JP6644472B2 - 星空投影装置，星空投影システムおよび星空投影方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドームスクリーン，天井，壁などに星空を投影する、プラネタリウム装置を構成する星空投影装置，星空投影システムおよび星空投影方法に関する。

従来の光学式プラネタリウムでは、強い光源の光を、遮光性の基材に恒星に相当する透過孔を有する恒星原板に通し、投影レンズでドームスクリーン内に拡大投影する、投影ユニットによってリアルな星空を映し出していた。
光学式プラネタリウムは、従来はドーム状の天井の全面に星空を映し出すため、複数の投影ユニットを有し、天球を複数に分割して投影し、一つのつながった星空のように見せると同時に、この投影ユニットを複数有する投影機全体を回転させることにより、日時や場所の変化も再現する方法が主流であった。

近年は、単一の投影ユニットを有し、天井のみに星空を投影するものや、この際、恒星原板を光軸より偏芯させたうえでこれを回転させ、日周運動を再現して見せるものも存在している（特許文献１）。これらによれば、低価格で家庭等でも簡易的に美しい星空を鑑賞することが可能になっている（特許文献３）。
これら恒星原板を用いた光学式プラネタリウムでは、精密加工により恒星原板の精細度をきわめて高めることにより美しい星空を投影できるという特徴を有する。しかしながら、一方で恒星原板は固定したパターンであるため、その中の任意の星だけ表示したり、隠したりすることができない。

満天の星空を投影したいだけであればこれでも十分である。実際のプラネタリウム上映では、美しい星空に重ねて雲や地形などの前景を、スライド映写機やビデオプロジェクタを使って投影し、臨場感を出す演出が頻繁に行われている。
しかしながらこれらの演出では、映像に星空が重なる部分でも星が投影されてしまうため、前景に星が透けて投影されてしまい、観客に不自然な印象を与えてしまう。
この課題を解決するために、恒星原板を含む投影光路中に任意の透過パターンを得る電気光学効果を有する素子を挿入して星空の任意の範囲を遮光する技術が提案されている（特許文献２）。

しかしながら投影光路中に電子光学素子を挿入する場合、たとえばＥＣＤ（電気光学素子）では、遮光部の遮光性が十分ではなく、応答速度も遅いために実用上は不便である。しかも恒星原板は概ね５０ｍｍ以上の寸法で設計されることがほとんどであり、これに相当するサイズのものは実際には入手が難しく、市場規模の限られたプラネタリウム投影機での実施は困難である。
一方、液晶パネルやＤＭＤ素子等は、プロジェクタ用に多様なものが市販されているが、パネルのサイズが小さすぎ、特許文献２の形態での実施は困難である。

近年ではコンピュータグラフィックスとビデオプロジェクタを用いたディジタルプラネタリウムが活用され、演出上の一切の制限はなくなっている。しかしながら、ビデオプロジェクタによる解像度は精密加工により製造された恒星原板を用いる光学式プラネタリウムのそれには遠く及ばず、ディジタルプラネタリウムのみを用いて、この問題を解決できるものではない。

高精細な星空と映像の重なりの不自然さを解消するために、ビデオプロジェクタを用いたディジタル投影装置で所定より暗い星を投影し、光学式プラネタリウムでは所定より明るい星を投影することにより星空を完成させると同時に、光学式プラネタリウムで投影される明るい星を個別にオンオフ可能な構成とする装置が提案され、著しい効果を上げているが、このためには高精細のディジタル投影装置と、これらから投影される星像がドームスクリーン上の正しい位置に再現され、光学式プラネタリウムから投影される星像との位置関係を正しく維持するために緻密な設置調整が必要である。また、特別な設置作業と保守が必要となってコストも高くなるという課題があった。

特許第５１０５９１７号公報 特開平１０−１２３９３９号公報 特開２００６−３０８７８５号公報

このように、星空と前景を同時に表示する場合等、任意の範囲の星を消したり減光させることが難しいため、演出の不自然を生じていた。また、この課題を解決するために光学式投影機とディジタル投影機を併用する場合、高価となって設置調整も面倒なものとなり、手軽に設置して運用することは困難であった。

