JP6666616B2 - Combined planetarium system, individual optical astronomical projector and astronomical projection method - Google Patents
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Description
本発明は、ドーム状スクリーンの所定の座標に点状の天体像を投影する個別光学式天体投影機を有する複合型プラネタリウムシステム，複合型プラネタリウムシステムを構築するための個別光学式天体投影機および複数の個別光学式天体投影機の中からそれぞれの天体を投影する個別光学式天体投影機を選択し割り当てる天体投影方法に関する。 The present invention relates to a combined planetarium system having an individual optical astronomical projector for projecting a point-like astronomical image onto predetermined coordinates of a dome-shaped screen, an individual optical astronomical projector for constructing a combined planetarium system, and a plurality of the same. The present invention relates to an astronomical projection method for selecting and assigning an individual optical astronomical projector for projecting each astronomical object from among the individual optical astronomical projectors.
（在来の惑星投影機）
従来の光学式プラネタリウムでは、ドームスクリーンの中心に設置した恒星投影機から、あらかじめ恒星の配置に合せて微細な孔パターンを有する恒星原板を用いて多数の恒星を投影していた。高精細な星空を投影可能であり、投影機が有する回転軸を回転させることにより任意の日時や地球上での任意の位置での星空を再現することも可能である。しかし恒星の配置が固定された恒星原板によって固定されているため、視点を恒星間空間で変えたり、長年月の変化に伴う固有運動等を再現することはできなかった。
またドーム中心に光学式恒星投影機を設置しなければならず、客席スペースを制限するほか、投影中の視界を妨げる要因にもなっていた。
(Conventional planetary projector)
In a conventional optical planetarium, a large number of stars are projected from a star projector installed at the center of a dome screen using a star original plate having a fine hole pattern in advance according to the arrangement of the stars. A high-definition starry sky can be projected, and a starry sky at an arbitrary date and time or an arbitrary position on the earth can be reproduced by rotating a rotation axis of the projector. However, since the arrangement of the stars was fixed by the fixed stellar originals, it was not possible to change the viewpoint in interstellar space or to reproduce the eigenmotion associated with the change of the moon for many years.
In addition, an optical stellar projector had to be installed at the center of the dome, which restricted the seating space and hindered visibility during projection.
また、単一もしくは複数のプロジェクタを使って、コンピュータによりリアルタイムで生成した星空の画像を投影するディジタルプラネタリウムでは、これら光学式プラネタリウムのような機能の制限はないが、ディジタル映像には単位面積あたりの輝度の制限があり、特に明るい星を鮮明かつリアルに投影することができず、結果的に星空のリアリティが十分なものではなかった。 In addition, digital planetariums that use a single or multiple projectors to project a real-time image of the starry sky generated by a computer in real time do not have the functional limitations of these optical planetariums. Due to the limitation of brightness, particularly bright stars could not be projected clearly and realistically, and consequently the starry sky was not sufficiently realistic.
光学式プラネタリウムとディジタル投影技術を用いたディジタルプラネタリウムを併用する複合型プラネタリウムが多数提案され運用されているが、これは光学式プラネタリウムの星空にディジタル投影により補助的な星座線や星座絵などを重ねて投影するにはきわめて有用であるものの、星空自体を精細さを有したままディジタルプラネタリウムのような自在度をもって再現できるものではなく、両者の欠点を補う事はできなかった。また、ディジタル投影による雲や建物などの前景と光学式プラネタリウムによる恒星を同時に投影した場合、この両者が重なり合ってしまい、本来は見えないはずの前景に重なる部分にまで星が投影されてしまい不自然な印象を持たせてしまう問題点があった。 A number of combined planetariums that use an optical planetarium and a digital planetarium using digital projection technology have been proposed and operated, but this involves overlaying auxiliary constellation lines and constellation pictures by digital projection on the starry sky of the optical planetarium. Although it is extremely useful for projection, it cannot reproduce the starry sky itself with the flexibility of a digital planetarium while maintaining its fineness, and could not compensate for the disadvantages of both. Also, when simultaneously projecting the foreground of clouds and buildings by digital projection and the stars by the optical planetarium, the two will overlap, and the stars will be projected to the part that overlaps the foreground which should not be visible, and it will be unnatural. There was a problem that gave a strange impression.
一方、光学式投影機にて所定より明るい恒星を投影し、ディジタル投影により所定より暗い星を投影する複合プラネタリウムが特許文献１で提案されている。この方式によれば、明るい恒星を光学式で投影することにより明るく鮮明に再現することが可能であり、かつ明るい恒星の数は限られていることからそれらを個別にオンオフすることが容易であり、なおかつ暗い星は景色と共にディジタル投影されるから個別にオンオフすることが可能であり、結果的に星空のリアルさを有しながら、ディジタル投影により前景を同時に投影しても、前景に重なる恒星を消すことができるので、前景と共にきわめてリアルな星空を再現可能である。
しかしこの方式でも、従来の光学式プラネタリウムと同様、投影機をドーム中心に設置しなければならないこと、また明るい恒星の配置は光学式投影機によって固定されているために自在に動かす事が難しく、ディジタルプラネタリウムのみで恒星を再現するときのように、視点を恒星間空間の中で移動させたり、長年月の変化による固有運動を再現するまではできないでいた。
On the other hand,
However, even with this method, as with the conventional optical planetarium, the projector must be installed at the center of the dome, and the arrangement of bright stars is difficult to move freely because it is fixed by the optical projector, As in the case of reproducing stars with only a digital planetarium, it was not possible to move the viewpoint in interstellar space or reproduce the characteristic motion due to the change of the moon for many years.
一方、単位光点投映筒を任意の投映方向に制御する手段を有するプラネタリウム投映機をプラネタリウムシステムに組み入れる方式が特許文献２で提案されているが、単位光点投映機はドーム内側に設置しなければならず、特に多数の恒星を再現するために単位光点投映機を多数配置した場合は、ドームスクリーンの中心付近に広いスペースを投映機設置のために確保しなければならないため、客席スペースを大きく制限するものとなる。
または客席との重複を避けてドームの周辺に設置した場合は、投影できない方向があったり、ドームスクリーン面との距離が著しく変化するため像の見え方や動きにきわめて不自然さが伴ったりする欠点があった。
On the other hand,
Or, if it is installed around the dome avoiding the overlap with the audience, some directions may not be projected, or the distance to the dome screen surface may change significantly, resulting in extremely unnatural appearance and movement of the image. There were drawbacks.
このように従来の光学式恒星投影機では、恒星の天球上の座標を変える事ができず、演出上の制限をきたしていた。また、ドーム中心付近に投影機を設置しなければならず、客席スペースを制限し、観客の視界を妨げる要因にもなっていた。また、従来のディジタルプラネタリウムでは、投影可能な単位面積当たりの明るさ、すなわち輝度が制限されるため、特に明るい恒星の再現には不向きで本物の星空のような鮮明な印象を与えることが困難であった。従来の複合式プラネタリウムであっても、恒星の配置を変えることができない点は変わらず、なお、かつ恒星投影機をドーム中心に設置しなければならない問題点も変わらなかった。 As described above, the conventional optical stellar projector cannot change the coordinates of the stellar on the celestial sphere, which limits the production. In addition, a projector must be installed near the center of the dome, which restricts the seating space and hinders the audience's view. In addition, in the conventional digital planetarium, the brightness per unit area that can be projected, that is, the brightness is limited, so it is not suitable for reproducing bright stars in particular, and it is difficult to give a clear impression like a real starry sky. there were. Even with the conventional compound planetarium, the position of the star cannot be changed, and the problem that the star projector must be installed at the center of the dome has not changed.
単位光点投映機を使う方法では、多数の単位光点投映機をドーム中心付近に設置することは客席スペースを大きく制限し、なおかつドーム周辺に設置すると、投影可能な範囲に制限が伴い、ドームスクリーン全面にわたり自然でリアルな星像を再現することが困難であった。 In the method using unit light spot projectors, installing a large number of unit light spot projectors near the center of the dome greatly restricts the seating space, and installing them around the dome limits the area that can be projected. It was difficult to reproduce a natural and realistic star image over the entire screen.
