JP6415840B2 - 天体観測施設 - Google Patents

Description

この発明は内部に天体望遠鏡を設置したドームからなる天体観測施設に関し、より詳細には天体観測に不慣れな観測者の天体観測を支援する機能を有する天体観測施設に関する。

天体望遠鏡による天体観測を屋内から行うことを可能とするための構造物として天体観測ドームが公知である（例えば特許文献１）。この種の天体観測ドームは、建造物等の基台上に設置されるものであり、図６および７に示すように半球状のドームＤがドームの頂点とドーム底面中心を結ぶ線を中心として基台に対して回転自在に設置されるとともに、少なくともドーム頂点を含む上下方向に帯状の扉であるスリットＳが開口される構造を有する。そして、ドーム内に天体望遠鏡Ｔが設置され、観測者はスリットを開いて、その内側から目的の天体を捉えて観測していた。

前記の天体観測施設におけるドームは結露や風から天体望遠鏡や観測者を守り、しかも天体観測を可能にするといった点において非常に有用である。その反面、観測者はドームにより外界と隔離され、僅かにスリット箇所のみが外界に開放されているに過ぎないので、スリットの狭い範囲内でしか星空を見ることができなかった。従って、全天に今どんな天体や星座があるのかを視認することができず、天体観測に習熟していない者にとっては甚だ不便であり、天体に習熟した観測者であっても、いま天体望遠鏡が何という星座の方向に向いているのか、とっさに判断するのは難しかった。

このことは天文教育を行う場面、すなわち、天体観測施設を備えた学校や科学館など多人数の観覧者に観察してもらう場合に、観察している天体が天空のどんな位置に存在しているのか、何という星座に位置しているのかを観覧者に実感してもらうことの障害となっていた。

ところで、天体観測のためのドームは半球形の構造をしており、その内側の形状がプラネタリウム用ドームに酷似している。そこで、この内球面にドーム設置点から観察した現実の星空の日周運動と同期して日周運動する天体または星座絵または天体と星座絵の画像を映し出すことができれば、観察者はあたかも自分の周囲にドームがなく、全天を眺めているような臨場感を受け、ドーム内にいながらにして観察者は夜空に今どんな天体や星座があるのかを知ることができ、目的の天体を容易に捉えることができる。

前記の着想に基づく発明として特許文献２に記載のものが公知である。すなわち、前記発明は基台に対し回転自在に設置されるドームに設けられたスリットから天体望遠鏡により天空を観測する天体観測ドームにおいて、ドーム内面に天体又は星座絵又は天体と星座絵の画像を投映するために、天体望遠鏡の赤道儀の極軸両端末に北天及び南天を投映する投映機を設け、上記投映機を現実の星空の日周運動と同期して日周運動させることを特徴とする。

特許第３０２２９５６号公報 特許第３７５８５２４号公報

しかしながら、前記特許文献２記載の公知発明においては天体望遠鏡の極軸部分に光学式の天体投映機を取り付けて、これでドーム内球面に星空を映し出す方式を採っているので、天体望遠鏡の影がドーム内に映り、この部分の星空が隠れてしまう問題点があった。

また、図４のように、投映された星空に星座を結ぶ線や星座の絵、星座名や星の名前などを表示したい場合に、光学式の天体投映機ではそれらを自由に映し出し、あるいは画像の種類を選択することなどが難しい問題点があった。

この発明の天体観測施設は以上の従来技術の問題点に鑑みて創作されたものであり、ドームの基台中央に設置された天体望遠鏡により、基台に対し回転するドームに開口されたスリットを通して天空を観測することを可能とするとともに、ドーム設置点から観察した現実の星空の日周運動と同期して日周運動する天体または星座絵または天体と星座絵の画像をコンピュータにより生成してビデオプロジェクターによりドーム内面に投映する天体観測施設において、ドームのスリットの反対面に取り付けられたビデオプロジェクターから画像をスリット方向に投映することにより天体望遠鏡の影をスリット方向に生じさせるとともに、ドームの回転に従って変化するビデオプロジェクターの投映方向の方位角度データをコンピュータに送出して、ドーム設置点から観察した現実の星空の日周運動と同期して日周運動する天体または星座絵または天体と星座絵の画像の投映像を生成するにあたり上記方位角度データも参照することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は前記天体観測施設において、ドームの回転に従って変化するビデオプロジェクターの投映方向の方位角度データはドームの回転角を検出することにより得ることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は前記天体観測施設において、画像を生成するコンピューターは基台側に設置し、回転するドームに取り付けられたビデオプロジェクターに、上記コンピューターからレーザー光や赤外線を含む光、あるいは電波によってワイヤレスなデータ通信により画像および制御信号を送ることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は前記天体観測施設において、画像を生成するコンピューターは基台側に設置し、回転するドームに取り付けられたビデオプロジェクターに、上記コンピューターから有線によるデータ通信により画像および制御信号を送ることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は前記天体観測施設において、画像を生成するコンピューターは回転するドーム側にビデオプロジェクターとともに設置し、上記コンピューターと操作者問でデータ通信を行うことを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は前記天体観測施設において、回転するドーム側に設けられた機器への電源供給手段として、ドーム全周に設けられたトロリーを用いたことを特徴とする。

