＤ１１１〜ＬＥＤ４４４）、白色チップＬＥＤ３０５（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ８）、光害ランプ１１０（ＬＥＤ０）、広角ＵＶランプ（ＵＶ１）、狭角ＵＶランプ（ＵＶ１１〜ＵＶ４４）を全て消灯し、Ｓ２２へ進む。
Ｓ２２においてワンチップＣＰＵ３０１は、ドラム１１の回転位置を初期位置である第１の星空シート２００ａをライトボックス１００の前に位置づけされる位置に初期化する。具体的にはワンチップＣＰＵ３０１は２次元バーコードセンサー１７によって２次元バーコード２４０を読み込み、２次元バーコード２４０の位置すなわち星空シート２００の装着位置と星空シート番号ＳｈｅｅｔＮｏを抽出し、抽出されない場合は抽出されるまでドラム１１を初期位置方向へ僅かに回転し、抽出された場合は２次元バーコード２４０の位置と抽出された星空シート番号ＳｈｅｅｔＮｏにもとづき、ドラム１１を初期位置にするようにドラム駆動モーター１１０４を駆動する。
Ｓ２３においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＲＡＭの変数のデフォルトの設定として、ＭｏｄｅＮｏを０にセットし、ＳｔｅｐＮｏを１に設定し、Ａｇｅを小学校４年生に相当する１０に設定し、Ｆｏｃｏｕｓを０に設定し、Ｌａｎｇｕａｇｅを日本語を示す“ＪＰ”に設定し、Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅを“経験なし”にセットし、Ｐｌａｃｅをその地名を示す“プラネタリウムＡ”にセットして、Ｓ２４へ進む。
Ｓ２４においてワンチップＣＰＵ３０１は、ネットワーク通信手段を介してインターネットサーバーにアクセスして、サーバーに記録されている星空関連情報の中から、ＭｏｄｅＮｏとＳｔｅｐＮｏに基づいて、その動作モードの指定のステップにおける、継続時間を示すＴｉｍｅ、シーン番号を示すＳｃｅｎｅＮｏと遷移条件を示すＴｒｉｇ、その動作モードに含まれるステップ数を示すＭａｘＳｔｅｐＮｏを読み込み、それぞれＲＡＭに記録した後、Ｓ２５へ進む。
Ｓ２５においてワンチップＣＰＵ３０１は、同様にネットワーク通信手段を介してインターネットサーバーにアクセスして、シーン番号がＳｃｅｎｅＮｏであるシーン情報を読み込み、ＲＡＭの記憶領域に記録した後、Ｓ２６へ進む。ここでシーン情報は例えば図６８に示すような情報を含み、それを記憶する記録領域がＲＡＭに設定されている。
Ｓ２６においてワンチップＣＰＵ３０１は、シーン情報に含まれる星空シート番号ＳｈｅｅｔＮｏに対応して、第１の星空シート２００ａ〜２００ｃのいずれかをライトボックス１００に位置づけるようにドラム駆動モーター１１０４を駆動する。具体的にはＳｈｅｅｔＮｏ＝１の時は第１の星空シート２００ａを、ＳｈｅｅｔＮｏ＝２の時は第２の第２の星空シート２００ｂを、ＳｈｅｅｔＮｏ＝３の時は第３の星空シート２００ｃが位置づけられる。その後ワンチップＣＰＵ３０１は、シーン情報に含まれるＬＥＤ素子群それぞれの輝度やシンチレーション量を示すデータをセットする。
すると、後述する点灯制御用タイマ割り込みの処理プログラムのＳ２０１において、ワンチップＣＰＵ３０１が所定の輝度とシンチレーションの量でＬＥＤ素子群をそれぞれ駆動するようになる。なおここではＬＥＤ素子群は多数に及ぶので詳細なデータ構造の説明は省略する。
またワンチップＣＰＵ３０１は、フィルター円盤１６０３がシーン情報に含まれるフィルター設定データＦｉｌｔｅｒが示すフィルターになるように、モーター駆動手段を介してフィルター円盤駆動モーター１６０８を駆動する。またワンチップＣＰＵ３０１は、ディスプレイユニット１５がシーン情報に含まれるディスプレイユニットの位置データＤｉｓｐｌａｙＰｏｓが示す位置になるように、モーター駆動手段を介してディスプレイユニット駆動モーター１５０５を駆動する。
具体的にワンチップＣＰＵ３０１は、Ｆｉｌｔｅｒ＝１の時は高減光率フィルター１６０５を、Ｆｉｌｔｅｒ＝２の時は中減光率フィルター１６０６を、Ｆｉｌｔｅｒ＝３の時は低減光率フィルター１６０７を、Ｆｉｌｔｅｒ＝０の時はフィルターが取りつかない窓１６０４を位置づけるようにフィルター円盤駆動モーター１６０８を駆動する。
またワンチップＣＰＵ３０１は、ＤｉｓｐＰｏｓ＝１の時は、ディスプレイユニット１５は第１の位置（表示位置）に、ＤｉｓｐＰｏｓ＝２の時は、ディスプレイユニット１５は第２の位置（退避位置）にそれぞれ位置づけるようにディスプレイユニット駆動モーター１５０５を駆動する。
その後ワンチップＣＰＵ３０１は、Ｓ２６１へ進む。
Ｓ２６１においてワンチップＣＰＵ３０１は、観察者８３が所有するＩＤカード８３１に含まれる観察者識別情報（ＭｙＩＤ）を観察者識別情報読み取り装置８３２を介して読み取り、観察者識別情報入力手段から入力する。そしてワンチップＣＰＵ３０１は、ＭｙＩＤに基づきインターネットに設置された観察者データベースからその観察者８３に関連する観察者情報を取得する。観察者情報は、年齢ＭｙＡｇｅ、使用する言語ＭｙＬａｎｇｕａｇｅ、望遠鏡の合焦位置補正値ＭｙＦｏｃｏｕｓ、過去の観察体験情報のリストＭｙＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅ、ハンディキャップに関する情報ＭｙＨａｎｄｙなどが含まれる。
ワンチップＣＰＵ３０１はそれぞれＲＡＭの所定の記憶領域、すなわちＭｙＡｇｅは年齢Ａｇｅへ、ＭｙＬａｎｇｕａｇｅは言語Ｌａｎｇｕａｇｅへ、ＭｙＦｏｃｏｕｓは合焦位置補正値Ｆｏｃｏｕｓへ、ＭｙＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅが観察体験情報リストＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅへ、ＭｙＨａｎｄｙはハンディキャップＨａｎｄｙにセットし、Ｓ２６２へ進む。ここで、ＭｙＩＤの読み込みに失敗した場合は、ＲＡＭの設定値は更新されない。
Ｓ２６２においてワンチップＣＰＵ３０１は、シーン情報に含まれる観察体験情報ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＮｏの値がＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅの中に含まれるか検査し、含まれる場合はその観察者は過去にその観察体験を経験しているので、観察体験経験済フラグＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＭａｃｈを１にセットし、含まれない場合は０にリセットし、Ｓ２６３へ進む。
Ｓ２６３においてワンチップＣＰＵ３０１は、接眼レンズ検出センサー２５で検出された接眼鏡の種類を読み込み、望遠鏡の対物レンズなどの情報とともに望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏにセットし、Ｓ２６４へ進む。
Ｓ２６４においてワンチップＣＰＵ３０１は、ダミー望遠鏡３のＺ軸センサーとＨ軸センサーの回転位置を入力し、ダミー望遠鏡３が向くドーム４の天空上の座標に関連した情報を計算して視野方向情報ＤｕｍｙＰｏｓにセットし、Ｓ２６５へ進む。
Ｓ２６５においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｐｌａｃｅ、ＳｃｅｎｅＮｏ、Ａｇｅ、Ｌａｎｇｕａｇｅ、ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＭａｃｈ、Ｈａｎｄｙ、ＳｃｏｐｅＩｎｆｏ、ＤｕｍｙＰｏｓなどの設定値をパラメータとして、ディスプレイ１５０１に表示される画像やプロジェクター１６０１で表示される画像や全天映像投影装置６の映像に追加される視野表示６１の画像や解説者が参照する解説参考情報をインターネットサーバーから読み取る。ワンチップＣＰＵ３０１は、画像をそれぞれの表示装置で表示し、解説参考情報を解説者のもつ携帯端末に送信して解説者が参照できるようにして、Ｓ２６６へ進む。ここで、各パラメータに対してインターネットサーバーからどのような画像や解説参考情報が取得されるべきかについては、以下の説明において説明する。
なおＳ２６５におけるワンチップＣＰＵ３０１の処理は、この方式に限定されず、Ｐｌａｃｅ、ＳｃｅｎｅＮｏ、Ａｇｅ、Ｌａｎｇｕａｇｅ、ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＭａｃｈ、Ｈａｎｄｙ，ＳｃｏｐｅＩｎｆｏ、ＤｕｍｙＰｏｓなどの設定値に基づいてワンチップＣＰＵ３０１が適切な情報を取得するようにすれば他の方法で情報を取得しても良い。