本発明は、上記の課題を解決するために発案されたものである。
すなわち、ドームスクリーン上の所定の範囲内で所定の座標に天体を投影可能な個別天体投影機をドームスクリーン周辺部に複数配置し、それぞれの設置位置に応じて投影可能な範囲内にある明るい天体に割り当てながら、恒星が位置を変えて当該個別光学式天体投影機の投影可能範囲外に脱したならば、別の個別光学式天体投影機に切り替えることにより、ドームスクリーン全面に渡りそれぞれの恒星をリアルに再現可能とする。そして個別光学式天体投影機はドーム周辺部に設置されるので、客席スペースを占有することがなく、なお、かつ天体の座標は任意に設定可能であるから、ディジタルプラネタリウムと併用して、所定より明るい天体を個別天体投影機で、それ以外の天体をディジタルプラネタリウムによって再現したならば、リアルで鮮明な星空のまま、視点を自在に変えることによるそれぞれの天体の位置変化や、長年月の変化による固有運動も再現することができる複合型プラネタリウムシステムを提供するものである。
また、上記複合型プラネタリウムシステムを実現するためにドーム内の周辺部分に設置可能な個別光学式天体投影機を提供するものである。
さらに複合型プラネタリウムシステムを運用するにあたって、複数の個別光学式天体投影機のうち、割り当てられた個別光学式天体投影機に対し、割り当てを動的に変更し、それぞれの天体がドームスクリーン上の座標を変えた場合であっても、特定の個別光学式天体投影機で投影されるよりも、ドームスクリーン上の広い範囲で星空を再現できる複数の個別光学式天体投影機を備える複合型プラネタリウムシステムにおける天体投影方法を提供するものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.
That is, a plurality of individual astronomical projectors capable of projecting astronomical objects at predetermined coordinates within a predetermined range on the dome screen are arranged around the dome screen, and bright astronomical objects within the range that can be projected according to their respective installation positions. If the star changes position and moves out of the projectable range of the individual optical astronomical projector while switching to another individual optical astronomical projector, each star is switched over the entire dome screen by switching to another individual optical astronomical projector. Realistically reproducible. Since the individual optical astronomical projectors are installed around the dome, they do not occupy the seating space, and the coordinates of the celestial bodies can be set arbitrarily. If a bright celestial object is reproduced by an individual astronomical projector and the other celestial objects are reproduced by a digital planetarium, changes in the position of each celestial object by freely changing the viewpoint while maintaining a real and clear starry sky, and changes in the moon for many years An object of the present invention is to provide a hybrid planetarium system capable of reproducing an intrinsic motion.
Another object of the present invention is to provide an individual optical astronomical projector that can be installed at a peripheral portion in a dome in order to realize the composite planetarium system.
Furthermore, when operating the combined planetarium system, the assignment is dynamically changed for the assigned individual optical astronomical projector among the multiple individual optical astronomical projectors, and each celestial body is coordinated on the dome screen. Even in the case where is changed, in a combined planetarium system with multiple individual optical astronomical projectors that can reproduce the starry sky over a wide range on the dome screen rather than projected by a specific individual optical astronomical projector An object projection method is provided.
前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載の複合型プラネタリウムシステムは、ドームスクリーンに星空を投影するプラネタリウムにおいて、前記ドームスクリーンを構成するドームの周辺に配置された複数の個別光学式天体投影機と、前記複数の個別光学式天体投影機に接続された制御装置と、を備え、前記複数の個別光学式天体投影機のそれぞれは、ドームスクリーン上の所定の座標に点状の天体像を投影する機能を有し、それぞれドームスクリーンの投影可能範囲を有し、前記制御装置は、複数の天体を前記ドームスクリーン上に投影するに際して、前記複数の個別光学式天体投影機の中からそれぞれの天体を投影する個別光学式天体投影機を選択して割り当て、かつ、投影中に任意の個別光学式天体投影機の投影可能範囲を天体が外れる場合、他の個別光学式天体投影機に切り替えるように前記割り当てを動的に変更することにより、それぞれの天体がドームスクリーン上の座標を変えた場合であっても、特定の個別光学式天体投影機で投影されるよりも、ドームスクリーン上の広い範囲で星空を再現できる機能を有し、前記制御装置は、複数の前記個別光学式天体投影機のそれぞれの個別光学式天体投影機からドームスクリーン上に投影される天体の座標を所定の値に設定可能で、投影像の明るさやオンオフを制御可能となっており、前記制御装置は、複数の個別光学式天体投影機の設置座標と、複数の天体の座標と、それぞれの天体に個別光学式天体投影機を割り当てる割当情報をそれぞれ記憶する記憶機能と、それぞれの個別光学式天体投影機からそれぞれの天体が投影可能範囲に入っているか否かを判定する判定機能とを有し、前記記憶機能と前記判定機能を用いてそれぞれの天体に個別光学式天体投影機を割り当て割当情報を記憶し、天体のドームスクリーン上の座標の変化に伴い、この割当情報を更新する機能を有することを特徴とする。
本発明による請求項２記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項１記載の発明において、前記制御装置が、それぞれの前記個別光学式天体投影機の設置位置と、天体のドームスクリーン上の座標を参照して、それぞれの天体に割り当てる個別光学式天体投影機を決定することを特徴とする。
本発明による請求項３記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項１または２記載の発明において、プロジェクタによりドームスクリーンに天体を投影するディジタル投影機を併設し、それぞれの天体を、前記個別光学式天体投影機で投影するか、前記ディジタル投影機で投影するかを切り替える切替機能を有することを特徴とする。
本発明による請求項４記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項３記載の発明において、所定の天体を投影する際に、所定の天体の明るさの変化に応じて、前記個別光学式天体投影機と前記ディジタル投影機のいずれかで投影するように切り替えることを特徴とする。
本発明による請求項５記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項３記載の発明において、所定の天体を投影する際に、所定の天体の位置の変化に応じて、前記個別光学式天体投影機と前記ディジタル投影機のいずれかで投影するように切り替えることを特徴とする。
本発明による請求項６記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項１，２，３，４または５記載の発明において、個別光学式天体投影機を使用可能であることを示す使用可能フラグを記憶する記憶部を備え、自動または手動により前記使用可能フラグを変更する機能を有し、使用不能とした個別光学式天体投影機を天体に割り当てないようにして不具合のある個別光学式天体投影機を使用しないことを特徴とする。
本発明による請求項７記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項１または２記載の発明において、固定された投影光学系と、２軸以上の自由度を持つ反射鏡を用いて投影像の位置を制御することにより、投影像をドームスクリーン上の所定の座標に投影可能としたことを特徴とする。
本発明による請求項８記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項７記載の発明において、光源の調光によって、または投影光路中の可動絞り、投影光路中の可動フィルタ、もしくは投影光路中の可変透過率フィルタによって、投影像の輝度を変更可能としたことを特徴とする。
本発明による請求項９記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項７または８記載の発明において、複数の色度の異なる光源の光量バランス、または投影光路中の可動カラーフィルタによって、投影像の色を変更可能としたことを特徴とする。
本発明による請求項１０記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項７，８または９記載の発明において、前記個別光学式天体投影機の光源に、ＬＥＤとレーザダイオードの双方を使用し、双方の光量制御によって、低光量から大光量まで広いダイナミックレンジでの光量変化を実現することを特徴とする。
本発明による請求項１１記載の複合型プラネタリウムシステムは、請求項１記載の発明において、前記個別光学式天体投影機は、光源と、光源に対向してピンホールを有し、該ピンホールを通った点状像を投影する、固定された投影筒と、前記投影筒から出射した点状像を反射する反射手段と、前記反射手段をＸ軸とＹ軸の２軸方向に独立して回転制御する回転制御機構と、を備え、点状像を前記反射手段によってスクリーンの任意の位置に投影することを特徴とする。
本発明による請求項１２記載の天体投影方法は、ドームスクリーンの所定の範囲内に恒星を投影可能な個別光学式天体投影機を複数配置し各個別光学式天体投影機によって複数の天体をドームスクリーンにそれぞれ投影することが可能な天体投影方法であって、高度，方位角によって表現される天体の位置情報を記述するテーブルが制御装置により記憶装置に逐次更新され、高度，方位角が更新された天体の位置情報が地平線上にあるか否かを判断する第１の判断ステップと、前記第１の判断ステップにおいて位置情報が判断された天体が地平線上に存在しない場合、当該天体に割り当てられた個別光学式天体投影機をリリース処理するリリース処理ステップと、天体の明るさが設定値以上であるか否かを判断し、設定値以上の場合、該天体を投影するための割り当てられた個別光学式天体投影機が存在するか否かを判断し、存在するときは割り当てられた個別光学式天体投影機での投影可能範囲内か否かを判断する第２の判断ステップと、前記第２の判断ステップにおいて天体が該天体を投影するための割り当てられた個別光学式天体投影機での投影可能範囲内になかった場合、個別光学式天体投影機に対する該天体の割り当てを、該天体が投影可能範囲内である他の個別光学式天体投影機が存在するときは、当該他の個別光学式天体投影機に切り替えるように変更するアサイン処理ステップと、を含み、前記第１の判断ステップと、前記リリース処理ステップと、前記第２の判断ステップと、前記アサイン処理ステップとを含むプログラムを制御装置により実施することにより、前記テーブルに記述されている天体のうち地平線上に存在し、前記設定値以上の明るさを有し、かつ該天体が投影可能範囲内である個別光学式天体投影機が存在するものは個別光学式天体投影機によって再現し、前記リリース処理は、天体データテーブルに割当投影機番号があった場合、該投影機番号をクリアし、投影機データテーブルに該当する番号の割当天体番号もクリアすることを特徴とする。
本発明による請求項１３記載の天体投影方法は、請求項１２記載の発明において、ある個別光学式天体投影機から他の個別光学式天体投影機に天体が割り当てられる場合、割り当てられる天体を投影する他の個別光学式天体投影機を予約し、他の個別光学式天体投影機が所定の方向に像を向けるための移動時間によるブランクを発生させない処理をプログラム実施による制御装置で行うことを特徴とする。
本発明による請求項１４記載の天体投影方法は、請求項１２又は１３記載の発明において、前記第２の判断ステップにおいて天体が該天体を投影するための割り当てられた個別光学式天体投影機での投影可能範囲内になかった場合、前記アサイン処理ステップにおいて、個別光学式天体投影機に対する天体の割り当てを、該天体が投影可能範囲内である他の個別光学式天体投影機が存在しないときは、プロジェクタにより前記ドームスクリーンに天体を投影するディジタル投影機に切り替えるように変更することを特徴とする請求項１２又は１３記載の複合型プラネタリウムシステムにおける天体投影方法。
To achieve the above object, a combined planetarium system according to
In the combined planetarium system according to the second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, the control device refers to the installation position of each of the individual optical astronomical projectors and the coordinates of the celestial body on the dome screen. Then, an individual optical astronomical projector to be assigned to each astronomical object is determined.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a combined type planetarium system according to the first or second aspect, further comprising a digital projector for projecting an astronomical object onto a dome screen by a projector, wherein each astronomical object is connected to the individual optical astronomical object. It has a switching function of switching between projection by the projector and projection by the digital projector.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the combined planetarium system according to the third aspect, wherein when projecting a predetermined celestial object, the individual optical astronomical projector according to a change in brightness of the predetermined celestial object. And switching to project by any of the digital projectors.