本発明は、以上の従来技術の問題点を解消する星空投影装置を実現するもので、その目的は、複数の画素を有する画像素子と、画像素子を照明する光源と、この光源の光で画像素子を照明する照明光学系と、照明光学系により照明された画像素子の像を恒星原板面に結像させる結像光学系を有し、恒星原板上の照度分布を可変可能とすることにより、任意の範囲の星を消したり減光させたりすることができるようにした星空投影装置，星空投影システムおよび星空投影方法を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明による請求項１記載の星空投影装置は、遮光性の基材に恒星に相当する透過孔パターンを有する恒星原板と、複数の画素を有し、各画素毎に独立制御して光をオン，オフさせるＤＭＤ素子と、前記ＤＭＤ素子を照明する光源と、前記光源の光で前記ＤＭＤ素子を照明する照明光学系と、前記ＤＭＤ素子の前面と前記恒星原板の前面との間に共役関係を形成するレンズを有することにより、前記照明光学系により照明された前記ＤＭＤ素子の像を拡大して前記恒星原板面に結像させる結像光学系と、前記結像光学系に対して可動である前記恒星原板の位置情報を参照して前記ＤＭＤ素子に与える信号を制御する制御回路と、を備え、前記恒星原板上の照度分布を可変可能に構成し、星空の任意の範囲を表示，消去，または強調を行うことを特徴とする。
本発明による請求項２記載の星空投影装置は、遮光性の基材に恒星に相当する透過孔パターンを有する恒星原板と、複数の画素を有し、各画素毎に独立制御して光をオン，オフさせる液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する光源と、前記光源の光で前記液晶パネルを照明する照明光学系と、前記液晶パネルと前記恒星原板の前面との間に共役関係を形成するレンズを有することにより、前記照明光学系により照明された前記液晶パネルの像を拡大して前記恒星原板面に結像させる結像光学系と、前記結像光学系に対して可動である前記恒星原板の位置情報を参照して前記液晶パネルに所定の偏光を照射し制御する制御回路と、を備え、前記恒星原板上の照度分布を可変可能に構成し、星空の任意の範囲を表示，消去，または強調を行うことを特徴とする。
本発明による請求項３記載の星空投影装置は、請求項１または２記載の星空投影装置において、前記恒星原板の回転軸と投影光学系の光軸とは一定の距離がずれた位置に設定され、ドームスクリーンに投影される星空の移り変わりを実現することを特徴とする。
本発明による請求項４記載の星空投影システムは、請求項２記載の星空投影装置において、前記液晶パネルは透過型液晶パネルまたは反射液晶パネルを使用したことを特徴とする。
すなわち、制御回路は、ユーザの操作により星空の所定の位置に複数の恒星など（太陽の天体など）をそれぞれ独立に表示し、特定の恒星などを独立して消去し、さらに特定の恒星などを明るくして強調するように動作する。
本発明による請求項５記載の星空投影システムは、請求項１，２，３または４記載の星空投影装置を単独で用いて、星空を投影することを
特徴とする。
本発明による請求項６記載の星空投影システムは、請求項１，２，３または４記載の星空投影装置を複数用いて、恒星を分割して投影し星空を完成させることを特徴とする。
本発明による請求項７記載の星空投影システムは、請求項１，２，３または４記載の星空投影装置に、ディジタル映像投影装置を併設し、前記ディジタル映像投影装置の映像に合わせて画像素子を制御する画像素子制御回路を有し、映像との重なり部分の星空をマスクすることを特徴とする。
本発明による請求項８記載の星空投影方法は、投影レンズ光学系に、輝星の明るさを個別に制御する画像素子を挿入してドームスクリーンに星空を投影する星空投影システムにおける星空投影方法であって、星空を投影するための映像信号を加工して投影画像範囲内の星空のみを投影する領域を透明部分として抽出してマスク映像信号を生成するマスク映像信号生成ステップと、前記抽出した透明部分の領域とディジタル映像中の星空を表示する領域とのズレを補正して一致させる補正済マスク映像信号を生成する補正済マスク映像信号生成ステップと、前記補正済マスク映像信号により画像素子を駆動する画像素子駆動ステップと、からなり、星空投影装置とディジタル映像投影装置の両者からの投影画像の投影レンズの位置の差によるパララックスを補正するため、座標変換して補正することによって、星空投影装置から投影される星の位置と前記ディジタル映像投影装置上の座標の相関をとり、星空投影装置から投影される輝星を含む各恒星をドームスクリーンに投影することを特徴とする。
本発明による請求項９記載の星空投影方法は、請求項８記載の星空投影方法において、前記画像素子はＤＭＤ素子または液晶パネルであることを特徴とする。
本発明による請求項１０記載の星空投影方法は、請求項８または９記載の星空投影方法において、前記星空投影装置は光学式星空投影機であり、前記ディジタル映像投影装置はビデオプロジェクタであることを特徴とする。
本発明による請求項１１記載の星空投影方法は、請求項１０記載の星空投影方法において、前記ビデオプロジェクタは、映像信号を投影するビデオプロジェクタを構成する本体に、結像補助レンズ，コンデンサレンズおよび恒星原板を配列し、該恒星原板から出射される投影画像を投影することを特徴とする。
本発明による請求項１２記載の星空投影方法は、請求項１０記載の星空投影方法において、前記光学式星空投影機は、星空を投影する光学レンズ系の光軸に対し恒星原板を偏芯させて回転させ、日周運動する星空を実現することを特徴とする。

