JP4482544B2 - プラネタリウム装置，プラネタリウム，および星野投映原板 - Google Patents

Description

本発明は，プラネタリウム装置，プラネタリウムおよびそれに用いる星野投映原板に関する。さらに詳細には，天の川，星団等の目視上ほの明るく知覚できる部分を，それ以外の部分とともに投映するプラネタリウム装置，プラネタリウムおよび星野投映原板に関するものである。

従来，ドームスクリーンに天の川等を投映する投映装置としては，恒星を投映する投映原板と，星座絵や天の川，星団等の恒星の集積密度が高い部分（以下，「天の川等」という）を投映する投映原板とを備え，両投映原板からの投映像を重複させるもの（特許文献１）が知られている。

さらに，投映原板の穴あけにレーザを用いる場合には，９等星以下の恒星を全天で１０万個以上作成することができる。この場合は，あえて投映原板を恒星用と天の川等用とに分けることなく，恒星の集合として天の川等を表現できる。

また，プラネタリウムでは，図６に示すようにドームスクリーンを複数のエリアに分割して，各エリアに対応した投映器がそれぞれのエリアを投映している。そのため，隣り合うエリアの一部は重なり合って投映されている。そして，この重なり合うエリアに含まれる恒星を，その恒星の位置によって確率的にいずれか一方の投映器が投映することとする投映方法（特許文献２）が知られている。
特許第２５１６１４３号公報 特開２００１−１３４１７２号公報

しかしながら，前記した従来の技術には次のような問題点があった。すなわち，レーザ加工等により恒星数を増やした場合には，ドームスクリーン内の拡散光が多く，各恒星間のコントラストが低下してしまう。このため，恒星の等級間の階調性が悪い。さらに，ドーム内がほの明るくなってしまい，ドームの存在が観客に認識されてしまう。このため，星空の臨場感や奥行き感が損なわれる。

また，隣り合うエリアの重複部分を，恒星の位置によって確率的にいずれか一方の恒星投映器が投映する場合でも，各エリアの境界が明らかになる可能性がある。この場合には，天の川等に継ぎ目があるように映ってしまい，星野のリアリティが損なわれる。

本発明は，前記した従来の技術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，恒星の等級間の階調性が良好であり，実在性のある天の川等を投映することができるプラネタリウム装置，プラネタリウムおよび星野投映原板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請求項１に記載された発明のプラネタリウムは，第１投映エリアに対応する第１星野投映原板と，第２投映エリアに対応する第２星野投映原板とを備え，第１投映エリアの一部と第２投映エリアの一部とが重なる重複エリアが形成された状態で星野を投映するプラネタリウムであって，重複エリアの限界等級は，重複エリア以外の投映エリアである非重複エリアの限界等級よりも明るい等級であるものである。また，請求項３に記載された星野投映原板は，星に対応する透光点を有し，隣接する投映器の投映エリアと重複する重複エリアとそれ以外の非重複エリアとに区画され，重複エリアの限界等級は，非重複エリアの限界等級よりも明るい等級であるものである。また，請求項７に記載されたプラネタリウム装置は，当該星野投映原板を透過する光により星野を投映するものである。また，請求項９のプラネタリウムは，請求項７または請求項８に記載するプラネタリウム装置と，星野の映像が投映されるドームスクリーンとを備えることを特徴とする。

すなわち，この種のプラネタリウムでは，隣接する投映器の投映エリアと重複させることにより，ドーム全面にわたる隙間のない星野を再現している。ここで，重複エリアと非重複エリアとでは，形成されている透光点に対応する星の等級範囲を異ならせたのである。これにより，重複して投映される星が少なく，ドーム内の拡散光も少ない。よって，ドーム内が明るくなることを防止し，星空の臨場感や奥行き感を確保できる。

なお，ここでいう星野投映原板とは，恒星，惑星，彗星等の星や星雲等のガス，塵の集合等をドーム内に投映するための板のことである。すなわち，一般的に恒星投映原板と呼ばれるものは，この星野投映原板に含まれる。

