JP3461478B2 - プラネタリウムにおける星空の分割投映方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラネタリウムに
おいて恒星、天の川、星雲、星団などの天体（以降、
「星」と総称する）を投映する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラネタリウム装置では、実際の星空に
存在する恒星のうち、ある一定の明るさより明るいもの
を投映して再現している。通常は、肉眼で見られるとさ
れる６等級までのおよそ１万個程度の恒星を再現してい
るが、より暗い星までより多くの恒星を投映すること
は、星空のリアリティを高める上できわめて有効であ
る。特に、８等級ないし９等級より暗い恒星を投映する
ことにより、本物の夜空に現れてみえる天の川をリアル
に再現することができ、なお、かつ宇宙の奥行きを感じ
させることのできる星空を提供できる。

【０００３】公知となっているプラネタリウムの恒星投
映装置の多くは、ドームスクリーンの広い範囲に一様な
星空を投映するため、星野を複数の面（以下「投映面」
という）に分割し、それぞれ個別に投映レンズと投映原
板を使用して映し出している（特開昭９−２１８６４１
など）。図５は、恒星投映装置の一例を示す図である。
半球状構造１の表面に、それぞれ投映面に対して割り当
てられた投映ユニット２が光源３を囲むように配置され
ている。投映ユニット２には、投映レンズ４と、投映原
板５が含まれている。それぞれの投映原板５には、それ
ぞれに割り当てられた投映面に含まれる星がそれに相当
する透過穴として含まれている。この投映機が一対、鉄
アレイのような形で反対方向に向けて取り付けられ全天
をカバーする。

【０００４】図６は上記恒星投映装置で用いられている
星空の分割方法を立体的に描いて示したものであり、図
７はその平面展開図である。図７の縦軸は赤緯を度の単
位で示し、横軸は赤経を時角の単位で示している。図６
の６は天の赤道である。この従来例では、天球をサッカ
ーボールの模様やＣ６０フラーレン分子で知られる３２
面体に準じて、すなわち２０個の六角形の投映面と１２
個の五角形の投映面の併せて３２面の投映面に分割して
いる。ここで、それぞれの投映面には分類の便宜のため
図７および図８中に記されているようにＡ、Ｂ１、Ｂ３
のような分類番号をつけて呼ぶことにする。

【０００５】この従来例では、ドームスクリーンに一様
につながった星空を投映するため、すべての投映面は、
天球上でお互いに隙間なく、かつ、重複することの無い
ように設定されている。すなわち、３２個の投映面をす
べて合わせると、完全な天球となる。それぞれの投映面
の間は、予め設定された直線あるいは曲線等の境界線に
よってジグソーパズルのようにくっきり区切られてい
る。図８は従来方式によるひとつの投映面Ｈ２を拡大し
て示したものである。境界線７に囲まれた範囲８に含ま
れる星がこの投映面に含まれている。このような面を図
９に示すようにつなぎ合わせてドームスクリーンに投映
すると、全天の星空が現れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術を用い
て、すべての投映ユニットが誤差無く組みつけられ、そ
れぞれの投映面が正しい位置に投映されていれば、投映
された星空は正確かつ一様につながって見える。しか
し、実際には投映ユニットの組み付け誤差、投映機の据
付位置の誤差、ドームスクリーンの形状の誤差などのさ
まざまな要因により、投映面の位置には誤差が生じる。

【０００７】図１０は、投映面Ｈ２の投映ユニットの取
り付け誤差により誤差が生じた様子を示す図である。全
く星の投映されない領域９や、重複されて投映される領
域１０が生じる。この状態で実際に恒星を投映してみた
様子を図１１に示す。見た目にきわめて不自然な印象を
与えている。このような誤差は調整により少なくするこ
とが可能であるが、全部で３２個の投映ユニットそれぞ
れの相対的な位置関係をすべて厳密に調整し、誤差を完
全に解消することはきわめて困難な作業である。

【０００８】ここで生じる不自然さは、投映する恒星の
分布密度に影響される。つまり、組み付け誤差による投
映位置の誤差に対して、恒星の分布密度がまばらであれ
ば、見た目の不自然さは少なくなるが、星の密度が高い
場合は、継ぎ目がより目立ち、不自然なものになる。す
なわち、投映する恒星の数が多い場合に、この問題がよ
り強く現れやすいことになる。従来のプラネタリウムで
は、投映する恒星の数が１万個程度と比較的少なく、恒
星の分布密度が比較的疎であったために、従来方式によ
る分割によっても上記の問題はあまり顕在化しなかっ
た。しかしながら、投映される星空をよりリアルにする
ために投映恒星数を増やした場合、分割境界線がより目
立ちやすくなり、従来方式では解決が困難になる。

