JP6978158B2

JP6978158B2 - 地球儀

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Publication number: JP6978158B2
Application number: JP2017008967A
Authority: JP
Inventors: 克一村山
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Priority date: 2017-01-04
Filing date: 2017-01-04
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2037-01-04
Also published as: EP3567569A1; WO2018128137A1; JP2018109729A; EP3567569A4; EP3567569B1

Description

本発明は、地球儀に関するものである。

従来地球儀は、球体を支える支柱に関して北極から南極まで球体表面に沿って緯度目盛付きの円弧状のものが一般的である。また地球の自転を表現すべく回転機能を持たせるには複雑な機構となった。地球の夜景を表現するのに粗い粒子の蓄光材料を塗布することや印刷することにも技術的困難さがあった。軸柱角度と方位を調整して軸柱の北方位に実際の北極星を指し示すのにも技術的困難さがあった。

また従来地球儀では、回転する地球儀球体の軸柱にプラネタリウム機構を付加することも技術的に難しかった。月球儀を地球儀の近くに添付した構造のものはあったが、宇宙の星々と地球との関係を表現することも難しかった。従来型地球儀は地球そのものだけしか表現できず、宇宙のなかの１つの星地球というものを感じ取れるようにすることにも技術的困難さがあった。

従来の地球儀には、以下の問題点がある。すなわち、宇宙から見た地球を表現しようとする時、球体外側の円弧状支柱は宇宙から見た地球に実際には存在しないものであり、大きな違和感があった。また地球の自転を表現すべく回転機能を持たせることや、内部照明で昼をそして蓄光塗料で夜景を表現することと、地球儀にプラネタリウム機構を付加することも技術的困難さがあった。

本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであり、宇宙に浮かぶ自転する地球の昼と夜景を表現可能とし、夜景表現時には北極星周辺の星空も壁に投影できるプラネタリウム機能も付加できる地球儀の提供を主目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明に係る地球儀は、当該球体の北極と南極とを結ぶ直線を中心とした軸柱を球体内部に設けて、球体を回転可能としつつ保持することにより、球体外部にあった円弧状支柱を不要とした。内部に支柱を移したことにより１つだけの内部照明では支柱の影が球体に映ってしまうが、軸柱の周囲に複数のＬＥＤを配置し、さらに球体内壁表面をざらざらにして各ＬＥＤの光を球体内壁に乱反射させ球体内部の明るさの均一化も図る構造とすることにより、軸柱の影が球体に映らないようにした。外表面に地図が付されると共に底部に開口部を有し光を透過可能に構成された中空の球体と、球体に内蔵された複数のＬＥＤ光源および球体を回転駆動するための駆動手段と、球体を回転自在に支持するための支持台と、一端が基台に連結されると共に他端が球体の開口部を挿通させられた長尺な軸柱とを備えている地球儀において、開口部は、光源および駆動手段が固定された状態の軸柱を挿通可能な開口面積に形成されている。

軸柱の北極側先端に小型のプラネタリウム投影機を取り付ければ、軸柱の延長線上に北極星があることになりそのほかに北斗七星やカシオペヤ座等の北極星周辺の星座を壁に映し出すことができるようになる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る地球儀の好適な実施の形態について説明する。

図１に示すように、この地球儀１は、球体２および基台３を備えている。

球体２は、透光性材料で中空に形成されており、外表面には、地図が貼り付けられ、内壁には、光を散乱させるためざらざらに表面処理が施されている。また、球体２における南極部分に相当する底部には、円形の開口部４が形成されており、開口部４には、図２に示す金属製の球体支持部５が着脱自在に嵌め込まれている。球体支持部５は、同図に示すように、開口部４の開口面を閉塞するためのベース部６と、ベース部６に同心円状に立設された側壁７とベルト受け側壁８とから形成されており、軸柱１４を挿通可能とした挿通孔９が形成されている。

基台３は、球体２を回転自在に支持するものであって、球体２を支えるのに十分な強度を持つ金属・ガラス・木材・樹脂等の材料で形成された台座７１と基台縦柱１０と、基台縦柱１０に連結された前記同様に強度の高い材料で造られた軸柱支持アーム１１とを備えている。この場合、軸柱支持アーム１１の下部には、下方に開口して線束３４を通すための案内溝１２が形成されると共に、軸柱支持アーム１１の肉厚部には金属製の軸柱１４の一端が嵌め込まれている。