さらに，本発明のプラネタリウム装置は，２つの星野投映原板による映像が重複する領域内の星については，その等級に基づいていずれか一方の星野投映原板にその星に対応する透光点が設けられていることとするとよりよい。これにより，重複して投映される星はなく，星野投映原板の製造コストの低減が図れる。また，投映器毎の担当する境界も観客から明瞭に認識できないため，リアリティのある星野を投映できる。

また，星野投映原板は，重複エリアが投映器の投映中心点からの距離に基づいて複数の小エリアに区画され，投映中心点からの距離が遠い小エリアほどその限界等級が明るい等級であることとするとよりよい。これにより，重複して投映される星の数を減らすことができ，ドーム内が明るくなることを防止できる。

また，星野投映原板は，重複エリア内について，投映する星の等級範囲が設定されており，設定範囲内の星に対応する透光点が形成されていることとするとよりよい。これにより，形成する星が少なくなり，製造コストの低減が図れる。

また，星野投映原板は，重複エリア内について，投映器の投映中心点からの距離に基づいて，投映する星の等級範囲が設定されており，設定範囲内の星に対応する透光点が形成されていることとするとよりよい。これにより，観客に認識できるような境界の継ぎ目が写らない。よって，よりリアリティのある星野を投映できる。

本発明によれば，恒星の等級間の階調性が良好であり，リアリティのある天の川等を投映することができるプラネタリウム装置，プラネタリウムおよび星野投映原板が提供されている。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

本形態のプラネタリウム装置は，図１に示すように複数の恒星投映器４を有している。各恒星投映器４は，プラネタリウム装置が設置されるドーム内面に星野を投映するものであり，それぞれ全天の星野のうち割り当てられた領域を担当する。そして，各恒星投映器４の協働によりドームスクリーン全体に星野の映像を投映する。

次に，恒星投映器４の構成について説明する。恒星投映器４は，図２に示すように光源ランプ４１と，集光レンズ４２と，星野投映原板４３と，投映レンズ４４とを備えている。この恒星投映器４では，光源ランプ４１からの光の照射方向前方に，集光レンズ４２が配置されている。集光レンズ４２は，光源ランプ４１から発散する光束を集光する機能を有している。さらに，集光レンズ４２からの光の照射方向前方には，星野投映原板４３が配置されている。星野投映原板４３は，恒星を表す位置に穴が開いているため，当該穴を光が通過する。そして，星野投映原板４３を通過した光は，投映レンズ４４を経由してドームの所定の位置に投射される。これにより，星野の星を表す。

次に，星野投映原板４３について説明する。星野投映原板４３は，図３に示すような恒星の位置に穴を開けた板である。本形態のプラネタリウム装置では，天の川等の領域もそれ以外の領域とともに星野投映原板４３により投映される。よって従来のような天の川等専用の投映原板および投映器はない。図３中の点の一つ一つが穴であり，穴の径は明るい恒星に対応するものほど大きい。なお，本明細書では，明るい恒星の等級を「高い」といい，暗い恒星の等級を「低い」ということとする。

また，本形態の星野投映原板は，図４に示すように天の川に該当する天の川エリア１とそれ以外の非天の川エリア２とで構成されている。さらに，天の川エリア１は，図５に示すように特に明るい高密度エリア１１とそれ以外の低密度エリア１２とで構成されている。そして，加工されている恒星の限界等級は，エリア毎に異なる値となっている。ここでいう限界等級とは，レーザ加工される最低等級値のことである。例えば，高密度エリア１１の限界等級は１２等級，低密度エリア１２の限界等級は１０等級，非天の川エリア２の限界等級は７等級といった具合になっている。