Ｓ２６６においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｆｏｃｏｕｓの値に基づき、モーター駆動手段を介してドローチューブ駆動モーター２３を駆動して望遠鏡２の接眼レンズ２７のピント位置を補正し、Ｓ２７へ進む。なお、ワンチップＣＰＵ３０１は、メインルーチンと平行して、後述するピント合わせプログラムに基づいて動作するため、望遠鏡２の接眼レンズ２７のピント位置はワンチップＣＰＵ３０１によって逐次補正され、その状態はＲＡＭのＦｏｃｏｕｓに逐次反映される。
Ｓ２７においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｓ２４以降に経過した時間がＴｉｍｅｒ以上経過したかどうか判断し、ＮｏであればＳ２７の動作を繰り返し、ＹｅｓであればＳ２８へ進む。
Ｓ２８においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｔｒｉｇが０（時間が経過したら次のステップに自動的に次に進む）か判断し、ＹｅｓであればＳ３２へ進み、ＮｏであればＳ２９へ進む。
Ｓ２９においてワンチップＣＰＵ３０１は、後述するリモコン信号割り込み処理で検出・入力した赤外線リモコンの操作ボタン情報ＫｅｙＮｏを参照し、「０」のボタンが押されていたか判断し、ＹｅｓであればＳ３２へ進み、ＮｏであればＳ３０へ進む。
Ｓ３０においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＫｅｙＮｏを参照し、「１」〜「８」のボタンが押されていたか判断し、ＹｅｓであればＳ３５へ進み、ＮｏであればＳ３１へ進む。
Ｓ３１においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＫｅｙＮｏを参照し、観察者の交代を示す「９」のボタンが押されていたか判断し、ＹｅｓであればＳ３７へ進み、ＮｏであればＳ２６へ戻る。
Ｓ３７においてワンチップＣＰＵ３０１は、観察者識別情報ＭｙＩＤの値と観察体験情報ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＮｏと合焦位置補正値Ｆｏｃｏｕｓをインターネットサーバーに送信して、観察者データベースのＭｙＩＤで識別される観察者の情報を更新させた後、Ｓ３８へ進む。具体的には、観察体験情報ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＮｏを過去の観察体験履歴リストＭｙＥｘｐｒｅｉｅｎｃｅに追加し、合焦位置補正値ＭｙＦｏｃｏｕｓを合焦位置補正値Ｆｏｃｏｕｓで更新する。
Ｓ３８においてワンチップＣＰＵ３０１は、観察者識別情報ＭｙＩＤの値と場所Ｐｌａｃｅと現在の時刻をインターネットサーバーに送信し、場所Ｐｌａｃｅで示される場所毎に準備された観客データベースに、ＭｙＩＤと時刻を要素にしたレコードを追加させるように動作した後、Ｓ２６へ戻る。
Ｓ３５においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＫｅＮｏのボタンの数値（１〜８）をＭｏｄｅＮｏに設定した後、Ｓ３６に進む。
Ｓ３６においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＳｔｅｐＮｏを１に初期化して、Ｓ２４へ戻り、押されたボタンに基づいて新しいモードの動作をスタートする。
Ｓ３２においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＳｔｅｐＮｏを＋１して、Ｓ３３へ進む。
Ｓ３３においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＳｔｅｐＮｏがＭａｘＳｔｅｐＮｏを越えているか判断し、ＮｏであればＳ２４へ戻り、ＹｅｓであればＳ３４へ進む。
Ｓ３４においてワンチップＣＰＵ３０１は、現在のＭｏｄｅＮｏが最大値であればＭｏｄｅＮｏ＝１とし、最大値でなければＭｏｄｅＮｏを＋１した後、Ｓ２４へ戻る。
次に、図６６のフローチャートに基づき、メインルーチンと平行して動作する合焦位置補正動作について説明する。
Ｓ５０においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＫｅｙＮｏが「＋」であるか判断し、Ｙｅｓの場合は、Ｓ５４へ進み、Ｎｏの場合はＳ５１へ進む。
Ｓ５１においてワンチップＣＰＵ３０１は、ＫｅｙＮｏが「−」であるか判断し、Ｙｅｓの場合は、Ｓ５５へ進み、Ｎｏの場合はＳ５２へ進む。
Ｓ５２においてワンチップＣＰＵ３０１は、望遠鏡２のピント調整ボタン２３０２の操作状態が「＋」であるか判断し、ＹｅｓであればＳ５４へ進み、Ｎｏであれば、Ｓ５３へ進む。
Ｓ５３においてワンチップＣＰＵ３０１は、望遠鏡２のピント調整ボタン２３０２の操作状態が「−」であるか判断し、ＹｅｓであればＳ５５へ進み、Ｎｏであれば、Ｓ５０へ戻る。
Ｓ５４においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｆｏｃｏｕｓを＋１した後、Ｓ５６へ進む。
Ｓ５５においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｆｏｃｏｕｓを−１された後、Ｓ５６へ進む。
Ｓ５６においてワンチップＣＰＵ３０１は、Ｆｏｃｏｕｓの値が所定の値域であることを検証し、外れていた場合は値域に収まるように調整した後、そのＦｏｃｏｕｓの合焦補正値に基づいてドローチューブ駆動モーター２３を駆動してドローチューブ２４を前後に駆動して所定の合焦位置に接眼レンズ２７を位置づける。
なお第２の実施例では、ワンチップＣＰＵ３０１は、図２０のリモコン信号入力割り込みルーチンならびに、図２１の点灯制御用タイマ割り込みルーチンと同様な動作を行う。
次に第２の実施例の動作と作用効果について、プラネタリウム番組の流れに沿って説明する。なお、ワンチップＣＰＵ３０１による動作は既に詳細を説明したので、以下の説明では特徴的な動作についてのみフローチャートのステップ番号を示して説明する。
第２の実施例でのプラネタリウム番組は６部に分かれ、それぞれ異なる星空観察体験を効果的にかつ効率的に提供する。
まず第１部では、観客席７に着席する観客８１に対して、従来の投影式プラネタリウムと同様に、全天の星座の位置関係や星の動きなどを肉眼で観察する星空観察体験が提供される。実施例では具体的に図３６に示すように、冬の星座であるオリオン座５０の位置や、月５４の位置、その日周運動などを肉眼で観察する。
具体的には、まず解説者はプラネタリウムへ観客を入場させる前に、星空再現装置１を動作させる。するとワンチップＣＰＵ３０１のプログラムがスタートして、Ｓ２３において初期状態の設定値が設定される。そ後、Ｓ２４、Ｓ２５の動作によって「ＭｏｄｅＮｏ＝０」「ＳｔｅｐＮｏ＝１」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝０」の情報に基づくシーン情報がサーバー等から読み込まれる。
次にＳ２６において、そのシーン情報に基づき第１の星空シート２００ａがライトボックス１００の前面に位置づけされ、ＬＥＤ群は消灯し、ディスプレイ１５０１は退避位置に位置づけられ、フィルター円盤１６０３は高減光フィルター１６０５がセットされる。
またＳ２６５において、インターネットサーバーからディスプレイ１５０１とプロジェクター１６０１に表示される画像として「真っ黒」の画像が、全天映像投影装置６に追加される映像は無い状態が取得される。その結果、星空再現装置１には何も表示されない待機状態となる。
また解説者参考情報に取得される情報は、観客データベースや以下の検索結果が表示される。すなわちインターネットサーバーは、観客データベースの中からこの場所Ｐｌａｃｅに現在の３０分以内に訪れたすべての観客のＭｙＩＤを検出し、それぞれのＭｙＩｄに基づき観察者データベースから観察者情報を抽出し、それをまとめた情報をワンチップＣＰＵ３０１へ送信する。これにより、解説者の携帯情報端末に、現在の観客の情報が表示される。
続いてワンチップＣＰＵ３０１はＳ２７でわずかな時間、時間待ちした後、「Ｔｒｉｇ＝１」であるために、赤外線リモコン１１１の「０〜９」が操作されるまで、Ｓ２６→Ｓ２６１→Ｓ２６２→Ｓ２６３→Ｓ２６４→Ｓ２６５→Ｓ２６６→Ｓ２７→Ｓ２８→Ｓ２９→Ｓ３０→Ｓ３１→Ｓ２６のループを繰り返す。