According to a fifth aspect of the present invention, in the composite planetarium system according to the third aspect, when projecting a predetermined celestial object, the individual optical astronomical projector and the individual optical astronomical projector are changed according to a change in the position of the predetermined celestial object. Switching is performed so that projection is performed by any of the digital projectors.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the combined planetarium system according to the first, second, third, fourth or fifth aspect of the present invention, which stores an available flag indicating that the individual optical astronomical projector can be used. It has a storage unit, has the function of automatically or manually changing the enable flag, and uses a defective individual optical astronomical projector so that the disabled individual optical astronomical projector is not assigned to the celestial body It is characterized by not doing.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the combined planetarium system according to the first or second aspect, wherein the position of the projected image is determined by using a fixed projection optical system and a reflecting mirror having two or more axes of freedom. By controlling, the projection image can be projected on predetermined coordinates on the dome screen.
The combined planetarium system according to
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the combined planetarium system according to the seventh or eighth aspect, wherein a color of a projected image is adjusted by a light amount balance of a plurality of light sources having different chromaticities or a movable color filter in a projection optical path. It can be changed.
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a combined planetarium system according to the seventh, eighth or ninth aspect, wherein both the LED and the laser diode are used as the light source of the individual optical astronomical projector, and both light sources are used. The control realizes a light amount change in a wide dynamic range from a low light amount to a large light amount.
In the combined planetarium system according to
In the astronomical projection method according to the twelfth aspect of the present invention, a plurality of individual optical astronomical projectors capable of projecting stars within a predetermined range of the dome screen are arranged, and a plurality of astronomical objects are dome-screened by each individual optical astronomical projector. A table describing position information of an astronomical object expressed by altitude and azimuth is sequentially updated in a storage device by the control device, and the altitude and azimuth are updated. A first determination step of determining whether or not the position information of the celestial object is on the horizon; and if the celestial object whose position information is determined in the first determination step does not exist on the horizon, the celestial object is allocated to the celestial object. A release processing step of releasing the individual optical astronomical projector; and determining whether the brightness of the celestial object is equal to or greater than a set value. Determining whether there is an assigned individual optical astronomical projector for projection, and if so, determining whether it is within the projectable range of the assigned individual optical astronomical projector; Determining the celestial object with respect to the individual optical astronomical projector when the celestial object is not within the projectable range of the assigned individual optical astronomical projector for projecting the celestial object in the second determining step Assignment, when there is another individual optical astronomical projector in which the celestial object is within the projectable range, including an assignment processing step of changing to switch to the other individual optical astronomical projector , said first determining step, and the release processing step, and the second determination step, by performing the control device program including said assignment processing step Present on the horizon of the celestial bodies are described in the table, it has a brightness of more than the set value, and is what the top panel member is present separate optical astronomical projector is the projection range individual optical In the release process, when the assigned projector number is present in the astronomical data table, the release processing clears the assigned projector number and also clears the assigned astronomical number of the corresponding number in the projector data table. It is characterized by.
According to a celestial object projection method according to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to the twelfth aspect, when an astronomical object is allocated from one individual optical astronomical projector to another individual optical astronomical projector, the allocated astronomical object is projected. Another individual optical astronomical projector is reserved, and the processing by which the other individual optical astronomical projector does not generate a blank due to a moving time for directing an image in a predetermined direction is performed by a control device by executing a program. I do.
A celestial object projection method according to claim 14 according to the present invention, in the invention according to claim 12 or 13, wherein in the second determination step, the celestial object is assigned to an individual optical astronomical projector for projecting the celestial object. If it is not within the projectable range, in the assignment processing step, the assignment of a celestial body to the individual optical astronomical projector, if there is no other individual optical astronomical projector that is within the projectable range, 14. The astronomical object projection method in the combined planetarium system according to
本発明によれば、以下の種々の効果を得ることができる。
（１）ドーム中心に何らの投影機材を設置することなく、明るい天体もドームスクリーン全面に渡って光学式投影ならではのリアルな星像で投影できる。
（２）天体の位置を自在に変える事が可能であるため、単に地球上から見た星空のみならず、天体間空間での視点の移動や、長年月の固有運動等も再現できる。
（３）個別光学式天体投影機と天体の関係は動的に変更できるため、もし一部の個別光学式天体投影機が故障したとしても、その個別光学式天体投影機を使用不可として他の個別光学式天体投影機で代替が可能となるため、従来の特定の個別光学式天体投影機が特定の天体に専用に割り当てられていた光学式投影機のように、特定の天体が投影できなくなるという不具合を解消することができる。
According to the present invention, the following various effects can be obtained.
(1) A bright celestial object can be projected over the entire surface of the dome screen with a real star image unique to optical projection without installing any projection equipment at the center of the dome.
(2) Since the position of the celestial body can be freely changed, it is possible to reproduce not only the starry sky seen from the earth but also the movement of the viewpoint in the space between the celestial bodies and the unique motion of the moon for many years.
(3) Since the relationship between the individual optical astronomical projector and the celestial object can be dynamically changed, even if some individual optical astronomical projectors fail, the individual optical astronomical projectors cannot be used and the other optical astronomical projectors cannot be used. Since individual optical astronomical projectors can be substituted, specific celestial objects cannot be projected as in the case of optical projectors in which conventional specific optical astronomical projectors are dedicated to specific astronomical objects Can be solved.
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。
（個別光学式天体投影機の構造の説明）
図１は本発明による複合プラネタリウムシステムに適用される個別光学式天体投影機の構造例を示す図である。
フォーク１０は、Ｘ軸１を中心に回転可能な状態で保持されており、Ｘ軸モータ３により、歯車を介して駆動される。Ｘ軸モータ３の出力軸に固定されたＸ軸モータ出力ギヤ１２はフォーク１０に固定されたＸ軸回転ギヤ１１に噛合して、Ｘ軸モータ３の回転力をフォーク１０に伝達する。一方、反射鏡９は、フォーク１０上のＹ軸２を中心に回転可能な状態で保持されており、Ｙ軸モータ４により、歯車を介して駆動される。Ｙ軸モータ４はフォーク１０の延長部１０ａに固定され、Ｙ軸モータ４の出力軸に固定されたＹ軸モータ出力ギヤ１４はフォーク１０に固定されたＹ軸回転ギヤ１３に噛合して、Ｙ軸モータ４の出力を反射鏡９に伝達する。
それぞれのモータ３，４は、例えばマイクロステップ駆動されるステッピングモータであり、十分な分解能で、回転角位置が正確に制御可能な構成になっているものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Description of the structure of the individual optical astronomical projector)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of an individual optical astronomical projector applied to a composite planetarium system according to the present invention.