上記構成によれば、星空投影装置および星空投影システムは、恒星原板上の照度分布を可変可能となり、任意の範囲の星を消したり減光させたりすることができるようになる。したがって、恒星単位でその光度を調整して明るさを増大させたり、減少させたりすることができ、自然な演出効果を得ることができる。
また、星空投影システムは、星空と前景を同時に表示する場合等、前景の位置と重なる恒星は消し、例えば林の木々の間から星空が見える場合には、木の葉の揺れに応じて星が見え隠れする効果を演出することができ、星の明るさでも僅かに透過させる前景（雲などの自然現象など）が存在する場合には、その程度に応じて減光して自然に近い星空を実現することが可能である。

本発明による星空投影装置を構成する投影ユニットの実施の形態を示す図で、複数の画素を有する画像素子としてＤＭＤ素子を用いた例である。 ＤＭＤ素子面と恒星原板面が共役関係にあることを説明するための図である。 本発明による星空投影装置を構成する投影ユニットの他の実施の形態を示す図で、複数の画素を有する画像素子として透過形液晶パネルを利用した例である。 図１の投影ユニットの単一の光学系を用いて星空を投影する簡易プラネタリウム装置の構成例を説明するための図である。 本発明による投影ユニットとビデオプロジェクタを併用して構成した複合形プラネタリウムの実施の形態を示す図である。 図３に示す投影ユニットを既製品ビデオプロジェクタに使用した実施の形態を示す図である。 ビデオプロジェクタで投影される映像の例を示す図で、高層ビル群の間から見える夜空を示している。 図７の空の部分だけを抽出した映像であるマスク映像の例を示す図である。 恒星原板上の照明範囲を説明するための図で、恒星原板上の投影範囲の部分だけに光が照射されている状態を示している。 光学式星空投影機とビデオプロジェクタの両者の投影像の位置関係を補正するための映像信号処理の流れを説明するための図である。 ランダムノイズ状の映像をＤＭＤ素子に送り入力する映像パターンの一例を示す図である。

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、本発明による星空投影装置を構成する投影ユニットの実施の形態を示す図で、複数の画素を有する画像素子としてＤＭＤ素子を利用した例である。
ＤＭＤ素子３ａは公知のプロジェクタ用の画像素子であり、多数の、個別に角度を電気的に制御可能とした微細反射鏡を格子状に配置した素子である。一つの微細反射鏡の寸法は概ね１０μｍ程度であり、それぞれの角度が電気的な制御により、±１０°程度の範囲で可変可能となる機能を有している。

光源１から出射した光は、集光レンズ２によりＤＭＤ素子３ａの表面に集光される。ＤＭＤ素子３ａは、マイクロミラーデバイスとも呼ばれ、多数の微細な反射鏡の集合体であり、この反射鏡が電気信号により個別に角度を制御できる構成である。
このＤＭＤ素子３ａの反射鏡は、オン方向とオフ方向で大凡４０°ほど角度が変わる。この時、ＤＭＤ素子３ａの反射鏡がオン方向の時に反射された光はちょうど結像レンズ４を通してコンデンサレンズ５、恒星原板６に入射する。一方、ＤＭＤ素子３ａの反射鏡がオフ方向の場合は反射光は結像レンズを通らずに別の方向に散逸してしまい、あるいは然るべき光吸収素材などにより吸収される。