次に，隣接する恒星投映器との投映領域が重複する部分について説明する。ドーム内に１台の恒星投映器が投映する投映領域３は，図６に示すように非重複領域３１と重複領域３２とで構成されている。非重複領域３１は，１台の恒星投映器のみによって投映される領域のことである。一方，重複領域３２は，隣接する恒星投映器の投映領域と重なり合い，複数台の恒星投映器によって投映される領域のことである。先述の各限界等級は，非重複領域３１についての値である。重複領域３２内の天の川エリア１については，非重複領域３１内の天の川エリア１の限界等級と異なる値に設定されている。例えば，天の川エリア１の低密度エリア１２については，図７に示すように重複領域では限界等級を９等級とし，非重複領域では先述の通り限界等級を１０等級としている。すなわち，重複領域３２においては９等級までの恒星が加工されており，非重複領域３１においては１０等級までの恒星が加工されている。このため重複領域３２内の９等級までの恒星については，両方の恒星投映器から投映される。また，重複領域３２内の高密度エリア１１についても，非重複領域３１内の高密度エリア１１の限界等級とは異なった値が設定されている。

各エリアの限界等級を図８の概念図に示す。図８中の各エリア内の数値は限界等級を示している。まず，天の川エリア１内の高密度エリア１１の限界等級については，重複領域３２が１１等級で非重複領域３１が１２等級である。そして，天の川エリア１内の低密度エリア１２の限界等級については，重複領域３２が９等級で非重複領域３１が１０等級である。一方，非天の川エリア２の限界等級については，重複領域３２，非重複領域３１ともに７等級である。

次に，本形態における星野投映原板の作成方法について説明する。まず，第一ステップとして，星野投映原板中にある天の川エリアの形状を抽出する。この抽出の方法には，星図に書かれた天の川の形状を赤経／赤緯座標で分割し，天の川の輪郭となる座標を読み込む方法がある。また，星野写真をスキャナで読み込み，当該データの濃度によってエリアを分割する方法もある。また，恒星座標データから全天の恒星密度分布を求め，密度の高低によりエリアを分割する方法でもよい。次に，第二ステップとして，各エリアで許容される等級範囲を設定する。ここでいうエリアには，天の川エリア１と非天の川エリア２とがあり，さらに天の川エリア１であれば高密度エリア１１と低密度エリア１２とがある。さらにこれらのエリアには，非重複領域３１と重複領域３２とがある。次に，第三ステップとして，恒星（天の川等を構成する恒星を含む）一つ一つについての座標データおよび等級データ（以下，両データを併せて「恒星データ」とする）を基に穴加工用のデータ（以下，「加工データ」とする）ファイルを作成し，当該データファイルに基づいて穴加工する。この第三ステップが終了すると，星野投映原板が作成される。

前述の第三ステップについて，図９のフローチャートに基づいて詳細に説明する。まず，恒星データを読み出す（Ｓ１）。恒星データは，恒星毎に一つずつ読み出される。次に，読み出した恒星データ中の座標データを基に，当該恒星の位置がどのエリアに属するかを判断する（Ｓ２）。詳細には，天の川エリア１に属するか否かを判断する。さらに天の川エリア１に属するならば，高密度エリア１１に属するか否かを判断する。また，重複領域３２に属するか否かについて判断する。次に，読み出した恒星データ中の等級データを基に，判断されたエリアで許容される等級であるか否かについて判断する（Ｓ３）。許容される等級である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）は，加工データファイルに当該恒星データを追加する（Ｓ４）。加工データ追加（Ｓ４）後もしくは許容される等級でなかった場合（Ｓ３：ＮＯ）は，次の恒星データがあるか否かを判断する（Ｓ５）。次の恒星データがあった場合（Ｓ５：ＹＥＳ）は，その恒星データを読み出す（Ｓ１）。次の恒星データがなかった場合（Ｓ５：ＮＯ）は，加工データファイルを基に，投映原板に対して穴加工を行う（Ｓ６）。Ｓ６処理後，星野投映原板の作成手順は終了する。かくして，本形態における星野投映原板が作成される。

次に，変形例を説明する。なお，以下の各変形例は，星野投映原板の作成方法中の第二ステップにおける等級値の設定により実現される。また，第三ステップの図９中のＳ２でもそれぞれに適合した判断がなされる。