【０００９】したがって従来技術では次のような問題点
があった。すなわち、投映する恒星数を増やした場合、
投映ユニットや投映原板の組み付け誤差により、それぞ
れの投映面同士の継ぎ目が見えてしまい、不自然なもの
に見えてしまう問題点があった。このことが、プラネタ
リウムで投映する恒星数を増やすことの妨げになってい
た。また、このような問題点を改善するためには、投映
ユニットや投映原板の組み付け精度を高くしなければな
らず、恒星投映装置の製造技術上の問題やコストアップ
などの問題を生じていた。

【００１０】本発明は、上記の星空の投映に際する問題
点を解決するもので、その目的は、星の数を多く設定し
た場合でも、高い精度の組み付けをすることなく自然で
リアルな星空を再現することができるプラネタリウムに
おける星空の分割投映方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明によるプラネタリウムにおける星空の分割投映
法は、複数の投映ユニット手段によって略半球状のドー
ム内壁面に恒星およびその他の天体を含む星空を分割投
映して全天を完成させるプラネタリウムにおける星空の
分割投映方法において、各投映ユニット手段は各投映原
板を相互に隣合う分割投映領域の境界付近が重複するよ
うに投映して境界領域を形成し、前記境界領域には相互
に隣合う分割投映領域に投映する投映ユニット手段がそ
れぞれ所定の割合の数になるように天体を投映するよう
にしてある。また、本発明における分割投映方法は、前
記境界領域のどの位置に天体が存在するかによって前記
割合を決定するようにしてある。さらに、本発明におけ
る分割投映方法は、前記境界領域に存在する天体の位置
が、他方の投映ユニット手段が投映する領域より近い場
合、近い側の投映ユニット手段が、重複する領域に存在
する天体を投映する割合を大きくしてある。すなわち、
本発明における星空分割投映方法は、天球を分割する
際、それぞれの投映面同士を隔てる境界を、従来方式の
ような線ではなく、ある面積を持った境界領域として設
け、その中に含まれる星を、その境界領域に接する複数
の面を投映する投映ユニットに振り分けて投映してい
る。

【００１２】

【作用】前記方法によれば、恒星およびその他の天体を
複数の投映面に分けて分割投映する際に、投映面の分割
境界線をぼかすことにより分割境界線を目立たないよう
にできる。投映に誤差が起きた場合でも、投映面同士の
継ぎ目が見かけ上目立たなくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図１は、本発明による分割
方法を適用したドーム内壁面の展開図で、３２分割した
ものである。全天は、それぞれの投映面の占有領域１１
と、境界領域１２の２種類の領域に分けられる。占有領
域１１は、それぞれの投映面に対し１つずつ必ず存在
し、その投映面の中心付近の大部分の範囲を含む領域で
ある。ここで、例えば投映面Ｈ２の中に存在する占有領
域を、占有領域Ｈ２と呼ぶことにし、他の面についても
同様とする。境界領域１２は、２つまたはそれ以上の占
有領域同士の間に挟まれる形で存在し、例えば紡錘形の
領域であり、隣設する２つ以上の領域にともに重複して
含まれる部分と定義することができる。ここで２つの占
有領域Ｈ２とＣ２の間に存在する境界領域は、境界領域
Ｈ２Ｃ２と呼び、他の組み合わせについても同様とす
る。

【００１４】ここである星が占有領域Ｈ２内に存在した
場合、その星は必ず投映面Ｈ２に含まれる。ただし、あ
る星が境界領域内に存在した場合は、その星はその境界
領域に接するどれかの投映面に含まれるものとする。例
えば境界領域Ｈ２Ｃ２内に存在する星は、Ｈ２面かＣ２
面のどちらか一方に含まれる。どちらに含まれるかは、
適当な手段、例えば乱数などによって確率的に決定され
る。例えばＨ２Ｃ２面に存在する星は、投映面Ｈ２に含
まれる確率が５０％、投映面Ｃ２に含まれる確率が５０
％であるように振り分け方法を設定する。これにより、
境界領域Ｈ２Ｃ２に含まれる星は、ほぼ同数ずつ、投映
面Ｈ２と投映面Ｃ２に振り分けられることとなる。

【００１５】境界領域に含まれる星を振り分ける確率比
は、境界領域内のすべての位置で一様に５０％としても
よいが、境界領域の中の位置によってこの確率を変える
ことにより、より効果的に配置することができる。図２
は、境界領域の中の位置に応じて確率比を０％から１０
０％まで無段階に変えたもので、境界領域Ｈ２Ｃ２を例
として示したものである。投映面Ｈ２の占有領域１４
と、投映面Ｃ２の占有領域１８の間に、紡錘形の境界領
域１３が挟まれている。境界領域内で示される数字は、
この中に存在する星が投映面Ｈ２に含まれる確率をあら
わしている。すなわち残りは投映面Ｃ２に含まれる。境
界領域Ｈ２Ｃ２内のある星が占有領域Ｈ２に近くなるほ
ど、その星は投映面Ｈ２面に含まれる確率が高くなる。
反対に占有領域Ｃ２に近くなるほど、その星は投映面Ｃ
２面に含まれる確率が高くなる。