この時、結像レンズ４が、ＤＭＤ素子３ａ面と恒星原板６面の間で共役関係であるとき、図２に示すように、ＤＭＤ素子３ａの像８が恒星原板６に結像する。ＤＭＤ素子３ａの像８は恒星原板６の有効範囲を覆っている。この際、ＤＭＤ素子３ａの任意の画素のオンオフにより、恒星原板６面の任意の範囲の照明がオンオフされることになる。
結像レンズ４がＤＭＤ素子３ａを所定の倍率に拡大して恒星原板６面に結像させることによって、ＤＭＤ素子３ａのサイズに制限されず恒星原板６は大サイズのものを用いることができる。
恒星原板６を通過した光は、在来の投影ユニットと同じように投影レンズ７によってドームスクリーンなどの投影面に投射され、星空を映し出すことができる。

図３は本発明による星空投影装置を構成する投影ユニットの他の実施の形態を示す図で、複数の画素を有する画像素子として透過形液晶パネルを利用した例である。
液晶パネルとして、プロジェクタ用に適した高温ポリシリコン透過形液晶パネルを用いるのがよい。透過液晶パネル１３は透過形素子であり、個別の画素に相当する液晶素子の偏光特性を電気的に制御可能となっている。これに所定の偏光を照射すると、液晶素子の偏光特性の変化により透過する光量が変化する構成となっている。
この液晶素子を用いた実施原理は、ＤＭＤ素子３ａのものとほぼ同様であるが、透過素子であるため、光軸は一直線となっている。
光源１１，集光レンズ１２，結像レンズ１４，コンデンサレンズ１５，恒星原板１６および投影レンズ１７は、図１の光源１，集光レンズ２，結像レンズ４，コンデンサレンズ５，恒星原板６および投影レンズ７にそれぞれ対応し、その構成は同じである。

透過液晶パネル１３は、図１のＤＭＤ素子と同様の役目を果たす。現実には透過液晶パネル１３は偏光素子であるから前後には偏光板ないし偏光ビームスプリッタが必要となるが、これらについては公知であるから本図では省いている。
実施の形態として図示はしていないが、反射形液晶パネル（Ｌ−ＣＯＳ）素子を使った場合でも同様の実施は可能である。Ｌ−ＣＯＳ素子を使用する場合の実施構成は、ＤＭＤ素子の使用例に準じる。
また、この実施の形態では、画像素子を単体で用いた例を示しているが、ＤＭＤ素子や液晶パネルを用いた既製品のプロジェクタを応用して図１，図３に示すような実施の形態に相当するような構成をした場合でも、画像素子の像を恒星原板に結像させる原理である以上、本発明の範疇に含まれるのはもちろんである。

図６は、図３に示す投影ユニットを既製品ビデオプロジェクタに使用した実施の形態を示す図である。
既製品ビデオプロジェクタ３４から出射した投影光は、プロジェクタ自体の投影レンズ３４ａおよび結像補助レンズ３４ｂにより、コンデンサレンズ３５を通して恒星原板３６上に結像する。恒星原板３６を通過した光は投影レンズ３８を通じてドームスクリーンや天井に星空を投影する。既製品ビデオプロジェクタ３４に入力する映像信号により、恒星原板３６の任意の範囲のみを投影することが可能である。
このような投影ユニットを複数組み合わせて従来の通り恒星投影機に組み込むことにより、任意の範囲の星空を点灯させたり、消灯させたりすることができる星空投影システムを構成することができる。

図４は、図１の投影ユニットの単一の光学系を用いて星空を投影する簡易プラネタリウム装置の構成例を説明するための図である。
光源１を出た光が集光レンズ２によりＤＭＤ素子３ａに集光される。ＤＭＤ素子３ａで反射された光は、ＤＭＤ素子３ａのミラーがオン状態の角度のときに、結像レンズ４の方向に反射光が向かう構成となっており、なおかつＤＭＤ素子３ａと恒星原板６ａが共役関係であるから、ＤＭＤ素子３ａ上の任意画素３ｂを反射した光は、光路１８に沿って結像レンズ４により、恒星原板６ａ上の所定位置１９に像を結ぶ。このようなＤＭＤ素子３ａの構造および機能により、ＤＭＤ素子３ａの各画素のオンオフにより恒星原板６ａ上の任意の範囲（この例では所定位置１９の範囲内）にのみ光源の光を導くことができる。