第一の変形例は，重複領域３２の限界等級を各恒星投映器の投映中心点からの距離に基づいて段階的に設定したものである。例えば，図１０に示すように，限界等級を各恒星投映器の投映中心点からの距離に基づいて９等級もしくは８等級とされている。すなわち，８等級までの恒星は両方の星野投映原板に加工されており，８等級から９等級までの恒星は投映中心点からの距離が近い方の投映原板で加工されている。このため重複領域の８等級から９等級までの恒星については，どちらか一方の恒星投映器から投映される。

第二の変形例は，重複領域３２の等級範囲を恒星投映器毎に設定したものである。例えば，図１１に示すように，加工する等級範囲を１０等級から０．５等ずつ交互に設定している。そして，各星野投映原板については，設定範囲内の等級を有する恒星についてのみ穴加工されている。すなわち，一方の星野投映原板では９．５等級から１０．０等級，８．５等級から９．０等級，７．５等級から８．０等級の各範囲以内の恒星が加工され，他方の星野投映原板では，９．０等級から９．５等級，８．０等級から８．５等級，７．０等級から７．５等級の各範囲内の恒星が加工されている。このため重複領域の恒星については，どちらか一方の恒星投映器から投映される。なお，当該設定範囲は重複領域毎に設定されている。

第三の変形例は，各恒星投映器が受け持つ等級範囲を各恒星投映器の投映中心点からの距離に比例する範囲に基づいて設定したものである。例えば，図１２に示すように，加工する等級範囲を１０等級から０．５等ずつ設定されており，当該設定範囲内では各恒星投映器の投映中心点からの距離に応じて穴加工する等級が決定されている。すなわち，重複領域では９．５等級から１０．０等級，９．０等級から９．５等級，８．５等級から９．０等級といった具合に恒星の等級が０．５等級ずつの範囲に分割されている。そして，重複領域内の恒星は，当該恒星の位置と等級とに応じて，どちらか一方の星空投映原板に加工されている。このため重複領域の恒星については，どちらか一方の恒星投映器から投映される。なお，当該設定範囲は重複領域毎に設定されている。

以上詳細に説明したように本形態のプラネタリウム装置で用いる星野投映原板では，当該星野投映原板を天の川等に該当する天の川エリア１とそれ以外の非天の川エリア２とに区画することとしている。また，天の川エリア１をさらに，恒星の集積密度の高い高密度エリア１１とそれ以外の低密度エリア１１とに区画することとしている。そして，加工される恒星の限界等級をエリア毎に異なる値にしている。これにより，非天の川エリア２内の恒星が少なくなっている。このため，ドームスクリーン内の拡散光がさほど多くなく，各恒星間のコントラストの低下を防止している。また，ドーム内を明るくすることもないので，星空の臨場感や奥行き感を損なわない。さらには，恒星の総加工数が過大でないため，コストの低減も図られている。よって，恒星の等級間の階調性を良好な状態に保ったまま天の川等を投映することができるプラネタリウム装置およびそれに用いる星野投映原板が実現されている。

また，隣接する恒星投映器との投映領域が重複する部分についても，天の川エリアにおいては，非重複領域の限界等級と重複領域の限界等級とを異なる値とし，両恒星投映器から同じ恒星を投映することとしている。これにより，重複して投映される恒星の数を減らすことができるため，ドーム内を明るくすることはない。

また，重複領域においては，各恒星投映器の投映中心点からの距離に基づいて段階的に限界等級を設定することより，重複して投映される恒星の数をさらに減らすことができる。

また，重複領域においては，各恒星投映器が受け持つ等級範囲を設定し，設定範囲内の恒星について穴加工されることとしてもよい。これにより，１つの恒星を両方の恒星投映器から重複して投映することがなくなる。また，観客に認識できるように境界の継ぎ目が写ることはない。

また，重複領域においては，各恒星投映器が受け持つ等級範囲を各恒星投映器の投映中心点からの距離に比例する範囲に基づいて設定してもよい。これにより，重複して投映する恒星がなくなり，恒星投映器毎の担当する境界も明瞭には存在しない。よって，リアリティのある天の川等を投映することができるプラネタリウム装置およびそれに用いる星野投映原板が実現されている。