The
Each of the
投影筒５は、光源ＬＥＤ６の光を、ピンホール原板８のピンホールを通して投影レンズ７により平行光に変換することにより、所定の距離のスクリーンに実際の恒星同様に見える点状像を投影可能な構成になっている。この投影筒５の出射光が、反射鏡９に当たる構成で保持されている。
したがって、反射鏡９によって反射された光は、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれのモータ３，４の角位置制御により、任意の方向に点状像を投影可能となる。
The
Therefore, the light reflected by the reflecting
投影筒５のＸ軸１は、個別光学式天体投影機２０の基軸にもなっている。
この実施の形態のように投影筒５は固定され、反射鏡９のみが２軸の自由度で動くことで投影像をドームスクリーンの広範囲に移動させるため、移動速度は高速化しやすく、離れた角度に対しても短時間で像を移動させることができる。
The
As in this embodiment, the
（個別光学式天体投影機の配置の説明）
この個別光学式天体投影機２０を、ドームの淵付近に設置した側面図が図２である。
個別光学式天体投影機２０からの出射光は、ドームスクリーン２１の中で、設置位置の反対側、２２で示す範囲内に点状像を投影可能である。それ以外にも投影は可能だが、投影距離が極度に近くなるため、ピントがずれ、像の形が大きく歪む等の問題点が発生するので、ドームの反対側一定範囲に留めるのがよい。この構成では、概ねドームの反対側半分ほどが、投影に適した範囲である。
(Explanation of arrangement of individual optical astronomical projectors)
FIG. 2 is a side view in which the individual optical astronomical projector 20 is installed near the edge of the dome.
The light emitted from the individual optical astronomical projector 20 can project a point image in a range indicated by 22 on the opposite side of the dome screen 21 from the installation position. Other projections are possible, but since the projection distance becomes extremely short, there is a problem that the image is out of focus and the shape of the image is greatly distorted. Therefore, it is preferable to keep the projection within a certain range on the opposite side of the dome. In this configuration, approximately the opposite half of the dome is a range suitable for projection.
図３は、個別光学式天体投影機の投影可能範囲を示した斜視図であり、ハッチングで示された領域が投影可能範囲であり、本図ではドームスクリーン全面の半分余りの面積である。
Ｘ軸はドームスクリーン上の地平座標にて、方位角が０度方向、つまり方位原点軸を、Ｙ軸は方位角が９０度を表す。個別光学式天体投影機２０は、この座標で（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の値に設置され、なお、かつ方位角が角度Ａの位置であり、個別光学式天体投影機２０の基軸と方位原点軸とのなす角、つまり姿勢角はＡである。ここで投影されている恒星２３の座標は、この地平座標を極座標で表したＡＺＭ，ＡＬＴで表す。
FIG. 3 is a perspective view showing a projectable range of the individual optical astronomical projector, and a region indicated by hatching is a projectable range. In this figure, the area is more than half of the entire dome screen.
The X axis represents the horizontal coordinate on the dome screen, and the azimuth angle is 0 degree, that is, the azimuth origin axis. The Y axis represents the azimuth angle of 90 degrees. The individual optical astronomical projector 20 is set at a value of (X, Y, Z) in these coordinates, and the azimuth is at the position of the angle A. The angle formed with the axis, that is, the attitude angle is A. The projected coordinates of the star 23 are represented by AZM and ALT, which represent the horizontal coordinates in polar coordinates.
図４は、個別光学式天体投影機を原点とし、該投影機の基軸を基準とした座標系に恒星を描き、投影可能範囲を判定する判定方法を説明した図である。
投影可能範囲の限界線３０が定められており、基軸と恒星２３のなす角２５をＲとし、基軸と投影可能範囲限界線３０のなす角２６をＲｍとする。つまりこの座標系で、恒星２３の基軸からの角度ＲがＲｍ以下であれば、投影可能範囲に入っていると判定できる。
FIG. 4 is a view for explaining a determination method for determining a projectable range by drawing a star in a coordinate system with the individual optical astronomical projector as an origin and a base axis of the projector as a reference.
A limit line 30 of the projectable range is defined, and an
図５は、ある個別光学式天体投影機で、ある恒星が投影可能範囲に含まれるかを判定するフローチャートを示したものである。
恒星の座標（ＡＺＭ，ＡＬＴ）は、ドームスクリーンの半径をもとに直交座標（ＸS ，ＹS ，ＺS ）に変換される（ステップ（以下、「Ｓ」という）１）。ついで、個別光学式天体投影機の設置座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を減算する処理を行い、恒星の相対直交座標（ＸS 1 ，ＹS 1 ，ＺS 1 ）に変換される（Ｓ２）。これを、個別光学式天体投影機の姿勢角で回転することにより、恒星の投影機軸上直交座標（ＸS 2 ，ＹS 2 ，ＺS 2 ）に変換される（Ｓ３）。
このＸS 2 ，ＹS 2 ，ＺS 2 を、ＸS を極軸とする極座標に変換することにより（Ｓ４）、恒星の投影機軸上極座標（Ｑ，Ｒ）が得られる。このＲがＲｍ以下であるか否かを判定することにより（Ｓ５）、Ｒｍ以下ならば投影可能範囲に入っていると判定できる。
なお、ここで用いているステップ（Ｓ１〜Ｓ５）は、このプラネタリウムシステムが備えている制御装置などの、ある恒星を投影可能範囲と判定するまでの動作手順を示すものである。
FIG. 5 shows a flowchart for determining whether a certain star is included in the projectable range in a certain optical astronomical projector.
The coordinates (AZM, ALT) of the star are converted into rectangular coordinates (X S , Y S , Z S ) based on the radius of the dome screen (step (hereinafter, referred to as “S”) 1). Next, a process of subtracting the setting coordinates (X, Y, Z) of the individual optical astronomical projector is performed, and the coordinates are converted into relative orthogonal coordinates (
By converting these
Note that the steps (S1 to S5) used here indicate an operation procedure until a certain star is determined as a projectable range, such as a control device provided in the planetarium system.
（個別光学式天体投影機とディジタル投影機の配置の説明）
図６は、個別光学式天体投影機を１６台配置し、ディジタル投影装置を併設してプラネタリウムシステムを構築した実施の形態を示す図である。
個別光学式天体投影機４０は図２、図３で示した個別光学式天体投影機２０と同様、ドーム周辺に配置され、ドーム内側のスペースを占有することがない。
ディジタルプロジェクタ４１は、広角レンズによって、それぞれがドームスクリーンの半分余りの領域を投影可能となっており、正対して設置された２台によってドームスクリーン全面にディジタル投影で恒星や映像を投影可能な構成となっている。
これら１６台の個別光学式天体投影機と２台のディジタル投影機は、それぞれの個別光学式天体投影機からそれぞれの投影可能範囲内で、ドームスクリーン上の所定の座標に恒星像を投影し、なお、かつこの恒星像をオンオフ可能であり、ディジタル投影機からも、任意の恒星をドームスクリーン上の任意の座標に投影可能な、制御装置４２に接続されている。
(Explanation of arrangement of individual optical astronomical projector and digital projector)
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment in which 16 individual optical astronomical projectors are arranged, and a planetarium system is constructed by adding a digital projector.
The individual optical astronomical projector 40 is arranged around the dome similarly to the individual optical astronomical projector 20 shown in FIGS. 2 and 3, and does not occupy the space inside the dome.
The digital projector 41 can project a half of the dome screen area by a wide-angle lens, and can project stars and images by digital projection over the entire dome screen by two projectors installed facing each other. It has become.
These 16 individual optical astronomical projectors and 2 digital projectors project a star image at predetermined coordinates on a dome screen within each projectable range from each individual optical astronomical projector, It is to be noted that the stellar image can be turned on and off, and the digital projector is also connected to a control device 42 which can project any star at any coordinates on the dome screen.
（データテーブルの説明）
図７は、この実施の形態における、制御装置内の恒星と投影機のデータ表の一例を示したものである。
恒星は所定の光度より明るい恒星が選ばれ、本図の恒星データテーブルは、割り当てられる恒星を特定する番号，方位角，高度，投影必要，割当投影機番号の項目が設けられ、特定された恒星に対し、それぞれの項目が記述できるようになっている。恒星データテーブルは制御装置内のメモリ部（図示されていない）に記憶され、この恒星データテーブルの例では最も明るい恒星から、１３個の恒星が登録されている。それぞれにはＡＺＭ，ＡＬＴの地平座標が格納されている。この地平座標は、恒星固有の赤道座標から座標変換で得られるものであり、この赤道座標も、固定値であってもよいし、視点の恒星間における移動や、長年月における固有運動によって変化する値であってもよい。
この地平座標のうち、高度ＡＬＴが０度以上になると、投影必要フラグがＹＥＳとなり、高度が０度以下、つまり地平線下になると投影必要フラグがＮＯとなる。ＹＥＳと判定された恒星については、それぞれ個別光学式天体投影機が割り当てられ、割当投影機番号が登録される。ＮＯの天体については個別光学式天体投影機は割り当てられない。
(Description of data table)
FIG. 7 shows an example of a data table of stars and projectors in the control device in this embodiment.