恒星原板６ａは、外周に歯車９ａを有する円環９に支持されており、回転軸２１を中心に回転可能に構成されている。歯車９ａはモータ１０の出力軸の歯車１０ａに噛合し、図示しない制御回路の制御の下、モータ１０を駆動することにより、モータ１０の回転出力は歯車１０ａを介して円環９に伝達される。恒星原板６ａは回転軸２１を中心に任意の速度で任意の角度位置にもたらされる。回転軸２１は光軸２２に対し、投影可能範囲である所定位置１９範囲内の、一定の距離ずれた位置に設定されているため、モータ１０の回転制御により恒星原板６ａ上の投影すべき星空が所定位置１９に移動して、あたかも星座早見盤のような動きを実現することができる。このような恒星原板６ａの回転機構部の構成および制御により投影レンズ７を通じて天井またはドームに投影される星空は日周運動のような移り変わりを実現することができる。
この原理および詳細は特許文献３に記載されている。

上記簡易プラネタリウム装置において例えば特定の星を表示する場合の制御方法について説明する。
恒星原板６ａ上の特定の恒星の位置は当然既知であるから、特定の恒星の位置と回転角が与えられることにより、当該恒星に相当するＤＭＤ素子の位置は、図示しない座標変換回路などの座標変換処理により容易に求めることができる。故に、図５の光学式星空投影機２６に内蔵させた画像素子制御回路２５に相当する、図４の図示しない画像素子制御回路によって、この範囲のＤＭＤ素子のみをオンにすれば、当該恒星を表示しそれ以外の範囲は遮光することができる。

図５は、本発明による投影ユニットとビデオプロジェクタを併用して構成した複合形プラネタリウムの実施の形態を示す図である。
天井方向に向けて設置したビデオプロジェクタ３７の映像と、光学式星空投影機２６による星空をドームスクリーンもしくは天井で重ね合わせて投影するものである。
ビデオプロジェクタ３７は、魚眼レンズ３８ａが装着されており、映像再生装置３２から映像ケーブル２３を通じて映像信号が入力され、ドームスクリーンもしくは天井の全域に映像を投影することができる。例えばビデオプロジェクタ３７から投影される映像が超高層ビル街の夜空の映像であった場合、ドームスクリーンもしくは天井には図７のような超高層ビル街の夜景の投影画像３９がその場で観察するような様子で再現される。

図８は、図７の空の部分だけを抽出した映像であるマスク映像の例を示す図である。
図７の映像に予め処理しておくか、またはリアルタイムで処理を施して、空の部分だけを抽出した映像で、これをマスク映像と呼ぶことにする。図８のマスク映像４０の白い部分４１は空に相当する透明範囲である。
マスク映像４０を形成する処理は映像再生装置３２で行われる。
映像再生装置３２から出力される映像信号は、映像ケーブル２４を通じて光学式星空投影機２６内の画像素子制御回路２５に入力し、画像素子であるＤＭＤ素子３ａがこのマスク映像信号に従って、恒星原板上の照明範囲を制御する。

図９は、恒星原板上の照明範囲を説明するための図で、恒星原板上の投影範囲の部分だけに光が照射されている状態を示している。
恒星原板４６上の投影範囲４７の部分だけ光が当たることになる。従ってこの投影範囲４７だけの星が投影され、それ以外の星は投影されないことになる。

図１０は、光学式星空投影機とビデオプロジェクタの両者の投影像の位置関係を補正するための映像信号処理の流れを説明するための図である。
光学式星空投影機とビデオプロジェクタの両者からの投影画像の位置関係は、投影レンズの位置の差によりパララックスが生じることになる。しかしながら座標変換により補正することで、光学式星空投影機の投影ユニットから投影される星の位置とビデオプロジェクタ上の座標の相関がとれる関係にする。