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，本形態では恒星投映器に組み込む原板に本発明を適用したが，従来の天の川専用投映器に組み込む原板にも適用できる。

また，天の川等に限らず，銀河内星雲，彗星等のガス状の物質が輝いて見える部分を投映する場合にも適用できる。ただしこの場合には，恒星データに基づくものではないため，そのような部分を仮想的な星の集合として表現するためのデータファイルを別途作成しておく必要がある。

実施の形態に係るプラネタリウム装置の概略図である。 実施の形態に係る恒星投映器の構成を示す概念図である。 実施の形態に係る星野投映原板の概略図である。 実施の形態に係る星野投映原板の構成図（その１）である。 実施の形態に係る星野投映原板の構成図（その２）である。 各恒星投映器が投映するエリアを示す概念図である。 隣接する恒星投映器に係る領域毎の限界等級を示すグラフである。 実施の形態に係る各エリアの限界等級を示す概念図である。 実施の形態に係る投映原板の作成手順を示すフローチャートである。 第一の変形例に係る領域毎の限界等級を示すグラフである。 第二の変形例に係る領域毎の限界等級を示すグラフである。 第三の変形例に係る領域毎の限界等級を示すグラフである。

符号の説明

１ 天の川エリア
２ 非天の川エリア
３ 投映器一台分の投映領域
４ 恒星投映器
１１ 高密度エリア
１２ 低密度エリア
３１ 非重複エリア
３２ 重複エリア

Claims (9)

1. 第１投映エリアに対応する第１星野投映原板と，第２投映エリアに対応する第２星野投映原板とを備え，前記第１投映エリアの一部と前記第２投映エリアの一部とが重なる重複エリアが形成された状態で星野を投映するプラネタリウムにおいて，
   前記重複エリアの限界等級は，前記重複エリア以外の投映エリアである非重複エリアの限界等級よりも明るい等級であることを特徴とするプラネタリウム。
2. 請求項１に記載するプラネタリウムにおいて，
   前記重複エリアに含まれる星は，所定の等級範囲ごとに前記第１星野投映原板と前記第２星野投映原板とに交互に振り分けられていることを特徴とするプラネタリウム。
3. 星に対応する透光点を有し，
   隣接する投映器の投映エリアと重複する重複エリアとそれ以外の非重複エリアとに区画され，
   前記重複エリアの限界等級は，前記非重複エリアの限界等級よりも明るい等級であることを特徴とする星野投映原板。
4. 請求項３に記載する星野投映原板において，
   前記重複エリアはさらに，投映器の投映中心点からの距離に基づいて複数の小エリアに区画され，
   前記投映中心点からの距離が遠い小エリアほどその限界等級が明るい等級であることを特徴とする星野投映原板。
5. 請求項３に記載する星野投映原板において，
   前記重複エリアでは，投映する星の等級範囲が設定されており，設定範囲内の星に対応する透光点が形成されていることを特徴とする星野投映原板。
6. 請求項３に記載する星野投映原板において，
   前記重複エリア内では，投映器の投映中心点からの距離に基づいて，投映する星の等級範囲が設定されており，設定範囲内の星に対応する透光点が形成されていることを特徴とする星野投映原板。
7. 星野投映原板を透過する光により星野を投映するプラネタリウム装置において，
   前記星野投映原板は，
   星に対応する透光点を有し，
   隣接する投映器の投映エリアと重複する重複エリアとそれ以外の非重複エリアとに区画され，
   前記重複エリアの限界等級は，前記非重複エリアの限界等級よりも明るい等級であることを特徴とするプラネタリウム装置。
8. 請求項７に記載するプラネタリウム装置において，
   ２つの星野投映原板による映像が重複する領域内の星については，その等級に基づいていずれか一方の星野投映原板にその星に対応する透光点が設けられていることを特徴とするプラネタリウム装置。
9. 請求項７または請求項８に記載するプラネタリウム装置と，
   前記星野の映像が投映されるドームスクリーンとを備えることを特徴とするプラネタリ
   ウム。

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