また、請求項７記載の発明は前記天体観測施設において、回転するドーム側に設けられた機器への電源供給手段として、ドームに設けられた蓄電池を用いたことを特徴とする。

以上の構成よりなるこの発明の天体観測施設によれば、ドームのスリットの反対面に取り付けられたビデオプロジェクターから画像をスリット方向に投映することにより天体望遠鏡の影をスリット方向に生じさせている。すなわち、ビデオプロジェクターはドームとともに回転するので、投映方向は常にスリット方向となり、投映光束がビデオプロジェクターとスリットの間に位置する天体望遠鏡により遮られて生じる影は常にスリット箇所に生じる。いうまでもなく、スリット箇所には映像を投映する必要はないので、従来技術において問題となっていた投映像の影の問題はこれにより解消されることとなる。

ドーム設置点から観察した現実の星空に沿った天体または星座絵または天体と星座絵の画像を、現実の星空の日周運動と同期して日周運動させて投映することは前記の特許文献２にも開示されている事項である。この発明においては、前記画像をコンピュータにより生成してビデオプロジェクターによりドーム内面に投映する手法を採用しており、光学式の天体投映機では自由に映し出し、あるいは画像の種類を選択することなどが難しかった、投映された星空に星座を結ぶ線や星座の絵、星座名や星の名前などを表示することが容易となる。

一方、前記したようにこの発明においてはビデオプロジェクターはドームとともに回転するので、投映方向はドームの回転に従って変化してしまう。すなわち、対ドーム面に対しては投映方向は相対的には変化しないが、ドーム面に投映される投映像はドーム自体が回転することから対ドーム設置点に対しては相対的に変化してしまい、ドーム設置点から観察した現実の星空とずれたものとなってしまう。そこで、この発明においてはドームの回転に従って変化するビデオプロジェクターの投映方向の方位角度データをコンピュータに送出して、ドーム設置点から観察した現実の星空の日周運動と同期して日周運動する天体または星座絵または天体と星座絵の画像を生成するにあたり上記方位角度データも参照することにより前記の問題を解消している。この作業は光学式の天体投映機では困難であり、画像をコンピュータにより生成してビデオプロジェクターにより投映するこの発明により初めて達成可能なものである。

以上のようにこの発明の天体観測施設によれば、ドーム内にいながらにして観察者は夜空に今どんな天体や星座があるのかを知ることができるので、目的の天体を容易に捉えることができる。また、多数の観察者が順番に天体望遠鏡を覗くような場合において、順番待ちの時間を利用して天体や星座の知識を深めることができ、時間の有効な活用が図れる。

この発明の天体観測施設の断面図。 同上、ドームの回転機構の一部分を示す斜視図。 同上、コンピュータによる画像の生成手順を示す概念図。 同上、ドーム内の様子を示す概念図。 同上、異なる実施例の概念図。 従来技術の天体観測施設の斜視図。 同上、要部の斜視図。

以下、この発明の天体観測施設の具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。この発明の天体観測施設は基台２に対し回転するドーム１と、ドームに設けたスリット５と、基台中央に設置される天体望遠鏡６と、ドーム内に画像を投映するビデオプロジェクター７を有する。

ドーム１は内周下方に設けたレール３が基台２に立設した複数のローラー４により回転方向に走行する公知の構造のものであり、少なくともドーム頂点を含む上下方向に帯状の扉であるスリット５が開閉自在に設けられる。

ビデオプロジェクター７は、ドーム１のスリット５の１８０度反対側の方角に取り付けられるものであり、魚眼（超広角）レンズによりドーム内面のおよそ半分から７０％の領域Ｆに画像を投映する。

ビデオプロジェクター７はドーム１の水平回転に伴って動くので、投映方向には常にスリット５が位置することとなる。一方、対ドーム面に対しては投映方向は相対的には変化しないが、ドーム面に投映される投映像はドーム自体が回転することから対ドーム設置点に対しては相対的に変化することになる。そこで、この発明においてはドームの回転に従って変化するビデオプロジェクター７の投映方向の方位角度データを採取することとしている。この実施例においては、前記のドーム１のレール３の内周に設けた環状のラックギア１０に噛合するピニオンギア１１の回転をエンコーダ１２に伝えることにより、ドームの回転角を検出して方位角度のデータを得ている。

前記のビデオプロジェクター７からは、コンピュータ８により生成される天体または星座絵または天体と星座絵の画像がドーム１の内面に投映される（図４参照）。この場合、投映される画像はドーム設置点から観察した現実の星空の日周運動と同期して日周運動しなくてはならず、さらにドームの回転に従って変化するビデオプロジェクター７の投映方向も参照しなくてはならない。