映像処理装置３２ａが出力する映像信号は映像ケーブル２３を介してビデオプロジェクタ３７に送られると同時に透明部抽出装置３２ｂで透明部分のみを白としたマスク映像信号に変換される。マスク映像信号が視差補正装置３２ｃによって変形修正されて、補正済みマスク映像信号となる。補正済みマスク映像信号はＤＭＤ駆動装置２６ａを介してＤＭＤ素子３ａを駆動する。従って、ビデオプロジェクタから投影される超高層ビル街などの前景に重ならない空の範囲のみに星を投影することができ、結果的に前景と調和した美しい星空を再現することができる。この実施の形態では視差補正は光学式星空投影機側の映像信号に対して行ったが、ビデオプロジェクタ３７に送る映像信号に対して視差補正を行ってももちろんよい。
また、映像再生装置３２に透明部抽出装置３２ｂおよび視差補正装置３２ｃを設け、光学式星空投影機２６にＤＭＤ駆動装置２６ａを設けた例を示したが、透明部抽出装置３２ｂ，視差補正装置３２ｃおよびＤＭＤ駆動装置２６ａは映像再生装置３２または光学式星空投影機２６に限らず、他の機器や映像再生装置３２または光学式星空投影機２６に外付で設けることも可能である。
ビデオプロジェクタ３７に送る映像信号に視差補正を行う場合には、ビデオプロジェクタ３７側に透明部抽出装置３２ｂおよび視差補正装置３２ｃを設けることも可能である。

以上のマスク映像４０（図８参照）は、超高層ビル群によって星空が見えない部分と星空が見える部分が明確に別れている場合を想定してマスク映像の透明範囲と超高層ビル群で隠された遮蔽部分を境界としているが、例えば、木立が多数存在する林の部分が背景の多くを占め、その中に星空が見える微小面積部分が多数存在し、風などの影響により微小面積部分の位置がずれる場合、多数の微小面積部分にも画像素子制御による恒星のオンオフにより、見えたり、見えなかったりする演出効果をもたらすのは上記マスク映像の作り方では難しい点がある。
そこで、星空と木立が存在する部分の重なりあった部分について、微小面積部分を透明範囲とし、その透明範囲が時系列的に僅かに左右に動くようにして、風の動きを想定してある時間では恒星が存在する部分の星空が見えるように制御することにより、一層リアルな星空を実現できる。

上記演出をもたらすためにはマスク映像の例えば林部分と重なった部分に、微小面積部分を透明範囲とするマスク映像をつくり、さらにその微小面積部分が動いたマスク映像をつくる。木立の画像部分に動きがある、ビデオプロジェクタによる画像が、風の影響によって時系列的に変動することに対応して、それに対応したマスク映像に順次切り換える処理をする透明部抽出装置および視差補正装置を作れば、星空の表現に画像素子で恒星をオンオフ制御する回路ならではの装置を構成することができる。

図１１は、ランダムノイズ状の映像をＤＭＤ素子に送り入力する映像パターンの一例を示す図である。
このようなランダムノイズで、各画素の輝度がランダムに変化すれば、恒星原板上の星も細かい範囲でランダムに輝度が変動することになる。これにより、個別の星が任意に瞬く効果が得られることになる。加えて瞬きのパターンはディジタル映像で生成されるので、またたきの強度を変えることも自在であり、夜空の天頂付近と地平線付近でのまたたきの強度を変えることも可能である。よって、すべての星が自然に瞬く光学式プラネタリウムが実現できることになる。
本発明によれば、任意の範囲をきめ細かく遮光でき、映像と調和した星空を投影できる光学式プラネタリウムを実現できる。

ドームスクリーンや天井などに星空を投影するプラネタリウム装置を構成する星空投影装置，星空投影システムおよび星空投影方法である。

１，１１ 光源
２，１２ 集光レンズ
３ａ ＤＭＤ素子
３ｂ 任意画素
４，１４ 結像レンズ
５，１５，３５ コンデンサレンズ
６，６ａ，１６，３６，４６ 恒星原板
７，１７，３４ａ，３８ 投影レンズ
８ ＤＭＤ素子の像
９ 円環
９ａ，１０ａ 歯車
１０ モータ
１３ 透過液晶パネル
１７ 投影範囲
１８ 光路
１９ 所定位置
２１ 回転軸
２２ 光軸
２３，２４，３３ 映像ケーブル
２５ 画像素子制御回路
２６ 光学式星空投影機
３２ 映像再生装置
３４，３７ ビデオプロジェクタ
３４ｂ 結像補助レンズ
３９ ビデオプロジェクタの投影画像
４０ マスク映像
４１ 空に相当する透明範囲
４２ ランダムノイズ状の映像パターン
４７ 恒星原板上の投影範囲

Claims (12)