As the star, a star brighter than a predetermined light intensity is selected. In the star data table of this figure, items for specifying the assigned star, azimuth, altitude, projection required, and assigned projector number are provided. , Each item can be described. The star data table is stored in a memory unit (not shown) in the control device. In the example of the star data table, 13 stars from the brightest star are registered. Horizon coordinates of AZM and ALT are stored in each of them. This horizon coordinate is obtained by coordinate conversion from the equatorial coordinate peculiar to the star, and this equatorial coordinate may also be a fixed value, and may change due to the movement of the viewpoint between the stars and the eigenmotion in the moon for many years. It may be a value.
When the altitude ALT of the horizon coordinates becomes 0 degree or more, the projection necessity flag becomes YES, and when the altitude is 0 degrees or less, that is, below the horizon, the projection necessity flag becomes NO. Individual optical astronomical projectors are assigned to the stars determined to be YES, and the assigned projector numbers are registered. No individual optical astronomical projector is assigned to the celestial body of NO.
投影機データテーブルは、個別光学式天体投影機を特定する番号，使用可能，設置座標，設置角，割当恒星番号の項目が設けられ、特定された個別光学式天体投影機に対し、それぞれの項目が記述できるようになっている。この投影機データテーブルの例では１６個の投影機のデータが格納されており、それぞれのドーム内における設置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および設置姿勢角（Ａ）が登録されている。この投影機データテーブルにも、それぞれに割り当てられた恒星の番号が登録されている（なお、この項目は必ずしも必要ではないが、説明の便宜のために加えている）。 The projector data table is provided with items for specifying the individual optical astronomical projector, usable, installation coordinates, installation angle, and assigned star number. Can be described. In the example of the projector data table, data of 16 projectors are stored, and the installation coordinates (X, Y, Z) and the installation attitude angle (A) in each dome are registered. In the projector data table, the numbers of the stars assigned to the respective projectors are registered (note that this item is not necessarily required, but is added for convenience of explanation).
図８は、それぞれの恒星に個別光学式天体投影機の割当を行うためのフローチャートである。
以下の処理は制御装置４２で行われる。
恒星データテーブルの高度、方位角は、必要に応じて赤道座標やその他の座標値をもとに逐次更新される（Ｓ８０１）。
そこで一つずつ恒星を選び出して以下の処理が進められる。
Ｓ８０２で高度ＡＬＴの値を判定し、地平線上にあるか否かの判定を行う。０度以下の場合、つまり地平線上にない場合は、その恒星の割当個別光学式天体投影機のリリース処理を行う（Ｓ８０７）。リリース処理は、恒星データテーブルに割当投影機番号があった場合、それをクリアし、投影機データテーブルに該当する番号の割当恒星番号もクリアすることで行う。
もともと割当投影機が存在しなければそのまま何も行わない。リリースされた投影機は待機状態となり、別の恒星にアサイン（割り当て）可能となる。
FIG. 8 is a flowchart for assigning an individual optical astronomical projector to each star.
The following processing is performed by the control device 42.
The altitude and azimuth of the star data table are sequentially updated as necessary based on the equator coordinates and other coordinate values (S801).
Then, one star at a time is selected and the following processing is performed.
In step S802, the value of the altitude ALT is determined, and it is determined whether the altitude is on the horizon. If the angle is equal to or less than 0 degrees, that is, if the star is not on the horizon, release processing of the assigned individual optical astronomical projector of the star is performed (S807). The release process is performed by clearing the assigned projector number in the star data table, if any, and clearing the assigned star number of the corresponding number in the projector data table.
If the assigned projector does not exist, nothing is performed. The released projector will be in a standby state and can be assigned to another star.
Ｓ８０２で、選び出した恒星が地平線上にある場合は、つぎにそれが所定の明るさ以上か否か判定する（Ｓ８０３）。恒星データテーブルにはあらかじめ一定の光度より明るい恒星が選ばれており、恒星の光度は本来一定値と思われるが、変光星や、恒星間の視点移動に伴う見かけの明るさの変化、また地平線付近での大気減光などの理由により光度は変化し得る。そのため本実施の形態では光度の判定を逐次行う。 If the selected star is on the horizon in S802, it is next determined whether or not it is equal to or higher than a predetermined brightness (S803). Stars that are brighter than a certain luminosity are selected in advance in the star data table, and the luminosity of the stars is considered to be a constant value.However, the change in apparent brightness due to the movement of viewpoints between variable stars and stars, and near the horizon The luminosity may change due to atmospheric extinction in the sky. Therefore, in the present embodiment, the luminosity is determined sequentially.
Ｓ８０３で恒星の明るさが所定の値以下であれば、割当投影機をリリースし（Ｓ８１２）、その恒星はディジタル投影する（Ｓ８１３）。明るさが所定の値以上である場合は、つぎに割当投影機の有無によって処理を分ける（Ｓ８０４）。 If the brightness of the star is equal to or less than the predetermined value in S803, the assigned projector is released (S812), and the star is digitally projected (S813). If the brightness is equal to or more than the predetermined value, the process is divided depending on the presence or absence of the assigned projector (S804).
割当投影機が既にある、即ち既に個別光学式天体投影機がアサインされている場合は、未だその恒星がアサインされた個別光学式天体投影機で投影可能範囲にあるか否かを判定する（Ｓ８０５，Ｓ８０６）。判定してＹＥＳであった場合は、そのまま終了して次の恒星に処理を移す。すなわち、リターンしてＳ８０２の他の恒星の処理に移行する。ＮＯであった場合は、割当投影機をリリースする（Ｓ８０８）。
Ｓ８０４で割当投影機が無い場合およびＳ８０８で割当投影機をリリース処理した後は、投影機のアサイン（割当）を行う。投影機のアサインは、投影機データテーブルから、待機状態のもの、つまり割当恒星番号が空欄であるものを選び出し（Ｓ８０９）、その中でこの恒星を投影可能範囲内に収めているものを選ぶ（Ｓ８１０）。複数見つかった場合は、最初に見つかったものを選ぶのでもよいが、その複数の投影機の中でなるべくその恒星を、投影可能範囲の中心近くとしているものを選ぶのがより良い。投影機を選んだならば、恒星データテーブルの割当投影機番号にその投影機番号を登録し、なお、かつ投影機データテーブルの該当する番号の割当恒星番号に、当該恒星の番号を登録する。この処理によりアサインが完了する（Ｓ８１１）。もし割当可能投影機が一つも見つからなかった場合は、やむなくディジタル投影を行う（Ｓ８１３）。
If the assigned projector already exists, that is, if the individual optical astronomical projector has already been assigned, it is determined whether or not the star is still within the projectable range with the assigned individual optical astronomical projector (S805). , S806). If the determination is YES, the process ends and the process moves to the next star. That is, the process returns and shifts to processing of another star in S802. If NO, the assigned projector is released (S808).
When there is no assigned projector in S804 and after the assigned projector is released in S808, assignment (assignment) of the projector is performed. The assignment of the projector is selected from the projector data table to select the standby state, that is, the one in which the assigned star number is blank (S809), and select the one in which this star is within the projectable range (S809). S810). If more than one is found, the one found first may be chosen, but it is better to choose the one that has the star as close to the center of the projectable range as possible. When a projector is selected, the projector number is registered in the assigned projector number of the star data table, and the number of the star is registered in the assigned star number of the corresponding number in the projector data table. This process completes the assignment (S811). If no assignable projector is found, digital projection is unavoidably performed (S813).
本図には示していないが、それぞれの恒星に対してアサインされた投影機は、常に当該恒星を所定の位置に投影するためのサーボ制御装置により制御を行なう。
この処理を繰り返すことにより、恒星データテーブルにある恒星のうち地平線上にあるものは個別光学式天体投影機によって再現される。そして位置を変えてその個別光学式天体投影機で再現できなくなった場合は、別の然るべき個別光学式天体投影機が割り当てられ、当該恒星の投影を切り替えて引き継ぐ。もし個別光学式天体投影機の割り当てができなくてもディジタル投影によって当該恒星を再現する。
Although not shown in the figure, the projector assigned to each star is always controlled by a servo control device for projecting the star at a predetermined position.