図３は前記の場合のコンピュータ８による画像の以下の生成の手順を示す概念図である。
(1) コンピュータ８には天体観測施設の設置点を特定するために、設置点の緯度・経度・標高データが与えられる。
(2) 同様に、日付・時刻データも与えられる。
(3) 一方、前記のエンコーダ１２からビデオプロジェクター７の投映時点における投映方向の方位角度データも与えられる。
(4) コンピュータ８は記憶している赤経・赤緯・等級などの天体位置データ、星座線・星座絵データ、星座名・星の名前データと前記(1) 〜(2) のデータに基づき、仮想的に作られる天球の画像を生成する。
(5) 上記の仮想的に作られる天球の画像において、前記(3) のビデオプロジェクター７の投映時点における投映方向の方位角度データに基づきビデオプロジェクターの位置を決定し、ここに仮想カメラを置く。
(6) 上記仮想カメラにより撮影される画像をレンダリングし、ビデオプロジェクター７に送信する画像データとする。

なお、この発明においてはビデオプロジェクター７はドーム１とともに回転するので、ドーム全周に設けられた集電器であるトロリー（図示せず）を介して基台側から供給するか、ドームに設けた蓄電池（図示せず）から供給する。

一方、コンピュータ８からビデオプロジェクター７には画像データが送られるが、これはノイズの関係でトロリーに乗せて送ることができないため、別系統の有線によるデータ通信により送るか、この実施例のように基台側に設けた送信機９Ａとドーム側に設けた受信機９Ｂを介してレーザー光や赤外線を含む光、あるいは電波によるワイヤレスなデータ通信により送る。

なお、画像を生成するコンピューター８は回転するドーム側にビデオプロジェクター７とともに設置してもよく、この場合は上記コンピューターと操作者問でデータ通信を行うこととなる。この場合にはコンピューター８には前記のトロリーを介して基台側から給電するか、ドームに設けた蓄電池から給電することとなる。

ところで、図５において天体望遠鏡６が天体Ｇを観察しているとする。本来なら天体望遠鏡の指向している方向とドーム内面の交わる位置ｇにその天体とそれを含む星座絵が投映されているのが理想である。しかしその方向にはスリット５が扉を開けているため、ここにはビデオプロジェクター７からの画像は投映されていない。このため投映された天体および星座絵の画像をＨ・Ｈ’のように水平に回転して動かしたり、あるいは天頂付近にある天体の場合にはＪまたはＫのように画像を傾けたりしながら、スリットＳの外のドーム内面に写し、観察者に解説を行う機能を設けてもよい。この画像の移動は画像を生成するコンピューター８によって画像を処理し、投映するものである。

１ ドーム
２ 基台
５ スリット
６ 天体望遠鏡
７ ビデオプロジェクター

Claims (7)

1. ドームの基台中央に設置された天体望遠鏡により、基台に対し回転するドームに開口されたスリットを通して天空を観測することを可能とするとともに、ドーム設置点から観察した現実の星空の日周運動と同期して日周運動する天体または星座絵または天体と星座絵の画像をコンピュータにより生成してビデオプロジェクターによりドーム内面に投映する天体観測施設において、ドーム内のスリットの反対側の方角に取り付けられたビデオプロジェクターから画像をスリット方向に投映することにより天体望遠鏡の影をスリット方向に生じさせるとともに、ドームの回転に従って変化するビデオプロジェクターの投映方向の方位角度データをコンピュータに送出して、ドーム設置点から観察した現実の星空の日周運動と同期して日周運動する天体または星座絵または天体と星座絵の画像を生成するにあたり上記方位角度データも参照することを特徴とする天体観測施設。
2. ドームの回転に従って変化するビデオプロジェクターの投映方向の方位角度データはドームの回転角を検出することにより得る請求項１記載の天体観測施設。
3. 画像を生成するコンピューターは基台側に設置し、回転するドームに取り付けられたビデオプロジェクターに、上記コンピューターからレーザー光や赤外線を含む光、あるいは電波によってワイヤレスなデータ通信により画像および制御信号を送る請求項１または２記載の天体観測施設。
4. 画像を生成するコンピューターは基台側に設置し、回転するドームに取り付けられたビデオプロジェクターに、上記コンピューターから有線によるデータ通信により画像および制御信号を送る請求項１または２記載の天体観測施設。
5. 画像を生成するコンピューターは回転するドーム側にビデオプロジェクターとともに設置し、上記コンピューターと操作者問でデータ通信を行う請求項１または２記載の天体観測施設。
6. 回転するドーム側に設けられた機器への電源供給手段として、ドーム全周に設けられたトロリーを用いた請求項１から５のいずれかに記載の天体観測施設。
7. 回転するドーム側に設けられた機器への電源供給手段として、ドームに設けられた蓄電池を用いた請求項１から５のいずれかに記載の天体観測施設。

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