JP4364652B2 - プラネタリウムの投映機 - Google Patents

Description

本発明は，プラネタリウムの恒星投映機に関する。さらに詳細には，恒星投映像に瞬き現象を生じさせるプラネタリウムの投映機に関するものである。

プラネタリウムの恒星投映機による恒星投映像に，現実の星空と同じように瞬きを再現する方法が従来より様々に試みられている。例えば，光源の電球を籠状の遮光子で覆い，その遮光子を回転させることにより，瞬きを再現する投映機がある。さらに，光源の電球を覆って回転される遮光片を上方に跳ね上げるもの（例えば，特許文献１参照。）や，光路上に配置した遮光片を光路外に停止させるもの（例えば，特許文献２参照。）などのように，状況に応じて瞬きを停止できるようにした投映機も考案されている。

一方，近年では，光源と恒星原板との間に光ファイバー束などのライトガイドを挿入して，エネルギー伝達効率を上昇させた恒星投映機も商品化されている。このような恒星投映機では，光源とライトガイドとの間に，網状の遮光子や虹彩絞り状の調光装置を設け，それらを駆動させることにより瞬きや調光を行う方法も考案されている（例えば，特許文献３参照。）。
特開昭５０−１５４１０号公報 特開昭４９−４０６５３号公報 特開２００１−１０９０６３号公報（第４頁，第４−６図）

しかしながら，前記した従来のプラネタリウムの投映機では，瞬き度合いは遮光子の配置と形状とから一義的に決定されてしまう。そのため，１つの光源による投映範囲内では瞬き度合いを制御することができないので，自然な瞬きを再現することは非常に困難であるという問題点があった。また，従来では天の川は，恒星投映機とは別の天の川投映機から絵や写真を利用して投映していたが，近年では，よりリアルに見える方法がとられている。すなわち，天の川を構成している恒星のそれぞれについて，その位置データを基に恒星原板上に点として加工しておく。これを，一般的な恒星投映機で投映することにより，恒星像が多く集まった部分が天の川として見えるのである。しかし，このように投映された天の川領域に従来の遮光子を使用すると，遮光子の形状が影となって認識され，不自然な投映像となるという問題点があった。

本発明は，前記した従来のプラネタリウムの投映機が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，瞬き度合いの制御が可能であるとともに，天の川を含む星野に使用しても自然な瞬き映像となるプラネタリウムの投映機を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明のプラネタリウムの投映機は，星野（せいや）原板の星像をスクリーンに投映するプラネタリウムの投映機であって，場所により遮光性が異なる遮光模様を有する瞬き（またたき）領域が設けられるとともに，瞬き領域以外の部分には遮光模様を有しない瞬き基板を，星野原板の投映範囲の全体が瞬き領域の中に入るように光路中に配置し，瞬き基板を板面内方向に移動させることでスクリーン上の星像を瞬かせるものである。

本発明のプラネタリウムの投映機によれば，星像をスクリーンに投映する光路中に，遮光模様を有する瞬き領域が設けられた瞬き基板を配置して，星野原板の投映範囲の全体が瞬き領域の中に入るようにするので，その遮光模様によって部分的に投映光が遮られる。さらに，瞬き基板を板面内方向に移動させれば，移動に伴って遮光模様の配置が変化するので，投映光が遮られる位置を変化させることができる。すなわち，各位置での遮光状態が時間とともに変化することとなり，スクリーンに投影された星像の瞬きとして見える。この投映機によれば，遮光模様の配置や移動速度等を調整により，瞬き度合いの制御が可能なプラネタリウムの投映機とすることができる。さらに，遮光模様が場所により遮光性が異なるものであれば，星野原板のうち天の川を投映する領域に相当する遮光模様を遮光性の低いものとすることにより，天の川領域での遮光模様を目立ちにくくすることができる。従って，天の川を含む星野に使用しても自然な瞬き映像となるプラネタリウムの投映機とすることができる。

また，本発明は，星野原板の星像をスクリーンに投映するプラネタリウムの投映機において，場所により遮光性が異なる遮光模様を有する瞬き領域が設けられるとともに，瞬き領域以外の部分には遮光模様を有さず，星野原板の投映範囲の全体が瞬き領域の中に入るように光路中に配置される瞬き基板と，瞬き基板を板面内方向に移動させる移動手段とを有するものであってもよい。
このようなものであれば，場所により遮光性が異なる遮光模様を有する瞬き領域が設けられた瞬き基板を光路中に配置し，板面内方向に移動させることができる。