軸柱１４は、球体２の頂部を支持すると共に、ギヤ付きモータ１７、およびＬＥＤ部１９を支持する。さらに、開口部４に対向する側の球体２の頂部開孔２３に軸柱１４の先端部が挿入された状態で球体２の外側から雄ネジを持つ抜け防止キャップ２４が軸柱１４上端に加工された雌ネジにネジ止めされている。なお、軸柱１４は、ギヤ付きモータ１７や複数のＬＥＤ１９が固定された状態で開口部４を挿通可能に構成されている．

ギヤ付きモータ１７は、本発明における駆動手段を構成するものであって、軸柱１４にネジ止め固着され、内蔵するモータの回転数は内臓ギヤによって一定のギヤ比で減速する。また、ギヤ付きモータ１７は、駆動軸２１と、駆動軸２１の先端に軸着された駆動プーリ２２とを備えており、ギヤ付きモータ１７の駆動力を駆動プーリ２２とベルト１８に伝達させることにより、球体支持部５および球体２を回転駆動する。

電源に関しては、ＡＣ−ＤＣ変換アダプタ１３によりＡＣからＤＣに変換されて基台３下部の電源スイッチ３１を経由して制御回路３２に接続される。制御回路３２からは回転駆動させる電源とＬＥＤ部１９に供給される電源と明るさ制御の信号が出力されその線束３４が、基台３、地軸支持アーム１１の案内溝１２および軸柱１４を介して球体２内部に案内され、それぞれギヤ付きモータ１７とＬＥＤ部１９に供給される。ＬＥＤ部１９は光の３原色であるＬＥＤＲｅｄ２５、ＬＥＤＧｒｅｅｎ２６、ＬＥＤＢｌｕｅ２７（以後ＲＧＢと呼ぶ）で構成され、ＲＧＢ各色ごとに４個直列接続としている。

次に、図１，２を参照して地球儀１の使用方法について説明する。

電源スイッチ３１を投入すると、制御回路３２の自転速度調整ボリューム３６の位置に対応した出力電圧が線束３４を介してギヤ付きモータ１７に供給される。これにより、ギヤ付きモータ１７が回転させられ、その駆動力が駆動プーリ２２とベルト１８に伝わり、球体支持部５および球体２を回転駆動して地球の自転を表現する。またＣＰＵにプログラムされたＲＧＢの色と明るさ信号はＰＷＭにより線束３４を介してＬＥＤ部１９へ出力される。また、ＬＥＤ部１９が点灯して光が球体２を透光することにより、球体２は、暗い部屋においてあたかも光輝く地球が宇宙空間に浮かんでいるかのような幻想的な世界を醸し出す。この場合、この地球儀１では、複数のＬＥＤで構成されたＬＥＤ１９により軸柱１４の陰影が生じにくくなる。また、ＬＥＤ１９からの光は、球体２の内壁表面のザラザラ加工によっても乱反射されるため、軸柱１４の陰影が、より生じにくくなる。このため、外部から地球儀１を観察した場合には、球体２全体が均一に発光した状態となる結果、見た目にもあでやかとなる。