By repeating this process, the stars on the horizon among the stars in the star data table are reproduced by the individual optical astronomical projector. If the position is changed and cannot be reproduced by the individual optical astronomical projector, another appropriate individual optical astronomical projector is assigned and the projection of the star is switched and taken over. Even if an individual optical astronomical projector cannot be assigned, the star can be reproduced by digital projection.
このような処理によって、これらの恒星は単一の投影機の投影可能範囲に制限されることなくドームスクリーン上のどこに移動しても再現できることになる。また、明るさが変化した場合、所定の光度よりも暗くなった場合にはディジタル投影に切り替わることにより、暗い星の再現に個別光学式天体投影機を必要以上に使用することはない。 Such processing allows these stars to be reproduced wherever they move on the dome screen without being limited to the projectable range of a single projector. In addition, when the brightness changes or when the brightness becomes lower than a predetermined luminous intensity, the mode is switched to digital projection, so that the individual optical astronomical projector is not used more than necessary for reproducing a dark star.
個別光学式天体投影機の使用状況は制御装置４２の中のデータテーブルで管理されているため、オペレータは、必要に応じて、たとえば待機状態の投影機が何台あるか、等を確認して明るい恒星が全て適切に個別光学式天体投影機で再現されているかを確認することもできる。 Since the usage status of the individual optical astronomical projectors is managed by a data table in the control device 42, the operator confirms, for example, how many projectors are in a standby state as necessary. You can also check that all bright stars are properly reproduced by the individual optical astronomical projector.
また、このフローチャートでは説明していないが、投影機データテーブルには、使用可能フラグが用意されている。これは個別光学式天体投影機自体が正常に作動しているときにはＹＥＳとなり、何らかの理由で不具合を起こした時にはＮＯとなる。ＮＯとなった場合は、恒星へのアサイン時に検索対象から除外する処理を行うことで使用されなくなる。個別光学式天体投影機の正常判定には、システム起動時のセルフチェックで行っても良いし、オペレータが目視で行ったり、時には投影中にどれかの投影機に不具合を発見した時にはその投影機の使用可能フラグをＮＯに切り替える操作を行い不具合のある投影機を不使用にすることで、投影内容への影響を回避することができる。 Although not described in this flowchart, a usable flag is prepared in the projector data table. This is YES when the individual optical astronomical projector itself is operating normally, and NO when any trouble occurs. In the case of NO, it is not used by performing a process of excluding it from search targets when assigning to a star. The normal judgment of an individual optical astronomical projector may be performed by a self-check at the time of system startup, or it may be performed visually by an operator or sometimes when a projector finds a defect during projection. The effect on the projection contents can be avoided by performing an operation of switching the usable flag of “NO” to “NO” and disabling the defective projector.
（リザーブの説明）
本実施の形態では説明を簡素化するために、恒星が割り当てられた個別光学式天体投影機の投影可能範囲外に出た場合は直ちにリリースし、別の個別光学式天体投影機をアサインするという動作手順の例を説明したが、実際には個別光学式天体投影機が所定の方向に像を向けるためには一定の機械的な移動時間が伴うため、このままでは個別光学式天体投影機の移動時間だけブランクが生じてしまう。従って、そのために予約（リザーブ）という処理を加える。
(Description of reserve)
In this embodiment, in order to simplify the description, when a star goes out of the projectable range of the assigned individual optical astronomical projector, it is immediately released, and another individual optical astronomical projector is assigned. Although an example of the operation procedure has been described, in actuality, it takes a certain mechanical movement time for the individual optical astronomical projector to aim an image in a predetermined direction. A blank occurs for a time. Therefore, a process called reservation (reservation) is added for that purpose.
まずこのリザーブ処理のために、個別光学式天体投影機の投影可能範囲の限界線３０だけでなく、その内側に投影可能範囲警告線を設ける。図９では、投影機の投影可能範囲の限界線３０の内側に、一定距離を離して投影可能範囲警告線３１を設けている。この投影可能範囲警告線３１と投影可能範囲限界線３０の距離は一定値でもよいが、実際には恒星のドームスクリーン上の移動速度等などによって変えるとなおよい。 First, for the reserve processing, not only the limit line 30 of the projectable range of the individual optical astronomical projector but also a projectable range warning line is provided inside the limit line 30. In FIG. 9, a projectable range warning line 31 is provided at a predetermined distance inside a limit line 30 of the projectable range of the projector. The distance between the projectable range warning line 31 and the projectable range limit line 30 may be a fixed value, but in practice, it is more preferable to change the distance depending on the moving speed of the star on the dome screen.
ある恒星がある個別光学式天体投影機（現投影機）に割り当てられて投影されているとき、恒星が位置を変えて投影可能範囲の外に逸脱していく場合を考える。
恒星は、まず現投影機の投影可能範囲警告線３１を超える。その場合は、現投影機を直ちにリリースせず、割り当てを維持したまま、別の待機状態の個別光学式天体投影機の中から割り当て可能な個別光学式天体投影機を検索する。そして該当する個別光学式天体投影機を予約（リザーブ）する。予約された新たな個別光学式天体投影機（新投影機）は、現投影機と同様に投影像を天体の位置に一致するように２軸の角度制御を行って所定の角度に向かわせる。但しその際に光源はオフしたままとする。新投影機による投影像（光源はオフなので実際に投影はされていない）の位置が十分一致したならば、新投影機の光源をオンし、同時に現投影機をオフして切り替える。現投影機は光源をオフした後にリリースされ、待機状態となる。
When a certain star is assigned to an individual optical astronomical projector (current projector) and projected, it is assumed that the star changes its position and deviates outside the projectable range.
The star first exceeds the projectable range warning line 31 of the current projector. In such a case, the current projector is not immediately released, and the allocation is maintained, while searching for an allocatable individual optical astronomical projector from another standby individual optical astronomical projector. Then, the corresponding individual optical astronomical projector is reserved (reserved). The reserved new individual optical astronomical projector (new projector) performs two-axis angle control so that the projected image coincides with the position of the celestial object and directs it to a predetermined angle, similarly to the current projector. However, at that time, the light source is kept off. If the positions of the projection images (the light source is off and the projection is not actually performed) of the new projector sufficiently match, the light source of the new projector is turned on and the current projector is simultaneously turned off and switched. The current projector is released after the light source is turned off, and enters a standby state.
この処理を行うために恒星データテーブルを修正したものが図１０である。アサインされた投影機番号を記録する割当投影機番号に加え、リザーブ（予約）された投影機番号も記録できるようになっている。例えば、恒星データテーブルで、２番目の恒星に割り当てた個別光学式天体投影機は１４であると同時に予約された個別光学式天体投影機は５番となっている。この際に投影機データテーブルでは、１４番の個別光学式天体投影機に２番の恒星が登録されていると同時に、５番目の個別光学式天体投影機にも同じく２番の恒星が登録されている。この状態では、２番目の恒星を、１４番の個別光学式天体投影機で投影し続けると同時に、１４番の個別光学式天体投影機の投影可能範囲警告線３１の外にあることを意味し、５番目の個別光学式天体投影機がこの恒星を投影するために角度制御を行なっている最中であることが分かる。 FIG. 10 shows a modified star data table for performing this processing. A reserved (reserved) projector number can be recorded in addition to the assigned projector number for recording the assigned projector number. For example, in the star data table, the individual optical astronomical projector assigned to the second star is 14 and the reserved individual optical astronomical projector is 5th. At this time, in the projector data table, the 2nd star is registered in the 14th individual optical astronomical projector, and the 2nd star is also registered in the 5th individual optical astronomical projector. ing. In this state, it means that the second star continues to be projected by the 14th individual optical astronomical projector and is outside the projectable range warning line 31 of the 14th individual optical astronomical projector. It can be seen that the fifth individual optical astronomical projector is performing angle control in order to project this star.
（個別光学式天体投影機を一方向配列した場合のドーム内配置の説明）
図１１は、一方向配列した個別光学式天体投影機の傾斜型ドームスクリーンでの実施の形態を示す図である。
ドームスクリーン２１の下に階段状の座席があり、ディジタルプロジェクタ４１はドーム淵側の上方および下方に正対して設置され、２台でドームスクリーン全面を覆って投影可能になっている。
個別光学式天体投影機４０は、一列に並び上方のみに複数配置されている。
そのため全ての個別光学式天体投影機の投影可能範囲はドームスクリーン前方に集中する。この状態で図８のフローチャートに従って制御すると、所定より明るい恒星は前方では個別光学式天体投影機で投影されるが、後方ではすべての個別光学式天体投影機の投影可能範囲を逸脱するため、ディジタル投影されることになる。しかし客席は一列に並び観客は１方向、つまりドーム下方を注視するため、ディジタル投影されても実質的に見た目の印象に与える影響は少ない。傾斜型ドームスクリーンでは観客の視線が集中する特性を生かして、個別光学式天体投影機の数を最小限度とし、ディジタル投影機で補うことにより低コストで高い効果を発揮することが可能である。
(Explanation of arrangement in the dome when individual optical astronomical projectors are arranged in one direction)
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of a tilted dome screen of an individual optical astronomical projector arranged in one direction.