1. 遮光性の基材に恒星に相当する透過孔パターンを有する恒星原板と、
   複数の画素を有し、各画素毎に独立制御して光をオン，オフさせるＤＭＤ素子と、
   前記ＤＭＤ素子を照明する光源と、
   前記光源の光で前記ＤＭＤ素子を照明する照明光学系と、
   前記ＤＭＤ素子の前面と前記恒星原板の前面との間に共役関係を形成するレンズを有することにより、前記照明光学系により照明された前記ＤＭＤ素子の像を拡大して前記恒星原板面に結像させる結像光学系と、
   前記結像光学系に対して可動である前記恒星原板の位置情報を参照して前記ＤＭＤ素子に与える信号を制御する制御回路と、を備え、
   前記恒星原板上の照度分布を可変可能に構成し、星空の任意の範囲を表示，消去，または強調を行うことを特徴とする星空投影装置。
2. 遮光性の基材に恒星に相当する透過孔パターンを有する恒星原板と、
   複数の画素を有し、各画素毎に独立制御して光をオン，オフさせる液晶パネルと、
   前記液晶パネルを照明する光源と、
   前記光源の光で前記液晶パネルを照明する照明光学系と、
   前記液晶パネルと前記恒星原板の前面との間に共役関係を形成するレンズを有することにより、前記照明光学系により照明された前記液晶パネルの像を拡大して前記恒星原板面に結像させる結像光学系と、
   前記結像光学系に対して可動である前記恒星原板の位置情報を参照して前記液晶パネルに所定の偏光を照射し制御する制御回路と、を備え、
   前記恒星原板上の照度分布を可変可能に構成し、星空の任意の範囲を表示，消去，または強調を行うことを特徴とする星空投影装置。
3. 前記恒星原板の回転軸と投影光学系の光軸とは一定の距離がずれた位置に設定され、ドームスクリーンに投影される星空の移り変わりを実現することを特徴とする請求項１または２記載の星空投影装置。
4. 前記液晶パネルは透過型液晶パネルまたは反射液晶パネルを使用したことを特徴とする請求項２記載の星空投影装置。
5. 請求項１，２，３または４記載の星空投影装置を単独で用いて、星空を投影することを
   特徴とする星空投影システム。
6. 請求項１，２，３または４記載の星空投影装置を複数用いて、恒星を分割して投影し星空を完成させることを特徴とする星空投影システム。
7. 請求項１，２，３または４記載の星空投影装置に、ディジタル映像投影装置を併設し、前記ディジタル映像投影装置の映像に合わせて画像素子を制御する画像素子制御回路を有し、
   映像との重なり部分の星空をマスクすることを特徴とする星空投影システム。
8. 投影レンズ光学系に、輝星の明るさを個別に制御する画像素子を挿入してドームスクリーンに星空を投影する星空投影システムにおける星空投影方法であって、
   星空を投影するための映像信号を加工して投影画像範囲内の星空のみを投影する領域を透明部分として抽出してマスク映像信号を生成するマスク映像信号生成ステップと、
   前記抽出した透明部分の領域とディジタル映像中の星空を表示する領域とのズレを補正して一致させる補正済マスク映像信号を生成する補正済マスク映像信号生成ステップと、
   前記補正済マスク映像信号により画像素子を駆動する画像素子駆動ステップと、からなり、
   星空投影装置とディジタル映像投影装置の両者からの投影画像の投影レンズの位置の差によるパララックスを補正するため、座標変換して補正することによって、星空投影装置から投影される星の位置と前記ディジタル映像投影装置上の座標の相関をとり、星空投影装置から投影される輝星を含む各恒星をドームスクリーンに投影することを特徴とする星空投影方法。
9. 前記画像素子はＤＭＤ素子または液晶パネルであることを特徴とする請求項８記載の星空投影方法。
10. 前記星空投影装置は光学式星空投影機であり、
    前記ディジタル映像投影装置はビデオプロジェクタであることを特徴とする請求項８ま
    たは９記載の星空投影方法。
11. 前記ビデオプロジェクタは、映像信号を投影するビデオプロジェクタを構成する本体に、結像補助レンズ，コンデンサレンズおよび恒星原板を配列し、該恒星原板から出射される投影画像を投影することを特徴とする請求項１０記載の星空投影方法。
12. 前記光学式星空投影機は、星空を投影する光学レンズ系の光軸に対し恒星原板を偏芯させて回転させ、日周運動する星空を実現することを特徴とする請求項１０記載の星空投影方法。