解説者は、プラネタリウムに入るすべての観客に対して、観客が所持するＩＤカード８３１に観察者識別情報読み取り装置８３２をかざす。すると上記のループのＳ２６１においてワンチップＣＰＵ３０１は観察者識別情報ＭｙＩＤを検出する。その後解説者は赤外線リモコン１１１の「９」を押す。するとワンチップＣＰＵ３０１はＳ３１でその操作を検出し、Ｓ３７を行った後、Ｓ３８においてインターネットサーバーの観客データベースにその観客のＭｙＩＤと時刻を追加されるように動作した後、再びＳ２６へ戻る。
すると、ワンチップＣＰＵ３０１が次にＳ２６５の動作を行うと、解説者の携帯情報端末には、追加された観客に関する観察者情報が表示されるようになる。
すべての観客がプラネタリウムに入場すると、携帯情報端末には全ての観客の観察者情報が表示される。これによって、解説者は、観客の年齢層や日本語以外を母国語にする観客の有無、字幕を必要とする観客の有無、過去の観察体験の傾向などを把握したうえで、解説内容や指導内容を観客に合わせて最適化できるという効果があり、これにより目標性能１１「観察者に応じた解説情報の提供」が実現される。
その際、星空再現装置１は非動作であるがドーム４の壁面近くに設置されているのと、望遠鏡２が恒星投影器５の近傍に設置されていないので、観客席７は従来と同様の場所に確保できる。そのため、観客８１がドーム４に再現される天体を観察するにあたって、星空の位置の歪などの影響が最小限に維持できるという効果があり、これにより目標性能５「歪の無い星の位置関係」が実現される。なお、実施例では説明しないが、聴覚に障害を持つために音声による解説が聞こえない観客に対して、星空再現装置１のプロジェクター１６０１によって字幕を投影するように本発明を活用しても良い。
次に第２部では、星空再現装置１の近くに誘導された観客７に対して、星空再現装置１を用いてオリオン座の星空を再現し、肉眼や双眼鏡で観察する体験が提供される。
具体的には、解説者は、赤外線リモコン１１１の「１」を押す。するとワンチップＣＰＵ３０１はＳ３０からＳ３５へ進み、Ｓ３５において「ＭｏｄｅＮｏ＝１」、Ｓ３６において「ＳｔｅｐＮｏ＝１」と設定した後、Ｓ２４、Ｓ２５と進み、「ＭｏｄｅＮｏ＝１」「ＳｔｅｐＮｏ＝１」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝１」の情報に基づくシーン情報をサーバー等から読み込む。
次にＳ２６において、そのシーン情報に基づき第１の星空シート２００ａがライトボックス１００の前面に位置づけされ、ＬＥＤ群が所定の輝度で点灯され、ディスプレイ１５０１は退避位置に位置づけられ、フィルター円盤１６０３は高減光フィルター１６０５がセットされる。
またＳ２６５において、ディスプレイ１５０１とプロジェクター１６０１とで表示される画像がともに「真っ黒」の画像となり、全天映像投影装置６に追加される映像は無い状態となる。その結果、第１の星空シート２００ａによる星空のみが再現される。また解説者の携帯情報端末に表示される情報は、第１部と同様に全ての観客の観察者情報が表示される。
続いてワンチップＣＰＵ３０１はＳ２７でわずかな時間、時間待ちした後、「Ｔｒｉｇ＝１」であるために、赤外線リモコン１１１の「０〜９」が操作されるまで、Ｓ２６→Ｓ２６１→Ｓ２６２→Ｓ２６３→Ｓ２６４→Ｓ２６５→Ｓ２６６→Ｓ２７→Ｓ２８→Ｓ２９→Ｓ３０→Ｓ３１→Ｓ２６のループを繰り返す。その結果、図３８に示すようなオリオン座５０が再現される状態が維持される。
続いて解説者は、観客席７に着席する観客７のうち何名かをグループにして、星空再現装置１から少し離れた場所に誘導する。その後解説者は、誘導された観客８２に、双眼鏡９を用いてその星空を観察したり、デジカメ１０を用いて写真撮影を行う体験を提供する。この時、第１の実施例で説明したように、星空再現装置１は、目標性能１〜目標性能４を実現しているので、高精細な星空を観察できる体験が提供できるという効果がある。また、解説者は携帯情報端末の観察者情報を参照できるので、解説内容をグループに合わせて最適化できるという効果があり、これにより目標性能１１「観察者に応じた解説情報の提供」が実現される。
続いて第３部では、ダミー望遠鏡３の近くに移動した観客８４に、オリオン大星雲などの狭い星空領域に点在する星雲や星団などを視野内に導入する体験が提供される。観客８３には、その様子を望遠鏡２を用いて観察する体験が提供される。
具体的には、まず解説者は、観客を望遠鏡２が設置されている場所へ誘導する。そして解説者は赤外線リモコン１１１の「２」を押す。するとワンチップＣＰＵ３０１はＳ３０からＳ３５へ進み、Ｓ３５において「ＭｏｄｅＮｏ＝２」、Ｓ３６において「ＳｔｅｐＮｏ＝１」と設定した後、Ｓ２４、Ｓ２５と進み、「ＭｏｄｅＮｏ＝２」「ＳｔｅｐＮｏ＝１」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝２」の情報に基づくシーン情報をサーバー等から読み込む。
続いてＳ２６においてワンチップＣＰＵ３０１は、第１の星空シート２００ａを引き続きライトボックス１００の前面に位置づける（新たに駆動しない）一方で、ＬＥＤ群を消灯し、第１の星空シート２００ａの発光素子星、透過光星、印刷発光星が再現されない状態にする。ワンチップＣＰＵ３０１は、ディスプレイ１５０１を退避位置である第２の位置に位置づけ、フィルター円盤１６０３をフィルターが取りつかない窓１６０４にセットする。
続いてＳ２６１においてワンチップＣＰＵ３０１は、望遠鏡２の接眼鏡２７を覗く観察者８３が所有するＩＤカード８３１に含まれる観察者識別情報（ＭｙＩＤ）を読み込み、その観察者８３固有の情報をサーバーから読み込む。
次にＳ２６３においてワンチップＣＰＵ３０１は、望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏを読み込み、Ｓ２６４において視野方向情報ＤｕｍｙＰｏｓを計算する。
次にＳ２６５においてワンチップＣＰＵ３０１によって、ディスプレイ１５０１で表示される画像として「真っ黒」の画像が取得され、プロジェクター１６０１で表示される画像として、ダミー望遠鏡３が向く視野方向３１で望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏから導かれた視野範囲に観察される星空の星空導入画像が取得され、全天映像投影装置６に追加される映像としてドーム４の内面のダミー望遠鏡が向く視野方向３１の位置に望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏから導かれた視野範囲の丸いカーソル６１を表示させるような視野表示画像が取得される。解説者の携帯情報端末に表示される情報は、第１部と同様に全ての観客の観察者情報が取得される。
ここで、フィルター円盤１６０３はフィルターが取りつかない窓１６０４にセットされているので、プロジェクター１６０１から投影される星空の導入画像の輝度は最も高い。そのため観察者８３が観察する星空再現装置１で再現される星空の輝度は、実際の星空を観察するのと同様な輝度にすることが可能である。
ここで観客８４が図３６に示す視野方向３１、すなわちオリオン座５０の三ツ星５１付近の星空の方向にダミー望遠鏡３を向けている場合、図４１に示すような導入画像が取得される。また全天映像投影装置６に追加する映像によって、丸いカーソル６１が図３６に示すような位置に表示される。
次にＳ２６６においてワンチップＣＰＵ３０１によって、合焦補正値Ｆｏｃｏｕｓの値に基づき望遠鏡２の合焦位置が更新され、観察者８３の視度の違いが補正される。この結果、観察者８３は適切なピントで星空を観察できる。このように、第２の実施例の星空再現装置は、視度が異なる複数の観客８３が望遠鏡２を交代で使用する時にも、観客８３に応じて自動的に合焦動作が行われるので、効率的な観察体験が提供できるという効果があり、目標性能１０「セッティングの効率化」が実現される。
引き続きＳ２７ではワンチップＣＰＵ３０１が僅かの時間のみ時間待ちをして直ちにＳ２８に進み、Ｔｒｉｇ＝１であるのでＳ２９へ進む。ここで解説者はしばらく赤外線リモコン１１１を操作しないので、ワンチップＣＰＵ３０１は、Ｓ２９→Ｓ３０→Ｓ３１→Ｓ２６→Ｓ２６１→Ｓ２６２→Ｓ２６３→Ｓ２６４→Ｓ２６５→Ｓ２６６→Ｓ２７→Ｓ２８→Ｓ２９とループを繰り返す。