There is a stair-shaped seat under the dome screen 21, and the digital projector 41 is installed directly above and below the dome edge side, and two projectors can cover the entire dome screen and project.
A plurality of individual optical astronomical projectors 40 are arranged in a line and arranged only above.
Therefore, the projectable range of all individual optical astronomical projectors is concentrated in front of the dome screen. In this state, when the control is performed according to the flowchart of FIG. 8, the stars brighter than a predetermined value are projected by the individual optical astronomical projector in the front, but deviate from the projectable range of all the individual optical astronomical projectors in the rear. Will be projected. However, the audience seats are arranged in a line, and the audience gazes in one direction, that is, below the dome, so that even if digitally projected, there is substantially no effect on the visual impression. Tilting dome screens can be highly effective at low cost by taking advantage of the characteristic that the line of sight of the audience is concentrated, minimizing the number of individual optical astronomical projectors, and supplementing them with digital projectors.
（機能付投影ユニットの説明）
図１２は、個別光学式天体投影機の投影筒で、恒星の色温度を可変可能とする実施の形態を示す図である。
鏡筒５に投影レンズ７が保持されている。光源ＬＥＤ６から出た光はコンデンサレンズ５２によってピンホール原板８に集光され、このピンホールを通った光は可変カラーフィルタ５１を通る。可変カラーフィルタ５１は、円周方向に色温度が異なるようグラデーションをつけられたフィルタで、ステッピングモータ５０の角位置制御により透過する光の色温度が変化し、透過する光色を、赤みがかった色から青みがかった色まで自在に変える事ができる。このカラーフィルタを通った光は投影レンズ７により出射される。
(Description of projection unit with function)
FIG. 12 is a view showing an embodiment in which the color temperature of a star can be changed by using a projection tube of an individual optical astronomical projector.
The
この可変カラーフィルタを、可変透過率フィルタに変えて透過率を変えることにより、恒星の光量を変える事も可能である。調光不能な光源を使う時などは可変透過率フィルタを使うのがよい。また、可変透過率フィルタと可変カラーフィルタを併用してもよいのは勿論である。さらに調光するための可動絞りを挿入することもできる。
このように色や明るさを自在に変えることにより、一つの投影ユニット（個別光学式天体投影機の投影筒部分の構成）であらゆる恒星に割り当てることが可能になる。
By changing the variable color filter to a variable transmittance filter and changing the transmittance, it is also possible to change the light amount of the star. When using a non-dimmable light source, it is preferable to use a variable transmittance filter. Also, the variable transmittance filter and the variable color filter may be used in combination. Further, a movable stop for dimming can be inserted.
By freely changing the color and brightness in this way, one projection unit (the configuration of the projection tube portion of the individual optical astronomical projector) can be assigned to any star.
（レーザ複合投影ユニットの説明）
図１３は、個別光学式天体投影機の投影筒の光源に、白色ＬＥＤとレーザダイオードの双方を使用して低光量からきわめて大光量までの広いダイナミックレンジで光量を可変可能とした実施の形態を示す図である。
光源ＬＥＤ６の光はコリメータレンズ５３によりコリメートされ、ハーフキューブミラー５４を通ってコンデンサレンズ５２によりピンホール原板８の上に集光し、投影レンズ７を通して投影される。
通常の光量ではこのＬＥＤ光源のみを点灯させる。
(Description of laser composite projection unit)
FIG. 13 shows an embodiment in which both the white LED and the laser diode are used as the light source of the projection tube of the individual optical astronomical projector and the light amount can be varied in a wide dynamic range from a low light amount to a very large light amount. FIG.
The light from the
At normal light quantity, only this LED light source is turned on.
一方、大光量を得る時は、レーザダイオードを使用する。赤色レーザダイオード５７と、緑色レーザダイオード５８および青色レーザダイオード５９の出射光はコンデンサレンズ５６により分岐光ファイバ５５の分岐側入射端に集光し、分岐光ファイバ５５のバンドル端から出射して白色光となり、この光がコリメータレンズ６０を通してハーフキューブミラー５４に入射し、反射されて光源ＬＥＤ６の光に重畳してピンホール原板８に集光する。レーザ、ＬＥＤ共に、ハーフキューブミラー５４による光量透過率は５０％以下となるが、レーザの光量は極めて高いため、ＬＥＤ単独による投影筒よりもはるかに明るい恒星像を投影することができる。これは極めて明るい恒星、特に恒星間飛行により特定の恒星に接近した時のシーンや、超新星爆発の再現等に有用である。
On the other hand, when obtaining a large amount of light, a laser diode is used. The light emitted from the
このレーザ光源を複合させる方式はＬＥＤのみの光源に比べて高価となるため、すべての個別光学式天体投影機にレーザ光源を用いるのは総合コストを引き上げてしまうおそれがある。しかしほとんどの場合は、きわめて明るい恒星を再現する時でも、そのような恒星は同時に２個以上が必要な場合は少ない。従って、一部の個別光学式天体投影機のみ、レーザ光源を併用した光源を用いて、特定の明るい星を再現するときのみ割り当てる使い方をするのが有用である。 Since the method of combining laser light sources is more expensive than a light source using only LEDs, using a laser light source for all individual optical astronomical projectors may increase the overall cost. However, in most cases, even when reproducing very bright stars, it is rare to need more than one such star at a time. Therefore, it is useful to use only some of the individual optical astronomical projectors and assign them only when reproducing a specific bright star by using a light source combined with a laser light source.
以上のように本発明によれば、ドーム中心に何らの投影機材を設置することなく、明るい恒星もドームスクリーン全面に渡って光学式投影ならではのリアルな星像で投影でき、しかもその位置を自在に変える事が可能であるため、単に地球上から見た星空のみならず、恒星間空間での視点の移動や、長年月の固有運動等も再現できる、リアルさと高機能を兼ね備えたプラネタリウムを実現できる。
また、個別光学式天体投影機と恒星の関係は動的に変更できるため、もし一部の投影機が故障したとしても、その投影機を使用不可として他の投影機で代替が可能となるため、従来のように特定の投影機が特定の恒星に専用に割り当てられていた光学式投影機のように、特定の恒星が投影できなくなるという不具合を解消し、信頼性の高いシステムとすることができる。加えて、本実施の形態では恒星の再現を前提に説明してきたが、恒星同様の惑星や小惑星、人工衛星や流星等の点状に観測できるあらゆる天体の再現に活用してもよく、この場合も本発明に含まれることは勿論である。
As described above, according to the present invention, a bright star can be projected over the entire surface of the dome screen with a realistic star image unique to optical projection without installing any projection equipment at the center of the dome, and the position can be freely adjusted. A planetarium with both realism and high functionality that can reproduce not only the starry sky seen from the earth but also the movement of the viewpoint in interstellar space and the unique motion of the moon for many years it can.
Also, since the relationship between the individual optical astronomical projector and the star can be changed dynamically, even if some of the projectors fail, the projectors cannot be used and can be replaced with other projectors. It is possible to eliminate the problem that a specific star cannot be projected, as in the case of an optical projector in which a specific projector has been exclusively assigned to a specific star as in the past, and to achieve a highly reliable system. it can. In addition, the present embodiment has been described on the assumption that stars are reproduced.However, the present invention may be used to reproduce all astronomical objects that can be observed like dots, such as planets and asteroids, artificial satellites and meteors, similar to stars. Of course, the present invention is also included in the present invention.
ドーム状スクリーンの所定の座標に点状の天体像を投影する個別光学式天体投影機を有する複合型プラネタリウムシステムである。 This is a combined planetarium system having an individual optical astronomical projector for projecting a point-like astronomical image onto predetermined coordinates of a dome-shaped screen.