さらに本発明では，移動手段を制御する制御手段を有し，制御手段は，瞬き領域が光路中に位置する状態で瞬き基板が移動する瞬きモードと，瞬き領域が光路から退避した瞬き停止モードとを実現させることが望ましい。
このようにすれば，瞬きモードでは遮光模様が光路中で移動するので，星像が瞬いて見える。一方，瞬き領域を光路から退避させた瞬き停止モードでは，遮光模様が光路中に無い状態となり，星像は遮光されないので瞬かない。従って，瞬きを停止させることができる。

さらに本発明では，瞬き領域内には，瞬き領域内の他の部分と比較して遮光性のコントラストが弱い弱瞬き領域が設けられていることが望ましい。
このようにすれば，同一の星野原板中に一般的な恒星像と天の川領域とが混在している場合においても，天の川領域に相当する部分を弱瞬き領域とすることができる。従って，天の川を含む星野に使用しても自然な瞬き映像とすることができる。

さらに本発明では，瞬き基板の板面内移動位置に関する情報を検出する位置情報センサを有し，瞬き基板には，位置情報センサに読み取られる位置情報マークが設けられていることが望ましい。
このようにすれば，瞬き基板の板面内移動位置を判断できるので，適切な位置を星野の投映光路上に配置させることができる。

さらに本発明では，瞬き基板は，星野原板に隣接して，もしくは星野原板の位置に対して光学上共役な位置に配置されていることが望ましい。
このようにすれば，星野原板の投映光路上に瞬き基板を配置させることができる。

本発明のプラネタリウムの投映機によれば，瞬き度合いの制御が可能であるとともに，天の川を含む星野に使用しても自然な瞬き映像とすることができる。

「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，プラネタリウムの恒星投映装置に取り付けられて使用される各恒星投映筒である。一般に，プラネタリウムの恒星投映装置では，ベースとなる恒星球に複数個（例えば３２個）の恒星投映筒が取り付けられ，各恒星投映筒によってその恒星原板（星野原板）の範囲の恒星投映像がスクリーンに投映される。

本形態の恒星投映筒１０は，図１に示すように，各恒星に相当する透過孔が設けられた恒星原板１１を有し，その前後に投映レンズ１２とコンデンサレンズ（集光レンズ）１３とが配置されている。ハロゲンランプやメタルハライドランプなどの光源の光は，光ファイバ１４の束からなるライトガイド１５によってこの恒星投映筒１０に導かれる。さらに，リレーレンズ１６を介してコンデンサレンズ１３に入射され，恒星原板１１の透過孔を透過した光が，投映レンズ１２によってスクリーンに投映される。

さらに，本形態の恒星投映筒１０では，ライトガイド１５とリレーレンズ１６との間に，瞬き基板２０が設けられている。この位置は，恒星原板１１に対して光学上共役な位置である。なおここでは，必ずしも厳密に共役点に配置する必要はなく，瞬き基板２０としての効果を発揮できる位置範囲内であればよい。具体的には，（恒星原板１１とリレーレンズ１６との距離）／倍率×（０．５〜１．５）程度の範囲内を，ここでいう「共役な位置」の範囲内とする。瞬き基板２０は略円板状であり，その中心軸に取り付けられたモータ２１によって，回転可能にされている。さらに，瞬き基板２０の縁辺に沿って，瞬き基板２０の回転角度を検出するためのフォトセンサ２２が設けられている。また，これらに加えて，モータ２１とフォトセンサ２２とを制御するためのコントローラ２３と，これらに電源電圧を供給するための電源２４とが設けられている。

次に，瞬き基板２０について説明する。瞬き基板２０は，図２に示すように，円板状の基板３１の中央部にモータ２１の軸を取り付けるための孔３２が設けられたものである。基板３１は例えば石英ガラス等の透明な材質で形成され，その表面に多数の遮光子３３が形成されている。これにより，遮光模様をなしている。遮光子３３は，アルミ蒸着と薄膜フォトエッチング等によって形成されたアルミ箔膜である。また，基板３１は，中心角約２７０度の遮光部分３１ａと同約９０度の非遮光部分３１ｂとに分けられており，遮光部分３１ａには多数の遮光子３３が形成されているが，非遮光部分３１ｂには，遮光子３３は全く設けられていない。