ワンチップＣＰＵ３０１はこのループを短時間で繰り返すため、観客８４がダミー望遠鏡３の向く視野方向３１を変更すると、その視野方向３１の変化に対応して星空の導入画像とカーソル６１の位置が短時間で更新される。このため、観客８３は、望遠鏡２で観察している星空領域をカーソル６１によって天空上で確認しながら、接眼レンズ２７を通じてその星空を観察できるという効果があり、目標性能９「望遠鏡で観察する天体の天空上の位置の把握」が実現できる。
具体的には、観客８４がダミー望遠鏡３の視野方向３１を図４１に示すオリオン座の三ツ星５１の方向から、図４１の右下に移動させると、観客８３が望遠鏡２で観察する視野には、図４２に示すようにオリオン座の小三ツ星の最も北側の星５２０１が入ってくる。さらに観客８４が視野方向３１を右下に移動させていくと、観客８３が望遠鏡２で観察する視野に図４３に示すオリオン座の小三ツ星５２０１、５２０２とオリオン大星雲の恒星５２０４や散光星雲５２０３が入ってくる。
またＳ２６５においてワンチップＣＰＵ３０１がＤｕｍｙＰｏｓとＳｃｏｐｅＩｎｆｏをサーバーへ送信して画像を取得する際に、サーバーが次のように動作すると望ましい。すなわち、サーバーがＤｕｍｙＰｏｓとＳｃｏｐｅＩｎｆｏを入力して、望遠鏡２の視野内にオリオン大星雲５２０３の画像が含まれるか判断し、含まれる場合は、図４３のようにオリオン大星雲の位置にオリオン大星雲の解説情報を表示するような画像をワンチップＣＰＵ３０１に送信するように動作すると望ましい。こうすると、観客８３が観察する望遠鏡２の視野内に適切な解説情報が表示され、学習効果が高まるという効果がある。
ここで、ダミー望遠鏡３を操作する観客８４は、ダミー望遠鏡３の向く視野方向３１を確認しながらダミー望遠鏡を操作できるので、天体導入操作の体験学習を効果的に行えるという効果があり、目標性能７「導入体験の提供」が実現できる。
また望遠鏡２の台数が限られているので、多数の観客８３は望遠鏡２を交代で観察する。観客８３が交代した場合、ワンチップＣＰＵ３０１はＳ２６１において観客８３が所持するＩＤカード８３１からＭｙＩＤを読み込み、それに基づいて観客８３の観察者情報を読み取り、年齢Ａｇｅや言語Ｌａｎｇｕａｇｅや合焦位置補正値Ｆｏｃｏｕｓや観察体験情報Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅやハンディキャップ情報Ｈａｎｄｙを更新する。その結果、観客８３が英語を母国語とする場合、言語Ｌａｎｇｕａｇｅが「英語」となり、Ｓ２６５において、図４３に示した「オリオン大星雲」という解説文字が「ＯＲＩＯＮ ＮＥＢＵＲＡ」とされた画像が取得される。またハンディキャップ情報Ｈａｎｄｙが聴覚に障害のある者を示す「要字幕」という情報である場合は、解説者が音声で解説をする内容を文字で表示した解説音声の字幕が追加された画像が取得される。このように、観客８３に最適な情報が取得されるので学習効果が高まるという効果があり、目標性能１１「観察者に応じた解説情報の提供」が実現される。
なお、解説者は、観客８３が交代した時に赤外線リモコン１１１の「９」のボタンを操作する。すると、Ｓ３１においてワンチップＣＰＵ３０１の動作はＳ３７に進み、ワンチップＣＰＵ３０１は、サーバーに記録された観客８３の観察者情報のうち、ＭｙＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅやＭｙＦｏｃｏｕｓを更新する。その結果、第４部以降に観客８３が望遠鏡２で観察する際にも、ワンチップＣＰＵ３０１は更新された観察者情報に基づいて動作して本発明の効果が継続して提供される。
続いて第４部では、観客８３に望遠鏡２を用いてオリオン大星雲を詳細に観察する体験が提供される。具体的には、まず解説者は、赤外線リモコン１１１の「３」を押す。するとワンチップＣＰＵ３０１はＳ３０においてＳ３５へ進み、Ｓ３５において「ＭｏｄｅＮｏ＝３」、Ｓ３６において「ＳｔｅｐＮｏ＝１」と設定した後、Ｓ２４、Ｓ２５と処理が進み、「ＭｏｄｅＮｏ＝３」「ＳｔｅｐＮｏ＝１」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝３」の情報に基づくシーン情報をサーバー等から読み込む。
続いてＳ２６においてワンチップＣＰＵ３０１は、第２の星空シート２００ｂをライトボックス１００の前面に位置づけ、ＬＥＤ群を所定の輝度で点灯する。すると第２の星空シート２００ｂの発光素子星、透過光星、印刷発光星によって図３９に示される星空が観察される状態になる。またワンチップＣＰＵ３０１は、ディスプレイ１５０１を退避位置である第２の位置に位置づけ、フィルター円盤１６０３を高減光フィルター１６０５にセットする。
次にＳ２６５においてワンチップＣＰＵ３０１によって、ディスプレイ１５０１で表示される画像として「真っ黒」の画像が取得され、プロジェクター１６０１で表示される画像として、オリオン大星雲の散光星雲５２０３や暗い恒星を示す画像が取得される。これにより第２の星空シート２００ｂの表面には図４４に示すような映像が投影され、観察者は、第２の星空シート２００ｂの発光素子星、透過光星、印刷発光星によって再現される図３９の星空とともに観察できるようになる。またワンチップＣＰＵ３０１によって、全天映像投影装置６に追加される映像としてドーム４の内面のダミー望遠鏡が向く視野方向３１の位置に、望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏと星空再現装置の星空の拡大率ＤｉｓｐＭａｇから導かれた視野範囲の丸いカーソル６１を表示させるような画像が取得される。またワンチップＣＰＵ３０１によって、解説者の携帯情報端末に表示される情報としてオリオン大星雲に関する解説情報が取得される。
ここでフィルター円盤１６０３は高減光フィルター１６０５にセットされているので、プロジェクター１６０１から投影されるオリオン大星雲の散光星雲５２０３のガス雲や暗い恒星の部分の輝度が低く抑えられる。その結果、望遠鏡２で観察すると輝度の高い部分はかろうじて肉眼で視認でき、暗い部分は写真撮影でないと観察できないという、実際のオリオン大星雲のガス雲や暗い恒星を観察するのと同様な観察体験が提供できる。
このように、第２の実施例の星空再現装置１は、プロジェクター１６０１と高減光フィルター１６０５の作用により、星空シート２００で再現される最も暗い天体よりもさらに暗い天体を再現できるので、星空シート２００の発光素子星と透過光星と印刷発光星で再現される星の輝度の幅（ダイナミックレンジ）をさらに拡大可能であるという効果があり、目標性能１「広いダイナミックレンジ」をさらに高いレベルで達成できる。
次に解説者は、赤外線リモコン１１１の「４」を押す。するとワンチップＣＰＵ３０１の動作はＳ３５へ進み、Ｓ３５において「ＭｏｄｅＮｏ＝４」、Ｓ３６において「ＳｔｅｐＮｏ＝１」と設定した後、Ｓ２４、Ｓ２５へと進み、「ＭｏｄｅＮｏ＝４」「ＳｔｅｐＮｏ＝１」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝４」の情報に基づくシーン情報をサーバー等から読み込む。
続いてＳ２６においてワンチップＣＰＵ３０１は、第２の星空シート２００ｂを引き続きライトボックス１００の前面に位置づけ、ＬＥＤ群を「ＳｃｅｅｎＮｏ＝３」の時に比べて発光素子星、透過光星、印刷発光星がそれぞれ１６倍の輝度となるように駆動する。その結果、「ＭｏｄｅＮｏ＝３」の時に比べて約３等級暗い天体まで再現される。ワンチップＣＰＵ３０１は、ディスプレイ１５０１を退避位置である第２の位置に位置づけ、フィルター円盤１６０３を中減光フィルター１６０６にセットする。
次にＳ２６５においてワンチップＣＰＵ３０１は、ディスプレイ１５０１で表示される画像、プロジェクター１６０１で表示される画像、全天映像投影装置６に追加される映像を取得する。これらの画像は「ＳｃｅｅｎＮｏ＝３」の時と同じ画像が取得される。また解説者の携帯情報端末に表示される情報は、オリオン大星雲を４倍大きな口径の望遠鏡で観察した状態である旨を説明する解説情報が取得される。
ここで、中減光フィルター１６０６の減光率は高減光フィルター１６０５の１６分の１であるので、プロジェクター１６０１から投影されるオリオン大星雲の散光星雲５２０３のガス雲や暗い恒星の部分の輝度は「ＳｃｅｅｎＮｏ＝３」に比べて１６倍明るい。その結果、星空再現装置１で再現される星空は、「ＳｃｅｅｎＮｏ＝３」の時に比べると１６倍明るく再現され、望遠鏡２に比べて４倍大きなレンズを備えた高性能な望遠鏡で観察するのと同じような観察体験が提供できる。そのため、大型で高価な大口径望遠鏡を購入する必要が無く購入コストを削減できるという効果があり、目標性能４「低コスト」を実現できる。また、限られたドーム４内に複数の望遠鏡を設置する必要が無いし、望遠鏡や接眼鏡などの観察装置のセッティングを変更する必要が無いなど、観察体験を効率的に提供できるという効果があり、目標性能１０．セッティングの効率化」を実現できる。