１ 軸（Ｘ軸）
２ 軸（Ｙ軸）
３ Ｘ軸モータ
４ Ｙ軸モータ
５ 投影筒（鏡筒）
６ 光源ＬＥＤ
７ 投影レンズ
８ ピンホール原板
９ 反射鏡
１０ フォーク
２０，４０ 個別光学式天体投影機
２１ ドームスクリーン
２２ 投影範囲
２３ 恒星
２５ 角度Ｒ
２６ 角度Ｒｍ
３０ 投影可能範囲限界線
３１ 投影可能範囲警告線
４１ ディジタルプロジェクタ
４２ 制御装置
５０ スッピングモータ
５１ 可変カラーフィルタ
５２，５６ コンデンサレンズ
５３，６０ コリメータレンズ
５４ ハーフキューブミラー
５５ 分岐光ファイバ
５７ 赤色レーザダイオード
５８ 緑色レーザダイオード
５９ 青色レーザダイオード
1 axis (X axis)
2 axis (Y axis)
3 X-axis motor 4 Y-
6 light source LED
26 Angle Rm
REFERENCE SIGNS LIST 30 Projectable range limit line 31 Projectable range warning line 41 Digital projector 42 Control device 50
Claims (14)
前記ドームスクリーンを構成するドームの周辺に配置された複数の個別光学式天体投影機と、
前記複数の個別光学式天体投影機に接続された制御装置と、を備え、
前記複数の個別光学式天体投影機のそれぞれは、ドームスクリーン上の所定の座標に点状の天体像を投影する機能を有し、それぞれドームスクリーンの投影可能範囲を有し、
前記制御装置は、複数の天体を前記ドームスクリーン上に投影するに際して、前記複数の個別光学式天体投影機の中からそれぞれの天体を投影する個別光学式天体投影機を選択して割り当て、
かつ、投影中に任意の個別光学式天体投影機の投影可能範囲を天体が外れる場合、他の個別光学式天体投影機に切り替えるように前記割り当てを動的に変更することにより、それぞれの天体がドームスクリーン上の座標を変えた場合であっても、特定の個別光学式天体投影機で投影されるよりも、ドームスクリーン上の広い範囲で星空を再現できる機能を有し、
前記制御装置は、複数の個別光学式天体投影機のそれぞれの個別光学式天体投影機からドームスクリーン上に投影される天体の座標を所定の値に設定可能で、投影像の明るさやオンオフを制御可能となっており、
前記制御装置は、前記複数の個別光学式天体投影機の設置座標と、複数の天体の座標と、それぞれの天体に個別光学式天体投影機を割り当てる割当情報をそれぞれ記憶する記憶機能と、
それぞれの個別光学式天体投影機からそれぞれの天体が投影可能範囲に入っているか否かを判定する判定機能とを有し、
前記記憶機能と前記判定機能を用いてそれぞれの天体に個別光学式天体投影機を割り当て割当情報を記憶し、天体のドームスクリーン上の座標の変化に伴い、この割当情報を更新する機能を有する
ことを特徴とする複合型プラネタリウムシステム。 In a planetarium that projects the starry sky on a dome screen,
A plurality of individual optical astronomical projectors arranged around the dome constituting the dome screen,
A control device connected to the plurality of individual optical astronomical projectors,
Each of the plurality of individual optical astronomical projectors has a function of projecting a point-like astronomical image at predetermined coordinates on the dome screen, and each has a projectable range of the dome screen,
The control device, when projecting a plurality of celestial objects on the dome screen, select and assign an individual optical astronomical projector that projects each astronomical object from the plurality of individual optical astronomical projectors,
And, when the celestial object is out of the projectable range of any individual optical astronomical projector during projection, by dynamically changing the assignment so as to switch to another individual optical astronomical projector, each celestial object Even if the coordinates on the dome screen are changed, it has a function that can reproduce the starry sky over a wide range on the dome screen, rather than being projected by a specific individual optical astronomical projector,
The controller can set the coordinates of the celestial object projected on the dome screen from each individual optical astronomical projector of the plurality of individual optical astronomical projectors to a predetermined value, and controls the brightness and on / off of the projected image It is possible,
The control device has a storage function of storing the installation coordinates of the plurality of individual optical astronomical projectors, the coordinates of the plurality of astronomical objects, and allocation information for assigning the individual optical astronomical projector to each astronomical object,
A determination function of determining whether or not each celestial object is within a projectable range from each individual optical astronomical projector,
A function of assigning an individual optical astronomical projector to each celestial object using the storage function and the determination function, storing allocation information, and updating the allocation information according to a change in coordinates of the celestial object on the dome screen. A combined planetarium system characterized by the following.
使用不能とした個別光学式天体投影機を天体に割り当てないようにして不具合のある個別光学式天体投影機を使用しないことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の複合型プラネタリウムシステム。 A storage unit that stores an enable flag indicating that the individual optical astronomical projector can be used has a function of automatically or manually changing the enable flag,
6. The combined type according to claim 1, wherein the disabled individual optical astronomical projector is not assigned to the celestial body, and a defective individual optical astronomical projector is not used. Planetarium system.
光源と、
光源に対向してピンホールを有し、該ピンホールを通った点状像を投影する、固定された投影筒と、
前記投影筒から出射した点状像を反射する反射手段と、
前記反射手段をＸ軸とＹ軸の２軸方向に独立して回転制御する回転制御機構と、を備え、
点状像を前記反射手段によってスクリーンの任意の位置に投影することを特徴とする請求項１記載の複合型プラネタリウムシステム。 The individual optical astronomical projector,
Light source,
A fixed projection tube having a pinhole facing the light source and projecting a point image passing through the pinhole,
Reflecting means for reflecting a point image emitted from the projection tube,
A rotation control mechanism for independently controlling the rotation of the reflection means in two axial directions of an X axis and a Y axis,
2. The combined planetarium system according to claim 1, wherein a point image is projected onto an arbitrary position on a screen by said reflection means.
高度，方位角によって表現される天体の位置情報を記述するテーブルが制御装置により記憶装置に逐次更新され、
高度，方位角が更新された天体の位置情報が地平線上にあるか否かを判断する第１の判断ステップと、
前記第１の判断ステップにおいて位置情報が判断された天体が地平線上に存在しない場合、当該天体に割り当てられた個別光学式天体投影機をリリース処理するリリース処理ステップと、
天体の明るさが設定値以上であるか否かを判断し、設定値以上の場合、該天体を投影するための割り当てられた個別光学式天体投影機が存在するか否かを判断し、存在するときは割り当てられた個別光学式天体投影機での投影可能範囲内か否かを判断する第２の判断ステップと、
前記第２の判断ステップにおいて天体が該天体を投影するための割り当てられた個別光学式天体投影機での投影可能範囲内になかった場合、個別光学式天体投影機に対する該天体の割り当てを、該天体が投影可能範囲内である他の個別光学式天体投影機が存在するときは、当該他の個別光学式天体投影機に切り替えるように変更するアサイン処理ステップと、を含み、
前記第１の判断ステップと、前記リリース処理ステップと、前記第２の判断ステップと、前記アサイン処理ステップとを含むプログラムを制御装置により実施することにより、前記テーブルに記述されている天体のうち地平線上に存在し、前記設定値以上の明るさを有し、かつ該天体が投影可能範囲内である個別光学式天体投影機が存在するものは個別光学式天体投影機によって再現し、
前記リリース処理は、天体データテーブルに割当投影機番号があった場合、該投影機番号をクリアし、投影機データテーブルに該当する番号の割当天体番号もクリアすることを特徴とする複数の個別光学式天体投影機を備える複合型プラネタリウムシステムにおける天体投影方法。 An astronomical projection method capable of arranging a plurality of individual optical astronomical projectors capable of projecting stars within a predetermined range of a dome screen and projecting a plurality of astronomical objects onto the dome screen by each individual optical astronomical projector. hand,
A table describing the position information of the celestial body expressed by altitude and azimuth is sequentially updated in the storage device by the control device,
A first determining step of determining whether or not the position information of the celestial body whose altitude and azimuth have been updated is on the horizon;
A release processing step of releasing the individual optical astronomical projector assigned to the celestial object when the celestial object whose position information is determined in the first determining step does not exist on the horizon;
It is determined whether or not the brightness of the celestial object is equal to or greater than the set value.If the brightness is equal to or greater than the set value, it is determined whether or not there is an assigned individual optical astronomical projector for projecting the celestial object. A second judging step of judging whether or not it is within a range that can be projected by the assigned individual optical astronomical projector;
If the celestial object is not within the projectable range of the assigned individual optical astronomical projector for projecting the astronomical object in the second determination step, the celestial body is assigned to the individual optical astronomical projector. When there is another individual optical astronomical projector in which the celestial object is within the projectable range, including an assignment processing step of changing to switch to the other individual optical astronomical projector ,
By executing a program including the first determination step, the release processing step, the second determination step, and the assignment processing step by a control device, a horizon among celestial objects described in the table is obtained. Exists above, having a brightness equal to or greater than the set value, and wherein there is an individual optical astronomical projector in which the celestial object is within the projectable range, is reproduced by the individual optical astronomical projector,
In the release processing, when the assigned projector number is included in the astronomical data table, the assigned projector number is cleared, and the assigned astronomical number of the number corresponding to the assigned projector number is also cleared. Method of projecting an astronomical object in a combined planetarium system including a celestial astronomical projector.
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