次に、この自転する地球儀１の内部照明を構成する複数のＬＥＤの制御と蓄光塗料による夜景について説明する。

この地球儀１の内部照明はＬＥＤ部１９の発光が担っている。この事例ではＬＥＤ部１９は赤色のＬＥＤ−Ｒｅｄ２５、緑色のＬＥＤ−Ｇｒｅｅｎ２６、青色のＬＥＤ−Ｂｌｕｅ２７の各色４個、合計１２個のＬＥＤの構成となっている。各ＬＥＤの明るさは、ＣＰＵにプログラムされたフローに従ってＰＷＭ方式により制御されている。昼は太陽光の白色に相当する割合でＲＧＢに電力を供給し、夕暮れにはＧｒｅｅｎとＢｌｕｅの光を徐々に弱めて茜色としそれからＲｅｄも徐々に弱めてついにはＲＧＢ全ての電力を０とすると球体２内部は真っ暗になる。すると都会に相当する部分に塗られた蓄光塗料が球体２の表面に夜景となって輝き、そしてそれが球体２の回転に伴ってゆっくりと移動して周囲の暗闇の中で神秘的な雰囲気を醸し出す。しばらくそのまま時間が経過した後、ＲｅｄとＧｒｅｅｎへ徐々にＰＷＭによる電力を増し続けると暗い夜から朝の曙色となり、更にＢｌｕｅも加えてＲＧＢ３色共に電力を増加させてゆくと白色光の昼となる。

次に、図３，４，５を参照して、軸柱の角度を調整可能にした機構について説明する。

軸柱の角度を変える機構の詳細は図４に示したように軸柱支持アーム１１の１端がウォーム４２となっており基台縦柱１０に設置されている軸柱傾斜角度調整ネジ４４付きウォーム歯車４３と噛み合っていてこの軸柱傾斜角度調整ネジ４４を回すことにより自分のいる緯度角度θ３６が球体最上位になるよう調整できる。軸柱は軸柱支持アーム１１に直角に取り付けられているので基台縦柱１０の垂直線と地軸支持アーム角度θは水平から軸柱の軸柱の傾きθと一致する。現在の自分自身は重力を真下に感じ地球の中心はその重力線上にあって自分を中心に考えれば地球の最上部に自分がいることになる。実際の手順では図３図４に示したように軸柱１４を水平から自分のいる緯度の角度θだけネジ４４を回して傾け、図５のようにコンパス１５の磁北が基台縦柱１０の中心を指すよう基台３を回し、球体地図の自分のいる経度の位置が最上部になるよう球体２を回転させる。このことにより地球儀の最上部に自分自身がいることになり地球全体が自分の下にあって世界の各都市のある方位もこの地球儀によって把握することができ、軸柱１４の北極方位線上に実際に北極星があることになる。図３の事例で説明すると自分のいる位置３５は東京でその緯度経度が球体最上部になっており磁北方位に軸柱が向くよう調整してある。この地球儀によって、現在自分のいる緯度経度の地球儀最上部からアラスカの都市アンカレッジ４０に最短線を引くことによりアンカレッジの方位がわかり、また軸柱１４の北方位延長線遥かかなたに北極星３８があることもわかる。

次に、投影機を使用した実施例として図６，８、及び太陽を回る地球の公転と天体の概念を記した図７を参照して説明する。

球体２と基台３と軸柱１４上部の構造を図６に示す。軸柱１４上部にプロジェクタ固定ケース６２が取り付けられ、球体上部開口部６８を突き抜けていて自転する球体が抜けないよう先端に球体抜け防止リング６３がはめ込まれている。その中にＬＥＤプロジェクタ５４が固定されていて、ＬＥＤプロジェクタ内臓内筒６５とレンズ付き外筒６４とで構成されている。レンズ付き外筒６４の先端には外筒ピント合わせノブ６６がついていて投影された映像のピントをこれによって合わせる。この事例では自分のいる緯度経度の位置が球体２の最上部になるよう軸柱１４の傾きが調整されとともに基台３もコンパス１５の北に合わせ自分のいる経度も球体２の最上部になるよう調整されている。これによって軸柱の北方位には北極星３８が投影されている。地球が自転している中でこの北極星３８の方位は変化しないが、その周囲の星は自転とともに北極星３８を中心として反時計回りに回転して見える。ここで図７の天体概念図で説明する。太陽４８の周囲を１年に１回地球は公転していて冬至の位置の地球４９，春分の位置の地球５０，夏至の位置の地球５１，秋分の位置の地球５２となり公転の面の垂直に対して地軸の傾き４５は２３．４度である。その地軸線上に北極星３８はある。このことは年月日と時間がわかれば北極星３８を中心とする星々に関して極座標化したデータを月日及び時間で北極星３８を中心にどれだけ回転しているか計算し、プロジェクタ映像信号に変換することによってＬＥＤプロジェクタ５４により北斗七星４６やカシオペヤ座４７の方位を正確に投影することができることになる。信号の流れで説明すると図６の基台３の左下にあるＧＰＳ信号入力コネクタ６７にＧＰＳ信号を接続することにより正確な年月日と時間がわかるので、プロジェクタ映像音声回路５７で極座標データをプロジェクタ投影画像信号に処理してその時点の星々の方位をＬＥＤプロジェクタ５４により正確に表示することができる。