続いて第５部では、観者８３に対して、オリオン大星雲の中心部分にあるトラペジウム５２０４を望遠鏡２で詳細に観察する体験や、デジタルカメラ２８を用いて写真撮影する写真撮影体験が提供される。
具体的には、まず解説者は、赤外線リモコン１１１の「５」を押す。すると動作はＳ３０においてＳ３５へ進み、Ｓ３５において「ＭｏｄｅＮｏ＝５」、Ｓ３６において「ＳｔｅｐＮｏ＝１」と設定された後、Ｓ２４、Ｓ２５と処理が進み、「ＭｏｄｅＮｏ＝５」「ＳｔｅｐＮｏ＝１」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝５」の情報に基づくシーン情報がサーバー等から読み込まれる。
続いてＳ２６において、第３の星空シート２００ｃがライトボックス１００の前面に位置づけされ、ＬＥＤ群は基準の輝度で点灯され、第３の星空シート２００ｃの発光素子星、透過光星、印刷発光星によって図４０に示される星空が観察される状態になる。またディスプレイ１５０１は退避位置である第２の位置に位置づけられ、フィルター円盤１６０３は高減光フィルター１６０５にセットされる。
次にＳ２６５において、ディスプレイ１５０１で表示される画像として「真っ黒」の画像が取得され、プロジェクター１６０１で表示される画像として、オリオン大星雲の中心にあるトラペジウム５２０４周辺のガス雲や暗い恒星を示す画像が取得される。これにより第３の星空シート２００ｃの表面には図４５に示すような映像が投影され、観察者は、第３の星空シート２００ｃの発光素子星、透過光星、印刷発光星によって再現される図４０の星空とともに観察できるようになる。
次に全天映像投影装置６に追加される映像としてドーム４の内面のダミー望遠鏡が向く視野方向３１の位置に望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏと星空再現装置の星空の拡大率ＤｉｓｐＭａｇから導かれた視野範囲の丸いカーソル６１を表示させるような画像が取得される。解説者の携帯情報端末に表示される情報は、オリオン大星雲のトラペジウム５２０４に関する解説情報が取得される。
ここで第４部と同様に、フィルター円盤１６０３は高減光フィルター１６０５にセットされているので、プロジェクター１６０１から投影されるオリオン大星雲の中心にあるガス雲や暗い恒星の輝度は低く抑えられ、望遠鏡２で観察すると輝度の高い部分はかろうじて肉眼で視認できるが暗い部分は写真撮影でないと観察できない等、実際のオリオン大星雲のガス雲や暗い恒星を観察するのと同様な観察体験が提供できる。
ここで観客８３は望遠鏡２のつまみ２６０１を操作してフリップミラー２６を第２のフリップ位置に位置づける。すると、対物レンズ２２からの星の光はフリップミラー２６で反射してデジタルカメラ２８に導かれる。そして観客８３はデジタルカメラ２８を用いてオリオン大星雲の中心部分の写真撮影を行う。
すると、肉眼では視認できないような暗い部分がデジタルカメラ２８によって撮影され、実際のオリオン大星雲のガス雲や暗い恒星を観察するのと同様な観察体験が提供される。
このように、望遠鏡２の接眼レンズ２７を交換することなく観察対象を拡大して観察できるので、接眼鏡を交換する等の観察装置のセッティングを変更する必要が無く、観察体験を効率的に提供できるという効果があり、目標性能１０．セッティングの効率化」を実現できる。
次に解説者は、赤外線リモコン１１１の「０」を押す。すると動作はＳ２８においてＳ３２へ進み、Ｓ３２において「ＳｔｅｐＮｏ＝２」となる。Ｓ３３では、まだ「ＳｔｅｐＮｏ＞ＭａｘＳｔｅｐＮｏ」ではないのでＳ２４、Ｓ２５と処理は進む。そしてＳ２５において「ＭｏｄｅＮｏ＝５」「ＳｔｅｐＮｏ＝２」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝６」の情報に基づくシーン情報がサーバー等から読み込まれる。
続いてＳ２６において、第３の星空シート２００ｃが引き続きライトボックス１００の前面に位置づけされ、ＬＥＤ群は所定の輝度となるように駆動される。すると第３の星空シート２００ｃの発光素子星、透過光星、印刷発光星によって図４０に示される星空が観察される状態になる。またディスプレイ１５０１は退避位置である第２の位置に位置づけられ、フィルター円盤１６０３は中減光フィルター１６０６にセットされる。
次にＳ２６５において、ディスプレイ１５０１で表示される画像として「真っ黒」の画像が取得され、プロジェクター１６０１で表示される画像として、オリオン大星雲の中心にあるトラペジウム５２０４の周辺を電波望遠鏡で観察した時の電波強度を示す画像が取得される。これにより第３の星空シート２００ｃの表面には図４６に示すような映像が投影され、観察者は、第３の星空シート２００ｃの発光素子星、透過光星、印刷発光星によって再現される図４０の星空とともにオリオン座中心部の電波強度を示す画像を観察する。
このように、同一の第３の星空シート２００ｃによって再現される星空であっても、プロジェクター１６０１によって投影される画像を変更することが可能である。そのため、観察者は、実際の天体を光学望遠鏡で観察した時には体験できないような疑似的な観察を体験でき、星空の理解がより深まるという効果がある。
続いて第６部では、観客８３に対して、月５４を望遠鏡２を用いて観察する体験が提供される。
具体的には、まず解説者は、赤外線リモコン１１１の「６」を押す。すると動作はＳ３０においてＳ３５へ進み、Ｓ３５において「ＭｏｄｅＮｏ＝６」、Ｓ３６において「ＳｔｅｐＮｏ＝１」と設定された後、Ｓ２４、Ｓ２５と処理が進み、「ＭｏｄｅＮｏ＝６」「ＳｔｅｐＮｏ＝１」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝７」の情報に基づくシーン情報がサーバー等から読み込まれる。
続いてＳ２６において、第１の星空シート２００ａがライトボックス１００の前面に位置づけされ、ＬＥＤ群は消灯される。またディスプレイ１５０１は退避位置である第２の位置に位置づけられ、フィルター円盤１６０３はフィルターが取りつかない窓１６０４にセットされる。
次にＳ２６５において、ディスプレイ１５０１で表示される画像として「真っ黒」の画像が取得され、プロジェクター１６０１で表示される画像として、月の全体画像を示す画像が取得される。これにより星空再現装置１には図４７に示すような映像が投影される。
次に全天映像投影装置６に追加される映像としてドーム４の内面のダミー望遠鏡が向く視野方向３１の位置に望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏと星空再現装置の星空の拡大率ＤｉｓｐＭａｇから導かれた視野範囲の丸いカーソル６１を表示させるような画像が取得される。解説者の携帯情報端末に表示される情報は、月に関する解説情報が取得される。
ここで、月は満ち欠けするが、プロジェクター１６０１から所望の月齢の月の画像を投影すれば柔軟に対応できるという効果がある。
次に解説者は、赤外線リモコン１１１の「０」を押す。すると動作はＳ２８においてＳ３２へ進み、Ｓ３２において「ＳｔｅｐＮｏ＝２」となる。Ｓ３３では、まだ「ＳｔｅｐＮｏ＞ＭａｘＳｔｅｐＮｏ」ではないのでＳ２４、Ｓ２５と処理は進む。そしてＳ２５において「ＭｏｄｅＮｏ＝６」「ＳｔｅｐＮｏ＝２」で示されるシーン番号「ＳｃｅｎｅＮｏ＝８」の情報に基づくシーン情報がサーバー等から読み込まれる。
続いてＳ２６において、第１の星空シート２００ａがライトボックス１００の前面に位置づけされ、ＬＥＤ群は消灯される。またディスプレイ１５０１は表示位置である第１の位置に位置づけられ、フィルター円盤１６０３はフィルターが取りつかない窓１６０４にセットされる。
次にＳ２６５において、ディスプレイ１５０１で表示される画像が取得される。この時サーバーは、望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏに含まれる対物レンズや接眼鏡の情報によって観察する光学系の倍率を検出し、低倍率であれば図４９に示すクレーターの画像をワンチプＣＰＵ３０１へ送信し、高倍率であればクレーターの位置を示す詳細な解説情報を視認できるので図５１に示すように解説情報が表示されたクレーターの画像をワンチップＣＰＵ３０１へ送信する。またプロジェクター１６０１で表示される画像として、図４８に示す月の欠け際のクレーターを示す画像が取得される。ここで、図４８に示される映像は、中央のディスプレイ１５０１が位置する部分は黒くなっており、観察者がディスプレイ１５０１で表示されているクレーターの映像とともに観察すると、図５０に示すように、つなぎ目を感じずに連続した月面として観察できる。