また，瞬き基板２０には，その外縁に沿って遮光縁３４が設けられている。この遮光縁３４も，遮光子３３と同様のアルミ蒸着によって，帯状に形成されたものである。そして，非遮光部分３１ｂの対向位置には遮光縁３４に切り欠き３５が設けられている。この遮光縁３４の位置が，図１に示すように，フォトセンサ２２による検出位置に対応する。すなわち，切り欠き３５をフォトセンサ２２で検出することにより，瞬き基板２０が所定の回転位置であることを判断できる。

ここでは，フォトセンサ２２が投映光路の対向位置に設けられ，切り欠き３５が非遮光部分３１ｂの対向位置に設けられているので，切り欠き３５をフォトセンサ２２によって検出したときには，投映光路内に非遮光部分３１ｂが位置する状態となっている。ここで，図２中に破線で示した領域３６は，投映時の恒星原板１１の投映範囲に対応する大きさである。すなわち，恒星原板１１による投映範囲の全体がその中に入るように，非遮光部分３１ｂの範囲は決定されている。

この恒星投映筒１０によって恒星投映像に瞬きを行わせる場合には，モータ２１をコントローラ２３によって制御して，遮光部分３１ａが投映光路内に配置される範囲内で瞬き基板２０を往復回転させる。例えば，図２の位置を中心として回転角が約−９０°〜＋９０°となる範囲で往復回転させればよい。これにより，遮光子３３によって光源の光が所々で遮られるので，恒星投映像がランダムに瞬いて見える。これが，瞬きモードである。

あるいは，恒星投映像の瞬きを停止させる場合には，コントローラ２３によってフォトセンサ２２の検出信号から切り欠き３５の位置を判断させ，その位置でモータ２１の回転を停止させる。これにより，投映光路内には非遮光部分３１ｂが位置されるので，恒星投映像は瞬きを停止する。これが瞬き停止モードである。

この恒星投映筒１０による恒星投映像の瞬き度合いは，瞬き基板２０の遮光子３３の配置や，形状，大きさ，透過率等によって異なる。遮光子３３の形状は，薄膜フォトエッチング時に選択可能である。例えば，円形の他に，多角形，星形，円の周囲に複数の棘のあるウニ型等の遮光子３３が使用できる。あるいは，網目模様，放射線模様等の連続した遮光子３３でもよい。

また，遮光子３３の透過率は，アルミ蒸着時の蒸着膜の厚さによってある程度調整可能である。例えば，遮光子３３の透過率を０％とすると，その遮光子３３によって影となった位置の恒星投映像は完全に消えるが，透過率５０％程度の遮光子３３を用いた場合は，恒星投映像はその明るさを半分に低下させるのみとなる。さらに，遮光子３３の大きさ，分布と瞬き基板２０の回転速度との関係によって，恒星投映像の瞬き時間間隔も調整可能である。従って，この恒星投映等１０によれば，瞬き基板２０の選択と回転速度の調整とによって，適切な瞬き度合いで恒星投映像を瞬かせることができる。

ところで，前に述べたように，近年では天の川も一般の恒星と同様に恒星原板１１にそれぞれの星の透過孔として形成されている。従って，この天の川の領域を含む恒星原板１１に対して，大きな遮光子３３を含む瞬き基板２０を使用すると，遮光子３３の移動経路が影となってスクリーン上に見えるおそれがある。そこで，天の川を含む恒星原板１１に対して使用する瞬き基板２０は，図３に示すように，その部分によって遮光子３３の大きさあるいは透過率を変化させたものとする。

ここで，図３に破線で示す領域３６は，瞬きモードにおいて天の川領域３７を含む恒星原板１１の投映範囲に対応する範囲である。一般に天の川領域３７は，恒星原板１１の端部に位置するように設定されている。この図では，複雑な曲線形状となっている境界線の図中上方が天の川領域３７である。このように，恒星原板１１の投映範囲の一部に天の川領域３７が含まれ，この天の川領域３７では恒星が密に集まっている。この恒星原板１１が取り付けられた恒星投映筒１０において，恒星投映像を瞬かせるために瞬き基板２０を往復回転させた場合，天の川領域３７が通過する範囲は図３中一点鎖線で示した円弧の外側の天の川範囲３１ｃであり，その他の範囲３１ｄは天の川領域３７が通過しない。