図８により大画面プロジェクタとして使用する場合について説明する。プロジェクタは通常水平かやや上向きで使用されることが多い。プロジェクタの投射角度は軸柱角度調整ネジ４４を回すことに設定できる。プロジェクタスクリーン５５に動画を明瞭に投影するために外筒ピント合わせノブ６６を動かすことによりピントを合わせる。基台３の画像音声信号入力コネクタ６１に入った動画映像とステレオ音声信号はプロジェクタ映像音声回路５７で処理され映像信号はプロジェクタ用束線５８によりＬＥＤプロジェクタ５４に接続され動画像がプロジェクタスクリーン５５に投影される。プロジェクタ映像音声回路５７で処理された音声信号はステレオ音声送信回路７０で無線送信される。受信回路付き左音声回路とバッテリとが入ったスピーカボックス５９で受信された音声信号は内部の受信回路で増幅されてスピーカーにより音声出力される。右音声はスピーカボックス６０で同じように音声出力される。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、その構成を適宜変更することができる。例えば、ギヤ付きモータ１７、複数のＬＥＤ１９および地軸１６の形状は本発明の実施形態において示した形状に限定されず、適宜変更が可能である。また、ギヤ付きモータ１７や複数のＬＥＤ１９などの部材を軸柱１４に取り付けられた状態において、これらの全部材の開口部４側から見た平面形状が、開口部４の開口面内に収まる必要はなく、軸柱１４から球体２を取り外す際に、球体２を横に移動させつつ地軸１４に固定された各部材を避けるようにして、取り外し可能な構成にしてもよい。また、ギヤ付きモータ１７や複数のＬＥＤ１９の形状をさらに細長く形成することによって、開口部４の開口面積をより狭く形成することができ、かかる場合には、球体２の底部において地図として表現できない部分をより少なくすることができる。またギヤ付きモータ１７を支持台の中に入れ駆動軸２１と駆動プーリ２２を上向きに配置し、球体支持部５の下部にプーリを設けてその間にベルトをかけることにより駆動部分を球体外に配置することも可能である。

さらに、本発明に実施形態では、球体２の外表面に地図を貼り付けた例について説明したが、本発明に係る地球儀は、球体２の外表面にカラーフィルムを貼り付ける方法でも良いし地図を印刷して構成することもでき、蓄光材料を塗布することで説明したが蓄光材料を印刷する方法でもよい。

発明の効果

暗い中に於いて内部照明で浮かびあがる地球儀が自転する光景は宇宙から見た地球を感じさせてくれ、時間の経過に従ってＬＥＤ制御により昼から茜色の夕暮れへ、そしてＬＥＤが消えて蓄光材料の輝きで地球の夜景となり、その後ＬＥＤ制御により曙色の夜明けとなって昼へと変化するそのサイクルによって従来の地球儀では見られなかった美しい宇宙の中の地球をより深く感じ取れるようになる。そこにプラネタリウムを付加した地球儀では地軸の先に北極星がありその周囲の星座を含めて宇宙と自転する地球とを感じ取れる効果もある。

社会がグローバル化する中で高機能の地球儀は観賞用だけでなくビジネス上でも重要となってきていて、例えば会議室にこのプロジェクタ内臓地球儀があった場合、各地域を指し示す地球儀としてだけでなく、プロジェクタとしてパソコン画面や動画が大画面で表示できたりステレオで音声を聞くことができたりすることによりプレゼンテーションのツールとして会議に役立てることができる。