ここで、観察者が接眼レンズ２７を交換して望遠鏡２の倍率を変更すると、Ｓ２６３においてワンチップＣＰＵ３０１はその変更を検出し、望遠鏡光学系情報ＳｃｏｐｅＩｎｆｏを変更する。その結果、Ｓ２６５で取得されるディスプレイ１５０１で表示される画像が、その倍率で観察する場合に適した画像が取得されるようになる。このため観察する光学系のセッティングに応じて自動的に最適な解説情報が提供されるという効果がある。
以上説明したように、第２の実施例では、第１部において全天の星空を肉眼で観察する時には、既存の投影式プラネタリウムを利用して全天の星空を再現し、第２部から第６部においては、双眼鏡や望遠鏡やデジカメ等で観察する星空の一部分を、星空再現装置１を利用して再現するため、星空観察プログラムの流れに沿った効果的な星空体験が提供できるという効果がある。
また、星空再現装置１は、複数の星空シート２００を交換して使用できるので、星空再現装置１の目標性能８「天空上の複数の天体の観察」を実現できるという効果がある。例えば天球上の位置がほぼ真反対に位置する天体、例えば、夏の銀河に位置する「いて座」と、冬の銀河に位置する「オリオン座」と、銀河北極に位置する「かみのけ座」と、銀河南極に位置する「ちょうこくしつ座」にそれぞれ存在する星雲・星団を、望遠鏡で見比べるような観察体験も、簡単に提供できるという効果がある。
また、第２の実施例の星空再現装置１は第１の実施例で説明したのと同様に、目標性能１、目標性能２、目標性能３、目標性能４を実現するので、全天の星空を再現する恒星投影器５や全天映像投影装置６に、望遠鏡２での詳細な観察に対応できる程の高い目標性能を付与する必要が無く、部分的な星空を再現する星空再現装置１にのみ目標性能１、目標性能２、目標性能３を付与すれば良い。このため本発明の星空再現装置１を既存の投影式プラネタリウム施設とともに活用することで、本発明の達成すべき目標を高いレベルで実現できるという優れた効果がある。
また、第２の実施例では、上記の説明のような位置に星空再現装置１と望遠鏡２が設置されるので、ドーム４に投影された星空の位置関係ができるだけ歪なく観察するのに適した位置、すなわちドーム４の中心にある恒星投影器５に近い位置に設置されている観客席７の設置数をより多くできるという効果がある。また星空再現装置１が水平線４１よりも下側に設置するので水平線近くの星空を観客席７から観察する際に邪魔にならないという効果がある。
またスペースが限られたドーム４の中に設置するにあたって、星空再現装置１と望遠鏡２との距離が大きく取れるので、無限遠の距離の天体を観察するように設計されている市販の天体望遠鏡を使用する際のピント位置のズレを従来の技術に比べて少なくすることが可能であるという効果がある。また同様に、星空再現装置１と望遠鏡２との距離をできるだけ大きく取れるので、１台の星空再現装置１を複数の望遠鏡２で観察する際に、望遠鏡２と星空再現装置１を結ぶ線が星空再現装置１の法線と成す角を少なくできるため、観察される星空の位置関係の歪が少ないという効果があり、これにより目標性能５「歪の無い星の位置関係」が実現される。
また既存の投影式プラネタリウムのドーム４は、図３６と図３７に示す水平タイプと図３５に示す傾斜タイプがある。傾斜タイプのドーム４では、図３５に示すように、傾斜ドームの傾斜上側方向のドーム壁面近傍に星空再現装置１を、傾斜ドームの傾斜下側方向のドーム壁面近傍に望遠鏡２をそれぞれ設置すると、水平タイプの場合の効果に加え、星空再現装置１を望遠鏡２で観察する際に仰角が発生する。そのため、観察者が星空を観察している感覚により近くなるという効果がある。
次に、本発明の星空再現装置１の第３の実施例、第４の実施例、第５の実施例として、それぞれプラネタリウム施設が存在しない地域の学校やコンサートホール等へ出張して星空観察体験を提供するために使用される、移動式の星空再現装置を説明する。これらの実施例では、複数の星空シート２００を用いてより広範囲の星空を再現する構成となっており、移動中は複数の星空シート２００をコンパクトにまとめて運搬できるので、出張して星空観察体験を提供するのに適している。
図７０は第３の実施例の星空再現装置の斜視図であり、図７１はその断面図である。図に示すように、半球面を短冊状の複数の平面で展開した複数の部分星空シート３００１は連結されてドーム状の形状になる。ドームの一部には観察者の出入りのための入り口３０１９が設置される。
部分星空シート３００１と地面の間から空気が漏れないように、地面と接する裾野部３００２に錘３００３が置かれる。送風機３００４の送風パイプ３００５が裾野部の一部を貫通して内部に開口し、送風機から外部の空気が一定の圧力で内部に送りこまれる。これによりドーム内の圧力がドーム外よりも高くなり、部分星空シート３００１の内面は空気圧を受けてドーム状に広がり、全体として半球状のドーム構造が維持される。
ドーム内に設置されるＵＶランプ３００６は、ドーム内面の部分星空シート３００１の第１紙層の表面を紫外線により所定の照度で照射する。ドーム内には、天体望遠鏡３００７と写真撮影用のデジカメ３００８が設置される。
図７２は、部分星空シート３００１を示す図である。部分星空シート３００１は、第１の実施例で示した星空シート２００が縦方向に長い形状となったものであり、基本的な構造は以下の点を覗いて星空シート２００と同一である。すなわち、部分星空シート３００１の裾野部３００２には、ワンチップＣＰＵと接続コネクタと側面に発光面を有するサイドビュータイプの高輝度白色ＬＥＤが発光素子として複数備わる裾野電子基板３００９が固定されている。また部分星空シート３００１の光ファイバーは裾野電子基板３００９の位置に集約されて発光素子の発光面に対向する位置に固定される。発光素子はワンチップＣＰＵによって所定の明るさで発光制御される。
なお発光素子の発光面と光ファイバーの端面との間には星の色を与えるためのフィルターが固定されている。なお、裾野電子基板には電池３０１０が備わりワンチップＣＰＵの動作に必要な電源が供給されている。
図７３は、複数の部分星空シート３００１の連結部分の断面図である。部分星空シート３００１の接続部分にはファスナー等の連結分離が可能な連結手段３０１１が固定されている。連結手段３０１１は、２つの部分星空シート３００１を連結する。この連結部分は星空再現のための積層シートとしての機能を有しないので、その部分の星空は欠損してしまう。そのため、有機ＥＬ発光素子のような面発光素子をテープ状に加工した接続部バックライトシート３０１２と連結部星空シート３０１３を積層した連結部星空再現シート３０１４が、部分星空シート３００１の連結部の内側に取り付けられている。これにより、欠損する星空は連結部星空再現シート３０１４により補われ、つなぎ目が目立たない。
有機ＥＬ発光素子は、裾野電子基板３００９にそなわる昇圧回路を介してワンチップＣＰＵによって所定の輝度で発光駆動される。なお、接続部バックライトシート３０１２は、有機ＥＬ発光素子以外にも、ＬＥＤ素子の光を樹脂テープで散光させる方式でも良い。
このような構成の星空再現装置１は、日中の屋外や、小学校の体育館のような照明機能３０１５を有する建造物の中に設置される。照明機能３０１５によりドーム表面は一定の照度で照明される。裾野部３００２は錘３００３により床３０１６に密着され光の進入が無いので、ドーム内は完全に暗い環境となり、内部の観察者３０１７は、実際の星空を観察するのと同じように満天の星空を観察することができる。その際、部分星空シート３００１の発光素子星や発光印刷星とともに透過光星が観察できるので、第１の実施例で示したように、目標性能１〜目標性能４を実現するとともに、ライトボックス１００などの手段が不要でコストダウンとなり目標性能４にもつながるという効果がある。
ドームの外側の一部を高い輝度で照明可能な部分照明装置３０２０を備える。この部分照明装置３０２０を用いることで、特定のエリアの透過光星の輝度を高めることが可能である。
また第３の実施例１は、従来の星空再現装置のようにドーム中心に恒星投影器５が無いので、観察者はドーム中心から観察することが可能であり、目標性能５「歪の無い星の位置関係」が達成できる。