そこで，天の川領域３７を有する恒星原板１１に使用する瞬き基板２０では，図３に示すように，天の川範囲３１ｃの全体としての遮光性を，その他の範囲３１ｄに比較して小さくする。例えば，天の川範囲３１ｃに形成される遮光子３３ｃは，その他の範囲３１ｄに形成される遮光子３３ｄに比較して，大きさの小さいものや透過率の高いものが配置される。例えば，図３の例では，天の川範囲３１ｃに配置されている遮光子３３ｃは，直径０．３ｍｍ透過率５０％のものであり，その他の範囲３１ｄに配置されている遮光子３３ｄは，直径０．６ｍｍ透過率０％のものとしている。

すなわち，天の川領域３７を含む恒星原板１１に対しては，天の川範囲３１ｃの全体としての遮光性を小さくした瞬き基板２０を使用する。これにより，天の川を含む星野の投映にこの恒星投映筒１０を使用して瞬きを行わせても，遮光子３３ｃの影が目立つことはない。従って，天の川を含む星野に使用しても，自然な瞬きを再現することが可能な恒星投映筒１０となっている。

ここで，瞬き基板２０の遮光子３３を，図２に示すように遮光部分３１ａでほぼ均一に配置すると，瞬き基板２０の中心側と外周側とで遮光子３３が通過する速さに多少の差異が生じる。そのため，恒星原板１１の中で，図１中下方に配置されている恒星と図１中上方に配置されている恒星とで，投映像の瞬き方が多少異なると感じられる可能性がある。この点を修正するためには，同一の回転角で同割合の遮光時間となるように，遮光子３３を内側は粗に外側は密に配置するようにしてもよい。あるいは，内側と外側とで遮光子３３の大きさを変えるようにしてもよい。

以上詳細に説明したように，本形態の恒星投映筒１０によれば，ライトガイド１５とリレーレンズ１６との間の光路上に瞬き基板２０が配置され，これがモータ２１によって回転される。さらに，瞬き基板２０には，多数の遮光子３３が形成された遮光部分３１ａと，遮光子３３が形成されていない非遮光部分３１ｂとが設けられている。従って，光路上で遮光部分３１ａを往復回転させることによって恒星投映像に瞬きを行わせることができるとともに，光路上で非遮光部分３１ｂを停止させることによって恒星投映像に瞬きを停止させることができる。さらに，遮光部分３１ａに設けられる遮光子３３の形状，大きさ，透過率等の選択によって瞬き度合いを調整することができる。そこで，天の川領域３７に対応する天の川範囲３１ｃでは，遮光子３３ｃの大きさを小さく，あるいは，透過率を大きくすることにより，その影を目立たなくすることができる。これにより，瞬き度合いの制御が可能であるとともに，天の川を含む星野に使用しても自然な瞬き映像となるプラネタリウムの投映機となっている。

「第２の形態」
以下，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，プラネタリウムの恒星投映機に用いられる瞬き装置である。

本形態の恒星投映筒４０は，図４に示すように，光源からの光を光ファイバ１４で導入する代わりに，専用の光源４１を備えたものである。本形態では瞬き基板４２は，恒星原板１１と投映レンズ１２との間で，恒星原板１１に隣接して設けられる。これらの点を除いては，第１の形態の恒星投映筒１０と同様の構成であり，同じ符号を付して，説明を省略する。

本形態の恒星投映筒４０の瞬き基板４２は，第１の形態の瞬き基板２０をそのまま大きくしたものである。天の川領域３７を含む恒星原板１１に対応させるものは，図３の瞬き基板２０と同様に構成する。すなわち，天の川領域３７に対応する部分では，小さい遮光子３３または透過率の大きい遮光子３３を配置すればよい。

以上詳細に説明したように，光ファイバを用いない恒星投映筒４０によっても，第１の形態の恒星投映筒１０と同様に，瞬き度合いの制御が可能であるとともに，天の川を含む星野に使用しても自然な瞬き映像となるプラネタリウムの投映機となっている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の各形態の瞬き基板２０，４２では，非遮光部分３１ｂに対向する位置に切り欠き３５を設けたが，切り欠き３５やフォトセンサ２２は，非遮光部分３１ｂが光路内にある状態を検出できるように配置されればよく，必ずしもこの位置でなくてもよい。