本発明の実施の形態に係る地球儀の断面図である。本発明の実施の形態に係る地球儀における球体支持部および駆動軸の拡大斜視図である。本発明の実施の形態に係る地球儀の軸柱角度を調整可能にした時の全体の断面図である。本発明の実施の形態に係る地球儀の軸柱角度を調整可能にした機構の拡大断面図である。本発明の実施の形態に係る地球儀の軸柱角度を調整可能にして地球儀球体最上部に自分の緯度経度が来て方位も正しくなるよう調整する機構の拡大斜視図である。本発明の実施の形態に係る地球儀の星空投影機組み込み時の断面図である。本発明の実施の形態に係る地球儀の太陽を回る公転と地軸の傾きと北極星との関連を示す概念図。本発明の実施の形態に係る地球儀のプロジェクタ投影機組み込み時の使用例を示す概略図である。

１地球儀５１夏至の位置の地球
２球体５２秋分の位置の地球
３基台５３光透過緯度目盛り
４球体下部開口部５４ＬＥＤプロジェクタ
５球体支持部５５プロジェクタスクリーン
６ベース部５６内臓バッテリ
７側壁５７プロジェクタ映像音声回路
８ベルト受け側壁５８プロジェクタ用線束
９挿通孔５９受信回路付き左音声回路とバッテリ１０基台縦柱とが入ったスピーカボックス
１１軸柱支持アーム６０受信回路付き右音声回路とバッテリ１２案内溝とが入ったスピーカボックス
１３ＡＣアダプタ６１画像音声信号入力コネクタ
１４軸柱６２プロジェクタ固定ケース
１５コンパス６３球体抜け防止リング
１６地球儀最上部に立つ自分のイメージ６４レンズ付き外筒
１７ギヤ付きモータ６５ＬＥＤプロジェクタ内臓内筒
１８ベルト６６外筒ピント合わせノブ
１９ＬＥＤ部６７ＧＰＳ信号入力コネクタ
２１駆動軸６８球体上部開口部
２２駆動プーリ６９レンズ
２３球体頂部開孔７０ステレオ音声送信回路
２４キャップ７１台座
２５ＬＥＤＲｅｄ
２６ＬＥＤＧｅｅｎ
２７ＬＥＤＢｌｕｅ
３１電源スイッチ
３２制御回路部
３４線束
３５自分のいる緯度経度を地球儀球体の最上部にしてそこに自分が立ったイメージ
３６自分のいる緯度角度θ
３７赤道
３８北極星
３９自分に働いている重力の方向
４０球体地図上の都市アンカレッジ
４１自分から見るアンカレッジの方向
４２ウォーム
４３ウォーム歯車
４４軸柱傾斜角度調整ネジ
４５太陽を回る地球の公転面の垂直に対する地軸の傾斜角度２３．４度
４６北斗七星
４７カシオペヤ座
４８太陽
４９冬至の位置の地球
５０春分の位置の地球

Claims

地球儀球面に夜景を表現する蓄光塗料を塗布した地球地図が付されると共に光を透過可能に構成した中空の球体と、当該球体の北極と南極とを結ぶ軸線を中心として球体を駆動モータにより回転させる機構と、球体面へ軸柱の影ができないように複数のＬＥＤを周囲に配置した軸柱と、前記軸柱のＬＥＤを明るく光らせて昼としそれからＬＥＤを徐々に暗くして夜へと変化させＬＥＤを真っ暗にした時にそれまで光っていたＬＥＤのエネルギを蓄えた球体表面の蓄光塗料が光って地球の夜景となりその後ＬＥＤを明るくして昼とする制御回路とを有し、軸柱角度を変える機構を基台に持たせ、軸柱の角度を水平から現在地の緯度角度分だけ傾けて軸柱の傾いている向きを北方向にすることにより軸柱の北側延長線上に北極星が有ることを指し示すことができ、その時に球体の最上部に現在地の経度が来るように地球儀をまわすと球体最上部に自分が居ることになり、その最上部から球体中心への重力が働く方向と、実際の自分に働いている重力方向が一致して、その地球儀を見ることによって今の星空宇宙の中で地球と自分がどのような状態になっているかを把握することができ、軸柱北部分に投影機を備え投影機をＯＮとして近くの壁面に北極星や北斗七星を含む星を映してプラネタリウムとしたり、様々な動画や静止画を投影することができる地球儀。