また、部分星空シート３００１によって半球状のドームが構成されるため、観察者３０１７が、地上物、例えば山や木々、建物、人物など、地上に存在する物を模した模型３０１８をドーム内に持ち込み、星空とともに様々な星景写真を撮影することが可能である。その場合、ドーム中心に位置する観察者３０１７から見て模型３０１８の外側のドーム内面に星が直接再現されるので、従来技術のような課題は発生しない。その結果、観察者に星景写真の撮影体験を提供することが可能になり、目標性能１２「星景写真の体験機会の提供」が達成できる。
次に、第３の実施例の星空再現装置１の組立・分解方法について説明する。
本実施例の星空再現装置１は、複数の部分星空シート３００１が接合されて半球状のドーム構造が形成される。部分星空シート３００１は多層構造を持つ積層シート２２０から構成されるので、ドーム状に組み立てるにあたっては、従来のエアドームとは異なる以下の技術的な課題がある。
すなわち、通常のエアドームは、素材に布やビニールシートのような柔軟な素材を採用しているため、半球面を短冊状の複数の平面で展開した部分素材を工場であらかじめ縫製加工して連結し、膨らませる前の格納状態の時に折りたたまれた状態で保管することが可能である。そして設置現場へ搬送した後に、現場で空気を入れて膨らますことでドーム構造を構成する。
一方、本実施例の星空再現装置は、多層構造を持つ積層シート２２０からなる複数の部分星空シート３００１で構成されるので、エアドームに採用されるような布やビニールシートに比べると柔軟性に欠く。そのため事前に部分星空シート３００１を連結した状態で格納すると、素材が複雑に折りたたまれて積層シート２２０の構造に不可逆的な変形が発生して星の再現に不具合が発生するという課題がある。
そのため本実施例の星空再現装置は、格納時には部分星空シート３００１は分離された平面状態で保管され、設置場所に搬送した後は、組立時にそれぞれを連結しながらドーム構造を形成することが望ましい。
具体的には、図７４に示すように、まずステップ１として、組み立て者は、複数の部分星空シート３００１を設置地面３０１６に敷き、部分星空シート３００１の自重によって変形しない程度の面積の範囲で、ドーム頂上部３０１８を連結手段３０１１によって連結する。次に、連結部を円周内に包含するようなドーム頂上部を中心とした一定の円周を押さえる錘３００３を部分星空シート３００１の上に配置する。この際、ドーム頂上部３０１８を内側から支持する支えを使用すると、頂上が落ち込まずに望ましい。
次にステップ２として、組み立て者は、送風機３００４の送風パイプ３００５を部分星空シート３００１と地面３０１６との間に挿入し、連結された部分星空シート３００１と地面３０１６とで形成される閉空間に空気を送り込む。すると、連結された部分星空シート３００１は内側から圧力を受けて球面状に膨らむ。ここで連結された部分星空シート３００１は錘３００３によって地面３０１６に押し付けてられているため、連結された部分星空シート３００１と地面３０１６とで形成される閉空間は一定の圧力で維持される。
次にステップ３として、組み立て者は、送風機３００４の動作を維持した状態で、錘３００３が置かれている部分星空シート３００１を押さえる円環状の位置を、外側にずらしてその直径をわずかに拡大するとともに、連結手段３０１１を作用させ、連結される部分星空シート３００１の連結を拡大する。すると、部分星空シート３００１は内部の圧力でさらに膨らむ。
組み立て者は、ステップ３の作業を継続して、部分星空シート３００１が裾野部３００２まで連結されて図７０に示すドーム構造として完成するまで繰り返す。なお分解時には、組み立て時の逆の手順で分解すれば良い。
第３の実施例は、上記のような方法で組立・分解されるので、平面状の部材である複数の部分星空シート３００１を連結してドーム構造とする作業やドーム構造から複数の部分星空シート３００１に分解する作業の際に、部分星空シート３００１に不要な変形を与えることがないという効果がある。
図７６は第４の実施例の星空再現装置の斜視図である。図７７はその断面図である。図に示すように、組み立て式で遮光性の屋根が付いたテント３０２０が照明を有する室内に設置される。テント３０２０の直立支柱３０２１と天井梁３０２２にはシート磁石３０２３が固定されており、部分星空シート３０２４は磁石に吸引される性質を持つ押さえ板３０２５によって、テント３０２０の直立支柱３０２１と天井梁３０２２で形成される側面窓部に取り付けられる。テント３０２０の全ての側面に、同様に部分星空シート３０２４が取り付けられる。隣り合う部分星空シート３０２４の間には、直立支柱３０２１が存在する為に星が再現されない部分が生じるので、その部分を補うように連結部星空再現シート３０１４が設置されている。星空シート２００と設置床面の間は接地部が床面に接し光が入らない。
次に、補助員が、押さえ板３０２５を取り外して部分星空シート３０２４をめくってテント３０２０の中に観客を入場させる。部分星空シート３０２４の外側は室内照明の光をバックライトとして照明されるので、テント３０２０の中の観客は、部分星空―シート３０２４で再現される透過光星を観察できる。部分星空ーシートが、光ファイバーによる発光素子星やテント３０２０の内部に設置されたＵＶランプで発光する印刷発光星を備わると、より幅広い等級の星空が再現されることは言うまでもない。
第４の実施例の星空再現装置は、上記の構成を有するので、目標性能１〜目標性能４を備えるとともに、プラネタリウム施設が存在しない地域の学校やコンサートホール等へ出張して星空観察体験を提供できるという効果がある。
なお、室内の照明の代わり、ないしは補助として、テント３０２０の外側にプロジェクター３０２５が設置されているとより好適である。その場合、プロジェクター３０２５は部分星空シート３０２４の外側面に映像を投影する。この映像を、第１の実施例で説明したバックライトＬＥＤと同様に、部分星空シート３０２４の異なる場所を異なる照度で照明するようにすると、星の瞬きを再現したり、解説に応じて一部の照度を上げてハイライト表示したり、内部で観察する際に一時的に一部の星空領域を明るく再現する等の作用を付加でき、それに伴う効果が得られる。また、観察プログラムの前半の解説のための情報を、プロジェクター３０２５によって部分星空シート３０２４の外側に映すことも可能であり、スクリーンが不要であるという効果もある。
図７８は第４の実施例の変形例を示す斜視図である。図７９はその断面図である。図に示すように、第４の実施例のテント３０２０の天井部分の遮光性の屋根の代わりに、天井星空シート３０２６を備える。また第３の実施例と同様に送風機３００４を備え、その送風パイプ３００５がテント３０２０の内部に挿入され空気が送風される。これにより天井を構成する部分星空シート３０２４が重力により中央部が落ち込むのを防止する。
第４の実施例の変形例は、第４の実施例の効果に加え、天井にも星空が再現されるので、より臨場感ある星空が体験できるという効果がある。
図８０は学校やコンサートホール等の舞台をそなえる施設で使用されるのに適した、第５の実施例の星空再現装置１の使用状況を示す一部断面斜視図である。図８１は、その中央断面図である。
第５の実施例の大型星空シート３０２７は、舞台施設の緞帳（どんちょう）等の幕や照明装置等の舞台設備を吊り下げる吊下装置３０２８によって舞台前面の開口部を覆うように吊り下げられている。また、舞台の複数の照明装置３０２９が吊り下げ装置３０２８によって所定の位置に設置され、大型星空シート３０２７の外側を所定の照度で照明する。そして、観客は施設の客席に着席して大型星空シート３０２７の内側を観察する。また舞台に備わるプロジェクター３０３０は、解説のための情報や、大型星空シート３０２７では再現できない暗い天体を再現する映像を、大型星空シート３０２７の内側に投影する。プロジェクター３０３０で投影される映像は、望ましくは第２の実施例と同様に、フィルターによって輝度を調整できるようになっていると良い。
複数の照明装置３０２９は大型星空シート３０２７の外側面を照明するが、第１の実施例で説明したバックライトＬＥＤと同様に、大型星空シート３０２７の異なる場所を異なる照度で照明するようにすると、星の瞬きを再現したり、解説に応じて一部の照度を上げてハイライト表示したり、内部で観察する際に一時的に一部の星空領域を明るく再現する等の作用を付加でき、それに伴う効果が得られる。また、観察プログラムの前半に講演会を実施する場合に、その資料をプロジェクター３０３０によって大型星空シート３０２７の内側に映すことが可能でありスクリーンが不要であり、講演会のプログラムから星空観察に移行する際にセッティングの変更が不要でスムースな星空体験が提供できるという効果がある。