また例えば，上記の形態の瞬き基板２０，４２の配置は，それぞれ恒星原板１１に対して光学上共役な位置としてもよい。すなわち，恒星投映筒１０の瞬き基板２０を，恒星投映筒４０のように恒星原板１１に隣接させて設けたり，恒星投映筒４０の瞬き基板４２を，恒星投映筒１０のように光源４１とコンデンサレンズ１３との間の光路上に設けてもよい。
また例えば，非遮光部分３１ｂとしては，遮光子３３を設けない透明部分としたが，この部分を切り取った瞬き基板２０，４２としてもよい。
また例えば，上記の各形態では，瞬き基板２０，４２の外縁部に遮光縁３４を設け，その切り欠き３５をフォトセンサ２２で検出して非遮光部分３１ｂを判断している。これに対し，図５に示すように，中心に大孔５１を設け，その周囲に遮光縁５２を設けた瞬き基板５０としてもよい。さらに，直線５３で切り落とすことにより，非遮光部分３１ｂを形成すれば，遮光縁５２の一部が切り落とされる。この部分を大孔５１の内側からフォトセンサ等で検出することにより瞬き基板５０の回転角度を判断するようにしてもよい。

また例えば，瞬き基板２０，４２の移動方法は，回転に限らず，直線往復運動としてもよい。その場合は，瞬き基板２０，４２は円形である必要はなく，長方形，長円形等としてもよい。
また例えば，瞬きを停止しないのであれば，非遮光部分３１ｂを設けず全面に遮光子３３を設けた瞬き基板２０，４２としてもよい。その場合は，往復回転に代えて連続回転としてもよい。

第１の形態に係る恒星投映筒を示す断面図である。 瞬き基板を示す説明図である。 瞬き基板を示す説明図である。 第２の形態に係る恒星投映筒を示す断面図である。 別の形態の瞬き基板を示す説明図である。

符号の説明

１０，４０ 恒星投映筒（投映機）
１１ 恒星原板（星野原板）
２０，４２ 瞬き基板
２１ モータ（移動手段）
２２ フォトセンサ（位置情報センサ）
２３ コントローラ（制御手段）
３１ａ 遮光部分（瞬き領域）
３１ｃ 天の川範囲（弱瞬き領域）
３３ 遮光子（遮光模様）
３４ 遮光縁（位置情報マーク）
３５ 切り欠き（位置情報マーク）

Claims (6)

1. 星野（せいや）原板の星像をスクリーンに投映するプラネタリウムの投映機において， 場所により遮光性が異なる遮光模様を有する瞬き（またたき）領域が設けられるとともに，瞬き領域以外の部分には遮光模様を有しない瞬き基板を，星野原板の投映範囲の全体が瞬き領域の中に入るように光路中に配置し，
   瞬き基板を板面内方向に移動させることでスクリーン上の星像を瞬かせることを特徴とするプラネタリウムの投映機。
2. 星野原板の星像をスクリーンに投映するプラネタリウムの投映機において，
   場所により遮光性が異なる遮光模様を有する瞬き領域が設けられるとともに，瞬き領域以外の部分には遮光模様を有さず，星野原板の投映範囲の全体が前記瞬き領域の中に入るように光路中に配置される瞬き基板と，
   前記瞬き基板を板面内方向に移動させる移動手段とを有することを特徴とするプラネタリウムの投映機。
3. 請求項２に記載するプラネタリウムの投映機において，
   前記移動手段を制御する制御手段を有し，
   前記制御手段は，
   前記瞬き領域が光路中に位置する状態で前記瞬き基板が移動する瞬きモードと，
   前記瞬き領域が光路から退避した瞬き停止モードとを実現させることを特徴とするプラネタリウムの投映機。
4. 請求項２または３に記載するプラネタリウムの投映機において，
   前記瞬き領域内には，瞬き領域内の他の部分と比較して遮光性のコントラストが弱い弱瞬き領域が設けられていることを特徴とするプラネタリウムの投映機。
5. 請求項３または請求項４に記載するプラネタリウムの投映機において，
   前記瞬き基板の板面内移動位置に関する情報を検出する位置情報センサを有し，
   前記瞬き基板には，前記位置情報センサに読み取られる位置情報マークが設けられていることを特徴とするプラネタリウムの投映機。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか１つに記載するプラネタリウムの投映機において，
   前記瞬き基板は，星野原板に隣接して，もしくは星野原板の位置に対して光学上共役な位置に配置されていることを特徴とするプラネタリウムの投映機。

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