【００１６】図５で示される各投映ユニットは上記のよ
うな分割投映を行うため、相互に隣合う領域と一部重な
るような境界領域ができるように投映される。すなわ
ち、投映原板は相互に重複する投映部分を含む原板が作
成され、投映レンズはドーム内壁面で相互に隣り合う領
域が所定領域分（境界領域）重なるように投映角度，ピ
ントが調整されている。投映原板において、境界領域内
を映し出す部分に存在する天体は、その投映原板に含め
るか、隣の領域を投映する投映ユニットに収容する投映
原板に含めるかは例えば、境界領域の中の位置に応じて
０％から１００％とし、７０％付近の位置に天体１０個
が存在する場合はその内の７個は一方の投映ユニットが
投映し、３個は他方の投映ユニットが投映することとな
る。

【００１７】図３は、上記方法に基づいて作成した投映
面Ｈ２の実施の形態を示す図であり、この範囲に含まれ
る恒星をプロットして示す。投映面Ｈ２の占有領域２４
の周囲に、その周囲の６つの紡錘形の境界領域２３が存
在する。境界領域の中に含まれる星の分布密度は、占有
領域に近い内側にいくほど密となり外側に近いほど疎に
なり、見かけ上の境界線をぼかす効果が出ていることが
わかる。他の投映面についても同様のことを行なう。こ
のような分割投映法により投映原板を作成し投映ユニッ
トを配置して恒星投映機を構成することにより、投映ユ
ニットの組み付け誤差やその他の誤差がある程度生じた
場合でも、分割境界線が見た目にわかりにくくなり、一
様に連続した星空を再現することができる。図４に、本
発明を用いた分割を行った上で、図１１と同じずれが生
じたときに投映された星空の様子を示す。図１１に比べ
て境界線が見た目に分かりにくく、一様な空として見え
ていることが理解できる。

【００１８】上記実施の形態では天球を３２分割する場
合の例について説明したが、３２分割でなくても良い。
また、境界領域にある星を振り分ける投映面は、１つで
はなく２以上であっても良い。さらに、恒星を対象とし
ているが、同様に天の川や星雲星団などの天体に対して
適用できるのは勿論である。

【００１９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明による星野
分割投映方法によれば、投映恒星数を著しく増加させた
場合においても、分割境界線が目立たず、一様に連続し
て見える自然な星空を再現することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による分割投映方法を適用したドーム内
壁面の展開図で、３２分割によるものである。

【図２】境界領域の中の位置に応じて確率比を０％から
１００％まで無段階に変えた場合の説明図である。

【図３】図２の方法に基づいて作成した投映面Ｈ２の実
施の形態を示す図である。

【図４】本発明による分割投映方法を用いて恒星を投映
した図である。

【図５】恒星投映装置の一例を示す図である。

【図６】恒星投映装置で用いられている星空の分割投映
方法を立体的に描いた図である。

【図７】図６の平面展開図である。

【図８】従来方式による、ひとつの投映面Ｈ２を拡大し
て示した図である。

【図９】投映面Ｈ２を中心に投映面を記載した図であ
る。

【図１０】投映面Ｈ２の投映ユニットの取り付け誤差に
より誤差が生じた様子を示す図である。

【図１１】実際に恒星を投映した図である。

【符号の説明】

１…ドーム構造 ２…投映ユニット ３…光源 ４…投映レンズ ５…投映原板

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の投映ユニット手段によって略半球
   状のドーム内壁面に恒星およびその他の天体を含む星空
   を分割投映して全天を完成させるプラネタリウムにおけ
   る星空の分割投映方法において、各投映ユニット手段は各投映原板を 相互に隣合う分割投
   映領域の境界付近が重複するように投映して境界領域を
   形成し、 前記境界領域には 相互に隣合う分割投映領域に投映する
   投映ユニット手段がそれぞれ所定の割合の数になるよう
   に天体を投映することを特徴とするプラネタリウムにお
   ける星空の分割投映方法。
2. 【請求項２】 前記境界領域のどの位置に天体が存在す
   るかによって前記割合を決定することを特徴とする請求
   項１記載のプラネタリウムにおける星空の分割投映方
   法。
3. 【請求項３】 前記境界領域に存在する天体の位置が、
   他方の投映ユニット手段が投映する領域より近い場合、
   近い側の投映ユニット手段が、重複する領域に存在する
   天体を投映する割合を大きくしたことを特徴とする請求
   項２記載のプラネタリウムにおける星空の分割投映方
   法。