図８２〜図８４は、第５の実施例の変形例を示す図である。図８２はその断面図である。第５の実施例の星空再現装置の変形例は、舞台の吊下装置３０２８によって舞台情報の所定の位置に設置される循環回動支持装置３０３１と、それにより吊下支持される循環星空シート３０３２と、舞台の吊下装置に複数吊り下げられるワイヤー３０３３それぞれに複数取り付けられたバックライトＬＥＤ３０３４から構成される。図８３は、循環回動支持装置３０３１を舞台の天井から見た図である。図８４は、循環回動支持装置３０３１の駆動ガイド３０３５とレール３０３６を示す一部断面詳細図である。
循環星空シート３０３２は、縦長の矩形の平面状の部分星空シート３００１が、その長辺の部分に備わる連結手段３０１１によって互いに連結されている。実施例では、２０枚の部分星空シート３００１が連結され、その内側が円環の外側を向くように円環ベルト状に連結されている。
循環回動支持装置３０３１は、陸上トラックのようなオーバル形状のレール３０３６と、レール３０３６にそって移動する２０個の駆動ガイド３０３５と２０個の従属ガイド３０３７を備えている。レール３０３６は、舞台の吊下装置によって舞台の上方の所定の位置に設置される。レール３０３６は複数の部分レールを連結して構成するのが望ましい。
駆動ガイド３０３５は駆動車輪３０３５１とガイドフレーム３０３５２と駆動モーター３０３５３とモーター駆動装置３０３５４ならびに循環星空シート３０３２を吊り下げ支持する支持部３０３５５を備え、循環星空シート３０３２を吊り下げながら、レール３０３６にそってモノレールのように移動可能なように構成されている。駆動車輪３０３５１のレール３０３６との接地面は、適度な摩擦抵抗を有しており、複数の駆動ガイド３０３５の駆動速度の違いによって発生するレール３０３６と駆動車輪３０３６１のずれを、駆動車輪３０３５１とレール３０３６の接点がスリップすることで許容するようになっている。
モーター駆動装置３０３５４は、電池と無線通信手段を備えたマイコンとモーター駆動素子を備えており、無線指示によって与えられた指令に基づき、モーターの駆動速度と駆動方向を制御する。これは既存の技術なので詳細は省略する。
従属ガイド３０３７は、駆動モーター３０３５３とモーター駆動装置３０３５４とマイコンとモーター駆動素子が備わっていないこと以外は、駆動ガイド３０３５と同じ構造であり、循環星空シート３０３２の移動にともなって従属的にレール３０３６に沿って移動し、循環星空シート３０３２がレール３０３６の形状に沿って吊り下げられるようになっている。なお、１枚の部分星空シート３００１は、１個の駆動ガイド３０３５と１個の従属ガイド３０３７の２か所で吊り下げられる。
また、舞台の吊下装置に吊り下げられる複数のワイヤー３０３３は、図８２に示すように、循環星空シート３０３２の円環形状の内部に吊り下げられている。それぞれのワイヤー３０３３に取り付けられた複数のバックライトＬＥＤ３０３４は、それぞれ図示しないバックライトＬＥＤ駆動装置によって点灯駆動される。
また、循環星空シート３０３２の観客席側の平面部分と舞台のプロセニウム（開口部）との間は、黒幕などで遮光され、バックライトＬＥＤ３０３４からの光は、循環星空シート３０３２の表面や観客席へ漏れ出ないようになっている。
第５の実施例の変形例は、上記の構成になっているので、循環星空シート３０３２の観客席側の平面部分の外側（円環形状の内側）はバックライトＬＥＤ３０３４により所定の照度で照明され、観客は、会場に設置された観客席に座った状態で双眼鏡を用いて部分星空シート３００１に形成された透過光星を観察できる。そして部分星空シート３００１は第１の実施例と同様に目標性能１〜目標性能４が実現できるので、双眼鏡などを持ちて星空を詳細に観察できる。また、駆動ガイド３０３５を適宜駆動すると、レール３０３６に沿って駆動ガイド３０３５と従属ガイド３０３７は移動し、循環星空シート３０３２１は観客から見て左右方向に移動するので、複数の天体を観察したり、銀河を一周再現したりなど、多様な星空体験の機会を提供できるという効果がある。
また第５の実施例の変形例を実施するための舞台装置を備えた施設は、プラネタリウムなどの専門施設と異なり、小学校や公民館、コンサートホール等にたくさん存在する。そうした既存の設備を活用して、高品質な星空観察体験を提供できることは、本発明の星空再現装置の目的である天文教育普及の普及に大変有効である。
詳細な天体観察体験を提供する。講演会の際に利用する。望遠鏡の補助教材として活用する。天気が悪い時の代替手段として活用することで観光業で活用する。などの産業上の利用可能性を有する。
１００ ライトボックス
１０１ 磁石
１０２ 透明板
１０３ 装着枠
２００ 星空シート
３００ 本体基板
３０１ ワンチップＣＰＵ
３０２ ＬＥＤ駆動ＩＣ
３０３ 電源ＩＣ
１０６ 外部電源
１０５ バックライトＬＥＤ
１０７ ランプアーム
１０９ ＵＶランプ
１０８ 赤外線センサー
１１１ 赤外線リモコン
１１０ 光害ランプ
３０４ 輝度調整ボリューム
３０７ 照度センサー
３０５ 白色チップＬＥＤ
１０４ ＬＥＤ開口窓
３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、３０６ｄ コンタクトプローブ
２０６ コンタクト基板
２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ、２０９ｄ コンタクトパッド
２０８ 不揮発性メモリー
２３０ プラスティック光ファイバー
２０５ 光ファイバー集積部
２０７ ゴム性接着剤
２１２ 光ファイバー挿通孔
２３１ 分岐部
２１０ 星フィルター
２１１ フィルター印刷
２２０ 積層シート
２０１ 第１紙層
２０２ アルミ箔層
２０３ 第２紙層
２０４ 第３紙層
２１２ 第１群の穴
２１３ 第２群の穴
２１４ 第３群の穴
２１５ 第１フィルター印字
２１６ 第２フィルター印字
２１７ フィルターシール
２１８ 蛍光インク

Claims (3)

  1. シートが合計Ｎ層（Ｎは２以上）貼りあわせられた積層シートであって、
    少なくとも１以上Ｎ以下の整数値のうち互いに異なる２つの整数値ＭならびにＬ（Ｍ＞Ｌ）において、
    シートがＬ層積層された状態でそれらを光線が通過可能なＬ層透過孔が形成され、
    さらに加えて一定の減光作用を有するシートがＭ層まで貼り合わされた状態でＬ層透過孔とは異なる位置にＭ層貫通透過孔が貫通して形成されるとともに、
    前記L層の積層シートには、観察者が視認する積層シートの表面に入射する光を所定の反射率で反射する第１の遮光印刷と、
    前記第１の遮光印刷の反射率には依存せずに積層シートの裏面から入射する光を所定の透過率で透過する第２の遮光印刷を有することにより、
    前記L層の積層シートのうち少なくともシートの一方向から入射する光線のうちＬ層透過孔を通過するＬ層通過光線とＭ層貫通透過孔を通過するＭ層通過光線が互いに異なる減光率で減光されてそれぞれ明るさの異なる透過光星として視認可能であるとともに、
    前記Ｌ層通過光線やＭ層通過光線で表現される星以外の領域が、
    前記積層シートの表面に入射する光の反射光によって表示される第１の表示態様と、
    前記積層シートの裏面に入射する光の透過光によって表示される前記第１の表示態様とは異なる第２の表示態様を独立して設定可能であるとともに、
    前記第２の表示態様における背景の暗さは、
    前記Ｌ層の積層シートを通過する際の透過率に、（Ｍ−Ｌ）層のシートによる透過率が加わることでより暗くなるように構成されていることを特徴とした、星空再現装置。
  2. 前記Ｌ層通過光線やＭ層通過光線で表現される星以外の領域には、ガス雲や銀河などの非恒星状天体や、地上の景色等が含まれることを特徴とした、請求項１に記載の、星空再現装置。
  3. 前記第１の表示態様には、前記第２の表示態様で表示される所定の星空に関する表示を含み、該星空に関する表示は、前記第２の表示態様においては前記第１の表示態様に比べて該所定の星空の観察に支障が少ないように設定されることを特徴とした、請求項１に記載の、星空再現装置。
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